JP2010175286A - 物理量検出装置、物理量検出システム及び物理量検出装置の０点電圧調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】０点電圧の調整値を外部から簡単に設定可能な物理量検出装置、物理量検出システム及び物理量検出装置の０点電圧調整方法を提供すること。
【解決手段】本発明の角速度検出装置２（物理量検出装置の一例）は、振動子１００と角速度検出用ＩＣ１０を含む。角速度検出用ＩＣ１０は、振動子１００の出力信号に基づいて角速度（物理量の一例）に応じた検出信号６２を生成する。角速度検出用ＩＣ１０は０点電圧調整値設定回路５０と０点電圧調整回路６０を含み、０点電圧調整値設定回路５０は、外部入力端子１５から入力された０点電圧調整信号１８に基づいて０点電圧調整値５２を設定し、０点電圧調整回路６０は、０点電圧調整値５２に基づいて、検出信号６２の０点電圧を調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、０点電圧調整機能を有する物理量検出装置、物理量検出システム及び物理量検出装置の０点電圧調整方法等に関する。

従来より、様々な物理量を検出する物理量検出装置が知られている。例えば、物理量として角速度を検出する角速度センサーが知られており、角速度センサーにより検出された角速度に基づいてマイクロコンピューター等の制御装置が所定の制御を行う様々なシステムや電子機器が広く利用されている。例えば、カーナビゲーションシステムでは角速度センサーにより検出された角速度に基づいて現在位置が特定され、デジタルカメラでは角速度センサーにより検出された角速度に基づいて手ぶれ補正が行われる。

角速度が０の時のセンサーの出力電圧は「０点電圧」と呼ばれ、角速度センサーは、０点電圧を基準電圧として角速度に応じた電圧の検出信号を出力する。従って、０点電圧が基準電圧と一致していなければ、制御装置は検出信号に基づいて正確な角速度を計算することができない。そのため、角速度センサーには、検出信号のオフセット電圧をキャンセルして０点電圧を基準電圧と一致させるように調整する回路が組み込まれている。このオフセット電圧はセンサー内部の温度により異なり、また、製造ばらつきによりセンサー毎にオフセット電圧が異なるため、出荷前の検査工程において、センサー毎に例えば２５℃における０点電圧が基準電圧と一致するように調整し、角速度センサーに内蔵された不揮発性メモリーに調整値が書き込まれる。さらに、センサー内部の温度変化によるオフセット電圧の変動分をキャンセルするために、不揮発性メモリーに各温度に対する調整値を書き込んでおき、温度センサーの出力値に応じて調整値を変更する角速度センサーも存在する。そして、従来の角速度センサーでは、出荷後は電源を立ち上げる毎に不揮発性メモリーに書き込まれた調整値が読み出されて検出信号の０点電圧が自動的に調整される。

特開２００８−１０１９７４号公報

しかし、従来のセンサーは、０点電圧の調整値が不揮発性メモリーに記憶されているため、センサーの出荷後、簡単に調整値を変更することができない。そのため、例えば、センサーの経年変化によるオフセット電圧の変動分がキャンセルされず、０点電圧が基準電圧からずれて検出精度が劣化するという問題がある。また、従来のセンサーは、不揮発性メモリーが必要であるためその分だけチップサイズが大きくなる。前記の通り、温度変化によるオフセット電圧の変動分をキャンセルするためには、不揮発性メモリーに多数の調整値を書き込んでおく必要があり、チップサイズがさらに大きくなる。逆に、記憶させる調整値の数を減らして不揮発性メモリーのサイズを小さくすると、温度変化によるオフセット電圧の変動分が精度良くキャンセルされず、検出精度が低くなってしまう。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、０点電圧の調整値を外部から簡単に設定可能な物理量検出装置、物理量検出システム及び物理量検出装置の０点電圧調整方法を提供することができる。

（１）本発明は、
所定の物理量を検出する物理量検出装置であって、
前記物理量を検出するセンサー素子と、
前記センサー素子の出力信号に基づいて前記物理量に応じた検出信号を生成する検出部と、を含み、
前記検出部は、
外部から入力された０点電圧調整信号に基づいて０点電圧調整値を設定する０点電圧調整値設定部と、
前記０点電圧調整値に基づいて、前記検出信号の０点電圧を調整する０点電圧調整部と、を含むことを特徴とする。

所定の物理量は、例えば、角速度、加速度、地磁気、圧力等である。

０点電圧は、所定の大きさ（０の場合が多い）の物理量が物理量検出装置に加わった時に物理量検出装置から出力される電圧である。

本発明の物理量検出装置は、外部から入力された０点電圧調整信号に基づいて検出信号の０点電圧を調整する。従って、本発明の物理量検出装置によれば、設定すべき調整値を０点電圧調整信号に組み込むことにより、０点電圧の調整値を外部から簡単に設定することができる。

（２）本発明の物理量検出装置において、
前記０点電圧調整値設定部は、
前記０点電圧調整信号のパルス幅を判定し、判定結果に基づいて前記０点電圧調整値を設定するか否かを決定するようにしてもよい。

（３）本発明の物理量検出装置において、
前記０点電圧調整値設定部は、
前記０点電圧調整信号のパルス幅を判定し、判定結果に基づいて前記０点電圧調整値の設定処理を終了して前記０点電圧調整値を確定するか否かを決定するようにしてもよい。

（４）本発明の物理量検出装置において、
前記０点電圧調整値設定部は、
前記０点電圧調整信号のパルス幅を判定し、前記０点電圧調整信号のパルス幅が第１のパルス幅である場合は前記０点電圧を粗調整するための前記０点電圧調整値を設定し、前記０点電圧調整信号のパルス幅が第２のパルス幅である場合は前記０点電圧を微調整するための前記０点電圧調整値を設定するようにしてもよい。

（５）本発明の物理量検出装置において、
前記第１のパルス幅は、前記第２のパルス幅よりも広くなるようにしてもよい。

（６）本発明の物理量検出装置において、
前記粗調整により設定可能な連続する２つの前記０点電圧調整値の各々に対して前記微調整により調整可能な２つの電圧範囲が互いの境界付近で重複するようにしてもよい。

（７）本発明の物理量検出装置において、
前記０点電圧調整値設定部は、
前記０点電圧調整信号のパルス幅が前記第１のパルス幅及び前記第２のパルス幅と異なる第３のパルス幅である場合は、前記０点電圧調整値の設定処理を終了して前記０点電圧調整値を確定するようにしてもよい。

（８）本発明の物理量検出装置において、
前記第１のパルス幅及び前記第２のパルス幅は、前記第３のパルス幅よりも広くなるようにしてもよい。

（９）本発明の物理量検出装置において、
前記０点電圧調整部は、
外部から前記０点電圧調整信号が入力されるまでは、あらかじめ決められた調整値に基づいて、前記検出信号の０点電圧を調整するようにしてもよい。

（１０）本発明の物理量検出装置において、
前記物理量検出装置は、前記０点電圧調整信号を外部より入力する一つの外部入力端子を有することができる。

（１１）本発明の物理量検出装置において、
前記物理量は、角速度であってもよい。

（１２）本発明は、
上記のいずれかに記載の物理量検出装置と、
前記０点電圧調整信号を生成し、前記物理量検出装置に供給する制御装置と、を含むことを特徴とする物理量検出システムである。

（１３）本発明は、
所定の物理量を検出するセンサー素子と、前記センサー素子の出力信号に基づいて、前記物理量に応じた検出信号を生成する検出部と、を含み、前記検出部は、外部から入力された０点電圧調整信号に基づいて０点電圧調整値を設定する０点電圧調整値設定部と、前記０点電圧調整値に基づいて、前記検出信号の０点電圧を調整する０点電圧調整部と、を含む物理量検出装置の０点電圧調整方法であって、
前記物理量検出装置の電源投入時に、前記角速度検出装置の外部に記憶されている前記０点電圧調整値の情報に基づいて前記０点電圧調整信号を生成し、当該０点電圧調整信号を前記物理量検出装置に供給することを特徴とする。

