JP2019060733A - 駆動回路、角速度検出装置、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器及び移動体 - Google Patents

駆動回路、角速度検出装置、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器及び移動体 Download PDF

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【課題】角速度検出素子の駆動振動に基づいて発生する漏れ信号を低減させることが可能な駆動回路を提供すること。【解決手段】角速度検出素子を駆動する駆動回路であって、前記角速度検出素子を駆動する駆動信号を生成する駆動信号生成回路と、前記角速度検出素子に印加されるバイアス信号を生成するバイアス信号生成回路と、を含み、前記角速度検出素子の検出電極から、前記角速度検出素子の駆動振動に基づいて発生する漏れ信号と、前記角速度検出素子に加わる角速度に基づいて発生するコリオリ信号と、が出力され、前記バイアス信号は、前記漏れ信号が最大となるタイミングにおける電圧値が、前記コリオリ信号が最大となるタイミングにおける電圧値よりも小さい、駆動回路。【選択図】図４

Description

本発明は、駆動回路、角速度検出装置、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器及び移動体に関する。
近年、角速度検出素子に設けられている対向する電極間に生じる静電容量の容量値が角速度の大きさ及び向きに応じて変化することを利用して角速度を検出する静電容量型の角速度検出装置が開発されている。例えば、シリコンＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）技術を用いた静電容量型の角速度検出装置が広く知られている。
一般に、静電容量型の角速度検出装置では、角速度検出素子の動作を制御する制御回路に含まれる駆動回路が、角速度検出素子の可動部に一定の高電圧（例えば十数Ｖ）であるバイアス電圧（ＤＣ電圧）を印加するとともに、角速度検出素子の固定部に設けられた駆動電極に駆動信号（正弦波等）を入力することにより、駆動電極と可動部との間に静電引力を発生させて可動部が駆動振動する。可動部が駆動振動している状態で振動方向と直交する軸回りの回転（角速度）が加わると、振動方向と回転軸とに直交する方向のコリオリ力が発生し、コリオリ力によって、固定部に設けられた検出電極と可動部との間の静電容量が変化する。この静電容量の変化により、検出電極から出力される電流（コリオリ信号）が変化するので、制御回路に含まれる検出回路が、検出電極から出力されるコリオリ電流に基づいて角速度を検出することができる。
ところが、角速度検出素子の製造時において、加工精度の限界により、可動部の側面が基板に対して完全に垂直にはならず傾きが生じ、この傾きにより、可動部の振動方向が基板に対して完全に水平方向とはならず、基板に対して垂直な方向の振動成分（不要振動）が発生する。この不要振動により、検出電極と可動部との間の静電容量が変化し、これにより、検出電極から不要な電流（漏れ信号）が出力される。コリオリ信号と漏れ信号とは９０°の位相差を有しているため、検出回路において、コリオリ信号が発生する周期に合せて同期検波を行うことによりコリオリ信号が抽出されるが、漏れ信号も一部抽出されてしまい、生成される角速度信号のＳ／Ｎ比（Signal to Noise Ratio）が低下する問題が生じ得る。
これに対して、特許文献１には、互いに直交する２つの軸を第１軸および第２軸とし、第１軸と第２軸とを含む面の法線に平行な軸を第３軸としたとき、支持体と、支持体に接続され、第１軸方向の振動を検出する検出部と、記支持体に接続され、第１軸に沿って延出されている第１部分と、第１部分に接続され、第１部分の第１軸に沿った寸法よりも短く第２軸に沿って延出されている第２部分と、を有する駆動連結部と、駆動連結部に接続され、駆動連結部を介して支持体と接続されている質量部と、を備え、質量部は、第３軸方向に駆動振動するジャイロ素子が開示されている。このジャイロ素子によれば、第３軸方向に振動する質量部の振動成分が駆動連結部を介して検出部に伝わることによって生じる振動成分は、第３軸方向を主成分として第２軸方向の振動成分を含むことになるが、検出部の検出振動は第１軸方向であるため、検出部の検出振動を生じさせにくいので、漏れ信号を低減させることができる。
特開２０１５−１４１０６５号公報
特許文献１に記載のジャイロ素子を用いることにより、Ｓ／Ｎ比が高い角速度信号を生成する角速度検出装置を実現することが可能であるが、素子の構造が複雑になるため、低コスト化が難しい。従って、角速度検出素子を駆動する駆動回路において、角速度検出素子の検出電極から出力される漏れ信号を低減させるための技術の開発が望まれる。
本発明のいくつかの態様によれば、角速度検出素子の駆動振動に基づいて発生する漏れ信号を低減させることが可能な駆動回路を提供することができる。また、本発明のいくつかの態様によれば、当該駆動回路を用いることにより、角速度信号のＳ／Ｎ比を向上させることが可能な角速度検出装置を提供することができる。また、本発明のいくつかの態様によれば、当該角速度検出装置を用いることにより、外部に送信される慣性データの精度を向上させることが可能な慣性計測装置を提供することができる。また、本発明のいくつかの態様によれば、当該慣性計測装置を用いることにより、移動体の位置を高精度に測定可能な移動体測位装置を提供することができる。また、本発明のいくつかの態様によれば、当該角速度検出装置を用いることにより、検出された角速度に基づく処理を高精度に行うことが可能な携帯型電子機器、電子機器及び移動体を提供することができる。
本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することが可能である。
［適用例１］
本適用例に係る駆動回路は、角速度検出素子を駆動する駆動回路であって、前記角速度検出素子を駆動する駆動信号を生成する駆動信号生成回路と、前記角速度検出素子に印加されるバイアス信号を生成するバイアス信号生成回路と、を含み、前記角速度検出素子の検出電極から、前記角速度検出素子の駆動振動に基づいて発生する漏れ信号と、前記角速度検出素子に加わる角速度に基づいて発生するコリオリ信号と、が出力され、前記バイアス信号は、前記漏れ信号が最大となるタイミングにおける電圧値が、前記コリオリ信号が最大となるタイミングにおける電圧値よりも小さい。
本適用例に係る駆動回路では、角速度検出素子に印加されるバイアス信号は、角速度検出素子の駆動振動に基づいて発生する漏れ信号が最大となるタイミングにおける電圧値が、角速度検出素子に加わる角速度に基づいて発生するコリオリ信号が最大となるタイミングにおける電圧値よりも小さい。そのため、漏れ信号が最大となるタイミングにおいて角速度検出素子に充電される電荷量は、コリオリ信号が最大となるタイミングにおいて角速度検出素子に充電される電荷量よりも小さくなる。そして、角速度検出素子において充電された電荷が検出電極に移動することによりコリオリ信号及び漏れ信号が発生する。従って、本適用例に係る駆動回路によれば、バイアス信号の電圧が一定である従来構成の駆動回路と比較して、角速度検出素子の駆動振動に基づいて発生する漏れ信号を低減させることができる。
［適用例２］
上記適用例に係る駆動回路において、前記バイアス信号は、前記漏れ信号が最大となるタイミングにおいて電圧値が最小となり、前記コリオリ信号が最大となるタイミングにおいて電圧値が最大となってもよい。
本適用例に係る駆動回路によれば、漏れ信号が最大となるタイミングにおいてバイアス信号の電圧値が最小となるため漏れ信号をより低減させることができるとともに、コリオリ電流が最大となるタイミングでバイアス信号の電圧値が最大となるためコリオリ信号を増大させることができる。
［適用例３］
上記適用例に係る駆動回路において、前記角速度検出素子の駆動モニター電極から、前記駆動信号が帰還された帰還信号が出力され、前記駆動信号生成回路は、前記帰還信号に基づいて、前記駆動信号を生成し、前記バイアス信号生成回路は、前記帰還信号に基づく信号に基づいて、前記バイアス信号を生成してもよい。
本適用例に係る駆動回路では、駆動信号が帰還された帰還信号は、駆動信号に同期しているため、バイアス信号生成回路は、帰還信号に基づく信号に基づいて、バイアス信号を生成することができる。従って、本適用例に係る駆動回路によれば、駆動信号生成回路の一部の構成をバイアス信号の生成に兼用することができるので、バイアス信号生成回路の面積の増加を低減させることができる。
［適用例４］
上記適用例に係る駆動回路において、前記バイアス信号生成回路は、前記帰還信号に基づく信号を整流する整流回路と、直流電圧を生成し、前記直流電圧に前記整流回路によって整流された信号を重畳させて前記バイアス信号を生成し、前記バイアス信号を出力するバイアス信号出力回路と、を含んでもよい。
本適用例に係る駆動回路によれば、整流回路によって整流された信号は、駆動信号の２倍の周期で電圧値が変化するので、漏れ信号が最大となるタイミングにおける電圧値が、コリオリ信号が最大となるタイミングにおける電圧値よりも小さいバイアス信号を生成することができる。
［適用例５］
上記適用例に係る駆動回路において、前記バイアス信号生成回路は、前記帰還信号に基づく信号を２逓倍する逓倍回路と、直流電圧を生成し、前記直流電圧に前記逓倍回路によって２逓倍された信号を重畳させて前記バイアス信号を生成し、前記バイアス信号を出力するバイアス信号出力回路と、を含んでもよい。
本適用例に係る駆動回路によれば、逓倍回路によって２逓倍された信号は、駆動信号の２倍の周期で電圧値が変化するので、漏れ信号が最大となるタイミングにおける電圧値が、コリオリ信号が最大となるタイミングにおける電圧値よりも小さいバイアス信号を生成することができる。
［適用例６］
上記適用例に係る駆動回路において、前記バイアス信号生成回路は、前記バイアス信号の振幅を調整する振幅調整回路を含んでもよい。
本適用例に係る駆動回路では、角速度検出素子の構造に合わせてバイアス信号の振幅を調整することにより、漏れ信号の最大値を所定値以下まで低減させることができる。すなわち、本適用例によれば、複数種類の角速度検出素子に対して漏れ信号を低減させることが可能な汎用性の高い駆動回路を実現することができる。また、本適用例に係る駆動回路によれば、角速度検出素子の製造ばらつきに対して、角速度検出素子毎に、漏れ信号の最大値を所定値以下まで低減させることができる。
