JPH11344342A - 振動ジャイロ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機械的な外乱や電気的なノイズや温度変化に
よる励振状態の差によって、出力が変化してしまい角速
度が精度良く検出できない。 【解決手段】 ４本の脚１、３、５、７をもつ音叉を用
い、各脚の先端部に付加質量１１を設け、付加質量１１
の偏位方向を検出したい回転方向から見て二本ずつ互い
に逆向きし、それぞれの脚に付けられた検出手段の出力
を組み合わせることによって、検出したい方向の角速度
以外をキャンセルした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、角速度を検出する
ために用いられる振動ジャイロに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】家庭用ビデオカメラの手ぶれ防止機構や
カーナビゲーションシステムの位置検出機構などに、手
ぶれの検出および車体の回転角度を検出するための振動
ジャイロが用いられている。物理法則によれば、角速度
Ωで回転する座標系から見て運動する物体にはその相対
速度Ｖに比例したコリオリ力Ｆｃが速度と直交する方向
に作用し、その大きさと方向は次式で現される。 Ｆｃ＝２ｍＶ×Ω ここで、ｍはコリオリ力が作用する物体の質量である。

【０００３】振動ジャイロは振動によって物体の運動を
発生させることで、振動方向に直交する方向に作用する
コリオリ力を捉えて回転を検出しようとする角速度セン
サであり、用いられる振動子には音片型、音叉型などの
様々な形が提案されている。

【０００４】このうち信学技報，ＵＳ９７−５６（１９
９７−０９）では菅原等によって図２２に示す様な、２
本の脚をもち、各々の脚の先端部に付加質量１１を有
し、付加質量１１は振動方向に偏位しており、２本の脚
の付加質量は同じ方向に偏位している振動子を振動ジャ
イロとして使用することが提案されている。この振動ジ
ャイロの作用を以下に説明する。振動子の脚の伸びてい
る方向をＹ軸、脚の並んでいる方向をＸ軸とし右手系を
設定する。脚の付加質量は＋Ｘ方向に偏位しており、脚
は通常の音叉の振動と同様に互いに逆向きの運動を行う
ように脚に貼付された圧電素子によって励振されてい
る。この振動ジャイロにＺ軸を軸として＋Ｘ方向から＋
Ｙ方向に回転する回転が加わると、すなわち角速度Ωが
Ｚ軸の正の方向を向いていると、前記物理法則に従って
付加質量１１には脚が＋Ｘ方向へ運動しているときには
−Ｙ方向へ、−Ｘ方向へ運動している時には＋Ｙ方向へ
コリオリ力が働く。付加質量は＋Ｘ方向へ偏位している
ので、コリオリ力は脚に対して力のモーメントとして働
き、脚の振幅を大きくする作用をする。回転方向が反対
の場合はコリオリ力が逆向きになるので脚の振幅は小さ
くなる。したがって、脚の振幅の大きさを脚に貼付けた
圧電素子で測定することによって回転の方向と速さ、す
なわち角速度の向きと大きさを検出することができる。
このような振動ジャイロは、角速度が働いても振動方向
が変化しないので検出手段が少なくて済むこと、平面的
な構成が取れるので薄型にできることなどの利点があ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術では、角速度を圧電素子の出力の大きさと
して検出するので、機械的な外乱や電気的なノイズや温
度変化による励振状態の差によって出力が変化してしま
い角速度が精度良く検出できないという課題があった。

【０００６】上記課題を解決するため、本発明の目的
は、機械的な外乱や電気的なノイズや励振状態の差によ
る影響を受けず、精度の良い角速度の検出ができる振動
ジャイロを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の振動ジャイロは、四本の脚と一つの基部
をもち、該脚は先端部に付加質量を有し、該付加質量は
脚の伸びる方向より脚の振動する方向へ偏位しており、
第１の脚の付加質量と第２の脚の付加質量は検知したい
回転軸方向から見て同じ回転の向きに偏位し、第３の脚
の付加質量と第４の脚の付加質量は検知したい回転軸方
向から見て、第１、第２の脚の付加質量の偏位方向とは
反対の回転の向きに偏位しており、該第１、第２の脚は
互いに該基部より同一の向きへ伸びており、該第３、第
４の脚は互いに該基部より同一の向きへ伸びており、検
知したい回転方向に対して該第１の脚の振動と該第３の
脚の振動は同相であり、検知したい回転方向に対して該
第２の脚の振動と該第４の脚の振動は同相であり、検知
したい回転方向に対して該第１、第３の脚の振動と該第
２、第４の脚の振動は逆相であることを特徴とする。

【０００８】請求項２の振動ジャイロは、請求項１に記
載の振動ジャイロであって、脚を振動させる駆動手段が
あり、脚のそれぞれに検出手段があり、前記第１、第２
の脚の検出手段は各々の出力を加算する第１の加算回路
に接続されており、前記第３、第４の脚の検出手段は各
々の出力を加算する第２の加算回路に接続されており、
該第１、第２の加算回路の出力を加算する第３の加算回
路を供え、該第１、第２の加算回路の出力を減算する減
算回路を供え、該減算回路の出力は該第３の加算回路を
基準信号とするロックインアンプに接続されることを特
徴とする。

