JPH06160096A - 振動ジャイロ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】三角柱状の振動体４０の各側面には、圧電素子
４１，４２，４３が設けられている。切換器５１，５
２，５３により、一対の圧電素子の組が順次切り換えら
れて選択され、ライン６１，６２に接続される。差動増
幅回路４７に反転回路６６からの信号を入力すると、選
択された一対の圧電素子の出力の和分が得られる。この
出力の和分は、一対の圧電素子の各出力中に含まれてい
るオフセット成分の和に相当する。このオフセット成分
の和から、角速度検出用に用いられる一対の圧電素子４
１，４２の各オフセット成分が求められる。このオフセ
ット成分に基づき、直流増幅回路４９の出力に補正が加
えられる。 【効果】振動体４０の軸線４４まわりの角速度Ωが零で
ないときであっても、オフセットを検出できる。このた
め、外的条件によらずに、短時間間隔でオフセット値を
更新できるから、角速度を常に正確に検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば車両用ナビゲ
ーションシステムにおける車両の旋回角の検出のためな
どに用いられ、物体の回転角速度を検出する振動ジャイ
ロ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、不案内な土地における車両で
の走行を支援するために、ＣＲＴなどの表示装置にその
地域の道路地図と車両の現在位置とを重ねて表示するよ
うにしたナビゲーションシステムが車両に搭載されて用
いられている。ナビゲーションシステムでは、車両の走
行距離と進行方位とが求められ、これらに基づいて車両
の現在位置座標（Ｐｘ，Ｐｙ）が求められる。

【０００３】車両の進行方位は、車両の旋回角を累積す
ることにより求められる。すなわち、所定のサンプリン
グ周期毎の車両の旋回角Δθを１回前のサンプリング時
点で求められた方位θ₀ に加算することにより、車両の
進行方位θ（＝θ₀ ＋Δθ）が得られる。たとえば、車
両が或る期間に距離ΔＬだけ走行したとする。このと
き、車両の移動量の東西方向成分Δｘは下記第(1) 式で
与えられ、南北方向成分Δｙは下記第(2) 式で与えられ
る。

【０００４】

【数１】 Δｘ＝ΔＬ× cosθ ・・・・ (1) Δｙ＝ΔＬ× sinθ ・・・・ (2) したがって、直前に求めた車両の位置座標（Ｐｘ′，Ｐ
ｙ′）に東西方向成分Δｘおよび南北方向成分Δｙを加
算することにより、車両の現在位置座標（Ｐｘ，Ｐｙ）
が得られる。すなわち、位置座標の東西方向成分Ｐｘお
よび南北方向成分Ｐｙはそれぞれ下記第(3) 式および第
(4) 式により得られる。

【０００５】

【数２】 Ｐｘ＝Ｐｘ′＋Δｘ＝Ｐｘ′＋ΔＬ・ cosθ ・・・・ (3) Ｐｙ＝Ｐｙ′＋Δｙ＝Ｐｙ′＋ΔＬ・ sinθ ・・・・ (4) 車両の旋回角は、一般に、車両の旋回角速度をジャイロ
により検出してジャイロ出力を積算することによって得
られる。このジャイロの１つに振動ジャイロがある。ナ
ビゲーションシステムで用いられる振動ジャイロの構成
例は、図３に示されている。

【０００６】この振動ジャイロでは、正三角柱状の振動
体４０の各側面に圧電素子４１，４２，４３が設けられ
ている。たとえば、圧電素子４１，４２は励振および検
出に兼用され、圧電素子４３は振動を帰還するために用
いられる。圧電素子４１，４２には図外の発振回路から
駆動信号が与えられ、この発振回路に圧電素子４３の出
力信号が帰還される。これにより、振動体４０は、その
軸線４４および圧電素子４３に直交する方向に振動す
る。

