JP5765544B2 - 物理量検出装置、物理量検出装置の異常診断システム及び物理量検出装置の異常診断方法 - Google Patents

Description

本発明は、物理量検出装置、物理量検出装置の異常診断システム及び物理量検出装置の異常診断方法等に関する。

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検出装置が知られており、角速度検出装置を搭載し、角速度検出装置により検出された角速度に基づいて所定の制御を行う様々な電子機器やシステムが広く利用されている。例えば、自動車の車両走行制御システムでは角速度検出装置により検出された角速度に基づいて、自動車の横滑りを防止する走行制御が行なわれている。

これらの電子機器やシステムでは、物理量検出装置が故障したり一時的に異常な動作をしたりすると誤った制御が行われるので、故障している場合や一時的に異常な動作をしている場合には警告ランプを点灯する等の対策が行われている。そして、物理量検出装置の故障診断や異常診断を行うための種々の技術が提案されている。例えば、特許文献１では、物理量センサーのセンサー回路で異常が発生した場合に、その異常がセンサー回路中のいずれの部位で発生しているか特定できるようにしたセンサー回路が記載されている。

特開２００６−３４９５６０号公報

特許文献１に記載のセンサー回路では、振動子（センサーエレメント）を駆動振動させるための駆動信号に基づいて、自己診断信号のクロックパターンを生成している。したがって、振動子の発振動作そのものに異常が発生した場合には、自己診断信号として正常なクロックパターンを生成することができない場合がある。この場合、異常そのものが検出できなかったり、異常が発生した箇所を特定できなかったりすることになる。このような現象の発生は、高い信頼性を要求される用途において問題となる可能性がある。

また、物理量検出装置においては、瞬間的なノイズ等の影響で、異常の有無の監視対象となる信号の値が瞬間的に異常になる場合がある。このような場合に異常が発生したものと判断することは好ましくない。

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、より信頼性の高い異常判定出力が可能な物理量検出装置、物理量検出装置の異常診断システム及び物理量検出装置の異常診断方法を提供することができる。

（１）本発明に係る物理量検出装置は、
物理量を検出し、検出した前記物理量の大きさに応じた信号を生成する振動子と、
前記振動子が所定の発振周波数で動作しているか否かを検出し、前記振動子が所定の発振周波数で動作しているか否かを表す発振動作判定信号を生成する発振動作判定部と、
前記物理量検出装置に含まれる回路において監視対象となる１つ以上の監視対象信号の異常の有無を検出し、前記監視対象信号の少なくとも一部に異常があるか否かを表す異常
フラグ信号を生成する異常フラグ生成部と、
前記異常フラグ信号に基づいて、前記物理量検出装置の動作に異常があるか否かを表す異常判定信号を生成出力する異常判定出力部とを含み、
前記異常判定出力部は、
前記発振動作判定信号と前記異常フラグ信号とを受け付け、
前記発振動作判定信号が異常を表す値である場合には、前記物理量検出装置の動作の異常を表す値の前記異常判定信号を出力し、
前記発振動作判定信号が正常を表す値である場合には、前記振動子が出力する信号に基づいて生成されたクロック信号を用いて、前記異常フラグ信号が正常を表す値から異常を表す値に変化してから、異常を表す値が第１の時間以上継続した後に、前記異常判定信号を、正常を表す値から異常を表す値に変更して出力することを特徴とする。

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。

本発明によれば、振動子が所定の発振周波数で動作していない場合には、他の監視対象信号の異常の有無にかかわらず、物理量検出装置の動作の異常を表す異常判定信号を出力することができる。これにより、振動子が所定の発振周波数で動作していない場合という、重要な異常を確実に通知することができる。

また、異常フラグ信号が正常を表す値から異常を表す値に変化してから、異常を表す値が第１の時間以上継続した後に、異常判定信号を、正常を表す値から異常を表す値に変更して出力するため、瞬間的な（第１の時間よりも短い期間の）ノイズ等の影響で監視対象信号の値が瞬間的に異常になる場合には、異常判定信号が異常を表す値にならない。これにより、瞬間的なノイズ等の影響による誤診断を減らすことができる。

さらに、振動子が所定の発振周波数で動作している場合にのみ異常判定出力部で第１の時間をカウントすればよいので、振動子が出力する信号に基づいて生成されたクロック信号を用いて第１の時間をカウントすることができる。

したがって、信頼性の高い異常判定出力が可能な物理量検出装置を実現することができる。

（２）この物理量検出装置は、
前記振動子が所定の駆動振幅で動作しているか否かを検出し、前記振動子が所定の駆動振幅で動作しているか否かを表す駆動振幅判定信号を生成する駆動振幅判定部を含み、
前記異常判定出力部は、
前記発振動作判定信号と前記駆動振幅判定信号と前記異常フラグ信号とを受け付け、
前記発振動作判定信号及び前記駆動振幅判定信号の少なくとも一方が異常を表す値である場合には、前記物理量検出装置の動作の異常を表す値の前記異常判定信号を出力し、
前記発振動作判定信号及び前記駆動振幅判定信号のいずれもが正常を表す値である場合には、前記振動子が出力する信号に基づいて生成されたクロック信号を用いて、前記異常フラグ信号が正常を表す値から異常を表す値に変化してから、異常を表す値が前記第１の時間以上継続した後に、前記異常判定信号を、正常を表す値から異常を表す値に変更して出力してもよい。

本発明によれば、振動子が所定の発振周波数で動作していない場合に加えて、振動子が所定の駆動振幅で動作していない場合にも、他の監視対象信号の異常の有無にかかわらず異常判定信号を出力することができる。これにより、振動子が所定の駆動振幅で動作していない場合という、重要な異常を確実に通知することができる。したがって、より信頼性の高い異常判定出力が可能な物理量検出装置を実現することができる。

（３）この物理量検出装置は、
前記異常判定出力部は、前記異常フラグ信号が異常を表す値から正常を表す値に変化してから第２の時間に亘る前記異常フラグ信号に基づいて、前記異常判定信号を、異常を表す値から正常を表す値に変化させて出力してもよい。

本発明によれば、異常フラグ信号が異常を表す値から正常を表す値に変化してから、第２の時間以上に亘る異常フラグ信号に基づいて、異常判定信号を、異常を表す値から正常を表す値に変化させて出力するため、異常フラグ信号が正常を表す値に変化しても、少なくとも第２の時間に亘っては、異常判定信号は正常を表す値に変化しない。そのため、検出回路から出力される検出信号が異常値を示しているにもかかわらず、正常を表す異常判定信号を出力してしまう可能性が小さくなる。したがって、より信頼性の高い異常判定出力が可能な物理量検出装置を実現することができる。

（４）この物理量検出装置は、
前記異常判定出力部は、前記異常フラグ信号が異常を表す値から正常を表す値に変化してから、正常を表す値が前記第２の時間以上継続した後に、前記異常判定信号を、異常を表す値から正常を表す値に変更して出力してもよい。

本発明によれば、異常フラグ信号が異常を表す値から正常を表す値に変化してから、正常を表す値が第２の時間以上継続した後に、異常判定信号を、異常を表す値から正常を表す値に変更して出力するため、異常フラグ信号が正常を表す値に変化しても、少なくとも第２の時間に亘っては、異常判定信号は正常を表す値に変化しない。加えて、第２の時間に満たない時間だけ異常フラグ信号が正常を表す値になっても、異常判定信号は正常を表す値に変化しない。そのため検出回路から出力される検出信号が異常値を示しているにもかかわらず、正常を表す異常判定信号を出力してしまう可能性が小さくなる。したがって、より信頼性の高い異常判定出力が可能な物理量検出装置を実現することができる。

