(57)【要約】【課題】  小型に構成することができ、応答性に優れた角速度センサと、角速度センサ用のカンチレバーを提供すること。【解決手段】  固定側に配された第１の支軸部１４と、該第１の支軸部に沿って揺動する第１の揺動部１２と、該第１の揺動部に配された第２の支軸部１５と、該第２の支軸部に沿って揺動する第２の揺動部１３と、該第２の揺動部に保持され回転駆動される回転体３５とを備え、前記第１の揺動部１２と前記固定側との間、および前記第１の揺動部１２と前記第２の揺動部１３との間にそれぞれ設けられ、前記第１の支軸部と前記回転軸とに交差する軸の軸回りに作用する第１の回転角速度ω１と、該第１の回転角速度の作用する前記軸と、前記回転軸とに交差する軸の軸回りに作用する第２の回転角速度ω２とが、それぞれ働くことにより生じる前記各揺動を検出するための第１および第２の検出体４０−１，４０−２とを有する。【選択図】  図１
2008039591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定側に配された第１の支軸部と、
該第１の支軸部に沿って揺動する第１の揺動部と、
該第１の揺動部に配された第２の支軸部と、
該第２の支軸部に沿って揺動する第２の揺動部と、
該第２の揺動部に保持され回転駆動される回転体と
を備えており、
前記第１および第２の各支軸部と前記回転体の回転軸とが交差されていて、
前記第１の揺動部と前記固定側との間であって、前記第１の支軸部から離れた箇所、および前記第１の揺動部と前記第２の揺動部との間であって、前記第２の支軸部から離れた箇所にそれぞれ設けられ、前記第１の支軸部と前記回転軸とに交差する軸の軸回りに作用する第１の回転角速度と、該第１の回転角速度の作用する前記軸と、前記回転軸とに交差する軸の軸回りに作用する第２の回転角速度とが、それぞれ働くことにより生じる前記各揺動を検出するための第１および第２の検出体と
有することを特徴とする角速度センサ。
【請求項２】
前記第２の揺動部が、その揺動の方向に延長された重り部を備えることを特徴とする請求項１に記載の角速度センサ。
【請求項３】
前記第１および第２の検出体として、歪み検出体や応力を電気に変換する圧電素子を使用することを特徴とする請求項１または２に記載の角速度センサ。
【請求項４】
前記第１および第２の検出体として、双音叉型圧電振動片を使用することを特徴とする請求項３に記載の角速度センサ。
【請求項５】
角速度センサを形成するために用いるカンチレバーであって、
固定側と第１の揺動部とを接続し、該第１の揺動部の揺動方向を規定する第１の支軸部と、
前記第１の揺動部と第２の揺動部とを接続し、該第２の揺動部の揺動方向を規定する第２の支軸部と、
前記第２の揺動部に回転体を固定するための回転体固定部と
を有しており、
前記第１の揺動部と前記固定側との間であって、前記第１の支軸部から離れた箇所、および前記第１の揺動部と前記第２の揺動部との間であって、前記第２の支軸部から離れた箇所に、それぞれ第１の検出体と第２の検出体を取付けるように構成した
ことを特徴とする角速度検出用カンチレバー。
【請求項６】
前記第２の揺動部は前記第２の支軸部を中心に両方向に水平に延びており、該両方向に延びる部分の端部が、さらに前記支持部に向かってそれぞれ延長された重り部を備えることを特徴とする請求項５に記載した角速度検出用カンチレバー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転による角速度を検出するための角速度センサに係り、特に、小型で応答性の優れた角速度センサとこれに用いるカンチレバーに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車、船舶、飛行機などの移動体において、該移動体に作用する回転方向の力、すなわち回転角速度を検出するジャイロ（角速度センサ）には種々のものがある。
図７は、このようなジャイロの一例を示すものである（特許文献１、図１参照）。
図において、ジャイロ１は、モータ２のモータ軸３により回転可能に支持された回転剛体４を備えている。モータ軸３と回転剛体４の回転中心は、中心軸ｃと一致している。
回転剛体４は筒状であり、内側に前記モータ２を収容している。