【０００７】軸線４４まわりの回転がないときには、振
動体４０の振動に伴って圧電素子４１，４２は等しく屈
曲する。このため、圧電素子４１，４２の各出力の差分
は零となる。一方、軸線４４まわりに角速度Ωの回転が
与えられると、振動体４０にはその振動方向ＲＢに直交
する方向へのコリオリの力Ｆｃが働く。このため、圧電
素子４１，４２の各屈曲状態に差異が生じ、この一対の
圧電素子４１，４２の出力の差分は零以外の値をとる。
この値は、コリオリの力Ｆｃに対応している。コリオリ
の力Ｆｃは、軸線４４まわりの角速度Ωに比例するか
ら、結局、圧電素子４１，４２の出力の差分を検出する
ことにより、角速度Ωを検知することができる。

【０００８】ところが、上記のような振動ジャイロで
は、たとえば振動体４０において圧電素子４１，４２が
形成される各側面を厳密に均等にすることができないこ
となどに起因して、角速度Ωが零のときでも、圧電素子
４１，４２の出力の差分が零以外の或る値をとる。これ
がオフセットである。したがって、正確な角速度を検出
するためには、予めオフセット値を求めておき、振動ジ
ャイロの出力からオフセット値を差し引かなければなら
ない。

【０００９】車両に搭載されるナビゲーションシステム
では、一般に、車両が停止しているときや、車両が直線
道路を走行しているときに、振動ジャイロのオフセット
値が検出される。これが可能なのは、停止中や直線道路
走行中には車両の旋回角速度は零であるので、このとき
の振動ジャイロの出力はオフセットそのものであるから
である。

【００１０】しかし、振動ジャイロでは、温度や湿度の
変化に伴ってオフセットがドリフトするという他の問題
がある。したがって、角速度の検出を常時正確に行うに
は、オフセット値を短時間間隔で更新しなければならな
い。特に、車両用ナビゲーションシステムでは、車両の
移動に伴って環境が変化し、またエンジンからの熱の影
響もあるから、オフセット値の更新が極めて重要であ
る。

【００１１】ところが、たとえば高速道路走行中のよう
に長時間停車しない場合や、また山間部のように曲がり
くねった道路ばかりを走行している場合には、オフセッ
トの検出を行えず、オフセット値の更新が長時間にわた
って行えない場合が生じる。このような場合には、ナビ
ゲーションシステムにおける方位検出は、不正確なオフ
セット値に基づいて行われるから、精度が悪くなる。

【００１２】オフセットの誤差は、角速度の検出の度ご
とに累積されるから、ついには、実際に車両が走行して
いる位置とは大幅に異なった位置が現在位置として算出
されるおそれがある。この場合には、ナビゲーションシ
ステムによる走行の支援が全く行えなくなる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、上述の技術的課題を解決し、外的条件に依らずにオ
フセットを求めることができ、したがってオフセットの
補正を確実に短時間間隔で行えるようにした振動ジャイ
ロ装置を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の振動ジャイロ装置は、断面が多角形の柱状
振動体の少なくとも３つの側面に圧電素子を設け、いず
れかの圧電素子で振動体を振動させるとともに、振動方
向に対して対称に配置された一対の検出用圧電素子の出
力の差分を差分検出手段で検出することにより上記振動
体の軸線まわりの角速度を検出する振動ジャイロ装置に
おいて、上記一対の検出用圧電素子を含む複数の圧電素
子のなかから一対の圧電素子の組を順次切り換えて選択
する選択手段と、この選択手段で選択された一対の圧電
素子の対称面に沿うとともに上記軸線と交差する方向の
振動を上記振動体に生じさせる励振手段と、上記選択手
段により選択された一対の圧電素子の出力の和分を検出
する和分検出手段と、上記選択手段で順次選択された各
組の圧電素子に対応する上記和分検出手段での検出結果
に基づいて、上記一対の検出用圧電素子の各出力信号中
に含まれるオフセット成分を求めるオフセット演算手段
と、上記差分検出手段の出力を、上記オフセット演算手
段で求められたオフセット成分に基づいて補正する出力
補正手段とを含むことを特徴とする。

