(57)【要約】【課題】振動子の電気もれ信号成分と機械もれ信号成分とを個別に補正することによって、温度変化等に影響されず高精度な角速度の検出が出来る振動型ジャイロセンサを提供する。【解決手段】振動子１と、振動子１に駆動信号Ｐ５を印加すると共に振動子１から帰還信号Ｐ１を受け、振動子１を発振させる発振回路２０と、を有し、振動子１が、印加された角速度に応じた検出信号Ｐ１０ａ、Ｐ１０ｂを出力する振動型ジャイロセンサにおいて、検出信号Ｐ１０ａ、Ｐ１０ｂを補正する第１の補正信号Ｈ１ａ，Ｈ１ｂを、駆動信号Ｐ５に基づいて生成する第１の補正回路４０と、検出信号Ｐ１０ａ、Ｐ１０ｂを補正する第２の補正信号Ｈ２ａ、Ｈ２ｖｂを、帰還信号Ｐ１に基づいて生成する第２の補正回路５０と、を備える構成とした。【選択図】図１
2010054404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子と、前記振動子に駆動信号を印加すると共に前記振動子から帰還信号を受け、前記振動子を発振させる発振回路と、を有し、
印加された角速度に応じた検出信号を前記振動子が出力する振動型ジャイロセンサにおいて、
前記駆動信号に基づいて、前記検出信号の電気もれ信号成分を補正する第１の補正回路と、
前記帰還信号に基づいて、前記検出信号の機械もれ信号成分を補正する第２の補正回路と、を備える
ことを特徴とする振動型ジャイロセンサ。
【請求項２】
前記第１の補正回路は、振幅調整回路と反転回路と容量素子とを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の振動型ジャイロセンサ。
【請求項３】
前記振動子は、第１の検出信号と第２の検出信号とを出力し、
前記第２の補正回路は、振幅調整回路と反転回路とを有し、前記反転回路で反転された信号と非反転の信号のいずれか一方の信号で前記第１の検出信号を補正し、他方の信号で前記第２の検出信号を補正する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の振動型ジャイロセンサ。
【請求項４】
前記第２の補正回路は、前記反転回路で反転された信号と非反転の信号とを切り替える切替回路を有する
ことを特徴とする請求項３に記載の振動型ジャイロセンサ。
【請求項５】
前記振幅調整回路による振幅調整量を制御する制御回路を備える
ことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の振動型ジャイロセンサ。
【請求項６】
前記切替回路を制御する制御回路を備える
ことを特徴とする請求項４に記載の振動型ジャイロセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車、ロボット等の姿勢制御やナビゲーションシステム等に用いられる角速度センサとしての振動型ジャイロセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から圧電振動子等を用いた角速度を検出する振動型ジャイロセンサは、自動車やロボット等の姿勢制御等を行うために不可欠なセンサであり、カーナビゲーション・システムやロボット等の需要が増加するに従って、高精度で、且つ、使用温度範囲が広い振動型ジャイロセンサが益々要求されている。しかしながら、振動型ジャイロセンサは角速度が印加されていないときに、複数の要因によって検出信号に、もれ信号成分（ノイズ信号成分）が発生し、角速度の検出精度を低下させる問題がある。この問題に対応するために、振動子の質量バランス等から生じる角速度検出誤差を補正する角速度センサが開示されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
以下、従来の技術である特許文献１を図面に基づいて説明する。図１０は従来の角速度センサのブロック図である。図１０において従来の角速度センサは、圧電素子からなる音叉型の振動子１００と、この振動子１００を駆動させ、振動子１００に印加された角速度を検出する制御回路部１１０とを備えている。
【０００４】
振動子１００は、特定周波数で振動させるためのドライブ信号Ｐ１０１を入力するドライブ電極部１０１と、振動子１００の振動周波数を検出し帰還信号Ｐ１０２として出力するモニタ電極部１０２と、振動子１００に与えられた角速度に応じた検出信号Ｐ１０３ａ、Ｐ１０３ｂを出力するセンス電極部１０３とを有している。
【０００５】
制御回路部１１０は、振動子１００の帰還信号Ｐ１０２を入力するモニタ回路部１２０、このモニタ回路部１２０に接続されたＡＧＣ回路１１１、このＡＧＣ回路１１１に接続された駆動回路部１１２、及び振動子１００の検出信号Ｐ１０３ａ、Ｐ１０３ｂを入力する角速度検知回路部１３０を備えている。
【０００６】
モニタ回路部１２０は、帰還信号Ｐ１０２が入力される増幅器１２１と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１２２と、整流器１２３と、平滑回路１２４とを備えている。ＡＧＣ回路１１１は、平滑回路１２４の出力信号が入力され、入力された信号に従ってＢＰＦ１２２の出力信号が増幅或いは減衰されるように駆動回路部１１２を制御する。
【０００７】
駆動回路部１１２は、ＡＧＣ回路１１１の制御の下、ＢＰＦ１２２からの出力信号を増幅或いは減衰させ、振動子１００の駆動用のドライブ信号Ｐ１０１としてドライブ電極部１０１に出力し、振動子１００の振動を一定状態に保持する。また、角速度検知回路部１３０は、検出信号Ｐ１０３ａ、Ｐ１０３ｂを増幅する二つの増幅器１３１、１３２と、差動増幅器１３３、位相器１３４、同期検波部１３５、ＬＰＦ１３６を備え、角速度出力Ｐ１１０を出力する。
【０００８】
更に、制御回路部１１０には、振動子１００に角速度が生じていないときに、角速度が生じていると誤って検出した検出信号Ｐ１０３ａ、Ｐ１０３ｂの信号成分をノイズ信号成分として除去する補正回路部１４０が設けられている。このノイズ信号成分には、第１ノイズ信号成分と第２ノイズ信号成分とが含まれる。
【０００９】
第１のノイズ信号成分は、帰還信号Ｐ１０２に対して位相がずれていない状態において
