(57)【要約】【課題】弾性表面波角速度センサを備えた角速度検出装置において、センサ内で生じる散乱波や直達波等の影響を受けることなく、角速度を高精度に検出できるようにする。【解決手段】弾性表面波角速度センサ２を備え、角速度センサ２からの出力を参照信号にて同期検波することで角速度を検出する装置において、角速度センサ２への駆動信号の入力経路及び同期検波回路２０への参照信号の入力経路にスイッチＳＷ１、ＳＷ２を設け、スイッチＳＷ１を周期的にオン・オフすることで、駆動用電極から検出用電極に直達波が入力されない期間を生成し、その期間内にスイッチＳＷ２をオンして、同期検波回路２０に参照信号を入力することで、同期検波を実行させる。この結果、直達波の影響を受けることなく角速度を検出できる。なお、不要波と同振幅で逆位相の打ち消し信号を生成して、角速度センサ２からの出力に加算することで、不要波を除去するようにしてもよい。【選択図】図１
2009216436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性表面波を伝搬する圧電体基板上に、複数の摂動錘、駆動信号により励振して前記摂動錘を振動させる駆動用電極、及び、角速度に伴うコリオリ力により前記摂動錘に発生した振動を検出する検出用電極を形成すると共に、少なくとも前記複数の摂動錘と駆動用電極とを挟むように反射器を形成してなる弾性表面波角速度センサと、
前記駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、
前記検出用電極からの出力を、参照信号を用いて同期検波する同期検波手段と、
前記参照信号を発生する参照信号発生手段と、
前記駆動信号発生手段から前記駆動用電極への駆動信号の入力経路を導通・遮断する第１スイッチング手段と、
前記参照信号発生手段から前記同期検波手段への参照信号の入力経路を導通・遮断する第２スイッチング手段と、
前記第１スイッチング手段を所定時間間隔で周期的にオン・オフさせるための第１切換信号、及び、前記駆動用電極から前記検出用電極に直達波が入力されていないときに前記第２スイッチング手段をオン状態にし、該直達波が前記検出用電極に入力されているときには前記第２スイッチング手段をオフ状態にするための第２切換信号、を発生する切換信号発生手段と、
を備えたことを特徴とする角速度検出装置。
【請求項２】
前記切換信号発生手段は、前記第２切換信号により、前記第１スイッチング手段のオフ後、前記直達波が消滅するのに要する時間が経過した時刻から、次に前記検出用電極へ前記直達波が入力される時刻までの間の任意の時間だけ、前記第２スイッチング手段をオン状態にして、前記同期検波手段に同期検波を実行させることを特徴とする請求項１に記載の角速度検出装置。
【請求項３】
前記検出用電極からの出力に含まれる不要波と同振幅で逆位相の打ち消し信号を発生する打ち消し信号発生手段と、
前記検出用電極からの出力と、前記打ち消し信号発生手段が発生した打ち消し信号とを加算する加算手段と、
を備え、前記同期検波手段には、前記検出用電極からの出力に代えて、前記加算手段からの出力を入力するよう構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の角速度検出装置。
【請求項４】
弾性表面波を伝搬する圧電体基板上に、複数の摂動錘と、駆動信号により励振して前記摂動錘を振動させる駆動用電極と、前記複数の摂動錘と駆動用電極とを挟むように配置された反射器と、角速度に伴うコリオリ力により前記摂動錘に発生した振動を検出する検出用電極と、を形成してなる弾性表面波角速度センサと、
前記駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、
前記検出用電極からの出力に含まれる不要波と同振幅で逆位相の打ち消し信号を発生する打ち消し信号発生手段と、
前記検出用電極からの出力と、前記打ち消し信号発生手段が発生した打ち消し信号とを加算する加算手段と、
該加算手段からの出力を、参照信号を用いて同期検波する同期検波手段と、
前記参照信号を発生する参照信号発生手段と、
