特許 6982725 センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6982725

(24)【登録日】2021年11月25日

(45)【発行日】2021年12月17日

(54)【発明の名称】センサ

(51)【国際特許分類】

   G01C 19/5776 20120101AFI20211206BHJP

   G01C 19/5614 20120101ALI20211206BHJP

【ＦＩ】

   G01C19/5776

   G01C19/5614

【請求項の数】4

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2017-206288(P2017-206288)

(22)【出願日】2017年10月25日

(65)【公開番号】特開2019-78659(P2019-78659A)

(43)【公開日】2019年5月23日

【審査請求日】2020年7月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106116

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 健司

(74)【代理人】

【識別番号】100115554

【弁理士】

【氏名又は名称】野村 幸一

(72)【発明者】

【氏名】黒田 啓介

(72)【発明者】

【氏名】森 岳志

【審査官】 山▲崎▼ 和子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−０９２６８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０１３９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０２５６９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０１９０１９９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｃ １９／００−１９／７２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物理量の大きさに応じた検出信号を出力する素子と、
前記素子に駆動信号を出力し、前記素子からモニタ信号が入力される駆動回路と、
前記検出信号が入力され、前記物理量に応じた物理量信号を出力する検出回路と、を備え、
前記検出回路は、
前記検出信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器からの信号を同期検波する同期検波回路と、
前記同期検波回路からの信号を処理する処理回路と、
第１の診断回路と、
第２の診断回路と、
第３の診断回路と、を有し、
前記第１の診断回路は、前記処理回路に入力される第１の信号と前記処理回路から出力される第２の信号とが入力されることで前記処理回路の異常を診断し、前記処理回路に異常がある場合に第１のエラー信号を出力するように構成されており、
前記第２の診断回路は、第１の診断信号を出力するように構成されており、前記第１の診断回路は、前記第１の診断信号と前記第２の信号とが入力されることで前記第１の診断回路の異常を診断し、前記第１の診断回路に異常がある場合に前記第１のエラー信号を出力するように構成されている、もしくは、前記第２の診断回路は、第２の診断信号を出力するように構成されており、前記第１の診断回路は、前記第２の診断信号と前記第１の信号とが入力されることで前記第１の診断回路の異常を診断し、前記第１の診断回路に異常がある場合に前記第１のエラー信号を出力するように構成されており、
前記第３の診断回路は、前記第１の診断回路に前記第１の診断信号が入力されたか否かを監視するように構成されている、
センサ。

【請求項2】

前記第１の診断信号と前記第２の信号との組み合わせは、前記第１の診断回路が前記処理回路に異常があると診断して前記第１のエラー信号を出力する組み合わせに設定され、
前記第２の診断信号と前記第１の信号との組み合わせは、前記第１の診断回路が前記処理回路に異常があると診断して前記第１のエラー信号を出力する組み合わせに設定されている請求項１のセンサ。

【請求項3】

前記同期検波回路と前記処理回路との間にＡＤ変換器を更に有し、
前記処理回路はデジタル処理回路である請求項１のセンサ。

【請求項4】

前記素子は角速度を検出する請求項１のセンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両等に用いられるセンサおよびその診断方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、静電気力発生手段によって可動電極を変位させ、この変位によって生じる静電容量の変化に基づいてセンサが正常に動作しているか診断するセンサが知られている。この様なセンサに関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１、２が知られている。

【0003】

あるいは、同期検波後の信号に基づいてセンサが正常に動作しているか診断するセンサが知られている。この様なセンサに関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献３が知られている。

【0004】

あるいは、クロックを分周した信号と電圧制御発振器の出力クロックを分周した信号との比較結果が範囲外のときにアラーム信号を出力することで、センサが正常に動作しているか診断するセンサが知られている。センサが知られている。この様なセンサに関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献４が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平５−２２３８４４号公報

【特許文献2】国際公開第２０１５／１２８９２２号

【特許文献3】特開２０１３−７９９７２号公報

【特許文献4】特開２００３‐２６４４６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、より高い安全性がセンサに求められるようになり、従来のセンサでは安全性を担保するには不十分である。

【0007】

そこで本発明は、安全性を高めたセンサを提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を解決するために本発明のセンサは、検出素子から入力される検出信号を増幅する増幅器と、前記増幅器からの信号を同期検波する同期検波回路と、前記同期検波回路からの信号を処理する処理回路と、を備える。前記処理回路に入力される信号と前記処理回路から出力される信号とが入力され、前記処理回路に異常ある場合に、第１のエラー信号を出力する第１の診断回路と、前記処理回路に入力される信号の代わり、又は前記処理回路から出力される信号の代わりに、診断信号を前記第１の診断回路に出力する第２の診断回路と、前記第２診断回路からの診断信号が前記第１診断回路へと入力されたか否かを監視する第３の診断回路と、を備える。

【発明の効果】

【0009】

本発明のセンサは、安全性を向上できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態におけるセンサのブロック図

【図2】実施の形態におけるセンサの別のブロック図

【図3】同ブロック図の一部を説明する図

【図4】同ブロック図の一部を説明する図

【図5】同ブロック図の一部を説明する図

【図6】検出信号の波形図

【図7】同ブロック図の一部を説明する図

【図8】（ａ）周波数比較回路のブロック図、（ｂ）周波数比較回路の動作を説明する波形図

【図9】同ブロック図の一部を説明する図

【図10】同ブロック図の一部を説明する図

【図11】加速度駆動回路の動作を説明する波形図

【図12】本実施の形態が備える角速度素子の平面図

【図13】本実施の形態が備える加速度素子の平面図

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本実施の形態のセンサについて図面を参照しながら説明する。

【0012】

図１は、実施の形態におけるセンサのブロック図である。図２は、センサのブロック図が機能毎に分けて記載された図である。

【0013】

なお、以下の説明では、各電気信号に対して以下の名称を与えて説明する。「駆動信号」とは、角速度駆動回路１０５から角速度素子１２０への信号、あるいは、加速度駆動回路１１５から加速度素子１３０への信号を意味する。「検出信号」とは、角速度素子１２０から角速度検出回路１１０への信号、あるいは、加速度素子１３０から加速度検出回路１１７への信号を意味する。「診断信号」とは、診断回路から診断される回路への信号を意味する。「応答信号」とは、診断回路される回路から診断回路への信号を意味する。「エラー信号」とは、異常が発生した場合に診断回路から出力される信号を意味する。「物理量信号」とは、センサに働く物理量に応じて、角速度検出回路１１０あるいは加速度検出回路１１７から出力される信号を意味するものである。

