JP4729801B2 - 振動子駆動装置及び振動子駆動装置を備えた角速度センサ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば角速度センサが備える静電駆動型の振動子を振動駆動する振動子駆動装置及び振動子駆動装置を備えた角速度センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば角速度センサが備える静電駆動型の振動子を振動駆動する振動子駆動装置としては、例えば図１９のブロック図にて表されるものが知られている。同図に示されるように、静電駆動型振動子の駆動方向の振動による変位は、駆動方向変位検出電極８１から変位信号として変位信号検出部８２に出力される。
【０００３】
変位信号検出部８２に出力された変位信号は、同期検波回路８３において駆動方向の変位に同期したタイミングにて同期検波されて振動振幅情報として振幅調節器８４に出力され、また、同時に９０ｄｅｇ移相器８５を介して略９０度移相されて同振幅調節器８４に出力される。なお、変位信号を９０ｄｅｇ移相器８５を介して略９０度移相するのは、上記振幅調節器８４において同変位信号に対して略９０度の位相差を有する駆動信号の交流電圧成分を生成し、静電駆動型振動子を発振しやすくするためである。
【０００４】
上記振幅調節器８４に出力された振動振幅情報は、同振幅調節器８４において振幅設定値と比較される。そして、上記振動振幅情報が小さいときには、増加調節された振幅を有する駆動信号の交流電圧成分が生成され、一方、同振動振幅情報が大きいときには、低減調節された振幅を有する駆動信号の交流電圧成分が生成される。このような駆動信号の交流電圧成分の振幅調節は、上記振動子の駆動方向の振動振幅が一定になるように同振動子の振動駆動力を制御するためである。このように振幅調節された駆動信号の交流電圧成分は、加算器８６に出力される。
【０００５】
上記加算器８６において、上記振幅調節された駆動信号の交流電圧成分と所定値を有する駆動信号の直流電圧成分（バイアス電圧）とが加算されて駆動信号が生成される。そして、このように生成された駆動信号が駆動電極８７に印加される。この駆動信号（印加電圧）の２乗に比例して上記振動子との間で発生する静電引力（振動駆動力）の振動により、同振動子は駆動方向の振動振幅が一定になるように振動駆動される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記駆動信号の交流電圧成分は変位信号と同等の周波数であるため、同駆動信号の交流電圧成分は同変位信号のノイズ源となっている。すなわち、この駆動信号の交流電圧成分は、静電駆動型振動子の振動状態の検出誤差の原因となる。また、例えば上記駆動装置を振動型角速度センサに適用しこの静電駆動型振動子が振動駆動されている状態において、角速度の検出をする場合には、その検出出力のずれの原因となる。このような振動状態の検出誤差や角速度の検出出力のずれは、固有の値を有するのであれば、その補正は容易である。
【０００７】
しかし、静電駆動型振動子の経時変化や環境温度の変化などによって同静電駆動型振動子の駆動方向のＱ値が変動した場合に、同振動子の駆動方向の振動振幅が一定になるように上述のように駆動信号の交流電圧成分が増減調節されると、同変位信号に混入するノイズ量が変動することとなる。従って、静電駆動型振動子の振動状態の検出誤差や角速度の検出出力のずれが変動することとなる。
【０００８】
そこで、このような静電駆動型振動子の振動状態の検出誤差や角速度の検出出力のずれの変動を抑制するために、駆動信号の交流電圧成分の振幅を一定とし、直流電圧成分（バイアス電圧）のみを増減調節して、上記振動子の駆動方向の振動振幅が一定になるように同振動子の振動駆動力を制御することが出願人らによって提案されている。
【０００９】
すなわち、図２０のブロック図に示されるように、静電駆動型振動子の駆動方向の振動による変位は、駆動方向変位検出電極９１から変位信号として変位信号検出部９２に出力される。
【００１０】
変位信号検出部９２に出力された変位信号は、同期検波回路９３において駆動方向の変位に同期したタイミングにて同期検波されて振動振幅情報として振幅調節器９４に出力される。上記振幅調節器９４に出力された振動振幅情報は、同振幅調節器９４において振幅設定値と比較される。そして、上記振動振幅情報が小さいときには、増加調節された駆動信号の直流電圧成分（バイアス電圧）が生成され、一方、同振動振幅情報が大きいときには、低減調節された駆動信号の直流電圧成分（バイアス電圧）が生成される。このような駆動信号の直流電圧成分の調節は、静電駆動型振動子の駆動方向の振動振幅が一定になるように同振動子の振動駆動力を制御するためである。このように生成された駆動信号の直流電圧成分は、加算器９５に出力される。
【００１１】
一方、上記変位信号検出部９２に出力された変位信号は、同時に９０ｄｅｇ移相器９６を介して略９０度移相されて交流電圧成分生成部９７に出力される。そして、上記交流電圧成分生成部９７において、上記変位信号と同等の周波数を有して同変位信号に対して略９０度移相され、一定の振幅を有する駆動信号の交流電圧成分が生成される。この駆動信号の交流電圧成分の振幅は、上記振動子を共振周波数にて発振させるのに十分な大きさとなっている。なお、上記駆動信号の交流電圧成分を変位信号に対して略９０度移相するのは、上記振動子を最も効率のよい共振点にて駆動し、発振しやすくするためである。このように生成された駆動信号の交流電圧成分は、上記加算器９５に出力される。
【００１２】
上記加算器９５において、上記調節された駆動信号の直流電圧成分と一定の振幅を有する駆動信号の交流電圧成分とが加算されて駆動信号が生成される。そして、このように生成された駆動信号が駆動電極９８に印加される。この駆動信号（印加電圧）の２乗に比例して上記振動子との間で発生する静電引力（振動駆動力）の振動により、同振動子は駆動方向の振動振幅が一定になるように振動駆動される。
【００１３】
このような振動子駆動装置においては、駆動信号の交流電圧成分に基づき変位信号に混入するノイズ量を低減するために、同駆動信号の交流電圧成分は比較的小さな振幅となるように設定されている。しかし、駆動信号の直流電圧成分のみの増減調節により振動子の振動駆動力を制御する場合、同直流電圧成分（バイアス電圧）の調節範囲が電源電圧の能力によって制約を受けるために、同振動子の定常時の振動駆動力に対して起動時の振動駆動力（最大駆動力）を十分に得ることができない。従って、上記振動子を所要の振動状態にするまでの立ち上げに時間がかかることがある。この傾向は、特にＱ値の高い振動子ほど顕著となる。
【００１４】
本発明の目的は、静電駆動型振動子の振動状態の検出誤差等の変動を抑制し、且つ、同振動子の起動時の振動振幅の立ち上げ時間を短縮することができる振動子駆動装置及び振動子駆動装置を備えた角速度センサを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、静電駆動型振動子に駆動信号を出力して該静電駆動型振動子を振動駆動する駆動手段と、該静電駆動型振動子の振動による変位を変位信号として検出する検出手段と、該検出された変位信号に基づき該駆動手段から出力される駆動信号を生成制御する振幅調節手段とを備えた振動子駆動装置において、前記振幅調節手段は、定常時において一定の第１の振幅を有する前記駆動信号の交流電圧成分を生成し、起動時において該第１の振幅よりも大きい第２の振幅を有する該駆動信号の交流電圧成分を生成する交流電圧成分生成手段と、前記検出された変位信号に基づき増減制御される該駆動信号の直流電圧成分を生成する直流電圧成分生成手段とを有し、定常時において、前記生成された一定の第１の振幅を有する交流電圧成分及び直流電圧成分からなる駆動信号に基づき、前記静電駆動型振動子の振動駆動力を制御して、該静電駆動型振動子の振動振幅が一定になるように調節を行い、起動時において、前記生成された第２の振幅を有する交流電圧成分及び直流電圧成分からなる駆動信号に基づき、前記静電駆動型振動子に対してより大きな振動駆動力を印加して該静電駆動型振動子の振動振幅を増大することを要旨とする。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の振動子駆動装置において、前記交流電圧成分生成手段は、所定振幅の交流電圧成分を生成する交流電圧成分生成部と、定常時と起動時とに応じて該所定振幅の交流電圧成分を異なる増幅率にて増幅して前記第１の振幅を有する駆動信号の交流電圧成分及び前記第２の振幅を有する駆動信号の交流電圧成分を生成する増幅部とを備えることを要旨とする。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の振動子駆動装置において、前記交流電圧成分生成手段は、前記第１の振幅を有する駆動信号の交流電圧成分を生成する第１の信号経路と、前記第２の振幅を有する駆動動信号の交流電圧成分を生成する第２の信号経路と、定常時と起動時とに応じて該第１の信号経路と第２の信号経路との切り替えを行う切り替え部とを備えることを要旨とする。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、静電駆動型振動子に駆動信号を出力して該静電駆動型振動子を振動駆動する駆動手段と、該静電駆動型振動子の振動による変位を変位信号として検出する検出手段と、該検出された変位信号に基づき該駆動手段から出力される駆動信号を生成制御する振幅調節手段とを備えた振動子駆動装置において、前記振幅調節手段は、定常時において第１の増幅率にて前記変位信号を移相増幅して一定の振幅を有する前記駆動信号の交流電圧成分を生成し、起動時において該第１の増幅率よりも大きい第２の増幅率にて該変位信号を移相増幅して該駆動信号の交流電圧成分を生成する交流電圧成分生成手段と、前記検出された変位信号に基づき増減制御される該駆動信号の直流電圧成分を生成する直流電圧成分生成手段とを有し、定常時において、前記第１の増幅率にて増幅生成された一定の振幅を有する交流電圧成分及び直流電圧成分からなる駆動信号に基づき、前記静電駆動型振動子の振動駆動力を制御して、該静電駆動型振動子の振動振幅が一定になるように調節を行い、起動時において、前記第２の増幅率にて増幅生成された交流電圧成分及び直流電圧成分からなる駆動信号に基づき、前記静電駆動型振動子に対してより大きな振動駆動力を印加して該静電駆動型振動子の振動振幅を増大することを要旨とする。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の振動子駆動装置において、前記定常時と前記起動時とは、起動後の経過時間により区分されることを要旨とする。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の振動子駆動装置において、前記定常時と前記起動時とは、前記変位信号に基づき検出される前記静電駆動型振動子の振動振幅と起動時設定振幅との比較により区分されることを要旨とする。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の振動子駆動装置において、前記定常時と前記起動時とは、前記直流電圧成分と起動時設定電圧との比較により区分されることを要旨とする。
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の振動子駆動装置を備えた角速度センサを要旨とする。
【００２２】
なお、請求項１〜７のいずれかに記載の振動子駆動装置において、駆動振幅が駆動共振周波数に略比例するように設定してもよい。
（作用）
請求項１〜４に記載の発明によれば、振幅調節手段は、定常時において上記交流電圧成分生成手段及び直流電圧成分生成手段により第１の振幅を有する交流電圧成分及び検出された変位信号に基づき増減制御される直流電圧成分からなる駆動信号を生成する。そして、この駆動信号に基づき、上記静電駆動型振動子の振動駆動力を制御して、同静電駆動型振動子の駆動方向の振動振幅が一定になるように調節する。従って、例えば静電駆動型振動子の経時変化や環境温度の変化などによって同静電駆動型振動子の駆動方向のＱ値が変動した場合においても、駆動信号の直流電圧成分のみが増減制御され、交流電圧成分（振幅）は一定とされる。すなわち、静電駆動型振動子の経時変化や環境温度の変化などによって同静電駆動型振動子の駆動方向のＱ値が変動した場合においても、駆動信号の交流電圧成分により変位信号に混入するノイズ量は安定したものとされる。このため、静電駆動型振動子の振動状態の検出誤差等は、固有の値を保持してその変動が抑制される。
【００２３】