を備えたことを特徴とする角速度検出装置。
【請求項５】
前記検出用電極からの出力信号の振幅及び位相を検出する振幅・位相検出手段と、
前記弾性表面波角速度センサに角速度が加えられていないときに、前記振幅・位相検出手段を介して、前記検出用電極から出力される不要波の振幅及び位相を検出し、該検出結果に基づき、前記打ち消し信号発生手段が発生する前記打ち消し信号の振幅及び位相を設定する打ち消し信号特性設定手段と、
を備えたことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の角速度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波角速度センサを利用して角速度を検出する角速度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、弾性表面波を用いて角速度を検出する弾性表面波角速度センサが知られている（例えば、特許文献１，２等参照）。
弾性表面波角速度センサ２は、例えば、図６に示すように、圧電単結晶基板３上に複数の摂動錘４を略正方形に整列配置し、その周囲に、駆動用の櫛歯電極（以下、単に駆動用電極という）６、検出用の櫛歯電極（以下、単に検出用電極という）８、及び、反射器７、９を配置することにより構成される。
【０００３】
ここで、駆動用電極６は、複数の摂動錘４にて形成される正方形の一辺と対向するように配置され、検出用電極８は、その正方形における駆動用電極６との対向辺と直交する辺と対向するように配置されている。そして、反射器７は、複数の摂動錘４と駆動用電極６を挟むように図中Ｘ軸方向両側に配置され、反射器９は、複数の摂動錘４と検出用電極８とを挟むように図中Ｙ軸方向両側に配置されている。
【０００４】
このように構成された弾性表面波角速度センサによれば、駆動用電極６に、櫛歯のピッチで決まる共振周波数（例えば１０ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ）の信号（駆動信号）を印加すると、弾性表面波が励起される。
【０００５】
そして、この弾性表面波は、Ｘ軸方向両側の反射器７で閉じ込められるため、反射器７の間にある伝播路に定在波（以下、第１定在波という）が生成されることになる。
なお、複数の摂動錘４のピッチは、この第１定在波の波長に合わせられており、各摂動錘４は、その定在波の腹の部分に位置するように配置されている。このため、各摂動錘４は、定在波の最大振幅位置で振動する。ここで、「定在波の腹」とは、基板面に垂直方向の振動成分が最大となる場所のことを意味している。
【０００６】
また、複数の摂動錘４は、正方形の対角線及び対角線に平行な線上で隣接するように千鳥状に配置されており、その隣接した摂動錘４同士は、定在波の振幅の上下逆位相となる位置となるように配置されている。
【０００７】
このため、図２に示すように、摂動錘４５と、その周囲に配置される摂動錘４１〜４４とは、互いに逆位相で振動することになる。
次に、上記のように駆動用電極６に駆動信号を印加し、Ｘ軸方向に第１定在波が生成されている状態で、Ｘ軸周りに回転（角速度）Ωｘが加わると、各摂動錘４には、その振動速度ｖに比例したコリオリ力による加速度「ａ＝２ｖ・Ωｘ」がＹ軸方向に加わる。速度ｖと角速度Ωｘはベクトル量であるから、摂動錘４５と、その周囲に配置される摂動錘４１〜４４に作用する力は逆位相となる。
【０００８】
また、コリオリ力によるそれぞれの摂動錘４で生じる加振力は、Ｘ軸方向の第１定在波とは直行するＹ軸方向に弾性波を励振する。そして、摂動錘４（たとえば、摂動錘４１と４２）は、Ｙ軸方向に、その弾性波の波長の整数倍の間隔で配置されるため、Ｙ軸方向両側に配置された反射器９の間にある伝搬路には、コリオリ力によって励振された波によって定在波（以下、第２定在波という）が励振される。
【０００９】
そして、この第２定在波の強さは、コリオリ力に比例していることから、弾性表面波角速度センサ２を用いて角速度を検出する際には、上記のように駆動用電極６に駆動信号を印加し、検出用電極８からの出力（電圧または電荷）を計測すればよいことになる。