【0014】

なお、図１、図２ではセンサの基本的な動作を説明するために必要な構成が記載されたものであり、各種の診断回路は省略されている。

【0015】

なお、図中では増幅器を「ＡＭＰ」、バンドパスフィルタを「ＢＰＦ」、アンチエイリアスフィルタを「ＡＡＦ」、ＡＤ変換回路を「ＡＤＣ」、オートゲインコントロール回路を「ＡＧＣ回路」、と表記する。

【0016】

本実施の形態のセンサは、角速度に起因する信号（角速度検出信号）を出力する角速度素子１２０と、加速度に起因する信号（加速度検出信号）を出力する加速度素子１３０と、角速度素子１２０及び加速度素子１３０に電気的に接続され回路１００と、を備える。

【0017】

ここで、回路１００は、角速度駆動回路１０５と、角速度検出回路１１０と、加速度駆動回路１１５と、加速度検出回路１１７と、信号調整回路１２５と、を備える。

【0018】

角速度駆動回路１０５は、角速度素子１２０に駆動信号（図中で「Ｄ＋、Ｄ−」と表記）を入力して角速度素子１２０を特定の周波数（駆動周波数）で駆動振動させる。さらに、角速度駆動回路１０５は、角速度素子１２０からモニタ信号（図中で「ＭＯ」と表記）が入力される。モニタ信号は、駆動振動によって生じる信号であり、角速度素子１２０の振動の状態を表す信号である。

【0019】

角速度検出回路１１０は、角速度素子１２０から角速度検出信号（図中で「Ｓ＋、Ｓ−」と表記）が入力される。入力された角速度検出信号は角速度検出回路１１０において電気的に処理され、角速度を表す物理量信号として出力する。なお、角速度検出信号は、角速度素子１２０に印加される角速度によって生じる信号である。

【0020】

加速度駆動回路１１５は、加速度素子１３０に搬送波信号（図中で「Ｇｘ＋、Ｇｘ−」と表記）を入力する。

【0021】

加速度検出回路１１７は、加速度素子１３０から加速度検出信号（図中で「Ｇｖ」と表記）が入力される。入力された加速度検出信号は加速度検出回路１１７において電気的に処理され、加速速度を表す物理量信号として出力する。なお、加速度検出信号は、加速度素子１３０に与えられる加速度によって生じる信号である。

【0022】

増幅器１０は、角速度素子１２０が備えるモニタ電極１２８の出力信号（モニタ信号）が入力される。

【0023】

バンドパスフィルタ１２は、増幅器１０から出力される信号が入力される。バンドパスフィルタ１２は角速度素子１２０の駆動周波数と同じ周波数の信号を通過させ、駆動周波数と異なる周波数の信号（例えば、その信号は機械共振に起因する不要信号である。）を減衰させる。なお、バンドパスフィルタ１２を設ける位置は、角速度駆動回路１０５の中であればどこに配置してもよい。

【0024】

オートゲインコントロール回路１４は、バンドパスフィルタ１２の出力信号が入力される整流器１４ａと、この整流器１４ａの出力信号が入力される平滑回路１４ｂとを内部に備え、この平滑回路１４ｂの出力信号の大きさに基づいて、バンドパスフィルタ１２の出力信号を増幅、あるいは減衰する制御を行う。この制御とは、より詳細には、モニタ信号の振幅が小さい場合はオートゲインコントロール回路１４のゲインを増加させて駆動信号の振幅を増加させる。こうすることによって角速度素子１２０に与えられる駆動振動の振幅が増加させてモニタ信号の振幅を減らすよう制御が行われる。反対に、モニタ信号の振幅が大きい場合はオートゲインコントロール回路１４のゲインを減少させて駆動信号の振幅を減少させる。こうすることで角速度素子１２０の駆動振動の振幅を減少させてモニタ信号の振幅を減らすよう制御が行われる。このような制御によって、駆動信号の振幅（即ち、角速度素子１２０の駆動振動の大きさ）がおおよそ一定に保たれる。

【0025】

増幅器１６は、オートゲインコントロール回路１４からの出力信号が入力され、角速度素子１２０を駆動するための駆動信号として駆動電極１２６に出力する。

【0026】

ＰＬＬ回路１８は、バンドパスフィルタ１２の出力信号が入力され、入力信号の位相と同期し、同時に、入力信号の周波数を逓倍したＰＬＬ出力信号を生成する。そして、ＰＬＬ出力信号をモニタ信号（別の表現では、バンドパスフィルタ１２の出力信号）の位相に対して９０度ずれたタイミングのクロック信号（検波信号）を生成する。クロック信号（検波信号）は後述する同期検波回路２６に入力される。

【0027】

増幅器２３は、検出電極１２４から出力される角速度検出信号を増幅し、後述する増幅器２４に出力する。

【0028】

キャンセル回路２８は、キャンセル信号を出力する。このキャンセル信号は角速度検出信号の中に含まれる不要信号成分を相殺するための信号である。キャンセル信号は、増幅器２３から出力される角速度検出信号に加算される。これにより、角速度検出信号に含まれるノイズ信号が相殺（キャンセル）される。なお、ここでいうノイズ信号とは、機械結
合（以下、「ＭＣ」と記載）により駆動振動が角速度素子１２０を変形させることで角速度検出信号に現れる信号である。これは、角速度素子１２０の質量バランスの不一致（素子形状の非対称性）に起因して生じるノイズ信号であり、例えば、本実施の形態の角速度素子１２０の一例である音叉型の素子（詳細は後述する）の場合では、左右のアームの質量に差異があるとノイズ信号が生じる。また、キャンセル信号は、ノイズ信号を予め測定してメモリ（図示しない）に保存しておき、保存した値を読み出すことで生成される。

【0029】

増幅器２４は、差動型の増幅器であり、増幅器２３からの出力信号が入力されて増幅器２４によって差動増幅される。

【0030】

同期検波回路２６は、前述のクロック信号と、増幅器２４とを乗じた信号をアンチエイリアスフィルタ３０に出力する。

【0031】

アンチエイリアスフィルタ３０は、同期検波回路２６から出力された角速度検出信号から高周波成分を除去して出力する。この信号を「角速度信号」と表記する。

【0032】

ＡＤ変換回路３２は、アンチエイリアスフィルタ（角速度）から出力された角速度信号をＡＤ変換してデジタル処理回路４０に出力する。

【0033】

加速度駆動回路は、可動電極１３２ｃと第１の固定電極１３３ａとの間および、可動電極１３２ｃと第２の固定電極１３３ｂとの間に搬送波信号を入力する。

【0034】

増幅器５０は、加速度素子１３０からの加速度検出信号が入力され、可動電極１３２ｃと第１の固定電極１３３ａとの間および、可動電極１３２ｃと第２の固定電極１３３ｂとの間の容量の変化に応じた電圧信号を出力する。

