JP2002139322A - 振動ジャイロの自己診断方法、及び、振動ジャイロ及びそれを用いた電子装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型化、軽量化、低コスト化が図れる振動ジ
ャイロを提供する。 【解決手段】 振動子１００には、コリオリ方向に対し
て垂直に第一の電極１２０が設けられ、コリオリ方向の
一方側において第一の電極１２０に対向する第二の電極
２１０と、コリオリ方向の他方側において第一の電極１
２０に対向する第三の電極２２０の少なくとも一方に、
バイアス信号が印加されることにより、振動子１００が
コリオリ方向に変位し、第二の電極２１０と、第三の電
極２２０とから、振動子１００のコリオリ方向の変位を
検出し、異常の有無を自己診断することを特徴とする。 【効果】 振動子を変位させて自己診断をすることがで
きるため、振動子自体の異常を診断することができる。
簡単な回路を用いているため、小型化、軽量化、低コス
ト化が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振動ジャイロの自
己診断方法、及び、振動ジャイロ及びそれを用いた電子
装置、例えば、手ぶれ防止機能付きビデオカメラ、車両
制御システム、カーナビゲーションシステム、ポインテ
ィングデバイスなどに用いられる振動ジャイロの自己診
断方法、及び、振動ジャイロ及びそれを用いた電子装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両に搭載されるセンサには、高度な安
全性が要求される。近年、自動車の高機能化に伴い、車
両に振動ジャイロが搭載されるケースが増え、自己診断
機能が付加された振動ジャイロが要求されている。

【０００３】ここで、図７乃至図９に、従来の振動ジャ
イロを示す。図７はその一部を透視した平面図であり、
図８は図７の９０ｘ−９０ｘ断面図であり、図９はその
概略回路ブロック図である。なお、振動ジャイロの自己
診断機能の基本的な考え方は、特開平９−２８１１３８
号公報に開示されている。

【０００４】図７乃至図９において、振動ジャイロ９０
は、振動子１００と、筐体２００と、振動子１００を励
振させる駆動回路９１０と、振動子１００から出力され
た角速度を含む信号から角速度を検出する信号処理回路
９２０と、自己診断回路９０１と、スイッチ９０２と、
減衰器９０３とを有する。

【０００５】振動ジャイロ９０の振動子１００及び筐体
２００は、マイクロマシニング加工により、導電性を有
するシリコンウエハをエッチング等して構成されたもの
である。振動子１００はシリコンからなる本体１１０
と、対向する二つの主面に設けられたくし型電極１３
０、１４０と、くし型電極１３０、１４０の設けられた
主面と直交する別の二つの主面に対して平行に設けられ
た第一の電極１２０とを有する。ここで、くし型電極１
３０、１４０の設けられた主面に直交する方向を励振方
向といい、第一の電極１２０に直交する方向をコリオリ
方向という。第一の電極１２０は、コリオリ方向の一方
側に設けられた電極１２０ａと、他方側に設けられた電
極１２０ｂとが電気的に接続されてなる。

【０００６】筐体２００は、ガラスからなる上蓋４１
０、下蓋４２０と、枠体４００とを有する。枠体４００
は、シリコンからなる本体４０１と、くし型電極１３
０、１４０に対向して設けられたくし型電極２３０、２
４０と、第一の電極１２０の電極１２０ａとコリオリ方
向の一方側において対向する第二の電極２１０と、第一
の電極１２０の電極１２０ｂと他方側において対向する
第三の電極２２０と、第一の電極１２０の電極１２０ａ
と第二の電極２１０との間隔、及び、第一の電極１２０
の電極１２０ｂと第三の電極２２０との間隔が等しくな
るように振動子１００を保持するバネの役割を果たす梁
部２５０とを有する。

【０００７】そして、内部に振動子１００が備えられた
枠体４００に、上蓋４１０、下蓋４２０が固着され、第
二の電極２１０、第三の電極２２０がスルーホール４１
１、４１２で上蓋４１０の外側に引出される。

【０００８】駆動回路９１０は、第二の電極２１０に接
続された第一の検出回路５０１と、第三の電極２２０に
接続された第二の検出回路５０２と、第一の検出回路５
０１、第二の検出回路５０２に接続された加算回路５１
１と、加算回路５１１に接続されたＡＧＣ回路５１２
と、ＡＧＣ回路５１２とくし型電極２３０、２４０とに
接続された位相補正回路５１３とを有する。

【０００９】信号処理回路９２０は、第一の検出回路５
０１と、第二の検出回路５０２と、第一の検出回路５０
１、第二の検出回路５０２に接続された差動回路５２１
と、差動回路５２１と位相補正回路５１３に接続された
検波回路５２２と、検波回路５２２に接続された平滑回
路５２３と、平滑回路５２３に接続された増幅回路５２
４とを有する。なお、第一の検出回路５０１、第二の検
出回路５０２は、駆動回路９１０と信号処理回路９２０
の共通の構成要素である。

