JPH10206166A - 振動型ジャイロスコープ - Google Patents
振動型ジャイロスコープInfo
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- JPH10206166A JPH10206166A JP9012950A JP1295097A JPH10206166A JP H10206166 A JPH10206166 A JP H10206166A JP 9012950 A JP9012950 A JP 9012950A JP 1295097 A JP1295097 A JP 1295097A JP H10206166 A JPH10206166 A JP H10206166A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/5607—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using vibrating tuning forks
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 振動型ジャイロスコープにおいて、検出出力
の位相差からコリオリ力の成分を求める場合に、検出感
度を高くできず、回路ゲインを上げることが必要で、回
路ドリフトの影響が大きくなっていた。 【解決手段】 振動子に２つの検出出力部を設け、この
検出出力部では角速度が与えられていないときの出力
（ヌル出力Ｆ0）が同位相で、コリオリ出力成分ＦωC、
ＦωDが互いに逆の位相で出力できるようにする。両検
出出力部からの出力ＣとＤは、Ｆ0とＦωCとのベクトル
和およびＦ0とＦωDとのベクトル和となるが、検出出力
ＣとＤとの位相差φを求めることにより、コリオリ力成
分の検出感度を高くできる。
の位相差からコリオリ力の成分を求める場合に、検出感
度を高くできず、回路ゲインを上げることが必要で、回
路ドリフトの影響が大きくなっていた。 【解決手段】 振動子に２つの検出出力部を設け、この
検出出力部では角速度が与えられていないときの出力
（ヌル出力Ｆ0）が同位相で、コリオリ出力成分ＦωC、
ＦωDが互いに逆の位相で出力できるようにする。両検
出出力部からの出力ＣとＤは、Ｆ0とＦωCとのベクトル
和およびＦ0とＦωDとのベクトル和となるが、検出出力
ＣとＤとの位相差φを求めることにより、コリオリ力成
分の検出感度を高くできる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、駆動手段により振
動が与えられている振動子に角速度が与えられたとき
に、この角速度に基づくコリオリ力の振動成分を圧電効
果により電気信号として検出し、前記角速度を検知でき
るようにした振動型ジャイロスコープに関する。
動が与えられている振動子に角速度が与えられたとき
に、この角速度に基づくコリオリ力の振動成分を圧電効
果により電気信号として検出し、前記角速度を検知でき
るようにした振動型ジャイロスコープに関する。
【０００２】
【従来の技術】図１２（ａ）は従来の振動型ジャイロス
コープを示す斜視図、図１２（ｂ）はその断面図であ
る。この振動型ジャイロスコープでは、エリンバなどの
恒弾性材料で形成された断面が正方形の角柱の振動子３
１の上面３１ａに駆動用の圧電素子３２ａが貼着され、
この圧電素子３２ａに駆動電力を与えることにより、振
動子３１はＹ方向を振幅方向とする曲げ振動を生じる。
コープを示す斜視図、図１２（ｂ）はその断面図であ
る。この振動型ジャイロスコープでは、エリンバなどの
恒弾性材料で形成された断面が正方形の角柱の振動子３
１の上面３１ａに駆動用の圧電素子３２ａが貼着され、
この圧電素子３２ａに駆動電力を与えることにより、振
動子３１はＹ方向を振幅方向とする曲げ振動を生じる。
【０００３】前記曲げ振動を生じている振動子３１が回
転系内に置かれ、Ｚ軸回りの角速度ωが与えられると、
振動子３１に前記振動方向（Ｙ方向）と直交する方向
（Ｘ方向）へのコリオリ力が作用し、このコリオリ力に
より振動子３１にＸ方向を振幅方向とする振動が発生
し、振動子３１はＹ方向の駆動振動と、Ｘ方向のコリオ
リ力による振動とがベクトル的に加算された楕円振動を
発生する。上記振動子３１の質量をｍ、振動子３１のＸ
軸方向の振動成分の速度をｖ（ベクトル値）、Ｚ軸回り
の角速度をω（ベクトル値）とすると、コリオリ力Ｆ
（ベクトル値）は、
転系内に置かれ、Ｚ軸回りの角速度ωが与えられると、
振動子３１に前記振動方向（Ｙ方向）と直交する方向
（Ｘ方向）へのコリオリ力が作用し、このコリオリ力に
より振動子３１にＸ方向を振幅方向とする振動が発生
し、振動子３１はＹ方向の駆動振動と、Ｘ方向のコリオ
リ力による振動とがベクトル的に加算された楕円振動を
発生する。上記振動子３１の質量をｍ、振動子３１のＸ
軸方向の振動成分の速度をｖ（ベクトル値）、Ｚ軸回り
の角速度をω（ベクトル値）とすると、コリオリ力Ｆ
（ベクトル値）は、
【０００４】
【数１】Ｆ＝２ｍ（ｖ×ω）（×はベクトル積）
【０００５】で表わされ、コリオリ力Ｆは角速度ωに比
例する。コリオリ力による振動成分を検出するために、
通常は、図１２（ｂ）に示すようにコリオリ力の振動の
振幅方向（Ｘ方向）に対面する側面３１ｃに検出用の圧
電素子３３が設けられる。
例する。コリオリ力による振動成分を検出するために、
通常は、図１２（ｂ）に示すようにコリオリ力の振動の
振幅方向（Ｘ方向）に対面する側面３１ｃに検出用の圧
電素子３３が設けられる。
【０００６】図１１は、図１２（ｂ）に示した圧電素子
３３の表面電極からの出力をベクトル図で示している。
駆動用の圧電素子３２ａに駆動電力が与えられて振動子
３１がＹ方向を振幅方向とする振動を発生している状態
で、Ｚ軸回りの角速度ωが与えられていないとき、圧電
素子３３の表面電極からの出力はＦ0である。この出力
Ｆ0は、振動子３１がＹ方向へ振動駆動されているため
に、この振動駆動に基づいて圧電素子３３により変換さ
れる電力であり、以下ではこの出力Ｆ0を「ヌル出力」
と呼ぶ。ヌル出力Ｆ0は、圧電素子３２ａに与えられる
駆動信号に対し位相が９０°相違する。
３３の表面電極からの出力をベクトル図で示している。
駆動用の圧電素子３２ａに駆動電力が与えられて振動子
３１がＹ方向を振幅方向とする振動を発生している状態
で、Ｚ軸回りの角速度ωが与えられていないとき、圧電
素子３３の表面電極からの出力はＦ0である。この出力
Ｆ0は、振動子３１がＹ方向へ振動駆動されているため
に、この振動駆動に基づいて圧電素子３３により変換さ
れる電力であり、以下ではこの出力Ｆ0を「ヌル出力」
と呼ぶ。ヌル出力Ｆ0は、圧電素子３２ａに与えられる
駆動信号に対し位相が９０°相違する。
【０００７】Ｚ軸回りの角速度ωが与えられコリオリ力
によるＸ方向の振動成分が生じると、コリオリ力による
振動成分により、圧電素子３３で変換されたコリオリ出
力Ｆωが生じる。したがって、圧電素子３３の表面電極
から得られる検出出力Ｆ1は、ヌル出力Ｆ0とコリオリ出
力Ｆωとのベクトル和となる。図１１にて実線で示すコ
リオリ出力Ｆωは、Ｚ軸回りの例えば時計方向の角速度
ωが与えられたときの変換出力であり、角速度が逆回り
になると、コリオリ出力Ｆωは、図１１には点線で示す
