JPH1019579A - Angular velocity detector - Google Patents
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- JPH1019579A JPH1019579A JP8195602A JP19560296A JPH1019579A JP H1019579 A JPH1019579 A JP H1019579A JP 8195602 A JP8195602 A JP 8195602A JP 19560296 A JP19560296 A JP 19560296A JP H1019579 A JPH1019579 A JP H1019579A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、互いに交差し角速
度検出の対象の軸となる第１の軸と第２の軸の軸回りの
角速度を検出する角速度検出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an angular velocity detecting device for detecting angular velocities around a first axis and a second axis which intersect each other and serve as axes for which angular velocity is to be detected.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ある軸の軸回りの角速度を検出するに当
たっては、従来から種々の手法が採られている。例え
ば、振動式ジャイロでは、定常振動を起こさせた振動子
に角速度が加わることで新たに起きた振動に基づき角速
度を検出し、ガスレートジャイロでは、定常のガス流が
角速度が加わることで乱れることを利用して角速度を検
出する。また、近年では、特開平４−２４２１１５等に
見られるように、半導体を用いた検出装置も提案されて
おり、この検出装置では、電圧の印加により移動するキ
ャリアの挙動（移動挙動）が角速度により変化すること
を利用して角速度を検出している。2. Description of the Related Art Various methods have conventionally been used for detecting an angular velocity around a certain axis. For example, in a vibrating gyro, an angular velocity is detected based on newly generated vibration by applying an angular velocity to a vibrator that caused steady vibration.In a gas rate gyro, a steady gas flow is disturbed by adding an angular velocity. Is used to detect the angular velocity. In recent years, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-242115, a detection device using a semiconductor has been proposed. In this detection device, the behavior (movement behavior) of a carrier moving by applying a voltage is determined by an angular velocity. The angular velocity is detected by using the change.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、これらの角
速度検出装置は、車両や航空機，産業用ロボット等の移
動体に加わる特定の軸の軸回りの角速度を検出するよう
搭載されている。例えば、車両においてその旋回動作中
に鉛直軸の軸回りの回転運動（ヨーイング）が加わった
際の角速度を検出するには、その軸の軸回りの角速度を
検出するための検出装置が搭載される。These angular velocity detecting devices are mounted so as to detect an angular velocity around a specific axis applied to a moving body such as a vehicle, an aircraft, or an industrial robot. For example, in order to detect an angular velocity when a rotational movement (yaw) about a vertical axis is applied to the vehicle during the turning operation, a detection device for detecting the angular velocity about the axis is mounted. .
【０００４】しかし、車両に加わる回転運動はこのヨー
イングに限られるわけではなく、その走行中には、他の
軸回りの回転運動、具体的には車軸回りの回転運動（ロ
ーリング）や前後軸回りの回転運動（ピッチング）が加
わる。これら回転運動に伴うそれぞれの角速度は、回転
中心となる軸が異なるために、ヨーイングが加わった際
の角速度を検出するよう搭載した角速度検出装置では、
ローリング又はピッチングに伴う角速度を検出すること
はできない。このため、異なる２軸についての軸回りの
角速度を検出するには、異なる検出装置を搭載する必要
があった。However, the rotational motion applied to the vehicle is not limited to the yawing. During the traveling, the rotational motion around another axis, specifically, the rotational motion around the axle (rolling) or the front-rear axis. Rotation motion (pitching) is added. Since each of the angular velocities associated with these rotational movements has a different axis as the center of rotation, an angular velocity detection device mounted to detect the angular velocity when yawing is applied,
Angular velocities associated with rolling or pitching cannot be detected. Therefore, in order to detect angular velocities around two different axes, it is necessary to mount different detecting devices.
【０００５】本発明は、上記問題点を解決するためにな
され、異なる２軸についての軸回りの角速度を単一の装
置で検出することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to detect angular velocities around two different axes with a single device.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】か
かる課題を解決するため、第１の発明の角速度検出装置
は、互いに交差する第１の軸と第２の軸の軸回りのそれ
ぞれの角速度を検出する装置であって、電荷を有する質
量体と、該質量体が移動可能な３次元的な移動領域を形
成する領域形成部材と、前記第１，第２の軸と交差する
第３の軸に沿った運動を、前記移動領域において前記質
量体に付与する運動付与手段と、前記運動が付与された
前記質量体の前記領域内における移動の挙動を、前記質
量体の電荷がもたらす電気的な変位に基づき検出して、
前記第１の軸と前記第３の軸とからなる第１の２次元座
標系と、前記第２の軸と前記第３の軸とからなる第２の
２次元座標系とについてのそれぞれの移動挙動に分解
し、該分解したそれぞれの移動挙動に基づいて、前記第
１，第２の軸回りのそれぞれの角速度に応じた信号を出
力する出力手段とを備えることを特徴とする。Means for Solving the Problems and Their Functions and Effects In order to solve the above problems, an angular velocity detecting device according to a first aspect of the present invention comprises an angular velocity detecting device for each angular velocity about a first axis and a second axis which intersect each other. A mass body having a charge, a region forming member forming a three-dimensional moving region in which the mass body can move, and a third member intersecting the first and second axes. Motion applying means for applying a motion along an axis to the mass body in the movement area, and an electric charge provided by the electric charge of the mass body, the movement behavior of the mass body provided with the motion in the area. Based on the displacement
Movement of each of a first two-dimensional coordinate system including the first axis and the third axis and a second two-dimensional coordinate system including the second axis and the third axis Output means for decomposing into a behavior and outputting a signal corresponding to each of the angular velocities around the first and second axes based on each of the decomposed movement behaviors.
【０００７】上記構成を有する第１の発明の角速度検出
装置では、領域形成部材の形成する移動領域において、
第３の軸に沿った運動を質量体に付与し、この質量体を
第３の軸に沿って移動させる。この場合、質量体に角速
度が加わらなければ、質量体は第３の軸に沿って直進す
る。しかし、この第３の軸と交差する第１，第２の軸の
それぞれの軸回りに角速度が加わると、各軸回りの角速
度に基づく別々のコリオリの力が質量体に作用し、質量
体はこの二つのコリオリの力が合成された力を受け、第
３の軸からこの力の方向にずれた移動挙動で移動領域に
おいて移動する。以下、この様子を図をもって説明す
る。[0007] In the angular velocity detecting device according to the first aspect of the present invention, the moving area formed by the area forming member includes:
Movement is imparted to the mass along a third axis, and the mass is moved along the third axis. In this case, if no angular velocity is applied to the mass, the mass travels straight along the third axis. However, when an angular velocity is applied around each of the first and second axes intersecting the third axis, different Coriolis forces based on the angular velocities around each axis act on the mass body, and the mass body The two Coriolis forces receive the combined force and move in the movement region with a movement behavior shifted from the third axis in the direction of the force. Hereinafter, this situation will be described with reference to the drawings.
【０００８】図１に示すように、質量体ｍが第３の軸
（以下、説明の便宜上、この軸をｙ軸と呼ぶ）に沿って
速度ｖｙで移動している場合を考える。なお、この場合
の移動方向を＋ｙ軸方向とする。今、第１の軸（ｚ
軸），第２の軸（ｘ軸）のそれぞれの軸回りに角速度ω
１，ω２がそれぞれの軸回りに時計回りに作用している
とすると、質量体ｍには、角速度ω１に伴う＋ｘ軸方向
のコリオリの力Ｆｃ１と、角速度ω２に伴う＋ｚ軸方向
のコリオリの力Ｆｃ２とが加わる。このため、質量体ｍ
は、このコリオリの力Ｆｃ１とコリオリの力Ｆｃ２が合
成された合成力Ｆ（ｃ１＋ｃ２）を受ける。よって、質
量体ｍは、これらコリオリの力が加わる以前の＋ｙ軸方
向の直進軌跡からこの合成力Ｆの方向にずれた移動挙動
を採り、図示するような湾曲軌跡Ｊ０で移動する。この
際、コリオリの力Ｆｃ１，Ｆｃ２は、それぞれ次の数式
１で表わされる。なお、数式１における記号ｍは、質量
体ｍの有効質量である。As shown in FIG. 1, consider a case where the mass body m is moving at a speed vy along a third axis (hereinafter, this axis is referred to as the y-axis for convenience of explanation). Note that the moving direction in this case is the + y-axis direction. Now, the first axis (z
Axis) and the second axis (x axis)
Assuming that 1, ω2 are acting clockwise around their respective axes, the mass m has a Coriolis force Fc1 in the + x-axis direction associated with the angular velocity ω1 and a Coriolis force in the + z-axis direction associated with the angular velocity ω2. Fc2 is added. For this reason, the mass m
Receives a combined force F (c1 + c2) obtained by combining the Coriolis force Fc1 and the Coriolis force Fc2. Therefore, the mass body m adopts a movement behavior deviated in the direction of the resultant force F from the straight traveling locus in the + y-axis direction before the Coriolis force is applied, and moves along the curved locus J0 as illustrated. At this time, the Coriolis forces Fc1 and Fc2 are respectively expressed by the following Equation 1. Note that the symbol m in Expression 1 is the effective mass of the mass body m.
【０００９】[0009]
【数１】 (Equation 1)
【００１０】そして、質量体ｍは電荷を有することか
ら、この湾曲軌跡Ｊ０は種々の手法で知ることができ
る。例えば、図示する３軸（ｘｙｚ軸）が交差する点を
原点とした場合、この原点を含む図示するｚ−ｘ平面か
ら所定間隔Ｌだけ離れこのｚ−ｘ平面と平行な面におけ
る質量体ｍの到達位置で、湾曲軌跡Ｊ０を知ることがで
きる。また、この原点を含むｘ−ｙ平面，ｚ−ｙ平面か
ら所定間隔Ｌだけ離れこれら平面と平行な面における質
量体ｍの到達位置でも、湾曲軌跡Ｊ０を知ることができ
る。Since the mass body m has a charge, the curved locus J0 can be known by various methods. For example, when the point at which the illustrated three axes (xyz axes) intersect is set as the origin, the mass m on a plane parallel to the zx plane and separated by a predetermined distance L from the illustrated zx plane including the origin. At the arrival position, the bending locus J0 can be known. Further, the curved locus J0 can be known even at the arrival position of the mass body m on a plane parallel to and separated from the xy plane and the zy plane including the origin by a predetermined distance L.
【００１１】第１の発明の角速度検出装置では、こうし
て質量体ｍが採る移動挙動、即ち湾曲軌跡Ｊ０を検出す
ると、この湾曲軌跡Ｊ０を、第１の軸（ｚ軸）と第３の
軸（ｙ軸）とからなる第１の２次元座標系（ｚ−ｙ平
面）と、第２の軸（ｘ軸）と第３の軸（ｙ軸）とからな
る第２の２次元座標系（ｘ−ｙ平面）とについてのそれ
ぞれの湾曲軌跡Ｊｚ，Ｊｘに分解する。この湾曲軌跡Ｊ
ｚは、ｚ−ｙ平面についての分解で得られたものである
から、上記の合成力Ｆのｚ軸方向分力たるコリオリの力
Ｆｃ２に基づくものとなる。また、湾曲軌跡Ｊｘは、合
成力Ｆのｘ軸方向分力たるコリオリの力Ｆｃ１に基づく
ものとなる。In the angular velocity detecting device according to the first aspect of the present invention, when the movement behavior of the mass body m, that is, the curved trajectory J0 is detected, the curved trajectory J0 is converted into a first axis (z axis) and a third axis (z axis). y-axis) and a second two-dimensional coordinate system (x-axis) including a second axis (x-axis) and a third axis (y-axis). -Y plane) into the respective curved trajectories Jz and Jx. This curved locus J
Since z is obtained by decomposition on the zy plane, z is based on the Coriolis force Fc2, which is a component of the resultant force F in the z-axis direction. The curved locus Jx is based on the Coriolis force Fc1, which is the component of the resultant force F in the x-axis direction.
【００１２】そして、これらコリオリの力Ｆｃ１，Ｆｃ
２は、数式１に示すように、第１の軸（ｚ軸），第２の
軸（ｘ軸）の軸回りに角速度ω１，ω２に比例するの
で、図示するように、湾曲軌跡Ｊｚに基づいて出力され
た信号は、第２の軸（ｘ軸）の軸回りの角速度ω２に応
じた信号となり、湾曲軌跡Ｊｘに基づいて出力された信
号は、第１の軸（ｚ軸）の軸回りの角速度ω１に応じた
信号となる。このため、この第１の発明の角速度検出装
置によれば、この検出装置だけで、第１の軸（ｚ軸）の
軸回りの角速度ω１と第２の軸（ｘ軸）の軸回りの角速
度ω２とを同時に検出することができる。The Coriolis forces Fc1 and Fc
2 is proportional to the angular velocities ω1 and ω2 around the first axis (z-axis) and the second axis (x-axis), as shown in Expression 1, so that as shown in FIG. The output signal is a signal corresponding to the angular velocity ω2 about the second axis (x-axis), and the signal output based on the bending trajectory Jx is a signal corresponding to the first axis (z-axis). Is a signal corresponding to the angular velocity ω1. For this reason, according to the angular velocity detecting device of the first invention, the angular velocity ω1 around the first axis (z-axis) and the angular velocity around the second axis (x-axis) are obtained only by this detecting device. ω2 can be detected at the same time.
【００１３】なお、第１の軸（ｚ軸）と第２の軸（ｘ
軸）の一方の軸についての角速度しか作用していない場
合には、質量体ｍはこの一方の軸の軸回りの角速度によ
るコリオリの力Ｆｃのみを受けて移動する。よって、こ
の第１の発明の角速度検出装置によれば、当該一方の軸
の軸回りの角速度を検出できることは勿論である。ま
た、第１〜第３の軸がそれぞれ直交する場合を図示して
説明したが、直交する場合に限られるものではない。Note that a first axis (z axis) and a second axis (x
When only the angular velocity of one of the axes is acting, the mass m moves by receiving only the Coriolis force Fc due to the angular velocity about the one axis. Therefore, according to the angular velocity detecting device of the first invention, it is needless to say that the angular velocity around the one axis can be detected. Although the case where the first to third axes are orthogonal to each other has been illustrated and described, the invention is not limited to the case where the axes are orthogonal.
【００１４】上記の構成を有する第１の発明の角速度検
出装置において、前記出力手段は、電荷の変化を検出す
る検出手段を前記第１の軸と前記第２の軸とからなる第
３の２次元座標系において２次元的に配置して備え、前
記運動が付与された前記質量体が到達する位置を、前記
検出手段の検出結果から前記第３の２次元座標系にて特
定し、該特定した位置についての前記第１の軸の座標値
と前記第２の軸の座標値に基づいて、前記第１，第２の
軸回りのそれぞれの角速度に応じた信号を出力する手段
を備えるものとすることができる。In the angular velocity detecting device according to the first aspect of the present invention, the output means includes a detecting means for detecting a change in electric charge, the detecting means comprising a third axis comprising the first axis and the second axis. The three-dimensional coordinate system is provided in a three-dimensional coordinate system, and a position reached by the mass body to which the motion has been imparted is specified based on a detection result of the detection means. Means for outputting a signal corresponding to each angular velocity around the first and second axes based on the coordinate values of the first axis and the coordinate values of the second axis for the set positions. can do.
【００１５】この構成の第１の態様の角速度検出装置構
成では、図１に示すように、コリオリの力Ｆｃ１とコリ
オリの力Ｆｃ２の合成力Ｆ（ｃ１＋ｃ２）を受けて湾曲
軌跡Ｊ０で移動する質量体ｍは、第１の軸（ｚ軸）と第
２の軸（ｘ軸）とからなる第３の２次元座標系（ｚ−ｘ
平面）において２次元的に配置された検出手段に到達す
る。この到達位置では検出手段にて電荷が変化するた
め、当該到達位置の検出手段からの検出結果により、こ
の第３の２次元座標系（ｚ−ｘ平面）での到達位置が特
定される。そして、この特定到達位置についての第１の
軸（ｚ軸）の座標値は、上記の合成力Ｆのｚ軸方向分力
たるコリオリの力Ｆｃ２に基づくものとなり、第２の軸
（ｘ軸）の座標値は、合成力Ｆのｘ軸方向分力たるコリ
オリの力Ｆｃ１に基づくものとなる。In the configuration of the angular velocity detecting device according to the first aspect of the present invention, as shown in FIG. 1, the mass moving on the curved locus J0 by receiving the combined force F (c1 + c2) of the Coriolis force Fc1 and the Coriolis force Fc2. The body m is represented by a third two-dimensional coordinate system (z-x) including a first axis (z axis) and a second axis (x axis).
(A plane) and reaches the detection means arranged two-dimensionally. At this arrival position, the electric charge changes by the detection means, and the arrival position in the third two-dimensional coordinate system (zx plane) is specified based on the detection result from the arrival position detection means. The coordinate value of the first axis (z-axis) for this specific arrival position is based on the Coriolis force Fc2, which is a component of the resultant force F in the z-axis direction, and the second axis (x-axis) Are based on the Coriolis force Fc1, which is the component of the resultant force F in the x-axis direction.
【００１６】このため、第１の軸（ｚ軸）の座標値に基
づいて出力された信号は、第２の軸（ｘ軸）の軸回りの
角速度ω２に応じた信号となり、第２の軸（ｘ軸）の座
標値に基づいて出力された信号は、第１の軸（ｚ軸）の
軸回りの角速度ω１に応じた信号となる。よって、第１
の発明の第１の態様の角速度検出装置によっても、この
検出装置だけで、第１の軸（ｚ軸）の軸回りの角速度ω
１と第２の軸（ｘ軸）の軸回りの角速度ω２とを同時に
検出することができる。Therefore, the signal output based on the coordinate value of the first axis (z axis) becomes a signal corresponding to the angular velocity ω2 around the second axis (x axis), and The signal output based on the (x-axis) coordinate value is a signal corresponding to the angular velocity ω1 around the first axis (z-axis). Therefore, the first
According to the angular velocity detecting device of the first aspect of the present invention, the angular velocity ω about the first axis (z axis) can be obtained only by this detecting device.
It is possible to simultaneously detect the angular velocity ω2 about the first axis and the second axis (x-axis).
【００１７】この場合、到達位置を検出する検出手段を
２次元的に配置したものとしては、ＣＣＤ（電荷結合素
子）を挙げることができる。In this case, a CCD (Charge Coupled Device) can be cited as an example in which the detecting means for detecting the arrival position is two-dimensionally arranged.
【００１８】上記の構成を有する第１の発明の角速度検
出装置において、前記質量体は、第１と第２の質量体と
からなり、前記領域形成部材は、該第１の質量体の移動
領域を形成する第１の領域形成部材と、前記第２の質量
体の移動領域を形成する第２の領域形成部材とからな
り、前記運動付与手段は、前記第１の軸と交差する第３
の軸に沿った運動を、前記第１，第２の質量体に逆向き
にそれぞれ付与する手段を有し、前記出力手段は、電荷
の変化を検出する検出手段を前記第１の軸と前記第２の
軸とからなる第３の２次元座標系において２次元的に配
置して、前記第１，第２の領域形成部材ごとに備え、前
記運動が付与された前記第１の質量体が到達する位置
を、前記第１の領域形成部材についての前記検出手段の
検出結果から前記第３の２次元座標系にて特定し、該特
定した位置についての前記第１の軸の座標値と前記第２
の軸の座標値に基づいて、前記第１，第２の軸回りのそ
れぞれの角速度に応じた第１の信号を出力する第１の出
力手段と、前記運動が付与された前記第２の質量体が到
達する位置を、前記第２の領域形成部材についての前記
検出手段の検出結果から前記第３の２次元座標系にて特
定し、該特定した位置についての前記第１の軸の座標値
と前記第２の軸の座標値に基づいて、前記第１，第２の
軸回りのそれぞれの角速度に応じた第２の信号を出力す
る第２の出力手段と、前記第１の出力手段から出力され
た第１の信号と前記第２の出力手段から出力された第２
の信号とに共通して重畳した外乱成分を、前記第１と第
２の信号の演算処理を通して相殺する手段とを有するも
のとすることができる。In the angular velocity detecting device according to the first aspect of the present invention, the mass body includes a first mass body and a second mass body, and the area forming member includes a moving area of the first mass body. And a second region forming member forming a moving region of the second mass body, wherein the motion imparting means is provided with a third region intersecting the first axis.
Means for imparting movement along the axis of the first and second mass bodies in opposite directions, and the output means includes detection means for detecting a change in electric charge with the first axis and the first axis. The first mass body, which is arranged two-dimensionally in a third two-dimensional coordinate system including a second axis and is provided for each of the first and second region forming members, and to which the motion is applied, The position to reach is specified in the third two-dimensional coordinate system from the detection result of the detection means for the first region forming member, and the coordinate value of the first axis for the specified position and the Second
First output means for outputting a first signal corresponding to the respective angular velocities around the first and second axes based on the coordinate values of the axis of the second axis, and the second mass to which the motion is applied The position where the body reaches is specified in the third two-dimensional coordinate system from the detection result of the detection means for the second region forming member, and the coordinate value of the first axis for the specified position. And second output means for outputting a second signal corresponding to each angular velocity around the first and second axes based on the coordinate value of the second axis and the first output means. The output first signal and the second signal output from the second output means.
And a means for canceling a disturbance component superimposed on the first and second signals through arithmetic processing of the first and second signals.
【００１９】この構成の第２の態様の角速度検出出装置
では、第１の質量体と第２の質量体の第３軸に沿った移
動方向が逆なので、この第１，第２の質量体の移動挙動
は次のようになる。In the angular velocity detecting and outputting device according to the second aspect of the present invention, since the moving directions of the first mass body and the second mass body along the third axis are opposite to each other, the first and second mass bodies are opposite. Is as follows.
【００２０】図２に示すように、第１の質量体ｍ１が＋
ｙ軸方向に移動しているとすると、第２の質量体ｍ２は
−ｙ軸方向に移動することになる。このような状況下
で、第１の軸（ｚ軸），第２の軸（ｘ軸）のそれぞれの
軸回りに角速度ω１，ω２が時計回りに生じると、両質
量体には、数式１で表わされるコリオリの力Ｆｃ１，Ｆ
ｃ２が加わる。この場合、第１の質量体ｍ１のｙ軸方向
の速度をｖｙと表記すれば第２の質量体ｍ２の速度は−
ｖｙとなるので、コリオリの力Ｆｃ１は、第１の質量体
ｍ１では２・ｍ・ω１・ｖｙで、第２の質量体ｍ２では
−２・ｍ・ω１・ｖｙとなる。また、コリオリの力Ｆｃ
２は、第１の質量体ｍ１では２・ｍ・ω２・ｖｙで、第
２の質量体ｍ２では−２・ｍ・ω２・ｖｙとなる。つま
り、第１と第２の質量体では、コリオリの力Ｆｃ１，Ｆ
ｃ２の方向は互いに逆となる。しかし、両質量体はｙ軸
方向の移動の向きが逆なので、コリオリの力Ｆｃ１，Ｆ
ｃ２はそれぞれの質量体の移動方向（＋ｙ軸，−ｙ軸）
に対しては同じ向きに加わる。As shown in FIG. 2, the first mass m1 is
Assuming that the second mass body m2 moves in the y-axis direction, the second mass body m2 moves in the -y-axis direction. Under these circumstances, when the angular velocities ω1 and ω2 are generated clockwise around the first axis (z axis) and the second axis (x axis), both mass bodies are expressed by the following equation (1). Expressed Coriolis force Fc1, F
c2 is added. In this case, if the velocity of the first mass body m1 in the y-axis direction is expressed as vy, the velocity of the second mass body m2 is −
vy, the Coriolis force Fc1 is 2 · m · ω1 · vy for the first mass body m1, and −2 · m · ω1 · vy for the second mass body m2. Also, the Coriolis force Fc
2 is 2 · m · ω2 · vy for the first mass body m1, and −2 · m · ω2 · vy for the second mass body m2. That is, in the first and second mass bodies, the Coriolis forces Fc1, Fc
The directions of c2 are opposite to each other. However, since the two mass bodies move in the opposite directions in the y-axis direction, the Coriolis forces Fc1 and Fc1
c2 is the moving direction of each mass body (+ y axis, -y axis)
In the same direction.
【００２１】よって、第１の質量体ｍ１は、図１で示し
たように、コリオリの力Ｆｃ１とコリオリの力Ｆｃ２の
合成力Ｆ（ｃ１＋ｃ２）を受けて湾曲軌跡Ｊ０で移動
し、第２の質量体ｍ２は、この図２に示すように、第１
の質量体ｍ１の湾曲軌跡Ｊ０と逆の湾曲軌跡Ｊ’０で移
動する。こうしてそれぞれの湾曲軌跡Ｊ０，Ｊ’０で移
動する第１，第２の質量体は、それぞれの領域形成部材
ごとに第３の２次元座標系（ｚ−ｘ平面）で２次元的に
配置されたそれぞれの検出手段に到達する。この両質量
体のそれぞれの到達位置では検出手段にて電荷が変化す
るため、当該到達位置の検出手段からの検出結果によ
り、両質量体についての第３の２次元座標系（ｚ−ｘ平
面）での到達位置がそれぞれ特定される。Accordingly, as shown in FIG. 1, the first mass body m1 receives the combined force F (c1 + c2) of the Coriolis force Fc1 and the Coriolis force Fc2, and moves along the curved locus J0. The mass m2 is, as shown in FIG.
Move on a curved locus J′0 opposite to the curved locus J0 of the mass body m1. Thus, the first and second mass bodies that move on the respective curved trajectories J0 and J′0 are two-dimensionally arranged in the third two-dimensional coordinate system (zx plane) for each of the region forming members. To the respective detection means. Since the electric charge changes at the respective arrival positions of the two mass bodies by the detection means, a third two-dimensional coordinate system (zx plane) for both mass bodies is obtained based on the detection result from the detection means at the arrival position. Are respectively specified.
