JPH0933262A

JPH0933262A - 励振駆動回路及び方法並びにこれを用いた圧電振動角速度計

Info

Publication number: JPH0933262A
Application number: JP7209242A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Sango; 貴敬三五; Tetsuo Hattori; 徹夫服部
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-07-25
Filing date: 1995-07-25
Publication date: 1997-02-07

Abstract

(57)【要約】【課題】振動子の立ち上がり時間を短縮する。【解決手段】電源スイッチ９０をオンすると、アナロ
グスイッチ８１，８２がオンし、アナログスイッチ８０
がオフする。これにより、起動時には、強制励振駆動回
路５１が、ほぼ振動子３０の共振周波数の発振出力パル
スを振動子３０の電極４７に供給して、振動子３０を強
制的に励振駆動する。その後、振動子３０がほぼ定常状
態となってコンデンサ８６の充電電圧がインバータ８４
の閾値に達すると、アナログスイッチ８１，８２がオフ
し、アナログスイッチ８０がオンする。これにより、自
励振駆動回路５０の出力が振動子３０の電極４７に供給
され、振動子３０が自励振駆動される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は、圧電振動角速度計等の
振動子を励振駆動する励振駆動回路及び方法並びにこれ
を用いた圧電振動角速度計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、正、逆の圧電効果を利用した圧
電振動角速度計は、振動子と、該振動子を励振駆動する
励振駆動手段と、振動子の回転により発生するコリオリ
の力を検出する検出手段とを備え、振動子の回転に伴い
生ずるコリオリ力を検出する。圧電振動角速度計は、角
速度センサー、手振れセンサー等として応用され、多く
の実績を持つ。

【０００３】図１８に、従来の圧電振動角速度計の一例
を示す。

【０００４】この従来の圧電振動角速度計は、振動子１
と、該振動子１を自励振駆動する自励振駆動回路２と、
振動子１からの信号に基づいて振動子１に作用するコリ
オリ力に相当する検出信号を得る検出回路３と、を備え
ている。

【０００５】振動子１は、エリンバー合金からなる正三
角柱の振動基体４の各側面に、両面に電極（図示せず）
を形成した圧電素子５，６，７を貼り付け設置してあ
る。２つの圧電素子５，６が検出用、残りの圧電素子７
が駆動用である。

【０００６】検出回路３の２つの入力端がそれぞれ圧電
素子５，６に接続され、自励振駆動回路２の２つの入力
端もそれぞれ圧電素子５，６に接続され、自励振駆動回
路２の出力端が圧電素子７に接続されている。

【０００７】自励振駆動回路２は、２つの抵抗器８，９
からなる加算回路１０と、オペアンプ１１及び抵抗器１
２〜１４からなる反転増幅器１５と、抵抗器１６，１７
及びコンデンサ１８，１９からなる２段のＲＣフィルタ
により構成されたローパスフィルタ２０と、から構成さ
れている。

【０００８】圧電素子５，６からの出力電圧が加算器１
０で加算された後に、反転増幅器１５により反転増幅さ
れ、その増幅された電圧がローパスフィルタ２０により
位相調整され、その位相調整された電圧が駆動電圧とし
て圧電素子７に供給される。これにより、これにより、
ループゲインが１以上となるように正帰還がかけられ、
振動子１が自励振駆動される。

【０００９】なお、検出回路３は、圧電素子５，６から
の出力電圧の差動をとること等により振動子１に作用す
るコリオリ力に相当する検出信号を得る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の圧電振動角速度計では、振動子１を励振駆動する励
振駆動回路として単に自励振駆動回路２が用いられてい
ただけであるので、自励振駆動回路１が起動してから、
振動子１の振動の振幅が測定可能な振幅（定常状態）を
得るまでの立ち上がり時間が長い。

【００１１】特に、振動子１を形成する圧電材料の圧電
定数は温度依存性が高く、前記従来の圧電振動角速度計
では温度に依存して大きく変化し、使用環境の温度が低
くなると、例えば、０℃以下の低温になると、振動子の
立ち上がり時間が著しく長くなる。

【００１２】そのため、前記従来の圧電振動角速度計を
例えばスチルカメラの手振れや手振れ以外の振動の検出
のようにリアルタイムでのコリオリ力の測定に用いる場
合、定常状態になるまで待って測定すると測定値に時差
が生じる、あるいは定常状態になるまで待たずに測定す
ると再現性が得られないことから、早い立ち上がり時間
が要求される測定には不向きであった。

【００１３】なお、図１９（ａ）に室温（２５゜Ｃ）に
おける自励振駆動回路２の出力波形（振動子１の振動状
態を示すことになる）を示し、図１９（ｂ）に低温（０
゜Ｃ）における自励振駆動回路２の出力波形（振動子１
の振動状態を示すことになる）を示す。時点ｔ₀で起動
した場合、室温では時点ｔ₁までは徐々に振幅が増大し
ていき、時点ｔ₁以降で振幅が一定となり定常状態とな
る。一方、低温では時点ｔ₂（＞ｔ₁）までは徐々に振幅
が増大していき、時点ｔ₂以降で振幅が一定となり定常
状態となる。図１９から、低温における振動子１の立ち
上がり時間ｔ₀〜ｔ₂が、室温における振動子１の立ち上
がり時間ｔ₀〜ｔ₁に比べて、はるかに長いことがわか
る。

【００１４】本発明は、前記事情に鑑みてなされたもの
で、振動子の立ち上がり時間を短縮することができる励
振駆動回路及び方法並びにこれを用いた圧電振動角速度
計を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第１の態様による励振駆動回路は、振動子
を励振駆動する励振駆動回路において、前記振動子を自
励振駆動する自励振駆動回路と、起動時に前記振動子を
強制的に励振駆動する強制励振回路を備えたものであ
る。

【００１６】本発明の第２の態様による励振駆動回路
は、前記第１の態様による励振駆動回路において、前記
振動子の振動状態を示す信号の振幅レベルが所定レベル
以上となったときに、前記強制励振駆動回路による前記
振動子の励振駆動を無効にし前記自励振駆動回路による
前記振動子の励振駆動のみを有効にする手段を、更に備
えたものである。

【００１７】本発明の第３の態様による励振駆動回路
は、前記第１の態様による励振駆動回路において、起動
時点から所定時間を経過した後に、前記強制励振駆動回
路による前記振動子の励振駆動を無効にし前記自励振駆
動回路による前記振動子の励振駆動のみを有効にする手
段を、更に備えたものである。

【００１８】本発明の第４の態様による励振駆動回路
は、振動子を励振駆動する励振駆動回路において、前記
振動子を自励振駆動する自励振駆動回路と、起動時に前
記自励振駆動回路の入力部に所定のパルス信号を強制的
に印加するパルス信号印加手段とを備えたものである。

【００１９】本発明の第５の態様による励振駆動回路
は、前記第４の態様による励振駆動回路において、前記
振動子の振動状態を示す信号の振幅レベルが所定レベル
以上となったときに、前記パルス信号印加手段による前
記パルス信号の印加を無効にする手段を、更に備えたも
のである。

【００２０】本発明の第６の態様による励振駆動回路
は、起動時点から所定時間を経過した後に、前記パルス
信号印加手段による前記パルス信号の印加を無効にする
手段を、更に備えたものである。

【００２１】本発明の第７の態様による圧電振動角速度
計は、振動子と、該振動子を励振駆動する励振駆動回路
とを備えた圧電振動角速度計において、前記励振駆動回
路が前記第１乃至第６のいずれかの態様による励振駆動
回路であるものである。

【００２２】本発明の第８の態様による励振駆動方法
は、振動子を励振駆動する励振駆動方法において、起動
時に前記振動子を強制的に励振駆動させた後に、前記振
動子を自励振駆動させるものである。

【００２３】本発明の第１乃至第３の態様による励振駆
動回路によれば、自励振駆動回路により振動子が自励振
駆動されるが、起動時には強制励振駆動回路により強制
的に励振駆動される。したがって、従来に比べて振動子
の立ち上がり時間を短縮することができる。このため、
例えば、スチルカメラの手振れや手振れ以外の振動の検
出のようにリアルタイムでのコリオリ力の測定を適切に
行うことができる。