本実施形態の物理量検出装置及び物理量検出システムの構成について説明するための図。 振動子の平面図。 振動子の動作について説明するための図。 振動子の動作について説明するための図。 角速度検出装置が静止している時の信号波形の一例を示す図。 角速度検出装置に角速度が加わっている時の信号波形の一例を示す図。 ０点電圧調整信号のパルスについて説明するための図。 参照信号によるカウント数と対応するパルス幅の関係を示す図。 ０点電圧調整信号の例を示す図。 ０点電圧調整値設定回路の構成の一例を示す図。 ０点電圧調整回路の構成の一例を示す図。 ０点電圧調整のタイミングチャートの一例を示す図。 ０点電圧調整方法の第１実施例について説明するためのフローチャート図。 ０点電圧調整方法の第２実施例について説明するためのフローチャート図。 粗調整と微調整によりそれぞれ選択可能な調整電圧範囲について説明するための図。 ０点電圧調整方法の第３実施例について説明するためのフローチャート図。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１．物理量検出装置及び物理量検出システム
図１は、本実施形態の物理量検出装置及び物理量検出システムの構成について説明するための図である。以下では、物理量として角速度を検出する物理量検出装置（角速度検出装置）及び物理量検出システム（角速度検出システム）を例にとり説明するが、本発明は、角速度、加速度、地磁気、圧力等の様々な物理量のいずれかを検出することができる装置及びシステムに適用可能である。

本実施形態の角速度検出システム１（本発明の物理量検出システムの一例）は、角速度検出装置２（本発明の物理量検出装置の一例）と制御装置５を含んで構成されている。

本実施形態の角速度検出装置２は、振動子１００と角速度検出用ＩＣ１０を含む。まず、振動子１００及び角速度検出用ＩＣ１０について順に説明する。

［振動子］
振動子１００（本発明におけるセンサー素子の一例）は、角速度を検出し、検出した角速度の大きさに応じた信号を出力する。

図２は、振動子１００の平面図である。図２におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は水晶の軸を示す。

図２に示すように、振動子１００は、水晶などの圧電材料の薄板から形成され、２つの駆動用基部１０４ａ、１０４ｂからそれぞれ駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂ（広義には、駆動用振動片）が水晶のＹ軸方向に延出している。駆動振動腕１０１ａの側面及び上面にはそれぞれ駆動電極１１２及び１１３が形成されており、駆動振動腕１０１ｂの側面及び上面にはそれぞれ駆動電極１１３及び１１２が形成されている。図１に示すように、駆動電極１１２、１１３は、それぞれ、角速度検出用ＩＣ１０の外部出力端子１１、外部入力端子１２を介して駆動回路２０に接続される。

駆動用基部１０４ａ、１０４ｂは、それぞれ水晶のＸ軸方向に延びる連結腕１０５ａ、１０５ｂを介して検出用基部１０７に接続されている。検出振動腕１０２（広義には、検出振動片）は、検出用基部１０７から水晶のＹ軸方向に延出されている。検出振動腕１０２の上面には検出電極１１４及び１１５が形成されており、検出振動腕１０２の側面には共通電極１１６が形成されている。図１に示すように、検出電極１１４、１１５は、それぞれ、角速度検出用ＩＣ１０の外部入力端子１３、１４を介して検出回路３０に接続される。また、共通電極１１６は接地される。

駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂの駆動電極１１２と駆動電極１１３との間に交流電圧／交流電流からなる駆動信号が与えられると、図３に示すように、駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂは圧電効果によって矢印Ｂのように屈曲振動する。

ここで、振動子１００が水晶のＺ軸を回転軸とした回転運動をすると、駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂは、矢印Ｂの屈曲振動の方向と水晶のＺ軸の両方に垂直な方向にコリオリの力を得る。その結果、図４に示すように、連結腕１０５ａ、１０５ｂは矢印Ｃで示すような振動をする。そして、検出振動腕１０２は、連結腕１０５ａ、１０５ｂの振動（矢印Ｃ）に連動して矢印Ｄのように屈曲振動をする。

そして、これらの屈曲振動に基づいて発生する逆圧電効果によって、検出振動腕１０２の検出電極１１４、１１５と共通電極１１６との間には、それぞれ逆方向の交流電圧／交流電流が発生する。以上のようにして、振動子１００は、水晶のＺ軸を検出軸としてコリオリの力に基づく角速度成分を検出し、検出電極１１４、１１５を介して検出信号を出力する。

なお、図２の構成では、振動子１００のバランスを良くするために、検出用基部１０７を中央に配置し、検出用基部１０７から＋Ｙ軸と−Ｙ軸の両方向に検出振動腕１０２を延出させている。さらに、検出用基部１０７から＋Ｘ軸と−Ｘ軸の両方向に連結腕１０５ａ、１０５ｂを延出させ、連結腕１０５ａ、１０５ｂのそれぞれから、＋Ｙ軸と−Ｙ軸の両方向に駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂを延出させている。

また、駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂの先端を幅広の幅広部１０３にし、さらに、錘を付けることでコリオリの力を大きくしている。また、錘効果によって、所望の共振周波数を、短い振動腕で得ることができる。同様の理由で、検出振動腕１０２の先端を幅広の幅広部１０６にし、さらに、錘を付けている。

なお、振動子１００は、上述のＷＴ型の構成に限らず、例えば、駆動振動腕と検出振動腕とを兼ねる構成であってもよく、また、駆動振動腕や検出振動腕に圧電膜を形成した構成であってもよい。

［角速度検出用ＩＣ］
図１に示すように、角速度検出用ＩＣ１０は、本発明における検出部として機能し、駆動回路２０、検出回路３０、０点電圧調整回路６０、０点電圧調整値設定回路５０を含んで構成されている。

駆動回路２０は、Ｉ／Ｖ変換回路（電流電圧変換回路）２１、ＡＣ増幅回路２２、振幅調整回路２３、２値化回路２４を含んで構成されている。

振動子１００が振動すると、圧電効果に基づく交流電流が駆動電極１１３から出力され、Ｉ／Ｖ変換回路２１に入力される。Ｉ／Ｖ変換回路２１は、入力された交流電流を振動子１００の振動周波数と同一の周波数の交流電圧信号に変換して出力する。

Ｉ／Ｖ変換回路２１から出力された交流電圧信号は、ＡＣ増幅回路２２に入力される。ＡＣ増幅回路２２は、入力された交流電圧信号を増幅して出力する。

ＡＣ増幅回路２２から出力された交流電圧信号は振幅調整回路２３に入力される。振幅調整回路２３は、入力された交流電圧信号の振幅を一定値に保持するように利得を制御し、利得制御後の交流電圧信号を振動子１００の駆動電極１１２に出力する。この駆動電極１１２に入力される交流電圧信号（駆動信号）により振動子１００が振動する。

ＡＣ増幅回路２２が増幅した交流電圧信号は２値化回路２４にも入力され、交流電圧信号の振幅中心を基準電圧Ｖ_ｒｅｆとして交流電圧信号と比較し、比較結果に応じて基準電圧Ｖ_ｒｅｆよりも高い電圧レベルと基準電圧Ｖ_ｒｅｆよりも低い電圧レベルを切り替えて方形波電圧信号を生成し、検出回路３０の同期検波回路３５に出力する。

検出回路３０は、チャージアンプ回路３１、３２、差動増幅回路３３、ＡＣ増幅回路３４、同期検波回路３５、平滑回路３６、可変増幅回路３７、フィルター回路３８を含んで構成されている。

チャージアンプ回路３１、３２には、振動子１００により検出された互いに逆位相の検出信号（交流電流）が外部入力端子１３、１４を介して入力される。そして、チャージアンプ回路３１、３２は、入力された検出信号（交流電流）を基準電圧Ｖ_ｒｅｆを中心とする交流電圧信号に変換する。

差動増幅回路３３はチャージアンプ回路３１の出力信号とチャージアンプ回路３２の出力信号を差動増幅する。差動増幅回路３３の出力信号は、さらにＡＣ増幅回路３４で増幅される。

同期検波回路３５は、２値化回路２４が出力する参照信号５４を基に、ＡＣ増幅回路３４の出力信号を同期検波することにより角速度成分を抽出する。同期検波回路３５は、例えば、方形波電圧信号の電圧レベルが基準電圧Ｖ_ｒｅｆよりも高い時はＡＣ増幅回路３４の出力信号をそのまま出力し、方形波電圧信号の電圧レベルが基準電圧Ｖ_ｒｅｆよりも低い時はＡＣ増幅回路３４の出力信号を基準電圧Ｖ_ｒｅｆに対して反転して出力するスイッチ回路として構成することができる。

同期検波回路３５で抽出された角速度成分の信号は、平滑回路３６で直流電圧信号に平滑化され、可変増幅回路３７に入力される。

可変増幅回路３７は、平滑回路３６の出力信号（直流電圧信号）を、設定された増幅率（又は減衰率）で増幅（又は減衰）して角速度感度を変化させる。可変増幅回路３７で増幅（又は減衰）された信号は、フィルター回路３８に入力される。

