(57)【要約】【課題】コリオリ力を利用した圧電振動ジャイロセンサにおいて、検出感度にすぐれ小型化、量産化できる圧電振動ジャイロセンサを提供することを目的とする。【解決手段】二つの角柱状アーム部と前記アーム部の下端を支持する基底部とが一体となった音叉型振動体と、前記角柱状アーム部に形成した一次電極と、前記アーム部に形成した弾性表面波用ＩＤＴ（二次電極）とを備える圧電振動ジャイロセンサにおいて、前記二つの弾性表面波用ＩＤＴ電極を発振素子として利用し、前記弾性表面波用ＩＤＴ電極にそれぞれ生成される発振信号の周波数差成分を検出部においてデジタル処理し、前記周波数差成分を駆動信号の半周期の時間において周波数をカウントするようにしたことを特徴とする圧電振動ジャイロセンサ。【選択図】                  図１
2005049108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つの角柱状アーム部と前記アーム部の下端を支持する基底部とが一体となった音叉型振動体と、前記二つの角柱状アーム部に形成した駆動電極（一次電極）と、前記二つのアーム部にそれぞれ形成した第１、第２の弾性表面波用ＩＤＴ電極（二次電極）とを有する圧電振動ジャイロセンサ本体の出力信号を入力とする角速度検出装置であって、該角速度検出装置は前記第１の弾性表面波用ＩＤＴ電極を共振素子とする第１の発振部と、前記第２の弾性表面波用ＩＤＴ電極を共振素子とする第２の発振部と、前記駆動電極に駆動信号を供給する駆動源と、前記第１の発振部の出力信号（第１の発振信号）と前記第２の発振回路の出力信号（第２の発振信号）とを混合し第１の発振信号と第２の発振信号の周波数差成分を出力する周波数混合部と、前記周波数混合部が出力する信号の周波数を前記駆動信号の半周期の時間においてカウントしカウント値として出力する計数手段と、前記計数手段の出力するカウント値を所定回数繰り返して加算しカウント加算値として出力する加算手段と、前記加算手段が出力するカウント加算値から所定のオフセット値を加減算するオフセット調整手段と、前記オフセット調整手段が出力する加減算後のカウント加算値を入力し所定の係数を乗算して出力する乗算手段を備えたことを特徴とする角速度検出装置。
【請求項２】
前記オフセット調整手段のオフセット値と、前記加算手段の加算回数と、前記乗算手段の係数とのいずれかを設定可能としたことを特徴とする請求項１記載の角速度検出装置。
【請求項３】
二つの角柱状アーム部と前記アーム部の下端を支持する基底部とが一体となった音叉型振動体と、前記二つの角柱状アーム部に形成した駆動電極（一次電極）と、前記二つのアーム部に形成した第１、第２の弾性表面波素子用ＩＤＴ電極（二次電極）とを有する圧電振動ジャイロセンサ本体と、請求項１或いは請求項２いずれか記載の角速度検出装置とを備えたことを特徴とする圧電振動ジャイロセンサ。
【請求項４】
前記圧電振動ジャイロセンサ本体は、前記角柱状アーム部の対向する二つの表面それぞれに前記駆動電極を前記長軸方向に沿って所定間隔離して並列配置し、前記角柱状アーム部の一方の表面に前記駆動電極と共に前記弾性表面波素子用ＩＤＴ電極を形成したものであって、前記弾性表面波素子用ＩＤＴ電極を該角柱状アーム部下端の前記駆動電極の間に配置したことを特徴とする請求項３記載の圧電振動ジャイロセンサ。
【請求項５】
前記圧電振動ジャイロセンサ本体の素材をＸカットの水晶とし、前記角柱状アーム部の長軸方向を水晶結晶軸のＹ方向としたことを特徴とする請求項３または請求項４記載の圧電振動ジャイロセンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コリオリ力を利用した圧電振動ジャイロセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
