JPH10267665A - Sensor - Google Patents

Sensor

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JPH10267665A
JPH10267665A JP9090049A JP9004997A JPH10267665A JP H10267665 A JPH10267665 A JP H10267665A JP 9090049 A JP9090049 A JP 9090049A JP 9004997 A JP9004997 A JP 9004997A JP H10267665 A JPH10267665 A JP H10267665A
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JP
Japan
Prior art keywords
turning
circuit
signal
axis
vibrator
Prior art date
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Pending
Application number
JP9090049A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tatsuo Chiaki
千明  達生
Hiroshi Yamamoto
博 山本
Masami Sugimori
正巳 杉森
Susumu Sugiyama
進 杉山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Priority to US09/046,953 priority patent/US6338199B1/en
Publication of JPH10267665A publication Critical patent/JPH10267665A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately detect an angular velocity around a swing axis by swinging one of a plurality of vibrators (weight parts) which is supported in a cantilever manner in the same direction in a first direction and the remainder in an opposite second direction, calculating the spread difference of the swing locus of the vibrators in both direction, and eliminating an acceleration component in the swing axis direction of a scheduled swing surface. SOLUTION: Vibrators 2 and 7 and piezoelectric elements 4a-4d and 9a-9d, magnets 5a-5d and 10a-10d, coils 6a-6d and 11a-11d, a drive circuit 12, and a detection circuit 13 are provided on a substrate 1. The piezoelectric elements 4a and 4b and 4c and 4d output signals according to the inclination of the vibrator 2 in X-axis or Y-axis direction. The vibrators 2 and 7 have nearly the same resonance frequency in the flex direction, and the piezoelectric elements 9a-9d output signals according to the inclination of the vibrator 7 in X-axis and Y-axis directions. The drive circuit 12 allows a current to flow to the coils 6a-6d and 11a-11d at specific frequency and phase. The detection circuit 13 calculates the spread difference of the swing locus of the vibrators 2 and 7 in both directions, and detects an angular velocity around an axis excluding the acceleration constituent in the direction of the swing axis on a scheduled swing surface.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、装置に加わる角速
度や加速度を検出するセンサの改良に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement in a sensor for detecting angular velocity and acceleration applied to a device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、振動子の一端を固定して振動子に
旋回運動をさせて、2軸の角速度を検出する角速度セン
サが、本願出願人により特開平7−92175号にて開
示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an angular velocity sensor for detecting a biaxial angular velocity by rotating a vibrator while fixing one end of the vibrator has been disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-92175 by the present applicant. I have.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】前述のセンサは、振動
子を支持する支持部材と平行な直交する2軸回りの角速
度を検出するようにしているものであった。
The above-described sensor detects an angular velocity about two axes perpendicular to and parallel to a supporting member for supporting the vibrator.

【0004】しかし、最近パーチャルリアリティの研究
が進み、例えば、人の動きを角速度センサと加速度セン
サで検出し、それに応じた画像を表示させるアプリケー
ションが発表されているが、この様な用途には、上記の
2軸回りの角速度や加速度のみならず、上記の直交する
2軸に対して垂直な方向の軸(振動子の長手方向に平行
な軸)回りの角速度や加速度を検出可能なセンサが望ま
れている。
However, recently, research on virtual reality has been advanced, and for example, an application has been announced in which movement of a person is detected by an angular velocity sensor and an acceleration sensor and an image corresponding to the detected motion is displayed. A sensor capable of detecting not only the angular velocity and acceleration around the two axes described above but also the angular velocity and acceleration around an axis perpendicular to the two orthogonal axes (an axis parallel to the longitudinal direction of the vibrator) is provided. Is desired.

【0005】(発明の目的)本発明の第1の目的は、検
出精度の高い、重り部の旋回軸回りの角速度信号を出力
することのできるセンサを提供しようとするものであ
る。
(Object of the Invention) A first object of the present invention is to provide a sensor capable of outputting an angular velocity signal about a turning axis of a weight portion with high detection accuracy.

【0006】本発明の第2の目的は、検出精度の高い、
重り部の旋回軸方向の加速度信号を出力することのでき
るセンサを提供しようとするものである。
A second object of the present invention is to provide a high detection accuracy,
It is an object of the present invention to provide a sensor capable of outputting an acceleration signal in the direction of the turning axis of the weight.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るために、請求項1,2及び5記載の本発明は、複数の
重り部と、前記複数の重り部を同一方向に片持ち支持す
る支持手段と、前記支持手段に駆動力を与え、前記複数
の重り部の少なくとも一つを第1の方向に旋回させ、残
りの重り部を前記第1の方向とは逆の第2の方向に旋回
させるための駆動手段と、前記駆動手段が前記第1の方
向に旋回させる前記重り部の旋回軌跡の広がりと前記第
2の方向に旋回させる前記重り部の旋回軌跡の広がりの
差を演算し、前記駆動手段が前記重り部を旋回させる予
定旋回面の旋回軸方向の加速度成分を除いた該軸回りの
角速度を検出するための検出手段とを有するセンサとす
るものである。
In order to achieve the first object, according to the present invention, a plurality of weights and a plurality of weights are cantilevered in the same direction. A supporting means for supporting, applying a driving force to the supporting means, turning at least one of the plurality of weight portions in a first direction, and rotating a remaining weight portion in a second direction opposite to the first direction. And a difference between the spread of the turning locus of the weight portion turned in the second direction and the spread of the turning locus of the weight portion turned in the second direction. A sensor for calculating the angular velocity around the axis, excluding an acceleration component in a direction of a turning axis of the turning surface on which the driving section is to turn the weight portion.

【0008】また、上記第2の目的を達成するために、
請求項3〜5記載の本発明は、複数の重り部と、前記複
数の重り部を同一方向に片持ち支持する支持手段と、前
記支持手段に駆動力を与え、前記複数の重り部の少なく
とも一つを第1の方向に旋回させ、残りの重り部を前記
第1の方向とは逆の第2の方向に旋回させるための駆動
手段と、前記駆動手段が前記第1の方向に旋回させる前
記重り部の旋回軌跡の広がりと前記第2の方向に旋回さ
せる前記重り部の旋回軌跡の広がりの和を演算し、前記
駆動手段が前記重り部を旋回させる予定旋回面の旋回軸
回りの角速度成分を除いた該軸方向の加速度を検出する
ための検出手段とを有するセンサとするものである。
In order to achieve the second object,
The present invention according to claims 3 to 5, wherein at least one of the plurality of weights, support means for cantilevering the plurality of weights in the same direction, and a driving force applied to the support means, Drive means for turning one in a first direction and turning the remaining weight in a second direction opposite to the first direction, and the drive means for turning in the first direction Calculates the sum of the spread of the turning locus of the weight portion and the spread of the turning locus of the weight portion turning in the second direction, and the driving means angular velocity about the turning axis of the planned turning surface on which the weight portion turns. And a detecting means for detecting the acceleration in the axial direction excluding the component.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on illustrated embodiments.

【0010】図1は本発明の実施の第1の形態に係るセ
ンサの機械的構成を示す斜視図、図2及び図3は振動子
を旋回運動させて該振動子の傾きを検出し、該センサに
加わる角速度と加速度を検出する回路の構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a mechanical configuration of a sensor according to a first embodiment of the present invention. FIGS. 2 and 3 show a case where a vibrator is turned to detect a tilt of the vibrator. FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a circuit that detects an angular velocity and an acceleration applied to a sensor.

【0011】図1〜図3に示す、本発明の実施の第1の
形態は、通常の機械加工を用いた部品によってセンサの
振動子部分(振動体)を構成し、コイルとマグネットに
よる電磁駆動によって振動子を旋回運動させ、圧電素子
によって振動子の傾きを検出するようにした例である。
In a first embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 to 3, a vibrator portion (vibration body) of a sensor is constituted by parts using ordinary machining, and is electromagnetically driven by a coil and a magnet. This is an example in which the vibrator is caused to make a revolving motion, and the inclination of the vibrator is detected by a piezoelectric element.

【0012】図1において、1は基板、2は第1の振動
子、3は第1の振動ベース、4a〜4dは圧電素子、5
a〜5d(但し、5bは見えない)はマグネット、6a
〜6d(但し、6bは見えない)はコイル、7は第2の
振動子、8は第2の振動ベース、9a〜9dは圧電素
子、10a〜10d(但し、10bは見えない)はマグ
ネット、11a〜11d(但し、11bは見えない)は
コイル、12は振動子を旋回運動させるための駆動回
路、13は振動子の傾きを検出して、角速度や加速度の
信号を検出する検出回路である。
In FIG. 1, 1 is a substrate, 2 is a first vibrator, 3 is a first vibration base, 4a to 4d are piezoelectric elements,
a to 5d (however, 5b is not visible) are magnets, 6a
6d (however, 6b is not visible) is a coil, 7 is a second vibrator, 8 is a second vibration base, 9a to 9d are piezoelectric elements, 10a to 10d (however, 10b is not visible) is a magnet, 11a to 11d (however, 11b is not visible) are coils, 12 is a drive circuit for rotating the vibrator, and 13 is a detection circuit that detects the inclination of the vibrator and detects signals of angular velocity and acceleration. .

【0013】基板1は、例えばセラミック基板やガラス
エボキシ基板で作られており、該基板1上には、第1の
振動子2,第1の振動ベース3,圧電素子4a〜4d,
マグネット5a〜5d,コイル6a〜6dより構成され
る第1の振動体400と、第2の振動子7,第2の振動
ベース8,圧電素子9a〜9d,マグネット10a〜1
0d,コイル11a〜11dより構成される第2の振動
体410と、駆動回路12と、検出回路13とが設けら
れている。更に基板1上には、電源端子と、角速度信号
と加速度信号を出力する端子が設けられているが、図1
では図示していない。
The substrate 1 is made of, for example, a ceramic substrate or a glass epoxy substrate. On the substrate 1, a first vibrator 2, a first vibration base 3, piezoelectric elements 4a to 4d,
A first vibrator 400 composed of magnets 5a to 5d and coils 6a to 6d, a second vibrator 7, a second vibration base 8, piezoelectric elements 9a to 9d, and magnets 10a to 1d.
A second vibrating body 410 including 0d and coils 11a to 11d, a driving circuit 12, and a detecting circuit 13 are provided. Further, a power supply terminal and terminals for outputting an angular velocity signal and an acceleration signal are provided on the substrate 1.
Are not shown.

【0014】第1の振動子2は、例えば黄銅を旋盤加工
して作られ、第1の振動ベース3に圧入などの手段で一
端を固定されている。
The first vibrator 2 is made by lathing brass, for example, and has one end fixed to the first vibration base 3 by means such as press fitting.

【0015】第1の振動ベース3は、例えばリン青銅板
で作られ、マグネット5a〜5dが固定される略正方形
を成す平坦部と、正方形のそれぞれの辺の中央に設けら
れた第1〜第4の脚部3a,3b,3c,3dを有し、
それぞれ第1〜第4の脚部3a,3b,3c,3dの先
端部は、基板1に固定されている。
The first vibration base 3 is made of, for example, a phosphor bronze plate, and has a substantially square flat portion to which the magnets 5a to 5d are fixed, and first to first flat portions provided at the centers of the respective sides of the square. It has four legs 3a, 3b, 3c, 3d,
The distal ends of the first to fourth legs 3a, 3b, 3c, 3d are fixed to the substrate 1, respectively.

【0016】第1〜第4の圧電素子4a,4b,4c,
4dは、例えばPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)で作ら
れ、略長方形を成し、厚さ方向に分極され、前記第1の
振動ベース3の第1〜第4の脚部3a〜3dに、それぞ
れ接着によって固定されている。
The first to fourth piezoelectric elements 4a, 4b, 4c,
4 d is made of, for example, PZT (lead zirconate titanate), has a substantially rectangular shape, is polarized in the thickness direction, and is attached to the first to fourth legs 3 a to 3 d of the first vibration base 3. Each is fixed by bonding.

【0017】第1〜第4のマグネット5a,5b,5
c,5dは、例えばフェライト系のプラスチックマグネ
ットで作られており、厚さ方向に着磁がなされており、
基板1側の表面の極が隣合う極同士反対の極になるよう
に、例えば、第1のマグネット5aの基板1側の表面は
N極に、第2のマグネット5b(図1には不図示)の基
板1側の表面はS極に、第3のマグネット5cの基板1
側の表面はN極に、第4のマグネット5dの基板1側の
表面はS極に、それぞれなるように、略正方形を成す平
坦部の各角部に、接着などの周知の手段によって第1の
振動ベース3に固定されている。
First to fourth magnets 5a, 5b, 5
c and 5d are made of, for example, a ferrite plastic magnet, and are magnetized in the thickness direction.
For example, the surface of the first magnet 5a on the substrate 1 side is an N-pole and the second magnet 5b (not shown in FIG. The surface of the substrate 1 on the side of the substrate 1 has an S pole, and the substrate 1 of the third magnet 5c.
The surface of the fourth magnet 5d on the substrate 1 side is formed on the corner of the substantially square flat portion so as to become the N pole, and the surface of the fourth magnet 5d is formed on the substrate 1 side by the well-known means such as bonding. Is fixed to the vibration base 3.

【0018】第1〜第4のコイル6a,6b,6c,6
dは空芯コイルであり、前述の第1〜第4のマグネット
5a,5b,5c,5dと対向する位置に、基板1に接
着されており、それぞれ基板1上に接着により固定され
た際に、前述の第1〜第4のグネット5a,5b,5
c,5dの基板1側の表面と僅かな空隙ができる形状を
成している。
The first to fourth coils 6a, 6b, 6c, 6
d is an air-core coil, which is bonded to the substrate 1 at a position facing the above-described first to fourth magnets 5a, 5b, 5c, 5d. , The aforementioned first to fourth gnets 5a, 5b, 5
c and 5d have a shape with a slight gap between the surface of the substrate 1 side.

【0019】第2の振動子7は、例えば黄銅を旋盤加工
して作られ、第2の振動ベース8に圧入などの手段で一
端を固定されている。
The second vibrator 7 is made, for example, by lathing brass, and has one end fixed to the second vibrating base 8 by means such as press fitting.

【0020】第2の振動ベース8は、例えばリン青銅板
で作られ、マグネット9a〜9dが固定される略正方形
を成す平坦部と、正方形のそれぞれの辺の中央に設けら
れた第5〜第8の脚部8a,8b,8c,8dを有し、
それぞれ第5〜第8の脚部8a,8b,8c,8dの先
端部は、基板1に固定されている。
The second vibration base 8 is made of, for example, a phosphor bronze plate, and has a substantially square flat portion to which magnets 9a to 9d are fixed, and fifth to fifth flat portions provided at the centers of the respective sides of the square. Eight legs 8a, 8b, 8c, 8d,
The distal ends of the fifth to eighth legs 8a, 8b, 8c, 8d are fixed to the substrate 1, respectively.

