JP2003028642A

JP2003028642A - 振動子の駆動方法および振動子の駆動回路および振動子の振動検出回路およびその振動子を持つ角速度センサ装置

Info

Publication number: JP2003028642A
Application number: JP2001209554A
Authority: JP
Inventors: Teruhisa Shibahara; 輝久柴原
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-07-10
Filing date: 2001-07-10
Publication date: 2003-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】振動子の機械的振動に応じた電気信号（以
下、検出信号）から、振動子を駆動するために印加する
電気信号である駆動信号の干渉に起因したノイズを除去
することを容易にする。【解決手段】振動子の共振周波数よりも高い周波数を
持つ搬送波Ｖcを、振動子の略共振周波数を持つ変調波
Ｖhでもって振幅変調する。この振幅変調された信号Ｖk
を駆動信号として振動子に供給する。振動子は略共振周
波数でもって共振動作を行う。この振動子の振動に応じ
た検出信号には駆動信号の干渉によるノイズが混入され
るが、そのノイズはほぼ搬送波Ｖcの周波数を持つ。搬
送波Ｖcの周波数は振動子の共振周波数に規制されずに
高くすることができるので、ノイズの周波数を検出信号
の周波数よりも大幅に高くすることができる。この周波
数の差異によって、検出信号からノイズを除去すること
が容易となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振動子の駆動方法
および振動子の駆動回路および振動子の振動検出回路お
よびその振動子を持つ角速度センサ装置に関するもので
ある。

【０００２】

【背景技術】図５には角速度センサ装置の一構成例が簡
略化されて示されている。この角速度センサ装置１は、
素子部２と、駆動回路３と、センサ出力検出回路４とを
有して構成されている。

【０００３】素子部２は、基部６と、この基部６から浮
いた位置に配置されてｘ方向とｙ方向に変位が可能な振
動子７と、振動子７の周囲に配置され基部６に固定され
ている複数の固定部８（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）と、
振動子７を各固定部８に連結する梁９（９ａ，９ｂ，９
ｃ，９ｄ）と、振動子７からｘ方向に突出形成された櫛
歯形状の駆動用可動電極１０と、基部６に固定配設され
駆動用可動電極１０と間隔を介し噛み合う櫛歯形状の駆
動用固定電極１１と、振動子７からｙ方向に突出形成さ
れた櫛歯形状の検出用可動電極１２と、基部６に固定配
設され検出用可動電極１２と間隔を介し噛み合う櫛歯形
状の検出用固定電極１３とを有して構成されている。

【０００４】駆動回路３は、発振器１５と、増幅器１６
とを有して構成されている。発振器１５は、振動子７の
略共振周波数を持つ交流信号を発生させる。増幅器１６
は、その発振器１５により発生した交流信号を増幅する
と共に、直流オフセットの加算を行う。これら発振器１
５と増幅器１６によって、駆動回路３は、振動子７の略
共振周波数を持つ図６（ａ）に示されるような交流信号
Ｖk'を駆動信号として素子部２の駆動用固定電極１１に
印加する。その駆動信号Ｖk'の波形は数式１に表すこと
ができる。

【０００５】

【数１】

【０００６】なお、数式１中の定数Ａは駆動信号の振幅
を表し、定数Ｂは直流オフセットの加算量を表してお
り、ここでは、Ａ<Ｂの関係となっている。ｆ_ｒは、駆
動信号Ｖk'の周波数（つまり、振動子７の略共振周波
数）を示している。

【０００７】素子部２においては、駆動回路３から駆動
用固定電極１１に駆動信号Ｖk'が供給されると、駆動用
可動電極１０と駆動用固定電極１１間に静電力Ｆ'が発
生する。その静電力Ｆ'は駆動信号Ｖk'の２乗に比例す
ることから、数式２の関係が成立する。

【０００８】

【数２】

【０００９】そのような駆動用可動電極１０と駆動用固
定電極１１間の静電力Ｆ'に基づいて振動子７が振動す
ることとなる。数式２に示されるように、静電力Ｆ'に
は、周波数ｆ_ｒの成分と、周波数２ｆ_ｒの成分とが含ま
れているが、前述したようなＡ<Ｂの関係から、周波数
ｆ_ｒの成分は周波数２ｆ_ｒの成分よりも多く、振動子７
を振動させるのは実質的には周波数ｆ_ｒの成分となる。
すなわち、振動子７は、駆動信号Ｖk'の供給による駆動
用可動電極１０と駆動用固定電極１１間の静電力Ｆ'に
基づいて、ｘ方向に駆動信号Ｖk'の周波数（振動子７の
略共振周波数）ｆ_ｒでもって共振駆動（駆動振動）す
る。