生じたものであり、この第１ノイズ信号成分は振動子１００の質量バランスによって生じるものである。例えば、Ｕ字形状やＨ字形状の音叉型の振動子１００の場合、それぞれのアームの質量にバラツキがあると第１ノイズ信号成分が生じる。また、第２ノイズ信号成分は、帰還信号Ｐ１０２に対して位相がずれている状態に起因して生じたものである。
【００１０】
補正回路部１４０は、第１ノイズ信号成分の除去用として第１ノイズ用補正回路１４１と第２ノイズ信号成分の除去用として第２ノイズ用補正回路１４２とを有している。これらの第１ノイズ用補正回路１４１及び第２ノイズ用補正回路１４２は、図示しないがスイッチ部とラダー抵抗とを組み合わせて形成されている。
【００１１】
第１ノイズ用補正回路１４１は、メモリ部１１３に記憶されたデータに従って、ラダー抵抗の抵抗値を調節し、増幅器１２１からの出力信号を減衰させて補正信号Ｐ１０４ａを生成し、この補正信号を角速度検知回路部１３０の増幅器１３１、１３２から出力される両検出信号に重畳し、この両検出信号に含まれる第１ノイズ信号成分を除去する。
【００１２】
また、第２ノイズ用補正回路１４２は、メモリ部１１３に記憶されたデータに従って、ラダー抵抗の抵抗値を調節し、増幅器１２１からの出力信号を減衰させて補正信号Ｐ１０４ｂを生成し、この補正信号を増幅器１３１、１３２から出力される検出信号に重畳し、この両検出信号に含まれる第２ノイズ信号成分を除去する。尚、第２ノイズ用補正回路１４２は位相器１４３を内蔵し、この位相器１４３によって増幅器１２１からの出力信号の位相を第２ノイズ信号成分の位相に合わせる手法を採用している。
【００１３】
尚、メモリ部１１３は、第１ノイズ用補正回路１４１と第２ノイズ用補正回路１４２が検出信号から第１及び第２ノイズ信号成分を除去するための補正信号を生成する際に使用するデータを記憶している。
【００１４】
以上のように、従来技術である特許文献１に記載された角速度センサは、第１及び第２のノイズ用補正回路を備え、振動子の質量バランスに起因する第１のノイズ信号成分と、この第１のノイズ信号成分と位相が異なる第２のノイズ信号成分を除去するので、角速度を精度良く検出できることが示されている。
【００１５】
また、図示しないが振動子を有する従来の角速度センサにおいて、振動子の直交精度のばらつきにより、角速度がゼロで、もれ信号成分が生じる場合、このもれ信号成分が振動子からの帰還信号と同位相のときは、帰還信号を反転させた補正信号を検出信号に一定量加えてもれ信号成分を打ち消し、また、もれ信号成分が帰還信号と１８０度位相のずれた信号成分のときは、帰還信号を非反転させた補正信号を検出信号に一定量加えてもれ信号成分を打ち消す角速度センサが開示されている（例えば特許文献２参照）。
【００１６】
この従来の角速度センサは、補正信号を抵抗素子もしくは容量素子によって検出信号に加える構成であり、角速度がゼロのときに生じるもれ信号成分を打ち消すことが出来るので、出力電圧のふらつき、温度ドリフトの低下、ノイズの減少などの効果があることが示されている。
【００１７】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００５／０８０９１９号パンフレット（第５頁、第１図）
【特許文献２】特開平０４―２９５７１６号公報（第３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、特許文献１の角速度センサは、二つの補正回路を有し、帰還信号に対し
て位相がずれていない第１ノイズ信号成分と、帰還信号に対して位相がずれている第２ノイズ信号成分を除去する構成であるが、二つの補正回路は共に帰還信号を入力し、位相がずれている第２のノイズ信号成分に対しては位相器を備え、その位相器によって補正信号を第２ノイズ信号成分の位相に合わせて、ノイズ信号成分を除去しようと試みている。
【００１９】
しかし、帰還信号の位相を微妙にずらしてノイズ信号成分の位相に合わせ込むことは調整が難しく、また位相器を構成する電子部品の経時変化や温度特性の影響で、長期間の使用や温度変化によって補正信号の位相がずれる問題がある。特に、車載用のカーナビゲーション・システムなどでは要求動作温度範囲が広いので、補正回路が温度特性を持つと、温度変化によって補正状態が変化し、正確な角速度の検出は極めて困難となる。また、補正回路内部に位相器を構成することによって、補正回路の回路規模が増大し、角速度センサの小型化やコストダウンの妨げとなる。
【００２０】
また、特許文献２の角速度センサに関して述べるならば、角速度センサからのもれ信号成分は、振動子形状のばらつき等による機械もれ信号成分と、駆動電極と検出電極間容量による電気もれ信号成分があり、この二つのもれ信号成分の位相は異なっている。このため、機械もれ信号成分と電気もれ信号成分の両方を打ち消すためには、位相が異なるもれ信号成分をそれぞれ補正する補正回路が必要となる。しかし、この従来例では、帰還信号に対して反転させた補正信号、または非反転の補正信号を検出信号に加えているだけであるので、位相の異なる２種類のもれ信号成分を取り除くことは出来ない。また、補正信号は、抵抗素子もしくは容量素子を接続して検出信号に加えられているが、どのようなもれ信号成分に対して抵抗素子を使用するのか、又は容量素子を使用するのかが明確でなく、発明の内容が明らかでない。
【００２１】
本発明の目的は上記課題を解決し、振動子の電気もれ信号成分と機械もれ信号成分とを個別に補正することによって、温度変化等に影響されず高精度な角速度の検出が出来る振動型ジャイロセンサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記課題を解決するために、本発明の振動型ジャイロセンサは、下記記載の構成を採用する。
【００２３】
本発明の振動型ジャイロセンサは、振動子と、振動子に駆動信号を印加すると共に振動子から帰還信号を受け、振動子を発振させる発振回路と、を有し、振動子が、印加された角速度に応じた検出信号を出力する振動型ジャイロセンサにおいて、駆動信号に基づいて、検出信号の電気もれ信号成分を補正する第１の補正回路と、帰還信号に基づいて、検出信号の機械もれ信号成分を補正する第２の補正回路と、を備えることを特徴とするものである。