【0021】第5〜第8の圧電素子9a,9b,9c,
9dは、例えばPZTで作られ、略長方形を成し、厚さ
方向に分極され、前記第2の振動ベース8の第1〜第4
の脚部8a〜8dに、それぞれ接着によって固定されて
いる。
The fifth to eighth piezoelectric elements 9a, 9b, 9c,
9d is made of, for example, PZT, has a substantially rectangular shape, and is polarized in the thickness direction.
Are fixed to the legs 8a to 8d by bonding, respectively.

【0022】第1,第2の圧電素子4a,4bは、第1
の検出軸方向であるX軸方向の振動子2の傾きに応じた
信号を出力し、第3,第4の圧電素子4c,4bは、第
2の検出軸方向であるY軸方向の振動子2の傾きに応じ
た信号を出力する。
The first and second piezoelectric elements 4a and 4b are
A signal corresponding to the inclination of the transducer 2 in the X-axis direction, which is the detection axis direction, is output. The third and fourth piezoelectric elements 4c, 4b are connected to the transducer in the Y-axis direction, which is the second detection axis direction. And outputs a signal corresponding to the inclination of 2.

【0023】第5〜第8のマグネット10a,10b,
10c,10dは、例えばフェライト系のプラスチック
マグネットで作られており、厚さ方向に着磁がなされて
おり、基板1側の表面の極が隣合う極同士反対の極にな
るように、例えば、第5のマグネット10aの基板1側
の表面はN極に、第6のマグネット10b(図1には不
図示)の基板1側の表面はS極に、第7のマグネット1
0cの基板1側の表面はN極に、第8のマグネット10
dの基板1側の表面はS極に、それぞれなるように、略
正方形を成す平坦部の各角部に、接着などの周知の手段
によって第2の振動ベース8に固定されている。
The fifth to eighth magnets 10a, 10b,
10c and 10d are made of, for example, a ferrite-based plastic magnet, are magnetized in the thickness direction, and, for example, such that the poles on the surface on the substrate 1 side are opposite to adjacent poles. The surface of the fifth magnet 10a on the substrate 1 side is the N pole, the surface of the sixth magnet 10b (not shown in FIG. 1) on the substrate 1 side is the S pole, and the seventh magnet 1
The surface of the substrate 1 on the side of the substrate 1 has an N pole, and the eighth magnet 10
The surface of d on the substrate 1 side is fixed to the second vibration base 8 by a well-known means such as adhesion at each corner of a substantially square flat portion so as to be an S pole.

【0024】第5〜第8のコイル11a,11b,11
c,11dは空芯コイルであり、前述の第5〜第8のマ
グネット10a,10b,10c,10dと対向する位
置に、基板1に接着されており、それぞれ基板1上に接
着により固定された際に、前述の第5〜第8マグネット
10a,10b,10c,10dの基板1側の表面と僅
かな空隙ができる形状を成している。また、第1乃至第
8のコイルは、それぞれ第1,第2の端子を有してお
り、それぞれ同じ方向に、例えば第1の端子から第2の
端子に向けて電流を流すと、マグネットに面する側には
同じ極が励起されるように、基板1上に固定されてい
る。
Fifth to eighth coils 11a, 11b, 11
The air-core coils c and 11d are bonded to the substrate 1 at positions facing the above-described fifth to eighth magnets 10a, 10b, 10c and 10d, and are fixed on the substrate 1 by bonding. At this time, the first to fifth magnets 10a, 10b, 10c, and 10d have a shape in which a slight gap is formed between the surfaces on the substrate 1 side. The first to eighth coils have first and second terminals, respectively. When current flows in the same direction, for example, from the first terminal to the second terminal, the first to eighth coils pass through the magnet. On the facing side, it is fixed on the substrate 1 so that the same poles are excited.

【0025】また、第1の振動子2と第2の振動子7は
屈曲方向に略同一の共振周波数を持ち、また、第1の振
動子2,第1の振動ベ−ス3,第1乃至第4のマグネッ
ト5a〜5d,第1乃至第4の圧素子4a〜4dより構
成される、第1の振動体400の振動子2が倒れる方向
の振動モードの共振周波数も、前記振動子の屈曲方向の
共振周波数に一致されている。共振周波数の設定は、第
1の振動ベース3の板厚と脚部3a〜3dの幅および長
さを適正に設定することによって行われる。
The first vibrator 2 and the second vibrator 7 have substantially the same resonance frequency in the bending direction, and have the first vibrator 2, the first vibrating base 3, and the first vibrating base. The resonance frequency of the vibration mode in the direction in which the vibrator 2 of the first vibrating body 400 falls, which is constituted by the fourth to fourth magnets 5a to 5d and the first to fourth pressure elements 4a to 4d, It is matched with the resonance frequency in the bending direction. The setting of the resonance frequency is performed by appropriately setting the plate thickness of the first vibration base 3 and the width and length of the legs 3a to 3d.

【0026】同様に、第2の振動子7,第2の振動ベー
ス8,第5乃至第8のマグネット10a〜10d、第5
乃至第8の圧電素子9a〜9dより構成される、第2の
振動体410の第2の振動子7が倒れる方向の振動モー
ドの共振周波数も、前記振動子の屈曲方向の共振周波数
に一致されている。この場合の共振周波数の設定も同様
に、第2の振動ベース8の板厚と脚部8a〜8dの幅お
よび長さを適正に設定することによって行われる。
Similarly, the second vibrator 7, the second vibration base 8, the fifth to eighth magnets 10a to 10d, the fifth
The resonance frequency of the vibration mode in the direction in which the second vibrator 7 of the second vibrating body 410 falls, which is constituted by the eighth to eighth piezoelectric elements 9a to 9d, also matches the resonance frequency of the vibrator in the bending direction. ing. The setting of the resonance frequency in this case is also performed by appropriately setting the thickness of the second vibration base 8 and the width and length of the legs 8a to 8d.

【0027】次に、本発明による実施の第1の形態に係
る回路構成について、図2及び図3により説明する。図
2は駆動回路12と信号検出部を示すブロック図(尚、
一部検出回路部分を含んである)、図3は検出回路13
を示すブロック図である。
Next, a circuit configuration according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a block diagram showing the drive circuit 12 and the signal detection unit (note that,
FIG. 3 shows the detection circuit 13.
FIG.

【0028】駆動回路12は、所定の周波数と位相でコ
イルに電流を流すための駆動回路であり、その構成は、
発振回路14と、sin波生成回路15と、第1のドラ
イブ回路16と、cos波生成回路17と、第2のドラ
イブ回路18とにより構成され、基板1上に設けられて
いる。
The drive circuit 12 is a drive circuit for supplying a current to a coil at a predetermined frequency and a predetermined phase.
The oscillation circuit 14, the sine wave generation circuit 15, the first drive circuit 16, the cosine wave generation circuit 17, and the second drive circuit 18 are provided on the substrate 1.

【0029】発振回路14は周知の発振回路であり、そ
の出力端子は、sin波生成回路15とcos波生成回
路17のそれぞれの入力端子に接続されている。
The oscillating circuit 14 is a known oscillating circuit, and its output terminal is connected to the respective input terminals of the sine wave generating circuit 15 and the cosine wave generating circuit 17.

【0030】sin波生成回路15は、入力端子に入力
されるパルス信号に基づいてsin波を生成する、例え
ばフリップフロック回路を用いた分周回路のような回路
であり、その出力端子は、第1のドライブ回路16の入
力端子に接続されている。
The sine wave generating circuit 15 is a circuit that generates a sine wave based on a pulse signal input to an input terminal, such as a frequency divider using a flip-flop circuit. It is connected to the input terminal of one drive circuit 16.

【0031】第1のドライブ回路16は、入力端子に入
力された信号を所定のゲインで増幅し、前述のコイルへ
第1,第2の振動体を駆動するための電力として供給す
る回路である。
The first drive circuit 16 is a circuit that amplifies a signal input to an input terminal with a predetermined gain and supplies the signal to the above-described coil as electric power for driving the first and second vibrators. .

【0032】cos波生成回路17は、入力端子に入力
されるパルス信号に基づいて、前述のsin波生成回路
15とは90度位相の異なるcos波を生成する、例え
ばフリップフロップ回路を用いた分周回路のような回路
であり、その出力端子は、第2のドライブ回路18の入
力端子に接続されている。
The cosine wave generation circuit 17 generates a cosine wave having a phase different from that of the sine wave generation circuit 15 by 90 degrees based on the pulse signal input to the input terminal, for example, by using a flip-flop circuit. The output terminal is connected to the input terminal of the second drive circuit 18.

【0033】第2のドライブ回路18は、入力端子に入
力した信号を所定のゲインで増幅し、前述のコイルへ第
1,第2の振動体を駆動するための電力として供給する
回路である。
The second drive circuit 18 is a circuit that amplifies a signal input to the input terminal with a predetermined gain and supplies the signal to the above-described coil as electric power for driving the first and second vibrators.

【0034】第1のドライブ回路16の出力端子は、前
述の第1のコイル6aの第1の端子6a−1と第6のコ
イル11bの第1の端子11b−1に接続され、コイル
への通電がなされるように接続されており、また、第1
のドライブ回路18の出力端子は、第2のコイル6bの
第1の端子6b−1と第5のコイル11aの第1の端子
11a−1に接続され、コイルへの通電がなされるよう
に接続されている。
The output terminal of the first drive circuit 16 is connected to the first terminal 6a-1 of the first coil 6a and the first terminal 11b-1 of the sixth coil 11b. It is connected so as to be energized.
The output terminal of the drive circuit 18 is connected to the first terminal 6b-1 of the second coil 6b and the first terminal 11a-1 of the fifth coil 11a, so that the coil is energized. Have been.

【0035】図2に示す本発明の実施の第1の形態にお
ける駆動回路12において、発振回路14は、sin波
生成回路15とcos波生成回路17が、前述のコイル
に、第1,第2の振動体400,410をそれぞれの振
動子2,7が傾く方向に共振させるような周波数で信号
を発生する周波数にその発振周波数を設定された周知の
発振回路であり、その出力端子は、前述した様にsin
波生成回路15とcos波生成回路17のそれぞれの入
力端子に接続されている。
In the driving circuit 12 according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 2, the oscillation circuit 14 includes a sine wave generation circuit 15 and a cosine wave generation circuit Is a known oscillation circuit whose oscillation frequency is set to a frequency that generates a signal at a frequency that causes the vibrators 400 and 410 to resonate in a direction in which the respective vibrators 2 and 7 are inclined. Sin
The wave generation circuit 15 and the cos wave generation circuit 17 are connected to respective input terminals.

【0036】図2中で、破線で囲まれていない部分で示
す信号検出部は、第1,第2の信号合成回路19,20
と第1,第2の反転回路21,22より成る。尚、差動
増幅回路23〜26は後述の検出回路13に含まれる。
In FIG. 2, the signal detectors indicated by portions not surrounded by broken lines are first and second signal synthesizing circuits 19 and 20.
And first and second inverting circuits 21 and 22. The differential amplifier circuits 23 to 26 are included in a detection circuit 13 described later.

【0037】第1,第2の信号合成回路19,20は、
周知の加算回路であり、第1,第2の反転回路21,2
2は、周知の反転増幅回路である。
The first and second signal synthesizing circuits 19 and 20 are:
It is a well-known addition circuit, and includes first and second inversion circuits 21 and
2 is a well-known inverting amplifier circuit.

【0038】第1の信号合成回路19の入力端子は前述
のsin波生成回路15の出力端子とcos波生成回路
17の出力端子に接続され、該第1の信号合成回路19
はそれらの信号を処理することによって、第1の振動体
400への加振信号のX成分に相当する信号xin1 を出
力端子Vxin1 より出力する。
The input terminal of the first signal synthesizing circuit 19 is connected to the output terminal of the sine wave generating circuit 15 and the output terminal of the cosine wave generating circuit 17.
By processing these signals, outputs a signal xin1 corresponding to the X component of the excitation signal to the first vibrating body 400 from the output terminal Vxin1.

【0039】また、第2の振動体410は、空間的には
第1の振動体400に対して、X軸方向180度位相の
ずれた加振をされているので、第2の反転回路22は、
第1の信号合成回路19の出力信号を反転して、第2の
振動体410への加振信号のX成分に相当する信号xin
2 を出力端子Vxin2 より出力する。
Since the second vibrating body 410 is spatially vibrated with respect to the first vibrating body 400 with a phase shift of 180 degrees in the X-axis direction, the second inverting circuit 22 Is
The signal xin corresponding to the X component of the excitation signal to the second vibrating body 410 is inverted by inverting the output signal of the first signal combining circuit 19.
2 is output from the output terminal Vxin2.

【0040】第2の信号合成回路20の入力端子は前述
のcos波生成回路17の出力端子と第1の反転回路2
1の出力端子に接続され、第1の反転回路21の入力端
子は前述のsin波生成回路15に接続されており、s
in波を反転した信号を出力する。それらの信号を処理
することによって、第2の信号合成回路20は第1,第
2の振動体400,410への加振信号のY成分に相当
する信号yin1 ,yin2 を出力端子Vyin1 ,Vyin2
より出力する。
The input terminal of the second signal synthesizing circuit 20 is connected to the output terminal of the aforementioned cosine wave generating circuit 17 and the first inverting circuit 2.
1 and the input terminal of the first inversion circuit 21 is connected to the sine wave generation circuit 15 described above.
Outputs a signal obtained by inverting the in-wave. By processing these signals, the second signal synthesizing circuit 20 outputs signals yin1 and yin2 corresponding to the Y component of the excitation signal to the first and second vibrators 400 and 410 to output terminals Vyin1 and Vyin2.
Output more.

【0041】信号検出部は、駆動回路12中のsin波
生成回路15の出力信号とcos波生成回路17の出力
信号を互いに処理し、それぞれ第1,第2の振動子2,
7のx,y軸方向の加振信号を作り、これらのx,y軸
方向の加振信号は端子Vxin1 ,Vyin1 ,Vxin2 ,
Vyin2 を介して後述する検出回路13に伝えられる。
The signal detector processes the output signal of the sine wave generation circuit 15 and the output signal of the cosine wave generation circuit 17 in the drive circuit 12 and outputs the signals to the first and second vibrators 2 and 2, respectively.
7, the excitation signals in the x and y axis directions are generated, and these excitation signals in the x and y axis directions are connected to terminals Vxin1, Vyin1, Vxin2,
It is transmitted to a detection circuit 13 described later via Vyin2.

【0042】次に、この実施の第1の形態における駆動
回路12の動作と、第1,第2の振動子2,7に対する
加振動作について説明する。
Next, the operation of the drive circuit 12 according to the first embodiment and the vibration of the first and second vibrators 2 and 7 will be described.

