(57)【要約】      （修正有）【課題】３軸まわりの角速度検出のサンプリング周波数を高めることが可能な角速度センサを提供する。【解決手段】角度センサは、基本構造体、Ｘ軸方向励振手段、角速度検出手段及びＸ軸方向駆動回路を備える。基本構造体は、振動子と、装置筐体に固定された固定部と、振動子と固定部とを接続する可撓部とを有する。Ｘ軸方向励振手段は、振動がＸ軸方向に振動するように可撓部に撓みを生じさせる。角速度検出手段は、Ｘ軸方向に振動している振動子に作用するＺ軸方向のコリオリ力を検出し、それに基づいて、角速度を示す電気信号を出力する。Ｘ軸方向駆動回路は、Ｘ軸方向励振手段に、Ｘ軸励振用の交流駆動信号を供給する。【選択図】図３
0003159045.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ＸＹＺ三次元直交座標系におけるＹ軸まわりの角速度ωｙを検出するための角速度センサであって、
振動子と、装置筐体に固定された固定部と、前記振動子と前記固定部とを接続する可撓部と、を有し、前記可撓部の撓みによって前記振動子が前記固定部に対して変位する構造をなす基本構造体と、
交流駆動信号の供給を受け、前記振動子がＸ軸方向に振動するように、前記可撓部の所定箇所に所定の撓みを生じさせるＸ軸方向励振手段と、
前記振動子がＸ軸方向に振動しているときに、前記振動子に作用するＺ軸方向のコリオリ力を検出し、検出したコリオリ力に基づいて、前記角速度ωｙを示す電気信号を出力する角速度検出手段と、
前記Ｘ軸方向励振手段に対して、Ｘ軸励振用の交流駆動信号Ｓｘを供給するＸ軸方向駆動回路と、
を備え、
前記Ｘ軸方向駆動回路は、角速度検出を行うための所定の検出期間に、前記Ｘ軸励振用の交流駆動信号Ｓｘを供給し、励振用の交流駆動信号を供給する期間を先頭区間と後続区間とに分け、前記後続区間の振幅は一定値を維持し、前記先頭区間の振幅もしくは平均振幅は前記後続区間の振幅よりも大きくなり、前記先頭区間の位相の前記後続区間の位相に対する位相差δ１が、−９０°＜δ１＜＋９０°の範囲内となるように、供給する交流駆動信号の制御を行い、
前記角速度検出手段は、前記検出期間内のうち前記振動子のＸ軸方向に関する振幅が安定すると予想される中間期間に検出されたコリオリ力に基づいて、角速度を示す電気信号を出力することを特徴とする角速度センサ。
【請求項２】
ＸＹＺ三次元直交座標系におけるＸ軸まわりの角速度ωｘおよびＹ軸まわりの角速度ωｙを検出するための角速度センサであって、
振動子と、装置筐体に固定された固定部と、前記振動子と前記固定部とを接続する可撓部と、を有し、前記可撓部の撓みによって前記振動子が前記固定部に対して変位する構造をなす基本構造体と、
交流駆動信号の供給を受け、前記振動子がＺ軸方向に振動するように、前記可撓部の所定箇所に所定の撓みを生じさせるＺ軸方向励振手段と、
前記振動子がＺ軸方向に振動しているときに、前記振動子に作用するＹ軸方向およびＸ軸方向のコリオリ力を検出し、検出したコリオリ力に基づいて、前記角速度ωｘおよびωｙを示す電気信号を出力する角速度検出手段と、
前記Ｚ軸方向励振手段に対して、Ｚ軸励振用の交流駆動信号Ｓｚを供給するＺ軸方向駆動回路と、
を備え、
前記Ｚ軸方向駆動回路は、角速度検出を行うための所定の検出期間に、前記Ｚ軸励振用の交流駆動信号Ｓｚを供給し、励振用の交流駆動信号を供給する期間を先頭区間と後続区間とに分け、前記後続区間の振幅は一定値を維持し、前記先頭区間の振幅もしくは平均振幅は前記後続区間の振幅よりも大きくなり、前記先頭区間の位相の前記後続区間の位相に対する位相差δ１が、−９０°＜δ１＜＋９０°の範囲内となるように、供給する交流駆動信号の制御を行い、
前記角速度検出手段は、前記検出期間内のうち前記振動子のＺ軸方向に関する振幅が安定すると予想される中間期間に検出されたコリオリ力に基づいて、角速度を示す電気信号を出力することを特徴とする角速度センサ。
【請求項３】
ＸＹＺ三次元直交座標系におけるＸ軸まわりの角速度ωｘ，Ｙ軸まわりの角速度ωｙ，Ｚ軸まわりの角速度ωｚを検出するための角速度センサであって、
振動子と、装置筐体に固定された固定部と、前記振動子と前記固定部とを接続する可撓部と、を有し、前記可撓部の撓みによって前記振動子が前記固定部に対して変位する構造をなす基本構造体と、
交流駆動信号の供給を受け、前記振動子がＸ軸方向に振動するように、前記可撓部の所定箇所に所定の撓みを生じさせるＸ軸方向励振手段と、
交流駆動信号の供給を受け、前記振動子がＺ軸方向に振動するように、前記可撓部の所定箇所に所定の撓みを生じさせるＺ軸方向励振手段と、
前記振動子がＸ軸もしくはＺ軸方向に振動しているときに、前記振動子に作用する所定座標軸方向のコリオリ力を検出し、検出したコリオリ力に基づいて、前記角速度ωｘ，ωｙ，ωｚを示す電気信号を出力する角速度検出手段と、
前記Ｘ軸方向励振手段に対して、Ｘ軸励振用の交流駆動信号Ｓｘを供給するＸ軸方向駆動回路と、
前記Ｚ軸方向励振手段に対して、Ｚ軸励振用の交流駆動信号Ｓｚを供給するＺ軸方向駆動回路と、
を備え、
所定の検出周期Ｔの前半部分にＸ軸励振用期間Ｔｘ、後半部分にＺ軸励振用期間Ｔｚが設定されており、前記Ｘ軸方向駆動回路は、前記Ｘ軸励振用期間Ｔｘ内に前記Ｘ軸励振用の交流駆動信号Ｓｘを供給し、前記Ｚ軸方向駆動回路は、前記Ｚ軸励振用期間Ｔｚ内に前記Ｚ軸励振用の交流駆動信号Ｓｚを供給し、
前記Ｘ軸方向駆動回路および前記Ｚ軸方向駆動回路の少なくとも一方は、励振用の交流駆動信号を供給する期間を先頭区間と後続区間とに分け、前記後続区間の振幅は一定値を維持し、前記先頭区間の振幅もしくは平均振幅は前記後続区間の振幅よりも大きくなり、前記先頭区間の位相の前記後続区間の位相に対する位相差δ１が、−９０°＜δ１＜＋９０°の範囲内となるように、供給する交流駆動信号の制御を行い、
前記角速度検出手段は、前記Ｘ軸励振用期間Ｔｘ内のうち前記振動子のＸ軸方向に関する振幅が安定すると予想される中間期間および前記Ｚ軸励振用期間Ｔｚ内のうち前記振動子のＺ軸方向に関する振幅が安定すると予想される中間期間に検出されたコリオリ力に基づいて、角速度を示す電気信号を出力することを特徴とする角速度センサ。
【請求項４】
ＸＹＺ三次元直交座標系におけるＸ軸まわりの角速度ωｘ，Ｙ軸まわりの角速度ωｙ，Ｚ軸まわりの角速度ωｚを検出するための角速度センサであって、
振動子と、装置筐体に固定された固定部と、前記振動子と前記固定部とを接続する可撓部と、を有し、前記可撓部の撓みによって前記振動子が前記固定部に対して変位する構造をなす基本構造体と、
交流駆動信号の供給を受け、前記振動子がＸ軸方向に振動するように、前記可撓部の所定箇所に所定の撓みを生じさせるＸ軸方向励振手段と、
交流駆動信号の供給を受け、前記振動子がＺ軸方向に振動するように、前記可撓部の所定箇所に所定の撓みを生じさせるＺ軸方向励振手段と、
前記振動子がＸ軸もしくはＺ軸方向に振動しているときに、前記振動子に作用する所定座標軸方向のコリオリ力を検出し、検出したコリオリ力に基づいて、前記角速度ωｘ，ωｙ，ωｚを示す電気信号を出力する角速度検出手段と、
前記Ｘ軸方向励振手段に対して、Ｘ軸励振用の交流駆動信号Ｓｘを供給するＸ軸方向駆動回路と、
前記Ｚ軸方向励振手段に対して、Ｚ軸励振用の交流駆動信号Ｓｚを供給するＺ軸方向駆動回路と、
を備え、
所定の検出周期Ｔの前半部分にＸ軸励振用期間Ｔｘ、後半部分にＺ軸励振用期間Ｔｚが設定されており、前記Ｘ軸方向駆動回路は、前記Ｘ軸励振用期間Ｔｘ内に前記Ｘ軸励振用の交流駆動信号Ｓｘを供給し、前記Ｚ軸方向駆動回路は、前記Ｚ軸励振用期間Ｔｚ内に前記Ｚ軸励振用の交流駆動信号Ｓｚを供給し、
前記Ｘ軸方向駆動回路および前記Ｚ軸方向駆動回路の少なくとも一方は、励振用の交流駆動信号を供給する期間を先頭から順に第１区間Ｕ１，第２区間Ｕ２，第３区間Ｕ３の３つの区間分け、それぞれ励振用の交流駆動信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を供給し、かつ、これら信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の振幅Ａ１，Ａ２，Ａ３について、振幅Ａ２は一定値を維持し、振幅Ａ１もしくはその平均値は振幅Ａ２よりも大きくなり、振幅Ａ３もしくはその平均値は振幅Ａ２よりも大きくなり、しかも、これら信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の位相φ１，φ２，φ３について、位相φ１の位相φ２に対する位相差δ１は−９０°＜δ１＜＋９０°の範囲内となり、位相φ３の位相φ２に対する位相差δ２は９０°＜δ２＜２７０°の範囲内となるように、供給する交流駆動信号の制御を行い、
前記角速度検出手段は、前記Ｘ軸励振用期間Ｔｘ内のうち前記振動子のＸ軸方向に関する振幅が安定すると予想される中間期間および前記Ｚ軸励振用期間Ｔｚ内のうち前記振動子のＺ軸方向に関する振幅が安定すると予想される中間期間に検出されたコリオリ力に基づいて、角速度を示す電気信号を出力することを特徴とする角速度センサ。
【請求項５】
ＸＹＺ三次元直交座標系におけるＸ軸まわりの角速度ωｘ，Ｙ軸まわりの角速度ωｙ，Ｚ軸まわりの角速度ωｚを検出するための角速度センサであって、
振動子と、装置筐体に固定された固定部と、前記振動子と前記固定部とを接続する可撓部と、を有し、前記可撓部の撓みによって前記振動子が前記固定部に対して変位する構造をなす基本構造体と、
交流駆動信号の供給を受け、前記振動子がＸ軸方向に振動するように、前記可撓部の所定箇所に所定の撓みを生じさせるＸ軸方向励振手段と、
交流駆動信号の供給を受け、前記振動子がＺ軸方向に振動するように、前記可撓部の所定箇所に所定の撓みを生じさせるＺ軸方向励振手段と、
前記振動子がＸ軸もしくはＺ軸方向に振動しているときに、前記振動子に作用する所定座標軸方向のコリオリ力を検出し、検出したコリオリ力に基づいて、前記角速度ωｘ，ωｙ，ωｚを示す電気信号を出力する角速度検出手段と、
前記Ｘ軸方向励振手段に対して、Ｘ軸励振用の交流駆動信号Ｓｘを供給するＸ軸方向駆動回路と、
前記Ｚ軸方向励振手段に対して、Ｚ軸励振用の交流駆動信号Ｓｚを供給するＺ軸方向駆動回路と、
を備え、
所定の検出周期Ｔの前半部分にＸ軸励振用期間Ｔｘ、後半部分にＺ軸励振用期間Ｔｚが設定されており、
前記Ｘ軸方向駆動回路は、前記Ｘ軸励振用期間Ｔｘ内に先頭から順に設けられた第１区間Ｕｘ１，第２区間Ｕｘ２，第３区間Ｕｘ３の３つの区間に渡って、それぞれＸ軸励振用の交流駆動信号Ｓｘ１，Ｓｘ２，Ｓｘ３を供給し、かつ、これら信号Ｓｘ１，Ｓｘ２，Ｓｘ３の振幅Ａｘ１，Ａｘ２，Ａｘ３について、振幅Ａｘ２は一定値を維持し、振幅Ａｘ１は振幅Ａｘ２よりも大きくなり、振幅Ａｘ３は振幅Ａｘ２よりも大きくなり、しかも、これら信号Ｓｘ１，Ｓｘ２，Ｓｘ３の位相φｘ１，φｘ２，φｘ３について、位相φｘ１の位相φｘ２に対する位相差δｘ１は−９０°＜δｘ１＜＋９０°の範囲内となり、位相φｘ３の位相φｘ２に対する位相差δｘ２は９０°＜δｘ２＜２７０°の範囲内となるような制御を行い、
前記Ｚ軸方向駆動回路は、前記Ｚ軸励振用期間Ｔｚ内に先頭から順に設けられた第１区間Ｕｚ１，第２区間Ｕｚ２，第３区間Ｕｚ３の３つの区間に渡って、それぞれＺ軸励振用の交流駆動信号Ｓｚ１，Ｓｚ２，Ｓｚ３を供給し、かつ、これら信号Ｓｚ１，Ｓｚ２，Ｓｚ３の振幅Ａｚ１，Ａｚ２，Ａｚ３について、振幅Ａｚ２は一定値を維持し、振幅Ａｚ１は振幅Ａｚ２よりも大きくなり、振幅Ａｚ３は振幅Ａｚ２よりも大きくなり、しかも、これら信号Ｓｚ１，Ｓｚ２，Ｓｚ３の位相φｚ１，φｚ２，φｚ３について、位相φｚ１の位相φｚ２に対する位相差δｚ１は−９０°＜δｚ１＜＋９０°の範囲内となり、位相φｚ３の位相φｚ２に対する位相差δｚ２は９０°＜δｚ２＜２７０°の範囲内となるような制御を行い、
前記角速度検出手段は、前記Ｘ軸励振用期間Ｔｘ内のうち前記振動子のＸ軸方向に関する振幅が安定すると予想される中間期間Ｔｘ２および前記Ｚ軸励振用期間Ｔｚ内のうち前記振動子のＺ軸方向に関する振幅が安定すると予想される中間期間Ｔｚ２に検出されたコリオリ力に基づいて、角速度を示す電気信号を出力することを特徴とする角速度センサ。
【請求項６】
請求項５に記載の角速度センサにおいて、
Ｘ軸方向駆動回路が、各信号Ｓｘ１，Ｓｘ２，Ｓｘ３の振幅Ａｘ１，Ａｘ２，Ａｘ３が、それぞれ一定値を維持するような制御を行い、
Ｚ軸方向駆動回路が、各信号Ｓｚ１，Ｓｚ２，Ｓｚ３の振幅Ａｚ１，Ａｚ２，Ａｚ３が、それぞれ一定値を維持するような制御を行うことを特徴とする角速度センサ。
【請求項７】
ＸＹＺ三次元直交座標系におけるＸ軸まわりの角速度ωｘ，Ｙ軸まわりの角速度ωｙ，Ｚ軸まわりの角速度ωｚを検出するための角速度センサであって、
振動子と、装置筐体に固定された固定部と、前記振動子と前記固定部とを接続する可撓部と、を有し、前記可撓部の撓みによって前記振動子が前記固定部に対して変位する構造をなす基本構造体と、
交流駆動信号の供給を受け、前記振動子がＸ軸方向に振動するように、前記可撓部の所定箇所に所定の撓みを生じさせるＸ軸方向励振手段と、
交流駆動信号の供給を受け、前記振動子がＺ軸方向に振動するように、前記可撓部の所定箇所に所定の撓みを生じさせるＺ軸方向励振手段と、