（５）この物理量検出装置は、
前記異常判定出力部は、前記第１の時間及び前記第２の時間のうち少なくとも一方を可変に構成されていてもよい。

本発明によれば、所定時間を可変に構成されているため、要求される信頼度に応じて第１の時間及び第２の時間を変更することが可能になる。

（６）本発明に係る物理量検出装置の異常診断システムは、
これらのいずれかの物理量検出装置と、
前記異常判定信号を受け付け、前記異常判定信号に基づいて前記物理量検出装置の動作に異常があるか否かを判定する異常診断装置とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、異常判定信号に基づいて物理量検出装置の動作に異常があるか否かを異常診断装置で診断するため、複雑な演算処理を要する診断手法も可能となる。したがって、より信頼性の高い異常判定出力が可能な物理量検出装置の異常診断システムを実現することができる。

（７）本発明に係る物理量検出装置の異常診断方法は、
振動子が所定の発振周波数で動作しているか否かを検出する発振動作検出工程と、
物理量を検出し、検出した前記物理量の大きさに応じた信号を出力する前記振動子を含む物理量検出装置に含まれる回路において監視対象となる１つ以上の監視対象信号の異常の有無を検出する異常検出工程と、
前記物理量検出装置の動作に異常があるか否かを判定する判定工程とを含み、
前記判定工程において、
前記発振動作検出工程における検出結果が異常である場合には、判定結果を異常とし、
前記発振動作検出工程における検出結果が正常である場合には、前記振動子が出力する信号に基づいて生成されたクロック信号を用いて、前記異常検出工程における検出結果が正常から異常に変化してから、正常を表す検出結果が第１の時間以上継続した後に、判定結果を正常から異常へ変更することを特徴とする。

本発明によれば、振動子が所定の発振周波数で動作していない場合には、他の監視対象信号の異常の有無にかかわらず判定結果を異常とすることができる。これにより、振動子が所定の発振周波数で動作していない場合という、重要な異常を確実に判定することができる。

また、異常検出工程における検出結果が正常から異常に変化した場合に、第１の時間に亘る異常検出工程における検出結果に基づいて、判定結果を正常から異常へ変更するため、瞬間的な（第１の時間よりも短い期間の）ノイズ等の影響で、監視対象信号の値が瞬間的に異常になる場合には、判定結果が異常とはならない。これにより、瞬間的なノイズ等の影響による誤診断を減らすことができる。

したがって、信頼性の高い異常判定出力が可能な物理量検出装置の異常診断方法を実現することができる。

第１実施形態の角速度検出装置の構成について説明するための図。 ジャイロセンサー素子の振動片の平面図。 ジャイロセンサー素子の動作について説明するための図。 ジャイロセンサー素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。 第１実施形態の異常診断回路の構成について説明するための図。 発振動作判定信号、異常フラグ信号、遅延信号、異常判定信号のタイミングチャート。 第２実施形態の角速度検出装置の構成について説明するための図。 第２実施形態の異常診断回路の構成について説明するための図。 発振動作判定信号、駆動振幅判定信号、異常フラグ信号、遅延信号、異常判定信号のタイミングチャート。 発振動作判定信号、駆動振幅判定信号、異常フラグ信号、遅延信号、異常判定信号、角速度検出信号のタイミングチャート。 ローパスフィルターの群遅延時間と周波数との関係の一例を示すグラフ。 第１実施形態の角速度検出装置の異常診断システムの構成の一例を示す図。 第１実施形態の角速度検出装置の異常診断方法を示すフローチャートの一例を示す図。 第２実施形態の角速度検出装置の異常診断システムの構成の一例を示す図。 第２実施形態の角速度検出装置の異常診断方法を示すフローチャートの一例を示す図。

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
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）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実施形態］
図１は、第１実施形態の角速度検出装置の構成について説明するための図である。

第１実施形態の角速度検出装置１は、ジャイロセンサー素子１００と角速度検出用ＩＣ１０を含んで構成されている。

ジャイロセンサー素子１００（本発明における振動子の一例）は、駆動電極と検出電極が配置された振動片が不図示のパッケージに封止されて構成されている。一般的に、振動片のインピーダンスをできるだけ小さくして発振効率を高めるためにパッケージ内の気密性が確保されている。

ジャイロセンサー素子１００の振動片は、例えば、水晶（ＳｉＯ２）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）等の圧電単結晶やジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電セラミックスなどの圧電性材料を用いて構成してもよいし、シリコン半導体の表面の一部に、駆動電極に挟まれた酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の圧電薄膜を配置した構造であってもよい。

また、この振動片は、例えば、Ｔ型の２つの駆動振動腕を有するいわゆるダブルＴ型であってもよいし、音叉型であってもよいし、三角柱、四角柱、円柱状等の形状の音片型であってもよい。

本実施形態では、ジャイロセンサー素子１００は、水晶を材料とするダブルＴ型の振動片により構成される。

図２は、本実施形態のジャイロセンサー素子１００の振動片の平面図である。

本実施形態のジャイロセンサー素子１００は、Ｚカットの水晶基板により形成されたダブルＴ型の振動片を有する。水晶を材料とする振動片は、温度変化に対する共振周波数の変動が極めて小さいので、角速度の検出精度を高めることができるという利点がある。なお、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、ジャイロセンサー素子１００の振動片は、２つの駆動用基部１０４ａ、１０４ｂからそれぞれ駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂが＋Ｙ軸方向及び−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。駆動電極１１２、１１３は、それぞれ、図１に示した角速度検出用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−Ｘ軸方向と＋Ｘ軸方向に延びる連結腕１０５ａ、１０５ｂを介して矩形状の検出用基部１０７に接続されている。

検出振動腕１０２は、検出用基部１０７から＋Ｙ軸方向及び−Ｙ軸方向に延出している。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。検出電極１１４、１１５は、それぞれ、図１に示した角速度検出用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との間に駆動信号として交流電圧が与えられると、図３に示すように、駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂは逆圧電効果によって矢印Ｂのように、２本の駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂの先端が互いに接近と離間を繰り返す屈曲振動（励振振動）をする。

なお、本出願では、ジャイロセンサー素子に角速度がかかっていない状態で上述の屈曲振動（励振振動）するときの、各駆動振動腕における振動エネルギーの大きさ又は振動の振幅の大きさが２本の駆動振動腕で等しいとき、駆動振動腕の振動エネルギーのバランスがとれているという。

ここで、ジャイロセンサー素子１００の振動片にＺ軸を回転軸とした角速度が加わると、駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂは、矢印Ｂの屈曲振動の方向と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。

また、駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂの励振振動は、ジャイロセンサー素子の製造バラつきなどによって、駆動振動腕の振動エネルギーのバランスがくずれると、検出振動腕１０２には漏れ振動を発生させる。この漏れ振動は、コリオリの力に基づいた振動と同様に矢印Ｄに示す屈曲振動であるが、駆動信号とは同位相である。なお、コリオリ力に伴う振動は駆動振動とは９０°ずれた位相である。

そして、圧電効果によってこれらの屈曲振動に基づいた交流電荷が、検出振動腕１０２の検出電極１１４、１１５に発生する。ここで、コリオリの力に基づいて発生する交流電荷は、コリオリの力の大きさ（言い換えれば、ジャイロセンサー素子１００に加わる角速度の大きさ）に応じて変化する。一方、漏れ振動に基づいて発生する交流電荷は、ジャイロセンサー素子１００に加わる角速度の大きさに関係しない。

なお、図２の構成では、振動片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の先端には、駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂよりも幅の広い矩形状の錘部１０３が形成されている。駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂの先端に錘部１０３を形成することにより、コリオリの力を大きくするとともに、所望の共振周波数を比較的短い振動腕で得ることができる。同様に、検出振動腕１０２の先端には、検出振動腕１０２よりも幅の広い錘部１０６が形成されている。検出振動腕１０２の先端に錘部１０６を形成することにより、検出電極１１４、１１５に発生する交流電荷を大きくすることができる。

以上のようにして、ジャイロセンサー素子１００は、Ｚ軸を検出軸としてコリオリの力に基づく交流電荷（すなわち、検出信号）と、励振振動の漏れ振動に基づく交流電荷（す
なわち、漏れ信号）とを検出電極１１４、１１５を介して出力する。

