(57)【要約】【課題】本発明の３軸検出角速度センサは、Ｘ軸周りおよびＹ軸周りの角速度による出力信号が相互に干渉するということはなく、出力信号が安定している３軸検出角速度センサを提供することを目的とするものである。【解決手段】そして、この目的を達成するために本発明の３軸検出角速度センサは、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の３軸方向に変位可能な質量部２１のＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の駆動周波数を互いに異ならせるように構成したものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の３軸方向に変位可能な質量部と、この質量部を支持するとともにＸ軸方向に延出されかつ上面に少なくとも１つの検出圧電体を設けたＸ軸方向支持部材と、前記質量部を支持するとともにＹ軸方向に延出されかつ上面に少なくとも１つの駆動圧電体と少なくとも１つの検出圧電体と少なくとも１つのモニタ圧電体とを設けたＹ軸方向支持部材とを備え、前記質量部のＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の駆動周波数を互いに異ならせるように構成した３軸検出角速度センサ。
【請求項２】
Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の駆動周波数を比較して、中央の駆動周波数値の軸方向に振動駆動させるとともに、他の２軸方向の角速度により発生する出力信号を中央の駆動周波数で同期検波することにより、他の２軸方向の各々の角速度を検出し、さらに他の２軸方向のうちのいずれか一方を振動駆動させるとともに、中央の駆動周波数の軸方向の角速度により発生する出力信号を他の２軸方向のいずれか一方の駆動周波数で同期検波することにより、中央の駆動周波数の軸方向の角速度を検出するようにした請求項１記載の３軸検出角速度センサ。
【請求項３】
他の２軸方向のうちのいずれか一方の振動駆動信号の逆位相からなる出力信号を、他の２軸方向のうちの他方の軸方向に加わる角速度により発生するコリオリ力による出力信号に注入するようにした請求項２記載の３軸検出角速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の３軸方向の角速度を検出することが可能な３軸検出角速度センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の３軸検出角速度センサは、図１３、図１４に示すように構成されていた。
【０００３】
図１３は従来の３軸検出角速度センサの側断面図、図１４は同３軸検出角速度センサの上面図である。
【０００４】
図１３、図１４において、１はＳｉからなる直方体形状の質量部である。そして、この質量部１は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の共振周波数が略同一になるように構成されている。２は内周および外周が８角形状をなし、かつその全周にわたって延出されたＳｉからなる支持部材で、この支持部材２は、前記質量部１を外方全周から支持するとともに、上面に複数のＰＺＴからなる外側駆動圧電体３および内側駆動圧電体４を設けている。また、支持部材２の上面には、前記外側駆動圧電体３および内側駆動圧電体４の間に位置して、外側検出圧電体５および内側検出圧電体６を設けている。７はＳｉからなる四角形筒状の枠体で、この枠体７は前記支持部材２を一体に支持している。
【０００５】
以上のように構成された従来の３軸検出角速度センサについて、次に、その動作を説明する。
【０００６】
支持部材２における外側駆動圧電体３および内側駆動圧電体４に交流電圧を印加すると、振動子１がＺ軸方向およびＹ軸方向に振動駆動する。そして、その状態において、振動子１のＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸周りに角速度が発生すると、振動子１が振動駆動する方向および角速度が発生する方向の両者と垂直な方向にＦ＝２ｍＶ×ωのコリオリ力が発生する。そして、このコリオリ力により外側検出圧電体５および内側検出圧電体６から発生する電荷をＩＶ変換した後、同期検波することにより、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の角速度を検出するものであった。