【００２４】強制励振駆動回路による振動子の強制的な
励振駆動は、起動時には振動子の立ち上げ時間を短縮す
る上で重要であるが、振動子の振動が定常状態に達した
後は不要となり、むしろ振動子の自励振を妨げるおそれ
がある。そこで、振動子の振動が定常状態又はこれに近
い状態となったときに、強制励振駆動回路回路による振
動子の励振駆動を無効にし自励振駆動回路による振動子
の励振駆動のみを有効にすることが好ましい。この場
合、前記第２の態様のように、振動子の振動状態を示す
信号の振幅レベルが所定レベル以上となったときに、強
制励振駆動回路回路による振動子の励振駆動を無効にし
自励振駆動回路による振動子の励振駆動のみを有効にし
てもよいし、あるいは、前記第３の態様のように、起動
時点から所定時間を経過した後に、強制励振駆動回路回
路による振動子の励振駆動を無効にし自励振駆動回路に
よる振動子の励振駆動のみを有効にしてもよい。

【００２５】また、前記第４乃至第６の態様による励振
駆動回路によれば、自励振駆動回路と別個に強制励振駆
動回路を有していない。しかしながら、パルス信号印加
手段により起動時に自励振駆動回路の入力部に所定のパ
ルス信号が印加され、この所定のパルス信号により自励
振駆動回路が、前記強制励振駆動回路として動作するこ
とになる。すなわち、通常、自励振駆動回路には通常振
動子からの振動子の振動状態を示す信号が印加されて、
振動子が自励振駆動回路により自励振駆動されるもので
あるが、自励振駆動回路の入力部に所定のパルス信号が
入力されるので、自励振駆動回路が起動時には振動子を
強制的に励振させることになる。したがって、前記第４
乃至第６の態様による励振駆動回路によっても、振動子
の立ち上がり時間を短縮することができる。

【００２６】そして、前述したように、振動子の強制的
な励振駆動は、振動子の振動が定常状態に達した後は不
要となり、むしろ振動子の自励振を妨げるおそれがあ
る。そこで、振動子の振動が定常状態又はこれに近い状
態となったときに、振動子の強制的な励振駆動を無効に
し振動子の自励振駆動のみを有効にすることが好まし
い。この場合、前記第５の態様のように、振動子の振動
状態を示す信号の振幅レベルが所定レベル以上となった
ときに、パルス信号印加手段による前記パルス信号の印
加を無効にしてもよいし、あるいは、前記第６の態様の
ように、起動時点から所定時間を経過した後に、パルス
信号印加手段による前記パルス信号の印加を無効にして
もよい。

【００２７】また、本発明の第７の態様による圧電振動
角速度計によれば、前記第１乃至第６のいずれかの態様
による励振駆動回路を有しているので、振動子の立ち上
がり時間が短縮され、例えば、スチルカメラの手振れや
手振れ以外の振動の検出のようにリアルタイムでのコリ
オリ力の測定を適切に行うことができる。

【００２８】さらに、本発明の第８の態様による励振駆
動方法によれば、起動時に前記振動子を強制的に励振駆
動させた後に、前記振動子を自励振駆動させるので、前
記第１乃至第６の態様の場合と同様に、振動子の立ち上
がり時間を短縮することができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明による励振駆動回路
及び方法並びにこれを用いた圧電振動角速度計につい
て、図面を参照して説明する。

【００３０】まず、本発明の第１の実施の形態による圧
電振動角速度計について、図１乃至図３を参照して説明
する。

【００３１】図１は、本実施の形態による圧電振動角速
度計を示す回路図である。

【００３２】本実施の形態による圧電振動角速度計は、
図１に示すように、振動子３０と、該振動子３０を励振
駆動する励振駆動回路３１と、振動子３０からの入力信
号に基づいて振動子３０に作用するコリオリ力に相当す
る検出信号を得る検出回路３２と、を備えている。

【００３３】まず、振動子３０について、図２を参照し
て説明する。図２は、振動子３０を示す図であり、図２
（ａ）はその斜視図、図２（ｂ）はその正面図である。

【００３４】図２に示すように、振動子３０は、直方体
形状（厳密に直方体でなくてもよい）の圧電材料からな
る第１及び第２の部材４１，４２と、第１の部材４１の
第１の側面（図１では下面）と第２の部材４２の第１の
側面（図１では上面）との間に挟んで形成された電極４
３と、第１の部材４１の前記第１の側面に相対する第１
の部材４１の第２の側面（図１では上面）における両側
位置にそれぞれ形成された電極４４，４５と、第１の部
材４１の前記第２の側面の略中央の位置に形成された電
極４６と、第２の部材４２の前記第１の側面に相対する
第２の部材４２の第２の側面（図１では下面）に形成さ
れた電極４７と、を備えている。

【００３５】本実施の形態では、第１及び第２の部材４
１，４２は、圧電セラミック（例えば、チタン酸ジルコ
ン酸鉛（ＰＺＴ））からなり、それらの厚みは０.５ｍ
ｍ、幅は１.０ｍｍ、長さは９.０ｍｍとされている。も
っとも、このような寸法に限定されるものではない。第
１の部材４１の分極方向は図２中の上方向、第２の部材
４２の分極方向は図２中の下方向である。電極４４，４
５は、第１の部材４２の上面の両側位置に、第１の部材
４１の長さ方向に銀ペーストで形成され、それぞれの幅
が０.３ｍｍとされている。電極４６は、第１の部材４
１の上面の幅方向の中央に、第１の部材４１の長さ方向
に銀ペーストで形成され、その幅が０．３ｍｍとされて
いる。電極４７は、第２の部材４２の下面の全面に銀ペ
ーストで形成されている。電極４３は、第１の部材４１
の下面の全面に予め形成された銀ペーストと第２の部材
４２の上面の全面に予め形成された銀ペーストとを、エ
ポキシ性接着剤等の接着剤（図示せず）により接合した
構造とされている。前記接着剤による振動子の振動への
影響を極力なくすために、前記接着剤として粘度の低い
ものを用いることが好ましい。なお、前記接着剤自体が
導電性を有していなくても、接着の際に適当に圧力を加
えることにより、第１の部材４１の下面に形成された銀
ペーストと第２の部材４２の上面に形成された銀ペース
トとの間には接着剤が介在せずに直接接触する多くの微
小領域が存在し、両者は電気的に接続されることにな
る。もっとも、前記接着剤として導電性接着剤を用いて
もよい。

【００３６】振動子３０は、このような構造を有してい
るので、一度に大量に製造することができる。すなわ
ち、電極４４，４５，４６の電極パターン及び電極４３
の一部を構成する電極パターンを予め多数の振動子３０
の分形成した圧電板と、電極４７の電極パターン及び電
極４３の他の一部を構成する電極パターンを予め多数の
振動子３０の分形成した圧電板とを前記接着剤にて接合
し、この接合板を個々の振動子３０に切断することによ
って、一度に大量の振動子３０を製造することができ
る。また、反応性エッチング等による電極パターン形
成、精密切断機等による接合板の切断を行うことによっ
て、小型の振動子３０を再現性良く製造することができ
る。