一方、振幅調節手段は、起動時において上記交流電圧成分生成手段及び直流電圧成分生成手段により上記第１の振幅よりも大きい第２の振幅を有する交流電圧成分及び検出された変位信号に基づき増減制御される直流電圧成分からなる駆動信号を生成する。そして、この駆動信号に基づき、前記静電駆動型振動子に対してより大きな振動駆動力を印加して該静電駆動型振動子の振動振幅を増大する。従って、上記静電駆動型振動子の起動時の振動振幅の立ち上げ時間が短縮化される。
【００２４】
特に、請求項４の発明によれば、定常時、起動時に関わらず、変位信号を移相増幅するのみで駆動信号の交流電圧成分が生成される。また、上記静電駆動型振動子の振動状態（振動振幅）が安定すれば、同振動子の振動に基づく変位信号を移相増幅するのみで、一定の振幅を有する駆動信号の交流電圧成分が生成される。このため、例えば、駆動信号の交流電圧成分を単独で生成する場合に比べ、上記交流電圧成分生成手段の構成（回路構成）が簡易化される。
【００２５】
請求項５に記載の発明によれば、定常時と起動時との区分を起動後の経過時間に基づき簡易な構成（回路構成）にて行える。
請求項６に記載の発明によれば、定常時と起動時との区分を実際の静電駆動型振動子の振動状態である振動振幅と起動時設定振幅とを比較することでより厳密に行える。
【００２６】
請求項７に記載の発明によれば、定常時と起動時との区分を直流電圧成分と起動時設定電圧とを比較することで簡易な構成で、且つ、精密に行える。
【００２７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を適用した角速度センサについて、図１〜図６に従って説明する。
【００２８】
図１に示されるように、絶縁層を形成するシリコン基板１０には、例えば導電性とするために不純物の添加されたポリシリコン（以下、「導電性ポリシリコン」という）にて形成された振動子としての駆動枠１１、検出枠１２、駆動電極１３、駆動方向変位検出電極１４ａ，１４ｂ、角速度検出電極１５ａ，１５ｂ及び浮動体アンカーａ１１，ａ１２，ａ１３，ａ１４が設けられている。なお、上記駆動電極１３、駆動方向変位検出電極１４ａ，１４ｂ、角速度検出電極１５ａ，１５ｂ及び浮動体アンカーａ１１〜ａ１４はシリコン基板１０に接合されている。
【００２９】
上記駆動枠１１は略四角枠状に形成されており、その一側（図１の右側）には、ｙ方向に所定間隔をおいてｘ方向外側に延びる略櫛歯状の駆動側可動電極２６が形成されている。また、上記駆動枠１１の他側（図１の左側）には、ｙ方向に所定間隔をおいてｘ方向内側及び外側に延びる略櫛歯状の駆動検出側可動電極２７がそれぞれ形成されている。上記駆動側可動電極２６は、前記駆動電極１３に供給される駆動信号により同駆動電極１３との間での静電引力が周期的に変動され、上記駆動枠１１に振動を発生させる。また、上記駆動検出側可動電極２７は、上記駆動枠１１の振動による前記駆動方向変位検出電極１４ａ，１４ｂとの間での静電容量の変動に基づき発生した振動を検出する。
【００３０】
この駆動枠１１の四隅はｘ方向に撓み性が高くなるようにｙ方向外側に延びる導電性ポリシリコンのばね梁３１，３２，３３，３４を介して上記浮動体アンカーａ１１〜ａ１４にぞれぞれ連続している。これら駆動枠１１及びばね梁３１〜３４は、例えばリソグラフによる半導体プロセス加工にて、上記シリコン基板１０から浮くように形成されており、同ばね梁３１〜３４は、互いに同等の幅及び長さを有している。なお、上記駆動枠１１及び電極１３，１４ａ，１４ｂ等の構造体は、導電性ポリシリコン以外の単結晶シリコン、金属等の導電性材料を用いてもよい。
【００３１】
上記検出枠１２は上記駆動枠１１よりも小さい幅及び長さを有して略四角枠状に形成されており、その内側はｘ方向に延びる渡し梁にてｙ方向に複数（図１では６つ）に均等に区画されている。そして、この検出枠１２の四隅はｙ方向に撓み性が高くなるようにｘ方向外側に延びる導電性ポリシリコンのばね梁３５，３６，３７，３８を介して上記駆動枠１１の内側に連続している。これら検出枠１２及びばね梁３５〜３８も、例えばリソグラフによる半導体プロセス加工にて、上記シリコン基板１０から浮くように形成されており、同ばね梁３５〜３８は、互いに同等の幅及び長さを有するように形成されている。
【００３２】
上記駆動電極１３は、上記駆動枠１１の外側においてｙ方向に略沿って形成されており、上記駆動側可動電極２６に対して互い違いに突出する略櫛歯状の駆動側固定電極が形成されている。この駆動電極１３は、図２に示される交流電圧成分及びバイアス電圧として直流電圧成分Ｖｄｃからなる駆動信号（電圧）が印加されることで、上記駆動側可動電極２６との間での静電引力を周期的に変動し、同駆動枠１１をｘ方向に振動させる。ちなみに、上記検出枠１２は、ｘ方向に延びるばね梁３５〜３８を介して駆動枠１１に連結されているため、同駆動枠１１がｘ方向に振動することでともにｘ方向に振動する。これら駆動枠１１及び検出枠１２は、上記駆動信号が加えられることでその共振周波数にてｘ方向に励振されるようになっている。そして、この検出枠１２が駆動枠１１とともにｘ方向に振動している状態においてｚ軸廻りの角速度が加わると、同検出枠１２はこの角速度に基づくコリオリ力によりｙ方向の振動成分を有する楕円振動を行う。
【００３３】
上記駆動方向変位検出電極１４ａ，１４ｂは、上記駆動枠１１の外側及び内側においてｙ方向に略沿って形成されており、それぞれ上記駆動検出側可動電極２７に対して互い違いに突出する略櫛歯状の駆動検出側固定電極が形成されている。これら駆動方向変位検出電極１４ａ，１４ｂは、上記駆動枠１１のｘ方向の振動に基づく同駆動枠１１（駆動検出側可動電極２７）との間の静電容量の振動により、同駆動枠１１のｘ方向の振動状態（変位）を変位信号として検出する。すなわち、駆動枠１１が一側（図１の右側）に移動するときには、駆動方向変位検出電極１４ａと駆動検出側可動電極２７との間の静電容量が減少するとともに、駆動方向変位検出電極１４ｂと駆動検出側可動電極２７との間の静電容量が増加する。また、駆動枠１１が他側（図１の左側）に移動するときには、これらの関係は逆となる。従って、上記駆動方向変位検出電極１４ａ，１４ｂの静電容量の振動（変位信号）は、互いに逆相となっている。
【００３４】
上記角速度検出電極１５ａ，１５ｂは、上記検出枠１２内に渡し梁にて区画された各空間内の一側及び他側（図１の上側及び下側）において対向する渡し梁に対して離隔されてそれぞれ形成されている。これら角速度検出電極１５ａ，１５ｂは、上記検出枠１２のｙ方向の振動に基づく同検出枠１２との間の静電容量の振動により、同検出枠１２のｙ方向の振動状態を検出する。すなわち、検出枠１２が一側（図１の上側）に移動するときには、同検出枠１２と角速度検出電極１５ａとの間の静電容量が減少するとともに、検出枠１２と角速度検出電極１５ｂとの間の静電容量が増加する。また、検出枠１２が他側（図１の下側）に移動するときには、これらの関係は逆となる。すなわち、上記角速度検出電極１５ａ，１５ｂの静電容量の振動は、互いに逆相となっている。
【００３５】
検出枠１２が駆動枠１１とともにｘ方向に振動している状態における同検出枠１２のｙ方向の振動状態により、加えられたｚ軸廻りの角速度が検出されるようになっている。
【００３６】
次に、この角速度センサの角速度検出に係る電気的構成について説明する。
図１に示されるように、角速度センサは大きくは駆動装置４０と、検出装置５０とを有している。
【００３７】
上記駆動装置４０は、上記駆動枠１１（及び検出枠１２）を共振周波数にてｘ方向に振動駆動するためのもので、その構成は図３のブロック図にて表される。
同図に示されるように、上記駆動方向変位検出電極１４ａ，１４ｂからの各変位信号は、変位信号検出部４１に出力される。この変位信号検出部４１は、互いに逆相で検出された各変位信号を差動増幅し、駆動信号等に基づき混入した同相のノイズを除去した信号を生成する。
【００３８】
上記変位信号検出部４１において差動増幅された変位信号は、同期検波回路４２においてｘ方向の変位に同期したタイミングにて同期検波されて振動振幅情報として振幅調節器４３及び後述の可変増幅器４７に出力される。図４に示されるように、この振幅調節器４３は減算器４３ａ及び増幅器４３ｂを有しており、同減算器４３ａにおいて上記振幅調節器４３に出力された振動振幅情報と振幅設定値との差が演算される。そして、上記増幅器４３ｂにおいて、これら振動振幅情報及び振幅設定値の差に比例した信号が駆動信号の直流電圧成分Ｖｄｃ（バイアス電圧）として生成される。従って、このときの駆動信号の直流電圧成分Ｖｄｃは、上記振動振幅情報が小さいときには、駆動電極１３と駆動枠１１（駆動側可動電極２６）との電位差（バイアス電圧）が大きくなるように増加調節されて生成され、一方、同振動振幅情報が大きいときには、駆動電極１３と駆動枠１１（駆動側可動電極２６）との電位差（バイアス電圧）が小さくなるように低減調節されて生成される。このような駆動信号の直流電圧成分Ｖｄｃの調節は、上記駆動枠１１（及び検出枠１２）のｘ方向の振動振幅が一定になるように同駆動枠１１（及び検出枠１２）の振動駆動力を制御するためである。このように生成された駆動信号の直流電圧成分Ｖｄｃは、加算器４４に出力される。
【００３９】
一方、上記変位信号検出部４１において差動増幅された変位信号は、同時に９０ｄｅｇ移相器４５を介して略９０度移相されて交流電圧成分生成部４６に出力される。そして、上記交流電圧成分生成部４６において、上記変位信号と同等の周波数を有して同変位信号に対して略９０度移相され、駆動信号の交流電圧成分へと変換される一定の振幅を有する交流電圧成分が生成される。なお、この交流電圧成分を変位信号に対して略９０度移相するのは、上記駆動枠１１（及び検出枠１２）を最も効率のよい共振点にて駆動し、発振しやすくするためである。このように生成された交流電圧成分は、可変増幅器４７に出力される。
【００４０】
上記可変増幅器４７は、同期検波回路４２からの振動振幅情報と所定の起動時振幅設定値とを比較する。この起動時振幅設定値は、駆動枠１１（及び検出枠１２）のｘ方向の振動振幅が小さい起動時の特性を判定するのに好適な値に設定されている。そして、この可変増幅器４７は、上記同期検波回路４２からの振動振幅情報と起動時振幅設定値との比較結果に応じて、上記交流電圧成分生成部４６からの交流電圧成分の増幅率を選択的に切り替える。すなわち、同期検波回路４２からの振動振幅情報が起動時振幅設定値よりも小さいときには、起動時であると判定して大きい側の増幅率にて上記交流電圧成分生成部４６からの交流電圧成分を増幅する。一方、同期検波回路４２からの振動振幅情報が起動時振幅設定値よりも大きいときには、定常時であると判定して小さい側の増幅率にて同交流電圧成分生成部４６からの交流電圧成分を増幅する。このように可変増幅器４７において選択的に切り替えられた増幅率にて増幅された交流電圧成分生成部４６からの交流電圧成分は、選択された増幅率に応じて増幅された第１若しくは第２の振幅としての一定の振幅を有する駆動信号の交流電圧成分として加算器４４に出力される。なお、小さい側の増幅率にて増幅生成された駆動信号の交流電圧成分の振幅（第１の振幅）も、上記駆動枠１１（及び検出枠１２）を共振周波数にて発振させるのに十分な大きさとなっている。
【００４１】
上記加算器４４において、上記調節された駆動信号の直流電圧成分Ｖｄｃと選択された増幅率に応じて増幅された一定の振幅を有する駆動信号の交流電圧成分とが加算されて駆動信号が生成される。そして、このように生成された駆動信号が前記駆動電極１３に印加される。この駆動信号（印加電圧）の２乗に比例して上記駆動枠１１（駆動側可動電極２６）との間で発生する静電引力（振動駆動力）の振動により、同駆動枠１１（及び検出枠１２）はｘ方向に振動駆動される。従って、起動時には、立ち上げの時間を短縮するために大きい側の増幅率にて増幅生成された一定の振幅を有する駆動信号の交流電圧成分及び上記増減調節された直流電圧成分Ｖｄｃによるより大きな静電引力（振動駆動力）に基づき振動駆動される。また、定常時には小さい側の増幅率にて増幅生成された一定の振幅を有する駆動信号の交流電圧成分及び上記増減調節された直流電圧成分Ｖｄｃに基づき振動振幅が一定になるように振動駆動される。
【００４２】
上記検出装置５０は、電荷−電圧変換回路５１，５２及び差動増幅器５３を備えており、加えられたｚ軸廻りの角速度を検出する。
上記電荷−電圧変換回路５１，５２はそれぞれ前記角速度検出電極１５ａ，１５ｂに接続されており、同角速度検出電極１５ａ，１５ｂとＧＮＤレベルにある検出枠１２全体との間での静電容量の振動に相当する電気信号（電圧）を発生する。この電気信号（電圧）は、検出枠１２のｙ方向の振動に同期したレベル変化を示す交流信号となっている。なお、上記角速度検出電極１５ａ，１５ｂの静電容量の振動は、互いに逆相となっているため、これら電荷−電圧変換回路５１，５２においてそれぞれ発生する電気信号（電圧）も、互いに逆相となっている。