回転剛体４の側面下端には、導体でなる金属側板５が接合されており、金属側板５には多数のスリットが形成されているから、回転剛体４の回転により点線で示すように下端が僅かに開くようになっている。
金属側板５の内側には、軸ｃを中心に円周上に固定された固定電極６ａ，６ｂ，６ｃが僅かな隙間７を介して対向するように配置されている。
【０００３】
このような構成のジャイロ１を移動体に搭載して、モータ２により回転剛体４を回転させると、金属側板５の先端が僅かに外方に変位するような状態となる。
ここで、移動体に回転角側度が作用すると、可撓性金属側板４の回転運動の一部が変化して、上記した隙間７の間隔が変化する。これにより静電容量が変化するので、移動体の姿勢角の検出が可能となるというものである。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−７５４７２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の角速度センサ１は、中心軸Ｃの方向に沿って、モータや回転側板を配置し、さらにその軸線に沿って、比較的大きな固定電極を配置するため、モータ軸方向に大きくなり、小型化に不利であった。
また、回転角速度を静電容量に変換しているが、一般に該変換には時間がかかり、応答性が悪いという問題もある。
【０００６】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、小型に構成することができ、応答性に優れた角速度センサと、角速度センサ用のカンチレバーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、第１の発明にあっては、固定側に配された第１の支軸部と、該第１の支軸部に沿って揺動する第１の揺動部と、該第１の揺動部に配された第２の支軸部と、該第２の支軸部に沿って揺動する第２の揺動部と、該第２の揺動部に保持され回転駆動される回転体とを備えており、前記第１および第２の各支軸部と前記回転体の回転軸とが交差されていて、前記第１の揺動部と前記固定側との間であって、前記第１の支軸部から離れた箇所、および前記第１の揺動部と前記第２の揺動部との間であって、前記第２の支軸部から離れた箇所にそれぞれ設けられ、前記第１の支軸部と前記回転軸とに交差する軸の軸回りに作用する第１の回転角速度と、該第１の回転角速度の作用する前記軸と、前記回転軸とに交差する軸の軸回りに作用する第２の回転角速度とが、それぞれ働くことにより生じる前記各揺動を検出するための第１および第２の検出体とを有することを角速度センサにより、達成される。
【０００８】
第１の発明の構成によれば、前記第１及び第２の各支軸部と前記回転軸とにそれぞれ交差する２つの軸の軸回りに作用するそれぞれの回転角速度が働くと、前記第２の揺動部に保持されて、回転駆動される前記回転体にあっては、その２つの各回転角速度の方向と直交する方向であって、前記回転体の回転を反時計回りとした時に、進行方向右向きにそれぞれコリオリの力を受ける。
すなわち、回転角速度をωとすると、コリオリ力（Ｆｃ）は、
Ｆｃ＝２ｍＶ・ω（ｍは、回転体の質量、Ｖは回転体の回転速度）・・・・・・（１）式
となる。
したがって、第１の揺動部と、前記回転体を保持した第２の揺動部は、各回転角速度が作用した際に、それぞれ回転体に生じるコリオリの力Ｆｃを受けて、前記第１の支軸部と第２の支軸部に規定された方向にそれぞれ揺動する。
ここで、前記第１の揺動部と前記固定側との間であって、前記第１の支軸部から離れた箇所に第１の検出体が、および前記第１の揺動部と前記第２の揺動部との間であって、前記第２の支軸部から離れた箇所に第２の検出体が、それぞれ設けられているから、各検出体に前記コリオリ力に基づく揺動が応力として作用するので、この応力を検出することにより、２つの回転角速度を検出することができる。
この場合、前記構成では、モータなどの回転体の回転軸上には、なにもないので、センサが回転体の回転軸上に大きくなってしまうおそれがなく、また、コリオリの力は検出体に応力して働くようにしたので、直接この応力を検出するから応答速度が速い。