フィルター回路３８は、可変増幅回路３７の出力信号から高周波のノイズ成分を除去し（正確には所定レベル以下に減衰させ）、角速度の方向及び大きさに応じた極性及び電圧レベルの信号６４を生成する。

発振検出回路４０は、振動子１００及び駆動回路２０における発振状態をモニターし、発振検出信号４２を生成する。例えば、発振検出回路４０は、ＡＣ増幅回路２２の出力信号が入力され、ＡＣ増幅回路２２の出力信号の振幅や周波数に基づいて、振動子１００及び駆動回路２０が定常発振状態であればハイレベル、そうでなければローレベルとなる発振検出信号４２を生成する。

０点電圧調整値設定回路５０は、本発明における０点電圧調整値設定部として機能し、外部から入力された０点電圧調整信号１８に基づいて０点電圧調整値５２を設定する。マイクロコンピューター５のＣＰＵ６は、０点電圧調整信号１８を生成し、外部入力端子１５を介して０点電圧調整値設定回路５０に供給する。

０点電圧調整値設定回路５０は、２値化回路２４が出力する参照信号５４を基準として０点電圧調整信号１８のパルス幅（ハイパルスの幅であってもよいし、ローパルスの幅であってもよい）を判定し、判定結果に基づいて０点電圧調整値５２を設定するか否かを決定する。また、０点電圧調整値設定回路５０は、パルス幅の判定結果に基づいて０点電圧調整値の設定処理を終了して０点電圧調整値５２を確定するか否かを決定する。なお、０点電圧調整値設定回路５０は、発振検出信号４２がハイレベル（振動子１００及び駆動回路２０が定常発振状態の場合）でなければ０点電圧調整値５２の設定処理を行わない。０点電圧調整値設定回路５０の具体的な構成例については後述する。

０点電圧調整回路６０は、本発明における０点電圧調整部として機能し、検出回路３０の出力信号６４が入力され、０点電圧調整値５２に基づいて、検出信号６２の０点電圧を調整する。

０点電圧調整値設定回路５０は、マイクロコンピューター５から０点電圧調整信号１８が供給されるまでは、０点電圧調整信号１８に基づいて０点電圧調整値５２を設定することができない。そこで、０点電圧調整回路６０は、０点電圧調整信号１８が入力されるまでは、あらかじめ決められたデフォルトの調整値に基づいて、検出信号６２の０点電圧を調整する。デフォルトの調整値は、例えば、設計時のシミュレーション結果等の情報により最適な調整値が選択される。なお、本実施形態では、０点電圧調整信号１８が供給される信号線にはプルダウン抵抗７０が付加されており、０点電圧調整信号１８に基づく０点調整をまったく行わない場合は、外部入力端子１５をオープンにしておいてもよい。

検出信号６２は外部出力端子１６から外部へ出力され、ローパスフィルター３によりノイズ成分が除去され、増幅回路４を介してマイクロコンピューター５のＡＤ変換回路７に入力される。そして、ＣＰＵ６は、Ａ／Ｄ変換回路７の出力信号に基づいて検出結果を解析し、解析結果に応じた種々の制御を行う。

前述したように、ＣＰＵ６は０点電圧調整信号１８を生成する処理も行う。ＣＰＵ６は、角速度検出装置２の静止時におけるＡ／Ｄ変換回路７の出力信号に基づいて、検出信号６２の０点電圧を計算し、計算結果に基づいて、検出信号６２の０点電圧が目標電圧値（例えば、基準電圧Ｖ_ｒｅｆ）になるような０点電圧調整値５２の情報を含む０点電圧調整信号１８を生成するようにしてもよい。また、例えば、角速度検出装置２の検査時に検出信号６２の０点電圧が目標電圧値になるような０点電圧調整値を計算し、計算した０点電圧調整値をマイクロコンピューター５の記憶部（図示しない）にあらかじめ記憶させておき、ＣＰＵ６は、角速度検出装置２の電源投入後の所定タイミングで、記憶部に記憶されている０点電圧調整値を読み出して０点電圧調整信号１８を生成するようにしてもよい。

図５は、角速度検出装置２が静止している時の図１のＡ点〜Ｉ点における信号波形の一例を示す図である。図５において横軸は時間、縦軸は電圧を表す。

振幅調整回路２３の出力（Ａ点）には基準電圧Ｖ_ｒｅｆを中心とする交流電圧信号（駆動信号）が発生し、この駆動信号が振動子１００の駆動電極１１２に供給されて振動子１００が振動し、ＡＣ増幅回路２２の出力（Ｂ点）には振動子１００の駆動電極１１３からフィードバックされた信号が増幅された交流電圧信号が発生し、２値化回路２４の出力（Ｃ点）には駆動信号と同じ周波数の参照信号５４が発生する。

振動子１００は静止しているので、検出電極１１４、１１５にはコリオリ力に基づく交流電流は発生しないが、駆動信号の漏れ成分による交流電流が発生する。

振動子１００の検出電極１１４に発生した交流電流はチャージアンプ回路３１により交流電圧信号に変換され、チャージアンプ回路３１の出力（Ｄ点）には２値化回路２４の出力信号（Ｃ点の信号）と同じ周波数の正弦波電圧信号が発生する。この正弦波電圧信号の位相は２値化回路２４の出力信号（Ｃ点の信号）に対して位相が９０°ずれている。

振動子１００の検出電極１１５に発生する交流電流は検出電極１１４に発生する交流電流に対して逆位相であるので、チャージアンプ回路３２の出力（Ｅ点）にはチャージアンプ回路３１の出力信号（Ｄ点の信号）に対して逆位相の正弦波電圧信号が発生する。

チャージアンプ回路３１の出力信号（Ｄ点の信号）及びチャージアンプ回路３２の出力信号（Ｅ点の信号）は差動増幅され、ＡＣ増幅回路３４の出力（Ｆ点）には、チャージアンプ回路３１の出力（Ｄ点）に発生する正弦波電圧信号と同位相の正弦波電圧信号が発生する。

ＡＣ増幅回路３４の出力信号（Ｆ点の信号）は、同期検波回路３５により２値化回路２４の出力信号（Ｃ点の信号）に基づいて同期検波され、同期検波回路３５の出力（Ｇ点）には、ＡＣ増幅回路３４の出力信号（Ｆ点の信号）が全波整流された信号が発生する。

同期検波回路３５の出力（Ｇ点）は平滑回路３６により平滑化され、さらに、可変増幅回路３７、フィルター回路３８により処理される。角速度検出装置２が静止しているので、理想的にはフィルター回路３８の出力（Ｈ点）には基準電圧Ｖ_ｒｅｆの直流電圧信号が発生すべきだが、実際には、各回路のオフセット等の影響により、基準電圧Ｖ_ｒｅｆに対してオフセット電圧分だけ高い（又は低い）信号が発生する。

０点電圧調整回路６０によりこのオフセット電圧がキャンセルされ、０点電圧調整回路６０の出力（Ｉ点）には基準電圧Ｖ_ｒｅｆの検出信号６２が発生する。すなわち、０点電圧調整回路６０により、検出信号６２の０点電圧が基準電圧Ｖ_ｒｅｆに調整される。

一方、図６は、角速度検出装置２に角速度が加わっている時の図１のＡ点〜Ｉ点における信号波形の一例を示す図である。図６において横軸は時間、縦軸は電圧を表す。

Ａ点、Ｂ点、Ｃ点の信号波形は、図５と同じであるので、その説明を省略する。

振動子１００にＺ軸を中心とする角速度が加わると、振動子１００の検出電極１１４、１１５にはコリオリ力に基づく交流電流が発生する。

振動子１００の検出電極１１４に発生した交流電流はチャージアンプ回路３１により交流電圧信号に変換され、チャージアンプ回路３１の出力（Ｄ点）には２値化回路２４の出力信号（Ｃ点の信号）と同じ位相の正弦波電圧信号が発生する。そして、チャージアンプ回路３２の出力（Ｅ点）にはチャージアンプ回路３１の出力信号（Ｄ点の信号）に対して逆位相の正弦波電圧信号が発生する。

チャージアンプ回路３１の出力信号（Ｄ点の信号）及びチャージアンプ回路３２の出力信号（Ｅ点の信号）は差動増幅され、ＡＣ増幅回路３４の出力（Ｆ点）には、チャージアンプ回路３１の出力（Ｄ点）に発生する正弦波電圧信号と同位相の正弦波電圧信号が発生する。