【０００９】請求項３の振動ジャイロは、請求項１に記
載の振動ジャイロであって、前記基部をばね要素を介し
て支持したことを特徴とする。

【００１０】請求項４の振動ジャイロは、請求項１、２
および３に記載の振動ジャイロであって、前記駆動手段
と前記検出手段が圧電素子であり、各脚の駆動振動方向
に直交する面に該圧電素子を貼付したことを特徴とす
る。

【００１１】請求項５の振動ジャイロは、請求項１、２
および３に記載の振動ジャイロであって、前記脚が圧電
性を有する単結晶からなり、各脚が互いに平行であるこ
とを特徴とする。

【００１２】請求項６の振動ジャイロは、請求項５に記
載の振動ジャイロであって、圧電性を有する単結晶が水
晶であり、結晶軸のＸ軸が駆動振動方向であり、各脚の
駆動振動方向に直交する面に駆動電極と検出電極とを設
けたことを特徴とする。

【００１３】（作用）本発明のような４本の脚をもつ音
叉を用いると、第１、第２の脚の組と第３、第４の脚の
組の付加質量の偏位が回転方向に対して逆向きなので、
作用するコリオリ力は逆の働きをする。すなわち第１、
第２の脚の組の振幅が大きくなる場合には第３、第４の
脚の組の振幅が小さくなり、第１、第２の脚の組の振幅
が小さくなる場合には第３、第４の脚の組の振幅が大き
くなるように作用する。したがって、第１、第２の脚の
組の検出手段の出力と第３、第４の脚の組の検出手段の
出力との差をとることによって、コリオリ力による出力
変化を倍にして検出できる。また、機械的な外乱や電気
的なノイズや励振状態に差が生じても、これらの偏差は
第１、第２の脚の組の検出手段の出力と第３、第４の脚
の組の検出手段の出力に同様に生じるので、差をとるこ
とでこれらの影響を除去できる。

【００１４】さらに、並進加速度を受けた場合には、第
１、第２の脚の振幅は一方は大きくなり他方は小さくな
るので、第１の脚の検出手段の出力と第２の脚の検出手
段の出力を加算することで、並進加速度の影響を除去で
きる。同様にして、並進加速度が働くと第３、第４の脚
の振幅は一方は大きくなり他方は小さくなるので、第３
の脚の検出手段の出力と第４の脚の検出手段の出力を加
算することで、並進加速度の影響を除去できる。

【００１５】また、基部をばね要素を介して支持するこ
とにより、外部への漏れ振動を除去することができる。

【００１６】圧電性をもつ単一の単結晶から音叉を形成
する場合には、４本の脚を互いに平行にすることによっ
て、各脚の弾性的性質や圧電的性質を同一にすることが
できるので、各脚は同等のものとして扱えるため、加算
回路、減算回路の働きにより機械的外乱や電気的ノイズ
や励振状態の差を除去できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明による実施の形態を
図面に基づいて説明する。

【００１８】（実施形態１）図１は本発明による振動ジ
ャイロの形状を示す図面であり、第１の脚１、第２の脚
３と第３の脚５、第４の脚７が基部９を挟んで互いに反
対向きに伸びている例である。第１，第２の脚が伸びる
向きをＹ軸、各脚が含まれる面内でＹ軸と直交する方向
をＸ軸、各脚が含まれる面に垂直な方向をＺ軸として右
手系を設定する。第１、第２の脚はＺ軸方向から見て右
回りの方向に偏位した付加質量１１をもつ。第３、第４
の脚はＺ軸方向から見て左回りの方向に偏位した付加質
量をもつ。基部には全体を支持するための梁１３を備え
ており、梁１３は基部のＸ軸方向の運動を許すような冗
長部１５をもち、ばね要素として働く。基部、脚、梁は
同一の材料からなり、温度による弾性率の変化が少ない
エリンバーや石英ガラスによって形成される。各々の脚
にはその付け根の側面に圧電素子がそれぞれ貼付されて
おり検出用圧電素子１７として用いられ、脚の振幅に比
例した電圧が測定される。また、第１、第３の脚の付け
根には駆動用圧電素子１９が貼付される。