【００１０】このように振動子７が駆動振動していると
きに、素子部２にｚ方向を軸とする回転（角速度）が加
わると、ｙ方向のコリオリ力が発生し、このコリオリ力
に起因して振動子７はｘ方向だけでなく、ｙ方向にも振
動する。そのｙ方向の振動の周波数は、ｘ方向の振動の
周波数と同じになる。

【００１１】センサ出力検出部４は、抵抗器１８と、電
圧源接続部１９と、増幅器２０と、整流回路２１と、平
滑化回路２２とを有して構成されている。

【００１２】直流の電圧源が電圧源接続部１９と抵抗器
１８を介して検出用固定電極１３に接続される。このよ
うな状態のときに、振動子７がコリオリ力に起因してｙ
方向に振動すると、そのｙ方向の振動子７の振動に伴っ
て検出用可動電極１２と検出用固定電極１３間の静電容
量が変化し、この静電容量の変化に応じた信号（検出信
号）が検出用固定電極１３に発生する。

【００１３】増幅器２０は、その検出信号を増幅すると
共に、直流オフセット除去を行い、図６（ｂ）に示すよ
うな検出信号Ｖy'を出力する。その検出信号Ｖy'は、振
動子７のｙ方向の振動周波数（つまり、振動子７の略共
振周波数）を持つ交流信号である。整流回路２１は、そ
の増幅器２０から出力された交流信号を全波整流する。
平滑化回路２２は、その整流された信号を平滑化して、
振動子７のｙ方向振動の振幅に応じた直流のセンサ出力
を出力する。つまり、ｚ方向を軸とした回転の角速度の
大きさに応じた直流の信号を出力する。

【００１４】図７には、自励振型の角速度センサ装置の
一例が簡略的に示されている。この自励振型の角速度セ
ンサ装置３０は、素子部２と、第１のＣ−Ｖ変換部３１
と、第２のＣ−Ｖ変換部３２と、第１の増幅器３３と、
第２の増幅器３４と、差動増幅器３５と、加算増幅器３
６と、駆動信号発生部３７と、位相反転器３８とを有し
て構成されている。

【００１５】この自励振型の角速度センサ装置３０にお
いては、素子部２は、図５の角速度センサ装置１の素子
部２とほぼ同様な構成を備えているが、この図７の素子
部２では、駆動用可動電極１０（１０ａ，１０ｂ）が振
動子７の図示の上下両側にそれぞれ形成され、また、検
出用可動電極１２（１２ａ，１２ｂ）が振動子７の左右
両側にそれぞれ設けられている。また、各駆動用可動電
極１０ａ，１０ｂにそれぞれ対応する駆動用固定電極１
１ａ，１１ｂが設けられ、さらに、各検出用可動電極１
２ａ，１２ｂにそれぞれ対応する検出用固定電極１３
ａ，１３ｂが設けられている。なお、図７に示されるよ
うに、例えば、検出用可動電極１２ａ（１２ｂ）と、そ
の上側に隣接している検出用固定電極１３ａ（１３ｂ）
との間のギャップＧxは、検出用可動電極１２ａ（１２
ｂ）と、その下側に隣接している検出用固定電極１３ａ
（１３ｂ）との間のギャップＧyよりも狭くなってい
る。

【００１６】第１のＣ−Ｖ変換部３１は検出用可動電極
１２ａと検出用固定電極１３ａ間の静電容量変化を電圧
信号に変換して出力する。また同様に、第２のＣ−Ｖ変
換部３２は検出用可動電極１２ｂと検出用固定電極１３
ｂ間の静電容量変化を電圧信号に変換して出力する。

【００１７】素子部２の振動子７がｘ方向の駆動振動の
みである場合には、第１のＣ−Ｖ変換部３１から出力さ
れる信号は、例えば、図８（ａ）の鎖線Ａ１に示される
ような波形を持つ信号となる。また、第２のＣ−Ｖ変換
部３２から出力される信号は、例えば、図８（ｂ）の鎖
線Ａ２に示されるような波形を持つ信号となる。これら
波形Ａ１と波形Ａ２は振幅と位相がほぼ等しい。