前記振動子がＸ軸もしくはＺ軸方向に振動しているときに、前記振動子に作用する所定座標軸方向のコリオリ力を検出し、検出したコリオリ力に基づいて、前記角速度ωｘ，ωｙ，ωｚを示す電気信号を出力する角速度検出手段と、
前記Ｘ軸方向励振手段に対して、Ｘ軸励振用の交流駆動信号Ｓｘを供給するＸ軸方向駆動回路と、
前記Ｚ軸方向励振手段に対して、Ｚ軸励振用の交流駆動信号Ｓｚを供給するＺ軸方向駆動回路と、
を備え、
所定の検出周期Ｔの前半部分にＸ軸励振用期間Ｔｘ、後半部分にＺ軸励振用期間Ｔｚが設定されており、
前記Ｘ軸方向駆動回路は、前記Ｘ軸励振用期間Ｔｘ内に先頭から順に設けられた第１区間Ｕｘ１，第２区間Ｕｘ２，第３区間Ｕｘ３の３つの区間に渡って、それぞれＸ軸励振用の交流駆動信号Ｓｘ１，Ｓｘ２，Ｓｘ３を供給し、かつ、信号Ｓｘ２の振幅Ａｘ２は一定値を維持し、信号Ｓｘ１，Ｓｘ２，Ｓｘ３の平均振幅をそれぞれＭｘ１，Ｍｘ２，Ｍｘ３としたときに、平均振幅Ｍｘ１が平均振幅Ｍｘ２よりも大きくなり、平均振幅Ｍｘ３が平均振幅Ｍｘ２よりも大きくなり、しかも、これら信号Ｓｘ１，Ｓｘ２，Ｓｘ３の位相φｘ１，φｘ２，φｘ３について、位相φｘ１の位相φｘ２に対する位相差δｘ１は−９０°＜δｘ１＜＋９０°の範囲内となり、位相φｘ３の位相φｘ２に対する位相差δｘ２は９０°＜δｘ２＜２７０°の範囲内となるような制御を行い、
前記Ｚ軸方向駆動回路は、前記Ｚ軸励振用期間Ｔｚ内に先頭から順に設けられた第１区間Ｕｚ１，第２区間Ｕｚ２，第３区間Ｕｚ３の３つの区間に渡って、それぞれＺ軸励振用の交流駆動信号Ｓｚ１，Ｓｚ２，Ｓｚ３を供給し、かつ、信号Ｓｚ２の振幅Ａｚ２は一定値を維持し、信号Ｓｚ１，Ｓｚ２，Ｓｚ３の平均振幅をそれぞれＭｚ１，Ｍｚ２，Ｍｚ３としたときに、平均振幅Ｍｚ１が平均振幅Ｍｚ２よりも大きくなり、平均振幅Ｍｚ３が平均振幅Ｍｚ２よりも大きくなり、しかも、これら信号Ｓｚ１，Ｓｚ２，Ｓｚ３の位相φｚ１，φｚ２，φｚ３について、位相φｚ１の位相φｚ２に対する位相差δｚ１は−９０°＜δｚ１＜＋９０°の範囲内となり、位相φｚ３の位相φｚ２に対する位相差δｚ２は９０°＜δｚ２＜２７０°の範囲内となるような制御を行い、
前記角速度検出手段は、前記Ｘ軸励振用期間Ｔｘ内のうち前記振動子のＸ軸方向に関する振幅が安定すると予想される中間期間Ｔｘ２および前記Ｚ軸励振用期間Ｔｚ内のうち前記振動子のＺ軸方向に関する振幅が安定すると予想される中間期間Ｔｚ２に検出されたコリオリ力に基づいて、角速度を示す電気信号を出力することを特徴とする角速度センサ。
【請求項８】
請求項７に記載の角速度センサにおいて、
Ｘ軸方向駆動回路が、各信号Ｓｘ１，Ｓｘ２，Ｓｘ３の振幅Ａｘ１，Ａｘ２，Ａｘ３について、振幅Ａｘ１が、第１区間Ｕｘ１の先頭から徐々に増加してゆきピークに到達した後に振幅Ａｘ２まで減少し、振幅Ａｘ２が、第２区間Ｕｘ２の期間中一定値を維持し、振幅Ａｘ３が、第３区間Ｕｘ３の先頭から徐々に増加してゆきピークに到達した後に０まで減少するような制御を行い、
Ｚ軸方向駆動回路が、各信号Ｓｚ１，Ｓｚ２，Ｓｚ３の振幅Ａｚ１，Ａｚ２，Ａｚ３について、振幅Ａｚ１が、第１区間Ｕｚ１の先頭から徐々に増加してゆきピークに到達した後に振幅Ａｚ２まで減少し、振幅Ａｚ２が、第２区間Ｕｚ２の期間中一定値を維持し、振幅Ａｚ３が、第３区間Ｕｚ３の先頭から徐々に増加してゆきピークに到達した後に０まで減少するような制御を行うことを特徴とする角速度センサ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の角速度センサにおいて、
位相差δ１、δｘ１もしくはδｚ１を０°に設定し、位相差δ２、δｘ２もしくはδｚ２を１８０°に設定することを特徴とする角速度センサ。
【請求項１０】
請求項３〜８のいずれかに記載の角速度センサにおいて、
同一検出周期Ｔ内のＸ軸励振用期間Ｔｘの末尾とＺ軸励振用期間Ｔｚの先頭が部分的に重複し、Ｚ軸励振用期間Ｔｚの末尾と次の検出周期Ｔ内のＸ軸励振用期間Ｔｘの先頭が部分的に重複するように設定されていることを特徴とする角速度センサ。
【請求項１１】
請求項３〜８のいずれかに記載の角速度センサにおいて、
Ｘ軸方向駆動回路が、振動子のＸ軸方向に関する共振周波数をもった交流駆動信号Ｓｘを供給し、
Ｚ軸方向駆動回路が、振動子のＺ軸方向に関する共振周波数をもった交流駆動信号Ｓｚを供給することを特徴とする角速度センサ。
【請求項１２】
請求項３〜８のいずれかに記載の角速度センサにおいて、
基本構造体を、下面に環状溝を有しＸＹ平面に平行な基板面をもった基板によって構成し、前記環状溝に囲まれた中心部が振動子、前記環状溝の外側部分が固定部、前記環状溝の底部からなる肉薄部分が可撓部として機能するようにし、
Ｘ軸方向励振手段が、前記基板上面における正のＸ座標値をもつ位置に配置された正側励振手段と、前記基板上面における負のＸ座標値をもつ位置に配置された負側励振手段と、によって構成され、
Ｘ軸方向駆動回路が、前記正側励振手段に供給する正側交流駆動信号Ｓｘ（＋）と、前記負側励振手段に供給する負側交流駆動信号Ｓｘ（−）と、によって構成されるＸ軸励振用の交流駆動信号Ｓｘを供給する機能を有し、前記信号Ｓｘ（＋）と前記信号Ｓｘ（−）とが互いに逆位相の信号であることを特徴とする角速度センサ。
【請求項１３】
請求項３〜８のいずれかに記載の角速度センサにおいて、
Ｘ軸方向励振手段およびＺ軸方向励振手段が、可撓部の所定箇所に固着された圧電素子によって構成されていることを特徴とする角速度センサ。
【請求項１４】
請求項３〜８のいずれかに記載の角速度センサにおいて、
Ｘ軸方向励振手段およびＺ軸方向励振手段が、可撓部もしくは振動子の所定箇所に形成された変位電極と、この変位電極に対向する位置において装置筐体に固定された固定電極と、からなる容量素子によって構成されていることを特徴とする角速度センサ。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、角速度センサに関し、特に、ＸＹＺ三次元直交座標系における各座標軸まわりの角速度を検出する機能をもった三次元角速度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
産業機器や民生用機器の分野では、内蔵用の小型角速度センサの需要が高まっている。角速度も、加速度や力と同様にベクトル量であるため、実用上は、三次元空間において独立した３軸まわりの角速度を検出可能な三次元角速度センサが望まれている。たとえば、下記の特許文献１には、三次元の加速度とともに、三次元の角速度を検出することが可能な静電型センサおよび圧電型センサが開示されている。
【０００３】
一般的な角速度センサの検出原理は、三次元直交座標系において、振動子を第１の座標軸方向に振動させた状態において、当該振動子に対して第２の座標軸方向に作用するコリオリ力を測定することにより、第３の座標軸まわりの角速度を求める、というものである。このような検出原理では、振動子の振動方向に直交する２つの座標軸まわりの角速度検出は可能であるが、振動子の振動方向を向いた座標軸まわりの角速度検出を行うことはできない。したがって、３軸まわりの角速度を検出するためには、振動子を２通りの座標軸に沿って振動させる必要がある。
【０００４】
前掲の特許文献１の＜§７．２＞には、３軸まわりの角速度検出を行うための時分割検出動作が開示されている。この検出動作では、まず、振動子を第１の座標軸方向に振動させた状態で、第２の座標軸まわりの角速度および第３の座標軸まわりの角速度を検出し、続いて、振動子を第２の座標軸方向に振動させた状態で、第１の座標軸まわりの角速度を検出することになる。同文献の＜§７．３＞には、そのような時分割検出動作を行うための検出回路も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ９４／０２３２７２号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したとおり、３軸まわりの角速度を検出するためには、振動子を第１の座標軸方向に振動させた状態での検出動作と、振動子を第２の座標軸方向に振動させた状態での検出動作とが必要になる。そこで、通常、これら２つの検出動作を時分割で行うために、１検出周期を前半期間と後半期間とに分け、前半期間では振動子を第１の座標軸方向に振動させ、後半期間では振動子を第２の座標軸方向に振動させる方法が採られる。
【０００７】
しかしながら、その質量に応じた運動エネルギーをもっている振動子の振動方向を瞬時に切り替えることは極めて困難であり、実際に振動方向を切り替える制御を行ったとしても、振動子が切替後の振動方向に沿って安定した往復運動を行うようになるまでには、ある程度の待ち時間が必要になる。したがって、従来の角速度センサでは、このような待ち時間を考慮して「１検出周期」を設定する必要が生じ、３軸まわりの角速度を得るためのサンプリング周波数を高めることが困難になる。
【０００８】
そこで本考案は、３軸まわりの角速度を得るためのサンプリング周波数を更に高めることが可能な角速度センサ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】
【０００９】
(1)   本考案の第１の態様は、ＸＹＺ三次元直交座標系におけるＹ軸まわりの角速度ωｙを検出するための角速度センサにおいて、
振動子と、装置筐体に固定された固定部と、振動子と固定部とを接続する可撓部と、を有し、可撓部の撓みによって振動子が固定部に対して変位する構造をなす基本構造体と、
交流駆動信号の供給を受け、振動子がＸ軸方向に振動するように、可撓部の所定箇所に所定の撓みを生じさせるＸ軸方向励振手段と、
振動子がＸ軸方向に振動しているときに、振動子に作用するＺ軸方向のコリオリ力を検出し、検出したコリオリ力に基づいて、角速度ωｙを示す電気信号を出力する角速度検出手段と、
Ｘ軸方向励振手段に対して、Ｘ軸励振用の交流駆動信号Ｓｘを供給するＸ軸方向駆動回路と、
を設け、
Ｘ軸方向駆動回路は、角速度検出を行うための所定の検出期間に、Ｘ軸励振用の交流駆動信号Ｓｘを供給し、励振用の交流駆動信号を供給する期間を先頭区間と後続区間とに分け、後続区間の振幅は一定値を維持し、先頭区間の振幅もしくは平均振幅は後続区間の振幅よりも大きくなり、先頭区間の位相の後続区間の位相に対する位相差δ１が、−９０°＜δ１＜＋９０°の範囲内となるように、供給する交流駆動信号の制御を行い、
角速度検出手段は、検出期間内のうち振動子のＸ軸方向に関する振幅が安定すると予想される中間期間に検出されたコリオリ力に基づいて、角速度を示す電気信号を出力するようにしたものである。
【００１０】
(2)   本考案の第２の態様は、ＸＹＺ三次元直交座標系におけるＸ軸まわりの角速度ωｘおよびＹ軸まわりの角速度ωｙを検出するための角速度センサにおいて、
振動子と、装置筐体に固定された固定部と、振動子と固定部とを接続する可撓部と、を有し、可撓部の撓みによって振動子が固定部に対して変位する構造をなす基本構造体と、
交流駆動信号の供給を受け、振動子がＺ軸方向に振動するように、可撓部の所定箇所に所定の撓みを生じさせるＺ軸方向励振手段と、
振動子がＺ軸方向に振動しているときに、振動子に作用するＹ軸方向およびＸ軸方向のコリオリ力を検出し、検出したコリオリ力に基づいて、角速度ωｘおよびωｙを示す電気信号を出力する角速度検出手段と、
Ｚ軸方向励振手段に対して、Ｚ軸励振用の交流駆動信号Ｓｚを供給するＺ軸方向駆動回路と、
を設け、
Ｚ軸方向駆動回路は、角速度検出を行うための所定の検出期間に、Ｚ軸励振用の交流駆動信号Ｓｚを供給し、励振用の交流駆動信号を供給する期間を先頭区間と後続区間とに分け、後続区間の振幅は一定値を維持し、先頭区間の振幅もしくは平均振幅は後続区間の振幅よりも大きくなり、先頭区間の位相の後続区間の位相に対する位相差δ１が、−９０°＜δ１＜＋９０°の範囲内となるように、供給する交流駆動信号の制御を行い、
角速度検出手段は、検出期間内のうち振動子のＺ軸方向に関する振幅が安定すると予想される中間期間に検出されたコリオリ力に基づいて、角速度を示す電気信号を出力するようにしたものである。
【００１１】
(3)   本考案の第３の態様は、ＸＹＺ三次元直交座標系におけるＸ軸まわりの角速度ωｘ，Ｙ軸まわりの角速度ωｙ，Ｚ軸まわりの角速度ωｚを検出するための角速度センサにおいて、
振動子と、装置筐体に固定された固定部と、振動子と固定部とを接続する可撓部と、を有し、可撓部の撓みによって振動子が固定部に対して変位する構造をなす基本構造体と、
交流駆動信号の供給を受け、振動子がＸ軸方向に振動するように、可撓部の所定箇所に所定の撓みを生じさせるＸ軸方向励振手段と、
交流駆動信号の供給を受け、振動子がＺ軸方向に振動するように、可撓部の所定箇所に所定の撓みを生じさせるＺ軸方向励振手段と、
振動子がＸ軸もしくはＺ軸方向に振動しているときに、振動子に作用する所定座標軸方向のコリオリ力を検出し、検出したコリオリ力に基づいて、角速度ωｘ，ωｙ，ωｚを示す電気信号を出力する角速度検出手段と、
Ｘ軸方向励振手段に対して、Ｘ軸励振用の交流駆動信号Ｓｘを供給するＸ軸方向駆動回路と、
Ｚ軸方向励振手段に対して、Ｚ軸励振用の交流駆動信号Ｓｚを供給するＺ軸方向駆動回路と、