【0043】駆動回路12内の第1のドライブ回路16
の出力端子は、第1のコイル6aの第1の端子6a−1
に接続され、第1のコイル6aの第2の端子6a−2
は、第3のコイル6cの第2の端子6c−2に接続さ
れ、第3のコイル6cの第1の端子6c−1はグランド
レベルに接地されている。
First drive circuit 16 in drive circuit 12
Is the first terminal 6a-1 of the first coil 6a.
To the second terminal 6a-2 of the first coil 6a.
Is connected to the second terminal 6c-2 of the third coil 6c, and the first terminal 6c-1 of the third coil 6c is grounded to the ground level.

【0044】このように接続されることにより、それぞ
れ第1,第3のコイル6a,6cのマグネット側の面に
は、逆の極性の磁場が励起され、例えば第1のドライブ
回路16の出力端子が+出力であるとして、前に説明し
たように、第1,第3,第5,第7のマグネット5a,
5c,10a,10cと、第2,第4,第6,第8のマ
グネット5b,5d,10b,10dの極性が逆である
ために、第1のコイル6aが第1のマグネット5aを吸
引したとすると、第3のコイル6cは第3のマグネット
5cを反発し、振動子1は図1において、A方向に傾く
ようになっている。
With such connection, magnetic fields of opposite polarities are excited on the magnet-side surfaces of the first and third coils 6a and 6c, respectively, and the output terminal of the first drive circuit 16, for example. Is a positive output, as described above, the first, third, fifth, and seventh magnets 5a, 5a,
Since the polarities of 5c, 10a, and 10c and the second, fourth, sixth, and eighth magnets 5b, 5d, 10b, and 10d are opposite, the first coil 6a attracts the first magnet 5a. Then, the third coil 6c repels the third magnet 5c, and the vibrator 1 is inclined in the direction A in FIG.

【0045】また、駆動回路12内の第1のドライブ回
路16の出力端子は、第6のコイル11bの第2の端子
11b−2に接続され、第6のコイル11bの第1の端
子11b−1は、第8のコイル11dの第1の端子11
d−1に接続され、第8のコイル11dの端子11d−
2はグラウドレベルに接続されている。
The output terminal of the first drive circuit 16 in the drive circuit 12 is connected to the second terminal 11b-2 of the sixth coil 11b, and is connected to the first terminal 11b- of the sixth coil 11b. 1 is the first terminal 11 of the eighth coil 11d.
d-1 and the terminal 11d- of the eighth coil 11d.
2 is connected to the ground level.

【0046】このように接続されることにより、それぞ
れ第6,第8のコイル11b,11dのマグネット側の
面には、逆の極性の磁場が励起され、例えば、第1のド
ライブ回路16の出力端子が+出力であると、前に説明
したように、第1,第3,第5,第7のマグネット5
a,5c,10a,10cと、第2,第4,第6,第8
のマグネット5b,5d,10b,10dの極性が逆で
あるために、第6のコイル11bは第6のマグネット1
0bを吸引し、第8のコイル11dは、第8のマグネッ
ト10dを反発し、振動子7は図1において、−B方向
(B方向とは逆方向)に傾くようになっている。
With such connection, magnetic fields of opposite polarities are excited on the magnet-side surfaces of the sixth and eighth coils 11b and 11d, respectively. When the terminal is a positive output, as described above, the first, third, fifth, and seventh magnets 5
a, 5c, 10a, 10c and the second, fourth, sixth, eighth
Since the polarities of the magnets 5b, 5d, 10b, and 10d are opposite, the sixth coil 11b is connected to the sixth magnet 1b.
0b is attracted, the eighth coil 11d repels the eighth magnet 10d, and the vibrator 7 is inclined in the -B direction (the direction opposite to the B direction) in FIG.

【0047】また、駆動回路12内の第2のドライブ回
路18の出力端子は、第2のコイル6bの第1の端子6
b−1に接続され、第2のコイル6bの第2の端子6b
−2は、第4のコイル6dの第2の端子6d−2に接続
され、第4のコイル6dの第1の端子6d−1はグラウ
ンドレベルに接続されている。
The output terminal of the second drive circuit 18 in the drive circuit 12 is connected to the first terminal 6 of the second coil 6b.
b-1 and the second terminal 6b of the second coil 6b
-2 is connected to the second terminal 6d-2 of the fourth coil 6d, and the first terminal 6d-1 of the fourth coil 6d is connected to the ground level.

【0048】このように接続されることにより、それぞ
れ第2,第4のコイル6b,6dのマグネット側の面に
は、逆の極性の磁場が励起され、例えば、第2のドライ
ブ回路18の出力端子が+出力であるとすると、前に説
明したように、第1,第3,第5,第7のマグネット5
a,5c,10a,10cと、第2,第4,第6,第8
のマグネット5b,5d,10b,10dの極性が逆で
あるために、第2のコイル6bが第2のマグネットを反
発し、第4のコイル6dは、第4のマグネット5dを吸
引し、振動子1は図1において、B方向に傾くようにな
っている。
By connecting in this manner, magnetic fields of opposite polarities are excited on the magnet-side surfaces of the second and fourth coils 6b and 6d, respectively. Assuming that the terminal has a positive output, as described above, the first, third, fifth, and seventh magnets 5
a, 5c, 10a, 10c and the second, fourth, sixth, eighth
Since the polarities of the magnets 5b, 5d, 10b, and 10d are opposite, the second coil 6b repels the second magnet, and the fourth coil 6d attracts the fourth magnet 5d, and the vibrator 1 is inclined in the direction B in FIG.

【0049】また、駆動回路12内の第2のドライブ回
路18の出力端子は、第5のコイル11aの第2の端子
11a−2に接続され、第5コイル11の第1の端子1
1a−1は、第7のコイル11cの第1の端子11c−
1に接続され、第7のコイル11cの第2の端子11c
−2はグラウンドレベルに接続されている。
The output terminal of the second drive circuit 18 in the drive circuit 12 is connected to the second terminal 11a-2 of the fifth coil 11a.
1a-1 is a first terminal 11c- of the seventh coil 11c.
1 and the second terminal 11c of the seventh coil 11c.
-2 is connected to the ground level.

【0050】このように接続されることにより、それぞ
れ第5,第7のコイル11a,11cのマグネット側の
面には、逆の極性の磁場が励起され、例えば、第2のド
ライブ回路18の出力端子が+出力であると、第5のコ
イル11aが第5のマグネット10aを反発し、第7の
コイル11cは、第7のマグネット10cを吸引し、振
動子7は図1において、−A方向(A方向とは逆方向)
に傾くようになっている。
By connecting in this manner, magnetic fields of opposite polarities are excited on the magnet-side surfaces of the fifth and seventh coils 11a and 11c, respectively. When the terminal has a positive output, the fifth coil 11a repels the fifth magnet 10a, the seventh coil 11c attracts the seventh magnet 10c, and the vibrator 7 moves in the -A direction in FIG. (Reverse direction to A direction)
It has become inclined to.

【0051】センサの電源(不図示)が投入されて、発
振回路14が所定の周波数のパルスを出力すると、si
n波生成回路15はsin波を、cos波生成回路17
はcos波を生成し、それぞれ第1,第2のドライブ回
路16,18よりコイルに通電が開始される。
When the power supply (not shown) of the sensor is turned on and the oscillation circuit 14 outputs a pulse of a predetermined frequency,
The n-wave generation circuit 15 generates a sine wave and a cosine wave generation circuit 17
Generates a cosine wave, and energization of the coil is started by the first and second drive circuits 16 and 18, respectively.

【0052】第1のドライブ回路16と第2のドライブ
回路18から、それぞれsin波とcos波がコイルに
印加されると、前述のように、第1の振動体400と第
2の振動体410では、コイルとマグネットの関係が、
図1において、同一の通電をした場合に、B方向の傾き
方向が逆になるようになっており、また、第1,第2の
振動体400,410の共振周波数は一致しているの
で、第1の振動体400と第2の振動体410は入力信
号と共振し、第1,第2の振動子2,7は互いに逆方向
に旋回する。
When a sine wave and a cosine wave are applied to the coil from the first drive circuit 16 and the second drive circuit 18, respectively, the first vibrator 400 and the second vibrator 410 are applied as described above. Then, the relationship between the coil and the magnet,
In FIG. 1, when the same energization is performed, the inclination directions in the direction B are reversed, and the resonance frequencies of the first and second vibrating bodies 400 and 410 are the same. The first vibrating body 400 and the second vibrating body 410 resonate with the input signal, and the first and second vibrators 2 and 7 rotate in directions opposite to each other.

【0053】さらに本実施の形態においては、前述のよ
うなコイルの接続をしているために、第1の振動子2と
第2の振動子7が旋回する際の位置的な位相差は、図1
に示したX軸方向では180度となり、また、Y軸方向
では同位相となる。
Further, in the present embodiment, since the coils are connected as described above, the positional phase difference when the first vibrator 2 and the second vibrator 7 turn is represented by FIG.
Are 180 degrees in the X-axis direction, and have the same phase in the Y-axis direction.

【0054】次に、本実施の第1の形態における検出回
路13について、図2及び図3を用いて詳細に説明す
る。
Next, the detection circuit 13 according to the first embodiment will be described in detail with reference to FIGS.

【0055】図2において、4a,4b,4c,4d、
及び、9a,9b,9c,9dは図1において説明した
通り、振動子の傾きを検出するために、第1,第2の振
動ベース3,8の脚部に張り付けられた圧電素子であ
り、第1,第2の振動ベース3,8の脚部が屈曲する
と、その量に応じて、所定の電圧を出力する。
In FIG. 2, 4a, 4b, 4c, 4d,
1, 9a, 9b, 9c and 9d are piezoelectric elements attached to the legs of the first and second vibration bases 3 and 8 in order to detect the inclination of the vibrator, as described in FIG. When the legs of the first and second vibration bases 3 and 8 are bent, a predetermined voltage is output according to the amount.

【0056】第1の差動増幅回路23は第1,第2の入
力端子を有し、第1,第2の入力端子に入力される信号
の差を出力する周知の差動増幅回路であり、該第1,第
2の入力端子は、第1の振動子2のX軸方向の傾きを検
出する第1,第2の圧電素子4a,4bに接続されてお
り、この第1,第2の圧電素子4a,4bの出力信号の
差をとり、出力端子Vx1より第1の振動子2のX軸方
向の傾きに対応する信号x1として出力する。
The first differential amplifier circuit 23 is a well-known differential amplifier circuit having first and second input terminals and outputting a difference between signals input to the first and second input terminals. The first and second input terminals are connected to first and second piezoelectric elements 4a and 4b for detecting the inclination of the first vibrator 2 in the X-axis direction. The difference between the output signals of the piezoelectric elements 4a and 4b is obtained and output from the output terminal Vx1 as a signal x1 corresponding to the tilt of the first vibrator 2 in the X-axis direction.

【0057】第2の差動増幅回路24は第1,第2の入
力端子を有し、第1,第2の入力端子に入力される信号
の差を出力する周知の差動増幅回路であり、該第1,第
2の入力端子は、第2の振動子7のX軸方向の傾きを検
出する第5,第6の圧電素子9a,9bに接続されてお
り、この第5,第6の圧電素子9a,9bの出力信号の
差をとり、出力端子Vx2より第2の振動子7のX軸方
向の傾きに対応する信号x2として出力する。
The second differential amplifier circuit 24 is a well-known differential amplifier circuit having first and second input terminals and outputting a difference between signals input to the first and second input terminals. The first and second input terminals are connected to fifth and sixth piezoelectric elements 9a and 9b for detecting the inclination of the second vibrator 7 in the X-axis direction. The difference between the output signals of the piezoelectric elements 9a and 9b is obtained and output from the output terminal Vx2 as a signal x2 corresponding to the tilt of the second vibrator 7 in the X-axis direction.

【0058】第3の差動増幅回路25は第1,第2の入
力端子を有し、第1,第2の入力端子に入力される信号
の差を出力する周知の差動増幅回路であり、該第1,第
2の入力端子は、第1の振動子2のY軸方向の傾きを検
出する第1,第2の圧電素子4a,4bに接続されてお
り、この第1,第2の圧電素子4a,4bの出力信号の
差をとり、出力端子Vy1より第1の振動子2のY軸方
向の傾きに対応する信号y1として出力する。
The third differential amplifier circuit 25 is a well-known differential amplifier circuit having first and second input terminals and outputting a difference between signals input to the first and second input terminals. The first and second input terminals are connected to first and second piezoelectric elements 4a and 4b for detecting a tilt of the first vibrator 2 in the Y-axis direction. The difference between the output signals of the piezoelectric elements 4a and 4b is obtained and output from the output terminal Vy1 as a signal y1 corresponding to the inclination of the first vibrator 2 in the Y-axis direction.

【0059】第2の差動増幅回路26は第1,第2の入
力端子を有し、第1,第2の入力端子に入力される信号
の差を出力する周知の差動増幅回路であり、該第1,第
2の入力端子は、第2の振動子7のY軸方向の傾きを検
出する第5,第6の圧電素子9a,9bに接続されてお
り、この第5,第6の圧電素子9a,9bの出力信号の
差をとり、出力端子Vy2より第2の振動子7のY軸方
向の傾きに対応する信号y2として出力する。
The second differential amplifier circuit 26 is a well-known differential amplifier circuit having first and second input terminals and outputting a difference between signals input to the first and second input terminals. The first and second input terminals are connected to fifth and sixth piezoelectric elements 9a and 9b for detecting the inclination of the second vibrator 7 in the Y-axis direction. The difference between the output signals of the piezoelectric elements 9a and 9b is obtained and output from the output terminal Vy2 as a signal y2 corresponding to the tilt of the second vibrator 7 in the Y-axis direction.

【0060】図3は、図2の差動増幅回路23〜23〜
26を除いた、検出回路13を示すブロック図であり、
27,28,29,30は、第1,第2,第3,第4の
ハイパスフィルタであり、入力信号に対して高周波成分
のみを通す周知のハイパスフィルタである。31,3
2,33,34は、第1,第2,第3,第4の1周期平
均回路であり、入力信号の前述の振動体の旋回運動の1
周期間の平均値に相当する信号を出力する。
FIG. 3 is a circuit diagram showing the differential amplifier circuits 23 to 23 to 23 shown in FIG.
26 is a block diagram illustrating the detection circuit 13 excluding 26. FIG.
Reference numerals 27, 28, 29, and 30 denote first, second, third, and fourth high-pass filters, which are well-known high-pass filters that pass only high-frequency components to input signals. 31,3
Reference numerals 2, 33, and 34 denote first, second, third, and fourth one-period averaging circuits, respectively.
A signal corresponding to the average value between cycles is output.