【００２２】そして、第１の質量体ｍ１の到達位置
（ｘ，ｚ）についての第１の軸（ｚ軸）の座標値ｚは、
この第１の質量体ｍ１についての合成力Ｆのｚ軸方向分
力たるコリオリの力Ｆｃ２に基づくものとなり、第２の
軸（ｘ軸）の座標値ｘは、合成力Ｆのｘ軸方向分力たる
コリオリの力Ｆｃ１に基づくものとなる。また、第２の
質量体ｍ２の特定到達位置（−ｘ，−ｚ）についての第
１の軸（ｚ軸）の座標値−ｚおよび第２の軸（ｘ軸）の
座標値−ｘは、上記の第１の質量体ｍ１の座標値と符号
が逆となり、この第２の質量体ｍ２についての合成力Ｆ
のｚ軸方向，ｘ軸方向の分力たるコリオリの力Ｆｃ２，
Ｆｃ１に基づくものとなる。The coordinate value z of the first axis (z axis) for the arrival position (x, z) of the first mass body m1 is
This is based on the Coriolis force Fc2, which is the z-axis component of the resultant force F for the first mass body m1, and the coordinate value x of the second axis (x-axis) is the component of the resultant force F in the x-axis direction. This is based on the strong Coriolis force Fc1. The coordinate value -z of the first axis (z-axis) and the coordinate value -x of the second axis (x-axis) of the specific arrival position (-x, -z) of the second mass body m2 are: The sign and the coordinate value of the first mass body m1 are reversed, and the resultant force F of the second mass body m2 is
Coriolis force Fc2, which is a component force in the z-axis direction and the x-axis direction,
It is based on Fc1.
【００２３】今、この両質量体の移動領域を形成する第
１，第２の領域形成部材に＋ｘ軸方向の加速度αｃが作
用すると、それぞれの移動領域に存在する両質量体には
その慣性力Ｆａが共に−ｘ軸方向に加わる。このため、
第１の質量体ｍ１は、コリオリの力Ｆｃ１，Ｆｃ２とこ
の慣性力Ｆａとの合成力Ｆ（ｃ１＋ｃ２−ａ）を受ける
ことになり、第１の質量体ｍ１の移動軌跡は、それ以前
の湾曲軌跡Ｊ０から−ｘ軸方向にずれた湾曲軌跡Ｊ０ａ
となる。よって、この第１の質量体ｍ１の到達位置の座
標値ｘも、この軌跡のずれに応じてずれ、ｘ−ａとな
る。また、第２の質量体ｍ２は、コリオリの力Ｆｃ１，
Ｆｃ２とこの慣性力Ｆａとの合成力Ｆ（ｃ１＋ｃ２＋
ａ）を受け、その移動軌跡は、湾曲軌跡Ｊ’０から−ｘ
軸方向にずれた湾曲軌跡Ｊ’０ａとなり、第２の質量体
ｍ２の到達位置の座標値も−ｘから−ｘ−ａにずれる。
なお、ｚ軸についての座標は、ｚ軸方向に力が新たに加
わることはないので、そのままである。Now, when the acceleration αc in the + x-axis direction acts on the first and second region forming members forming the moving regions of both mass bodies, the inertial force is exerted on both mass bodies existing in the respective moving regions. Fa is added together in the −x-axis direction. For this reason,
The first mass body m1 receives the resultant force F (c1 + c2-a) of the Coriolis forces Fc1 and Fc2 and the inertial force Fa, and the movement locus of the first mass body m1 is a previous curve. Curved locus J0a shifted from the locus J0 in the -x-axis direction
Becomes Accordingly, the coordinate value x of the arrival position of the first mass body m1 is also shifted according to the shift of the trajectory and becomes x-a. In addition, the second mass body m2 has a Coriolis force Fc1,
Fc2 and the resultant force F (c1 + c2 +
a), the moving locus is -x from the curved locus J'0.
The curved locus J'0a is shifted in the axial direction, and the coordinate value of the arrival position of the second mass body m2 also shifts from -x to -xa.
The coordinates on the z-axis remain unchanged since no force is applied in the z-axis direction.
【００２４】そして、第１の出力手段からは、この湾曲
軌跡Ｊ０ａに応じてずれた座標値（ｘ−ａ，ｚ）に基づ
き第１の質量体ｍ１についての第１の信号が出力され、
第２の出力手段からは湾曲軌跡Ｊ’０ａに応じてずれた
座標値（−ｘ−ａ，−ｚ）に基づき第２の質量体ｍ２に
ついての第２の信号が出力される。Then, the first output means outputs a first signal for the first mass body m1 based on the coordinate values (xa, z) shifted according to the curved locus J0a,
The second output means outputs a second signal for the second mass body m2 based on the coordinate values (-xa, -z) shifted according to the curve locus J'0a.
【００２５】つまり、加速度が加わったことによる外乱
は、両質量体の移動軌跡に共通して影響を与え、この外
乱による成分は、第１の信号についてはこれを減じるよ
う、第２の信号についてはこれを増加するよう、両信号
に共通して重畳する。そして、この重畳した外乱成分は
第１と第２の信号の演算処理を通して相殺されるので、
加速度に起因する外乱成分が除去された出力信号から第
１，第２の軸回りの角速度を検出できる。よって、この
第１の発明の第２の態様の角速度検出装置によれば、こ
の検出装置だけで、第１の軸（ｚ軸）の軸回りの角速度
ω１と第２の軸（ｘ軸）の軸回りの角速度ω２とを同時
に検出することができると共に、それぞれの軸回りの角
速度の検出精度を向上することができる。That is, the disturbance due to the application of the acceleration has a common influence on the trajectories of the two mass bodies, and the component due to this disturbance is reduced in the second signal so as to reduce the first signal. Are superimposed on both signals in common to increase this. Then, since the superimposed disturbance component is canceled through the arithmetic processing of the first and second signals,
Angular velocities around the first and second axes can be detected from the output signal from which disturbance components due to acceleration have been removed. Therefore, according to the angular velocity detecting device of the second aspect of the first invention, the angular velocity ω1 around the first axis (z-axis) and the second axis (x-axis) The angular velocity ω2 around the axis can be simultaneously detected, and the detection accuracy of the angular velocity around each axis can be improved.
【００２６】なお、加速度αｃがｚ軸方向に沿って若し
くはｘ軸およびｚ軸と交差した軸に沿って作用した場合
についても、慣性力Ｆａはそのｘ軸方向成分，ｚ軸方向
成分が両質量体に加わるので、上記の場合と同様に加速
度に起因する外乱成分を除去して各軸についての角速度
を、単一の検出装置で精度よく検出できる。When the acceleration αc acts along the z-axis direction or along an axis intersecting the x-axis and the z-axis, the inertial force Fa has its mass components in the x-axis direction and the z-axis direction. Since it is applied to the body, a disturbance component due to acceleration is removed as in the above case, and the angular velocity for each axis can be detected with a single detecting device with high accuracy.
【００２７】上記の構成を有する第１の発明の角速度検
出装置又は第１，第２の態様の角速度検出装置におい
て、前記質量体は、電子であり、前記領域形成部材は、
電子が移動できる程度に低圧とされた密閉空間を前記移
動領域として形成する部材であるものとすることができ
る。[0027] In the angular velocity detecting device according to the first aspect of the present invention or the angular velocity detecting device according to the first or second aspect, the mass body is an electron, and the region forming member is
The member may be a member that forms a closed space having a low pressure enough to allow electrons to move as the moving region.
【００２８】この構成の第３の態様の角速度検出装置で
は、電子を第３の軸に沿って移動させ、第１，第２の軸
のそれぞれの軸回りに角速度が加わった場合の各軸回り
の角速度を、この検出装置だけで同時に検出することが
できる。しかも、電子の移動領域を低圧の密閉空間にし
て、例えば、１０-6ｔｏｒｒ程度以下の低圧の密閉空間
にして、支障なく電子を移動させるので、確実に第１，
第２の軸の軸回りの角速度を検出できる。In the angular velocity detecting apparatus according to the third aspect of the present invention, electrons are moved along the third axis, and the electrons are moved around each of the first and second axes when the angular velocity is applied. Can be simultaneously detected only by this detection device. In addition, since the electron transfer region is a low-pressure closed space, for example, a low-pressure closed space of about 10 −6 torr or less, the electrons can be moved without any trouble.
An angular velocity about the second axis can be detected.
【００２９】また、上記の構成を有する第１の発明の角
速度検出装置において、前記領域形成部材は、正孔又は
電子のキャリアを前記質量体として前記第３の軸に沿っ
て移動可能に有する半導体であり、前記運動付与手段
は、該半導体に前記キャリアを前記第３の軸に沿って移
動させるための駆動電圧を印加する駆動電極を有し、前
記出力手段は、前記第１の２次元座標系が含まれる平面
と平行に前記半導体に対向して設けられた一対の第１の
検出電極と、前記第２の２次元座標系が含まれる平面と
平行に前記半導体に対向して設けられた一対の第２の検
出電極と、前記キャリアが一対の前記第１の検出電極の
いずれかに到達することで起きる前記第１の検出電極間
の電荷の変化に基づいて、前記第１の軸回りの角速度に
応じた第１の信号を出力する手段と、前記キャリアが一
対の前記第２の検出電極のいずれかに到達することで起
きる前記第２の検出電極間の電荷の変化に基づいて、前
記第２の軸回りの角速度に応じた第２の信号を出力する
手段とを有するものとすることができる。In the angular velocity detecting device according to the first aspect of the present invention, the region forming member includes a hole or electron carrier as the mass body and movably along the third axis. Wherein the motion imparting means has a drive electrode for applying a drive voltage for moving the carrier along the third axis to the semiconductor, and the output means has the first two-dimensional coordinates. A pair of first detection electrodes provided to face the semiconductor in parallel with a plane containing the system, and a pair of first detection electrodes provided to face the semiconductor in parallel to a plane containing the second two-dimensional coordinate system; A pair of second detection electrodes, and the first axis around the first axis based on a change in electric charge between the first detection electrodes caused by the carrier reaches one of the pair of first detection electrodes The first signal corresponding to the angular velocity of Means for applying force and a change in electric charge between the second detection electrodes caused by the carrier reaching one of the pair of second detection electrodes, in accordance with the angular velocity about the second axis. Means for outputting the second signal.
【００３０】この構成の第４の態様の角速度検出装置で
は、質量体としてのキャリアは、駆動電圧の印加を受け
ることで半導体中を第３の軸に沿って移動する。ここ
で、この駆動電圧を次の数式２で表わして、キャリアの
移動挙動を説明する。なお、各軸と駆動電極並びに第
１，第２の検出電極の関係を図３に示す。In the angular velocity detecting device according to the fourth aspect of the present invention, the carrier as a mass moves in the semiconductor along the third axis by receiving the drive voltage. Here, this driving voltage is expressed by the following equation (2), and the movement behavior of carriers will be described. FIG. 3 shows the relationship between each axis, the drive electrode, and the first and second detection electrodes.
【００３１】[0031]
【数２】 (Equation 2)
【００３２】ここで、Ｅ0 は実効値、ｆは周波数であ
る。Here, E0 is an effective value, and f is a frequency.
【００３３】キャリアは、この印加電圧に基づく電場ε
の場所に置かれることになるので、このキャリアには数
式３で表わされるクーロン力Ｆが第３の軸に沿ってかか
る。以下、説明の便宜上、このクーロン力Ｆは図１にお
ける＋ｙ軸方向にかかっていることとする。The carrier generates an electric field ε based on the applied voltage.
, The carrier is subjected to a Coulomb force F expressed by the equation (3) along the third axis. Hereinafter, for convenience of explanation, it is assumed that the Coulomb force F is applied in the + y-axis direction in FIG.
【００３４】[0034]
【数３】 (Equation 3)
【００３５】ここで、ｑはキャリアの電荷で、キャリア
が正孔であれば正の電荷である。Here, q is the charge of the carrier, and if the carrier is a hole, it is a positive charge.
【００３６】上記の駆動電圧を印加する電極間間隔をＬ
とすると、ε＝ＥIN／Ｌであることから数式３は以下の
数式４に変形できる。The distance between the electrodes to which the drive voltage is applied is L
Then, since ε = EIN / L, Equation 3 can be transformed into Equation 4 below.
【００３７】[0037]
【数４】 (Equation 4)
【００３８】そして、この電場からのクーロン力Ｆに基
づくキャリアのｙ軸方向の加速度αｆは、次の数式５で
表わされ、キャリアのｙ軸方向の速度ｖｙは、次の数式
６で表わされる。The acceleration αf of the carrier in the y-axis direction based on the Coulomb force F from the electric field is represented by the following equation 5, and the velocity vy of the carrier in the y-axis direction is represented by the following equation 6. .
【００３９】[0039]
【数５】 (Equation 5)
【００４０】ここで、ｍｃはキャリアの有効質量であ
る。Here, mc is the effective mass of the carrier.
【００４１】[0041]
【数６】 (Equation 6)
【００４２】一方、図１で説明したように、第１の軸
（ｚ軸），第２の軸（ｘ軸）の軸回りに、角速度ω１，
ω２が、それぞれの軸の正から負の方向を見た時計回り
の向きに作用すると、キャリア（質量体ｍ）は、角速度
ω１に伴う＋ｘ軸方向のコリオリの力Ｆｃ１と角速度ω
２に伴う＋ｚ軸方向のコリオリの力Ｆｃ２との合成力Ｆ
（ｃ１＋ｃ２）を受けて、既述したように湾曲軌跡Ｊ０
で移動する。この際のコリオリの力Ｆｃ１，Ｆｃ２は、
上記した数式１の通りであり、この数式１に数式６の速
度ｖｙを代入して得られる次の数式７，数式８で表わさ
れる。On the other hand, as described with reference to FIG. 1, the angular velocities ω1 and ω1 are set around the first axis (z axis) and the second axis (x axis).
When ω2 acts in the clockwise direction as viewed from the positive to the negative direction of each axis, the carrier (mass m) is subjected to the Coriolis force Fc1 in the + x-axis direction and the angular velocity ω accompanying the angular velocity ω1.
2 and the resultant force F with the Coriolis force Fc2 in the + z-axis direction
In response to (c1 + c2), as described above, the curve locus J0
Move with. The Coriolis forces Fc1 and Fc2 at this time are
This is as in the above-described equation 1, and is expressed by the following equations 7 and 8 obtained by substituting the velocity vy of the equation 6 into the equation 1.
【００４３】[0043]
【数７】 (Equation 7)
【００４４】[0044]
【数８】 (Equation 8)
【００４５】なお、このコリオリの力Ｆｃが作用する方
向は、ｚ軸回りの角速度ωの方向（時計回り・反時計回
り）により逆転する。The direction in which the Coriolis force Fc acts is reversed by the direction (clockwise / counterclockwise) of the angular velocity ω about the z-axis.
【００４６】この両コリオリの力を受けて、キャリアは
図１，図２に示すように半導体中を湾曲軌跡Ｊ０で移動
するが、第１の軸（ｚ軸）に沿っては数式８のコリオリ
の力Ｆｃ２を受けて移動し、第２の軸（ｘ軸）に沿って
は数式７のコリオリの力Ｆｃ１を受けて移動する。よっ
て、キャリアが第２の軸（ｘ軸）に沿って移動する際の
速度ｖｘは、コリオリの力Ｆｃ１をキャリアの有効質量
ｍｃで除算した加速度の積分で求められ、以下の数式９
で表わされる。Under the forces of both Coriolis, the carrier moves along the curved trajectory J0 in the semiconductor as shown in FIGS. 1 and 2, but along the first axis (z-axis), the Coriolis And moves along the second axis (x-axis) by receiving the Coriolis force Fc1 of Equation (7). Therefore, the velocity vx at which the carrier moves along the second axis (x-axis) is obtained by integrating the acceleration obtained by dividing the Coriolis force Fc1 by the effective mass mc of the carrier.
Is represented by
【００４７】[0047]
【数９】 (Equation 9)
【００４８】また、キャリアが第１の軸（ｚ軸）に沿っ
て移動する際の速度ｖｚは、コリオリの力Ｆｃ２をキャ
リアの有効質量ｍｃで除算した加速度の積分で求めら
れ、以下の数式１０で表わされる。The velocity vz at which the carrier moves along the first axis (z-axis) is obtained by integrating the acceleration obtained by dividing the Coriolis force Fc2 by the effective mass mc of the carrier. Is represented by
【００４９】[0049]
【数１０】 (Equation 10)
【００５０】従って、第２の軸（ｘ軸），第１の軸（ｚ
軸）に沿ったキャリアの移動挙動は次のようになる。ま
ず、第２の軸（ｘ軸）に沿っては、第１の軸（ｚ軸）と
第３の軸（ｙ軸）とからなる第１の２次元座標系（ｚ−
ｙ平面）が含まれる平面と平行に半導体に対向して設け
られた一対の第１の検出電極のいずれか、この場合に
は、＋ｘ軸側の第１の検出電極に向けてキャリアは速度
ｖｘで移動し、当該検出電極に到達する。その一方、第
１の軸（ｚ軸）に沿っては、第２の軸（ｘ軸）と第３の
軸（ｙ軸）とからなる第２の２次元座標系（ｘ−ｙ平
面）が含まれる平面と平行に半導体に対向して設けられ
た一対の第２の検出電極のいずれか、この場合には、＋
ｚ軸側の第２の検出電極に向けてキャリアは速度ｖｚで
移動し、当該検出電極に到達する。Therefore, the second axis (x axis) and the first axis (z axis)
The movement behavior of the carrier along the (axis) is as follows. First, along a second axis (x-axis), a first two-dimensional coordinate system (z-axis) including a first axis (z-axis) and a third axis (y-axis).
(y plane), the carrier is directed to one of the pair of first detection electrodes provided opposite to the semiconductor in parallel with the plane including the y plane, in this case, the velocity vx toward the first detection electrode on the + x axis side. And reaches the detection electrode. On the other hand, along the first axis (z-axis), a second two-dimensional coordinate system (xy plane) including a second axis (x-axis) and a third axis (y-axis) is formed. One of a pair of second detection electrodes provided to face the semiconductor in parallel with the included plane, in this case, +
The carrier moves at the velocity vz toward the second detection electrode on the z-axis side, and reaches the detection electrode.
【００５１】こうして第１の検出電極にキャリアが到達
する際の速度ｖｘは、数式９から明らかなように、ｘ軸
方向のコリオリの力Ｆｃ１を生じさせる角速度ω１に比
例し、角速度ω２の影響を受けることはない。また、第
２の検出電極にキャリアが到達する際の速度ｖｚも、数
式１０から明らかなように、ｚ軸方向のコリオリの力Ｆ
ｃ２を生じさせる角速度ω２に比例し、角速度ω１の影
響を受けることはない。The velocity vx at which the carrier arrives at the first detection electrode is proportional to the angular velocity ω1 at which the Coriolis force Fc1 in the x-axis direction is generated, as is apparent from Expression 9, and the influence of the angular velocity ω2 is I will not receive it. Further, as is apparent from Expression 10, the velocity vz at which the carrier reaches the second detection electrode is also the Coriolis force F in the z-axis direction.
It is proportional to the angular velocity ω2 that causes c2, and is not affected by the angular velocity ω1.
【００５２】よって、角速度ω１にのみ依存する速度ｖ
ｘで第１の検出電極のいずれかにキャリアが到達するこ
とでこの検出電極間には電位差が生じ、この電位差に基
づいて第１の検出電極からは、第１の軸（ｚ軸）回りの
角速度ω１のみに応じた第１の信号が出力される。ま
た、角速度ω２にのみ依存する速度ｖｚで第２の検出電
極のいずれかにキャリアが到達することでこの検出電極
間には電位差が生じ、この電位差に基づいて第２の検出
電極からは、第２の軸（ｘ軸）回りの角速度ω２のみに
応じた第２の信号が出力される。なお、検出電極間に生
じる電位差は、単位時間当たりに到達するキャリアの数
に依存するので、到達キャリア数が多くなる程、即ち、
角速度が大きいほど大きくなる。Therefore, the velocity v which depends only on the angular velocity ω1
When the carrier reaches any one of the first detection electrodes at x, a potential difference is generated between the detection electrodes. Based on the potential difference, the first detection electrode generates a potential around the first axis (z axis). A first signal corresponding to only the angular velocity ω1 is output. Further, when the carrier reaches any of the second detection electrodes at a velocity vz that depends only on the angular velocity ω2, a potential difference is generated between the detection electrodes. Based on the potential difference, the second detection electrode outputs a potential difference from the second detection electrode. A second signal corresponding to only the angular velocity ω2 about the second axis (x-axis) is output. Since the potential difference between the detection electrodes depends on the number of carriers arriving per unit time, as the number of arriving carriers increases, that is,
It increases as the angular velocity increases.
【００５３】従って、この第４の態様の角速度検出装置
でも、この検出装置だけで第１の軸（ｚ軸）の軸回りの
角速度ω１と第２の軸（ｘ軸）の軸回りの角速度ω２と
を同時に検出することができる。また、この第４の角速
度検出装置では、角速度検出のために半導体にキャリア
の駆動電圧を印加してキャリアをｙ軸方向に移動させれ
ばよいことから、その構成の簡略化を図ることができ
る。しかも、半導体を用いたことで小型・軽量化を図る
こともできる。Therefore, also in the angular velocity detecting device of the fourth embodiment, the angular velocity ω1 about the first axis (z-axis) and the angular velocity ω2 about the second axis (x-axis) can be obtained only by this detecting apparatus. And can be detected simultaneously. Further, in the fourth angular velocity detecting device, the carrier can be moved in the y-axis direction by applying a driving voltage of the carrier to the semiconductor for detecting the angular velocity, so that the configuration can be simplified. . In addition, miniaturization and weight reduction can be achieved by using a semiconductor.
【００５４】上記の第１の発明の第４の態様の角速度検
出装置において、前記半導体におけるキャリアの移動挙
動を変化させる加速度が加わることで前記第１，第２の
信号に重畳した加速度起因外乱成分を遮蔽するフィルタ
手段を有するものとすることができる。In the angular velocity detecting apparatus according to the fourth aspect of the first aspect of the present invention, an acceleration-induced disturbance component superimposed on the first and second signals is added by an acceleration that changes the movement behavior of carriers in the semiconductor. May be provided with a filter means for shielding the light.
【００５５】この構成の第５の態様の角速度検出装置
は、キャリアには、キャリアを移動させるために半導体
に印加する駆動電圧の印加の様子と無関係に加速度が加
わることを利用している。つまり、上記した駆動電圧
（数式２）を印加した場合、第１，第２の信号に重畳し
た加速度起因外乱成分は、この駆動電圧の周波数とは無
関係な信号成分となるので、フィルタ手段よりこの加速
度起因外乱成分を遮蔽することができる。よって、加速
度起因外乱成分が除去された第１，第２の信号から第
１，第２の軸回りの角速度を検出できるので、検出精度
を向上することができる。The angular velocity detecting device according to the fifth aspect of the present invention utilizes the fact that acceleration is applied to a carrier irrespective of the state of application of a driving voltage applied to a semiconductor to move the carrier. That is, when the above-described driving voltage (Equation 2) is applied, the acceleration-induced disturbance component superimposed on the first and second signals becomes a signal component unrelated to the frequency of the driving voltage. Acceleration-induced disturbance components can be shielded. Therefore, since the angular velocities around the first and second axes can be detected from the first and second signals from which the acceleration-induced disturbance components have been removed, detection accuracy can be improved.
【００５６】例えば、このフィルタ手段を駆動電圧の周
波数に依存した信号は通過させ当該周波数以外の信号を
遮蔽するものとすれば、駆動電圧の周波数と異なる周波
数でキャリアに加わった加速度起因外乱成分を遮蔽する
ことができる。また、フィルタ手段を、駆動電圧の周波
数に依存するがその位相がずれた信号を遮蔽するものと
すれば、駆動電圧の周波数と位相がずれた周波数でキャ
リアに加わった加速度起因外乱成分を遮蔽することがで
きる。For example, if the filter means passes a signal dependent on the frequency of the driving voltage and blocks signals other than the frequency, the disturbance caused by the acceleration applied to the carrier at a frequency different from the frequency of the driving voltage can be reduced. Can be shielded. Further, if the filter means is to shield a signal that depends on the frequency of the drive voltage but is out of phase, the disturbance component due to acceleration applied to the carrier at a frequency that is out of phase with the frequency of the drive voltage is shielded. be able to.
【００５７】第２の発明の角速度検出装置は、互いに交
差する第１の軸と第２の軸の軸回りのそれぞれの角速度
を検出する装置であって、極性が異なる電荷を有する第
１と第２の質量体と、該第１，第２の質量体が移動可能
な３次元的な移動領域を形成する領域形成部材と、前記
第１，第２の軸と交差する第３の軸に沿った運動を、前
記移動領域において前記第１，第２の質量体に逆向きに
付与する運動付与手段と、前記第１の軸と前記第３の軸
とからなる第１の２次元座標系が含まれる平面と平行に
前記領域形成部材に対向して設けられた一対の第１の検
出電極と、前記第２の軸と前記第３の軸とからなる第２
の２次元座標系が含まれる平面と平行に前記領域形成部
材に対向して設けられた一対の第２の検出電極と、前記
第１，第２の質量体が一対の前記第１の検出電極のいず
れかに到達することで起きる前記第１の検出電極間の電
荷の変化に基づいて、前記第１の軸回りの角速度に応じ
た信号を出力する手段と、前記第１，第２の質量体が一
対の前記第２の検出電極のいずれかに到達することで起
きる前記第２の検出電極間の電荷の変化に基づいて、前
記第２の軸回りの角速度に応じた信号を出力する手段と
を備えることを特徴とする。The angular velocity detecting device according to a second aspect of the present invention is a device for detecting respective angular velocities around a first axis and a second axis which intersect each other. 2 mass body, an area forming member forming a three-dimensional moving area in which the first and second mass bodies can move, and along a third axis intersecting the first and second axes. Motion imparting means for imparting the motion to the first and second mass bodies in the moving area in the opposite direction, and a first two-dimensional coordinate system including the first axis and the third axis. A second pair of first and second detection electrodes provided in parallel to a plane included to face the region forming member, and a second axis and a third axis;
A pair of second detection electrodes provided to face the region forming member in parallel to a plane including the two-dimensional coordinate system, and the first and second mass bodies are a pair of the first detection electrodes. Means for outputting a signal corresponding to the angular velocity about the first axis, based on a change in electric charge between the first detection electrodes caused by reaching any of the first and second masses. Means for outputting a signal corresponding to the angular velocity about the second axis based on a change in charge between the second detection electrodes caused by the body reaching one of the pair of second detection electrodes. And characterized in that:
【００５８】上記構成を有する第２の発明の角速度検出
装置では、極性が異なる電荷を有する第１と第２の質量
体を、領域形成部材の形成する移動領域において第３の
軸に沿って逆向きに移動させる。つまり、先に図２でも
って説明した二つの質量体（ｍ１，ｍ２）が互いにその
極性が異なる電荷を有するものであり、これら質量体を
移動領域において逆向きに移動させることに相当する。
ここで、極性が異なる電荷を有する第１と第２の質量体
の移動挙動を説明する。なお、各軸と領域形成部材並び
に第１，第２の検出電極の関係を図４に示し、第１の質
量体を正の電荷を有する質量体ｍ+ 、第２の質量体を負
の電荷を有する質量体ｍ- と表わすこととする。In the angular velocity detecting apparatus according to the second aspect of the present invention, the first and second mass bodies having charges having different polarities are inverted along the third axis in the moving area formed by the area forming member. Move in the direction. That is, the two mass bodies (m1, m2) described above with reference to FIG. 2 have charges having different polarities from each other, which corresponds to moving these mass bodies in the moving region in the opposite direction.