【００２４】
また本発明の振動型ジャイロセンサは、前述した構成に加えて、第１の補正回路は、振幅調整回路と反転回路と容量素子とを有する。
【００２５】
さらに本発明の振動型ジャイロセンサは、前述した構成に加えて、振動子は、第１の検出信号と第２の検出信号とを出力し、第２の補正回路は、振幅調整回路と反転回路とを有し、反転回路で反転された信号と非反転の信号のいずれか一方の信号で第１の検出信号を補正し、他方の信号で第２の検出信号を補正する。
【００２６】
さらに本発明の振動型ジャイロセンサは、前述した構成に加えて、第２の補正回路は、反転回路で反転された信号と非反転の信号とを切り替える切替回路を有する。
【００２７】
さらに本発明の振動型ジャイロセンサは、前述した構成に加えて、振幅調整回路による振幅調整量を制御する制御回路を備える。
【００２８】
さらに本発明の振動型ジャイロセンサは、前述した構成に加えて、切替回路を制御する制御回路を備える。
【発明の効果】
【００２９】
本発明は、第１の補正回路により前記駆動信号に基づいて電気もれ信号成分を補正するとともに、第２の補正回路により前記帰還信号に基づいて機械もれ信号成分を補正する。このように、電気もれ信号成分と機械もれ信号成分とを二つの補正回路で個別に補正することにより、もれ信号成分の影響を低減して高精度な振動型ジャイロセンサを提供することが出来る。また、二つの補正回路は、もれ信号成分に位相を合わせるための位相器を必要としないので、回路素子のばらつき、経時変化、温度特性等の影響を受けることなく、もれ信号成分を補正することが出来、検出特性が安定した振動型ジャイロセンサを実現することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下図面により本発明の実施の形態を詳述する。図１は本発明の実施例１の振動型ジャイロセンサの概略を示すブロック図である。図２は本発明の振動型ジャイロセンサの振動子の斜視図である。図３は本発明の振動型ジャイロセンサの振動子の電極構造を示す断面図である。図４は本発明の振動型ジャイロセンサの駆動信号と電気もれ信号成分の関係及び帰還信号と機械もれ信号成分の関係を示す複素平面図である。図５は本発明の振動型ジャイロセンサの第１の補正回路の動作を説明する複素平面図である。図６は本発明の振動型ジャイロセンサの第２の補正回路の帰還信号に対して逆位相の機械もれ信号成分の補正動作を説明する複素平面図である。図７は本発明の振動型ジャイロセンサの第２の補正回路の帰還信号に対して同位相の機械もれ信号成分の補正動作を説明する複素平面図である。図８は本発明の振動型ジャイロセンサの補正調整作業を説明するフローチャートである。図９は本発明の実施例２の振動型ジャイロセンサの概略を示すブロック図である。
【実施例１】
【００３１】
まず、図１に基づいて本発明の振動型ジャイロセンサの実施例１の構成を説明する。尚、実施例１の特徴は振動子の振動にクセ付けすることで、機械もれ信号成分の位相が限定される場合に好適な振動型ジャイロセンサである。図１において、本発明の振動型ジャイロセンサは、水晶振動子などによって成る振動子１と、この振動子１を駆動して角速度を検出する制御ＩＣ１０とによって構成される。
【００３２】
ここで、振動子１は対となる駆動電極３、４と、対となる検出電極５、６を備えているが、詳細な構造は後述する。制御ＩＣ１０は、振動子１を発振させる発振回路２０と、振動子１に印加された角速度に起因して発生する検出信号を入力して角速度に相当する出力信号を外部に出力する検出回路３０と、電気もれ信号成分を補正する第１の補正回路４０と、機械もれ信号成分を補正する第２の補正回路５０と、情報を記憶するメモリを含む制御回路１１などによって構成される。
【００３３】
制御ＩＣ１０の発振回路２０は、電流電圧変換回路２１（以下、Ｉ／Ｖ変換回路２１と略す）、移相回路２２、振幅検出回路２３、利得可変増幅回路２４等によって構成される。ここで、Ｉ／Ｖ変換回路２１は、振動子１の振動に応じて一方の駆動電極４から流れ出す帰還信号Ｐ１を受け、電流電圧変換を行って帰還電圧信号Ｐ２を出力する。Ｉ／Ｖ変換回路２１で位相が反転するため、帰還電圧信号Ｐ２は、帰還信号Ｐ１に対して逆位相の信号となる。
【００３４】
移相回路２２は帰還電圧信号Ｐ２を入力して、振動子１が発振するための条件に合うように帰還電圧信号Ｐ２の位相を移動させて、移相信号Ｐ３を出力する。振幅検出回路２３は帰還電圧信号Ｐ２を入力し、帰還電圧信号Ｐ２の振幅に応じたＡＧＣ信号Ｐ４を出力する。利得可変増幅器２４はＡＧＣ信号Ｐ４に応じて利得を可変し、入力する移相信号Ｐ３を可変増幅して振動子１の駆動電極３に駆動信号Ｐ５を印加する。これにより、発振回路２０は振動子１を発振させ、帰還信号Ｐ１に応じて駆動信号Ｐ５の大きさを調整し、振動子１の振動振幅を常に一定状態に保持することが出来る。
【００３５】
次に制御ＩＣ１０の検出回路３０の構成を説明する。検出回路３０は二つの変位検出回路３１、３２、差動増幅回路３３、同期検波回路３４、増幅回路３５、ローパスフィルタ３６（以下、ＬＰＦ３６と略す）等によって構成される。ここで、二つの変位検出回路３１、３２は、それぞれ振動子１の検出電極５、６に接続され、検出信号Ｐ１０ａ、Ｐ１０ｂを入力して、電圧値である検出電圧Ｐ１１ａ、Ｐ１１ｂを出力する。差動増幅回路３３は検出電圧Ｐ１１ａ、Ｐ１１ｂを入力して差動増幅を行い、差動出力Ｐ１２を出力する。
【００３６】
また、同期検波回路３４は差動出力Ｐ１２を入力し、図示しないが発振回路２０から出力される検波制御信号に基づいて同期検波を行い、検波出力Ｐ１３を出力する。増幅回路３５は、検波出力Ｐ１３を入力して増幅し、ＬＰＦ３６は増幅された信号の高周波成分をカットして振動子１に印加された角速度に応じた角速度出力Ｐｏを出力する。これにより、検出回路３０は、振動子１からの検出信号Ｐ１０ａ、Ｐ１０ｂを入力して振動子１に印加された角速度の大きさを電気信号として出力することが出来る。また、検出電圧Ｐ１１ａは、モニタ端子１２からモニタ信号として外部に出力される。尚、モニタ信号は検出電圧Ｐ１１ａに限定されず、検出電圧Ｐ１１ｂ、ないし差動出力Ｐ１２を用いても良い。