ＡＣ増幅回路３４の出力信号（Ｆ点の信号）は、同期検波回路３５により２値化回路２４の出力信号（Ｃ点の信号）に基づいて同期検波され、同期検波回路３５の出力（Ｇ点）には、ＡＣ増幅回路３４の出力信号（Ｆ点の信号）が全波整流された信号が発生する。なお、振動子１００の検出電極１１４、１１５には、駆動信号の漏れ成分による交流電流も発生するが、図示を省略している。

同期検波回路３５の出力信号（Ｇ点の信号）は平滑回路３６により平滑化され、さらに、可変増幅回路３７、フィルター回路３８により処理される。その結果、フィルター回路３８の出力（Ｈ点）にも基準電圧Ｖ_ｒｅｆよりも高い電圧の信号が発生する。

前述の通り、フィルター回路３８の出力信号６４（Ｈ点の信号）はオフセット電圧分の誤差を含むが、０点電圧調整回路６０によりオフセット電圧がキャンセルされ、０点電圧調整回路６０の出力（Ｉ点）には角速度に応じた電圧の検出信号６２が発生する。

なお、角速度検出装置２に図６と逆方向の角速度が加わった場合には、チャージアンプ回路３１の出力信号（Ｄ点の信号）及びチャージアンプ回路３２の出力信号（Ｅ点の信号）がともに１８０°反転した波形になる。そのため、検出信号６２は基準電圧Ｖ_ｒｅｆよりも低い電圧の信号になる。

このようにして角速度検出装置２は角速度を検出することができる。そして、検出信号６２は、その電圧レベルがコリオリの力の大きさ（角速度の大きさ）に比例し、その極性が回転方向により決まるので、マイクロコンピューター５は、検出信号６２に基づいて角速度検出装置２に加えられた角速度を計算することができる。

［０点電圧調整信号］
本実施形態における０点電圧調整信号１８は、４種類のパルス幅（パルス幅１、パルス幅２、パルス幅３、パルス幅４）のパルスが時系列に組み合わされて構成される。

パルス幅４のパルス（以下、「パルス４」という）は、０点電圧調整値の上位ビット（後述するように検出信号６２の０点電圧の粗調整に使用される）の設定処理を開始することを示す。なお、パルス幅４は、本発明における「第１のパルス幅」に相当する。

パルス幅３のパルス（以下、「パルス３」という）は、０点電圧調整値の下位ビット（後述するように検出信号６２の０点電圧の微調整に使用される）の設定処理を開始することを示す。なお、パルス幅３は、本発明における「第２のパルス幅」に相当する。

パルス幅２のパルス（以下、「パルス２」という）は０点電圧調整値の上位ビット又は下位ビットの設定処理を終了し、０点電圧調整値５２の上位ビット又は下位ビットを確定することを示す。なお、パルス幅２は、本発明における「第３のパルス幅」に相当する。

パルス幅１のパルス（以下、「パルス１」という）は、０点電圧調整値の上位ビット又は下位ビットの設定処理が開始されてから終了するまでの間に使用され、パルス１の数が０点電圧調整値に対応する。

図７に示すように、本実施形態では、後述する０点電圧調整値設定回路５０の構成を簡単にするために、パルス幅１〜パルス幅４を、パルス幅１が最も狭く、パルス幅２、パルス幅３、パルス幅４の順に広くなるように定義している。

さらに、２つの角速度検出装置２を近接して使用する場合、仮に２つの振動子１００を同じ発振周波数で振動すると干渉が起こるため、２つの振動子１００を異なる発振周波数（例えば、４６．５ｋＨｚと５４．１ｋＨｚ）で振動させるのが望ましい。そうすると、０点電圧調整１８のパルス幅をカウントする基準となる参照信号５４の周波数も２通り存在するので、どちらの周波数の参照信号５４を基準にしてカウントしてもパルス１〜パルス４を区別できるようにするために、本実施形態では、パルス幅１〜パルス幅４を固定幅とせずに範囲を規定している。

具体的には、本実施形態では、図７に示すように、パルス幅１とパルス幅２の間に閾値１を設け、パルス幅２とパルス幅３の間に閾値２を設け、パルス幅３とパルス幅４の間に閾値３を設け、閾値１〜３にかからないように、パルス幅１、パルス幅２、パルス幅３、パルス幅４の範囲を規定している。このパルス幅の範囲は、参照信号５４の周波数に基づいて、以下のように決定することができる。

例えば、４６．５ｋＨｚ〜５４．１ｋＨｚのいずれかの発振周波数を有する振動子１００を使用することを想定し、発振周波数の偏差を±１ｋＨｚとすると、参照信号５４の最高周波数は５５．１ｋＨｚ（＝５４．１ｋＨｚ＋１ｋＨｚ）、最低周波数は４５．５ｋＨｚ（＝４６．５ｋＨｚ−１ｋＨｚ）である。従って、参照信号５４の最短周期は約１８．１μｓ（≒１／５５．１ｋＨｚ）、最長周期は２２．０μｓ（≒１／４５．５ｋＨｚ）である。

ここで、０点電圧調整信号１８と参照信号５４は非同期であることを考慮すると、参照信号５４によるカウント数と対応するパルス幅の関係は図８に示すようになる。例えば、参照信号５４によるカウント数が１であれば、０点電圧調整信号１８のパルス幅は０より広く４４．０μｓより狭い。また、参照信号５４によるカウント数が２であれば、０点電圧調整信号１８のパルス幅は１８．１μｓより広く６５．９μｓより狭い。すなわち、１８．１μｓ以下のパルス幅のカウント数は必ず１以下であり、４４．０μｓ以上のパルス幅のカウント数は必ず２以上である。従って、図７に示すように、１８．１μｓより広く４４．０μｓより狭いパルス幅を閾値１とし、パルス幅１、パルス幅２が閾値１にかからないように、例えば、パルス幅１の上限を１７μｓ、パルス幅１の下限を５０μｓに規定することができる。

同様に、参照信号５４によるカウント数が６であれば、０点電圧調整信号１８のパルス幅は９０．７μｓより広く１５３．８μｓより狭い。また、参照信号５４によるカウント数が７であれば、０点電圧調整信号１８のパルス幅は１０８．９μｓより広く１７５．８μｓより狭い。すなわち、１０８．９μｓ以下のパルス幅のカウント数は必ず６以下であり、１５３．８μｓ以上のパルス幅のカウント数は必ず７以上である。従って、図７に示すように、１０８．９μｓより広く１５３．８μｓより狭いパルス幅を閾値２とし、パルス幅２、パルス幅３が閾値２にかからないように、例えば、パルス幅２の上限を１００μｓ、パルス幅３の下限を１６０μｓに規定することができる。

同様に、参照信号５４によるカウント数が１４であれば、０点電圧調整信号１８のパルス幅は２３５．９μｓより広く３２９．７μｓより狭い。また、参照信号５４によるカウント数が１５であれば、０点電圧調整信号１８のパルス幅は２５４．１μｓより広く３５１．６μｓより狭い。すなわち、２５４．１μｓ以下のパルス幅のカウント数は必ず１４以下であり、３２９．７μｓ以上のパルス幅のカウント数は必ず１５以上である。従って、図７に示すように、２５４．１μｓより広く３２９．７μｓより狭いパルス幅を閾値３とし、パルス幅３、パルス幅４が閾値３にかからないように、例えば、パルス幅３の上限を２４０μｓ、パルス幅４の下限を３４０μｓに規定することができる。なお、本実施形態では、参照信号によるカウンターの回路規模が無駄に大きくならないように、図７に示すように、パルス幅４の上限を４２０μｓに規定している。

逆に、図８によると、パルス幅１の範囲を０〜１７μｓとするとカウント数は０又は１であり、パルス幅２の範囲を５０μｓ〜１００μｓとするとカウント数は２〜６のいずれかであり、パルス幅３の範囲を１６０μｓ〜２４０μｓとするとカウント数は７〜１４のいずれかであり、パルス幅４の範囲を３４０μｓ〜４２０μｓとするとカウント数は１５〜２４のいずれかであるので、パルス幅のカウント数によりパルス１〜パルス４を区別することができる。

なお、マイクロコンピューター５が、例えば、内蔵の８ＭＨｚ（偏差を±５％と仮定）の発振クロック（図示しない）の８クロックで１コマンドを発行する場合、この８クロックコマンドの１６周期分でパルス幅１が１５．２４μｓ〜１６．８４μｓのパルス１を生成することができる。