Here, the movement behavior of the first and second mass bodies having charges having different polarities will be described. Each axis region forming member and the first, the relationship between the second detection electrode shown in FIG. 4, the mass body having a first mass positive charge m +, the second mass body negative charge And expressed as a mass body m − having
【００５９】図４に示すように、質量体ｍ+ が＋ｙ軸方
向に移動しているとすると、質量体ｍ- は−ｙ軸方向に
移動することになる。そして、第１の軸（ｚ軸），第２
の軸（ｘ軸）のそれぞれの軸回りに角速度ω１，ω２が
時計回りに生じた場合の質量体ｍ+ ，質量体ｍ- の移動
挙動は、図２でもって説明した通りである。つまり、角
速度ω１，ω２に基づくコリオリの力Ｆｃ１，Ｆｃ２の
合成力を受けて、質量体ｍ+ は湾曲軌跡Ｊ０の移動挙動
を採り、質量体ｍ- は湾曲軌跡Ｊ’０の移動挙動を採
る。この場合、質量体ｍ+ ，質量体ｍ- を第３の軸に沿
って逆向きに移動させるには、質量体の有する電荷が異
なるので、第３の軸に沿って駆動電圧（数式２）を印加
すればよい。As shown in FIG. 4, if the mass m + is moving in the + y-axis direction, the mass m - will move in the -y-axis direction. Then, the first axis (z axis), the second axis
The movement behavior of the mass bodies m + and m − when the angular velocities ω1 and ω2 occur clockwise around the respective axes (x-axis) is as described with reference to FIG. That is, the angular velocity .omega.1, receives a resultant force of the Coriolis forces Fc1, Fc2 based on .omega.2, mass m + takes the movement behavior of the curved trajectory J0, mass m - takes the movement behavior of the curved trajectory J'0 . In this case, in order to move the masses m + and m − in opposite directions along the third axis, the electric charges of the masses are different, so that the driving voltage (Equation 2) is applied along the third axis. May be applied.
【００６０】この第２の発明の角速度検出装置における
第１，第２の軸回りの角速度に応じた信号は、先に図３
でもって説明したように、質量体（質量体ｍ+ ，質量体
ｍ-）が第１，第２の検出電極のいずれかの電極に到達
することで出力される。以下に、信号出力の様子を説明
する。The signals corresponding to the angular velocities around the first and second axes in the angular velocity detecting device of the second invention are shown in FIG.
As described above, the mass body (mass body m + , mass body m − ) is output when it reaches one of the first and second detection electrodes. The signal output will be described below.
【００６１】各質量体がｙ軸方向に沿って受ける力は既
述したようにクーロン力Ｆであることから、ｙ軸方向に
移動速度は、このクーロン力Ｆを質量体の質量で除算し
た加速度の積分で求められ、数式６となる。この場合、
質量体ｍ+ と質量体ｍ- は電荷の極性が異なることか
ら、質量体ｍ+ と質量体ｍ- とではその移動方向が異な
り、図４に示すように、質量体ｍ+ の移動方向が＋ｙ軸
方向であれば質量体ｍ-では−ｙ軸方向となる。そし
て、第１の軸（ｚ軸），第２の軸（ｘ軸）のそれぞれの
軸回りに角速度ω１，ω２が時計回りに生じると、質量
体ｍ+ は、第２の軸（ｘ軸）に沿っては数式９で表わさ
れる速度で＋ｘ軸方向に移動し、第１の軸（ｚ軸）に沿
っては数式１０で表わされる速度で＋ｚ軸方向に移動す
る。その一方、質量体ｍ- は、この数式９，１０の速度
で質量体ｍ+ とはそれぞれの軸において逆方向に移動す
る。As described above, since the force applied to each mass body along the y-axis direction is the Coulomb force F, the moving speed in the y-axis direction is the acceleration obtained by dividing the Coulomb force F by the mass of the mass body. Is obtained by the integration of in this case,
Mass m + a mass m - from the polarity of the charge is different masses m + a mass m - differ in their direction of movement in the city, as shown in FIG. 4, the mass m + direction of movement of In the + y-axis direction, the mass body m - is in the -y-axis direction. When the angular velocities ω1 and ω2 are generated clockwise around the first axis (z-axis) and the second axis (x-axis), the mass m + becomes the second axis (x-axis). Moves along the + x-axis direction at the speed represented by Expression 9, and moves along the first axis (z-axis) at the speed represented by Expression 10 in the + z-axis direction. Meanwhile, the mass m - is moved in opposite directions in each mass m + and the speed of the shaft of the formula 9 and 10.
【００６２】このため、質量体ｍ+ が一対の第１の検出
電極のいずれか、この場合には、＋ｘ軸側の第１の検出
電極に向けてキャリアは速度ｖｘで移動し、当該検出電
極に到達する。また、一対の第２の検出電極について
は、この質量体ｍ+ は第２の検出電極のいずれか、この
場合には、＋ｚ軸側の第２の検出電極に到達する。その
一方、質量体ｍ- は、一対の第１の検出電極について
は、−ｘ軸側の第１の検出電極に到達し、一対の第２の
検出電極については、−ｚ軸側の第２の検出電極に到達
する。Therefore, the carrier moves at a speed vx toward the mass body m + toward one of the pair of first detection electrodes, in this case, the first detection electrode on the + x axis side. To reach. In addition, for the pair of second detection electrodes, the mass body m + reaches one of the second detection electrodes, in this case, the second detection electrode on the + z-axis side. On the other hand, the mass body m − reaches the first detection electrode on the −x axis side for the pair of first detection electrodes, and the second body on the −z axis side for the pair of second detection electrodes. Reaches the detection electrode.
【００６３】このように第１の検出電極のそれぞれに質
量体ｍ+ ，質量体ｍ- が到達する際の速度ｖｘは、数式
９から明らかなように、ｘ軸方向のコリオリの力Ｆｃ１
を生じさせる角速度ω１に比例し、角速度ω２の影響を
受けることはない。また、第２の検出電極のそれぞれに
質量体ｍ+ ，質量体ｍ- が到達する際の速度ｖｚも、数
式１０から明らかなように、ｚ軸方向のコリオリの力Ｆ
ｃ２を生じさせる角速度ω２に比例し、角速度ω１の影
響を受けることはない。[0063] Thus each mass m + in the first detection electrode, the mass m - speed vx when reaching the, as is clear from Equation 9, the Coriolis force in the x-axis direction Fc1
And is not affected by the angular velocity ω2. Further, as is apparent from Expression 10, the velocity vz when the mass body m + and the mass body m − reach each of the second detection electrodes is also the Coriolis force F in the z-axis direction.
It is proportional to the angular velocity ω2 that causes c2, and is not affected by the angular velocity ω1.
【００６４】よって、角速度ω１にのみ依存する速度ｖ
ｘで第１の検出電極のそれぞれに質量体ｍ+ ，質量体ｍ
- が到達することで、この検出電極間には電位差が生
じ、この電位差に基づいて第１の検出電極からは、第１
の軸（ｚ軸）回りの角速度ω１のみに応じた信号が出力
される。しかも、一方の検出電極（＋ｘ軸側）には正の
電荷をもった質量体ｍ+ が、他方の検出電極（−ｘ軸
側）には負の電荷をもった質量体ｍ- が到達するので、
この第１の検出電極間の電位差は、一つの質量体しか有
しない場合より大きくなり、信号出力が増大する。ま
た、角速度ω２にのみ依存する速度ｖｚで第２の検出電
極のそれぞれに質量体ｍ+ ，質量体ｍ- が到達すること
でこの検出電極間には電位差が生じ、この電位差に基づ
いて第２の検出電極からは、第２の軸（ｘ軸）回りの角
速度ω２のみに応じた信号が出力される。しかも、第１
の検出電極の場合と同様に、この第２の検出電極間には
大きな電位差が生じ、出力も大きくなる。なお、検出電
極間に生じる電位差は、単位時間当たりに到達する質量
体ｍ+ ，質量体ｍ- の数に依存するので、角速度が大き
いほど大きくなる。Therefore, the velocity v which depends only on the angular velocity ω1
At x, the masses m + and m are respectively assigned to the first detection electrodes.
As a result, a potential difference is generated between the detection electrodes, and based on the potential difference, the first detection electrode outputs the first potential.
A signal corresponding to only the angular velocity ω1 about the axis (z-axis) is output. Moreover, the one detection electrode (+ x-axis side) + positive mass having charge m is the mass body m with a negative charge to the other of the detection electrodes (-x-axis side) - arrives So
The potential difference between the first detection electrodes is larger than when only one mass body is provided, and the signal output increases. Further, when the mass body m + and the mass body m − reach each of the second detection electrodes at a speed vz that depends only on the angular velocity ω2, a potential difference is generated between the detection electrodes, and the second potential is determined based on the potential difference. Output a signal corresponding to only the angular velocity ω2 about the second axis (x-axis). And the first
As in the case of the detection electrodes described above, a large potential difference occurs between the second detection electrodes, and the output also increases. The potential difference between the detection electrodes depends on the number of the masses m + and m − reaching per unit time, and therefore increases as the angular velocity increases.
【００６５】従って、この第２の発明の角速度検出装置
によっても、この検出装置だけで第１の軸（ｚ軸）の軸
回りの角速度ω１と第２の軸（ｘ軸）の軸回りの角速度
ω２とを同時に検出することができる。しかも、各検出
電極からの信号出力を増大させることができるので、第
２の発明の角速度検出装置によれば、第１の軸（ｚ軸）
の軸回りの角速度ω１と第２の軸（ｘ軸）の軸回りの角
速度ω２とを同時に検出する際の検出感度を向上するこ
とができる。Therefore, according to the angular velocity detector of the second invention, the angular velocity ω1 about the first axis (z-axis) and the angular velocity about the second axis (x-axis) can be obtained only by this detector. ω2 can be detected at the same time. Moreover, since the signal output from each detection electrode can be increased, according to the angular velocity detection device of the second invention, the first axis (z axis)
And the angular velocity ω2 about the second axis (x-axis) can be simultaneously detected.
【００６６】また、この第２の発明の角速度検出装置に
よれば、次のような利点がある。According to the angular velocity detecting device of the second invention, there are the following advantages.
【００６７】図４に示すように、角速度ω１，ω２に基
づくコリオリの力Ｆｃ１，Ｆｃ２の合成力を受けて質量
体ｍ+ ，質量体ｍ- が湾曲軌跡Ｊ０，湾曲軌跡Ｊ’０で
移動している最中に、この両質量体の移動領域を形成す
る領域形成部材に＋ｘ軸方向の加速度αが作用すると、
この移動領域に存在する両質量体には、それぞれの質量
を等しいとすれば、その慣性力Ｆａがそれぞれ−ｘ軸方
向に加わる。このため、質量体ｍ+ は、コリオリの力Ｆ
ｃ１，Ｆｃ２とこの慣性力Ｆａとの合成力Ｆ（ｃ１＋ｃ
２−ａ）を受け、その移動軌跡は、湾曲軌跡Ｊ０から−
ｘ軸方向にずれた湾曲軌跡Ｊ０ａとなる。よって、この
質量体ｍ+ が第２の軸（ｘ軸）に沿って移動する際の速
度ｖｘが、この軌跡のずれ分遅くなる。その一方、質量
体ｍ- は、コリオリの力Ｆｃ１，Ｆｃ２に慣性力Ｆａが
加わった合成力Ｆ（ｃ１＋ｃ２＋ａ）を受け、その移動
軌跡は、湾曲軌跡Ｊ’０から−ｘ軸方向にずれた湾曲軌
跡Ｊ’０ａとなる。よって、この質量体ｍ- にあって
は、第２の軸（ｘ軸）に沿って移動する際の速度ｖｘ
が、この軌跡のずれ分速くなる。なお、慣性力Ｆａはｘ
軸に沿って作用するので、この慣性力Ｆａのｚ軸方向の
分力はゼロとなり、第１の軸（ｚ軸）についての速度ｖ
ｚに変わりはない。As shown in FIG. 4, the mass body m + and the mass body m − move on the curved locus J0 and the curved locus J′0 by receiving the combined force of the Coriolis forces Fc1 and Fc2 based on the angular velocities ω1 and ω2. When the acceleration α in the + x-axis direction acts on the region forming member that forms the moving region of both mass bodies during
Assuming that the respective masses are equal to each other, the inertial force Fa is applied to each of the two mass bodies present in the moving region in the −x-axis direction. For this reason, the mass m + is the Coriolis force F
c1, Fc2 and this inertial force Fa, the resultant force F (c1 + c
After receiving 2-a), the movement locus is-
The curve locus J0a is shifted in the x-axis direction. Therefore, the speed vx at which the mass body m + moves along the second axis (x-axis) becomes slower by the deviation of the trajectory. On the other hand, the mass body m - receives the resultant force F (c1 + c2 + a) obtained by adding the inertia force Fa to the Coriolis forces Fc1 and Fc2, and its movement trajectory is displaced in the −x-axis direction from the curve trajectory J′0. A locus J'0a is obtained. Therefore, the mass m - In the velocity vx when moving along a second axis (x-axis)
However, the trajectory shifts faster. The inertial force Fa is x
Acting along the axis, the component force of this inertial force Fa in the z-axis direction becomes zero, and the velocity v about the first axis (z-axis)
There is no change in z.
【００６８】そして、第１の検出電極への質量体ｍ+ ，
質量体ｍ- の到達は、質量体ｍ+ が到達する側の検出電
極では速度ｖｘが遅くなる分だけ遅れ、質量体ｍ- が到
達する側では速度ｖｘが速くなる分だけ速くなる。この
ため、第１の検出電極間には、結果的には、加速度αが
生じていない場合と同じ電位差が生じることになり、第
１の検出電極から得られる信号には、加速度αが加わっ
たことによる外乱成分が重畳しないことになる。よっ
て、この第２の発明の角速度検出装置によれば、加速度
に起因する外乱を受けることがないので、第１の軸（ｚ
軸）の軸回りの角速度ω１と第２の軸（ｘ軸）の軸回り
の角速度ω２とを同時に検出する際の検出精度を向上す
ることができる。Then, the masses m + ,
Mass m - arrival of an amount corresponding to the speed vx is slow delay detection electrodes on the side of the mass body m + is reached, the mass m - On the side is reached faster by the amount of speed vx becomes faster. As a result, the same potential difference occurs between the first detection electrodes as when no acceleration α is generated, and the acceleration α is added to the signal obtained from the first detection electrodes. As a result, the disturbance component caused by this is not superimposed. Therefore, according to the angular velocity detecting device of the second invention, since disturbance due to acceleration is not received, the first axis (z
The detection accuracy when simultaneously detecting the angular velocity ω1 about the axis (axis) and the angular velocity ω2 about the axis of the second axis (x-axis) can be improved.
【００６９】なお、加速度αがｚ軸方向に沿って若しく
はｘ軸およびｚ軸と交差した軸に沿って作用した場合に
ついても、慣性力Ｆａはそのｘ軸方向成分，ｚ軸方向成
分が両質量体に加わるので、上記の場合と同様に加速度
に起因する外乱を受けることがなく、各軸についての角
速度を、単一の検出装置で精度よく検出できる。When the acceleration α acts along the z-axis direction or along an axis intersecting the x-axis and the z-axis, the inertial force Fa has its x-axis component and z-axis component both masses. Since it is applied to the body, there is no disturbance due to acceleration as in the above case, and the angular velocity for each axis can be detected with a single detecting device with high accuracy.
【００７０】また、この第２の発明の角速度検出装置で
は、慣性力Ｆａが加わったことで上記したように質量体
ｍ+ と質量体ｍ- の速度ｖｘが増減する。よって、質量
体ｍ+ と質量体ｍ- の有効質量を同一とすれば、この速
度ｖｘの増減の程度を同じにできるので好ましい。[0070] Further, the angular velocity detecting apparatus of the second invention, the mass body as described above by the inertial force Fa is applied m + a mass m - speed vx is increased or decreased in. Thus, mass m + a mass m - if the effective mass of the same, it is possible to the extent of increase or decrease of the speed vx in the same preferred.
【００７１】[0071]
【発明の他の態様】本発明は、以下のような他の態様を
採ることも可能であり、第１の他の態様は、上記の第
１，第２の発明の角速度検出装置において、前記領域形
成部材は、磁気遮蔽機能を有する材料により磁気シール
ドされている。Other aspects of the invention The present invention can also adopt the following other aspects. The first other aspect is the angular velocity detecting device of the first and second aspects described above. The region forming member is magnetically shielded by a material having a magnetic shielding function.
【００７２】この第１の他の態様では、電荷を有する質
量体が移動領域において移動する際に、質量体は、外部
の磁気の影響、具体的にはこの磁界に基づくローレンツ
力を受けない、若しくはきわめて僅かのローレンツ力し
か受けない。よって、質量体の移動挙動を角速度に伴う
コリオリの力によるものとすることができ、角速度の検
出精度を向上させることができる。In the first other embodiment, when the charged mass moves in the moving region, the mass is not affected by external magnetism, specifically, Lorentz force based on this magnetic field. Or, it receives only a very small Lorentz force. Therefore, the movement behavior of the mass body can be based on the Coriolis force accompanying the angular velocity, and the detection accuracy of the angular velocity can be improved.
【００７３】この場合、領域形成部材を磁気シールドす
るに当たっては、領域形成部材そのものを或いは角速度
検出装置自体を、磁気遮蔽機能を有する材料で被覆した
り、当該材料から形成したパッケージ中に配置したりす
る手法を採れば良い。この際の材料としては、磁性を有
する金属若しくは合金、或いはこれらの粉体が含有され
た複合材（例えば、磁性金属粉体含有のゴム，樹脂，塗
料）を挙げることができ、その被覆の形態としては、板
状体，シート状体等を巻き付けたり、塗布したりするこ
と等を例示することができる。或いは、磁性金属粉体含
有の塗料が表面に塗布されたパッケージ中に、領域形成
部材或いは角速度検出装置を配置しても良い。In this case, when the region forming member is magnetically shielded, the region forming member itself or the angular velocity detecting device itself is covered with a material having a magnetic shielding function, or is disposed in a package formed from the material. It is good to adopt the technique of doing. Examples of the material at this time include a metal or alloy having magnetism, or a composite material containing these powders (for example, rubber, resin, and paint containing magnetic metal powder). Examples thereof include winding and applying a plate-like body, a sheet-like body, and the like. Alternatively, the region forming member or the angular velocity detecting device may be arranged in a package in which a paint containing magnetic metal powder is applied to the surface.
【００７４】[0074]
【発明の実施の形態】次に、本発明に係る角速度検出装
置の実施の形態を、当該装置を車両に搭載した場合の実
施例に基づき説明する。図５は、実施例の角速度検出装
置１０の車両における搭載の様子を模式的に示す模式図
である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, an embodiment of an angular velocity detecting device according to the present invention will be described based on an embodiment in which the device is mounted on a vehicle. FIG. 5 is a schematic diagram schematically illustrating a state in which the angular velocity detection device 10 according to the embodiment is mounted on a vehicle.
【００７５】図示するように、角速度検出装置１０は、
車両Ｊの直進方向に＋ｙ軸方向を一致させ、このｙ軸と
直交するｘ軸が車軸に沿った方向に、ｚ軸が鉛直方向に
沿った方向とそれぞれ一致するようにして、搭載されて
いる。角速度検出装置１０は、磁気遮蔽機能を発揮する
筐体１２を有し、当該筐体内に後述の検出・処理部２０
を収納する。なお、この角速度検出装置１０で得られた
信号は、当該信号を用いて制御対象機器を制御する他の
装置、例えば、車両旋回に伴いｚ軸回りの角速度が加わ
って車両が傾斜した場合に車両姿勢をほぼ水平に維持す
るサスペンション装置等の車両の姿勢制御装置に出力さ
れる。As shown in the figure, the angular velocity detecting device 10
The vehicle is mounted such that the + y-axis direction coincides with the straight traveling direction of the vehicle J, the x-axis orthogonal to the y-axis coincides with the direction along the axle, and the z-axis coincides with the direction along the vertical direction. . The angular velocity detection device 10 has a housing 12 that exhibits a magnetic shielding function, and a detection / processing unit 20 described later is provided in the housing.
To store. Note that the signal obtained by the angular velocity detecting device 10 is used to control other devices that control the control target device using the signal. For example, when the angular velocity around the z-axis is added to the vehicle and the vehicle inclines, the vehicle is tilted. The output is output to a vehicle attitude control device such as a suspension device that maintains the attitude substantially horizontally.
【００７６】筐体１２は、鉄やその合金（例えば、７
８．５％Ｎｉ−Ｆｅ合金（ニッケル−鉄合金））等の高
透磁率／強磁性の金属を用いて形成した金属製パッケー
ジであり、外部の磁束線をパッケージの実質部分に集中
させる。よって、この筐体１２は、磁気シールドとして
機能し、その内部を磁気的な影響が実質的に排除された
環境とする。The housing 12 is made of iron or its alloy (for example,
This is a metal package formed using a high magnetic permeability / ferromagnetic metal such as an 8.5% Ni-Fe alloy (nickel-iron alloy), and concentrates external magnetic flux lines to a substantial part of the package. Therefore, the housing 12 functions as a magnetic shield, and the inside of the housing 12 is an environment in which magnetic influence is substantially eliminated.
【００７７】上記の筐体１２に収納された検出・処理部
２０は、その概略構成を示す図６の概略斜視図に示すよ
うに、信号出力部２２と電子制御装置２４とを備える。
信号出力部２２は、質量体としての電子ｅをｙ軸方向
（＋ｙ軸方向）に沿って移動させ、この電子ｅにｚ軸，
ｘ軸回りの角速度が加わったときの電子ｅの移動挙動に
基づいて、これら角速度に応じた信号を出力するもので
あり、以下の構成を備える。なお、電子制御装置２４
は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，タイマを中心に論理演算
回路として構成され、信号出力部２２との間で後述する
ように信号の入出力を行うと共に、外部に角速度を出力
するよう構成されている。The detection / processing section 20 housed in the housing 12 has a signal output section 22 and an electronic control unit 24 as shown in a schematic perspective view of FIG.
The signal output unit 22 moves the electron e as a mass body along the y-axis direction (+ y-axis direction),
It outputs a signal corresponding to these angular velocities based on the movement behavior of the electrons e when an angular velocity about the x-axis is applied, and has the following configuration. The electronic control unit 24
Is configured as a logic operation circuit centered on a CPU, a ROM, a RAM, and a timer, and is configured to input and output signals to and from the signal output unit 22 and output an angular velocity to the outside, as described later. .
【００７８】図示するように、信号出力部２２は、電子
ｅの移動領域を形成する中空状の閉塞体２６を有する。
この閉塞体２６は、電気絶縁材を用いて形成されてお
り、その両端には、電子ｅを放出するための電界放出陰
極機構２８と、放出された電子ｅを捕捉してその到達位
置を特定するための電子捕捉機構３０とが対向配置され
ている。電界放出陰極機構２８と電子捕捉機構３０は、
閉塞体２６の内部空間を気密な密閉空間とするよう、閉
塞体２６に気密に固定される。この際、閉塞体２６の内
部空間は、図示しない真空吸引装置にて１０-6ｔｏｒｒ
程度の低圧空間とされている。As shown in the figure, the signal output section 22 has a hollow closing member 26 forming a moving area of the electrons e.
The closing body 26 is formed using an electric insulating material, and has a field emission cathode mechanism 28 for emitting electrons e at both ends thereof, and captures the emitted electrons e to specify the arrival position thereof. And an electron capturing mechanism 30 for performing the operation. The field emission cathode mechanism 28 and the electron capture mechanism 30
It is airtightly fixed to the closing body 26 so that the internal space of the closing body 26 is an airtight closed space. At this time, the internal space of the closing body 26 is set at 10 −6 torr by a vacuum suction device (not shown).
It is a low pressure space.