を設け、
所定の検出周期Ｔの前半部分にＸ軸励振用期間Ｔｘ、後半部分にＺ軸励振用期間Ｔｚを設定し、Ｘ軸方向駆動回路は、Ｘ軸励振用期間Ｔｘ内にＸ軸励振用の交流駆動信号Ｓｘを供給し、Ｚ軸方向駆動回路は、Ｚ軸励振用期間Ｔｚ内にＺ軸励振用の交流駆動信号Ｓｚを供給し、
Ｘ軸方向駆動回路およびＺ軸方向駆動回路の少なくとも一方は、励振用の交流駆動信号を供給する期間を先頭区間と後続区間とに分け、後続区間の振幅は一定値を維持し、先頭区間の振幅もしくは平均振幅は後続区間の振幅よりも大きくなり、先頭区間の位相の後続区間の位相に対する位相差δ１が、−９０°＜δ１＜＋９０°の範囲内となるように、供給する交流駆動信号の制御を行い、
角速度検出手段は、Ｘ軸励振用期間Ｔｘ内のうち振動子のＸ軸方向に関する振幅が安定すると予想される中間期間およびＺ軸励振用期間Ｔｚ内のうち振動子のＺ軸方向に関する振幅が安定すると予想される中間期間に検出されたコリオリ力に基づいて、角速度を示す電気信号を出力するようにしたものである。
【００１２】
(4)   本考案の第４の態様は、ＸＹＺ三次元直交座標系におけるＸ軸まわりの角速度ωｘ，Ｙ軸まわりの角速度ωｙ，Ｚ軸まわりの角速度ωｚを検出するための角速度センサにおいて、
振動子と、装置筐体に固定された固定部と、振動子と固定部とを接続する可撓部と、を有し、可撓部の撓みによって振動子が固定部に対して変位する構造をなす基本構造体と、
交流駆動信号の供給を受け、振動子がＸ軸方向に振動するように、可撓部の所定箇所に所定の撓みを生じさせるＸ軸方向励振手段と、
交流駆動信号の供給を受け、振動子がＺ軸方向に振動するように、可撓部の所定箇所に所定の撓みを生じさせるＺ軸方向励振手段と、
振動子がＸ軸もしくはＺ軸方向に振動しているときに、振動子に作用する所定座標軸方向のコリオリ力を検出し、検出したコリオリ力に基づいて、角速度ωｘ，ωｙ，ωｚを示す電気信号を出力する角速度検出手段と、
Ｘ軸方向励振手段に対して、Ｘ軸励振用の交流駆動信号Ｓｘを供給するＸ軸方向駆動回路と、
Ｚ軸方向励振手段に対して、Ｚ軸励振用の交流駆動信号Ｓｚを供給するＺ軸方向駆動回路と、
を設け、
所定の検出周期Ｔの前半部分にＸ軸励振用期間Ｔｘ、後半部分にＺ軸励振用期間Ｔｚを設定し、Ｘ軸方向駆動回路は、Ｘ軸励振用期間Ｔｘ内にＸ軸励振用の交流駆動信号Ｓｘを供給し、Ｚ軸方向駆動回路は、Ｚ軸励振用期間Ｔｚ内にＺ軸励振用の交流駆動信号Ｓｚを供給し、
Ｘ軸方向駆動回路およびＺ軸方向駆動回路の少なくとも一方は、励振用の交流駆動信号を供給する期間を先頭から順に第１区間Ｕ１，第２区間Ｕ２，第３区間Ｕ３の３つの区間分け、それぞれ励振用の交流駆動信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を供給し、かつ、これら信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の振幅Ａ１，Ａ２，Ａ３について、振幅Ａ２は一定値を維持し、振幅Ａ１もしくはその平均値は振幅Ａ２よりも大きくなり、振幅Ａ３もしくはその平均値は振幅Ａ２よりも大きくなり、しかも、これら信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の位相φ１，φ２，φ３について、位相φ１の位相φ２に対する位相差δ１は−９０°＜δ１＜＋９０°の範囲内となり、位相φ３の位相φ２に対する位相差δ２は９０°＜δ２＜２７０°の範囲内となるように、供給する交流駆動信号の制御を行い、
角速度検出手段は、Ｘ軸励振用期間Ｔｘ内のうち振動子のＸ軸方向に関する振幅が安定すると予想される中間期間およびＺ軸励振用期間Ｔｚ内のうち振動子のＺ軸方向に関する振幅が安定すると予想される中間期間に検出されたコリオリ力に基づいて、角速度を示す電気信号を出力するようにしたものである。
【００１３】
(5)   本考案の第５の態様は、ＸＹＺ三次元直交座標系におけるＸ軸まわりの角速度ωｘ，Ｙ軸まわりの角速度ωｙ，Ｚ軸まわりの角速度ωｚを検出するための角速度センサにおいて、
振動子と、装置筐体に固定された固定部と、振動子と固定部とを接続する可撓部と、を有し、可撓部の撓みによって振動子が固定部に対して変位する構造をなす基本構造体と、
交流駆動信号の供給を受け、振動子がＸ軸方向に振動するように、可撓部の所定箇所に所定の撓みを生じさせるＸ軸方向励振手段と、
交流駆動信号の供給を受け、振動子がＺ軸方向に振動するように、可撓部の所定箇所に所定の撓みを生じさせるＺ軸方向励振手段と、
振動子がＸ軸もしくはＺ軸方向に振動しているときに、振動子に作用する所定座標軸方向のコリオリ力を検出し、検出したコリオリ力に基づいて、角速度ωｘ，ωｙ，ωｚを示す電気信号を出力する角速度検出手段と、
Ｘ軸方向励振手段に対して、Ｘ軸励振用の交流駆動信号Ｓｘを供給するＸ軸方向駆動回路と、
Ｚ軸方向励振手段に対して、Ｚ軸励振用の交流駆動信号Ｓｚを供給するＺ軸方向駆動回路と、
を設け、
所定の検出周期Ｔの前半部分にＸ軸励振用期間Ｔｘ、後半部分にＺ軸励振用期間Ｔｚを設定し、
Ｘ軸方向駆動回路は、Ｘ軸励振用期間Ｔｘ内に先頭から順に設けられた第１区間Ｕｘ１，第２区間Ｕｘ２，第３区間Ｕｘ３の３つの区間に渡って、それぞれＸ軸励振用の交流駆動信号Ｓｘ１，Ｓｘ２，Ｓｘ３を供給し、かつ、これら信号Ｓｘ１，Ｓｘ２，Ｓｘ３の振幅Ａｘ１，Ａｘ２，Ａｘ３について、振幅Ａｘ２は一定値を維持し、振幅Ａｘ１は振幅Ａｘ２よりも大きくなり、振幅Ａｘ３は振幅Ａｘ２よりも大きくなり、しかも、これら信号Ｓｘ１，Ｓｘ２，Ｓｘ３の位相φｘ１，φｘ２，φｘ３について、位相φｘ１の位相φｘ２に対する位相差δｘ１は−９０°＜δｘ１＜＋９０°の範囲内となり、位相φｘ３の位相φｘ２に対する位相差δｘ２は９０°＜δｘ２＜２７０°の範囲内となるような制御を行い、
Ｚ軸方向駆動回路は、Ｚ軸励振用期間Ｔｚ内に先頭から順に設けられた第１区間Ｕｚ１，第２区間Ｕｚ２，第３区間Ｕｚ３の３つの区間に渡って、それぞれＺ軸励振用の交流駆動信号Ｓｚ１，Ｓｚ２，Ｓｚ３を供給し、かつ、これら信号Ｓｚ１，Ｓｚ２，Ｓｚ３の振幅Ａｚ１，Ａｚ２，Ａｚ３について、振幅Ａｚ２は一定値を維持し、振幅Ａｚ１は振幅Ａｚ２よりも大きくなり、振幅Ａｚ３は振幅Ａｚ２よりも大きくなり、しかも、これら信号Ｓｚ１，Ｓｚ２，Ｓｚ３の位相φｚ１，φｚ２，φｚ３について、位相φｚ１の位相φｚ２に対する位相差δｚ１は−９０°＜δｚ１＜＋９０°の範囲内となり、位相φｚ３の位相φｚ２に対する位相差δｚ２は９０°＜δｚ２＜２７０°の範囲内となるような制御を行い、
角速度検出手段は、Ｘ軸励振用期間Ｔｘ内のうち振動子のＸ軸方向に関する振幅が安定すると予想される中間期間Ｔｘ２およびＺ軸励振用期間Ｔｚ内のうち振動子のＺ軸方向に関する振幅が安定すると予想される中間期間Ｔｚ２に検出されたコリオリ力に基づいて、角速度を示す電気信号を出力するようにしたものである。
【００１４】
(6)   本考案の第６の態様は、上述の第５の態様に係る角速度センサにおいて、
Ｘ軸方向駆動回路が、各信号Ｓｘ１，Ｓｘ２，Ｓｘ３の振幅Ａｘ１，Ａｘ２，Ａｘ３が、それぞれ一定値を維持するような制御を行い、
Ｚ軸方向駆動回路が、各信号Ｓｚ１，Ｓｚ２，Ｓｚ３の振幅Ａｚ１，Ａｚ２，Ａｚ３が、それぞれ一定値を維持するような制御を行うようにしたものである。
【００１５】
(7)   本考案の第７の態様は、ＸＹＺ三次元直交座標系におけるＸ軸まわりの角速度ωｘ，Ｙ軸まわりの角速度ωｙ，Ｚ軸まわりの角速度ωｚを検出するための角速度センサにおいて、
振動子と、装置筐体に固定された固定部と、振動子と固定部とを接続する可撓部と、を有し、可撓部の撓みによって振動子が固定部に対して変位する構造をなす基本構造体と、
交流駆動信号の供給を受け、振動子がＸ軸方向に振動するように、可撓部の所定箇所に所定の撓みを生じさせるＸ軸方向励振手段と、
交流駆動信号の供給を受け、振動子がＺ軸方向に振動するように、可撓部の所定箇所に所定の撓みを生じさせるＺ軸方向励振手段と、
振動子がＸ軸もしくはＺ軸方向に振動しているときに、振動子に作用する所定座標軸方向のコリオリ力を検出し、検出したコリオリ力に基づいて、角速度ωｘ，ωｙ，ωｚを示す電気信号を出力する角速度検出手段と、
Ｘ軸方向励振手段に対して、Ｘ軸励振用の交流駆動信号Ｓｘを供給するＸ軸方向駆動回路と、
Ｚ軸方向励振手段に対して、Ｚ軸励振用の交流駆動信号Ｓｚを供給するＺ軸方向駆動回路と、
を設け、
所定の検出周期Ｔの前半部分にＸ軸励振用期間Ｔｘ、後半部分にＺ軸励振用期間Ｔｚを設定し、
Ｘ軸方向駆動回路は、Ｘ軸励振用期間Ｔｘ内に先頭から順に設けられた第１区間Ｕｘ１，第２区間Ｕｘ２，第３区間Ｕｘ３の３つの区間に渡って、それぞれＸ軸励振用の交流駆動信号Ｓｘ１，Ｓｘ２，Ｓｘ３を供給し、かつ、信号Ｓｘ２の振幅Ａｘ２は一定値を維持し、信号Ｓｘ１，Ｓｘ２，Ｓｘ３の平均振幅をそれぞれＭｘ１，Ｍｘ２，Ｍｘ３としたときに、平均振幅Ｍｘ１が平均振幅Ｍｘ２よりも大きくなり、平均振幅Ｍｘ３が平均振幅Ｍｘ２よりも大きくなり、しかも、これら信号Ｓｘ１，Ｓｘ２，Ｓｘ３の位相φｘ１，φｘ２，φｘ３について、位相φｘ１の位相φｘ２に対する位相差δｘ１は−９０°＜δｘ１＜＋９０°の範囲内となり、位相φｘ３の位相φｘ２に対する位相差δｘ２は９０°＜δｘ２＜２７０°の範囲内となるような制御を行い、
Ｚ軸方向駆動回路は、Ｚ軸励振用期間Ｔｚ内に先頭から順に設けられた第１区間Ｕｚ１，第２区間Ｕｚ２，第３区間Ｕｚ３の３つの区間に渡って、それぞれＺ軸励振用の交流駆動信号Ｓｚ１，Ｓｚ２，Ｓｚ３を供給し、かつ、信号Ｓｚ２の振幅Ａｚ２は一定値を維持し、信号Ｓｚ１，Ｓｚ２，Ｓｚ３の平均振幅をそれぞれＭｚ１，Ｍｚ２，Ｍｚ３としたときに、平均振幅Ｍｚ１が平均振幅Ｍｚ２よりも大きくなり、平均振幅Ｍｚ３が平均振幅Ｍｚ２よりも大きくなり、しかも、これら信号Ｓｚ１，Ｓｚ２，Ｓｚ３の位相φｚ１，φｚ２，φｚ３について、位相φｚ１の位相φｚ２に対する位相差δｚ１は−９０°＜δｚ１＜＋９０°の範囲内となり、位相φｚ３の位相φｚ２に対する位相差δｚ２は９０°＜δｚ２＜２７０°の範囲内となるような制御を行い、
角速度検出手段は、Ｘ軸励振用期間Ｔｘ内のうち振動子のＸ軸方向に関する振幅が安定すると予想される中間期間Ｔｘ２およびＺ軸励振用期間Ｔｚ内のうち振動子のＺ軸方向に関する振幅が安定すると予想される中間期間Ｔｚ２に検出されたコリオリ力に基づいて、角速度を示す電気信号を出力するようにしたものである。
【００１６】
(8)   本考案の第８の態様は、上述の第７の態様に係る角速度センサにおいて、
Ｘ軸方向駆動回路が、各信号Ｓｘ１，Ｓｘ２，Ｓｘ３の振幅Ａｘ１，Ａｘ２，Ａｘ３について、振幅Ａｘ１が、第１区間Ｕｘ１の先頭から徐々に増加してゆきピークに到達した後に振幅Ａｘ２まで減少し、振幅Ａｘ２が、第２区間Ｕｘ２の期間中一定値を維持し、振幅Ａｘ３が、第３区間Ｕｘ３の先頭から徐々に増加してゆきピークに到達した後に０まで減少するような制御を行い、
Ｚ軸方向駆動回路が、各信号Ｓｚ１，Ｓｚ２，Ｓｚ３の振幅Ａｚ１，Ａｚ２，Ａｚ３について、振幅Ａｚ１が、第１区間Ｕｚ１の先頭から徐々に増加してゆきピークに到達した後に振幅Ａｚ２まで減少し、振幅Ａｚ２が、第２区間Ｕｚ２の期間中一定値を維持し、振幅Ａｚ３が、第３区間Ｕｚ３の先頭から徐々に増加してゆきピークに到達した後に０まで減少するような制御を行うようにしたものである。
【００１７】
(9)   本考案の第９の態様は、上述の第１〜第８の態様に係る角速度センサにおいて、
位相差δ１、δｘ１もしくはδｚ１を０°に設定し、位相差δ２、δｘ２もしくはδｚ２を１８０°に設定するようにしたものである。
【００１８】
(10)  本考案の第１０の態様は、上述の第３〜第８の態様に係る角速度センサにおいて、
同一検出周期Ｔ内のＸ軸励振用期間Ｔｘの末尾とＺ軸励振用期間Ｔｚの先頭が部分的に重複し、Ｚ軸励振用期間Ｔｚの末尾と次の検出周期Ｔ内のＸ軸励振用期間Ｔｘの先頭が部分的に重複するように設定したものである。
【００１９】
(11)  本考案の第１１の態様は、上述の第３〜第８の態様に係る角速度センサにおいて、
Ｘ軸方向駆動回路が、振動子のＸ軸方向に関する共振周波数をもった交流駆動信号Ｓｘを供給し、
Ｚ軸方向駆動回路が、振動子のＺ軸方向に関する共振周波数をもった交流駆動信号Ｓｚを供給するようにしたものである。
【００２０】
(12)  本考案の第１２の態様は、上述の第３〜第８の態様に係る角速度センサにおいて、
基本構造体を、下面に環状溝を有しＸＹ平面に平行な基板面をもった基板によって構成し、環状溝に囲まれた中心部が振動子、環状溝の外側部分が固定部、環状溝の底部からなる肉薄部分が可撓部として機能するようにし、
Ｘ軸方向励振手段が、基板上面における正のＸ座標値をもつ位置に配置された正側励振手段と、基板上面における負のＸ座標値をもつ位置に配置された負側励振手段と、によって構成され、
Ｘ軸方向駆動回路が、正側励振手段に供給する正側交流駆動信号Ｓｘ（＋）と、負側励振手段に供給する負側交流駆動信号Ｓｘ（−）と、によって構成されるＸ軸励振用の交流駆動信号Ｓｘを供給する機能を有し、信号Ｓｘ（＋）と信号Ｓｘ（−）とが互いに逆位相の信号であるようにしたものである。
【００２１】
(13)  本考案の第１３の態様は、上述の第３〜第８の態様に係る角速度センサにおいて、