図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、０点電圧調整信号の例を示す図である。

図９（Ａ）に示す０点電圧調整信号１８は、パルス４の後にパルス１が８回連続し、さらにパルス２により構成されている。この０点電圧調整信号１８は、パルス４により０点電圧調整値５２の上位ビットの設定処理（すなわち、検出信号６２の０点電圧の粗調整）を開始し、０点電圧調整値５２の上位ビットに８（パルス１の数）を設定し、パルス２により０点電圧調整値５２の上位ビットの設定処理を終了するとともに０点電圧調整値５２の上位ビットの設定値を８に確定することを示している。

図９（Ｂ）に示す０点電圧調整信号１８は、パルス３の後にパルス１が９回連続し、さらにパルス２により構成されている。この０点電圧調整信号１８は、パルス３により０点電圧調整値５２の下位ビットの設定処理（すなわち、検出信号６２の０点電圧の微調整）を開始し、０点電圧調整値５２の下位ビットに９（パルス１の数）を設定し、パルス２により０点電圧調整値５２の下位ビットの設定処理を終了するとともに０点電圧調整値５２の下位ビットの設定値を９に確定することを示している。

図９（Ｃ）に示す０点電圧調整信号１８は、パルス４の後にパルス１が８回連続し、パルス３の後にパルス１が９回連続し、さらにパルス２により構成されている。この０点電圧調整信号１８は、パルス４により０点電圧調整値５２の上位ビットの設定処理（すなわち、検出信号６２の０点電圧の粗調整）を開始し、０点電圧調整値５２の上位ビットに８（パルス１の数）を設定し、パルス３により０点電圧調整値５２の上位ビットの設定処理を終了するとともに０点電圧調整値５２の上位ビットの設定値を８に確定することを示している。さらに、この０点電圧調整信号１８は、パルス３により０点電圧調整値５２の下位ビットの設定処理（すなわち、検出信号６２の０点電圧の微調整）を開始し、０点電圧調整値５２の下位ビットに９（パルス１の数）を設定し、パルス２により０点電圧調整値５２の下位ビットの設定処理を終了するとともに０点電圧調整値５２の下位ビットの設定値を９に確定することを示している。

このように、本実施形態ではパルス幅の異なる４種類のパルス１〜パルス４を組み合わせて０点電圧調整信号１８を構成するので、マイクロコンピューター５は、１つの外部入力端子１５のみを介して角速度検出用ＩＣ１０に０点電圧調整値５２の情報を送信することができる。

［０点電圧調整値設定回路の構成］
図１０は、０点電圧調整値設定回路の構成の一例を示す図である。

０点電圧調整値設定回路５０は、パルス幅判定回路２００、リセット制御回路２１０、２２０及び２３０、調整許可制御回路２４０、ＡＮＤ回路２５０、セレクター２６０、上位カウンター２７０、下位カウンター２８０、マスク制御回路２９０、上位マスク回路３００、下位マスク回路３１０を含んで構成されている。

パルス幅判定回路２００は、０点電圧調整信号１８のパルス幅を参照信号５４でカウントし、パルスの幅がパルス幅２の時にハイレベルとなるパルス検出信号２０２、パルスの幅がパルス幅３の時にハイレベルとなるパルス検出信号２０４、パルスの幅がパルス幅４の時にハイレベルとなるパルス検出信号２０６を生成する。

リセット制御回路２１０は、発振検出信号４２がローレベル（振動子１００及び駆動回路２０が定常発振状態でない場合）、又は、パルス検出信号２０２がハイレベルの時にハイレベルとなるリセット信号２１２を生成する。

同様に、リセット制御回路２２０は、発振検出信号４２がローレベル、又は、パルス検出信号２０６がハイレベルの時にハイレベルとなるリセット信号２２２を生成する。

同様に、リセット制御回路２３０は、発振検出信号４２がローレベル、又は、パルス検出信号２０４がハイレベルの時にハイレベルとなるリセット信号２３２を生成する。

調整許可制御回路２４０は、リセット信号２１２がローレベル、かつ、パルス検出信号２０４がハイレベルの時にハイレベルとなる調整許可信号２４２を生成する。

ＡＮＤ回路２５０は、調整許可信号２４２がハイレベルの時は０点電圧調整信号１８を通過させて出力し、調整許可信号２４２がローレベルの時はローレベルを出力する。

セレクター２６０は、パルス検出信号２０６がハイレベルの時はＡＮＤ回路２５０の出力信号を伝搬させてクロック信号２６２を出力し、パルス検出信号２０６がローレベル、かつ、パルス検出信号２０４がハイレベルの時はＡＮＤ回路２５０の出力信号を伝搬させてクロック信号２６４を出力する。

上位カウンター２７０は、例えば４ビットのバイナリーカウンターとして構成され、リセット信号２２２がハイレベルの時は上位カウント値２７２をリセットし、クロック信号２６２の立ち下がりエッジ（立ち上がりエッジでもよい）で上位カウント値２７２を１ずつカウントアップする。

下位カウンター２８０は、例えば６ビットのバイナリーカウンターとして構成され、リセット信号２３２がハイレベルの時は下位カウント値２８２をリセットし、クロック信号２６４の立ち下がりエッジ（立ち上がりエッジでもよい）で下位カウント値２８２を１ずつカウントアップする。

マスク制御回路２９０は、電源投入直後の初期状態ではハイレベルであり、発振検出信号４２がハイレベル、かつ、パルス検出信号２０４がハイレベルになると以降はローレベルを保持するマスク信号２９２を生成する。

上位マスク回路３００は、マスク信号２９２がローレベルの時は上位カウント値２７２を選択し、マスク信号２９２がハイレベルの時はデフォルトの調整値を選択し、上位ビット調整値３０２を生成する。

下位マスク回路３１０は、マスク信号２９２がローレベルの時は下位カウント値２８２を選択し、マスク信号２９２がハイレベルの時はデフォルトの調整値を選択し、下位ビット調整値３１２を生成する。

なお、上位ビット調整値３０２及び下位ビット調整値３１２は、それぞれ、０点電圧調整値５２の上位ビット及び下位ビットに対応する。

［０点電圧調整回路の構成］
図１１は、０点電圧調整回路の構成の一例を示す図である。

０点電圧調整回路６０は、Ｄ／Ａ変換回路３２０及び３３０、抵抗回路３４０、加算回路３５０を含んで構成されている。

Ｄ／Ａ変換回路３２０は、０点電圧調整値設定回路５０が出力する上位ビット調整値３０２をＤ／Ａ変換し、上位ビット調整値３０２に対応する電圧３２２を生成する。

Ｄ／Ａ変換回路３３０は、０点電圧調整値設定回路５０が出力する下位ビット調整値３１２をＤ／Ａ変換し、下位ビット調整値３１２に対応する電圧３３２を生成する。

抵抗回路３４０は、Ｄ／Ａ変換回路３２０の出力電圧３２２とＤ／Ａ変換回路３３０の出力電圧３３２から、０点電圧調整値５２に対応する調整電圧３４２を生成する。

加算回路３５０は、検出回路３０の出力信号６４に調整電圧３４２を加算し、検出信号６２を出力する。

このように、検出回路３０の出力信号６４に調整電圧３４２を加算することにより、検出回路３０の出力信号６４におけるオフセット電圧がキャンセルされ、検出信号６２の０点電圧が目標電圧値（例えば、基準電圧Ｖ_ｒｅｆ）になるように調整される。

［０点電圧調整タイミングチャート］
図１２は、角速度検出装置２の０点電圧調整のタイミングチャートの一例を示す図である。図１２は、マイクロコンピューター５から図９（Ｃ）の形式の０点電圧調整信号１８が供給される場合のタイミングチャート図である。なお、角速度検出装置２が静止しているので検出回路３０の出力信号６４は一定電圧になっている。以下、図１２のタイミングチャートについて説明する。

角速度検出装置２の電源が投入されると、時刻Ｔ_１において電源電圧が立ち上がり、上位カウンター２７０及び下位カウンター２８０にリセットがかかり、上位カウント値２７２及び下位カウント値２８２は０にリセットされる。

また、発振検出信号４２がローレベルなので、マスク信号２９２はハイレベルであり、上位ビット調整値３０２及び下位ビット調整値３１２は、それぞれデフォルトの調整値Ｍ_０及びＮ_０になる。そのため、調整電圧３４２は調整値Ｍ_０及びＮ_０により構成される０点電圧調整値５２に対応する電圧値になり、検出信号６２の０点電圧が初期調整される。