物体の回転を検出するセンサーとして、コリオリ力を応用した圧電振動ジャイロセンサが良く使われている。圧電振動ジャイロセンサは構造が簡単で小型化しやすいため、カメラの手振防止やカーナビゲーションシステム用としても利用価値が大変高い。
【０００３】
コリオリ力を応用した圧電振動ジャイロセンサには、振動体の材料や構造、電極の配置、或いは回転の検出方法等含めて様々なタイプが存在する。（例えば、特開平１１―３７７６１号公報には４つのタイプの圧電振動ジャイロセンサが開示されている。）
ところで、本発明者は検出用電極に弾性表面波用ＩＤＴと、これに適した電極配置構造とを備えた音叉型の圧電振動ジャイロセンサを考案し、特願２００２−２６０７７７号として出願した。
【０００４】
図４は特願２００２−２６０７７７号における従来の圧電振動ジャイロセンサ本体の外観図である。
図４において、圧電振動ジャイロセンサ本体は二本のアーム部（アーム部１ａ、１ｂ）と基底部２とが一体になった水晶を用いた音叉型振動体３と、前記アーム部１ａ、１ｂそれぞれの表裏面に対向するように平行に配置された長方形状の駆動電極４ａ、４ｂ（一次電極）と、前記アーム部１ａ、１ｂの片面下端に前記駆動電極４ａ、４ｂの間にそれぞれ配置された弾性表面波素子用ＩＤＴ電極５ａ、５ｂ（二次電極）とを備えている。ここで、アーム部１ａ、１ｂの長軸方向は水晶結晶軸のＹ方向に一致している。
【０００５】
図５は従来の圧電振動ジャイロセンサ本体とその周辺回路を示したものである。
図５において、音叉振動体３のアーム部１ａ、１ｂの対向する表裏面それぞれに２本ずつ、合計８本の駆動電極４ａ、４ｂが配置されている。このうち各４本ずつが互いに図５に図示されない配線パターンによって接続されており、４本ずつペアになった電極間に駆動信号源６が接続され駆動信号が与えられている。またアーム部１ａ、１ｂの一方の面に形成した弾性表面波用ＩＤＴ電極５ａ、５ｂが、それぞれ発振回路７ａ、７ｂに接続され、前記発振回路７ａ、７ｂの発振素子として機能している。
ここで、前記発振回路７ａ、７ｂの発振周波数がそれぞれ異なる周波数となるように、それぞれの発振周波数に応じて弾性表面波用ＩＤＴ電極５ａ、５ｂが形成されている。
【０００６】
さらに、前記発振回路７ａ、７ｂの出力する発振信号Ａ、Ｂは、前記駆動信号と共に検出部８に供給される。また、前記検出部８は周波数混合部９と周波数検波部１０と同期検波部１１とを備え、ここで回転速度に比例した直流電圧を生成し検出信号として出力するようになっている。
【０００７】
図５に示した従来の圧電振動ジャイロセンサは以下のように動作する。
まず、Ｙ軸周りの回転がない状態を考える。駆動電極４ａ、４ｂに駆動信号を印加すると、アーム部１ａ、１ｂはそれぞれＺ軸方向に屈曲振動を起こす。
このとき、アーム部１ａ、１ｂの屈曲状態に対応して、弾性表面波用ＩＤＴ電極５ａ、５ｂの電極間隔が微妙に変化するので、発振信号Ａ、Ｂの発振周波数が変化する。
このとき、発振信号Ａ、Ｂは屈曲状態に応じて、周波数が高い状態から低い状態へと変化する周波数変調を受ける。ところが、アーム部１ａ、１ｂは互いに同期してＺ軸方向に屈曲振動し瞬時の屈曲状態がほぼ同じになるので、発振信号Ａ、Ｂそれぞれには駆動信号に同期した周波数変調がかかっているものの、発振信号Ａ、Ｂの周波数差はほぼ一定となっている。
【０００８】
従って、この状態（非回転時）で発振信号Ａと発振信号Ｂとを周波数混合部９で混合し両者の周波数差成分を取り出すと、ほぼ一定周波数の成分が得られる。そこで、前記周波数差成分を周波数検波部１０で復調するとその復調出力にはほとんど出力信号（駆動信号と同じ周波数成分）は現れない。従って、前記復調出力を前記駆動信号で同期検波しても、検出出力にはほとんど出力信号（直流成分）が現れない。
【０００９】