【０００７】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平８−１４５６８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記した従来の構成では、質量部１のＸ軸方向の駆動周波数とＹ軸方向の駆動周波数とが略同一であるため、質量部１のＸ軸方向の検知周波数とＹ軸方向の検知周波数とが略同一となり、これにより、Ｘ軸周りおよびＹ軸周りの角速度が相互に干渉することになって、Ｘ軸周りおよびＹ軸周りの角速度による出力信号が変動してしまうという課題を有していた。
【０００９】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、Ｘ軸周りおよびＹ軸周りの角速度による出力信号が相互に干渉するということはなく、出力信号が安定している３軸検出角速度センサを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【００１１】
本発明の請求項１に記載の発明は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の３軸方向に変位可能な質量部と、この質量部を支持するとともにＸ軸方向に延出されかつ上面に少なくとも１つの駆動圧電体と少なくとも１つの検出圧電体とを設けたＸ軸方向支持部材と、前記質量部を支持するとともにＹ軸方向に延出されかつ上面に少なくとも１つの駆動圧電体と少なくとも１つの検出圧電体とを設けたＹ軸方向支持部材とを備え、前記質量部のＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の駆動周波数を互いに異ならせるようにしたもので、この構成によれば、質量部のＸ軸方向の検知周波数とＹ軸方向の検知周波数が略同一になるということはなくなり、これにより、Ｘ軸周りおよびＹ軸周りの角速度が相互に干渉するということはなくなるため、Ｘ軸周りおよびＹ軸周りの角速度による出力信号が安定しているという作用効果を有するものである。
【００１２】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の駆動周波数を比較して、中央の駆動周波数値の軸方向に振動駆動させるとともに、他の２軸方向の角速度により発生する出力信号を中央の駆動周波数で同期検波することにより、他の２軸方向の各々の角速度を検出し、さらに他の２軸方向のうちのいずれか一方を振動駆動させるとともに、中央の駆動周波数の軸方向の角速度により発生する出力信号を他の２軸方向のいずれか一方の駆動周波数で同期検波することにより、中央の駆動周波数の軸方向の角速度を検出するようにしたもので、この構成によれば、中央の駆動周波数の軸方向の角速度により発生する出力信号を他の２軸方向のいずれか一方の駆動周波数で同期検波することにより、中央の駆動周波数の軸方向の角速度を検出するようにしているため、駆動と検知の周波数が近づくことになり、これにより、３軸の角速度による出力信号の感度が大きくなるという作用効果を有するものである。
【００１３】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、他の２軸方向のうちのいずれか一方の振動駆動信号の逆位相からなる出力信号を、他の２軸方向のうちの他方の軸方向に加わる角速度により発生するコリオリ力による出力信号に注入するようにしたもので、この構成によれば、他の２軸方向のうちのいずれか一方の振動駆動信号の逆位相からなる出力信号を、他の２軸方向のうちの他方の軸方向に加わる角速度により発生するコリオリ力による出力信号に注入するようにしているため、他の２軸方向のうちのいずれか一方の振動駆動信号によって、他方の軸周りの角速度を検出する出力信号に発生する変動を防止することができるという作用効果を有するものである。