【００４３】
上記差動増幅器５３は電荷−電圧変換回路５１，５２に接続されており、各電荷−電圧変換回路５１，５２において互いに逆相に発生した電気信号（電圧）を差動増幅し、ノイズの相殺された角速度信号を発生する。
【００４４】
ここで、検出枠１２が駆動枠１１とともにｘ方向に振動している状態において、ｚ軸廻りの角速度が加わると、同検出枠１２はｙ方向に振動することは既述のとおりである。このときの検出枠１２のｙ方向の振動に基づく角速度信号は、加えられた角速度との間に所定の関係を有している。従って、この角速度信号により加えられた角速度が検出される。
【００４５】
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、同期検波回路４２からの振動振幅情報が起動時振幅設定値よりも小さいときには、起動時であると判定されて大きい側の増幅率にて上記交流電圧成分生成部４６からの一定の振幅を有する交流電圧成分が増幅される。そして、駆動装置４０は、大きい側の増幅率にて増幅生成された一定の振幅を有する交流電圧成分及び検出された変位信号に基づき増減制御される直流電圧成分Ｖｄｃ（バイアス電圧）からなる駆動信号を生成する。従って、この駆動信号に基づくより大きな静電引力（振動駆動力）により上記駆動枠１１（及び検出枠１２）をｘ方向に振動駆動することで、同駆動枠１１（及び検出枠１２）の起動時の振動振幅の立ち上げの時間を短縮することができる。
【００４６】
（２）本実施形態では、同期検波回路４２からの振動振幅情報が起動時振幅設定値よりも大きいときには、定常時であると判定されて小さい側の増幅率にて上記交流電圧成分生成部４６からの一定の振幅を有する交流電圧成分が増幅される。そして、駆動装置４０は、小さい側の増幅率にて増幅生成された一定の振幅を有する交流電圧成分及び検出された変位信号に基づき増減制御される直流電圧成分Ｖｄｃ（バイアス電圧）からなる駆動信号を生成する。そして、この駆動信号に基づき、上記駆動枠１１（及び検出枠１２）の振動駆動力を制御して、同駆動枠１１（及び検出枠１２）のｘ方向の振動振幅が一定になるように調節する。
【００４７】
従って、例えば駆動枠１１（及び検出枠１２）の経時変化や環境温度の変化などによって同駆動枠１１（及び検出枠１２）のｘ方向のＱ値が変動した場合においても、駆動信号の直流電圧成分Ｖｄｃのみが増減制御され、交流電圧成分（振幅）は一定とされる。すなわち、駆動枠１１（及び検出枠１２）の経時変化や環境温度の変化などによって同駆動枠１１（及び検出枠１２）のｘ方向のＱ値が変動した場合においても、駆動信号の交流電圧成分により変位信号に混入するノイズ量は安定したものとされる。このため、駆動枠１１（及び検出枠１２）の振動状態の検出誤差や角速度の検出出力のずれの変動を抑制することができる。
【００４８】
（３）本実施形態では、同期検波回路４２からの実際の振動振幅情報と起動時振幅設定値とを比較することで、起動時と定常時との区分をより厳密に行うことができる。
【００４９】
（４）本実施形態では、駆動信号の直流電圧成分Ｖｄｃを、変位信号に基づき検出される駆動枠１１（及び検出枠１２）の振動振幅情報と振幅設定値との差に比例して増減制御した。従って、上記駆動枠１１（及び検出枠１２）の振動駆動力の位相遅れが抑えられ、同駆動枠１１（及び検出枠１２）に対する応答性の良い制御が可能となる。
【００５０】
（５）本実施形態では、駆動信号の交流電圧成分は変位信号と略９０度の位相差を有して生成される。従って、上記駆動枠１１（及び検出枠１２）を、最も効率のよい共振点にて振動駆動することができる。
【００５１】
なお、本実施形態では、駆動信号の直流電圧成分Ｖｄｃを、変位信号に基づき検出される駆動枠１１（及び検出枠１２）の振動振幅情報と振幅設定値との差に比例して増減制御した。これに対して、駆動信号の直流電圧成分Ｖｄｃを、変位信号に基づき検出される駆動枠１１（及び検出枠１２）の振動振幅情報と振幅設定値との差を時間積分した値に比例して増減制御してもよい。すなわち、上記減算器４３ａ及び増幅器４３ｂからなる振幅調節器４３に代えて、図５に示される減算器６１ａ及び積分器６１ｂからなる振幅調節器６１を採用する。この場合、減算器６１ａにおいて上記振幅調節器６１に出力された振動振幅情報と振幅設定値との差が演算され、上記積分器６１ｂにおいて、これら振動振幅情報及び振幅設定値の差の時間積分に比例した信号が駆動信号の直流電圧成分Ｖｄｃとして生成される。このときの駆動信号の直流電圧成分Ｖｄｃも、上記振動振幅情報が小さいときには、駆動電極１３と駆動枠１１（駆動側可動電極２６）との電位差（バイアス電圧）が大きくなるように増加調節されて生成され、一方、同振動振幅情報が大きいときには、駆動電極１３と駆動枠１１（駆動側可動電極２６）との電位差（バイアス電圧）が小さくなるように低減調節されて生成される。従って、上記駆動枠１１（及び検出枠１２）のｘ方向の振動振幅が一定になるように同駆動枠１１（及び検出枠１２）の振動駆動力が同様に制御される。
【００５２】
このように駆動信号の直流電圧成分Ｖｄｃを生成する場合、上記第１実施形態の（１）〜（３）、（５）の効果に加え、以下の効果が得られるようになる。
（１）駆動枠１１（及び検出枠１２）の振動振幅情報と振幅設定値との差が零になるよう、同駆動枠１１（及び検出枠１２）に対する精度の良い制御が可能となる。
【００５３】
さらに、駆動信号の直流電圧成分Ｖｄｃを、変位信号に基づき検出される駆動枠１１（及び検出枠１２）の振動振幅情報と振幅設定値との差を時間積分した値及び同振動振幅情報と振幅設定値との差に比例した値の和に比例して増減制御してもよい。すなわち、上記減算器４３ａ及び増幅器４３ｂからなる振幅調節器４３に代えて、図６に示される減算器６２ａ、積分器６２ｂ、増幅器６２ｃ及び加算器６２ｄからなる振幅調節器６２を採用する。この場合、減算器６２ａにおいて上記振幅調節器６２に出力された振動振幅情報と振幅設定値との差が演算される。そして、上記積分器６２ｂを介してこれら振動振幅情報及び振幅設定値の差の時間積分に比例した信号が加算器６２ｄに出力され、一方、増幅器６２ｃを介してこれら振動振幅情報及び振幅設定値の差に比例した信号が加算器６２ｄに出力される。そして、加算器６２ｄにおいてこれら両信号の加算されたものが駆動信号の直流電圧成分Ｖｄｃとして生成される。このときの駆動信号の直流電圧成分Ｖｄｃも、上記振動振幅情報が小さいときには、駆動電極１３と駆動枠１１（駆動側可動電極２６）との電位差（バイアス電圧）が大きくなるように増加調節されて生成され、一方、同振動振幅情報が大きいときには、駆動電極１３と駆動枠１１（駆動側可動電極２６）との電位差（バイアス電圧）が小さくなるように低減調節されて生成される。従って、上記駆動枠１１（及び検出枠１２）のｘ方向の振動振幅が一定になるように同駆動枠１１（及び検出枠１２）の振動駆動力が同様に制御される。
【００５４】
このように駆動信号の直流電圧成分（バイアス電圧）Ｖｄｃを生成する場合、上記第１実施形態の（１）〜（３）、（５）の効果に加え、以下の効果が得られるようになる。
【００５５】
（１）駆動枠１１（及び検出枠１２）の振動駆動力の位相遅れが抑えられ、また、駆動枠１１（及び検出枠１２）の振動振幅情報と振幅設定値との差が零になるよう、同駆動枠１１（及び検出枠１２）に対する応答性及び精度の良い制御が可能となる。
【００５６】
（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態を適用した角速度センサについて、図７に基づき説明する。なお、第２実施形態は、第１実施形態の可変増幅器４７に代えて切り替えスイッチを使用して信号経路を切り替える構成に変更したのみであるため、同様の部分についてはその詳細な説明は省略する。なお、本実施形態においても、振幅調節器４３に代えて、振幅調節器６１，６２のいずれか１つの構成を採用してもよい。
【００５７】
図７に示されるように、前記同期検波回路４２からの振動振幅情報は、切り替えスイッチ６３に出力されている。また、前記交流電圧成分生成部４６において生成された一定の振幅を有する交流電圧成分は、上記切り替えスイッチ６３に直接、出力されるもの（第１の信号経路）と、増幅器６４を介して同切り替えスイッチ６３に出力されるもの（第２の信号経路）とに分岐されている。
【００５８】
上記切り替えスイッチ６３は、同期検波回路４２からの振動振幅情報と前記起動時振幅設定値とを比較する。そして、この切り替えスイッチ６３は、上記同期検波回路４２からの振動振幅情報と起動時振幅設定値との比較結果に応じて、前記加算器４４へと出力する上記交流電圧成分生成部４６からの一定の振幅を有する交流電圧成分の信号経路を選択的に切り替える。すなわち、同期検波回路４２からの振動振幅情報が起動時振幅設定値よりも小さいときには、起動時であると判定して上記交流電圧成分生成部４６からの交流電圧成分は、増幅器６４を介して増幅される。このように増幅された上記交流電圧成分生成部４６からの交流電圧成分は、一定の振幅（第２の振幅）を有する駆動信号の交流電圧成分として加算器４４に出力される。一方、同期検波回路４２からの振動振幅情報が起動時振幅設定値よりも大きいときには、定常時であると判定して上記交流電圧成分生成部４６からの交流電圧成分は直接、一定の振幅（第１の振幅）を有する駆動信号の交流電圧成分として加算器４４に出力される。なお、上記交流電圧成分生成部４６から直接、加算器４４に出力される駆動信号の交流電圧成分の振幅（第１の振幅）も、上記駆動枠１１（及び検出枠１２）を共振周波数にて発振させるのに十分な大きさとなっている。
【００５９】
上記加算器４４において、前記調節された駆動信号の直流電圧成分Ｖｄｃと選択された信号経路に応じて処理された一定の振幅を有する駆動信号の交流電圧成分とが加算されて駆動信号が生成される。そして、このように生成された駆動信号が前記駆動電極１３に印加される。この駆動信号（印加電圧）の２乗に比例して上記駆動枠１１（駆動側可動電極２６）との間で発生する静電引力（振動駆動力）の振動により、同駆動枠１１（及び検出枠１２）はｘ方向に振動駆動される。
【００６０】
以上詳述したように、本実施形態によれば、前記第１実施形態と同様の効果が得られるようになる。
（第３実施形態）
以下、本発明の第３実施形態を適用した角速度センサについて、図８に基づき説明する。なお、第１実施形態では、起動時と定常時とを区分するために、同期検波回路４２からの振動振幅情報と起動時振幅設定値とを比較した。これに対して、第３実施形態では、起動後の経過時間に基づき起動時と定常時とを区分するように変更した。従って、その他の部分については同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。なお、本実施形態においても、振幅調節器４３に代えて振幅調節器６１，６２のいずれか１つの構成を採用してもよい。
【００６１】
本実施形態では、前記可変増幅器４７にタイマ６５が接続されている。このタイマ６５は、例えば抵抗器と静電容量からなり、そのＲＣの時定数により起動後の経過時間を決定する。そして、この起動後の経過時間に基づく起動時と定常時との区分に応じて、同様に可変増幅器４７は上記交流電圧成分生成部４６からの一定の振幅を有する交流電圧成分の増幅率を選択的に切り替える。
【００６２】
以上詳述したように、本実施形態によれば、前記第１実施形態の（１）、（２）、（４）、（５）の効果に加えて以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、タイマ６５により決定される起動後の経過時間に基づき起動時と定常時とを区分するようにした。従って、この起動時と定常時とを区分するための構成（回路構成）を簡易化することができる。
【００６３】
（第４実施形態）
以下、本発明の第４実施形態を適用した角速度センサについて、図９に基づき説明する。なお、第２実施形態では、起動時と定常時とを区分するために、同期検波回路４２からの振動振幅情報と起動時振幅設定値とを比較した。これに対して、第４実施形態では、起動後の経過時間に基づき起動時と定常時とを区分するように変更した。従って、その他の部分については同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。なお、本実施形態においても、振幅調節器４３に代えて振幅調節器６１，６２のいずれか１つの構成を採用してもよい。
【００６４】
本実施形態では、前記切り替えスイッチ６３にタイマ６６が接続されている。このタイマ６６は、例えば抵抗器と静電容量からなり、そのＲＣの時定数により起動後の経過時間を決定する。そして、この起動後の経過時間に基づく起動時と定常時との区分に応じて、同様に切り替えスイッチ６３は上記加算器４４へと出力する上記交流電圧成分生成部４６からの一定の振幅を有する交流電圧成分の信号経路を選択的に切り替える。