さらに、２軸にわたって回転角速度を検出することができるので、地球の自転を検出して、方角を知ることもできる。
かくして、小型に構成することができ、応答性に優れた角速度センサを得ることができる。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明の構成において、前記第２の揺動部が、前記揺動の方向に延長された重り部を備えることを特徴とする。
第２の発明の構成によれば、第２の支軸部を中心とした回転方向のどの位置に本センサを配置しても重量バランスが均衡するようにできる。
【００１０】
第３の発明は、第１または２の発明の構成において、前記第１および第２の検出体として、歪み検出体や応力を電気に変換する圧電素子を使用することを特徴とする。
第３の発明の構成によれば、半導体を用いた歪みゲージや応力を電気信号に変換する圧電素子を用いることで、応答速度の良いセンサを容易に実現できる。
【００１１】
第４の発明は、第３の発明の構成において、前記第１および第２の検出体として、双音叉型圧電振動片を使用することを特徴とする。
第４の発明の構成によれば、双音叉型圧電振動片を用いると、前記箇所に固定することにより、往復いずれかの方向に揺動した際に、どちらの向きに揺動した場合でも等価の圧電作用を得ることができて、好ましい。
【００１２】
また、上記目的は、第５の発明にあっては、角速度センサを形成するために用いるカンチレバーであって、固定側と第１の揺動部とを接続し、該第１の揺動部の揺動方向を規定する第１の支軸部と、前記第１の揺動部と第２の揺動部とを接続し、該第２の揺動部の揺動方向を規定する第２の支軸部と、前記第２の揺動部に回転体を固定するための回転体固定部とを有しており、前記第１の揺動部と前記固定側との間であって、前記第１の支軸部から離れた箇所、および前記第１の揺動部と前記第２の揺動部との間であって、前記第２の支軸部から離れた箇所に、それぞれ第１の検出体と第２の検出体を取付けるように構成した角速度検出用カンチレバーにより、達成される。
第５の発明の構成によれば、第１の発明において説明したのと同様の原理により、小型で応答速度に優れた角速度センサを実現することができる。
【００１３】
第６の発明は、第５の発明の構成において、前記第２の揺動部は前記第２の支軸部を中心に両方向に水平に延びており、該両方向に延びる部分の端部が、さらに前記支持部に向かってそれぞれ延長された重り部を備えることを特徴とする。
第６の発明の構成によれば、第２の支軸部を中心とした回転方向のどの位置にカンチレバーを配置しても重量バランスが均衡する角速度センサを作ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係る角速度センサの概略斜視図であり、図２は図１の角速度センサを形成するためのカンチレバーの分解斜視図である。
これらの図において、角速度センサ３０は、カンチレバー２０に回転体としての例えばモータ３５を取り付けた構造である。
カンチレバー（ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ）（片持ち梁）２０は、例えば、図２に示すような構成である。
図２のカンチレバー２０は、全体が例えば、リン青銅などの金属により形成された一体の構造である。
【００１５】
図２に示すように、カンチレバー２０は、基台部１１に第１の揺動部１２を固定し、この第１の揺動部１２に第２の揺動部１３を固定したものである。
すなわち、基台部１１に対して、第１の支軸部１４で接合された第１の揺動部１２を、ＺＸ綿に沿った垂直な方向であるＡ方向に揺動可能とするとともに、第１の揺動部１２に対して第２の支軸部１５で接合された第２の揺動部１３をＸＹ平面に沿った水平な方向に揺動可能としたものである。
【００１６】
具体的には、基台部１１は、固定側を構成するもので、水平に一方向に延びる例えば角柱状の支持部２１と、支持部２１の中央部で該水平な支持部２１から垂直に起立する支柱部２２とを有している。
支持部２１は、全体を載置する場合の支持台となる部分で、角速度が作用しても動かない固定側を構成するため、安定性がある形態が好ましく、角速度センサ３０の装着スペースが大きくとれる場合には、安定性向上のため、支持部２１は図示の場合よりも大きな底面積を持つものにしてもよい。