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように本発明の３軸検出角速度センサは、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の３軸方向に変位可能な質量部と、この質量部を支持するとともにＸ軸方向に延出されかつ上面に少なくとも１つの駆動圧電体と少なくとも１つの検出圧電体とを設けたＸ軸方向支持部材と、前記質量部を支持するとともにＹ軸方向に延出されかつ上面に少なくとも１つの駆動圧電体と少なくとも１つの検出圧電体とを設けたＹ軸方向支持部材とを備え、前記質量部のＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の駆動周波数を互いに異ならせるようにしているため、Ｘ軸方向の検知周波数とＹ軸方向の検知周波数が略同一になるということはなくなり、これにより、Ｘ軸周りおよびＹ軸周りの角速度が相互に干渉するということはなくなるため、Ｘ軸周りおよびＹ軸周りの角速度による出力信号が安定している３軸検出角速度センサを提供することができるという優れた効果を有するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施の形態における３軸検出角速度センサについて、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施の形態における３軸検出角速度センサの側断面図、図２は同３軸検出角速度センサの上面図、図３は同３軸検出角速度センサにおける第１のＸ軸方向支持部材の側断面図、図４は同３軸検出角速度センサの回路図である。
【００１７】
図１〜図４において、２１はＳｉからなる直方体形状の質量部である。２２はＳｉからなる第１のＸ軸方向支持部材で、この第１のＸ軸方向支持部材２２は、前記質量部２１における一側面の上部を支持するとともに、上面の外側に一対のＰＺＴからなる外側駆動圧電体２３を設け、さらに上面の内側に一対のＰＺＴからなる内側駆動圧電体２４を設けているものである。また、前記第１のＸ軸方向支持部材２２の上面には、前記一対の外側駆動圧電体２３の間に位置して、外側検出圧電体２５を設けており、さらに前記内側駆動圧電体２４の間に位置して、内側検出圧電体２６を設けているものである。
【００１８】
２７はＳｉからなる第２のＸ軸方向支持部材で、この第２のＸ軸方向支持部材２７は、前記質量部２１における前記第１のＸ軸方向支持部材２２を設けた側と反対側の一側面の上部を支持するとともに、上面の外側に一対のＰＺＴからなる外側駆動圧電体２８を設け、さらに上面の内側に一対のＰＺＴからなる内側駆動圧電体２９を設けているものである。また、前記第２のＸ軸方向支持部材２７の上面には、前記一対の外側駆動圧電体２８の間に位置して、外側検出圧電体３０を設けており、さらに前記内側駆動圧電体２９の間に位置して、内側検出圧電体３１を設けているものである。
【００１９】
３２はＳｉからなる第１のＹ軸方向支持部材で、この第１のＹ軸方向支持部材３２は、前記質量部２１における一側面の上部を支持するとともに、上面の外側に一対のＰＺＴからなる外側駆動圧電体３３を設け、さらに上面の内側に一対のＰＺＴからなる内側駆動圧電体３４を設けているものである。また、前記第１のＹ軸方向支持部材３２の上面には、前記一対の外側駆動圧電体３３の間に位置して、外側検出圧電体３５を設けており、さらに前記内側駆動圧電体３４の間に位置して、内側検出圧電体３６を設けているものである。そしてまた、前記第１のＹ軸方向支持部材３２の上面には、前記外側駆動圧電体３３の外側に位置して外側モニタ圧電体３７を設けるとともに、内側駆動圧電体３４の外側に位置して内側モニタ圧電体３８を設けているものである。
【００２０】
