JP6759255B2 - ジャイロセンサシステム - Google Patents
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- G01C19/5755—Structural details or topology the devices having a single sensing mass
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Description
TR=min{TRmax,TAmax}
となる。
TR=min{TRmax,TAmin}
となる。
[付記1]
第1の方向及び第1の方向に対して垂直な第2の方向に振動可能な可動体と、
前記可動体を前記第1及び第2の方向に振動させるバネ機構と、
前記バネ機構によって前記第1の方向に自由振動している前記可動体に働くコリオリ力に基づく前記可動体の前記第2の方向の振動の振幅を検出することができる検出部と、
前記検出部で検出された前記可動体の前記第2の方向の振動の振幅に基づいて、前記可動体の前記第1の方向の振動の第1の共振周波数と前記可動体の前記第2の方向の振動の第2の共振周波数とを一致させるように調整を行う調整部と、
前記調整部によって前記第1の共振周波数と前記第2の共振周波数とが一致するように調整された状態で検出された前記可動体の前記第2の方向の振動の振幅に基づいて、前記可動体の回転角度を取得する回転角度取得部と、
を備えるジャイロセンサユニットを少なくとも1つ備える
ことを特徴とするジャイロセンサシステム。
[付記2]
前記調整部は、
前記検出部で検出された前記可動体の前記第2の方向の振動の振幅に基づいて、前記第1の共振周波数と前記第2の共振周波数とを一致させるための調整信号を発生する調整信号発生回路と、
前記調整信号発生回路で発生した調整信号を受けて前記可動体の調整を行う調整機構と、
を備える
ことを特徴とする付記1に記載のジャイロセンサシステム。
[付記3]
前記調整信号発生回路は、前記可動体の前記第2の方向の振動の振幅が最大となるように前記調整信号を発生する
ことを特徴とする付記2に記載のジャイロセンサシステム。
[付記4]
前記バネ機構による前記可動体の前記第1及び第2の方向の振動はバネ行列によって規定され、
前記調整信号発生回路は、前記バネ行列における非対角成分のうち前記可動体の前記第2の方向の運動を規定する成分がゼロとなるように前記調整信号を発生する
ことを特徴とする付記2に記載のジャイロセンサシステム。
[付記5]
前記調整信号発生回路は、前記可動体の前記第2の方向の振動の振幅の時間的変化が最小となるように前記調整信号を発生する
ことを特徴とする付記2に記載のジャイロセンサシステム。
[付記6]
前記第1及び第2の方向に対して垂直で且つ前記可動体のパターンの中心を通る軸を中心として前記可動体を90度回転させたときに、回転前の前記可動体のパターンと回転後の前記可動体のパターンとは一致しない
ことを特徴とする付記1に記載のジャイロセンサシステム。
[付記7]
前記ジャイロセンサユニットは、前記可動体を捕捉し且つ捕捉された前記可動体を解放して前記可動体を前記第1の方向に自由振動させる捕捉及び解放機構をさらに備える
ことを特徴とする付記1に記載のジャイロセンサシステム。
[付記8]
前記検出部は、前記調整を行うための前記振幅の検出及び前記回転角度を取得するための前記振幅の検出を、前記可動体が前記捕捉及び解放機構から解放されて前記可動体が自由振動している期間の最中に行う
ことを特徴とする付記7に記載のジャイロセンサシステム。
[付記9]
前記可動体が前記捕捉及び解放機構に捕捉された後に前記可動体の前記第2の方向の振動が強制的に減衰させられる
ことを特徴とする付記7に記載のジャイロセンサシステム。
[付記10]
複数の前記ジャイロセンサユニットを備え、
前記複数のジャイロセンサユニットのそれぞれは、前記可動体が前記第1の方向に自由振動している振動期間と前記可動体の振動が停止している振動停止期間とを交互に有し、
前記複数のジャイロセンサユニットの1つが前記振動停止期間にあるときに、前記複数のジャイロセンサユニットの他の1つが前記振動期間にある
ことを特徴とする付記1に記載のジャイロセンサシステム。
[付記11]
前記複数のジャイロセンサユニットそれぞれの前記第1の方向は互いに同一であり、前記複数のジャイロセンサユニットそれぞれの前記第2の方向は互いに同一である