電源電圧が立ち上がると振動子１００及び駆動回路２０が発振動作を開始し、時刻Ｔ_２において発振検出信号４２がローレベルからハイレベルに遷移する。

時刻Ｔ_３において、マイクロコンピューター５が０点電圧調整信号１８の送信を開始し、まず、時刻Ｔ_３〜Ｔ_６においてパルス４を送信する。

パルス幅判定回路２００は、パルス幅のカウントを開始し、時刻Ｔ_４においてパルス幅２を検出し、パルス検出信号２０２がローレベルからハイレベルに遷移する。

さらに、パルス幅判定回路２００は、時刻Ｔ_５においてパルス幅３を検出し、パルス検出信号２０４がローレベルからハイレベルに遷移するとともにパルス検出信号２０２がハイレベルからローレベルに遷移する。

時刻Ｔ_５において、パルス検出信号２０４がハイレベルになるので、調整許可信号２４２がローレベルからハイレベルに遷移するとともにマスク信号２９２がハイレベルからローレベルに遷移する。そして、マスク信号２９２がローレベルになるので、以降は、上位ビット調整値３０２及び下位ビット調整値３１２としてそれぞれ上位カウント値２７２及び下位カウント値２８２が選択されるようになる。

時刻Ｔ_６において、パルス幅判定回路２００がパルス幅４を検出し、パルス検出信号２０６がローレベルからハイレベルに遷移する。そして、時刻Ｔ_６〜Ｔ_７において、検出信号６２の０点電圧の粗調整が行われる。

時刻Ｔ_６〜Ｔ_７において、マイクロコンピューター５がパルス１をＭ回連続して送信すると、調整許可信号２４２がハイレベルなので、Ｍ個のパルス１がＡＮＤ回路２５０の出力に伝搬する。そして、パルス検出信号２０６がハイレベルなので、クロック信号２６２にＭ個のクロックパルスが発生する。そのため、時刻Ｔ_６〜Ｔ_７において、上位カウンター２７０はクロック信号２６２の立ち下がりエッジ毎に上位カウント値２７２を１ずつカウントアップし、時刻Ｔ_７において上位カウント値２７２がＭになる。上位カウント値２７２とともに上位ビット調整値３０２も１ずつカウントアップするので、調整電圧３４２は粗いステップで階段状に変化する。そして、時刻Ｔ_７において、調整電圧３４２は、上位ビット調整値３０２がＭであり、かつ、下位ビット調整値３１２が０の時の電圧値に粗調整される。

時刻Ｔ_７〜Ｔ_９において、マイクロコンピューター５がパルス３を送信すると、パルス幅判定回路２００は、時刻Ｔ_８においてパルス幅２を検出し、パルス検出信号２０２がローレベルからハイレベルに遷移するとともに。パルス検出信号２０４、２０６及び調整許可信号２４２がハイレベルからローレベルに遷移する。これにより、検出信号６２の０点電圧の粗調整が終了する。

さらに、パルス幅判定回路２００は、時刻Ｔ_９においてパルス幅３を検出し、パルス検出信号２０４がローレベルからハイレベルに遷移するとともにパルス検出信号２０２がハイレベルからローレベルに遷移する。また、時刻Ｔ_９において、パルス検出信号２０４がハイレベルになるので、調整許可信号２４２がローレベルからハイレベルに遷移する。そして、時刻Ｔ_９〜Ｔ_１０において、検出信号６２の０点電圧の微調整が行われる。

時刻Ｔ_９〜Ｔ_１０において、マイクロコンピューター５がパルス１をＮ回連続して送信すると、調整許可信号２４２がハイレベルなので、Ｎ個のパルス１がＡＮＤ回路２５０の出力に伝搬する。そして、パルス検出信号２０６がローレベル、かつ、パルス検出信号２０４がハイレベルなので、クロック信号２６４にＮ個のクロックパルスが発生する。そのため、時刻Ｔ_９〜Ｔ_１０において、下位カウンター２８０はクロック信号２６４の立ち下がりエッジ毎に下位カウント値２８２を１ずつカウントアップし、時刻Ｔ_１０において下位カウント値２８２がＮになる。下位カウント値２８２とともに下位ビット調整値３１２も１ずつカウントアップするので、調整電圧３４２が細かいステップで階段状に変化する。そして、時刻Ｔ_１０において、調整電圧３４２は、上位ビット調整値３０２がＭであり、下位ビット調整値３１２がＮの時の電圧値に微調整される。

時刻Ｔ_１０〜Ｔ_１１において、マイクロコンピューター５がパルス２を送信すると、パルス幅判定回路２００は、時刻Ｔ_１１においてパルス幅２を検出し、パルス検出信号２０２がローレベルからハイレベルに遷移するとともに。パルス検出信号２０４及び調整許可信号２４２がハイレベルからローレベルに遷移する。これにより、検出信号６２の０点電圧の微調整が終了し、上位ビット調整値３０２及び下位ビット調整値３１２がそれぞれＭ及びＮに確定する（すなわち、０点電圧調整値５２が確定する）。

なお、本実施形態では、０点電圧の粗調整を行った後に微調整を行うのが一般的であることに着目し、粗調整の開始を示すパルス４の幅（パルス幅４）を微調整の開始を示すパルス３の幅（パルス幅３）よりも広くしている。こうすることにより、パルス幅判定回路２００がパルス幅３を検出して微調整を開始してもリセット信号２２２がハイレベルにならないので、粗調整によりすでに確定している上位カウント値２７２がリセットされないようにしている。

また、パルス幅３とパルス幅４は、０点電圧調整の終了を示すパルス２の幅（パルス幅２）よりも広くしている。こうすることにより、パルス３やパルス４に対して調整許可信号２４２が一旦ローレベルになってからハイレベルになるので、パルス３やパルス４により前回の調整を終了した後に今回の調整を開始するようにしている。従って、０点電圧の粗調整や微調整を連続して行う場合には、各調整の間にパルス２が不要であり、０点電圧調整信号１８の送信時間を短縮することができる。

そして、このようにパルス幅２＜パルス幅３＜パルス幅４と定義することにより、パルス幅判定回路２００は、単純にパルス幅を判定するだけでよくなり、簡単な構成の回路で実現することができる。

［効果］
本実施形態では、外部入力端子１５を介して外部から入力された０点電圧調整信号１８により検出信号６２の０点電圧を調整する。従って、本実施形態によれば、設定すべき調整値に対応する数のパルス１を０点電圧調整信号１８に組み込むことにより、０点電圧調整値５２を外部から簡単に設定することができる。

また、本実施形態では、０点電圧調整信号１８により０点電圧調整値５２を設定するので内蔵の不揮発性メモリーが不要であり、角速度検出用ＩＣ１０のチップサイズを小さくすることができる。

また、本実施形態によれば、フィールドにおいて、マイクロコンピューター５が検出信号６２をモニターして０点電圧の調整値を計算することができるので、振動子１００や角速度検出用ＩＣ１０の経年変化や温度変化に対しても検出信号６２の０点電圧を適切なタイミングで調整することができる。

また、本実施形態では、粗調整と微調整により０点電圧調整値５２の上位４ビットと下位６ビットを別々に設定する。従って、粗調整と微調整に分けずに１回で調整するとパルス１の数が最大１０２３（２^１０−１）個必要であるのに対して、本実施形態では、パルス１の数が最大でも７８（＝（２^４−１）＋（２^６−１））であり、０点電圧調整信号１８の送信時間を大幅に短縮することができる。

また、本実施形態では、０点電圧調整信号１８が入力されるまではデフォルトの調整値により０点電圧が調整されるので、アプリケーションによっては外部から０点電圧を調整しなくても本実施形態の角速度検出装置を使用することができる場合もある。

２．物理量検出装置の０点電圧調整方法
以下では、図１に示した角速度検出装置の０点電圧調整方法を例にとり説明するが、本発明は、角速度、加速度、地磁気、圧力等の様々な物理量のいずれかを検出することができる装置に適用可能である。

［第１実施例］
図１３は、０点電圧調整方法の第１実施例について説明するためのフローチャート図である。以下、図１３のフローチャートについて説明する。

角速度検出装置２の電源が投入されると（ステップＳ１０でＹｅｓの場合）、マイクロコンピューター５は、内蔵ＲＯＭ等の記憶部から０点電圧調整値粗調整用の調整値と微調整用の調整値を読み出す（ステップＳ２０）。ここで、振動子１００や角速度検出用ＩＣ１０の製造ばらつきにより、０点電圧調整値は角速度検出装置毎に異なるため、角速度検出装置２に対して最適な０点電圧調整値があらかじめ計算され、マイクロコンピューター５の記憶部に記憶されている。