３９はＳｉからなる第２のＹ軸方向支持部材で、この第２のＹ軸方向支持部材３９は、前記質量部２１における前記第１のＹ軸方向支持部材３２を設けた側と反対側の一側面の上部を支持するとともに、上面の外側に一対のＰＺＴからなる外側駆動圧電体４０を設け、さらに上面の内側に一対のＰＺＴからなる内側駆動圧電体４１を設けているものである。また、前記第２のＹ軸方向支持部材３９の上面には、前記一対の外側駆動圧電体４０の間に位置して、外側検出圧電体４２を設けており、さらに前記内側駆動圧電体４１の間に位置して、内側検出圧電体４３を設けているものである。そしてまた、前記第２のＹ軸方向支持部材３９の上面には、一対の内側駆動圧電体４１の外側に位置して一対の内側モニタ圧電体６７を設けているものである。
【００２１】
また、前記第１のＸ軸方向支持部材２２の上面に位置する外側駆動圧電体２３および外側検出圧電体２５は、図３に示すように、Ｓｉからなる第１のＸ軸方向支持部材２２の上面に設けたＰｔとＴｉとの合金薄膜からなる共通ＧＮＤ電極４４の上面に設けられ、そして、外側駆動圧電体２３の上面に駆動電極４５を設けるとともに、外側検出圧電体２５の上面に検出電極４６を設けているものである。そしてまた、前記質量部２１は、第１のＸ軸方向支持部材２２、第２のＸ軸方向支持部材２７、第１のＹ軸方向支持部材３２および第２のＹ軸方向支持部材３９で支持することにより、Ｘ軸方向の駆動周波数が３９ｋＨｚ、Ｙ軸方向の駆動周波数が４１ｋＨｚ、Ｚ軸方向の駆動周波数が４０ｋＨｚになるように構成されているものである。すなわち、質量部２１の駆動周波数がＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向でそれぞれ異なるようにするとともに、Ｚ軸方向の駆動周波数が中央の値になるように設定されているものである。
【００２２】
そして、前記第１のＸ軸方向支持部材２２、第２のＸ軸方向支持部材２７、第１のＹ軸方向支持部材３２および第２のＹ軸方向支持部材３９は、図２に示すように、それらの間に４つの孔６８を有するとともに、外周側を一体に接続した外周部６９を有し、さらに前記外周部６９の上面にはＩＣからなる処理回路４８を設けているものである。
【００２３】
４７はＳｉからなる四角形筒状の枠体で、この枠体４７は前記第１のＸ軸方向支持部材２２、第２のＸ軸方向支持部材２７、第１のＹ軸方向支持部材３２および第２のＹ軸方向支持部材３９と連接された外周部６９を支持しているものである。
【００２４】
前記外周部６９の上面に設けた処理回路４８は、前記外側駆動圧電体２３，２８，３３，４０、内側駆動圧電体２４，２９，３４，４１、外側検出圧電体２５，３０，３５，４２および内側検出圧電体２６，３１，３６，４３と回路パターン（図示せず）により電気的に接続しており、さらに、この処理回路４８からの出力信号を回路パターン（図示せず）を介して外部回路（図示せず）に出力しているものである。
【００２５】
また、前記処理回路４８は、図４に示すように、駆動回路４９と検出回路５０で構成され、そして、駆動回路４９は、Ｚ軸方向駆動回路５１ａと、Ｙ軸方向駆動回路５１ｂとで構成されているものである。そしてまた、前記Ｚ軸方向駆動回路５１ａは第１のＹ軸方向支持部材３２における外側モニタ圧電体３７と第２のＹ軸方向支持部材３９における内側モニタ圧電体６７とからの出力信号の差動値をＺ軸方向駆動回路５１ａにおけるＩＶ変換器５２、バンドパスフィルター５３およびＡＧＣ回路５４を介して外側駆動圧電体２３，２８，３３，４０および内側駆動圧電体２４，２９，３４，４１に入力することにより、質量部２１をＺ軸方向に一定の振幅で振動駆動させているものである。また、これと同様に、前記Ｙ軸方向駆動回路５１ｂは第１のＹ軸方向支持部材３２における内側モニタ圧電体３８と第２のＹ軸方向支持部材３９における内側モニタ圧電体６７とからの出力信号の差動値をＹ軸方向駆動回路５１ｂにおけるＩＶ変換器５２、バンドパスフィルター５６およびＡＧＣ回路５７を介して外側駆動圧電体３３、４０および内側駆動圧電体３４、４１に入力することにより、質量部２１をＹ軸方向に一定の振幅で駆動振動させているものである。
【００２６】