【００１５】

【作用】振動体の軸線まわりの角速度が零でないときに
は、振動体の振動方向に対して垂直にコリオリの力が働
く。このため、振動方向に対して対称な一対の圧電素子
においては、一方では振動体の外部から内部に向かう力
が働くのに対して、他方では振動体の内部から外部に向
かう力が働く。このとき各圧電素子に垂直に働くコリオ
リの力の分力は、方向は異なるが大きさは等しい。この
ため、各圧電素子の出力の差分を求めると、この差分は
コリオリの力の２倍に比例する。

【００１６】一方、振動方向に対して対称な一対の圧電
素子の各出力の和分を求めると、各圧電素子に働くコリ
オリの力の分力に対応する成分は相殺される。したがっ
て、一対の圧電素子の出力の和分は、各圧電素子の出力
中に含まれるオフセット成分の和であることになる。そ
こで、本発明では、一対の検出用圧電素子を含む複数の
圧電素子のなかから一対の圧電素子の組が順次切り換え
られて選択される。そして、選択された一対の圧電素子
の対称面に沿って振動体の軸線に交差する方向の振動が
与えられる。このときの一対の圧電素子の出力の和分が
和分検出手段で検出される。

【００１７】この和分検出手段の検出結果に基づき、一
対の検出用圧電素子がそれぞれ有するオフセット成分が
演算される。このオフセット成分に基づいて、差分演算
手段の出力に補正が施され、オフセット成分の影響を除
去した正確な角速度が求められる。このようにして、本
発明では、振動体の軸線まわりの角速度が零でなくて
も、検出用圧電素子のオフセット成分を求めることがで
きる。

【００１８】

【実施例】以下では、本発明の実施例を、添付図面を参
照して詳細に説明する。図２は本発明の一実施例の振動
ジャイロ装置３１が適用されたナビゲーションシステム
の基本構成を示すブロック図である。このナビゲーショ
ンシステムは、車両に搭載されて用いられるもので、車
両の現在位置を算出するためのロケータ装置３０を備え
ている。このロケータ装置３０は、オフセット演算手段
および出力補正手段などとして機能する。

【００１９】ロケータ装置３０には、振動ジャイロ装置
３１の出力が、アナログ／ディジタル変換器（以下「Ａ
／Ｄ変換器」という。）３７によりディジタル信号に変
換されて入力されている。ロケータ装置３０にはさら
に、車速センサ３２の出力信号も与えられている。。ロ
ケータ装置３０は、車速センサ３２の出力を累積して車
両の移動距離を算出するとともに、振動ジャイロ装置３
１から与えられる角速度情報を累積して車両の旋回角を
検出する。これらに基づいて、車両の現在位置が算出さ
れる。算出された現在位置は、ナビゲーションコントロ
ーラ３３に与えられる。

【００２０】一方、ロケータ装置３０は、メモリドライ
ブ３４を介してＣＤ−ＲＯＭなどで構成された道路地図
メモリ３５にアクセスすることができる。ロケータ装置
３０は、算出された現在位置を含む道路地図を道路地図
メモリ３５から読み出して、ナビゲーションコントロー
ラ３３に与える。ナビゲーションコントローラ３３に
は、ＣＲＴ（陰極線管）や液晶パネルで構成された表示
装置３６が接続されている。このナビゲーションコント
ローラ３３は、ロケータ装置３０から与えられる現在位
置および道路地図のデータに対応したビデオ信号を作成
して、表示装置３６に与える。

【００２１】この構成によって、表示装置３６には、道
路地図と現在位置との表示が行われることになる。図１
は振動ジャイロ装置３０の内部構成を示すブロック図で
ある。振動ジャイロ装置３０は、正三角柱状の振動体４
０を備えている。この振動体４０の各側面には、圧電素
子４１，４２，４３がそれぞれ設けられている。たとえ
ば、一対の圧電素子４１，４２は振動体４０を振動させ
るための励振と振動体４０の軸線４４まわりの角速度Ω
の検出とのために用いられる。そして、もう一つの圧電
素子４３は、振動体４０の振動をフィードバックして振
動を安定させるために用いられる。すなわち、圧電素子
４１，４２は、検出用圧電素子に相当する。