ベクトル方向となる。圧電素子３３の表面電極の検出出
力Ｆ1からコリオリ力による出力成分を求める方法とし
て、Ｆ1・ｃｏｓθとヌル出力Ｆ0との振幅差Ｗを求める
振幅差検出方式と、検出出力Ｆ1の位相変化θを求める
方法とがある。
によるＸ方向の振動成分が生じると、コリオリ力による
振動成分により、圧電素子３３で変換されたコリオリ出
力Ｆωが生じる。したがって、圧電素子３３の表面電極
から得られる検出出力Ｆ1は、ヌル出力Ｆ0とコリオリ出
力Ｆωとのベクトル和となる。図１１にて実線で示すコ
リオリ出力Ｆωは、Ｚ軸回りの例えば時計方向の角速度
ωが与えられたときの変換出力であり、角速度が逆回り
になると、コリオリ出力Ｆωは、図１１には点線で示す
ベクトル方向となる。圧電素子３３の表面電極の検出出
力Ｆ1からコリオリ力による出力成分を求める方法とし
て、Ｆ1・ｃｏｓθとヌル出力Ｆ0との振幅差Ｗを求める
振幅差検出方式と、検出出力Ｆ1の位相変化θを求める
方法とがある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】前記振幅差を求める方
法は、ヌル出力Ｆ0が変動すると、Ｆ1・ｃｏｓθとヌル
出力Ｆ0との振幅差Ｗを正確に検出することができなく
なる。例えば、恒弾性材料の振動子に圧電素子が取付け
られた振動型ジャイロスコープでは、温度変化によりヌ
ル出力Ｆ0の振幅が変動しやすく、コリオリ力の成分を
検出するときに温度ドリフトを発生する。
法は、ヌル出力Ｆ0が変動すると、Ｆ1・ｃｏｓθとヌル
出力Ｆ0との振幅差Ｗを正確に検出することができなく
なる。例えば、恒弾性材料の振動子に圧電素子が取付け
られた振動型ジャイロスコープでは、温度変化によりヌ
ル出力Ｆ0の振幅が変動しやすく、コリオリ力の成分を
検出するときに温度ドリフトを発生する。
【０００９】また前記位相差変化θを検出する方法は、
特公平４−１４７３４号公報などに開示されている。同
公報に開示されている方法は、振動子３１の下面３１ｂ
に設けられたフィードバック用の圧電素子３２ｂから得
られたフィードバック信号を、９０°移相して駆動信号
を同じ位相の比較信号を形成し、この比較信号を基準と
して、ＥＸＯＲ回路により圧電素子３３からの検出出力
Ｆ1の位相変化θを求めている。この位相変化θを検出
してコリオリ力の振動成分を求める方法では、温度変化
によるヌル出力の振幅変動の影響がないため、前記振幅
検出方式に比べて温度ドリフトの影響が少ない。
特公平４−１４７３４号公報などに開示されている。同
公報に開示されている方法は、振動子３１の下面３１ｂ
に設けられたフィードバック用の圧電素子３２ｂから得
られたフィードバック信号を、９０°移相して駆動信号
を同じ位相の比較信号を形成し、この比較信号を基準と
して、ＥＸＯＲ回路により圧電素子３３からの検出出力
Ｆ1の位相変化θを求めている。この位相変化θを検出
してコリオリ力の振動成分を求める方法では、温度変化
によるヌル出力の振幅変動の影響がないため、前記振幅
検出方式に比べて温度ドリフトの影響が少ない。
【００１０】しかし、ヌル出力Ｆ0の振幅に比べてコリ
オリ出力Ｆωの振幅が小さいために、位相変化θの量は
さほど大きくなく、よって高精度な検出が困難である。
また微細な位相変化θを高精度に検出するためには、回
路の精度を高めることが必要であり、高価な電子部品が
必要になってコスト高になる。また、微細な位相変化θ
を高感度で検出しようとすると、回路のアナログ部のゲ
インを高くしなければならず、温度変化による回路ドリ
フトの影響も大きくなる。
オリ出力Ｆωの振幅が小さいために、位相変化θの量は
さほど大きくなく、よって高精度な検出が困難である。
また微細な位相変化θを高精度に検出するためには、回
路の精度を高めることが必要であり、高価な電子部品が
必要になってコスト高になる。また、微細な位相変化θ
を高感度で検出しようとすると、回路のアナログ部のゲ
インを高くしなければならず、温度変化による回路ドリ
フトの影響も大きくなる。
【００１１】本発明は上記従来の課題を解決するもので
あり、検出出力の位相変化を従来のものよりも高精度に
検出できるようにして、角速度の検出精度を高めること
ができる振動型ジャイロスコープを提供することを目的
としている。
あり、検出出力の位相変化を従来のものよりも高精度に
検出できるようにして、角速度の検出精度を高めること
ができる振動型ジャイロスコープを提供することを目的
としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】第１の本発明は、振動子
と、この振動子を所定方向へ振動駆動する駆動手段と、
振動子の振動成分を圧電効果により電気信号として出力
する検出部と、が設けられた振動型ジャイロスコープに
おいて、前記検出部は、振動子が前記駆動手段により駆
動され且つ振動子に角速度が与えられていないときに同
じ位相の出力が得られ且つ前記角速度が与えられたとき
のコリオリ力による振動成分の出力が互いに逆の位相で
重畳される対を成す検出出力部を有し、前記対を成す検
出出力部の位相差を検出する位相差検出手段が設けら
れ、前記位相差検出手段からの出力に基づいて前記角速
度が検出されることを特徴とするものである。
と、この振動子を所定方向へ振動駆動する駆動手段と、
振動子の振動成分を圧電効果により電気信号として出力
する検出部と、が設けられた振動型ジャイロスコープに
おいて、前記検出部は、振動子が前記駆動手段により駆
動され且つ振動子に角速度が与えられていないときに同
じ位相の出力が得られ且つ前記角速度が与えられたとき
のコリオリ力による振動成分の出力が互いに逆の位相で
重畳される対を成す検出出力部を有し、前記対を成す検
出出力部の位相差を検出する位相差検出手段が設けら
れ、前記位相差検出手段からの出力に基づいて前記角速
度が検出されることを特徴とするものである。
【００１３】第２の本発明は、振動子と、この振動子を
所定方向へ振動駆動する駆動手段と、振動子の振動成分
を圧電効果により電気信号として出力する検出部と、が
設けられた振動型ジャイロスコープにおいて、前記検出
部は、振動子が前記駆動手段により駆動され且つ振動子
に角速度が与えられていないときに同じ位相の出力が得
られ且つ前記角速度が与えられたときのコリオリ力によ
る振動成分の出力が互いに逆の位相で重畳される対を成
す検出出力部を有し、前記対を成す検出出力部からの出
力を加算して比較信号を形成する加算手段と、前記一方
の検出出力部からの出力と前記比較信号との位相差を検
出する第１の位相差検出手段と、他方の検出出力部から
の出力と前記比較信号との位相差を検出する第２の位相
差検出手段と、前記第１と第２の位相差検出手段から得
られる位相差の絶対値を加算する手段とが設けられ、前
記位相差の絶対値を加算した出力に基づいて前記角速度
が検出されることを特徴とするものである。
所定方向へ振動駆動する駆動手段と、振動子の振動成分
を圧電効果により電気信号として出力する検出部と、が
設けられた振動型ジャイロスコープにおいて、前記検出
部は、振動子が前記駆動手段により駆動され且つ振動子
に角速度が与えられていないときに同じ位相の出力が得
られ且つ前記角速度が与えられたときのコリオリ力によ
る振動成分の出力が互いに逆の位相で重畳される対を成