図１に戻り、角速度検出用ＩＣ１０は、駆動回路２０、検出回路３０及び基準電源回路４０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）２１０、ＡＣ増幅回路２２０及び振幅調整回路２３０を含んで構成されている。

ジャイロセンサー素子１００の振動片に流れた駆動電流は、Ｉ／Ｖ変換回路２１０によって交流電圧信号に変換される。

Ｉ／Ｖ変換回路２１０から出力された交流電圧信号は、ＡＣ増幅回路２２０及び振幅調整回路２３０に入力される。ＡＣ増幅回路２２０は、入力された交流電圧信号を増幅し、所定の電圧値でクリップさせて方形波電圧信号２２を出力する。振幅調整回路２３０は、Ｉ／Ｖ変換回路２１０が出力する交流電圧信号のレベルに応じて、方形波電圧信号２２の振幅を変化させ、駆動電流が一定に保持するようにＡＣ増幅回路２２０を制御する。

方形波電圧信号２２は、外部出力端子１１を介してジャイロセンサー素子１００の振動片の駆動電極１１２に供給される。このように、ジャイロセンサー素子１００は図３に示すような所定の駆動振動を継続して励振している。また、駆動電流を一定に保つことにより、ジャイロセンサー素子１００の駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂは一定の振動速度を得ることができる。そのため、コリオリ力を発生させる元となる振動速度は一定となり、感度をより安定にすることができる。

検出回路３０は、チャージアンプ回路３１０、３２０、差動増幅回路３３０、ＡＣ増幅回路３４０、同期検波回路３５０、平滑回路３６０、可変増幅回路３７０及びローパスフィルター３８０を含んで構成されている。

チャージアンプ回路３１０には、外部入力端子１３を介してジャイロセンサー素子１００の振動片の検出電極１１４から検出信号と漏れ信号を含む交流電荷が入力される。

同様に、チャージアンプ回路３２０には、外部入力端子１４を介してジャイロセンサー素子１００の振動片の検出電極１１５から検出信号と漏れ信号を含む交流電荷が入力される。

このチャージアンプ回路３１０及び３２０は、それぞれ入力された交流電荷を、基準電圧Ｖ_ｒｅｆを基準とした交流電圧信号に変換する。なお、基準電圧Ｖ_ｒｅｆは、基準電源回路４０により、電源入力端子１５から入力された外部電源に基づいて生成される。

差動増幅回路３３０は、チャージアンプ回路３１０の出力信号とチャージアンプ回路３２０の出力信号を差動増幅する。差動増幅回路３３０は、同相成分を消去し、逆相成分を加算増幅するためのものである。

ＡＣ増幅回路３４０は、差動増幅回路３３０の出力信号を増幅し、被検波信号３６を同期検波回路３５０に出力する。

同期検波回路３５０は、方形波電圧信号２２により、被検波信号３６に対して同期検波を行う。同期検波回路３５０は、例えば、検波信号３４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３４０の出力信号を選択し、検波信号３４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３４０の出力信号を基準電圧Ｖ_ｒｅｆに対し
て反転した信号を選択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３５０の出力信号は、平滑回路３６０で直流電圧信号に平滑化された後、可変増幅回路３７０に入力される。

可変増幅回路３７０は、平滑回路３６０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）して検出感度を調整する。可変増幅回路３７０で増幅（又は減衰）された信号は、ローパスフィルター３８０に入力される。

ローパスフィルター３８０は、可変増幅回路３７０の出力信号を使用に適した周波数帯域に制限する回路であり、角速度検出信号３２を生成する。そして、角速度検出信号３２は外部出力端子１７を介して外部に出力される。

次に、図１のＡ点〜Ｇ点における信号波形の一例を示して、第１実施形態の角速度検出装置１の角速度検出動作についてより具体的に説明する。

図５は、角速度検出装置１が静止している時の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。

ジャイロセンサー素子１００の振動片が振動している状態では、Ｉ／Ｖ変換回路２１０の出力（Ａ点）には、ジャイロセンサー素子１００の振動片の駆動電極１１３からフィードバックされた電流が変換された一定周波数の交流電圧が発生している。すなわち、Ｉ／Ｖ変換回路２１０の出力（Ａ点）には、一定周波数の正弦波電圧信号が発生している。

そして、ＡＣ増幅回路２２０の出力（Ｂ点）には、Ｉ／Ｖ変換回路２１０の出力信号（Ａ点の信号）が増幅された、振幅が一定値Ｖｃの方形波電圧信号が発生する。

ジャイロセンサー素子１００に角速度が加わっていない場合は、ジャイロセンサー素子１００の振動片の検出電極１１４、１１５には角速度の検出信号は発生しないが、漏れ信号は発生する。

ジャイロセンサー素子１００の検出電極１１４及び１１５に発生した漏れ信号（交流電荷）は、それぞれチャージアンプ回路３１０及び３２０により、交流電圧信号に変換される。ここでは、チャージアンプ回路３１０と３２０から出力される交流電圧信号は逆相であるとしている。その結果、チャージアンプ回路３１０及び３２０の出力（Ｃ点及びＤ点）には、ＡＣ増幅回路２２０の出力信号（Ｂ点の信号）と同じ周波数の正弦波電圧信号が発生する。ここで、チャージアンプ回路３１０の出力信号（Ｃ点の信号）の位相は、ＡＣ増幅回路２２０の出力信号（Ｂ点の信号）に対して９０°ずれている。また、チャージアンプ回路３２０の出力信号（Ｄ点の信号）の位相は、チャージアンプ回路３１０の出力信号（Ｃ点の信号）に対して逆位相である（１８０°ずれている）。

チャージアンプ回路３１０及び３２０の出力信号（Ｃ点の信号及びＤ点の信号）は差動増幅回路３３０により差動増幅され、ＡＣ増幅回路３４０の出力（Ｅ点）には、チャージアンプ回路３１０の出力（Ｃ点）に発生する正弦波電圧信号と同じ周波数で同位相の正弦波電圧信号が発生する。ＡＣ増幅回路３４０の出力（Ｅ点）に発生するこの正弦波電圧信号は、ジャイロセンサー素子１００の振動片の検出電極１１４、１１５に発生する漏れ信号に対応する信号である。

ＡＣ増幅回路３４０の出力信号（Ｅ点の信号）は、同期検波回路３５０により、ＡＣ増幅回路２２０が出力する方形波電圧信号２２（Ｂ点の信号）に基づいて同期検波される。

ここで、ＡＣ増幅回路３４０の出力信号（Ｅ点の信号）と方形波電圧信号２２（Ｂ点の信号）は９０°だけ位相がずれているので、同期検波回路３５０の出力信号（Ｆ点の信号）において、基準電圧Ｖ_ｒｅｆよりも高い電圧の積分量と基準電圧Ｖ_ｒｅｆよりも低い電圧の積分量が等しくなる。その結果、漏れ信号はキャンセルされ、ローパスフィルター３８０の出力（Ｇ点）には角速度が０であることを示す基準電圧Ｖ_ｒｅｆの直流電圧信号が発生する。

図６は、角速度検出装置１に角速度が加わっている時の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点及びＢ点の各信号波形は図５と同じであり、その説明を省略する。

ジャイロセンサー素子１００に角速度が加わると、ジャイロセンサー素子１００の振動片の検出電極１１４、１１５には検出信号と漏れ信号が発生する。この検出信号のレベルはコリオリ力の大きさに応じて変化する。一方、漏れ信号は図５と同じ信号波形になり、キャンセルされる。そのため、図６では検出信号のみに着目した信号波形を示しており、以下の説明においても検出信号のみに着目して説明する。