【0035】

増幅器５２は、増幅器５０からの電圧信号を増幅する。増幅器５２の詳細は後述する。

【0036】

アンチエイリアスフィルタ５４は、増幅器５２の出力信号から、後段のＡＤ変換回路のサンプリング周波数の１／２以上の周波数帯域のノイズ成分を減衰した信号を出力する。アンチエイリアスフィルタ５４から出力される信号を「加速度信号」と表記する。

【0037】

ＡＤ変換回路５６は、アンチエイリアスフィルタ５４から出力された加速度信号をＡＤ変換してデジタル処理回路４０に出力する。

【0038】

クロック発振回路４２は、回路１００の内部クロックを生成する。内部クロックは、デジタル処理回路４０の動作、ＡＤ変換回路におけるＡＤ変換などの動作に用いられる。

【0039】

デジタル処理回路４０は、角速度信号に対するオフセット調整やゲイン調整、デジタルフィルタ演算などの各種の演算を行う。あるいは、外部との電気的な通信や各種レジスタの制御などを行う。

【0040】

図３は、同ブロック図の一部を説明する図である。

【0041】

回路１００は、第１の電圧（Ｖｒｅｆ１）を出力する第１の増幅器２１ａと、第２の電圧（Ｖｒｅｆ２）を出力する第２の増幅器２１ｂと、を有する。

【0042】

第１の電圧（Ｖｒｅｆ１）は、回路１００の動作に用いる基準電圧であり、第１の電圧を出力する端子はコンデンサに接続する。

【0043】

第２の電圧（Ｖｒｅｆ２）は、角速度素子１２０の基準電圧であり、第２の電圧（Ｖｒｅｆ２）を出力する端子と角速度素子１２０との間は、第１の配線２０ａと第２の配線２０ｂとで電気的に接続される。なお、第１の配線２０ａと第２の配線２０ｂとは「第１の経路」と「第２の経路」と読み替えてもよい。第２の電圧（Ｖｒｅｆ２）は、例えば、電源電圧とグランドとを抵抗分割することにより生成される。第２の電圧（Ｖｒｅｆ２）は角速度素子１２０に供給される。第２の電圧（Ｖｒｅｆ２）と、前述の駆動信号とによって、角速度素子１２０の駆動振動が発生する。なお、第２の電圧（Ｖｒｅｆ２）を「基準電圧」と表現してもよい。

【0044】

ここで、第２の電圧（Ｖｒｅｆ２）を角速度素子１２０に供給する配線が断線すると、直ちにセンサの動作が停止してしまうが、図３のセンサでは第２の電圧（Ｖｒｅｆ２）を供給する配線を２系統にして冗長化しているので、センサの安全性が向上する。

【0045】

ところで、回路１００は、角速度素子１２０に供給する第２の電圧（Ｖｒｅｆ２）をグランド電圧に切り替えることで電圧パルスを発生させ、この電圧パルスを角速度素子１２０に与えるスイッチ（図３中のＳＷ）を有する。この電圧パルスが角速度素子１２０に与えられると、角速度素子１２０が正常に動作している場合には電圧パルスに応じた出力変化が角速度検出回路１１０で検出される。一方、第２の電圧（Ｖｒｅｆ２）を角速度素子１２０に供給する配線が断線するなどの異常が発生している場合には、この電圧パルスが角速度素子１２０に与えられても、電圧パルスに応じた電気的変化が角速度検出回路１１０で検出されない。この様に、電圧パルスに応じた電気的変化を用いて、センサの異常を検出することができる。すなわち、このパルス電圧を角速度素子１２０に印加した時の角速度検出回路１１０に生じる電気的変化に基づいて診断を行う診断回路２２を更に備えることで、センサの安全性が向上するので好ましい。

【0046】

図４は、実施の形態におけるセンサのブロック図の一部を説明する図である。
制御回路は、角速度検出信号から不要信号を抽出する同期検波回路４５（第２の同期検波回路）と、同期検波回路４５からの信号が入力されるアンチエイリアスフィルタ４６と、アンチエイリアスフィルタ４６からの信号が入力されるＡＤ変換回路４８（別の表現では「第２のＡＤ変換回路」）と、ＡＤ変換回路４８からの信号が入力される診断回路４９と、を有する。

【0047】

また、キャンセル回路２８は増幅器２３と同期検波回路４５との間にも前述のキャンセル信号を入力（加算）する。

【0048】

同期検波回路４５は、キャンセル信号が加算された後の信号に対して、駆動信号（別の表現では、ＰＬＬ回路１８から同期検波回路２６に入力される検波信号、更に別の表現では、角速度の検出に用いる検波信号）と９０°位相がずれた信号で検波を行う。これにより、同期検波回路は、駆動信号と（実質的に）同位相である不要信号成分は通過し、駆動信号と（実質的に）９０°位相がずれている角速度信号成分はカットさする。

【0049】

診断回路４９は、角速度素子１２０と回路１００との間のオープン故障（異常）の有無を診断する。以下、診断回路４９の動作を具体的に説明する。

【0050】

まず、通常（異常が起きていない時）は、キャンセル回路２８からのキャンセル信号が加算されることによって、それぞれの増幅器２３の出力に含まれる不要信号（不要信号の説明は前述したものと同じ）はゼロ付近にキャンセルされている。しかし、角速度素子１２０と回路１００との間にオープン故障が発生した場合、断線した側の信号が増幅器２３に入力（増幅器２３から出力）されなくなり、結果、断線した側の信号に含まれるノイズ信号成分も増幅器２３から入力（増幅器２３から出力）されなくなる。しかし一方で、キ
ャンセル回路２８の動作は断線に影響を受けないので、断線の発生後もキャンセル信号を増幅器２３の出力側に加算する動作を継続する。結果、断線が起きた側においては、増幅器２３の後段に加算されたキャンセル信号がキャンセルされずに残り続け、このキャンセルされずに残ったキャンセル信号は同期検波回路４５に入力される。その結果、断線が起きると同期検波回路４５から出力される信号が増加する。この変化を診断回路４９が検出（監視）することでオープン故障（異常）の判定を行うことができる。すなわち、診断回路４９は、ＡＤ変換回路４８から入力される信号が所定の値を越えた時、エラー信号を出力する。

【0051】

ところで、同期検波回路４５にノイズ信号が含まれない信号（この信号は従来よりレンジが小さい）が入力されるので、後段のＡＤ変換回路４８の入力フルスケール電圧が小さくて済むため、同じＡＤ変換分解能であっても、ＡＤ変換回路３２（別の表現では「第１のＡＤ変換回路」）よりも、Ｂｉｔ数を少なくすることができるので回路面積の増加を抑制しつつ診断機能を搭載することができる。