す検出出力部を有し、前記対を成す検出出力部からの出
力を加算して比較信号を形成する加算手段と、前記一方
の検出出力部からの出力と前記比較信号との位相差を検
出する第１の位相差検出手段と、他方の検出出力部から
の出力と前記比較信号との位相差を検出する第２の位相
差検出手段と、前記第１と第２の位相差検出手段から得
られる位相差の絶対値を加算する手段とが設けられ、前
記位相差の絶対値を加算した出力に基づいて前記角速度
が検出されることを特徴とするものである。
【００１４】本発明では、検出部の２つの検出出力部か
ら、ヌル出力が同位相で、コリオリ出力成分が互いに逆
位相となる対を成す出力を得る。第１の発明では、両検
出出力部からの出力の位相差を求める。対を成す検出出
力部からは、同じ位相のヌル出力が含まれているため、
両検出出力部からの出力の位相差を求めると、一方の検
出出力部からの出力でのコリオリ出力とヌル出力との位
相差と、他方の検出出力部からの出力でのコリオリ出力
とヌル出力との位相差とが加算されることになる。第２
の発明では、それぞれの検出出力部からの出力が加算さ
れることにより、コリオリ出力成分が消去され、ヌル出
力と同位相の信号が得られる。各位相差検出手段では、
前記ヌル出力と同位相の信号に基づいて比較信号を生成
し、この比較信号を基準として、それぞれの検出出力か
ら得られる出力の位相差が求められ、両位相差が加算さ
れる。
ら、ヌル出力が同位相で、コリオリ出力成分が互いに逆
位相となる対を成す出力を得る。第１の発明では、両検
出出力部からの出力の位相差を求める。対を成す検出出
力部からは、同じ位相のヌル出力が含まれているため、
両検出出力部からの出力の位相差を求めると、一方の検
出出力部からの出力でのコリオリ出力とヌル出力との位
相差と、他方の検出出力部からの出力でのコリオリ出力
とヌル出力との位相差とが加算されることになる。第２
の発明では、それぞれの検出出力部からの出力が加算さ
れることにより、コリオリ出力成分が消去され、ヌル出
力と同位相の信号が得られる。各位相差検出手段では、
前記ヌル出力と同位相の信号に基づいて比較信号を生成
し、この比較信号を基準として、それぞれの検出出力か
ら得られる出力の位相差が求められ、両位相差が加算さ
れる。
【００１５】したがって、図１０に示すように異なる位
相のコリオリ出力と、ヌル出力とのベクトル和間の位相
差φを検出することができる。コリオリ出力の振幅が微
小であっても前記位相差φを検出することにより、図１
１の位相変化θを検出する従来例と比較して、高精度な
検出が可能になる。また２つの位相差φを検出すること
により検出感度が高くなるため、回路中のアナログ部の
ゲインを必要以上に高くする必要が無くなり、温度変化
による回路ドリフトの影響を低減できる。
相のコリオリ出力と、ヌル出力とのベクトル和間の位相
差φを検出することができる。コリオリ出力の振幅が微
小であっても前記位相差φを検出することにより、図１
１の位相変化θを検出する従来例と比較して、高精度な
検出が可能になる。また２つの位相差φを検出すること
により検出感度が高くなるため、回路中のアナログ部の
ゲインを必要以上に高くする必要が無くなり、温度変化
による回路ドリフトの影響を低減できる。
【００１６】上記手段は、図２に示すように、検出出力
部５ａと５ｂが、振動子の同じ面に形成された電極であ
り、対を成す電極が対面する圧電材料の誘電分極方向
が、振動方向に対して互いに逆向きであることにより構
成できる。この構成では、振動子に形成された電極であ
る検出出力部５ａと５ｂからヌル出力が同相で、コリオ
リ出力が互いに異なる位相となる検出出力ＣとＤを得る
ことができる。
部５ａと５ｂが、振動子の同じ面に形成された電極であ
り、対を成す電極が対面する圧電材料の誘電分極方向
が、振動方向に対して互いに逆向きであることにより構
成できる。この構成では、振動子に形成された電極であ
る検出出力部５ａと５ｂからヌル出力が同相で、コリオ
リ出力が互いに異なる位相となる検出出力ＣとＤを得る
ことができる。
【００１７】また、圧電材料の誘電分極方向と検出出力
部となる電極の配置位置によっては、対を成す検出出力
部から、ヌル出力が逆位相で、コリオリ出力が同相とな
る検出出力が得られる場合がある。この場合には、一方
の検出出力部に位相反転回路を設けることにより、ヌル
出力が同相でコリオリ出力が逆の位相となる検出出力を
得ることが可能である。
部となる電極の配置位置によっては、対を成す検出出力
部から、ヌル出力が逆位相で、コリオリ出力が同相とな
る検出出力が得られる場合がある。この場合には、一方
の検出出力部に位相反転回路を設けることにより、ヌル
出力が同相でコリオリ出力が逆の位相となる検出出力を
得ることが可能である。
【００１８】また、振動子は全体が圧電材料により形成
され、この圧電材料の表面に形成された電極により前記
検出出力部が形成されていることが好ましい。
され、この圧電材料の表面に形成された電極により前記
検出出力部が形成されていることが好ましい。
【００１９】振動子全体を圧電セラミックや水晶で形成
すると、恒弾性材料に圧電素子を貼着したものに比べて
温度ドリフトをさらに抑えることができる。
すると、恒弾性材料に圧電素子を貼着したものに比べて
温度ドリフトをさらに抑えることができる。
【００２０】ただし本発明は、振動子がエリンバなどの
恒弾性材料で形成され、これに駆動手段および検出手段
として圧電素子が貼着されているものであってもよい。
恒弾性材料で形成され、これに駆動手段および検出手段
として圧電素子が貼着されているものであってもよい。
【００２１】なお、対を成す検出出力部を設ける振動子
の構造としては、図１と図２に示すように三脚音叉型、
または２脚音叉型が好適である。あるいは断面が正三角
形の柱状の振動子を持い、この振動子の２つの面に検出
出力部を設けてもよい。あるいは図１２に示すような断
面が正方形の振動子を用い、Ｘ方向に対面する２つの側
面のそれぞれに検出出力部を設けることも可能である。
の構造としては、図１と図２に示すように三脚音叉型、
または２脚音叉型が好適である。あるいは断面が正三角
形の柱状の振動子を持い、この振動子の２つの面に検出
出力部を設けてもよい。あるいは図１２に示すような断
面が正方形の振動子を用い、Ｘ方向に対面する２つの側
面のそれぞれに検出出力部を設けることも可能である。
【００２２】また振動子を駆動する駆動手段として、圧
電材料以外の静電変換手段を設けてもよい。
電材料以外の静電変換手段を設けてもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】図１（ａ）は本発明の振動型ジャ
イロスコープの振動体の一方の面を示す斜視図、図１
（ｂ）は他方の面を示す斜視図、図２は図１（ａ）をＩ
Ｉ矢視方向から見た振動子の端面図、図３と図４は検出
回路を実施の形態別に示す回路ブロック図である。振動
体１は、全体が、板状の圧電セラミックまたは水晶など
の圧電材料で形成されたものであり、その先部は溝１
Ａ，１Ａで分離されて３個の振動子１ａ，１ｂ，１ｃが
一体に形成されている。各振動子１ａ，１ｂ，１ｃでの
圧電材料の誘電分極方向は図２において矢印で示す通り
であり、左右両側の振動子１ｂと１ｃとで誘電分極方向
が同じであり、中央の振動子１ａでは、左右の振動子１