ことを特徴とする付記10に記載のジャイロセンサシステム。
[付記12]
1つの前記ジャイロセンサユニットの前記振動期間と他の1つの前記ジャイロセンサユニットの前記振動期間とは互いにオーバーラップしている
ことを特徴とする付記10に記載のジャイロセンサシステム。
[付記13]
1つの前記ジャイロセンサユニットの可動体の前記第2の方向の振動の振幅が増加して所定値よりも大きくなったときに、他の1つの前記ジャイロセンサユニットの可動体の前記第1の方向の振動が開始される
ことを特徴とする付記10に記載のジャイロセンサシステム。
[付記14]
1つの前記ジャイロセンサユニットの可動体の前記第2の方向の振動の振幅が減少して所定値よりも小さくなったときに、他の1つの前記ジャイロセンサユニットの可動体の前記第1の方向の振動が開始される
ことを特徴とする付記10に記載のジャイロセンサシステム。
[付記15]
前記可動体の前記第2の方向の振動の振幅が増加して所定値よりも大きくなったときに、前記回転角度を取得するための前記振幅の検出が行われる
ことを特徴とする付記1に記載のジャイロセンサシステム。
[付記16]
前記可動体は、前記第2の方向の振動の振幅が一定となるように制御される
ことを特徴とする付記1に記載のジャイロセンサシステム。
[付記17]
第2のジャイロセンサユニットに含まれる可動体の角速度を取得する第2のジャイロセンサユニットをさらに備える
ことを特徴とする付記1に記載のジャイロセンサシステム。
[付記18]
3つの前記ジャイロセンサユニットを備え、
前記3つのジャイロセンサユニットの第1の方向は互いに垂直であり、前記3つのジャイロセンサユニットの第2の方向は互いに垂直である
ことを特徴とする付記1に記載のジャイロセンサシステム。
[付記19]
前記可動体の変位に応じてキャパシタンスが変化する可変キャパシタと、前記可変キャパシタに接続された抵抗と、を含むダンピング係数調整機構をさらに備え、
前記ダンピング係数調整機構は、前記可動体の変位によって前記可変キャパシタに蓄積された電荷の一部が前記抵抗を通過する際に生じるエネルギー損失に基づいて前記可動体のダンピング係数を調整する
ことを特徴とする付記1に記載のジャイロセンサシステム。
[付記20]
前記ダンピング係数調整機構は、可変電圧源と、前記可変キャパシタと前記可変電圧源との間に接続されたスイッチと、をさらに含み、
前記可変キャパシタの蓄積電荷量は、前記可変電圧源の電圧を調整することによって制御される
ことを特徴とする付記19に記載のジャイロセンサシステム。
[付記21]
前記可動体に付随して設けられた第1のキャパシタと、電圧源と、前記第1のキャパシタと前記電圧源との間に接続された抵抗と、を含むダンピング係数調整機構をさらに備え、
前記ダンピング係数調整機構は、前記抵抗の抵抗値及び前記電圧源の電圧値の少なくとも一方に基づいて前記可動体のダンピング係数を調整する
ことを特徴とする付記1に記載のジャイロセンサシステム。
[付記22]
前記第1のキャパシタは、互いに対向する一対の櫛歯電極によって形成されている
ことを特徴とする付記21に記載のジャイロセンサシステム。
[付記23]
前記調整部は、前記可動体に付随して設けられ且つ前記第1の共振周波数と前記第2の共振周波数とを一致させるために用いられる平行平板型の第2のキャパシタをさらに備える
ことを特徴とする付記22に記載のジャイロセンサシステム。
[付記24]
前記第1のキャパシタ及び前記第2のキャパシタの少なくとも一方に接続され、前記可動体の変位量を検出する変位量検出部をさらに備える
ことを特徴とする付記23に記載のジャイロセンサシステム。
111…可動体 112…バネ機構 113…アンカー
114…捕捉及び解放機構 115…ドライブ及びモニタ機構
116…検出機構 117…調整機構 118…可変キャパシタ
119…第1のキャパシタ119
120…振幅検出回路 130…調整信号発生回路
131…調整値取得回路 132…電圧発生回路
140…回転速度取得回路 150…回転機構
200…ジャイロセンサシステム
211…可動体 212…バネ機構
213…アンカー 214…ホールド電極
215…第1のキャパシタ 216…第2のキャパシタ
220…変位量検出回路
Claims (13)
- 第1の方向及び第1の方向に対して垂直な第2の方向に振動可能な可動体と、
前記可動体を前記第1及び第2の方向に振動させるバネ機構と、