【００１７】
支柱部２２は、支持台である支持部２１から垂直に起立するように延びる部分であり、例えば、丈夫な角柱でなり、先端部に第１の支軸部１４が形成されている。
例えば、比較的丈夫で弾性に富むＺ方向に長く配置した金属製などでなる薄板１４ａを、図２の基台部１１を構成するほぼＬ字状の同形の２つのブロックにより、両側から挟んで固定し、上端部でこの薄板が露出した箇所を第１の支軸部１４とするものである。
このため、第１の支軸部１４は、Ｙ方向には所定の寸法を有するが、Ｘ軸方向には極端に寸法が小さく、矢印Ａ方向に繰り返し曲げ変形可能である。
【００１８】
その上に位置する第１の揺動部１２は、第１の支軸部１４の周囲で矢印Ａ方向に揺動するブロックであり、短い寸法のほぼＬ字状の同形の２つのブロックで、第１の支軸部１４を構成する薄板の上端を両側から挟んで固定するとともに、上向き段部１２ａを備えているものである。さらに、第１の揺動部１２は、その上部に薄板１４ａを上記２つのブロックで両側から挟むように固定するものである。
この薄板１５ａは、図２においてＹ方向にやや長く、第１の揺動部１２の上向き段部１２ａの上に延びる部分を後述する第２の揺動部１３に固定するものであり、その固定箇所と、２つのブロックで挟んで固定した箇所の間で露出する領域が、第２の支軸部１５とされる。露出部分である第２の支軸部１５は、Ｚ方向には所定の寸法を有するが、Ｘ軸方向には極端に寸法が小さく、水平な矢印Ｂ方向に繰り返し曲げ変形可能である。
【００１９】
第２の揺動部１３は、第１の揺動部１２の薄板１５ａに対して固定される部分である。
具体的には、垂直な方向（Ｚ方向）に起立して、下方が開放された空間Ｓを囲む第１の門型部分３１と、該第１の門型部分３１の下端に一体に結合しており、前記空間Ｓを水平に囲む第２の門型部分３２とを有している。
第２の門型部分３２は、揺動方向Ｂに沿って延びる重り部３３を兼ねている。
つまり、重り部３３は水平な門型形状とされることで、図１のＸＹ平面上で、第２の支軸部１５を通るいかなる仮想の直線を想定しても（例えば図１の符合Ｇ）該直線Ｇに関して、その両側の重量がほぼ線対称を保つようにされている。
これにより、第２の支軸部１５を中心とした回転方向のどの位置に角速度センサ３０を配置しても重量バランスが均衡するようにされている。
【００２０】
第２の揺動部１３は以上のように構成されており、図２において、第１の門型部分３１の中央部３６の箇所に、第１の揺動部１２から延出する薄板部１５ａが埋設固定され、該薄板部１５ａの基端部分が露出されることで、第２の支軸部１５が形成される。
以上の構成は、例えば、型内に薄板部をインサートして、丈夫な硬質の合成樹脂などにより成形することにより作ることができる。
また、第１の門型部分３２の下端部から手前にそれぞれ延びる回転体の保持部３４，３４が形成されており、図１に示すように、上向き段部である保持面３４ａ，３４ａ上に回転体であるモータ３５が固定されるようになっている。
【００２１】
モータ３５は、水平な保持面３４ａ，３４ａに対して、接着などの手段により固定されて、第２の揺動部１３と一体の構造とされている。
このモータ３５は回転ムラやノイズの少ないブラシレスモータを用いることが好ましい。
ここで、モータ３５は、回転軸Ｍ１の回りで矢印Ｒ方向に回転させるもので、該モータ３５の回転軸Ｍ１は、第１の支軸部１４の支軸方向であるＹ方向および第２の支軸部１５の支軸方向であるＺ方向の双方に直交する方向である。
【００２２】
図３に角速度センサ３０に用いる検出体４１の好ましい構成例として、振動片を用いた例を２つ示す。
振動片には、屈曲振動、縦振動、厚みすべり振動、ＳＡＷ（弾性表面波）などの振動モードを使うものがあり、共振周波数が応力に対して変化することが知られている。この周波数変化を利用した検出体４１−１と４１−２を用いる。ここで、屈曲振動モードを使う振動片は、応力に対する周波数変化率と温度特性との比、すなわち良好度（応力感度／温度特性）が高いため、感圧素子に適する。そこで、屈曲振動モードを利用した感圧素子として双音叉振動片を用いる。
双音叉型圧電振動片は、一方向に長い形態であって、例えば水晶により形成されている。