ｂおよび１ｃに対し、誘電分極方向が左右および上下に
対称な向きである。
イロスコープの振動体の一方の面を示す斜視図、図１
（ｂ）は他方の面を示す斜視図、図２は図１（ａ）をＩ
Ｉ矢視方向から見た振動子の端面図、図３と図４は検出
回路を実施の形態別に示す回路ブロック図である。振動
体１は、全体が、板状の圧電セラミックまたは水晶など
の圧電材料で形成されたものであり、その先部は溝１
Ａ，１Ａで分離されて３個の振動子１ａ，１ｂ，１ｃが
一体に形成されている。各振動子１ａ，１ｂ，１ｃでの
圧電材料の誘電分極方向は図２において矢印で示す通り
であり、左右両側の振動子１ｂと１ｃとで誘電分極方向
が同じであり、中央の振動子１ａでは、左右の振動子１
ｂおよび１ｃに対し、誘電分極方向が左右および上下に
対称な向きである。
【００２４】各振動子１ａ，１ｂ，１ｃでは下面側にそ
れぞれ一対の駆動電極２，２，…が導電性材料により形
成されており、この駆動電極２，２，…は、図１（ｂ）
に示すように、振動体１の基端部１Ｂまで延びている。
上記駆動電極２，２，…は図示しない配線により、交流
駆動電源３に接続され、交流駆動電源３から各駆動電極
２，２，…に同電位の駆動電圧が与えられる。
れぞれ一対の駆動電極２，２，…が導電性材料により形
成されており、この駆動電極２，２，…は、図１（ｂ）
に示すように、振動体１の基端部１Ｂまで延びている。
上記駆動電極２，２，…は図示しない配線により、交流
駆動電源３に接続され、交流駆動電源３から各駆動電極
２，２，…に同電位の駆動電圧が与えられる。
【００２５】振動体１の上面では、左右の振動子１ｂ，
１ｃに一対のアース電極４，４，…が、中央の振動子１
ａに１本のアース電極４が形成されている。各アース電
極４，４，…は、振動体１の基端部１Ｂに延びている。
図１（ａ）に示す振動体１の表面では、基端部１Ｂに集
約パターン４ａが形成されて、全てのアース電極４は集
約パターン４ａに接続されている。図示しない配線経路
により、各アース電極４，４，…は接地電位となってい
る。
１ｃに一対のアース電極４，４，…が、中央の振動子１
ａに１本のアース電極４が形成されている。各アース電
極４，４，…は、振動体１の基端部１Ｂに延びている。
図１（ａ）に示す振動体１の表面では、基端部１Ｂに集
約パターン４ａが形成されて、全てのアース電極４は集
約パターン４ａに接続されている。図示しない配線経路
により、各アース電極４，４，…は接地電位となってい
る。
【００２６】前記駆動電極２、２、…とアース電極４，
４，…とで、駆動手段である圧電材料に対して駆動電圧
が与えられる。図２に示す誘電分極構造にしたがって、
左右の振動子１ｂと１ｃは、Ｘ方向へ同位相で振動駆動
され、中央の振動子１ａは、左右の振動子１ｂ，１ｃと
逆の位相（１８０度相違する位相）により同じくＸ方向
へ振動駆動される。すなわち、ある時点において、左右
の振動子１ｂ，１ｃのＸ方向への振幅と振動子１ａのＸ
方向への振幅とは逆方向である。中央の振動子１ａの上
面には、一対の検出電極５ａと５ｂが形成されている。
この実施の形態では、検出電極５ａと５ｂが、対を成す
検出出力部である。各検出電極５ａと５ｂは、振動体１
の後方にて基端部１Ｂよりも手前の位置まで延びてお
り、それぞれの検出電極５ａおよび５ｂにはランド部５
ａ1と５ｂ1が一体に形成されている。
４，…とで、駆動手段である圧電材料に対して駆動電圧
が与えられる。図２に示す誘電分極構造にしたがって、
左右の振動子１ｂと１ｃは、Ｘ方向へ同位相で振動駆動
され、中央の振動子１ａは、左右の振動子１ｂ，１ｃと
逆の位相（１８０度相違する位相）により同じくＸ方向
へ振動駆動される。すなわち、ある時点において、左右
の振動子１ｂ，１ｃのＸ方向への振幅と振動子１ａのＸ
方向への振幅とは逆方向である。中央の振動子１ａの上
面には、一対の検出電極５ａと５ｂが形成されている。
この実施の形態では、検出電極５ａと５ｂが、対を成す
検出出力部である。各検出電極５ａと５ｂは、振動体１
の後方にて基端部１Ｂよりも手前の位置まで延びてお
り、それぞれの検出電極５ａおよび５ｂにはランド部５
ａ1と５ｂ1が一体に形成されている。
【００２７】振動子１ａ，１ｂ，１ｃがＸ方向へ駆動さ
れている状態で、振動体１がＺ軸回りの角速度ωを有す
る回転系内に置かれると、前記数１に示したコリオリ力
により、各振動子１ａ，１ｂ，１ｃがＹ方向の振動成分
を持つ。両側の振動子１ｂおよび１ｃと、中央の振動子
１ａとでは、駆動電圧による振動の位相が逆であるた
め、コリオリ力による振動の位相も、振動子１ｂ，１ｃ
と、振動子１ａとで逆である。すなわち、ある時点にお
いて、振動子１ｂと１ｃのコリオリ力によるＹ軸での振
幅成分の方向が同じであり、中央の振動子１ａのＹ軸で
の振幅成分の方向は振動子１ｂ，１ｃと逆方向である。
れている状態で、振動体１がＺ軸回りの角速度ωを有す
る回転系内に置かれると、前記数１に示したコリオリ力
により、各振動子１ａ，１ｂ，１ｃがＹ方向の振動成分
を持つ。両側の振動子１ｂおよび１ｃと、中央の振動子
１ａとでは、駆動電圧による振動の位相が逆であるた
め、コリオリ力による振動の位相も、振動子１ｂ，１ｃ
と、振動子１ａとで逆である。すなわち、ある時点にお
いて、振動子１ｂと１ｃのコリオリ力によるＹ軸での振
幅成分の方向が同じであり、中央の振動子１ａのＹ軸で
の振幅成分の方向は振動子１ｂ，１ｃと逆方向である。
【００２８】検出電極５ａと５ｂは、中央の振動子１ａ
の同じ面（同じ振動面）に形成されており、中央の振動
子１ａの圧電材料がコリオリ力の検出手段として機能す
る。この検出電極５ａと５ｂが形成されている部分の圧
電材料の誘電分極方向が互いに逆である。したがって、
交流駆動電源３からの駆動信号により各振動子１ａ，１
ｂ，１ｃがＸ方向へ振動駆動され、且つ角速度ωが与え
られていない状態では、検出電極５ａからの検出出力Ｃ
と、検出電極５ｂからの検出出力Ｄとで、中央の振動子
１ａのＸ方向への振動によるヌル出力が同位相で得られ
る。また、コリオリ力によるＹ方向への振動によるコリ
オリ出力成分は、検出電極５ａからの検出出力Ｃと検出
電極５ｂからの検出出力Ｄとで、互いに逆位相である。
の同じ面（同じ振動面）に形成されており、中央の振動
子１ａの圧電材料がコリオリ力の検出手段として機能す
る。この検出電極５ａと５ｂが形成されている部分の圧
電材料の誘電分極方向が互いに逆である。したがって、
交流駆動電源３からの駆動信号により各振動子１ａ，１
ｂ，１ｃがＸ方向へ振動駆動され、且つ角速度ωが与え
られていない状態では、検出電極５ａからの検出出力Ｃ
と、検出電極５ｂからの検出出力Ｄとで、中央の振動子
１ａのＸ方向への振動によるヌル出力が同位相で得られ
る。また、コリオリ力によるＹ方向への振動によるコリ
オリ出力成分は、検出電極５ａからの検出出力Ｃと検出
電極５ｂからの検出出力Ｄとで、互いに逆位相である。
【００２９】図３に示す検出回路について説明する。こ
の検出回路での各部の信号は図５と図６にてタイムチャ
ートで示している。図５は、各振動子１ａ，１ｂ，１ｃ
が駆動され、且つ角速度ωが与えられていないとき、図
６は角速度ωが与えられたときを示している。なお、図
５と図６では、便宜上全ての信号を波形整形したものと
して説明している。
の検出回路での各部の信号は図５と図６にてタイムチャ