ここで、圧電振動ジャイロセンサにＹ軸周りの回転が加わると、アーム部１ａ、１ｂにはＸ軸方向に回転速度に比例したコリオリ力が働き、アーム部１はＸ軸方向にも屈曲振動を起こす。アーム部１ａ、１ｂに働くコリオリ力は互いに逆向きに働き、弾性表面波用ＩＤＴ電極５ａ、５ｂの電極間隔が大きく変化する。
このとき、アーム部１ａ、１ｂは同期して動くが、一方のアームがＸ軸＋方向に動くとき他方はＸ軸−方向に動くので、二つの弾性表面波用ＩＤＴ電極５ａ、５ｂそれぞれの電極間隔の変化は逆向きとなる。
【００１０】
従って、発振信号Ａ、Ｂには周波数変調がかかりその最大周波数偏移は回転速度に比例する。また、一方の周波数が高い方向に変化するとき他方は低い方向に変化するため、発振信号Ａ、Ｂの瞬時周波数には差が生じる。従って、発振信号Ａ、Ｂを周波数混合部９にて混合し、二つの信号の周波数差成分をとりだすと周波数変調信号が得られる。そして、これを周波数検波部１０で復調すると駆動信号と同期した復調信号が出力される。さらに同期検波部１１において、前記復調信号を駆動信号にて同期検波すると、復調信号の振幅に比例した検出電圧（直流電圧）が出力される。
【特許文献１】特開平１１―３７７６１号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来例を含め、コリオリ力を応用した一般の圧電振動ジャイロセンサには、以下のような問題があった。
すなわち、圧電振動ジャイロセンサの検出部は複雑なアナログ回路で形成しているため、検出部を含めた振動ジャイロセンサ全体の小型化が困難という問題があった。更に、回転速度に対する検出電圧の特性が様々な要因でばらつくので、一定の特性に合わせ込むのが困難であった。例えば、音叉振動体３の寸法ばらつきや一次電極と２次電極の寸法ばらつき、或いは検出部の製造のばらつき等、これらの要因がすべて検出電圧の特性に直接影響し、検出感度がばらついたり、或いは検出電圧全体にオフセット電圧が重畳したりするので、これら全ての製造誤差を極力小さくしたり、或いは個々に所望の特性のものを選別したりといったことが必要になり、検出電圧の特性を所望の特性に合わせ込むのが困難であった。また、これらの製造ばらつきに応じてジャイロセンサの出力側で個別に合わせ込むといった煩雑な調整を必要とする場合もあり量産性に問題を抱えていた。
【００１２】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、優れた検出感度を有する一次、二次電極配置構造を持ち、加工方法にも制限が少ない、小型化と量産性に優れた圧電振動ジャイロセンサを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決する為に本発明に係わる請求項１記載の発明は二つの角柱状アーム部と前記アーム部の下端を支持する基底部とが一体となった音叉型振動体と、前記二つの角柱状アーム部に形成した駆動電極（一次電極）と、前記二つのアーム部にそれぞれ形成した第１、第２の弾性表面波用ＩＤＴ電極（二次電極）とを有する圧電振動ジャイロセンサ本体の出力信号を入力とする角速度検出装置であって、該角速度検出装置は前記第１の弾性表面波用ＩＤＴ電極を共振素子とする第１の発振部と、前記第２の弾性表面波用ＩＤＴ電極を共振素子とする第２の発振部と、前記駆動電極に駆動信号を供給する駆動源と、前記第１の発振部の出力信号（第１の発振信号）と前記第２の発振回路の出力信号（第２の発振信号）とを混合し第１の発振信号と第２の発振信号の周波数差成分を出力する周波数混合部と、前記周波数混合部が出力する信号の周波数を前記駆動信号の半周期の時間においてカウントしカウント値として出力する計測手段と、前記計測手段の出力するカウント値を所定回数繰り返して加算する加算手段と、前記加算手段が出力するカウント加算値から所定のオフセット値を加減算するオフセット調整手段と、前記オフセット調整手段が出力する加減算後のカウント加算値を入力し所定の係数を乗算して出力する乗算手段を備えたものである。