【００１８】振動子７が、コリオリ力に起因して、ｘ方
向だけでなくｙ方向にも振動している場合には、第１の
Ｃ−Ｖ変換部３１から出力される信号は、例えば、図８
（ａ）の鎖線Ａ１の波形と実線Ｂ１の波形が重なって成
る波形を持つ信号となる。波形Ｂ１は、コリオリ力の大
きさ（つまり、角速度の大きさ）に応じた振幅を持つ。
また、第２のＣ−Ｖ変換部３２から出力される信号は、
例えば、図８（ｂ）の鎖線Ａ２の波形と実線Ｂ２の波形
が重なって成る波形を持つ信号となる。波形Ｂ２は、コ
リオリ力の大きさに応じた振幅を持ち、波形Ｂ１に対し
て位相が１８０°ずれていて、波形Ｂ１と振幅がほぼ等
しい。

【００１９】そのように、第１と第２の各Ｃ−Ｖ変換部
３１，３２から出力された信号は、振動子７の振動に応
じた信号であり、これら振動子７の振動の検出信号は、
それぞれ、第１の増幅器３３又は第２の増幅器３４によ
って直流オフセットが除去された上で増幅されて、差動
増幅器３５および加算増幅器３６に加えられる。

【００２０】差動増幅器３５は、第１のＣ−Ｖ変換部３
１の出力信号と、第２のＣ−Ｖ変換部３２の出力信号と
の差分に応じた信号を出力する。この差動増幅器３５に
よる差動によって、第１のＣ−Ｖ変換部３１の出力信号
における波形Ａ１の信号成分と、第２のＣ−Ｖ変換部３
２の出力信号における波形Ａ２の信号成分とは相殺され
ることとなる。したがって、振動子７がコリオリ力によ
ってｙ方向に振動している場合には、ｘ方向の振動によ
る波形Ａ１，Ａ２の信号成分は除去されて、ｙ方向の振
動による波形Ｂ１の信号成分と波形Ｂ２の信号成分が加
算された信号が差動増幅器３５から出力されることとな
る。すなわち、この差動増幅器３５から出力された信号
はコリオリ力の大きさに応じた大きさを持つものであ
り、この信号に基づいて、z方向を軸とした回転の角速
度の大きさを検出することができる。

【００２１】加算増幅器３６は、第１のＣ−Ｖ変換部３
１の出力信号と、第２のＣ−Ｖ変換部３２の出力信号と
を加算し、その加算により得られた信号を増幅出力す
る。この加算増幅器３６の加算によって、第１のＣ−Ｖ
変換部３１の出力信号における波形Ｂ１の信号成分と、
第２のＣ−Ｖ変換部３２の出力信号における波形Ｂ２の
信号成分とが相殺されることとなる。これにより、ｘ方
向の振動による波形Ａ１の信号成分と波形Ａ２の信号成
分の加算信号が加算増幅器３６から出力されることとな
る。すなわち、この加算増幅器３６の出力信号は、振動
子７のｘ方向の駆動振動に応じた信号であり、モニタ信
号として駆動信号発生部３７に加えられる。

【００２２】駆動信号発生部３７は、そのモニタ信号を
利用して、当該モニタ信号よりも、振動子７を自励振動
させるための位相θだけ位相遅れのある信号を駆動信号
として発生する。その駆動信号は、駆動用固定電極１１
ｂにはそのまま加えられ、駆動用固定電極１１ａには、
位相反転器３８によって位相が反転されて加えられる。
これら駆動用固定電極１１ａ，１１ｂにそれぞれ加えら
れた駆動信号によって、振動子７はｘ方向に略共振周波
数でもって自励振動する。

【００２３】この自励振型の角速度センサ装置３０で
は、振動子７の駆動振動に応じたモニタ信号を検出し、
このモニタ信号を利用して駆動用固定電極１１ａ，１１
ｂに加える自励振用の駆動信号を発生し、これにより、
振動子７を駆動方向（ｘ方向）に略共振周波数で振動さ
せている。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うな角速度センサ装置１，３０においては、駆動用固定
電極１１（１１ａ，１１ｂ）と、検出用固定電極１３
（１３ａ，１３ｂ）との間の寄生容量や寄生インダクタ
ンスにより、駆動信号が検出信号に干渉し、これによ
り、駆動信号の一部が検出信号にノイズとして乗ってし
まう。なお、ここでは、そのノイズをクロストークノイ
ズと称する。