先ず図３（ａ）の検出体４１−１について説明すると、その両端部に固定端として使用できる基部４２，４３を有している。
すなわち、双音叉型圧電振動片は、２つの音叉型圧電振動片を平面上に置いて、その振動腕の先端同士を向き合わせ、一体に接続したような形状であり、励振される部分である振動ビーム、すなわち、励振部４４は、矩形の水晶板の中央を矩形にくりぬいた枠状の形態である。
固定端として使用する基部４２、４３にＭ１の方向の力を加えると、屈曲振動を行う励振部４４に、Ｍ１の方向の引張り応力が働く。固定端として使用する基部４２、４３にＭ２の方向の力を加えると、屈曲振動を行う励振部３４に、Ｍ２の方向の圧縮応力が働く。この応力を周波数変化に基づいて検出する。
また、図３のように基部４２、４３と励振部４４との間にくびれ４５を設けてもよい。くびれ４５によって、励振部４４から基部４２、４３への振動漏れが低減できる。くびれ４１は、切り込み部をウエットエッチングすることにより形成する。そのようにすれば、外形とともにくびれ４１を形成することができる。
【００２３】
このような双音叉型圧電振動片である検出体４１においては、符合Ｍのように応力が作用して長さ方向に励振部４４の長さが変わると、共振周波数が変化することが広く知られている。
図示の場合、Ｍ１方向に応力が作用すると、検出体４１−１は、全体に長くなり、周波数は高く変化する。Ｍ２方向に応力が作用すると、検出体４１−１は全体に短くなり、周波数は低く変化する。
【００２４】
また、検出体４１−１では、各基部４２，４３と、励振部４４とが接続される部分の幅寸法を縮幅して、切り欠き部４５，４５が形成されている。
これにより、励振部４４の振動が固定部である各基部４２，４３へ漏れ込むことを有効に防止してＣＩ（クリスタルインピーダンス）を抑制できる。
また、検出体として双音叉型圧電振動片である検出体４１−１を使用すると次の様な利点がある。すなわち、検出体４１−１は、長さ方向の中心線に沿って対称の構造であるから、後述するように、角速度センサ３０に固定された場合に、固定された揺動部が往復いずれかの方向に揺動した際に、どちらの向きに揺動した場合でも等価の圧電作用を得ることができて、好ましい。
なお、検出体４１としては、このような双音叉型圧電振動片だけでなく、他のＡＴカット圧電振動片や、ＳＡＷ素子、音叉型圧電振動片等を用いることもできる。
図３（ｂ）の検出体４１−２は、図３（ａ）の検出体４１−１と同様の機能を有しているが、切欠き部を備えない点で、形状が単純であり、構造的に弱い箇所がないので、ＣＩを低減する工夫はないが、外力が作用した場合の応力が集中される箇所がなく、比較的丈夫であるという利点がある。
【００２５】
上記検出体は、本実施形態では２つ用いられており、例えば、図１に示されているように、第１の検出体４０−１は、第１の揺動部１２と固定側である支柱部２２との間であって、第１の支軸部１４から離れた箇所に固定されている。
具体的には、図１の例では、第１の検出体４０−１の一方の基部は、第１の揺動部１２に、他方の基部は支柱部２２に固定されていて、その固定位置は、第１の支軸部１４よりも右側に寄った位置に固定されている。
一方、第２の検出体４０−２は、第１の揺動部１２と第２の揺動部１３との間であって、第２の支軸部１５から離れた箇所に固定されている。
具体的には、図１の例では、第２の検出体４０−２の一方の基部は、第１の揺動部１２の上端の平面部に、他方の基部は第２の揺動部１３の上端の平面部に固定されていて、その固定位置は、第２の支軸部１４よりも左側に寄った位置に固定されている。
【００２６】
本実施形態は以上のように構成されており、その作用を以下説明する。
図４は回転体ＭＢに存在する所定の質点ＳＴに角速度が作用した場合の応力を説明する図である。
回転体ＭＢの回転方向Ｒが、ここで作用する回転角速度ω１の方向である軸ＲＫ１の方向（Ｚ方向）と直交する方向であって、この回転体ＭＢの回転Ｒを視点Ｅから見て、時計回りとした時に、所定の質量をもつ質点ＳＴ１を想定すると、該質点ＳＴの進行方向右向きに、コリオリの力Ｆｃを受ける（進行方向左から来る力）。
すなわち、回転角速度をω１とすると、コリオリ力（Ｆｃ１）は、