【００１４】
本発明に係わる請求項２記載の発明は、請求項１において前記オフセット調整手段のオフセット値と、前記加算手段の加算回数と、前記乗算手段の係数とのいずれかを設定可能としたものである。
【００１５】
本発明に係わる請求項３記載の発明は、二つの角柱状アーム部と前記アーム部の下端を支持する基底部とが一体となった音叉型振動体と、前記二つの角柱状アーム部に形成した駆動電極（一次電極）と、前記二つのアーム部に形成した第１、第２の弾性表面波用ＩＤＴ電極（二次電極）とを有する圧電振動ジャイロセンサ本体と、請求項１或いは請求項２いずれか記載の角速度検出装置とを備えたものである。
【００１６】
本発明に係わる請求項４記載の発明は、請求項３において前記圧電振動ジャイロセンサ本体は、前記角柱状アーム部の対向する二つの表面それぞれに前記駆動電極を前記長軸方向に沿って所定間隔離して並列配置し、前記角柱状アーム部の一方の表面に前記駆動電極と共に前記弾性表面波用ＩＤＴ電極を形成したものであって、前記弾性表面波用ＩＤＴ電極を該角柱状アーム部下端の前記駆動電極の間に配置したものである。
【００１７】
本発明に係わる請求項５記載の発明は、請求項３または請求項４において、前記圧電振動ジャイロセンサ本体の素材をＸカットの水晶とし、前記角柱状アーム部の長軸方向を水晶結晶軸のＹ方向としたものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１は本発明に係わる圧電振動ジャイロセンサの検出部とその周辺ブロックを示したものである。ここで、圧電振動ジャイロセンサの本体となる音叉型振動体については図４に示した従来例と同じなので説明を省略する。
図１において圧電振動ジャイロセンサは、図示しない音叉型振動体３（圧電振動ジャイロセンサ本体）と、検出部１２と、前記音叉型振動体３に供給する駆動信号を生成するための音叉駆動用共振子１３とを備えている。そして、前記検出部１２は、弾性表面波用ＩＤＴ電極５ａ、５ｂに接続して発振回路を形成する発振用増幅部１４ａ、１４ｂと、前記発振用増幅部１４ａ、１４ｂの発振出力信号を増幅すると共に後段への影響を緩衝するバッファアンプ１５ａ、１５ｂと、前記バッファアンプ１５ａ、１５ｂの出力を混合し周波数差成分信号を出力する周波数混合部１６と、前記音叉駆動用共振子１３に接続されて発振回路を形成し駆動信号として出力すると共にこれを駆動電極４ａ、４ｂに供給する発振増幅部１４ｃと、前記発振増幅部１４ｃの出力する駆動信号を増幅すると共に後段への影響を緩衝するバッファアンプ１５ｃと、前記バッファアンプ１５ｃの出力信号の位相を所定量移相しタイミング補正したゲートパルスを出力する移相器１７と、前記移相器１７の出力するゲートパルスによって前記周波数混合部１６の出力する周波数差成分信号の周波数をカウントするインターバルカウンタ１８（計数手段）と、前記インターバルカウンタ１８の出力するカウント値を所定回数加算しカウント加算値として出力する加算器１９と、前記加算器１９の出力するカウント加算値に対して所定のオフセット値を与える減算器２０と、前記減算器２０が出力するカウント値に対し所定の係数を乗算し検出感度の調整をするための乗算器２１と、前記移相器１７の移相量と前記加算器１９の加算回数と前記減算器２０のオフセット値と前記乗算器２１の係数を設定するための記憶手段２２とを備えている。なお、この例では音叉型振動体３に形成された前記弾性表面波用ＩＤＴ電極５ａ、５ｂはそれぞれ中心周波数２０５ＭＨｚ、１９５ＭＨｚの発振素子として機能するものとし、発振用増幅部１４ａ、１４ｂと一体になってそれぞれ、発振周波数２０５ＭＨｚ、１９５ＭＨｚの発振回路を形成している。また、前記音叉駆動用共振子１２は共振周波数が３０ｋＨｚの発振素子として機能し、発振用増幅器１４ｃと一体になって発振周波数が３０ｋＨｚの発振回路を形成し駆動電極４ａ、４ｂに駆動信号を供給している。