【００７９】電界放出陰極機構２８は、図６をｘ−ｙ平
面で断面視した図７の概略構成図に示すように、閉塞体
２６の端面に固定された電界放出陰極（以下、カソード
という）２８ａと、このカソード２８ａに対向配置され
たゲート電極２８ｂとを備える。カソード２８ａは、タ
ングステンや金属硼化物或いは金属炭化物又はｎ型半導
体等を用いて形成されており、電子放出のための円錐状
の電子放出部２９ａを有する。電子放出部２９ａの先端
は、曲率半径が１μｍ以下の尖鋭形状とされている。ま
た、ゲート電極２８ｂは、電子放出部２９ａからの電子
放出を図るために１０9 Ｖ／ｍ程度の強電界を形成する
必要があることから、電子放出部２９ａに近接配置され
ており、そのホール２９ｂを電子放出部２９ａに対向さ
せている。The field emission cathode mechanism 28 has a field emission cathode (hereinafter, referred to as a cathode) fixed to the end face of the closing body 26 as shown in FIG. 28a, and a gate electrode 28b opposed to the cathode 28a. The cathode 28a is formed using tungsten, metal boride, metal carbide, n-type semiconductor, or the like, and has a conical electron emission portion 29a for emitting electrons. The tip of the electron emitting portion 29a has a sharp shape with a radius of curvature of 1 μm or less. Further, the gate electrode 28b needs to form a strong electric field of about 10 9 V / m in order to emit electrons from the electron emitting portion 29a. 29b is opposed to the electron emission portion 29a.
【００８０】電子捕捉機構３０は、ｐ型のシリコンウエ
ハの表面にｐｎ接合をマトリクス上に設けた２次元の電
荷結合素子（ＣＣＤ）であり、図８の回路ブロック構成
図に示すように、ｍ行ｎ列の光電変換部３１（ｐｎ接
合）と、各光電変換部で捕捉・蓄積した電子（電荷）を
水平，垂直方向に転送するための水平スキャンジェネレ
ータ３３，垂直スキャンジェネレータ３５を有する。そ
して、電子捕捉機構３０は、電子制御装置２４から出力
されるスタートパルス，水平転送パルス，垂直転送パル
スをこれらスキャンジェネレータに受けて、ｍ行ｎ列の
光電変換部３１における電子を水平並びに垂直に順次転
送し、各光電変換部３１における電子の捕捉・蓄積状態
を表わす出力信号を電子制御装置２４に順次出力する。
なお、図８は、電子捕捉機構３０を電界放出陰極機構２
８の側からみた場合の回路ブロック構成図であり、光電
変換部３１の並びにおける行数はｚ軸座標値に列数はＸ
軸座標値に該当する。The electron trapping mechanism 30 is a two-dimensional charge-coupled device (CCD) in which a pn junction is provided in a matrix on the surface of a p-type silicon wafer. As shown in the circuit block diagram of FIG. It has a photoelectric conversion unit 31 (pn junction) in a row and an n-th column, and a horizontal scan generator 33 and a vertical scan generator 35 for transferring electrons (charges) captured and accumulated in each photoelectric conversion unit in the horizontal and vertical directions. Then, the electron capture mechanism 30 receives the start pulse, the horizontal transfer pulse, and the vertical transfer pulse output from the electronic control unit 24 by these scan generators, and horizontally and vertically converts the electrons in the m rows and n columns of the photoelectric conversion units 31. The signals are sequentially transferred, and output signals indicating the state of capturing and accumulating electrons in each photoelectric conversion unit 31 are sequentially output to the electronic control unit 24.
FIG. 8 shows that the electron trapping mechanism 30 is connected to the field emission cathode mechanism 2.
8 is a circuit block diagram when viewed from the side of FIG. 8, where the number of rows in the arrangement of the photoelectric conversion units 31 is the z-axis coordinate value, and the number of columns is X.
It corresponds to the axis coordinate value.
【００８１】より具体的に説明すると、電子捕捉機構３
０は、電子制御装置２４からスタートパルスの入力を受
けると各光電変換部３１からの電子の搬送を開始し、水
平転送パルスの入力のごとに水平転送を、垂直転送パル
スの入力のごとに垂直転送を行なう。このため、電子捕
捉機構３０からは、１行１列の光電変換部３１，１行２
列の光電変換部３１…１行ｎ列の光電変換部３１，２行
１列の光電変換部３１……ｍ行（ｎ−１）列の光電変換
部３１，ｍ行ｎ列の光電変換部３１の順に、各光電変換
部３１での電子の捕捉・蓄積状態を表わす信号が出力さ
れる。つまり、１行１列の光電変換部３１からｍ行ｎ列
の光電変換部３１まで、各行各列ごとに走査した信号が
出力される。そして、電子ｅが到達したある光電変換部
３１では電子が捕捉・蓄積され他の光電変換部３１では
電子の捕捉・蓄積がなされていないことから、当該ある
光電変換部３１が該当する出力信号のみが、他の光電変
換部３１の出力信号と出力レベルが相違する。この場
合、電子ｅが到達しない光電変換部３１では出力レベル
がゼロであることから、電子ｅが到達した光電変換部３
１に該当する出力信号のみが所定レベルの信号となる。
そして、この電子ｅが到達した光電変換部３１の電子捕
捉機構３０における配列位置は、水平転送パルスと垂直
転送パルスのパルス数をカウントすることで判明する。More specifically, the electron capturing mechanism 3
0, when a start pulse is input from the electronic control unit 24, transport of electrons from each photoelectric conversion unit 31 is started, horizontal transfer is performed every time a horizontal transfer pulse is input, and vertical transfer is performed every time a vertical transfer pulse is input. Perform a transfer. For this reason, from the electron capturing mechanism 30, the photoelectric conversion units 31 in one row and one column, one row and two
Column photoelectric conversion units 31 1 row and n column photoelectric conversion units 31 and 2 rows and 1 column photoelectric conversion units 31 ... m rows (n-1) columns of photoelectric conversion units 31 and m rows and n columns of photoelectric conversion units In the order of 31, a signal indicating the state of capture and accumulation of electrons in each photoelectric conversion unit 31 is output. That is, a signal scanned for each row and each column is output from the photoelectric conversion unit 31 in one row and one column to the photoelectric conversion unit 31 in m rows and n columns. Then, since a certain photoelectric conversion unit 31 to which the electron e has arrived captures and accumulates electrons and the other photoelectric conversion unit 31 does not capture and accumulate electrons, only a certain output signal of the certain photoelectric conversion unit 31 is applicable. However, the output level is different from the output signals of the other photoelectric conversion units 31. In this case, since the output level is zero in the photoelectric conversion unit 31 to which the electron e does not reach, the photoelectric conversion unit 3 to which the electron e has reached
Only the output signal corresponding to 1 is a signal of a predetermined level.
The arrangement position of the photoelectric conversion unit 31 in the electron capturing mechanism 30 where the electrons e have arrived can be determined by counting the number of horizontal transfer pulses and the number of vertical transfer pulses.
【００８２】電子捕捉機構３０は、図７に示すように、
電界放出陰極機構２８のゲート電極２８ｂから間隔Ｌを
隔てて対向配置されており、光電変換部３１を、ｘ軸を
横軸，ｚ軸を縦軸とした２次元座標において格子状に配
置させている。また、電子捕捉機構３０は、当該２次元
座標の原点に位置する光電変換部３１がカソード２８ａ
における電子放出部２９ａの先端と対向するよう、閉塞
体２６に固定・配置されている。As shown in FIG. 7, the electron capturing mechanism 30
The photoelectric conversion unit 31 is opposed to the gate electrode 28b of the field emission cathode mechanism 28 with a space L therebetween, and the photoelectric conversion units 31 are arranged in a grid in two-dimensional coordinates with the x axis being the horizontal axis and the z axis being the vertical axis. I have. In addition, the electron capturing mechanism 30 is configured such that the photoelectric conversion unit 31 located at the origin of the two-dimensional coordinates has the cathode 28a.
Is fixed and arranged on the closing body 26 so as to face the tip of the electron emitting portion 29a.
【００８３】そして、上記した電界放出陰極機構２８と
電子捕捉機構３０は、図６，図７に示すようにカソード
２８ａが負極に、ゲート電極２８ｂと電子捕捉機構３０
とが正極となるように、直流電圧源３４に接続されてい
る。従って、カソード２８ａにおける電子放出部２９ａ
の先端から放出された電子ｅは、ゲート電極２８ｂに加
速されて＋ｙ軸方向に速度ｖｙで移動し、電子捕捉機構
３０に到達する。このため、電子ｅが到達した位置の光
電変換部３１ではこの電子ｅが捕捉・蓄積され、各光電
変換部３１における電子の捕捉・蓄積状態を表わす信号
が上記したようにが電子捕捉機構３０から電子制御装置
２４に出力される。この際、閉塞体２６の内部空間は低
圧空間（約１０-6ｔｏｒｒ）とされているのて、カソー
ド２８ａから放出した電子ｅを電子捕捉機構３０に向け
て支障なく移動させることができる。As shown in FIGS. 6 and 7, the field emission cathode mechanism 28 and the electron trapping mechanism 30 have the cathode 28a as the negative electrode, the gate electrode 28b and the electron trapping mechanism 30 as shown in FIGS.
Are connected to a DC voltage source 34 such that the positive and negative sides are positive. Therefore, the electron emission portion 29a in the cathode 28a
The electron e emitted from the tip of is accelerated by the gate electrode 28b, moves at a speed vy in the + y-axis direction, and reaches the electron capturing mechanism 30. Therefore, the electron e is captured and stored in the photoelectric conversion unit 31 at the position where the electron e has arrived, and a signal indicating the state of capturing and storing the electron in each photoelectric conversion unit 31 is transmitted from the electron capturing mechanism 30 as described above. Output to the electronic control unit 24. At this time, since the internal space of the closing body 26 is a low-pressure space (about 10 -6 torr), the electrons e emitted from the cathode 28a can be moved toward the electron capturing mechanism 30 without any trouble.
【００８４】上記した電子ｅの＋ｙ軸方向の速度ｖｙ
は、カソード２８ａとゲート電極２８ｂでもたらされる
電界強度に依存する。そして、この強度は直流電圧源３
４の電圧およびカソード２８ａとゲート電極２８ｂ間の
隔たりから定まるので、電子ｅの＋ｙ軸方向の速度ｖｙ
は、既知の速度となる。The velocity vy of the electron e in the + y axis direction
Depends on the electric field strength provided by the cathode 28a and the gate electrode 28b. And this intensity is the DC voltage source 3
4 and the distance between the cathode 28a and the gate electrode 28b, the velocity vy of the electron e in the + y-axis direction is determined.
Is a known speed.
【００８５】次に、この信号出力部２２における電子ｅ
の移動挙動について説明する。Next, the electron e in the signal output section 22
Will be described.
【００８６】車両Ｊ（図５参照）にｘ軸，ｚ軸の軸回り
の角速度が加わっていない場合は、これら角速度による
コリオリの力は生じない。よって、電子ｅは、図６，図
７中に点線で示すように、ｙ軸に沿って直線的に速度ｖ
ｙで移動し、ゲート電極２８ｂを通過してから時間ｔの
後に電子捕捉機構３０に到達する。この際、電子捕捉機
構３０における電子ｅの到達位置は、座標原点（０，
０）である。この場合、時間ｔは、電子捕捉機構３０と
ゲート電極２８ｂとの間の間隔Ｌを用いた次の数式１１
で表わされる。When the vehicle J (see FIG. 5) is not subjected to angular velocities around the x-axis and the z-axis, Coriolis force is not generated by these angular velocities. Therefore, as shown by a dotted line in FIGS. 6 and 7, the electron e has a linear velocity v along the y-axis.
It moves at y, and reaches the electron capture mechanism 30 after a time t after passing through the gate electrode 28b. At this time, the arrival position of the electron e in the electron capturing mechanism 30 is determined by the coordinate origin (0,
0). In this case, the time t is calculated by the following equation 11 using the distance L between the electron trapping mechanism 30 and the gate electrode 28b.
Is represented by
【００８７】[0087]
【数１１】 [Equation 11]
【００８８】今、車両Ｊにヨーイングやローリングが起
きると、これら回転運動に伴うｚ軸回りの角速度ω１
（ヨーレイト）とｘ軸回りの角速度ω２（ロールレイ
ト）が作用する。この際、各角速度ω１，ω２が図６に
示す方向に作用すると、閉塞体２６の内部空間を＋ｙ軸
方向に速度ｖｙで移動している電子ｅには、角速度ω１
に伴う−ｘ軸方向のコリオリの力Ｆｃ１と、角速度ω２
に伴う＋ｚ軸方向のコリオリの力Ｆｃ２とが加わる。こ
のため、電子ｅは、コリオリの力Ｆｃ１とコリオリの力
Ｆｃ２が合成された合成力Ｆ（ｃ１＋ｃ２）を受ける。
よって、電子ｅは、点線で示される＋ｙ軸方向の直進軌
跡からこの合成力Ｆの方向にずれた移動挙動を採り、図
中に実線で示す湾曲軌跡Ｊ０で移動する。なお、電子ｅ
に加わるコリオリの力Ｆｃ１，Ｆｃ２は、上記した数式
１の通りである。Now, when yawing or rolling occurs in the vehicle J, the angular velocity ω1
(Yaw rate) and angular velocity ω2 (roll rate) about the x-axis act. At this time, when the angular velocities ω1 and ω2 act in the directions shown in FIG. 6, the electrons e moving in the inner space of the closing body 26 at the velocity vy in the + y-axis direction have the angular velocity ω1
And the angular velocity ω2 of the Coriolis force Fc1 in the −x axis direction
And a Coriolis force Fc2 in the + z-axis direction is applied. Therefore, the electron e receives a combined force F (c1 + c2) obtained by combining the Coriolis force Fc1 and the Coriolis force Fc2.
Therefore, the electron e takes a movement behavior shifted in the direction of the resultant force F from the straight traveling locus in the + y-axis direction indicated by the dotted line, and moves along the curved locus J0 indicated by the solid line in the drawing. The electronic e
Are applied by the above equation (1).
【００８９】そして、電子ｅは、湾曲軌跡Ｊ０で閉塞体
２６の内部空間を移動した後に電子捕捉機構３０に到達
する。この際の電子ｅの到達位置は、移動軌跡がｘ軸方
向，ｚ軸方向にずれた分だけ座標原点からずれた座標
（ｘａ，ｚａ）となる。なお、この湾曲軌跡Ｊ０は合成
力Ｆによるものであることから、湾曲軌跡Ｊ０を、合成
力Ｆのｘ軸方向分力たるコリオリの力Ｆｃ１に基づく湾
曲軌跡Ｊｘとして、ｘ−ｙ平面に分解できる。また、湾
曲軌跡Ｊ０を、合成力Ｆのｚ軸方向分力たるコリオリの
力Ｆｃ２に基づく湾曲軌跡Ｊｚとして、ｚ−ｙ平面に分
解できる。つまり、角速度が作用したときの湾曲軌跡Ｊ
０を電子ｅの到達位置で規定し、この湾曲軌跡Ｊ０をｘ
−ｙ平面とｚ−ｙ平面での湾曲軌跡Ｊｚ，Ｊｘに分解で
きる。Then, the electron e reaches the electron capturing mechanism 30 after moving in the internal space of the closing body 26 along the curved locus J0. At this time, the arrival position of the electron e is coordinates (xa, za) shifted from the coordinate origin by the shift of the movement trajectory in the x-axis direction and the z-axis direction. Since the curved trajectory J0 is based on the resultant force F, the curved trajectory J0 can be decomposed into an xy plane as a curved trajectory Jx based on the Coriolis force Fc1, which is a component of the resultant force F in the x-axis direction. . Further, the curved locus J0 can be decomposed into a zy plane as a curved locus Jz based on the Coriolis force Fc2 which is a component of the resultant force F in the z-axis direction. In other words, the curve locus J when the angular velocity acts
0 is defined by the arrival position of the electron e, and this curved locus J0 is defined as x
It can be decomposed into curved trajectories Jz and Jx on the −y plane and the zy plane.
【００９０】次に、電子制御装置２４で実行される角速
度演算処理について説明する。図９はこの角速度演算処
理の処理内容を示すフローチャートであり、当該演算処
理は、所定時間毎に繰り返し実行される。まず、電子捕
捉機構３０におけるｍ行ｎ列の光電変換部３１の走査と
電子捕捉機構３０からの出力信号の読み取り（ステップ
Ｓ１００）を行ない、その読み取り結果から電子ｅが到
達した座標（ｘａ，ｚａ）を決定する（ステップＳ１１
０）。つまり、電子捕捉機構３０へのスタートパルスの
出力並びに水平転送パルス，垂直転送パルスの出力を行
なって光電変換部３１の走査を実行し、これと並行して
電子捕捉機構３０からの出力信号を読み取る。そして、
所定レベルの出力信号を入力した時点の水平転送パルス
と垂直転送パルスのパルス数のカウント値から電子ｅが
到達した座標（ｘａ，ｚａ）を決定する。なお、到達座
標（ｘａ，ｚａ）の決定に際しては、ｍ行ｎ列の各光電
変換部３１の配列位置と上記の原点を中心とする座標
（ｘｚ座標）における座標値とを対応させて予めＲＯＭ
に記憶されたマップが参照される。Next, the angular velocity calculation process executed by the electronic control unit 24 will be described. FIG. 9 is a flowchart showing the content of the angular velocity calculation processing, and the calculation processing is repeatedly executed at predetermined time intervals. First, scanning of the m-row and n-column photoelectric conversion unit 31 in the electron capturing mechanism 30 and reading of an output signal from the electron capturing mechanism 30 are performed (step S100). Is determined (step S11).
0). That is, the output of the start pulse and the output of the horizontal transfer pulse and the vertical transfer pulse to the electron capturing mechanism 30 are performed to scan the photoelectric conversion unit 31, and in parallel with this, the output signal from the electron capturing mechanism 30 is read. . And
The coordinates (xa, za) at which the electron e arrives are determined from the count value of the number of horizontal transfer pulses and vertical transfer pulses at the time when the output signal of the predetermined level is input. When the arrival coordinates (xa, za) are determined, the arrangement positions of the photoelectric conversion units 31 in m rows and n columns are associated with the coordinate values at the coordinates (xz coordinates) centered on the origin in advance in the ROM.
Is referred to.
【００９１】電子ｅの到達座標（ｘａ，ｚａ）の決定に
続いては、この到達座標（ｘａ，ｚａ）におけるｘ軸座
標値ｘａ，ｚ軸座標値ｚａに基づいて、以下のようにし
て角速度ω１，ω２を演算する（ステップＳ１２０）。
既述したように、到達座標（ｘａ，ｚａ）は、コリオリ
の力Ｆｃ１とコリオリの力Ｆｃ２の合成力Ｆ（ｃ１＋ｃ
２）を受けて電子ｅが湾曲軌跡Ｊ０で移動した結果であ
り、この両コリオリの力を受けない場合に電子ｅが到達
する原点からｘ軸方向にｘａだけｚ軸方向にｚａだけず
れた座標である。このｘ軸方向のずれは、合成力Ｆ（ｃ
１＋ｃ２）のｘ軸方向分力たるコリオリの力Ｆｃ１が電
子ｅに作用したことによるものである。また、ｚ軸方向
のずれは、合成力Ｆ（ｃ１＋ｃ２）のｚ軸方向分力たる
コリオリの力Ｆｃ２が作用したことによるものである。Following the determination of the arrival coordinates (xa, za) of the electron e, the angular velocity is calculated as follows based on the x-axis coordinate values xa and z-axis coordinate values za at the arrival coordinates (xa, za). ω1 and ω2 are calculated (step S120).
As described above, the arrival coordinates (xa, za) are the combined force F (c1 + c) of the Coriolis force Fc1 and the Coriolis force Fc2.
This is the result of the movement of the electron e along the curved trajectory J0 in response to 2), and the coordinates shifted by xa in the x-axis direction and za in the z-axis direction from the origin reached by the electron e when the Coriolis force is not received. It is. This displacement in the x-axis direction is caused by the resultant force F (c
This is due to the fact that the Coriolis force Fc1, which is the component of (1 + c2) in the x-axis direction, acts on the electron e. The displacement in the z-axis direction is due to the application of Coriolis force Fc2, which is a component of the resultant force F (c1 + c2) in the z-axis direction.
【００９２】コリオリの力Ｆｃ１が電子ｅに作用した際
の電子ｅのｘ軸方向の加速度αｃｘは、このコリオリの
力Ｆｃ１（数式１）を電子ｅの有効質量ｍｅで除算した
除算値であり、以下の数式１２で表わされる。The acceleration αcx in the x-axis direction of the electron e when the Coriolis force Fc1 acts on the electron e is a value obtained by dividing the Coriolis force Fc1 (formula 1) by the effective mass me of the electron e. It is represented by the following Equation 12.
【００９３】[0093]
【数１２】 (Equation 12)
【００９４】そして、電子ｅがゲート電極２８ｂから電
子捕捉機構３０に到達するまでの時間ｔ（数式１１）に
亘って、電子ｅにはコリオリの力Ｆｃ１に起因する加速
度αｃｘが加わるので、この時間ｔの間のｘ軸方向の移
動距離Ｌｘは、数式１２の加速度αｃｘ，時間ｔを用い
た次の数式１３となる。Then, the acceleration αcx due to the Coriolis force Fc1 is applied to the electron e over a time t (formula 11) until the electron e reaches the electron capturing mechanism 30 from the gate electrode 28b. The moving distance Lx in the x-axis direction during t is expressed by the following equation 13 using the acceleration αcx of equation 12 and the time t.
【００９５】[0095]
【数１３】 (Equation 13)
【００９６】よって、角速度ω１は、この数式１３を変
形した数式から求められることができ、移動距離Ｌｘは
ｘ軸座標値ｘａにほかならないので、次の数式１４で表
わされる。そして、この数式１４の右辺は、総て既知の
値であることから、ｚ軸回りの角速度ω１が算出され
る。Therefore, the angular velocity ω1 can be obtained from a mathematical expression obtained by modifying the mathematical expression 13, and the moving distance Lx is nothing but the x-axis coordinate value xa, and is expressed by the following mathematical expression 14. Since the right side of Expression 14 is a known value, the angular velocity ω1 around the z-axis is calculated.
【００９７】[0097]
【数１４】 [Equation 14]
【００９８】ｘ軸回りの角速度ω２についても、同様で
あり、以下の数式１５から算出される。The same applies to the angular velocity ω2 around the x-axis, which is calculated from the following equation (15).
【００９９】[0099]
【数１５】 (Equation 15)
【０１００】上記の角速度ω１，ω２の演算に続いて
は、求めた角速度ω１，ω２を電子制御装置２４から外
部の制御装置、例えば既述したサスペンション装置等の
姿勢制御装置に出力される（ステップＳ１３０）。その
後は、上記したステップＳ１００からの処理を繰り返
す。なお、角速度ω１，ω２の入力を受けたサスペンシ
ョン装置は、この角速度ω１，ω２に基づいて、例えば
ショックアブソーバの減衰力を各輪について制御し、車
両の姿勢制御を図る。Subsequent to the calculation of the angular velocities ω1 and ω2, the obtained angular velocities ω1 and ω2 are output from the electronic control unit 24 to an external control unit, for example, an attitude control unit such as the suspension unit described above (step S1). S130). Thereafter, the processing from step S100 described above is repeated. The suspension device that receives the input of the angular velocities ω1 and ω2 controls, for example, the damping force of the shock absorber for each wheel based on the angular velocities ω1 and ω2 to control the attitude of the vehicle.
【０１０１】以上説明した本実施例の角速度検出装置１
０は、以下の利点を有する。The angular velocity detecting device 1 of the present embodiment described above
0 has the following advantages:
【０１０２】角速度検出装置１０では、カソード２８ａ
から既知の速度ｖｙで電子ｅを放出し、この電子ｅがｚ
軸，ｘ軸回りの角速度ω１，ω２によるコリオリの力Ｆ
ｃ１，Ｆｃ２を受けて電子捕捉機構３０に到達した際の
到達座標（ｘａ，ｚａ）を決定し（ステップＳ１１
０）、この決定したｘ軸座標値ｘａ，ｚ軸座標値ｚａに
基づいてそれぞれ角速度ω１，ω２を演算する（ステッ
プＳ１２０：数式１４，１５）。。そして、角速度ω１
を、コリオリの力Ｆｃ１のみに起因する変数（ｘ軸座標
値ｘａ）と既知のｙ軸方向の速度ｖｙ，間隔Ｌを用いて
演算し、角速度ω２を、コリオリの力Ｆｃ２のみに起因
する変数（ｚ軸座標値ｚａ）と既知のｙ軸方向の速度ｖ
ｙ，間隔Ｌを用いて演算する。このため、本実施例の角
速度検出装置１０によれば、この角速度検出装置１０だ
けで、ｚ軸回りの角速度ω１とｘ軸回りの角速度ω２と
を同時に検出することができる。In the angular velocity detecting device 10, the cathode 28a
Emits an electron e at a known velocity vy, and this electron e
Of Coriolis F due to angular velocities ω1 and ω2 around the x-axis and x-axis
The arrival coordinates (xa, za) at the time of arriving at the electron capture mechanism 30 in response to c1 and Fc2 are determined (step S11).
0), and calculate the angular velocities ω1 and ω2 based on the determined x-axis coordinate value xa and z-axis coordinate value za, respectively (step S120: Expressions 14 and 15). . And the angular velocity ω1
Is calculated using the variable (x-axis coordinate value xa) caused only by the Coriolis force Fc1 and the known velocity vy and interval L in the y-axis direction, and the angular velocity ω2 is calculated by the variable ( z-axis coordinate value za) and known velocity v in the y-axis direction
The calculation is performed using y and the interval L. Therefore, according to the angular velocity detection device 10 of the present embodiment, the angular velocity ω1 around the z-axis and the angular velocity ω2 around the x-axis can be simultaneously detected only by the angular velocity detection device 10.