【００１０】そして、自己診断回路９０１は増幅回路５
２４に接続されている。位相補正回路５１３は、スイッ
チ９０２と減衰器９０３とを介して第二の電極２１０に
接続されている。

【００１１】このような構成を有する振動ジャイロ９０
は、自己診断をしないときは、スイッチ９０２がＯＦＦ
にされる。そして、駆動回路９１０からくし型電極２３
０に、また、反転器Ｑ１を介してくし型電極２４０に励
振信号が印加され、振動子１００が励振方向に励振され
る。この振動子１００の励振方向の振動は、励振信号に
対して位相が９０°ずれている。振動子１００が励振さ
れると、第一の電極１２０と、第二の電極２１０、第三
の電極２２０との重なり合う面積が変化し、第一の電極
１２０と第二の電極２１０との間の容量、及び、第一の
電極１２０と第三の電極２２０との間の容量が両方とも
励振方向の振動と同相で変化する。

【００１２】ここで、振動ジャイロ９０に振動子１００
の励振方向とコリオリ方向の両者に直交する軸まわりに
角速度が与えられたときは、振動子１００がコリオリ方
向に振動する。この振動子１００のコリオリ方向の振動
は、励振方向の振動に対して位相が９０°ずれている。
そして、振動子１００がコリオリ方向に振動すると、第
一の電極１２０と第二の電極２１０との間、及び、第一
の電極１２０と第三の電極２２０との間の距離が変化
し、その一方の容量がコリオリ方向の振動と同相で変化
し、他方の容量がコリオリ方向の振動と逆相で変化す
る。

【００１３】第一の検出回路５０１、第二の検出回路５
０２は第二の電極２１０と電極１２０ａとの間の容量、
第三の電極２２０と電極１２０ｂとの間の容量を電圧に
変換し、加算回路５１１、差動回路５２１に出力する。
加算回路５１１は入力された信号を加算してＡＧＣ回路
５１２に出力する。この段階でコリオリ方向の振動の成
分は相殺される。ＡＧＣ回路５１２は入力された信号の
振幅を整えて位相補正回路５１３に出力する。位相補正
回路５１３は入力された信号の位相を約９０°ずらし、
振動子１００のコリオリ方向の振動と同相又は逆相の信
号である励振信号としてくし型電極２３０、２４０に出
力する。

【００１４】差動回路５２１は入力された信号を減算し
て検波回路５２２に出力する。この段階で励振方向の振
動の成分は相殺される。検波回路５２２は、位相補正回
路５１３から出力されたコリオリ方向の振動と同相又は
逆相の信号で、差動回路５２１から入力された信号を同
期検波して平滑回路５２３に出力する。平滑回路５２３
は入力された信号を積分し、平滑して増幅回路５２４に
出力する。増幅回路５２４は、入力された信号を増幅
し、角速度に対応する信号として出力する。

【００１５】ここで、図１０に振動ジャイロ９０の信号
の波形図を示す。図１０において、第一の電極１２０と
第二の電極２１０との間隔、及び、第一の電極１２０と
第三の電極２２０との間隔が等しくなるように、梁部２
５０が振動子１００を保持しているため、振動子１００
の励振方向の振動により、第一の検出回路５０１及び第
二の検出回路５０２から、振動子１００の励振方向の振
動と等振幅の同相の信号が出力される。そして、角速度
が加わっていると、振動子１００のコリオリ方向の振動
により、第一の検出回路５０１から励振方向の振動から
位相が９０°ずれたコリオリ方向の振動と同相の信号が
重畳されて出力され、第二の検出回路５０２から、第一
の検出回路５０１から出力された信号と逆相で等振幅の
信号が重畳されて出力される。なお、図１０において
は、重畳された状態ではわかり難いため、励振方向の振
動と同相の信号とコリオリ方向の振動と同相の信号とを
分離して示している。加算回路５１１からは、振動子１
００のコリオリ方向の振動と同相又は逆相の信号が除去
され、振動子１００の励振方向の振動と同相の信号のみ
が出力される。位相補正回路５１３からは、励振方向の
振動と同相の信号から位相が９０°ずれた信号である振
動子１００のコリオリ方向の振動と同相の信号が出力さ
れる。差動回路５２１からは、振動子１００の励振方向
の振動と同相の信号が除去され、振動子１００のコリオ
リ方向の振動と同相の信号のみが出力される。