そしてまた、前記検出回路５０はＹ方向コリオリ力検出回路５８とＸ方向コリオリ力検出回路５９とで構成され、そして、Ｙ方向コリオリ力検出回路５８は、第１のＹ軸方向支持部材３２における外側検出圧電体３５および内側検出圧電体３６の出力信号をＩＶ変換器６０に入力するとともに、第２のＹ軸方向支持部材３９における外側検出圧電体４２および内側検出圧電体４３の出力信号をＩＶ変換器６１に入力し、両者の差動を取った後、同期検波器６２によって、Ｚ軸方向の駆動周波数で同期検波することにより、Ｘ軸周りの角速度を検出するものである。また、前記Ｘ方向コリオリ力検出回路５９は、第１のＸ軸方向支持部材２２における外側検出圧電体２５および内側検出圧電体２６の出力信号を入力するＩＶ変換器６３と、第２のＸ軸方向支持部材２７における外側検出圧電体３０および内側検出圧電体３１からの出力信号を入力するＩＶ変換器６４からの出力信号との差動値を同期検波器６５によって、Ｚ軸方向の駆動周波数で同期検波することにより、Ｙ軸周りの角速度を検出するものである。さらに、これらと同様にして、同期検波器６６によって、Ｙ軸方向の駆動周波数で同期検波することにより、Ｚ軸周りの角速度を検出するものである。
【００２７】
以上のように構成された本発明の一実施の形態における３軸検出角速度センサについて、次に、その組立方法を説明する。
【００２８】
まず、予め準備したＳｉからなる基材（図示せず）の上面に、ＰｔとＴｉの合金薄膜からなる共通ＧＮＤ電極４４を蒸着により形成し、その後、共通ＧＮＤ電極４４の上面にＰＺＴ薄膜からなる外側駆動圧電体２３，２８，３３，４０、内側駆動圧電体２４，２９，３４，４１、外側検出圧電体２５，３０，３５，４２、内側検出圧電体２６，３１，３６，４３、外側モニタ圧電体３７および内側モニタ圧電体３８，６７を蒸着により形成する。
【００２９】
次に、外側駆動圧電体２３，２８，３３，４０、内側駆動圧電体２４，２９，３４，４１、外側検出圧電体２５，３０，３５，４２、内側検出圧電体２６，３１，３６，４３、外側モニタ圧電体３７および内側モニタ圧電体３８，６７の上面にＴｉとＡｕの合金薄膜からなる駆動電極４５、検出電極４６およびモニタ電極（図示せず）を形成する。
【００３０】
次に、共通ＧＮＤ電極４４側に電圧を印加するとともに、駆動電極４５、検出電極４６およびモニタ電極（図示せず）を接地することにより、外側駆動圧電体２３，２８，３３，４０、内側駆動圧電体２４，２９，３４，４１、外側検出圧電体２５，３０，３５，４２、内側検出圧電体２６，３１，３６，４３、外側モニタ圧電体３７および内側モニタ圧電体３８，６７を分極する。
【００３１】
最後に、基材（図示せず）における不要な箇所を除去することにより、質量部２１、第１のＸ軸方向支持部材２２、第２のＸ軸方向支持部材２７、第１のＹ軸方向支持部材３２、第２のＹ軸方向支持部材３９、外周部６９および枠体４７を形成した後、回路パターン（図示せず）にＩＣからなる処理回路４８を半田付けする。
【００３２】
以上のように構成され、かつ組み立てられた本発明の一実施の形態における３軸検出角速度センサについて、次に、その動作を説明する。
【００３３】
まず、最初に質量部２１にＸ軸周りの角速度が付加される場合を説明する。
【００３４】
まず、内側駆動圧電体２４，２９，３４，４１に正電圧を印加すると同時に、外側駆動圧電体２３，２８，３３，４０に負電圧を印加すると、図５に示すように、内側駆動圧電体２４，２９，３４，４１は伸びるとともに外側駆動圧電体２３，２８，３３，４０は縮むことになり、その結果、質量部２１は上方に向かって移動する。次に、内側駆動圧電体２４，２９，３４，４１に負電圧を印加すると同時に、外側駆動圧電体２３，２８，３３，４０に正電圧を印加すると、内側駆動圧電体２４，２９，３４，４１は縮むとともに外側駆動圧電体２３，２８，３３，４０は伸びることになり、その結果、質量部２１は下方に向かって移動する。すなわち、質量部２１はＺ軸方向の駆動周波数で速度Ｖの振動駆動をするものである。そして、この質量部２１の振動駆動は外側モニタ圧電体３７および内側モニタ圧電体６７から発生する出力信号が一定になるように、内側駆動圧電体２４，２９，３４，４１および外側駆動圧電体２３，２８，３３，４０に印加する電圧を調整することにより、振動駆動の振幅を制御している。
【００３５】