ートで示している。図５は、各振動子１ａ，１ｂ，１ｃ
が駆動され、且つ角速度ωが与えられていないとき、図
６は角速度ωが与えられたときを示している。なお、図
５と図６では、便宜上全ての信号を波形整形したものと
して説明している。
【００３０】この回路では、検出電極５ａからの検出出
力Ｃと、検出電極５ｂからの検出出力Ｄが、加算手段で
ある加算器１１により加算され、９０°移相回路１２に
より位相が９０°変えられ、波形整形回路１３により波
形整形されて比較信号が生成される。図５と図６の
（ａ）（ｂ）は、前記検出出力Ｃと検出出力Ｄを、
（ｃ）は検出出力ＣとＤとが加算されたものを、図５と
図６の（ｄ）は９０°移相された比較信号をそれぞれ示
している。
力Ｃと、検出電極５ｂからの検出出力Ｄが、加算手段で
ある加算器１１により加算され、９０°移相回路１２に
より位相が９０°変えられ、波形整形回路１３により波
形整形されて比較信号が生成される。図５と図６の
（ａ）（ｂ）は、前記検出出力Ｃと検出出力Ｄを、
（ｃ）は検出出力ＣとＤとが加算されたものを、図５と
図６の（ｄ）は９０°移相された比較信号をそれぞれ示
している。
【００３１】図３では、検出出力Ｃが、波形整形回路１
４ａにより矩形波に整形され、この波形整形された信号
が波形整形回路１３を経た比較信号とともに位相差検出
回路（Ａ）１５ａに与えられる。検出出力Ｄも波形整形
回路１４ｂで矩形波に整形されて、前記比較信号ととも
に位相差検出回路（Ｂ）１５ｂに与えられる。図３に示
す位相差検出回路（Ａ）（Ｂ）は、エクスクルーシブオ
ア（ＥＸ−ＯＲ）ゲート回路で形成されたディジタル位
相比較回路である。図５と図６の（ｅ）は位相差検出回
路（Ａ）１５ａの出力を示し、図５と図６の（ｆ）は位
相差検出回路（Ｂ）１５ｂの出力を示している。
４ａにより矩形波に整形され、この波形整形された信号
が波形整形回路１３を経た比較信号とともに位相差検出
回路（Ａ）１５ａに与えられる。検出出力Ｄも波形整形
回路１４ｂで矩形波に整形されて、前記比較信号ととも
に位相差検出回路（Ｂ）１５ｂに与えられる。図３に示
す位相差検出回路（Ａ）（Ｂ）は、エクスクルーシブオ
ア（ＥＸ−ＯＲ）ゲート回路で形成されたディジタル位
相比較回路である。図５と図６の（ｅ）は位相差検出回
路（Ａ）１５ａの出力を示し、図５と図６の（ｆ）は位
相差検出回路（Ｂ）１５ｂの出力を示している。
【００３２】位相差検出回路（Ａ）１５ａからの位相差
検出信号（Ａ）は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）（Ａ）
１６ａで平滑化されて直流電圧となり、位相差検出回路
（Ｂ）１５ｂからの位相差検出信号（Ｂ）はローパスフ
ィルタ（Ｂ）１６ｂに与えられて平滑化され直流電圧と
なる。図５と図６の（ｇ）（ｈ）は、それぞれのローパ
スフィルタ（Ａ）（Ｂ）からの出力を示している。ロー
パスフィルタ（Ａ）１６ａ、ローパスフィルタ（Ｂ）１
６ｂにより平滑化された直流電圧は、差動増幅器１７に
与えられる。この差動増幅器１７は、位相差検出回路
（Ａ）１５ａにより検出された位相差と、位相差検出回
路（Ｂ）１５ｂにより検出された位相差の絶対値を加算
する手段として機能する。
検出信号（Ａ）は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）（Ａ）
１６ａで平滑化されて直流電圧となり、位相差検出回路
（Ｂ）１５ｂからの位相差検出信号（Ｂ）はローパスフ
ィルタ（Ｂ）１６ｂに与えられて平滑化され直流電圧と
なる。図５と図６の（ｇ）（ｈ）は、それぞれのローパ
スフィルタ（Ａ）（Ｂ）からの出力を示している。ロー
パスフィルタ（Ａ）１６ａ、ローパスフィルタ（Ｂ）１
６ｂにより平滑化された直流電圧は、差動増幅器１７に
与えられる。この差動増幅器１７は、位相差検出回路
（Ａ）１５ａにより検出された位相差と、位相差検出回
路（Ｂ）１５ｂにより検出された位相差の絶対値を加算
する手段として機能する。
【００３３】差動増幅器１７からの出力は増幅器１８に
より増幅され、ローパスフィルタ１９を経て、出力され
る。この出力は、図１０に示すベクトル図での検出出力
Ｃと検出出力Ｄとの位相差φに相当するものである。こ
の出力はコリオリ力に起因するものであり、この出力か
ら角速度ωが求められる。前記位相差検出回路（Ａ）１
５ａでは、図５と図６の（ａ）の検出出力Ｃの波形と、
同図（ｄ）の９０°移相信号（比較信号）との位相差が
ディジタル的に増幅されて検出される。また位相差検出
回路（Ｂ）１５ｂでは、図５と図６の（ｂ）の検出出力
Ｃの波形と、同図（ｄ）の９０°移相信号とが比較さ
れ、それぞれ位相差が検出される。これらの位相差検出
回路（Ａ）（Ｂ）はＥＸ−ＯＲゲートであり、入力信号
がハイレベルとロウレベルのときに出力がハイレベル、
それ以外は出力がロウレベルである。
より増幅され、ローパスフィルタ１９を経て、出力され
る。この出力は、図１０に示すベクトル図での検出出力
Ｃと検出出力Ｄとの位相差φに相当するものである。こ
の出力はコリオリ力に起因するものであり、この出力か
ら角速度ωが求められる。前記位相差検出回路（Ａ）１
５ａでは、図５と図６の（ａ）の検出出力Ｃの波形と、
同図（ｄ）の９０°移相信号（比較信号）との位相差が
ディジタル的に増幅されて検出される。また位相差検出
回路（Ｂ）１５ｂでは、図５と図６の（ｂ）の検出出力
Ｃの波形と、同図（ｄ）の９０°移相信号とが比較さ
れ、それぞれ位相差が検出される。これらの位相差検出
回路（Ａ）（Ｂ）はＥＸ−ＯＲゲートであり、入力信号
がハイレベルとロウレベルのときに出力がハイレベル、
それ以外は出力がロウレベルである。
【００３４】図５は各振動子１ｂ，１ｃが同じ位相でＸ
方向へ振動駆動され、中央の振動子１ａが前記と逆の位
相でＸ方向へ振動駆動されたときで、且つＺ軸回りの角
速度ωが与えられない状態を示している。このとき、検
出電極５ａからの検出出力Ｃと、検出電極５ｂからの検
出出力Ｄは、共にコリオリ出力を含んでおらず、振動子
１ａがＸ方向へ振動駆動されていることに基づく検出出
力、すなわち駆動信号と位相が９０°相違するヌル出力
成分のみである。よって図１０に示す位相差φはゼロで
あり、検出出力Ｃと検出出力Ｄは同位相である。
方向へ振動駆動され、中央の振動子１ａが前記と逆の位
相でＸ方向へ振動駆動されたときで、且つＺ軸回りの角
速度ωが与えられない状態を示している。このとき、検
出電極５ａからの検出出力Ｃと、検出電極５ｂからの検
出出力Ｄは、共にコリオリ出力を含んでおらず、振動子
１ａがＸ方向へ振動駆動されていることに基づく検出出
力、すなわち駆動信号と位相が９０°相違するヌル出力
成分のみである。よって図１０に示す位相差φはゼロで
あり、検出出力Ｃと検出出力Ｄは同位相である。
【００３５】よって、図５（ｅ）に示すように、位相差
検出回路（Ａ）１５ａからの位相検出信号（Ａ）と、位
相差検出回路（Ｂ）１５ｂからの位相差検出信号（Ｂ）
は、それぞれデユーティ比が５０％である。よって、ロ
ーパスフィルタ（Ａ）１６ａとローパスフィルタ（Ｂ）
１６ｂにより平滑化された直流電圧は同レベルのＶREF
である。よって、差動増幅器１７からの出力はゼロとな
る。
検出回路（Ａ）１５ａからの位相検出信号（Ａ）と、位
相差検出回路（Ｂ）１５ｂからの位相差検出信号（Ｂ）
