JP3336605B2 - 角速度センサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のナビゲー
ションシステムや姿勢制御などに用いられる角速度セン
サに関するものであり、特に、２軸の回転角速度を検出
することができる振動型の角速度センサに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来から、振動体に回転を加えるとコリ
オリの力によって回転角速度に応じた新たな振動が発生
することを利用した様々な振動型の角速度センサが知ら
れており、２軸の回転角速度を検出することができるも
のとして、例えば、特開平７−１９０７８２号公報に開
示された振動角速度計がある。

【０００３】この角速度計は、重りを同一平面において
９０度間隔で配置された４本の梁で支持したものであ
る。この重りを梁が配置される平面に対して垂直な方向
に励振させたときに、梁の軸周りに回転運動が起こる
と、励振振動方向および回転軸に垂直な方向にコリオリ
の力に基づく振動が生じるので、これを検知すれば角速
度が判る。また、４本の梁は、互いに直交する２本の軸
上に配置されているので、この２本の軸周りの回転角速
度を検知できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この角速度セ
ンサでは、重りおよび梁を圧電結晶体で一体に構成しよ
うとすると、互いに垂直な３方向の圧電効果を有するこ
とが必須要件となり、現実的にはそれを満足する結晶体
を見出すことは困難である。

【０００５】また、コリオリの力による振動は重りの励
振方向に垂直に発生するが、４本の梁は励振方向に垂直
な方向に対して重りをしっかりと固定しており、コリオ
リの力による振動をむしろ発生しにくくしている。その
ため、検出感度が十分に得られない可能性がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の角速度センサは
このような問題点に鑑みてなされたものであり、ＸＹＺ
三次元座標空間において、角速度を検出すべき物体に固
定される基部と、この基部から＋Ｙの向きに互いに離れ
て突出した第１振動片および第２振動片と、この第１振
動片および第２振動片にそれぞれ連結片を介して連結す
る重り部とを備える振動子と、この振動子の重り部がＹ
方向に振動するように第１振動片および第２振動片を励
振する励振手段と、励振された重り部がＺ軸を中心とし
て回転したときに発生するコリオリの力に基づくＸ方向
振動と、励振された重り部がＸ軸を中心として回転した
ときに発生するコリオリの力に基づくＺ方向振動とを検
出する検出手段と、検出手段が検出したＸ方向振動に基
づいてＺ軸を中心とする回転の角速度を演算し、検出手
段が検出したＺ方向振動にも基づいてＸ軸を中心とする
回転の角速度を演算する角速度演算手段とを備えたこと
を特徴とする。

【０００７】第１および第２振動片を例えばＸ方向に互
いに逆相で励振すると、この２つの振動片に連結片を介
して接続されている重り部はＹ方向に振動する。したが
って、振動子がＺ軸周りに回転するとコリオリの力によ
り重り部はＸ方向に振動し、振動子がＸ軸周りに回転す
るとコリオリの力により重り部はＺ方向に振動する。一
方、重り部を支持する第１および第２振動片は基部から
＋Ｙの向きに突出しているので、すなわち、基部による
片持ち支持の形となっているので、第１および第２振動
片の先端部はＸ方向およびＺ方向の力に対して揺動可能
となっている。したがって、重り部のＸ方向およびＺ方
向の振動は第１および第２振動片に効率よく伝達され
る。検出手段ではこのＸ方向またはＺ方向の振動を検出
し、角速度演算手段はこの検出手段の検出結果に基づい
て角速度を求めることができる。

【０００８】振動子として水晶のＺ板を用いた場合に
は、振動片に検出電極を適当に配置することにより、振
動片のＸ方向またはＺ方向の振動を容易に検出すること
ができる。

【０００９】振動子は、基部から前記第１振動片と同軸
に−Ｙの向きに突出した第３振動片と、基部から第２振
動片と同軸に−Ｙの向きに突出した第４振動片と、第３
振動片および第４振動片にそれぞれ連結片を介して連結
する第２重り部とをさらに有し、励振手段は重り部だけ
でなく第２重り部もＹ方向に逆相で振動するように第１
〜第４振動片を励振するものであることが望ましい。