ジャイロセンサー素子１００の振動片の検出電極１１４及び１１５に発生した検出信号（交流電荷）は、それぞれチャージアンプ回路３１０及び３２０により、交流電圧信号に変換される。その結果、チャージアンプ回路３１０及び３２０の出力（Ｃ点及びＤ点）には、ＡＣ増幅回路２２０の出力信号（Ｂ点の信号）と同じ周波数の正弦波電圧信号が発生する。ここで、チャージアンプ回路３１０の出力信号（Ｃ点の信号）の位相は、ＡＣ増幅回路２２０の出力信号（Ｂ点の信号）と同位相である。また、チャージアンプ回路３２０の出力信号（Ｄ点の信号）の位相は、チャージアンプ回路３１０の出力信号（Ｃ点の信号）に対して逆位相である（１８０°ずれている）。

チャージアンプ回路３１０及び３２０の出力信号（Ｃ点の信号及びＤ点の信号）は差動増幅回路３３０により差動増幅され、ＡＣ増幅回路３４０の出力（Ｅ点）には、チャージアンプ回路３１０の出力（Ｃ点）に発生する正弦波電圧信号と同じ周波数で同位相の正弦波電圧信号が発生する。ＡＣ増幅回路３４０の出力（Ｅ点）に発生するこの正弦波電圧信号は、ジャイロセンサー素子１００の検出電極１１４、１１５に発生する検出信号に対応する信号である。

ＡＣ増幅回路３４０の出力信号（Ｅ点の信号）は、同期検波回路３５０により、ＡＣ増幅回路２２０が出力する方形波電圧信号２２（Ｂ点の信号）に基づいて同期検波される。ここで、ＡＣ増幅回路３４０の出力信号（Ｅ点の信号）と方形波電圧信号２２（Ｂ点の信号）は同位相であるので、同期検波回路３５０の出力信号（Ｆ点の信号）は、ＡＣ増幅回路３４０の出力信号（Ｅ点の信号）が全波整流された信号となる。その結果、ローパスフィルター３８０の出力（Ｇ点）には、角速度の大きさに応じた電圧値Ｖ１の直流電圧信号（すなわち、角速度検出信号３２）が発生する。

なお、角速度検出装置１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３１０の出力信号（Ｃ点の信号）及びチャージアンプ回路３２０の出力信号（Ｄ点の信号）がともに基準電圧Ｖ_ｒｅｆを中心として反転した波形になる。その結果、角速度検出信号３２は、図６とは逆に基準電圧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１は角速度を検出することができる。そして、角速度検出信号３２は、その電圧値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、角速度検出信号３２に基づいて角速度検出装置１に加えられた角速度を計算することができる。

図１に戻り、角速度検出用ＩＣ１０は、異常診断回路６０を含んで構成されている。

図７は、異常診断回路６０の構成について説明するための図である。図７に示す例において、異常診断回路６０は、発振動作監視判定回路６１０−１、監視判定回路６１０−３〜６１０−６、論理和回路６２０、遅延回路６３０及び論理和回路６４０を含んで構成されている。

発振動作監視判定回路６１０−１は、監視対象信号５０−１を監視し、ジャイロセンサー素子１００が所定の発振周波数で動作しているか否かを判定し、ジャイロセンサー素子１００が所定の発振周波数で動作しているか否かを表す発振動作判定信号６１−１を生成する。同様に、監視判定回路６１０−３〜６１０−６は、それぞれ監視対象信号５０−３〜５０−６を監視し、監視対象信号５０−３〜５０−６の異常の有無を判定し、監視対象信号５０−３〜５０−６に異常があるか否かを表す判定信号６１−３〜６１−６を生成する。

論理和回路６２０は、判定信号６１−３〜６１−６を受け付け、その論理和を異常フラグ信号８２として生成する。

遅延回路６３０は、異常フラグ信号８２の立ち上がりタイミング及び立ち下がりタイミングの少なくとも一方を遅延させて遅延信号６３を生成する。遅延回路６２０は、例えば、シフトレジスターを用いて構成され、ジャイロセンサー素子１００が出力する信号に基づいて生成されたクロック信号（例えば、方形波電圧信号２２や、方形波電圧信号２２を分周した信号等）を用いて、異常フラグ信号８２の立ち上がりタイミング及び立ち下がりタイミングの少なくとも一方を所定時間だけ遅延させて遅延信号６３を生成してもよい。

論理和回路６４０は、発振動作判定信号６１−１及び遅延信号６３を受け付け、その論理和を異常判定信号６４として生成する。

なお、図７に示す例では、発振動作監視判定回路６１０−１が本発明における発振動作判定部に、監視判定回路６１０−３〜６１０−６及び論理和回路６２０が本発明における異常フラグ生成部８００に、遅延回路６３０及び論理和回路６４０が本発明における異常判定出力部９００にそれぞれ対応する。

本実施形態においては、発振動作判定信号６１−１、判定信号６１−３〜６１−６、異常フラグ信号８２、遅延信号６３及び異常判定信号６４は、正常を表す値をローレベル（Ｌ）、異常を表す値をハイレベル（Ｈ）とする電圧信号である。したがって論理和回路６３０は、監視対象信号５０−３〜５０−６のいずれかに異常が発生している期間においてはハイレベル、他の期間においてはローレベルの異常フラグ信号８２を出力する。

本実施形態における異常判定出力部９００は、発振動作判定信号６１−１が異常を表す値である場合には、角速度検出装置１の動作の異常を表す値の異常判定信号６４を出力し、発振動作判定信号６１−１が正常を表す値である場合には、ジャイロセンサー素子１００が出力する信号に基づいて生成されたクロック信号を用いて、異常フラグ信号８２が正常を表す値から異常を表す値に変化してから、異常を表す値が第１の時間Ｔ１以上継続した後に、異常判定信号６４を、正常を表す値から異常を表す値に変更して出力する。

図８は、発振動作判定信号６１−１、異常フラグ信号８２、遅延信号６３、異常判定信
号６４のタイミングチャートである。

時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間において、ジャイロセンサー素子１００が所定の発振周波数で動作していない場合には、発振動作監視判定回路６１０−１は、発振動作判定信号６０−１としてハイレベルの電圧信号を出力する。この場合には、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間において、他の監視判定回路６１０−３〜６１０−６での判定結果にかかわらず、論理和回路６４０は、異常判定信号６４としてハイレベルの電圧信号を出力する。

時刻ｔ２以降においては、ジャイロセンサー素子１００が所定の発振周波数で動作している場合であり、発振動作監視判定回路６１０−１は、発振動作判定信号６０−１としてローレベルの電圧信号を出力する。

時刻ｔ４から時刻ｔ６までの期間において、監視判定回路６１０−３〜６１０−６での判定結果のいずれかが異常を表している場合には、論理和回路６２０は、異常フラグ信号８２としてハイレベルの電圧信号を出力する。

遅延回路６３０は、ジャイロセンサー素子１００が出力する信号に基づいて生成されたクロック信号を用いて、異常フラグ信号８２がローレベル（正常を表す値）からハイレベル（異常を表す値）に変化してから、ハイレベル（異常を表す値）が第１の時間Ｔ１以上継続した後に、遅延信号６３を、ローレベルからハイレベルに変更して出力する。図８に示す例では、時刻ｔ４から第１の時間Ｔ１だけ遅れた時刻ｔ５に、遅延信号６３を、ローレベルからハイレベルに変更して出力する。

この結果、論理和回路６４０は、異常フラグ信号８２がローレベル（正常を表す値）からハイレベル（異常を表す値）に変化してから、ハイレベル（異常を表す値）が第１の時間Ｔ１以上継続した後に、異常判定信号６４を、ローレベル（正常を表す値）からハイレベル（異常を表す値）に変更して出力することになる。図８に示す例では、時刻ｔ４から第１の時間Ｔ１だけ遅れた時刻ｔ５に、異常判定信号６４を、ローレベル（正常を表す値）からハイレベル（異常を表す値）に変更して出力する。

このように、本実施形態によれば、ジャイロセンサー素子１００が所定の発振周波数で動作していない場合には、他の監視対象信号５０−３〜５０−６の異常の有無にかかわらず、角速度検出装置１の動作の異常を表す異常判定信号６４を出力することができる。これにより、ジャイロセンサー素子１００が所定の発振周波数で動作していない場合という、重要な異常を確実に通知することができる。