【００２２】各圧電素子４３は、それぞれ切換器５１，
５２，５３の共通端子５１ｄ，５２ｄ，５３ｄに接続さ
れている。各切換器５１，５２，５３は、個別端子５１
ａ，５１ｂ，５１ｃ；５２ａ，５２ｂ，５２ｃ；５３
ａ，５３ｂ，５３ｃを有している。個別端子５１ａ，５
２ａ，５３ａは、発振回路４５に接続されている。ま
た、個別端子５１ｂ，５２ｂ，５３ｂは、差動増幅回路
４７に接続されたライン６１に接続されている。さら
に、個別端子５１ｃ，５２ｃ，５３ｃは差動増幅回路４
７に接続された別のライン６２に接続されている。

【００２３】発振回路４５の出力信号は、位相補正回路
４６で位相補正された後に、ライン５５，５６から上記
のライン６１，６２に与えられている。ライン６２には
切換器６５の個別端子６５ａが接続されている。この切
換器６５のもう１つの個別端子６５ｂには、ライン６２
に現れる信号を反転回路６６で反転した信号が与えられ
ている。切換器６５の共通端子６５ｃは、差動増幅回路
４７の一方の入力端子に与えられている。共通端子５１
ｃは、通常は、個別端子５１ａに接続されている。

【００２４】差動増幅回路４７の他方の入力端子には、
ライン６１に現れる信号が与えられている。この差動増
幅回路４７の出力信号が同期検波回路４８で半波整流さ
れ、この整流された信号が直流増幅回路４９で直流信号
に変換される。この直流増幅回路４９の出力信号が、図
２のＡ／Ｄ変換器３７に与えられる。切換器５１，５
２，５３および切換器６５は、ロケータ装置３０に接続
されている切換制御部６０（図２参照。）により制御さ
れて切り換えられる。この切換制御部６０および切換器
５１，５２，５３などにより、選択手段が構成されてい
る。

【００２５】切換制御部６０は、ロケータ装置３０の制
御の下、通常の角速度検出状態では、図１に示されてい
る状態に各切換器５１，５２，５３および切換器６５を
接続させる。すなわち、一対の圧電素子４１，４２はラ
イン６１，６２に接続され、もう１つの圧電素子４３は
発振回路４５に接続される。また、差動増幅回路４７で
は、ライン６１に現れた信号からライン６２に現れた信
号を減じた信号が作成される。すなわち、通常の角速度
検出状態では、差動増幅回路４７は差分検出手段として
機能する。

【００２６】この状態では、位相補正回路４６からの信
号により圧電素子４１，４２が振動体４０を励振する。
この結果、振動体４０には、図３に拡大して示すよう
に、圧電素子４１，４２が形成された２つの側面に対称
な方向ＲＢに沿って振動が生じる。このため、軸線４４
まわりの角速度Ωが零であれば、圧電素子４１，４２で
検出される振動は等しく、このため、差動増幅回路４７
の出力信号は零になる。

【００２７】一方、角速度Ωが零でないとき、すなわ
ち、車両が旋回しているときには、振動体４０には振動
方向ＲＢに垂直な方向にコリオリの力Ｆｃが働く。この
コリオリの力Ｆｃのために、圧電素子４１，４２の出力
には変動が生じることになる。たとえば、図４に示すよ
うに、コリオリの力Ｆｃが圧電素子４２に対して振動体
４０の外部から内部に向かう方向に作用するときには、
このコリオリの力Ｆｃは圧電素子４１に対しては振動体
４０の内部から外部に向かう方向に作用する。このた
め、圧電素子４２の出力信号の振幅は減少し、圧電素子
４１の出力信号の振幅は増加する。すなわち、図１にお
いて参照符号Ｓ１，Ｓ２で示す波形の信号が圧電素子４
１，４２からそれぞれ出力される。なお、破線は角速度
Ωが零のときの出力波形を示す。