【００３７】この振動子３０では、例えば、電極４３が
基準電極、電極４４，４５がコリオリ力検出用電極、電
極４７が振動子励振用電極（駆動電極）として、用いら
れる。また、電極４６が、振動子３０の励振駆動回路３
１の後述する自励振駆動回路の入力信号を取り出すため
に用いられる。そして、電極４７を基準電極として、励
振駆動回路３１により電極４７に正弦波の励振用電圧
（駆動電圧）を印加すると、第２の部材４２が電極４
３，４７の面と垂直な方向（図２中の上下方向）に屈曲
振動し、したがって、振動子３０の全体がこの方向に屈
曲振動する。振動子３０がその長さ方向に平行な任意の
軸の周りに回転したとすると、部材４１，４２の幅方向
にコリオリ力が発生し、このコリオリ力により振動子３
０がこの方向に屈折振動が発生する。この屈折振動によ
り、コリオリ力に相当する信号が逆位相でそれぞれ電極
４４，４５に発生する。電極４４，４５に発生する信号
には、この信号のみならず、電極４３，４７の面と垂直
な方向の振動子３０の屈曲振動（励振）による信号も含
まれるが、電極４４の信号と電極４５の信号との差動を
とって励振による成分をキャンセルすることにより、コ
リオリ力に相当する信号のみを得ることができ、したが
って、振動子３０の回転速度（角速度）を測定すること
ができる。また、電極４６は、第１の部材４１の上面の
中央に形成されているので、コリオリ力による部材４
１，４２の幅方向の屈曲振動によっては電圧変動がな
い。すなわち、電極４６は振動子３０の幅方向の略中央
部に、長さ方向に検出電極４５、４６と平行に配置され
ているため、コリオリ力が発生し幅方向に凹凸が発生す
るように振動子３０が振動しても、電極４６からの出力
波形は、振幅が変化しない安定な振動波形であり、電極
４３，４７に垂直な方向への振動子３０の屈曲振動によ
る正圧電効果による信号である。また、電極４６は電極
４４，４５と独立しているので、検出回路と自励振駆動
回路とを電気的に分離でき、両者の相互干渉を防止する
ことができる。

【００３８】なお、部材４１，４２の材料としては、駆
動電圧印加により効果的に振動子３０が振動するため
と、振動子３０の振動による発生電圧が大きく取れるよ
うに、それぞれＱの大きい圧電材料が選択される。ま
た、振動子３０の厚み方向の共振周波数と幅方向の共振
周波数をほぼ一致させることが好ましい。両者を一致さ
せると、振動子３０の断面は、略正方形になる。この周
波数合わせは、例えば、振動子３０を振動させながら側
面をレーザー等で削ることにより共振周波数を調整する
ことによって、行われる。

【００３９】再び図１を参照すると、検出回路３２の２
つの入力端がそれぞれ電極４４，４５に接続されてい
る。検出回路３２は、電極４４，４５からの出力電圧の
差動をとること等により振動子３０に作用するコリオリ
力に相当する検出信号を得る。検出回路３２の構成は、
例えば従来の検出回路と同様とすることができる。

【００４０】次に、励振駆動回路３１について、図１を
参照して説明する。

【００４１】励振駆動回路３１は、振動子３０を自励振
駆動する自励振駆動回路５０と、起動時に振動子３０を
強制的に励振駆動する強制励振回路５１とを備えてい
る。

【００４２】自励振駆動回路５０の入力端は振動子３０
の電極４６に接続され、自励振駆動回路５０の出力端は
後述するようにアナログスイッチ８０を介して振動子３
０の電極４７に接続されている。自励振駆動回路５０
は、オペアンプ６０及び抵抗器６１〜６３からなる反転
増幅器６４と、抵抗器６５，６６及びコンデンサ６７，
６８からなる２段のＲＣフィルタにより構成されたロー
パスフィルタ６９と、から構成されている。もっとも、
自励振駆動回路５０の構成は、このような構成に限定さ
れるものではない。電極４６からの出力電圧が反転増幅
器６４により反転増幅され、その増幅された電圧がロー
パスフィルタ６９により位相調整され、アナログスイッ
チ８０のオン時にはその位相調整された電圧が駆動電圧
としてアナログスイッチ８０を介して電極４７に供給さ
れる。これにより、ループゲインが１以上となるように
正帰還がかけられ、振動子３０が自励振駆動される。こ
の自励振駆動回路５０により振動子３０の電極４３，４
７の面に対して垂直な方向の凹凸の屈曲を持つ振動子３
０の単振動が達成できる。

【００４３】なお、振動子３０の電極４３は、前述した
ように基準電極として用いられ、図示しない電源回路に
よって、電位Ｖ_ref（＝Ｖ_CC／２、例えば、２．５Ｖ）
に維持されるようになっている。ここで、Ｖ_CCは電源電
圧（例えば、５Ｖ）を示している。

【００４４】また、強制励振駆動回路５１は、シュミッ
トトリガーインバータ７０、抵抗器７１及びコンデンサ
７２からなる発振回路で構成されている。もっとも、強
制励振駆動回路５１は、このような構成に限定されるも
のではない。電源スイッチ（本実施の形態では、起動ス
イッチ又は接点等に相当）９０及び後述するアナログス
イッチ８１が両方ともオンしたときに、シュミットトリ
ガーインバータ７０の電源端子に電源電圧Ｖ_CCが供給さ
れ、強制励振駆動回路５１が発振動作を行い、シュミッ
トトリガーインバータ７０の出力端子から発振出力パル
スが得られるようになっている。発振周波数が振動子３
０の機械的共振周波数に略等しくなるように、抵抗器７
１及びコンデンサ７２の値が選定されている。また、シ
ュミットトリガーインバータ７０の出力端子（強制励振
駆動回路５１の出力端）は、後述するアナログスイッチ
８２を介して振動子３０の電極４７に接続され、アナロ
グスイッチ８２のオン時には発振出力パルスが駆動電圧
としてアナログスイッチ８２を介して電極４７に供給さ
れる。

【００４５】さらに、励振駆動回路３１は、図１に示す
ように、アナログスイッチ８０，８１，８２、インバー
タ８３，８４、抵抗器８５、コンデンサ８６及びダイオ
ード８７も有している。アナログスイッチ８０，８１，
８２は、その端子８０ａ，８０ｂ間、端子８１ａ，８１
ｂ間及び端子８２ａ，８２ｂ間が、制御端子８０ｃ，８
１ｃ，８２ｃにハイレベル信号が印加されるとオンする
とともに、制御端子８０ｃ，８１ｃ，８２ｃにローレベ
ル信号が印加されるとオフするようになっている。自励
振駆動回路５０の出力端とアース（０Ｖ）との間に、ダ
イオード８７、抵抗８５及びコンデンサ８６が直列接続
されている。なお、抵抗８５及びコンデンサ８６により
ＲＣローパスフィルタが構成されている。抵抗８５及び
コンデンサ８６の接続中点（前記ＲＣローパスフィルタ
の出力端）は、インバータ８４の入力端子に接続されて
いる。インバータ８４の出力端子はインバータ８３の入
力端子に接続され、インバータ８３の出力端子がアナロ
グスイッチ８０の制御端子８０ｃに接続されている。イ
ンバータ８４の出力端子は、アナログスイッチ８１，８
２の制御端子８１ｃ，８２ｃにも接続されている。

【００４６】本実施の形態では、アナログスイッチ８
０，８１，８２、インバータ８３，８４、抵抗器８５、
コンデンサ８６及びダイオード８７が、振動子３０の振
動状態を示す信号の振幅レベルが所定レベル以上となっ
たときに、強制励振駆動回路５１による振動子３０の励
振駆動を無効にし自励振駆動回路５０による振動子３０
の励振駆動のみを有効にする手段を構成している。すな
わち、振動子３０の振動状態を示す信号としての強制励
振駆動回路５１の出力が、ダイオード８７及び抵抗８６
を介してコンデンサ８６に充電される。コンデンサ８６
の充電電圧（抵抗８６及びコンデンサ８６が構成するＲ
Ｃローパスフィルタの出力）は、自励振駆動回路５０の
出力の振幅レベルに対応することになる。この充電電圧
のレベルがインバータ８４の閾値Ｖ_TH1に達する（強制
励振駆動回路５１の出力がほぼ定常状態となったとき、
すなわち、振動子３０の振動がほぼ定常状態になったと
きに、この充電電圧のレベルがインバータ８４の閾値Ｖ
_TH1に達するように設定されている）までは、インバー
タ８４の出力がハイレベルでインバータ８３の出力がロ
ーレベルとなり、アナログスイッチ８０がオフでアナロ
グスイッチ８１，８２がオンとなり、強制励振駆動回路
５１による振動子３０の励振駆動が有効となるとともに
自励振駆動回路５０による振動子３０の励振駆動が無効
となる。そして、コンデンサ８６の充電電圧がインバー
タ８４の閾値Ｖ_TH1に達した後は、インバータ８４の出
力がローレベルでインバータ８３の出力がハイレベルと
なり、アナログスイッチ８０がオンでアナログスイッチ
８１，８２がオフとなり、強制励振駆動回路５１による
振動子３０の励振駆動が無効となって自励振駆動回路５
０による振動子３０の励振駆動のみが有効となる。な
お、本実施の形態では、振動子３０の振動状態を示す信
号として自励振駆動回路５０の出力を用いているが、例
えば、振動子４６から得られる信号を振動子３０の振動
状態を示す信号として用いる構成とすることもできる。