Ｘ軸方向励振手段およびＺ軸方向励振手段を、可撓部の所定箇所に固着された圧電素子によって構成したものである。
【００２２】
(14)  本考案の第１４の態様は、上述の第３〜第８の態様に係る角速度センサにおいて、
Ｘ軸方向励振手段およびＺ軸方向励振手段を、可撓部もしくは振動子の所定箇所に形成された変位電極と、この変位電極に対向する位置において装置筐体に固定された固定電極と、からなる容量素子によって構成したものである。
【考案の効果】
【００２３】
本考案に係る角速度センサでは、振動子を所定軸方向に振動させながら当該軸に直交する軸まわりの角速度検出を行う場合に、振動子を励振させるための交流駆動信号の振幅もしくは平均振幅を、中間区間に比べて先頭区間で大きくなるように設定し、かつ、この先頭区間での駆動信号の位相の中間区間での駆動信号の位相に対する位相差が−９０°〜＋９０°の範囲となるようにしたため、振動子の振幅の立ち上がり期間を短縮することができ、振動子の振動をより早く安定させることができるようになる。また、振動子を励振させるための交流駆動信号の振幅もしくは平均振幅を、中間区間に比べて末尾区間で大きくなるように設定し、かつ、この末尾区間での駆動信号の位相を９０°〜２７０°の範囲でずらすようにしたため、振動子の振幅の立ち下がり期間を短縮することができ、振動子の振幅をより早く零にすることができるようになる。かくして、振動子の振動方向を速やかに切り替えることが可能になり、サンプリング周波数を更に高めることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本考案の第１の実施形態に係る角速度センサの物理的構造部の側断面図である。
【図２】本考案の第１の実施形態に係る角速度センサの物理的構造部の上面図である（ハッチングは電極形状を示すためのものであり、断面を示すためのものではない）。
【図３】本考案の第１の実施形態に係る角速度センサの回路図である。
【図４】本考案の第１の実施形態に係る角速度センサで利用されるＸ軸励振用の交流駆動信号Ｓｘの波形およびこれに同期して生じる振動子の変位ΔＸを示すグラフである。
【図５】本考案の第１の実施形態に係る角速度センサで利用されるＺ軸励振用の交流駆動信号Ｓｚの波形およびこれに同期して生じる振動子の変位ΔＺを示すグラフである。
【図６】振動子の振動方向の瞬時切替が可能であると仮定した場合の検出動作のタイミングチャートである。
【図７】従来の角速度センサで行われている一般的な検出動作のタイミングチャートである。
【図８】本考案に係る角速度センサで供給される交流駆動信号の前端部分の波形を示すグラフである。
【図９】本考案に係る角速度センサで供給される交流駆動信号の後端部分の波形を示すグラフである。
【図１０】本考案に係る角速度センサで供給される交流駆動信号の全体波形を示すグラフである。
【図１１】本考案に係る角速度センサで行われる検出動作のタイミングチャートである。
【図１２】本考案に係る角速度センサで供給される別な形態の交流駆動信号の全体波形を示すグラフである。
【図１３】本考案の第２の実施形態に係る角速度センサの物理的構造部の側断面図である。
【図１４】図１３に示す物理的構造部における基本構造体４０の上面図である（ハッチングは電極形状を示すためのものであり、断面を示すためのものではない）。
【図１５】図１３に示す物理的構造部における天蓋基板５０の下面図である（ハッチングは電極形状を示すためのものであり、断面を示すためのものではない）。
【図１６】本考案の第２の実施形態に係る角速度センサで利用されるＸ軸励振用の交流駆動信号Ｓｘの波形およびこれに同期して生じる振動子の変位ΔＸを示すグラフである。
【図１７】本考案の第２の実施形態に係る角速度センサで利用されるＺ軸励振用の交流駆動信号Ｓｚの波形およびこれに同期して生じる振動子の変位ΔＺを示すグラフである。
【考案を実施するための形態】
【００２５】
以下、本考案を図示する実施形態に基づいて説明する。
【００２６】
＜＜＜  §１．  角速度センサの基本構造および基本動作  ＞＞＞
図１は、本考案の第１の実施形態に係る角速度センサの物理的構造部の側断面図であり、図２は、その上面図である。ここに示す物理的構造部自体は、従来の角速度センサにおいても採用されている構造であり、本考案に固有の構造ではない。ただ、便宜上、ここでは、図１および図２に示す物理的構造部を用いた角速度センサに本考案を適用した例を、第１の実施形態として説明する。
【００２７】
図１，図２に示すとおり、このセンサの物理的構造部は、基本構造体１０、電極層２０（共通電極Ｅ０）、圧電素子３０、検出用電極Ｄ１〜Ｄ４、励振用電極Ｅ１〜Ｅ４によって構成されている。
【００２８】
基本構造体１０は、平面が正方形をなす基板の下面に、環状溝Ｇを形成することによって構成される。図示の例の場合、環状溝Ｇは円環状（いわゆる、ドーナツ状）の溝であり、図１に示すとおり、この環状溝Ｇに囲まれた円柱状の中心部が振動子１１として機能し、この環状溝Ｇの底部からなる肉薄部分（基板上面のワッシャ状の部分）が可撓部１２として機能し、この環状溝Ｇの外側部分が固定部１３として機能する。
【００２９】
図１に示された物理的構造部全体は、図示されていない装置筐体内に収容され、固定部１３の下面は、この装置筐体の底面に固着される。振動子１１の下面の位置は、固定部１３の下面の位置よりも若干上方になるように設定されているため、振動子１１は装置筐体に対して接触せずに宙づりの状態になっている。可撓部１２は、厚みが小さいために可撓性を有しており、振動子１１は、所定範囲内の自由度をもって、装置筐体内で変位することができる。
【００３０】
ここでは、図示のとおり、振動子１１の重心位置に原点Ｏをとり、図１の右方向にＸ軸、紙面垂直奥方向にＹ軸、図１の上方向にＺ軸をとって、ＸＹＺ三次元直交座標系を定義する。図１は、この物理的構造部をＸＺ平面で切断した断面図に相当する。基本構造体１０を構成する基板の基板面（基本構造体１０の上面）は、ＸＹ平面に平行な面になる。
【００３１】
基本構造体１０の上面には、円盤状の電極層２０が固着されており、その上面には、円盤状の圧電素子３０が固着されており、更にその上面には、４枚の検出用電極Ｄ１〜Ｄ４および４枚の励振用電極Ｅ１〜Ｅ４が固着されている。図２の上面図に示すとおり、電極層２０と圧電素子３０の平面形状は同一サイズの円であり、上方から見ると、電極層２０は圧電素子３０の下に隠れて見えない状態になる。ただ、電極層２０の一部分は、配線用突起部２１を形成しており、図２に示すように、Ｘ軸正方向に突き出している。以下、この電極層２０を共通電極Ｅ０と呼ぶことにする。共通電極Ｅ０は、配線用突起部２１を介して接地されている。
【００３２】
４枚の検出用電極Ｄ１〜Ｄ４および４枚の励振用電極Ｅ１〜Ｅ４は、図２に示すとおり、いずれも平面が扇形をした電極であり、Ｄ１，Ｅ１はＸ軸の正領域上方、Ｄ２，Ｅ２はＸ軸の負領域上方、Ｄ３，Ｅ３はＹ軸の正領域上方、Ｄ４，Ｅ４はＹ軸の負領域上方にそれぞれ配置されている。ここで、Ｚ軸を中心として、検出用電極Ｄ１〜Ｄ４は内側、励振用電極Ｅ１〜Ｅ４は外側に配置されているが、内外の配置を逆にしてもかまわない。なお、図２におけるハッチングは、個々の電極形状を示すためのものであり、断面を示すためのものではない。
【００３３】
この図１，図２に示す物理的構造部は、配線用突起部２１の部分を除いて、ＸＺ平面およびＹＺ平面の双方について幾何学的な対称性を有している。このような物理的構造部の対称性は、後述する検出動作において座標軸対称性を得るために役立つ。
【００３４】
圧電素子３０は、前述したとおり円盤状の素子であるが、所定部分の上下方向に所定極性の電圧を印加すると、当該部分が水平方向に伸縮する性質をもっている（伸びるか／縮むかは、上下に印加した電圧の極性に依存する）。
【００３５】
たとえば、図２において、共通電極Ｅ０を接地した状態にして、電極Ｅ１とＥ２に交流駆動信号を供給すると、電極Ｅ１，Ｅ２の下方に位置する圧電素子の各部分が、供給した交流駆動信号に同期して伸縮する。そこで、電極Ｅ１に供給する信号と電極Ｅ２に供給する信号とが逆位相の信号になるようにすれば、電極Ｅ１，Ｅ２の下方に位置する圧電素子の各部分の伸縮状態が常に逆になるため、振動子１１はＸ軸方向に振動する。一方、共通電極Ｅ０を接地した状態にして、４枚の電極Ｅ１〜Ｅ４すべてに同位相の交流駆動信号を供給すると、電極Ｅ１〜Ｅ４の下方に位置する圧電素子の各部分が、供給した交流駆動信号に同期して同時に伸縮する。このため、振動子１１はＺ軸方向に振動する。
【００３６】
このように、４枚の励振用電極Ｅ１〜Ｅ４のそれぞれに所定の交流駆動信号を供給することにより、振動子１１をＸ軸方向に振動させることもできるし、Ｚ軸方向に振動させることもできる。
【００３７】
一方、共通電極Ｅ０の電位（接地電位）を基準として、４枚の検出用電極Ｄ１〜Ｄ４の電圧をそれぞれ符号を考慮して測定すれば、振動子１１の変位状態を検出することができる。たとえば、振動子１１のＸ軸方向の変位ΔＸ（振動子１１の重心位置のＸ座標値）は、電極Ｄ１の電圧と電極Ｄ２の電圧との差として検出でき、振動子１１のＹ軸方向の変位ΔＹ（振動子１１の重心位置のＹ座標値）は、電極Ｄ３の電圧と電極Ｄ４の電圧との差として検出でき、振動子１１のＺ軸方向の変位ΔＺ（振動子１１の重心位置のＺ座標値）は、電極Ｄ１の電圧、電極Ｄ２の電圧、電極Ｄ３の電圧、電極Ｄ４の電圧の総和として検出できる。
【００３８】
振動子１１に所定方向にコリオリ力が加わると、振動子１１は当該方向に変位することになるので、結局、振動子１１に作用した各座標軸方向のコリオリ力を、４枚の検出用電極Ｄ１〜Ｄ４の電圧に基づいて検出することができ、各座標軸まわりの角速度を検出することができる。
【００３９】
図３は、図１，図２に示す物理的構造部を用いた第１の実施形態に係る角速度センサに用いられる回路部分を示す回路図である。この回路図において、符号Ｄ１〜Ｄ４は、図２に示す検出用電極Ｄ１〜Ｄ４を示し、符号Ｅ１〜Ｅ４は、図２に示す励振用電極Ｅ１〜Ｅ４を示し、符号Ｅ０は、図１に示す電極層２０（接地された共通電極）を示している。実際には、各電極Ｄ１〜Ｄ４と共通電極Ｅ０との間、および各電極Ｅ１〜Ｅ４と共通電極Ｅ０との間には、圧電素子３０が介挿されているが、図３の回路図では、圧電素子３０は省略されている。
【００４０】
Ｘ軸方向駆動回路７１は、振動子１１をＸ軸方向に振動させるための交流駆動信号Ｓｘを、励振用電極Ｅ１，Ｅ２に供給する機能を果たす。より具体的には、交流駆動信号Ｓｘは、図４のグラフに示されているように、互いに逆位相の交流駆動信号Ｓｘ（＋）とＳｘ（−）とによって構成されている（中央の水平線は接地電位を示す）。ここで、グラフの波形図に示す一点鎖線は包絡線である（以下のグラフについても同様）。両駆動信号Ｓｘ（＋），Ｓ（−）は、同一の一定振幅Ａｘをもつ正弦波信号であるが、その位相は互いに逆転している。図３の回路図に示すとおり、信号Ｓｘ（＋）は励振用電極Ｅ１に供給され、信号Ｓｘ（−）は励振用電極Ｅ２に供給される。
【００４１】
前述したとおり、電極Ｅ１，Ｅ２に対して、このように逆位相の駆動信号を供給すると、振動子１１はＸ軸方向に振動する。一般に、振動子１１は、基本構造体１０の形状、各部の寸法、材質などによって定まる固有の共振周波数を有しており、この共振周波数で振動させるのが最も効率的である。図４に示すΔＸのグラフは、振動子１１のＸ軸方向の変位を示すものである。振動子１１の振動周期は、駆動信号Ｓｘの周期に等しくなるが、位相は若干遅れることになる。特に、振動子１１を共振周波数で振動させた場合、変位ΔＸは、駆動信号Ｓｘ（＋）に対して、ほぼ９０°だけ位相が遅延する。なお、所定の許容範囲内では、振動子１１の振幅Ｂｘは、駆動信号Ｓｘの振幅Ａｘによって制御することができ、振幅Ａｘを増減すると、振幅Ｂｘもそれに応じて増減する。
【００４２】
一方、Ｚ軸方向駆動回路７２は、振動子１１をＺ軸方向に振動させるための交流駆動信号Ｓｚを、励振用電極Ｅ１〜Ｅ４に供給する機能を果たす。より具体的には、交流駆動信号Ｓｚは、図５のグラフに示されているように、水平線で示す接地電位を中心として、一定振幅Ａｚで正負に振れる正弦波信号である。図３の回路図に示すとおり、駆動信号Ｓｚは４枚の励振用電極Ｅ１〜Ｅ４のすべてに供給される。
【００４３】
前述したとおり、電極Ｅ１〜Ｅ４に対して、このような周期的信号を供給すると、振動子１１はＺ軸方向に振動する。図５に示すΔＺのグラフは、振動子１１のＺ軸方向の変位を示すものである。振動子１１の振動周期は、駆動信号Ｓｚの周期に等しくなるが、上述したとおり、共振周波数で振動させた場合、位相はほぼ９０°だけ遅延する。なお、所定の許容範囲内では、振動子１１の振幅Ｂｚは、駆動信号Ｓｚの振幅Ａｚによって制御することができ、振幅Ａｚを増減すると、振幅Ｂｚもそれに応じて増減する。
【００４４】
結局、Ｘ軸方向駆動回路７１を動作させて、電極Ｅ１，Ｅ２に対してＸ軸励振用の交流駆動信号Ｓｘ（すなわち、Ｓｘ（＋）とＳｘ（−））を供給している期間は、振動子１１をＸ軸方向に振動させることができ、Ｚ軸方向駆動回路７２を動作させて、電極Ｅ１〜Ｅ４に対してＺ軸励振用の交流駆動信号Ｓｚを供給している期間は、振動子１１をＺ軸方向に振動させることができる。図３の回路図に示されている各検出回路８１〜８３は、このように振動子１１が所定方向に振動している状態において、振動子１１の所定軸方向の変位（所定軸方向に作用したコリオリ力）を検出し、所定軸まわりの角速度を検出する機能を果たす。