【００２８】このようにして、軸線４４まわりに零でな
い角速度Ωが生じると、圧電素子４１，４２にはその角
速度Ωに応じた出力差が生じることになる。コリオリの
力Ｆｃは角速度に比例するから、結局、差動増幅回路４
７の出力は角速度に相当することになる。この差動増幅
回路４２の出力信号波形を参照符号Ｓ３で示す。また、
同期検波回路４８で半波整流された信号波形を参照符号
Ｓ４で示す。この信号を直流信号に変換することによ
り、参照符号Ｓ５で示す直流電圧が得られる。

【００２９】圧電素子４１ａ，４２ｂの出力の変動は、
振動体４０の各側面に垂直な方向に作用する力に対応す
る。すなわち、図４に示されているように、圧電素子４
２の出力の変化はコリオリの力Ｆｃの分力Ｆ₂ に対応
し、圧電素子４１の出力の変化はコリオリの力Ｆｃの分
力Ｆ₁ に対応する。圧電素子４１，４２に垂直に作用す
る力を、振動体４０の内部から外部に向かう方向を正に
とって表すと下記第(5) 式および第(6) 式のとおりとな
る。

【００３０】

【数３】 Ｆ₁ ＝Ｆ ・・・・ (5) Ｆ₂ ＝−Ｆ ・・・・ (6) ただし、 Ｆ＝｜Ｆ₁ ｜＝｜Ｆ₂ ｜ である。したがっ
て、差動増幅回路４７の出力信号は、下記第(7) 式の値
２Ｆに相当する。

【００３１】

【数４】 Ｆ₁ −Ｆ₂ ＝２Ｆ ・・・・ (7) すなわち、角速度Ωが零なら、コリオリの力Ｆｃも零で
あるから、

【００３２】

【数５】 Ｆ₁ −Ｆ₂ ＝２×０＝０ ・・・・ (8) となる。角速度Ωが零でなければ、コリオリの力Ｆｃに
対応する力Ｆが２倍に増幅されて検出される。ところ
で、圧電素子４１，４２の出力信号には、上記の力
Ｆ₁ ，Ｆ₂ の成分以外にも、オフセット成分Δ₁ ，Δ₂
が含まれている。圧電素子４３についても同様であり、
その出力信号にはオフセット成分Δ₃ が含まれている。

【００３３】このため、圧電素子４１，４２，４３の各
出力ＯＵＴ１，ＯＵＴ２，ＯＵＴ３は、それぞれ、下記
第(9) 式、第(10)式および第(11)式に示す値に相当す
る。

【００３４】

【数６】 ＯＵＴ１＝Ｆ₁ ＋Δ₁ ・・・・ (9) ＯＵＴ２＝Ｆ₂ ＋Δ₂ ・・・・ (10) ＯＵＴ３＝Ｆ₃ ＋Δ₃ ・・・・ (11) したがって、圧電素子４１，４２の出力の差に相当する
直流増幅回路１９の出力電圧は、下記第(12)式の値に相
当することになる。

【００３５】

【数７】 ＯＵＴ１−ＯＵＴ２＝Ｆ₁ −Ｆ₂ ＋（Δ₂ −Δ₁ ） ＝２Ｆ＋（Δ₂ −Δ₁ ） ・・・・ (12) この（Δ₂ −Δ₁ ）の成分を補正する処理がオフセット
補正処理であり、この処理は、ロケータ装置３０（図２
参照。）で行われている。

【００３６】車両が静止しているときには、角速度Ωは
零であるから、

【００３７】

【数８】 ＯＵＴ１−ＯＵＴ２＝２×０＋（Δ₂ −Δ₁ ） ＝Δ₂ −Δ₁ ・・・・ (13) となる。このため、ロケータ装置３０では、車両が静止
している期間において振動ジャイロ装置３１からＡ／Ｄ
変換器３７を介して与えられるデータに基づいてオフセ
ット値（Δ₂ −Δ₁ ）を得ることができる。