そしてまた、質量部２１がＺ軸方向の駆動周波数で振動駆動をしている状態において、質量部２１がＸ軸方向の中心軸周りに角速度ωで回転すると、図６に示すように、質量部２１にＹ軸方向のＦ＝２ｍＶ×ωのコリオリ力が発生する。このコリオリ力により、質量部２１はＹ軸方向に振動駆動するため、この振動駆動によって、例えば、図７に示すように、第１のＹ軸方向支持部材３２における外側検出圧電体３５および内側検出圧電体３６が伸びることにより正電荷が発生するとともに、第２のＹ軸方向支持部材３９における外側検出圧電体４２および内側検出圧電体４３が縮むことにより負電荷が発生する。そして、外側検出圧電体３５および内側検出圧電体３６から発生する電荷をＩＶ変換器６０により出力信号に変換するとともに、外側検出圧電体４２および内側検出圧電体４３から発生する電荷をＩＶ変換器６１により出力信号に変換し、両者の差動を取った後、図８に示すように、Ｚ軸方向の振動駆動の周波数で、同期検波器６２によって同期検波することにより、Ｘ軸周りの角速度を検出するものである。
【００３６】
このとき、質量部２１のＸ軸方向とＹ軸方向の駆動周波数を互いに異ならせるようにしているため、Ｘ軸方向の検知周波数とＹ軸方向の検知周波数が略同一になるということはなくなり、これにより、Ｘ軸周りおよびＹ軸周りの角速度が相互に干渉するということはなくなるため、Ｘ軸周りおよびＹ軸周りの角速度による出力信号が安定しているという効果を有するものである。
【００３７】
次に、質量部２１にＹ軸周りの角速度が付加される場合を説明する。この場合も、前述したＸ軸周りの角速度を検出する場合と同様に、質量部２１がＺ軸方向に振動駆動をしている状態において、質量部２１がＹ軸方向の中心軸周りに角速度ωで回転すると、図９に示すように、質量部２１にＸ軸方向のＦ＝２ｍＶ×ωのコリオリ力が発生する。このコリオリ力により、質量部２１はＸ軸方向に振動駆動するため、この振動駆動によって、第１のＸ軸方向支持部材２２における外側検出圧電体２３および内側検出圧電体２５が伸びることにより正電荷が発生するとともに、第２のＸ軸方向支持部材２７における外側検出圧電体３０および内側検出圧電体３１が縮むことにより負電荷が発生する。そして、外側検出圧電体２３および内側検出圧電体２６から発生する電荷をＩＶ変換器６３により出力信号に変換するとともに、外側検出圧電体３０および内側検出圧電体３１から発生する電荷をＩＶ変換器６４により出力信号に変換し、両者の差動を取った後、図１０に示すように、Ｚ軸方向の振動駆動の周波数で、同期検波器６６によって同期検波することにより、Ｙ軸周りの角速度を検出するものである。
【００３８】
次に、質量部２１にＺ軸周りの角速度が付加される場合を説明する。Ｚ軸周りの角速度を検出するためには、図１１に示すように、質量部２１がＹ軸方向に振動駆動をするようにする。
【００３９】
まず、第１のＹ軸方向支持部材３２における外側駆動圧電体３３および内側駆動圧電体３４に正電圧を印加すると同時に、第２のＹ軸方向支持部材３９における外側駆動圧電体４０および内側駆動圧電体４１に負電圧を印加すると、外側駆動圧電体３３および内側駆動圧電体３４は伸びるとともに外側駆動圧電体４０および内側駆動圧電体４１は縮むことになり、その結果、質量部２１は第１のＹ軸方向支持部材３２に向かって移動する。
【００４０】
次に、第１のＹ軸方向支持部材３２における外側駆動圧電体３３および内側駆動圧電体３４に負電圧を印加すると同時に、第２のＹ軸方向支持部材３９における外側駆動圧電体４０および内側駆動圧電体４１に正電圧を印加すると、外側駆動圧電体３３および内側駆動圧電体３４は縮むとともに外側駆動圧電体４０および内側駆動圧電体４１は伸びることになり、その結果、質量部２１は第２のＹ軸方向支持部材３９に向かって移動する。すなわち、質量部２１はＹ軸方向の駆動周波数で速度Ｖの振動駆動をするものである。そして、この質量部２１の振動駆動は内側モニタ圧電体３８，６７から発生する出力信号が一定になるように、外側駆動圧電体３３、内側駆動圧電体３４、外側駆動圧電体４０および内側駆動圧電体４１に印加する電圧を調整することにより、振動駆動の振幅を制御している。
【００４１】