［適用例７］
本適用例に係る角速度検出装置は、上記のいずれかの駆動回路と、前記角速度検出素子の前記検出電極から出力される信号に基づいて、角速度信号を生成する検出回路と、前記角速度検出素子と、を含む。
本適用例に係る角速度検出装置では、角速度検出素子に印加されるバイアス信号は、角速度検出素子の駆動振動に基づいて発生する漏れ信号が最大となるタイミングにおける電圧値が、角速度検出素子の駆動振動に基づいて発生するコリオリ信号が最大となるタイミングにおける電圧値よりも小さいので、漏れ信号を低減させることができる。さらに、漏れ信号が低減されることにより、その分だけ検出回路の初段の回路の利得を大きくすることができる。従って、本適用例に係る角速度検出装置によれば、生成される角速度信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
［適用例８］
本適用例に係る慣性計測装置は、上記の角速度検出装置と、前記角速度検出装置から出力された前記角速度信号を取得し、前記角速度信号を処理する信号処理回路と、前記信号処理回路の処理によって得られた慣性データを外部に送信する通信回路と、を含む。
本適用例に係る慣性計測装置によれば、角速度検出装置によって角速度信号のＳ／Ｎ比が向上するので、外部に送信される慣性データの精度を向上させることができる。
［適用例９］
本適用例に係る移動体測位装置は、移動体に搭載され、前記移動体の位置を測定する移動体測位装置であって、上記の慣性計測装置と、測位用衛星から衛星信号を受信し、前記衛星信号に重畳されている測位用情報を取得する衛星信号受信部と、前記測位用情報に基づいて、前記移動体の位置を算出する位置算出部と、前記慣性計測装置から出力される前記慣性データに基づいて、前記移動体の姿勢を算出する姿勢算出部と、前記姿勢に基づいて前記位置を補正する位置補正部と、を含む。
本適用例に係る移動体測位装置によれば、慣性計測装置により精度の高い慣性データが得られるので、移動体の位置を高精度に測定することができる。
［適用例１０］
本適用例に係る携帯型電子機器は、上記の角速度検出装置と、前記角速度検出装置が収容されているケースと、前記ケースに収容され、前記角速度検出装置からの出力データを処理する処理部と、前記ケースに収容されている表示部と、前記ケースの開口部を塞いでいる透光性カバーと、を含む。
本適用例に係る携帯型電子機器によれば、角速度検出装置によって角速度信号のＳ／Ｎ比が向上するので、角速度検出装置によって検出された角速度に基づく処理を高精度に行うことができる。
［適用例１１］
本適用例に係る電子機器は、上記の角速度検出装置と、前記角速度検出装置から出力された前記角速度信号に基づいて演算処理を行う演算処理装置と、を含む。
本適用例に係る電子機器によれば、角速度検出装置によって角速度信号のＳ／Ｎ比が向上するので、角速度検出装置によって検出された角速度に基づく演算処理を高精度に行うことができる。
［適用例１２］
本適用例に係る移動体は、上記の角速度検出装置と、前記角速度検出装置から出力された前記角速度信号に基づいて姿勢の制御を行う姿勢制御部と、を含む。
本適用例に係る移動体によれば、角速度検出装置によって角速度信号のＳ／Ｎ比が向上するので、角速度検出装置によって検出された角速度に基づく姿勢制御を高精度に行うことができる。
角速度センサーの平面図。 角速度センサーに含まれる角速度検出素子の側面図。 第１実施形態の角速度検出装置の構成を示す図。 図３のＡ点〜Ｇ点における信号波形の一例を示す図。 第２実施形態の角速度検出装置の構成を示す図。 図５のＡ点〜Ｇ点における信号波形の一例を示す図。 本実施形態の慣性計測装置の構成例を示す図。 本実施形態の移動体測位装置の構成例を示す図。 本実施形態の電子機器の機能ブロック図。 電子機器の一例であるスマートフォンの外観の一例を示す図。 電子機器の一例である腕装着型の携帯機器の外観の一例を示す図。 電子機器の一例であるリスト機器（腕時計型の活動計）の外観の一例を示す図。 リスト機器（腕時計型の活動計）の機能ブロック図。 本実施形態の移動体の一例を示す斜視図。
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．角速度検出装置
１−１．第１実施形態
［角速度センサーの構成及び動作］
まず、本実施形態の角速度検出装置に含まれる角速度センサーの一例について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態における角速度センサー２を模式的に示す平面図である。図２は、角速度センサー２に含まれる角速度検出素子４の側面図である。図１及び図２には、互いに交差（理想的には直交）する３軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸が図示されている。
なお、以下では、説明の便宜上、図１中の紙面手前側および図２中の上側を「上」、図１中の紙面奥側および図２中の下側を「下」とも言う。また、以下では、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」とも言う。また、各軸の矢印先端側を「プラス側」とも言い、反対側を「マイナス側」とも言う。
図１に示すように、角速度センサー２は、角速度検出素子４を含む。なお、角速度検出素子４は、不図示の蓋体と基板２０２（図２参照）とで構成される容器に収容されている。この容器の収容空間は、減圧状態（好ましくは、１０Ｐａ以下程度）であることが好ましい。これにより、粘性抵抗が減り、角速度検出素子４を効率的に振動（駆動）させることができる。
角速度検出素子４は、２つの構造体２４０（２４０ａ，２４０ｂ）を有している。また、図１及び図２に示すように、角速度検出素子４は、２つの固定検出電極２０５（２０５ａ，２０５ｂ）を有している。固定検出電極２０５ａ，２０５ｂは、基板２０２の上面に、構造体２４０ａ，２４０ｂとそれぞれ対向するように設けられている。
固定検出電極２０５の材料としては、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、Ｔｉ（チタン）、タングステン（Ｗ）等の金属材料、これら金属材料を含む合金、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ、ＩＧＺＯ等の酸化物系の透明導電性材料が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて（例えば２層以上の積層体として）用いることができる。
２つの構造体２４０ａ，２４０ｂは、Ｙ軸方向に並んで設けられており、Ｘ軸に沿う仮想直線αに対して対称となっている。
構造体２４０は、駆動部２４１と、駆動ばね部２４２と、固定部２４３と、可動駆動電極２４４と、固定駆動電極２４５，２４６と、可動駆動モニター電極２４７と、固定駆動モニター電極２４８，２４９と、錘部２５０と、連結部２５１と、を有している。
駆動部２４１は、矩形の枠体である。そして、駆動部２４１の４隅にそれぞれ駆動ばね部２４２の一端部が接続されている。駆動ばね部２４２は、Ｙ軸方向に弾性を有し、駆動部２４１をＹ軸方向に変位可能に支持している。このような駆動ばね部２４２は、蛇行形状をなしており、Ｘ軸方向に往復しながらＹ軸方向に延びている。駆動ばね部２４２の他端部は、固定部２４３に接続されており、固定部２４３は、基板２０２の上面に接合されている。
これにより、駆動部２４１および駆動ばね部２４２が基板２０２から浮いた状態で支持された状態となる。なお、固定部２４３と基板２０２の接合方法としては、例えば、陽極接合を用いることができる。
錘部２５０は、駆動部２４１の内側に配置されている。錘部２５０は、矩形の板状をなしており、連結部２５１を介して駆動部２４１に連結されている。
可動駆動電極２４４は、駆動部２４１に設けられており、本実施形態では、駆動部２４１のＸ軸方向プラス側に１つ、Ｘ軸方向マイナス側に１つ、計２つ設けられている。これら可動駆動電極２４４は、それぞれ、駆動部２４１からＸ軸方向に延出する支持部と、支持部からＹ軸方向両側に延出する複数の電極指とを備えた櫛歯形状となっている。なお、可動駆動電極２４４の配置や数は、特に限定されない。
固定駆動電極２４５，２４６は、基板２０２に接合（固定）されている。そして、１組の固定駆動電極２４５，２４６の間に１つの可動駆動電極２４４が位置している。これら固定駆動電極２４５，２４６は、それぞれ、Ｘ軸方向に延在する支持部と、支持部からＹ軸方向一方側（可動駆動電極２４４側）に延出する複数の電極指と、を備えた櫛歯形状となっている。
このような構成では、可動駆動電極２４４と固定駆動電極２４５，２４６との間に駆動電圧を印加し、可動駆動電極２４４と固定駆動電極２４５との間に静電引力が生じる状態と、可動駆動電極２４４と固定駆動電極２４６との間に静電引力が生じる状態とを繰り返すことで、駆動ばね部２４２をＹ軸方向に伸縮（弾性変形）させつつ、駆動部２４１をＹ軸方向に振動させることができる。以下では、この振動モードを「駆動振動モード」と言う。ここで、構造体２４０ａと構造体２４０ｂとでは、固定駆動電極２４５と固定駆動電極２４６の配置が対称である。そのため、２つの駆動部２４１は、互いに接近、離間するようにＹ軸方向に逆位相で振動する。これにより、２つの駆動部２４１の振動をキャンセルすることができ、振動漏れを低減することができる。
可動駆動モニター電極２４７は、駆動部２４１に設けられており、本実施形態では、駆動部２４１のＸ軸方向プラス側に１つ、Ｘ軸方向マイナス側に１つ、計２つ設けられている。これら可動駆動モニター電極２４７は、それぞれ、駆動部２４１からＸ軸方向に延出する支持部と、支持部からＹ軸方向両側に延出する複数の電極指とを備えた櫛歯形状となっている。なお、可動駆動モニター電極２４７の配置や数は、特に限定されない。
固定駆動モニター電極２４８，２４９は、基板２０２に接合（固定）されている。そして、１組の固定駆動モニター電極２４８，２４９の間に１つの可動駆動モニター電極２４７が位置している。これら固定駆動モニター電極２４８，２４９は、それぞれ、Ｘ軸方向に延在する支持部と、支持部からＹ軸方向一方側（可動駆動モニター電極２４７側）に延出する複数の電極指と、を備えた櫛歯形状となっている。