【特許文献１】特開平８−３３４３３０号公報
【特許文献２】米国特許第６５１６６６５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上記のように構成される弾性表面波角速度センサ２においては、原理・構造上、駆動用電極６により励振される第１定在波は、摂動錘４で散乱され、角速度が加わっていない定常時でも、その散乱波が、検出用電極８にて検出される。
【００１１】
しかし、この散乱波は、第１定在波により摂動錘４が最大変位となるときに、摂動錘４の位置において最大変位となるため、第１定在波と同じ位相で励振される。これに対し、コリオリ力による第２定在波は、第１定在波による摂動錘４の変位量が０の時に振動速度が最大となって、最大変位を示すため、第１定在波に対して９０°位相が異なる。
【００１２】
このため、従来、角速度の測定に弾性表面波角速度センサ２を使用する際には、検出用電極８からの出力を、駆動信号に対応した参照信号を用いて同期検波することで、コリオリ力に対応した信号成分（つまり角速度に対応した信号成分）を抽出することが考えられている。
【００１３】
しかしながら、本願発明者等が、弾性表面波角速度センサを利用して、同期検波により実際に角速度を測定したところ、その検出結果に大きな誤差が生じることが判った。
また、その原因は、下記の２点であることも判った。
（１）  検出用電極８に入力される散乱波が、検出すべきコリオリ力による波よりも電圧換算で６桁ほど大きくなること。
（２）  検出用電極８には、駆動用電極６から直接振動成分（直達波）が伝わり、この直達波は、駆動用電極６と検出用電極８との距離が最短（例えば０．１ｍｍ）となる部分で、検出すべきコリオリ力による波よりも電圧換算で５桁ほど大きくなること。
【００１４】
つまり、弾性表面波角速度センサ２においては、検出用電極８に入力される不要波（散乱波や直達波）が、コリオリ力による波に比べて極めて大きくなるため、検出用電極８からの出力から不要波を除去するために同期検波回路を使用すると、同期検波回路が飽和してしまい、不要波による信号成分を除去することができないのである。
【００１５】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、弾性表面波角速度センサを用いて角速度を検出する角速度検出装置において、散乱波や直達波等の不要波の影響を受けることなく、角速度を高精度に検出できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の角速度検出装置においては、弾性表面波角速度センサの駆動用電極に駆動信号発生手段が発生した駆動信号を印加することにより、駆動用電極を励振させて摂動錘を振動させる。
【００１７】
そして、検出用電極を介して、角速度に伴うコリオリ力により摂動錘に発生した振動を検出し、同期検波手段にて、その検出信号（検出用電極からの出力）を参照信号発生手段が発生した参照信号を用いて同期検波することにより、角速度を検出する。
【００１８】
また、請求項１に記載の角速度検出装置においては、駆動信号発生手段から駆動用電極への駆動信号の入力経路、及び、参照信号発生手段から同期検波手段への参照信号の入力経路に、それぞれ、その経路を導通・遮断するための第１スイッチング手段及び第２スイッチング手段が設けられている。
【００１９】
そして、切換信号発生手段が、第１スイッチング手段を所定時間間隔で周期的にオン・オフさせるための第１切換信号、及び、駆動用電極から検出用電極に直達波が入力されていないときに第２スイッチング手段をオン状態にし、直達波が検出用電極に入力されているときには第２スイッチング手段をオフ状態にするための第２切換信号を発生する。
【００２０】
これは、第１スイッチング手段を周期的にオン・オフさせることで、駆動用電極への駆動信号の入力を断続させた場合、検出用電極に入力される直達波は、駆動信号の遮断後、速やかに消滅するのに対し、角速度に起因するコリオリ力によって発生する波は、駆動信号が遮断されても、駆動信号により生成された第１定在波が反射器による多重反射で残留し続けている間、発生し続けるためである。