また、異常フラグ信号が正常を表す値から異常を表す値に変化してから、異常を表す値が第１の時間Ｔ１以上継続した後に、異常判定信号を、正常を表す値から異常を表す値に変更して出力するため、瞬間的な（第１の時間Ｔ１よりも短い期間の）ノイズ等の影響で、監視対象信号５０−３〜５０−６の値が瞬間的に異常になる場合には、異常判定信号が異常を表す値にならない。これにより、瞬間的なノイズ等の影響による誤診断を減らすことができる。

さらに、ジャイロセンサー素子１００が所定の発振周波数で動作している場合にのみ遅延回路６３０で第１の時間Ｔ１をカウントすればよいので、ジャイロセンサー素子１００が出力する信号に基づいて生成されたクロック信号を用いて第１の時間Ｔ１をカウントすることができる。

したがって、信頼性の高い異常判定出力が可能な角速度検出装置１を実現することができる。

［第２実施形態］
図９は、第２実施形態の角速度検出装置の構成について説明するための図である。図１を用いて説明した角速度検出装置１と同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

第２実施形態の角速度検出装置１Ａは、ジャイロセンサー素子１００と角速度検出用ＩＣ１０Ａを含んで構成されている。角速度検出用ＩＣ１０Ａは、図１を用いて説明した角速度検出用ＩＣ１０の異常診断回路６０に代えて異常診断回路６０Ａを含む構成となっている。異常診断回路６０Ａは、監視対象信号５０−１及び５０−３〜５０−６に加えて、ＡＣ増幅回路２２０の出力信号を監視対象信号５０−２として監視する。

図１０は、異常診断回路６０Ａの構成について説明するための図である。図１０に示す例において、異常診断回路６０Ａは、図７に示す異常診断回路６０の構成に加えて、駆動振幅監視判定回路６１０−２を含んで構成されている。また、論理和回路６４０に代えて論理和回路６４０Ａを含んで構成されている。

駆動振幅監視判定回路６１０−２は、監視対象信号５０−２を監視し、ジャイロセンサー素子１００が所定の駆動振幅で動作しているか否かを判定し、ジャイロセンサー素子１００が所定の駆動振幅で動作しているか否かを表す駆動振幅判定信号６１−２を生成する。

論理和回路６４０Ａは、発振動作判定信号６１−１、駆動振幅判定信号６１−２及び遅延信号６３を受け付け、その論理和を異常判定信号６４Ａとして生成する。

なお、図１０に示す例では、駆動振幅監視判定回路６１０−２が本発明における駆動振幅判定部に、遅延回路６３０及び論理和回路６４０Ａが本発明における異常判定出力部９００Ａにそれぞれ対応する。

また、本実施形態においては、駆動振幅判定信号６１−２は、正常を表す値をローレベル（Ｌ）、異常を表す値をハイレベル（Ｈ）とする電圧信号である。

本実施形態における異常判定出力部９００Ａは、発振動作判定信号６１−１と駆動振幅判定信号６１−２と異常フラグ信号８２とを受け付け、発振動作判定信号６１−１及び駆動振幅判定信号６１−２の少なくとも一方が異常を表す値である場合には、角速度検出装置１Ａの動作の異常を表す値の異常判定信号６４Ａを出力し、発振動作判定信号６１−１及び駆動振幅判定信号６１−２のいずれもが正常を表す値である場合には、ジャイロセンサー素子１００が出力する信号に基づいて生成されたクロック信号を用いて、異常フラグ信号８２が正常を表す値から異常を表す値に変化してから、異常を表す値が第１の時間Ｔ１以上継続した後に、異常判定信号６４Ａを、正常を表す値から異常を表す値に変更して出力する。

図１１は、発振動作判定信号６１−１、駆動振幅判定信号６１−２、異常フラグ信号８２、遅延信号６３、異常判定信号６４Ａのタイミングチャートである。

時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間において、ジャイロセンサー素子１００が所定の発振周波数で動作していない場合には、発振動作監視判定回路６１０−１は、発振動作判定信号６０−１としてハイレベルの電圧信号を出力する。また、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの期間において、ジャイロセンサー素子１００が所定の駆動振幅で動作していない場合には、駆動振幅監視判定回路６１０−２は、駆動振幅判定信号６０−２としてハイレベルの電
圧信号を出力する。この場合には、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの期間において、他の監視判定回路６１０−３〜６１０−６での判定結果にかかわらず、論理和回路６４０Ａは、異常判定信号６４Ａとしてハイレベルの電圧信号を出力する。

時刻ｔ２以降においては、ジャイロセンサー素子１００が所定の発振周波数で動作している場合であり、発振動作監視判定回路６１０−１は、発振動作判定信号６０−１としてローレベルの電圧信号を出力する。また、時刻ｔ３以降においては、ジャイロセンサー素子１００が所定の駆動振幅で動作している場合であり、駆動振幅監視判定回路６１０−２は、駆動振幅判定信号６０−２としてローレベルの電圧信号を出力する。

時刻ｔ４から時刻ｔ６までの期間において、監視判定回路６１０−３〜６１０−６での判定結果のいずれかが異常を表している場合には、論理和回路６２０は、異常フラグ信号８２としてハイレベルの電圧信号を出力する。

遅延回路６３０は、ジャイロセンサー素子１００が出力する信号に基づいて生成されたクロック信号を用いて、異常フラグ信号８２がローレベル（正常を表す値）からハイレベル（異常を表す値）に変化してから、ハイレベル（異常を表す値）が第１の時間Ｔ１以上継続した後に、遅延信号６３を、ローレベルからハイレベルに変更して出力する。図１１に示す例では、時刻ｔ４から第１の時間Ｔ１だけ遅れた時刻ｔ５に、遅延信号６３を、ローレベルからハイレベルに変更して出力する。

この結果、論理和回路６４０は、異常フラグ信号８２がローレベル（正常を表す値）からハイレベル（異常を表す値）に変化してから、ハイレベル（異常を表す値）が第１の時間Ｔ１以上継続した後に、異常判定信号６４Ａを、ローレベル（正常を表す値）からハイレベル（異常を表す値）に変更して出力することになる。図１１に示す例では、時刻ｔ４から第１の時間Ｔ１だけ遅れた時刻ｔ５に、異常判定信号６４Ａを、ローレベル（正常を表す値）からハイレベル（異常を表す値）に変更して出力する。

本実施形態によれば、上述した第１実施形態の効果に加えて、ジャイロセンサー素子１００が所定の発振周波数で動作していない場合に加えて、ジャイロセンサー素子１００が所定の駆動振幅で動作していない場合にも、他の監視対象信号５０−３〜５０−６の異常の有無にかかわらず異常判定信号６４Ａを出力することができる。これにより、ジャイロセンサー素子１００が所定の駆動振幅で動作していない場合という、重要な異常を確実に通知することができる。したがって、より信頼性の高い異常判定出力が可能な物理量検出装置を実現することができる。

［第１実施形態及び第２実施形態の変形例］
上述した第１実施形態及び第２実施形態において、遅延回路６３０は、第１の時間Ｔ１を可変に構成されていてもよい。例えば、遅延回路６２０がシフトレジスターを用いて遅延時間をカウントする場合において、メモリーに記憶された設定値に基づいてカウント値を可変に構成したり、クロック信号の分周比率を可変に構成したりしてもよい。

第１の時間Ｔ１を可変に構成することにより、要求される信頼度に応じて所定時間Ｔを変更することが可能になる。例えば、外部出力端子１７から出力される角速度検出信号３２をデジタル化してマイクロコンピューター等で用いる場合に、サンプリングレートに応じて第１の時間Ｔ１を設定することができる。