構造体２４０を駆動振動モードで振動させると、駆動部２４１のＹ軸方向の変位によって可動駆動モニター電極２４７と固定駆動モニター電極２４８，２４９とのギャップが変化し、それに伴って、可動駆動モニター電極２４７と固定駆動モニター電極２４８，２４９との間の静電容量が変化する。そのため、この静電容量の変化に応じて、固定駆動モニター電極２４８，２４９から出力される電流（駆動モニター信号）に応じて、駆動部２４１の振動状態をモニターすることができる。
図１に示すように、基板２０２において、角速度検出素子４の配置領域周辺には、配線３５１〜３６０が設けられている。配線３５１〜３６０の材料としては、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、Ｔｉ（チタン）、タングステン（Ｗ）等の金属材料、これら金属材料を含む合金、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ、ＩＧＺＯ等の酸化物系の透明導電性材料が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて（例えば２層以上の積層体として）用いることができる。
配線３５２は、端子３０２および各固定駆動電極２４５と電気的に接続されている。配線３５３は、端子３０３および各固定駆動電極２４６と電気的に接続されている。そして、端子３０２，３０３から供給される互いに逆相の駆動信号が、配線３５２，３５３を伝搬して各固定駆動電極２４５，２４６に供給される。
配線３５４は、端子３０４および各固定部２４３と電気的に接続されている。そして、端子３０４から供給されるバイアス信号が、配線３５４を伝搬し、各固定部２４３、駆動部２４１、錘部２５０等に供給される。
配線３５５は、端子３０５および各固定駆動モニター電極２４８と電気的に接続されている。配線３５６は、端子３０６および各固定駆動モニター電極２４９と電気的に接続されている。そして、各固定駆動モニター電極２４８，２４９から出力される互いに逆相の電流（駆動モニター信号）が、配線３５５，３５６を伝搬して端子３０５，３０６から出力される。
配線３５８は、端子３０８および固定検出電極２０５ａと電気的に接続されている。配線３５９は、端子３０９および固定検出電極２０５ｂと電気的に接続されている。そして、固定検出電極２０５ａ，２０５ｂから出力される互いに逆相の電流（検出信号）が、配線３５８，３５９を伝搬して端子３０８，３０９から出力される。
配線３５１，３５７，３６０は、端子３０１，３０７，３１０とそれぞれ電気的に接続されており、端子３０１，３０７，３１０から供給される一定のガード電圧（例えば０Ｖ）となる。
駆動振動モードで駆動部２４１を駆動させた状態で、角速度検出素子４にＸ軸回りの角速度ωｘが加わると、錘部２５０は、コリオリの力によって変位する。このとき、構造体２４０ａの錘部２５０（２５０ａ）と、構造体２４０ｂの錘部２５０（２５０ｂ）とは、Ｚ軸方向に互いに反対方向に変位する。錘部２５０ａ，２５０ｂがコリオリの力に応じてＺ軸方向に互いに反対方向に変位することにより、錘部２５０ａと構造体２４０ａと対向する固定検出電極２０５（２０５ａ）とのギャップおよび錘部２５０ｂと構造体２４０ｂと対向する固定検出電極２０５（２０５ｂ）のギャップが変化する。そのため、錘部２５０ａと固定検出電極２０５ａとの間の静電容量Ｃ１および錘部２５０ｂと固定検出電極２０５ｂとの間の静電容量Ｃ２が変化する。このとき、錘部２５０ａ，２５０ｂには、バイアス信号が供給されているため、この静電容量の変化量に応じて電荷が移動し、固定検出電極２０５ａ，２０５ｂから電流（コリオリ電流）が出力される。
ここで、角速度センサー２の製造時において、加工精度の限界のため、構造体２４０ａ，２４０ｂの側面が基板２０２に対して完全に垂直にはならず傾き（チルト角）が生じる。この傾きにより、錘部２５０ａ，２５０ｂの変位方向（振動方向）が基板２０２に対して完全に水平方向とはならず、基板２０２に対して垂直な方向（Ｚ軸方向）の振動成分（不要振動）が発生する。チルト角が非常に小さい場合（例えば１°未満）でも不要振動が発生する。そして、不要振動により、錘部２５０ａと固定検出電極２０５ａとの間の静電容量Ｃ１および錘部２５０ｂと固定検出電極２０５ｂとの間の静電容量Ｃ２が変化し、これにより、固定検出電極２０５ａ，２０５ｂから不要な電流（クアドラチャー電流）が出力される。
そのため、固定検出電極２０５ａ，２０５ｂから出力される電流（検出信号）には、コリオリ電流（コリオリ信号）とクアドラチャー電流（クアドラチャー信号）とが含まれている。コリオリ電流が錘部２５０ａ，２５０ｂの振動速度に比例して発生するのに対し、クアドラチャー電流は錘部２５０ａ，２５０ｂの振動変位に比例して発生するため、クアドラチャー電流とコリオリ電流とは９０°の位相差を有している。そこで、この位相差が９０°であることを利用し、固定検出電極２０５ａ，２０５ｂから出力される電流に対して、コリオリ電流が発生する周期に合せて同期検波を行うと、理論上、クアドラチャー電流がキャンセルされてコリオリ電流のみが抽出されるため、Ｘ軸回りの角速度ωｘを求めることができる。
しかしながら、実際には、駆動信号の周波数の設計値からの変動や同期検波の参照信号の位相ずれなどに起因して、クアドラチャー電流を完全にキャンセルすることが難しい場合が多い。従来、クアドラチャー電流はコリオリ電流よりも桁違いに大きいため、クアドラチャー電流を低減させることは、安定した検出特性を得るためには非常に重要となる。そこで、後述するように、本実施形態では、バイアス信号の電圧値をコリオリ電流に同期して変化させることで、クアドラチャー電流を低減させるとともに、コリオリ電流を増加させる。
［角速度検出装置の構成及び動作］
図３は、第１実施形態の角速度検出装置１の構成を示す図である。また、図４は、図３のＡ点〜Ｇ点における信号波形の一例を示す図である。図３に示すように、第１実施形態の角速度検出装置１は、図１に示される角速度センサー２と、制御回路３とを含む。制御回路３は、不図示の２つの外部端子を介して電源電圧（例えば、１．８Ｖ）及びグラウンド電圧（０Ｖ）が供給され、基準電圧Ｖｃｏｍ（電源電圧の１／２）を基準に動作する。図３に示すように、角速度センサー２の端子３０２，３０３，３０４，３０５，３０６，３０８，３０９は、制御回路３の端子Ｄ１，Ｄ２，ＢＩＡＳ，Ｍ１，Ｍ２，Ｓ１，Ｓ２とそれぞれボンディングワイヤー等の配線で接続されている。なお、図３では図示が省略されているが、角速度センサー２の端子３０１，３０７，３１０は、制御回路３のガード電圧（例えば、グラウンド電圧（０Ｖ））を出力する３つの端子とそれぞれボンディングワイヤー等の配線で接続されている。また、角速度検出装置１は、制御回路３の端子ＳＣＬ，ＳＤＡと接続される不図示の外部端子を介してＩ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）バスと接続され、当該Ｉ２Ｃバスを介して不図示の外部装置とシリアル通信が可能である。なお、角速度検出装置１は、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）バス等のＩ２Ｃバスとは異なるバスと接続されてもよい。
制御回路３は、駆動回路１０、検出回路２０、記憶部３０及びシリアルインターフェース（Ｉ／Ｆ）回路４０を含む。制御回路３は、例えば、１チップの集積回路（ＩＣ：Integrated circuit）として構成されてもよい。
駆動回路１０は、角速度センサー２が有する角速度検出素子４（図１及び図２参照）を駆動する回路であり、角速度センサー２の端子３０５，３０６（角速度検出素子４の固定駆動モニター電極２４８，２４９）から出力され、端子ＤＭ１，ＤＭ２を介して入力される互いに逆相の電流（駆動モニター信号）に基づいて互いに逆相の駆動信号を生成し、端子Ｄ１，Ｄ２を介して角速度センサー２の端子３０２，３０３（角速度検出素子４の固定駆動電極２４５，２４６）に駆動信号を出力する。駆動回路１０は、駆動信号を出力して角速度検出素子４を駆動し、角速度検出素子４からフィードバック信号を受ける。この駆動ループにより角速度検出素子４を励振させる。
駆動回路１０は、駆動信号生成回路１１とバイアス信号生成回路１２とを含む。
駆動信号生成回路１１は、角速度検出素子４を駆動する駆動信号を生成する。本実施形態では、駆動信号生成回路１１は、駆動信号が帰還された帰還信号である駆動モニター信号に基づいて、駆動信号を生成する。図３に示すように、駆動信号生成回路１１は、Ｑ／Ｖアンプ（チャージアンプ）１１１Ａ，１１１Ｂ、位相調整回路１１２Ａ，１１２Ｂ、差動増幅器１１３、整流回路１１４、積分回路１１５、駆動信号出力回路１１６及びコンパレーター１１７，１１８を含んで構成されている。
Ｑ／Ｖアンプ１１１Ａは、端子Ｍ１から入力される電流（駆動モニター信号）（図４（Ｂ点の信号）参照）を交流電圧信号に変換する（図４（Ｃ点の信号）参照）。同様に、Ｑ／Ｖアンプ１１１Ｂは、端子Ｍ２から入力される電流（駆動モニター信号）を交流電圧信号に変換する。
Ｑ／Ｖアンプ１１１Ａ，１１１Ｂからそれぞれ出力される交流電圧信号は、位相調整回路１１２Ａ，１１２Ｂにそれぞれ入力され、位相調整回路１１２Ａ，１１２Ｂによって位相が調整される。Ｑ／Ｖアンプ１１１Ａ，１１１Ｂから出力される交流電圧信号は、端子Ｍ１，Ｍ２から入力される電流（駆動モニター信号）に対して位相が９０°進んでいる（２７０°遅れている）。そのため、例えば、位相調整回路１１２Ａ，１１２Ｂが、Ｑ／Ｖアンプ１１１Ａ，１１１Ｂから出力される交流電圧信号の位相を約９０°遅らせることにより、駆動ループの位相が３６０°になり、角速度検出素子４の振動が安定して維持される。
位相調整回路１１２Ａ，１１２Ｂの出力信号は、差動増幅器１１３に入力される。差動増幅器１１３は、位相調整回路１１２Ａの出力信号と位相調整回路１１２Ｂの出力信号とを差動増幅した信号を出力する。
また、位相調整回路１１２Ａ，１１２Ｂの出力信号は、コンパレーター１１７に入力される。コンパレーター１１７は、位相調整回路１１２Ａの出力信号の電圧と位相調整回路１１２Ｂの出力信号の電圧とを比較し、矩形波信号を出力する。
差動増幅器１１３の出力信号とコンパレーター１１７の出力信号とは整流回路１１４に入力される。整流回路１１４は、差動増幅器１１３の出力信号を全波整流した信号を出力する。