【００４７】次に、本実施の形態による圧電振動角速度
計、特に励振駆動回路３１の動作について、図３に示す
タイミングチャートを参照して説明する。

【００４８】図３（ａ）は電源スイッチ９０のオンオフ
状態、図３（ｂ）はアナログスイッチ８１，８２のオン
オフ状態、図３（ｃ）はアナログスイッチ８０のオンオ
フ状態、図３（ｄ）は強制励振駆動回路５１の出力、図
３（ｅ）は自励振駆動回路５０の出力、図３（ｆ）はコ
ンデンサ８６の充電電圧を示す。

【００４９】まず、時点ｔ₁₀で電源スイッチ９０をオン
にして装置を起動させる（図３（ａ））。この時点で
は、振動子３０の振動が定常状態でないので自励振駆動
回路５０の出力がほとんどゼロであることから、コンデ
ンサ８６の充電電圧はインバータ８４の閾値Ｖ_TH1を下
回っている（図３（ｆ））。このため、アナログスイッ
チ８１，８２がオンとなる（図３（ｂ））とともにアナ
ログスイッチ８０はオフのままである（図３（ｃ））。
したがって、強制励振駆動回路５１が発振して振動子３
０の共振周波数とほぼ同一周波数の発振出力パルスを出
力し（図３（ｄ））、該発振出力パルスがアナログスイ
ッチ８２を介して振動子３０の電極４７に供給され、振
動子３０が強制的に振動させられて当初から比較的大き
い振幅で振動し、しかも、その振幅は徐々に大きくな
る。その振動に応じて振動子３０の電極４６から信号が
得られるので、自励振駆動回路５０の出力は図３（ｅ）
に示すようになる。その結果、コンデンサ８６の充電電
圧は、図３（ｆ）に示すように、徐々に大きくなってい
く。なお、コンデンサ８６の充電電圧がインバータ８４
の閾値Ｖ_TH1に達するまでは、アナログスイッチ８０は
オフのままであるので、自励振駆動回路５０の出力は電
極４７に供給されない。

【００５０】そして、コンデンサ８６の充電電圧がイン
バータ８４の閾値Ｖ_TH1に達した時点ｔ₁₁（本実施の形
態では、この時点で振動子はほぼ定常状態になってい
る）で、アナログスイッチ８１，８２がオフ、アナログ
スイッチ８０がオンに切り替わる。したがって、強制励
振駆動回路５１が発振動作を停止するとともにインバー
タ７０の出力端子が電極４７から切り離され、また、自
励振駆動回路５０の出力がアナログスイッチ８０を介し
て電極４７に供給され、振動子３０が振動子３０の共振
周波数で自励振駆動される。その結果、図３（ｅ）に示
すように、時点ｔ₁₂以降は、振動子３０の振幅が一定と
なり、定常状態において振動子３０の自励振駆動が継続
される。

【００５１】本実施の形態では、起動時（期間ｔ₁₀〜ｔ
₁₂）に強制励振駆動回路５１により振動子３０が強制的
に励振駆動されるので、使用環境の温度が変化しても、
振動子３０の立ち上がり時間ｔ₁₀〜ｔ₁₂が従来に比べて
大幅に短縮される。

【００５２】次に、本発明の第２の実施の形態による圧
電振動角速度計について、図４及び図５を参照して説明
する。

【００５３】図４は、本実施の形態による圧電振動角速
度計を示す回路図である。図４において、図１に示す要
素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、重複し
た説明は省略する。

【００５４】本実施の形態による圧電振動角速度計が前
記図１乃至図３に示す第１の実施の形態と異なる所は、
励振駆動回路３１の構成のみである。そして、本実施の
形態の励振駆動回路３１が第１の実施の形態の励振駆動
回路３１と異なる所は、図１中のインバータ８３，８
４、抵抗器８５、コンデンサ８６及びダイオード８７が
削除され、代わりに、図４に示すように、インバータ１
０１，１０２、抵抗器１０３，１０４及びコンデンサ１
０５が設けられている点のみである。

【００５５】本実施の形態では、電源スイッチ９０にお
ける電源と反対側の端子とアース（０Ｖ）との間にコン
デンサ１０５及び抵抗器１０３が直列に接続されてい
る。電源スイッチ９０における電源と反対側の端子とア
ース（０Ｖ）との間には、放電用の抵抗器１０４も接続
されている。コンデンサ１０５及び抵抗器１０３の接続
中点は、インバータ１０２の入力端子に接続されてい
る。インバータ１０２の出力端子は、アナログスイッチ
８０の制御端子８０ｃ及びインバータ１０１の入力端子
に接続されている。インバータ１０１出力端子は、アナ
ログスイッチ８１，８２の制御端子８１ｃ，８２ｃに接
続されている。

【００５６】本実施の形態では、アナログスイッチ８
０，８１，８２、インバータ１０１，１０２、抵抗器１
０３，１０４及びコンデンサ１０５が、起動時点から所
定時間を経過した後に、強制励振駆動回路５１による振
動子３０の励振駆動を無効にし自励振駆動回路５０によ
る振動子３０の励振駆動のみを有効にする手段を構成し
ている。すなわち、電源スイッチ９０がオンになると、
コンデンサ１０５及び抵抗器１０３の経路で電流が流れ
コンデンサ１０５が充電されていき、インバータ１０２
の入力端子の電圧が、電源スイッチ９０のオン直後の電
源電圧Ｖ_CCから徐々に低下していく。インバータ１０２
の入力端子の電圧がコンデンサ１０５及び抵抗器１０
３，１０４の時定数で定まる所定時間を経過してインバ
ータ１０２の閾値Ｖ_TH2に達する（強制励振駆動回路５
１の出力がほぼ定常状態となったとき、すなわち、振動
子３０の振動がほぼ定常状態になったときに、インバー
タ１０２の入力端子の電圧のレベルがインバータ１０２
の閾値Ｖ_TH2に達するように設定されている）までは、
インバータ１０２の出力がローレベルでインバータ１０
１の出力がハイレベルとなり、アナログスイッチ８０が
オフでアナログスイッチ８１，８２がオンとなり、強制
励振駆動回路５１による振動子３０の励振駆動が有効と
なるとともに自励振駆動回路５０による振動子３０の励
振駆動が無効となる。そして、インバータ１０２の入力
端子の電圧がインバータ１０２の閾値Ｖ_TH2に達した後
は、インバータ８４の出力がローレベルでインバータ８
３の出力がハイレベルとなり、アナログスイッチ８０が
オンでアナログスイッチ８１，８２がオフとなり、強制
励振駆動回路５１による振動子３０の励振駆動が無効と
なって自励振駆動回路５０による振動子３０の励振駆動
のみが有効となる。

【００５７】次に、図４に示す本実施の形態による圧電
振動角速度計、特に励振駆動回路３１の動作について、
図５に示すタイミングチャートを参照して説明する。

【００５８】図５（ａ）は電源スイッチ９０のオンオフ
状態、図５（ｂ）はアナログスイッチ８１，８２のオン
オフ状態、図５（ｃ）はアナログスイッチ８０のオンオ
フ状態、図５（ｄ）は強制励振駆動回路５１の出力、図
５（ｅ）は自励振駆動回路５０の出力、図５（ｆ）はイ
ンバータ１０２の入力端子の電圧を示す。