【００４５】
まず、コリオリ力Ｆｘ検出回路８１は、Ｚ軸方向に振動中の振動子１１に対して、Ｘ軸方向に作用したコリオリ力Ｆｘを、振動子１１のＸ軸方向への変位により検出する回路であり、検出用電極Ｄ１の電圧と検出用電極Ｄ２の電圧との差を、Ｙ軸まわりの角速度ωｙを示す値として出力する。この検出法は、振動子の質量をｍ、Ｚ軸方向への運動速度をＶｚとしたときに、コリオリ力Ｆｘと角速度ωｙとの間に、Ｆｘ＝２ｍ・Ｖｚ・ωｙなる式が成り立つことを利用したものである。
【００４６】
また、コリオリ力Ｆｙ検出回路８２は、Ｘ軸方向もしくはＺ軸方向に振動中の振動子１１に対して、Ｙ軸方向に作用したコリオリ力Ｆｙを、振動子１１のＹ軸方向への変位により検出する回路であり、検出用電極Ｄ３の電圧と検出用電極Ｄ４の電圧との差を、Ｚ軸まわりの角速度ωｚ（Ｘ軸方向に振動中の場合）もしくはＸ軸まわりの角速度ωｘ（Ｚ軸方向に振動中の場合）を示す値として出力する。この検出法は、振動子の質量をｍ、Ｘ軸方向への運動速度をＶｘとしたときに、コリオリ力Ｆｙと角速度ωｚとの間に、Ｆｙ＝２ｍ・Ｖｘ・ωｚなる式が成り立つことを利用したものであり、また、振動子の質量をｍ、Ｚ軸方向への運動速度をＶｚとしたときに、コリオリ力Ｆｙと角速度ωｘとの間に、Ｆｙ＝２ｍ・Ｖｚ・ωｘなる式が成り立つことを利用したものである。
【００４７】
そして、コリオリ力Ｆｚ検出回路８３は、Ｘ軸方向に振動中の振動子１１に対して、Ｚ軸方向に作用したコリオリ力Ｆｚを、振動子１１のＺ軸方向への変位により検出する回路であり、検出用電極Ｄ１〜Ｄ４の電圧の総和を、Ｙ軸まわりの角速度ωｙを示す値として出力する。この検出法は、振動子の質量をｍ、Ｘ軸方向への運動速度をＶｘとしたときに、コリオリ力Ｆｚと角速度ωｙとの間に、Ｆｚ＝２ｍ・Ｖｘ・ωｙなる式が成り立つことを利用したものである。なお、この角速度ωｙは、コリオリ力Ｆｘ検出回路８１によっても検出することができるので、実用上は、コリオリ力Ｆｚ検出回路８３は省略してよい（図に括弧を付したのは、検出回路８３が省略できることを示す）。
【００４８】
クロック回路９０は、各回路７１，７２，８１〜８３にクロック信号φを供給する機能を果たす。Ｘ軸方向駆動回路７１およびＺ軸方向駆動回路７２は、このクロック信号φに同期した交流駆動信号Ｓｘ，Ｓｚを発生させる。また、各検出回路８１〜８３は、このクロック信号φに同期した所定タイミングでコリオリ力の検出を行う。このようなコリオリ力の検出処理は、前掲の特許文献１などに開示されている公知の技術であるため、ここでは詳しい説明は省略する。
【００４９】
なお、前述したとおり、振動子１１は、各座標軸について、基本構造体１０の形状、各部の寸法、材質などによって定まる固有の共振周波数を有しており、この共振周波数で振動させるのが最も効率的である。したがって、Ｘ軸方向駆動回路７１が供給する交流駆動信号Ｓｘの周波数は、振動子１１のＸ軸方向に関する固有の共振周波数となるようにし、Ｚ軸方向駆動回路７２が供給する交流駆動信号Ｓｚの周波数は、振動子１１のＺ軸方向に関する固有の共振周波数となるようにするのが好ましい。
【００５０】
ここに示す実施形態の場合、Ｘ軸方向についての共振周波数とＺ軸方向についての共振周波数とが一致するように基本構造体１０を設計してあり、クロック回路９０は当該共通の共振周波数に対応するクロック信号φを供給する。したがって、交流駆動信号Ｓｘ，Ｓｚは、Ｘ軸方向およびＺ軸方向についての共振周波数をもった信号であり、振動子１１は、Ｘ軸方向についても、Ｚ軸方向についても、その共振周波数で励振させられることになる。
【００５１】
＜＜＜  §２．  本考案の特徴となる交流駆動信号  ＞＞＞
さて、§１では、本考案の第１の実施形態に係る角速度センサの基本構造および基本動作を述べたが、当該基本構造および基本動作それ自体は、本考案に固有のものではない。本考案の特徴は、Ｘ軸方向駆動回路７１が供給する交流駆動信号ＳｘおよびＺ軸方向駆動回路７２が供給する交流駆動信号Ｓｚの波形（振幅および位相）にある。実際、本考案では、図４および図５に示した信号Ｓｘ（＋），Ｓｘ（−），Ｓｚとは異なる波形をもった交流駆動信号を用いて振動子１１を励振させることになる。
【００５２】
ここでは、まず、図３に示す回路を用いて（ここでは、コリオリ力Ｆｚ検出回路８３を省略した回路を用いることにする）、三次元の角速度ωｘ，ωｙ，ωｚを検出する時分割検出動作を考えてみよう。
【００５３】
図６は、振動子の振動方向の瞬時切替が可能であると仮定した場合の検出動作のタイミングチャートである。図の最下段に示す時間軸ｔ上には、時刻ｔ０〜ｔ４が示されている。ここでは、時刻ｔ０〜ｔ２の期間を１検出周期Ｔとし、その前半、すなわち時刻ｔ０〜ｔ１をＸ軸励振用期間Ｔｘ、その後半、すなわち時刻ｔ１〜ｔ２をＺ軸励振用期間Ｔｚとする。時刻ｔ２〜ｔ４の期間は次の検出周期Ｔであり、時刻ｔ０〜ｔ２の期間と全く同じ動作が行われる。
【００５４】
図６に示す信号Ｓｘは、Ｘ軸励振用の交流駆動信号であり、信号Ｓｚは、Ｚ軸励振用の交流駆動信号である。ここで述べる実施形態の場合、Ｘ軸励振用の交流駆動信号Ｓｘは、図４に示すように、電極Ｅ１に供給するための信号Ｓｘ（＋）と、電極Ｅ２に供給するための信号Ｓｘ（−）との２つの信号によって構成されている。これら２つの信号は相互に位相が反転した関係にある。図６では、便宜上、これら２つの信号のうち、信号Ｓｘ（＋）を信号Ｓｘとして示すことにする。一方、図６に示す信号Ｓｚは、図５に示す信号Ｓｚと同じものであり、４枚の電極Ｅ１〜Ｅ４に供給されることになる。また、図６に示す変位ΔＸ，ΔＺは、それぞれ図４，図５に示す変位ΔＸ，ΔＺに対応するものである。
【００５５】
ここで、図６のＸ軸励振用期間Ｔｘに注目すると、Ｘ軸方向駆動回路７１からの交流駆動信号Ｓｘの供給により、振動子は変位ΔＸを生じてＸ軸方向に振動することになる。続くＺ軸励振用期間Ｔｚに注目すると、Ｚ軸方向駆動回路７２からの交流駆動信号Ｓｚの供給により、振動子は変位ΔＺを生じてＺ軸方向に振動することになる。したがって、Ｘ軸励振用期間Ｔｘの間、コリオリ力Ｆｙ検出回路８２によって、振動子に作用したＹ軸方向のコリオリ力Ｆｙを検出すれば、当該検出値はＺ軸まわりの角速度ωｚを示すものになる。また、Ｚ軸励振用期間Ｔｚの間、コリオリ力Ｆｘ検出回路８１によって、振動子に作用したＸ軸方向のコリオリ力Ｆｘを検出すれば、当該検出値はＹ軸まわりの角速度ωｙを示すものになり、コリオリ力Ｆｙ検出回路８２によって、振動子に作用したＹ軸方向のコリオリ力Ｆｙを検出すれば、当該検出値はＸ軸まわりの角速度ωｘを示すものになる。かくして、１検出周期Ｔの期間に、三次元の角速度ωｘ，ωｙ，ωｚを得ることができる。
【００５６】
このように、図６のタイミングチャートに示す方法で検出動作を行えば、理論的には、検出周期Ｔをサンプリング周期として、三次元角速度ωｘ，ωｙ，ωｚの検出が可能になる。しかしながら、実際には、この図６のタイミングチャートに示す検出動作は、うまく機能しない。これは、実際には、運動中の振動子には慣性力が働くため、振動子の振動方向を瞬時に切り替えることができないためである。すなわち、図６のタイミングチャートは、時刻ｔ１において振動子の振動方向がＸ軸方向からＺ軸方向に瞬時に切り替わり、時刻ｔ２において振動子の振動方向がＺ軸方向からＸ軸方向に瞬時に切り替わり、...という仮定の下でのみ成り立つものである。
【００５７】
実際には、時刻ｔ１において交流駆動信号Ｓｘの供給を停止したとしても、変位ΔＸが直ちに零になるわけではなく、振動子のＸ軸方向に関する振動振幅は時刻ｔ１以降に徐々に減衰することになり、振幅の立ち下がり期間が必要になる。同様に、実際には、時刻ｔ１において交流駆動信号Ｓｚの供給を開始したとしても、図示のような変位ΔＺが急に生じるわけではなく、振動子のＺ軸方向に関する振動振幅は時刻ｔ１以降に徐々に増加することになり、振幅の立ち上がり期間が必要になる。
【００５８】
このような事情を考慮して、従来の一般的な角速度センサでは、図７のタイミングチャートに示すような検出動作が行われている。この検出動作においても、図の最下段に示すように、１検出周期Ｔを前半のＸ軸励振用期間Ｔｘと後半のＺ軸励振用期間Ｔｚとに分けた時分割検出処理が行われる。ただ、Ｘ軸励振用期間Ｔｘにおいて、Ｘ軸励振用の交流駆動信号Ｓｘの供給が行われるのは、時刻ｔ０〜ｔ２の期間だけであり、時刻ｔ２〜ｔ３の期間は、一切の交流駆動信号の供給が停止される。同様に、Ｚ軸励振用期間Ｔｚにおいて、Ｚ軸励振用の交流駆動信号Ｓｚの供給が行われるのは、時刻ｔ３〜ｔ５の期間だけであり、時刻ｔ５〜ｔ６の期間は、一切の交流駆動信号の供給が停止される。
【００５９】
このようなタイミングで、各交流駆動信号Ｓｘ，Ｓｚの供給を行うと、振動子は、図７の変位ΔＸ，ΔＺの波形に示すような振動を行うことになる。すなわち、時刻ｔ０において信号Ｓｘの供給を開始すると、振動子はＸ軸方向への振動を開始し、その振幅は徐々に増加してゆき、時刻ｔ１に定常値に達する。以後、時刻ｔ１〜ｔ２の期間にわたって、振動子は一定振幅でＸ軸方向への振動を継続する。そして、時刻ｔ２において信号Ｓｘの供給が停止すると、振動子の振幅は徐々に減少してゆき、時刻ｔ３に零になる。そこで、この時刻ｔ３において信号Ｓｚの供給を開始すると、振動子はＺ軸方向への振動を開始し、その振幅は徐々に増加してゆき、時刻ｔ４に定常値に達する。以後、時刻ｔ４〜ｔ５の期間にわたって、振動子は一定振幅でＺ軸方向への振動を継続する。そして、時刻ｔ５において信号Ｓｚの供給が停止すると、振動子の振幅は徐々に減少してゆき、時刻ｔ６に零になる。以上が、１検出周期Ｔの動作であり、以後、同じ動作が繰り返されてゆく。
【００６０】
結局、実際の検出動作では、図７の下段に示すとおり、Ｘ軸励振用期間Ｔｘは、立ち上がり期間Ｔｘ１，中間期間Ｔｘ２，立ち下がり期間Ｔｘ３の３つの期間に分けられ、Ｚ軸励振用期間Ｔｚは、立ち上がり期間Ｔｚ１，中間期間Ｔｚ２，立ち下がり期間Ｔｚ３の３つの期間に分けられることになる。なお、本願図面では、説明の便宜上、立ち上がり期間や立ち下がり期間における振動子の振幅の増加や減少の態様を、その包絡線が直線（図における一点鎖線）となる単純なモデルで示すが、実際の振動子の振幅増加や振幅減少の態様は、より複雑な包絡線を描くものになる。
【００６１】
ここで、立ち上がり期間Ｔｘ１，Ｔｚ１および立ち下がり期間Ｔｘ３，Ｔｚ３は、振動子の振幅が一定ではなく、また、振動の状態も不安定であるため、検出回路８１，８２によってコリオリ力の検出を行うのは好ましくない。そこで、コリオリ力の検出処理は、一定振幅で安定した振動状態が維持される中間期間Ｔｘ２，Ｔｚ２において行われる。結局、立ち上がり期間Ｔｘ１，Ｔｚ１および立ち下がり期間Ｔｘ３，Ｔｚ３は、実際の検出処理に直接的には寄与しない無駄な期間ということになり、検出期間Ｔを短縮してサンプリング周波数を高める上では、できるだけ短くするのが好ましい。本考案の特徴は、交流駆動信号Ｓｘ，Ｓｚの波形（振幅および位相）に工夫を施し、立ち上がり期間Ｔｘ１，Ｔｚ１および立ち下がり期間Ｔｘ３，Ｔｚ３をより短縮した点にある。
【００６２】
図８は、本考案に係る角速度センサで供給される交流駆動信号Ｓ（具体的には、信号Ｓｘ（＋），Ｓｘ（−），Ｓｚ）の前端部分の波形を示すグラフである。図示のとおり、交流駆動信号の前端部分は、第１区間Ｕ１と第２区間Ｕ２とに分けられる。ここでは、第１区間Ｕ１における交流駆動信号を信号Ｓ１とし、その振幅をＡ１、その位相をφ１とする。また、第２区間Ｕ２における交流駆動信号を信号Ｓ２とし、その振幅をＡ２、その位相をφ２とする。ここで重要な点は、振幅に関しては、Ａ１＞Ａ２となるように設定することと、位相に関しては、φ１＝φ２となるように設定することである。このような条件設定により、立ち上がり期間Ｔｘ１，Ｔｚ１を短縮する効果が得られる。これは、交流駆動信号Ｓの供給開始直後に一時的に大きなエネルギーを与えることにより、振動子の振幅を急速に増加させることができるためである。
【００６３】
一方、図９は、本考案に係る角速度センサで供給される交流駆動信号Ｓ（具体的には、信号Ｓｘ（＋），Ｓｘ（−），Ｓｚ）の後端部分の波形を示すグラフである。図示のとおり、交流駆動信号の後端部分は、第２区間Ｕ２（図８に示す第２区間Ｕ２に後続する部分）と第３区間Ｕ３とに分けられる。ここでは、第２区間Ｕ２における交流駆動信号を信号Ｓ２とし、その振幅をＡ２、その位相をφ２とする。また、第３区間Ｕ３における交流駆動信号を信号Ｓ３とし、その振幅をＡ３、その位相をφ３とする。ここで重要な点は、振幅に関しては、Ａ３＞Ａ２となるように設定することと、位相に関しては、φ３がφ２に対して逆位相（位相差１８０°）となるように設定することである。このような条件設定により、立ち下がり期間Ｔｘ３，Ｔｚ３を短縮する効果が得られる。これは、交流駆動信号Ｓの供給停止直前に大きなエネルギーをもった逆位相の信号を与えることにより、振動子の振幅を急速に減少させることができるためである。