【００３７】
次に第１の補正回路４０の構成を説明する。第１の補正回路４０は振動子１の電気もれ信号成分を補正する回路であり、反転回路４１、振幅調整回路４２、二つの容量素子としてのコンデンサＣ１、Ｃ２などによって構成される。ここで、反転回路４１は発振回路２０からの駆動信号Ｐ５を入力し、駆動信号Ｐ５の位相が１８０度反転した駆動反転信号Ｐ１５を出力する。振幅調整回路４２はラダー抵抗とスイッチ等（図示せず）から成り、駆動反転信号Ｐ１５を入力し、制御回路１１からの振幅調整信号Ｐ１６に応じて駆動反転信号Ｐ１５の振幅を調整し、第１の補正信号Ｈ１を出力する。これにより、第１の補正信号Ｈ１は、駆動信号Ｐ５の位相に１８０度反転した信号である。
【００３８】
また、コンデンサＣ１は第１の補正信号Ｈ１を入力し、第１の補正信号Ｈ１の位相を９０度進めた第１の補正信号Ｈ１ａを出力して検出信号Ｐ１０ａに加える。これにより、検出信号Ｐ１０ａには第１の補正信号Ｈ１ａが重畳される。同様に、コンデンサＣ２は第１の補正信号Ｈ１を入力し、第１の補正信号Ｈ１の位相を９０度進めた第１の補正信号Ｈ１ｂを出力して検出信号Ｐ１０ｂに加える。これにより、検出信号Ｐ１０ｂには第１の補正信号Ｈ１ｂが重畳される。
【００３９】
次に第２の補正回路５０の構成を説明する。第２の補正回路５０は振動子１の機械もれ信号成分を補正する回路であり、振幅調整回路５１、反転回路５２、二つの抵抗素子としての抵抗Ｒ１、Ｒ２などによって構成される。ここで、振幅調整回路５１はラダー抵抗とスイッチ等（図示せず）から成り、帰還信号Ｐ１を電流電圧変換した、発振回路２０からの帰還電圧信号Ｐ２を入力し、制御回路１１からの振幅調整信号Ｐ１７に応じて帰還電圧信号Ｐ２の振幅を調整し、第２の補正信号Ｈ２を出力する。また、反転回路５２は第２の補正信号Ｈ２を入力し、第２の補正信号Ｈ２を１８０度反転した第２の補正反転信号Ｈ２ｖを出力する。これにより、第２の補正信号Ｈ２は、帰還電圧信号Ｐ２と逆位相、つまり帰還信号Ｐ１と同位相の信号となる。また、第２の補正反転信号Ｈ２ｖは、帰還電圧信号Ｐ２と同位相、つまり帰還信号Ｐ１と逆位相の信号である。
【００４０】
また、抵抗Ｒ１は第２の補正信号Ｈ２を入力し、抵抗Ｒ１の抵抗値によって電圧から電流に変換することで、同位相の第２の補正信号Ｈ２ａを出力して検出信号Ｐ１０ａに加える。これにより、検出信号Ｐ１０ａには第２の補正信号Ｈ２ａが重畳される。同様に、抵抗Ｒ２は第２の補正反転信号Ｈ２ｖを入力し、抵抗Ｒ２の抵抗値によって電圧から電流に変換することで、同位相の第２の補正反転信号Ｈ２ｖｂを出力して検出信号Ｐ１０ｂに加える。これにより、検出信号Ｐ１０ｂには第２の補正反転信号Ｈ２ｖｂが重畳される。
【００４１】
以上の構成によって、変位検出回路３１は、振動子１からの対となる一方の検出信号Ｐ１０ａに第１の補正信号Ｈ１ａと第２の補正信号Ｈ２ａが重畳されて入力され、また、変位検出回路３２は、振動子１からの対となる他方の検出信号Ｐ１０ｂに第１の補正信号Ｈ１ｂと第２の補正反転信号Ｈ２ｖｂが重畳されて入力される。
【００４２】
また、制御回路１１は、外部との情報を入出力するＩ／Ｆ端子１３に接続され、このＩ／Ｆ端子１３を介して外部からの制御情報を内部のメモリに記憶し、必要に応じて振幅調整信号Ｐ１６、Ｐ１７を出力して、第１の補正回路４０と第２の補正回路５０の動作を制御する。尚、制御回路１１に内蔵されるメモリは、不揮発性メモリが好ましい。
【００４３】
次に、本発明の振動型ジャイロセンサに用いられる振動子の一例を図２及び図３に基づいて説明する。尚、図２の斜視図は電極を省略している。図２及び図３において、振動子１はＳｉ０２の単結晶である水晶によって成る共振周波数が数十ｋＨｚの水晶振動子であって、二つの駆動用枝２ａ、２ｂと一つの検出用枝２ｃの３本の枝、及び基部８と支持部９を有する三脚音叉型振動子である。また、駆動用枝２ａ、２ｂには対となる駆動電極３、４が形成されており、駆動電極３は、駆動用枝２ａの対向する２面に形成される駆動電極３ａ、３ｂと、駆動用枝２ｂの対向する２面に形成される駆動電極３ｃ、３ｄによって成る。
【００４４】
また、駆動電極４は、駆動用枝２ａの対向する他の２面に形成される駆動電極４ａ、４ｂと、駆動用枝２ｂの対抗する他の２面に形成される駆動電極４ｃ、４ｄによって成る。これらの駆動電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、それぞれ電気的に接続されて外部と接続され、また、駆動電極４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄも、それぞれ電気的に接続されて外部と接続される。
【００４５】
また、検出用枝２ｃには、その角の部分に対となる検出電極５、６が形成され、それぞれ外部に接続される。また、検出電極５、６に対向する面の電極は、回路のＧＮＤに接続される。また、振動子１の構造は、図２、図３で示すような三脚音叉型振動子には限定されず、例えば、二脚の音叉型振動子でも良い。
【００４６】
次に、本発明の振動型ジャイロセンサの角速度検出動作を図１及び図３に基づいて説明する。ここで、前述した如く、振動子１は、制御ＩＣ１０の発振回路２０によって一定振幅での発振が継続されているが、このとき、振動子１が角速度ωで回転されたとすると、図３で示す矢印Ｘ方向の振動に対して直角なＺ方向に角速度ωに比例したコリオリの力Ｆが働く。このコリオリの力Ｆは、Ｆ＝２・ｍ・ω・Ｖ：式１で表され、ｍは駆動用枝２ａ、２ｂ、または検出用枝２ｃの等価質量であり、Ｖは共振周波数ｆ０（Ｈｚ）で振動する速度である。このコリオリの力Ｆによる応力によって振動子１は、図３で示すＺ方向に共振周波数に等しい周波数で振動が励起され、この振動によって検出用枝２ｃに形成された検出電極５、６に圧電歪効果による電荷が発生する。
【００４７】
この発生した電荷により、検出電極５、６に微小な逆相の検出信号Ｐ１０ａ、Ｐ１０ｂが発生する。検出回路３０の変位検出回路３１、３２は、この検出信号Ｐ１０ａ、Ｐ１０