【００２１】
つまり、請求項１に記載の角速度検出装置においては、弾性表面波角速度センサに対し、第１スイッチング手段を介して駆動信号を断続的に入力することで、検出用電極に直達波が入力されない期間を生成し、その期間内に、第２スイッチング手段をオン状態にして、同期検波手段に参照信号を入力させることで、同期検波手段に検出用電極からの出力を同期検波させるのである。
【００２２】
このため、請求項１に記載の角速度検出装置によれば、弾性表面波角速度センサ内で発生したコリオリ力による波を、駆動用電極から検出用電極に直接入力される直達波から時間的に分離して検出することができるようになり、角速度の検出精度を向上することができる。
【００２３】
ここで、直達波による角速度検出精度の低下を防止するには、検出用電極に直達波が入力されていないときに、同期検波手段による同期検波を実行するようにすればよく、第２スイッチング手段は、検出用電極に直達波が入力されていない期間中、連続してオン状態にする必要はない。
【００２４】
このため、切換信号発生手段は、請求項２に記載のように、第２切換信号により、第１スイッチング手段のオフ後、直達波が消滅するのに要する時間が経過した時刻から、次に検出用電極へ直達波が入力される時刻までの間の任意の時間だけ、第２スイッチング手段をオン状態にして、同期検波手段に同期検波を実行させるよう構成すればよい。
【００２５】
一方、上記のように、第１スイッチング手段を周期的にオン・オフさせて、検出用電極に直達波が入力されない期間を生成し、その期間内に第２スイッチング手段をオン状態にして、同期検波手段に同期検波を実行させるようにした場合、直達波による角速度の検出誤差は防止できるものの、第２スイッチング手段がオン状態となって同期検波手段が同期検波を実行しているときに、検出用電極に散乱波等の不要波が入力されると、この不要波により、角速度の検出精度が低下することになる。
【００２６】
このため、請求項１、２に記載の角速度検出装置においては、更に、請求項３に記載のように、検出用電極からの出力に含まれる不要波と同振幅で逆位相の打ち消し信号を発生する打ち消し信号発生手段と、検出用電極からの出力と打ち消し信号発生手段が発生した打ち消し信号とを加算する加算手段とを設け、同期検波手段には、検出用電極からの出力に代えて、加算手段からの出力を入力するよう構成するとよい。
【００２７】
つまり、このようにすれば、同期検波手段による同期検波の実行期間を、駆動用電極から検出用電極に直達波が入力されることのない期間内に制限できるだけでなく、その同期検波の実行期間中に散乱波等の不要波が検出用電極に入力されたとしても、その不要波を検出用電極の出力から除去して、同期検波手段に入力することができるようになり、同期検波手段による角速度の検出精度をより良好に向上することが可能となる。
【００２８】
なお、打ち消し信号は、弾性表面波角速度センサに角速度が加わっていないときに（角速度０のとき）に、第２スイッチング手段のオン時に検出用電極から同期検波手段に入力される信号（つまり不要波）の振幅と位相を計測し、その信号（不要波）を打ち消すように設定すればよい。
【００２９】
次に、請求項４に記載の角速度検出装置においては、請求項１に記載の装置と同様、弾性表面波角速度センサの駆動用電極に駆動信号発生手段が発生した駆動信号を印加することにより、駆動用電極を励振させて摂動錘を振動させ、検出用電極を介して角速度に伴うコリオリ力により摂動錘に発生した振動を検出し、同期検波手段にてその検出信号を参照信号発生手段が発生した参照信号を用いて同期検波することにより、角速度を検出する。
【００３０】
そして、この角速度検出装置には、検出用電極からの出力に含まれる不要波と同振幅で逆位相の打ち消し信号を発生する打ち消し信号発生手段と、検出用電極からの出力と打ち消し信号発生手段が発生した打ち消し信号とを加算する加算手段とが設けられており、同期検波手段は、加算手段からの出力を、参照信号を用いて同期検波することにより、角速度を測定する。
【００３１】