【００６４】
結局、本考案で供給する交流駆動信号Ｓの全体波形は、図１０のグラフに示すようなものになる。図示のとおり、この信号Ｓは、時間軸に沿って先頭から順に第１区間Ｕ１，第２区間Ｕ２，第３区間Ｕ３に分けられ、各区間の信号をそれぞれ信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３とし、これら各信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の振幅をそれぞれ振幅Ａ１，Ａ２，Ａ３とし、これら各信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の位相をそれぞれ位相φ１，φ２，φ３とした場合、次のような特徴を有している。
【００６５】
まず、信号Ｓ２については、第２区間Ｕ２にわたって振幅Ａ２が一定値を維持するようにする。この振幅Ａ２は、振動子を安定した状態で振動させるのに適したレベルに設定され、かつ、できるだけ精度の高い検出結果が得られるレベルに設定される。振幅Ａ２が大きすぎると、振動子の振動が不安定になるため好ましくない。逆に、振幅Ａ２が小さすぎると、振動子の定常状態における振幅も小さくなってしまうため、十分な精度をもった検出を行うことができない。振幅Ａ２の適正な値は、角速度センサの物理的構造部の形状、寸法、材質などによって異なるので、実際の試作品を用いて（もしくは、コンピュータシミュレーションにより）最適値を決定することになる。
【００６６】
一方、第１区間Ｕ１における信号Ｓ１については、振幅Ａ１がＡ１＞Ａ２なる条件を満たすようにする。ここで、位相は、φ１＝φ２であり、第１区間Ｕ１および第２区間Ｕ２を通じて一定である。第１区間Ｕ１において駆動信号の振幅を大きくすれば、振動子の初動時に一時的に大きなエネルギーを供給することができ、立ち上がり期間を短縮する効果が得られる点は、既に述べたとおりである。信号Ｓ１は、第１区間Ｕ１に一時的に供給される信号であるから、その振幅Ａ１は、必ずしも振動子を安定した状態で振動させるのに適したレベルに設定する必要はなく、もし定常的に供給した場合には、振動子の振動が不安定になるようなレベルであってもかまわない。
【００６７】
また、第３区間Ｕ３における信号Ｓ３についても、振幅Ａ３がＡ３＞Ａ２なる条件を満たすようにする。ただし、位相φ３は、φ１やφ２に対して逆位相（位相差１８０°）となるようにする。このように、交流駆動信号Ｓの供給停止直前に大きなエネルギーをもった逆位相の信号を与えることにより、振動子の振幅を急減させる効果が得られる点は、既に述べたとおりである。やはり信号Ｓ３は、第３区間Ｕ３に一時的に供給される信号であるから、その振幅Ａ３は、必ずしも振動子を安定した状態で振動させるのに適したレベルに設定する必要はなく、もし定常的に供給した場合には、振動子の振動が不安定になるようなレベルであってもかまわない。
【００６８】
図１１は、本考案に係る角速度センサで行われる検出動作のタイミングチャートである。図７に示す従来の一般的なタイミングチャートと比較すると、本考案の特徴とその効果が明瞭になる。
【００６９】
まず、Ｘ軸励振用の交流駆動信号Ｓｘに関しては、図７のチャートでは、時刻ｔ０〜ｔ２にわたって同一振幅、同一位相の信号が供給されているのに対して、図１１のチャートでは、時刻ｔ０〜ｔ４の期間が、第１区間Ｕｘ１（ｔ０〜ｔ１）、第２区間Ｕｘ２（ｔ１〜ｔ３）、第３区間Ｕｘ３（ｔ３〜ｔ４）に分割され、それぞれの区間において、Ｘ軸励振用の交流駆動信号Ｓｘ１，Ｓｘ２，Ｓｘ３が供給されている。そして、これら信号Ｓｘ１，Ｓｘ２，Ｓｘ３の振幅Ａｘ１，Ａｘ２，Ａｘ３について、振幅Ａｘ２は一定値を維持し、振幅Ａｘ１は振幅Ａｘ２よりも大きくなり、振幅Ａｘ３は振幅Ａｘ２よりも大きくなり、しかも、これら信号Ｓｘ１，Ｓｘ２，Ｓｘ３の位相φｘ１，φｘ２，φｘ３について、位相φｘ２は位相φｘ１に等しくなり、位相φｘ３は位相φｘ２に対して逆位相（位相差１８０°）になっている。
【００７０】
なお、実際には、既に述べたとおり、交流駆動信号Ｓｘは、電極Ｅ１に供給するための信号Ｓｘ（＋）と電極Ｅ２に供給するための信号Ｓｘ（−）とによって構成されており、図１１に示す信号Ｓｘは、その一方の信号Ｓｘ（＋）を代表として示したものである。もう一方の信号Ｓｘ（−）は、信号Ｓｘ（＋）の正負を逆転させたものになる。
【００７１】
Ｘ軸方向駆動回路７１によって、このような交流駆動信号Ｓｘを供給すると、図１１に変位ΔＸとして示すとおり、振動子は時刻ｔ０においてＸ軸方向への振動を開始し、その振幅は徐々に増加してゆく。そして、時刻ｔ２には安定した振動状態に移行する。このような安定した振動状態は、時刻ｔ３まで継続する。時刻ｔ３では、これまでとは逆位相の信号Ｓｘ３が供給されるので、振動子の振幅を抑制させる方向に力が働き、振幅は徐々に減少してゆき、時刻ｔ５で振幅は零になる。
【００７２】
同様に、Ｚ軸励振用の交流駆動信号Ｓｚに関しては、図７のチャートでは、時刻ｔ３〜ｔ５にわたって同一振幅、同一位相の信号が供給されているのに対して、図１１のチャートでは、時刻ｔ５〜ｔ９の期間が、第１区間Ｕｚ１（ｔ５〜ｔ６）、第２区間Ｕｚ２（ｔ６〜ｔ８）、第３区間Ｕｚ３（ｔ８〜ｔ９）に分割され、それぞれの区間において、Ｚ軸励振用の交流駆動信号Ｓｚ１，Ｓｚ２，Ｓｚ３が供給されている。そして、これら信号Ｓｚ１，Ｓｚ２，Ｓｚ３の振幅Ａｚ１，Ａｚ２，Ａｚ３について、振幅Ａｚ２は一定値を維持し、振幅Ａｚ１は振幅Ａｚ２よりも大きくなり、振幅Ａｚ３は振幅Ａｚ２よりも大きくなり、しかも、これら信号Ｓｚ１，Ｓｚ２，Ｓｚ３の位相φｚ１，φｚ２，φｚ３について、位相φｚ２は位相φｚ１に等しくなり、位相φｚ３は位相φｚ２に対して逆位相（位相差１８０°）になっている。
【００７３】
Ｚ軸方向駆動回路７２によって、このような交流駆動信号Ｓｚを供給すると、図１１に変位ΔＺとして示すとおり、振動子は時刻ｔ５においてＺ軸方向への振動を開始し、その振幅は徐々に増加してゆく。そして、時刻ｔ７には安定した振動状態に移行する。このような安定した振動状態は、時刻ｔ８まで継続する。時刻ｔ８では、これまでとは逆位相の信号Ｓｚ３が供給されるので、振動子の振幅を抑制させる方向に力が働き、振幅は徐々に減少してゆき、時刻ｔ１０で振幅は零になる。
【００７４】
なお、既に述べたとおり、本願図面では、説明の便宜上、振動子の振幅の増加や減少の態様を、その包絡線が直線（図における一点鎖線）の集合になる単純なモデルで示すが、実際の振動子の振幅増加や振幅減少の態様は、より複雑な包絡線を描くものになる。したがって、図１１では、ΔＸおよびΔＺとして示す振幅波形の増減部分を、直線の集合からなる包絡線が得られる単純なモデルで示しているが、実際には、より複雑な包絡線に沿って振幅が増減することになる。
【００７５】
図１１に示すとおり、Ｘ軸励振用期間Ｔｘ内には、先頭から順に第１区間Ｕｘ１，第２区間Ｕｘ２，第３区間Ｕｘ３の３つの区間が設けられているが、第３区間Ｕｘ３の後ろには、更に、交流駆動信号が全く出力されない空白区間（時刻ｔ４〜ｔ５に相当する第４区間）が存在し、Ｘ軸励振用期間Ｔｘは、これら４つの区間によって構成されている。同様に、Ｚ軸励振用期間Ｔｚ内には、先頭から順に第１区間Ｕｚ１，第２区間Ｕｚ２，第３区間Ｕｚ３の３つの区間が設けられているが、第３区間Ｕｚ３の後ろには、更に、交流駆動信号が全く出力されない空白区間（時刻ｔ９〜ｔ１０に相当する第４区間）が存在し、Ｚ軸励振用期間Ｔｚは、これら４つの区間によって構成されている。これらの空白区間は、振動子の振幅が零になるまで待つための区間と言うことができる。ただし、各区間Ｕｘ１，Ｕｘ３，Ｕｚ１，Ｕｚ３の時間軸上の長さを最適に調整すれば、図において、ｔ１をｔ２に、ｔ４をｔ５に、ｔ６をｔ７に、ｔ９をｔ１０に、それぞれ近づけることができ、空白区間の長さを最小とし、検出周期Ｔを最小にすることができる。
【００７６】
結局、Ｘ軸励振用期間Ｔｘに、図示のような交流駆動信号Ｓｘを用いて振動子を駆動させると、立ち上がり期間Ｔｘ１（時刻ｔ０〜ｔ２）では振動子のＸ軸方向の振幅は徐々に増加し、中間期間Ｔｘ２（時刻ｔ２〜ｔ３）では同一振幅で安定した振動状態が継続し、立ち下がり期間Ｔｘ３（時刻ｔ３〜ｔ５）では振動子のＸ軸方向の振幅は徐々に減少して零に至ることになる。一方、Ｚ軸励振用期間Ｔｚに、図示のような交流駆動信号Ｓｚを用いて振動子を駆動させると、立ち上がり期間Ｔｚ１（時刻ｔ５〜ｔ７）では振動子のＺ軸方向の振幅は徐々に増加し、中間期間Ｔｚ２（時刻ｔ７〜ｔ８）では同一振幅で安定した振動状態が継続し、立ち下がり期間Ｔｚ３（時刻ｔ８〜ｔ１０）では振動子のＺ軸方向の振幅は徐々に減少して零に至ることになる。検出回路８１，８２によるコリオリ力の検出処理は、一定振幅で安定した振動状態が維持される中間期間Ｔｘ２，Ｔｚ２において行われる。
【００７７】
ここで、立ち上がり期間Ｔｘ１，Ｔｚ１および立ち下がり期間Ｔｘ３，Ｔｚ３について、図７のチャートと図１１のチャートとを比較すると、前者に比べて後者の方が短縮されていることがわかる。これは、交流駆動信号Ｓｘ，Ｓｚの相違に起因した効果である。前述したとおり、本考案に係る交流駆動信号Ｓの場合、第１区間Ｕ１において信号振幅を大きく設定したため、無駄な立ち上がり期間を短縮する効果が得られ、第３区間Ｕ３において信号振幅を大きく、かつ、位相を逆転させる設定をしたため、無駄な立ち下がり期間を短縮する効果も得られる。かくして、検出周期Ｔ、すなわち、角速度のサンプリング周期を短縮することが可能になる。
【００７８】
なお、Ｘ軸励振用期間Ｔｘにおける第１区間Ｕｘ１の長さ、およびそのとき供給される信号Ｓｘ１の振幅Ａｘ１の大きさは、立ち上がり期間Ｔｘ１ができるだけ短くなるような最適値に設定するのが好ましい。図示のとおり、立ち上がり期間Ｔｘ１の終端時刻ｔ２は、第１区間Ｕｘ１の終端時刻ｔ１よりも後になる。時刻ｔ０〜ｔ１の区間（第１区間Ｕｘ１）は、振幅が急速に立ち上がり、その後、時刻ｔ１〜ｔ２の区間において振幅の立ち上がりは緩慢になる。Ｚ軸励振用期間Ｔｚにおける第１区間Ｕｚ１の長さ、およびそのとき供給される信号Ｓｚ１の振幅Ａｚ１の大きさについても同様である。
【００７９】
同様に、Ｘ軸励振用期間Ｔｘにおける第３区間Ｕｘ３の長さ、およびそのとき供給される信号Ｓｘ３の振幅Ａｘ３の大きさは、立ち下がり期間Ｔｘ３ができるだけ短くなるような最適値に設定するのが好ましい。当然ながら、立ち下がり期間Ｔｘ３の終端時刻ｔ５（Ｘ軸方向に関して振動子が静止する時刻）は、第３区間Ｕｘ３の終端時刻ｔ４よりも後になる。時刻ｔ３〜ｔ４の区間（第３区間Ｕｘ３）は、振幅が急速に立ち下がり、その後、時刻ｔ４〜ｔ５の区間において振幅の立ち下がりは緩慢になる。Ｚ軸励振用期間Ｔｚにおける第３区間Ｕｚ３の長さ、およびそのとき供給される信号Ｓｚ３の振幅Ａｚ３の大きさについても同様である。
【００８０】
立ち上がり期間Ｔｘ１をできるだけ短くするために最適な第１区間Ｕｘ１の長さや振幅Ａｘ１の大きさ、立ち上がり期間Ｔｚ１をできるだけ短くするために最適な第１区間Ｕｚ１の長さや振幅Ａｚ１の大きさ、そして、立ち下がり期間Ｔｘ３をできるだけ短くするために最適な第３区間Ｕｘ３の長さや振幅Ａｘ３の大きさ、立ち下がり期間Ｔｚ３をできるだけ短くするために最適な第３区間Ｕｚ３の長さや振幅Ａｚ３の大きさは、いずれも個々の角速度センサに固有の値になるので、実用上は、試作品を用いた実験による思考錯誤の結果や、コンピュータシミュレーションによる結果に基づいて決定することになる。前述したとおり、各区間Ｕｘ１，Ｕｘ３，Ｕｚ１，Ｕｚ３の時間軸上の長さを最適に調整すれば、これらの各区間を、期間Ｔｘ１，Ｔｘ３，Ｔｚ１，Ｔｚ３に近づけることができる。Ｕｘ１＜Ｔｘ１，Ｕｘ３＜Ｔｘ３，Ｕｚ１＜Ｔｚ１，Ｕｚ３＜Ｔｚ３の場合は、その差に相当する期間（たとえば、Ｕｘ１＜Ｔｘ１の場合、時刻ｔ１〜ｔ２の期間）は、振幅の大きな駆動信号による効果的な立ち上がりや立ち下がりではなく、自然な立ち上がりや立ち下がりの期間となるため、検出周期Ｔは最小にはならない。
【００８１】
本願考案者が作成した試作品の場合、振動子のＸ軸方向およびＺ軸方向の共振周波数がともに２０ｋＨｚであったため、２０ｋＨｚの交流駆動信号を用いて駆動を行う実験を行った。その結果、図７に示す従来の駆動方法の場合、検出周期Ｔ＝１／３０ｓｅｃ（すなわち、３０Ｈｚのサンプリング周波数）であったものを、図１１に示す本考案の駆動方法により、検出周期Ｔ＝１／５００ｓｅｃ（すなわち、５００Ｈｚのサンプリング周波数）まで改善することができた。
【００８２】
＜＜＜  §３．  本考案の要点とその変形例  ＞＞＞
図１に示すとおり、本考案は、振動子１１と、装置筐体に固定された固定部１３と、振動子１１と固定部１３とを接続する可撓部１２と、を有し、可撓部１２の撓みによって振動子１１が固定部１３に対して変位する構造をなす基本構造体１０を備え、ＸＹＺ三次元直交座標系におけるＸ軸まわりの角速度ωｘ，Ｙ軸まわりの角速度ωｙ，Ｚ軸まわりの角速度ωｚを検出する機能をもった角速度センサに係るものである。
【００８３】