ｂをそれぞれ電流電圧変換して検出電圧Ｐ１１ａ、Ｐ１１ｂを出力し、差動増幅器３３は、検出電圧Ｐ１１ａ、Ｐ１１ｂの差分を増幅して差動出力Ｐ１２を出力する。同期検波回路３４は、差動出力Ｐ１２を入力して発振回路２０から出力される検波制御信号（図示せず）のタイミングに合わせて同期検波を行い、直流に変換された検波出力Ｐ１３を出力する。増幅回路３５とＬＰＦ３６は、検波出力Ｐ１３を増幅すると共に交流成分をカットし、角速度に応じた直流電圧である角速度出力Ｐｏを出力する。
【００４８】
次に図４に基づいて、角速度検出の誤差となる振動型ジャイロセンサの電気もれ信号成分Ｌ１と機械もれ信号成分Ｌ２ａ、Ｌ２ｂについて説明する。図４はＸ軸を実部、Ｙ軸を虚部とした複素平面によって、帰還信号Ｐ１、帰還電圧信号Ｐ２、駆動信号Ｐ５に対する電気もれ信号成分Ｌ１と機械もれ信号成分Ｌ２ａ、Ｌ２ｂを示している。図４において、振動子１からの帰還信号Ｐ１を―Ｘ軸上に示す。すると、帰還電圧信号Ｐ２は、Ｉ／Ｖ変換回路２１により位相が反転するため、＋Ｘ方向のベクトルで表せる。そして、帰還電圧信号Ｐ２に対して駆動信号Ｐ５は、利得可変増幅器２４によって位相が１８０度反転するが、移相回路２２により一例として約３０度進むとすると、位相が約１５０度ずれた信号となり、図示するように第３象限のベクトルとして示される。尚、移相回路２２による移相量はこの例に限定されない。
【００４９】
ここで、電気もれ信号成分Ｌ１は、主に駆動信号Ｐ５が振動子１の電極間の容量結合によって検出電極５、６に伝達され発生する信号成分であり、容量結合のために駆動信号Ｐ５より位相が９０度進んだ信号成分として検出電極５、６に発生する。従って図４で示すように、電気もれ信号成分Ｌ１は、駆動信号Ｐ５に対して位相が約９０度進んだ信号となり、図示するように第４象限のベクトルとして示すことが出来る。
【００５０】
次に機械もれ信号成分Ｌ２ａ、Ｌ２ｂは、振動子１の振動のアンバランスによって生じる信号成分であり、その位相は振動子１の振動と同位相（位相差ゼロ）、または逆位相（位相差１８０度）である。ここで、振動子１の振動は帰還信号Ｐ１と同位相であるので、機械もれ信号成分Ｌ２ａ、Ｌ２ｂは、この帰還信号Ｐ１と同位相、または逆位相の信号成分として発生する。
【００５１】
具体的には、機械もれ信号成分は振動子１の二つの検出電極５、６に発生するが、一例として一方の検出電極５から発生する機械もれ信号成分Ｌ２ａが帰還信号Ｐ１と同位相とすると、他方の検出電極６から発生する機械もれ信号成分Ｌ２ｂは、帰還信号Ｐ１と逆位相である。すなわち、機械もれ信号成分は、振動子１の二つの検出電極５、６から、互いに１８０度反転した二つの機械もれ信号成分Ｌ２ａ、Ｌ２ｂとして発生する。
【００５２】
従って図４で示すように、機械もれ信号成分は、帰還信号Ｐ１に対して反位相の機械もれ信号成分Ｌ２ａのベクトルと、帰還信号Ｐ１に対して逆位相の機械もれ信号成分Ｌ２ｂのベクトルとして示すことが出来る。尚、それぞれのベクトルの長さは一例であり、限定されない。
このように、振動型ジャイロセンサは、角速度が印加されない状態で、電気もれ信号成分と機械もれ信号成分が発生して角速度の検出精度を低下させるが、本発明は、この電気もれ信号成分と機械もれ信号成分を個別に補正することで高精度な角速度検出を実現することが大きな特徴である。
【００５３】
次に図５の複素平面図に基づいて、電気もれ信号成分を補正して減少させる第１の補正回路４０の動作を説明する。振動型ジャイロセンサの構成は図１のブロック図を参照する。図５において、駆動信号Ｐ５は前述した如く第３象限のベクトルとして示されるが、第１の補正回路４０は、この駆動信号Ｐ５を入力し、反転回路４１によって位相反転を行い、駆動信号Ｐ５の位相を１８０度反転させた駆動反転信号Ｐ１５を出力する。これにより
、駆動反転信号Ｐ１５は、図示するように第１象限のベクトルとして示すことが出来る。
【００５４】
また、第１の補正回路４０の振幅調整回路４２は、駆動反転信号Ｐ１５を振幅調整信号Ｐ１６の情報に基づいて振幅調整を行い、第１の補正回路４０のコンデンサＣ１、Ｃ２は、位相を９０度進めた第１の補正信号Ｈ１ａ、Ｈ１ｂを出力して検出信号Ｐ１０ａ、Ｐ１０ｂにそれぞれ加える。ここで、図５に示すように、第１の補正信号Ｈ１ａ、Ｈ１ｂは駆動反転信号Ｐ１５から位相が９０度進んでいるので、電気もれ信号成分Ｌ１の位相に対して１８０度反転した第２象限のベクトルとして示すことが出来る。すなわち、電気もれ信号成分Ｌ１と第１の補正信号Ｈ１ａ、Ｈ１ｂは、位相が１８０度反転した信号となる。
【００５５】
また、第１の補正信号Ｈ１ａ、Ｈ１ｂは、前述した如く、振幅調整回路４２によって振幅調整されるので、第１の補正信号Ｈ１ａ、Ｈ１ｂは電気もれ信号成分Ｌ１の振幅と同じ大きさに調整することが出来る。これにより、第１の補正信号Ｈ１ａ、Ｈ１ｂは、電気もれ信号成分Ｌ１と位相が１８０度反転し、振幅が等しい信号に調整される。この結果、第１の補正信号Ｈ１ａ、Ｈ１ｂが検出信号Ｐ１０ａ、Ｐ１０ｂに加えられることによって、検出信号Ｐ１０ａ、Ｐ１０ｂに生じる電気もれ信号成分Ｌ１を打ち消すことが出来る。
【００５６】
すなわち、第１の補正回路４０は、電気もれ信号成分Ｌ１に対して、位相が１８０度反転し、且つ、信号の振幅が等しい第１の補正信号Ｈ１ａ、Ｈ１ｂを生成して、電気もれ信号成分Ｌ１を正確に打ち消す働きをする。また、この第１の補正回路４０は、電気もれ信号成分Ｌ１の原因である駆動信号Ｐ５を基にして第１の補正信号Ｈ１ａ、Ｈ１ｂを生成しているので、駆動信号Ｐ５の位相が変化しても、第１の補正信号Ｈ１ａ、Ｈ１ｂの位相は駆動信号Ｐ５の位相に追従し、電気もれ信号成分Ｌ１との位相関係がずれることがない。これにより、経時変化や温度特性等の影響を受けることなく、電気もれ信号成分を高精度に補正することが出来る。
【００５７】
次に図６及び図７の複素平面図に基づいて、機械もれ信号成分Ｌ２ａ、Ｌ２ｂを補正して減少させる第２の補正回路５０の動作を説明する。ここで前提として、機械もれ信号成分Ｌ２ａは振動子１の一方の検出電極５からの検出信号Ｐ１０ａに発生し、帰還信号Ｐ１に対して同位相の信号成分であり、機械もれ信号成分Ｌ２ｂは振動子１の他方の検出電極６からの検出信号Ｐ１０ｂに発生し、帰還信号Ｐ１に対して逆位相の信号成分であるとする。振動型ジャイロセンサの構成は図１のブロック図を参照する。