【００１９】図２は本発明の振動ジャイロを構成する駆
動検出回路を示したブロック図である。第１、第２の脚
の検出用圧電素子１７は加算回路Ａ２１に接続する。一
方、第３、第４の脚の検出用圧電素子１７は加算回路Ｂ
２３に接続される。加算回路Ａ２１と加算回路Ｂ２３の
出力は共に加算回路Ｃ２５および減算回路２７に接続さ
れ、加算、減算が行われる。加算回路Ｃ２５の出力は駆
動回路２９を通って第１、第３の脚に貼付された駆動用
圧電素子１９に入力される。駆動回路２９は自動利得制
御回路とバンドパスフィルタとインバータと移相回路を
含み、脚の振幅を安定化するとともに、Ｘ軸方向に対し
第１の脚１の振動と第３の脚５の振動が同相になり、第
２の脚３の振動と第４の脚７の振動が同相になり、第
１、第３の脚の振動と第２、第４の脚の振動が互いに逆
相になるような発振モードの選択が行われる。減算回路
２７の出力はロックインアンプ３１に入力され加算回路
Ｃ２５の出力を参照信号として位相検波され振幅に比例
した直流電圧が出力される。ロックインアンプ３１は入
力信号をバンドパスフィルターを通した後、参照信号を
二値化したものを基準として交番に反転し直流化し、さ
らにローパスフィルタを通して直流分を出力するもので
あり、雑音を除去し参照信号に同期した信号のみを取り
出すことができるものである。

【００２０】つぎに本実施形態の動作について説明す
る。前述したように、駆動回路２９によってＺ軸回りの
回転方向に対して第１の脚１の振動と第３の脚５の振動
は同相に、第２の脚３の振動と第４の脚７の振動も同相
に、第１、第３の脚の振動と第２、第４の脚の振動は互
いに逆相になるように励振される。たとえば、ある瞬間
の第１の脚の速度が−Ｘ方向とすると、第２の脚は＋Ｘ
方向に、第３の脚は＋Ｘ方向、第４の脚は−Ｘ方向にそ
れぞれ運動している。これらの運動方向を図１に実線矢
印で示す。このように脚は発振するので、角速度が働か
ない場合には、各脚の圧電素子の出力は同相で同じ大き
さであり、減算回路の出力はゼロである。したがって、
ロックインアンプの出力もゼロである。

【００２１】一方、角速度が働くと各脚の付加質量にコ
リオリ力が働く。たとえば＋Ｘから＋Ｙの方向に回るよ
うな角速度Ωが働くと、物理法則に従って、前記の瞬間
には第１の脚１の付加質量１１には＋Ｙ方向に、第２の
脚３の付加質量１１には−Ｙ方向に、第３の脚５の付加
質量１１には−Ｙ方向に、第４の脚７の付加質量１１に
は＋Ｙ方向にそれぞれコリオリ力が作用する。コリオリ
力の方向を図１に破線矢印で示す。付加質量１１は脚の
軸から偏位しているのでコリオリ力は各脚に対して力の
モーメントを生じる。振動の方向とコリオリ力が与える
力のモーメントの方向が一致していれば、振幅は大きく
なり、逆ならば小さくなるので、今の場合、第１、第２
の脚の振幅は大きくなり、第３、第４の脚の振幅は小さ
くなる。このため、加算回路Ａ２１と加算回路Ｂ２３の
出力には振幅差が現れ、減算回路２７によってその差は
２倍となって取り出される。この振幅は角速度に比例
し、振幅差の符号は角速度の向きによって逆になるの
で、したがってロックインアンプ３１からの出力は角速
度Ωに比例するものとなり、角速度の向きと大きさを検
出することができる。

【００２２】ここで、外乱が与えられた場合を考える。
たとえば、Ｚ方向に並進加速度が加えられた場合、各脚
に力が加わるので検出用圧電素子１７の出力が変化する
が、各脚に加わる変化は同一なので減算回路２７によっ
てこの変化は打ち消され、ロックインアンプ３１からの
出力は変化しない。また、Ｘ方向に並進加速度が加えら
れた場合には、各脚には同様な力が加わるが、第１と第
２の脚では運動の向きが逆なので、一方の振幅を増加さ
せる向きに作用する時には、他方には振幅を減少させる
向きに作用し、逆の働きをするため加算回路Ａ２１によ
って、Ｘ方向の並進加速度による変化は打ち消される。
この働きは第３、第４の脚についても同様であり、加算
回路Ｂ２３によってＸ方向の並進加速度による変化は打
ち消される。Ｙ方向に並進加速度が加えられた場合には
付加質量１１に力が作用するが、第１の脚１の付加質量
１１と第２の脚３の付加質量１１に働く力は一方が振幅
を増加させる向きに作用する時、他方は振幅を減少させ
る向きに作用し、逆の働きをするので加算回路Ａ２１に
よってＹ方向の並進加速度による変化は打ち消される。
第３、第４の脚についても同様に加算回路Ｂ２３によっ
てＹ方向の並進加速度による変化は打ち消される。した
がって、どのような方向に並進加速度を受けてもその影
響を打ち消すことができる。

【００２３】つぎに、回転が加えられた場合を考える。
一般に回転運動により音叉には遠心力と角速度によるコ
リオリ力が働く。さらに角速度が変化する場合、すなわ
ち角加速度が加わる場合には、それによる慣性力が回転
方向に加わる。この内遠心力は、回転中心までの距離が
音叉の大きさに対して充分大きければ、各脚に働く力は
同じ大きさの並進力と見なせるので、先に述べた理由に
よりこれによる影響は受けない。コリオリ力と角加速度
による慣性力は各方向により以下の様に作用する。