【００６５】
以上詳述したように、本実施形態によれば、前記第３実施形態と同様の効果が得られるようになる。
（第５実施形態）
以下、本発明の第５実施形態を適用した角速度センサについて、図１０に基づき説明する。なお、第５実施形態は、第１実施形態の交流電圧成分生成部４６を割愛して別の可変増幅器６７を採用したのみの変更であるため、同様の部分の構成についてはその詳細な説明は省略する。なお、本実施形態においても、振幅調節器４３に代えて振幅調節器６１，６２のいずれか１つの構成を採用してもよい。
【００６６】
本実施形態では、前記９０ｄｅｇ移相器４５において略９０度移相された変位信号を可変増幅器６７を介して増幅することで、駆動信号の交流電圧成分が生成される。このとき、第１実施形態に準じて、この可変増幅器６７は、上記同期検波回路４２からの振動振幅情報と起動時振幅設定値との比較結果に応じて、上記９０ｄｅｇ移相器４５において略９０度移相された変位信号（交流電圧成分）の増幅率を選択的に切り替える。すなわち、同期検波回路４２からの振動振幅情報が起動時振幅設定値よりも小さいときには、起動時であると判定して大きい側の増幅率（第２の増幅率）にて上記９０ｄｅｇ移相器４５からの変位信号（交流電圧成分）を増幅する。一方、同期検波回路４２からの振動振幅情報が起動時振幅設定値よりも大きいときには、定常時であると判定して小さい側の増幅率（第１の増幅率）にて同９０ｄｅｇ移相器４５からの変位信号（交流電圧成分）を増幅する。あるいは、可変増幅器６７による上記増幅率の切り替えを、直流電圧成分Ｖｄｃと所定の起動時設定電圧との比較結果に応じて行ってもよい。この場合、簡易な構成で、且つ、厳密に起動時と定常時との区分を行うことができる。このように可変増幅器６７において選択的に切り替えられた増幅率にて増幅された９０ｄｅｇ移相器４５からの変位信号（交流電圧成分）は、駆動信号の交流電圧成分として加算器４４に出力される。なお、定常時において上記駆動枠１１（及び検出枠１２）の振動状態（振動振幅）が安定すれば、同駆動枠１１（及び検出枠１２）の振動に基づく変位信号を増幅するのみで、一定の振幅を有する駆動信号の交流電圧成分が生成される。このため、例えば、駆動信号の交流電圧成分を前記交流電圧成分生成部４６において単独で生成する場合に比べ、その回路構成が簡易化される。なお、上記可変増幅器６７における小さい側の増幅率（第１の増幅率）は、上記駆動枠１１（及び検出枠１２）を共振周波数にて発振させるためにループゲインが１よりも大きくなるように設定されている。
【００６７】
以上詳述したように、本実施形態によれば、前記第１実施形態の効果に加えて以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、定常時において駆動枠１１（及び検出枠１２）の振動状態（振動振幅）が安定すれば、同駆動枠１１（及び検出枠１２）の振動に基づく変位信号を移相増幅するのみで、一定の振幅を有する駆動信号の交流電圧成分を生成することができる。このため、例えば、駆動信号の交流電圧成分を前記交流電圧成分生成部４６において単独で生成する場合に比べ、その回路構成を簡易化することができる。
【００６８】
（２）本実施形態では、正弦波として検出される変位信号を増幅することにより、駆動信号の交流電圧成分を正弦波として生成する。従って、例えば駆動信号の交流電圧成分を矩形波として生成した場合に混入する高調波のノイズ発生を抑制することができる。
【００６９】
なお、本発明の実施の形態は上記実施形態に限定されるものではなく、次のように変更してもよい。
・前記第２〜第４実施形態においても同様に、交流電圧成分生成部４６を割愛して別の可変増幅器若しくは増幅器を採用してもよい。
【００７０】
・前記第１、第３及び第５実施形態における可変増幅器４７，６７は、小さい側の増幅率に対して大きい側の増幅率が、例えば１０倍程度とであることが好ましい。
【００７１】
また、第２及び第４実施形態における増幅器６４の増幅率としては、例えば１０倍程度であることが好ましい。
・前記第１、第３及び第５実施形態における可変増幅器としては、例えば図１１〜図１８に示される抵抗器及びオペアンプ７０からなる負帰還増幅器などがある。すなわち、非反転入力端子と出力端子との間の抵抗値を固定し、反転入力端子側の抵抗値を切り替えスイッチにて変えて可変増幅する構成（図１１、図１２、図１５及び図１６）や、反転入力端子側の抵抗値を固定し、非反転入力端子と出力端子との間の抵抗値を切り替えスイッチにて変えて可変増幅する構成（図１３、図１４、図１７及び図１８）などがある。
【００７２】
・前記第１〜第４実施形態における駆動信号の交流電圧成分としては、例えば正弦波であってもよいし、矩形波などであってもよい。
・前記各実施形態においては、９０ｄｅｇ移相器４５を採用したが、例えば微分器や積分器を採用してもよい。
【００７３】
・前記各実施形態においては、９０ｄｅｇ移相器４５、微分器若しくは積分器にて略９０度移相するようにしたが、その他の角度にて移相するようにしてもよい。
【００７４】
・前記各実施形態においては、定常時と起動時とで２段階に区分したが、例えば起動時を更に細分化して各状態に応じて信号処理（増幅率の変更、信号経路の切り替え）を行うようにしても、本発明を逸脱するものではない。
【００７５】
・前記各実施形態において採用された検出枠１２のｙ方向の振動検出構造（検出装置５０）は一例であってその他の構造を採用してもよい。
・前記各実施形態においては、駆動枠１１を直線状に伸びるばね梁３１〜３４を介して浮動体アンカーａ１１〜ａ１４に支持した。これに対して、駆動枠１１を略Ｕ字状に折り返されて伸びるばね梁を介して浮動体アンカーａ１１〜ａ１４に支持するようにしてもよい。
【００７６】
・前記各実施形態において採用された角速度センサの構造は一例であってその構造は任意である。
次に、以上の実施形態から把握することができる請求項以外の技術的思想を、その効果とともに以下に記載する。
【００７７】
（イ）請求項１〜６のいずれかに記載の振動子駆動装置において、前記駆動信号の直流電圧成分は、前記変位信号に基づき検出される前記静電駆動型振動子の振動振幅と設定振幅との差に比例して増減制御されることを特徴とする振動子駆動装置。同構成によれば、上記駆動信号の直流電圧成分は、変位信号に基づき検出される静電駆動型振動子の振動振幅と設定振幅との差に比例して増減制御される。従って、上記静電駆動型振動子の振動駆動力の位相遅れが抑えられ、同静電駆動型振動子に対する応答性の良い制御が可能となる。
【００７８】
（ロ）請求項１〜６のいずれかに記載の振動子駆動装置において、前記駆動信号の直流電圧成分は、前記変位信号に基づき検出される前記静電駆動型振動子の振動振幅と設定振幅との差を時間積分した値に比例して増減制御されることを特徴とする振動子駆動装置。同構成によれば、上記駆動信号の直流電圧成分は、変位信号に基づき検出される静電駆動型振動子の振動振幅と設定振幅との差を時間積分した値に比例して増減制御される。従って、上記静電駆動型振動子の振動振幅と設定振幅との差が零になるよう、同静電駆動型振動子に対する精度の良い制御が可能となる。
【００７９】
（ハ）請求項１〜６のいずれかに記載の振動子駆動装置において、前記駆動信号の直流電圧成分は、前記変位信号に基づき検出される前記静電駆動型振動子の振動振幅と設定振幅との差を時間積分した値及び該振動振幅と設定振幅との差に比例した値の和に比例して増減制御されることを特徴とする振動子駆動装置。同構成によれば、上記駆動信号の直流電圧成分は、変位信号に基づき検出される静電駆動型振動子の振動振幅と設定振幅との差を時間積分した値及び同振動振幅と設定振幅との差に比例した値の和に比例して増減制御される。従って、上記静電駆動型振動子の振動駆動力の位相遅れが抑えられ、また、静電駆動型振動子の振動振幅と設定振幅との差が零になるよう、同静電駆動型振動子に対する応答性及び精度の良い制御が可能となる。
【００８０】
（ニ）請求項１〜６及び上記（イ）〜（ハ）のいずれかに記載の振動子駆動装置において、前記駆動信号の交流電圧成分は、前記変位信号と略９０度の位相差を有して生成されることを特徴とする振動子駆動装置。同構成によれば、上記駆動信号の交流電圧成分は変位信号と略９０度の位相差を有して生成される。従って、上記静電駆動型振動子は、最も効率のよい共振点にて振動駆動される。
【００８１】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１〜４に記載の発明によれば、静電駆動型振動子の振動状態の検出誤差等の変動を抑制し、且つ、同振動子の起動時の振動振幅の立ち上げ時間を短縮することができる。特に、請求項４に記載の発明によれば、交流電圧成分生成手段の構成（回路構成）を簡易化することができる。
【００８２】
請求項５に記載の発明によれば、定常時と起動時との区分を起動後の経過時間に基づき簡易な構成（回路構成）にて行うことができる。
請求項６に記載の発明によれば、定常時と起動時との区分を実際の静電駆動型振動子の振動状態である振動振幅と起動時設定振幅とを比較することでより厳密に行うことができる。
【００８３】
請求項７に記載の発明によれば、定常時と起動時との区分を直流電圧成分と起動時設定電圧とを比較することで簡易な構成で、且つ、精密に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を適用した角速度センサを示す概略図。
【図２】同実施形態の駆動電極に印加される駆動信号を示すタイムチャート。
【図３】同実施形態を示すブロック図。
【図４】同実施形態の振幅調節器を示すブロック図。
【図５】同実施形態の振幅調節器の別例を示すブロック図。
【図６】同実施形態の振幅調節器の別例を示すブロック図。
【図７】本発明の第２実施形態を示すブロック図。
【図８】本発明の第３実施形態を示すブロック図。
【図９】本発明の第４実施形態を示すブロック図。
【図１０】本発明の第５実施形態を示すブロック図。
【図１１】可変増幅器の一例を示す回路図。
【図１２】可変増幅器の一例を示す回路図。
【図１３】可変増幅器の一例を示す回路図。
【図１４】可変増幅器の一例を示す回路図。
【図１５】可変増幅器の一例を示す回路図。
【図１６】可変増幅器の一例を示す回路図。
【図１７】可変増幅器の一例を示す回路図。
【図１８】可変増幅器の一例を示す回路図。
【図１９】従来の形態を示すブロック図。
【図２０】従来の別の形態を示すブロック図。
【符号の説明】
１２ 振動子としての検出枠
１３ 駆動電極
４０ 駆動装置
４２ 同期検波回路
４３，６１，６２ 振幅調節器
４６ 交流電圧成分生成部
４７，６７ 可変増幅器
６３ 切り替えスイッチ
６４ 増幅器
６５，６６ タイマ
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば角速度センサが備える静電駆動型の振動子を振動駆動する振動子駆動装置及び振動子駆動装置を備えた角速度センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば角速度センサが備える静電駆動型の振動子を振動駆動する振動子駆動装置としては、例えば図１９のブロック図にて表されるものが知られている。同図に示されるように、静電駆動型振動子の駆動方向の振動による変位は、駆動方向変位検出電極８１から変位信号として変位信号検出部８２に出力される。
【０００３】
変位信号検出部８２に出力された変位信号は、同期検波回路８３において駆動方向の変位に同期したタイミングにて同期検波されて振動振幅情報として振幅調節器８４に出力され、また、同時に９０ｄｅｇ移相器８５を介して略９０度移相されて同振幅調節器８４に出力される。なお、変位信号を９０ｄｅｇ移相器８５を介して略９０度移相するのは、上記振幅調節器８４において同変位信号に対して略９０度の位相差を有する駆動信号の交流電圧成分を生成し、静電駆動型振動子を発振しやすくするためである。
【０００４】
上記振幅調節器８４に出力された振動振幅情報は、同振幅調節器８４において振幅設定値と比較される。そして、上記振動振幅情報が小さいときには、増加調節された振幅を有する駆動信号の交流電圧成分が生成され、一方、同振動振幅情報が大きいときには、低減調節された振幅を有する駆動信号の交流電圧成分が生成される。このような駆動信号の交流電圧成分の振幅調節は、上記振動子の駆動方向の振動振幅が一定になるように同振動子の振動駆動力を制御するためである。このように振幅調節された駆動信号の交流電圧成分は、加算器８６に出力される。
【０００５】