Ｆｃ１＝２ｍＶ・ω１（ｍは、回転体の質量、Ｖは回転体の回転速度）・・・・・・（１）式
となる。
したがって、回転体ＭＢ上に存在する質点ＳＴ１は、回転角速度ω１が作用した際に、回転体ＭＢに生じるコリオリの力Ｆｃ１を受ける。
【００２７】
同様に、質点ＳＴ２に、軸ＲＫ１の方向であるＺ方向と直交する方向で、かつ回転体ＭＢの回転軸Ｍ１（モータ軸）とも直交する方向（Ｙ方向）である軸ＲＫ２の軸回りに回転角速度ω２が作用した場合においても、上記と同じ原理によって、
回転角速度をω２とすると、コリオリ力（Ｆｃ２）は、
Ｆｃ２＝２ｍＶ・ω２（ｍは、回転体の質量、Ｖは回転体の回転速度）・・・・・・（２）式
となる。
したがって、回転体ＭＢ上に存在する質点ＳＴ２は、回転角速度ω２が作用した際に、回転体ＭＢに生じるコリオリの力Ｆｃ２を受ける。
【００２８】
図５は図４のモデルを本実施形態の角速度センサに適用したものである。
上記コリオリ力が作用した場合に、各揺動部（第１の揺動部１２および第２の揺動部１３）が揺動する原理を説明するが、揺動の方向が異なるだけで、どちらの揺動原理も同じであるから、第１の揺動部１２の揺動原理について、説明する。
図１および図２で説明したように、第１の支軸部１４の上に第１の揺動部１２があり、該第１の揺動部１２に第２の揺動部１３が固定され、該第２の揺動部１３に回転体であるモータ３５が載置固定されている。図５は台１および第２の揺動部の厚み寸法（縦寸法）を省略した説明モデルである。
図において、第１の支軸部１４上のモータ３５は第１の支軸部１４により矢印Ａ方向に揺動可能である。モータ３５のロータが寸法Ｔ１の径を有するものとする。ロータ径の中心には回転軸Ｍ１が存在する。
【００２９】
モータ３５のロータが矢印Ｒ方向に回転している状態で、回転角速度ω１が作用した場合に、当該回転体であるモータ３５のロータの外周上に存在する質点ＳＴ１Ａと、質点ＳＴ１Ｂとは同じ回転体上にあり、回転中心であるモータ軸Ｍ１から等距離の外周上にあるから、それぞれ作用するコリオリ力ＦｃＳとＦｃＵとは同じ大きさである（ｈ１＝ｈ２）。
しかしながら、第１の支軸部１４からの距離を考えると、質点ＳＴ１Ａは、第１の支軸部１４である支点からＲＫ１軸方向にｌだけ離れた位置であるのに対して、ＳＴ１Ｂは第１の支軸部１４である支点からＲＫ１軸方向にｌ＋ｈ１＋ｈ２＝Ｔ１だけ離れた位置となる。
【００３０】
ここで、第１の支軸部１４を支点とする質点ＳＴ１ＡのモーメントＭＳＴ１Ａは、
ＭＳＴ１Ａ＝ＦｃＵ×ｌ・・・・（２）式第１の支軸部１４を支点とする質点ＳＴ１ＡのモーメントＭＳＴ１Ｂは、
ＭＳＴ１Ｂ＝ＦｃＳ×（ｌ＋ｈ１＋ｈ２）・・・・（３）式
ここで、ＦｃＵ＝ＦｃＳだから
ＭＳＴ１Ａ＜ＭＳＴ１Ｂ・・・・（４）式
となる。同様に、ロータ内において、モータ軸Ｍ１に対して点対称となる質点同士の支軸部２３回りのモーメントを比べると、支軸部２３から離れた質点のモーメントの方が高くなる。したがって、ロータ全体では、支軸部１４から離れた質点のモーメントの方が高くなる。したがって、ロータ全体では、支軸部１４を中心として、矢印Ａ１の方向のモーメントが働く。その結果、モータ３５を搭載した図１および図２の第１の支軸部１４は、図５の第１の支軸部１４を中心として、矢印Ａの方向に沿って、Ａ１の向きに僅かに揺動する。
【００３１】
かくして、この動きは、図１および図２において、第１の揺動部１２のＡ１方向の動きとなり、第１の検出体４１−１を長さ方向に僅かに長くなるように引っ張られることになる。このため、第１の検出体４１−１の共振周波数を検出すると、周波数が高い方に変化する。
これに対して、回転角速度ω１が逆方向に作用すると、上述の原理により、第１の揺動部１２は図１において、Ａ２の方向に僅かに揺動する。このため、検出体４１−１は僅かに長さ方向に縮み、共振周波数は低い方に変化する。
【００３２】
また、図４のω２の回転角速度が作用した場合には、第２の揺動部１３が上記と同様の原理で揺動し、第２の検出体４０−２の共振周波数が変化することで、これを検出することができる。
【００３３】
図６は、図１の角速度センサを利用して角速度を求めるための電気的構成の一例を示すブロック図である。