【００１９】
図１に示した圧電振動ジャイロセンサは以下のように動作する。
まず、圧電振動ジャイロセンサが回転していない状態を考える。図示しない駆動電極４ａ、４ｂへ駆動信号を印加すると、アーム部１ａ、１ｂはそれぞれ図４に示したＺ軸方向に駆動周波数３０ｋＨｚの屈曲振動を起こす。
このとき、アーム部１ａ、１ｂの屈曲状態に対応して、弾性表面波用ＩＤＴ電極４ａ、４ｂの電極間隔が微妙に変化し、発振信号Ａ、Ｂの発振周波数ｆａ、ｆｂがそれぞれ中心周波数２０５ＭＨｚ、１９５ＭＨｚから変化する。
このとき、発振信号Ａ、Ｂは屈曲状態に応じて、周波数が高い状態から低い状態へと変化する変調周波数３０ｋＨｚの周波数変調を受ける。ところが、アーム部１ａ、１ｂは互いに同期してＺ軸方向に屈曲振動し瞬時の屈曲状態がほぼ同じになるので、発振信号Ａ、Ｂそれぞれには駆動信号に同期して変調周波数３０ｋＨｚの周波数変調がかかっているものの、発振信号Ａ、Ｂの周波数差（ｆａ−ｆｂ）はほぼ１０ＭＨｚ一定となっている。
【００２０】
従って、この状態において、発振増幅部１４ａの出力信号（発振信号Ａ）と発振増幅部１４ｂの出力信号（発振信号Ｂ）とをそれぞれバッファアンプ１５ａ、１５ｂを介してミキサ１６で混合すると、その出力信号は周波数がほぼ１０ＭＨｚ一定のものとなり、これがインターバルカウンタ１８に供給される。
一方、発振増幅部１４ｃの出力する駆動信号をバッファアンプ１５ｃを介して移相器１７に供給する。移相器１７は前記駆動信号の位相を予め設定されている所定量分シフトしてタイミングの補正及びデューティ比が１対１となるよう波形成形を施しゲートパルスとしてインターバルカウンタ１８に供給する。
そこで、インターバルカウンタ１８は前記ゲートパルスがＨｉになっている期間（駆動信号の半周期）において、前記周波数混合部１６の出力信号の周波数（パルス数）をカウントし、駆動信号の一周期毎にその結果をカウント値として出力する。
【００２１】
そこで、加算器１９は前記インターバルカウンタ１８の出力するカウント値を予め設定した所定回数分、駆動信号の一周期毎に加算していきこれをカウント加算値として保持すると共に、加算回数が前記所定回数に達するとカウント加算値として乗算器２１に供給しこれをリセットする。
つぎに、減算器２０は入力したカウント加算値に対し、これをゼロとするよう予め設定しておいたオフセット値で減算し、乗算器２１へ供給する。
そして、前記減算器２０の出力は乗算器２１において予め設定された係数を乗算され、これをカウント補正値（検出出力）として出力する。ここで、回転がない状態における前記減算器２０の出力がゼロとなるように前記減算器２０のオフセット値が記憶手段２２を介して設定されているので、前記乗算器２１の出力（カウント補正値）はこの状態でゼロとなっている。
【００２２】
次に圧電振動ジャイロセンサにおいて、図２に示すようなＹ軸周りの回転（回転方向１）が加えた状態を考える。回転時にアーム部に働くコリオリ力によって、図２のようにアーム部１ａはＸ方向に、アーム部１ｂは−Ｘ方向にたわむ。このたわみによって、アーム部１ａに配置された弾性表面波用ＩＤＴ電極５ａはその電極ピッチが縮まりその共振周波数（発振信号Ａの発振周波数）が２０５ＭＨｚより高くなる。同時にアーム部１ｂにおいては弾性表面波用ＩＤＴ電極５ｂの電極ピッチが広がることによって共振周波数（発振信号Ｂの発振周波数）が１９５ＭＨｚより低くなる。
従って、弾性表面波用ＩＤＴ電極５ａ、５ｂ（ＳＡＷ共振子）それぞれの共振周波数の周波数差が１０ＭＨｚ以上に広がる。一方、回転方向が逆（回転方向▲２▼の状態）になると、アーム部１ａ、１ｂに働くコリオリ力がそれぞれ反転するので両者の周波数差が１０ＭＨｚ以下に縮まる。
【００２３】