【0052】

ところで、この診断方法は次の様に説明することも出来る。この診断方法は、増幅器２３から出力される信号にキャンセル信号を加算するステップと、キャンセル信号を加算するステップで得られた信号に対して、駆動信号と９０°位相がずれた信号で同期検波を行うステップと、同期検波を行うステップで得られた信号を検出（監視）するステップと、とを含む診断方法である。なお、駆動信号と９０°位相がずれた信号は、別の表現では、ＰＬＬ回路１８から同期検波回路２６に入力される検波信号と９０°位相がずれた信号である。更に別の表現では、角速度の検波に用いる検波信号と９０°位相がずれた信号である。

【0053】

図５は、実施の形態におけるセンサのブロック図の一部を説明する図である。図６は、検出信号の波形図である。図６では、説明を容易にするために角速度信号とノイズ信号とが分けて表記されている。

【0054】

まず、図６を用いて本実施の形態のセンサの動作を説明する。図６（ａ）は、同期検波の前における角速度検出信号中の角速度信号の波形、図６（ｂ）は、同期検波の前における角速度検出信号中のノイズ信号、図６（ｃ）は、検波信号、図６（ｄ）は、同期検波後における角速度検出信号中の角速度信号、図６（ｅ）は、同期検波後における角速度検出信号中のノイズ信号、図６（ｆ）は、ＡＤ変換後（フィルタ処理後）の信号（すなわち角速度信号）、である。

【0055】

角速度検出信号には、角速度素子１２０に加わった角速度に対応した（ａ）角速度信号と、前述の角速度素子１２０の機械結合（ＭＣ）に起因して生じる（ｂ）ノイズ信号と、が含まれる。ここで、ノイズ信号の位相は駆動信号の位相と略等しい位相を持つ、即ち、角速度検出信号の位相に対し９０°ずれている信号である（角速度検出信号は、コリオリ力に起因して生じる信号であるため、駆動信号の位相に対し９０°ずれた信号になる）。このため、角速度検出信号と略同じ位相を持つ図６（ｃ）の検波信号を用いて角速度検出信号を同期検波することにより、角速度信号だけを抽出することができる。

【0056】

ところで、回路１００は、同期検波回路２６とＡＤ変換回路３２との間の信号が入力される診断回路３６と、ＡＤ変換回路３２からの出力が入力される診断回路３８と、を備える。

【0057】

診断回路３６は、同期検波回路２６を通過した後の信号であってＡＤ変換回路３２を通過する前の信号（平滑化処理がされる前の信号）、別の表現では、図６（ｄ）＋図（ｅ）の信号、が入力される。そして、診断回路３６は、入力される信号のレンジ（振幅）が所
定の値以上の時にセンサに異常が発生したと診断してエラー信号を出力する。

【0058】

診断回路３８は、ＡＤ変換回路３２を通過した後の信号（平滑化処理がされた後の信号）、更に別の表現では、図６（ｆ）の信号、が入力される。そして、診断回路３８は、入力される信号のレンジ（振幅）が所定の値以上の時にセンサに異常が発生したと診断してエラー信号を出力する。なお、ここでの「異常」とは、過大な角速度信号の入力、ＡＤ変換回路を含む各種の平滑回路の故障、などである。なお、ここでの「所定」は、例えば、ＡＤ変換回路の出力ダイナミックレンジの９０％（飽和する手前）などとすればよい。

【0059】

図６及び図６に関連する記載から分かるように、診断回路３６に入力される信号の中では、（ｄ）角速度に対応した信号よりも、（ｅ）ノイズ信号に対応した信号の方が大きなレンジ（振幅）を有する。従って、診断回路３６は、ノイズ信号の振幅を監視し、これが所定の値以上になる場合にセンサに異常が発生したと診断するよう動作する回路と説明できる。一方、診断回路３８には、（ｆ）ＡＤ変換後（フィルタ処理後）の信号のみが入力される。従って、診断回路３８は角速度信号の振幅を監視し、これが所定の値以上になる場合にセンサに異常が発生したと診断するよう動作する回路と説明できる。

【0060】

ところで、診断回路３６は診断回路３８に比べて、診断する際に用いる判定の為の閾値が大きい。これは、不要信号は角速度信号に比べて約１００倍〜１０００倍大きいので、診断回路３６は診断回路３８に比べて、診断する際に用いる判定の為の閾値が１００倍程度大きくすることが好ましいためである。ここで、「不要信号は角速度信号に比べて約１００倍〜１０００倍大きい」とは、別の表現では、「不要信号を角速度に換算した値（単位はｄｐｓ）が、角速度に信号（単位はｄｐｓ）に対して約１００倍〜１０００倍大きい」という意味である。

【0061】

この様に、同期検波後の信号であってＡＤ変換回路３２を通過する（平滑化する）前の信号が入力される診断回路３６と、ＡＤ変換回路３２を通過した（平滑化した）後の信号が入力される診断回路３８とが設けられることで、過大な角速度が入力されたか否かをより高精度に診断することができる。即ち、同期検波回路２６へ入力される信号が飽和していると、波形の上下の対称性が崩れてしまい、平滑時に正しくキャンセルできないので、角速度素子１２０に角速度が印加されていないにもかかわらず、オフセット出力が発生する。加えて、飽和していると角速度検出信号がＡＤ変換回路３２を通過できず、正しい角速度出力信号を出力できないという問題が生じる。このため、ＡＤ変換回路３２を通過する前（平滑する前）の信号を監視することでこの問題の発生を防ぐがことができる。

【0062】

ところで、この診断方法は次の様に説明することも出来る。この診断方法は、同期検波回路２６とＡＤ変換回路３２との間の信号を検出するステップと、ＡＤ変換回路３２から出力される信号を検出するステップと、を備える診断方法である。

【0063】

図７は、実施の形態におけるセンサの一部を説明する図である。図８は、（ａ）周波数比較回路のブロック図、（ｂ）周波数カウンタ６０の動作を説明する波形図である。

【0064】

回路１００は、ＰＬＬ回路１８（第１の回路）と、内部クロックを生成するクロック発振回路４２（第２の回路）と、からの信号が入力される周波数カウンタ６０と、周波数カウンタ６０からの信号が入力される診断回路６２と、を備える。ここで、ＰＬＬ回路１８と、クロック発振回路４２とは互いにその信号源が独立（周波数が比例しない）である。

【0065】

周波数カウンタ６０は、ＰＬＬ回路１８から出力される信号の周波数と、クロック発振回路４２からの出力される信号の周波数とを比較し、その周波数の差を診断回路６２に出力する。