【００２５】回路の温度特性などによって駆動信号の大
きさが変化した場合や、物理的衝撃や熱的衝撃によって
回路部品や配線の位置ずれ等が生じて駆動用固定電極１
１と検出用固定電極１３間の寄生容量や寄生インダクタ
ンスが変化した場合には、検出信号に混入されるクロス
トークノイズが変化する。このクロストークノイズの変
化によって、必然的に、検出信号も変動し、これによ
り、その検出信号に基づいたセンサ出力も変動してしま
う。このため、例えば、クロストークノイズの変動によ
る検出信号の変動に起因して、角速度が変化していない
のにも拘わらず、センサ出力が変動してしまい、角速度
センサ装置の信頼性を悪化させてしまうという問題が発
生する。

【００２６】また、クロストークノイズによって、角速
度検知の精度を向上させることが難しいという問題もあ
る。

【００２７】さらに、自励振型の角速度センサ装置３０
にあっては、クロストークノイズによって、加算増幅器
３６から出力されるモニタ信号の位相がずれてしまい、
これに起因して振動子７の自励振が停止してしまうとい
う問題発生の虞があった。

【００２８】これらの問題を解消するためには、検出信
号からクロストークノイズを除去すればよいが、角速度
センサ装置１，３０においては、クロストークノイズと
検出信号はほぼ同様な周波数（つまり、振動子７の略共
振周波数）を持つものであるから、検出信号からクロス
トークノイズを除去することは非常に難しかった。

【００２９】本発明は上記課題を解決するために成され
たものであり、その目的は、検出信号からクロストーク
ノイズを除去することを容易にする振動子の駆動方法お
よび振動子の駆動回路および振動子の振動検出回路およ
びその振動子を持つ角速度センサ装置を提供することに
ある。

【００３０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、次に示す構成をもって前記課題を解決
する手段としている。すなわち、第１の発明は、駆動信
号に基づいて振動子を共振駆動させる方法において、振
動子の共振周波数よりも高い周波数を持つ搬送波を振動
子の略共振周波数でもって振幅変調し、この振幅変調さ
れた信号を駆動信号として振動子に供給する構成をもっ
て前記課題を解決する手段としている。

【００３１】第２の発明は、振動子に駆動信号を供給し
て振動子を共振駆動させるための回路であって、振動子
の共振周波数よりも高い周波数を持つ搬送波を出力する
搬送波発振回路と、振動子の略共振周波数を持つ変調波
を出力する変調波発生回路と、搬送波発振回路から出力
された搬送波を変調波発生回路から出力された変調波に
基づき振幅変調する振幅変調回路とを有し、振幅変調回
路により振幅変調された信号を駆動信号として振動子に
加えることを特徴として構成されている。

【００３２】第３の発明は、第２の発明の構成を備え、
変調波発生回路は、駆動信号による振動子の振動に応じ
たモニタ信号を利用して、振動子を自励振動させるべく
モニタ信号よりも位相遅れを持った信号を変調波として
出力する構成と成していることを特徴として構成されて
いる。

【００３３】第４の発明は、第２又は第３の発明の振動
子の駆動回路から出力された駆動信号によって振動する
振動子の振動検出回路であって、振動子の振動に応じた
検出信号を出力する検出信号出力部が設けられており、
検出信号の周波数よりも高く、かつ、搬送波の周波数よ
りも低い周波数をしきい値周波数として持ち、前記検出
信号出力部により出力された検出信号から、しきい値周
波数よりも高い駆動信号の干渉によるノイズ成分を除去
し、しきい値周波数よりも低い信号成分を通過させる低
域通過フィルタが設けられていることを特徴として構成
されている。

【００３４】第５の発明は、角速度センサ装置に関し、
角速度センサ部としての振動子が設けられており、第２
又は第３の発明の振動子の駆動回路を備えると共に、第
４の発明の振動子の振動検出回路が設けられていること
を特徴として構成されている。

【００３５】この発明では、振動子の共振周波数よりも
高い周波数を持つ搬送波を振動子の略共振周波数でもっ
て振幅変調し、この振幅変調した信号を駆動信号として
振動子に供給する。このため、振動子は略共振周波数で
もって振動することができる上に、振動子の振動に応じ
た検出信号に駆動信号の干渉によるノイズ成分が混入し
ても、そのノイズ成分は搬送波の周波数（つまり、検出
信号の周波数よりも高い周波数）を持つことから、検出
信号からノイズ成分を除去することが容易となる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下に、この発明に係る実施形態
例を図面に基づいて説明する。