【００２４】Ｚ軸まわりの回転では、コリオリ力は各脚
の付加質量に作用し、先に述べたようにロックインアン
プ３１からは角速度に比例した出力が得られる。角加速
度による慣性力の第１、第２の脚への作用を考えると第
１の脚の振幅を増加させる向きに作用する時には、第２
の脚の振幅を減少させる向きに作用し、逆の働きをする
ので加算回路Ａ２１によってこの変化は打ち消される。
第３、第４の脚への作用も同様なので加算回路Ｂ２３に
よってこの変化は打ち消され、したがってロックインア
ンプ３１への出力は変化しない。

【００２５】Ｘ軸まわりの回転では、振動方向がＸ軸方
向を向いているのでコリオリ力は作用しない。また、角
加速度による慣性力は、第１、第２の脚に＋Ｚ方向の力
として働く時には第３、第４の脚には−Ｚ方向へ働くと
いうように逆向きに作用するが、検出用圧電素子１７は
各脚のＸ軸と直交する側面に貼付されているので、対称
性から第１、第２の脚の検出用圧電素子１７に生じる電
圧と、第３、第４の脚に生じる電圧は等しくなり、減算
回路２７によってこの変化は打ち消される。したがっ
て、Ｘ軸回りの回転ではロックインアンプ３１の出力は
変化しない。

【００２６】Ｙ軸回りの回転では、コリオリ力は各脚に
Ｚ軸方向に作用する。第１の脚１と第２の脚３に作用す
る方向は互いに逆向きであるが、検出用圧電素子１７は
各脚のＸ軸と直交する側面に貼付されているので、対称
性から第１の脚１と第２の脚３の検出用圧電素子１７に
生じる電圧は等しい。一方、第３の脚５と第４の脚７も
同様であり、どの脚の検出用圧電素子１７にも等しい電
圧が生じる。したがって、減算回路２７によりこの変化
は打ち消され、ロックインアンプ３１の出力は変化しな
い。また、角加速度による慣性力もＺ軸方向に作用し、
第１の脚１と第２の脚３に作用する方向は互いに逆向き
であるが、検出用圧電素子１７は各脚のＸ軸と直交する
側面に貼付されているので、対称性から第１の脚１と第
２の脚３の検出用圧電素子１７に生じる電圧は等しい。
第３の脚と第４の脚もこれと同様であり、どの脚の検出
用圧電素子にも等しい電圧が生じる。したがって減算回
路２７によりこの変化は打ち消され、ロックインアンプ
３１の出力は変化しない。したがってＹ軸回りの回転で
はロックインアンプの出力は変化しない。

【００２７】以上見てきたように、本実施形態によれば
ロックインアンプに出力を与えるのはＺ軸回りの回転の
角速度だけであり、他の外乱に対しては感度がなく、良
好な角速度の検出を行うことができる。

【００２８】この実施形態では駆動用圧電素子を第１、
第３の脚にのみ貼付した例を示したが、各脚の全部に駆
動用圧電素子を貼付して振動の駆動に用いても構わな
い。また、本実施形態では各脚が＋Ｚ軸方向から見て右
回りに第１の脚、第２の脚、第３の脚、第４の脚という
ように配置されている例を示したが、回転方向に対して
第１の脚と第３の脚の運動が同相であり、第２の脚と第
４の脚の運動が同相であり、第１、第３の脚の運動と第
２、第４の脚の運動が逆相であることが重要であって、
図３に示すように、＋Ｚ軸方向から見て右回りに第１の
脚、第２の脚、第４の脚、第３の脚の順に配置されてい
てもよい。

【００２９】（実施形態２）図４は本発明における第２
の実施形態であり、各脚が同一面内にあり、同一の向き
に向いてい実施形態である。脚が伸びる向きをＹ軸、各
脚が含まれる面内でＹ軸と直交する方向をＸ軸、各脚が
含まれる面に垂直な方向をＺ軸として右手系を設定す
る。第１、第２の脚はＺ軸方向から見て右回りの方向に
偏位した付加質量１１をもつ。第３、第４の脚はＺ軸方
向から見て左回りの方向に偏位した付加質量１１をも
つ。基部９には全体を支持するための梁を備えており、
梁１３は基部９のＸ軸方向の運動を許すような冗長部１
５をもち、ばね要素として働く。基部、脚、梁は同一の
材料からなり、温度による弾性率の変化が少ないエリン
バーや石英ガラスによって形成される。各々の脚にはそ
の付け根の側面に圧電素子がそれぞれ貼付されており検
出用圧電素子１７として用いられ、脚の振幅に比例した
電圧が測定される。また、第１、第３の脚の付け根には
駆動用圧電素子１９も貼付される。