【0066】

診断回路６２は、ＰＬＬ回路１８（以下、ＰＬＬ出力信号）とクロック発振回路４２とからの信号（以下、クロック発振回路出力信号）の周波数の差を監視する。例えば、ＰＬＬ回路出力信号の周波数がクロック発振回路出力信号の周波数よりも低い場合は、ＰＬＬ出力信号の立ち上がりエッジのタイミングからクロック発振回路出力信号のパルスカウントを開始して、次回のＰＬＬ出力信号の立ち上がりエッジまでのクロック発振回路出力信号のパルスカウント数が規定値以内であるかどうかを監視する。パルスカウント数が規定値以内であれば、ＰＬＬ出力信号とクロック発振回路出力信号の周波数関係は正常であるため、エラー信号を正常側にセットする。なお、エラー信号はその初期値を異常側にセットしておき、正常であるという判定が行われた後に正常側にセットするような構成にすることが好ましい。別の表現では、診断回路６２は周波数カウンタ６０の最初のカウントが完了する前においてエラー信号を出力する構成とすることが好ましい。これにより、ＰＬＬ出力信号そのものが停止してしまった場合（パルスカウントを開始するトリガ信号が得られず、カウント自体がスタートしない場合など。）においても、異常として検知することが可能となる。このような構成をとることにより、ＰＬＬ出力信号とクロック発振回路出力信号のどちらが異常であったとしても故障の判定が可能となり、ＰＬＬ回路１８とクロック発振回路４２のいずれかの故障を検出することができる。

【0067】

ところで、先行技術文献（特開２００３‐２６４４６０号公報）でも、２つの信号の間で周波数を比較するという診断の方法が開示されている。具体的には、クロックを分周した信号（以下、信号Ａ）と電圧制御発振器の出力クロックを分周した信号（以下、信号Ｂ）とを比較して異常の有無を診断するという診断の方法である。しかし、この診断の方法では、信号Ｂが信号Ａの下流の信号であるので、別の表現では、信号Ｂが信号Ａに従属する、更に別の表現では、周波数が比例する、信号であるので、信号Ａと信号Ｂとで同じ周波数異常が発生することがあり得る。従って、この様な異常は先行技術文献（特開２００３‐２６４４６０号公報）に記載される構成によって検出されない。

【0068】

一方、図７の構成では、ＰＬＬ出力信号とクロック発振回路出力という互いに独立した（周波数が比例しない）信号源から得られる信号同士が比較されるので、一方に発生した異常が他方に影響することがなく、先行技術文献の構成で検出されない故障を検出することができる。

【0069】

ところで、この診断方法は次の様に説明することも出来る。この診断方法は、ＰＬＬ回路１８から出力される信号の周波数とクロック発振回路４２から出力される信号の周波数との差を検出するステップと、この周波数の差が所定以上に場合にエラー信号を出力するステップと、を含む診断方法である。

【0070】

図９は、実施の形態におけるセンサのブロック図の一部を説明する図である。

【0071】

診断回路７０（第１の診断回路）は、デジタル処理回路４０の故障を診断する。

【0072】

診断回路７２（第２の診断回路）は、診断回路７０の故障を診断する。具体的には、デジタル処理回路４０の故障が発生したときに診断回路７０がその故障を検知できるかどうかを診断するために、擬似的に故障状態を作り出して診断回路７０が正確に検知できるかどうかを診断する。この点について詳細に説明する。

【0073】

まず、通常の検出動作を行っている間においては、ＳＷ１は閉じており、診断回路７０はＡＤ変換回路３２からの信号Ｓ１（即ち、デジタル処理回路４０で処理される前の信号）が入力される。同時に、デジタル処理回路４０で処理された後の信号Ｓ２が診断回路７０に入力される。そして、診断回路７０は、信号Ｓ１と信号Ｓ２の関係に基づいて、デジ
タル処理回路４０の故障を検知する。詳細には、デジタル処理回路４０が正常に動作している場合におけるデジタル処理回路４０に入力される信号Ｓ１とデジタル処理回路４０から出力される信号Ｓ２との間には特定に関係がある（別の表現では、ある入力信号に対して出力されるべき信号が予め決まっている）ので、診断回路７０はこの関係性が保たれているかを監視することでデジタル処理回路４０が正常に動作しているかを監視する。診断回路７０は、信号Ｓ１と信号Ｓ２が所定の関係に無い場合に、デジタル処理回路４０に故障が発生したことを示すエラー信号を出力する。

【0074】

また、診断回路７２が診断の動作をする間においては、ＳＷ１は開いており、診断回路７０は診断回路７２からの信号Ｓ３（即ち、診断信号）が入力される。同時に、デジタル処理回路４０で処理された後の信号Ｓ２が診断回路７０に入力される。ここで、信号Ｓ３は、信号Ｓ１とは異なる大きさの信号であり、診断回路７０に入力される信号Ｓ３、信号Ｓ２の組み合わせは、正常なデジタル処理回路４０への入力と出力の関係から外れるように信号Ｓ３が設定されている。従って、診断回路７０は、正常ではないデジタル処理回路４０への入力と出力の関係を持つ信号の組み合わせが入力されるので、デジタル処理回路４０が故障したと判断してエラー信号を出力する。このエラー信号が出力されるか否かを外部からあるいは監視することで診断回路７０が正常に動作するか確認する。

【0075】

なお、このエラー信号が出力されるか否かを外部からあるいは監視することで診断回路７０が正常に動作するか確認すると説明したがこれに限らない。例えば、診断回路７２が診断回路７０からエラー信号Ｓ５が出力されるか監視する構成としてもよい。

【0076】

なお、診断回路７２が診断の動作をする間においてＳＷ１は開いており、診断回路７０は診断回路７２からの信号Ｓ３（即ち、診断信号）が入力されると説明したがこれに限らない。例えば、診断回路７２が診断の動作をする間においてＳＷ２は開いており、診断回路７０は診断回路７２からの信号Ｓ４（即ち、診断信号）が入力される構成でもよい。（この構成ではＳＷ１および信号Ｓ３を伝達する信号経路は不要である。）この構成では、診断回路７０は診断回路７２からの信号Ｓ４（即ち、診断信号）が入力される。同時に、デジタル処理回路４０で処理される前の信号Ｓ１が診断回路７０に入力される。ここで、信号Ｓ４は、信号Ｓ１とは異なる大きさの信号であり、診断回路７０に入力される信号Ｓ１、信号Ｓ４の組み合わせは、正常なデジタル処理回路４０への入力と出力の関係から外れるように信号Ｓ４が設定されている。従って、診断回路７０は、正常ではないデジタル処理回路４０への入力と出力の関係を持つ信号の組み合わせが入力されるので、デジタル処理回路４０が故障したと判断してエラー信号を出力する。このエラー信号が出力されるか否かを外部からあるいは監視することで診断回路７０が正常に動作するか確認する。