【００３７】図１には本発明の振動子の駆動方法を適用
した第１実施形態例の角速度センサ装置が簡略化されて
示されている。なお、この第１実施形態例の説明におい
て、従来例と同一構成部分には同一符号を付し、その共
通部分の重複説明は省略する。

【００３８】この第１実施形態例では、駆動回路３から
素子部２に加えられる駆動信号Ｖkが図２（ｃ）に示さ
れるような態様と成し、また、振動子の振動検出回路で
あるセンサ出力検出部４に低域通過フィルタ２７を設け
たことを特徴としている。それ以外の構成は前述した図
５に示す角速度センサ装置１と同様である。

【００３９】すなわち、この第１実施形態例では、駆動
回路３は、変調波発生回路２４と、搬送波発振回路２５
と、振幅変調回路２６とを有して構成されている。変調
波発生回路２４は、角速度センサ部としての振動子７の
略共振周波数ｆ_ｒを持つ図２（ａ）に示されるような交
流信号Ｖhを生成し、この生成した信号Ｖhを変調波とし
て出力する。搬送波発振回路２５は、振動子７の略共振
周波数ｆ_ｒよりも高い周波数ｆ_ｃを持つ図２（ｂ）に示
されるような交流信号Ｖcを生成し、この交流信号Ｖcを
搬送波として出力する。この第１実施形態例では、搬送
波の周波数ｆ _ｃは振動子７の共振周波数ｆ_ｒの１０倍以
上の高い周波数となっている。

【００４０】振幅変調回路２６は、変調波発生回路２４
から出力された変調波Ｖhを利用して、搬送波発振回路
２５から出力された搬送波Ｖcを振幅変調する。これに
より、図２（ｃ）に示されるような振幅変調された信号
Ｖkが生成される。この信号Ｖkが駆動信号として素子部
２の駆動用固定電極１１に供給される。

【００４１】この駆動信号Ｖkは数式３により表すこと
ができる。

【００４２】

【数３】

【００４３】但し、数式３において、Ａ、Ｂはそれぞれ
定数であり、ここでは、Ａ<Ｂの関係と成っている。ｆ
_ｒは変調波信号の周波数（つまり、振動子７の略共振周
波数）を表し、ｆ_ｃは搬送波の周波数を表している。

【００４４】この第１実施形態例では、前述したよう
に、搬送波の周波数ｆ_ｃと変調波の周波数ｆ_ｒは、ｆ_ｃ
≫ｆ_ｒの関係にある。また、数式３に示されるように、
駆動信号Ｖkには、周波数ｆ_ｃの信号成分と、周波数ｆ
_ｃ＋ｆ_ｒの信号成分と、周波数ｆ_ｃ−ｆ_ｒの信号成分と
が含まれている。それら全ての信号成分は、ｆ_ｃ≫ｆ_ｒ
の関係から、振動子７の共振周波数ｆ_ｒよりもかなり高
い周波数の信号成分である。つまり、駆動信号Ｖkに
は、振動子７の略共振周波数ｆ_ｒを持つ信号成分は全く
含まれていない。

【００４５】このような駆動信号Ｖkが駆動用固定電極
１１に供給されると、駆動用可動電極１０と駆動用固定
電極１１間に静電力Ｆが発生する。この静電力Ｆに基づ
いて振動子７がｘ方向に振動することとなる。その静電
力Ｆは駆動信号Ｖkの２乗に比例することから、静電力
Ｆと駆動信号Ｖkの関係は、数式４に表すことができ
る。

【００４６】

【数４】

【００４７】この数式４に示されるように、静電力Ｆに
は様々な周波数成分が含まれているが、共振周波数ｆ_ｒ
から大きくずれた周波数では振動子７は振動しないの
で、振動子７は、静電力Ｆに含まれる周波数ｆ_ｒの成分
によって駆動され、ｘ方向に略共振周波数ｆ_ｒでもって
振動することとなる。

【００４８】この第１実施形態例では、センサ出力検出
部４の抵抗器１８と電圧源接続部１９と増幅器２０によ
って、振動子７のｙ方向の振動に応じた検出信号を出力
する検出信号出力部が構成されている。その検出信号は
低域通過フィルタ２７を介して整流回路２１に加えられ
る。

【００４９】低域通過フィルタ２７は、検出信号の周波
数（つまり、振動子７の略共振周波数）よりも高く、か
つ、搬送波の周波数よりも低い予め定められたしきい値
周波数を持ち、このしきい値周波数よりも低い周波数帯
域の信号を通過させるものである。