【００１０】このように構成すると、励振したときの振
動子の重心の移動がなくなり、基部から被検出体への励
振振動の漏れが減少する。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態である
角速度センサの振動子を示す斜視図である。この振動子
１は、図示したＸＹＺ三次元空間座標において、ＸＹ平
面に沿って配置されている。振動子１は、Ｘ軸方向に延
在する振動子基体（基部）２と、振動子基体２から＋Ｙ
の向きに延びる第１振動片５および第２振動片６と、振
動子基体２からそれぞれ第１振動片５および第２振動片
６と同軸に−Ｙの向きに延びる第３振動片７および第４
振動片８を備える。なお、第１〜第４振動片の寸法は全
て同じである。また、各振動片には、振動片をＸ方向に
励振するための励振電極と、振動片のＸ方向振動および
Ｚ方向振動の両方を検出する検出電極とが設けられてい
る。励振電極および検出電極の配置等については後述す
る。

【００１２】振動子基体２にはＸ方向両側に支持棒１
６、１７を介して固定板３および４が連結されており、
この固定板３および４が回転角速度を検出したい対象物
に直接または間接的に固定されることにより、この振動
子１が被検出対象物に対して浮いた状態で支持される。

【００１３】第１振動片５および第２振動片６の先端に
は連結片１０および１１を介して重り部１２が連結され
ている。連結片１０および１１は、ほぼ中央で折れ曲が
ったＶ字形状を有し、その折れ曲がり部はＸ方向外向き
に突出している。第１および第２振動片５および６と重
り部１２とがこのように連結されているので、第１およ
び第２振動片５および６が、音叉のようにＸ方向に同一
振動数かつ互いに逆相で励振されると、重り部１２は励
振振動数と同じ振動数でＹ方向に振動する。

【００１４】同様に、第３振動片７および第４振動片８
の先端にはＶ字形状の連結片１３および１４を介して重
り部１５が連結されており、第３および第４振動片７お
よび８がＸ方向に同一振動数かつ互いに逆相で励振され
ると、重り部１５は励振振動数と同じ振動数でＹ方向に
振動する。

【００１５】以上のように構成された振動子１は、水晶
の単結晶基板で一体に構成されている。

【００１６】ここで、水晶の結晶軸について簡単に説明
する。天然の水晶は、一般に柱状結晶であり、この柱状
結晶の縦方向の中心軸すなわち＜０００１＞結晶軸はＺ
軸または光軸と規定され、Ｚ軸を通り柱状結晶の各表面
に垂直に交わる線はＹ軸または機械軸と規定される。ま
た、Ｚ軸を通りこの柱状結晶の縦方向の稜線と直交する
線はＸ軸または電気軸と規定される。

【００１７】振動子１に用いられている単結晶基板はＺ
板と呼ばれる基板であり、Ｚ軸に垂直ないし略垂直な面
で切り出された単結晶基板である。したがって、本実施
形態においては、結晶方位のＺ軸と、図面上の振動子１
の配置方向を示す上述したＺ軸とは一致している。ま
た、水晶のＸ軸およびＹ軸は互いに直交するものが３組
あり、そのうちの一組と図面上の振動子１の配置方向を
示すＸ軸およびＹ軸とが一致している。なお、振動子１
には結晶構造が天然の水晶と同じである人工水晶のＺ板
が用いられている。

【００１８】図２は、第１〜第４振動片５〜８にそれぞ
れ設けられたＺ方向の振動を検出する検出電極の配置、
並びに各電極間の結線を示す図である。同図に示す第１
振動片５および第２振動片６は図１のＩＩａ−ＩＩａ断
面図であり、第３振動片７および第４振動片８は図１の
ＩＩｂ−ＩＩｂ断面図である。第１振動片５には検出電
極２１ａ〜２１ｄが、第２振動片６には検出電極２２ａ
〜２２ｄが、第３振動片７には検出電極２３ａ〜２３ｄ
が、第４振動片８には検出電極２４ａ〜２４ｄがそれぞ
れ設けられており、検出電極は全て図示のように振動片
の角部に配置されている。