は、それぞれデユーティ比が５０％である。よって、ロ
ーパスフィルタ（Ａ）１６ａとローパスフィルタ（Ｂ）
１６ｂにより平滑化された直流電圧は同レベルのＶREF
である。よって、差動増幅器１７からの出力はゼロとな
る。
【００３６】図６は、各振動子１ａ，１ｂ，１ｃがＸ方
向へ駆動されている状態で、Ｚ軸方向の角速度ωが与え
られた場合である。前記のように中央の振動子１ａの検
出電極５ａからの検出出力Ｃと、検出電極５ｂからの検
出出力Ｄとでは、ヌル出力が同位相で、コリオリ出力
Ｃ，Ｄが互いに逆の位相である。図１０では、ヌル出力
をＦ0、コリオリ出力Ｃ，ＤをそれぞれＦωC、ＦωDで
示している。検出出力Ｃは、Ｆ0とＦωCとのベクトル
和、検出出力Ｄは、Ｆ0とＦωDとのベクトル和である。
向へ駆動されている状態で、Ｚ軸方向の角速度ωが与え
られた場合である。前記のように中央の振動子１ａの検
出電極５ａからの検出出力Ｃと、検出電極５ｂからの検
出出力Ｄとでは、ヌル出力が同位相で、コリオリ出力
Ｃ，Ｄが互いに逆の位相である。図１０では、ヌル出力
をＦ0、コリオリ出力Ｃ，ＤをそれぞれＦωC、ＦωDで
示している。検出出力Ｃは、Ｆ0とＦωCとのベクトル
和、検出出力Ｄは、Ｆ0とＦωDとのベクトル和である。
【００３７】図３に示す加算器１１で検出出力Ｃと検出
出力Ｄが加算されると、互いに逆位相のコリオリ出力
Ｃ、ＤすなわちＦωCとＦωDとが位相としては相殺さ
れ、ヌル出力Ｆ0と同位相の信号が生成される。図６
（ｃ）はＣ＋Ｄの信号を示しており、コリオリ力による
位相差が含まれていない。これを９０°移相したのが、
図６（ｄ）である。
出力Ｄが加算されると、互いに逆位相のコリオリ出力
Ｃ、ＤすなわちＦωCとＦωDとが位相としては相殺さ
れ、ヌル出力Ｆ0と同位相の信号が生成される。図６
（ｃ）はＣ＋Ｄの信号を示しており、コリオリ力による
位相差が含まれていない。これを９０°移相したのが、
図６（ｄ）である。
【００３８】位相差検出回路（Ａ）１５ａでは、コリオ
リ出力Ｃのベクトル成分で例えば進み位相となった検出
出力Ｃと、９０°移相した比較信号との位相差が検出さ
れ、図６（ｅ）に示すようにデユーティ比が５０％以上
となった波形が得られる。同様に位相差検出回路（Ｂ）
１５ｂでは、遅れ位相となった検出出力Ｄと９０°移相
した比較信号との位相差が検出され、図６（ｆ）に示す
ようにデユーティ比が５０％以下となった波形が得られ
る。図６（ｇ）（ｈ）は、これらの波形がローパスフィ
ルタ（Ａ）１６ａ，（Ｂ）１６ｂにより平滑化された電
圧を示している。
リ出力Ｃのベクトル成分で例えば進み位相となった検出
出力Ｃと、９０°移相した比較信号との位相差が検出さ
れ、図６（ｅ）に示すようにデユーティ比が５０％以上
となった波形が得られる。同様に位相差検出回路（Ｂ）
１５ｂでは、遅れ位相となった検出出力Ｄと９０°移相
した比較信号との位相差が検出され、図６（ｆ）に示す
ようにデユーティ比が５０％以下となった波形が得られ
る。図６（ｇ）（ｈ）は、これらの波形がローパスフィ
ルタ（Ａ）１６ａ，（Ｂ）１６ｂにより平滑化された電
圧を示している。
【００３９】ローパスフィルタ（Ａ）１６ａにより平滑
化された電圧（ＶREF＋Δｆ）と、ローパスフィルタ
（Ｂ）１６ｂにより平滑化された電圧（ＶREF−Δｆ）
とが差動増幅器１７で減算されると、その出力は、Δｆ
＋Δｆとなる。これは、図１０に示す検出出力Ｃとヌル
出力との位相差と、検出出力Ｄとヌル出力との位相差と
の絶対値どうしが加算されたものに相当し、すなわちΔ
ｆとΔｆは、位相差φに相当する信号となる。この信号
に基づいてコリオリ力が検出でき、角速度ωが求められ
る。また、角速度ωが逆回りになると、検出出力ＣはＣ
＋Ｄ出力に対して遅れ位相で、検出出力Ｄは進み位相と
なり、差動増幅器１７からの出力電圧は−（Δｆ＋Δ
ｆ）となる。なお（Δｆ＋Δｆ）の絶対値は、角速度ω
の絶対値に比例する。
化された電圧（ＶREF＋Δｆ）と、ローパスフィルタ
（Ｂ）１６ｂにより平滑化された電圧（ＶREF−Δｆ）
とが差動増幅器１７で減算されると、その出力は、Δｆ
＋Δｆとなる。これは、図１０に示す検出出力Ｃとヌル
出力との位相差と、検出出力Ｄとヌル出力との位相差と
の絶対値どうしが加算されたものに相当し、すなわちΔ
ｆとΔｆは、位相差φに相当する信号となる。この信号
に基づいてコリオリ力が検出でき、角速度ωが求められ
る。また、角速度ωが逆回りになると、検出出力ＣはＣ
＋Ｄ出力に対して遅れ位相で、検出出力Ｄは進み位相と
なり、差動増幅器１７からの出力電圧は−（Δｆ＋Δ
ｆ）となる。なお（Δｆ＋Δｆ）の絶対値は、角速度ω
の絶対値に比例する。
【００４０】次に、図４に示す検出回路を説明する。こ
の検出回路では、検出電極５ａからの検出出力Ｃが波形
整形回路（Ａ）２１ａにより波形整形され、検出電極５
ｂからの検出出力Ｄが波形整形回路（Ｂ）２１ｂにより
波形整形される。図７，図８，図９は、図４に示す検出
回路の各部の波形を示しているが、各図の（ａ）（ｂ）
はそれぞれ検出出力ＣとＤが波形整形されたものを示し
ている。
の検出回路では、検出電極５ａからの検出出力Ｃが波形
整形回路（Ａ）２１ａにより波形整形され、検出電極５
ｂからの検出出力Ｄが波形整形回路（Ｂ）２１ｂにより
波形整形される。図７，図８，図９は、図４に示す検出
回路の各部の波形を示しているが、各図の（ａ）（ｂ）
はそれぞれ検出出力ＣとＤが波形整形されたものを示し
ている。
【００４１】波形整形回路（Ａ）２１ａと波形整形回路
（Ｂ）２１ｂで整形された信号は、位相差検出回路２２
に与えられて検出出力ＣとＤとの位相差が求められる。
位相差検出回路２２からの出力波形は、ローパスフィル
タ（ＬＰＦ）２３により平滑化された直流電圧となる。
これが増幅器１８により増幅され、ローパスフィルタ１
９を経て検出出力となる。図７，図８，図９において、
（ｃ）は位相差検出回路２２からの出力波形を示し、
（ｄ）はローパスフィルタ２３からの出力電圧を示して
いる。
（Ｂ）２１ｂで整形された信号は、位相差検出回路２２
に与えられて検出出力ＣとＤとの位相差が求められる。
位相差検出回路２２からの出力波形は、ローパスフィル
タ（ＬＰＦ）２３により平滑化された直流電圧となる。
これが増幅器１８により増幅され、ローパスフィルタ１
９を経て検出出力となる。図７，図８，図９において、
（ｃ）は位相差検出回路２２からの出力波形を示し、
（ｄ）はローパスフィルタ２３からの出力電圧を示して
いる。
【００４２】図４に示す位相差検出回路２２は、位相差
がディジタル的に増幅して求められる位相検波回路であ
り、図７に示すように、検出出力ＣとＤが同位相のと
き、位相差検出信号はデユーティ比が０％でＶREFのま
ま変化せず、よってローパスフィルタ２３からの出力も
ＶREFのままである。図７は、振動子１ａ，１ｂ，１ｃ
がＸ方向へ振動駆動され且つ角速度ωが与えられていな
い状態である。
がディジタル的に増幅して求められる位相検波回路であ
り、図７に示すように、検出出力ＣとＤが同位相のと
き、位相差検出信号はデユーティ比が０％でＶREFのま
ま変化せず、よってローパスフィルタ２３からの出力も
ＶREFのままである。図７は、振動子１ａ，１ｂ，１ｃ
がＸ方向へ振動駆動され且つ角速度ωが与えられていな
い状態である。
【００４３】図８に示すように、振動体１に角速度ωが