そして、質量部２１がＹ軸方向に振動駆動をしている状態において、質量部２１がＺ軸方向の中心軸周りに角速度ωで回転すると、質量部２１にＸ軸方向のＦ＝２ｍＶ×ωのコリオリ力が発生する。このコリオリ力により、質量部２１はＸ軸方向に振動駆動するため、この振動駆動によって、第１のＸ軸方向支持部材２２における外側検出圧電体２５および内側検出圧電体２６が伸びることにより正電荷が発生するとともに、第２のＸ軸方向支持部材２７における外側検出圧電体３０および内側検出圧電体３１が縮むことにより負電荷が発生する。そして、外側検出圧電体２５および内側検出圧電体２６から発生する電荷をＩＶ変換器６３により出力信号に変換するとともに、外側検出圧電体３０および内側検出圧電体３１から発生する電荷をＩＶ変換器６４により出力信号に変換し、両者の差動を取った後、図１２に示すように、Ｙ軸方向の振動駆動の周波数で、同期検波器６６によって同期検波することにより、Ｚ軸周りの角速度を検出するものである。
【００４２】
上記したように、Ｚ軸周りの角速度を検出するためには、質量部２１がＹ軸方向に振動駆動をするようにする必要があるが、この振動駆動信号の逆位相をＹ軸方向コリオリ力検出回路５８における同期検波器６２の前段に注入することにより、駆動回路４９によるＹ軸方向の振動駆動によって、Ｘ軸周りの角速度を検出する出力信号に発生する変動を防止することができるという効果が得られるものである。
【００４３】
また、中央の駆動周波数値であるＺ軸方向に振動駆動させるとともに、Ｘ軸およびＹ軸の２軸方向の角速度により発生する出力信号をＺ軸方向の駆動周波数で同期検波することにより、Ｘ軸およびＹ軸の２軸方向の各々の角速度を検出し、さらに他のＹ軸方向に振動駆動させるとともに、Ｚ軸周りの角速度により発生する出力信号をＹ軸方向の駆動周波数で同期検波することにより、Ｚ軸周りの軸方向の角速度を検出するようにしているため、駆動と検知の周波数が近づくことになり、これにより、３軸の角速度による出力信号の感度が大きくなるという効果が得られるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明に係る３軸検出角速度センサは、Ｘ軸周りおよびＹ軸周りの角速度による出力信号が相互に干渉するということはなく、出力信号が安定している３軸検出角速度センサを提供することができるという効果を有するものであり、特にＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の３軸方向の角速度を検出することが可能な３軸検出角速度センサに適用して有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施の形態における３軸検出角速度センサの側断面図
【図２】同３軸検出角速度センサの上面図
【図３】同３軸検出角速度センサにおける第１のＸ軸方向支持部材の側断面図
【図４】同３軸検出角速度センサの回路図
【図５】同３軸検出角速度センサをＺ軸方向に振動駆動させる状態を示す側断面図
【図６】同３軸検出角速度センサのＸ軸周りの角速度を検出する状態を示す図
【図７】同３軸検出角速度センサがＹ軸方向のコリオリ力により動作する状態を示す側断面図
【図８】同３軸検出角速度センサからの出力信号をＺ軸方向の駆動周波数で同期検波をする状態を示す波形図
【図９】同３軸検出角速度センサのＹ軸周りの角速度を検出する状態を示す図
【図１０】同３軸検出角速度センサからの出力信号をＺ軸方向の駆動周波数で同期検波をする状態を示す波形図
【図１１】同３軸検出角速度センサのＺ軸周りの角速度を検出する状態を示す図
【図１２】同３軸検出角速度センサからの出力信号をＹ軸方向の駆動周波数で同期検波をする状態を示す波形図
【図１３】従来の３軸検出角速度センサの側断面図
【図１４】同３軸検出角速度センサの上面図
【符号の説明】
【００４６】
２１  質量部
２２，２７  Ｘ軸方向支持部材
２３，２４，２８，２９，３３，３４，４０，４１  駆動圧電体
２５，２６，３０，３１，３５，３６，４２，４３  検出圧電体
３２，３９  Ｙ軸方向支持部材
３７，３８，６７  モニタ圧電体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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