つまり、従来のように、弾性表面波角速度センサの駆動用電極に駆動信号を連続的に入力して、駆動用電極（延いては摂動錘）を励振させると、検出用電極には、駆動用電極からの直達波と散乱波とからなる不要波が常時入力されるため、検出用電極からの出力に、角速度に伴うコリオリ力による波が含まれていても、その波（換言すれば角速度）を精度よく検出することができない。
【００３２】
しかし、駆動信号に対する不要波の振幅比と位相差は、弾性表面波角速度センサの構成により一義的に決まることから、駆動信号の振幅と位相とから、不要波の振幅及び位相を特定できる。
【００３３】
そこで、本発明では、この不要波（直達波＋散乱波）を打ち消すために、打ち消し信号発生手段にて、不要波と同振幅で逆位相となる打ち消し信号を発生し、加算手段にて、この打ち消し信号と検出用電極からの出力とを加算することで、検出用電極から同期検波手段への入力信号から不要波の信号成分を除去するのである。
【００３４】
このため、請求項４に記載の角速度検出装置によれば、同期検波手段には、角速度に伴うコリオリ力による波の信号成分のみが入力されることになり、不要波による同期検波手段の飽和を防止して、同期検波による角速度の検出精度を向上することができる。
【００３５】
ところで、請求項３或いは請求項４に記載の角速度検出装置のように、弾性表面波角速度センサの検出用電極からの出力に打ち消し信号を加算することで、検出用電極から同期検波手段への入力信号の中から不要波を除去する場合、打ち消し信号発生手段が発生する打ち消し信号の特性（振幅、位相）は、弾性表面波角速度センサの構成及び駆動信号の特性（振幅、位相）に応じて設定すればよい。
【００３６】
また、不要波の特定（振幅、位相）は、弾性表面波角速度センサ固有の特性や使用状況、経時変化等によっても変化することから、打ち消し信号の特性（振幅、位相）は、センサ毎に設定することが望ましく、より好ましくは、その使用状況に応じて更新できるようにするとよい。
【００３７】
そしてこのためには、請求項５に記載のように、更に、検出用電極からの出力信号の振幅及び位相を検出する振幅・位相検出手段と、弾性表面波角速度センサに角速度が加えられていないときに、振幅・位相検出手段を介して、検出用電極から出力される不要波の振幅及び位相を検出し、その検出結果に基づき、打ち消し信号発生手段が発生する打ち消し信号の振幅及び位相を設定する打ち消し信号特性設定手段と、を設けるとよい。
【００３８】
つまり、このようにすれば、打ち消し信号発生手段が発生する打ち消し信号の振幅及び位相を、除去すべき不要波の振幅及び位相に対応させることができるようになり、角速度をより精度よく検出することができるようになる。また、打ち消し信号特性設定手段によって、打ち消し信号発生手段が発生する打ち消し信号の特性を自動調整できることから、角速度検出装置の調整作業を簡単にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下に、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の角速度検出装置全体の構成を表すブロック図である。
【００４０】
図１に示すように、本実施形態の角速度検出装置は、図６に示したものと同様に構成された弾性表面波角速度センサ（以下、単に角速度センサという）２と、駆動信号及び参照信号の元となる高周波信号を発生する発振器１０と、発振器１０からの出力を２分配する分配器１２と、分配器１２にて分配された一方の信号をセンサ駆動用の所定レベルまで増幅し、角速度センサ２の駆動信号として出力する第１増幅回路１４と、分配器１２にて分配された他方の信号を同期検波用の所定レベルまで増幅する第２増幅回路１６と、第２増幅回路１６からの出力を所定の移相量だけ遅延させて同期検波用の参照信号を生成する移相器１８と、この移相器１８にて生成された参照信号を用いて角速度センサ２からの出力（詳しくは検出用電極８からの出力）を同期検波する同期検波回路２０と、を備える。
【００４１】