【００１６】このような構成を有する振動ジャイロ９０
は、角速度が与えられない状態で以下のような自己診断
をすることができる。

【００１７】自己診断をするときはスイッチ９０２がＯ
Ｎにされ、位相補正回路５１３から出力されたコリオリ
方向の振動と同相の信号が減衰器９０３で減衰され、第
二の電極２１０に入力される。第二の電極２１０に入力
された信号は、角速度が与えられたときに出力される信
号と同相であるため、第一の検出回路５０１、差動回路
５２１、検波回路５２２、平滑回路５２３を介して、増
幅回路５２４から所定の値が出力される。この増幅回路
５２４から出力された所定の値は、自己診断信号として
自己診断回路９０１に入力される。自己診断回路９０１
は入力された信号が所定の範囲にあれば異常がない旨を
出力し、所定の範囲になければ異常がある旨を出力す
る。

【００１８】このように振動ジャイロ９０は、駆動回路
９１０及び信号処理回路９２０を使って処理された自己
診断信号を使用しているため、全ての回路の異常を自己
診断できる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】図７の振動ジャイロ９
０のように、駆動や信号処理のための回路に擬似的な自
己診断信号を印加するという構成の振動ジャイロの自己
診断回路はよく知られている。しかし、このような構成
の振動ジャイロでは、回路の自己診断はできるが、振動
子１００の自己診断ができないという問題がある。具体
的には、例えば振動子が劣化したり、筐体２００の内部
に異物が混入した場合などの異常の自己診断ができない
という問題がある。

【００２０】また、加速度センサ等の分野においては、
自己診断信号を印加することにより、擬似的な物理量を
発生させ、振動子を変位させ自己診断するセンサが知ら
れている。ジャイロの原理は、励振方向に振動子を励振
させ、コリオリ力を用いてコリオリ方向に振動子を振動
させ、その振幅の大きさを検出し、角速度を検出すると
いうものである。したがって、振動子の励振の周波数と
同一の周波数で自己診断信号を印加し、コリオリ方向に
振動子を変位させ自己診断することも考えられる。

【００２１】しかし、振動子の励振の周波数と同一の周
波数でコリオリ方向に振動子を振動させること、及び自
己診断のために印可した信号とコリオリ方向の振動に伴
う信号とを分離することは非常に困難であり、複雑な回
路構成が必要となり、振動ジャイロの小型化、軽量化、
低コスト化が図れないという問題がある。

【００２２】そこで、本発明は、容易に振動子の自己診
断ができる振動ジャイロを提供することを目的とする。

【００２３】また、本発明は、小型化、軽量化、低コス
ト化が図れる振動ジャイロを提供することを目的とす
る。

【００２４】また、本発明は、角速度情報に基づく信頼
性の高い制御ができる電子装置を提供することを目的と
する。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の振動ジャイロの自己診断方法は、所定の方
向に励振され、角速度が与えられたときは角速度方向と
励振方向に対して直交するコリオリ方向に振動する振動
子と、異常の有無を自己診断する自己診断回路とを有す
る振動ジャイロの自己診断方法であって、前記振動子を
コリオリ方向に変位させ、前記振動子のコリオリ方向の
変位を検出して異常の有無を自己診断することを特徴と
する。

【００２６】また、本発明の振動ジャイロは、所定の方
向に励振され、角速度が与えられたときは角速度方向と
励振方向に対して直交するコリオリ方向に振動する振動
子と、前記振動子を励振させる駆動回路と、前記振動子
から出力された角速度を含む信号から角速度を検出する
信号処理回路と、異常の有無を自己診断する自己診断回
路とを有する振動ジャイロであって、前記振動子は、バ
イアス信号が印加されることにより、コリオリ方向に変
位し、前記自己診断回路は、前記振動子のコリオリ方向
の変位を検出し、異常の有無を自己診断することを特徴
とする。

【００２７】また、本発明の振動ジャイロは、前記バイ
アス信号が定電圧信号であることを特徴とする。

【００２８】また、本発明の振動ジャイロは、前記信号
処理回路が角速度を含む信号を検波信号に同期して検波
する検波回路を有し、自己診断をするときに前記検波回
路に入力される検波信号と、自己診断をしないときに前
記検波回路に入力される検波信号とは、周波数が同一で
あり、同相若しくは逆相でないことを特徴とする。

【００２９】また、本発明の振動ジャイロは、前記検波
回路には、前記振動子の励振方向の振動と同相又は逆相
の検波信号、及び、コリオリ方向の振動と同相又は逆相
の検波信号を切替えて出力する切換手段から検波信号が
入力され、自己診断をしないときは、前記振動子のコリ
オリ方向の振動と同相又は逆相の検波信号が前記検波回
路に入力され、自己診断をするときは、前記振動子の励
振方向の振動と同相又は逆相の検波信号が前記検波回路
に入力されることを特徴とする。