【００５８】
まず、図６に基づいて、帰還信号Ｐ１に対して同位相の機械もれ信号成分Ｌ２ａの補正を説明する。図６において、機械もれ信号成分Ｌ２ａは帰還信号Ｐ１に対して同位相である。一方、帰還電圧信号Ｐ２は、Ｉ／Ｖ変換回路２１により、帰還信号Ｐ１に対して反転した位相となる。したがって、機械もれ信号成分Ｌ２ａのベクトルは、図示するように帰還電圧信号Ｐ２に対して反対方向を向いている。ここで、振動子１の検出電極５からの検出信号Ｐ１０ａには、抵抗Ｒ１を介して振幅調整回路５１の出力である第２の補正信号Ｈ２ａが加えられている。
【００５９】
この第２の補正信号Ｈ２ａは、前述した如く、帰還電圧信号Ｐ２と同位相であるので、そのベクトルは図６に示すように帰還電圧信号Ｐ２のベクトルと重なる。すなわち、第２の補正信号Ｈ２ａは、機械もれ信号成分Ｌ２ａに対して位相反転した信号として検出信号Ｐ１０ａに加えられる。また、第２の補正信号Ｈ２ａの振幅は、振幅調整回路５１によって調整されるので、第２の補正信号Ｈ２ａの振幅を機械もれ信号成分Ｌ２ａの振幅と等しく調整することが出来る。これにより、第２の補正信号Ｈ２ａは、機械もれ信号成分Ｌ２ａと位相が１８０度反転し、且つ、振幅を等しく調整することにより、検出電極５に発生する機械もれ信号成分Ｌ２ａを打ち消すことが出来る。
【００６０】
次に、図７に基づいて、帰還信号Ｐ１に対して逆位相の機械もれ信号成分Ｌ２ｂの補正を説明する。図７において、機械もれ信号成分Ｌ２ｂは帰還信号Ｐ１に対して逆位相である。一方、帰還電圧信号Ｐ２は、Ｉ／Ｖ変換回路２１により、帰還信号Ｐ１に対して反転した位相となる。従って、機械もれ信号成分Ｌ２ｂのベクトルは、図示するように帰還電圧信号Ｐ２に対して同一方向を向いている。ここで、振動子１の検出電極６からの検出信号Ｐ１０ｂには、抵抗Ｒ２を介して反転回路５２の出力である第２の補正反転信号Ｈ２ｖｂが加えられている。
【００６１】
この第２の補正反転信号Ｈ２ｖｂは、前述した如く、反転回路５２によって帰還電圧信号Ｐ２に対して１８０度反転した信号であるので、そのベクトルは図７に示すように帰還信号Ｐ１のベクトルに対して反対方向となる。すなわち、第２の補正反転信号Ｈ２ｖｂは、機械もれ信号成分Ｌ２ｂに対して位相反転した信号として検出信号Ｐ１０ｂに加えられる。また、第２の補正反転信号Ｈ２ｖｂの振幅は、振幅調整回路５１によって調整されるので、第２の補正反転信号Ｈ２ｖｂの振幅を機械もれ信号成分Ｌ２ｂの振幅と等しく調整することが出来る。これにより、第２の補正反転信号Ｈ２ｖｂは、機械もれ信号成分ｌ２ｂと位相が１８０度反転し、且つ、振幅を等しく調整することにより、検出電極６に発生する機械もれ信号成分Ｌ２ｂを打ち消すことが出来る。
【００６２】
すなわち、第２の補正回路５０は、機械もれ信号成分Ｌ２ａ、Ｌ２ｂに対して、それぞれ１８０度位相反転した第２の補正信号Ｈ２ａと第２の補正反転信号Ｈ２ｖｂを生成して機械もれ信号成分Ｌ２ａ、Ｌ２ｂを正確に打ち消す働きをする。また、この第２の補正回路５０は、振動子の振動により生ずる機械もれ信号成分Ｌ２ａ、Ｌ２ｂを補正するために、振動子の振動と同位相の帰還信号Ｐ１から第２の補正信号Ｈ２ａ、第２の補正反転信号Ｈ２ｖｂを生成しているので、振動子１の振動が経時変化や温度特性によって変化しても、第２の補正信号Ｈ２ａ、第２の補正反転信号Ｈ２ｖｂはその変化に追従する。従って、機械もれ信号成分Ｌ２ａ、Ｌ２ｂとの位相関係がずれることがない。これにより、経時変化や温度特性等の影響を受けることなく、機械もれ信号成分を高精度に補正することが出来る。
【００６３】
また、本発明の第１の補正回路４０と第２の補正回路５０は、従来技術である特許文献１のような微妙な位相調整するための位相器を必要としないので、回路構成の中で不安定要因が無く、回路素子のばらつき、温度特性等の影響を受けることの無い、検出特性が安定した振動型ジャイロセンサを実現することが出来る。また、位相器が不必要であるので、回路規模が小さくコストの安い振動型ジャイロセンサを提供できる。
【００６４】
尚、第２の補正回路５０の動作説明の前提として、機械もれ信号成分Ｌ２ａは振動子１の一方の検出電極５から発生する帰還信号Ｐ１に対して同位相の信号成分であり、機械もれ信号成分Ｌ２ｂは振動子１の他方の検出電極６から発生する帰還信号Ｐ１に対して逆位相の信号成分であるとしたが、機械もれ信号成分Ｌ２ａ、Ｌ２ｂの位相は、この前提に限定されない。すなわち、機械もれ信号成分Ｌ２ａ、Ｌ２ｂの位相は、振動子１の質量バランスの偏り等によって生じるものであり、バランスの状態によっては、機械もれ信号成分Ｌ２ａとＬ２ｂの位相関係が反転し、機械もれ信号成分Ｌ２ａが帰還信号Ｐ１に対して逆位相となり、機械もれ信号成分Ｌ２ｂが帰還信号Ｐ１に対して同位相となる場合もある。
【００６５】
そして、このように機械もれ信号成分Ｌ２ａとＬ２ｂの位相が反転した場合の補正は、二つの補正信号を入れ替えて振動子１の検出電極５、６に接続すれば良い。すなわち、抵抗Ｒ１からの第２の補正信号Ｈ２ａを振動子１の検出電極６に接続し、抵抗Ｒ２からの第２の補正反転信号Ｈ２ｖｂを振動子１の検出電極５に接続するならば、機械もれ信号成分Ｌ２ａ、Ｌ２ｂに対してそれぞれ反転した補正信号を加えることが出来るので、同様に機械もれ信号成分Ｌ２ａ、Ｌ２ｂを打ち消すことが出来る。
【００６６】
また、振動子１の質量バランスが、振動子の製造ばらつきによって変化し、第２の補正信号Ｈ２ａと第２の補正反転信号Ｈ２ｖｂを検出電極５、６のどちらに接続すればよいかを迷う場合は、対策の一例として、振動子１の駆動用枝の断面形状を非対称にするなどして、意図的に機械もれを発生させることにより、予め振動子１の振動にクセ付けをする方法がある。このような手法を取るならば、二つの検出電極５、６に発生する機械もれ信号成分の位相が限定されるので、その限定された機械もれ信号成分の位相に基づいて、その位相に反転した補正信号を接続するように第２の補正回路５０を構成すれば良い。
【００６７】