【０１０３】また、角速度検出装置１０では、電子ｅの
移動を通して角速度を得る検出・処理部２０自体を筐体
１２内に収納して磁気シールドする。よって、検出・処
理部２０に及ぼされる磁気的な影響は実質的に排除さ
れ、筐体１２では完全には遮蔽できなかった僅かな磁気
の影響しか検出・処理部２０には及ばない。このため、
閉塞体２６の内部空間における電子ｅは、カソード２８
ａから放出されてｙ軸方向に移動する際、その有する電
荷と磁束密度で定まるローレンツ力を受けない。若しく
は、このローレンツ力を極僅かしか受けない。このた
め、閉塞体２６の内部空間における電子ｅの移動挙動
を、ｚ軸，ｘ軸回りの角速度ω１，ω２に起因したコリ
オリの力Ｆｃ１，Ｆｃ２によるものとできるので、本実
施例の角速度検出装置１０によれば、ｚ軸，ｘ軸回りの
角速度ω１，ω２の検出精度を向上することができる。Further, in the angular velocity detecting device 10, the detection / processing section 20 itself for obtaining the angular velocity through the movement of the electron e is housed in the housing 12 and magnetically shielded. Therefore, the magnetic influence exerted on the detection / processing unit 20 is substantially eliminated, and only a slight magnetic influence that cannot be completely shielded by the housing 12 affects the detection / processing unit 20. For this reason,
The electrons e in the internal space of the closed body 26 are
When it is emitted from a and moves in the y-axis direction, it does not receive the Lorentz force determined by the electric charge and magnetic flux density. Or, it receives this Lorentz force very little. For this reason, the movement behavior of the electrons e in the internal space of the closed body 26 can be based on the Coriolis forces Fc1 and Fc2 caused by the angular velocities ω1 and ω2 around the z-axis and the x-axis. According to 10, the detection accuracy of the angular velocities ω1 and ω2 around the z-axis and the x-axis can be improved.
【０１０４】次に、他の実施例（第２〜第４実施例）に
ついて説明する。なお、この他の実施例の説明に当たっ
ては、上記の第１実施例と同一の機能を果たすものにつ
いては、同一の符号を用いることとする。Next, another embodiment (second to fourth embodiments) will be described. In the description of the other embodiments, the same reference numerals will be used for those having the same functions as the first embodiment.
【０１０５】まず、第２実施例の角速度検出装置１０Ａ
について説明する。この第２実施例は、上記の第１実施
例が角速度ω１，ω２検出のために一組の信号出力部２
２を用いているのに対し、信号出力部２２を二組用いそ
の検出精度の更なる向上を図る点で相違する。First, the angular velocity detector 10A of the second embodiment
Will be described. This second embodiment is different from the first embodiment in that a set of signal output units 2 for detecting angular velocities ω1 and ω2 is used.
2 is used, whereas two sets of signal output units 22 are used to further improve the detection accuracy.
【０１０６】第２実施例の角速度検出装置１０Ａは、図
１０に示すように、第１の信号出力部２２と、第２の信
号出力部１２２とを有し、これら両信号出力部を筐体１
２に収納して備える。第１の信号出力部２２は、上記の
第１実施例における信号出力部２２と同一の構成を備
え、第２の信号出力部１２２は、第１の信号出力部２２
と電子ｅの移動方向が逆になるよう構成されている点で
第１の信号出力部２２と相違する。つまり、第２の信号
出力部１２２は、１０-6ｔｏｒｒ程度の低圧空間とされ
た閉塞体１２６に、電界放出陰極機構１２８と電子捕捉
機構１３０とを、前者を図中の座標軸における＋ｙ軸側
に後者を−ｙ軸側にして、対向配置して備える。この電
界放出陰極機構１２８と電子捕捉機構１３０は、角速度
検出装置１０における電界放出陰極機構２８と電子捕捉
機構３０と同一の構成を有する。As shown in FIG. 10, the angular velocity detecting device 10A of the second embodiment has a first signal output section 22 and a second signal output section 122, and these two signal output sections are provided in a housing. 1
2 for storage. The first signal output unit 22 has the same configuration as the signal output unit 22 in the above-described first embodiment, and the second signal output unit 122 includes the first signal output unit 22.
The first signal output unit 22 is different from the first signal output unit 22 in that the moving direction of the electron e is reversed. That is, the second signal output unit 122 connects the field emission cathode mechanism 128 and the electron trapping mechanism 130 to the closed body 126 having a low-pressure space of about 10 −6 torr by connecting the former to the + y-axis side of the coordinate axes in the drawing. And the latter is disposed facing the -y axis side. The field emission cathode mechanism 128 and the electron capture mechanism 130 have the same configuration as the field emission cathode mechanism 28 and the electron capture mechanism 30 in the angular velocity detection device 10.
【０１０７】従って、第２の信号出力部１２２にあって
は、電界放出陰極機構１２８のカソード１２８ａから放
出されゲート電極１２８ｂにより加速された電子ｅは、
−ｙ軸方向に速度ｖｙで移動し、電子捕捉機構１３０に
到達する。そして、この電子捕捉機構１３０からは、電
子ｅの到達座標（ｘａ，ｚａ）を表わすパルス信号が電
子捕捉機構３０と同様に電子制御装置２４に出力され
る。この場合、電子捕捉機構１３０からのパルス信号の
出力順序は、電子捕捉機構３０と同じとされており、両
電子捕捉機構からは、１行１列の光電変換部３１からｍ
行ｎ列の光電変換部３１まで、各行各列ごとに順次走査
した信号が出力される。Therefore, in the second signal output section 122, the electrons e emitted from the cathode 128a of the field emission cathode mechanism 128 and accelerated by the gate electrode 128b are:
It moves at the speed vy in the −y-axis direction and reaches the electron capturing mechanism 130. Then, a pulse signal representing the arrival coordinates (xa, za) of the electron e is output from the electron trapping mechanism 130 to the electronic control unit 24 in the same manner as the electron trapping mechanism 30. In this case, the output order of the pulse signals from the electron capturing mechanism 130 is the same as that of the electron capturing mechanism 30.
The signals sequentially scanned for each row and each column are output to the photoelectric conversion unit 31 in the row n and the column n.
【０１０８】なお、この角速度検出装置１０Ａにあって
も、車両への搭載は角速度検出装置１０と同様にしてな
されており、また、第２の信号出力部１２２におけるゲ
ート電極１２８ｂと電子捕捉機構１３０の対向間隔も角
速度検出装置１０と同様、予め定められた間隔Ｌとされ
ている。The angular velocity detecting device 10A is mounted on a vehicle in the same manner as the angular velocity detecting device 10. Further, the gate electrode 128b and the electron capturing mechanism 130 in the second signal output unit 122 are provided. Are set to a predetermined interval L, similarly to the angular velocity detecting device 10.
【０１０９】次に、この角速度検出装置１０Ａにおける
電子ｅの移動挙動と、角速度ω１，ω２の演算処理につ
いて説明する。Next, a description will be given of the movement behavior of the electron e and the calculation processing of the angular velocities ω1 and ω2 in the angular velocity detecting device 10A.
【０１１０】まず、電子ｅの移動挙動について説明す
る。車両Ｊにヨーイングやローリングが起きてｚ軸，ｘ
軸の軸回りの角速度ω１，ω２が作用した場合（図６参
照）のコリオリの力Ｆｃ１，Ｆｃ２は、第１の信号出力
部２２と第２の信号出力部１２２とでは電子ｅのｙ軸方
向の移動方向が逆向きであるため、図２でもって説明し
たように、第１の信号出力部２２と第２の信号出力部１
２２とでは逆向きに電子ｅに加わる。図１０には、コリ
オリの力Ｆｃ１が電子ｅに加わる様子を示す。First, the movement behavior of the electron e will be described. The yaw and rolling of the vehicle J occur, and the z axis, x
The Coriolis forces Fc1 and Fc2 when the angular velocities ω1 and ω2 around the axes are applied (see FIG. 6) are generated by the first signal output unit 22 and the second signal output unit 122 in the y-axis direction of the electron e. Are moved in the opposite directions, the first signal output unit 22 and the second signal output unit 1 are connected as described with reference to FIG.
At 22, the electron e is added in the opposite direction. FIG. 10 shows a state in which Coriolis force Fc1 is applied to electrons e.
【０１１１】よって、第１の信号出力部２２の電子ｅ
は、図６で示したように、コリオリの力Ｆｃ１とコリオ
リの力Ｆｃ２の合成力Ｆ（ｃ１＋ｃ２）を受けて湾曲軌
跡Ｊ０で移動し、第２の信号出力部１２２の電子ｅは、
この湾曲軌跡Ｊ０と逆の湾曲軌跡Ｊ’０で移動する（図
２参照）。そして、それぞれの湾曲軌跡Ｊ０，Ｊ’０で
移動した電子ｅは、それぞれの電子捕捉機構３０，電子
捕捉機構１３０に到達し、両電子捕捉機構から別々にそ
の到達座標を示す信号が出力される。Therefore, the electron e of the first signal output unit 22
Moves on a curved locus J0 in response to the combined force F (c1 + c2) of the Coriolis force Fc1 and the Coriolis force Fc2, as shown in FIG. 6, and the electron e of the second signal output unit 122
It moves on a curved locus J′0 opposite to the curved locus J0 (see FIG. 2). Then, the electrons e that have moved on the respective curved trajectories J0 and J'0 reach the respective electron capturing mechanisms 30 and 130, and signals indicating the arrival coordinates are separately output from the two electron capturing mechanisms. .
【０１１２】ここで、両電子捕捉機構からの出力信号で
特定される到達座標について説明する。なお、その説明
に当たっては、湾曲軌跡Ｊ０と湾曲軌跡Ｊ’０をそれぞ
れｘ−ｙ平面に分解した湾曲軌跡Ｊｘ，Ｊ’ｘを用いて
行なうこととする。Here, the arrival coordinates specified by the output signals from both electron capturing mechanisms will be described. In the description, the curved trajectory J0 and the curved trajectory J'0 are respectively decomposed into xy planes using curved trajectories Jx and J'x.
【０１１３】図１０に示すように、第１の信号出力部２
２と第２の信号出力部１２２とでは、電子ｅに加わるコ
リオリの力Ｆｃ１の向きが異なるため、電子ｅは、第１
の信号出力部２２ではｘｙｚ座標軸における−ｘ軸方向
に湾曲した湾曲軌跡Ｊｘを採り、第２の信号出力部１２
２では＋ｘ軸方向に湾曲した湾曲軌跡Ｊ’ｘを採る。電
子ｅに加わるコリオリの力Ｆｃ１の大きさは等しいた
め、電子ｅが湾曲軌跡Ｊｘ，Ｊ’ｘを採って電子捕捉機
構３０，１３０に到達した際のｘ軸座標値ｘａ１，ｘａ
２は、ｘ軸座標原点から同じだけ隔たることになる。と
ころで、コリオリの力Ｆｃ１の加わる向きは、既述した
ようにｙ軸に沿った電子ｅの移動方向に対しては同じ向
きとなるので、電子ｅは、電子捕捉機構３０，１３０に
おいて同一箇所の光電変換部３１に捕捉・蓄積される。
このため、電子捕捉機構３０，１３０からは同一の出力
信号が電子制御装置２４に出力される。つまり、電子ｅ
を捕捉・蓄積した光電変換部３１の配列位置をｍｉ行ｎ
ｊ列とすると、電子捕捉機構３０，１３０からは、水平
転送パルスと垂直転送パルスのパルス数がｉ，ｊのとき
に所定レベルの信号が出力される。As shown in FIG. 10, the first signal output unit 2
Since the direction of the Coriolis force Fc1 applied to the electron e is different between the second signal output unit 122 and the second signal output unit 122, the electron e
Takes a curved locus Jx curved in the −x-axis direction on the xyz coordinate axis,
In No. 2, a curved locus J′x curved in the + x axis direction is taken. Since the magnitude of the Coriolis force Fc1 applied to the electron e is equal, the x-axis coordinate values xa1, xa when the electron e reaches the electron capturing mechanisms 30, 130 by taking the curved trajectories Jx, J'x.
2 will be the same distance from the x-axis coordinate origin. Incidentally, since the direction in which the Coriolis force Fc1 is applied is the same as the direction of movement of the electron e along the y-axis as described above, the electron e is in the same position in the electron capturing mechanisms 30 and 130. It is captured and accumulated in the photoelectric conversion unit 31.
For this reason, the same output signal is output to the electronic control unit 24 from the electron capturing mechanisms 30 and 130. That is, the electronic e
The array position of the photoelectric conversion unit 31 that has captured and accumulated
Assuming that there are j columns, a signal of a predetermined level is output from the electron capturing mechanisms 30 and 130 when the number of horizontal transfer pulses and the number of vertical transfer pulses are i and j.
【０１１４】その一方、車両Ｊにｘ軸方向の横加速度α
ｘが＋ｘ軸方向に加わった場合には、次のようにして電
子捕捉機構３０，１３０から信号が出力される。このよ
うに横加速度αｘが加わると、図１０に示すように、第
１，第２の信号出力部におけるそれぞれの電子ｅには、
その慣性力Ｆａが共に−ｘ軸方向に加わる。このため、
第１の信号出力部２２では、電子ｅはこの慣性力Ｆａを
コリオリの力Ｆｃ１と同方向に受け、電子ｅの移動軌跡
は、慣性力Ｆａが加わった方向に湾曲軌跡Ｊｘからずれ
た湾曲軌跡Ｊｘａとなる。よって、電子捕捉機構３０に
おける電子ｅの到達位置は、ｘ軸座標値ｘａ１から、慣
性力Ｆａが加わったことにより△ｘだけさらにずれ、ｘ
軸座標値ｘｂ１（＝ｘａ１＋△ｘ）となる。また、第２
の信号出力部１２２では、電子ｅは慣性力Ｆａをコリオ
リの力Ｆｃ１とは逆方向に受け、電子ｅの移動軌跡は、
慣性力Ｆａが加わった方向に湾曲軌跡Ｊ’ｘからずれた
湾曲軌跡Ｊ’ｘａとなる。よって、電子捕捉機構１３０
における電子ｅの到達位置は、ｘ軸座標値ｘａ２から、
慣性力Ｆａが加わったことによる△ｘのぶんだけそのず
れが控えられ、ｘ軸座標値ｘｂ２（＝ｘａ２−△ｘ）と
なる。なお、ｚ軸方向には横加速度αｘによる慣性力は
加わらないので、ｚ軸座標値は変化しない。On the other hand, the vehicle J is given a lateral acceleration α in the x-axis direction.
When x is applied in the + x-axis direction, a signal is output from the electron capturing mechanisms 30 and 130 as follows. When the lateral acceleration αx is applied in this manner, as shown in FIG. 10, each electron e in the first and second signal output units has:
Both of the inertial forces Fa are applied in the −x-axis direction. For this reason,
In the first signal output unit 22, the electron e receives the inertial force Fa in the same direction as the Coriolis force Fc1, and the movement trajectory of the electron e is displaced from the curve trajectory Jx in the direction in which the inertia force Fa is applied. Jxa. Therefore, the arrival position of the electron e in the electron capturing mechanism 30 further deviates from the x-axis coordinate value xa1 by Δx due to the addition of the inertial force Fa, and x
The axis coordinate value is xb1 (= xa1 + △ x). Also, the second
In the signal output unit 122, the electron e receives the inertial force Fa in the direction opposite to the Coriolis force Fc1, and the movement trajectory of the electron e
A curved trajectory J′xa is shifted from the curved trajectory J′x in the direction in which the inertial force Fa is applied. Therefore, the electron capturing mechanism 130
From the x-axis coordinate value xa2,
The deviation is reduced by Δx due to the addition of the inertial force Fa, and the x-axis coordinate value is xb2 (= xa2−Δx). Since no inertial force due to the lateral acceleration αx is applied in the z-axis direction, the z-axis coordinate value does not change.
【０１１５】このため、車両Ｊにｘ軸方向の横加速度α
ｘが加わった場合には、電子捕捉機構３０，１３０から
の信号は異なるものとなる。つまり、電子捕捉機構３０
からは、水平転送パルスと垂直転送パルスのパルス数が
ｉ，ｊ＋ａ’のときに所定レベルの信号が出力され、ｘ
軸座標値を示す信号が遅れて出力される（図８，図１０
参照）。この場合、ａ’は、慣性力Ｆａが加わったこと
によりｘ軸座標値がずれたずれ量（△ｘ）に相当する。
また、電子捕捉機構１３０からは、水平転送パルスと垂
直転送パルスのパルス数がｉ，ｊ−ａ’のときに所定レ
ベルの信号が出力され、ｘ軸座標値を示す信号が速く出
力される。Therefore, the lateral acceleration α in the x-axis direction is applied to the vehicle J.
When x is added, the signals from the electron capturing mechanisms 30 and 130 are different. That is, the electron capturing mechanism 30
Outputs a signal of a predetermined level when the number of horizontal transfer pulses and vertical transfer pulses is i, j + a ′, and x
A signal indicating the axis coordinate value is output with a delay (see FIGS. 8 and 10).
reference). In this case, a ′ corresponds to a shift amount (△ x) in which the x-axis coordinate value shifts due to the application of the inertial force Fa.
When the number of horizontal transfer pulses and vertical transfer pulses is i, ja ', a signal of a predetermined level is output from the electron capturing mechanism 130, and a signal indicating an x-axis coordinate value is output quickly.
【０１１６】つまり、横加速度αｘが加わったことによ
る外乱は、第１，第２の信号出力部における電子ｅの移
動軌跡に共通して影響を与え、この外乱による成分は、
電子捕捉機構３０からのパルス信号にはｘ軸座標値を示
す信号の出力の遅れをもたらすよう、電子捕捉機構１３
０からのパルス信号にはｘ軸座標値を示す信号の出力の
速まりをもたらすよう、両信号に共通して影響を与え
る。That is, the disturbance due to the addition of the lateral acceleration αx has a common effect on the movement trajectory of the electron e in the first and second signal output units, and the component due to this disturbance is
The pulse signal from the electron capturing mechanism 30 causes the output of the signal indicating the x-axis coordinate value to be delayed, so that the electron capturing mechanism 13
The pulse signal from 0 affects both signals in common so as to increase the output speed of the signal indicating the x-axis coordinate value.
【０１１７】次に、この第２実施例の角速度検出装置１
０Ａで行なう角速度演算処理について説明する。第２実
施例の角速度検出装置１０Ａでは、上記した角速度検出
装置１０と同様にステップＳ１００，１１０を実行し、
電子捕捉機構３０，１３０からの出力信号の読み取りと
各電子捕捉機構での電子ｅ到達座標の決定を行なう。こ
の場合、電子捕捉機構３０からの到達座標（ｘａ１，ｚ
ａ１）と電子捕捉機構１３０からの到達座標（ｘａ２，
ｚａ２）がそれぞれ決定される。その後は、図１１のフ
ローチャートに示すように、決定した到達座標における
ｘ軸座標値ｘａ１，ｘａ２と、ｚ軸座標値ｚａ１，ｚａ
２に基づいて、以下のようにして角速度ω１，ω２を演
算する（ステップＳ１２２）。Next, the angular velocity detecting device 1 of the second embodiment
The angular velocity calculation processing performed at 0A will be described. In the angular velocity detecting device 10A of the second embodiment, steps S100 and S110 are executed in the same manner as the angular velocity detecting device 10 described above.
The output signals from the electron trapping mechanisms 30 and 130 are read, and the coordinates of arrival of the electron e in each electron trapping mechanism are determined. In this case, the arrival coordinates (xa1, z) from the electron capturing mechanism 30
a1) and the arrival coordinates (xa2,
za2) is determined. Thereafter, as shown in the flowchart of FIG. 11, the x-axis coordinate values xa1, xa2 and the z-axis coordinate values za1, za at the determined arrival coordinates.
2, the angular velocities ω1 and ω2 are calculated as follows (step S122).
【０１１８】電子捕捉機構３０の到達座標（ｘａ１，ｚ
ａ１）と電子捕捉機構１３０の到達座標（ｘａ２，ｚａ
２）とは、既述したように合成力Ｆ（ｃ１＋ｃ２）を受
けて電子ｅが湾曲軌跡Ｊ０，Ｊ’０で移動した結果であ
る。そして、各電子捕捉機構でのｘ軸方向のずれ（ｘａ
１，ｘａ２）は、合成力Ｆ（ｃ１＋ｃ２）のｘ軸方向分
力たるコリオリの力Ｆｃ１が第１，第２の信号出力部に
おける電子ｅに作用したものであり、ｚ軸方向のずれ
（ｚａ１，ｚａ２）は合成力Ｆ（ｃ１＋ｃ２）のｚ軸方
向分力たるコリオリの力Ｆｃ２によるものである。The arrival coordinates (xa1, z) of the electron capturing mechanism 30
a1) and the arrival coordinates (xa2, za) of the electron capturing mechanism 130
2) is a result of the electron e moving on the curved trajectories J0 and J'0 in response to the resultant force F (c1 + c2) as described above. Then, the displacement in the x-axis direction (xa
1, xa2) is the Coriolis force Fc1, which is a component of the resultant force F (c1 + c2) in the x-axis direction, acting on the electrons e in the first and second signal output units, and is displaced in the z-axis direction (za1). , Za2) is due to the Coriolis force Fc2, which is a component of the resultant force F (c1 + c2) in the z-axis direction.
【０１１９】よって、二つの電子ｅでもたらされた上記
のｘ軸方向のずれ（ｘａ１，ｘａ２）を用いて、一つの
電子ｅについてｘ軸方向のずれを換算し、この換算した
ｘ軸方向のずれｘａ０を数式１４のｘａに代入して角速
度ω１を求める。また、角速度ω２についても同様に、
換算したｚ軸方向のずれｚａ０を数式１５のｚａに代入
して角速度ω２を求める。この場合、電子捕捉機構３
０，１３０での光電変換部３１の走査順は同じであるこ
とから、換算したｘ軸方向のずれｘａ０，ｚ軸方向のず
れｚａ０は、数式１６で表わされる。また、角速度ω
１，ω２の演算式は、数式１７で表わされる。Therefore, using the shift (xa1, xa2) in the x-axis direction caused by the two electrons e, the shift in the x-axis direction is converted for one electron e, and the converted x-axis direction is converted. The angular velocity ω1 is obtained by substituting the displacement xa0 into xa in Expression 14. Similarly, for the angular velocity ω2,
The angular velocity ω2 is obtained by substituting the converted displacement za0 in the z-axis direction into za in Expression 15. In this case, the electron capturing mechanism 3
Since the scanning order of the photoelectric conversion unit 31 at 0 and 130 is the same, the converted shift xa0 in the x-axis direction and the converted shift za0 in the z-axis direction are represented by Expression 16. Also, the angular velocity ω
The arithmetic expression of 1, ω2 is represented by Expression 17.
【０１２０】[0120]
【数１６】 (Equation 16)
【０１２１】[0121]
【数１７】 [Equation 17]
【０１２２】上記した角速度ω１，ω２の演算に続いて
は、車両Ｊに加わった加速度を、第１，第２の信号出力
部から得られた到達座標におけるｘ軸座標値，ｚ軸座標
値に基づいて、以下のようにして演算する（ステップＳ
１２４）。まず、車両Ｊにｘ軸方向に加わる横加速度α
ｘについて説明する。既述したように横加速度αｘが加
わると（図１０参照）、電子ｅの到達位置は、電子捕捉
機構３０ではｘ軸座標値ｘａ１からｘ軸座標値ｘｂ１
（＝ｘａ１＋△ｘ）に、電子捕捉機構１３０ではｘ軸座
標値ｘａ２からｘ軸座標値ｘｂ２（＝ｘａ２−△ｘ）に
変化する。このため、慣性力Ｆａが加わったことによる
ずれ△ｘを、両電子捕捉機構から得られた二つのｘ軸座
標値により求める。この場合には、上記したように電子
捕捉機構３０，１３０での光電変換部３１の走査順は同
じであることから、ずれ△ｘは、二つのｘ軸座標値（ｘ
ａ１，ｘａ２）を用いた次の数式１８から求められる。Following the calculation of the angular velocities ω1 and ω2, the acceleration applied to the vehicle J is converted into the x-axis coordinate value and the z-axis coordinate value at the arrival coordinates obtained from the first and second signal output units. (Step S)
124). First, the lateral acceleration α applied to the vehicle J in the x-axis direction
x will be described. As described above, when the lateral acceleration αx is applied (see FIG. 10), the arrival position of the electron e is determined by the electron capturing mechanism 30 from the x-axis coordinate value xa1 to the x-axis coordinate value xb1.
At (= xa1 + △ x), the electron trapping mechanism 130 changes the x-axis coordinate value xa2 to the x-axis coordinate value xb2 (= xa2- △ x). For this reason, the deviation Δx due to the application of the inertial force Fa is obtained from the two x-axis coordinate values obtained from the two electron capturing mechanisms. In this case, since the scanning order of the photoelectric conversion units 31 in the electron capturing mechanisms 30 and 130 is the same as described above, the shift Δx is equal to the two x-axis coordinate values (x
a1, xa2) is obtained from the following Expression 18.
【０１２３】[0123]
【数１８】 (Equation 18)
【０１２４】そして、このずれ△ｘは、電子ｅがゲート
電極から電子捕捉機構に到達するまでの時間ｔ（数式１
１）に亘って、横加速度αｘが電子ｅに加わったことで
生じる。ずれ△ｘは、時間ｔおよび横加速度αｘと次の
数式１９で示される関係にあるので、この数式１９に数
式１８の△ｘを代入して変形した数式２０から、横加速
度αｘを算出する。The shift Δx is equal to the time t until the electron e reaches the electron trapping mechanism from the gate electrode (Equation 1).
This is caused by the addition of the lateral acceleration αx to the electrons e over 1). Since the deviation Δx has a relationship represented by the following Expression 19 with the time t and the lateral acceleration αx, the lateral acceleration αx is calculated from Expression 20 obtained by substituting Δx of Expression 18 into Expression 19 and transforming the expression.
【０１２５】[0125]
【数１９】 [Equation 19]
【０１２６】[0126]
【数２０】 (Equation 20)
【０１２７】車両Ｊにｚ軸方向に加わる縦加速度αｚに
ついても同様であり、次の数式２１から、この縦加速度
αｚを算出する。The same applies to the longitudinal acceleration αz applied to the vehicle J in the z-axis direction. The longitudinal acceleration αz is calculated from the following equation (21).