【００３０】また、本発明の振動ジャイロは、前記自己
診断回路は、前記信号処理回路を介して入力された信号
を用いて、前記振動子のコリオリ方向の変位を検出し、
異常の有無を自己診断することを特徴とする。

【００３１】また、本発明の振動ジャイロは、所定の方
向に励振され、角速度が与えられたときは角速度方向と
励振方向に対して直交するコリオリ方向に振動する振動
子と、前記振動子を励振させる駆動回路と、前記振動子
から入力された角速度を含む信号から角速度を検出する
信号処理回路と、異常の有無を自己診断する自己診断回
路とを有する振動ジャイロであって、コリオリ方向に対
して垂直になるように前記振動子に設けられた第一の電
極と、前記第一の電極とコリオリ方向の一方側において
対向する第二の電極と、コリオリ方向の他方側において
対向する第三の電極とを有し、前記第二の電極と前記第
三の電極との少なくとも一方に、バイアス信号が印加さ
れることにより、前記振動子がコリオリ方向に変位し、
前記第二の電極と、前記第三の電極とから、前記振動子
のコリオリ方向の変位を検出し、異常の有無を自己診断
することを特徴とする。

【００３２】また、本発明の振動ジャイロは、反転入力
端が前記第二の電極に電気的に接続され、非反転入力端
が電圧制御手段に電気的に接続された反転増幅器を有
し、前記反転増幅器の出力端子からは、前記第一の電極
と前記第二の電極との間の容量に相当する電圧が出力さ
れることを特徴とする。

【００３３】また、本発明の振動ジャイロは、前記電圧
制御手段により前記反転増幅器の非反転入力端の電位を
変化させることによって、前記反転増幅器の反転入力端
の電位を変化させて、前記第二の検出電極にバイアス信
号を印加することを特徴とする。

【００３４】また、本発明の振動ジャイロは、前記第二
の電極、及び、前記第三の電極には、それぞれ逆特性の
前記バイアス信号が印加されることを特徴とする。

【００３５】また、本発明の電子装置は、前記振動ジャ
イロを用いたことを特徴とする。

【００３６】このような構成を有する本発明の振動ジャ
イロは、振動子を変位させて自己診断をすることができ
るため、振動子自体の異常を診断することができる。

【００３７】また、本発明の振動ジャイロは、駆動回
路、信号処理回路を介して出力された信号を自己診断す
ることにより、回路を含めた振動ジャイロ全体の自己診
断をすることができる。

【００３８】また、本発明の振動ジャイロは、簡単な回
路構成を用いているため、小型化、軽量化、低コスト化
が図れる。

【００３９】また、本発明の振動ジャイロは、振動子を
変位させるための電圧制御手段が定電圧電源であり、周
期的に信号を発生させるための複雑な回路が不要である
ため、振動ジャイロの小型化、軽量化、低コスト化を図
れる。

【００４０】また、本発明の振動ジャイロは、自己診断
をするときに検波回路に入力される検波信号と、自己診
断をしないときに検波回路に入力される検波信号とが同
一の周波数であり、位相が９０°ずれている。したがっ
て、検波回路を用いてコリオリ力による信号の成分が除
去されるため、自己診断をするときに角速度が加えられ
た場合でも、正確な自己診断をすることができる。

【００４１】また、本発明の電子装置は、確実な自己診
断ができる振動ジャイロを用いているため、角速度情報
に基づく信頼性の高い制御が可能となる。

【００４２】

【発明の実施の形態】図１に本発明の振動ジャイロの一
実施例の概略回路ブロック図を示す。図１において、図
７乃至図９に示した従来の振動ジャイロ９０と同一又は
同等の部分には同じ記号を付し、説明を省略する。

【００４３】本発明の振動ジャイロ１０は、振動子１０
０と、筐体２００と、振動子１００を励振させる駆動回
路５１０と、振動子１００から出力された角速度を含む
信号から角速度を検出する信号処理回路５２０と、自己
診断回路６０１と、スイッチ６０２、６０３と、電圧制
御手段である定電圧電源６０４とを有する。

【００４４】本発明の振動ジャイロ１０の駆動回路５１
０、信号処理回路５２０は、検波回路５２２がスイッチ
６０３を介して加算回路５１１と位相補正回路５１３と
に接続されている点のみが駆動回路５１０、信号処理回
路５２０と相違する。そして、自己診断回路６０１は増
幅回路５２４に接続されている。定電圧電源６０４はス
イッチ６０２を介して第二の電極２１０に接続されてい
る。

【００４５】このような構成を有する本発明の振動ジャ
イロ１０は、自己診断をしないときには、検波回路５２
２がスイッチ６０３を介して位相補正回路５１３に接続
され、スイッチ６０２はＯＦＦにされ、従来の振動ジャ
イロ９０と同様の動作をする。