与えられ、図１０に示すコリオリ出力ＣとＤ（ＦωCと
ＦωD）が重畳されて、検出出力Ｃがヌル出力Ｆ0に対し
進み位相で、検出出力Ｄが遅れ位相になると、位相差検
出回路２２からの出力波形は、図８（ｃ）に示すよう
に、検出出力Ｃの立上がりを基準として立上がり、検出
出力Ｄの立上がりを基準として立ち下がる矩形波とな
る。ローパスフィルタ２３を経た直流電圧ではＶREFに
対してΔＦだけ高い電圧が得られる。このΔＦが、図１
０に示す検出出力Ｃと検出出力Ｄとの位相差φに対応し
ている。
与えられ、図１０に示すコリオリ出力ＣとＤ（ＦωCと
ＦωD）が重畳されて、検出出力Ｃがヌル出力Ｆ0に対し
進み位相で、検出出力Ｄが遅れ位相になると、位相差検
出回路２２からの出力波形は、図８（ｃ）に示すよう
に、検出出力Ｃの立上がりを基準として立上がり、検出
出力Ｄの立上がりを基準として立ち下がる矩形波とな
る。ローパスフィルタ２３を経た直流電圧ではＶREFに
対してΔＦだけ高い電圧が得られる。このΔＦが、図１
０に示す検出出力Ｃと検出出力Ｄとの位相差φに対応し
ている。
【００４４】前記と逆回りの角速度ωが与えられた状態
を図９に示している。この場合、検出出力Ｃがヌル出力
に対して遅れ位相で、検出出力Ｄが進み位相になる。こ
のとき位相差検出回路２２では、検出出力Ｄの立上がり
を基準として立ち下がり、検出出力Ｃの立上がりを基準
として立ち上がる。よって、図９（ｄ）に示すようにロ
ーパスフィルタ２２からの出力は、ＶREF−ΔＦであ
る。このΔＦが前記位相差φに相当している。よって図
４に示す回路においても、検出電圧ΔＦに基づいてコリ
オリ力を検出でき、角速度ωを求めることができる。
を図９に示している。この場合、検出出力Ｃがヌル出力
に対して遅れ位相で、検出出力Ｄが進み位相になる。こ
のとき位相差検出回路２２では、検出出力Ｄの立上がり
を基準として立ち下がり、検出出力Ｃの立上がりを基準
として立ち上がる。よって、図９（ｄ）に示すようにロ
ーパスフィルタ２２からの出力は、ＶREF−ΔＦであ
る。このΔＦが前記位相差φに相当している。よって図
４に示す回路においても、検出電圧ΔＦに基づいてコリ
オリ力を検出でき、角速度ωを求めることができる。
【００４５】本発明では、対を成す検出出力部から、角
速度が与えられていないときに同位相で、角速度が与え
られるとコリオリ力による出力が互いに逆位相で重畳す
るようにし、且つ両検出出力ＣとＤとの位相差を検出し
ているため、図１０に示すように、検出する位相差φを
大きくでき、検出感度を従来よりも高めることができ
る。
速度が与えられていないときに同位相で、角速度が与え
られるとコリオリ力による出力が互いに逆位相で重畳す
るようにし、且つ両検出出力ＣとＤとの位相差を検出し
ているため、図１０に示すように、検出する位相差φを
大きくでき、検出感度を従来よりも高めることができ
る。
【００４６】また、温度ドリフトなどによりヌル出力の
強度（振幅）が変化しても、検出出力間の位相差が変化
しない限り、検出精度に影響がでない。また図３と図４
に示す例では、検出出力間の位相差φが、ＥＸ−ＯＲゲ
ートなどの位相検出回路によりディジタル信号として処
理され、位相差をディジタル的に増幅して求めることが
できるようにしているため、アナログ回路部のゲインを
小さくでき、回路ドリフトの影響を小さくできる。ま
た、振幅検出方式のように、振幅調整のための振動子１
ａ，１ｂ，１ｃのトリミング工程が不要になる。
強度（振幅）が変化しても、検出出力間の位相差が変化
しない限り、検出精度に影響がでない。また図３と図４
に示す例では、検出出力間の位相差φが、ＥＸ−ＯＲゲ
ートなどの位相検出回路によりディジタル信号として処
理され、位相差をディジタル的に増幅して求めることが
できるようにしているため、アナログ回路部のゲインを
小さくでき、回路ドリフトの影響を小さくできる。ま
た、振幅検出方式のように、振幅調整のための振動子１
ａ，１ｂ，１ｃのトリミング工程が不要になる。
【００４７】
【発明の効果】以上のように本発明では、コリオリ力に
よる振動成分を位相差から求めるものにおいて、従来の
ものよりも位相差を高感度で検出することが可能であ
る。よって、回路のアナログ部のゲインを極端に大きく
する必要がなく、回路ドリフトの影響を防止できる。
よる振動成分を位相差から求めるものにおいて、従来の
ものよりも位相差を高感度で検出することが可能であ
る。よって、回路のアナログ部のゲインを極端に大きく
する必要がなく、回路ドリフトの影響を防止できる。
【図１】（ａ）（ｂ）は本発明の振動型ジャイロスコー
プの振動体を表側と裏側とから示す斜視図、
プの振動体を表側と裏側とから示す斜視図、
【図２】図１（ａ）をＩＩ矢視方向から見た、振動子の
端面図、
端面図、
【図３】検出回路の第１の実施の形態を示す回路ブロッ
ク図、
ク図、
【図４】検出回路の第２の実施の形態を示す回路ブロッ
ク図、
ク図、
【図５】図３に示す検出回路において角速度が与えられ
ていないときの各部の波形を示すタイムチャート、
ていないときの各部の波形を示すタイムチャート、
【図６】図３に示す検出回路において角速度が与えられ
ているときの各部の波形を示すタイムチャート、
ているときの各部の波形を示すタイムチャート、
【図７】図４に示す検出回路において角速度が与えられ
ていないときの各部の波形を示すタイムチャート、
ていないときの各部の波形を示すタイムチャート、
【図８】図４に示す検出回路において角速度が与えられ
て検出出力Ｃが進み位相となったときの各部の波形を示
すタイムチャート、
て検出出力Ｃが進み位相となったときの各部の波形を示
すタイムチャート、
【図９】図４に示す検出回路において角速度が与えられ
て検出出力Ｃが遅れ位相となったときの各部の波形を示
すタイムチャート、
て検出出力Ｃが遅れ位相となったときの各部の波形を示
すタイムチャート、
【図１０】本発明の検出出力をベクトルにて示す説明
図、
図、
【図１１】従来の振動型ジャイロスコープでの検出出力
をベクトルにて示す説明図、
をベクトルにて示す説明図、
【図１２】（ａ）は従来の振動型ジャイロスコープの振
動子を示す斜視図、（ｂ）はその断面図、
動子を示す斜視図、（ｂ）はその断面図、
１ 振動体 １ａ，１ｂ，１ｃ 振動子 ２ 駆動電極 ３ 交流駆動電源 ４ 接地電極 ５ａ，５ｂ 検出電極 １１ 加算器 １３，１４ａ，１４ｂ 波形整形回路 １５ａ 位相差検出回路（Ａ） １５ｂ 位相差検出回路（Ｂ） １６ａ ローパスフィルタ（Ａ） １６ｂ ローパスフィルタ（Ｂ） １７ 位相差の絶対値を加算する手段となる差動増幅器 ２１ａ 波形整形回路（Ａ） ２１ｂ 波形整形回路（Ｂ） ２２ 位相差検出回路 ２３ ローパスフィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 櫻井 勝利 東京都大田区雪谷大塚町１番７号 アルプ ス電気株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 振動子と、この振動子を所定方向へ振動
駆動する駆動手段と、振動子の振動成分を圧電効果によ
り電気信号として出力する検出部と、が設けられた振動
型ジャイロスコープにおいて、前記検出部は、振動子が
前記駆動手段により駆動され且つ振動子に角速度が与え