【0061】35,36は第1,第2の加算回路であ
り、入力信号を互いに加算した信号を出力する。37は
第3の加算回路であり、入力信号を互いに加算した信号
を出力する。38は第1の直流オフセット回路であり、
入力信号を所定の電圧値だけオフセットして出力する。
39は第1のゲイン調整回路であり、入力信号を所定の
増幅率で増幅した信号を出力する。40は第1の減算回
路であり、第1の入力端子に入力された信号から第2の
入力端子に入力された信号を減算した信号を出力する。
41は第1の信号処理回路であり、第1の入力信号を第
2の入力端子に入力する信号に基づいて信号処理を行
い、出力するものである。42は第2のゲイン調整回路
であり、入力信号を所定の増幅率で増幅した信号を出力
する。43は第4の加算回路であり、入力信号を互いに
加算した信号を出力する。44は第1のローパスフィル
タである。
Reference numerals 35 and 36 denote first and second adders, which output signals obtained by adding the input signals to each other. Reference numeral 37 denotes a third addition circuit, which outputs a signal obtained by adding the input signals to each other. 38 is a first DC offset circuit,
The input signal is output after being offset by a predetermined voltage value.
Reference numeral 39 denotes a first gain adjustment circuit, which outputs a signal obtained by amplifying an input signal at a predetermined amplification factor. Reference numeral 40 denotes a first subtraction circuit, which outputs a signal obtained by subtracting the signal input to the second input terminal from the signal input to the first input terminal.
Reference numeral 41 denotes a first signal processing circuit that performs signal processing based on a signal input to the second input terminal and outputs the first input signal. Reference numeral 42 denotes a second gain adjustment circuit, which outputs a signal obtained by amplifying an input signal at a predetermined amplification factor. Reference numeral 43 denotes a fourth addition circuit, which outputs a signal obtained by adding the input signals to each other. 44 is a first low-pass filter.

【0062】45は第2のゲイン調整回路であり、入力
信号を所定の増幅率で増幅した信号を出力する。46,
47,48,49は第2,第3,第4,第5の信号処理
回路であり、入力信号に対して所定の処理を加えた信号
を出力する。50,51,52,53は第2,第3,第
4,第5の減算回路、54は第1の可変ゲイン調整回路
であり、入力端子に入力された信号をコントロール端子
に入力された信号によって決められる所定の増幅率で増
幅した信号を出力する。55は第5のハイパスフィル
タ、56は第2のローパスフィルタ、57は第2の可変
ゲイン調整回路であり、入力端子に入力された信号をコ
ントロール端子に入力された信号によって決められる所
定の増幅率で増幅した信号を出力する。58は第6のハ
イパスフィルタ、59は第3のローパスフィルタ、6
0,61は第1,第2の平均回路、62は第6の減算回
路、63は第4のローパスフィルタである。
Reference numeral 45 denotes a second gain adjustment circuit, which outputs a signal obtained by amplifying an input signal at a predetermined amplification factor. 46,
Reference numerals 47, 48, and 49 denote second, third, fourth, and fifth signal processing circuits, which output signals obtained by subjecting input signals to predetermined processing. Reference numerals 50, 51, 52, and 53 denote second, third, fourth, and fifth subtraction circuits, and reference numeral 54 denotes a first variable gain adjustment circuit, which converts a signal input to an input terminal into a signal input to a control terminal. And outputs a signal amplified at a predetermined amplification rate determined by the above. 55 is a fifth high-pass filter, 56 is a second low-pass filter, 57 is a second variable gain adjustment circuit, which converts a signal input to an input terminal into a predetermined amplification factor determined by a signal input to a control terminal. And outputs the amplified signal. 58 is a sixth high-pass filter, 59 is a third low-pass filter, 6
0 and 61 are first and second averaging circuits, 62 is a sixth subtraction circuit, and 63 is a fourth low-pass filter.

【0063】次に、本発明の実施の第1の形態における
センサの動作について、図1乃至図3を用いて説明す
る。
Next, the operation of the sensor according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0064】センサの電源が投入されて、前述の駆動回
路12内の発振回路14がパルスを出力すると、前述の
コイルがマグネットを吸引,反発することによって第1
の振動子2は、X軸方向の傾きがY軸方向の傾きよりも
位相が90度進んだ振動成分の運動を始める。このよう
な運動は即ち第1の振動子2の旋回運動であり、本実施
の形態においては、前述のコイルとマグネットの配置と
コイルの接続により、第1の振動子2は、図1におい
て、振動子の上から見て反時計回りの旋回をする。また
同様に、第2の振動子は、X軸方向の傾きがY軸方向の
傾きよりも位相が90度遅れた振動成分の運動を始め
る。このような運動は即ち第2の振動子の旋回運動であ
り、本実施の形態においては、前述のコイルとマグネッ
トの配置とコイルの接続により、第2の振動子7は、図
1において、振動子の上から見て時計回りの旋回をす
る。
When the power of the sensor is turned on and the oscillation circuit 14 in the drive circuit 12 outputs a pulse, the first coil attracts and repels the magnet, thereby causing the first coil to repel.
Vibrator 2 starts the motion of a vibration component whose inclination in the X-axis direction is 90 degrees ahead of the inclination in the Y-axis direction. Such a movement is a turning movement of the first vibrator 2, and in the present embodiment, the arrangement of the coil and the magnet and the connection of the coil make the first vibrator 2 in FIG. It turns counterclockwise when viewed from above the oscillator. Similarly, the second vibrator starts to move a vibration component whose inclination in the X-axis direction is delayed by 90 degrees from that in the Y-axis direction. Such a movement is a turning movement of the second vibrator. In the present embodiment, the arrangement of the coil and the magnet and the connection of the coil described above cause the second vibrator 7 to vibrate in FIG. Make a clockwise turn as seen from above the child.

【0065】また、前述のコイルとマグネットの配置と
コイルの接続により、前述した様に第1と第2の振動子
2,7の旋回運動は、Y軸方向の振動成分の位相が一致
し、X軸方向の振動成分の位相が180度旋回運動をす
る。
Further, by the arrangement of the coils and the magnets and the connection of the coils, the turning motions of the first and second vibrators 2 and 7 have the same phase of the vibration component in the Y-axis direction as described above. The phase of the vibration component in the X-axis direction makes a 180-degree turning motion.

【0066】この振動子の旋回運動を式で表すと、第1
の振動子2の先端部の座標(x1,y1)、及び、第2
の振動子7の先端部の座標(x2,y2)は、それぞれ
の振動子の旋回中心を原点として、 (x1,y1)=(r・ cosωt,r・ sinωt) (x2,y2)=(−r・ cosωt,r・ sinωt) となる。ここで、rは旋回半径を示す定数である。
When the turning motion of the vibrator is expressed by the following equation,
Coordinates (x1, y1) of the tip of the vibrator 2 and the second
The coordinates (x2, y2) of the tip of the vibrator 7 are (x1, y1) = (r · cosωt, r · sinωt) (x2, y2) = (− r · cosωt, r · sinωt). Here, r is a constant indicating the turning radius.

【0067】本実施の形態において、前述のような回路
構成により、図2及び図3において、出力端子Vx1,
Vy1,Vx2,Vy2にはそれぞれ、第1の振動子2
の先端部の座標(x1,y1)、及び、第2の振動子7
の先端部の座標(x2,y2)に対応した信号が発生す
る。
In this embodiment, the output terminals Vx1 and Vx1 shown in FIGS.
Vy1, Vx2, and Vy2 are the first vibrator 2 respectively.
(X1, y1) at the tip of the second vibrator 7
, A signal corresponding to the coordinates (x2, y2) of the tip of is generated.

【0068】ここで、X軸方向の加速度ax,Y軸方向
の加速度ay,Z軸方向の加速度az,X軸回りの角速
度ωx,Y軸回りの角速度ωy,Z軸回りの角速度ωz
が作用すると、座標(x1,y1),(x2,y2)は
それぞれ、A,B,Cを定数として、 x1=(r+B・C・az)×(1+A・ωz+A・C・ωx・ cosωt) × cosωt−B×az ……(1) y1=(r+B・C・az)×(1+A・ωz+A・C・ωy・ sinωt) × sinωt−B・ay ……(2) x2=(r+B・C・az)×(1−A・ωz−A・C・ωx・ cosωt) × cosωt−B・ax ……(3) y2=(r+B・C・az)×(1−A・ωz−A・C・ωy・ sinωt) × sin(−ωt)−B・ay ……(4) となる。
Here, the acceleration ax in the X-axis direction, the acceleration ay in the Y-axis direction, the acceleration az in the Z-axis direction, the angular velocity ωx around the X-axis, the angular velocity ωy around the Y-axis, and the angular velocity ωz around the Z-axis
, The coordinates (x1, y1) and (x2, y2) are represented by x1 = (r + B · C · az) × (1 + A · ωz + A · C · ωx · cosωt), where A, B and C are constants, respectively. cosωt−B × az (1) y1 = (r + B · C · az) × (1 + A · ωz + A · C · ωy · sinωt) × sinωt−B · ay (2) x2 = (r + B · C · az) ) × (1−A · ωz−A · C · ωx · cosωt) × cosωt−B · ax (3) y2 = (r + B · C · az) × (1−A · ωz−A · C · ωy・ Sinωt) × sin (−ωt) −B · ay (4)

【0069】前述のように、これらの座標に対応した信
号が、図2の出力端子Vx1,Vy1,Vx2,Vy2
に発生する。
As described above, signals corresponding to these coordinates are output from the output terminals Vx1, Vy1, Vx2, Vy2 in FIG.
Occurs.

【0070】第1のハイパスフィルタ27は出力端子V
x1に発生する信号x1から直流成分をカットし、その
出力信号は第1の1周期平均回路31によって平均され
るために、第1の1周期平均回路31の出力信号は (1+B・C・az)×(1A・ωz) となる。
The first high-pass filter 27 has an output terminal V
Since a DC component is cut from the signal x1 generated at x1, and the output signal is averaged by the first one-cycle averaging circuit 31, the output signal of the first one-cycle averaging circuit 31 is (1 + B · C · az) ) × (1A · ωz).

【0071】同様に、第2のハイパスフィルタ28は出
力端子Vy1に発生する信号y1から直流成分をカット
し、その出力信号は第2の1周期平均回路32によって
平均されるために、第2の1周期平均回路32の出力信
号は (1+B・C・az)×(1+A・ωz) となる。
Similarly, the second high-pass filter 28 cuts the DC component from the signal y1 generated at the output terminal Vy1, and the output signal is averaged by the second one-cycle averaging circuit 32. The output signal of the one-cycle averaging circuit 32 is (1 + B · C · az) × (1 + A · ωz).

【0072】第3のハイパスフィルタ29は出力端子V
x2に発生する信号x2から直流成分をカットし、その
出力信号は第3の1周期平均回路33によって平均され
るために、第3の1周期平均回路33の出力信号は (1+B・C・az)×(1−A・ωz) となる。
The third high-pass filter 29 has an output terminal V
Since a DC component is cut from the signal x2 generated at x2 and its output signal is averaged by the third one-cycle averaging circuit 33, the output signal of the third one-cycle averaging circuit 33 is (1 + B · C · az) ) × (1−A · ωz).

【0073】同様に、第4のハイパスフィルタ30は出
力端子y2に発生する信号y2から直流成分をカット
し、その出力信号は第4の1周期平均回路34によって
平均されるために、第4の1周期平均回路34の出力信
号は (1+B・C・az)×(1−A・ωz) となる。
Similarly, the fourth high-pass filter 30 cuts the DC component from the signal y2 generated at the output terminal y2, and the output signal is averaged by the fourth one-cycle averaging circuit 34. The output signal of the one-cycle averaging circuit 34 is (1 + B · C · az) × (1−A · ωz).

【0074】第1の加算回路35は、第1,第2の1周
期平均回路31,32の出力信号を加算し、その出力
は、 2×(1+B・C・az)×(1+A・ωz) となる。
The first addition circuit 35 adds the output signals of the first and second one-cycle averaging circuits 31 and 32, and the output is 2 × (1 + B · C · az) × (1 + A · ωz). Becomes

【0075】また、第2の加算回路36は、第3,第4
の1周期平均回路33,34の出力信号を加算し、その
出力は、 2×(1+B・C・az)×(1−A・ωz) となる。
The second adder circuit 36 includes third and fourth
The output signals of the one-cycle averaging circuits 33 and 34 are added, and the output is 2 × (1 + B · C · az) × (1−A · ωz).

【0076】第3の加算回路37は、第1の加算回路3
5と第2の加算回路36の出力信号を加算し、その出力
は 4×(1+B・C・az) となる。この信号を第1の直流オフセット回路38でオ
フセットし、第1のゲイン調整回路39で所定の増幅率
で増幅することによって、端子Vazに該センサに加わ
るZ軸方向の加速度azに対応した信号を得ることがで
きる。
The third adder circuit 37 includes a first adder circuit 3
5 and the output signal of the second adding circuit 36, and the output is 4 × (1 + B · C · az). This signal is offset by a first DC offset circuit 38 and amplified by a first gain adjustment circuit 39 at a predetermined amplification rate, so that a signal corresponding to the acceleration az in the Z-axis direction applied to the sensor is applied to a terminal Vaz. Obtainable.

【0077】一方、第1の減算回路40は、第1の加算
回路35から第2の加算回路36の出力信号を減算し、
その出力は 4×(1+B・C・az)×A・ωz となる。この信号を第1の処理回路41で、前記第1の
ゲイン調整回路39の出力信号であるazに基づいて、
「4×(1+B・C・az)」で除算する処理し、第2
のゲイン調整回路42で所定の増幅率で増幅することに
よって、端子Vωzにセンサに加わるZ軸回りの角速度
ωzに対応した信号を得ることができる。
On the other hand, the first subtraction circuit 40 subtracts the output signal of the second addition circuit 36 from the first addition circuit 35,
The output is 4 × (1 + B · C · az) × A · ωz. This signal is converted by a first processing circuit 41 based on az which is an output signal of the first gain adjustment circuit 39,
Divide by “4 × (1 + B · C · az)”
A signal corresponding to the angular velocity ωz about the Z axis applied to the sensor at the terminal Vωz can be obtained.

【0078】第4の加算回路43は、x1とx2の和を
とり、その出力信号は、 (r+B・C・az)× cosωt−2・B・ax となる。この出力信号に対して、第1のローパスフィル
タ44によって直流成分をカットして、第3のゲイン調
整回路45によって符号とゲインを調整することによっ
て、端子Vaxに該センサに加わるX軸方向の加速度a
xに対応した信号を得ることができる。
The fourth adder 43 calculates the sum of x1 and x2, and the output signal is (r + B · C · az) × cosωt−2 · B · ax. A DC component is cut from the output signal by a first low-pass filter 44, and the sign and gain are adjusted by a third gain adjustment circuit 45, whereby the acceleration applied to the terminal Vax in the X-axis direction is applied to the sensor. a
A signal corresponding to x can be obtained.