上記加算器８６において、上記振幅調節された駆動信号の交流電圧成分と所定値を有する駆動信号の直流電圧成分（バイアス電圧）とが加算されて駆動信号が生成される。そして、このように生成された駆動信号が駆動電極８７に印加される。この駆動信号（印加電圧）の２乗に比例して上記振動子との間で発生する静電引力（振動駆動力）の振動により、同振動子は駆動方向の振動振幅が一定になるように振動駆動される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記駆動信号の交流電圧成分は変位信号と同等の周波数であるため、同駆動信号の交流電圧成分は同変位信号のノイズ源となっている。すなわち、この駆動信号の交流電圧成分は、静電駆動型振動子の振動状態の検出誤差の原因となる。また、例えば上記駆動装置を振動型角速度センサに適用しこの静電駆動型振動子が振動駆動されている状態において、角速度の検出をする場合には、その検出出力のずれの原因となる。このような振動状態の検出誤差や角速度の検出出力のずれは、固有の値を有するのであれば、その補正は容易である。
【０００７】
しかし、静電駆動型振動子の経時変化や環境温度の変化などによって同静電駆動型振動子の駆動方向のＱ値が変動した場合に、同振動子の駆動方向の振動振幅が一定になるように上述のように駆動信号の交流電圧成分が増減調節されると、同変位信号に混入するノイズ量が変動することとなる。従って、静電駆動型振動子の振動状態の検出誤差や角速度の検出出力のずれが変動することとなる。
【０００８】
そこで、このような静電駆動型振動子の振動状態の検出誤差や角速度の検出出力のずれの変動を抑制するために、駆動信号の交流電圧成分の振幅を一定とし、直流電圧成分（バイアス電圧）のみを増減調節して、上記振動子の駆動方向の振動振幅が一定になるように同振動子の振動駆動力を制御することが出願人らによって提案されている。
【０００９】
すなわち、図２０のブロック図に示されるように、静電駆動型振動子の駆動方向の振動による変位は、駆動方向変位検出電極９１から変位信号として変位信号検出部９２に出力される。
【００１０】
変位信号検出部９２に出力された変位信号は、同期検波回路９３において駆動方向の変位に同期したタイミングにて同期検波されて振動振幅情報として振幅調節器９４に出力される。上記振幅調節器９４に出力された振動振幅情報は、同振幅調節器９４において振幅設定値と比較される。そして、上記振動振幅情報が小さいときには、増加調節された駆動信号の直流電圧成分（バイアス電圧）が生成され、一方、同振動振幅情報が大きいときには、低減調節された駆動信号の直流電圧成分（バイアス電圧）が生成される。このような駆動信号の直流電圧成分の調節は、静電駆動型振動子の駆動方向の振動振幅が一定になるように同振動子の振動駆動力を制御するためである。このように生成された駆動信号の直流電圧成分は、加算器９５に出力される。
【００１１】
一方、上記変位信号検出部９２に出力された変位信号は、同時に９０ｄｅｇ移相器９６を介して略９０度移相されて交流電圧成分生成部９７に出力される。そして、上記交流電圧成分生成部９７において、上記変位信号と同等の周波数を有して同変位信号に対して略９０度移相され、一定の振幅を有する駆動信号の交流電圧成分が生成される。この駆動信号の交流電圧成分の振幅は、上記振動子を共振周波数にて発振させるのに十分な大きさとなっている。なお、上記駆動信号の交流電圧成分を変位信号に対して略９０度移相するのは、上記振動子を最も効率のよい共振点にて駆動し、発振しやすくするためである。このように生成された駆動信号の交流電圧成分は、上記加算器９５に出力される。
【００１２】
上記加算器９５において、上記調節された駆動信号の直流電圧成分と一定の振幅を有する駆動信号の交流電圧成分とが加算されて駆動信号が生成される。そして、このように生成された駆動信号が駆動電極９８に印加される。この駆動信号（印加電圧）の２乗に比例して上記振動子との間で発生する静電引力（振動駆動力）の振動により、同振動子は駆動方向の振動振幅が一定になるように振動駆動される。
【００１３】
このような振動子駆動装置においては、駆動信号の交流電圧成分に基づき変位信号に混入するノイズ量を低減するために、同駆動信号の交流電圧成分は比較的小さな振幅となるように設定されている。しかし、駆動信号の直流電圧成分のみの増減調節により振動子の振動駆動力を制御する場合、同直流電圧成分（バイアス電圧）の調節範囲が電源電圧の能力によって制約を受けるために、同振動子の定常時の振動駆動力に対して起動時の振動駆動力（最大駆動力）を十分に得ることができない。従って、上記振動子を所要の振動状態にするまでの立ち上げに時間がかかることがある。この傾向は、特にＱ値の高い振動子ほど顕著となる。
【００１４】
本発明の目的は、静電駆動型振動子の振動状態の検出誤差等の変動を抑制し、且つ、同振動子の起動時の振動振幅の立ち上げ時間を短縮することができる振動子駆動装置及び振動子駆動装置を備えた角速度センサを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、静電駆動型振動子に駆動信号を出力して該静電駆動型振動子を振動駆動する駆動手段と、該静電駆動型振動子の振動による変位を変位信号として検出する検出手段と、該検出された変位信号に基づき該駆動手段から出力される駆動信号を生成制御する振幅調節手段とを備えた振動子駆動装置において、前記振幅調節手段は、定常時において一定の第１の振幅を有する前記駆動信号の交流電圧成分を生成し、起動時において該第１の振幅よりも大きい第２の振幅を有する該駆動信号の交流電圧成分を生成する交流電圧成分生成手段と、前記検出された変位信号に基づき増減制御される該駆動信号の直流電圧成分を生成する直流電圧成分生成手段とを有し、定常時において、前記生成された一定の第１の振幅を有する交流電圧成分及び直流電圧成分からなる駆動信号に基づき、前記静電駆動型振動子の振動駆動力を制御して、該静電駆動型振動子の振動振幅が一定になるように調節を行い、起動時において、前記生成された第２の振幅を有する交流電圧成分及び直流電圧成分からなる駆動信号に基づき、前記静電駆動型振動子に対してより大きな振動駆動力を印加して該静電駆動型振動子の振動振幅を増大することを要旨とする。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の振動子駆動装置において、前記交流電圧成分生成手段は、所定振幅の交流電圧成分を生成する交流電圧成分生成部と、定常時と起動時とに応じて該所定振幅の交流電圧成分を異なる増幅率にて増幅して前記第１の振幅を有する駆動信号の交流電圧成分及び前記第２の振幅を有する駆動信号の交流電圧成分を生成する増幅部とを備えることを要旨とする。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の振動子駆動装置において、前記交流電圧成分生成手段は、前記第１の振幅を有する駆動信号の交流電圧成分を生成する第１の信号経路と、前記第２の振幅を有する駆動動信号の交流電圧成分を生成する第２の信号経路と、定常時と起動時とに応じて該第１の信号経路と第２の信号経路との切り替えを行う切り替え部とを備えることを要旨とする。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、静電駆動型振動子に駆動信号を出力して該静電駆動型振動子を振動駆動する駆動手段と、該静電駆動型振動子の振動による変位を変位信号として検出する検出手段と、該検出された変位信号に基づき該駆動手段から出力される駆動信号を生成制御する振幅調節手段とを備えた振動子駆動装置において、前記振幅調節手段は、定常時において第１の増幅率にて前記変位信号を移相増幅して一定の振幅を有する前記駆動信号の交流電圧成分を生成し、起動時において該第１の増幅率よりも大きい第２の増幅率にて該変位信号を移相増幅して該駆動信号の交流電圧成分を生成する交流電圧成分生成手段と、前記検出された変位信号に基づき増減制御される該駆動信号の直流電圧成分を生成する直流電圧成分生成手段とを有し、定常時において、前記第１の増幅率にて増幅生成された一定の振幅を有する交流電圧成分及び直流電圧成分からなる駆動信号に基づき、前記静電駆動型振動子の振動駆動力を制御して、該静電駆動型振動子の振動振幅が一定になるように調節を行い、起動時において、前記第２の増幅率にて増幅生成された交流電圧成分及び直流電圧成分からなる駆動信号に基づき、前記静電駆動型振動子に対してより大きな振動駆動力を印加して該静電駆動型振動子の振動振幅を増大することを要旨とする。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の振動子駆動装置において、前記定常時と前記起動時とは、起動後の経過時間により区分されることを要旨とする。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の振動子駆動装置において、前記定常時と前記起動時とは、前記変位信号に基づき検出される前記静電駆動型振動子の振動振幅と起動時設定振幅との比較により区分されることを要旨とする。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の振動子駆動装置において、前記定常時と前記起動時とは、前記直流電圧成分と起動時設定電圧との比較により区分されることを要旨とする。
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の振動子駆動装置を備えた角速度センサを要旨とする。
【００２２】
なお、請求項１〜７のいずれかに記載の振動子駆動装置において、駆動振幅が駆動共振周波数に略比例するように設定してもよい。
（作用）
請求項１〜４に記載の発明によれば、振幅調節手段は、定常時において上記交流電圧成分生成手段及び直流電圧成分生成手段により第１の振幅を有する交流電圧成分及び検出された変位信号に基づき増減制御される直流電圧成分からなる駆動信号を生成する。そして、この駆動信号に基づき、上記静電駆動型振動子の振動駆動力を制御して、同静電駆動型振動子の駆動方向の振動振幅が一定になるように調節する。従って、例えば静電駆動型振動子の経時変化や環境温度の変化などによって同静電駆動型振動子の駆動方向のＱ値が変動した場合においても、駆動信号の直流電圧成分のみが増減制御され、交流電圧成分（振幅）は一定とされる。すなわち、静電駆動型振動子の経時変化や環境温度の変化などによって同静電駆動型振動子の駆動方向のＱ値が変動した場合においても、駆動信号の交流電圧成分により変位信号に混入するノイズ量は安定したものとされる。このため、静電駆動型振動子の振動状態の検出誤差等は、固有の値を保持してその変動が抑制される。
【００２３】
一方、振幅調節手段は、起動時において上記交流電圧成分生成手段及び直流電圧成分生成手段により上記第１の振幅よりも大きい第２の振幅を有する交流電圧成分及び検出された変位信号に基づき増減制御される直流電圧成分からなる駆動信号を生成する。そして、この駆動信号に基づき、前記静電駆動型振動子に対してより大きな振動駆動力を印加して該静電駆動型振動子の振動振幅を増大する。従って、上記静電駆動型振動子の起動時の振動振幅の立ち上げ時間が短縮化される。
【００２４】
特に、請求項４の発明によれば、定常時、起動時に関わらず、変位信号を移相増幅するのみで駆動信号の交流電圧成分が生成される。また、上記静電駆動型振動子の振動状態（振動振幅）が安定すれば、同振動子の振動に基づく変位信号を移相増幅するのみで、一定の振幅を有する駆動信号の交流電圧成分が生成される。このため、例えば、駆動信号の交流電圧成分を単独で生成する場合に比べ、上記交流電圧成分生成手段の構成（回路構成）が簡易化される。
【００２５】
請求項５に記載の発明によれば、定常時と起動時との区分を起動後の経過時間に基づき簡易な構成（回路構成）にて行える。
請求項６に記載の発明によれば、定常時と起動時との区分を実際の静電駆動型振動子の振動状態である振動振幅と起動時設定振幅とを比較することでより厳密に行える。
【００２６】
請求項７に記載の発明によれば、定常時と起動時との区分を直流電圧成分と起動時設定電圧とを比較することで簡易な構成で、且つ、精密に行える。
【００２７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を適用した角速度センサについて、図１〜図６に従って説明する。
【００２８】
図１に示されるように、絶縁層を形成するシリコン基板１０には、例えば導電性とするために不純物の添加されたポリシリコン（以下、「導電性ポリシリコン」という）にて形成された振動子としての駆動枠１１、検出枠１２、駆動電極１３、駆動方向変位検出電極１４ａ，１４ｂ、角速度検出電極１５ａ，１５ｂ及び浮動体アンカーａ１１，ａ１２，ａ１３，ａ１４が設けられている。なお、上記駆動電極１３、駆動方向変位検出電極１４ａ，１４ｂ、角速度検出電極１５ａ，１５ｂ及び浮動体アンカーａ１１〜ａ１４はシリコン基板１０に接合されている。