上述した第１実施形態、第２実施形態及びこれらの変形例において、異常判定出力部９００又は９００Ａは、異常フラグ信号８２が異常を表す値から正常を表す値に変化してから第２の時間に亘る異常フラグ信号に基づいて、異常判定信号６４又は６４Ａを、異常を
表す値から正常を表す値に変化させて出力してもよい。図７及び図１０に示す例では、遅延回路６３０が、異常フラグ信号８２が異常を表す値から正常を表す値に変化してから第２の時間に亘る異常フラグ信号に基づいて、遅延信号６３を、異常を表す値から正常を表す値に変化させて出力することにより実現できる。

図１２は、ジャイロセンサー素子１００が所定の発振周波数で動作し、所定の駆動振幅で動作している場合において、監視対象信号５０−３〜５０−６のいずれかに異常が発生した場合における発振動作判定信号６０−１及び駆動振幅判定信号６０−２、異常フラグ信号８２、遅延信号６３及び異常判定信号６４又は６４Ａ、角速度検出信号３２のタイミングチャートである。

ジャイロセンサー素子１００が所定の発振周波数で動作し、所定の駆動振幅で動作しているため、発振動作判定信号６０−１及び駆動振幅判定信号６０−２は、図１２に示す期間中においてはローレベルである。

以下、例えば電源入力端子１５から供給される電源電圧が一時的に基準値以下まで低下した場合等に、監視判定回路６１０−６が電源電圧に異常が発生したものと判定して判定信号６１−６をローレベルからハイレベルに変更して出力し、論理和回路６２０が異常フラグ信号８２をローレベルからハイレベルに変更して出力する場合を例にとり説明する。

時刻ｔ１０において電源電圧（監視対象信号５０−６）に異常が発生すると、監視判定回路６１０−６は、判定信号６１−６をローレベルからハイレベルに変更して出力し、論理和回路６２０が異常フラグ信号８２をローレベルからハイレベルに変更して出力する。上述の各実施形態で説明したように、遅延回路６３０は、異常フラグ信号８２の立ち上がりタイミングを第１の時間Ｔ１だけ遅延させて、遅延信号６３を時刻ｔ１１にローレベルからハイレベルに変更して出力する。この遅延信号６３に基づいて、論理和回路６４０又は６４０Ａは、異常判定信号６４又は６４Ａを時刻ｔ１１にローレベルからハイレベルに変更して出力する。

時刻ｔ１０で発生した異常が時刻ｔ１３で正常に戻ると、監視判定回路６１０−６は、判定信号６１−６をハイレベルからローレベルに変更して出力し、論理和回路６２０が異常フラグ信号８２をハイレベルからローレベルに変更して出力する。

一方、角速度検出信号３２は、検出回路３０を通って出力されるため、時刻ｔ１０で発生した異常の影響を受けた角速度検出信号３２は、遅延時間Ｔｄだけ遅れて時刻ｔ１２に出力される。また、時刻ｔ１０で発生した異常が時刻ｔ１３まで継続すると、異常の影響を受けた角速度検出信号３２は、遅延時間Ｔｄだけ遅れた時刻ｔ１４まで継続する。

すなわち、実際に異常が発生して異常フラグ信号８２が出力される異常発生区間は、時刻ｔ１０から時刻ｔ１３までであるが、発生した異常の影響を受けた角速度検出信号３２が出力される異常出力区間は、遅延時間Ｔｄだけ遅れた時刻ｔ１２から時刻ｔ１４までである。したがって、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までの期間では、異常フラグ信号８２が正常を表しているにもかかわらず、角速度検出信号３２は異常の影響を受けた信号となる。そのため、異常フラグ信号８２がローレベルに戻るタイミングを、そのまま異常判定信号６４又は６４Ａをローレベルに戻すタイミングとして用いると、高い信頼性を要求される用途において問題となる可能性がある。

本変形例においては、遅延回路６３０は、時刻ｔ１３に異常フラグ信号８２がハイレベル（異常を表す値）からローレベル（正常を表す値）に変化してから第２の時間Ｔ２以上に亘る異常フラグ信号８２に基づいて、時刻ｔ１５に遅延信号６３をハイレベル（異常を
表す値）からローレベル（正常を表す値）に変化させて出力する。

例えば、遅延回路６３０は、時刻ｔ１３に異常フラグ信号８２がハイレベル（異常を表す値）からローレベル（正常を表す値）に変化してから第２の時間Ｔ２だけ経過した後に、遅延信号６３をハイレベル（異常を表す値）からローレベル（正常を表す値）に変化させて出力する。この遅延信号６３に基づいて、論理和回路６４０又は６４０Ａは、時刻ｔ１３に異常フラグ信号８２がハイレベル（異常を表す値）からローレベル（正常を表す値）に変化してから第２の時間Ｔ２だけ経過した後に、異常判定信号６４又は６４Ａをハイレベル（異常を表す値）からローレベル（正常を表す値）に変化させて出力する。

このように、本変形例によれば、異常フラグ信号８２が異常を表す値から正常を表す値に変化してから、第２の時間Ｔ２以上に亘る異常フラグ信号８２に基づいて、異常判定信号６４又は６４Ａを、異常を表す値から正常を表す値に変化させて出力するため、異常フラグ信号８２が正常を表す値に変化しても、少なくとも第２の時間Ｔ２に亘っては、異常判定信号６４又は６４Ａは正常を表す値に変化しない。そのため、角速度検出信号３２が異常値を示しているにもかかわらず、正常を表す異常判定信号６４又は６４Ａを出力してしまう可能性が小さくなる。したがって、より信頼性の高い異常判定出力が可能な角速度検出装置を実現することができる。

上述した第１実施形態、第２実施形態及びこれらの変形例において、異常判定出力部９００又は９００Ａは、異常フラグ信号８２が異常を表す値から正常を表す値に変化してから、正常を表す値が第２の時間Ｔ以上継続した後に、異常判定信号６４又は６４Ａを、異常を表す値から正常を表す値に変更して出力してもよい。

図７及び図１０に示す例では、遅延回路６３０は、異常フラグ信号８２が異常を表す値から正常を表す値に変化してから、正常を表す値が第２の時間Ｔ２以上継続した後に、異常判定信号８２を、異常を表す値から正常を表す値に変更して出力してもよい。すなわち、遅延回路６３０は、時刻ｔ１３に異常フラグ信号８２がハイレベル（異常を表す値）からローレベル（正常を表す値）に変化してから、ローレベルの異常フラグ信号８２が第２の時間Ｔ２以上継続した後に、遅延信号６３をハイレベル（異常を表す値）からローレベル（正常を表す値）に変化させて出力してもよい。この遅延信号６３に基づいて、論理和回路６４０又は６４０Ａは、時刻ｔ１３に異常フラグ信号８２がハイレベル（異常を表す値）から、ローレベルの異常フラグ信号８２が第２の時間Ｔ２以上継続した後に、異常判定信号６４又は６４Ａをハイレベル（異常を表す値）からローレベル（正常を表す値）に変化させて出力する。

このように構成することにより、異常フラグ信号８２が異常を表す値から正常を表す値に変化してから、正常を表す値が第２の時間Ｔ２以上継続した後に、異常判定信号６４又は６４Ａを、異常を表す値から正常を表す値に変更して出力するため、異常フラグ信号８２が正常を表す値に変化しても、少なくとも第２の時間Ｔ２に亘っては、異常判定信号６４又は６４Ａは正常を表す値に変化しない。加えて、第２の時間Ｔ２に満たない時間だけ異常フラグ信号８２が正常を表す値になっても、異常判定信号６４又は６４Ａは正常を表す値に変化しない。そのため、角速度検出信号３２が異常値を示しているにもかかわらず、正常を表す異常判定信号６４又は６４Ａを出力してしまう可能性が小さくなる。したがって、より信頼性の高い異常判定出力が可能な角速度検出装置を実現することができる。