【００４６】一方、自己診断をするときには、スイッチ
６０３を介して検波回路５２２が加算回路５１１に接続
され、スイッチ６０２がＯＮにされ定電圧電源６０４が
第二の電極２１０に接続される。そして、定電圧電源６
０４から第二の電極２１０にバイアス信号が印加され
る。振動子１００は、第一の電極１２０の電極１２０ａ
と第二の電極２１０との間の静電気力によりコリオリ方
向に変位する。それによって、電極１２０ａと第二の電
極２１０との間、及び、電極１２０ｂと第三の電極２２
０との間の距離が変化し、容量が変化する。

【００４７】検波回路５２２は、加算回路５１１に接続
されるため、振動子１００の励振方向の振動と同相の信
号で、差動回路５２１から入力された信号を同期検波し
て平滑回路５２３に出力する。

【００４８】ここで、図２に図１に示した振動ジャイロ
１０の信号の波形図を示す。図２において、図１０と同
一又は同等の部分の説明は省略する。

【００４９】自己診断をするときは、定電圧電源６０４
からバイアス信号が印加されるため、振動子１００がコ
リオリ方向に変位し、第一の検出回路５０１及び第二の
検出回路５０２からは、振動子１００の励振方向の振動
と同相で振幅の異なる信号が出力される。そのため、差
動回路５２１から出力される信号には、振動子１００の
励振方向の振動と同相の信号が含まれる。角速度が与え
られている状態で自己診断した場合には、差動回路５２
１から出力される信号には、コリオリ方向の振動と同相
の信号も含まれる。

【００５０】検波回路５２２では、差動回路５２１から
出力された信号が振動子１００の励振方向の振動と同相
の信号で同期検波される。

【００５１】平滑回路５２３では、検波回路５２２から
出力された信号のうち、振動子１００のコリオリ方向の
振動と同相の信号が除去され、振動子１００の励振方向
の振動と同相の信号のみが出力される。すなわち、角速
度が与えられている状態で自己診断した場合でも、コリ
オリ力に対応する信号は除去され、バイアス信号による
振動子１００の変位に対応する信号のみが出力される。

【００５２】そして、平滑回路５２３から出力された信
号は、増幅回路５２４で増幅され、自己診断信号として
自己診断回路６０１に入力される。自己診断回路６０１
は、入力された信号が所定の範囲にあれば異常がない旨
を出力し、所定の範囲になければ異常がある旨を出力す
る。

【００５３】次に、図３を用いて、本発明の振動ジャイ
ロ１０について、更に詳しく説明する。図３は、振動ジ
ャイロ１０の具体的な回路図であり、図１に示した回路
の一部の図示を省略してある。

【００５４】図３において、第一の検出回路５０１は、
第一のオペアンプ５０１ａと、この第一のオペアンプ５
０１ａの反転入力端子と非反転入力端子間に接続された
第一の抵抗５０１ｂとを有する第一の反転増幅器５０１
ｃで構成され、第二の検出回路５０２は、第二のオペア
ンプ５０２ａと、この第二のオペアンプ５０２ａの反転
入力端子と非反転入力端子間に接続された第二の抵抗５
０２ｂとを有する第二の反転増幅器５０２ｃで構成され
ている。第一の反転増幅器５０１ｃの反転入力端子は第
二の電極２１０に接続され、非反転入力端子はスイッチ
６０２を介して、定電圧電源６０４と、定電圧電源６０
４とは電圧の異なる定電圧電源７０１ａとに接続されて
いる。第二の反転増幅器５０２ｃの反転入力端子は第三
の電極２２０に接続され、非反転入力端子は定電圧電源
７０１ａと同一の電圧の定電圧電源７０１ｂに接続され
ている。

【００５５】振動ジャイロ１０は、自己診断をしないと
きは、スイッチ６０２が定電圧電源７０１ａに接続さ
れ、第一、第二の反転増幅器５０１ｃ、５０２ｃのイマ
ジナリショートにより、第二の電極２１０、第三の電極
２２０には、定電圧電源７０１ａ、７０１ｂの電圧が印
加される。図示を省略した梁部２５０により、第一の電
極１２０と第二の電極２１０との間隔、及び、第一の電
極１２０と第三の電極２２０との間隔が等しくなるよう
に保持される。