ここで、発振信号Ａ、Ｂの発振周波数ｆａ、ｆｂの時間的変化について簡単に説明する。図３は振動ジャイロセンサに回転が加わってアーム部１ａ、１ｂにコリオリ力が働いた状態における、発振信号Ａ、Ｂの発振周波数ｆａ、ｆｂの時間的変化を図示したものである。
【００２４】
図３において、縦軸は周波数、横軸は時間を示している。図３において発振信号Ａの周波数ｆａは実線（回転方向１のとき）で示す様に中心周波数２０５ＭＨｚ、変調周波数３０ｋＨｚの周波数変調を受けた状態になっている。
一方、発振信号Ｂの周波数ｆｂは実線（回転方向１のとき）で示すような中心周波数１９５ＭＨｚ、変調周波数３０ｋＨｚの周波数変調を受けた状態になっている。
ここで、発振信号Ａと発振信号Ｂそれぞれは変調周波数３０ｋＨｚの一周期において、半周期は周波数が中心周波数から増加する方向に変化し、残りの半周期は周波数が中心周波数から減少する方向に変化している。
しかしながら、前述したように一方が中心周波数から増加しているときには他方は中心周波数から減少する方向に変化し、更に、一方が中心周波数から減少しているときには他方は増加する方向に変化するので、発振信号ＡとＢの周波数差（ｆａ−ｆｂ）は常に変化し、図３の実線で示すように中心周波数１０ＭＨｚ、変調周波数３０ｋＨｚの周波数変調を受けた信号となる。
【００２５】
一方、振動ジャイロセンサにおいて図２に示すようなＹ軸周りの回転（回転方向２）が加わると、アーム部１ａ、１ｂそれぞれに働くコリオリ力は回転方向１のときに働いたものとは反対向きになるので、これに応じて発振信号Ａ、Ｂの発振周波数ｆａ、ｆｂの変化する方向がそれぞれ反転し、図３の点線のような周波数変化を示す。よって、発振信号ＡとＢの周波数差（ｆａ−ｆｂ）の変化する方向も同様に反転し、図３の点線のような変化を示す。
【００２６】
そこで、回転方向１の状態を考える。図１において、発振信号Ａ、Ｂの周波数差成分を周波数混合部１６にて混合すると中心周波数１０ＭＨｚ、変調周波数３０ｋＨｚの周波数変調信号が得られる。これを駆動信号の半周期においてインターバルカウンタ１８でカウントすると平均周波数が１０ＭＨｚ以上の信号としてカウントされ、そのカウント値が加算器１９に出力される。加算器１９は前記カウント値を所定回数加算し、カウント加算値として減算器２０へ供給する。そこで、減算器２０は前記カウント加算値から予め設定されたオフセット値（無回転時のカウント加算値）を減算して出力する。ところが、前記インターバルカウンタ１８でカウントする信号の平均周波数が１０ＭＨｚを越えているので、前記減算器２０でオフセット値を減算すると、無回転時に対する増加分としてそのカウント加算値（符合は＋）が出力される。そして、前記減算器２０の出力は乗算器２１において一定係数を乗算された後カウント補正値（検出出力）として出力される。
【００２７】
次に回転方向が逆（図２、回転方向２）の状態を考える。この場合、発振信号ＡとＢの周波数差（ｆａ−ｆｂ）は図３の点線で示すように変化し、駆動信号の半周期においてその平均周波数は１０ＭＨｚより小さくなっている。
従って、減算器２０でオフセット値を減算すると、無回転時に対する減少分としてそのカウント加算値（符合は−）が出力される。そして、これが乗算器２１において一定係数を乗算された後カウント補正値（符合は−）として出力される。
このように、乗算器２１の出力（カウント補正値）を検出出力とすれば、カウント補正値の絶対値で回転速度を判定し、またその符号で回転方向を区別することができる。
【００２８】
なお、上述したように、移相器１７の移相量、加算器１９の加算回数、減算器２０のオフセット量、及び乗算器２１の係数は、いずれも記憶手段２２において予め設定するようになっているが、検出部１３全体を音叉型振動体３（圧電振動ジャイロセンサ本体）に接続した状態において、次のような手順で設定するのが望ましい。
まず、回転がない状態で乗算器２１の出力がゼロとなるように減算器２０のオフセット値を設定する。次に所定の回転角速度を音叉型振動体に与え、乗算器２１の出力値を測定する。