整流回路１１４の出力信号は積分回路１１５に入力される。積分回路１１５の出力信号とコンパレーター１１７の出力信号とは駆動信号出力回路１１６に入力される。駆動信号出力回路１１６は、コンパレーター１１７の出力信号の論理レベルに従い、積分回路１１５の出力信号又はその極性反転信号を選択することにより、互いに逆相の矩形波信号（図４（Ａ点の信号）参照）を出力する。駆動信号出力回路１１６から出力される互いに逆相の矩形波信号は、端子Ｄ１，Ｄ２を介して、駆動信号として角速度センサー２の端子３０２，３０３（角速度検出素子４の固定駆動電極２４５，２４６）にそれぞれ入力される。この固定駆動電極２４５，２４６に入力される駆動信号により角速度検出素子４が駆動される。
位相調整回路１１２Ａ，１１２Ｂの出力信号は、コンパレーター１１８にも入力される。コンパレーター１１８は、位相調整回路１１２Ａの出力電圧と位相調整回路１１２Ｂの出力電圧とを比較し、矩形波信号を出力する。図３の例では、コンパレーター１１８から出力される矩形波信号は、後述する参照信号ＳＤＥＴとして使用される。
バイアス信号生成回路１２は、角速度検出素子４に印加されるバイアス信号を生成する。本実施形態では、バイアス信号生成回路１２は、駆動モニター信号に基づく信号に基づいて、バイアス信号を生成する。図３に示すように、バイアス信号生成回路１２は、振幅調整回路１２１、整流回路１２２及びバイアス信号出力回路１２３を含む。
振幅調整回路１２１は、Ｑ／Ｖアンプ１１１Ａ，１１１Ｂから出力される交流電圧信号を差動増幅し、あらかじめ記憶部３０に記憶されている振幅調整情報に基づいて所定範囲の振幅Ｖａｃに調整したシングルエンドの信号（図４（Ｄ点の信号）参照）を出力する。
整流回路１２２は、駆動モニター信号に基づく信号である振幅調整回路１２１の出力信号を整流（全波整流）した信号（図４（Ｅ点の信号）参照）を出力する。
バイアス信号出力回路１２３は、直流電圧Ｖｄｃ（例えば十数Ｖ）を生成し、直流電圧Ｖｄｃに、振幅調整回路１２１によって振幅が調整され、整流回路１２２によって整流された信号を重畳させてバイアス信号（図４（Ｆ点の信号）参照）を生成し、当該バイアス信号を出力する。バイアス信号出力回路１２３は、例えば、昇圧回路によって電源電圧（例えば、１．８Ｖ）を昇圧し、昇圧された電圧からレギュレーターによって直流電圧Ｖｄｃを生成してもよい。直流電圧Ｖｄｃを基準として、バイアス信号の振幅はＶａｃである。すなわち、振幅調整回路１２１は、バイアス信号の振幅をＶａｃに調整する回路として機能している。バイアス信号出力回路１２３から出力されるバイアス信号は、制御回路３の端子ＢＩＡＳを介して、角速度センサー２の端子３０４（角速度検出素子４の各固定部２４３、駆動部２４１、錘部２５０等）に供給される。
角速度センサー２の端子３０８，３０９（角速度検出素子４の固定検出電極２０５ａ，２０５ｂ）から出力される電流（検出信号）は、角速度検出素子４に加わる角速度に基づいて発生するコリオリの力に基づく角速度成分であるコリオリ電流（コリオリ信号）（図４（Ｇ点の信号）参照）と、角速度検出素子４の励振振動に基づいて発生する自己振動成分であるクアドラチャー電流（角速度検出素子４の駆動振動に基づいて発生する漏れ信号）（図４（Ｇ点の信号）参照）とを含んでいる。角速度検出素子４の固定検出電極２０５ａから出力されるコリオリ電流とクアドラチャー電流とは位相が９０°ずれている。同様に、角速度検出素子４の固定検出電極２０５ｂから出力されるコリオリ電流とクアドラチャー電流とは位相が９０°ずれている。また、固定検出電極２０５ａから出力されるコリオリ電流と固定検出電極２０５ｂから出力されるコリオリ電流とは互いに逆相である。また、一般的には、固定検出電極２０５ａから出力されるクアドラチャー電流と固定検出電極２０５ｂから出力されるクアドラチャー電流とは互いに逆相である。
図４に示すように、バイアス信号出力回路１２３から出力されるバイアス信号は、クアドラチャー電流が最大となるタイミングにおける電圧値Ｖｄｃが、コリオリ電流が最大となるタイミングにおける電圧値Ｖｄｃ＋Ｖａｃよりも小さい。具体的には、バイアス信号は、クアドラチャー電流が最大となるタイミングにおいて電圧値が最小となり、コリオリ電流が最大となるタイミングにおいて電圧値が最大となる。前述の通り、コリオリ電流とクアドラチャー電流がとは位相が９０°ずれている。従って、コリオリ電流が最大となるタイミングでクアドラチャー電流が最小（ゼロ）となり、クアドラチャー電流が最大となるタイミングでコリオリ電流が最小（ゼロ）となる。本実施形態では、コリオリ電流が最大となるタイミングでバイアス信号の電圧値が最大となるため、角速度検出素子４の錘部２５０ａ，２５０ｂに充電される電荷量が最大となる。その結果、本実施形態では、例えば、一定電圧値Ｖｄｃ＋Ｖａｃ／２であるバイアス電圧が錘部２５０ａ，２５０ｂに印加される従来構成におけるコリオリ電流（図４のＧ点の信号（破線））と比較して、コリオリ電流（図４のＧ点の信号（実線））が増大する。また、クアドラチャー電流が最大となるタイミングでバイアス信号の電圧値が最小となるため、錘部２５０ａ，２５０ｂに充電される電荷量が最小となる。その結果、本実施形態では、例えば、一定電圧値Ｖｄｃ＋Ｖａｃ／２であるバイアス電圧が錘部２５０ａ，２５０ｂに印加される従来構成におけるクアドラチャー電流（図４のＧ点の信号（破線））と比較して、クアドラチャー電流（図４のＧ点の信号（実線））が低減される。
検出回路２０は、駆動信号により駆動される角速度検出素子４の固定検出電極２０５ａ，２０５ｂから出力される電流（検出信号）に基づいて、角速度データＳＯ（「角速度信号」の一例）を生成する。
本実施形態では、検出回路２０は、Ｑ／Ｖアンプ（チャージアンプ）２１Ａ，２１Ｂ、差動増幅器２２、同期検波回路２３、ＡＣ増幅器２４、ローパスフィルター２５、Ａ／Ｄ変換器２６及びデジタル処理回路２７を含んで構成されている。
Ｑ／Ｖアンプ２１Ａは、角速度検出素子４の固定検出電極２０５ａから出力される電流（検出信号）を電圧に変換して出力する。同様に、Ｑ／Ｖアンプ２１Ｂは、角速度検出素子４の固定検出電極２０５ｂから出力される電流（検出信号）を電圧に変換して出力する。
Ｑ／Ｖアンプ２１Ａから出力された交流電圧信号とＱ／Ｖアンプ２１Ｂから出力された交流電圧信号とは、差動増幅器２２に入力される。差動増幅器２２は、Ｑ／Ｖアンプ２１Ａの出力信号とＱ／Ｖアンプ２１Ｂの出力信号とを差動増幅した信号を出力する。
差動増幅器２２から出力された信号は、同期検波回路２３に入力される。同期検波回路２３は、差動増幅器２２の出力信号を参照信号ＳＤＥＴに基づいて同期検波する。より詳細には、同期検波回路２３は、参照信号ＳＤＥＴがハイレベルのときは差動増幅器２２の出力信号を選択し、参照信号ＳＤＥＴがローレベルのときは差動増幅器２２の出力信号の極性を反転させた信号を選択することにより全波整流し、全波整流して得られた信号を出力する。参照信号ＳＤＥＴと差動増幅器２２の出力信号に含まれるコリオリ信号（コリオリ電流に応じた電圧信号）とはほぼ同相であるため、同期検波回路２３の同期検波によってコリオリ信号が抽出される。一方、差動増幅器２２の出力信号に含まれるクアドラチャー信号（クアドラチャー電流に応じた電圧信号）は、コリオリ信号と位相が９０°ずれているため、参照信号ＳＤＥＴとも位相が９０°ずれており、同期検波回路２３の同期検波によってほとんど抽出されない。
同期検波回路２３の出力信号は、ＡＣ増幅器２４に入力され、ＡＣ増幅器２４は同期検波回路２３の出力信号を増幅した信号を出力する。
ＡＣ増幅器２４の出力信号は、ローパスフィルター２５に入力され、ローパスフィルター２５は、ＡＣ増幅器２４の出力信号に含まれるコリオリ信号を通過させるとともに、高周波のノイズ信号を減衰させる。ローパスフィルター２５から出力される信号は、コリオリ電流の大きさ及び向きに応じた電圧となる。
Ａ／Ｄ変換器２６は、ローパスフィルター２５から出力された信号をデジタル信号に変換する。
デジタル処理回路２７は、Ａ／Ｄ変換器２６から出力されたデジタル信号に対して、高周波ノイズ成分を減衰させるローパスフィルター処理や、補正処理（例えば、温度補正）等を行う。デジタル処理回路２７によって処理されたデジタル信号は、角速度データＳＯとしてシリアルインターフェース回路４０に入力される。
シリアルインターフェース回路４０は、端子ＳＣＬ，ＳＤＡを介して、不図示の外部装置とシリアル通信を行うための回路である。シリアルインターフェース回路４０を介した通信では、例えば、外部装置がマスターとして機能し、制御回路３（角速度検出装置１）がスレーブとして機能する。そして、外部装置は、シリアルインターフェース回路４０を介して、記憶部３０に対するデータ（例えば、振幅調整情報）の書き込みや読み出しを行うことができる。また、外部装置は、シリアルインターフェース回路４０を介して、角速度データＳＯを読み出すことができる。このように、角速度検出装置１は、外部装置からの要求に応じて、角速度データＳＯを出力可能に構成されている。
このように構成されている検出回路２０では、Ｑ／Ｖアンプ２１Ａ，２１Ｂから出力される信号には、その後段の各回路において発生するノイズが重畳されるため、角速度データＳＯのＳ／Ｎ比を向上させるためには、Ｑ／Ｖアンプ２１Ａ，２１Ｂの出力信号の最大電圧が電源電圧を超えない範囲（クリップしない範囲）で、Ｑ／Ｖアンプ２１Ａ，２１Ｂの利得（増幅率）ができるだけ大きいことが好ましい。前述の通り、Ｑ／Ｖアンプ２１Ａ，２１Ｂに入力される電流にはコリオリ電流だけでなくクアドラチャー電流も含まれており、しかも、一般的にクアドラチャー電流はコリオリ電流よりも大きいため、クアドラチャー電流の最大値が大きいほど、Ｑ／Ｖアンプ２１Ａ，２１Ｂの利得が小さくなってしまう。これに対して、本実施形態では、前述の通り、クアドラチャー電流が低減されるので、Ｑ／Ｖアンプ２１Ａ，２１Ｂの利得を大きくすることができる。さらに、コリオリ電流が増大するので、Ｑ／Ｖアンプ２１Ａ，２１Ｂの出力信号のＳ／Ｎ比が向上し、その結果、角速度データＳＯのＳ／Ｎ比も向上する。
［作用効果］