【００５６】そして、自己診断をするときは、スイッチ
６０２が定電圧電源６０４に接続され、反転増幅器のイ
マジナリショートにより、第二の電極２１０には、定電
圧電源６０４の電圧が印加される。そのため、電極１２
０ａと第二の電極２１０との間、及び、電極１２０ｂと
第三の電極２２０との間には、異なる大きさの静電気力
が発生する。そして、梁部２５０によるバランスが崩
れ、振動子１００がコリオリ方向に変位し、電極１２０
ａと第二の電極２１０との間隔、及び、電極１２０ｂと
第三の電極２２０との間隔が等しくなくなり、第一の検
出回路５０１及び第二の検出回路５０２から異なる振幅
の信号が出力される。

【００５７】このような構成を有する本発明の振動ジャ
イロ１０は、振動子１００を変位させて自己診断をする
ことができるため、振動子１００自体の異常を診断する
ことができる。そして、振動子１００が劣化したり、筐
体２００の内部に異物が混入したり、第一の電極１２０
が断線又は短絡した場合などの異常を自己診断すること
ができる。

【００５８】また、振動ジャイロ１０は、駆動回路５１
０、信号処理回路５２０を介して出力された信号を自己
診断することにより、回路を含めた振動ジャイロ全体の
自己診断をすることができる。

【００５９】また、振動ジャイロ１０は、直流電圧を印
加するだけの簡単な回路構成を用いているため、小型
化、軽量化、低コスト化が図れるまた、振動ジャイロ１
０は、振動子１００を変位させるための電圧制御手段が
定電圧電源６０４であり、周期的な信号を発生させるた
めの複雑な回路が不要であるため、振動ジャイロの小型
化、軽量化、低コスト化を図れる。

【００６０】また、振動ジャイロ１０は、自己診断をす
るときに検波回路５２２に出力される検波信号と、自己
診断をしないときに検波回路５２２に出力される検波信
号とが同一の周波数であり、位相が９０°ずれている。
したがって、検波回路５２２を用いてコリオリ力による
信号の成分が除去されるため、自己診断をするときに角
速度が加えられた場合でも、正確な自己診断をすること
ができる。

【００６１】次に、図４に本発明の振動ジャイロの別の
実施例の回路図の一部を示す。図４において、図３に示
した振動ジャイロ１０と同一又は同等の部分には同じ記
号を付し、説明を省略する。

【００６２】図４において、本発明の振動ジャイロ２０
は、図１に示したスイッチ６０２と定電圧電源６０４に
代えてダイオード６０４ａを有する点のみが振動ジャイ
ロ１０と異なる。

【００６３】本発明の振動ジャイロ２０は、ダイオード
６０４ａのカソードが第一の反転増幅器５０１ｃの非反
転入力端子に接続され、ダイオード６０４ａのアノード
が図示を省略した電圧制御手段に接続されている。

【００６４】このような構成の振動ジャイロ２０は、自
己診断をしないときは、電圧制御手段からバイアス信号
が印加されず、振動ジャイロ１０と同様の動作をする。
そして、自己診断をするときは、電圧制御手段からバイ
アス信号が印加され、第一の電極１２０と第二の電極２
１０との間、及び、第一の電極１２０と第三の電極２２
０との間には異なる大きさの静電気力が発生し、振動ジ
ャイロ１０と同様の自己診断の動作をする。

【００６５】このような構成を有する本発明の振動ジャ
イロ２０は、振動ジャイロ１０と同様の作用効果を奏す
ることができる。

【００６６】次に、図５に本発明の振動ジャイロの更に
別の実施例の回路図の一部を示す。図５において、図１
に示した振動ジャイロ１０と同一又は同等の部分には同
じ記号を付し、説明を省略する。

【００６７】図５において、本発明の振動ジャイロ３０
は、図１に示した振動ジャイロ１０の構成に加えて、ス
イッチ６０５と電圧制御手段である定電圧電源６０６を
有する点のみが振動ジャイロ１０と異なる。

【００６８】本発明の振動ジャイロ３０は、スイッチ６
０５を介して定電圧電源７０１ｂと、定電圧電源６０４
とは逆特性の定電圧電源６０６とが第二の反転増幅器５
０２ｃの非反転入力端子に接続されている。

【００６９】このような構成の振動ジャイロ３０は、自
己診断をしないときは、スイッチ６０２、６０５が定電
圧電源７０１ａ、７０１ｂに接続され、振動ジャイロ１
０と同様の動作をする。

【００７０】そして、自己診断をするときは、スイッチ
６０２、６０５が定電圧電源６０４、６０６に接続さ
れ、第二の電極２１０には定電圧電源６０４からのバイ
アス信号が印加され、第三の電極２２０には定電圧電源
６０６からのバイアス信号が印加される。したがって、
第一の電極１２０と第二の電極２１０との間、及び、第
一の電極１２０と第三の電極２２０との間にはそれぞれ
逆特性の静電気力が発生し、振動ジャイロ１０の２倍の
静電気力で振動子１００がコリオリ方向に変位し、第一
の検出回路５０１及び第二の検出回路５０２から出力さ
れる信号の振幅の差が振動ジャイロ１０の２倍になり、
自己診断回路６０１に入力される自己診断信号の振幅が
２倍になり、自己診断の感度が２倍になる。