【０１２８】[0128]
【数２１】 (Equation 21)
【０１２９】このステップＳ１２４に続いては、角速度
検出装置１０におけるステップＳ１３０と同様、角速度
ω１，ω２を電子制御装置２４からサスペンション装置
等の外部の制御装置に出力する。その後は、上記した処
理を繰り返す。なお、外部の制御装置には、角速度ω
１，ω２に加えて横加速度αｘと縦加速度αｚも出力さ
れる。Subsequent to step S124, the angular velocities ω1 and ω2 are output from the electronic control unit 24 to an external control device such as a suspension device, similarly to step S130 in the angular velocity detection device 10. Thereafter, the above processing is repeated. Note that the external control device has an angular velocity ω
In addition to 1, ω2, a lateral acceleration αx and a vertical acceleration αz are also output.
【０１３０】以上説明した第２実施例の角速度検出装置
１０Ａは、第１実施例の角速度検出装置１０と同様に本
角速度検出装置だけでｚ軸，ｘ軸の軸回りの角速度ω
１，ω２を同時に検出することができるという利点のほ
かに、以下の利点を有する。The angular velocity detector 10A according to the second embodiment described above is similar to the angular velocity detector 10 according to the first embodiment, and includes only the present angular velocity detector and the angular velocity ω about the z-axis and the x-axis.
In addition to the advantage that 1, ω2 can be detected simultaneously, the following advantages are provided.
【０１３１】この角速度検出装置１０Ａでは、ステップ
Ｓ１２２にて数式１７から角速度ω１，ω２を演算す
る。そして、横加速度αｘ，縦加速度αｚが加わったこ
とで、電子捕捉機構３０，１３０で起きる電子ｅの到達
座標（ｘａ，ｚａ）のずれ（ｘ軸座標値のずれ△ｘ，ｚ
軸座標値のずれ△ｚ）を、数式１７での演算にて相殺す
る。ｘ軸座標値のずれ△ｘを例に採り説明すると、横加
速度αｘが加わった場合の電子捕捉機構３０のｘ軸座標
値ｘａ１と電子捕捉機構１３０のｘ軸座標値ｘａ２は、
それぞれｘ軸座標値ｘｂ１（＝ｘａ１＋△ｘ），ｘ軸座
標値ｘｂ２（＝ｘａ２−△ｘ）であり、ｘａ１＝ｘａ２
であることから、数式１７の式からはこのずれ△ｘは除
外される。このため、第２実施例の角速度検出装置１０
Ａによれば、ｚ軸，ｘ軸の軸回りの角速度ω１，ω２を
同時に検出する際に、加速度に起因する成分の相殺を通
して角速度の検出精度を向上させることができる。In the angular velocity detecting device 10A, the angular velocities ω1 and ω2 are calculated from Expression 17 in step S122. When the lateral acceleration αx and the vertical acceleration αz are applied, the deviation of the arrival coordinates (xa, za) of the electron e occurring in the electron trapping mechanisms 30 and 130 (the deviation of the x-axis coordinate values △ x, z)
The deviation (△ z) of the axis coordinate value is canceled by the calculation of Expression 17. Taking as an example the shift Δx of the x-axis coordinate value, the x-axis coordinate value xa1 of the electron capture mechanism 30 and the x-axis coordinate value xa2 of the electron capture mechanism 130 when the lateral acceleration αx is applied are:
The x-axis coordinate value xb1 (= xa1 + △ x) and the x-axis coordinate value xb2 (= xa2- △ x), respectively, where xa1 = xa2
Therefore, the deviation Δx is excluded from the expression of Expression 17. For this reason, the angular velocity detecting device 10 of the second embodiment
According to A, when the angular velocities ω1 and ω2 around the z-axis and the x-axis are simultaneously detected, the detection accuracy of the angular velocity can be improved by canceling out the component caused by the acceleration.
【０１３２】次に、第３実施例の角速度検出装置１０Ｂ
について説明する。この第３実施例は、上記の第１，第
２実施例が角速度ω１，ω２検出のために電子ｅを閉塞
体２６において移動させているのに対し、半導体におい
てキャリアを移動させる点で相違する。Next, the angular velocity detector 10B of the third embodiment
Will be described. The third embodiment differs from the first and second embodiments in that electrons e are moved in the closing body 26 for detecting the angular velocities ω1 and ω2, whereas carriers are moved in the semiconductor. .
【０１３３】第３実施例の角速度検出装置１０Ｂは、図
１２に示すように、正四角柱の半導体４０と、角速度算
出のための第１の信号処理回路４２と第２の信号処理回
路４４と、この半導体４０に駆動電圧（交流電圧）を印
加するための交流電源４６とを有する。そして、この半
導体４０においてキャリアを移動させ、その移動挙動に
基づいて角速度ω１，ω２を検出する。As shown in FIG. 12, the angular velocity detecting device 10B according to the third embodiment includes a semiconductor 40 having a square prism, a first signal processing circuit 42 and a second signal processing circuit 44 for calculating angular velocity. An AC power supply 46 for applying a drive voltage (AC voltage) to the semiconductor 40 is provided. Then, carriers are moved in the semiconductor 40, and the angular velocities ω1 and ω2 are detected based on the movement behavior.
【０１３４】なお、この角速度検出装置１０Ｂにあって
も、車両への搭載は角速度検出装置１０と同様にしてな
されており、上記した半導体４０や第１，第２の信号処
理回路は、筐体１２に収納されている。The angular velocity detector 10B is mounted on a vehicle in the same manner as the angular velocity detector 10, and the semiconductor 40 and the first and second signal processing circuits are provided in a housing. 12 are stored.
【０１３５】半導体４０は、ホウ素，インジウム等のｐ
型不純物を添加して製造されたｐ型半導体であり、図示
するよう正四角柱状に切削形成される。そして、半導体
４０は、駆動電圧の印加を受けると、キャリアたる正孔
ｍｈを移動させる。この半導体４０には、対向する３対
の電極がアルミニウムを用いた電極・配線パターニング
等を経て形成されており、半導体４０の両端に位置しｙ
軸に沿って対向する一対の電極が駆動電極５０ａ，５０
ｂとされている。また、半導体４０の両側面に位置しｘ
軸に沿って対向する電極が第１の検出電極５１ａ，５１
ｂ、半導体４０の上下面に位置しｚ軸に沿って対向する
電極が第２の検出電極５２ａ，５２ｂとされている。こ
の際、駆動電極５０ａ，５０ｂの対向間隔Ｌ並びに第
１，第２の検出電極の対向間隔は、所定の値に設定され
ている。The semiconductor 40 is made of p such as boron or indium.
This is a p-type semiconductor manufactured by adding a type impurity, and is cut and formed into a square prism as shown in the figure. When the semiconductor 40 receives the driving voltage, it moves the holes mh as carriers. On the semiconductor 40, three pairs of opposing electrodes are formed through electrode and wiring patterning using aluminum, etc., and are located at both ends of the semiconductor 40.
A pair of electrodes facing each other along the axis are drive electrodes 50a, 50
b. Also, x located on both sides of the semiconductor 40
The electrodes facing each other along the axis are the first detection electrodes 51a, 51a.
b, the electrodes located on the upper and lower surfaces of the semiconductor 40 and facing each other along the z-axis are the second detection electrodes 52a and 52b. At this time, the facing distance L between the drive electrodes 50a and 50b and the facing distance between the first and second detection electrodes are set to predetermined values.
【０１３６】駆動電極５０ａ，５０ｂは、交流電源４６
と接続されており、半導体４０に交流電圧を印加する。
また、第１の検出電極５１ａ，５１ｂは第１の信号処理
回路４２に、第２の検出電極５２ａ，５２ｂは第２の信
号処理回路４４にそれぞれ接続されており、各信号処理
回路からは、正孔ｍｈの移動によって得られた各検出電
極間の電位差（電極電圧）がそれぞれ出力される。な
お、この電極電圧が出力される様子については後述す
る。The drive electrodes 50a and 50b are connected to an AC power supply 46.
To apply an AC voltage to the semiconductor 40.
The first detection electrodes 51a and 51b are connected to the first signal processing circuit 42, and the second detection electrodes 52a and 52b are connected to the second signal processing circuit 44. The potential difference (electrode voltage) between each detection electrode obtained by the movement of the hole mh is output. The manner in which this electrode voltage is output will be described later.
【０１３７】交流電源４６の電圧実効値Ｅ0 は、既述し
た数式２で表わされる値とされている。従って、正孔ｍ
ｈは、この駆動電圧（実効値Ｅ0 ）に基づく電場εの影
響を受けるので、数式２で表わされるクーロン力Ｆによ
りｙ軸方向に沿って移動する。このクーロン力Ｆは、駆
動電極５０ａ，５０ｂの対向間隔Ｌを用いて表わすと、
数式４で表わされ、また、このクーロン力Ｆによりｙ軸
方向に移動する正孔ｍｈの速度ｖｙは、数式６で表わさ
れる。つまり、正孔ｍｈは、駆動電極５０ａ，５０ｂか
ら印加を受ける駆動電圧に応じてｙ軸方向に上記の速度
ｖｙで移動することになる。なお、これら数式における
ｑは正孔ｍｈの電荷であり、ｍｃは正孔ｍｈの有効質量
である。The effective voltage value E0 of the AC power supply 46 is a value represented by the above-described equation (2). Therefore, the hole m
Since h is affected by the electric field ε based on the driving voltage (effective value E0), h moves along the y-axis direction due to the Coulomb force F expressed by the equation (2). This Coulomb force F is expressed by using the opposing distance L between the drive electrodes 50a and 50b.
The velocity vy of the hole mh that moves in the y-axis direction due to the Coulomb force F is represented by Equation 6. That is, the holes mh move in the y-axis direction at the above-mentioned speed vy according to the drive voltage applied from the drive electrodes 50a and 50b. In these equations, q is the charge of the hole mh, and mc is the effective mass of the hole mh.
【０１３８】ここで、第１，第２の信号処理回路の構成
について、第１の信号処理回路４２を例に採り説明す
る。第１の信号処理回路４２は、第１の検出電極５１
ａ，５１ｂに生じた電極間の電圧（電極間電圧）をｚ軸
回りの角速度ω１に応じた出力に変換して出力するもの
であり、以下の構成を有する。即ち、第１の信号処理回
路４２は、図１３のブロック図に示すように、この第１
の検出電極５１ａ，５１ｂに接続された差動増幅器５３
と、この差動増幅器５３の下流に設けられ所定周波数の
信号のみ通過させるバンドパスフィルタ５４と、参照信
号を参照しつつその周波数の位相の所定範囲に亘ってサ
ンプリング対象信号を抽出するサンプリングＩＣ５５，
５６と、両サンプリングＩＣの信号を加算する加算器５
７と、加算器５７の出力を整流して出力する整流器５８
と、交流電源４６の駆動電圧からサンプリングＩＣ５
５，５６の参照信号を生成するためのインバータ５９，
６０と、バンドパスフィルタ５４からの出力を位相反転
してサンプリングＩＣ５５に入力させるインバータ６１
とを備える。Here, the configuration of the first and second signal processing circuits will be described using the first signal processing circuit 42 as an example. The first signal processing circuit 42 includes a first detection electrode 51
A voltage between the electrodes (a voltage between electrodes) generated at a and 51b is converted into an output corresponding to the angular velocity ω1 around the z-axis and output, and has the following configuration. That is, as shown in the block diagram of FIG. 13, the first signal processing circuit 42
Amplifier 53 connected to detection electrodes 51a and 51b of
A band-pass filter 54 provided downstream of the differential amplifier 53 and passing only a signal of a predetermined frequency; and a sampling IC 55 for extracting a signal to be sampled over a predetermined range of the phase of the frequency while referring to the reference signal.
56 and an adder 5 for adding the signals of both sampling ICs
7 and a rectifier 58 for rectifying and outputting the output of the adder 57
From the driving voltage of the AC power supply 46 and the sampling IC 5
Inverters 59 for generating reference signals of 5, 56,
60 and an inverter 61 for inverting the phase of the output from the band-pass filter 54 and inputting the inverted signal to the sampling IC 55
And
【０１３９】この場合、サンプリングＩＣ５５は、０゜
〜１８０゜の位相の範囲において、サンプリング対象信
号を抽出しこれを加算器５７に出力し、サンプリングＩ
Ｃ５６は、１８０゜〜３６０゜の位相の範囲において、
サンプリング対象信号を抽出しこれを加算器５７に出力
するよう構成されている。第２の信号処理回路４４は、
この第１の信号処理回路４２と同一の構成を有し、第２
の検出電極５２ａ，５２ｂに生じた電極間の電圧（電極
間電圧）をｘ軸回りの角速度ω２に応じた出力に変換し
て出力するよう構成されている。なお、第１，第２の信
号処理回路での出力の様子については後述する。In this case, the sampling IC 55 extracts a signal to be sampled in the range of 0 ° to 180 ° and outputs it to the adder 57, and the sampling IC 55
C56 has a phase range of 180 ° to 360 °,
The signal to be sampled is extracted and output to the adder 57. The second signal processing circuit 44
It has the same configuration as the first signal processing circuit 42,
The voltage between electrodes (inter-electrode voltage) generated at the detection electrodes 52a and 52b is converted into an output corresponding to the angular velocity ω2 around the x-axis and output. The state of output by the first and second signal processing circuits will be described later.
【０１４０】上記した第１の信号処理回路４２，第２の
信号処理回路４４における上記の各種論理回路（差動増
幅器，フィルタ等）は、半導体を製造する上での集積技
術を用いて、同一のシリコンウエハに集約・形成されて
いる。つまり、第１，第２の信号処理回路は、共通のシ
リコンウエハに形成された、いわゆるワンチップ部品で
ある。The above-described various logic circuits (differential amplifiers, filters, etc.) in the first signal processing circuit 42 and the second signal processing circuit 44 are the same by using an integrated technique for manufacturing a semiconductor. Of silicon wafers. That is, the first and second signal processing circuits are so-called one-chip components formed on a common silicon wafer.
【０１４１】次に、正孔ｍｈが速度ｖｙでｙ軸方向に沿
って移動している最中に図１２に示すようにｚ軸，ｘ軸
の軸回りに角速度ω１，ω２が加わった場合の正孔ｍｈ
の挙動について説明する。なお、説明の便宜上、駆動電
極５０ａが正極で駆動電極５０ｂが負極の場合を例に採
り説明する。Next, when the angular velocities ω1 and ω2 are applied around the z-axis and the x-axis while the hole mh is moving along the y-axis direction at the speed vy as shown in FIG. Hole MH
The behavior of will be described. For convenience of explanation, a case where the drive electrode 50a is a positive electrode and the drive electrode 50b is a negative electrode will be described as an example.
【０１４２】この際、正孔ｍｈは、数式４で表わされる
電場からのクーロン力Ｆに基づいて、数式６で表わされ
る速度ｖｙで＋ｙ軸方向に移動し、この正孔ｍｈには、
先に図１，図３をもって説明したように、角速度ω１に
伴う＋ｘ軸方向のコリオリの力Ｆｃ１と角速度ω２に伴
う＋ｚ軸方向のコリオリの力Ｆｃ２との合成力Ｆ（ｃ１
＋ｃ２）を受けて湾曲軌跡Ｊ０で移動する。そして、こ
の湾曲軌跡Ｊ０をｘ−ｙ平面に分解した移動軌跡は、合
成力Ｆ（ｃ１＋ｃ２）のｘ軸方向分力たるコリオリの力
Ｆｃ１により定まり、湾曲軌跡Ｊ０をｚ−ｙ平面に分解
した移動軌跡は、合成力Ｆ（ｃ１＋ｃ２）のｚ軸方向分
力たるコリオリの力Ｆｃ２により定まる。この際のコリ
オリの力Ｆｃ１，Ｆｃ２は、上記の数式７，数式８で表
わされる。また、正孔ｍｈがコリオリの力Ｆｃ１を受け
てｘ軸に沿って移動する際の速度ｖｘと、コリオリの力
Ｆｃ２を受けてｚ軸に沿って移動する際の速度ｖｚは、
それぞ上記の数式９，数式１０で表わされる。At this time, the hole mh moves in the + y-axis direction at a speed vy represented by Expression 6, based on the Coulomb force F from the electric field represented by Expression 4, and the hole mh has:
As described above with reference to FIGS. 1 and 3, the combined force F (c1) of the Coriolis force Fc1 in the + x-axis direction associated with the angular velocity ω1 and the Coriolis force Fc2 in the + z-axis direction associated with the angular velocity ω2
+ C2), and moves along the curved locus J0. The movement trajectory obtained by decomposing the curved trajectory J0 into the xy plane is determined by the Coriolis force Fc1, which is the component of the resultant force F (c1 + c2) in the x-axis direction. The trajectory is determined by the Coriolis force Fc2 which is a component of the resultant force F (c1 + c2) in the z-axis direction. The Coriolis forces Fc1 and Fc2 at this time are represented by the above-described equations (7) and (8). Further, the speed vx when the hole mh moves along the x-axis under the Coriolis force Fc1 and the speed vz when moving along the z-axis under the Coriolis force Fc2 are:
These are represented by the above-mentioned equations 9 and 10, respectively.
【０１４３】そして、正孔ｍｈは、上記の速度ｖｘで第
１の検出電極５１ａ，５１ｂのいずれかの側の電極に向
けて移動し、その移動の向きは上記の数式９の値で定ま
る。また、正孔ｍｈは、上記の速度ｖｚで第２の検出電
極５２ａ，５２ｂのいずれかの側の電極に向けて移動
し、その移動の向きは上記の数式１０の値で定まる。こ
うして正孔ｍｈが移動して第１，第２の検出電極に到達
すると、第１，第２の検出電極では、正孔ｍｈが単位時
間当たりに到達する数に依存した電位差が生じる。よっ
て、第１の検出電極５１ａ，５１ｂからは第１の信号処
理回路４２の差動増幅器５３に、第２の検出電極５２
ａ，５２ｂからは第２の信号処理回路４４の差動増幅器
５３に電位差（電極電圧）がそれぞれ出力されることに
なる。Then, the holes mh move toward the electrode on either side of the first detection electrodes 51a and 51b at the speed vx described above, and the direction of the movement is determined by the value of the above equation (9). Further, the hole mh moves toward the electrode on either side of the second detection electrodes 52a and 52b at the above-mentioned velocity vz, and the direction of the movement is determined by the value of the above equation (10). When the holes mh move and reach the first and second detection electrodes in this manner, a potential difference is generated in the first and second detection electrodes depending on the number of holes mh reaching per unit time. Therefore, the first detection electrodes 51 a and 51 b supply the second detection electrode 52 to the differential amplifier 53 of the first signal processing circuit 42.
The potential differences (electrode voltages) are output from the terminals a and 52b to the differential amplifier 53 of the second signal processing circuit 44, respectively.
【０１４４】ここで、第１，第２の検出電極から第１，
第２の信号処理回路への信号出力の様子を、第１の検出
電極５１ａ，５１ｂから第１の信号処理回路４２への出
力を例に採り、図をもって説明する。駆動電極５０ａ，
５０ｂから半導体４０に印加される駆動電圧は上記の数
式２で表わされ、この駆動電圧を受けてｙ軸に沿って移
動する正孔ｍｈの速度ｖｙは数式６で表わされ、コリオ
リの力Ｆｃ１を受けてｘ軸に沿って移動する正孔ｍｈの
速度ｖｘは数式９で表わされるので、駆動電圧，速度ｖ
ｙ，速度ｖｘは、図１４の出力線図に示すような関係に
ある。つまり、この図１４に示すように、駆動電圧（実
効値Ｅ0 ）に対して、正孔ｍｈのｙ軸方向の速度ｖｙは
その位相が９０゜ずれ（数式６参照）、コリオリの力Ｆ
ｃ１によって生じるｘ軸方向の速度ｖｘはその位相が１
８０゜ずれる（数式９参照）。Here, the first and second detection electrodes are connected to the first and second detection electrodes.
The state of signal output to the second signal processing circuit will be described with reference to the drawing, taking the output from the first detection electrodes 51a and 51b to the first signal processing circuit 42 as an example. The driving electrodes 50a,
The driving voltage applied from 50b to the semiconductor 40 is expressed by the above equation (2), and the velocity vy of the hole mh moving along the y-axis in response to the driving voltage is expressed by the equation (6). Since the velocity vx of the hole mh moving along the x-axis in response to Fc1 is represented by Expression 9, the driving voltage, the velocity v
The relationship between y and velocity vx is as shown in the output diagram of FIG. That is, as shown in FIG. 14, the phase vy of the velocity vy of the hole mh in the y-axis direction with respect to the drive voltage (effective value E0) is shifted by 90 ° (see Expression 6), and the Coriolis force F
The velocity vx in the x-axis direction generated by c1 has a phase of 1
It is shifted by 80 ° (see Equation 9).
【０１４５】第１の検出電極５１ａ，５１ｂから出力さ
れる電極電圧は、第１の信号処理回路４２の差動増幅器
５３で差動増幅され、検出電圧Ｖout となる。この場
合、電極電圧、延いては検出電圧Ｖout は、この第１の
検出電極５１ａ，５１ｂに単位時間当たりに到達する正
孔ｍｈの数にほかならない。よって、この検出電圧Ｖou
t は、上記数式９で表わされる速度ｖｘに比例するの
で、図１４に示すように、駆動電圧（実効値Ｅ0 ）に対
してその位相が１８０゜ずれ、ｘ軸方向の速度ｖｘと同
位相で出力される。The electrode voltages output from the first detection electrodes 51a and 51b are differentially amplified by the differential amplifier 53 of the first signal processing circuit 42 to become a detection voltage Vout. In this case, the electrode voltage, and thus the detection voltage Vout, is nothing but the number of holes mh that reach the first detection electrodes 51a and 51b per unit time. Therefore, this detection voltage Vou
Since t is proportional to the speed vx expressed by the above equation 9, as shown in FIG. 14, its phase is shifted by 180 ° with respect to the drive voltage (effective value E0), and is in phase with the speed vx in the x-axis direction. Is output.
【０１４６】こうして得られた検出電圧Ｖout （検出出
力）は、バンドパスフィルタ５４に入力される。このバ
ンドパスフィルタ５４は、駆動電圧の周波数ｆと異なる
周波数の信号を遮蔽するよう構成されているので、バン
ドパスフィルタ５４からは、この周波数ｆに一致した信
号（検出電圧Ｖout ）のみがその下流に出力される。そ
の後、この検出電圧Ｖout は、交流電源４６の駆動電圧
をインバータ５９，６０を経て参照信号とするサンプリ
ングＩＣ５５と、交流電源４６の駆動電圧をインバータ
５９を経て参照信号とするサンプリングＩＣ５６とに、
それぞれ入力される。この際、サンプリングＩＣ５５
は、バンドパスフィルタ５４からの出力（検出電圧Ｖou
t ）をインバータ６１での位相反転を経てサンプリング
対象信号として入力する。このため、このサンプリング
ＩＣ５５から加算器５７へは、図１４に示すように、位
相が反転した検出電圧Ｖout から０゜〜１８０゜の位相
範囲で抽出した出力信号Ｓ１が出力される。また、サン
プリングＩＣ５６は、バンドパスフィルタ５４からの出
力（検出電圧Ｖout ）をサンプリング対象信号として直
接入力する。このため、このサンプリングＩＣ５６から
は、図１４に示すように、検出電圧Ｖout から１８０゜
〜３６０゜の位相範囲で抽出した出力信号Ｓ２が出力さ
れる。The detection voltage Vout (detection output) thus obtained is input to the band-pass filter 54. Since the bandpass filter 54 is configured to block a signal having a frequency different from the frequency f of the drive voltage, only a signal (detection voltage Vout) that matches the frequency f is output from the bandpass filter 54 downstream. Is output to Thereafter, the detected voltage Vout is converted into a sampling IC 55 that uses the drive voltage of the AC power supply 46 as a reference signal via the inverters 59 and 60, and a sampling IC 56 that uses the drive voltage of the AC power supply 46 as a reference signal via the inverter 59.
Each is entered. At this time, the sampling IC 55
Is the output from the bandpass filter 54 (the detection voltage Vou
t) is input as a signal to be sampled through the phase inversion in the inverter 61. Therefore, as shown in FIG. 14, an output signal S1 extracted from the phase-inverted detection voltage Vout in a phase range of 0 ° to 180 ° is output from the sampling IC 55 to the adder 57. Further, the sampling IC 56 directly inputs the output (detection voltage Vout) from the band-pass filter 54 as a signal to be sampled. Therefore, as shown in FIG. 14, the sampling IC 56 outputs an output signal S2 extracted from the detection voltage Vout in a phase range of 180 ° to 360 °.
【０１４７】こうして出力された出力信号Ｓ１，Ｓ２
は、加算器５７で加算されて出力信号Ｓ３（図１４参
照）とされる。そして、この出力信号Ｓ３は、整流器５
８で整流され最終的な検出出力Ｓout1として第１の信号
処理回路４２から外部の制御装置、例えば既述したサス
ペンション装置等の車両の姿勢制御装置に出力される。The output signals S1, S2 thus output
Are added by an adder 57 to form an output signal S3 (see FIG. 14). The output signal S3 is supplied to the rectifier 5
The first signal processing circuit 42 rectifies the output signal and outputs it as a final detection output Sout1 to an external control device, for example, a vehicle attitude control device such as the suspension device described above.
【０１４８】この検出出力Ｓout1は、正孔ｍｈに加わっ
たコリオリの力Ｆｃ１により生じるものであり、コリオ
リの力Ｆｃ１はｚ軸回りの角速度ω１に比例するので、
角速度ω１に比例した出力となる。また、第２の信号処
理回路４４からは、上記した第１の信号処理回路４２と
同様にして、コリオリの力Ｆｃ２、即ちｘ軸回りの角速
度ω２に比例した検出出力Ｓout2を得ることができる。
そして、検出出力Ｓout1，Ｓout2の入力を受けたサスペ
ンション装置は、その有する電子制御装置にて検出出力
Ｓout1に基づいて角速度ω１（ヨーレイト）を演算し、
この角速度ω１に基づいて、例えばショックアブソーバ
の減衰力を各輪について制御し、車両の姿勢制御等を図
る。また、検出出力Ｓout2に基づいて角速度ω２（ロー
ルレイト）を演算し、この角速度ω２に基づいても車両
の姿勢制御等を図る。もっとも、角速度検出装置１０Ｂ
自体に角速度ω１，ω２を演算する電子制御装置を備え
付けることもできる。This detection output Sout1 is generated by the Coriolis force Fc1 applied to the hole mh. Since the Coriolis force Fc1 is proportional to the angular velocity ω1 around the z-axis,
The output is proportional to the angular velocity ω1. Further, a detection output Sout2 proportional to the Coriolis force Fc2, that is, the angular velocity ω2 about the x-axis can be obtained from the second signal processing circuit 44 in the same manner as in the first signal processing circuit 42 described above.