【0079】第2の信号処理回路46は、第1の振動体
400のX軸方向の加振信号であるxin1 と前述の第1
のゲイン調整回路39から出力されるZ軸方向の加速度
azと、第2のゲイン調整回路42から出力されるZ軸
回りの角速度ωzと、第3のゲイン調整回路45より出
力されるX軸方向の加速度axに基づいて、 (r+B・C・az)×(1+A・ωz)× cosωt−
B・ax に相当する信号を生成する。
The second signal processing circuit 46 calculates the vibration signal xin1 of the first vibrating body 400 in the X-axis direction and the first signal
, The acceleration az in the Z-axis direction output from the gain adjustment circuit 39, the angular velocity ωz about the Z-axis output from the second gain adjustment circuit 42, and the X-axis direction output from the third gain adjustment circuit 45. (R + B · C · az) × (1 + A · ωz) × cosωt−
A signal corresponding to B · ax is generated.

【0080】第2の減算回路50は、第1の振動体40
0のX軸方向に傾きに相当する(振動子の先端の座標に
も相当する)信号x1から第2の信号処理回路46の出
力信号を減算する。
The second subtraction circuit 50 is provided for the first vibrating body 40
An output signal of the second signal processing circuit 46 is subtracted from a signal x1 corresponding to an inclination in the X-axis direction of 0 (corresponding to the coordinates of the tip of the vibrator).

【0081】第1の可変ゲイン調整回路54は第2の減
算回路50の出力に対して、第1のゲイン調整回路39
から入力される信号azに基づいて、「(r+B・C・
az)×A・C」を除算する処理を行ない、その出力信
号は (x1−(r+B・C・az)×(1+A・ωz)× c
osωt−B・ax)/(r+B・C・az)・A・C) となり、これは、式(1)より、 ωx・ cos2 ωt に相当する。
The first variable gain adjustment circuit 54 outputs the first gain adjustment circuit 39 to the output of the second subtraction circuit 50.
Based on the signal az input from (r + B · C ·
az) × A · C ”, and the output signal is (x1− (r + B · C · az) × (1 + A · ωz) × c
osωt−B · ax) / (r + B · C · az) · A · C), which corresponds to ωx · cos 2 ωt according to the equation (1).

【0082】第4の信号処理回路48は、第2の振動体
410のX軸方向の加振信号であるxin2と前述の第
1のゲイン調整回路39から出力されるZ軸方向の加速
度azと、第2のゲイン調整回路42から出力されるZ
軸回りの角速度ωzと、第3のゲイン調整回路45より
出力されるX軸方向の加速度axに基づいて、 (r+B・C・az)×(1−A・ωz)× cosωt−
B・ax に相当する信号を生成する。
The fourth signal processing circuit 48 calculates xin2, which is the vibration signal of the second vibrating body 410 in the X-axis direction, and the acceleration az in the Z-axis direction output from the first gain adjustment circuit 39 described above. , Z output from the second gain adjustment circuit 42
Based on the angular velocity ωz about the axis and the acceleration ax in the X-axis direction output from the third gain adjustment circuit 45, (r + B · C · az) × (1−A · ωz) × cosωt−
A signal corresponding to B · ax is generated.

【0083】第4の減算回路52は、第2の振動体41
0のX軸方向に傾きに相当する(振動子の先端の座標に
も相当する)信号x2から第3の信号処理回路48の出
力信号を減算する。
The fourth subtraction circuit 52 includes a second vibrating body 41
An output signal of the third signal processing circuit 48 is subtracted from a signal x2 corresponding to a tilt in the X-axis direction of 0 (corresponding to the coordinates of the tip of the vibrator).

【0084】第2の可変ゲイン調整回路57は第4の減
算回路52の出力に対して、第1のゲイン調整回路39
から入力される信号azに基づいて、「(r+B・C・
az)×A・C」を除算する処理を行ない、その出力信
号は (x2−((r+B・C・az)×(1−A・ωz)×
cosωt−B・ax))/(r+B・C・az)・A・
C) となり、これは、式(3)より、 −ωx・ cos2 ωt に相当する。
The second variable gain adjustment circuit 57 applies the first gain adjustment circuit 39 to the output of the fourth subtraction circuit 52.
Based on the signal az input from (r + B · C ·
az) × A · C ”, and the output signal is (x2-((r + B · C · az) × (1−A · ωz) ×
cosωt-B · ax)) / (r + B · C · az) · A ·
C), which corresponds to −ωx · cos 2 ωt from the equation (3).

【0085】第6の減算回路62は、第1の可変ゲイン
調整回路54と、第2の可変ゲイン調整回路57の出力
信号の差を取り、第6の減算回路62の出力信号を第4
のローパスフィルタ63を通すことによって、端子Vω
xに該センサに加わるX軸回りの角速度ωxに対応した
信号を得ることができる。
The sixth subtraction circuit 62 calculates the difference between the output signals of the first variable gain adjustment circuit 54 and the second variable gain adjustment circuit 57, and outputs the output signal of the sixth subtraction circuit 62 to the fourth variable gain adjustment circuit 62.
Of the terminal Vω
It is possible to obtain a signal corresponding to the angular velocity ωx about the X axis applied to the sensor at x.

【0086】第3の信号処理回路47は、第1の振動体
400のY軸方向の加振信号であるyin1 と前述の第1
のゲイン調整回路39から出力されるZ軸方向の加速度
azと、第2のゲイン調整回路42から出力されるZ軸
回りの角速度ωzとに基づいて、 (r+B・C・az)×(1+A・ωz)× sinωt に相当する信号を生成する。
The third signal processing circuit 47 calculates the excitation signal yin1 of the first vibrator 400 in the Y-axis direction and the first signal
(R + B · C · az) × (1 + A ·) based on the Z-axis acceleration az output from the gain adjustment circuit 39 and the angular velocity ωz about the Z-axis output from the second gain adjustment circuit 42. ωz) × sinωt is generated.

【0087】第3の減算回路51は、第1の振動体40
0のY軸方向に傾きに相当する(振動子の先端の座標に
も相当する)信号y1から第2の信号処理回路47の出
力信号を減算し、その結果は、式(2)より (r+B・C・az)×A・C・ωy・ sin2 ω−B・
ay となる。
The third subtraction circuit 51 is provided for the first vibrating body 40
An output signal of the second signal processing circuit 47 is subtracted from a signal y1 corresponding to a tilt in the Y-axis direction of 0 (corresponding also to the coordinates of the tip of the vibrator).・ C ・ az) × A ・ C ・ ωy ・ sin 2 ω−B ・
ay.

【0088】第5のハイパスフィルタ55は、第3の減
算回路51の出力信号の直流成分を除去し、その出力信
号は、第1の平均回路60の入力端子に接続される。
The fifth high-pass filter 55 removes the DC component of the output signal of the third subtraction circuit 51, and the output signal is connected to the input terminal of the first averaging circuit 60.

【0089】第2のローパスフィルタ56は、第3の減
算回路51の出力信号の交流成分を除去し、その出力信
号は、第2の平均回路61の入力端子に接続される。
The second low-pass filter 56 removes the AC component of the output signal of the third subtraction circuit 51, and the output signal is connected to the input terminal of the second averaging circuit 61.

【0090】第4の信号処理回路49は、第2の振動体
410のY軸方向の加振信号であるyin2 と前述の第1
のゲイン調整回路39から出力されるZ軸方向の加速度
azと、第2のゲイン調整回路42から出力されるZ軸
回りの角速度ωzとに基づいて、 −(r+B・C・az)×(1−A・ωz)× sinωt に相当する信号を生成する。
The fourth signal processing circuit 49 converts the excitation signal yin2 of the second vibrating body 410 in the Y-axis direction into the first signal
Based on the acceleration az in the Z-axis direction output from the gain adjustment circuit 39 and the angular velocity ωz about the Z-axis output from the second gain adjustment circuit 42, − (r + B · C · az) × (1 −A · ωz) × sinωt is generated.

【0091】第5の減算回路53は、第2の振動体41
0のY軸方向に傾きに相当する(振動子の先端の座標に
も相当する)信号y2から第4の信号処理回路49の出
力信号を減算し、その結果は、式(4)より (r+B・C・az)×A・C・ωy・ sin2 ω−B・
ay となる。
The fifth subtraction circuit 53 includes a second vibrating body 41
The output signal of the fourth signal processing circuit 49 is subtracted from the signal y2 corresponding to the inclination in the Y-axis direction of 0 (corresponding also to the coordinates of the tip of the vibrator), and the result is given by (r + B)・ C ・ az) × A ・ C ・ ωy ・ sin 2 ω−B ・
ay.

【0092】第6のハイパスフィルタ58は、第5の減
算回路53の出力信号の直流成分を除去し、その出力信
号は、第1の平均回路60の入力端子に接続される。
The sixth high-pass filter 58 removes the DC component of the output signal of the fifth subtraction circuit 53, and the output signal is connected to the input terminal of the first averaging circuit 60.

【0093】第3のローパスフィルタ59は、第5の減
算回路53の出力信号の交流成分を除去し、その出力信
号は、第2の平均回路61の入力端子に接続される。
The third low-pass filter 59 removes the AC component of the output signal of the fifth subtraction circuit 53, and the output signal is connected to the input terminal of the second averaging circuit 61.

【0094】第1の平均回路60は、入力された信号を
平均して、高周波成分を除去し、所定の増幅率で増幅
し、出力端子にその結果を出力する。
The first averaging circuit 60 averages the input signal, removes high-frequency components, amplifies the signal at a predetermined amplification factor, and outputs the result to an output terminal.

【0095】第1の平均回路60に第5のハイパスフィ
ルタ55から入力される信号は、式(2)より、 (r+B・C・az)×A・C・ωy・ sin2 ω に相当し、また、第2の平均回路60に第6のハイパス
フィルタ59から入力される信号も、式(4)より、 (r+B・C・az)×A・C・ωy・ sin2 ω となるために、第1の平均回路60を介して端子Vωy
に該センサに加わるY軸回りの角速度ωyに対応した信
号を得ることができる。
The signal input from the fifth high-pass filter 55 to the first averaging circuit 60 corresponds to (r + B · C · az) × A · C · ωy · sin 2 ω according to equation (2). Further, the signal input from the sixth high-pass filter 59 to the second averaging circuit 60 also becomes (r + B · C · az) × A · C · ωy · sin 2 ω from the equation (4). The terminal Vωy via the first averaging circuit 60
A signal corresponding to the angular velocity ωy about the Y axis applied to the sensor can be obtained.

【0096】第2の平均回路61は、入力された信号を
平均して、所定の増幅率で増幅し、出力端子にその結果
を出力する。
The second averaging circuit 61 averages the input signal, amplifies the signal at a predetermined amplification factor, and outputs the result to an output terminal.

【0097】第2の平均回路61に第2のローパスフィ
ルタ56から入力される信号は、式(2)より、 −B・ay に相当し、また、第2の平均回路61に第3のローパス
フィルタ59から入力される信号も、式(4)より、 −B・ay となるために、第2の平均回路61を介して端子Vay
に該センサに加わるY軸方向の加速度ayに対応した信
号を得ることができる。
The signal input from the second low-pass filter 56 to the second averaging circuit 61 corresponds to −B · ay according to the equation (2), and the third low-pass signal is supplied to the second averaging circuit 61. Since the signal input from the filter 59 also becomes −B · ay according to the equation (4), the terminal Vay is output via the second averaging circuit 61.
A signal corresponding to the acceleration ay applied to the sensor in the Y-axis direction can be obtained.

【0098】(実施の第2の形態)前述の、本発明の実
施の第2の形態においては、それぞれ、第1の振動体4
00の、X軸方向の傾きに相当する信号x1とY軸方向
の傾きに相当する信号y1と、第2振動体410の、X
軸方向の傾きに相当する信号x2とY軸方向の傾きに相
当する信号y2を、ハイパスフィルタを通した後に1周
期平均回路を通し、その後、第1,第2の振動体40
0,410のそれぞれX軸方向とY軸方向の信号の和を
とり、それぞれの振動子の和信号に基づいて、Z軸方向
の加速度と、Z軸回りの角速度を検出できるようにして
いたが、それぞれ、第1の振動体400の、X軸方向の
傾きに相当する信号x1とY軸方向に傾きに相当する信
号y1と、第2振動体410の、X軸方向の傾きに相当
する信号x2とY軸方向の傾きに相当する信号y2を、
ハイパスフィルタを通した後に、第1,第2の振動体4
00,410のそれぞれX軸方向とY軸方向の信号の和
をとり、1周期平均回路を通し、その後、それぞれの振
動子の和信号に基づいて、Z軸方向の加速度と、Z軸回
りの角速度を検出することもできる。
(Second Embodiment) In the above-described second embodiment of the present invention, the first vibrator 4
00, a signal x1 corresponding to the tilt in the X-axis direction, a signal y1 corresponding to the tilt in the Y-axis direction, and X
The signal x2 corresponding to the tilt in the axial direction and the signal y2 corresponding to the tilt in the Y-axis direction are passed through a high-pass filter, passed through a one-cycle averaging circuit, and then passed through the first and second vibrators 40.
The sum of signals in the X-axis direction and the Y-axis direction of 0 and 410 is obtained, and the acceleration in the Z-axis direction and the angular velocity around the Z-axis can be detected based on the sum signal of each transducer. A signal x1 corresponding to the tilt in the X-axis direction, a signal y1 corresponding to the tilt in the Y-axis direction, and a signal corresponding to the tilt in the X-axis direction of the second vibrator 410, respectively. x2 and a signal y2 corresponding to the inclination in the Y-axis direction are
After passing through the high-pass filter, the first and second vibrators 4
The sum of signals in the X-axis direction and the Y-axis direction of each of 00 and 410 is taken and passed through a one-cycle averaging circuit. Thereafter, based on the sum signal of each vibrator, the acceleration in the Z-axis direction and Angular velocity can also be detected.

【0099】図4は、その様に検出回路を構成した本発
明の実施の第2の形態に係るブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram according to a second embodiment of the present invention in which a detection circuit is configured as described above.

【0100】図4において、前述の本発明の実施の第1
の形態と同一の構成には、同一の符号を付し、説明を省
略する。また、本発明の実施の第2の形態においては、
振動体は、図1に示す、本発明の実施の第1の形態のも
のと同じ物である。
Referring to FIG. 4, a first embodiment of the present invention is described.
The same reference numerals are given to the same components as those of the embodiment, and the description will be omitted. In the second embodiment of the present invention,
The vibrating body is the same as that of the first embodiment of the present invention shown in FIG.