【００３０】本実施形態の振動ジャイロを構成する駆動
検出回路は実施形態１に示したものと同一で良い。ブロ
ック図を図２に示す。第１、第２の脚の検出用圧電素子
１７は加算回路Ａ２１に接続される。一方、第３、第４
の脚の検出用圧電素子１７は加算回路Ｂ２３に接続され
る。加算回路Ａ２１と加算回路Ｂ２３の出力は共に加算
回路Ｃ２５および減算回路２７に接続され、加算、減算
が行われる。加算回路Ｃ２５の出力は駆動回路２９を通
って基部９に貼付された駆動用圧電素子１９に入力され
る。駆動回路２９は自動利得制御回路とバンドパスフィ
ルタとインバータと移相回路を含み、脚の振幅を安定化
するとともに、Ｘ軸方向に対し第１の脚１の振動と第３
の脚５の振動が同相になり、第２の脚３の振動と第４の
脚７の振動が同相になり、第１、第３の脚の振動と第
２、第４の脚の振動が互いに逆相になるような発振モー
ドの選択が行われる。減算回路２７の出力はロックイン
アンプ３１に入力され加算回路Ｃ２５の出力を参照信号
として位相検波され、振幅に比例した直流電圧が出力さ
れる。ロックインアンプ３１は入力信号をバンドパスフ
ィルターを通した後、参照信号を二値化したものを基準
として交番に反転し直流化し、さらにローパスフィルタ
を通して直流分を出力するものであり、雑音を除去し参
照信号に同期した信号のみを取り出すことができるもの
である。

【００３１】つぎにこの実施形態の動作について説明す
る。前述したように、駆動回路２９によって回転方向に
対して第１の脚１の振動と第３の脚５の振動は同相に、
第２の脚３の振動と第４の脚７の振動も同相に、第１、
第３の脚の振動と第２、第４の脚の振動は互いに逆相に
なるように励振される。たとえば、ある瞬間の第１の脚
１の速度が−Ｘ方向とすると、第２の脚３は＋Ｘ方向
に、第３の脚５は−Ｘ方向、第４の脚７は＋Ｘ方向にそ
れぞれ運動している。これらの運動方向を図４に実線矢
印で示す。このように脚は発振するので、角速度が働か
ない場合には、各脚の圧電素子の出力は同相で同じ大き
さであり、減算回路２７の出力はゼロである。したがっ
てロックインアンプ３１の出力もゼロである。

【００３２】一方、角速度が働くと各脚の付加質量１１
にコリオリ力が働く。たとえばＺ軸の回りに＋Ｘから＋
Ｙの方向に回るような角速度Ωが働くと、物理法則にし
たがって、前記の瞬間には第１の脚１の付加質量１１に
は＋Ｙ方向に、第２の脚３の付加質量１１には−Ｙ方向
に、第３の脚５の付加質量１１には＋Ｙ方向に、第４の
脚７の付加質量１１には−Ｙ方向にそれぞれコリオリ力
が作用する。コリオリ力の方向を図４に破線矢印で示
す。付加質量１１は脚の軸から偏位しているのでコリオ
リ力は各脚に対して力のモーメントを生じる。振動の方
向とコリオリ力が与える力のモーメントの方向が一致し
ていれば、振幅は大きくなり逆ならば小さくなるので、
今の場合、第１、第２の脚の振幅は大きくなり、第３、
第４の脚の振幅は小さくなる。このため加算回路Ａ２１
と加算回路Ｂ２３の出力には振幅差が現れ、減算回路２
７によってその差は２倍となって取り出される。この振
幅は角速度に比例し、振幅差の符号は角速度の向きによ
って逆になるので、したがってロックインアンプ３１か
らの出力は角速度に比例するものとなり、角速度の向き
と大きさを検出することができる。

【００３３】ここで、外乱が与えられた場合を考える。
たとえば、Ｚ方向に並進加速度が加えられた場合、各脚
に力が加わるので検出用圧電素子１７の出力が変化する
が、各脚に加わる変化は同一なので減算回路２７によっ
てこの変化は打ち消され、ロックインアンプ３１からの
出力は変化しない。また、Ｘ方向に並進加速度が加えら
れた場合には、各脚には同様な力が加わるが、第１と第
２の脚では運動の向きが逆なので、一方の振幅を増加さ
せる向きに作用する時には、他方には振幅を減少させる
向きに作用し、逆の働きをするため加算回路Ａ２１によ
って、Ｘ方向の並進加速度による変化は打ち消される。
この働きは第３、第４の脚についても同様であり、加算
回路Ｂ２３によってＸ方向の並進加速度による変化は打
ち消される。Ｙ方向に並進加速度が加えられた場合には
付加質量１１に力が作用するが、第１の脚１の付加質量
１１と第２の脚３の付加質量１１に働く力は一方が振幅
を増加させる向きに作用する時、他方は振幅を減少させ
る向きに作用し、逆の働きをするので加算回路Ａ２１に
よってＹ方向の並進加速度による変化は打ち消される。
第３、第４の脚についても同様に加算回路Ｂ２３によっ
てＹ方向の並進加速度による変化は打ち消される。した
がって、どのような方向に並進加速度を受けてもその影
響を打ち消すことができる。