以上に説明したように、第１実施形態の角速度検出装置１では、駆動回路１０において、角速度検出素子４に印加されるバイアス信号は、クアドラチャー電流が最大となるタイミングにおける電圧値が、コリオリ電流が最大となるタイミングにおける電圧値よりも小さいため、クアドラチャー電流が最大となるタイミングにおいて角速度検出素子４の錘部２５０ａ，２５０ｂに充電される電荷量は、コリオリ電流が最大となるタイミングにおいて錘部２５０ａ，２５０ｂに充電される電荷量よりも小さくなる。そして、角速度検出素子４において充電された電荷が検出電極に移動することによりコリオリ電流及び漏れ電流が発生する。従って、駆動回路１０によれば、バイアス信号の電圧が一定である従来構成の駆動回路と比較して、クアドラチャー電流を低減させることができる。特に、クアドラチャー電流が最大となるタイミングにおいてバイアス信号の電圧値が最小となるためクアドラチャー電流をより低減させることができるとともに、コリオリ電流が最大となるタイミングでバイアス信号の電圧値が最大となるためコリオリ電流を増大させることができる。さらに、コリオリ電流が低減されることにより、その分だけ検出回路２０の初段のＱ／Ｖアンプ２１Ａ，２１Ｂの利得を大きくすることができる。従って、第１実施形態の角速度検出装置１によれば、検出回路２０において、Ｑ／Ｖアンプ２１Ａ，２１Ｂの出力信号のＳ／Ｎ比が向上するので、Ｑ／Ｖアンプ２１Ａ，２１Ｂの出力信号に基づいて生成される角速度データＳＯのＳ／Ｎ比を向上させることができる。
また、第１実施形態の角速度検出装置１では、駆動信号が帰還された駆動モニター信号は、駆動信号に同期しているため、バイアス信号生成回路１２は、Ｑ／Ｖアンプ１１１Ａ，１１１Ｂによって駆動モニター信号が変換された信号に基づいて、バイアス信号を生成することができる。従って、第１実施形態の角速度検出装置１によれば、Ｑ／Ｖアンプ１１１Ａ，１１１Ｂをバイアス信号の生成に兼用することができるので、バイアス信号生成回路１２の面積の増加を低減させることができる。
１−２．第２実施形態
以下、第２実施形態の角速度検出装置１について、第１実施形態と重複する説明は省略し、第１実施形態と異なる内容を中心に説明する。
図５は、第２実施形態の角速度検出装置１の構成を示す図である。また、図６は、図５のＡ点〜Ｇ点における信号波形の一例を示す図である。図５に示すように、第２実施形態の角速度検出装置１では、制御回路３において、駆動回路１０に含まれるバイアス信号生成回路１２の構成が第１実施形態（図３）と異なり、その他の構成は第１実施形態（図３）と同様である。
図５に示すように、第２実施形態では、バイアス信号生成回路１２は、逓倍回路１２６、振幅調整回路１２７及びバイアス信号出力回路１２８を含む。
逓倍回路１２６は、Ｑ／Ｖアンプ１１１Ａ，１１１Ｂから出力される交流電圧信号を差動増幅し、２逓倍したシングルエンドの信号（図６（Ｄ点の信号）参照）を出力する。
振幅調整回路１２７は、逓倍回路１２６の出力信号を、あらかじめ記憶部３０に記憶されている振幅調整情報に基づいて所定範囲の振幅Ｖａｃに調整した信号（図６（Ｅ点の信号）参照）を出力する。
バイアス信号出力回路１２８は、直流電圧Ｖｄｃ（例えば十数Ｖ）を生成し、直流電圧Ｖｄｃに、逓倍回路１２６によって２逓倍され、振幅調整回路１２７によって振幅が調整された信号を重畳させてバイアス信号（図６（Ｆ点の信号）参照）を生成し、当該バイアス信号を出力する。バイアス信号出力回路１２８は、例えば、昇圧回路によって電源電圧（例えば、１．８Ｖ）を昇圧し、昇圧された電圧からレギュレーターによって直流電圧Ｖｄｃを生成してもよい。直流電圧Ｖｄｃを基準として、バイアス信号の振幅はＶａｃである。すなわち、振幅調整回路１２７は、バイアス信号の振幅をＶａｃに調整する回路として機能している。バイアス信号出力回路１２８から出力されるバイアス信号は、制御回路３の端子ＢＩＡＳを介して、角速度センサー２の端子３０４（角速度検出素子４の各固定部２４３、駆動部２４１、錘部２５０等）に供給される。
図６に示すように、バイアス信号出力回路１２８から出力されるバイアス信号は、クアドラチャー電流が最大となるタイミングにおける電圧値Ｖｄｃ−Ｖａｃが、コリオリ電流が最大となるタイミングにおける電圧値Ｖｄｃ＋Ｖａｃよりも小さい。具体的には、バイアス信号は、クアドラチャー電流が最大となるタイミングにおいて電圧値が最大となり、コリオリ電流が最大となるタイミングにおいて電圧値が最小となる。コリオリ電流が最大となるタイミングでバイアス信号の電圧値が最大となるため、角速度検出素子４の錘部２５０ａ，２５０ｂに充電される電荷量が最大となる。その結果、本実施形態では、例えば、一定電圧値Ｖｄｃであるバイアス電圧が錘部２５０ａ，２５０ｂに印加される従来構成におけるコリオリ電流（図６のＧ点の信号（破線））と比較して、コリオリ電流（図６のＧ点の信号（実線））が増大する。また、クアドラチャー電流が最大となるタイミングでバイアス信号の電圧値が最小となるため、錘部２５０ａ，２５０ｂに充電される電荷量が最小となる。その結果、本実施形態では、例えば、一定電圧値Ｖｄｃであるバイアス電圧が錘部２５０ａ，２５０ｂに印加される従来構成におけるクアドラチャー電流（図６のＧ点の信号（破線））と比較して、クアドラチャー電流（図６のＧ点の信号（実線））が低減される。
以上に説明したように、第２実施形態の角速度検出装置１では、第１実施形態と同様、クアドラチャー電流を低減させることができるとともに、コリオリ電流が最大となるタイミングでバイアス信号の電圧値が最大となるためコリオリ電流を増大させることができる。さらに、コリオリ電流が低減されることにより、その分だけ検出回路２０の初段のＱ／Ｖアンプ２１Ａ，２１Ｂの利得を大きくすることができる。従って、第２実施形態の角速度検出装置１によれば、検出回路２０において、Ｑ／Ｖアンプ２１Ａ，２１Ｂの出力信号のＳ／Ｎ比が向上するので、Ｑ／Ｖアンプ２１Ａ，２１Ｂの出力信号に基づいて生成される角速度データＳＯのＳ／Ｎ比を向上させることができる。
また、第２実施形態の角速度検出装置１では、第１実施形態と同様、駆動信号が帰還された駆動モニター信号は、駆動信号に同期しているため、バイアス信号生成回路１２は、Ｑ／Ｖアンプ１１１Ａ，１１１Ｂによって駆動モニター信号が変換された信号に基づいて、バイアス信号を生成することができる。従って、第２実施形態の角速度検出装置１によれば、Ｑ／Ｖアンプ１１１Ａ，１１１Ｂをバイアス信号の生成に兼用することができるので、バイアス信号生成回路１２の面積の増加を低減させることができる。
１−３．変形例
上記の第１実施形態では、バイアス信号生成回路１２において、振幅調整回路１２１は、整流回路１２２の前段に設けられているが、整流回路１２２の後段に設けられていてもよい。また、上記の第２実施形態では、バイアス信号生成回路１２において、振幅調整回路１２７は、逓倍回路１２６の後段に設けられているが、逓倍回路１２６の前段に設けられていてもよい。
また、上記の各実施形態では、バイアス信号生成回路１２は、Ｑ／Ｖアンプ１１１Ａ，１１１Ｂから出力される交流電圧信号に基づいてバイアス信号を生成しているが、駆動モニター信号に基づく他の信号に基づいてバイアス信号を生成してもよい。例えば、バイアス信号生成回路１２は、位相調整回路１１２Ａ，１１２Ｂの出力信号に基づいてバイアス信号を生成してもよい。この場合、位相調整回路１１２Ａ，１１２Ｂの出力信号は、Ｑ／Ｖアンプ１１１Ａ，１１１Ｂから出力される交流電圧信号に対して、９０°位相が遅れているため、上記の各実施形態におけるバイアス信号生成回路１２において、その入力から出力に至る信号経路上に９０°位相を進める（２７０°位相を遅らせる）位相調整回路をさらに設ければよい。
また、上記の各実施形態では、角速度検出装置１が出力する角速度信号はデジタル信号であるが、アナログ信号であってもよい。
また、上記の各実施形態の角速度検出装置１は、１軸分の角速度を検出するが、互いに交差する複数軸（２軸、３軸あるいは４軸以上）回りの角速度を検出してもよい。この変形例の角速度検出装置１は、例えば、角速度検出素子、駆動回路及び検出回路が軸毎に独立して設けられていてもよいし、各軸回りの角速度をそれぞれ検出する複数の角速度検出素子に対して駆動回路及び検出回路の一方又は両方が共通に設けられていてもよい。
２．慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）
図７は、本実施形態の慣性計測装置の構成例を示す図である。図７に示されるように、本実施形態の慣性計測装置４００は、互いに交差（理想的には、直交）する３軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）の角速度をそれぞれ検出する３つの角速度検出装置４１１〜４１３、互いに交差（理想的には、直交）する３軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）の加速度をそれぞれ検出する３つの加速度検出装置４２１〜４２３、信号処理回路４３０、記憶部４４０及び通信回路４５０を含んで構成されている。なお、本実施形態の慣性計測装置４００は、図７に示される構成要素（各部）の一部を省略または変更してもよいし、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
角速度検出装置４１１は、ｘ軸回りに生じる角速度を検出し、検出したｘ軸角速度の大きさ及び向きに応じた角速度信号を出力する。角速度検出装置４１２は、ｙ軸回りに生じる角速度を検出し、検出したｙ軸角速度の大きさ及び向きに応じた角速度信号を出力する。角速度検出装置４１３は、ｚ軸回りに生じる角速度を検出し、検出したｚ軸角速度の大きさ及び向きに応じた角速度信号を出力する。
加速度検出装置４２１は、ｘ軸回りに生じる加速度を検出し、検出したｘ軸加速度の大きさ及び向きに応じた加速度信号を出力する。加速度検出装置４２２は、ｙ軸回りに生じる加速度を検出し、検出したｙ軸加速度の大きさ及び向きに応じた加速度信号を出力する。加速度検出装置４２３は、ｚ軸回りに生じる加速度を検出し、検出したｚ軸加速度の大きさ及び向きに応じた加速度信号を出力する。
なお、３つの角速度検出装置４１１〜４１３は、１つのパッケージに収容されて３軸角速度検出モジュールを構成してもよい。同様に、３つの加速度検出装置４２１〜４２３は、１つのパッケージに収容されて３軸加速度検出モジュールを構成してもよい。
信号処理回路４３０は、角速度検出装置４１１〜４１３から出力された３軸角速度信号を取得し、加速度検出装置４２１〜４２３から出力された３軸加速度信号を取得し、取得した３軸角速度信号及び３軸加速度信号を処理する。例えば、信号処理回路４３０は、取得した３軸角速度信号及び３軸加速度信号を順次Ａ／Ｄ変換して３軸角速度データ及び３軸加速度データからなる慣性データを生成し、時刻情報を付して慣性データを記憶部４４０に記憶する処理を行う。また、信号処理回路４３０は、角速度検出装置４１１〜４１３及び加速度検出装置４２１〜４２３の各々の取り付け角誤差（各検出軸とｘ軸，ｙ軸，ｚ軸との誤差）に応じてあらかじめ算出された補正パラメーターを用いて、記憶部４４０に記憶した慣性データをｘｙｚ座標系のデータに変換（補正）し、記憶部４４０に記憶する処理を行う。また、信号処理回路４３０は、ｘｙｚ座標系のデータに変換して記憶部４４０に記憶した慣性データを時刻順に読み出し、時刻情報と慣性データとを含むパケットデータを生成し、通信回路４５０に出力する。