【００３８】このオフセット値（Δ₂ −Δ₁ ）は、温度
や湿度の変化などに伴って変化するから、ロケータ装置
３０では、できるだけ短時間間隔でオフセット値（Δ₂
−Δ ₁ ）を求める必要がある。車両が信号などで頻繁に
停止するうちは、車速センサ３２の出力信号に基づいて
車両の停止が検知されるたびごとに、オフセット値（Δ
₂ −Δ₁ ）を逐次求めて更新しておけばよい。しかし、
高速道路や山間道路を走行中には、車両が長時間にわた
って停止しないから、オフセット値（Δ₂ −Δ₁ ）にド
リフトが生じると、ロケータ装置３０での位置算出処理
に支障を来す。そこで、車両が走行している期間におい
ても、オフセット値（Δ₂ −Δ₁ ）を求めることが必要
となる。

【００３９】図５は、車両が停止しているか走行してい
るかにかかわりなくオフセット値（Δ₂ −Δ₁ ）を求め
るためにロケータ装置３０で行われる処理を示すフロー
チャートである。ステップｎ１では、切換制御部６０
は、切換器６５を制御して、反転回路６６のからの信号
を差動増幅回路４７に入力させる（図１に破線で示す状
態）。これにより、差動増幅回路４７の出力信号は、ラ
イン６１，６２に導出された信号の和分に相当すること
になる。すなわち、反転回路６６および差動増幅回路４
７などにより和分検出手段が構成されている。

【００４０】次に、ステップｎ２では、切換制御部６０
は、切換器５１，５２，５３を制御して、圧電素子４
１，４２をライン６１，６２に接続してこれらの圧電素
子４１，４２により、振動体４０を励振させる。また、
圧電素子４３を発振回路４５に接続して、この圧電素子
４３の出力を振動の安定のために帰還させる。この場合
に、振動体４０には、一対の圧電素子４１，４２の対称
面に沿うとともに、軸線４４と交差する方向の振動が生
じる。

【００４１】このときの振動ジャイロ３１の出力はロケ
ータ装置３０に読み込まれる。切換器５１，５２，５２
および６５が上記の状態であるから、振動ジャイロ３０
の出力は、圧電素子４１，４２の出力ＯＵＴ１，ＯＵＴ
２を加算した下記第(14)式の値に相当する。

【００４２】

【数９】 ＯＵＴ１＋ＯＵＴ２＝（Ｆ₁ ＋Δ₁ ）＋（Ｆ₂ ＋Δ₂ ） ＝（Ｆ＋Δ₁ ）＋（−Ｆ＋Δ₂ ） ＝Δ₁ ＋Δ₂ ・・・・ (14) すなわち、圧電素子４１，４２の出力信号中に含まれる
オフセット成分Δ₁ ，Δ₂ の和が得られる（ステップｎ
３）。

【００４３】次のステップｎ４では、ロケータ装置３０
は、切換制御部６０に制御信号を与え、切換器５１，５
２，５３を制御し、圧電素子４１，４３をライン６１，
６２に接続させ、圧電素子４２を発振回路４５に接続さ
せる。このとき、振動体４０には、圧電素子４１，４３
の対称面に沿うとともに、軸線４４と交差する方向の振
動が生じる。

【００４４】このときの振動ジャイロ３１の出力はロケ
ータ装置３０に読み込まれる。この場合、振動ジャイロ
３０の出力信号は、圧電素子４１，４３の出力ＯＵＴ
１，ＯＵＴ３を加算した下記第(15)式の値に相当する。

【００４５】

【数１０】 ＯＵＴ１＋ＯＵＴ３＝（Ｆ₁ ＋Δ₁ ）＋（Ｆ₃ ＋Δ₃ ） ＝（−Ｆ＋Δ₁ ）＋（Ｆ＋Δ₃ ） ＝Δ₁ ＋Δ₃ ・・・・ (15) ただし、Ｆ₃ は、コリオリの力Ｆｃの圧電素子４３に垂
直な方向の分力である。すなわち、圧電素子４１，４３
により振動体４０が励振されるから、振動方向は圧電素
子４１，４３に対称な方向となり、コリオリの力Ｆｃは
圧電素子４２に平行な方向に作用する。このため、図３
および図４において、圧電素子４１を圧電素子４３に置
き換え、圧電素子４２を圧電素子４１に置き換え、圧電
素子４３を圧電素子４２に置き換えて考察することによ
り、上記(15)式の結果が得られる。