【００３４】つぎに、回転が加えられた場合を考える。
一般に回転運動により音叉には遠心力と角速度によるコ
リオリ力が働く。さらに角速度が変化する場合、すなわ
ち角加速度が加わる場合には、それによる慣性力が回転
方向に加わる。この内遠心力は、回転中心までの距離が
音叉の大きさに対して充分大きければ、各脚に働く力は
同じ大きさの並進力と見なせるので、先に述べた理由に
よりこれによる影響は受けない。コリオリ力と角加速度
による慣性力は各方向により以下のように作用する。

【００３５】Ｚ軸まわりの回転では、コリオリ力は各脚
の付加質量１１に作用し、先に述べたようにロックイン
アンプ３１からは角速度に比例した出力が得られる。ま
た、角加速度による慣性力の第１、第２の脚への作用を
考えると第１の脚の振幅を増加させる向きに作用する時
には、第２の脚の振幅を減少させる向きに作用し、逆の
働きをするので加算回路Ａによってこの変化は打ち消さ
れる。第３、第４の脚への作用も同様なので加算回路Ｂ
によってこの変化は打ち消され、したがってロックイン
アンプへの出力は変化しない。

【００３６】Ｘ軸まわりの回転では、振動方向がＸ軸方
向を向いているのでコリオリ力は作用しない。また、角
加速度による慣性力は、各脚に同様に作用するので、減
算回路によってこの変化は打ち消される。したがってＸ
軸回りの回転ではロックインアンプの出力は変化しな
い。

【００３７】Ｙ軸回りの回転では、コリオリ力は各脚に
Ｚ軸方向に作用する。第１の脚と第２の脚に作用する方
向は互いに逆向きであるが、検出用圧電素子１７は各脚
のＸ軸と直交する側面に貼付されているので、対称性か
ら第１の脚１と第２の脚３の検出用圧電素子に生じる電
圧は等しい。一方、第３の脚５と第４の脚７も同様であ
り、どの脚の検出用圧電素子にも等しい電圧が生じる。
したがって、減算回路２７によりこの変化は打ち消さ
れ、ロックインアンプ３１の出力は変化しない。また、
角加速度による慣性力もＺ軸方向に作用する。第１の脚
１と第４の脚７には方向は逆向きだが、同じ大きさの力
が作用するので第１の脚１の検出用圧電素子１７に生じ
る電圧と第４の脚７の検出用圧電素子１７に生じる電圧
は等しい。第２の脚３と第３の脚５に作用する力も方向
は逆向きだが、同じ大きさの力が作用するので、第２の
脚３の検出用圧電素子１７に生じる電圧と第３の脚５の
検出用圧電素子に生じる電圧は等しい。したがって、加
算回路Ａ２１と加算回路Ｂ２３の出力は等しいので減算
回路２７の出力は零になる。したがってＹ軸回りの回転
ではロックインアンプ３１の出力は変化しない。

【００３８】以上見てきたように、本実施形態によれば
ロックインアンプ３１に出力を与えるのはＺ軸回りの回
転の角速度だけであり、他の外乱に対しては感度がな
く、良好な角速度の検出を行うことができる。

【００３９】本実施形態では付加質量１１の向きがＺ軸
から見て右回りの方向に偏位している第１、第２の脚と
左回りの方向に偏位している第３、第４の脚がＸ軸のマ
イナス方向からプラス方向に順番に第１、第２、第３、
第４の脚と並んでいる場合を示したが、第１の脚の振動
と第３の脚の振動が同相であり、第２の脚の振動と第４
の脚の振動が同相であり、第１、第３の脚の振動と第
２、第４の脚の振動が互いに逆相であることが重要なの
であって。たとえば、図５に示すように第１、第２、第
４、第３の順に脚が並んでいても、図６に示すように第
１、第３、第２、第４の順に脚が並んでいても、図７に
示すように第１、第４、第２、第３の順に脚が並んでい
ても、図８に示すように第３、第１、第４、第２の順に
脚が並んでいても、図９に示すように第３、第２、第
４、第１の順に脚が並んでいても、図１０に示すように
第３、第４、第１、第２の順に脚が並んでいても、図１
１に示すように第３、第４、第２、第１の順に脚が並ん
でいても、それぞれ同様の効果が得られるので良い。