また、第１増幅回路１４から角速度センサ２（詳しくは内部の駆動用電極６）への駆動信号の入力経路には、その経路を断続する駆動信号入力スイッチＳＷ１が設けられており、移相器１８から同期検波回路２０への参照信号の入力経路には、その経路を断続する参照信号入力スイッチＳＷ２が設けられている。
【００４２】
そして、これら各スイッチＳＷ１、ＳＷ２は、それぞれ、タイミング制御回路２２から出力される切換信号により、所定の切換周期で交互にオン・オフされる。
すなわち、図２に示すように、タイミング制御回路２２は、駆動信号入力スイッチＳＷ１に対し、時刻ｔ１からｔ２までの一定時間△Ｔ１（例えば、１μｓ）だけオン状態とし、時刻ｔ２から時刻ｔ５までの一定時間△Ｔ２（例えば、５μｓ）だけオフ状態とするための切換信号を出力することで、駆動信号入力スイッチＳＷ１を一定周期（△Ｔ１＋△Ｔ２）毎に一定時間（△Ｔ１）だけオンさせる。
【００４３】
また、タイミング制御回路２２は、参照信号入力スイッチＳＷ２に対し、駆動信号入力スイッチＳＷ１がオフ状態に切り換えられる時刻ｔ２から所定時間△Ｔ３が経過したタイミング（時刻ｔ３）でオン状態とし、その後、駆動信号入力スイッチＳＷ１のオフ時間△Ｔ２よりも短い所定時間△Ｔ４が経過したタイミング（時刻ｔ４）でオフ状態とするための切換信号を出力することで、駆動信号入力スイッチＳＷ１がオフ状態となっている間に、一定時間△Ｔ４だけ参照信号入力スイッチＳＷ２をオンさせる。
【００４４】
つまり、図２に示すように、角速度センサ２の駆動用電極６へ駆動信号を入力して、駆動用電極６を振動させると、角速度センサ２内の摂動錘４が振動するだけでなく、駆動用電極６からの振動が直達波として検出用電極８に直接伝達され、検出用電極８からその直達波に対応した信号成分が出力されることになるが、この直達波は、駆動用電極６と検出用電極８との間の伝達距離で決まる一定時間（図に示す△Ｔ３）だけ駆動信号を遅延させたものとなり、駆動用電極６への駆動信号の入力を停止すれば、その遅延時間△Ｔ３が経過した時点で速やかに消滅する。
【００４５】
これに対し、角速度センサ２内で角速度に起因するコリオリ力によって発生する波は、駆動用電極６への駆動信号の入力を停止しても、駆動信号により生成された第１定在波が反射器７による多重反射で残留し続けている間、発生し続ける。
【００４６】
そこで、本実施形態では、駆動信号入力スイッチＳＷ１を周期的にオフさせて、角速度センサ２の駆動用電極６への駆動信号の入力を遮断することにより、検出用電極８に駆動用電極６からの直達波が入力されない期間を生成し、その期間中に、一定時間Ｔ４だけ、参照信号入力スイッチＳＷ２をオンすることで、同期検波回路２０に参照信号を入力し、同期検波回路２０による同期検波を実行させるようにしている。
【００４７】
このため、本実施形態の角速度検出装置によれば、角速度センサ２内で発生したコリオリ力による波を、駆動用電極６から検出用電極８に直接入力される直達波から時間的に分離して検出することができるようになり、角速度の検出精度を向上することができる。
【００４８】
なお、本実施形態においては、発振器１０及び第１増幅回路１４が、本発明の駆動信号発生手段に相当し、発振器１０、第２増幅回路１６及び移相器１８が、本発明の参照信号発生手段に相当し、駆動信号入力スイッチＳＷ１が、本発明の第１スイッチング手段に相当し、参照信号入力スイッチＳＷ２が、本発明の第２スイッチング手段に相当し、同期検波回路２０が、本発明の同期検波手段に相当し、タイミング制御回路２２が、本発明の切換信号発生手段に相当する。
［第２実施形態］
図３は、第２実施形態の角速度検出装置全体の構成を表すブロック図である。
【００４９】
図３に示すように、本実施形態の角速度検出装置は、角速度センサ２と、発振器１０と、分配器１２と、駆動信号生成用の第１増幅回路１４と、参照信号生成用の第２増幅回路１６及び移相器１８と、同期検波回路２０とを備える。
【００５０】
そして、分配器１２は、発振器１０からの出力を３系統に分配するように構成されており、３つの分配出力のうち、第１増幅回路１４及び第２増幅回路１６とは異なる分配出力には、第３増幅回路２４が接続されている。
【００５１】