本発明の実施例１は、このように振動子の振動にクセ付けすることで、機械もれ信号成分の位相が限定される場合に好適な振動型ジャイロセンサである。このように、振動子１の振動をクセ付けすることで、実施例１の第２の補正回路５０は簡略化され、補正のための調整作業も簡単になるメリットがある。
【００６８】
次に、本発明の振動型ジャイロセンサの補正調整作業について図８のフローチャートに基づいて説明する。振動型ジャイロセンサの構成は図１を参照とする。また、説明の前提として、振動型ジャイロセンサの外部には、補正調整を制御する外部制御装置（図示せず）が接続されて補正調整作業が実施されるものとする。
【００６９】
図８において、まず、外部制御装置によって本発明の振動型ジャイロセンサに、角速度を印加することなく電源が供給され、振動型ジャイロセンサは動作を開始する（ステップＳＴ１）。これにより、振動型ジャイロセンサの振動子１は発振を開始する。ここで、振動型ジャイロセンサに角速度が印加されていないので、検出信号Ｐ１０ａ、Ｐ１０ｂには角速度による成分は発生しないが、振動子１の検出電極５、６からは電気もれ信号成分Ｌ１と機械もれ信号成分Ｌ２ａ、Ｌ２ｂが発生する。
【００７０】
次に外部制御装置は、第１及び第２の補正回路を制御して第１の補正信号Ｈ１と第２の補正信号Ｈ２の出力レベルをゼロとした後、振動型ジャイロセンサのモニタ端子１２から、モニタ信号として検出電圧Ｐ１１ａを入力し、駆動信号Ｐ５から９０度進んだ電気もれ信号成分Ｌ１を検出して、その大きさを測定する（ステップＳＴ２）。尚、モニタ信号は検出電圧Ｐ１１ｂでも良い。
【００７１】
次に外部制御装置は、測定した電気もれ信号成分Ｌ１の大きさに基づいて第１の補正回路４０の振幅調整回路４２を制御するための制御データを生成し、振動型ジャイロセンサのＩ／Ｆ端子１３から、制御回路１１に制御データを転送する（ステップＳＴ３）。これにより、振動型ジャイロセンサの制御回路１１は、送られて来た制御データに基づいて振幅調整信号Ｐ１６を出力し、振幅調整回路４２は振幅調整信号Ｐ１６によって第１の補正信号Ｈ１の振幅を調整する。
【００７２】
次に外部制御装置は、再びモニタ端子１２から電気もれ信号成分Ｌ１を検出して、その大きさを測定し、もれ成分が既定値以下であるかを判定する（ステップＳＴ４）。ここで、肯定判定（もれ成分が既定値以下）であれば次のステップへ進み、否定判定（既定値以上）であればステップＳＴ３に戻って制御データを更新し、電気もれ信号成分が既定値以下になるまで、ステップＳＴ３とＳＴ４を繰り返し実行する。
【００７３】
次に外部制御装置は、ステップＳＴ４で肯定判定がなされたならば、振動型ジャイロセンサのモニタ端子１２から再び検出電圧Ｐ１１ａを入力し、機械もれ信号成分Ｌ２ａを検出して、その大きさを測定する（ステップＳＴ５）。
【００７４】
次のステップＳＴ６は実施例２での動作であるので、実施例１においてはスキップする
。
【００７５】
次に外部制御装置は、測定した機械もれ信号成分の大きさに基づいて第２の補正回路５０の振幅調整回路５１を制御するための制御データを生成し、振動型ジャイロセンサのＩ／Ｆ端子１３から、制御回路１１に制御データを転送する（ステップＳＴ７）。これにより、振動型ジャイロセンサの制御回路１１は、送られて来た制御データに基づいて振幅調整信号Ｐ１７を出力し、振幅調整回路５１は振幅調整信号Ｐ１７によって第２の補正信号Ｈ２の振幅を調整する。なお、機械もれ信号成分の大きさの測定には、検出電圧Ｐ１１ａのかわりに差動出力Ｐ１２をモニタとして用いても良い。
【００７６】
次に外部制御装置は、再びモニタ端子１２から機械もれ信号成分を検出して、その大きさを測定し、もれ成分が既定値以下であるかを判定する（ステップＳＴ８）。ここで、肯定判定（もれ成分が既定値以下）であれば次のステップへ進み、否定判定（既定値以上）であればステップＳＴ７に戻って制御データを更新し、機械もれ信号成分が既定値以下になるまで、ステップＳＴ７とＳＴ８を繰り返し実行する。
【００７７】
次に外部制御装置は、ステップＳＴ８で肯定判定がなされたならば、振動型ジャイロセンサのＩ／Ｆ端子１３に書き込み制御信号を送り、第１の補正回路４０の制御データと第２の補正回路５０の制御データを制御回路１１に内蔵する不揮発性メモリに記憶させ、補正調整作業を終了する（ステップＳＴ９）。以上の調整作業によって、本発明の振動型ジャイロセンサは、電気もれ信号成分と機械もれ信号成分が最小となるように個別に調整され、製品として出荷される。尚、上述した振動型ジャイロセンサの補正調整作業は、外部制御装置を用いずに、測定装置、データ入力装置等を用いて人手作業により実施しても良い。
【実施例２】
【００７８】
次に、図９に基づいて本発明の振動型ジャイロセンサの実施例２の構成を説明する。実施例２の特徴は、振動子の振動がクセ付けされておらず、振動子の製造ばらつきによって機械もれ信号成分の位相が定まらない場合に好適な振動型ジャイロセンサである。尚、実施例２の構成は、実施例１に対して第２の補正回路５０と制御回路１１の一部が異なるだけであるので、同一要素には同一番号を付し、実施例２の説明は異なる箇所の構成と動作だけに限定する。
【００７９】
図９において第２の補正回路５０は、振幅調整回路５１、反転回路５２、切替回路５３、二つの抵抗素子としての抵抗Ｒ１、Ｒ２によって構成される。ここで、振幅調整回路５１と反転回路５２は、実施例１と同様であるので説明は省略する。切替回路５３は、非反転信号である第２の補正信号Ｈ２と反転信号である第２の補正反転信号Ｈ２ｖとを入力し、制御回路１１からの切替制御信号Ｐ１８によって切替動作Ａと切替動作Ｂが選択され、第２の補正信号Ｈ２と第２の補正反転信号Ｈ２ｖを切り替え、抵抗Ｒ１とＲ２に接続される。
【００８０】
ここで、切替動作Ａにおいては、第２の補正信号Ｈ２が抵抗Ｒ１に接続され、第２の補正反転信号Ｈ２ｖが抵抗Ｒ２に接続される。この切替動作Ａは実施例１の第２の補正回路５０と同じ接続であり、振動子１の検出電極５からの検出信号Ｐ１０ａに帰還信号Ｐ１に対して同位相の機械もれ信号成分Ｌ２ａが発生し、振動子１の検出電極６からの検出信号Ｐ１０ｂに帰還信号Ｐ１に対して逆位相の機械もれ信号成分Ｌ２ｂが発生する場合に選択される。
【００８１】