【００７１】このような構成を有する本発明の振動ジャ
イロ３０は、互いに逆特性の定電圧電源６０４、６０６
を用いているため、より高精度の自己診断が可能とな
る。

【００７２】なお、上記各実施例において、電圧制御手
段から出力される電圧は、定電圧に限られるものでな
く、周期的な電圧などであってもよい。

【００７３】次に、図６に本発明の振動ジャイロを用い
た電子装置の一実施例を示す。図６は本発明の電子装置
であるビデオカメラに用いられる手ぶれ防止回路の一実
施例を示す概略回路ブロック図である。手ぶれ防止回路
８０は、本発明の振動ジャイロ１０と積分回路８０１と
サーボ回路８０２と電流ドライバ８０３とアクチュエー
タ８０４と位置検出センサ８０５とを有する。手ぶれ防
止回路８０は、振動ジャイロ１０と、積分回路８０１
と、サーボ回路８０２と、電流ドライバ８０３と、アク
チュエータ８０４とが直列に接続され、アクチュエータ
８０４の出力が位置検出センサ８０５を介してサーボ回
路８０２に帰還されている。

【００７４】このように構成された手ぶれ防止回路８０
においては、ビデオカメラに与えられた手ぶれのうち、
角速度信号のみが振動ジャイロ１０から積分回路８０１
に入力され、積分回路８０１は角速度信号を積分してビ
デオカメラの振れ角に変換してサーボ回路８０２に出力
し、サーボ回路８０２は、積分回路８０１と位置検出セ
ンサ８０５とから入力された振れ角の信号を用いて現在
値と目標値との差を演算して電流ドライバ８０３に出力
し、電流ドライバ８０３は入力された信号に応じた電流
をアクチュエータ８０４に出力し、アクチュエータ８０
４はビデオカメラの光学系を機械的に駆動する。そし
て、位置検出センサ８０５は光学系が駆動した振れ角を
サーボ回路８０２に出力する。

【００７５】このような構成の手ぶれ防止回路８０を有
するビデオカメラは、確実な自己診断ができる振動ジャ
イロ１０を用いているため、角速度情報に基づく信頼性
の高い制御が可能となる。

【００７６】以上、ビデオカメラを用いて本発明の電子
装置を説明したが、本発明の電子装置は、このような構
成のビデオカメラに限られるものではない。

【００７７】

【発明の効果】本発明の振動ジャイロは、振動子をコリ
オリ方向に変位させて自己診断をすることができるた
め、振動子自体の異常を診断することができる。

【００７８】また、本発明の振動ジャイロは、回路を含
めた振動ジャイロ全体の自己診断をすることができる。

【００７９】また、本発明の振動ジャイロは、直流電圧
を印加するだけの簡単な回路構成を用いているため、小
型化、軽量化、低コスト化が図れる。

【００８０】また、本発明の振動ジャイロは、周期的な
信号を発生させるための複雑な回路が不要であるため、
振動ジャイロの小型化、軽量化、低コスト化を図れる。

【００８１】また、本発明の振動ジャイロは、検波回路
を用いてコリオリ力による信号の成分が除去されるた
め、自己診断をするときに角速度が加えられた場合で
も、正確な自己診断をすることができる。

【００８２】また、本発明の電子装置は、確実な自己診
断ができる振動ジャイロを用いているため、角速度情報
に基づく信頼性の高い制御が可能となる。

【００８３】また、本発明の振動ジャイロの自己診断方
法も、本発明の振動ジャイロと同様の効果を奏するもの
である

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の振動ジャイロの一実施例を示す概略回
路ブロック図である。

【図２】図１の振動ジャイロの信号の波形図である。

【図３】図１の振動ジャイロの具体的な回路図である。

【図４】本発明の振動ジャイロの別の実施例を示す回路
図である。

【図５】本発明の振動ジャイロの更に別の実施例を示す
回路図である。

【図６】本発明の電子装置に用いられる手ぶれ防止回路
の一実施例を示す概略回路ブロック図である。

【図７】従来の振動ジャイロの断面を示す平面図であ
る。

【図８】図７の振動ジャイロの断面図である。

【図９】図７の振動ジャイロを示す概略回路ブロック図
である。

【図１０】図９の振動ジャイロの信号の波形図である。

【符号の説明】

１０、２０、３０…振動ジャイロ ８０…手ぶれ防止回路 １００…振動子 ２００…筐体 ５１０…駆動回路 ５２０…信号処理回路 ６０１…自己診断回路 ６０２、６０３…スイッチ ６０４、６０６…定電圧電源（電圧制御手段）