Then, the suspension device that has received the input of the detection outputs Sout1 and Sout2 calculates the angular velocity ω1 (yaw rate) based on the detection output Sout1 with its electronic control device,
Based on the angular velocity ω1, for example, the damping force of the shock absorber is controlled for each wheel to control the attitude of the vehicle. Further, the angular velocity ω2 (roll rate) is calculated based on the detection output Sout2, and the attitude control of the vehicle is also performed based on the angular velocity ω2. However, the angular velocity detecting device 10B
The electronic control device for calculating the angular velocities ω1 and ω2 may be provided in itself.
【０１４９】以上説明した第３実施例の角速度検出装置
１０Ｂでも、第１，第２の信号処理回路からそれぞれ得
た検出出力Ｓout1，Ｓout2に基づいて、検出出力Ｓout1
からは角速度ω１を、検出出力Ｓout2からは角速度ω２
を同時に検出することができる。しかも、検出出力Ｓou
t1からの角速度ω１の検出に当たり、ｘ軸回りに生じた
角速度ω２の影響を受けず、検出出力Ｓout2からの角速
度ω２の検出に当たり、ｚ軸回りに生じた角速度ω１の
影響を受けることがない。よって、高い精度で角速度ω
１，ω２を検出することができる。In the angular velocity detector 10B of the third embodiment described above, the detection output Sout1 is based on the detection outputs Sout1 and Sout2 obtained from the first and second signal processing circuits, respectively.
From the angular velocity ω1, and from the detection output Sout2, the angular velocity ω2
Can be detected simultaneously. Moreover, the detection output Sou
The detection of the angular velocity ω1 from t1 is not affected by the angular velocity ω2 generated around the x-axis, and the detection of the angular velocity ω2 from the detection output Sout2 is not affected by the angular velocity ω1 generated around the z-axis. Therefore, the angular velocity ω with high accuracy
1, ω2 can be detected.
【０１５０】また、この第３実施例の角速度検出装置１
０Ｂは、第１の信号処理回路４２，第２の信号処理回路
４４にバンドパスフィルタ５４とサンプリングＩＣ５
５，５６とを有するので、以下の利点がある。Further, the angular velocity detecting device 1 of the third embodiment
0B is provided to the first signal processing circuit 42 and the second signal processing circuit 44 by the band-pass filter 54 and the sampling IC 5.
5 and 56, there are the following advantages.
【０１５１】例えば、車両の旋回時等に車両にｘ軸方向
の横加速度が加わると、当該加速度は角速度検出装置１
０Ｂにも当然及ぶことになる。そして、この横加速度
は、ｚ軸回りの角速度ω１に伴うコリオリの力Ｆｃ１と
同方向に又は逆方向に加わるので、半導体４０における
正孔ｍｈの移動挙動に影響を及ぼす外乱となる。しか
し、通常、このような横加速度は、半導体４０に印加す
る駆動電圧ＥIN（数式２）の周波数ｆと無関係に加わ
る。このため、加わった横加速度に起因する外乱成分
（加速度成分）は、第１の信号処理回路４２の第１の検
出電極５１ａ，５１ｂからの検出電圧Ｖout に駆動電圧
の周波数ｆとは異なる周波数で重畳するので、検出電圧
Ｖout が入力されるバンドパスフィルタ５４により遮蔽
され、検出電圧Ｖout から取り除かれる。For example, when a lateral acceleration in the x-axis direction is applied to the vehicle at the time of turning or the like, the acceleration is applied to the angular velocity detecting device 1.
Naturally, it extends to 0B. The lateral acceleration is applied in the same direction as or in the opposite direction to the Coriolis force Fc1 associated with the angular velocity ω1 around the z-axis, and thus becomes a disturbance that affects the movement behavior of the holes mh in the semiconductor 40. However, such a lateral acceleration is normally applied irrespective of the frequency f of the drive voltage EIN (Equation 2) applied to the semiconductor 40. Therefore, a disturbance component (acceleration component) caused by the applied lateral acceleration is added to the detection voltage Vout from the first detection electrodes 51a and 51b of the first signal processing circuit 42 at a frequency different from the frequency f of the drive voltage. Since the detection voltage Vout is superimposed, the detection voltage Vout is shielded by the input band-pass filter 54 and removed from the detection voltage Vout.
【０１５２】また、仮に横加速度が駆動電圧ＥINの周波
数ｆと一致した周波数で加わっても、その位相までが駆
動電圧ＥINの位相と一致することはないので、外乱成分
（加速度成分）は、検出電圧Ｖout に駆動電圧の位相と
ずれた位相で重畳する。従って、位相がずれて重畳した
外乱成分（加速度成分）は、バンドパスフィルタ５４下
流のサンプリングＩＣ５５，５６により除去され、検出
電圧Ｖout から取り除かれる。Further, even if the lateral acceleration is applied at a frequency coincident with the frequency f of the driving voltage EIN, the phase up to that phase does not coincide with the phase of the driving voltage EIN, so that the disturbance component (acceleration component) is detected. The driving voltage is superimposed on the voltage Vout with a phase shifted from the phase of the driving voltage. Therefore, the disturbance component (acceleration component) superimposed with a phase shift is removed by the sampling ICs 55 and 56 downstream of the bandpass filter 54 and removed from the detection voltage Vout.
【０１５３】従って、加算器５７には、バンドパスフィ
ルタ５４およびサンプリングＩＣ５５，５６により、加
速度に起因する外乱成分が含まれない検出電圧Ｖout が
入力されるので、第１の信号処理回路４２の整流器５８
からは、この外乱成分が除去された最終的な検出出力Ｓ
out1が得られる。また、第２の信号処理回路４４から
も、この外乱成分が除去された最終的な検出出力Ｓout2
が得られる。このため、この第３実施例の角速度検出装
置１０Ｂによれば、単一の半導体４０だけでｚ軸，ｘ軸
の軸回りの角速度ω１，ω２をより高い精度で検出する
ことができる。Therefore, the detection voltage Vout which does not include the disturbance component caused by the acceleration is input to the adder 57 by the band-pass filter 54 and the sampling ICs 55 and 56, so that the rectifier of the first signal processing circuit 42 58
, The final detection output S from which this disturbance component has been removed
out1 is obtained. Further, the final detection output Sout2 from which the disturbance component has been removed is also output from the second signal processing circuit 44.
Is obtained. For this reason, according to the angular velocity detecting device 10B of the third embodiment, the angular velocities ω1 and ω2 around the z-axis and the x-axis can be detected with higher accuracy using only the single semiconductor 40.
【０１５４】更に、角速度検出装置１０Ｂでは、上記し
たように角速度ω１，ω２の同時検出とその精度の向上
を図る上で、半導体４０をその製造方法や物性が周知の
ｐ型半導体としてキャリアを正孔ｍｈとしたに過ぎず、
半導体４０の製造に当たって特有の工程等をなんら必要
としない。しかも、半導体４０のほかに必要とする第１
の信号処理回路４２，第２の信号処理回路４４における
差動増幅器５３，バンドパスフィルタ５４等の論理回路
をも周知の集積技術で製造することができる。よって、
角速度検出装置１０Ｂによれば、角速度ω１，ω２の同
時検出と検出精度の向上に加え、コスト低下をも図るこ
とができる。Further, in the angular velocity detecting device 10B, in order to simultaneously detect the angular velocities ω1 and ω2 and improve the accuracy as described above, the semiconductor 40 is used as a p-type semiconductor whose manufacturing method and physical properties are well known, and the carrier is positive. It was just a hole hh,
No special process or the like is required for manufacturing the semiconductor 40. In addition, the first required other than the semiconductor 40
The logic circuits such as the signal processing circuit 42, the differential amplifier 53 in the second signal processing circuit 44, and the band-pass filter 54 can also be manufactured by a well-known integrated technology. Therefore,
According to the angular velocity detecting device 10B, it is possible to simultaneously detect the angular velocities ω1 and ω2, improve the detection accuracy, and also reduce the cost.
【０１５５】加えて、第１の信号処理回路４２，第２の
信号処理回路４４をシリコンウエハを用いたワンチップ
部品とするので、その取り扱いの簡便化を図ることがで
きると共に、より一層の小型化をも図ることができる。In addition, since the first signal processing circuit 42 and the second signal processing circuit 44 are one-chip components using a silicon wafer, the handling thereof can be simplified and the size can be further reduced. Can also be achieved.
【０１５６】また、この第３実施例の角速度検出装置１
０Ｂでは、角速度検出に当たり半導体４０に駆動電圧を
印加して正孔ｍｈを半導体４０において移動させればよ
く、上記した第１，第２実施例の角速度検出装置のよう
に閉塞体２６の内部空間の気密化と低圧空間化を要しな
い。よって、第３実施例の角速度検出装置１０Ｂによれ
ば、取り扱いの簡便化と製造工程の簡略化をより一層図
ることができる。Further, the angular velocity detecting device 1 of the third embodiment
In the case of 0B, a drive voltage may be applied to the semiconductor 40 to move the holes mh in the semiconductor 40 in detecting the angular velocity, and the internal space of the closing body 26 may be changed as in the angular velocity detectors of the first and second embodiments. It does not require airtightness and low-pressure space. Therefore, according to the angular velocity detecting device 10B of the third embodiment, it is possible to further simplify the handling and the manufacturing process.
【０１５７】次に、第４実施例の角速度検出装置１０Ｂ
について説明する。この第４実施例は、上記の第１，第
２実施例が角速度ω１，ω２検出のために電子ｅを閉塞
体２６において移動させているのに対し、異なる極性の
電荷をもった二つの質量体を移動させる点で相違する。
また、上記の第３実施例の角速度検出装置１０Ｂとは、
駆動電極と第１，第２の検出電極をそれぞれ対向配置し
て備える点や、交流電源，第１，第２の信号処理回路を
有する点で共通し、両信号処理回路の構成も同一であ
る。よって、以下の説明に当たっては、この第３実施例
と共通する部材については、同一の符号を用い、その説
明を省略することとする。Next, the angular velocity detecting device 10B according to the fourth embodiment is described.
Will be described. The fourth embodiment is different from the first and second embodiments in that the electron e is moved in the closing body 26 for detecting the angular velocities ω1 and ω2, whereas two masses having charges of different polarities are provided. They differ in that they move their bodies.
The angular velocity detecting device 10B of the third embodiment is
It is common in that the drive electrode and the first and second detection electrodes are arranged opposite to each other, and in that it has an AC power supply and first and second signal processing circuits, and the configurations of both signal processing circuits are the same. . Therefore, in the following description, the same reference numerals will be used for members common to the third embodiment, and description thereof will be omitted.
【０１５８】なお、この角速度検出装置１０Ｃにあって
も、車両への搭載は角速度検出装置１０と同様にしてな
されており、上記した第１，第２の信号処理回路等は、
筐体１２に収納されている。The angular velocity detector 10C is mounted on a vehicle in the same manner as the angular velocity detector 10, and the first and second signal processing circuits and the like are
It is stored in the housing 12.
【０１５９】第４実施例の角速度検出装置１０Ｃは、図
１５に示すように、駆動電極５０ａ，５０ｂをｙ軸に沿
って対向して備え、第１の検出電極５１ａ，５１ｂをｘ
軸に沿って対向して備え、第２の検出電極５２ａ，５２
ｂをｚ軸に沿って対向して備える。これら各電極は、ア
ルミニウム等の両導電性の金属プレートから形成されて
おり、電気絶縁材から形成された枠体７０に嵌め込み固
定されている。つまり、図１５のｚ−ｘ平面に沿った概
略断面図の図１６とｚ−ｙ平面に沿った概略断面図の図
１７に示すように、枠体７０は、正四角柱の各稜線を枠
材で結んで形成されており、この正四角中の各面に形成
されたプレート埋め込み用の切欠に、上記の電極が嵌め
込み固定されている。この際、各電極は、枠体７０の内
部空間が気密な密閉空間となるよう、それぞれの切欠に
気密に嵌め込み・固定される。As shown in FIG. 15, the angular velocity detector 10C of the fourth embodiment includes drive electrodes 50a and 50b facing each other along the y-axis, and first drive electrodes 51a and 51b are connected to the x-axis.
The second detection electrodes 52a and 52a are provided to face each other along the axis.
b are provided facing each other along the z-axis. Each of these electrodes is formed of a bi-conductive metal plate such as aluminum, and is fitted and fixed in a frame 70 formed of an electrically insulating material. That is, as shown in FIG. 16 of a schematic sectional view along the zx plane and FIG. 17 of a schematic sectional view along the zy plane in FIG. The above-mentioned electrodes are fitted and fixed in notches for embedding the plate formed on each surface in the square. At this time, each electrode is airtightly fitted and fixed in each notch so that the internal space of the frame 70 becomes an airtight closed space.
【０１６０】そして、この第４実施例の角速度検出装置
１０Ｃでは、上記のように密閉空間とされた枠体７０の
内部空間に、正の電荷をもったイオンであるカチオン
（陽イオン）と負の電荷をもったイオンであるアニオン
（陰イオン）を粒子状に存在させている。つまり、角速
度検出装置１０Ｃは、プラズマ放電（低圧の状態で高電
圧をかければプラズマが発生する）によりネオン（Ｎ
ｅ）のカチオンとフッ素（Ｆ）のアニオンを生成するイ
オン生成装置７２を備え、このイオン生成装置７２から
枠体７０の内部空間に粒子状のカチオンｍ+ とアニオン
ｍ- を放出するよう構成されている。そして、このよう
に枠体７０の内部空間に存在するカチオンｍ+ とアニオ
ンｍ- は、前者がネオンであり後者がフッ素であること
から、その有効質量（原子量）はほぼ等しくされてい
る。なお、枠体７０の内部空間へは、イオン生成装置７
２から定期的にカチオンｍ+ とアニオンｍ- が補充され
ている。In the angular velocity detecting device 10C of the fourth embodiment, a cation (cation), which is an ion having a positive charge, and a negative ion are provided in the inner space of the frame 70, which is a closed space as described above. Anion (anion) which is an ion having the above-mentioned charge is present in the form of particles. That is, the angular velocity detecting device 10C uses the plasma discharge (a plasma is generated if a high voltage is applied in a low pressure state) to generate neon (N
e) an ion generator 72 for generating a cation and an anion of fluorine (F), and configured to release particulate cations m + and anions m − from the ion generator 72 into the internal space of the frame 70. ing. Since the former is neon and the latter is fluorine, the effective mass (atomic weight) of the cation m + and the anion m − existing in the inner space of the frame 70 is almost equal. In addition, the ion generating device 7 is inserted into the internal space of the frame 70.
The cation m + and the anion m - are regularly replenished from 2 on.
【０１６１】この角速度検出装置１０Ｃでは、交流電源
４６と接続された駆動電極５０ａ，５０ｂにより、枠体
７０の内部空間には、数式２で表わされる駆動電圧（実
効値Ｅ0 ）に基づく電場εがかけられる。このため、カ
チオンｍ+ とアニオンｍ- とは、枠体７０の内部空間に
おいてこの電場からのクーロン力Ｆ（数式４）を受け、
数式６で表わされる速度ｖｙでｙ軸に沿って移動する。
そして、その際の移動方向は、カチオンｍ+ とアニオン
ｍ- とではその有する電荷が異極であることから、逆向
きとなる。なお、上記したようにカチオンｍ+ とアニオ
ンｍ- の有効質量はほぼ等しくされているので、カチオ
ンｍ+ とアニオンｍ- のｙ軸に沿った速度もほぼ同じと
なる。In the angular velocity detecting device 10C, the electric field ε based on the driving voltage (effective value E0) expressed by the equation 2 is generated in the inner space of the frame 70 by the driving electrodes 50a and 50b connected to the AC power supply 46. Can be hung. For this reason, the cation m + and the anion m − receive the Coulomb force F (Equation 4) from this electric field in the inner space of the frame 70,
It moves along the y-axis at a speed vy represented by equation (6).
The direction of movement at that time is opposite because the charges of the cation m + and the anion m − are different from each other. As described above, since the effective masses of the cation m + and the anion m − are substantially equal, the velocities of the cation m + and the anion m − along the y-axis are also substantially the same.
【０１６２】次に、この角速度検出装置１０Ｃでの角速
度検出の様子を、カチオンｍ+ とアニオンｍ- の移動挙
動と併せて説明する。なお、説明の便宜上、駆動電極５
０ａが正極で駆動電極５０ｂが負極の場合を例に採り説
明する。[0162] Next, the state of the angular velocity detection in the angular velocity detecting device 10C, cation m + and an anion m - will be described in conjunction with the movement behavior. For convenience of explanation, the drive electrode 5
The case where 0a is a positive electrode and the drive electrode 50b is a negative electrode will be described as an example.
【０１６３】この際、カチオンｍ+ は速度ｖｙ（数式
６）で＋ｙ軸方向に移動し、アニオンｍ- は速度−ｖｙ
で−ｙ軸方向に移動する。そして、カチオンｍ+ は、先
に図４をもって説明したように、角速度ω１に伴う＋ｘ
軸方向のコリオリの力Ｆｃ１と角速度ω２に伴う＋ｚ軸
方向のコリオリの力Ｆｃ２との合成力Ｆ（ｃ１＋ｃ２）
を受けて湾曲軌跡Ｊ０で移動する。一方、アニオンｍ-
は、コリオリの力Ｆｃ１を−ｘ軸方向に受け、コリオリ
の力Ｆｃ２を−ｚ軸方向に受け、その合成力Ｆ（ｃ１＋
ｃ２）により湾曲軌跡Ｊ’０で移動する。At this time, the cation m + moves in the + y-axis direction at the speed vy (Equation 6), and the anion m − moves at the speed −vy
To move in the -y axis direction. Then, as described above with reference to FIG. 4, the cation m + is + x with the angular velocity ω1.
The resultant force F (c1 + c2) of the axial Coriolis force Fc1 and the + z-axis Coriolis force Fc2 accompanying the angular velocity ω2.
Then, it moves on the curved locus J0. On the other hand, the anion m -
Receives the Coriolis force Fc1 in the −x-axis direction, receives the Coriolis force Fc2 in the −z-axis direction, and generates the resultant force F (c1 +
According to c2), it moves on the curved locus J'0.
【０１６４】カチオンｍ+ ，アニオンｍ- についての湾
曲軌跡Ｊ０，Ｊ’０は、合成力Ｆ（ｃ１＋ｃ２）のｘ軸
方向分力たるコリオリの力Ｆｃ１により定まるｘ−ｙ平
面での移動軌跡と、合成力Ｆ（ｃ１＋ｃ２）のｚ軸方向
分力たるコリオリの力Ｆｃ２により定まるｚ−ｙ平面で
の移動軌跡に分解される。この際のカチオンｍ+ ，アニ
オンｍ- についてのコリオリの力Ｆｃ１，Ｆｃ２は、上
記の数式７，数式８で表わされる通りであり、カチオン
ｍ+ とアニオンｍ- についての電荷の極性が異なること
から、コリオリの力Ｆｃ１，Ｆｃ２の加わる方向は、図
１５に示すようにカチオンｍ+ とアニオンｍ- とで逆向
きとなる。このため、カチオンｍ+ ，アニオンｍ- がそ
れぞれｘ軸，ｚ軸に沿って移動する際の速度は、コリオ
リの力Ｆｃ１，Ｆｃ２をそれぞれの有効質量で除算した
加速度の積分で求められ、既述した数式９，数式１０で
表わされる。しかも、その移動の方向は、電荷の極性が
異なることから、やはり逆向きとなる。[0164] Cationic m +, anionic m - curved trajectory J0 for, J'0 includes a movement locus in the x-y plane determined by the combined force F (c1 + c2) x-axis direction component force serving Coriolis forces Fc1 of The resultant force F (c1 + c2) is decomposed into a trajectory on a zy plane determined by a Coriolis force Fc2, which is a component of the z-axis direction. The Coriolis forces Fc1 and Fc2 with respect to the cation m + and the anion m − at this time are as shown in Expressions 7 and 8 above, and the polarities of the charges of the cation m + and the anion m − are different. The direction in which the Coriolis forces Fc1 and Fc2 are applied is opposite for the cation m + and the anion m − as shown in FIG. For this reason, the speed at which the cation m + and the anion m − move along the x-axis and the z-axis, respectively, is obtained by integrating the accelerations obtained by dividing the Coriolis forces Fc1 and Fc2 by the respective effective masses. Expressions 9 and 10 are used. Moreover, the direction of the movement is also opposite because the polarity of the charge is different.
【０１６５】このため、カチオンｍ+ ，アニオンｍ
- は、数式９の速度ｖｘで第１の検出電極５１ａ，５１
ｂのいずれかの側の電極に向けて移動し、その移動の向
きはカチオンｍ+ とアニオンｍ- とで逆となる。つま
り、図示するように、カチオンｍ+が＋ｘ軸側の第１の
検出電極５１ａに向けて移動すれば、アニオンｍ- は−
ｘ軸側の第１の検出電極５１ｂに向けて移動する。ま
た、カチオンｍ+ ，アニオンｍ- は、数式１０の速度ｖ
ｚで第２の検出電極５２ａ，５２ｂのいずれかの側の電
極に向けて移動し、その移動の向きはカチオンｍ+ とア
ニオンｍ- とでやはり逆となる。Therefore, the cation m + and the anion m
- the first detection electrode 51a at a speed vx of the formula 9, 51
b moves toward the electrode on either side, and the direction of the movement is opposite between the cation m + and the anion m − . That is, as shown in the figure, if the cation m + moves toward the first detection electrode 51a on the + x-axis side, the anion m − becomes −
It moves toward the first detection electrode 51b on the x-axis side. Further, the cation m + and the anion m − are represented by the velocity v
second detection electrodes 52a at z, and moved toward the one of the side electrodes 52 b, the direction of the movement of the cation m + and an anion m - a still reversed and.
【０１６６】こうしてカチオンｍ+ ，アニオンｍ- が移
動して第１，第２の検出電極に到達すると、第１，第２
の検出電極では、カチオンｍ+ ，アニオンｍ- が単位時
間当たりに到達する数に依存した電位差が生じる。しか
も、第１の検出電極５１ａ，５１ｂにおける一方の検出
電極には正の電荷をもったカチオンｍ+ が、他方の検出
電極には負の電荷をもったアニオンｍ- が到達するの
で、この第１の検出電極５１ａ，５１ｂでの電極間の電
位差は、電荷をもった一つの質量体しか有しない上記し
た第３実施例の角速度検出装置１０Ｂより大きくなり、
約２倍となる。従って、第１の検出電極５１ａ，５１ｂ
から第１の信号処理回路４２の差動増幅器５３（図１３
参照）には、角速度検出装置１０Ｂの約２倍の電極電圧
が出力され、第１の信号処理回路４２からは、差動増幅
器５３による検出電圧Ｖout の生成，バンドパスフィル
タ５４やサンプリングＩＣ５５，５６による信号抽出処
理等を経て、最終的な検出出力Ｓout1が外部の制御装置
に出力される。第２の検出電極５２ａ，５２ｂについて
も同様である。When the cation m + and the anion m − move and reach the first and second detection electrodes, the first and second
A potential difference depending on the number of cations m + and anions m − arriving per unit time occurs. In addition, a cation m + having a positive charge reaches one of the first detection electrodes 51 a and 51 b, and an anion m − having a negative charge reaches the other detection electrode. The potential difference between the electrodes of the one detection electrode 51a, 51b is larger than that of the angular velocity detection device 10B of the third embodiment described above, which has only one mass body having a charge.
Approximately double. Therefore, the first detection electrodes 51a, 51b
From the differential amplifier 53 of the first signal processing circuit 42 (FIG. 13).
), An electrode voltage approximately twice as large as that of the angular velocity detector 10B is output. The first signal processing circuit 42 generates the detection voltage Vout by the differential amplifier 53, the band-pass filter 54 and the sampling ICs 55 and 56. , A final detection output Sout1 is output to an external control device. The same applies to the second detection electrodes 52a and 52b.
【０１６７】このため、角速度検出装置１０Ｃによれ
ば、ｚ軸回りの角速度ω１に比例した検出出力Ｓout1と
ｘ軸回りの角速度ω２に比例した検出出力Ｓout2とを、
それぞれ約２倍の感度で得ることができる。よって、こ
の第４実施例の角速度検出装置１０Ｃによれば、検出出
力Ｓout1，Ｓout2に基づいて、検出出力Ｓout1からは角
速度ω１を、検出出力Ｓout2からは角速度ω２を同時に
検出することができると共に、その際の角速度検出感度
を向上することができる。Therefore, according to the angular velocity detecting device 10C, the detection output Sout1 proportional to the angular velocity ω1 around the z-axis and the detection output Sout2 proportional to the angular velocity ω2 around the x-axis are
Each can be obtained with about twice the sensitivity. Therefore, according to the angular velocity detection device 10C of the fourth embodiment, the angular velocity ω1 can be detected from the detection output Sout1 and the angular velocity ω2 can be simultaneously detected from the detection output Sout2 based on the detection outputs Sout1 and Sout2. At that time, the angular velocity detection sensitivity can be improved.