【0077】

診断回路７２の動作は以下のようにも記載することができる。

【0078】

診断回路７２は、デジタル処理回路４０に入力される信号（信号Ｓ１）の代わり、又はデジタル処理回路４０から出力される信号（信号Ｓ２）の代わりに、診断信号（すなわち、信号Ｓ３又は信号Ｓ４）を診断回路７０に出力する。

【0079】

ここで、デジタル処理回路４０に入力される信号（信号Ｓ１）の代わりに診断信号（Ｓ３）が診断回路７０に出力される場合には、診断信号（Ｓ３）とデジタル処理回路４０から出力される信号（Ｓ２）との組み合わせは診断回路７０がエラー信号Ｓ５を出力する組み合わせに設定されている。診断回路７０が正常に動作していれば、診断回路７０はデジタル処理回路４０に異常が発生している事を示すエラー信号を出力する。診断回路７２は、診断回路７０からエラー信号を出力されたかを監視する。これにより、診断回路７０が正常に動作するか確認する。

【0080】

一方、デジタル処理回路４０から出力される信号（Ｓ２）の代わりに診断信号（Ｓ４）が診断回路７０に出力される場合には、診断信号（Ｓ４）とデジタル処理回路４０に入力される信号との組み合わせは診断回路７０がエラー信号（Ｓ５）を出力する組み合わせに設定されている。診断回路７０が正常に動作していれば、診断回路７０はデジタル処理回路４０に異常が発生している事を示すエラー信号を出力する。診断回路７２は、診断回路７０からエラー信号を出力されたかを監視する。これにより、診断回路７０が正常に動作するか確認する。

【0081】

この様に、デジタル処理回路４０のエラー信号を出力する状態を意図的に診断回路７０が作り出し、そのときに診断回路７０が正確に異常判定を行うかどうかを診断回路７２が診断する。

【0082】

特に、シングルポイント故障が発生する構成に診断回路７２を設けることが好ましい。シングルポイント故障とは、ある一つの故障によってセンサが異常となり、かつ、その故障の検知や通知ができないような故障である。基本的には、シングルポイント故障を起こす箇所には診断回路７０（第１の診断回路）を設けて故障検出を行うが、診断回路７０（第１の診断回路）の方が被診断回路よりも先に故障した場合、その後に被診断回路が故障したとしても故障検出ができなくなってしまう。そのため、診断回路７２を設けて診断回路７０の診断も行うことで、センサ安全性をより高める事ができる。

【0083】

本実施の形態のセンサでは、シングルポイント故障を起こす構成としては例えば、デジタル処理回路４０がある。デジタル処理回路４０が故障を起こすと、デジタル処理回路４０に入力される角速度信号に対する演算（オフセット調整やゲイン調整、デジタルフィルタ演算など。）が異常となるため、正確なセンサ出力信号を出力することができなくなる。

【0084】

診断回路７４は、診断回路７２から出力された信号Ｓ３が診断回路７０へと入力されたか否かを監視する。これにより、診断回路７２から診断回路７０へ診断信号を出力したときに診断回路７０がエラーを出力しなかった場合において、それが診断回路７０の異常によるものか、それとも診断回路７２が診断信号を出力できないような異常が発生したことによるものか判別することができる。

【0085】

この様にして診断回路７０の異常か診断回路７２の異常かを判別することにより以下の効果を得られる。

【0086】

（ケース１）診断回路７０に異常がある場合
次の故障でＩＦ(Ｉｎｔｅｎｄｅｄ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ)に異常が発生した場合に検出ができなくなるので、潜在的な故障(ＬＦ：Ｌａｔｅｎｔ Ｆａｕｌｔ)となってしまう。

【0087】

（ケース２）診断回路７２に異常が有る場合
（ａ）次の故障でＩＦに異常が発生した場合、診断回路７０は正常であるため故障検出が可能である。

【0088】

（ｂ）次の故障で診断回路７０に異常が発生した場合、ＩＦは正常であるため潜在的な故障にはならない。

【0089】

以上の様にして、潜在的な故障状態が発生しているか否を判別する事が可能となる。

【0090】

図１０は、実施の形態におけるセンサのブロック図の一部を説明する図である。図１１は、加速度駆動回路の動作を説明する波形図である。

【0091】

増幅器５０は、加速度検出素子からの加速度検出信号が入力され、加速度検出信号を電圧変換する。増幅器５０は、ＣＶ変換回路を構成する。

【0092】

増幅器５２は、増幅器５０の出力電圧をサンプリング（測定）して所定期間保持する。すなわち、増幅器５２は、サンプルホールド回路を構成する。

【0093】

制御回路５７は、基準クロックＣＬＫと、故障診断信号Ｔに基づいて、搬送波信号Ｐ１、Ｐ２と、スイッチ信号Ｓ１、Ｓ２とをそれぞれ生成して出力する。搬送波信号Ｐ１（第１の信号）は、固定電極１３３ａに入力する振幅±Ｖの信号である。搬送波信号Ｐ２（第２の信号）は、固定電極１３３ｂに入力する振幅±Ｖの信号である。スイッチ信号Ｓ１は、スイッチ５０１を開閉させる信号である。スイッチ信号Ｓ２は、スイッチ５１を開閉させる信号である。スイッチ５０１、スイッチ５１は半導体スイッチ等で構成されており、制御回路５７からのスイッチ信号がハイレベルのとき閉の状態になる。

【0094】

図１１のＰ１は、固定電極１３３ａに入力される搬送波信号Ｐ１を示している。図１１のＰ２は、固定電極１３３ｂに入力される搬送波信号Ｐ２を示している。図１１の５０１は、スイッチ５０１の開閉のタイミングを示している。図１１の５１は、スイッチ５１の開閉のタイミングを示している。

【0095】

第１の期間Ｔ１、Ｔ２において、入力された加速度に応じて加速度素子１３０で発生する容量の変化が測定される。そして、第２の期間Ｔ３、Ｔ４において、加速度駆動回路１１５と加速度素子１３０との間の信号経路が断線しているか否かが判定される。ここで、第一の期間を「通常期間」、第２の期間を「故障診断期間」と表記する。

【0096】

制御回路５７から搬送波信号Ｐ１と、搬送波信号Ｐ２とが出力される。搬送波信号Ｐ１は、第１の期間Ｔ１、Ｔ２において、ハイレベル（＋Ｖ）とローレベル（−Ｖ）が変化する一定振幅の矩形波信号である。また、搬送波信号Ｐ２は、第１の期間Ｔ１、Ｔ２において、搬送波信号Ｐ１に対して電圧レベルが反転した信号である。