【００１９】検出電極は、各振動片において互いに対向
するもの同士が接続され、それらがさらに出力端子２５
または２６のいずれかに接続されている。すなわち、検
出電極２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３
ｂ、２４ａ、２４ｂは出力端子２５に接続され、検出電
極２１ｃ、２１ｄ、２２ｃ、２２ｄ、２３ｃ、２３ｄ、
２４ｃ、２４ｄは出力端子２５に接続されている。

【００２０】図３は、第１〜第４振動片５〜８にそれぞ
れ設けられたＸ方向の振動を検出する検出電極およびＸ
方向に励振する励振電極の配置、並びに各電極間の結線
を示す図である。同図に示す第１振動片５および第２振
動片６は図１のＩＩＩａ−ＩＩＩａ断面図であり、第３
振動片７および第４振動片８は図１のＩＩＩｂ−ＩＩＩ
ｂ断面図である。第１振動片５には励振電極３１ａ〜３
１ｃと検出電極３１ｄ〜３１ｆが、第２振動片６には励
振電極３２ａ〜３２ｃと検出電極３２ｄ〜３２ｆが、第
３振動片７には励振電極３３ａ〜３３ｃと検出電極３３
ｄ〜３３ｆが、第４振動片８には励振電極３４ａ〜３４
ｃと検出電極３４ｄ〜３４ｆがそれぞれ図示のように設
けられている。すなわち、各振動片の外側の３電極（側
面および上下面）が励振電極であり、内側の３電極（側
面および上下面）が検出電極である。

【００２１】励振電極３１ｂ、３１ｃ、３２ａ、３３
ｂ、３３ｃ、３４ａは励振信号の一方入力端子３７に接
続され、励振電極３１ａ、３２ｂ、３２ｃ、３３ａ、３
４ｂ、３４ｃは励振信号の他方の入力端子３８に接続さ
れている。また、検出電極３１ｅ、３１ｆ、３２ｅ、３
２ｆ、３３ｄ、３４ｄは出力端子３５に接続され、検出
電極３１ｄ、３２ｄ、３３ｅ、３３ｆ、３４ｅ、３４ｆ
は出力端子３６に接続されている。

【００２２】図４は本実施形態の角速度センサに用いら
れる励振回路５０、検出回路６０および角速度演算回路
７０を示す。励振回路５０は振動片５〜８に設けられた
励振電極と共に励振手段を構成し、検出回路６０は振動
片５〜８に設けられた検出電極と共に検出手段を構成す
る。

【００２３】励振回路５０は発振回路５１からなり、発
振回路５１は所定の振幅で所定の繰り返し周波数のパル
ス波を励振信号として出力端子３７、３８間に出力する
とともに、その出力信号と９０度位相のずれた信号を同
期検波回路６０７、６０８の検波信号として出力する回
路である。発振回路５１で作られた励振信号が図３に示
す入力端子３７、３８に与えられると、各振動片の励振
電極で囲まれた部分にＸ方向の電界の変化が生じ、その
部分は水晶の逆圧電効果により励振信号に同期してＹ方
向に伸び縮みする。

【００２４】たとえば、第１振動片５において励振電極
３１ａ〜３１ｃにより囲まれた部分がＹ方向（図３では
紙面に垂直な方向）に伸び縮みする。一方、その反対側
の部分、すなわち検出電極３１ｄ〜３１ｆにより囲まれ
た部分にはＹ方向に伸縮する力は何ら加わらない。これ
により、振動片内部に歪み応力が発生し、第１振動片５
はＸ方向に揺動する。同様に、第２振動片６〜８も励振
信号に同期してそれぞれＸ方向に揺動する。そして、各
励振電極を本実施形態のように結線すると、第１振動片
５と第２振動片６は互いに逆相に、第３振動片７と第４
振動片８は互いに逆相に、さらに、第１振動片５と第３
振動片８は同相に励振される。