【0101】図4において、301は第1の加算回路で
あり、302は第2の加算回路である。第1,第2の加
算回路301,302は、それぞれ第1,第2の入力端
子と、一つの出力端子を有し、第1,第2の入力端子に
入力した信号を互いに加え合わせて、出力端子に出力す
る。303,304はそれぞれ第1,第2の1周期平均
回路であり、入力信号に対して、振動体の旋回運動の1
周期間の平均値に略相当する信号を出力する。
In FIG. 4, reference numeral 301 denotes a first addition circuit, and 302 denotes a second addition circuit. The first and second addition circuits 301 and 302 have first and second input terminals and one output terminal, respectively, and add signals input to the first and second input terminals to each other, Output to the output terminal. Reference numerals 303 and 304 denote first and second one-cycle averaging circuits, respectively.
A signal substantially corresponding to the average value between cycles is output.

【0102】前述の実施の第1の形態中で述べた通り、
センサにX軸方向の加速度ax,Y軸方向の加速度a
y,Z軸方向の加速度az,X軸回りの角速度ωx、X
軸回りの角速度ωy,Z軸回りの角速度ωzが作用する
と、座標(x1,y1)、(x2,y2)はそれぞれ、
A,B,Cを定数として、 x1=(r+B・C・az)×(1+A・ωz+A・C・ωx・ cosωt) × cosωt−B・ax ……(5) y1=(r+B・C・az)×(1+A・ωz+A・C・ωy・ sinωt) × sinωt−B・ay ……(6) x2=(r+B・C・az)×(1−A・ωz−A・C・ωx・ cosωt) × cosωt−B・ax ……(7) y2=(r+B・C・az)×(1−A・ωz−A・C・ωy・ sinωt) × sin(−ωt)−B・ay ……(8) となる。
As described in the first embodiment,
The acceleration ax in the X-axis direction and the acceleration a in the Y-axis direction
acceleration az in the y- and Z-axis directions, angular velocity ωx about the X-axis, X
When the angular velocity ωy about the axis and the angular velocity ωz about the Z axis act, the coordinates (x1, y1) and (x2, y2) become
Assuming that A, B, and C are constants, x1 = (r + B · C · az) × (1 + A · ωz + A · C · ωx · cosωt) × cosωt−B · ax (5) y1 = (r + B · C · az) × (1 + A · ωz + A · C · ωy · sinωt) × sinωt−B · ay (6) x2 = (r + B · C · az) × (1−A · ωz−A · C · ωx · cosωt) × cosωt −B · ax (7) y2 = (r + B · C · az) × (1−A · ωz−A · C · ωy · sinωt) × sin (−ωt) −B · ay (8) Become.

【0103】これらの信号は、第1.第2,第3.第4
のハイパスフィルタ27,28,29,30に入力さ
れ、それらの出力信号V27,V28,V29,V30は、 V27=(r+B・C・az)×(1+A・ωz+A・C・ωx × cosωt)× cosωt V28=(r+B・C・az)×(1+A・ωz+A・C・ωy × sinωt)× sinωt V29=(r+B・C・az)×(1−A・ωz−A・C・ωx × cosωt)× cosωt V30=(r+B・C・az)×(1−A・ωz−A・C・ωy × sinωt)× sin(−ωt) となる。
These signals are the first. Second and third. 4th
, And their output signals V 27 , V 28 , V 29 , and V 30 are given by: V 27 = (r + B · C · az) × (1 + A · ωz + A · C · ωx × cosωt) × cosωt V 28 = (r + B · C · az) × (1 + A · ωz + A · C · ωy × sinωt) × sinωt V 29 = (r + B · C · az) × (1−A · ωz−A · C) Ωx × cosωt) × cosωt V 30 = (r + B · C · az) × (1−A · ωz−A · C · ωy × sinωt) × sin (−ωt)

【0104】第1の加算回路301は、第1,第2のハ
イパスフィルタ27,28からの入力信号を加算し、そ
の出力信号V301 は、 V301 =(r+B・C・az)×(1+A・ωz)×
( cosωt+ sinωt)+A・C×(ωx・ cos2 ωt
+ωy・ sin2 ωt) となり、また、第2の加算回路302は、第3,第4の
ハイパスフィルタ29,30からの入力信号を加算し、
その出力信号V302 は、 V302 =(r+B・C・az)×(1−A・ωz)×
( cosωt+ sinωt)−A・C×(ωx・ cos2 ωt
+ωy・ sin2 ωt) となる。これらの信号を第1,第2の1周期平均回路3
03,304で平均すると、それぞれの出力V303 ,V
304 は、 V303 =(r+B・C・az)×(1+A・ωz) V304 =(r+B・C・az)×(1−A・ωz) となり、これらの信号を前述の実施の第1の形態と同様
な第3の加算回路37で加え合わせ、この信号を第1の
直流オフセット回路38でオフセットし、第1のゲイン
調整回路39で所定の増幅率で増幅することによって、
端子Vazにセンサに加わるZ軸方向の加速度azに対
応した信号を得ることができる。
The first addition circuit 301 adds the input signals from the first and second high-pass filters 27 and 28, and the output signal V 301 is V 301 = (r + B · C · az) × (1 + A)・ Ωz) ×
(Cosωt + sinωt) + A · C × (ωx · cos 2 ωt
+ Ωy · sin 2 ωt), and the second addition circuit 302 adds the input signals from the third and fourth high-pass filters 29 and 30, and
The output signal V 302 is given by: V 302 = (r + B · C · az) × (1−A · ωz) ×
(Cosωt + sinωt) −A · C × (ωx · cos 2 ωt
+ Ωy · sin 2 ωt). These signals are first and second one-cycle averaging circuit 3
On average at 03, 304 , the respective outputs V 303 , V
304 is: V 303 = (r + B · C · az) × (1 + A · ωz) V 304 = (r + B · C · az) × (1−A · ωz), and these signals are converted to the first in the above-described embodiment. The signals are added by a third adder circuit 37 similar to the embodiment, the signal is offset by a first DC offset circuit 38, and is amplified by a first gain adjustment circuit 39 at a predetermined amplification factor.
A signal corresponding to the acceleration az in the Z-axis direction applied to the sensor at the terminal Vaz can be obtained.

【0105】また、信号を第1,第2の1周期平均回路
303,304の出力信号V303 ,V304 を前述の実施
の第1の形態と同様に第1の減算回路40によって減算
し、第1の処理回路41で、第1のゲイン調整回路39
の出力信号であるazに基づいて、「4×(1+B・C
・az)」で除算する処理をし、第2のゲイン調整回路
42で所定の増幅率で増幅することによって、端子Vω
zにセンサに加わるZ軸回りの角速度ωzに対応した信
号を得ることができる。
The signals are subtracted from the output signals V 303 and V 304 of the first and second one-cycle averaging circuits 303 and 304 by a first subtraction circuit 40 in the same manner as in the first embodiment. In the first processing circuit 41, the first gain adjustment circuit 39
Based on the output signal az of “4 × (1 + B · C
. Az) ”, and amplifies the signal at a predetermined gain in the second gain adjustment circuit 42 to obtain the terminal Vω
It is possible to obtain a signal corresponding to the angular velocity ωz about the Z axis applied to the sensor in z.

【0106】以上説明した、本発明の実施の第2の形態
では、1周期平均回路の使用個数を減らせるので、回路
のバラツキによる影響を受けにくくできる。
In the above-described second embodiment of the present invention, the number of one-period averaging circuits used can be reduced, so that it is less likely to be affected by circuit variations.

【0107】(実施の第3の形態)以上述べてきた本発
明の実施の第1及び第2の形態は、振動子の振動状態の
変化を信号処理して検出信号を得ていたが、振動子が一
定の振動をするように制御して、その制御信号を処理す
ることによって角速度信号と加速度信号とを得るいわゆ
るサーボ型のセンサにすることもできる。
(Third Embodiment) In the first and second embodiments of the present invention described above, the detection signal is obtained by performing signal processing on the change in the vibration state of the vibrator. It is also possible to use a so-called servo-type sensor that controls the child to vibrate at a constant rate and processes the control signal to obtain an angular velocity signal and an acceleration signal.

【0108】さらに、以上述べてきた本発明の実施の第
1及び第2の形態は、通常の機械加工によって製作する
ことが前提となっていたが、本発明によるセンサは、半
導体製造技術を応用した、いわゆるマイクロマシニング
技術を用いて製作することもできる。
Furthermore, the first and second embodiments of the present invention described above are based on the premise that they are manufactured by ordinary machining. However, the sensor according to the present invention uses semiconductor manufacturing technology. It can also be manufactured using a so-called micromachining technology.

【0109】図5は本発明の実施の第3の形態に係るセ
ンサの斜視図であり、図5において、101はシリコン
基板、102は第1の振動子、103は第1の振動ベー
ス、104a,104b,104c,104dは第1の
振動ベース103を介して重り部であるところの第1の
振動子102を弾性支持するばね部、105a,105
b,105c,105dは可動電極、107は第2の振
動子、108は第2の振動ベース、109a,109
b,109c,109dは第2の振動ベース108を介
して重り部であるところの第2の振動子107を弾性支
持するばね部、110a,110b,110c,110
dは可動電極、112は駆動回路、113は検出回路で
ある。
FIG. 5 is a perspective view of a sensor according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 5, 101 is a silicon substrate, 102 is a first vibrator, 103 is a first vibration base, 104a , 104b, 104c, 104d are spring portions 105a, 105 for elastically supporting the first vibrator 102, which is a weight portion, via the first vibration base 103.
b, 105c, 105d are movable electrodes, 107 is a second vibrator, 108 is a second vibration base, 109a, 109
b, 109c and 109d denote spring portions for elastically supporting the second vibrator 107, which is a weight portion, via the second vibration base 108, 110a, 110b, 110c and 110
d is a movable electrode, 112 is a drive circuit, and 113 is a detection circuit.

【0110】基板101は、シリコーンウエハに対して
CMOSプロセスによって回路を形成し、さらにエッチ
ングと膜成形によるサーフェイスマイクロマシニングを
施して作られており、該基板101上には、第1の振動
ベース103,第1乃至第4のばね部104a〜104
d,第1乃至第4の可動電極105a〜105d,第1
乃至第4の固定(駆動)電極106a〜106d(不図
示),第2の振動ベース108,第1乃至第4のばね部
109a〜109d,第1乃至第4の可動電極110a
〜110d、及び、第5乃至第8の固定電極111a〜
111d(不図示)が設けられており、第1の振動ベー
ス103は第1乃至第4のばね部104a〜104dに
よって基板101に対して弾性的に支持されている。ま
た、第2の振動ベース108は第5乃至第8のばね部1
09a〜109dによって基板101に対して弾性的に
支持されている。
The substrate 101 is formed by forming a circuit on a silicone wafer by a CMOS process and performing surface micromachining by etching and film forming. A first vibration base 103 is provided on the substrate 101. , First to fourth spring portions 104a to 104
d, first to fourth movable electrodes 105a to 105d, first
To fourth fixed (driving) electrodes 106a to 106d (not shown), a second vibration base 108, first to fourth spring portions 109a to 109d, first to fourth movable electrodes 110a.
To 110d, and the fifth to eighth fixed electrodes 111a to 111d.
111d (not shown) is provided, and the first vibration base 103 is elastically supported by the substrate 101 by first to fourth spring portions 104a to 104d. The second vibration base 108 is connected to the fifth to eighth spring portions 1.
09a to 109d elastically support the substrate 101.

【0111】第1,第2の振動ベース103,108に
は、例えばLIGAプロセスを応用して作られた第1,
第2の振動子102,107が接着や接合などの手段で
固定されている。
The first and second vibration bases 103 and 108 have first and second vibration bases 103 and 108, for example, made by applying the LIGA process.
The second vibrators 102 and 107 are fixed by means such as adhesion or bonding.

【0112】第1,第2の振動子102,107を弾性
支持する第1乃至第8のばね部104a〜104d、1
09a〜109dは、それぞれ長さ方向に対して左右に
屈曲したきゃしゃな形状をしており、この形状故に僅か
な力によっても振動子102,107の傾く量を大きく
することができる。つまり、大きな加振を与えることが
可能となる。
First to eighth spring portions 104a to 104d for elastically supporting the first and second vibrators 102 and 107,
Each of 09a to 109d has a sharp shape bent right and left with respect to the length direction, so that the amount of inclination of the vibrators 102 and 107 can be increased by a small force. That is, a large vibration can be given.

【0113】さらに、基板101上には、CMOSプロ
セスによって、駆動回路112と検出回路113が設け
られている。尚、基板101上には、電源端子と角速度
信号と加速度信号を出力する端子が設けられているが、
図5では図示していない。
Further, a drive circuit 112 and a detection circuit 113 are provided on the substrate 101 by a CMOS process. A power supply terminal and terminals for outputting an angular velocity signal and an acceleration signal are provided on the substrate 101.
It is not shown in FIG.

【0114】また、第1乃至第4の可動電極150a〜
150dの第1の振動子102とは反対の面には、それ
ぞれ不図示の第1乃至第4の可動電極150a−1,1
50b−1,150c−1,150d−1が設けられて
おり、それぞれの電極は僅かな空隙を介して、不図示の
第1乃至第4の固定電極106a〜106dと対向する
ようになっており、第1乃至第4の150a−1,15
0b−1,150c−1,150d−1は一定の電圧に
なる様に電気的に接続されており、また、不図示の第1
乃至第4の固定電極106a〜106dは駆動回路11
2に接続され、ほぼ振動子102が旋回運動をする固有
振動数の信号が入力され、第1の振動子102は、第1
乃至第4の可動電極150a−1,150b−1,15
0c−1,150d−1と第1乃至第4の固定電極10
6a〜106dとの間で作用するクーロン力によって旋
回運動させられる。
Further, the first to fourth movable electrodes 150a to 150a
On the surface opposite to the first vibrator 102 of 150d, first to fourth movable electrodes 150a-1 and 150a-1 (not shown) are respectively provided.
50b-1, 150c-1, and 150d-1 are provided, and each electrode is opposed to the first to fourth fixed electrodes 106a to 106d (not shown) via a slight gap. , The first to fourth 150a-1, 15
0b-1, 150c-1, and 150d-1 are electrically connected so as to have a constant voltage.
To the fourth fixed electrodes 106a to 106d
2, a signal of a natural frequency at which the vibrator 102 makes a turning motion is input, and the first vibrator 102
Through fourth movable electrodes 150a-1, 150b-1, 15
0c-1, 150d-1 and the first to fourth fixed electrodes 10
The swirling motion is caused by the Coulomb force acting between 6a to 106d.