【0097】

第１の期間のＴ１では、搬送波信号Ｐ１は＋Ｖ、搬送波信号Ｐ２は−Ｖになっている。また、制御回路５７からのスイッチ信号Ｓ１、Ｓ２により、スイッチ５０１は閉（ＨＩＧＨ）、スイッチ５１は開（ＬＯＷ）になっている。このことにより、増幅器５０の非反転入力端子にＶ０の電圧が印加され、可動電極１３２ｃにＶ０の電圧が印加されるとともに、容量５０２の電荷が放電される。なお、通常動作時の測定において、スイッチ５２３ａ、スイッチ５２３ｂは基準電圧Ｖ０に接続されず、搬送波Ｐ１、Ｐ２を可動電極１３２ｃに入力するように接続される。なお、通常動作時の測定において、スイッチ５２３ａ、スイッチ５２３ｂは基準電圧Ｖ０に接続されず、搬送波Ｐ１、Ｐ２を可動電極１３２ｃに入力するように接続される。

【0098】

この状態において、可動電極１３２ｃと固定電極１３３ａとの間には、Ｑ１＝−Ｃ１・Ｖという電荷がたまる。−の符号は、可動電極１３２ｃの固定電極１３３ａと対向する側の表面に負の電荷がたまることを意味している。また、可動電極１３２ｃと固定電極１３３ｂとの間には、Ｑ２＝＋Ｃ２・Ｖという電荷がたまる。＋の符号は、可動電極１３２ｃの固定電極１３３ｂと対向する側の表面に正の電荷がたまることを意味している。可動電極１３２ｃの総電荷量はＱ１とＱ２の合計値となるので、Ｑ１＋Ｑ２＝（Ｃ２−Ｃ１）・Ｖとなる。

【0099】

第１の期間のＴ２において、搬送波信号Ｐ１、Ｐ２の電圧レベルが反転し、Ｐ１が−ＶとなりＰ２が＋Ｖとなり、スイッチ５０１が開くとともにスイッチ５１が閉じる。

【0100】

このとき、可動電極１３２ｃと固定電極１３３ａとの間にはＱ１’＝＋Ｃ１・Ｖという電荷がたまり、可動電極１３２ｃと固定電極１３３ｂとの間にはＱ２’＝−Ｃ２・Ｖという電荷がたまる。可動電極１３２ｃの総電荷量はＱ１’とＱ２’の合計値となるので、Ｑ１’＋Ｑ２’＝（Ｃ１−Ｃ２）・Ｖとなる。

【0101】

Ｔ１のときに可動電極１３２ｃにたまっていた電荷（Ｑ１＋Ｑ２）とＴ２のときに可動電極１３２ｃにたまっていた電荷（Ｑ１’＋Ｑ２’）との差ΔＱは、ΔＱ＝（Ｑ１＋Ｑ２）−（Ｑ１’＋Ｑ２’）＝−（Ｃ１−Ｃ２）・２Ｖとなる。

【0102】

ここで、差動容量Ｃ１、Ｃ２が異なっていると、ΔＱという電荷が可動電極１３２ｃに生じるが、増幅器５０の作用によって可動電極１３２ｃの電圧はＶ０に保持されるため、ΔＱの電荷は、容量５０２の可動電極１３２ｃ側にたまり、容量５０２の反対側の電極には、逆の極性の電荷ΔＱ’＝（Ｃ１−Ｃ２）・２Ｖがたまる。その結果、容量５０２の容量をＣｆとすると、増幅器５０の出力端子にΔＱ’／Ｃｆ＝（Ｃ１−Ｃ２）・２Ｖ／Ｃｆという電圧が生じ、容量の差（Ｃ１−Ｃ２）に応じた電圧が出力される。

【0103】

増幅器５２は、Ｔ２の期間において増幅器５０の出力電圧をサンプリング（測定）し、それ以外の期間では、そのサンプリングした電圧を保持する（即ち、サンプルホールドする）ように動作する。そして、増幅器５２からの出力電圧が増幅などの処理をされて加速度信号となる。

【0104】

次に、故障診断時の動作について説明する。

【0105】

故障診断時においては、第２の期間のＴ３、Ｔ４において、スイッチ５２３ａもしくはスイッチ５２３ｂのどちらかが基準電圧Ｖ０へ接続されるように切り替わる。

【0106】

例として、スイッチ５２３ａが基準電圧Ｖ０へ接続される場合を説明する。この状態においては、第２の期間のＴ３において、可動電極１３２ｃと固定電極１３３ａの電圧はともにＶ０であり、電圧差がゼロとなるため、電荷Ｑ１もゼロとなる。一方、可動電極１３２ｃと固定電極１３３ｂとの間には、第１の期間のＴ１と同じようにＱ２＝＋Ｃ２・Ｖという電荷がたまる。これより、可動電極１３２ｃの総電荷量は、Ｑ１＋Ｑ２＝０＋Ｃ２・Ｖ＝Ｃ２・Ｖとなる。

【0107】

第２の期間のＴ４においては、電荷Ｑ１’は第２の期間のＴ３と同じくゼロであり、電荷Ｑ２’は第１の期間のＴ２と同じくＱ２’＝−Ｃ２・Ｖとなる。これより、可動電極１３２ｃの総電荷量は、Ｑ１’＋Ｑ２’＝０−Ｃ２・Ｖ＝−Ｃ２・Ｖとなる。

【0108】

Ｔ３のときに可動電極１３２ｃにたまっていた電荷（Ｑ１＋Ｑ２）とＴ４のときに可動電極１３２ｃにたまっていた電荷（Ｑ１’＋Ｑ２’）の差ΔＱは、ΔＱ＝（Ｑ１＋Ｑ２）−（Ｑ１’＋Ｑ２’）＝Ｃ２・２Ｖとなる。その結果、増幅器５０の出力端子に−ΔＱ／Ｃｆ＝−Ｃ２・２Ｖ／Ｃｆという電圧が生じる。

【0109】

信号経路が正常な場合には、増幅器５０の出力電圧は−Ｃ２・２Ｖ／Ｃｆとなる。しかし、信号経路が断線している場合には増幅器５０の出力はゼロとなる。そのため、診断回路によって増幅器５０の出力電圧が所定の閾値を超えているか否かを判定することにより、信号経路が断線しているか否かを判定できる。また、本構成によると、加速度素子１３０に印加される加速度がゼロの場合においても、Ｃ２はゼロにはならないので、正常時の増幅器５０の出力電圧（−Ｃ２・２Ｖ／Ｃｆ）と断線時の増幅器５０の出力電圧（ゼロ）とを判別できる。