【００２９】
そこで、移相器１７の移相量の設定値を変化させ前記乗算器２１の出力が最大となるようにする。これは、駆動信号のタイミングと、アーム部１ａ、１ｂのコリオリ力に対する応答タイミングとのズレを補正し、検出感度を最大にすることを目的としている。最後に、乗算器２１の出力が所定の値となるように係数を設定する。
なお、前記移相器１７の移相量の設定後、オフセット値の調整が微妙にずれることが考えられるので、前記手順を２回繰り返すのが望ましい。
【００３０】
以上の手順で、音叉型振動体と検出部を含め振動ジャイロセンサ全体の製造ばらつきを吸収し、回転角速度に対する検出感度を所望値に合わせこむことが可能となる。なお、量産時において以上の調整手順を全て自動化しておくことが望ましいことは言うまでもない。
【００３１】
なお、本実施例において、振動ジャイロセンサの本体部分（音叉型振動体）の素材をＸカットの水晶とし、角柱状アーム部の長軸方向を水晶結晶軸のＹ方向としたが本発明にあってはこれに限らず、音叉型振動体の素材を別の圧電体としてもよい。いずれの場合においても、音叉型振動体で弾性表面波用ＩＤＴ電極を二つ（２対）備え、前記弾性表面波用ＩＤＴ電極（ＳＡＷ共振子）の共振周波数の差が、駆動信号の周波数より高くなる設定であれば、前記共振周波数の組み合わせはどのようなものであってもよい。本実施例においては、共振周波数の差を１０ＭＨｚとし、駆動信号の周波数を３０ｋＨｚとしたが、加算器１９の加算回数を３０００回とすると、角測度を検出するのに必要な時間は約３０００／３０ｋＨｚ＝０．１秒となる。
これらの設定値は要求仕様に応じて適切な値に設定することが可能である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明により、Ｘカット水晶を素材としたアーム部の対向する表裏面それぞれに駆動電極を並列配置し、アーム部下端において前記並列配列した駆動電極の間に弾性表面波素子用ＩＤＴ電極を配置した音叉振動体を用い、前記二つの弾性表面波用ＩＤＴ電極を異なる周波数の発振素子として利用し、前記弾性表面波用ＩＤＴ電極にそれぞれ生成される発振信号の周波数差成分を検出部においてデジタル処理し、駆動信号の半周期の時間においてカウントするようにしたので、検出感度にすぐれ、小型化と量産化を図ることのできる振動ジャイロセンサを提供するのに著効を奏す。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る圧電振動ジャイロセンサの検出部のブロック図。
【図２】本発明に係る圧電振動ジャイロセンサに働くコリオリ力を説明した図。
【図３】本発明に係る圧電振動ジャイロセンサの検出部に入力される信号の周波数変化を説明した図。
【図４】従来の圧電振動ジャイロセンサ本体の外観図。
【図５】従来の圧電振動ジャイロセンサの検出部のブロック図
【符号の説明】
１ａ、１ｂ…アーム部
２…基底部
３…音叉型振動体
４ａ、４ｂ…駆動電極（一次電極）
５ａ、５ｂ…弾性表面波用ＩＤＴ電極（二次電極）
６…駆動信号源
７ａ、７ｂ…発振回路
８、１２…検出部
９、１６…周波数混合部
１０…周波数検波部
１１…同期検波部
１３…音叉駆動用共振子
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ…発振用増幅部
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ…バッファアンプ
１７…移相器
１８…インターバルカウンタ
１９…加算器
２０…減算器
２１…乗算器
２２…記憶手段
【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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