【0115】同様に、第5乃至第8の可動電極110a
〜110dの第2の振動子107とは反対の面には、そ
れぞれ不図示の第5乃至第8の可動電極110a−1,
110b−1,110c−1,110d−1が設けられ
ており、それぞれの電極は、僅かな空隙を介して、不図
示の第5乃至第8の固定電極111a〜111dと対向
するようになっており、第5乃至第8の110a−1,
110b−1,110c−1,110d−1は一定の電
圧になる様に電気的に接続されており、また、不図示の
第5乃至第8の固定電極111a〜111dは駆動回路
112に接続され、ほぼ振動子107が旋回運動をする
固有振動数の信号が入力され、第2の振動子107は、
第5乃至第8の可動電極110a−1,110b−1,
110c−1,110d−1と第5乃至第8の固定電極
111a〜111dとの間で作用するクーロン力によっ
て旋回運動させられる。
Similarly, the fifth to eighth movable electrodes 110a
To 110d, on the surface opposite to the second vibrator 107, fifth to eighth movable electrodes 110a-1 (not shown),
110b-1, 110c-1, and 110d-1 are provided, and each of the electrodes is opposed to fifth to eighth fixed electrodes 111a to 111d (not shown) via a slight gap. And the fifth to eighth 110a-1,
110b-1, 110c-1, and 110d-1 are electrically connected so as to have a constant voltage, and fifth to eighth fixed electrodes 111a to 111d (not shown) are connected to a drive circuit 112. , A signal of a natural frequency at which the vibrator 107 makes a revolving motion is input, and the second vibrator 107
The fifth to eighth movable electrodes 110a-1, 110b-1,
It is swirled by the Coulomb force acting between 110c-1, 110d-1 and the fifth to eighth fixed electrodes 111a to 111d.

【0116】また、第1〜第8のばね部には、それぞれ
第1乃至第8のピエゾ抵抗効果素子104a−1,10
4b−1,104c−1,104d−1,109a−
1,109b−1,109c−1,109d−1が、シ
リコン上にリンを拡散するなどの手段で設けられてお
り、ピエゾ抵抗効果素子の抵抗値を検出比較することに
よって、第1,第2の振動子102,107の図5に示
すA方向及びB方向の傾きをそれぞれ検出することがで
きるようになっている。
The first to eighth spring portions are respectively provided with first to eighth piezoresistive elements 104a-1 and 104a-1.
4b-1, 104c-1, 104d-1, 109a-
1, 109b-1, 109c-1, and 109d-1 are provided by means of, for example, diffusing phosphorus on silicon, and the first and second elements are detected and compared by detecting and comparing the resistance values of the piezoresistive element. The inclinations of the transducers 102 and 107 in the directions A and B shown in FIG. 5 can be respectively detected.

【0117】尚、図5において、401は第1の振動
体、411は第2の振動体である。
In FIG. 5, reference numeral 401 denotes a first vibrator, and 411 denotes a second vibrator.

【0118】次に、本発明の実施の第3の形態の回路に
関して、図6を用いて説明する。尚、図5と同じ部分に
は同一符号を付してある。
Next, a circuit according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals.

【0119】図6において、114は発振回路、115
はsin波生成回路、117はcos波生成回路、17
1,172,173,174はサーボ回路、117,1
18,119,120は反転増幅回路、201,20
2,203,204,205,206,207,208
はバイアス抵抗、124,125,126,127は差
動増幅回路、128,129,130,131は演算処
理回路、132は反転増幅回路である。
In FIG. 6, reference numeral 114 denotes an oscillation circuit;
Is a sine wave generation circuit, 117 is a cosine wave generation circuit, 17
1,172,173,174 are servo circuits, 117,1
18, 119, and 120 are inverting amplifier circuits;
2,203,204,205,206,207,208
Is a bias resistor, 124, 125, 126, and 127 are differential amplifier circuits, 128, 129, 130, and 131 are arithmetic processing circuits, and 132 is an inverting amplifier circuit.

【0120】第1,第2,第3,第4のサーボ回路17
1,172,173,174は周知のサーボ回路であ
り、第1,第2の入力端子と出力端子を有し、第1,第
2の入力単身に入力される信号の差に応じた出力信号を
出力する。
First, second, third and fourth servo circuits 17
Reference numerals 1,172,173,174 denote well-known servo circuits, which have first and second input terminals and output terminals, and output signals corresponding to a difference between signals input to the first and second inputs alone. Is output.

【0121】第1,第2,第3,第4の差動増幅回路1
24,125,126,127は周知の差動増幅回路で
あり、第1,第2の入力端子と出力端子を有しており、
それぞれの入力端子には、第1もしくは第2の振動子1
02,107のA方向又はB方向のピエゾ抵抗効果素子
とバイアス抵抗のそれぞれが接続されており、これら差
動増幅回路はそれぞれ第1もしくは第2の振動子10
2,107のA方向もしくはB方向の傾きに相当する信
号を出力する。
First, second, third and fourth differential amplifier circuits 1
Reference numerals 24, 125, 126, and 127 are well-known differential amplifier circuits having first and second input terminals and output terminals.
The first or second vibrator 1 is connected to each input terminal.
02 and 107 are connected to the piezoresistive effect element in the A direction or the B direction and the bias resistor, respectively, and these differential amplifier circuits are connected to the first or second vibrator 10 respectively.
A signal corresponding to 2,107 tilts in the A or B direction is output.

【0122】第1,第2,第3,第4の演算処理回路1
28,129,130,131は周知の加算回路であ
り、サーボ回路の出力信号として得られる第1,第2の
振動体401,411の振動軌跡に対応した信号を、ピ
エゾ抵抗効果素子の方向の信号に座標変換する回路であ
る。また、反転増幅回路132は周知の反転増幅回路で
あり、第2の振動子107に対する加振信号として、−
sinの信号を出力する。
First, second, third and fourth arithmetic processing circuits 1
Reference numerals 28, 129, 130, and 131 denote well-known addition circuits that convert signals corresponding to the vibration trajectories of the first and second vibrating bodies 401 and 411 obtained as output signals of the servo circuit into signals in the direction of the piezoresistive element. This is a circuit that converts coordinates into signals. The inverting amplifier circuit 132 is a well-known inverting amplifier circuit.
Output the signal of sin.

【0123】次に、この実施の第3の形態における動作
について説明する。
Next, the operation of the third embodiment will be described.

【0124】発振回路114が発振を始めると、sin
波生成回路115はsin波を第1,第2のサーボ回路
171,172に出力し、第1,第2のサーボ回路17
1,172は、この時には振動子がまだ振動しておら
ず、第1,第2の演算処理回路128,129からの入
力信号が0である為に、それぞれ第1,第2の振動子1
02,107を加振するために設けられた、固定電極1
06a,106c,111c,111a(図5では不図
示)への通電を開始する。それぞれの固定電極に電圧が
印加され、可動電極との間にクーロン力が作用すること
により、第1,第2の振動子102,107は、図5中
に示すX軸方向にsin状に加振される。
When the oscillation circuit 114 starts oscillating, sin
The wave generation circuit 115 outputs a sine wave to the first and second servo circuits 171 and 172, and outputs the sine wave to the first and second servo circuits 17 and 172.
At this time, since the vibrator has not yet vibrated at this time and the input signals from the first and second arithmetic processing circuits 128 and 129 are 0, the first and second vibrators 1 and 172 respectively indicate
Fixed electrode 1 provided to vibrate 02, 107
Power supply to 06a, 106c, 111c, and 111a (not shown in FIG. 5) is started. When a voltage is applied to each of the fixed electrodes and a Coulomb force acts between the fixed electrodes and the movable electrodes, the first and second vibrators 102 and 107 are sinusoidally applied in the X-axis direction shown in FIG. Shaken.

【0125】また同様に、cos波生成回路116はc
os波を第3,第4のサーボ回路173,174に出力
し、第3,第4のサーボ回路173,174は、この時
には振動子がまだ振動しておらず、第3,第4の演算処
理回路130,131からの入力信号が0である為に、
それぞれ第1,第2の振動子102,107を加振する
ために設けられた、固定電極106b,106d,11
1b,111d(図5では不図示)への通電を開始す
る。それぞれの固定電極に電圧が印加され、可動電極と
の間にクーロン力が作用することにより、第1,第2の
振動子102、107は、図5中に示すY軸方向にco
s状に加振される。また、第1の振動子102と第2の
振動子107とでは、同じ極性で接続される電極が、X
軸方向で振動子を挟んで反対側の、例えば可動電極15
0a−1と対向する固定電極106aと可動電極110
c−1と対向する固定電極111cになっているため
に、第1,第2の振動子は互いに逆方向に旋回する。
Similarly, the cosine wave generating circuit 116 sets c
The os wave is output to the third and fourth servo circuits 173 and 174. At this time, the vibrator has not yet vibrated and the third and fourth servo circuits 173 and 174 perform the third and fourth arithmetic operations. Since the input signals from the processing circuits 130 and 131 are 0,
Fixed electrodes 106b, 106d, 11 provided for exciting the first and second vibrators 102, 107, respectively.
The energization to 1b and 111d (not shown in FIG. 5) is started. When a voltage is applied to each fixed electrode and a Coulomb force acts between the movable electrode and the movable electrode, the first and second vibrators 102 and 107 move co-axially in the Y-axis direction shown in FIG.
Excited in s shape. In the first vibrator 102 and the second vibrator 107, electrodes connected with the same polarity are X
On the opposite side of the vibrator in the axial direction, for example, the movable electrode 15
0a-1 and the fixed electrode 106a and the movable electrode 110
Since the fixed electrode 111c is opposed to c-1, the first and second vibrators rotate in directions opposite to each other.

【0126】第1,第2の振動子102,107が旋回
し始めると、それぞれ第1,第2の振動子102,10
7の振動ベース103,108を弾性支持しているばね
部が歪み、ばね部に設けられた前述のピエゾ抵抗効果素
子の抵抗値が変化し、第1の差動増幅回路124は、第
1の振動子102のA方向の傾きに相当する信号を出力
し、第2の差動増幅回路125は、第2の振動子107
のA方向の傾きに相当する信号を出力し、第3の差動増
幅回路126は、第1の振動子102のB方向の傾きに
相当する信号を出力し、第4の差動増幅回路127は、
第2の振動子107のB方向の傾きに相当する信号を出
力する。
When the first and second vibrators 102 and 107 start to turn, the first and second vibrators 102 and 10
7, the spring portions elastically supporting the vibration bases 103 and 108 are distorted, and the resistance value of the above-described piezoresistive effect element provided in the spring portions changes, and the first differential amplifier circuit 124 The second differential amplifier circuit 125 outputs a signal corresponding to the inclination of the vibrator 102 in the direction A, and the second differential amplifying circuit 125
The third differential amplifier circuit 126 outputs a signal corresponding to the gradient of the first transducer 102 in the B direction, and outputs a signal corresponding to the gradient of the first transducer 102 in the B direction. Is
A signal corresponding to the inclination of the second vibrator 107 in the B direction is output.

【0127】第1の演算処理回路128は、第1の差動
増幅回路124から入力される、第1の振動子のA方向
の傾きに相当する信号と、第3の演算処理回路126か
ら入力される、第1の振動子のB方向の傾きに相当する
信号を加え合わせ、第1の振動子102のX軸方向の傾
きに相当する信号を、第1のサーボ回路171の入力端
子に出力し、第1のサーボ回路171は、第1の振動子
102のX軸方向の振動が、sin波生成回路115か
らの入力信号に相当する振動になるように固定電極への
出力信号を制御する。
The first arithmetic processing circuit 128 receives a signal input from the first differential amplifier circuit 124 and corresponding to the inclination of the first vibrator in the direction A, and an input from the third arithmetic processing circuit 126. Then, a signal corresponding to the tilt of the first vibrator in the B direction is added, and a signal corresponding to the tilt of the first vibrator 102 in the X-axis direction is output to the input terminal of the first servo circuit 171. Then, the first servo circuit 171 controls the output signal to the fixed electrode so that the vibration of the first vibrator 102 in the X-axis direction becomes the vibration corresponding to the input signal from the sine wave generation circuit 115. .

【0128】第2,第3,第4の演算処理回路129,
130,131も同様に、第2の演算処理回路229は
第1の振動子107のX軸方向の傾きに相当する信号を
出力し、第3の演算処理回路129は第2の振動子10
7のY軸方向の傾きに相当する信号を出力し、第4の演
算処理回路131は第2の振動子107のY軸方向の傾
きに相当する信号を出力する。そして、第2,第3,第
4のサーボ回路172,173,174もそれぞれ入力
されたsin波やcos波と実際の振動が対応する様
に、第1,第2の振動子102,107の振動を制御す
る。
The second, third, and fourth arithmetic processing circuits 129,
Similarly, the second arithmetic processing circuit 229 outputs a signal corresponding to the tilt of the first vibrator 107 in the X-axis direction, and the third arithmetic processing circuit 129 outputs the second vibrator 10.
The fourth arithmetic processing circuit 131 outputs a signal corresponding to the inclination of the second vibrator 107 in the Y-axis direction. Then, the second, third, and fourth servo circuits 172, 173, and 174 also operate the first and second vibrators 102 and 107 so that the input sine wave and cosine wave correspond to the actual vibration. Control vibration.

【0129】この時、第1,第2,第3,第4のサーボ
回路171〜174の出力信号は、加振信号と実際に振
動子が振動している軌跡との差になるので、この信号
を、前述の実施の第1の形態や実施の第2の形態で示し
た検出回路13を使用することによって、X軸回りとY
軸回りとZ軸回りの角速度と、X軸方向とY軸方向とZ
軸回りの加速度をそれぞれ得ることができる。
At this time, the output signals of the first, second, third, and fourth servo circuits 171 to 174 are the difference between the excitation signal and the locus of the vibrator actually vibrating. By using the detection circuit 13 shown in the first embodiment or the second embodiment described above, the signal can be generated around the X-axis and the Y-axis.
Angular velocity around the axis and Z axis, X axis direction, Y axis direction and Z
The acceleration around the axis can be obtained respectively.

【0130】この様にマイクロマシニングを応用した、
本発明の実施の第3の形態においては、センサを小型に
構成することができるのはもとより、これまで説明して
きた様な、振動子を二つにする必然性はなく、精度の良
い振動子を多数作ることも容易であり、それぞれの振動
子から検出した信号の平均化を行うこともできるので、
精度を高め易いという、独特の効果を有する。
[0130] In this way, micromachining is applied.
In the third embodiment of the present invention, not only can the sensor be made small, but also it is not necessary to use two vibrators as described above, and a vibrator with high accuracy can be obtained. It is easy to make a large number, and it is also possible to average the signals detected from each transducer,
It has a unique effect that it is easy to increase accuracy.

【0131】また、振動子の傾きを検出するために、ピ
エゾ抵抗効果素子を用いており、これは、ばね部に一体
的に構成できるために、圧電素子などを接着することに
よって生じる固有振動数のばらつきを軽減でき、より高
精度なセンサを実現できる。また、ピエゾ抵抗効果素子
は、インピーダンスを低くできるので、ノイズの少ない
信号を得ることもできる。
Further, a piezoresistive effect element is used to detect the inclination of the vibrator. Since the piezoresistive effect element can be formed integrally with the spring portion, the natural frequency generated by bonding a piezoelectric element or the like is obtained. Can be reduced, and a more accurate sensor can be realized. Further, since the piezoresistive effect element can lower the impedance, a signal with less noise can be obtained.