【００２５】すなわち、第１振動片５が−Ｘの向きに屈
曲するときは、第２振動片６は＋Ｘの向きに、第３振動
片７は−Ｘの向きに、第４振動片８は＋Ｘの向きにそれ
ぞれ屈曲し、逆に、第１振動片５が＋Ｘの向きに屈曲す
るときは、第２振動片６は−Ｘの向きに、第３振動片７
は＋Ｘの向きに、第４振動片８は−Ｘの向きにそれぞれ
屈曲する。ここで、前者の状態を第１屈曲状態、後者の
状態を第２屈曲状態と呼ぶことにする。

【００２６】第１屈曲状態、すなわち、第１振動片５〜
第４振動片８がすべて内側に屈曲した状態では、重り部
１２が＋Ｙの向きに、また、重り部１５が−Ｙの向きに
それぞれ押し出される。第２屈曲状態、すなわち、第１
振動片５〜第４振動片８がすべて外側に屈曲した状態で
は、重り部１２が−Ｙの向きに、また、重り部１５が＋
Ｙの向きにそれぞれ引き込まれる。したがって、各振動
片の励振電極に励振信号が与えられると、重り部１２と
重り部１５は互いに逆相でＹ方向に励振周波数で振動す
る。

【００２７】この励振状態で振動子１がＸ軸周りに角速
度Ωで回転すると、重り部１２および１５にＦ＝２ｍＶ
×Ωで表されるコリオリの力ＦがＺ方向に発生する。こ
こに、ｍは重り部の質量、Ｖは重り部の振動速度であ
る。このコリオリの力によって、重り部１２および１５
は励振周波数で互いに逆相で振動する。すなわち、重り
部１２が＋Ｚの向きに振れたとき、重り部１５は−Ｚの
向きに振れる。このＺ方向の振動は、連結片１０、１
１、１３、１４を介して第１振動片５〜第４振動片８に
効率よく伝達される。したがって、第１振動片５と第２
振動片６が同相で、第３振動片７と第４振動片８が同相
で、第１振動片５と第３振動片７が逆相で、それぞれＺ
方向に振動する。なお、上述したコリオリの力Ｆの式か
ら導かれることであるが、位相は励振信号と９０度ずれ
ている。

【００２８】また、振動子１がＺ軸周りに角速度Ωで回
転すると、重り部１２および１５にＦ＝２ｍＶ×Ωで表
されるコリオリの力ＦがＸ方向に発生し、重り部１２お
よび１５は互いに逆相で振動する。すなわち、重り部１
２が＋Ｘの向きに振れたとき、重り部１５は−Ｘの向き
に振れる。このＸ方向の振動も、連結片１０、１１、１
３、１４を介して第１振動片５〜第４振動片８に効率よ
く伝達され、第１振動片５と第２振動片６が同相で、第
３振動片７と第４振動片８が同相で、第１振動片５と第
３振動片７が逆相で、それぞれＸ方向に振動する。この
振動の位相も、励振信号と９０度ずれている。

【００２９】このようなコリオリの力に基づく振動片の
Ｘ方向振動およびＺ方向振動は、その振幅がそれぞれＺ
軸周りの角速度およびＸ軸周りの角速度が大きくなれば
増大するように変化する。したがって、これらの振動振
幅を検出すれば、Ｚ軸周りの角速度およびＸ軸周りの角
速度を求めることができる。

【００３０】そこでつぎに、振動片のコリオリの力に基
づくＸ方向振動およびＺ方向振動の検出動作を図２およ
び図３に示す検出電極および図４に示す検出回路と共に
説明する。

【００３１】検出回路６０はＸ方向振動検出用の電流電
圧変換回路６０１、６０２、差動増幅回路６０５、同期
検波回路６０７、増幅オフセット除去回路６０９と、Ｚ
方向振動検出用の電流電圧変換回路６０３、６０４、差
動増幅回路６０６、同期検波回路６０８、増幅オフセッ
ト除去回路６１０とを備えている。