この角速度センサには、更に、交流駆動信号の供給を受け、振動子１１がＸ軸方向に振動するように、可撓部１２の所定箇所に所定の撓みを生じさせるＸ軸方向励振手段と、交流駆動信号の供給を受け、振動子１１がＺ軸方向に振動するように、可撓部１２の所定箇所に所定の撓みを生じさせるＺ軸方向励振手段と、が備わっている。図１および図２に示す例の場合、４枚の励振用電極Ｅ１〜Ｅ４と、これに対向する共通電極Ｅ０と、これらに挟まれた圧電素子３０の一部分が、Ｘ軸方向励振手段およびＺ軸方向励振手段として機能することになる。
【００８４】
また、この角速度センサには、振動子１１がＸ軸もしくはＺ軸方向に振動しているときに、振動子１１に作用する所定座標軸方向のコリオリ力を検出し、検出したコリオリ力に基づいて、角速度ωｘ，ωｙ，ωｚを示す電気信号を出力する角速度検出手段が備わっている。図１および図２に示す例の場合、４枚の検出用電極Ｄ１〜Ｄ４と、これに対向する共通電極Ｅ０と、これらに挟まれた圧電素子３０の一部分と、図３に示す検出回路８１〜８３が、この角速度検出手段として機能することになる。
【００８５】
そして、この角速度センサには、更に、図３の回路図に示すとおり、Ｘ軸方向励振手段に対して、Ｘ軸励振用の交流駆動信号Ｓｘを供給するＸ軸方向駆動回路７１と、Ｚ軸方向励振手段に対して、Ｚ軸励振用の交流駆動信号Ｓｚを供給するＺ軸方向駆動回路７２と、が備わっている。
【００８６】
なお、図１および図２に示す例の場合、Ｘ軸方向励振手段は、基本構造体１０を構成する基板上面における正のＸ座標値をもつ位置に配置された正側励振手段（励振用電極Ｅ１およびその下方の圧電素子３０、共通電極Ｅ０）と、負のＸ座標値をもつ位置に配置された負側励振手段（励振用電極Ｅ２およびその下方の圧電素子３０、共通電極Ｅ０）と、によって構成されているため、Ｘ軸方向駆動回路７１は、正側励振手段に供給する正側交流駆動信号Ｓｘ（＋）と、負側励振手段に供給する負側交流駆動信号Ｓｘ（−）と、によって構成されるＸ軸励振用の交流駆動信号Ｓｘを供給する機能を有している。ここで、信号Ｓｘ（＋）と信号Ｓｘ（−）とは互いに逆位相の信号になる。
【００８７】
本考案の特徴は、Ｘ軸方向駆動回路７１およびＺ軸方向駆動回路７２の特有の動作にある。すなわち、所定の検出周期Ｔの前半部分にＸ軸励振用期間Ｔｘ、後半部分にＺ軸励振用期間Ｔｚを設定したときに、Ｘ軸方向駆動回路７１は、Ｘ軸励振用期間Ｔｘ内に先頭から順に設けられた第１区間Ｕｘ１，第２区間Ｕｘ２，第３区間Ｕｘ３の３つの区間に渡って、それぞれＸ軸励振用の交流駆動信号Ｓｘ１，Ｓｘ２，Ｓｘ３を供給する機能を有する。ここで、これら信号Ｓｘ１，Ｓｘ２，Ｓｘ３の振幅Ａｘ１，Ａｘ２，Ａｘ３について、振幅Ａｘ２は一定値を維持し、振幅Ａｘ１は振幅Ａｘ２よりも大きくなり、振幅Ａｘ３は振幅Ａｘ２よりも大きくなり、しかも、これら信号Ｓｘ１，Ｓｘ２，Ｓｘ３の位相φｘ１，φｘ２，φｘ３について、位相φｘ２は位相φｘ１に等しくなり、位相φｘ３は位相φｘ２に対して逆位相（位相差１８０°）をもつような制御が行われる。
【００８８】
また、Ｚ軸方向駆動回路７２は、Ｚ軸励振用期間Ｔｚ内に先頭から順に設けられた第１区間Ｕｚ１，第２区間Ｕｚ２，第３区間Ｕｚ３の３つの区間に渡って、それぞれＺ軸励振用の交流駆動信号Ｓｚ１，Ｓｚ２，Ｓｚ３を供給する機能を有する。ここで、これら信号Ｓｚ１，Ｓｚ２，Ｓｚ３の振幅Ａｚ１，Ａｚ２，Ａｚ３について、振幅Ａｚ２は一定値を維持し、振幅Ａｚ１は振幅Ａｚ２よりも大きくなり、振幅Ａｚ３は振幅Ａｚ２よりも大きくなり、しかも、これら信号Ｓｚ１，Ｓｚ２，Ｓｚ３の位相φｚ１，φｚ２，φｚ３について、位相φｚ２は位相φｚ１に等しくなり、位相φｚ３は位相φｚ２に対して逆位相（位相差１８０°）をもつような制御が行われる。
【００８９】
一方、角速度検出手段は、Ｘ軸励振用期間Ｔｘ内のうち振動子１１のＸ軸方向に関する振幅が安定すると予想される中間期間Ｔｘ２およびＺ軸励振用期間Ｔｚ内のうち振動子１１のＺ軸方向に関する振幅が安定すると予想される中間期間Ｔｚ２に検出されたコリオリ力に基づいて、角速度を示す電気信号を出力することになる。これら中間期間Ｔｘ２，Ｔｚ２以外の期間は、振動子１１の振動が不安定な立ち上がり期間および立ち下がり期間ということになるが、既に述べたとおり、本考案によれば、立ち上がり期間および立ち下がり期間をできるだけ短縮することが可能になり、サンプリング周波数を向上させることが可能になる。
【００９０】
以上、本考案を第１の実施形態に基づいて説明し、その要点を列挙したが、本考案はこの第１の実施形態に限定されるものではなく、この他にも種々の態様で実施可能である。以下に、本考案のいくつかの変形例を述べておく。
【００９１】
＜３−１：交流駆動信号の波形のバリエーション＞
これまで述べた実施形態では、Ｘ軸方向駆動回路７１およびＺ軸方向駆動回路７２によって供給される交流駆動信号Ｓは、図１０に示すような基本波形を有していた。すなわち、第１区間Ｕ１において振幅Ａ１は一定値をとり、第２区間Ｕ２において振幅Ａ２は一定値をとり、第３区間Ｕ３において振幅Ａ３は一定値をとっている。これは、Ｘ軸方向駆動回路７１によって、各信号Ｓｘ１，Ｓｘ２，Ｓｘ３の振幅Ａｘ１，Ａｘ２，Ａｘ３が、それぞれ一定値を維持するような制御が行われ、Ｚ軸方向駆動回路７２によって、各信号Ｓｚ１，Ｓｚ２，Ｓｚ３の振幅Ａｚ１，Ａｚ２，Ａｚ３が、それぞれ一定値を維持するような制御が行われることを意味する。
【００９２】
しかしながら、本考案に用いる交流駆動信号Ｓの波形は、必ずしも図１０に示すような３通りの段階的な振幅値をもつ波形である必要はない。図１２は、本考案に係る角速度センサで供給される別な形態の交流駆動信号Ｓの全体波形を示すグラフである。
【００９３】
この図１２に示す交流駆動信号Ｓも、第１区間Ｕ１，第２区間Ｕ２，第３区間Ｕ３の３つの区間に分割することができ、それぞれの区間ごとに信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が配置されている。ここで、第２区間Ｕ２における信号Ｓ２は、図１０に示す第２区間Ｕ２における信号Ｓ２と同一のものであり、一定の振幅Ａ２をもった信号になる。一方、第１区間Ｕ１における信号Ｓ１は、若干異なった波形をしている。すなわち、信号Ｓ１の振幅Ａ１は、第１区間Ｕ１の先頭から徐々に増加してゆきピークに到達した後に振幅Ａ２まで減少する。これに後続する信号Ｓ２の振幅Ａ２は、第２区間Ｕｘ２の期間中一定値を維持する。そして、後続する信号Ｓ３の振幅Ａ３は、第３区間Ｕｘ３の先頭から徐々に増加してゆきピークに到達した後に０まで減少する。
【００９４】
結局、この図１２に示す交流駆動信号Ｓの場合、第１区間Ｕ１の振幅Ａ１は、必ずしも第２区間Ｕ２の振幅Ａ２よりも大きいわけではなく、時刻によっては、Ａ１＜Ａ２になる場合がある。同様に、第３区間Ｕ３の振幅Ａ３は、必ずしも第２区間Ｕ２の振幅Ａ２よりも大きいわけではなく、時刻によっては、Ａ３＜Ａ２になる場合がある。しかしながら、第１区間Ｕ１，第２区間Ｕ２，第３区間Ｕ３の区間ごとに、それぞれ信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の平均振幅をそれぞれＭ１，Ｍ２，Ｍ３とすれば、Ｍ１＞Ｍ２、Ｍ３＞Ｍ２という条件が満たされている。もちろん、信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の位相をそれぞれφ１，φ２，φ３とすれば、φ１＝φ２であり、φ３が、φ１およびφ２に対して逆位相になる、という条件も満たされている。このような条件を満たせば、立ち上がり期間および立ち下がり期間をできるだけ短縮し、サンプリング周波数を向上させる、という本考案の効果が得られる。
【００９５】
したがって、ここで述べるバリエーションの場合、Ｘ軸方向駆動回路７１は、Ｘ軸励振用期間Ｔｘ内に先頭から順に設けられた第１区間Ｕｘ１，第２区間Ｕｘ２，第３区間Ｕｘ３の３つの区間に渡って、それぞれＸ軸励振用の交流駆動信号Ｓｘ１，Ｓｘ２，Ｓｘ３を供給し、かつ、信号Ｓｘ２の振幅Ａｘ２は一定値を維持し、信号Ｓｘ１，Ｓｘ２，Ｓｘ３の平均振幅をそれぞれＭｘ１，Ｍｘ２，Ｍｘ３としたときに、平均振幅Ｍｘ１が平均振幅Ｍｘ２よりも大きくなり、平均振幅Ｍｘ３が平均振幅Ｍｘ２よりも大きくなり、しかも、これら信号Ｓｘ１，Ｓｘ２，Ｓｘ３の位相φｘ１，φｘ２，φｘ３について、位相φｘ２は位相φｘ１に等しくなり、位相φｘ３は位相φｘ２に対して逆位相となるような制御を行えばよい。
【００９６】
同様に、Ｚ軸方向駆動回路７２は、Ｚ軸励振用期間Ｔｚ内に先頭から順に設けられた第１区間Ｕｚ１，第２区間Ｕｚ２，第３区間Ｕｚ３の３つの区間に渡って、それぞれＺ軸励振用の交流駆動信号Ｓｚ１，Ｓｚ２，Ｓｚ３を供給し、かつ、信号Ｓｚ２の振幅Ａｚ２は一定値を維持し、信号Ｓｚ１，Ｓｚ２，Ｓｚ３の平均振幅をそれぞれＭｚ１，Ｍｚ２，Ｍｚ３としたときに、平均振幅Ｍｚ１が平均振幅Ｍｚ２よりも大きくなり、平均振幅Ｍｚ３が平均振幅Ｍｚ２よりも大きくなり、しかも、これら信号Ｓｚ１，Ｓｚ２，Ｓｚ３の位相φｚ１，φｚ２，φｚ３について、位相φｚ２は位相φｚ１に等しくなり、位相φｚ３は位相φｚ２に対して逆位相となるような制御を行えばよい。
【００９７】
特に、図１２に示すような波形をもった交流駆動信号を供給する場合、Ｘ軸方向駆動回路７１は、各信号Ｓｘ１，Ｓｘ２，Ｓｘ３の振幅Ａｘ１，Ａｘ２，Ａｘ３について、振幅Ａｘ１が、第１区間Ｕｘ１の先頭から徐々に増加してゆきピークに到達した後に振幅Ａｘ２まで減少し、振幅Ａｘ２が、第２区間Ｕｘ２の期間中一定値を維持し、振幅Ａｘ３が、第３区間Ｕｘ３の先頭から徐々に増加してゆきピークに到達した後に０まで減少するような制御を行い、Ｚ軸方向駆動回路７２は、各信号Ｓｚ１，Ｓｚ２，Ｓｚ３の振幅Ａｚ１，Ａｚ２，Ａｚ３について、振幅Ａｚ１が、第１区間Ｕｚ１の先頭から徐々に増加してゆきピークに到達した後に振幅Ａｚ２まで減少し、振幅Ａｚ２が、第２区間Ｕｚ２の期間中一定値を維持し、振幅Ａｚ３が、第３区間Ｕｚ３の先頭から徐々に増加してゆきピークに到達した後に０まで減少するような制御を行えばよい。
【００９８】
前述したとおり、本願考案者が作成した試作品の場合、従来の駆動方法の場合、検出周期Ｔ＝１／３０ｓｅｃ（すなわち、３０Ｈｚのサンプリング周波数）であったものが、図１０に示す交流駆動信号を用いた本考案の駆動方法により、検出周期Ｔ＝１／５００ｓｅｃ（すなわち、５００Ｈｚのサンプリング周波数）まで改善することができたが、図１２に示す交流駆動信号を用いた駆動方法により、検出周期を更にＴ＝１／６００ｓｅｃ（すなわち、６００Ｈｚのサンプリング周波数）まで改善することができた。
【００９９】
なお、これまで、交流駆動信号Ｓとして正弦波の信号を用いる例を述べたが、もちろん矩形波などを用いてもかまわない。また、後述するように、圧電素子の代わりに容量素子を用いて駆動する場合は、正側部分のみを抽出した半波整流波を交流駆動信号として用いて駆動を行うことになる。
【０１００】
＜３−２：位相差のバリエーション＞
これまで述べた実施形態では、交流駆動信号Ｓの各区間に信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を配置し、位相φ１＝φ２とし、位相φ３だけを逆位相にすることにより、振動子の振幅を急激に減衰させる手法をとっていた。しかしながら、位相φ３は、位相φ２に対して、必ずしも正確に逆位相（位相差＝１８０°）にする必要はない。理論的には、位相φ３が、位相φ２に対して９０°＜δ＜２７０°の範囲内の位相差δを生じるようにすれば、振動子の運動方向に対して逆向きの駆動力が作用することになるので、振動子の振幅を減衰させる効果が得られる。同様の理由により、位相φ１は、位相φ２に対して、必ずしも同位相（位相差＝０°）にする必要はない。理論的には、位相φ１が、位相φ２に対して−９０°＜δ＜＋９０°の範囲内の位相差δを生じるようにすれば、第２区間Ｕ２における振動子の運動方向に対して順方向の駆動力が作用することになるので、振動子の振幅を増加させる効果が得られる。
【０１０１】
したがって、Ｘ軸方向駆動回路７１が、信号Ｓｘ１，Ｓｘ２，Ｓｘ３の位相φｘ１，φｘ２，φｘ３について、位相φｘ１の位相φｘ２に対する位相差δｘ１は−９０°＜δｘ１＜＋９０°の範囲内となり、位相φｘ３の位相φｘ２に対する位相差δｘ２は９０°＜δｘ２＜２７０°の範囲内となるような制御を行い、Ｚ軸方向駆動回路７２が、信号Ｓｚ１，Ｓｚ２，Ｓｚ３の位相φｚ１，φｚ２，φｚ３について、位相φｚ１の位相φｚ２に対する位相差δｚ１は−９０°＜δｚ１＜＋９０°の範囲内となり、位相φｚ３の位相φｚ２に対する位相差δｚ２は９０°＜δｚ２＜２７０°の範囲内となるような制御を行えば、本考案の効果が得られることになる。
【０１０２】
ただ、振動子の振動振幅をできるだけ早く立ち上げるためには、δｘ１＝０°，δｚ１＝０°に設定するのが最も効果的であり、振動子の振動振幅をできるだけ早くたち下げるためには、δｘ２＝１８０°，δｚ２＝１８０°に設定するのが最も効果的である。したがって、実用上は、これまで述べてきた実施形態で行ったとおり、交流駆動信号Ｓｘ１およびＳｘ２が同位相の信号となり、交流駆動信号Ｓｘ３がこれらに対して逆位相の信号となるようにし、交流駆動信号Ｓｚ１およびＳｚ２が同位相の信号となり、交流駆動信号Ｓｚ３がこれらに対して逆位相の信号となるように制御するのが好ましい。