【００５９】まず、時点ｔ₂₀で電源スイッチ９０をオン
にして装置を起動させる（図５（ａ））。この時点で
は、コンデンサ１０５は未だ充電されていないので、イ
ンバータ１０２の入力端子は電源電圧Ｖ_CCとなりインバ
ータ１０２の閾値Ｖ_TH2を上回っている（図５
（ｆ））。このため、アナログスイッチ８１，８２がオ
ンとなる（図５（ｂ））とともにアナログスイッチ８０
はオフのままである（図５（ｃ））。したがって、強制
励振駆動回路５１が発振して振動子３０の共振周波数と
ほぼ同一周波数の発振出力パルスを出力し（図５
（ｄ））、該発振出力パルスがアナログスイッチ８２を
介して振動子３０の電極４７に供給され、振動子３０が
強制的に振動させられて当初から比較的大きい振幅で振
動し、しかも、その振幅は徐々に大きくなる。そして、
インバータ１０２の入力端子の電圧は、コンデンサ１０
５が充電されていくに従って、図５（ｆ）に示すように
徐々に小さくなっていく。なお、インバータ１０２の入
力端子の電圧がインバータ１０２の閾値Ｖ_TH2に達する
までは、アナログスイッチ８０はオフのままであるの
で、自励振駆動回路５０の出力は電極４７に供給されな
い。

【００６０】そして、起動時点ｔ₂₀から所定時間経過し
てインバータ１０２の入力端子の電圧がインバータ１０
２の閾値Ｖ_TH2に達した時点ｔ₂₁（本実施の形態では、
この時点で振動子はほぼ定常状態になっている）で、ア
ナログスイッチ８１，８２がオフ、アナログスイッチ８
０がオンに切り替わる。したがって、強制励振駆動回路
５１が発振動作を停止するとともにインバータ７０の出
力端子が電極４７から切り離され、また、自励振駆動回
路５０の出力がアナログスイッチ８０を介して電極４７
に供給され、振動子３０が振動子３０の共振周波数で自
励振駆動される。その結果、図５（ｅ）に示すように、
時点ｔ₂₂以降は、振動子３０の振幅が一定となり、定常
状態において振動子３０の自励振駆動が継続される。

【００６１】本実施の形態においても、起動時（期間ｔ
₂₀〜ｔ₂₂）に強制励振駆動回路５１により振動子３０が
強制的に励振駆動されるので、使用環境の温度が変化し
ても、振動子３０の立ち上がり時間ｔ₂₀〜ｔ₂₂が従来に
比べて大幅に短縮される。

【００６２】次に、本発明の第３の実施の形態による圧
電振動角速度計について、図６を参照して説明する。

【００６３】図６は、本実施の形態による圧電振動角速
度計を示す回路図である。図６において、図１に示す要
素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、重複し
た説明は省略する。

【００６４】本実施の形態による圧電振動角速度計が前
記図１乃至図３に示す第１の実施の形態と異なる所は、
励振駆動回路３１の構成のみである。そして、本実施の
形態の励振駆動回路３１が第１の実施の形態の励振駆動
回路３１と異なる所は、図１中のアナログスイッチ８
０，８２及びインバータ８３が削除され、代わりにダイ
オード１１０が設けられ、自励振駆動回路５０の出力端
が直接振動子３０の電極４７に接続され、回路５１の出
力がダイオード１１０を介して自励振駆動回路の入力端
及び電極４６の接続中点に接続されている点のみであ
る。

【００６５】本実施の形態では、回路５１は、強制励振
駆動回路としても兼用されているが、起動時に自励振駆
動回路５０の入力部に所定のパルス信号を強制的に印加
するパルス信号印加手段となっている。すなわち、回路
５１からの発振出力パルスは、ダイオード１１０を介し
て自励振駆動回路５０の入力端にも印加され、前記所定
のパルス信号として用いられている。また、回路５１か
らの発振出力パルスは、ダイオード１１０を介して電極
４６に印加され、振動子３０を強制的に励振駆動する駆
動信号として用いられている。なお、電極４６に駆動信
号を印加しても振動子３０は振動する。したがって、本
実施の形態では、回路５１から発振出力パルスが発生す
ると、この発振出力パルスが自励振駆動回路５０の入力
端に印加されてこれに応じて現れた自励振駆動回路５０
の出力が振動子３０の電極４７に印加されることにより
振動子３０が強制的に励振されるとともに、発振出力パ
ルスが電極４６に印加されることにより振動子３０が強
制的に励振されることになる。なお、回路５１からの発
振出力パルスが自励振駆動回路５０の入力端に印加され
た場合には、自励振駆動回路５０が強制励振駆動回路と
して動作することになる。

【００６６】もっとも、例えば、回路５１からの発振出
力パルスが電極４６には印加されないように逆流阻止用
のダイオードを挿入して、回路５１を強制励振駆動回路
としては兼用されずに、前記パルス信号印加手段として
のみ用いてもよい。この場合、アナログスイッチ８１、
インバータ８４、抵抗器８５、コンデンサ８６及びダイ
オード８７は、振動子３０の振動状態を示す信号の振幅
レベルが所定レベル以上となったときに、前記パルス信
号印加手段としての回路５１による前記パルス信号の印
加を無効にする手段のみを構成することになる。

【００６７】次に、図６に示す本実施の形態による圧電
振動角速度計、特に励振駆動回路３１の動作について、
説明する。この説明においても、図３に示すタイミング
チャート（ただし、図３（ｃ）を除く）を参照すること
ができる。

【００６８】まず、時点ｔ₁₀で電源スイッチ９０をオン
にして装置を起動させる（図３（ａ））。この時点で
は、振動子３０の振動が定常状態でないので自励振駆動
回路５０の出力がほとんどゼロであることから、コンデ
ンサ８６の充電電圧はインバータ８４の閾値Ｖ_TH1を下
回っている（図３（ｆ））。このため、アナログスイッ
チ８１がオンとなる（図３（ｂ））。したがって、回路
５１が発振して振動子３０の共振周波数とほぼ同一周波
数の発振出力パルスを出力し（図３（ｄ））、該発振出
力パルスがダイオード１１０を介して振動子３０の電極
４６に供給される。また、前記発振出力パルスは自励振
駆動回路５０の入力端に供給され、これに応じて自励振
駆動回路５０の出力端に現れたパルスが振動子３０の電
極４７に供給される。その結果、電極４６，４７へのパ
ルス供給の相乗効果により振動子３０が強制的に振動さ
せられて当初から比較的大きい振幅で振動し、しかも、
その振幅は徐々に大きくなる。その振動に応じて振動子
３０の電極４６から信号が得られるので、自励振駆動回
路５０の出力はほぼ図３（ｅ）に示すようになる。その
結果、コンデンサ８６の充電電圧は、図３（ｆ）に示す
ように、徐々に大きくなっていく。

【００６９】そして、コンデンサ８６の充電電圧がイン
バータ８４の閾値Ｖ_TH1に達した時点ｔ₁₁（本実施の形
態では、この時点で振動子はほぼ定常状態になってい
る）で、アナログスイッチ８１がオフに切り替わる。し
たがって、強制励振駆動回路５１が発振動作を停止す
る。このため、振動子３０の強制励振動作は停止し、自
励振駆動回路５０の出力のみによる振動子３０の自励振
駆動が行われる。その結果、図３（ｅ）に示すように、
時点ｔ₁₂以降は、振動子３０の振幅が一定となり、定常
状態において振動子３０の自励振駆動が継続される。

【００７０】本実施の形態においても、起動時（期間ｔ
₁₀〜ｔ₁₂）に振動子３０が強制的に励振駆動されるの
で、使用環境の温度が変化しても、振動子３０の立ち上
がり時間ｔ₁₀〜ｔ₁₂が従来に比べて大幅に短縮される。