【００５０】この第１実施形態例では、駆動信号の干渉
によって検出信号に混入されるクロストークノイズの周
波数（つまり、搬送波の周波数）は検出信号の周波数よ
りも格段に高いことから、低域通過フィルタ２７によっ
て、検出信号からクロストークノイズは除去され、検出
信号のみが取り出されて整流回路２１に加えられること
となる。

【００５１】この第１実施形態例によれば、振動子７の
共振周波数ｆ_ｒよりも高い周波数の搬送波を振動子７の
略共振周波数ｆ_ｒを持つ変調波に基づいて振幅変調し、
この振幅変調された信号を駆動信号Ｖkとして駆動用固
定電極１１に供給する構成を備えたので、その駆動信号
に基づいて振動子７を略共振周波数ｆ_ｒでもって共振駆
動させることができるのはもちろんのこと、搬送波の周
波数ｆ_ｃは振動子７の共振周波数ｆ_ｒに制約されずに高
くすることができることから、駆動信号の干渉によって
検出信号に混入されるクロストークノイズの周波数を検
出信号の周波数よりも高くすることができることとな
る。このため、検出信号の周波数とクロストークノイズ
の周波数との差異によって、検出信号からクロストーク
ノイズを除去することが容易となる。

【００５２】これにより、クロストークノイズに起因し
た問題を回避することができることとなり、角速度検知
の精度の向上を図ることができるし、また、角速度セン
サ装置の信頼性を高めることができる。

【００５３】さらに、この第１実施形態例では、搬送波
の周波数ｆ_ｃは振動子７の共振周波数ｆ_ｒの１０倍以上
の高い周波数であるので、搬送波に起因した振動が振動
子７に励起されることを確実に防止することができる。
さらに、そのように搬送波の周波数ｆ_ｃを振動子７の共
振周波数ｆ_ｒよりも格段に高くして、検出信号の周波数
と、駆動信号の干渉によるクロストークノイズの周波数
とを離すことにより、低域通過フィルタ２７により検出
信号からクロストークノイズを除去することを容易に、
かつ、確実に行うことができることとなる。

【００５４】以下に、第２実施形態例を説明する。な
お、この第２実施形態例の説明において、従来例と同一
構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明
は省略する。

【００５５】この第２実施形態例では、従来例で述べた
図７に示す自励振型の角速度センサ装置３０とほぼ同様
な構成を備えているが、この第２実施形態例では、図３
に示すように、搬送波発振回路４０と、振幅変調回路４
１，４２と、低域通過フィルタ４４，４５が設けられて
いる。

【００５６】振幅変調回路４１は位相反転器３８と駆動
用固定電極１１ａとの間に介設され、また、振幅変調回
路４２は、駆動信号発生部３７と、駆動用固定電極１１
ｂとの間に介設されている。搬送波発振回路４０は、第
１実施形態例に示した搬送波発振回路２５と同様に、振
動子７の共振周波数ｆ_ｒよりも高い周波数を持つ図２
（ｂ）に示されるような搬送波Ｖcを出力する。この第
２実施形態例では、搬送波の周波数ｆ_ｃは振動子７の共
振周波数ｆ_ｒの１０倍以上の周波数となっている。

【００５７】振幅変調回路４１は、位相反転器３８から
出力された信号を変調波として利用し、搬送波発振回路
４０から出力された搬送波を振幅変調する。これによ
り、図２（ｃ）に示されるような振幅変調された信号Ｖ
kが生成され、この信号Ｖkが駆動信号して駆動用固定電
極１１ａに加えられる。

【００５８】また、同様に、振幅変調回路４２は、駆動
信号発生部３７から出力された信号を変調波として利用
し、搬送波発振回路４０から出力された搬送波を振幅変
調し、この振幅変調された信号が駆動信号として駆動用
固定電極１１ｂに加えられる。このように、この第２実
施形態例では、駆動信号発生部３７は変調波発生回路と
成している。

【００５９】このように各駆動用固定電極１１ａ，１１
ｂにそれぞれ駆動信号が供給され、これにより、振動子
７は略共振周波数ｆ_ｒでもってｘ方向に共振振動するこ
ととなる。この第２実施形態例では、駆動信号発生部３
７と位相反転器３８と搬送波発振回路４０と振幅変調回
路４１，４２によって振動子７の駆動回路が構成されて
いる。