マイクロコンピューター５は、１つのパルス４、読み出した粗調整用の調整値に対応する数のパルス１、１つのパルス３、読み出した微調整用の調整値に対応する数のパルス１、１つのパルス２を含む０点電圧調整信号１８（図９（Ｃ）の形式の信号）を作成し、角速度検出装置２の外部入力端子１５に供給する（ステップＳ３０）。この０点電圧調整信号１８により、角速度検出装置２は検出信号６２の０点電圧を調整する。

［第２実施例］
図１４は、０点電圧調整方法の第２実施例について説明するためのフローチャート図である。以下、図１４のフローチャートについて説明する。

角速度検出装置２の電源が投入されると（ステップＳ１１０でＹｅｓの場合）、マイクロコンピューター５は、角速度検出装置２の外部出力端子１６を介して検出信号６２の電圧値を取り込み（ステップＳ１２０）、取り込んだ電圧値が粗調整の目標電圧値と一致するか否かを判断する（ステップＳ１３０）。

取り込んだ電圧値が粗調整の目標電圧値と一致しなければ（ステップＳ１３０でＮｏの場合）、マイクロコンピューター５は、１つのパルス４と１つのパルス１を含む０点電圧調整信号１８を作成し、角速度検出装置２の外部入力端子１５に供給する（ステップＳ１４０）。この０点電圧調整信号１８により、角速度検出装置２は検出信号６２の０点電圧の粗調整を行う。

そして、取り込んだ電圧値が粗調整の目標電圧値と一致するまでステップＳ１４０及びＳ１２０の処理を繰り返し、取り込んだ電圧値が粗調整の目標電圧値と一致すれば（ステップＳ１３０でＹｅｓの場合）、マイクロコンピューター５は、角速度検出装置２の外部出力端子１６を介して検出信号６２の電圧値を取り込み（ステップＳ１５０）、取り込んだ電圧値が最終的な目標電圧値と一致するか否かを判断する（ステップＳ１６０）。

取り込んだ電圧値が最終的な目標電圧値と一致しなければ（ステップＳ１６０でＮｏの場合）、マイクロコンピューター５は、１つのパルス３と１つのパルス１を含む０点電圧調整信号１８を作成し、角速度検出装置２の外部入力端子１５に供給する（ステップＳ１７０）。この０点電圧調整信号１８により、角速度検出装置２は０点電圧調整値５２の上位ビット（上位ビット調整値３０２）を確定し、検出信号６２の０点電圧の微調整を行う。

そして、取り込んだ電圧値が最終目標電圧値と一致するまでステップＳ１７０及びＳ１５０の処理を繰り返し、取り込んだ電圧値が最終的な目標電圧値と一致すれば（ステップＳ１６０でＹｅｓの場合）、マイクロコンピューター５は、１つのパルス２を含む０点電圧調整信号１８を作成し、角速度検出装置２の外部入力端子１５に供給する（ステップＳ１８０）。０点電圧調整信号１８により、角速度検出装置２は０点電圧の調整を終了するとともに０点電圧調整値５２の下位ビット（下位ビット調整値３１２）を確定する。

図１４のフローチャートによると、粗調整により上位ビット調整値３０２を確定した後、微調整により下位ビット調整値３１２を確定している。従って、検出信号６２の電圧値を最終的な目標電圧値と一致させるための調整電圧３４２が上位ビット調整値３０２の設定境界付近の電圧値である場合、ノイズの影響により上位ビット調整値３０２が本来の設定値に対して１だけずれて確定され、その後に微調整を行っても検出信号６２の電圧値を最終的な目標電圧値と一致させることができない可能性がある。

そこで、以下に説明するように、粗調整により設定可能な連続する２つの０点電圧調整値５２の各々に対して微調整により設定可能な調整電圧３４２の範囲が互いの境界付近で重複するように定義することにより、この問題を解決することができる。

図１５（Ａ）は、粗調整により選択可能な調整電圧の範囲と微調整により選択可能な調整電圧の範囲の関係の一例を示す図である。また、図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）と対応しており、０点電圧調整値５２と調整電圧３４２の関係を示す図である。図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）において、０点電圧調整値５２は１０ビットであり、０点電圧調整値５２の上位４ビット及び下位６ビットがそれぞれ上位ビット調整値３０２及び下位ビット調整値３１２に対応するものとする。

図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示すように、本実施形態では、例えば、約−１６００ｍＶ〜約＋１６００ｍＶの範囲で検出信号６２の０点電圧が調整可能（すなわち、約−１６００ｍＶ〜約＋１６００ｍＶの範囲の調整電圧３４２が選択可能）である。

具体的には、検出信号６２の０点電圧は、粗調整により約−１６００ｍＶ〜約＋１６００ｍＶの範囲で２００ｍＶのステップで調整が可能であり、調整電圧３４２は、上位ビット調整値３０２が（００００）_２の時は約−１６００ｍＶ〜約−１４００ｍＶの範囲、上位ビット調整値３０２が（０００１）_２の時は約−１４００ｍＶ〜約−１２００ｍＶの範囲、・・・、上位ビット調整値３０２が（１１１０）_２の時は約＋１２００ｍＶ〜約＋１４００ｍＶの範囲、上位ビット調整値３０２が（１１１１）_２の時は約＋１４００ｍＶ〜約＋１６００ｍＶの範囲に設定される。

また、検出信号６２の０点電圧は、粗調整により選択された約２００ｍＶの範囲を、微調によりさらに１／２^６のステップで調整が可能である。

本実施形態では、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示すように、粗調整により設定可能な連続する２つの０点電圧調整値５２の各々に対して微調整により設定可能な調整電圧３４２の範囲が互いの境界付近で重複するように定義している。すなわち、微調整により設定可能な調整電圧３４２の範囲を、粗調整による調整電圧３４２の設定境界付近で２４ｍＶ分だけオーバーラップさせている。例えば、上位ビット調整値３０２が（００００）_２に設定された時と（０００１）_２に設定された時の境界である−１４００ｍＶの付近で微調整により設定可能な調整電圧３４２の範囲がオーバーラップされている。すなわち、０点電圧調整値５２が（００００，１１１１１１）_２に設定された時の調整電圧３４２（−１３８８ｍＶ）は、０点電圧調整値５２が（０００１，００００００）_２に設定された時の調整電圧３４２（−１４１２ｍＶ）よりも高い。従って、例えば、粗調整により上位ビット調整値３０２が（００００）_２又は（０００１）_２のいずれに設定された場合でも、微調整により調整電圧３４２を−１４００ｍＶ付近の２４ｍＶの範囲に設定することができる。

従って、このオーバーラップさせる範囲をノイズよりも大きくしておけば、ノイズの影響により上位ビット調整値３０２が本来の設定値に対して１だけずれて確定されたとしても、その後の微調整により検出信号６２の電圧値を最終的な目標電圧値と一致させることができる。

［第３実施例］
図１６は、０点電圧調整方法の第３実施例について説明するためのフローチャート図である。以下、図１３のフローチャートについて説明する。

角速度検出装置２の電源が投入されると（ステップＳ２１０でＹｅｓの場合）、マイクロコンピューター５は、角速度検出装置２の外部出力端子１６を介して検出信号６２の電圧値を取り込み（ステップＳ２２０）、取り込んだ電圧値に対する粗調整用の調整値を記憶部から読み出す（ステップＳ２３０）。ここで、検出信号６２の電圧値と、その電圧値に対して、０点電圧を目標電圧値と一致させるために最適な粗調整用の調整値との対応表があらかじめ作成され、マイクロコンピューター５の記憶部に記憶されている。

そして、マイクロコンピューター５は、１つのパルス４と読み出した粗調整用の調整値に対応する数のパルス１を含む０点電圧調整信号１８（図９（Ａ）の形式からパルス２を除いた信号）を作成し、角速度検出装置２の外部入力端子１５に供給する（ステップＳ２４０）。この０点電圧調整信号１８により、角速度検出装置２は検出信号６２の０点電圧の粗調整を行う。

次に、マイクロコンピューター５は、角速度検出装置２の外部出力端子１６を介して検出信号６２の電圧値を取り込み（ステップＳ２５０）、取り込んだ電圧値に対する微調整用の調整値を記憶部から読み出す（ステップＳ２６０）。ここで、検出信号６２の電圧値と、その電圧値に対して、０点電圧を目標電圧値と一致させるために最適な微調整用の調整値との対応表があらかじめ作成され、マイクロコンピューター５の記憶部に記憶されている。

そして、マイクロコンピューター５は、１つのパルス３と読み出した微調整用の調整値に対応する数のパルス１を含む０点電圧調整信号１８（図９（Ｂ）の形式からパルス２を除いた信号）を作成し、角速度検出装置２の外部入力端子１５に供給する（ステップＳ２７０）。この０点電圧調整信号１８により、角速度検出装置２は検出信号６２の０点電圧の微調整を行う。