【００４０】また、本実施形態では第１、第３の脚にの
み駆動用圧電素子を貼付する例を示したが、各脚の全部
に駆動用圧電素子を貼付しても良い。

【００４１】（実施形態３）図１２は本発明の第３の実
施形態の形状を示す図面であり、各脚が同一の面内に存
在せず、かつ同一の方向に伸びている例である。各脚の
伸びている方向をＹ軸、振動方向をＸ軸、Ｘ軸とＹ軸に
共に直交する方向をＺ軸として右手系を設定する。第
１、第２の脚はＺ軸方向から見て右回りの向きに偏位し
た付加質量１１をもち、第３、第４の脚は、Ｚ軸方向か
ら見て左回りの向きに偏位した付加質量１１をもつ。第
１、第２の脚と第３、第４の脚はＺ方向に重なってい
る。第１、第２の脚の基部と第３、第４の脚の基部は連
結されているが、連結部材は基部と一体であっても良い
し、他の部材を用いて連結しても良い。基部９の底面は
全体の支持に用いられる。脚および基部９の材料は温度
による弾性率の変化が少ないエリンバーや石英ガラスな
どから選ばれる。第１および第３の脚には振動駆動手段
として駆動用圧電素子１９が脚の内側の側面部に貼付さ
れている。また、各脚の外側側面部にも検出用圧電素子
１７が貼付されており、検出手段として用いられ脚の振
幅に比例した電圧が測定される。

【００４２】この実施形態の振動ジャイロを構成する駆
動検出回路は実施形態１と同様である。図２にブロック
図を示す。第１、第２の脚の検出用圧電素子１７は加算
回路Ａ２１に接続される。一方、第３、第４の脚の検出
用圧電素子１７は加算回路Ｂ２３に接続される。加算回
路Ａ２１と加算回路Ｂ２３の出力は共に加算回路Ｃ２５
および減算回路２７に接続され、加算、減算が行われ
る。加算回路Ｃ２５の出力は駆動回路２９を通って各脚
に貼付された駆動用圧電素子１９に入力される。駆動回
路２９は自動利得制御回路とバンドパスフィルタとイン
バータと移相回路を含み、脚の振幅を安定化するととも
に、Ｘ軸方向に対し第１の脚１の振動と第３の脚５の振
動が同相になり、第２の脚３の振動と第４の脚７の振動
が同相になり、第１、第３の脚の振動と第２、第４の脚
の振動が互いに逆相になるような発振モードの選択が行
われる。減算回路２７の出力はロックインアンプ３１に
入力され加算回路Ｃ２５の出力を参照信号として位相検
波され、振幅に比例した直流電圧が出力される。ロック
インアンプ３１は入力信号をバンドパスフィルターを通
した後、参照信号を二値化したものを基準として交番に
反転し直流化し、さらにローパスフィルタを通して直流
分を出力するものであり、雑音を除去し参照信号に同期
した信号のみを取り出すことができるものである。

【００４３】つぎに本実施形態の動作について説明す
る。前述したように、駆動回路２９によって第１の脚１
の振動と第３の脚５の振動は同相に、第２の脚３の振動
と第４の脚７の振動も同相に、第１、第３の脚の振動と
第２、第４の脚の振動は互いに逆相になるように励振さ
れる。たとえば、ある瞬間の第１の脚１の速度が−Ｘ方
向とすると、第２の脚３は＋Ｘ方向に、第３の脚５は−
Ｘ方向、第４の脚７は＋Ｘ方向にそれぞれ運動してい
る。このように脚は発振するので、角速度が働かない場
合には、各脚の検出用圧電素子１７の出力は同相で同じ
大きさであり、減算回路２７の出力はゼロである。した
がってロックインアンプ３１の出力もゼロである。

【００４４】一方、角速度が働くと各脚の付加質量１１
にコリオリ力が働く。たとえばＺ軸の回りに＋Ｘから＋
Ｙの方向に回るような角速度Ωが働くと、物理法則にし
たがって、前記の瞬間には第１の脚１の付加質量１１に
は＋Ｙ方向に、第２の脚３の付加質量１１には−Ｙ方向
に、第３の脚５の付加質量１１には＋Ｙ方向に、第４の
脚７の付加質量１１には−Ｙ方向にそれぞれコリオリ力
が作用する。付加質量１１は脚の軸から偏位しているの
でコリオリ力は各脚に対して力のモーメントを生じる。
振動の方向とコリオリ力が与える力のモーメントの方向
が一致していれば、振幅は大きくなり逆ならば小さくな
るので、今の場合、第１、第２の脚の振幅は大きくな
り、第３、第４の脚の振幅は小さくなる。このため加算
回路Ａ２１と加算回路Ｂ２３の出力には振幅差が現れ、
減算回路２７によってその差は２倍となって取り出され
る。この振幅は角速度に比例し、振幅差の符号は角速度
の向きによって逆になるので、したがってロックインア
ンプ３１からの出力は角速度Ωに比例するものとなり、
角速度の向きと大きさを検出することができる。