【0110】

以上の様にして、本実施の形態のセンサ、第１の期間Ｔ１、Ｔ２においては入力された物理量に応じた容量の変化を測定するという通常動作を行う。また、第２の期間Ｔ３、Ｔ４においては容量検出手段への信号経路が断線しているか否かを判定する故障診断動作を行う。これにより、可動電極を変位させずに故障診断を行うことができ、故障診断の時間が短縮できる。

【0111】

ところで、増幅器５０は、オフセット調整回路５９を備える。オフセット調整回路５９は、第１のモードにおいて動作し、第２のモードにおいて停止することが好ましい。すなわち、このオフセット調整回路５９は第１の期間における増幅器５０のオフセット量をキャンセルするように設定されているが、第２の期間おいては増幅器５０のオフセット量が異なる値になるので、第２の期間においてオフセット調整を停止することでオフセット調整分による診断回路５８の誤検出を回避することができる。なお、ここでの「オフセット」とは、増幅器５０の出力に現れるオフセット電圧量を意味する。このオフセット電圧量は、加速度素子１３０からのオフセット信号と、増幅器５０自身で発生するオフセット信号とが合算された信号である。そして、このオフセット電圧量は、第１のモードにおいて、ＤＡ変換器、電流入力回路などからなるオフセット調整回路５９によって打ち消されている。

【0112】

図１２は、実施の形態のセンサが備える角速度素子の正面図である。なお、図１０ではオフセット調整回路５９は増幅器５０の後段に設ける構成としているが、これに限らない。例えば、増幅器５０の前段に設けてもよい。

【0113】

角速度素子１２０は、支持部１２１に一対のアーム１２２を有する構造であり、圧電体を有する素子である。

【0114】

角速度素子１２０は、角速度素子１２０を特定周波数で振動させるための駆動信号が入力される駆動電極１２６と、角速度素子１２０の振動周波数を検出しモニタ信号１２７として出力するモニタ電極１２８と、角速度素子１２０に与えられた角速度に起因して発生し、モニタ信号に同期した検出信号１２９を出力する検出電極１２４とを有している。駆動電極１２６及び検出電極１２４はアーム１２２に形成され、モニタ電極１２８は支持部１２１及びアーム１２２の境界近傍に形成されている。

【0115】

図１３は、実施の形態のセンサが備える加速度素子の正面図である。

【0116】

加速度素子１３０は、加速度センサ基板１３２と、上蓋１３３と、下蓋１３４とを有している。加速度センサ基板１３２は、上蓋１３３と下蓋１３４との間に狭持されている。加速度センサ基板１３２は、梁１３２ａと、梁１３２ｂと、可動電極１３２ｃと、枠部１３２ｄと、を有する。上蓋１３３に、固定電極１３３ａ（第１の固定電極）と、固定電極１３３ｂ（第２の固定電極）が形成されている。固定電極１３３ａは、可動電極１３２ｃの第１の箇所に対向して配置されている。固定電極１３３ｂは、可動電極１３２ｃの第２の箇所に対向して配置されている。可動電極１３２ｃは、物理量の変化に応じて変位する。第１の固定電極１３３ａは、可動電極１３２ｃの第１の箇所に対向して配置されている。第２の固定電極１３３ｂは、可動電極１３２ｃの第２の箇所に対向して配置されている。

【0117】

なお、本実施の形態では、角速度素子（及びその駆動と検出の為の部分）と加速度素子（及びその駆動と検出の為の部分）とを搭載するセンサとして説明したがこれに限らない。例えば、角速度素子（及びその駆動と検出の為の部分）だけを搭
載するセンサ、あるいは、加速度素子（及びその駆動と検出の為の部分）だけを搭載する
センサ、であってもよい。

【0118】

なお、本実施の形態では、１軸の角速度素子、１軸の加速度素子を説明したが、これに限らない。例えば、３軸の角速度素子、３軸の加速度素子であってもよい。

【0119】

なお、本実施の形態では、角速度の検出に圧電体が用いられると説明したがこれに限らない。例えば、静電容量が検出に用いられるものであってもよい。

【0120】

なお、本実施の形態では、角速度素子を音叉型の素子として説明したがこれに限らない。例えば王字型の素子など、振動型の角速度素子であれば種々の角速度素子を用いることができる。

【0121】

なお、本実施の形態では、加速度素子を梁に錘が支持される構造（バルク方式、あるいはトーション方式）として説明したがこれに限らない。例えば櫛歯型の素子など、加速度素子（サーフェス型）など、容量型の素子であれば種々の加速度素子を用いることができる。

【0122】

なお、図３〜５、７、９に示す構成は、１つのセンサに重複して用いてもよいし、一部だけ用いてもよい。

【0123】

なお、本実施の形態で「等しい」および「同一」との語句は、それぞれ物理的に完全に等しいおよび完全に同一であることを意味するのではなく、誤差を含み、さらに実用上等しいまたは実用上同一と扱える程度の差を含む。

【産業上の利用可能性】

【0124】

本発明の車両用のセンサなどとして有用である。

【符号の説明】

【0125】

１０ 増幅器
１２ バンドパスフィルタ
１４ オートゲインコントロール回路
１４ａ 整流器
１４ｂ 平滑回路
１６ 増幅器
１８ ＰＬＬ回路
２０ａ 第１の配線
２０ｂ 第２の配線
２１ａ 第１の増幅器
２１ｂ 第２の増幅器
２２ 診断回路
２３ 増幅器
２４ 増幅器
２６ 同期検波回路
２８ キャンセル回路
３０ アンチエイリアスフィルタ
３２ ＡＤ変換回路
３６ 診断回路
３８ 診断回路
４０ デジタル処理回路
４２ クロック発振回路
４５ 同期検波回路
４６ アンチエイリアスフィルタ
４８ ＡＤ変換回路
４９ 診断回路
５０ 増幅器
５２ 増幅器
５４ アンチエイリアスフィルタ
５６ ＡＤ変換回路
５７ 制御回路
５８ 診断回路
５９ オフセット調整回路
６０ 周波数カウンタ
６２ 診断回路
７０ 診断回路
７２ 診断回路
７４ 診断回路
１００ 回路
１０５ 角速度駆動回路
１１０ 角速度検出回路
１１５ 加速度駆動回路
１１７ 加速度検出回路
１２５ 信号調整回路
１２０ 角速度素子
１２１ 支持部
１２４ 検出電極
１２６ 駆動電極
１２８ モニタ電極
１２２ アーム
１３０ 加速度素子
１３２ 加速度センサ基板
１３２ａ、１３２ｂ 梁
１３２ｃ 可動電極
１３２ｄ 枠部
１３３ 上蓋
１３３ａ、１３３ｂ 固定電極
１３４ 下蓋

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】