また、信号処理回路４３０は、慣性データに対して、オフセット補正処理や温度補正処理を行ってもよいし、角速度検出装置４１１〜４１３及び加速度検出装置４２１〜４２３の各々の検出動作（例えば、検出周期等）を制御してもよい。
通信回路４５０は、信号処理回路４３０の処理によって得られたパケットデータ（時刻情報付きの慣性データ）を受け取って、当該パケットデータをあらかじめ決められた通信フォーマットに合わせたシリアルデータに変換し、外部に送信する。
なお、角速度検出装置４１１〜４１３が出力する３軸角速度信号及び加速度検出装置４２１〜４２３が出力する３軸加速度信号は、デジタル信号であってもよい。また、本実施形態の慣性計測装置４００は、３つの角速度検出装置４１１〜４１３と３つの加速度検出装置４２１〜４２３とを含むが、少なくとも１つの角速度検出装置を含めばよい。
本実施形態の慣性計測装置４００において、角速度検出装置４１１〜４１３の少なくとも何れかとして、上記の各実施形態又は各変形例の角速度検出装置１が適用される。本実施形態の慣性計測装置４００によれば、角速度検出装置４１１〜４１３の少なくとも何れかとして、角速度信号のＳ／Ｎ比を向上させることが可能な角速度検出装置１が適用されるので、高い計測精度を達成することができる。
３．移動体測位装置
図８は、本実施形態の移動体測位装置の構成例を示す図である。図８に示されるように、本実施形態の移動体測位装置５００は、センサーモジュール５１０、処理部５２０、操作部５３０、記憶部５４０、表示部５５０、音出力部５６０及び通信部５７０を含んで構成されており、各種の移動体に搭載される。なお、本実施形態の移動体測位装置５００は、図８に示される構成要素（各部）の一部を省略または変更してもよいし、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
センサーモジュール５１０は、慣性計測装置５１１と衛星信号受信部５１２とを含む。
慣性計測装置５１１は、３軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）回りに生じる角速度をそれぞれ検出する不図示の３つの角速度検出装置と、３軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）回りに生じる加速度をそれぞれ検出不図示の３つの加速度検出装置と、を含む。そして、センサーモジュール５１０は、３つの角速度検出装置によって検出された３軸角速度信号及び３つの加速度検出装置によって検出された３軸加速度信号に対して、所定の処理（Ａ／Ｄ変換処理、取り付け角誤差の補正処理等）を行う。さらに、センサーモジュール５１０は、所定の処理を行って得られた慣性データ（３軸角速度データ及び３軸加速度データ）を処理部５２０に出力する。慣性計測装置５１１として、上記の実施形態の慣性計測装置４００が適用される。
衛星信号受信部５１２は、不図示のアンテナを介して、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星等の測位用衛星から、当該測位用衛星の軌道情報や時刻情報等を含む航法メッセージ（「測位用情報」の一例）が重畳された電波（衛星信号）を受信する。衛星信号受信部５１２は、例えば３つ以上の測位用衛星からそれぞれ送信された衛星信号を受信し、例えば公知の技術により、受信した各衛星信号に重畳されている航法メッセージを復調（取得）し、各航法メッセージを処理部５２０に出力する。なお、衛星信号受信部５１２は、ＧＰＳ以外の全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）の測位用衛星やＧＮＳＳ以外の測位用衛星からの衛星信号を用いてもよいし、ＷＡＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＥＧＮＯＳ(European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service)、ＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（GLObalNAvigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ、ＢｅｉＤｏｕ（BeiDou Navigation Satellite System）等の衛星測位システムのうち１つ、あるいは２つ以上のシステムの測位用衛星からの衛星信号を利用してもよい。
図８では、慣性計測装置５１１と衛星信号受信部５１２とは、センサーモジュール５１０に含まれているが、センサーモジュール５１０として一体化されていなくてもよい。すなわち、慣性計測装置５１１と衛星信号受信部５１２とは１つのパッケージに収容されていなくてもよい。
操作部５３０は、操作キーやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、ユーザーによる操作に応じた操作信号を処理部５２０に出力する。
記憶部５４０は、処理部５２０が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）や、処理部５２０の作業領域として用いられ、ＲＯＭから読み出されたプログラムやデータ、操作部５３０から入力されたデータ、処理部５２０が各種プログラムにしたがって実行した演算結果等を一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。
表示部５５０は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）、有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic Electro-Luminescence Display）、電気泳動ディスプレイ等により構成される表示装置であり、処理部５２０から入力される表示信号に基づいて各種の情報を表示する。
音出力部５６０は、スピーカー等の音を出力する装置である。
通信部５７０は、処理部５２０と外部装置との間のデータ通信を成立させるための各種制御を行う。
処理部５２０は、記憶部５４０に記憶されているプログラムに従い、各種の計算処理や制御処理を行う。具体的には、処理部５２０は、慣性計測装置５１１から慣性データを取得し、衛星信号受信部５１２から航法メッセージを取得し、取得したこれらのデータや操作部５３０からの操作信号に応じた各種の処理、外部装置とデータ通信を行うために通信部５７０を制御する処理、表示部５５０に各種の情報を表示させるための表示信号を送信する処理、音出力部５６０に各種の音を出力させる処理等を行う。
特に、本実施形態では、処理部５２０は、記憶部５４０に記憶されているプログラムを実行することにより、姿勢算出部５２１、位置算出部５２２及び位置補正部５２３の各部として機能する。
姿勢算出部５２１は、慣性計測装置５１１から出力される慣性データに基づいて、例えば公知の手法により、移動体測位装置５００が搭載される移動体の姿勢を算出する。
位置算出部５２２は、衛星信号受信部５１２から出力される航法メッセージに基づいて、移動体の位置を算出する。具体的には、位置算出部５２２は、衛星信号受信部５１２から出力される３つ以上の航法メッセージに含まれる衛星信号の発信時刻や受信時の電波伝搬遅れ等の情報を用いて、移動体測位装置５００が搭載される移動体と３つ以上の測位用衛星との各距離を算出する。そして、位置算出部５２２は、算出した距離から移動体の位置を算出する。
位置補正部５２３は、姿勢算出部５２１が算出した移動体の姿勢に基づいて、位置算出部５２２が算出した移動体の位置を補正する。例えば、位置補正部５２３は、移動体の姿勢から移動体の水平面に対する傾斜角度を算出し、算出した傾斜角度に基づいて、移動体の水平面上の位置を移動体が移動する面における位置に補正してもよい。
処理部５２０は、移動体の位置や姿勢等の情報を、表示部５５０に表示させ、あるいは音出力部５６０から出力させ、あるいは、通信部５７０を介して外部装置に送信する。
なお、衛星信号受信部５１２が各衛星信号を受信して航法メッセージを復調し、位置算出部５２２が航法メッセージを用いて移動体と各測位用衛星との距離を算出して移動体の位置を算出しているが、衛星信号受信部５１２が、移動体と各測位用衛星との距離を算出してもよいし、移動体の位置を算出してもよい。すなわち、衛星信号受信部５１２が、位置算出部５２２が行う処理の少なくとも一部を行ってもよい。
本実施形態の移動体測位装置５００によれば、慣性計測装置５１１として、高い計測精度を達成することが可能な慣性計測装置４００が適用されるので、例えば、移動体の位置や姿勢等をより高精度に測定することができる。
４．電子機器
図９は、本実施形態の電子機器の機能ブロック図の一例である。図９に示されるように、本実施形態の電子機器６００は、角速度検出装置６１０、演算処理装置６２０、操作部６３０、ＲＯＭ６４０、ＲＡＭ６５０、通信部６６０、表示部６７０、音出力部６８０を含んで構成されている。なお、本実施形態の電子機器６００は、図９に示される構成要素（各部）の一部を省略または変更してもよいし、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
角速度検出装置６１０は、１軸又は複数軸（２軸、３軸、あるいは４軸以上）回りに生じる角速度をそれぞれ検出し、角速度信号を演算処理装置６２０に出力する。角速度検出装置６１０として、上記の各実施形態又は各変形例の角速度検出装置１が適用される。
演算処理装置６２０は、ＲＯＭ６４０等に記憶されているプログラムに従い、各種の計算処理や制御処理を行う。具体的には、演算処理装置６２０は、角速度検出装置６１０から出力された角速度信号に基づいて演算処理（例えば、各種の計算処理や制御処理など）を行う。また、演算処理装置６２０は、操作部６３０からの操作信号に応じた各種の処理、外部とデータ通信を行うために通信部６６０を制御する処理、表示部６７０に各種の情報を表示させるための表示信号を送信する処理、音出力部６８０に各種の音を出力させる処理等を行う。