【0132】以上の実施の第1〜第3の形態によるセン
サは、振動子を複数設け、所定の位相差で互いに反対方
向に振動子を旋回させて、それぞれの振動子に加わるコ
リオリ力と加速度を検出するようにしたので、感度が高
く、しかもS/N比の高い、3軸の(X,Y軸のみなら
ず、Z軸回り及び方向についても)角速度と加速度信号
を得ることが可能となる。
In the sensors according to the first to third embodiments, a plurality of transducers are provided, the transducers are turned in directions opposite to each other with a predetermined phase difference, and the Coriolis force and the acceleration applied to each transducer are changed. Is detected, it is possible to obtain three-axis angular velocity and acceleration signals (not only about the X and Y axes but also about the Z axis) with high sensitivity and high S / N ratio. Become.

【0133】また、上記の実施の第1〜第3の形態にお
いては、X,Y,Zの3軸回りの角速度信号等を得る構
成にしているが、例えば図3のハイパスフィルタ27か
ら第2のゲイン調整回路42までの信号処理回路系を具
備する構成にすることにより、検出精度の高い、Z軸
(振動子の長手方向と同一の方向の検出軸)の角速度信
号等を得ることのできるセンサを構築できるものであ
る。尚、この場合の振動子の構造は、図1や図5に示し
た構成のものに限定されるものではなく、従来より周知
の両端が支持された振動子(柱状以外のものを含む)を
用いることも可能である。
In the first to third embodiments, the angular velocity signals around the three axes of X, Y, and Z are obtained. For example, the high-pass filter 27 shown in FIG. With the configuration including the signal processing circuit system up to the gain adjustment circuit 42, it is possible to obtain an angular velocity signal or the like of the Z axis (detection axis in the same direction as the longitudinal direction of the transducer) with high detection accuracy. A sensor can be built. The structure of the vibrator in this case is not limited to the structure shown in FIGS. 1 and 5, and a conventionally known vibrator having both ends supported (including a non-columnar vibrator). It is also possible to use.

【0134】また、3軸回りの角速度を検出可能なセン
サは前述の特開平6−147903号にて開示されてい
るが、上記の実施の角形態の様な構成にすることによ
り、加速度の影響を無くした、精度の高い角速度信号を
得ることが可能となる。同様に3軸方向の加速度につい
ても、角速度の影響を無くした、精度の高い信号を得る
ことができる。また、特開平6−147903号に開示
されるようなセンサをマイクロマシニングで作ろうとす
ると、センサチップの厚さ方向に長手方向を有する振動
子を作らなければならず、センサチップが厚いものとな
り、また、製作が困難であるという問題点を有していた
が、この様な点を改善したセンサとすることができる。
A sensor capable of detecting angular velocities around three axes is disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 147903/1994. And a highly accurate angular velocity signal can be obtained. Similarly, it is possible to obtain a high-accuracy signal with no influence of the angular velocity for the accelerations in the three axial directions. Further, when a sensor as disclosed in JP-A-6-147903 is to be manufactured by micromachining, a vibrator having a longitudinal direction in the thickness direction of the sensor chip must be manufactured, and the sensor chip becomes thicker. In addition, there is a problem that manufacturing is difficult, but a sensor in which such a point is improved can be provided.

【0135】(発明と実施の形態の対応)上記実施の第
1〜第3の形態において、第1及び第2の振動子2,7
又は102,107が本発明の振動子に、第1〜第8の
マグネット5a〜5d,10a〜10d、第1〜第8の
コイル6a〜6d,11a〜11dや可動電極105a
〜105d,110a〜110d,固定電極106a〜
106d,111a〜11d、駆動回路12,駆動回路
112が本発明の駆動手段に、検出回路13,113が
本発明の検出手段に、それぞれ相当する。
(Correspondence between Invention and Embodiment) In the first to third embodiments, the first and second vibrators 2, 7
Or, 102 and 107 are the vibrator of the present invention, the first to eighth magnets 5a to 5d, 10a to 10d, the first to eighth coils 6a to 6d, 11a to 11d, and the movable electrode 105a.
To 105d, 110a to 110d, fixed electrode 106a to
The drive circuits 106d, 111a to 11d, the drive circuit 12, and the drive circuit 112 correspond to the drive unit of the present invention, and the detection circuits 13, 113 correspond to the detection unit of the present invention.

【0136】以上が実施の形態の各構成と本発明の各構
成の対応関係であるが、本発明は、これら実施の形態の
構成に限定されるものではなく、請求項で示した機能、
又は実施の形態がもつ機能が達成できる構成であればど
のようなものであってもよいことは言うまでもない。
The correspondence between the components of the embodiment and the components of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the configuration of the embodiment, and the functions and features described in the claims are not limited.
Needless to say, any configuration may be used as long as the functions of the embodiment can be achieved.

【0137】また、予定旋回面とは、角速度及び加速度
が加わっていない状態での振動子の旋回軌跡の面をい
う。
The planned turning surface is a surface of a turning locus of the vibrator in a state where no angular velocity and no acceleration are applied.

【0138】(変形例)上記実施の各形態においては、
何れも振動子(振動体)を二つ備えたものを例にしてき
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、二つ以
上の振動子を具備したセンサであってもよい。そして、
二つ以上の振動子を具備した場合、例えば第1〜第4の
振動子を備えた場合には、第1の振動子と第3の振動子
の検出軸回り(あるいは検出軸方向)の傾きの信号を加
算して平均化した信号と、第2の振動子と第4の振動子
の検出軸回り(あるいは検出軸方向)の傾きの信号を加
算して平均化した信号とを、図2及び図3の信号処理回
路系へ出力することにより、二つの振動子を備えた場合
に比べて、より精度の高い角速度信号(加速度信号)を
得ることが期待できる(各出力を平均化する事により、
ペアとなる振動子個々の構造上のバラツキや、各素子,
抵抗のバラツキ等を低減化できる為)。
(Modification) In each of the above embodiments,
Each of them has been described as an example having two vibrators (vibrators). However, the present invention is not limited to this, and a sensor having two or more vibrators may be used. And
When two or more vibrators are provided, for example, when the first to fourth vibrators are provided, the inclination of the first vibrator and the third vibrator around the detection axis (or the detection axis direction). The signal obtained by adding and averaging the signals of FIG. 2 and the signal obtained by adding and averaging the signals having inclinations around the detection axis (or in the direction of the detection axis) of the second vibrator and the fourth vibrator are shown in FIG. By outputting to the signal processing circuit system of FIG. 3, it is expected that a more accurate angular velocity signal (acceleration signal) can be obtained as compared with the case where two vibrators are provided (averaging each output). By
Variations in the structure of each pair of transducers,
(Because variations in resistance can be reduced.)

【0139】[0139]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
検出精度の高い、重り部の旋回軸回りの角速度信号を出
力することができるセンサを提供できるものである。
As described above, according to the present invention,
It is possible to provide a sensor capable of outputting an angular velocity signal about the turning axis of the weight portion with high detection accuracy.

【0140】また、本発明によれば、検出精度の高い、
重り部の旋回軸方向の加速度信号を出力することができ
るセンサを提供できるものである。
According to the present invention, the detection accuracy is high.
It is possible to provide a sensor capable of outputting an acceleration signal in the direction of the turning axis of the weight portion.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の第1の形態に係るセンサの構成
を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の第1の形態に係るセンサの駆動
回路と信号検出部の構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a sensor driving circuit and a signal detection unit according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の第1の形態に係るセンサの検出
回路の構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a detection circuit of the sensor according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の第2の形態に係るセンサの検出
回路の構成を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a detection circuit of a sensor according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施の第3の形態に係るセンサの構成
を示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing a configuration of a sensor according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施の第3の形態に係るセンサの検出
回路の構成を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a detection circuit of a sensor according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】 2 第1の振動子 3 第1の振動ベース 4a〜4d 圧電素子 5a〜5d マグネット 6a〜6d コイル 7 第2の振動子 9a〜9d 圧電素子 10a〜10d マグネット 11a〜11d コイル 12 駆動回路 13 検出回路 14 発振回路 15 cos波生成回路 17 sin波生成回路 27〜30,55,58 第1〜第6のハイパスフィル
タ 31〜34 第1〜第4の1周期平均回路 35〜37,43 第1〜第4の加算回路 38 オフセット回路 40,50〜53,62 第1〜第6の差動増幅回路 39,42,45 第1〜第3のゲイン調整回路 41,46〜49 第1〜第5の信号処理回路 44,56,59,63 第1〜第4のローパスフィル
タ 45,54,57 第1〜第3の可変ゲイン調整
回路 60,61 第1,第2の平均回路 107 第1の振動子 110a〜110d 可動電極 150a〜150d 可動電極
[Description of Signs] 2 First vibrator 3 First vibration base 4a to 4d Piezoelectric element 5a to 5d Magnet 6a to 6d Coil 7 Second vibrator 9a to 9d Piezoelectric element 10a to 10d Magnet 11a to 11d Coil 12 Drive circuit 13 detection circuit 14 oscillation circuit 15 cos wave generation circuit 17 sine wave generation circuit 27 to 30, 55, 58 first to sixth high-pass filters 31 to 34 first to fourth one-period averaging circuits 35 to 37, 43 first to fourth adder circuits 38 offset circuits 40, 50 to 53, 62 first to sixth differential amplifier circuits 39, 42, 45 first to third gain adjustment circuits 41, 46 to 49 first To fifth signal processing circuit 44, 56, 59, 63 first to fourth low-pass filters 45, 54, 57 first to third variable gain adjustment circuits 60, 61 first, first The average circuit 107 first vibrator 110a~110d movable electrode 150a~150d movable electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉山 進 愛知県名古屋市天白区天白町大字島田字黒 石4006 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Susumu Sugiyama 4006 Black Stone, Shimada, Tenpaku-cho, Tenpaku-ku, Nagoya City, Aichi Prefecture

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の重り部と、前記複数の重り部を同
一方向に片持ち支持する支持手段と、前記支持手段に駆
動力を与え、前記複数の重り部の少なくとも一つを第1
の方向に旋回させ、残りの重り部を前記第1の方向とは
逆の第2の方向に旋回させるための駆動手段と、前記駆
動手段が前記第1の方向に旋回させる前記重り部の旋回
軌跡の広がりと前記第2の方向に旋回させる前記重り部
の旋回軌跡の広がりの差を演算し、前記駆動手段が前記
重り部を旋回させる予定旋回面の旋回軸方向の加速度成
分を除いた該軸回りの角速度を検出するための検出手段
とを有することを特徴とするセンサ。
1. A plurality of weights, a support means for cantilevering the plurality of weights in the same direction, a driving force applied to the support means, and at least one of the plurality of weights is first
And a driving means for turning the remaining weights in a second direction opposite to the first direction, and turning the weights in the first direction by the driving means. The difference between the spread of the trajectory and the spread of the turning trajectory of the weight portion turning in the second direction is calculated, and the driving means excludes the acceleration component in the turning axis direction of the scheduled turning surface for turning the weight portion. A sensor for detecting an angular velocity around an axis.
【請求項2】 前記検出手段は、前記駆動手段が前記重
り部を旋回させる予定旋回面に平行な軸上での該予定旋
回面に対する前記第1の方向に旋回する前記重り部の旋
回軌跡のずれと前記第2の方向に旋回する前記重り部の
旋回軌跡のずれの差から前記予定旋回面の旋回軸回りの
角速度成分を減算することを特徴とする請求項1記載の
センサ。
2. The method according to claim 1, wherein the detecting unit is configured to determine a turning trajectory of the weight unit that turns in the first direction with respect to the planned turning surface on an axis parallel to the planned turning surface on which the driving unit turns the weight unit. 2. The sensor according to claim 1, wherein an angular velocity component about a turning axis of the predetermined turning surface is subtracted from a difference between a shift and a shift of a turning trajectory of the weight portion turning in the second direction. 3.
【請求項3】 複数の重り部と、前記複数の重り部を同
一方向に片持ち支持する支持手段と、前記支持手段に駆
動力を与え、前記複数の重り部の少なくとも一つを第1
の方向に旋回させ、残りの重り部を前記第1の方向とは
逆の第2の方向に旋回させるための駆動手段と、前記駆
動手段が前記第1の方向に旋回させる前記重り部の旋回
軌跡の広がりと前記第2の方向に旋回させる前記重り部
の旋回軌跡の広がりの和を演算し、前記駆動手段が前記
重り部を旋回させる予定旋回面の旋回軸回りの角速度成
分を除いた該軸方向の加速度を検出するための検出手段
とを有することを特徴とするセンサ。
3. A plurality of weights, support means for cantilevering the plurality of weights in the same direction, and a driving force applied to the support means, so that at least one of the plurality of weights is first.
Driving means for turning the remaining weight portion in a second direction opposite to the first direction, and turning the weight portion in the first direction by the driving means. The sum of the spread of the trajectory and the spread of the turning trajectory of the weight portion turning in the second direction is calculated, and the driving means removes the angular velocity component about the turning axis of the scheduled turning surface for turning the weight portion. A sensor comprising: detecting means for detecting acceleration in an axial direction.
【請求項4】 前記検出手段は、前記駆動手段が前記重
り部を旋回させる予定旋回面に平行な軸上での該予定旋
回面に対する前記第1の方向に旋回する前記重り部の旋
回軌跡のずれと前記第2の方向に旋回する前記重り部の
旋回軌跡のずれの和から前記予定旋回面の旋回軸方向の
加速度成分を減算することを特徴とする請求項3記載の
センサ。
4. The turning trajectory of the weight portion that turns in the first direction with respect to the planned turning surface on an axis parallel to the planned turning surface on which the driving device turns the weight portion. 4. The sensor according to claim 3, wherein an acceleration component of the predetermined turning surface in a turning axis direction is subtracted from a sum of a shift and a shift of a turning trajectory of the weight portion turning in the second direction.
【請求項5】 前記検出手段は、前記第1の方向に旋回
させる前記重り部の旋回軌跡のずれと前記第2の方向に
旋回させる前記重り部の旋回軌跡のずれを、それぞれ前
記重り部の旋回運動の1周期間の平均値に相当した値と
して求めることを特徴とする請求項1,2,3又は4記
載のセンサ。
5. The weighting unit according to claim 1, wherein the detecting unit detects a shift of a turning locus of the weight portion turning in the first direction and a shift of a turning locus of the weight portion turning in the second direction. 5. The sensor according to claim 1, wherein the value is obtained as a value corresponding to an average value during one cycle of the turning motion.
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