られていないときに同じ位相の出力が得られ且つ前記角
速度が与えられたときのコリオリ力による振動成分の出
力が互いに逆の位相で重畳される対を成す検出出力部を
有し、前記対を成す検出出力部の位相差を検出する位相
差検出手段が設けられ、前記位相差検出手段からの出力
に基づいて前記角速度が検出されることを特徴とする振
動型ジャイロスコープ。 - 【請求項２】 振動子と、この振動子を所定方向へ振動
駆動する駆動手段と、振動子の振動成分を圧電効果によ
り電気信号として出力する検出部と、が設けられた振動
型ジャイロスコープにおいて、前記検出部は、振動子が
前記駆動手段により駆動され且つ振動子に角速度が与え
られていないときに同じ位相の出力が得られ且つ前記角
速度が与えられたときのコリオリ力による振動成分の出
力が互いに逆の位相で重畳される対を成す検出出力部を
有し、前記対を成す検出出力部からの出力を加算して比
較信号を形成する加算手段と、前記一方の検出出力部か
らの出力と前記比較信号との位相差を検出する第１の位
相差検出手段と、他方の検出出力部からの出力と前記比
較信号との位相差を検出する第２の位相差検出手段と、
前記第１と第２の位相差検出手段から得られる位相差の
絶対値を加算する手段とが設けられ、前記位相差の絶対
値を加算した出力に基づいて前記角速度が検出されるこ
とを特徴とする振動型ジャイロスコープ。 - 【請求項３】 対を成す検出出力部は振動子の同じ面に
形成された電極であり、対を成す電極が対面する圧電材
料の誘電分極方向が、振動方向に対して互いに逆向きで
ある請求項１または２記載の振動型ジャイロスコープ。 - 【請求項４】 振動子は全体が圧電材料により形成さ
れ、この圧電材料の表面に形成された電極により前記検
出出力部が形成されている請求項１ないし３のいずれか
に記載の振動型ジャイロスコープ。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP01295097A JP3288597B2 (ja) | 1997-01-27 | 1997-01-27 | 振動型ジャイロスコープ |
| DE19802822A DE19802822C2 (de) | 1997-01-27 | 1998-01-26 | Schwingkreisel |
| US09/014,002 US6053044A (en) | 1997-01-27 | 1998-01-27 | Vibratory gyroscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01295097A JP3288597B2 (ja) | 1997-01-27 | 1997-01-27 | 振動型ジャイロスコープ |
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|---|---|---|---|
| JP2001299519A Division JP2002162231A (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 振動型ジャイロスコープ |
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|---|---|
| JPH10206166A true JPH10206166A (ja) | 1998-08-07 |
| JP3288597B2 JP3288597B2 (ja) | 2002-06-04 |
Family
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP01295097A Expired - Fee Related JP3288597B2 (ja) | 1997-01-27 | 1997-01-27 | 振動型ジャイロスコープ |
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|---|---|
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| JP (1) | JP3288597B2 (ja) |
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| JP2001356017A (ja) | 2000-06-14 | 2001-12-26 | Alps Electric Co Ltd | 振動子の駆動検出装置 |
| JP4889849B2 (ja) * | 2000-09-27 | 2012-03-07 | オンセミコンダクター・トレーディング・リミテッド | 正弦波発生回路 |
| TW567664B (en) * | 2001-10-09 | 2003-12-21 | Ebauchesfabrik Eta Ag | Piezoelectric resonator and assembly comprising the same enclosed in a case |
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| JPH0783671A (ja) * | 1993-07-22 | 1995-03-28 | Yoshiro Tomikawa | 振動型ジャイロスコープ |
| US5708320A (en) * | 1994-10-28 | 1998-01-13 | Alps Electric Co., Ltd | Vibratory gyroscope |
| US5719460A (en) * | 1994-11-28 | 1998-02-17 | Nippondenso Co., Ltd | Angular velocity sensor |
| FR2735869B1 (fr) * | 1995-06-21 | 1997-08-08 | Asulab Sa | Dispositif et procede de mesure de vitesse angulaire |
| JPH10197254A (ja) * | 1997-01-07 | 1998-07-31 | Alps Electric Co Ltd | 振動子の支持装置 |
-
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- 1997-01-27 JP JP01295097A patent/JP3288597B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-01-26 DE DE19802822A patent/DE19802822C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1998-01-27 US US09/014,002 patent/US6053044A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6053044A (en) | 2000-04-25 |
| DE19802822A1 (de) | 1998-10-01 |
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