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の方向に励振され、角速度が与えら
   れたときは角速度方向と励振方向に対して直交するコリ
   オリ方向に振動する振動子と、異常の有無を自己診断す
   る自己診断回路とを有する振動ジャイロの自己診断方法
   であって、 前記振動子をコリオリ方向に変位させ、前記振動子のコ
   リオリ方向の変位を検出して異常の有無を自己診断する
   ことを特徴とする、振動ジャイロの自己診断方法。
2. 【請求項２】 所定の方向に励振され、角速度が与えら
   れたときは角速度方向と励振方向に対して直交するコリ
   オリ方向に振動する振動子と、前記振動子を励振させる
   駆動回路と、前記振動子から出力された角速度を含む信
   号から角速度を検出する信号処理回路と、異常の有無を
   自己診断する自己診断回路とを有する振動ジャイロであ
   って、 前記振動子は、バイアス信号が印加されることにより、
   コリオリ方向に変位し、 前記自己診断回路は、前記振動子のコリオリ方向の変位
   を検出し、異常の有無を自己診断することを特徴とす
   る、振動ジャイロ。
3. 【請求項３】 前記バイアス信号は、定電圧信号である
   ことを特徴とする、請求項２に記載の振動ジャイロ。
4. 【請求項４】 前記信号処理回路は、角速度を含む信号
   を検波信号に同期して検波する検波回路を有し、 自己診断をするときに前記検波回路に入力される検波信
   号と、自己診断をしないときに前記検波回路に入力され
   る検波信号とは、周波数が同一であり、同相若しくは逆
   相でないことを特徴とする、請求項２又は３に記載の振
   動ジャイロ。
5. 【請求項５】 前記検波回路には、前記振動子の励振方
   向の振動と同相又は逆相の検波信号、及び、コリオリ方
   向の振動と同相又は逆相の検波信号を切替えて出力する
   切換手段から検波信号が入力され、 自己診断をしないときは、前記振動子のコリオリ方向の
   振動と同相又は逆相の検波信号が前記検波回路に入力さ
   れ、 自己診断をするときは、前記振動子の励振方向の振動と
   同相又は逆相の検波信号が前記検波回路に入力されるこ
   とを特徴とする、請求項４に記載の振動ジャイロ。
6. 【請求項６】 前記自己診断回路は、前記信号処理回路
   を介して入力された信号を用いて、前記振動子のコリオ
   リ方向の変位を検出し、異常の有無を自己診断すること
   を特徴とする、請求項２乃至５のいずれかに記載の振動
   ジャイロ。
7. 【請求項７】 所定の方向に励振され、角速度が与えら
   れたときは角速度方向と励振方向に対して直交するコリ
   オリ方向に振動する振動子と、前記振動子を励振させる
   駆動回路と、前記振動子から入力された角速度を含む信
   号から角速度を検出する信号処理回路と、異常の有無を
   自己診断する自己診断回路とを有する振動ジャイロであ
   って、 コリオリ方向に対して垂直になるように前記振動子に設
   けられた第一の電極と、前記第一の電極とコリオリ方向
   の一方側において対向する第二の電極と、コリオリ方向
   の他方側において対向する第三の電極とを有し、前記第
   二の電極と前記第三の電極との少なくとも一方に、バイ
   アス信号が印加されることにより、前記振動子がコリオ
   リ方向に変位し、 前記第二の電極と、前記第三の電極とから、前記振動子
   のコリオリ方向の変位を検出し、異常の有無を自己診断
   することを特徴とする振動ジャイロ。
8. 【請求項８】 反転入力端が前記第二の電極に電気的に
   接続され、非反転入力端が電圧制御手段に電気的に接続
   された反転増幅器を有し、 前記反転増幅器の出力端子からは、前記第一の電極と前
   記第二の電極との間の容量に相当する電圧が出力される
   ことを特徴とする、請求項７に記載の振動ジャイロ。
9. 【請求項９】 前記電圧制御手段により前記反転増幅器
   の非反転入力端の電位を変化させることによって、前記
   反転増幅器の反転入力端の電位を変化させて、前記第二
   の検出電極にバイアス信号を印加することを特徴とす
   る、請求項８に記載の振動ジャイロ。
10. 【請求項１０】 前記第二の電極、及び、前記第三の電
    極には、それぞれ逆特性の前記バイアス信号が印加され
    ることを特徴とする、請求項７乃至９のいずれかに記載
    の振動ジャイロ。
11. 【請求項１１】 請求項２乃至１０のいずれかに記載の
    振動ジャイロを用いたことを特徴とする電子装置。