【００３２】まず、Ｚ方向の振動を第１振動片５を例に
して説明する。第１振動片５が振動により＋Ｚの向きに
屈曲すると、振動片５の上側の半分がＹ方向に縮み、下
側の半分がＹ方向に伸びる。水晶の圧電効果により、Ｙ
方向に縮むとＸ方向の誘電分極が生じ、Ｙ方向に伸びる
と逆向きのＸ方向の誘電分極が生じる。そして、誘電分
極の強さは伸縮の大きさに依存するので上面または下面
において強く現れ、中間部に向かうほど弱い。したがっ
て、誘電分極は振動片５の４つの角部に集中して現れ、
この誘電分極によって角部に設けられた各検出電極２１
ａ〜２１ｄに正または負の電荷が集まる。検出電極２１
ａと２１ｂが同じ極性となり、検出電極２１ｃと２１ｄ
がこれらと逆の極性となる。振動片５が下側に振れる
と、同様の原理に基づいて上述したものと全く逆の極性
が現れる。

【００３３】上述したＸ方向励振を行ったときの、第１
振動片５〜第４振動片８のコリオリの力に基づくＺ方向
振動の位相は既に述べたとおり、第１振動片５に対して
第２振動片６は同相、第３振動片７および第４振動片は
逆相となる。図２に示す検出電極間の配線はこの位相関
係を考慮してなされたものであり、Ｚ方向の屈曲に対し
て同一の極性の電荷が集まる電極同士をまとめてそれぞ
れ出力端子２５および２６に接続している。

【００３４】検出回路６０のＺ方向振動用の回路である
電流電圧変換回路６０３、６０４、差動増幅回路６０
６、同期検波回路６０８、増幅オフセット除去回路６１
０は、このようにして発生した各振動片の各検出電極に
おけるトータルの電荷の変化量を検出し、振動片の振動
振幅に応じた電圧信号を出力端子６１２に出力する。

【００３５】電流電圧変換回路６０３、６０４は励振電
極での電荷の変化量を電圧値に変換する回路であり、オ
ペアンプを用いた一般的な電荷アンプなどが利用でき
る。差動増幅回路６０６は電流電圧変換回路６０３およ
び６０４のそれぞれの出力信号を入力し、両信号の電位
差を増幅する回路であり、この出力信号の振幅は各振動
片５〜８のＺ方向の振動振幅に対応している。

【００３６】同期検波回路６０８は差動増幅回路６０６
から出力された交流電圧信号を発振回路５１からの励振
信号に対して９０度位相のずれたパルス信号を検波信号
として用いて同期検波を行った後、積分処理を行うもの
であり、通常の同期検波回路に積分回路が付加された回
路である。図５はこのときの同期検波を示す波形図であ
る。

【００３７】増幅オフセット除去回路６１０は振動子の
特性や振動方法等に基づくオフセット成分を除去する回
路であり、必要に応じて設けられる。

【００３８】つぎに、Ｘ方向の振動の検出について説明
する。Ｘ方向については、励振振動とコリオリの力に基
づく検出すべき振動が合成されている。したがって、検
出振動を励振振動から分離する必要があるが、その点に
ついては後述することにして、まず、Ｘ方向振動の検出
原理を第１振動片５を例にして説明する。

【００３９】第１振動片５が振動により＋Ｘの向きに屈
曲すると、振動片５の＋Ｘ側の半分がＹ方向に縮み、−
Ｘ側の半分がＹ方向に伸びる。水晶の圧電効果により、
Ｙ方向に縮むとＸ方向の誘電分極が生じ、Ｙ方向に伸び
ると逆向きのＸ方向の誘電分極が生じる。このような誘
電分極の結果、側面の電極３１ｄと上下面の電極３１
ｅ、３１ｆとの間に電位差が生じ、正または負の電荷が
集まる。振動片５が−Ｘの向きに屈曲すると、同様の原
理に基づいて逆の極性が現れる。

【００４０】さて、上述したＸ方向励振を行ったとき
の、第１振動片５〜第４振動片８のコリオリの力に基づ
くＸ方向振動の位相は既に述べたとおり、第１振動片５
に対して第２振動片６は同相、第３振動片７および第４
振動片８は逆相となる。また、Ｘ方向励振振動の位相
は、第１振動片５に対して第２振動片６は逆相、第３振
動片７は同相、第４振動片８は逆相となる。