【００７１】次に、本発明の第４の実施の形態による圧
電振動角速度計について、図７を参照して説明する。

【００７２】図７は、本実施の形態による圧電振動角速
度計を示す回路図である。図７において、図４に示す要
素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、重複し
た説明は省略する。

【００７３】本実施の形態による圧電振動角速度計が前
記図４及び図５に示す第２の実施の形態と異なる所は、
励振駆動回路３１の構成のみである。そして、本実施の
形態の励振駆動回路３１が第２の実施の形態の励振駆動
回路３１と異なる所は、図４中のアナログスイッチ８
０，８２が削除され、代わりにダイオード１２０が設け
られ、自励振駆動回路５０の出力端が直接振動子３０の
電極４７に接続され、回路５１の出力がダイオード１２
０を介して自励振駆動回路の入力端及び電極４６の接続
中点に接続されている点のみである。

【００７４】本実施の形態では、前述した図６に示す第
３の実施の形態と同様に、回路５１は、強制励振駆動回
路としても兼用されているが、起動時に自励振駆動回路
５０の入力部に所定のパルス信号を強制的に印加するパ
ルス信号印加手段となっている。すなわち、回路５１か
らの発振出力パルスは、ダイオード１２０を介して自励
振駆動回路５０の入力端にも印加され、前記所定のパル
ス信号として用いられている。また、回路５１からの発
振出力パルスは、ダイオード１２０を介して電極４６に
印加され、振動子３０を強制的に励振駆動する駆動信号
として用いられている。したがって、本実施の形態で
は、回路５１から発振出力パルスが発生すると、この発
振出力パルスが自励振駆動回路５０の入力端に印加され
てこれに応じて現れた自励振駆動回路５０の出力が振動
子３０の電極４７に印加されることにより振動子３０が
強制的に励振されるとともに、発振出力パルスが電極４
６に印加されることにより振動子３０が強制的に励振さ
れることになる。なお、回路５１からの発振出力パルス
が自励振駆動回路５０の入力端に印加された場合には、
自励振駆動回路５０が強制励振駆動回路として動作する
ことになる。

【００７５】もっとも、例えば、回路５１からの発振出
力パルスが電極４６には印加されないように逆流阻止用
のダイオードを挿入して、回路５１を強制励振駆動回路
としては兼用されずに、前記パルス信号印加手段として
のみ用いてもよい。この場合、アナログスイッチ８１、
インバータ１０１，１０２、抵抗器１０３，１０４及び
コンデンサ１０５は、起動時点から所定時間を経過した
後に、前記パルス信号印加手段としての回路５１による
前記パルス信号の印加を無効にする手段のみを構成する
ことになる。

【００７６】次に、図７に示す本実施の形態による圧電
振動角速度計、特に励振駆動回路３１の動作について、
説明する。この説明においても、図５に示すタイミング
チャート（ただし、図５（ｃ）を除く）を参照すること
ができる。

【００７７】まず、時点ｔ₂₀で電源スイッチ９０をオン
にして装置を起動させる（図５（ａ））。この時点で
は、コンデンサ１０５は未だ充電されていないので、イ
ンバータ１０２の入力端子は電源電圧Ｖ_CCとなりインバ
ータ１０２の閾値Ｖ_TH2を上回っている（図５
（ｆ））。このため、アナログスイッチ８１がオンとな
る（図５（ｂ））。したがって、回路５１が発振して振
動子３０の共振周波数とほぼ同一周波数の発振出力パル
スを出力し（図５（ｄ））、該発振出力パルスがダイオ
ード１２０を介して振動子３０の電極４６に供給され
る。また、前記発振出力パルスは自励振駆動回路５０の
入力端に供給され、これに応じて自励振駆動回路５０の
出力端に現れたパルスが振動子３０の電極４７に供給さ
れる。その結果、電極４６，４７へのパルス供給の相乗
効果により振動子３０が強制的に振動させられて当初か
ら比較的大きい振幅で振動し、しかも、その振幅は徐々
に大きくなる。そして、インバータ１０２の入力端子の
電圧は、コンデンサ１０５が充電されていくに従って、
図５（ｆ）に示すように徐々に小さくなっていく。

【００７８】そして、起動時点ｔ₂₀から所定時間経過し
てインバータ１０２の入力端子の電圧がインバータ１０
２の閾値Ｖ_TH2に達した時点ｔ₂₁（本実施の形態では、
この時点で振動子はほぼ定常状態になっている）で、ア
ナログスイッチ８１がオフに切り替わる。したがって、
強制励振駆動回路５１が発振動作を停止する。このた
め、振動子３０の強制励振動作は停止し、自励振駆動回
路５０の出力のみによる振動子３０の自励振駆動が行わ
れる。その結果、図５（ｅ）に示すように、時点ｔ₂₂以
降は、振動子３０の振幅が一定となり、定常状態におい
て振動子３０の自励振駆動が継続される。

【００７９】本実施の形態においても、起動時（期間ｔ
₂₀〜ｔ₂₂）に振動子３０が強制的に励振駆動されるの
で、使用環境の温度が変化しても、振動子３０の立ち上
がり時間ｔ₂₀〜ｔ₂₂が従来に比べて大幅に短縮される。

【００８０】次に、本発明の第５の実施の形態による圧
電振動角速度計について、図８及び図９を参照して説明
する。

【００８１】図８は、本実施の形態による圧電振動角速
度計を示す回路図である。図８において、図７に示す要
素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、重複し
た説明は省略する。

【００８２】本実施の形態による圧電振動角速度計が前
記図７に示す第４の実施の形態と異なる所は、励振駆動
回路３１の構成のみである。そして、本実施の形態の励
振駆動回路３１が第２の実施の形態の励振駆動回路３１
と異なる所は、図７中の回路５１，アナログスイッチ８
１が削除され、インバータ１０１の出力端子がダイオー
ド１２０のアノードに接続されている点のみである。

【００８３】本実施の形態では、抵抗器１０３，１０４
及びコンデンサ１０５からなる回路が、強制励振駆動回
路となっているとともに、起動時に自励振駆動回路５０
の入力部に所定のパルス信号を強制的に印加するパルス
信号印加手段となっている。すなわち、コンデンサ１０
５及び抵抗器１０３の接続中点から起動時に単一パルス
が出力される。この単一パルスは、ダイオード１２０を
介して電極４６に印加され、振動子３０を強制的に励振
駆動する駆動信号として用いられている。また、前記単
一パルスは、ダイオード１２０を介して自励振駆動回路
５０の入力端に印加され、前記所定のパルス信号として
も用いられている。したがって、本実施の形態では、前
記単一パルスが発生すると、この単一パルスが自励振駆
動回路５０の入力端に印加されてこれに応じて現れた自
励振駆動回路５０の出力が振動子３０の電極４７に印加
されることにより振動子３０が強制的に励振されるとと
もに、発振出力パルスが電極４６に印加されることによ
り振動子３０が強制的に励振されることになる。なお、
回路５１からの発振出力パルスが自励振駆動回路５０の
入力端に印加された場合には、自励振駆動回路５０が強
制励振駆動回路として動作することになる。

【００８４】次に、図８に示す本実施の形態による圧電
振動角速度計、特に励振駆動回路３１の動作について、
図９に示すタイミングチャートを参照して説明する。

【００８５】図９（ａ）は電源スイッチ９０のオンオフ
状態、図９（ｂ）はコンデンサ１０５及び抵抗器１０３
の接続中点の電圧、図９（ｃ）は自励振駆動回路５０の
出力を示す。