操作部６３０は、操作キーやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、ユーザーによる操作に応じた操作信号を演算処理装置６２０に出力する。
ＲＯＭ６４０は、演算処理装置６２０が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。
ＲＡＭ６５０は、演算処理装置６２０の作業領域として用いられ、ＲＯＭ６４０から読み出されたプログラムやデータ、操作部６３０から入力されたデータ、演算処理装置６２０が各種プログラムにしたがって実行した演算結果等を一時的に記憶する。
通信部６６０は、演算処理装置６２０と外部装置との間のデータ通信を成立させるための各種制御を行う。
表示部６７０は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）、有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic Electro-Luminescence Display）、電気泳動ディスプレイ等により構成される表示装置であり、演算処理装置６２０から入力される表示信号に基づいて各種の情報を表示する。
音出力部６８０は、スピーカー等の音を出力する装置である。
本実施形態の電子機器６００によれば、角速度検出装置６１０として、角速度信号のＳ／Ｎ比を向上させることが可能な角速度検出装置１が適用されるので、例えば、角速度の変化に基づく処理（例えば、姿勢に応じた制御など）をより高精度に行うことができる。
電子機器６００としては種々の電子機器が考えられる。例えば、作業用ロボット、ヘルスモニタリング装置、無人運転装置、パーソナルコンピューター（例えば、モバイル型パーソナルコンピューター、ラップトップ型パーソナルコンピューター、タブレット型パーソナルコンピューター）、携帯電話機などの移動体端末、ディジタルカメラ、インクジェット式吐出装置（例えば、インクジェットプリンター）、ルーターやスイッチなどのストレージエリアネットワーク機器、ローカルエリアネットワーク機器、移動体端末基地局用機器、テレビ、ビデオカメラ、ビデオレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ゲーム用コントローラー、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ（point of sale）端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター、ヘッドマウントディスプレイ、モーショントレース、モーショントラッキング、モーションコントローラー、ＰＤＲ（歩行者位置方位計測）等が挙げられる。
図１０は、電子機器６００の一例であるスマートフォンの外観の一例を示す図であり、図１１は、電子機器６００の一例としての腕装着型の携帯機器の外観の一例を示す図である。図１０に示される電子機器６００であるスマートフォンは、操作部６３０としてボタンを、表示部６７０としてＬＣＤを備えている。図１１に示される電子機器６００である腕装着型の携帯機器は、操作部６３０としてボタンおよび竜頭を、表示部６７０としてＬＣＤを備えている。これらの電子機器６００は、角速度検出装置６１０として、角速度信号のＳ／Ｎ比を向上させることが可能な角速度検出装置１が適用されるので、角速度の変化に基づく処理（例えば、姿勢に応じた表示制御など）をより高精度に行うことができる。
更に、電子機器６００の一例として携帯型電子機器の１つである腕時計型の活動計（アクティブトラッカー）がある。腕時計型の活動計は、バンド等によって手首等の部位（被検体）に装着され、デジタル表示の表示部を備え無線通信が可能である。上述した本実施形態に係る角速度検出装置１は、腕時計型の活動計に組み込まれている。
表示部６７０を構成する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）では、種々の検出モードに応じて、例えば、ＧＰＳや地磁気センサーを用いた位置情報、移動量や加速度センサーや角速度センサーなどを用いた運動量などの運動情報、脈波センサーなどを用いた脈拍数などの生体情報、もしくは現在時刻などの時刻情報などが表示される。
図１２は、携帯型の電子機器６００の実施形態に係るリスト機器８００（腕時計型の活動計）の平面図である。リスト機器８００は、ランニングウォッチ、ランナーズウォッチ、デュアスロンやトライアスロン等マルチスポーツ対応のランナーズウォッチ、アウトドアウォッチ、及び衛星測位システム、例えば、ＧＰＳを搭載したＧＰＳウォッチ、等に広く適用できる。
リスト機器８００は、ユーザー（装着者）の所与の部位（例えば、手首）に装着され、ユーザーの位置情報や運動情報などを検出することができる。リスト機器は、ユーザーに装着されて位置情報や運動情報などを検出する機器本体８１０と、機器本体８１０に取り付けられ機器本体８１０をユーザーに装着するための第１のバンド部８２１および第２のバンド部８２２と、を含む。なお、リスト機器８００には、ユーザーの位置情報や運動情報に加えて、例えば脈波情報などの生体情報を検出する機能や時刻情報などを取得する機能を設けることができる。
機器本体８１０は、ユーザーへの装着側にケースとしてのボトムケース（不図示）が配置され、ユーザーへの装着側と反対側には、表側に開口する開口部を有するケースとしてのトップケース８３０が配置されている。ここで、ボトムケースとトップケース８３０とによって、ケースが構成される。機器本体８１０の表側（トップケース８３０）に位置する開口部の外側には、ベゼル８４０が設けられるとともに、このベゼル８４０の内側にベゼル８４０と並んで配置されて内部構造を保護する天板部分（外壁）としての風防板（例えば、ガラス板）８５０が設けられている。風防板８５０は、透光性カバーとして機能し、トップケース８３０の開口部を塞ぐように配置されている。機器本体８１０の表側（トップケース８３０）の側面には、複数の操作部８７１（操作ボタン）が設けられている。なお、ベゼル８４０には、表側から視認可能な表示を設けることができる。
また、機器本体８１０は、風防板８５０の直下に配置されている液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などで構成される表示部８７４と、風防板８５０の外縁部分と表示部８７４との間に配置されている吸湿部材８６０と、を有しており、表示部８７４及び吸湿部材８６０はケースに収容されている。なお、吸湿部材８６０には、表側から視認可能な表示を設けることができる。機器本体８１０は、風防板８５０を介して、表示部８７４の表示や吸湿部材８６０の表示をユーザーが閲覧可能な構成としてもよい。つまり本実施形態のリスト機器８００では、検出した位置情報や運動情報、或いは時刻情報等の種々の情報を表示部８７４に表示し、当該表示を機器本体８１０のトップ側からユーザーに提示するものであってもよい。また、ボトムケースの両側には、第１のバンド部８２１および第２のバンド部８２２との接続部である一対のバンド装着部（不図示）が設けられている。
図１３は、リスト機器８００の機能ブロック図の一例である。図１３に示すように、リスト機器８００は、処理部８７０、ＧＰＳセンサー８８０、地磁気センサー８８１、圧力センサー８８２、加速度センサー８８３、角速度センサー８８４、脈拍センサー８８５、温度センサー８８６、操作部８７１、計時部８７２、記憶部８７３、表示部８７４、音出力部８７５、通信部８７６、バッテリー８７７などを含んで構成されており、これらの各部はケースに収容されている。但し、リスト機器８００の構成は、これらの構成要素の一部を削除又は変更し、あるいは他の構成要素を追加したものであってもよい。
通信部８７６は、リスト機器８００と他の情報端末との間の通信を成立させるための各種制御を行う。通信部８７６は、例えば、Bluetooth（登録商標）（BTLE：Bluetooth Low Energyを含む）、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）（Wireless Fidelity）、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、ＮＦＣ（Near field communication）、ＡＮＴ＋（登録商標）等の近距離無線通信規格に対応した送受信機や通信部８７６はＵＳＢ（Universal Serial Bus）等の通信バス規格に対応したコネクターを含んで構成される。
処理部８７０（プロセッサー）は、例えば、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等により構成される。処理部８７０は、記憶部８７３に格納されたプログラムと、操作部８７１から入力された信号とに基づき、各種の処理を実行する。処理部８７０による処理には、ＧＰＳセンサー８８０、地磁気センサー８８１、圧力センサー８８２、加速度センサー８８３、角速度センサー８８４、脈拍センサー８８５、温度センサー８８６、計時部８７２の各出力信号（出力データ）に対するデータ処理、表示部８７４に画像を表示させる表示処理、音出力部８７５に音を出力させる音出力処理、通信部８７６を介して情報端末と通信を行う通信処理、バッテリー８７７からの電力を各部へ供給する電力制御処理などが含まれる。
処理部８７０は、高精度のＧＰＳ機能により計測開始からのユーザーが移動した合計距離を計測する。また、処理部８７０は、距離計測の結果から、ユーザーの現在の走行ペースを計測し表示する。また、処理部８７０は、ユーザーの走行開始から現在までの平均スピードを算出し表示する。また、処理部８７０は、ＧＰＳ機能により、標高を計測し表示する。また、処理部８７０は、ＧＰＳ電波が届かないトンネル内などでもユーザーの歩幅を計測し表示する。また、処理部８７０は、ユーザーの１分あたりの歩数（ピッチ）を計測し表示する。また、処理部８７０は、脈拍センサーによりユーザーの心拍数を計測し表示する。また、処理部８７０は、ユーザーの山間部でのトレーニングやトレイルランにおいて、地面の勾配を計測し表示する。また、処理部８７０は、事前に設定した一定距離や一定時間を走った時に、自動でラップ計測（オートラップ）を行う。また、処理部８７０は、ユーザーの消費カロリーを表示する。また、処理部８７０は、ユーザーの運動開始からの歩数の合計を表示する。