この第３増幅回路２４は、角速度センサ２の駆動用電極６に第１増幅回路１４からの駆動信号を連続的に入力した際に、角速度センサ２の検出用電極８に入力される不要波（詳しくは散乱波及び直達波）を打ち消すための信号（打ち消し信号）を生成するためのものであり、発振器からの出力を、不要波と略同じ振幅になるよう増幅する。
【００５２】
また、第３増幅回路２４からの出力は、移相器２６に入力され、移相器２６にて予め設定された移相量だけ遅延されることで、不要波に対し位相が１８０度ずれた（換言すれば不要波と逆位相の）信号に変換される。
【００５３】
つまり、角速度センサ２の駆動用電極６に第１増幅回路１４からの駆動信号を連続的に入力した際に検出用電極８に入力される不要波は、角速度センサ２の構成により一義的に決まり、不要波の振幅及び位相は特定できることから、本実施形態の角速度検出装置では、その不要波を打ち消すための打ち消し信号を、第３増幅回路２４と移相器２６とを用いて生成するのである。
【００５４】
そして、このように移相器２６からの出力は、打ち消し信号として加算器２８に入力され、加算器２８にて、角速度センサ２の検出用電極８からの出力に加算される。この結果、加算器２８からの出力は、角速度センサ２の検出用電極８からの出力信号の中から、散乱波及び直達波からなる不要波を除去した信号となる。
【００５５】
そして、本実施形態では、このように不要波を除去した信号を、同期検波回路２０に入力し、参照信号を用いて同期検波することで、角速度の検出信号を生成する。
従って、本実施形態の角速度検出装置によれば、同期検波回路２０には、角速度に伴うコリオリ力による波の信号成分のみが入力されることになり、不要波による同期検波回路２０の飽和を防止して、同期検波による角速度の検出精度を向上することができる。
【００５６】
なお、本実施形態においては、発振器１０、第３増幅回路２４及び移相器２６が、本発明の打ち消し信号発生手段に相当し、加算器２８が、本発明の加算手段に相当する。
［第３実施形態］
図４は、第３実施形態の角速度検出装置全体の構成を表すブロック図である。
【００５７】
図４に示すように、本実施形態の角速度検出装置は、図３に示した第２実施形態のものに、振幅検出回路３２、位相検出回路３４、及び、利得・移相量調整回路３０を設けたものである。
【００５８】
ここで、振幅検出回路３２は、角速度センサ２の検出用電極８から出力された信号の振幅を検出するためのものであり、位相検出回路３４は、同じく検出用電極８からの出力信号の位相を検出するためのものである。
【００５９】
また、利得・移相量調整回路３０は、角速度センサ２に角速度が入力されていないときに、振幅検出回路３２及び位相検出回路３４を介して角速度センサ２からの出力（つまり不要波）の振幅及び位相を検出し、その検出結果に基づき、第３増幅回路２４の利得及び移相器２６の移相量を自動調整することで、加算器２８に入力される打ち消し信号の振幅及び位相を、不要波と略同振幅で逆位相となるように設定する。
【００６０】
従って、本実施形態の角速度検出装置によれば、利得・移相量調整回路３０の動作によって、打ち消し信号の振幅及び位相を、除去すべき不要波の振幅及び位相に自動で対応させることができるようになり、角速度をより精度よく検出することができるようになる。また、打ち消し信号の特性を自動調整できることから、角速度検出装置の調整作業を簡単にすることができる。
【００６１】
なお、本実施形態において、利得・移相量調整回路３０は、角速度センサ２に角速度が入力されていないときに動作させる必要があるが、このためには、使用者が手動で利得・移相量調整回路３０を動作させるようにしてもよく、或いは、角速度センサ２に角速度が入力されていない条件下（例えば、当該角速度検出装置が搭載された移動体の停止時等）で、利得・移相量調整回路３０が自動で動作するようにしてもよい。
【００６２】
そして、本実施形態においては、振幅検出回路３２及び位相検出回路３４が、本発明の振幅・位相検出手段に相当し、利得・移相量調整回路３０が、本発明の打ち消し信号特性設定手段に相当する。
［第４実施形態］
図５は、第４実施形態の角速度検出装置全体の構成を表すブロック図である。