【００４６】このようにして、圧電素子４１，４３の各
オフセット成分Δ₁ ，Δ３の和が求まる（ステップｎ
５）。次のステップｎ６では、切換器５１，５２，５３
の接続態様が切り換えられて、圧電素子４２，４３がラ
イン６１，６２に接続される。このとき、振動体４０に
は、圧電素子４２，４３の対称面に沿うとともに、軸線
４４と交差する方向の振動が生じる。このとき、振動ジ
ャイロ３０の出力は、圧電素子４２，４３の出力ＯＵＴ
２，ＯＵＴ３の和分である下記第(16)式の値に相当す
る。

【００４７】

【数１１】 ＯＵＴ２＋ＯＵＴ３＝（Ｆ₂ ＋Δ₂ ）＋（Ｆ₃ ＋Δ₃ ） ＝（Ｆ＋Δ₂ ）＋（−Ｆ＋Δ₃ ） ＝Δ₂ ＋Δ₃ ・・・・ (16) このようにして、圧電素子４２，４３の各オフセットΔ
₂ ，Δ₃ の和が求まる（ステップｎ７）。

【００４８】ステップｎ８では、上記のようにして一対
の圧電素子の各組について求められたオフセット成分の
和（Δ₁ ＋Δ₂ ），（Δ₂ ＋Δ₃ ）および（Δ₃ ＋
Δ₁ ）に基づき、Δ₁ ，Δ₂ が演算され、さらに、オフ
セット値（Δ₂ −Δ₁ ）が算出される。この算出された
オフセット値（Δ₂ −Δ₁ ）が新たなオフセット値とし
てロケータ装置３０内の図外のメモリに記憶される。

【００４９】そして、ステップｎ９では、切換器６５が
個別端子６５ａ側に切り換えられ、これによりオフセッ
ト値算出処理を終了する。図６は、ロケータ装置３０に
おける角速度演算処理を説明するためのフローチャート
である。ステップｍ１では、切換器５１，５２，５３お
よび切換器６５を図１の状態に接続させる。

【００５０】ステップｍ２では、振動ジャイロ３０の出
力をＡ／Ｄ変換器３７を介して取得する。これにより、
圧電素子４１，４２の出力ＯＵＴ１，ＯＵＴ２の差分に
相当する上記(12)式の値が得られる。ステップｍ３で
は、図外のメモリに記憶されているオフセット値（Δ₂
−Δ₁）に基づいて、オフセット補正が行われる。すな
わち、上記第(12)式の値からオフセット値（Δ₂ −
Δ₁ ）が減じられ、下記第(17)式に従って、コリオリの
力Ｆｃのみに起因する成分２Ｆが抽出される。

【００５１】

【数１２】 ２Ｆ＝（ＯＵＴ１−ＯＵＴ２）−（Δ₂ −Δ₁ ） ・・・・ (17) 次に、ステップｍ４では、得られた成分２Ｆに基づいて
角速度が演算される。以上のように本実施例では、圧電
素子４１，４２，４３から一対の圧電素子の組が順次切
り換えて選択され、各圧電素子の和分が検出される。こ
の検出結果は、一対の圧電素子がそれぞれ有するオフセ
ット成分の和に相当し、これに基づいて、オフセット値
（Δ₂ −Δ₁ ）が求められる。

【００５２】すなわち、本実施例では、振動体４０に回
転が生じているか否かにかかわらずに、オフセット値
（Δ₂ −Δ₁ ）を得ることができる。このことは、車両
が走行中であるか停止中であるかによらずにオフセット
値を求めることができることを意味する。このようにし
て、たとえば高速道路や山間道路を走行している場合の
ように、長時間にわたって車両が停止しない場合であっ
ても、オフセット値を短時間間隔で更新して、正確な角
速度を検出することができる。