【００４１】図３に示す検出電極間の配線はこの位相関
係を考慮してなされたものであり、コリオリの力に基づ
くＸ方向の振動について、同一の極性の電荷が集まる電
極同士をまとめてそれぞれ出力端子３５および３６に接
続している。

【００４２】この電極間の接続は、同時に励振振動に基
づいてＸ方向用検出電極に直接的に生じる電荷を相互に
相殺する構成となっている。たとえば、検出電極３３ｅ
と３４ｅに着目すると、コリオリの力に基づくＸ方向振
動による電荷は同じ極性のものとなり、励振振動による
電荷は互いに異なる極性のものとなる。したがって、両
電極を本実施形態のように接続すれば、コリオリの力に
基づくＸ方向振動については加算され、励振振動に基づ
くＸ方向振動は相互に相殺される。他の検出電極もこの
ように接続されているので、全体として出力端子３５お
よび３６にはコリオリの力に基づくＸ方向振動のみを示
す信号が現れる。

【００４３】このようにして得られたコリオリの力に基
づくＸ方向振動を示す信号は、検出回路６０のＺ方向振
動用の回路である電流電圧変換回路６０１、６０２、差
動増幅回路６０５、同期検波回路６０７、増幅オフセッ
ト除去回路６０９で、Ｚ方向振動の検出処理と同様に処
理され、振動片のコリオリの力に基づくＸ方向の振動振
幅に応じた電圧信号が出力端子６１１に現れる。

【００４４】このように検出回路６０で処理された振動
片のコリオリの力に基づくＸ方向振動振幅およびＺ方向
振動振幅に応じた電圧信号は、それぞれ出力端子６１１
および６１２を介して角速度演算回路７０に与えられ
る。

【００４５】角速度演算回路７０は、出力端子６１１の
信号からＸ方向のコリオリの力を求め、前述した角速度
とコリオリの力との関係式とから、振動子１のＺ軸周り
の回転角速度Ωｚを算出する。また、出力端子６１２の
信号からＺ方向のコリオリの力を求め、角速度とコリオ
リの力との関係式とから、振動子１のＸ軸周りの回転角
速度Ωｘを算出する。

【００４６】本実施形態では、振動子１として圧電結晶
材料である水晶のＺ板から切り出したものを用いている
が、金属などの非圧電材料からなる振動子を用いてもよ
い。その場合には、励振電極および検出電極に代えて、
例えばＰＺＴを２枚の電極で挟んだ励振用振動板および
振動検出板を用いる。

【００４７】図６は本発明の第２の実施形態に適用する
振動子を示す平面図である。この振動子６０は、ＸＹＺ
三次元空間座標において、Ｘ軸方向に延在する振動子基
体（基部）２と、振動子基体２から＋Ｙの向きに延びる
第１振動片５および第２振動片６と、振動子基体２から
それぞれ第１振動片５および第２振動片６と同軸に−Ｙ
の向きに延びる第３振動片７および第４振動片８を備え
る。また、振動子基体２にはＸ方向両側に支持棒１６、
１７を介して固定板３および４が連結されている。第１
振動片５および第２振動片６の先端には連結片６１およ
び６２を介して重り部１２が連結され、第３振動片７お
よび第４振動片８の先端には連結片６３および６４を介
して重り部１５が連結されている。連結片６１〜６４
は、重り部１２および１５からＸ方向に延びる励振片６
１ａ〜６４ａを備えている。

【００４８】このように構成される振動子６０は、非圧
電材料たとえばステンレス材で構成されており、連結片
の励振片６１ａ〜６４ａには励振片をＹ方向に振動させ
る圧電素子が設けられ、第１〜第４振動片５〜８のそれ
ぞれには、振動片のＸ方向振動およびＺ方向振動を検出
する圧電素子が設けられている。

【００４９】この振動子６０は、励振片６１ａ〜６４ａ
を振動させて重り部１２および１５をＹ方向に励振させ
る。この状態で振動子６０がＸ軸周りに回転すると第１
実施形態と同様に重り部１２および１５がコリオリの力
によりＺ方向に振動し、その振動が振動片５〜８に伝達
され、Ｚ軸周りに回転すると振動片５〜８がＸ方向に振
動する。したがって、各振動片のＺ方向振動とＸ方向振
動を検出すればＸ軸周りの角速度およびＺ軸周りの角速
度を求めることができる。