図１３は、ローパスフィルター３８０の群遅延時間と周波数との関係の一例を示すグラフである。横軸は周波数（対数）、縦軸は群遅延時間を表す。

本実施の形態において、所定時間Ｔを、ローパスフィルター３８０の直流（０Ｈｚ）か
らカットオフ周波数ｆｃまでの周波数帯域（通過帯域）における最小群遅延時間τ１以上としてもよい。

図１を用いて説明した検出回路３０のように、ローパスフィルター３８０を介して角速度検出信号３２を生成する場合には、ローパスフィルター３８０での遅延時間が他の回路ブロックにおける遅延時間よりも数桁程度大きいことが通常である。すなわち、ローパスフィルター３８０での遅延時間が、ほぼ検出回路３０における信号の遅延時間Ｔｄとなるのが通常である。

したがって、第２の時間Ｔ２をローパスフィルター３８０の直流（０Ｈｚ）からカットオフ周波数ｆｃまでの周波数帯域（通過帯域）における最小群遅延時間τ１以上とすることにより、角速度検出信号３２が異常値を示しているにもかかわらず、正常を表す異常判定信号６４又は６４Ａを出力してしまう可能性がさらに小さくなる。したがって、より信頼性の高い異常判定出力が可能な角速度検出装置を実現することができる。

また、本実施の形態において、第２の時間Ｔ２を、ローパスフィルター３８０の最大群遅延時間τ２以上としてもよい。

第２の時間Ｔ２をローパスフィルター３８０の最大群遅延時間τ２以上とすることにより、角速度検出信号３２が異常値を示しているにもかかわらず、正常を表す異常判定信号６４又は６４Ａを出力してしまう可能性が極めて小さくなる。したがって、より信頼性の高い異常判定出力が可能な物理量検出装置を実現することができる。

さらに、遅延回路６３０は、第２の時間Ｔ２を可変に構成されていてもよい。例えば、遅延回路６２０がシフトレジスターを用いて遅延時間をカウントする場合において、メモリーに記憶された設定値に基づいてカウント値を可変に構成したり、クロック信号の分周比率を可変に構成したりしてもよい。

第２の時間Ｔ２を可変に構成することにより、要求される信頼度に応じて第２の時間Ｔ２を変更することが可能になる。

２．物理量検出装置の異常診断システム及び異常診断方法
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）の異常診断システム及び異常診断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の異常診断システム及び異常診断方法に適用可能である。

［第１実施形態］
図１４は、角速度検出装置の異常診断システムの構成の一例を示す図である。

図１４に示すように、異常診断システム１０００は、第１実施形態の角速度検出装置１とマイクロコンピューター２を含んで構成されている。

マイクロコンピューター２は、外部入力端子１６から出力される異常判定信号６４を受け付け、異常判定信号６４に基づいて角速度検出装置１の動作に異常があるか否かを判定し、異常診断信号４を出力する。すなわち、マイクロコンピューター２は、本発明における異常診断装置として機能する。そして、異常診断信号４は、例えば、不図示の表示装置に入力されて角速度検出装置１が異常であれば警告表示される。

異常判定信号６４に基づいて角速度検出装置１の動作に異常があるか否かをマイクロコ
ンピューター２で診断するため、複雑な演算処理を要する診断手法（例えば、異常判定信号６４の履歴情報を統計処理して診断する等）も可能となる。したがって、より信頼性の高い異常診断が可能な角速度検出装置の異常診断システムを実現することができる。

図１５は、図１４に示す異常診断システム１０００による角速度検出装置の異常診断方法を示すフローチャートの一例を示す図である。

まず、ジャイロセンサー素子１００が所定の発振周波数で動作しているか否かを検出する（発振動作検出工程Ｓ１００）。本実施形態においては、角速度検出装置１の異常診断回路６０に含まれる発振動作監視判定回路６１０−１で発振動作検出工程Ｓ１００を行う。

次に、監視対象信号５０−３〜５０−６の異常の有無を検出する（異常検出工程Ｓ１０２）。本実施形態においては、角速度検出装置１の異常診断回路６０に含まれる監視判定回路６１０−３〜６１０−５で異常検出工程Ｓ１０２を行う。

なお、発振動作検出工程Ｓ１００と異常検出工程Ｓ１０２との順序は任意であり、発振動作検出工程Ｓ１００と異常検出工程Ｓ１０２とを並行して行ってもよい。

次に、角速度検出装置１の動作に異常があるか否かを判定する（判定工程Ｓ１０４）。判定工程Ｓ１０４においては、発振動作検出工程Ｓ１００における検出結果が異常である場合には、判定結果を異常とし、発振動作検出工程Ｓ１００における検出結果が正常である場合には、ジャイロセンサー素子１００が出力する信号に基づいて生成されたクロック信号を用いて、異常検出工程Ｓ１０２における検出結果が正常から異常に変化してから、正常を表す検出結果が第１の時間以上継続した後に、判定結果を正常から異常へ変更する。本実施形態においては、マイクロコンピューター２で判定工程Ｓ１０４を行う。

本実施形態によれば、ジャイロセンサー素子１００が所定の発振周波数で動作していない場合には、他の監視対象信号５０−３〜５０−６の異常の有無にかかわらず判定結果を異常とすることができる。これにより、ジャイロセンサー素子１００が所定の発振周波数で動作していない場合という、重要な異常を確実に判定することができる。

また、異常検出工程における検出結果が正常から異常に変化した場合に、第１の時間に亘る異常検出工程における検出結果に基づいて、判定結果を正常から異常へ変更するため、瞬間的な（第１の時間よりも短い期間の）ノイズ等の影響で監視対象信号の値が瞬間的に異常になる場合には、判定結果が異常とはならない。これにより、瞬間的なノイズ等の影響による誤診断を減らすことができる。

したがって、信頼性の高い異常判定出力が可能な物理量検出装置の異常診断方法を実現することができる。

［第２実施形態］
図１６は、角速度検出装置の異常診断システムの構成の一例を示す図である。

図１６に示すように、異常診断システム１０００Ａは、第２実施形態の角速度検出装置１Ａとマイクロコンピューター２を含んで構成されている。

第１実施形態の異常診断システム１０００と同様に、異常判定信号６４Ａに基づいて角速度検出装置１Ａの動作に異常があるか否かをマイクロコンピューター２で診断するため、複雑な演算処理を要する診断手法（例えば、異常判定信号６４Ａの履歴情報を統計処理
して診断する等）も可能となる。したがって、より信頼性の高い異常診断が可能な角速度検出装置の異常診断システムを実現することができる。

図１７は、図１６に示す異常診断システム１０００Ａによる角速度検出装置の異常診断方法を示すフローチャートの一例を示す図である。

まず、ジャイロセンサー素子１００が所定の発振周波数で動作しているか否かを検出する（発振動作検出工程Ｓ２００）。本実施形態においては、角速度検出装置１Ａの異常診断回路６０Ａに含まれる発振動作監視判定回路６１０−１で発振動作検出工程Ｓ２００を行う。

次に、ジャイロセンサー素子１００が所定の駆動振幅で動作しているか否かを検出する（駆動振幅検出工程Ｓ２０２）。本実施形態においては、角速度検出装置１Ａの異常診断回路６０Ａに含まれる駆動振幅監視判定回路６１０−２で発振動作検出工程Ｓ２０２を行う。

次に、監視対象信号５０−３〜５０−６の異常の有無を検出する（異常検出工程Ｓ２０４）。本実施形態においては、角速度検出装置１Ａの異常診断回路６０Ａに含まれる監視判定回路６１０−３〜６１０−５で異常検出工程Ｓ２０４を行う。

なお、発振動作検出工程Ｓ２００と駆動振幅検出工程Ｓ２０２と異常検出工程Ｓ２０４との順序は任意であり、発振動作検出工程Ｓ２００と駆動振幅検出工程Ｓ２０２と異常検出工程Ｓ２０４とを並行して行ってもよい。