検出体４０−１もしくは４０−２は、図１の角速度センサ３０において、別の回転角速度ω１とω２とを別々に検出するために、それぞれ設けられた第１の検出体４０−１と第２の検出体４０−２を意味しており、これら各検出体が、それぞれ発振器に組み込まれるようにされた、特定のモードで振動するセンサ発振器５１とされている。つまり、角速度センサ３０ひとつに対して、２つのセンサ発振器５１が設けられる。
センサ発振器５１はアンド回路６１を介して、カウンタ回路５３に接続されている。
センサ発振器５１とは別に、温度補償型の基準発振器５２が用いられており、該基準発振器５２はアンド回路６２を介してカウンタ回路５４に接続されている。
【００３４】
基準発振器５２は、さらにタイミングパルス発生器５６に接続されている。該タイミングパルス発生器５６は、２つのナンド回路で構成するフリップフロップ６４に接続され、該フリップフロップを介してアンド回路６２に接続されている。
またタイミングパルス発生器５６は各カウンタ回路５３，５４に接続されており、これら各カウンタ回路５３，５４はタイミングパルス発生器５６からのパルスによりリセットされるようになっている。
カウンタ回路５４はラッチ回路５５に接続されている。また、カウンタ回路５３は、ノット回路６３を介して上記フリップフロップ６４に接続されている。
ラッチ回路５５は、計測結果の出力部５７を介して、マイクロコンピュータなどでなる数値変換部（角度演算部）に接続されている。
【００３５】
センサ発振器５１は以上のように構成されており、例えば、以下のように動作する。
カウンタ回路５３は、例えば１００００パルスを計測したら、ゲートを閉じる信号を出力し、カウンタ回路５４と接続されたラッチ回路は、１００００回毎にラッチし、それに要した時間を求める。計測結果の出力部は当該時間に対応して変化した周波数Δｆを求め、角度演算部５８は、たとえば、図示しないメモリなどを参照して、Δｆに対応した角速度を算出する。
【００３６】
以上のように、本実施形態の角速度センサ３０によれば、回転軸方向にサイズが大きくなることもなく、加速度が作用すると、検出体の共振周波数は直ちに変化するから、静電容量の変化の場合のように、応答に時間を要することがない。
このため、小型に構成することができ、応答性に優れた角速度センサ３０を得ることができる。
特に本実施形態の角速度センサ３０は、ＲＫ１とＲＫ２の２軸にわたって回転角速度を検出することができる（図４参照）ので、地球の自転を検出して、方角を知ることもできる。
【００３７】
本発明は上述の実施形態に限定されない。実施形態や変形例の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略し、図示しない他の構成と組み合わせることができる。
上述の実施形態では、第１および第２の各検出体４０−１，４０−２をそれぞれひとつづずつ取付けているが、第１の支軸部１４と第２の支軸部１５のそれぞれに関して、対称の位置に、それぞれ同形の検出体を配置すると、感度は二倍となる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の角速度センサの実施形態の概略斜視図。
【図２】図１の角速度センサのカンチレバーの構成を示す概略分解斜視図。
【図３】図１の角速度センサに用いる検出体の一例を示す概略斜視図。
【図４】図１の角速度センサにおいて、回転体に角速度が作用した際に生じるコリオリ力を説明する図。
【図５】図１の角速度センサにより回転角速度を検出する原理を説明する図。
【図６】図１の角速度センサを利用して角速度を求めるための電気的構成の一例を示すブロック図。
【図７】従来の角速度センサの一例を示す概略断面図。
【符号の説明】
【００３９】
１１・・・基台部、１２・・・第１の揺動部、１３・・・第２の揺動部、１４・・・第１の支軸部、１５・・・第２の支軸部、２０・・・カンチレバー、２１・・・支持部、２２・・・支柱部、３０・・・角速度センサ、４０−１・・・第１の検出体、４０−２・・・第２の検出体、３５・・・（回転体）モータ。
【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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