前記バネ機構によって前記第1の方向に自由振動している前記可動体に働くコリオリ力に基づく前記可動体の前記第2の方向の振動の振幅を検出することができる検出部と、
前記検出部で検出された前記可動体の前記第2の方向の振動の振幅に基づいて、前記可動体の前記第1の方向の振動の第1の共振周波数と前記可動体の前記第2の方向の振動の第2の共振周波数とを一致させるように調整を行う調整部と、
前記調整部によって前記第1の共振周波数と前記第2の共振周波数とが一致するように調整された状態で検出された前記可動体の前記第2の方向の振動の振幅に基づいて、前記可動体の回転角度を取得する回転角度取得部と、
を備えるジャイロセンサユニットを少なくとも1つ備える
ことを特徴とするジャイロセンサシステム。 - 前記調整部は、
前記検出部で検出された前記可動体の前記第2の方向の振動の振幅に基づいて、前記第1の共振周波数と前記第2の共振周波数とを一致させるための調整信号を発生する調整信号発生回路と、
前記調整信号発生回路で発生した調整信号を受けて前記可動体の調整を行う調整機構と、
を備える
ことを特徴とする請求項1に記載のジャイロセンサシステム。 - 前記調整信号発生回路は、前記可動体の前記第2の方向の振動の振幅が最大となるように前記調整信号を発生する
ことを特徴とする請求項2に記載のジャイロセンサシステム。 - 前記バネ機構による前記可動体の前記第1及び第2の方向の振動はバネ行列によって規定され、
前記調整信号発生回路は、前記バネ行列における非対角成分のうち前記可動体の前記第2の方向の運動を規定する成分がゼロとなるように前記調整信号を発生する
ことを特徴とする請求項2に記載のジャイロセンサシステム。 - 前記調整信号発生回路は、前記可動体の前記第2の方向の振動の振幅の時間的変化が最小となるように前記調整信号を発生する
ことを特徴とする請求項2に記載のジャイロセンサシステム。 - 前記第1及び第2の方向に対して垂直で且つ前記可動体のパターンの中心を通る軸を中心として前記可動体を90度回転させたときに、回転前の前記可動体のパターンと回転後の前記可動体のパターンとは一致しない
ことを特徴とする請求項1に記載のジャイロセンサシステム。 - 前記ジャイロセンサユニットは、前記可動体を捕捉し且つ捕捉された前記可動体を解放して前記可動体を前記第1の方向に自由振動させる捕捉及び解放機構をさらに備える
ことを特徴とする請求項1に記載のジャイロセンサシステム。 - 複数の前記ジャイロセンサユニットを備え、
前記複数のジャイロセンサユニットのそれぞれは、前記可動体が前記第1の方向に自由振動している振動期間と前記可動体の振動が停止している振動停止期間とを交互に有し、
前記複数のジャイロセンサユニットの1つが前記振動停止期間にあるときに、前記複数のジャイロセンサユニットの他の1つが前記振動期間にある
ことを特徴とする請求項1に記載のジャイロセンサシステム。 - 前記可動体の変位に応じてキャパシタンスが変化する可変キャパシタと、前記可変キャパシタに接続された抵抗と、を含むダンピング係数調整機構をさらに備え、
前記ダンピング係数調整機構は、前記可動体の変位によって前記可変キャパシタに蓄積された電荷の一部が前記抵抗を通過する際に生じるエネルギー損失に基づいて前記可動体のダンピング係数を調整する
ことを特徴とする請求項1に記載のジャイロセンサシステム。 - 前記可動体に付随して設けられた第1のキャパシタと、電圧源と、前記第1のキャパシタと前記電圧源との間に接続された抵抗と、を含むダンピング係数調整機構をさらに備え、
前記ダンピング係数調整機構は、前記抵抗の抵抗値及び前記電圧源の電圧値の少なくとも一方に基づいて前記可動体のダンピング係数を調整する
ことを特徴とする請求項1に記載のジャイロセンサシステム。 - 前記第1のキャパシタは、互いに対向する一対の櫛歯電極によって形成されている
ことを特徴とする請求項10に記載のジャイロセンサシステム。 - 前記調整部は、前記可動体に付随して設けられ且つ前記第1の共振周波数と前記第2の共振周波数とを一致させるために用いられる平行平板型の第2のキャパシタをさらに備える
ことを特徴とする請求項11に記載のジャイロセンサシステム。 - 前記第1のキャパシタ及び前記第2のキャパシタの少なくとも一方に接続され、前記可動体の変位量を検出する変位量検出部をさらに備える
ことを特徴とする請求項12に記載のジャイロセンサシステム。
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