次に、マイクロコンピューター５は、角速度検出装置２の外部出力端子１６を介して検出信号６２の電圧値を取り込み（ステップＳ２８０）、取り込んだ電圧値が最終目標電圧値と一致するか否かを判断する（ステップＳ２９０）。

取り込んだ電圧値が最終目標電圧値と一致しなければ（ステップＳ２９０でＮｏの場合）、取り込んだ電圧値が最終目標電圧値と一致するまでステップＳ２２０〜Ｓ２８０の処理を繰り返す。

取り込んだ電圧値が最終目標電圧値と一致すれば（ステップＳ２９０でＹｅｓの場合）、マイクロコンピューター５は、１つのパルス２を含む０点電圧調整信号１８を作成し、角速度検出装置２の外部入力端子１５に供給する（ステップＳ３００）。この０点電圧調整信号１８により、角速度検出装置２は０点電圧の調整を終了するとともに０点電圧調整値５２（上位ビット調整値３０２及び下位ビット調整値３１２）を確定する。

以上、説明したように、本実施形態の０点電圧調整方法によれば、設定すべき調整値に対応する数のパルス１を含む０点電圧調整信号１８を角速度検出装置２の外部入力端子１５に供給することにより、０点電圧調整値５２を外部から簡単に設定することができる。

なお、本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

例えば、図１では０点電圧調整回路６０は、検出回路３０の後段に接続されているが、これに限られず、例えば、同期検波回路３５の前段や後段に接続されていてもよい。

また、例えば、図１０ではパルス幅判定回路２００はパルス幅１を検出せず、パルス１を上位カウンター２７０及び下位カウンター２８０のクロック信号として使用しているが、他の構成にすることもできる。例えば、パルス幅１を参照信号５４の１周期に対して十分広い幅に定義してパルス幅判定回路２００がパルス２〜パルス４と同様にパルス１も検出し、パルス１を上位カウンター２７０及び下位カウンター２８０のクロック信号として使用しないようにしてもよい。こうすることにより、０点電圧調整信号１８にノイズによるスパイクが乗っても、上位カウンター２７０及び下位カウンター２８０の誤動作を防止することができる。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１ 角速度検出システム、２ 角速度検出装置、３ ローパスフィルター、４ 増幅回路、５ マイクロコンピューター、６ ＣＰＵ、７ Ａ／Ｄ変換回路、１０ 角速度検出用ＩＣ、１５ 外部入力端子、１６ 外部出力端子、１８ ０点電圧調整信号、２０ 駆動回路、２１ Ｉ／Ｖ変換回路（電流電圧変換回路）、２２ ＡＣ増幅回路、２３ 振幅調整回路、２４ ２値化回路、３０ 検出回路、３１ チャージアンプ回路、３２ チャージアンプ回路、３３ 差動増幅回路、３４ ＡＣ増幅回路、３５ 同期検波回路、３６ 平滑回路、３７ 可変増幅器、３８ フィルター回路、４０ 発振検出回路、４２ 発振検出信号、５０ ０点電圧調整値設定回路、５２ ０点電圧調整値、５４ 参照信号、６０ ０点電圧調整回路、６２ 検出信号、７０ プルダウン抵抗、１００振動子、 １０１ａ 駆動振動腕、１０１ｂ 駆動振動腕、１０２ 検出振動腕、１０３ 幅広部、１０４ａ 駆動用基部、１０４ｂ 駆動用基部、１０５ａ 連結腕、１０５ｂ 連結腕、１０６ 幅広部、１０７ 検出用基部、１１２ 駆動電極、１１３ 駆動電極、１１４ 検出電極、１１５ 検出電極、１１６ 共通電極、２００ パルス幅判定回路、２０２ パルス検出信号、２０４ パルス検出信号、２０６ パルス検出信号、２１０ リセット制御回路、２１２ リセット信号、２２０ リセット制御回路、２２２ リセット信号、２３０ リセット制御回路、２３２ リセット信号、２４０ 調整許可制御回路、２４２ 調整許可信号、２５０ ＡＮＤ回路、２６０ セレクター、２６２ クロック信号、２６４ クロック信号、２７０ 上位カウンター、２７２ 上位カウント値、２８０ 下位カウンター、２８２ 下位カウント値、２９０ マスク制御回路、２９２ マスク信号、３００ 上位マスク回路、３０２ 上位ビット調整値、３１０ 下位マスク回路、３１２ 下位ビット調整値、３２０ Ｄ／Ａ変換回路、３３０ Ｄ／Ａ変換回路、３４０ 抵抗回路、３４２ 調整電圧、３５０ 加算回路

Claims (13)

1. 所定の物理量を検出する物理量検出装置であって、
   前記物理量を検出するセンサー素子と、
   前記センサー素子の出力信号に基づいて前記物理量に応じた検出信号を生成する検出部と、を含み、
   前記検出部は、
   外部から入力された０点電圧調整信号に基づいて０点電圧調整値を設定する０点電圧調整値設定部と、
   前記０点電圧調整値に基づいて、前記検出信号の０点電圧を調整する０点電圧調整部と、を含むことを特徴とする物理量検出装置。
2. 請求項１において、
   前記０点電圧調整値設定部は、
   前記０点電圧調整信号のパルス幅を判定し、判定結果に基づいて前記０点電圧調整値を設定するか否かを決定することを特徴とする物理量検出装置。
3. 請求項１又は２において、
   前記０点電圧調整値設定部は、
   前記０点電圧調整信号のパルス幅を判定し、判定結果に基づいて前記０点電圧調整値の設定処理を終了して前記０点電圧調整値を確定するか否かを決定することを特徴とする物理量検出装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記０点電圧調整値設定部は、
   前記０点電圧調整信号のパルス幅を判定し、前記０点電圧調整信号のパルス幅が第１のパルス幅である場合は前記０点電圧を粗調整するための前記０点電圧調整値を設定し、前記０点電圧調整信号のパルス幅が第２のパルス幅である場合は前記０点電圧を微調整するための前記０点電圧調整値を設定することを特徴とする物理量検出装置。
5. 請求項４において、
   前記第１のパルス幅は、前記第２のパルス幅よりも広いことを特徴とする物理量検出装置。
6. 請求項４又は５において、
   前記粗調整により設定可能な連続する２つの前記０点電圧調整値の各々に対して前記微調整により調整可能な２つの電圧範囲が互いの境界付近で重複することを特徴とする物理量検出装置。
7. 請求項４乃至６のいずれかにおいて、
   前記０点電圧調整値設定部は、
   前記０点電圧調整信号のパルス幅が前記第１のパルス幅及び前記第２のパルス幅と異なる第３のパルス幅である場合は、前記０点電圧調整値の設定処理を終了して前記０点電圧調整値を確定することを特徴とする物理量検出装置。
8. 請求項７において、
   前記第１のパルス幅及び前記第２のパルス幅は、前記第３のパルス幅よりも広いことを特徴とする物理量検出装置。
9. 請求項１乃至８のいずれかにおいて、
   前記０点電圧調整部は、
   外部から前記０点電圧調整信号が入力されるまでは、あらかじめ決められた調整値に基づいて、前記検出信号の０点電圧を調整することを特徴とする物理量検出装置。
10. 請求項１乃至９のいずれかにおいて、
    前記物理量検出装置は、前記０点電圧調整信号を外部より入力する一つの外部入力端子を有することを特徴とする物理量検出装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれかにおいて、
    前記物理量は、角速度であることを特徴とする物理量検出装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれかに記載の物理量検出装置と、
    前記０点電圧調整信号を生成し、前記物理量検出装置に供給する制御装置と、を含むことを特徴とする物理量検出システム。
13. 所定の物理量を検出するセンサー素子と、前記センサー素子の出力信号に基づいて、前記物理量に応じた検出信号を生成する検出部と、を含み、前記検出部は、外部から入力された０点電圧調整信号に基づいて０点電圧調整値を設定する０点電圧調整値設定部と、前記０点電圧調整値に基づいて、前記検出信号の０点電圧を調整する０点電圧調整部と、を含む物理量検出装置の０点電圧調整方法であって、
    前記物理量検出装置の電源投入時に、前記角速度検出装置の外部に記憶されている前記０点電圧調整値の情報に基づいて前記０点電圧調整信号を生成し、当該０点電圧調整信号を前記物理量検出装置に供給することを特徴とする物理量検出装置の０点電圧調整方法。

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