【００８６】まず、時点ｔ₃₀で電源スイッチ９０をオン
にして装置を起動させる（図９（ａ））。この時点で、
コンデンサ１０５及び抵抗器１０３の接続中点の電圧
は、電源電圧Ｖ_CCとなり、その後徐々に小さくなる（図
９（ｂ））。すなわち、電源スイッチ９０をオンにする
ことにより、図９（ｂ）に示すような単一パルスが発生
する。この単一パルスがダイオード１２０を介して振動
子３０の電極４６に供給される。また、前記単一パルス
は自励振駆動回路５０の入力端に供給され、これに応じ
て自励振駆動回路５０の出力端に現れたパルスが振動子
３０の電極４７に供給される。その結果、電極４６，４
７へのパルス供給の相乗効果により振動子３０が強制的
に振動させられて起動当初に１回比較的大きい振幅で振
動する。その後は、この振動に応じて得られた電極４６
からの振動に基づいて自励振駆動回路５０が振動子３０
を自励振駆動する。その結果、図９（ｃ）に示すよう
に、時点ｔ₃₁以降は、振動子３０の振幅が一定となり、
定常状態において振動子３０の自励振駆動が継続され
る。

【００８７】本実施の形態においても、起動時（本実施
の形態では起動当初）に振動子３０が強制的に励振駆動
されるので、使用環境の温度が変化しても、振動子３０
の立ち上がり時間ｔ₃₀〜ｔ₃₁が従来に比べて大幅に短縮
される。

【００８８】ところで、前記第１乃至第５の実施の形態
において、図２に示す振動子３０の代わりに、図１０に
示す振動子２００を用いてもよい。

【００８９】図１０は振動子２００を示し、図１０
（ａ）はその斜視図、図１０（ｂ）はその正面図であ
る。図１０において、図２中の構成要素と同一又は対応
する構成要素には同一符号を付し、その説明は省略す
る。

【００９０】この振動子２００が図２に示す前記振動子
３０と異なる所は、電極４４，４５が、第１の部材４１
の上面（第２の側面）にではなく、第１の部材４１の第
１の側面（下面）と隣合う第１の部材４１の第３及び第
４の側面にそれぞれ形成されている点のみである。しか
しながら、振動子２００が振動子３０と実質的に等価で
あることは、明白である。

【００９１】また、前記第１乃至第５の実施の形態にお
いて、図２に示す振動子３０の代わりに、図１１に示す
振動子２１０を用いてもよい。

【００９２】図１１は振動子２１０を示し、図１１
（ａ）はその斜視図、図１１（ｂ）はその正面図であ
る。図１１において、図２中の構成要素と同一又は対応
する構成要素には同一符号を付し、その説明は省略す
る。

【００９３】この振動子２１０が、前記図２に示す振動
子３０と異なる所は、振動子３０において第１の部材４
１の上面の略中央の位置に形成されていた電極４６が削
除されている点のみである。

【００９４】この振動子２１０を用いる場合には、図
１、図４、図６、図７及び図８において、抵抗６１の一
端を電極４４又は４５に接続すればよい。あるいは、自
励振駆動回路５０において、図１８中の抵抗器８，９に
相当する２つの抵抗器を付加し、これらの２つの抵抗器
の一端をそれぞれ電極４４，４５に接続すればよい。な
お、例えば、図６において振動子２１０を用いる場合に
は、前記２つの抵抗器を付加する場合であっても、ダイ
オード１１０のカソードを自励振駆動回路５０の反転増
幅器６４の入力端に接続すればよい。

【００９５】また、前記第１乃至第５の実施の形態にお
いて、図２に示す振動子３０の代わりに、図１２に示す
振動子２２０を用いてもよい。

【００９６】図１２は振動子２２０を示し、図１２
（ａ）はその斜視図、図１２（ｂ）はその正面図であ
る。図１２において、図１１中の構成要素と同一又は対
応する構成要素には同一符号を付し、その説明は省略す
る。

【００９７】この振動子２２０が図１１に示す前記振動
子２１０と異なる所は、電極４４，４５が、第１の部材
４１の上面（第２の側面）にではなく、第１の部材４１
の第１の側面（下面）と隣合う第１の部材４１の第３及
び第４の側面にそれぞれ形成されている点のみである。
しかしながら、振動子２２０が振動子２１０と実質的に
等価であることは、明白である。

【００９８】また、前記第１乃至第５の実施の形態にお
いて、図２に示す振動子３０の代わりに、図１３に示す
振動子２３０を用いてもよい。

【００９９】図１３は振動子２３０を示し、図１３
（ａ）はその斜視図、図１３（ｂ）はその正面図であ
る。図１３において、図１１中の構成要素と同一構成要
素には同一符号を付し、その説明は省略する。

【０１００】この振動子２３０が前記図１１に示す振動
子２１０と異なる所は、振動子２３０では、振動子２１
０で第２の部材４２の第２の側面（図１３では下面）に
形成されていた電極４７が削除され、代わりに、電極２
３１が追加されている点である。電極２３１は、第１の
部材４１の第２の側面（図１３では上面）の略中央の位
置に第１の部材４１の長さ方向に銀ペーストで形成さ
れ、その幅は電極４４，４５より広くされている。

【０１０１】図１１に示す振動子２１０では、第２の部
材４２の圧電現象を利用して振動子２１０全体を励振さ
せていたのに対し、図１３に示す振動子２３０では、第
２の部材４２の圧電現象は全く利用せずに、第１の部材
４１の圧電現象のみを利用して振動子２３０の振動の検
出のみならず振動子２３０全体の励振を行う。しかし、
振動子２３０も振動子２１０と同様である。

【０１０２】なお、振動子２３０では、第２の部材４２
の圧電現象を全く利用せず、第２の部材４２は圧電的に
不活性であるので、第２の部材４２の材料としては、圧
電材料のみならず圧電的に本来不活性な材料、例えば、
アルミナやガラス等を用いてもよい。

【０１０３】なお、この振動子２３０を用いる場合に
は、図１、図４、図６、図７及び図８において電極４７
に接続されている箇所を振動子２３０の電極２３１に接
続する。

【０１０４】また、前記第１乃至第５の実施の形態にお
いて、図２に示す振動子３０の代わりに、図１４に示す
振動子２４０を用いてもよい。

【０１０５】図１４は振動子２２０を示し、図１４
（ａ）はその斜視図、図１４（ｂ）はその正面図であ
る。図１４において、図１３中の構成要素と同一又は対
応する構成要素には同一符号を付し、その説明は省略す
る。

【０１０６】この振動子２４０が図１３に示す前記振動
子２３０と異なる所は、電極４４，４５が、第１の部材
４１の上面（第２の側面）にではなく、第１の部材４１
の第１の側面（下面）と隣合う第１の部材４１の第３及
び第４の側面にそれぞれ形成されている点のみである。
しかしながら、振動子２４０が振動子２３０と実質的に
等価であることは、明白である。

【０１０７】次に、本発明による圧電振動角速度計にお
いて用いられる振動子の更に他の例について、図１５を
参照して説明する。図１５は、この振動子３００を示す
図であり、図１５（ａ）はその斜視図、図１５（ｂ）は
その正面図である。

【０１０８】この振動子３００は、断面が一辺２ｍｍの
正方形、長さ１５ｍｍのエリンバー合金の金属柱（支
柱）３１０の４側面に、両面に銀ペーストにより電極
（図示せず）を形成した縦１.６ｍｍ、横３ｍｍ、厚み
０.３ｍｍのＰＺＴ板（すなわち、圧電素子）３２０，
３３０，３４０，３５０を接着させたものである。な
お、各部の寸法は、これらの寸法に限定されるものでは
ない。

【０１０９】ＰＺＴ板３２０は逆圧電効果による振動子
励起用、ＰＺＴ板３３０は圧電効果により振動子３００
の振動による電圧発生用、ＰＺＴ板３４０，３５０は長
さ方向に平行な軸の周りに回転し角速度を持った場合に
発生するコリオリ力感知用である。金属柱３１０はアー
ス電位として使用するため、各ＰＺＴ板３２０，３３
０，３４０，３５０の金属柱３１０に接触している面の
電極はアース電位になる。ＰＺＴ板３２０は印加される
正弦波電圧により振動し、その振動により金属柱３１０
がＰＺＴ板３２０の厚み方向に凹凸になるように振動す
る。ＰＺＴ板３３０は金属柱３１０にならって振動し、
電圧効果により振動と同じ周波数の電圧が発生する。コ
リオリ振動感知用電極３４０，３５０は、振動子と同じ
で且つ互いに同じ振動数で、コリオリ力分が逆位相で電
圧を発生する。