【０１６８】しかも、カチオンｍ+ を としアニオ
ンｍ- を としてその有効質量をほぼ等しくたの
で、この両者のｙ軸に沿った速度もほぼ同じとなる。こ
のため、カチオンｍ+ ，アニオンｍ- に作用するコリオ
リの力Ｆｃ１，Ｆｃ２の大きさもほぼ同じとなり、カチ
オンｍ+ の湾曲軌跡Ｊ０とアニオンｍ- の湾曲軌跡Ｊ’
０とは対称な湾曲軌跡となる。よって、カチオンｍ+ ，
アニオンｍ- が第１の検出電極５１ａ，５１ｂと第２の
検出電極５２ａ，５２ｂに向けて移動する際のｘ軸，ｚ
軸方向の速度ｖｘ，ｖｚもカチオンｍ+ とアニオンｍ-
で等しくなる。この結果、角速度ω１，ω２に正確に対
応した検出出力Ｓout1，Ｓout2を得ることができ、角速
度検出精度を向上することができる。Further, since the effective masses of the cation m + and the anion m − are substantially equal with each other, the velocities along the y-axis are substantially the same. For this reason, the magnitudes of the Coriolis forces Fc1 and Fc2 acting on the cation m + and the anion m − are almost the same, and the curved locus J0 of the cation m + and the curved locus J ′ of the anion m −
0 is a symmetric curved trajectory. Therefore, the cation m + ,
The x-axis and z when the anion m − moves toward the first detection electrodes 51a and 51b and the second detection electrodes 52a and 52b.
The axial velocities vx and vz are also cation m + and anion m −
Becomes equal. As a result, it is possible to obtain the detection outputs Sout1 and Sout2 that accurately correspond to the angular velocities ω1 and ω2, and to improve the angular velocity detection accuracy.
【０１６９】また、この第４実施例の角速度検出装置１
０Ｃによれば、次のような利点がある。Further, the angular velocity detecting device 1 of the fourth embodiment
According to OC, there are the following advantages.
【０１７０】今、車両Ｊにｘ軸方向の横加速度αｘが＋
ｘ軸方向に加わったとすると、枠体７０の内部空間に存
在するカチオンｍ+ ，アニオンｍ- は、−ｘ軸方向に慣
性力Ｆａを受ける。よって、カチオンｍ+ が受けるｘ軸
方向の分力は、数式７で表わされるコリオリの力Ｆｃ１
と慣性力Ｆａの合力であり、コリオリの力Ｆｃ１が＋ｘ
軸方向に作用している場合には、カチオンｍ+ は、コリ
オリの力Ｆｃ１から慣性力Ｆａを差し引いた大きさの力
でｘ軸に沿って移動し、ｘ軸方向の速度ｖｘは慣性力Ｆ
ａを差し引いた分だけ遅くなる。その一方、アニオンｍ
- が受けるｘ軸方向の分力は、数式７のコリオリの力Ｆ
ｃ１と慣性力Ｆａの合力ではあるものの、コリオリの力
Ｆｃ１はカチオンｍ+ と逆向きに作用していることか
ら、コリオリの力Ｆｃ１がカチオンｍ+ に＋ｘ軸方向に
作用している場合には、アニオンｍ- は、コリオリの力
Ｆｃ１に慣性力Ｆａを加えた大きさの力でｘ軸に沿って
移動し、慣性力Ｆａを加えた分だけｘ軸方向の速度ｖｘ
は速くなる。なお、慣性力Ｆａはｘ軸に沿って作用する
ので、この慣性力Ｆａのｚ軸方向の分力はゼロとなり、
ｚ軸についての速度ｖｚに変わりはない。Now, the lateral acceleration αx in the x-axis direction of the vehicle J is +
If it is applied in the x-axis direction, the cation m + and the anion m − existing in the internal space of the frame 70 receive an inertial force Fa in the −x-axis direction. Therefore, the component of the cation m + in the x-axis direction is the Coriolis force Fc1
And the inertial force Fa, and the Coriolis force Fc1 is + x
When acting in the axial direction, the cation m + moves along the x-axis with a force equal to the Coriolis force Fc1 minus the inertial force Fa, and the velocity vx in the x-axis direction is the inertial force Fx.
It is delayed by the amount of subtracting a. On the other hand, the anion m
- the x-axis direction component force experienced by the Coriolis force in Equation 7 F
Although Coriolis force Fc1 acts in the opposite direction to cation m + , although Coriolis force Fc1 acts on cation m + in the + x-axis direction, although it is the resultant force of c1 and inertial force Fa, , The anion m − moves along the x-axis by a magnitude of the Coriolis force Fc1 plus the inertial force Fa, and the velocity vx in the x-axis direction is increased by the amount of the inertial force Fa.
Is faster. Since the inertial force Fa acts along the x-axis, the component force of the inertial force Fa in the z-axis direction becomes zero,
The velocity vz about the z axis does not change.
【０１７１】そして、第１の検出電極５１ａ，５１ｂへ
のカチオンｍ+ ，アニオンｍ- の到達は、カチオンｍ+
が到達する側の検出電極では速度ｖｘが遅くなる分だけ
遅れ、アニオンｍ- が到達する側では速度ｖｘが速くな
る分だけ速くなる。このため、第１の検出電極５１ａ，
５１ｂの電極間には、結果的には、横加速度αｘが生じ
ていない場合と同じ電位差が生じることになり、第１の
検出電極５１ａ，５１ｂから得られる信号（電極電
圧）、延いては第１の信号処理回路４２からの出力信号
（検出出力Ｓout1）には、横加速度αｘが加わったこと
による外乱成分は重畳しない。よって、この第４実施例
の角速度検出装置１０Ｃによれば、車両に加わった横加
速度αｘに起因する外乱を受けることがないので、ｚ
軸，ｘ軸の軸回りの角速度ω１，ω２を同時に検出する
際の検出精度を向上することができる。The arrival of the cation m + and the anion m − to the first detection electrodes 51a and 51b is caused by the cation m +
Is delayed by an amount corresponding to the decrease in the velocity vx on the detection electrode on the side where the anion m − arrives, and is increased by an increase in the velocity vx on the side where the anion m − arrives. Therefore, the first detection electrodes 51a,
As a result, the same potential difference occurs between the electrodes 51b as when no lateral acceleration αx is generated, and the signals (electrode voltages) obtained from the first detection electrodes 51a and 51b, and eventually the The disturbance component due to the addition of the lateral acceleration αx is not superimposed on the output signal (detection output Sout1) from the first signal processing circuit 42. Therefore, according to the angular velocity detecting device 10C of the fourth embodiment, since there is no disturbance caused by the lateral acceleration αx applied to the vehicle, z
It is possible to improve the detection accuracy when simultaneously detecting the angular velocities ω1 and ω2 about the axis and the x-axis.
【０１７２】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明は上記の実施例や実施形態になんら限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種
々なる態様で実施し得ることは勿論である。The embodiments of the present invention have been described above.
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments at all, and it goes without saying that the present invention can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention.
【０１７３】例えば、車両に前後軸回りの回転運動（ピ
ッチング）が起きたときの角速度、即ちｙ軸回りの角速
度（ピッチレイト）を検出するよう構成することもでき
る。この場合には、上記した各角速度検出装置における
ｙ軸を車両の車軸に沿った方向か鉛直方向に沿った方向
と一致するよう、各角速度検出装置を車両に搭載すれば
よい。なお、ｙ軸を車両の車軸に沿った方向と一致する
よう搭載させた場合には、ピッチレイトとヨーレイトを
同時に検出することができ、ｙ軸を鉛直方向に沿った方
向と一致させた場合には、ピッチレイトとロールレイト
を同時に検出することができる。For example, an arrangement may be made wherein the angular velocity when the vehicle undergoes rotational movement (pitching) about the front-rear axis, that is, the angular velocity about the y-axis (pitch rate), is detected. In this case, each angular velocity detecting device may be mounted on the vehicle such that the y-axis of each angular velocity detecting device described above coincides with the direction along the axle of the vehicle or the direction along the vertical direction. When the y-axis is mounted so as to coincide with the direction along the axle of the vehicle, the pitch rate and the yaw rate can be detected at the same time, and when the y-axis is coincident with the direction along the vertical direction. Can simultaneously detect the pitch rate and the roll rate.
【０１７４】また、第３実施例の角速度検出装置１０Ｂ
における半導体４０を、電子をキャリアとするｎ型半導
体とすることもできる。The angular velocity detector 10B of the third embodiment
May be an n-type semiconductor using electrons as carriers.
【図１】ｙ軸に沿って移動している質量体ｍにｚ軸，ｘ
軸の軸回りに角速度ω１，ω２が作用した場合の質量体
ｍの移動挙動を説明するための説明図。FIG. 1 shows that a mass m moving along a y-axis has a z-axis and an x-axis.
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining a movement behavior of the mass body m when the angular velocities ω1 and ω2 act around the axis.
【図２】＋ｙ軸方向に移動している第１の質量体ｍ１と
−ｙ軸方向に移動している第２の質量体ｍ２にｚ軸，ｘ
軸の軸回りに角速度ω１，ω２が作用した場合の第１，
第２の質量体ｍの移動挙動を説明するための説明図。FIG. 2 shows a first mass body m1 moving in the + y-axis direction and a second mass body m2 moving in the −y-axis direction, with the z-axis and x-axis.
First when the angular velocities ω1 and ω2 act around the axis,
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a movement behavior of a second mass body m.
【図３】半導体に駆動電圧を印加した場合のキャリアの
移動挙動を説明するための説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the movement behavior of carriers when a driving voltage is applied to a semiconductor.
【図４】極性が異なる電荷を有するためにｙ軸に沿って
逆方向に移動している質量体ｍ+ と質量体ｍ- にｚ軸，
ｘ軸の軸回りに角速度ω１，ω２が作用した場合の質量
体ｍ+ ，質量体ｍ- の移動挙動を説明するための説明
図。FIG. 4 shows a mass body m + and a mass body m − moving in opposite directions along the y-axis to have charges of different polarities,
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the movement behavior of the mass bodies m + and m − when angular velocities ω1 and ω2 act around the x-axis.
【図５】第１実施例の角速度検出装置１０の車両におけ
る搭載の様子を模式的に示す模式図。FIG. 5 is a schematic diagram schematically showing a state in which the angular velocity detecting device 10 of the first embodiment is mounted on a vehicle.
【図６】角速度検出装置１０の有する検出・処理部２０
の概略構成を示す概略斜視図。FIG. 6 shows a detection / processing unit 20 included in the angular velocity detection device 10.
The schematic perspective view which shows the schematic structure of FIG.
【図７】図６をｘ−ｙ平面で断面視した概略構成図。FIG. 7 is a schematic configuration diagram in which FIG. 6 is viewed in cross section along the xy plane.
【図８】検出・処理部２０における電子捕捉機構３０を
電界放出陰極機構２８の側からみた場合の回路ブロック
構成図。FIG. 8 is a circuit block diagram when the electron capturing mechanism 30 in the detection / processing unit 20 is viewed from the field emission cathode mechanism 28 side.
【図９】角速度検出装置１０で実行される角速度演算処
理の処理内容を示すフローチャート。FIG. 9 is a flowchart showing the contents of an angular velocity calculation process executed by the angular velocity detection device 10;
【図１０】第２実施例の角速度検出装置１０Ａをｘ−ｙ
平面で断面視した概略構成図。FIG. 10 shows an angular velocity detector 10A according to a second embodiment,
The schematic block diagram which looked at the cross section by the plane.
【図１１】第２実施例の角速度検出装置１０Ａで行なう
角速度演算処理の主な処理内容を示すフローチャート。FIG. 11 is a flowchart showing main processing contents of an angular velocity calculation process performed by the angular velocity detection device 10A of the second embodiment.
【図１２】第３実施例の角速度検出装置１０Ｂの概略構
成を示す概略斜視図。FIG. 12 is a schematic perspective view showing a schematic configuration of an angular velocity detecting device 10B according to a third embodiment.
【図１３】この角速度検出装置１０Ｂにおける第１の信
号処理回路４２の概略構成を示すブロック図。FIG. 13 is a block diagram showing a schematic configuration of a first signal processing circuit in the angular velocity detecting device 10B.
【図１４】角速度検出装置１０Ｂによる角速度検出の様
子を説明するための出力線図。FIG. 14 is an output diagram for explaining how angular velocity is detected by the angular velocity detector 10B.
【図１５】第４実施例の角速度検出装置１０Ｃの概略構
成を示す概略斜視図。FIG. 15 is a schematic perspective view showing a schematic configuration of an angular velocity detecting device 10C according to a fourth embodiment.
【図１６】図１５のｚ−ｘ平面に沿った概略断面図。FIG. 16 is a schematic sectional view along the zx plane of FIG. 15;
【図１７】図１５のｚ−ｙ平面に沿った概略断面図。17 is a schematic cross-sectional view along the zy plane of FIG.
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…角速度検出装置 １２…筐体 ２０…処理部 ２２…信号出力部（第１の信号出力部） ２４…電子制御装置 ２６…閉塞体 ２８…電界放出陰極機構 ２８ａ…カソード ２８ｂ…ゲート電極 ３０，１３０…電子捕捉機構 ３１…光電変換部 ３４…直流電圧源 ４０…半導体 ４２…第１の信号処理回路 ４４…第２の信号処理回路 ４６…交流電源 ５０ａ，５０ｂ…駆動電極 ５１ａ，５１ｂ…第１の検出電極 ５２ａ，５２ｂ…第２の検出電極 ７０…枠体 ７２…イオン生成装置 １２２…第２の信号出力部 １２６…閉塞体 １２８…電界放出陰極機構 １２８ａ…カソード １２８ｂ…ゲート電極 １３０…電子捕捉機構 Ｓout1…検出出力 Ｓout2…検出出力 ｍ１…第１の質量体 ｍ２…第２の質量体 ｍｈ…正孔 10, 10A, 10B, 10C: angular velocity detection device 12: housing 20: processing unit 22: signal output unit (first signal output unit) 24: electronic control unit 26: closing body 28: field emission cathode mechanism 28a: cathode 28b gate electrode 30, 130 electron capturing mechanism 31 photoelectric conversion unit 34 DC voltage source 40 semiconductor 42 first signal processing circuit 44 second signal processing circuit 46 AC power supply 50a, 50b driving electrode 51a, 51b first detection electrode 52a, 52b second detection electrode 70 frame 72 ion generator 122 second signal output unit 126 closing body 128 field emission cathode mechanism 128a cathode 128b Gate electrode 130 ... Electron trapping mechanism Sout1 ... Detection output Sout2 ... Detection output m1 ... First mass body m2 ... Second mass body mh ... Hole
Claims (7)
回りのそれぞれの角速度を検出する装置であって、 電荷を有する質量体と、 該質量体が移動可能な３次元的な移動領域を形成する領
域形成部材と、 前記第１，第２の軸と交差する第３の軸に沿った運動
を、前記移動領域において前記質量体に付与する運動付
与手段と、 前記運動が付与された前記質量体の前記領域内における
移動の挙動を、前記質量体の電荷がもたらす電気的な変
位に基づき検出して、前記第１の軸と前記第３の軸とか
らなる第１の２次元座標系と、前記第２の軸と前記第３
の軸とからなる第２の２次元座標系とについてのそれぞ
れの移動挙動に分解し、該分解したそれぞれの移動挙動
に基づいて、前記第１，第２の軸回りのそれぞれの角速
度に応じた信号を出力する出力手段とを備えることを特
徴とする角速度検出装置。An apparatus for detecting angular velocities about first and second axes intersecting each other, comprising: a charged mass body; and a three-dimensional movable mass body. A region forming member that forms a moving region; a motion applying unit that applies a motion along a third axis that intersects the first and second axes to the mass body in the moving region; The movement behavior of the mass body in the region is detected based on an electric displacement caused by the electric charge of the mass body, and a first 2 comprising the first axis and the third axis is detected. A two-dimensional coordinate system, the second axis and the third
And a second two-dimensional coordinate system composed of the following two axes, and decomposed into respective movement behaviors, and based on the decomposed movement behaviors, according to the respective angular velocities around the first and second axes. Output means for outputting a signal.
て、 前記出力手段は、 電荷の変化を検出する検出手段を前記第１の軸と前記第
２の軸とからなる第３の２次元座標系において２次元的
に配置して備え、 前記運動が付与された前記質量体が到達する位置を、前
記検出手段の検出結果から前記第３の２次元座標系にて
特定し、該特定した位置についての前記第１の軸の座標
値と前記第２の軸の座標値に基づいて、前記第１，第２
の軸回りのそれぞれの角速度に応じた信号を出力する手
段を備える角速度検出装置。2. The angular velocity detecting device according to claim 1, wherein said output means includes: a detecting means for detecting a change in electric charge in a third two-dimensional state comprising said first axis and said second axis. The three-dimensional coordinate system is provided in the third two-dimensional coordinate system based on the detection result of the detection means, and the position reached by the mass body provided with the motion is provided. On the basis of the coordinate value of the first axis and the coordinate value of the second axis for the position,
An angular velocity detecting device comprising means for outputting a signal corresponding to each angular velocity around the axis of.
て、 前記質量体は、第１と第２の質量体とからなり、 前記領域形成部材は、該第１の質量体の移動領域を形成
する第１の領域形成部材と、前記第２の質量体の移動領
域を形成する第２の領域形成部材とからなり、 前記運動付与手段は、前記第１の軸と交差する第３の軸
に沿った運動を、前記第１，第２の質量体に逆向きにそ
れぞれ付与する手段を有し、 前記出力手段は、 電荷の変化を検出する検出手段を前記第１の軸と前記第
２の軸とからなる第３の２次元座標系において２次元的
に配置して、前記第１，第２の領域形成部材ごとに備
え、 前記運動が付与された前記第１の質量体が到達する位置
を、前記第１の領域形成部材についての前記検出手段の
検出結果から前記第３の２次元座標系にて特定し、該特
定した位置についての前記第１の軸の座標値と前記第２
の軸の座標値に基づいて、前記第１，第２の軸回りのそ
れぞれの角速度に応じた第１の信号を出力する第１の出
力手段と、 前記運動が付与された前記第２の質量体が到達する位置
を、前記第２の領域形成部材についての前記検出手段の
検出結果から前記第３の２次元座標系にて特定し、該特
定した位置についての前記第１の軸の座標値と前記第２
の軸の座標値に基づいて、前記第１，第２の軸回りのそ
れぞれの角速度に応じた第２の信号を出力する第２の出
力手段と、 前記第１の出力手段から出力された第１の信号と前記第
２の出力手段から出力された第２の信号とに共通して重
畳した外乱成分を、前記第１と第２の信号の演算処理を
通して相殺する手段とを有する角速度検出装置。3. The angular velocity detecting device according to claim 1, wherein the mass body includes a first mass body and a second mass body, and the area forming member defines a movement area of the first mass body. A first region forming member to be formed, and a second region forming member to form a moving region of the second mass body, wherein the motion imparting means is a third axis intersecting the first axis. And a means for imparting a movement along the first and second mass bodies in opposite directions, respectively, wherein the output means comprises: a detection means for detecting a change in electric charge; Are arranged two-dimensionally in a third two-dimensional coordinate system composed of the following axes and are provided for each of the first and second region forming members, and the first mass body to which the motion is applied reaches The position is determined by the third two-dimensional coordinates from the detection result of the detection means for the first region forming member. A coordinate value of the first axis for the specified position and the second coordinate value.
First output means for outputting a first signal corresponding to each of the angular velocities around the first and second axes based on the coordinate value of the axis of the second axis; and the second mass to which the motion is applied The position where the body reaches is specified in the third two-dimensional coordinate system from the detection result of the detection means for the second region forming member, and the coordinate value of the first axis for the specified position. And the second
A second output unit that outputs a second signal corresponding to each of the angular velocities around the first and second axes based on the coordinate value of the axis of the second axis; and a second output unit that is output from the first output unit. Means for canceling disturbance components superimposed on the first signal and the second signal output from the second output means in common through arithmetic processing of the first and second signals. .
角速度検出装置であって、 前記質量体は、電子であり、 前記領域形成部材は、電子が移動できる程度に低圧とさ
れた密閉空間を前記移動領域として形成する部材である
角速度検出装置。4. The angular velocity detecting device according to claim 1, wherein the mass body is an electron, and the region forming member is a closed space having a low pressure enough to move the electron. An angular velocity detecting device, which is a member that forms the moving region as the moving region.
て、 前記領域形成部材は、正孔又は電子のキャリアを前記質
量体として前記第３の軸に沿って移動可能に有する半導
体であり、 前記運動付与手段は、該半導体に前記キャリアを前記第
３の軸に沿って移動させるための駆動電圧を印加する駆
動電極を有し、 前記出力手段は、 前記第１の２次元座標系が含まれる平面と平行に前記半
導体に対向して設けられた一対の第１の検出電極と、 前記第２の２次元座標系が含まれる平面と平行に前記半
導体に対向して設けられた一対の第２の検出電極と、 前記キャリアが一対の前記第１の検出電極のいずれかに
到達することで起きる前記第１の検出電極間の電荷の変
化に基づいて、前記第１の軸回りの角速度に応じた第１
の信号を出力する手段と、 前記キャリアが一対の前記第２の検出電極のいずれかに
到達することで起きる前記第２の検出電極間の電荷の変
化に基づいて、前記第２の軸回りの角速度に応じた第２
の信号を出力する手段とを有する角速度検出装置。5. The angular velocity detecting device according to claim 1, wherein the region forming member is a semiconductor having a hole or an electron carrier as the mass so as to be movable along the third axis, The motion imparting means has a drive electrode for applying a drive voltage for moving the carrier along the third axis to the semiconductor, and the output means includes the first two-dimensional coordinate system. A pair of first detection electrodes provided to face the semiconductor in parallel to a plane to be formed, and a pair of first detection electrodes provided to face the semiconductor in parallel to a plane including the second two-dimensional coordinate system. 2 detection electrodes, and based on a change in electric charge between the first detection electrodes caused by the carrier reaching one of the pair of first detection electrodes, First according to
Means for outputting a signal of the second axis, based on a change in electric charge between the second detection electrodes caused by the carrier reaching one of the pair of second detection electrodes, Second according to angular velocity
Output means for outputting an angular velocity signal.
て、 前記半導体におけるキャリアの移動挙動を変化させる加
速度が加わることで前記第１，第２の信号に重畳した加
速度起因外乱成分を遮蔽するフィルタ手段を有する角速
度検出装置。6. The angular velocity detection device according to claim 5, wherein an acceleration-induced disturbance component superimposed on the first and second signals is shielded by adding an acceleration that changes the movement behavior of carriers in the semiconductor. An angular velocity detecting device having a filter means.
回りのそれぞれの角速度を検出する装置であって、 極性が異なる電荷を有する第１と第２の質量体と、 該第１，第２の質量体が移動可能な３次元的な移動領域
を形成する領域形成部材と、 前記第１，第２の軸と交差する第３の軸に沿った運動
を、前記移動領域において前記第１，第２の質量体に逆
向きに付与する運動付与手段と、 前記第１の軸と前記第３の軸とからなる第１の２次元座
標系が含まれる平面と平行に前記領域形成部材に対向し
て設けられた一対の第１の検出電極と、 前記第２の軸と前記第３の軸とからなる第２の２次元座
標系が含まれる平面と平行に前記領域形成部材に対向し
て設けられた一対の第２の検出電極と、 前記第１，第２の質量体が一対の前記第１の検出電極の
いずれかに到達することで起きる前記第１の検出電極間
の電荷の変化に基づいて、前記第１の軸回りの角速度に
応じた信号を出力する手段と、 前記第１，第２の質量体が一対の前記第２の検出電極の
いずれかに到達することで起きる前記第２の検出電極間
の電荷の変化に基づいて、前記第２の軸回りの角速度に
応じた信号を出力する手段とを備えることを特徴とする
角速度検出装置。7. An apparatus for detecting respective angular velocities about a first axis and a second axis that intersect each other, comprising: a first and a second mass body having charges having different polarities; 1, an area forming member that forms a three-dimensional moving area in which a second mass body can move, and a movement along a third axis that intersects the first and second axes, in the moving area Motion imparting means for imparting the first and second mass bodies in opposite directions; and the area parallel to a plane including a first two-dimensional coordinate system including the first axis and the third axis. A pair of first detection electrodes provided to face the forming member, and the region forming member parallel to a plane including a second two-dimensional coordinate system including the second axis and the third axis. A pair of second detection electrodes provided to face each other, and the first and second mass bodies are paired with the first detection electrodes. Means for outputting a signal corresponding to the angular velocity around the first axis, based on a change in charge between the first detection electrodes caused by reaching one of the poles; A signal corresponding to the angular velocity about the second axis is output based on a change in charge between the second detection electrodes caused by the mass reaching one of the pair of second detection electrodes. Means for detecting angular velocity.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8195602A JPH1019579A (en) | 1996-07-04 | 1996-07-04 | Angular velocity detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8195602A JPH1019579A (en) | 1996-07-04 | 1996-07-04 | Angular velocity detector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1019579A true JPH1019579A (en) | 1998-01-23 |
Family
ID=16343893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8195602A Pending JPH1019579A (en) | 1996-07-04 | 1996-07-04 | Angular velocity detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1019579A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102331512A (en) * | 2011-08-16 | 2012-01-25 | 江苏惠通集团有限责任公司 | Two-dimensional/three-dimensional angular speed detecting device and method and attitude sensing equipment |
| CN102419174A (en) * | 2011-08-16 | 2012-04-18 | 江苏惠通集团有限责任公司 | Two-dimensional/three-dimensional angular velocity detection devices as well as angular velocity detection methods and attitude sensing devices of detection devices |
-
1996
- 1996-07-04 JP JP8195602A patent/JPH1019579A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102331512A (en) * | 2011-08-16 | 2012-01-25 | 江苏惠通集团有限责任公司 | Two-dimensional/three-dimensional angular speed detecting device and method and attitude sensing equipment |
| CN102419174A (en) * | 2011-08-16 | 2012-04-18 | 江苏惠通集团有限责任公司 | Two-dimensional/three-dimensional angular velocity detection devices as well as angular velocity detection methods and attitude sensing devices of detection devices |
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