【００２９】
上記駆動枠１１は略四角枠状に形成されており、その一側（図１の右側）には、ｙ方向に所定間隔をおいてｘ方向外側に延びる略櫛歯状の駆動側可動電極２６が形成されている。また、上記駆動枠１１の他側（図１の左側）には、ｙ方向に所定間隔をおいてｘ方向内側及び外側に延びる略櫛歯状の駆動検出側可動電極２７がそれぞれ形成されている。上記駆動側可動電極２６は、前記駆動電極１３に供給される駆動信号により同駆動電極１３との間での静電引力が周期的に変動され、上記駆動枠１１に振動を発生させる。また、上記駆動検出側可動電極２７は、上記駆動枠１１の振動による前記駆動方向変位検出電極１４ａ，１４ｂとの間での静電容量の変動に基づき発生した振動を検出する。
【００３０】
この駆動枠１１の四隅はｘ方向に撓み性が高くなるようにｙ方向外側に延びる導電性ポリシリコンのばね梁３１，３２，３３，３４を介して上記浮動体アンカーａ１１〜ａ１４にぞれぞれ連続している。これら駆動枠１１及びばね梁３１〜３４は、例えばリソグラフによる半導体プロセス加工にて、上記シリコン基板１０から浮くように形成されており、同ばね梁３１〜３４は、互いに同等の幅及び長さを有している。なお、上記駆動枠１１及び電極１３，１４ａ，１４ｂ等の構造体は、導電性ポリシリコン以外の単結晶シリコン、金属等の導電性材料を用いてもよい。
【００３１】
上記検出枠１２は上記駆動枠１１よりも小さい幅及び長さを有して略四角枠状に形成されており、その内側はｘ方向に延びる渡し梁にてｙ方向に複数（図１では６つ）に均等に区画されている。そして、この検出枠１２の四隅はｙ方向に撓み性が高くなるようにｘ方向外側に延びる導電性ポリシリコンのばね梁３５，３６，３７，３８を介して上記駆動枠１１の内側に連続している。これら検出枠１２及びばね梁３５〜３８も、例えばリソグラフによる半導体プロセス加工にて、上記シリコン基板１０から浮くように形成されており、同ばね梁３５〜３８は、互いに同等の幅及び長さを有するように形成されている。
【００３２】
上記駆動電極１３は、上記駆動枠１１の外側においてｙ方向に略沿って形成されており、上記駆動側可動電極２６に対して互い違いに突出する略櫛歯状の駆動側固定電極が形成されている。この駆動電極１３は、図２に示される交流電圧成分及びバイアス電圧として直流電圧成分Ｖｄｃからなる駆動信号（電圧）が印加されることで、上記駆動側可動電極２６との間での静電引力を周期的に変動し、同駆動枠１１をｘ方向に振動させる。ちなみに、上記検出枠１２は、ｘ方向に延びるばね梁３５〜３８を介して駆動枠１１に連結されているため、同駆動枠１１がｘ方向に振動することでともにｘ方向に振動する。これら駆動枠１１及び検出枠１２は、上記駆動信号が加えられることでその共振周波数にてｘ方向に励振されるようになっている。そして、この検出枠１２が駆動枠１１とともにｘ方向に振動している状態においてｚ軸廻りの角速度が加わると、同検出枠１２はこの角速度に基づくコリオリ力によりｙ方向の振動成分を有する楕円振動を行う。
【００３３】
上記駆動方向変位検出電極１４ａ，１４ｂは、上記駆動枠１１の外側及び内側においてｙ方向に略沿って形成されており、それぞれ上記駆動検出側可動電極２７に対して互い違いに突出する略櫛歯状の駆動検出側固定電極が形成されている。これら駆動方向変位検出電極１４ａ，１４ｂは、上記駆動枠１１のｘ方向の振動に基づく同駆動枠１１（駆動検出側可動電極２７）との間の静電容量の振動により、同駆動枠１１のｘ方向の振動状態（変位）を変位信号として検出する。すなわち、駆動枠１１が一側（図１の右側）に移動するときには、駆動方向変位検出電極１４ａと駆動検出側可動電極２７との間の静電容量が減少するとともに、駆動方向変位検出電極１４ｂと駆動検出側可動電極２７との間の静電容量が増加する。また、駆動枠１１が他側（図１の左側）に移動するときには、これらの関係は逆となる。従って、上記駆動方向変位検出電極１４ａ，１４ｂの静電容量の振動（変位信号）は、互いに逆相となっている。
【００３４】
上記角速度検出電極１５ａ，１５ｂは、上記検出枠１２内に渡し梁にて区画された各空間内の一側及び他側（図１の上側及び下側）において対向する渡し梁に対して離隔されてそれぞれ形成されている。これら角速度検出電極１５ａ，１５ｂは、上記検出枠１２のｙ方向の振動に基づく同検出枠１２との間の静電容量の振動により、同検出枠１２のｙ方向の振動状態を検出する。すなわち、検出枠１２が一側（図１の上側）に移動するときには、同検出枠１２と角速度検出電極１５ａとの間の静電容量が減少するとともに、検出枠１２と角速度検出電極１５ｂとの間の静電容量が増加する。また、検出枠１２が他側（図１の下側）に移動するときには、これらの関係は逆となる。すなわち、上記角速度検出電極１５ａ，１５ｂの静電容量の振動は、互いに逆相となっている。
【００３５】
検出枠１２が駆動枠１１とともにｘ方向に振動している状態における同検出枠１２のｙ方向の振動状態により、加えられたｚ軸廻りの角速度が検出されるようになっている。
【００３６】
次に、この角速度センサの角速度検出に係る電気的構成について説明する。
図１に示されるように、角速度センサは大きくは駆動装置４０と、検出装置５０とを有している。
【００３７】
上記駆動装置４０は、上記駆動枠１１（及び検出枠１２）を共振周波数にてｘ方向に振動駆動するためのもので、その構成は図３のブロック図にて表される。
同図に示されるように、上記駆動方向変位検出電極１４ａ，１４ｂからの各変位信号は、変位信号検出部４１に出力される。この変位信号検出部４１は、互いに逆相で検出された各変位信号を差動増幅し、駆動信号等に基づき混入した同相のノイズを除去した信号を生成する。
【００３８】
上記変位信号検出部４１において差動増幅された変位信号は、同期検波回路４２においてｘ方向の変位に同期したタイミングにて同期検波されて振動振幅情報として振幅調節器４３及び後述の可変増幅器４７に出力される。図４に示されるように、この振幅調節器４３は減算器４３ａ及び増幅器４３ｂを有しており、同減算器４３ａにおいて上記振幅調節器４３に出力された振動振幅情報と振幅設定値との差が演算される。そして、上記増幅器４３ｂにおいて、これら振動振幅情報及び振幅設定値の差に比例した信号が駆動信号の直流電圧成分Ｖｄｃ（バイアス電圧）として生成される。従って、このときの駆動信号の直流電圧成分Ｖｄｃは、上記振動振幅情報が小さいときには、駆動電極１３と駆動枠１１（駆動側可動電極２６）との電位差（バイアス電圧）が大きくなるように増加調節されて生成され、一方、同振動振幅情報が大きいときには、駆動電極１３と駆動枠１１（駆動側可動電極２６）との電位差（バイアス電圧）が小さくなるように低減調節されて生成される。このような駆動信号の直流電圧成分Ｖｄｃの調節は、上記駆動枠１１（及び検出枠１２）のｘ方向の振動振幅が一定になるように同駆動枠１１（及び検出枠１２）の振動駆動力を制御するためである。このように生成された駆動信号の直流電圧成分Ｖｄｃは、加算器４４に出力される。
【００３９】
一方、上記変位信号検出部４１において差動増幅された変位信号は、同時に９０ｄｅｇ移相器４５を介して略９０度移相されて交流電圧成分生成部４６に出力される。そして、上記交流電圧成分生成部４６において、上記変位信号と同等の周波数を有して同変位信号に対して略９０度移相され、駆動信号の交流電圧成分へと変換される一定の振幅を有する交流電圧成分が生成される。なお、この交流電圧成分を変位信号に対して略９０度移相するのは、上記駆動枠１１（及び検出枠１２）を最も効率のよい共振点にて駆動し、発振しやすくするためである。このように生成された交流電圧成分は、可変増幅器４７に出力される。
【００４０】
上記可変増幅器４７は、同期検波回路４２からの振動振幅情報と所定の起動時振幅設定値とを比較する。この起動時振幅設定値は、駆動枠１１（及び検出枠１２）のｘ方向の振動振幅が小さい起動時の特性を判定するのに好適な値に設定されている。そして、この可変増幅器４７は、上記同期検波回路４２からの振動振幅情報と起動時振幅設定値との比較結果に応じて、上記交流電圧成分生成部４６からの交流電圧成分の増幅率を選択的に切り替える。すなわち、同期検波回路４２からの振動振幅情報が起動時振幅設定値よりも小さいときには、起動時であると判定して大きい側の増幅率にて上記交流電圧成分生成部４６からの交流電圧成分を増幅する。一方、同期検波回路４２からの振動振幅情報が起動時振幅設定値よりも大きいときには、定常時であると判定して小さい側の増幅率にて同交流電圧成分生成部４６からの交流電圧成分を増幅する。このように可変増幅器４７において選択的に切り替えられた増幅率にて増幅された交流電圧成分生成部４６からの交流電圧成分は、選択された増幅率に応じて増幅された第１若しくは第２の振幅としての一定の振幅を有する駆動信号の交流電圧成分として加算器４４に出力される。なお、小さい側の増幅率にて増幅生成された駆動信号の交流電圧成分の振幅（第１の振幅）も、上記駆動枠１１（及び検出枠１２）を共振周波数にて発振させるのに十分な大きさとなっている。
【００４１】
上記加算器４４において、上記調節された駆動信号の直流電圧成分Ｖｄｃと選択された増幅率に応じて増幅された一定の振幅を有する駆動信号の交流電圧成分とが加算されて駆動信号が生成される。そして、このように生成された駆動信号が前記駆動電極１３に印加される。この駆動信号（印加電圧）の２乗に比例して上記駆動枠１１（駆動側可動電極２６）との間で発生する静電引力（振動駆動力）の振動により、同駆動枠１１（及び検出枠１２）はｘ方向に振動駆動される。従って、起動時には、立ち上げの時間を短縮するために大きい側の増幅率にて増幅生成された一定の振幅を有する駆動信号の交流電圧成分及び上記増減調節された直流電圧成分Ｖｄｃによるより大きな静電引力（振動駆動力）に基づき振動駆動される。また、定常時には小さい側の増幅率にて増幅生成された一定の振幅を有する駆動信号の交流電圧成分及び上記増減調節された直流電圧成分Ｖｄｃに基づき振動振幅が一定になるように振動駆動される。
【００４２】
上記検出装置５０は、電荷−電圧変換回路５１，５２及び差動増幅器５３を備えており、加えられたｚ軸廻りの角速度を検出する。
上記電荷−電圧変換回路５１，５２はそれぞれ前記角速度検出電極１５ａ，１５ｂに接続されており、同角速度検出電極１５ａ，１５ｂとＧＮＤレベルにある検出枠１２全体との間での静電容量の振動に相当する電気信号（電圧）を発生する。この電気信号（電圧）は、検出枠１２のｙ方向の振動に同期したレベル変化を示す交流信号となっている。なお、上記角速度検出電極１５ａ，１５ｂの静電容量の振動は、互いに逆相となっているため、これら電荷−電圧変換回路５１，５２においてそれぞれ発生する電気信号（電圧）も、互いに逆相となっている。
【００４３】
上記差動増幅器５３は電荷−電圧変換回路５１，５２に接続されており、各電荷−電圧変換回路５１，５２において互いに逆相に発生した電気信号（電圧）を差動増幅し、ノイズの相殺された角速度信号を発生する。
【００４４】
ここで、検出枠１２が駆動枠１１とともにｘ方向に振動している状態において、ｚ軸廻りの角速度が加わると、同検出枠１２はｙ方向に振動することは既述のとおりである。このときの検出枠１２のｙ方向の振動に基づく角速度信号は、加えられた角速度との間に所定の関係を有している。従って、この角速度信号により加えられた角速度が検出される。
【００４５】
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、同期検波回路４２からの振動振幅情報が起動時振幅設定値よりも小さいときには、起動時であると判定されて大きい側の増幅率にて上記交流電圧成分生成部４６からの一定の振幅を有する交流電圧成分が増幅される。そして、駆動装置４０は、大きい側の増幅率にて増幅生成された一定の振幅を有する交流電圧成分及び検出された変位信号に基づき増減制御される直流電圧成分Ｖｄｃ（バイアス電圧）からなる駆動信号を生成する。従って、この駆動信号に基づくより大きな静電引力（振動駆動力）により上記駆動枠１１（及び検出枠１２）をｘ方向に振動駆動することで、同駆動枠１１（及び検出枠１２）の起動時の振動振幅の立ち上げの時間を短縮することができる。
【００４６】
（２）本実施形態では、同期検波回路４２からの振動振幅情報が起動時振幅設定値よりも大きいときには、定常時であると判定されて小さい側の増幅率にて上記交流電圧成分生成部４６からの一定の振幅を有する交流電圧成分が増幅される。そして、駆動装置４０は、小さい側の増幅率にて増幅生成された一定の振幅を有する交流電圧成分及び検出された変位信号に基づき増減制御される直流電圧成分Ｖｄｃ（バイアス電圧）からなる駆動信号を生成する。そして、この駆動信号に基づき、上記駆動枠１１（及び検出枠１２）の振動駆動力を制御して、同駆動枠１１（及び検出枠１２）のｘ方向の振動振幅が一定になるように調節する。