【００６３】
図５に示すように、本実施形態の角速度検出装置は、図１に示した第１実施形態のものに、第２実施形態と同様の第３増幅回路２４、移相器２６及び加算器２８を設け、分配器１２が、発振器１０からの出力を３系統に分配して、その分配した各出力を第１増幅回路１４、第２増幅回路１６及び第３増幅回路２４に入力するように構成されている。
【００６４】
つまり、第１実施形態のように、角速度センサ２への駆動信号の入力経路、及び、同期検波回路２０への参照信号の入力経路に、スイッチＳＷ１、ＳＷ２を設けて、駆動信号及び参照信号の入力タイミングを、タイミング制御回路２２にて制御するようにした場合、角速度センサ２内で駆動用電極６から検出用電極８に入力される直達波による角速度の検出誤差は防止できるものの、参照信号入力スイッチＳＷ２がオン状態となって同期検波回路２０が同期検波を実行しているときに、角速度センサ２の検出用電極８に散乱波等の不要波が入力されると、この不要波により、角速度の検出精度が低下してしまう。
【００６５】
そこで、本実施形態では、第１実施形態の角速度検出装置に、第３増幅回路２４、移相器２６及び加算器２８を設けることで、参照信号入力スイッチＳＷ２がオン状態であるときに角速度センサ２の検出用電極８に入力される不要波を打ち消すための打ち消し信号を、第３増幅回路２４及び移相器２６にて生成し、この生成した打ち消し信号と角速度センサ２からの出力を加算器２８にて加算することで、同期検波実行時に同期検波回路２０に入力される信号から不要波を除去するようにしている。
【００６６】
このため、本実施形態の角速度検出装置によれば、直達波による影響を完全に防止しつつ、散乱波により角速度の検出精度が低下するのを防止することができるようになり、第１及び第２実施形態の角速度検出装置に比べ、角速度をより高精度に検出することが可能となる。
【００６７】
なお、本実施形態の角速度検出装置においても、第３実施形態と同様に、振幅検出回路３２、位相検出回路３４、及び利得・移相量調整回路３０を設けて、第３増幅回路２４及び移相器２６で生成される打ち消し信号の振幅及び位相を自動調整するようにしてもよい。
【００６８】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にて、種々の態様をとることができる。
例えば、上記実施形態では、駆動信号、参照信号、及び、打ち消し信号は、共通の発振器１０からの出力をレベル調整或いは位相調整することで生成するものとして説明したが、これら各信号は、各々専用の発振器を使って生成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】第１実施形態の角速度検出装置全体の構成を表すブロック図である。
【図２】第１実施形態の角速度検出装置の動作を表すタイムチャートである。
【図３】第２実施形態の角速度検出装置全体の構成を表すブロック図である。
【図４】第３実施形態の角速度検出装置全体の構成を表すブロック図である。
【図５】第４実施形態の角速度検出装置全体の構成を表すブロック図である。
【図６】弾性表面波角速度センサの構成を表す説明図である。
【図７】弾性表面波角速度センサにおける定在波の振動分布と摂動錘の動きと角速度によるコリオリ力との関係を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００７０】
２…弾性表面波角速度センサ、４，４１〜４５…摂動錘、６…駆動用電極、７…反射器、８…検出用電極、９…反射器、１０…発振器、１２…分配器、１４…第１増幅回路、１６…第２増幅回路、１８…移相器、２０…同期検波回路、ＳＷ１…駆動信号入力スイッチ、ＳＷ２…参照信号入力スイッチ、２２…タイミング制御回路、２４…第３増幅回路、２６…移相器、２８…加算器、３０…利得・移相量調整回路、３２…振幅検出回路、３４…位相検出回路。
【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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