上記実施形態に係る角速度検出装置１を含む角速度センサー８８４は、互いに交差する（理想的には直交する）３軸方向の各々の角速度を検出し、検出した３軸角速度の大きさ及び向きに応じた信号（角速度信号）を出力する。
なお、上述したリスト機器８００は、衛星測位システムとしてＧＰＳ（Global Positioning System）を利用しているが、他の全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）を利用してもよい。例えば、ＥＧＮＯＳ(European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service)、ＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（GLObalNAvigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ、ＢｅｉＤｏｕ（BeiDou Navigation Satellite System）、等の衛星測位システムのうち１又は２以上を利用してもよい。また、衛星測位システムの少なくとも１つにＷＡＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＥＧＮＯＳ(European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service)等の静止衛星型衛星航法補強システム（ＳＢＡＳ：Satellite-based Augmentation System）を利用してもよい。
５．移動体
図１４は、本実施形態の移動体の一例である自動車の構成を示す斜視図である。図１４に示すように、自動車１５００には角速度検出装置１が搭載されており、例えば、角速度検出装置１によって車体１５０１の姿勢を検出することができる。角速度検出装置１から出力される角速度信号は、車体の姿勢を制御する制御部（姿勢制御部）としての車体姿勢制御装置１５０３に供給され、車体姿勢制御装置１５０２は、その信号に基づいて車体１５０１の姿勢を検出し、検出結果に応じてサスペンションの硬軟を制御したり、個々の車輪１５０３のブレーキを制御したりすることができる。また、角速度検出装置１は、他にもキーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）、エンジンコントロール、自動運転用慣性航法の制御機器、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。
また、移動体に適用される角速度検出装置１は、上記の例示の他にも、例えば、二足歩行ロボットや電車などの姿勢制御、ラジコン飛行機、ラジコンヘリコプター、およびドローンなどの遠隔操縦あるいは自律式の飛行体の姿勢制御、農業機械（農機）、もしくは建設機械（建機）などの姿勢制御において利用することができる。以上のように、各種移動体の姿勢制御の実現にあたって、角速度検出装置１、およびそれぞれの制御部（不図示）が組み込まれる。
このような移動体は、角速度信号のＳ／Ｎ比を向上させることが可能な角速度検出装置１、および制御部（不図示）を備えているので、制御部による角速度の変化に基づく制御（姿勢制御等）を高精度に行うことができる。
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。
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
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…角速度検出装置、２…角速度センサー、３…制御回路、４…角速度検出素子、１０…駆動回路、１１…駆動信号生成回路、１２…バイアス信号生成回路、２０…検出回路、２１Ａ，２１Ｂ…Ｑ／Ｖアンプ（チャージアンプ）、２２…差動増幅器、２３…同期検波回路、２４…ＡＣ増幅器、２５…ローパスフィルター、２６…Ａ／Ｄ変換器、２７…デジタル処理回路、３０…記憶部、４０…シリアルインターフェース回路、１１１Ａ，１１１Ｂ…Ｑ／Ｖアンプ（チャージアンプ）、１１２Ａ，１１２Ｂ…位相調整回路、１１３…差動増幅器、１１４…整流回路、１１５…積分回路、１１６…駆動信号出力回路、１１７…コンパレーター、１１８…コンパレーター、１２１…振幅調整回路、１２２…整流回路、１２３…バイアス信号出力回路、１２６…逓倍回路、１２７…振幅調整回路、１２８…バイアス信号出力回路、２０２…基板、２０５，２０５ａ，２０５ｂ…固定検出電極、２４０，２４０ａ，２４０ｂ…構造体、２４１…駆動部、２４２…駆動ばね部、２４３…固定部、２４４…可動駆動電極、２４５…固定駆動電極、２４６…固定駆動電極、２４７…可動駆動モニター電極、２４８，２４９…固定駆動モニター電極、２５０，２５０ａ，２５０ｂ…錘部、２５１…連結部、３０１〜３１０…端子、３５１〜３６０…配線、４００…慣性計測装置、４１１，４１２，４１３…角速度検出装置、４２１，４２２，４２３…加速度検出装置、４３０…信号処理回路、４４０…記憶部、４５０…通信回路、５００…移動体測位装置、５１０…センサーモジュール、５２０…処理部、５２１…姿勢算出部、５２２…位置算出部、５２３…位置補正部、５３０…操作部、５４０…記憶部、５５０…表示部、５６０…音出力部、５７０…通信部、６００…電子機器、６１０…角速度検出装置、６２０…演算処理装置、６３０…操作部、６４０…ＲＯＭ、６５０…ＲＡＭ、６６０…通信部、６７０…表示部、６８０…音出力部、８００…リスト機器、８１０…機器本体、８２１…第１のバンド部、８２２…第２のバンド部、８３０…トップケース、８４０…ベゼル、８５０…風防板、８６０…吸湿部材、８７０…処理部、８８０…ＧＰＳセンサー、８８１…地磁気センサー、８８２…圧力センサー、８８３…加速度センサー、８８４…角速度センサー、８８５…脈拍センサー、８８６…温度センサー、８７１…操作部、８７２…計時部、８７３…記憶部、８７４…表示部、８７５…音出力部、８７６…通信部、８７７…バッテリー、１５００…自動車、１５０１…車体、１５０２…車体姿勢制御装置、１５０３…車輪

Claims (12)

  1. 角速度検出素子を駆動する駆動回路であって、
    前記角速度検出素子を駆動する駆動信号を生成する駆動信号生成回路と、
    前記角速度検出素子に印加されるバイアス信号を生成するバイアス信号生成回路と、
    を含み、
    前記角速度検出素子の検出電極から、
    前記角速度検出素子の駆動振動に基づいて発生する漏れ信号と、
    前記角速度検出素子に加わる角速度に基づいて発生するコリオリ信号と、が出力され、
    前記バイアス信号は、
    前記漏れ信号が最大となるタイミングにおける電圧値が、前記コリオリ信号が最大となるタイミングにおける電圧値よりも小さい、駆動回路。
  2. 請求項１において、
    前記バイアス信号は、
    前記漏れ信号が最大となるタイミングにおいて電圧値が最小となり、前記コリオリ信号が最大となるタイミングにおいて電圧値が最大となる、駆動回路。
  3. 請求項１又は２において、
    前記角速度検出素子の駆動モニター電極から、前記駆動信号が帰還された帰還信号が出力され、
    前記駆動信号生成回路は、
    前記帰還信号に基づいて、前記駆動信号を生成し、
    前記バイアス信号生成回路は、
    前記帰還信号に基づく信号に基づいて、前記バイアス信号を生成する、駆動回路。
  4. 請求項３において、
    前記バイアス信号生成回路は、
    前記帰還信号に基づく信号を整流する整流回路と、
    直流電圧を生成し、前記直流電圧に前記整流回路によって整流された信号を重畳させて前記バイアス信号を生成し、前記バイアス信号を出力するバイアス信号出力回路と、を含む、駆動回路。
  5. 請求項３において、
    前記バイアス信号生成回路は、
    前記帰還信号に基づく信号を２逓倍する逓倍回路と、
    直流電圧を生成し、前記直流電圧に前記逓倍回路によって２逓倍された信号を重畳させて前記バイアス信号を生成し、前記バイアス信号を出力するバイアス信号出力回路と、を含む、駆動回路。
  6. 請求項１乃至５のいずれか一項において、
    前記バイアス信号生成回路は、
    前記バイアス信号の振幅を調整する振幅調整回路を含む、駆動回路。
  7. 請求項１乃至６の何れか一項に記載の駆動回路と、
    前記角速度検出素子の前記検出電極から出力される信号に基づいて、角速度信号を生成する検出回路と、
    前記角速度検出素子と、
    を含む、角速度検出装置。
  8. 請求項７に記載の角速度検出装置と、
    前記角速度検出装置から出力された前記角速度信号を取得し、前記角速度信号を処理する信号処理回路と、
    前記信号処理回路の処理によって得られた慣性データを外部に送信する通信回路と、
    を含む、慣性計測装置。
  9. 移動体に搭載され、前記移動体の位置を測定する移動体測位装置であって、
    請求項８に記載の慣性計測装置と、
    測位用衛星から衛星信号を受信し、前記衛星信号に重畳されている測位用情報を取得する衛星信号受信部と、
    前記測位用情報に基づいて、前記移動体の位置を算出する位置算出部と、
    前記慣性計測装置から出力される前記慣性データに基づいて、前記移動体の姿勢を算出する姿勢算出部と、
    前記姿勢に基づいて前記位置を補正する位置補正部と、
    を含む、移動体測位装置。
  10. 請求項７に記載の角速度検出装置と、
    前記角速度検出装置が収容されているケースと、
    前記ケースに収容され、前記角速度検出装置からの出力データを処理する処理部と、
    前記ケースに収容されている表示部と、
    前記ケースの開口部を塞いでいる透光性カバーと、
    を含む、携帯型電子機器。
  11. 請求項７に記載の角速度検出装置と、
    前記角速度検出装置から出力された前記角速度信号に基づいて演算処理を行う演算処理装置と、
    を含む、電子機器。
  12. 請求項７に記載の角速度検出装置と、
    前記角速度検出装置から出力された前記角速度信号に基づいて姿勢の制御を行う姿勢制御部と、を含む、移動体。
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