【００６０】低域通過フィルタ４４は第１のＣ−Ｖ変換
部３１と第１の増幅器３３との間に介設され、また、低
域通過フィルタ４５は第２のＣ−Ｖ変換部３２と第２の
増幅器３４との間に介設されている。これら低域通過フ
ィルタ４４，４５は、それぞれ、第１実施形態例に示し
た低域フィルタ２７と同様に、検出信号出力部である第
１又は第２のＣ−Ｖ変換部３１，３２により出力された
検出信号の周波数よりも高く、かつ、搬送波の周波数よ
りも低いしきい値周波数を有しており、このしきい値周
波数よりも低い周波数の信号を通過させる。

【００６１】つまり、この低域通過フィルタ４４，４５
によって、検出信号から、しきい値周波数よりも高い駆
動信号の干渉によるクロストークノイズは除去され、検
出信号のみを取り出すことができる。その検出信号は第
１又は第２の増幅器３３，３４を介して差動増幅器３５
に加えられ、この差動増幅器３５によって、振動子７の
ｙ方向の振動に起因した信号成分のみが取り出される。
この第２実施形態例では、第１のＣ−Ｖ変換部３１と第
２のＣ−Ｖ変換部３２と第１の増幅器３３と第２の増幅
器３４と低域通過フィルタ４４，４５と差動増幅器３５
によって、振動子の振動検出回路が構成されている。

【００６２】また、低域通過フィルタ４４，４５を出力
した検出信号は第１又は第２の増幅器３３，３４を介し
て加算増幅器３６にも出力される。この加算増幅器３６
によって振動子７のｘ方向の振動、つまり、駆動信号に
よる駆動振動に応じたモニタ信号が出力される。この第
２実施形態例では、第１のＣ−Ｖ変換部３１と第２のＣ
−Ｖ変換部３２と第１の増幅器３３と第２の増幅器３４
と低域通過フィルタ４４，４５と加算増幅器３６によっ
てモニタ信号検出回路が構成されている。

【００６３】この第２実施形態例によれば、第１実施形
態例と同様に、駆動信号の干渉によって検出信号に混入
されるクロストークノイズの周波数を、検出信号の周波
数よりも格段に高くすることが可能な構成を備えたの
で、低域通過フィルタ４４，４５を利用して、検出信号
からクロストークノイズを除去することが容易となる。
これにより、クロストークノイズに起因した問題を回避
することができて、角速度検知の精度の向上と、角速度
センサ装置の信頼性の向上とを共に図ることができるこ
ととなる。

【００６４】また、この第２実施形態例では、第１のＣ
−Ｖ変換部３１および第２のＣ−Ｖ変換部３２から出力
された検出信号を利用して振動子７の振動状態をモニタ
し、このモニタ信号を利用して駆動信号を発生する自励
振型である。この自励振型である場合には、クロストー
クノイズに起因したモニタ信号の位相ずれによって振動
子７の共振振動が停止してしまうという事態発生の虞が
あったが、この第２実施形態例では、クロストークが除
去された検出信号に基づいてモニタ信号が作り出される
ので、モニタ信号の位相ずれが回避されて、そのような
事態発生を防止することができる。

【００６５】なお、この発明は上記各実施形態例に限定
されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例
えば、上記各実施形態例では、搬送波は正弦波状であっ
たが、図４（ａ）に示されるように矩形状でもよいし、
図４（ｂ）に示されるように三角波状でもよく、搬送波
の形状は限定されるものでない。また、上記各実施形態
例では、変調波は正弦波状であり、振幅変調された信号
波形の包絡線は正弦波状であったが、変調波は振動子７
の略共振周波数ｆ_ｒを持っていれば、正弦波状に限定さ
れるものではなく、例えば三角波状であってもよい。こ
の場合には、振幅変調された信号波形は、例えば、図４
（ｃ）に示されるような形状となる。

【００６６】また、上記各実施形態例では、搬送波の周
波数ｆ_ｃは振動子７の共振周波数ｆ _ｒの１０倍以上であ
ったが、振動子７の共振周波数ｆ_ｒよりも高く、かつ、
検出信号から搬送波の周波数を持つノイズ成分を除去す
ることが可能な周波数であれば、搬送波の周波数ｆ_ｃは
振動子７の共振周波数ｆ_ｒの１０倍以上に限定されな
い。

【００６７】さらに、第２実施形態例では、自励振型の
角速度センサ装置に本発明を適用した一例を示したが、
もちろん、この発明は、モニタ信号に基づいて振動子７
の振動およびその振幅を安定させるタイプの角速度セン
サ装置にも適用することができるものである。さらにま
た、上記各実施形態例では、角速度センサ装置を例にし
て説明したが、この発明は、角速度センサ装置の振動子
に限定されずに、それ以外の振動子にも適用することが
可能なものである。