【０１０３】
＜３−３：励振用期間の重複＞
これまでの実施形態では、図１１のタイミングチャートに示すとおり、振動子のＸ軸方向に関する振幅が零になった時刻ｔ５をＸ軸励振用期間ＴｘとＺ軸励振用期間Ｔｚとの境界とし、振動子のＺ軸方向に関する振幅が零になった時刻ｔ１０をＺ軸励振用期間ＴｚとＸ軸励振用期間Ｔｘとの境界としていた。このため、Ｚ軸励振用の交流駆動信号Ｓｚは、振動子のＸ軸方向に関する振幅が零になった時刻ｔ５から供給が開始され、Ｘ軸励振用の交流駆動信号Ｓｘは、振動子のＺ軸方向に関する振幅が零になった時刻ｔ１０（ｔ０）から供給が開始されることになる。
【０１０４】
しかしながら、検出周期Ｔを更に短縮するために、同一検出周期Ｔ内のＸ軸励振用期間Ｔｘの末尾とＺ軸励振用期間Ｔｚの先頭が部分的に重複し、Ｚ軸励振用期間Ｔｚの末尾と次の検出周期Ｔ内のＸ軸励振用期間Ｔｘの先頭が部分的に重複するような設定を行うことも可能である。この場合、検出周期Ｔの前半部分にＸ軸励振用期間Ｔｘ、後半部分にＺ軸励振用期間Ｔｚを設定することに変わりはないが、前半部分と後半部分とは完全に排他的な部分とせず、一部重複するような設定を行うことになる。
【０１０５】
たとえば、図１１において、時刻ｔ４をＺ軸励振用期間Ｔｚの先頭とすれば、Ｚ軸励振用の交流駆動信号Ｓｚは、振動子のＸ軸方向に関する振幅が零になる時刻ｔ５（Ｘ軸励振用期間Ｔｘの末尾）を待たずして、時刻ｔ４から供給が開始されることになる。この場合、振動子のＸ軸方向に関する振幅の立ち下がり期間と、Ｚ軸方向に関する振幅の立ち上がり期間とが一部重複することになるので、当該重複期間中、振動子はＸ軸方向に振動しながらＺ軸方向にも振動した状態となる。それでも、Ｘ軸方向に関する振幅は徐々に減少し、Ｚ軸方向に関する振幅は徐々に増加するので、結局、振動軸がＸ軸から徐々にＺ軸へと移行することになる。
【０１０６】
このように、Ｘ軸励振用期間ＴｘとＺ軸励振用期間Ｔｚとが部分的に重複するような設定を行った場合でも、中間期間Ｔｘ２，Ｔｚ２において、それぞれＸ軸およびＺ軸について安定した振動状態が確保できれば、検出精度に悪影響が及ぶことはない。
【０１０７】
＜３−４：容量素子を用いた変形例＞
これまで述べた実施形態は、Ｘ軸方向励振手段およびＺ軸方向励振手段を、可撓部の所定箇所に固着された圧電素子によって構成した例であるが、圧電素子の代わりに容量素子を用いることも可能である。
【０１０８】
図１３は、本考案の第２の実施形態に係る角速度センサの物理的構造部の側断面図である。この角速度センサは、圧電素子の代わりに容量素子を用いたセンサである。ここで、基本構造体４０は、図１に示す基本構造体１０と同様に、平面が正方形をなす基板の下面に、円環状の環状溝Ｇを形成することによって構成されており、この環状溝Ｇに囲まれた円柱状の中心部が振動子４１として機能し、この環状溝Ｇの底部からなる肉薄部分（基板上面のワッシャ状の部分）が可撓部４２として機能し、この環状溝Ｇの外側部分が固定部４３として機能する。
【０１０９】
図１３に示された物理的構造部全体は、図示されていない装置筐体内に収容され、固定部４３の下面は、この装置筐体の底面に固着される。基本構造体４０は、絶縁材料から構成されており、その上面には、５枚の変位電極Ｈ１〜Ｈ５が形成されている。図１４は、図１３に示す物理的構造部における基本構造体４０の上面図である（ハッチングは電極形状を示すためのものであり、断面を示すためのものではない）。変位電極Ｈ１〜Ｈ４はＺ軸を中心とした扇形の電極であり、変位電極Ｈ５は、Ｚ軸を中心とした円形の電極である。これら５枚の変位電極Ｈ１〜Ｈ５は、振動子４１の変位に応じて変位する。
【０１１０】
一方、図１３に示すとおり、基本構造体４０の上方には、天蓋基板５０が設けられており、その下面には、共通固定電極Ｈ０が形成されている。図１５は、この天蓋基板５０の下面図である（ハッチングは電極形状を示すためのものであり、断面を示すためのものではない）。図示のとおり、共通固定電極Ｈ０は、Ｚ軸を中心とした円形の電極であり、５枚の変位電極Ｈ１〜Ｈ５のすべてに対向する共通電極となっている。そこで、５枚の変位電極Ｈ１〜Ｈ５と、共通固定電極Ｈ０の対向部分とによって、５組の容量素子Ｃ１〜Ｃ５が形成される。
【０１１１】
前述したとおり、振動子４１が変位すると、５枚の変位電極Ｈ１〜Ｈ５は変位するが、共通固定電極Ｈ０は静止したままである。このため、５組の容量素子Ｃ１〜Ｃ５の静電容量値は、振動子４１の変位状態に応じて変化する。逆に、特定の容量素子を構成する一対の電極間に所定の電圧を印加すると、クーロン力により変位電極の位置が変化する。この性質を利用して、振動子４１を図示するＸ軸方向に振動させたり、Ｚ軸方向に振動させたりすることが可能である。
【０１１２】
図１６は、この第２の実施形態に係る角速度センサで利用されるＸ軸励振用の交流駆動信号Ｓｘの波形およびこれに同期して生じる振動子の変位ΔＸを示すグラフである。共通固定電極Ｈ０を接地した状態で、図１６に示すように、振幅Ａｘをもった半波整流信号Ｓｘ（＋）を変位電極Ｈ１に与え、振幅Ａｘをもった逆位相の半波整流信号Ｓｘ（−）を変位電極Ｈ２に与えれば、容量素子Ｃ１，Ｃ２に交互にクーロン力が作用することになり、振動子は振幅ＢｘをもってＸ軸方向に振動する。
【０１１３】
また、図１７は、この第２の実施形態に係る角速度センサで利用されるＺ軸励振用の交流駆動信号Ｓｚの波形およびこれに同期して生じる振動子の変位ΔＺを示すグラフである。共通固定電極Ｈ０を接地した状態で、図１７に示すように、振幅Ａｚをもった半波整流信号Ｓｚを変位電極Ｈ５に与えれば、容量素子Ｃ５に半周期ごとにクーロン力が作用することになり、振動子は振幅ＢｘをもってＺ軸方向に振動する。
【０１１４】
結局、この第２の実施形態に係る角速度センサでは、Ｘ軸方向励振手段およびＺ軸方向励振手段が、可撓部４２もしくは振動子４１の所定箇所に形成された変位電極Ｈ１，Ｈ２，Ｈ５と、この変位電極Ｈ１〜Ｈ５に対向する位置において装置筐体に固定された固定電極Ｈ０と、からなる容量素子Ｃ１，Ｃ２，Ｃ５によって構成されていることになる。
【０１１５】
一方、コリオリ力の検出は、所定の容量素子の静電容量値の変化を利用して行うことができる。たとえば、振動子４１がＸ軸方向に振動中に、容量素子Ｃ３，Ｃ４の静電容量値の変化の差を求めれば、Ｙ軸方向に作用したコリオリ力を検出することができ、容量素子Ｃ５の静電容量値の変化を求めれば、Ｚ軸方向に作用したコリオリ力を検出することができる。同様に、振動子４１がＺ軸方向に振動中に、容量素子Ｃ１，Ｃ２の静電容量値の変化の差を求めれば、Ｘ軸方向に作用したコリオリ力を検出することができ、容量素子Ｃ３，Ｃ４の静電容量値の変化の差を求めれば、Ｙ軸方向に作用したコリオリ力を検出することができる。
【０１１６】
このような容量式の角速度センサにおいても、本考案を適用して、検出周期Ｔを短縮し、サンプリング周波数を高めることができる。具体的には、振動子４１をＸ軸方向に振動させるＸ軸励振用期間Ｔｘには、共通固定電極Ｈ０を接地した状態で、図１０もしくは図１２に示す交流駆動信号Ｓの半波整流信号を、信号Ｓｘ（＋）として変位電極Ｈ１に与え、これと逆位相の半波整流信号を、信号Ｓｘ（−）として変位電極Ｈ２に与えればよい。また、振動子４１をＺ軸方向に振動させるＺ軸励振用期間Ｔｚには、共通固定電極Ｈ０を接地した状態で、図１０もしくは図１２に示す交流駆動信号Ｓの半波整流信号を、信号Ｓｚとして変位電極Ｈ５に与えればよい。
【０１１７】
＜３−５：間欠駆動型センサへの適用＞
これまで述べてきた実施形態に係る角速度センサは、所定の検出周期Ｔで、常に特定の角速度の検出動作を実行する連続駆動型センサであるが、本考案に係る技術は、必要な期間だけ断続的に角速度の検出動作を実行する間欠駆動型センサにも適用可能である。
【０１１８】
間欠駆動型の角速度センサは、動作期間と休止期間とを交互に繰り返す機能を有しており、角速度の検出は動作期間中においてのみ行われる。動作期間と休止期間との切替は、たとえば、「１分間の動作期間と４分間の休止期間とを繰り返す」というような設定を行ってもよいし、「何らかの別なセンサから動作開始信号が与えられたら動作期間への切替を行い、動作停止信号が与えられたら休止期間への切替を行う」というような設定を行ってもよい。いずれにしても、休止期間中は、角速度を検出する必要がないので、振動子の運動を停止させておくことができ、トータルでの消費電力を低減させるメリットが得られる。
【０１１９】
ここで、１軸まわりの角速度のみ、もしくは２軸まわりの角速度のみを検出する機能をもった１軸もしくは２軸式の間欠駆動型角速度センサでは、振動子の振動方向を切り替える必要がないため、本考案に係る技術を適用する場合、振動子の「立ち上がり期間を短縮する工夫」を施せば十分であり、「立ち下がり期間を短縮する工夫」は必要ない（もちろん、何らかの理由で「立ち下がり期間を短縮する工夫」を施した方が好ましい場合は、そのような工夫を施してもよい）。
【０１２０】
たとえば、振動子をＸ軸方向に振動させた状態で、Ｚ軸方向に作用するコリオリ力Ｆｚを検出して、Ｙ軸まわりの角速度ωｙを検出する機能をもった１軸式の間欠駆動型角速度センサの場合、動作期間中は振動子をＸ軸方向に振動させ、休止期間中は振動子を停止させる、という間欠動作を行うことになる。そのため、休止期間から動作期間への移行時点では、できるだけ速やかに振動子を安定した振動状態にもってゆくために、これまで述べてきたような振動子の「立ち上がり期間を短縮する工夫」（たとえば、図１０に示す第１区間Ｕ１における駆動信号の制御動作）が必要になる。これに対して、動作期間から休止期間への移行時点では、通常、できるだけ速やかに振動子を静止させる必要はないので、これまで述べてきたような振動子の「立ち下がり期間を短縮する工夫」（たとえば、図１０に示す第３区間Ｕ３における駆動信号の制御動作）を特に行う必要はない。ただ、本考案に係る角速度センサを、振動子の振動が何らかの外乱となるようなシステムに組み込んで用いる場合は、「立ち下がり期間を短縮する工夫」も併せて行い、できるだけ速やかに振動子を静止させるようにするのが好ましい。
【０１２１】
このような事情は、振動子をＺ軸方向に振動させた状態で、Ｘ軸方向に作用するコリオリ力Ｆｘを検出して、Ｙ軸まわりの角速度ωｙを検出するとともに、Ｙ軸方向に作用するコリオリ力Ｆｙを検出して、Ｘ軸まわりの角速度ωｘを検出する機能をもった２軸式の間欠駆動型角速度センサの場合も全く同様である。
【０１２２】
結局、振動子を１つの座標軸方向のみに振動させて１軸まわりもしくは２軸まわりの角速度検出を行う間欠駆動型角速度センサに、本考案を適用する際には、基本的には、これまで述べてきたような振動子の「立ち上がり期間を短縮する工夫」のみを行えば十分であるが、何らかの理由で振動子を速やかに停止させる必要性がある場合には、更に「立ち下がり期間を短縮する工夫」を併せて行うようにすればよい。
【符号の説明】
【０１２３】
１０：基本構造体
１１：中心部（振動子）
１２：可撓部
１３：固定部
２０：電極層
２１：配線用突起部
３０：圧電素子
４０：基本構造体
４１：中心部（振動子）
４２：可撓部
４３：固定部
５０：天蓋基板
７１：Ｘ軸方向駆動回路
７２：Ｚ軸方向駆動回路
８１：コリオリ力Ｆｘ検出回路
８２：コリオリ力Ｆｙ検出回路
８３：コリオリ力Ｆｚ検出回路
９０：クロック回路
Ａ１：信号Ｓ１の振幅
Ａ２：信号Ｓ２の振幅
Ａ３：信号Ｓ３の振幅
Ａｘ：信号Ｓｘの振幅
Ａｚ：信号Ｓｚの振幅
Ｂｘ：振動子のＸ軸方向に関する振幅
Ｂｚ：振動子のＺ軸方向に関する振幅
Ｄ１〜Ｄ４：検出用電極
Ｅ０：共通電極
Ｅ１〜Ｅ４：励振用電極
Ｇ：環状溝
Ｈ０：共通固定電極
Ｈ１〜Ｈ５：変位電極
Ｏ：座標系の原点
Ｓ：交流駆動信号
Ｓ１：第１区間Ｕ１における信号Ｓ
Ｓ２：第２区間Ｕ２における信号Ｓ
Ｓ３：第３区間Ｕ３における信号Ｓ
Ｓｘ：Ｘ軸励振用の交流駆動信号
Ｓｘ（＋）：正側励振手段に与える交流駆動信号
Ｓｘ（−）：負側励振手段に与える交流駆動信号
Ｓｚ：Ｚ軸励振用の交流駆動信号
Ｔ：検出周期（サンプリング周期）
Ｔｘ：Ｘ軸励振用期間
Ｔｘ１：立ち上がり期間
Ｔｘ２：中間期間
Ｔｘ３：立ち下がり期間
Ｔｚ：Ｚ軸励振用期間
Ｔｚ１：立ち上がり期間
Ｔｚ２：中間期間
Ｔｚ３：立ち下がり期間
ｔ：時間軸
ｔ０〜ｔ１０：所定の時刻
Ｕ１：第１区間
Ｕ２：第２区間
Ｕ３：第３区間
Ｕｘ１：期間Ｔｘ内の第１区間
Ｕｘ２：期間Ｔｘ内の第２区間
Ｕｘ３：期間Ｔｘ内の第３区間
Ｕｚ１：期間Ｔｚ内の第１区間
Ｕｚ２：期間Ｔｚ内の第２区間
Ｕｚ３：期間Ｔｚ内の第３区間
Ｘ：ＸＹＺ三次元座標系の座標軸
Ｙ：ＸＹＺ三次元座標系の座標軸
Ｚ：ＸＹＺ三次元座標系の座標軸
ΔＸ：振動子のＸ軸方向の変位
ΔＺ：振動子のＺ軸方向の変位
φ：クロック信号
φ１：信号Ｓ１の位相
φ２：信号Ｓ２の位相
φ３：信号Ｓ３の位相
ωｘ：Ｘ軸まわりの角速度
ωｙ：Ｙ軸まわりの角速度
ωｚ：Ｚ軸まわりの角速度
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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