【００４７】
従って、例えば駆動枠１１（及び検出枠１２）の経時変化や環境温度の変化などによって同駆動枠１１（及び検出枠１２）のｘ方向のＱ値が変動した場合においても、駆動信号の直流電圧成分Ｖｄｃのみが増減制御され、交流電圧成分（振幅）は一定とされる。すなわち、駆動枠１１（及び検出枠１２）の経時変化や環境温度の変化などによって同駆動枠１１（及び検出枠１２）のｘ方向のＱ値が変動した場合においても、駆動信号の交流電圧成分により変位信号に混入するノイズ量は安定したものとされる。このため、駆動枠１１（及び検出枠１２）の振動状態の検出誤差や角速度の検出出力のずれの変動を抑制することができる。
【００４８】
（３）本実施形態では、同期検波回路４２からの実際の振動振幅情報と起動時振幅設定値とを比較することで、起動時と定常時との区分をより厳密に行うことができる。
【００４９】
（４）本実施形態では、駆動信号の直流電圧成分Ｖｄｃを、変位信号に基づき検出される駆動枠１１（及び検出枠１２）の振動振幅情報と振幅設定値との差に比例して増減制御した。従って、上記駆動枠１１（及び検出枠１２）の振動駆動力の位相遅れが抑えられ、同駆動枠１１（及び検出枠１２）に対する応答性の良い制御が可能となる。
【００５０】
（５）本実施形態では、駆動信号の交流電圧成分は変位信号と略９０度の位相差を有して生成される。従って、上記駆動枠１１（及び検出枠１２）を、最も効率のよい共振点にて振動駆動することができる。
【００５１】
なお、本実施形態では、駆動信号の直流電圧成分Ｖｄｃを、変位信号に基づき検出される駆動枠１１（及び検出枠１２）の振動振幅情報と振幅設定値との差に比例して増減制御した。これに対して、駆動信号の直流電圧成分Ｖｄｃを、変位信号に基づき検出される駆動枠１１（及び検出枠１２）の振動振幅情報と振幅設定値との差を時間積分した値に比例して増減制御してもよい。すなわち、上記減算器４３ａ及び増幅器４３ｂからなる振幅調節器４３に代えて、図５に示される減算器６１ａ及び積分器６１ｂからなる振幅調節器６１を採用する。この場合、減算器６１ａにおいて上記振幅調節器６１に出力された振動振幅情報と振幅設定値との差が演算され、上記積分器６１ｂにおいて、これら振動振幅情報及び振幅設定値の差の時間積分に比例した信号が駆動信号の直流電圧成分Ｖｄｃとして生成される。このときの駆動信号の直流電圧成分Ｖｄｃも、上記振動振幅情報が小さいときには、駆動電極１３と駆動枠１１（駆動側可動電極２６）との電位差（バイアス電圧）が大きくなるように増加調節されて生成され、一方、同振動振幅情報が大きいときには、駆動電極１３と駆動枠１１（駆動側可動電極２６）との電位差（バイアス電圧）が小さくなるように低減調節されて生成される。従って、上記駆動枠１１（及び検出枠１２）のｘ方向の振動振幅が一定になるように同駆動枠１１（及び検出枠１２）の振動駆動力が同様に制御される。
【００５２】
このように駆動信号の直流電圧成分Ｖｄｃを生成する場合、上記第１実施形態の（１）〜（３）、（５）の効果に加え、以下の効果が得られるようになる。
（１）駆動枠１１（及び検出枠１２）の振動振幅情報と振幅設定値との差が零になるよう、同駆動枠１１（及び検出枠１２）に対する精度の良い制御が可能となる。
【００５３】
さらに、駆動信号の直流電圧成分Ｖｄｃを、変位信号に基づき検出される駆動枠１１（及び検出枠１２）の振動振幅情報と振幅設定値との差を時間積分した値及び同振動振幅情報と振幅設定値との差に比例した値の和に比例して増減制御してもよい。すなわち、上記減算器４３ａ及び増幅器４３ｂからなる振幅調節器４３に代えて、図６に示される減算器６２ａ、積分器６２ｂ、増幅器６２ｃ及び加算器６２ｄからなる振幅調節器６２を採用する。この場合、減算器６２ａにおいて上記振幅調節器６２に出力された振動振幅情報と振幅設定値との差が演算される。そして、上記積分器６２ｂを介してこれら振動振幅情報及び振幅設定値の差の時間積分に比例した信号が加算器６２ｄに出力され、一方、増幅器６２ｃを介してこれら振動振幅情報及び振幅設定値の差に比例した信号が加算器６２ｄに出力される。そして、加算器６２ｄにおいてこれら両信号の加算されたものが駆動信号の直流電圧成分Ｖｄｃとして生成される。このときの駆動信号の直流電圧成分Ｖｄｃも、上記振動振幅情報が小さいときには、駆動電極１３と駆動枠１１（駆動側可動電極２６）との電位差（バイアス電圧）が大きくなるように増加調節されて生成され、一方、同振動振幅情報が大きいときには、駆動電極１３と駆動枠１１（駆動側可動電極２６）との電位差（バイアス電圧）が小さくなるように低減調節されて生成される。従って、上記駆動枠１１（及び検出枠１２）のｘ方向の振動振幅が一定になるように同駆動枠１１（及び検出枠１２）の振動駆動力が同様に制御される。
【００５４】
このように駆動信号の直流電圧成分（バイアス電圧）Ｖｄｃを生成する場合、上記第１実施形態の（１）〜（３）、（５）の効果に加え、以下の効果が得られるようになる。
【００５５】
（１）駆動枠１１（及び検出枠１２）の振動駆動力の位相遅れが抑えられ、また、駆動枠１１（及び検出枠１２）の振動振幅情報と振幅設定値との差が零になるよう、同駆動枠１１（及び検出枠１２）に対する応答性及び精度の良い制御が可能となる。
【００５６】
（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態を適用した角速度センサについて、図７に基づき説明する。なお、第２実施形態は、第１実施形態の可変増幅器４７に代えて切り替えスイッチを使用して信号経路を切り替える構成に変更したのみであるため、同様の部分についてはその詳細な説明は省略する。なお、本実施形態においても、振幅調節器４３に代えて、振幅調節器６１，６２のいずれか１つの構成を採用してもよい。
【００５７】
図７に示されるように、前記同期検波回路４２からの振動振幅情報は、切り替えスイッチ６３に出力されている。また、前記交流電圧成分生成部４６において生成された一定の振幅を有する交流電圧成分は、上記切り替えスイッチ６３に直接、出力されるもの（第１の信号経路）と、増幅器６４を介して同切り替えスイッチ６３に出力されるもの（第２の信号経路）とに分岐されている。
【００５８】
上記切り替えスイッチ６３は、同期検波回路４２からの振動振幅情報と前記起動時振幅設定値とを比較する。そして、この切り替えスイッチ６３は、上記同期検波回路４２からの振動振幅情報と起動時振幅設定値との比較結果に応じて、前記加算器４４へと出力する上記交流電圧成分生成部４６からの一定の振幅を有する交流電圧成分の信号経路を選択的に切り替える。すなわち、同期検波回路４２からの振動振幅情報が起動時振幅設定値よりも小さいときには、起動時であると判定して上記交流電圧成分生成部４６からの交流電圧成分は、増幅器６４を介して増幅される。このように増幅された上記交流電圧成分生成部４６からの交流電圧成分は、一定の振幅（第２の振幅）を有する駆動信号の交流電圧成分として加算器４４に出力される。一方、同期検波回路４２からの振動振幅情報が起動時振幅設定値よりも大きいときには、定常時であると判定して上記交流電圧成分生成部４６からの交流電圧成分は直接、一定の振幅（第１の振幅）を有する駆動信号の交流電圧成分として加算器４４に出力される。なお、上記交流電圧成分生成部４６から直接、加算器４４に出力される駆動信号の交流電圧成分の振幅（第１の振幅）も、上記駆動枠１１（及び検出枠１２）を共振周波数にて発振させるのに十分な大きさとなっている。
【００５９】
上記加算器４４において、前記調節された駆動信号の直流電圧成分Ｖｄｃと選択された信号経路に応じて処理された一定の振幅を有する駆動信号の交流電圧成分とが加算されて駆動信号が生成される。そして、このように生成された駆動信号が前記駆動電極１３に印加される。この駆動信号（印加電圧）の２乗に比例して上記駆動枠１１（駆動側可動電極２６）との間で発生する静電引力（振動駆動力）の振動により、同駆動枠１１（及び検出枠１２）はｘ方向に振動駆動される。
【００６０】
以上詳述したように、本実施形態によれば、前記第１実施形態と同様の効果が得られるようになる。
（第３実施形態）
以下、本発明の第３実施形態を適用した角速度センサについて、図８に基づき説明する。なお、第１実施形態では、起動時と定常時とを区分するために、同期検波回路４２からの振動振幅情報と起動時振幅設定値とを比較した。これに対して、第３実施形態では、起動後の経過時間に基づき起動時と定常時とを区分するように変更した。従って、その他の部分については同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。なお、本実施形態においても、振幅調節器４３に代えて振幅調節器６１，６２のいずれか１つの構成を採用してもよい。
【００６１】
本実施形態では、前記可変増幅器４７にタイマ６５が接続されている。このタイマ６５は、例えば抵抗器と静電容量からなり、そのＲＣの時定数により起動後の経過時間を決定する。そして、この起動後の経過時間に基づく起動時と定常時との区分に応じて、同様に可変増幅器４７は上記交流電圧成分生成部４６からの一定の振幅を有する交流電圧成分の増幅率を選択的に切り替える。
【００６２】
以上詳述したように、本実施形態によれば、前記第１実施形態の（１）、（２）、（４）、（５）の効果に加えて以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、タイマ６５により決定される起動後の経過時間に基づき起動時と定常時とを区分するようにした。従って、この起動時と定常時とを区分するための構成（回路構成）を簡易化することができる。
【００６３】
（第４実施形態）
以下、本発明の第４実施形態を適用した角速度センサについて、図９に基づき説明する。なお、第２実施形態では、起動時と定常時とを区分するために、同期検波回路４２からの振動振幅情報と起動時振幅設定値とを比較した。これに対して、第４実施形態では、起動後の経過時間に基づき起動時と定常時とを区分するように変更した。従って、その他の部分については同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。なお、本実施形態においても、振幅調節器４３に代えて振幅調節器６１，６２のいずれか１つの構成を採用してもよい。
【００６４】
本実施形態では、前記切り替えスイッチ６３にタイマ６６が接続されている。このタイマ６６は、例えば抵抗器と静電容量からなり、そのＲＣの時定数により起動後の経過時間を決定する。そして、この起動後の経過時間に基づく起動時と定常時との区分に応じて、同様に切り替えスイッチ６３は上記加算器４４へと出力する上記交流電圧成分生成部４６からの一定の振幅を有する交流電圧成分の信号経路を選択的に切り替える。
【００６５】
以上詳述したように、本実施形態によれば、前記第３実施形態と同様の効果が得られるようになる。
（第５実施形態）
以下、本発明の第５実施形態を適用した角速度センサについて、図１０に基づき説明する。なお、第５実施形態は、第１実施形態の交流電圧成分生成部４６を割愛して別の可変増幅器６７を採用したのみの変更であるため、同様の部分の構成についてはその詳細な説明は省略する。なお、本実施形態においても、振幅調節器４３に代えて振幅調節器６１，６２のいずれか１つの構成を採用してもよい。
【００６６】
本実施形態では、前記９０ｄｅｇ移相器４５において略９０度移相された変位信号を可変増幅器６７を介して増幅することで、駆動信号の交流電圧成分が生成される。このとき、第１実施形態に準じて、この可変増幅器６７は、上記同期検波回路４２からの振動振幅情報と起動時振幅設定値との比較結果に応じて、上記９０ｄｅｇ移相器４５において略９０度移相された変位信号（交流電圧成分）の増幅率を選択的に切り替える。すなわち、同期検波回路４２からの振動振幅情報が起動時振幅設定値よりも小さいときには、起動時であると判定して大きい側の増幅率（第２の増幅率）にて上記９０ｄｅｇ移相器４５からの変位信号（交流電圧成分）を増幅する。一方、同期検波回路４２からの振動振幅情報が起動時振幅設定値よりも大きいときには、定常時であると判定して小さい側の増幅率（第１の増幅率）にて同９０ｄｅｇ移相器４５からの変位信号（交流電圧成分）を増幅する。あるいは、可変増幅器６７による上記増幅率の切り替えを、直流電圧成分Ｖｄｃと所定の起動時設定電圧との比較結果に応じて行ってもよい。この場合、簡易な構成で、且つ、厳密に起動時と定常時との区分を行うことができる。このように可変増幅器６７において選択的に切り替えられた増幅率にて増幅された９０ｄｅｇ移相器４５からの変位信号（交流電圧成分）は、駆動信号の交流電圧成分として加算器４４に出力される。なお、定常時において上記駆動枠１１（及び検出枠１２）の振動状態（振動振幅）が安定すれば、同駆動枠１１（及び検出枠１２）の振動に基づく変位信号を増幅するのみで、一定の振幅を有する駆動信号の交流電圧成分が生成される。このため、例えば、駆動信号の交流電圧成分を前記交流電圧成分生成部４６において単独で生成する場合に比べ、その回路構成が簡易化される。なお、上記可変増幅器６７における小さい側の増幅率（第１の増幅率）は、上記駆動枠１１（及び検出枠１２）を共振周波数にて発振させるためにループゲインが１よりも大きくなるように設定されている。