【００６８】

【発明の効果】この発明によれば、振動子の共振周波数
よりも高い周波数を持つ搬送波を振動子の略共振周波数
でもって振幅変調し、この振幅変調された信号を駆動信
号として振動子に供給する構成としたので、振動子を略
共振周波数でもって共振動作させることができる上に、
搬送波の周波数は振動子の共振周波数に制約されずに高
くすることができる。これにより、振動子の振動に応じ
た信号を検出出力する場合に、駆動信号の干渉によって
検出信号に混入されるノイズ成分の周波数を検出信号の
周波数よりも格段に高くすることができる。

【００６９】これにより、例えば、検出信号の周波数よ
りも高く、かつ、搬送波の周波数（つまり、ノイズ成分
の周波数）よりも低い周波数をしきい値周波数として持
つ低域通過フィルタを設けることによって、検出信号か
らノイズ成分を簡単に除去することができることとな
る。

【００７０】このように検出信号から駆動信号の干渉に
よるノイズ成分を除去することができることによって、
例えば、角速度センサ装置にあっては、そのノイズ成分
が除去された検出信号を利用して、角速度の大きさに応
じた信号を精度良く生成することができる。このことか
ら、角速度検知の精度を向上させることができる。ま
た、角速度センサ装置の信頼性を高めることができる。

【００７１】さらに、自励振型の角速度センサ装置にあ
っては、駆動信号の干渉によるノイズ成分が除去された
モニタ信号を得ることができることとなり、これによ
り、ノイズ成分に起因して自励振が停止してしまうとい
う事態発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態例を説明するための図である。

【図２】変調波と搬送波と振幅変調された信号波との一
例を示す波形図である。

【図３】第２実施形態例を説明するための図である。

【図４】その他の実施形態例を説明するための図であ
る。

【図５】従来の角速度センサ装置の一例を示す説明図で
ある。

【図６】従来の駆動信号の一波形例を検出信号の一波形
例と共に示す波形図である。

【図７】従来の自励振型の角速度センサ装置の一例を示
す説明図である。

【図８】図７に示す角速度センサ装置における検出信号
を説明するための図である。

【符号の説明】

１，３０角速度センサ装置７振動子２４変調波発生回路２５，４０搬送波発振回路２６，４１，４２振幅変調回路２７，４４，４５低域通過フィルタ３７駆動信号発生部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動信号に基づいて振動子を共振駆動さ
せる方法において、振動子の共振周波数よりも高い周波
数を持つ搬送波を振動子の略共振周波数でもって振幅変
調し、この振幅変調された信号を駆動信号として振動子
に供給することを特徴とした振動子の駆動方法。
【請求項２】振動子に駆動信号を供給して振動子を共
振駆動させるための回路であって、振動子の共振周波数
よりも高い周波数を持つ搬送波を出力する搬送波発振回
路と、振動子の略共振周波数を持つ変調波を出力する変
調波発生回路と、搬送波発振回路から出力された搬送波
を変調波発生回路から出力された変調波に基づき振幅変
調する振幅変調回路とを有し、振幅変調回路により振幅
変調された信号を駆動信号として振動子に加えることを
特徴とした振動子の駆動回路。
【請求項３】変調波発生回路は、駆動信号による振動
子の振動に応じたモニタ信号を利用して、振動子を自励
振動させるべくモニタ信号よりも位相遅れを持った信号
を変調波として出力する構成と成していることを特徴と
した請求項２記載の振動子の駆動回路。
【請求項４】請求項２又は請求項３記載の振動子の駆
動回路から出力された駆動信号によって振動する振動子
の振動検出回路であって、振動子の振動に応じた検出信
号を出力する検出信号出力部が設けられており、検出信
号の周波数よりも高く、かつ、搬送波の周波数よりも低
い周波数をしきい値周波数として持ち、前記検出信号出
力部により出力された検出信号から、しきい値周波数よ
りも高い駆動信号の干渉によるノイズ成分を除去し、し
きい値周波数よりも低い信号成分を通過させる低域通過
フィルタが設けられていることを特徴とした振動子の振
動検出回路。
【請求項５】角速度センサ部としての振動子が設けら
れており、請求項２又は請求項３記載の振動子の駆動回
路を備えると共に、請求項４記載の振動子の振動検出回
路が設けられていることを特徴とした角速度センサ装
置。