【００５０】この振動子６０を用いた角速度センサによ
れば、励振を連結片で行い、コリオリの力によるＸ方向
振動およびＺ方向振動の検出を振動片で行うため、振動
片の振動には励振振動が含まれておらず、コリオリの力
による振動のみを検出しやすい。

【００５１】ただし、この振動子６０の場合、振動子自
身を水晶のＺ板で構成しても、Ｙ方向の励振とＸ方向振
動およびＺ方向振動の検出とを振動子自身の圧電効果を
利用して行うことはできない。

【００５２】なお、上述した第１および第２実施形態の
振動子１および６０では、振動片および重り部が振動子
基体を通るＸ軸を中心として対称に設けられている。こ
れは、このように構成した２つの重り部を互いに逆相に
励振することにより、励振に伴う重心の移動を抑制し、
重心移動に伴う振動漏れを防止するためである。したが
って、逆に、振動漏れを無視できれば、あるいは、振動
漏れを他の方法で抑制できれば、片側の振動片および重
り部だけでもよい。たとえば、振動子１から、第３振動
片７、第４振動片８、連結片１３、１４、および重り部
１５を除去した構造の振動子を用いることもできる。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の角速度セ
ンサによれば、互いに直交する２つの回転軸の周りの回
転角速度を、単一の振動子で感度よく検出することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である角速度センサの振動
子を示す斜視図。

【図２】第１〜第４振動片５〜８にそれぞれ設けられた
Ｚ方向の振動を検出する検出電極の配置、並びに各電極
間の結線を示す図。

【図３】第１〜第４振動片５〜８にそれぞれ設けられた
Ｘ方向の振動を検出する検出電極およびＸ方向に励振す
る励振電極の配置、並びに各電極間の結線を示す図。

【図４】本実施形態の角速度センサに用いられる励振回
路５０、検出回路６０および角速度演算回路７０を示す
回路図。

【図５】検出回路６０での信号検波処理を説明するため
の図。

【図６】本発明の第２の実施形態に用いる振動子を示す
平面図。

【符号の説明】

１、６０…振動子、２…振動子基体、３、４…固定板、
５…第１振動片、６…第２振動片、７…第３振動片、８
…第４振動片、１０、１１、１３、１４、６１〜６４…
連結片、１２、１５…重り部、５０…励振回路、６０…
検出回路、７０…角速度演算回路。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＸＹＺ三次元座標空間において、角速度
   を検出すべき物体に固定される基部と、この基部から＋
   Ｙの向きに互いに離れて突出した第１振動片および第２
   振動片と、この第１振動片および第２振動片にそれぞれ
   連結片を介して連結する重り部とを備える振動子と、 前記振動子の重り部がＹ方向に振動するように前記第１
   振動片および第２振動片を励振する励振手段と、 前記励振された重り部がＺ軸を中心として回転したとき
   に発生するコリオリの力に基づくＸ方向振動と、前記励
   振された重り部がＸ軸を中心として回転したときに発生
   するコリオリの力に基づくＺ方向振動とを検出する検出
   手段と、 前記検出手段が検出したＸ方向振動に基づいてＺ軸を中
   心とする回転の角速度を演算し、前記検出手段が検出し
   たＺ方向振動にも基づいてＸ軸を中心とする回転の角速
   度を演算する角速度演算手段とを備えた角速度センサ。
2. 【請求項２】 前記振動子は、前記基部から前記第１振
   動片と同軸に−Ｙの向きに突出した第３振動片と、前記
   基部から前記第２振動片と同軸に−Ｙの向きに突出した
   第４振動片と、前記第３振動片および第４振動片にそれ
   ぞれ連結片を介して連結する第２重り部とを有し、 前記励振手段は前記重り部および前記第２重り部をＹ方
   向に互いに逆相に振動するように前記第１〜第４振動片
   を励振するものであることを特徴とする請求項１に記載
   の角速度センサ。