【００５３】この結果、車両の旋回角を常に正確に検出
できるようになるから、ロケータ装置３０において車両
の正確な位置が算出されるようになる。これにより、ナ
ビゲーションシステムによる運転者の支援を良好に行え
る。本発明の実施例の説明は以上のとおりであるが、本
発明は上記の実施例に限定されるものではない。たとえ
ば、上記の実施例では、三角柱状の振動体４０の各側面
に圧電素子４１，４２，４３を設けた構成の振動ジャイ
ロ装置３１を例にとって説明したが、四角柱状や五角柱
状のように断面が任意の多角形であるような柱状振動体
が用いられてもよい。この場合に、振動体の全ての側面
に圧電素子を設ける必要はなく、少なくとも３つの側面
に圧電素子を設ければ足りる。

【００５４】また、上記の実施例では、一対の圧電素子
により振動体に振動を生じさせるとともに、この一対の
圧電素子を角速度検出用としても兼用しているが、振動
体の励振は１個の圧電素子により行われてもよい。すな
わち、たとえば、一対の圧電素子４１，４２を検出用圧
電素子とするとともに、位相補正回路４６の出力信号を
圧電素子４３に与えて、この圧電素子４３により振動体
４０を励振してもよい。この場合には、圧電素子４１，
４２の出力信号が、発振回路４５に帰還されることにな
る。

【００５５】さらに、上記の実施例では、ナビゲーショ
ンシステムに適用された例について説明したが、本発明
の振動ジャイロ装置は、物体の角速度を検出する必要が
ある任意の構成に対して広く適用することができる。そ
の他、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の設計変更
を施すことが可能である。

【００５６】

【発明の効果】以上のように本発明の振動ジャイロ装置
によれば、振動体の軸線まわりの角速度が零でなくて
も、検出用圧電素子のオフセット成分を求めることがで
きる。すなわち、オフセットの算出を外的条件の影響を
受けることなく行える。これにより、オフセットを算出
を確実に短時間間隔で行うことが可能となり、常時、高
精度で角速度を検出できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の振動ジャイロ装置の電気的
構成を示すブロック図である。

【図２】上記振動ジャイロ装置を適用したナビゲーショ
ンシステムの構成を示すブロック図である。

【図３】振動ジャイロによる角速度検出原理を説明する
ための図である。

【図４】圧電素子に働く力を説明するための図である。

【図５】オフセット値を算出するための処理を説明する
ためのフローチャートである。

【図６】角速度演算処理を説明するための図である。

【符号の説明】

３０ ロケータ装置 ３１ 振動ジャイロ装置 ４０ 振動体 ４１，４２，４３ 圧電素子 ４５ 発振回路 ４６ 位相補正回路 ４７ 差動増幅回路 ４８ 同期検波回路 ４９ 直流増幅回路 ５１，５２，５３ 切換器 ６０ 切換制御部 ６５ 切換器 ６６ 反転回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】断面が多角形の柱状振動体の少なくとも３
   つの側面に圧電素子を設け、いずれかの圧電素子で振動
   体を振動させるとともに、振動方向に対して対称に配置
   された一対の検出用圧電素子の出力の差分を差分検出手
   段で検出することにより上記振動体の軸線まわりの角速
   度を検出する振動ジャイロ装置において、 上記一対の検出用圧電素子を含む複数の圧電素子のなか
   から一対の圧電素子の組を順次切り換えて選択する選択
   手段と、 この選択手段で選択された一対の圧電素子の対称面に沿
   うとともに上記軸線と交差する方向の振動を上記振動体
   に生じさせる励振手段と、 上記選択手段により選択された一対の圧電素子の出力の
   和分を検出する和分検出手段と、 上記選択手段で順次選択された各組の圧電素子に対応す
   る上記和分検出手段での検出結果に基づいて、上記一対
   の検出用圧電素子の各出力信号中に含まれるオフセット
   成分を求めるオフセット演算手段と、 上記差分検出手段の出力を、上記オフセット演算手段で
   求められたオフセット成分に基づいて補正する出力補正
   手段とを含むことを特徴とする振動ジャイロ装置。