【０１１０】この振動子３００も、前記第１乃至第５の
実施の形態において、図２に示す振動子３０の代わりに
用いることができる。この場合、例えば、振動子３０の
電極４３として金属柱３１０を、電極４４，４５として
ＰＺＴ板３５０，３４０の外側の電極を、電極４７とし
てＰＺＴ板３２０の外側の電極を使用すればよい。ま
た、自励振駆動回路５０において、図１８中の抵抗器
８，９に相当する２つの抵抗器を付加し、これらの２つ
の抵抗器の一端をそれぞれＰＺＴ板３５０，３４０の外
側の電極に接続すればよい。

【０１１１】次に、本発明による圧電振動角速度計にお
いて用いられる振動子の更に他の例について、図１６を
参照して説明する。図１６は、この振動子４００を示す
図であり、図１６（ａ）はその斜視図、図１６（ｂ）は
その正面図である。

【０１１２】この振動子４００は、断面が一辺２ｍｍの
正三角形、長さ１５ｍｍの金属柱４１０の３側面に、両
面に銀ペーストにより電極（図示せず）を形成した縦
１.４ｍｍ、横３ｍｍ、厚み０.３ｍｍのＰＺＴ板（すな
わち、圧電素子）４２０，４３０，４４０を接着させた
ものである。なお、各部の寸法は、これらの寸法に限定
されるものではない。金属柱４１０の材質は、図１５に
示す振動子３００の金属柱３１０と同様に、弾性係数の
温度変化が少ない金属材料が好ましい。

【０１１３】この振動子４００も、前記第１乃至第５の
実施の形態において、図２に示す振動子３０の代わりに
用いることができる。振動子３０の電極４３として金属
柱４１０を、電極４４，４５としてＰＺＴ板４２０，４
３０の外側の電極を、電極４７としてＰＺＴ板４４０の
外側の電極を使用すればよい。また、自励振駆動回路５
０において、図１８中の抵抗器８，９に相当する２つの
抵抗器を付加し、これらの２つの抵抗器の一端をそれぞ
れＰＺＴ板４２０，４３０の外側の電極に接続すればよ
い。

【０１１４】次に、本発明による圧電振動角速度計にお
いて用いられる振動子の更に他の例について、図１７を
参照して説明する。図１７は、この振動子５００を示す
図であり、図１４（ａ）はその斜視図、図１４（ｂ）は
その正面図である。

【０１１５】この振動子５００は、直径２ｍｍ、長さ１
４ｍｍのＰＺＴ円柱５１０の側面に、長さ方向に個々に
平行に帯状の電極５２０，５３０，５４０，５５０，５
６０を図１４（ｂ）に示すように形成したものである。
なお、各部の寸法は、これらの寸法に限定されるもので
はない。

【０１１６】この振動子５００の場合も、前記第１乃至
第５の実施の形態において、図２に示す振動子３０の代
わりに用いることができる。振動子３０の電極４３とし
て２つの電極５５０，５４０を、電極４４，４５として
電極５３０，５６０を、電極４７として電極５２０を使
用すればよい。また、自励振駆動回路５０において、図
１８中の抵抗器８，９に相当する２つの抵抗器を付加
し、これらの２つの抵抗器の一端をそれぞれ電極５３
０，５６０に接続すればよい。

【０１１７】以上、本発明の各実施の形態について説明
したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるもの
ではない。

【０１１８】例えば、本発明による圧電振動角速度計で
用いられる振動子は前述した各振動子に限定されるもの
ではない。また、前記実施の形態は、本発明による励振
駆動回路で圧電振動角速度計の振動子を励振駆動する例
であったが、本発明の励振駆動回路は他の装置等の振動
子を励振駆動する場合にも用いることができる。

【０１１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
振動子の立ち上がり時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による圧電振動角速
度計を示す回路図である。

【図２】振動子の一例を示す図であり、（ａ）はその斜
視図、（ｂ）はその正面図である。

【図３】励振駆動回路の動作を示すタイミングチャート
である。

【図４】本発明の第２の実施の形態による圧電振動角速
度計を示す回路図である。

【図５】他の励振駆動回路の動作を示すタイミングチャ
ートである。

【図６】本発明の第３の実施の形態による圧電振動角速
度計を示す回路図である。

【図７】本発明の第４の実施の形態による圧電振動角速
度計を示す回路図である。

【図８】本発明の第５の実施の形態による圧電振動角速
度計を示す回路図である。

【図９】更に他の励振駆動回路の動作を示すタイミング
チャートである。

【図１０】振動子の他の例を示す図であり、（ａ）はそ
の斜視図、（ｂ）はその正面図である。

【図１１】振動子の更に他の例を示す図であり、（ａ）
はその斜視図、（ｂ）はその正面図である。

【図１２】振動子の更に他の例を示す図であり、（ａ）
はその斜視図、（ｂ）はその正面図である。

【図１３】振動子の更に他の例を示す図であり、（ａ）
はその斜視図、（ｂ）はその正面図である。

【図１４】振動子の更に他の例を示す図であり、（ａ）
はその斜視図、（ｂ）はその正面図である。

【図１５】振動子の更に他の例を示す図であり、（ａ）
はその斜視図、（ｂ）はその正面図である。

【図１６】振動子の更に他の例を示す図であり、（ａ）
はその斜視図、（ｂ）はその正面図である。

【図１７】振動子の更に他の例を示す図であり、（ａ）
はその斜視図、（ｂ）はその正面図である。

【図１８】従来の圧電振動角速度計を示す回路図であ
る。

【図１９】従来の圧電振動角速度計における自励振駆動
回路の出力波形図である。

【符号の説明】

３０振動子３１励振駆動回路３２検出回路５０自励振駆動回路５１強制励振駆動回路２００，２１０，２２０，２３０振動子２４０，３００，４００，５００振動子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】振動子を励振駆動する励振駆動回路にお
いて、前記振動子を自励振駆動する自励振駆動回路と、
起動時に前記振動子を強制的に励振駆動する強制励振回
路とを備えたことを特徴とする励振駆動回路。
【請求項２】前記振動子の振動状態を示す信号の振幅
レベルが所定レベル以上となったときに、前記強制励振
駆動回路による前記振動子の励振駆動を無効にし前記自
励振駆動回路による前記振動子の励振駆動のみを有効に
する手段を、更に備えたことを特徴とする特徴とする請
求項１記載の励振駆動回路。
【請求項３】起動時点から所定時間を経過した後に、
前記強制励振駆動回路による前記振動子の励振駆動を無
効にし前記自励振駆動回路による前記振動子の励振駆動
のみを有効にする手段を、更に備えたことを特徴とする
特徴とする請求項１記載の励振駆動回路。
【請求項４】振動子を励振駆動する励振駆動回路にお
いて、前記振動子を自励振駆動する自励振駆動回路と、
起動時に前記自励振駆動回路の入力部に所定のパルス信
号を強制的に印加するパルス信号印加手段とを備えたこ
とを特徴とする励振駆動回路。
【請求項５】前記振動子の振動状態を示す信号の振幅
レベルが所定レベル以上となったときに、前記パルス信
号印加手段による前記パルス信号の印加を無効にする手
段を、更に備えたことを特徴とする特徴とする請求項４
記載の励振駆動回路。
【請求項６】起動時点から所定時間を経過した後に、
前記パルス信号印加手段による前記パルス信号の印加を
無効にする手段を、更に備えたことを特徴とする特徴と
する請求項４記載の励振駆動回路。
【請求項７】振動子と、該振動子を励振駆動する励振
駆動回路とを備えた圧電振動角速度計において、前記励
振駆動回路が請求項１乃至６のいずれかに記載の励振駆
動回路であることを特徴とする圧電振動角速度計。
【請求項８】振動子を励振駆動する励振駆動方法にお
いて、起動時に前記振動子を強制的に励振駆動させた後
に、前記振動子を自励振駆動させることを特徴とする励
振駆動方法。