また、切替動作Ｂにおいては、第２の補正信号Ｈ２が抵抗Ｒ２に接続され、第２の補正反転信号Ｈ２ｖが抵抗Ｒ１に接続される。この切替動作Ｂは振動子１の検出電極５からの
検出信号Ｐ１０ａに帰還信号Ｐ１に対して同位相の機械もれ信号成分Ｌ２ｂが発生し、振動子１の検出電極６からの検出信号Ｐ１０ｂに帰還信号Ｐ１に対して逆位相の機械もれ信号成分Ｌ２ａが発生する場合に選択される。
【００８２】
次に、本発明の実施例２の振動型ジャイロセンサの補正調整作業について図８のフローチャートに基づいて説明する。尚、実施例２の補正調整作業は、実施例１のフローチャートに対してステップＳＴ６が加わるだけであるので、ステップＳＴ６についてのみ説明する。
【００８３】
図８において、外部制御装置（図示せず）は、ステップＳＴ５で機械もれ信号成分Ｌ２ａとＬ２ｂの差分となるもれ信号成分を検出したならば、その差分の機械もれ信号成分の位相が、帰還信号Ｐ１に対して同位相であるか、逆位相であるかを判定し、Ｉ／Ｆ端子１３を介して制御回路１１に制御信号を送り、制御回路１１からの切替制御信号Ｐ１８によって切替回路５３を制御し、切替動作Ａまたは切替動作Ｂを選択する（ステップＳＴ６）。
【００８４】
これにより、振動子１の検出電極５、６からの検出信号Ｐ１０ａ、Ｐ１０ｂに発生する機械もれ信号成分Ｌ２ａ、Ｌ２ｂの位相関係が、帰還信号Ｐ１に対して反転したとしても、機械もれ信号成分Ｌ２ａ、Ｌ２ｂを打ち消すように第２の補正信号Ｈ２ａと第２の補正反転信号Ｌ２ｖｂを切り替えて加えることが出来る。この結果、振動子の振動がクセ付けされておらず、振動子の製造ばらつきによって機械もれ信号成分の位相が定まらない場合など、どのような振動子に対しても機械もれ信号成分が最小となるように補正することが出来る。
【００８５】
尚、第２の補正回路５０の抵抗Ｒ１、Ｒ２は、実施例１及び実施例２においては固定抵抗として示したが、これに限定されず、機械もれ信号成分の調整範囲を広げるために、複数段の抵抗値に切り替えられる可変抵抗としても良い。また、制御ＩＣ１０はワンチップによって構成することが好ましいが、これに限定されず、多チップ構成でも良い。
【００８６】
以上のように、本発明の振動型ジャイロセンサは、駆動信号Ｐ５により生ずる電気もれ信号成分に対しては駆動信号Ｐ５より生成した補正信号で補正を行い、また、振動子の振動により生ずる機械もれ信号成分に対しては、帰還信号Ｐ１より生成した補正信号で補正を行うことを特徴としている。これにより、それぞれのもれ信号成分を個別に補正するので、電気もれ信号成分と機械もれ信号成分の両方が最小となるように補正することが出来る。また、電気もれ信号成分と機械もれ信号成分の位相が変化しても、その位相に追従して補正信号を生成し補正することが出来るので、位相器などを用いて位相調整する必要が無い。
【００８７】
この結果、回路素子のばらつき、経時変化、温度特性等の影響を受けることなく、高精度に安定して角速度を検出できる振動型ジャイロセンサを提供することが出来る。尚、本発明の実施例で示したブロック図やフローチャート等は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を満たすものであれば、任意に変更して良い。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の実施例１の振動型ジャイロセンサの概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の振動型ジャイロセンサの振動子の斜視図である。
【図３】本発明の振動型ジャイロセンサの振動子の電極構造を示す断面図である。
【図４】本発明の振動型ジャイロセンサの駆動信号と電気もれ信号成分の関係及び帰還信号と機械もれ信号成分の関係を示す複素平面図である。
【図５】本発明の振動型ジャイロセンサの第１の補正回路の動作を説明する複素平面図である。
【図６】本発明の振動型ジャイロセンサの第２の補正回路の帰還信号に対して逆位相の機械もれ信号成分の補正動作を説明する複素平面図である。
【図７】本発明の振動型ジャイロセンサの第２の補正回路の帰還信号に対して同位相の機械もれ信号成分の補正動作を説明する複素平面図である。
【図８】本発明の振動型ジャイロセンサの補正調整作業を説明するフローチャートである。
【図９】本発明の実施例２の振動型ジャイロセンサの概略構成を示すブロック図である。
【図１０】従来の角速度を検出する角速度センサのブロック図である。
【符号の説明】
【００８９】
１  振動子
２ａ、２ｂ  駆動用枝
２ｃ  検出用枝
３、４  駆動電極
５、６  検出電極
８  基部
９  支持部
１０  制御ＩＣ
１１  制御回路
１２  モニタ端子
１３  Ｉ／Ｆ端子
２０  発振回路
２１  Ｉ／Ｖ変換回路
２２  移相回路
２３  振幅検出回路
２４  利得可変増幅回路
３０  検出回路
３１、３２  変位検出回路
３３  差動増幅器
３４  同期検波回路
３５  増幅回路
３６  ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
４１、５２  反転回路
４２，５１  振幅調整回路
５３  切替回路
Ｃ１、Ｃ２  コンデンサ
Ｒ１、Ｒ２  抵抗
Ｐ１  帰還信号
Ｐ２  帰還電圧信号
Ｐ３  移相信号
Ｐ４  ＡＧＣ信号
Ｐ５  駆動信号
Ｐ１０ａ、Ｐ１０ｂ  検出信号
Ｐ１１ａ、Ｐ１１ｂ  検出電圧
Ｐ１２  差動出力
Ｐ１３  検波出力
Ｐ１５  駆動反転信号
Ｐ１６、Ｐ１７  振幅調整信号
Ｐ１８  切替制御信号
Ｐｏ  角速度出力
Ｈ１、Ｈ１ａ、Ｈ１ｂ  第１の補正信号
Ｈ２、Ｈ２ａ  第２の補正信号
Ｈ２ｖ、Ｈ２ｖｂ  第２の補正反転信号
Ｌ１  電気もれ信号成分
Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ  機械もれ信号成分
【図１】
2010054404.tif 000003
【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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