次に、角速度検出装置１Ａの動作に異常があるか否かを判定する（判定工程Ｓ２０６）。判定工程Ｓ２０６においては、発振動作検出工程Ｓ２００及び駆動振幅検出工程Ｓ２０２における検出結果の少なくとも一方が異常である場合には、判定結果を異常とし、発振動作検出工程Ｓ２００及び駆動振幅検出工程Ｓ２０２における検出結果のいずれもが正常である場合には、ジャイロセンサー素子１００が出力する信号に基づいて生成されたクロック信号を用いて、異常検出工程Ｓ２０４における検出結果が正常から異常に変化してから、正常を表す検出結果が第１の時間以上継続した後に、判定結果を正常から異常へ変更する。本実施形態においては、マイクロコンピューター２で判定工程Ｓ２０６を行う。

本実施形態によれば、上述した第１実施形態の効果に加えて、ジャイロセンサー素子１００が所定の発振周波数で動作していない場合に加えて、ジャイロセンサー素子１００が所定の駆動振幅で動作していない場合にも、他の監視対象信号５０−３〜５０−６の異常の有無にかかわらず判定結果を異常とすることができる。これにより、ジャイロセンサー素子１００が所定の駆動振幅で動作していない場合という、重要な異常を確実に判定することができる。したがって、より信頼性の高い異常判定出力が可能な物理量検出装置の異常診断方法を実現することができる。

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。

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。

１，１Ａ 角速度検出装置、２ マイクロコンピューター、４ 異常診断信号、１０，１０Ａ 角速度検出用ＩＣ、１１ 外部出力端子、１２〜１４ 外部入力端子、１５ 電源入力端子、１６，１７ 外部出力端子、２０ 駆動回路、２２ 方形波電圧信号、３０ 検出回路、３２ 角速度検出信号、３６ 被検波信号、４０ 基準電源回路、５０−１〜５０−６ 監視対象信号、６０，６０Ａ 異常診断回路、６１−１ 発振動作判定信号、６１−３〜６１−６ 判定信号、６３ 遅延信号、６４，６４Ａ 異常判定信号、８２ 異常フラグ信号、１００ ジャイロセンサー素子、１０１ａ〜１０１ｂ 駆動振動腕、１０２ 検出振動腕、１０３ 錘部、１０４ａ〜１０４ｂ 駆動用基部、１０５ａ〜１０５ｂ 連結腕、１０６ 錘部、１０７ 検出用基部、１１２〜１１３ 駆動電極、１１４〜１１５ 検出電極、１１６ 共通電極、２１０ Ｉ／Ｖ変換回路（電流電圧変換回路）、２２０ ＡＣ増幅回路、２３０ 振幅調整回路、３１０ チャージアンプ回路、３２０ チャージアンプ回路、３３０ 差動増幅回路、３４０ ＡＣ増幅回路、３５０ 同期検波回路、３６０ 平滑回路、３７０ 可変増幅回路、３８０ ローパスフィルター、６１０−１ 発振動作監視判定回路、６１０−２ 駆動振幅監視判定回路、６１０−３〜６１０−６ 監視判定回路、６２０ 論理和回路、６３０ 遅延回路、６４０ 論理和回路、８００ 異常フラグ生成部、９００，９００Ａ 異常判定出力部、１０００，１０００Ａ 異常診断システム

Claims (7)

1. 物理量検出装置であって、
   物理量を検出し、検出した前記物理量の大きさに応じた信号を出力する振動子と、
   前記振動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、ローパスフィルターを介して生成する検出回路と、
   前記振動子が所定の発振周波数で動作しているか否かを検出し、前記振動子が所定の発振周波数で動作しているか否かを表す発振動作判定信号を生成する発振動作判定部と、
   前記物理量検出装置に含まれる回路において監視対象となる１つ以上の監視対象信号の異常の有無を検出し、前記監視対象信号の少なくとも一部に異常があるか否かを表す異常フラグ信号を生成する異常フラグ生成部と、
   前記異常フラグ信号に基づいて、前記物理量検出装置の動作に異常があるか否かを表す異常判定信号を生成出力する異常判定出力部と、を含み、
   前記異常判定出力部は、
   前記発振動作判定信号と前記異常フラグ信号とを受け付け、
   前記発振動作判定信号が異常を表す値である場合には、前記物理量検出装置の動作の異常を表す値の前記異常判定信号を出力し、
   前記発振動作判定信号が正常を表す値である場合には、
   前記振動子が出力する信号に基づいて生成されたクロック信号を用いて、
   前記異常フラグ信号が正常を表す値から異常を表す値に変化してから、異常を表す値が第１の時間以上継続した後に、前記異常判定信号を、正常を表す値から異常を表す値に変更して出力し、
   前記異常フラグ信号が異常を表す値から正常を表す値に変化してから第２の時間に亘る前記異常フラグ信号に基づいて、前記異常判定信号を、異常を表す値から正常を表す値に変化させて出力し、
   前記第２の時間は、前記ローパスフィルターの直流からカットオフ周波数までの周波数帯域における最小群遅延時間以上である、物理量検出装置。
2. 請求項１に記載の物理量検出装置において、
   前記第２の時間は、前記ローパスフィルターの最大群遅延時間以上である、物理量検出
   装置。
3. 請求項１又は２に記載の物理量検出装置において、
   前記振動子が所定の駆動振幅で動作しているか否かを検出し、前記振動子が所定の駆動振幅で動作しているか否かを表す駆動振幅判定信号を生成する駆動振幅判定部を含み、
   前記異常判定出力部は、
   前記発振動作判定信号と前記駆動振幅判定信号と前記異常フラグ信号とを受け付け、
   前記発振動作判定信号及び前記駆動振幅判定信号の少なくとも一方が異常を表す値である場合には、前記物理量検出装置の動作の異常を表す値の前記異常判定信号を出力し、
   前記発振動作判定信号及び前記駆動振幅判定信号のいずれもが正常を表す値である場合には、前記振動子が出力する信号に基づいて生成されたクロック信号を用いて、前記異常フラグ信号が正常を表す値から異常を表す値に変化してから、異常を表す値が前記第１の時間以上継続した後に、前記異常判定信号を、正常を表す値から異常を表す値に変更して出力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１項に記載の物理量検出装置において、
   前記異常判定出力部は、前記異常フラグ信号が異常を表す値から正常を表す値に変化してから、正常を表す値が前記第２の時間以上継続した後に、前記異常判定信号を、異常を表す値から正常を表す値に変更して出力することを特徴とする物理量検出装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の物理量検出装置において、
   前記異常判定出力部は、前記第１の時間及び前記第２の時間のうち少なくとも一方を可変に構成されていることを特徴とする物理量検出装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の物理量検出装置と、
   前記異常判定信号を受け付け、前記異常判定信号に基づいて前記物理量検出装置の動作に異常があるか否かを診断する異常診断装置と、を含むことを特徴とする物理量検出装置の異常診断システム。
7. 振動子が所定の発振周波数で動作しているか否かを検出する発振動作検出工程と、
   前記振動子を含み、物理量を検出し、検出した前記物理量の大きさに応じた信号を、ローパスフィルターを介して出力する物理量検出装置に含まれる回路において監視対象となる１つ以上の監視対象信号の異常の有無を検出する異常検出工程と、
   前記物理量検出装置の動作に異常があるか否かを判定する判定工程と、を含み、
   前記判定工程において、
   前記発振動作検出工程における検出結果が異常である場合には、判定結果を異常とし、
   前記発振動作検出工程における検出結果が正常である場合には、
   前記振動子が出力する信号に基づいて生成されたクロック信号を用いて、
   前記異常検出工程における検出結果が正常から異常に変化してから、異常を表す検出結果が第１の時間以上継続した後に、判定結果を正常から異常へ変更し、
   前記異常検出工程における検出結果が異常から正常に変化してから、第２の時間に亘る前記異常検出工程における検出結果に基づいて、判定結果を異常から正常へ変更し、
   前記第２の時間は、前記ローパスフィルターの直流からカットオフ周波数までの周波数帯域における最小群遅延時間以上であることを特徴とする物理量検出装置の異常診断方法。

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