【００６７】
以上詳述したように、本実施形態によれば、前記第１実施形態の効果に加えて以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、定常時において駆動枠１１（及び検出枠１２）の振動状態（振動振幅）が安定すれば、同駆動枠１１（及び検出枠１２）の振動に基づく変位信号を移相増幅するのみで、一定の振幅を有する駆動信号の交流電圧成分を生成することができる。このため、例えば、駆動信号の交流電圧成分を前記交流電圧成分生成部４６において単独で生成する場合に比べ、その回路構成を簡易化することができる。
【００６８】
（２）本実施形態では、正弦波として検出される変位信号を増幅することにより、駆動信号の交流電圧成分を正弦波として生成する。従って、例えば駆動信号の交流電圧成分を矩形波として生成した場合に混入する高調波のノイズ発生を抑制することができる。
【００６９】
なお、本発明の実施の形態は上記実施形態に限定されるものではなく、次のように変更してもよい。
・前記第２〜第４実施形態においても同様に、交流電圧成分生成部４６を割愛して別の可変増幅器若しくは増幅器を採用してもよい。
【００７０】
・前記第１、第３及び第５実施形態における可変増幅器４７，６７は、小さい側の増幅率に対して大きい側の増幅率が、例えば１０倍程度とであることが好ましい。
【００７１】
また、第２及び第４実施形態における増幅器６４の増幅率としては、例えば１０倍程度であることが好ましい。
・前記第１、第３及び第５実施形態における可変増幅器としては、例えば図１１〜図１８に示される抵抗器及びオペアンプ７０からなる負帰還増幅器などがある。すなわち、非反転入力端子と出力端子との間の抵抗値を固定し、反転入力端子側の抵抗値を切り替えスイッチにて変えて可変増幅する構成（図１１、図１２、図１５及び図１６）や、反転入力端子側の抵抗値を固定し、非反転入力端子と出力端子との間の抵抗値を切り替えスイッチにて変えて可変増幅する構成（図１３、図１４、図１７及び図１８）などがある。
【００７２】
・前記第１〜第４実施形態における駆動信号の交流電圧成分としては、例えば正弦波であってもよいし、矩形波などであってもよい。
・前記各実施形態においては、９０ｄｅｇ移相器４５を採用したが、例えば微分器や積分器を採用してもよい。
【００７３】
・前記各実施形態においては、９０ｄｅｇ移相器４５、微分器若しくは積分器にて略９０度移相するようにしたが、その他の角度にて移相するようにしてもよい。
【００７４】
・前記各実施形態においては、定常時と起動時とで２段階に区分したが、例えば起動時を更に細分化して各状態に応じて信号処理（増幅率の変更、信号経路の切り替え）を行うようにしても、本発明を逸脱するものではない。
【００７５】
・前記各実施形態において採用された検出枠１２のｙ方向の振動検出構造（検出装置５０）は一例であってその他の構造を採用してもよい。
・前記各実施形態においては、駆動枠１１を直線状に伸びるばね梁３１〜３４を介して浮動体アンカーａ１１〜ａ１４に支持した。これに対して、駆動枠１１を略Ｕ字状に折り返されて伸びるばね梁を介して浮動体アンカーａ１１〜ａ１４に支持するようにしてもよい。
【００７６】
・前記各実施形態において採用された角速度センサの構造は一例であってその構造は任意である。
次に、以上の実施形態から把握することができる請求項以外の技術的思想を、その効果とともに以下に記載する。
【００７７】
（イ）請求項１〜６のいずれかに記載の振動子駆動装置において、前記駆動信号の直流電圧成分は、前記変位信号に基づき検出される前記静電駆動型振動子の振動振幅と設定振幅との差に比例して増減制御されることを特徴とする振動子駆動装置。同構成によれば、上記駆動信号の直流電圧成分は、変位信号に基づき検出される静電駆動型振動子の振動振幅と設定振幅との差に比例して増減制御される。従って、上記静電駆動型振動子の振動駆動力の位相遅れが抑えられ、同静電駆動型振動子に対する応答性の良い制御が可能となる。
【００７８】
（ロ）請求項１〜６のいずれかに記載の振動子駆動装置において、前記駆動信号の直流電圧成分は、前記変位信号に基づき検出される前記静電駆動型振動子の振動振幅と設定振幅との差を時間積分した値に比例して増減制御されることを特徴とする振動子駆動装置。同構成によれば、上記駆動信号の直流電圧成分は、変位信号に基づき検出される静電駆動型振動子の振動振幅と設定振幅との差を時間積分した値に比例して増減制御される。従って、上記静電駆動型振動子の振動振幅と設定振幅との差が零になるよう、同静電駆動型振動子に対する精度の良い制御が可能となる。
【００７９】
（ハ）請求項１〜６のいずれかに記載の振動子駆動装置において、前記駆動信号の直流電圧成分は、前記変位信号に基づき検出される前記静電駆動型振動子の振動振幅と設定振幅との差を時間積分した値及び該振動振幅と設定振幅との差に比例した値の和に比例して増減制御されることを特徴とする振動子駆動装置。同構成によれば、上記駆動信号の直流電圧成分は、変位信号に基づき検出される静電駆動型振動子の振動振幅と設定振幅との差を時間積分した値及び同振動振幅と設定振幅との差に比例した値の和に比例して増減制御される。従って、上記静電駆動型振動子の振動駆動力の位相遅れが抑えられ、また、静電駆動型振動子の振動振幅と設定振幅との差が零になるよう、同静電駆動型振動子に対する応答性及び精度の良い制御が可能となる。
【００８０】
（ニ）請求項１〜６及び上記（イ）〜（ハ）のいずれかに記載の振動子駆動装置において、前記駆動信号の交流電圧成分は、前記変位信号と略９０度の位相差を有して生成されることを特徴とする振動子駆動装置。同構成によれば、上記駆動信号の交流電圧成分は変位信号と略９０度の位相差を有して生成される。従って、上記静電駆動型振動子は、最も効率のよい共振点にて振動駆動される。
【００８１】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１〜４に記載の発明によれば、静電駆動型振動子の振動状態の検出誤差等の変動を抑制し、且つ、同振動子の起動時の振動振幅の立ち上げ時間を短縮することができる。特に、請求項４に記載の発明によれば、交流電圧成分生成手段の構成（回路構成）を簡易化することができる。
【００８２】
請求項５に記載の発明によれば、定常時と起動時との区分を起動後の経過時間に基づき簡易な構成（回路構成）にて行うことができる。
請求項６に記載の発明によれば、定常時と起動時との区分を実際の静電駆動型振動子の振動状態である振動振幅と起動時設定振幅とを比較することでより厳密に行うことができる。
【００８３】
請求項７に記載の発明によれば、定常時と起動時との区分を直流電圧成分と起動時設定電圧とを比較することで簡易な構成で、且つ、精密に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を適用した角速度センサを示す概略図。
【図２】同実施形態の駆動電極に印加される駆動信号を示すタイムチャート。
【図３】同実施形態を示すブロック図。
【図４】同実施形態の振幅調節器を示すブロック図。
【図５】同実施形態の振幅調節器の別例を示すブロック図。
【図６】同実施形態の振幅調節器の別例を示すブロック図。
【図７】本発明の第２実施形態を示すブロック図。
【図８】本発明の第３実施形態を示すブロック図。
【図９】本発明の第４実施形態を示すブロック図。
【図１０】本発明の第５実施形態を示すブロック図。
【図１１】可変増幅器の一例を示す回路図。
【図１２】可変増幅器の一例を示す回路図。
【図１３】可変増幅器の一例を示す回路図。
【図１４】可変増幅器の一例を示す回路図。
【図１５】可変増幅器の一例を示す回路図。
【図１６】可変増幅器の一例を示す回路図。
【図１７】可変増幅器の一例を示す回路図。
【図１８】可変増幅器の一例を示す回路図。
【図１９】従来の形態を示すブロック図。
【図２０】従来の別の形態を示すブロック図。
【符号の説明】
１２ 振動子としての検出枠
１３ 駆動電極
４０ 駆動装置
４２ 同期検波回路
４３，６１，６２ 振幅調節器
４６ 交流電圧成分生成部
４７，６７ 可変増幅器
６３ 切り替えスイッチ
６４ 増幅器
６５，６６ タイマ
Claims (8)
- 静電駆動型振動子に駆動信号を出力して該静電駆動型振動子を振動駆動する駆動手段と、該静電駆動型振動子の振動による変位を変位信号として検出する検出手段と、該検出された変位信号に基づき該駆動手段から出力される駆動信号を生成制御する振幅調節手段とを備えた振動子駆動装置において、
前記振幅調節手段は、定常時において一定の第１の振幅を有する前記駆動信号の交流電圧成分を生成し、起動時において該第１の振幅よりも大きい第２の振幅を有する該駆動信号の交流電圧成分を生成する交流電圧成分生成手段と、前記検出された変位信号に基づき増減制御される該駆動信号の直流電圧成分を生成する直流電圧成分生成手段とを有し、
定常時において、前記生成された一定の第１の振幅を有する交流電圧成分及び直流電圧成分からなる駆動信号に基づき、前記静電駆動型振動子の振動駆動力を制御して、該静電駆動型振動子の振動振幅が一定になるように調節を行い、
起動時において、前記生成された第２の振幅を有する交流電圧成分及び直流電圧成分からなる駆動信号に基づき、前記静電駆動型振動子に対してより大きな振動駆動力を印加して該静電駆動型振動子の振動振幅を増大することを特徴とする振動子駆動装置。 - 請求項１に記載の振動子駆動装置において、
前記交流電圧成分生成手段は、所定振幅の交流電圧成分を生成する交流電圧成分生成部と、定常時と起動時とに応じて該所定振幅の交流電圧成分を異なる増幅率にて増幅して前記第１の振幅を有する駆動信号の交流電圧成分及び前記第２の振幅を有する駆動信号の交流電圧成分を生成する増幅部とを備えることを特徴とする振動子駆動装置。 - 請求項１に記載の振動子駆動装置において、
前記交流電圧成分生成手段は、前記第１の振幅を有する駆動信号の交流電圧成分を生成する第１の信号経路と、前記第２の振幅を有する駆動動信号の交流電圧成分を生成する第２の信号経路と、定常時と起動時とに応じて該第１の信号経路と第２の信号経路との切り替えを行う切り替え部とを備えることを特徴とする振動子駆動装置。 - 静電駆動型振動子に駆動信号を出力して該静電駆動型振動子を振動駆動する駆動手段と、該静電駆動型振動子の振動による変位を変位信号として検出する検出手段と、該検出された変位信号に基づき該駆動手段から出力される駆動信号を生成制御する振幅調節手段とを備えた振動子駆動装置において、
前記振幅調節手段は、定常時において第１の増幅率にて前記変位信号を移相増幅して一定の振幅を有する前記駆動信号の交流電圧成分を生成し、起動時において該第１の増幅率よりも大きい第２の増幅率にて該変位信号を移相増幅して該駆動信号の交流電圧成分を生成する交流電圧成分生成手段と、前記検出された変位信号に基づき増減制御される該駆動信号の直流電圧成分を生成する直流電圧成分生成手段とを有し、
定常時において、前記第１の増幅率にて増幅生成された一定の振幅を有する交流電圧成分及び直流電圧成分からなる駆動信号に基づき、前記静電駆動型振動子の振動駆動力を制御して、該静電駆動型振動子の振動振幅が一定になるように調節を行い、
起動時において、前記第２の増幅率にて増幅生成された交流電圧成分及び直流電圧成分からなる駆動信号に基づき、前記静電駆動型振動子に対してより大きな振動駆動力を印加して該静電駆動型振動子の振動振幅を増大することを特徴とする振動子駆動装置。 - 請求項１〜４のいずれかに記載の振動子駆動装置において、
前記定常時と前記起動時とは、起動後の経過時間により区分されることを特徴とする振動子駆動装置。 - 請求項１〜４のいずれかに記載の振動子駆動装置において、
前記定常時と前記起動時とは、前記変位信号に基づき検出される前記静電駆動型振動子の振動振幅と起動時設定振幅との比較により区分されることを特徴とする振動子駆動装置。 - 請求項１〜４のいずれかに記載の振動子駆動装置において、
前記定常時と前記起動時とは、前記直流電圧成分と起動時設定電圧との比較により区分されることを特徴とする振動子駆動装置。 - 請求項１〜７のいずれかに記載の振動子駆動装置を備えた角速度センサ。
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