【００４５】ここで、外乱が与えられた場合を考える。
たとえば、Ｚ方向に並進加速度が加えられた場合、各脚
に力が加わるので検出用圧電素子１７の出力が変化する
が、各脚に加わる変化は同一なので減算回路２７によっ
てこの変化は打ち消され、ロックインアンプ３１からの
出力は変化しない。また、Ｘ方向に並進加速度が加えら
れた場合には、各脚にはＸ方向に同様な力が加わるが、
第１と第２の脚では運動の向きが逆なので、一方が振幅
を増加させる向きに作用する時には、他方は振幅を減少
させる向きに作用し、逆の働きをするため加算回路Ａ２
１によって、Ｘ方向の並進加速度による変化は打ち消さ
れる。この働きは第３、第４の脚についても同様であ
り、加算回路Ｂ２３によってＸ方向の並進加速度による
変化は打ち消される。Ｙ方向に並進加速度が加えられた
場合には付加質量１１に力が作用するが、第１の脚１の
付加質量１１と第２の脚３の付加質量１１に働く力は一
方が振幅を増加させる向きに作用する時、他方は振幅を
減少させる向きに作用し、逆の働きをするので加算回路
Ａ２１によってＹ方向の並進加速度による変化は打ち消
される。第３、第４の脚についても同様に加算回路Ｂ２
３によってＹ方向の並進加速度による変化は打ち消され
る。したがって、どのような方向に並進加速度を受けて
もその影響を打ち消すことができる。

【００４６】つぎに、回転が加えられた場合を考える。
一般に回転運動により音叉には遠心力と角速度によるコ
リオリ力が働く。さらに角速度が変化する場合、すなわ
ち角加速度が加わる場合には、それによる慣性力が回転
方向に加わる。この内遠心力は、回転中心までの距離が
音叉の大きさに対して充分大きければ、各脚に働く力は
同じ大きさの並進力と見なせるので、先に述べた理由に
よりこれによる影響は受けない。コリオリ力と角加速度
による慣性力は各方向により以下のように作用する。

【００４７】Ｚ軸まわりの回転では、コリオリ力は各脚
の付加質量に作用し、先に述べたようにロックインアン
プからは角速度に比例した出力が得られる。また、角加
速度による慣性力による第１、第２の脚への作用を考え
ると、第１の脚の振幅を増加させる向きに作用する時に
は、第２の脚の振幅を減少させる向きに作用し、逆の働
きをするので加算回路Ａ２１によってこの変化は打ち消
される。第３、第４の脚への作用も同様なので加算回路
Ｂ２３によってこの変化は打ち消され、したがってロッ
クインアンプ３１への出力は変化しない。

【００４８】Ｘ軸まわりの回転では、振動方向がＸ軸方
向を向いているのでコリオリ力は作用しない。また、角
加速度による慣性力は、各脚にＺ方向の力として同様に
加わるので各脚の検出用圧電素子１７に生じる電圧は等
しく、減算回路２７によってこの変化は打ち消される。
したがってＸ軸回りの回転ではロックインアンプ３１の
出力は変化しない。

【００４９】Ｙ軸回りの回転では、コリオリ力は各脚に
Ｚ軸方向に作用する。第１の脚１と第２の脚３に作用す
る方向は互いに逆向きであるが、検出用圧電素子１７は
各脚のＸ軸と直交する側面に貼付されているので、対称
性から第１の脚１と第２の脚３の検出用圧電素子１７に
生じる電圧は等しい。一方、第３の脚５と第４の脚７も
同様であり、どの脚の検出用圧電素子１７にも等しい電
圧が生じる。したがって、減算回路２７によりこの変化
は打ち消され、ロックインアンプ３１の出力は変化しな
い。また、角加速度による慣性力もＺ軸方向に作用し、
第１の脚１と第２の脚３に作用する方向は互いに逆向き
であるが、検出用圧電素子１７は各脚のＸ軸と直交する
側面に貼付されているので、対称性から第１の脚１と第
２の脚３の検出用圧電素子１７に生じる電圧は等しい。
第３の脚５と第４の脚７も同様であり、どの脚の検出用
圧電素子１７にも等しい電圧が生じる。したがって、減
算回路２７によりこの変化は打ち消され、ロックインア
ンプ３１の出力は変化しない。したがってＹ軸回りの回
転ではロックインアンプの出力は変化しない。

【００５０】以上見てきたように、本実施形態によれば
ロックインアンプに出力を与えるのはＺ軸回りの回転の
角速度だけであり、他の外乱に対しては感度がなく、良
好な角速度の検出を行うことができる。

【００５１】本実施形態では第１、第２の脚の振動面が
同一の面内にあり、第３、第４の脚の振動面が同一の面
内にある例を示したが、第１の脚の振動と第３の脚の振
動が同相であり、第２の脚の振動と第４の脚の振動が同
相であり、第１、第３の脚の振動と第２、第４の脚の振
動が互いに逆相であることが重要なのであり、図１３に
示すように第１、第３の脚の振動面が同一面内にあり、
第２、第４の脚の振動面が同一面内にあっても良い。ま
た、図１４に示すように付加質量が音叉の内側に向かっ
て偏位していても良い。

【００５２】（実施形態４）図１５は本発明の第４の実
施形態の形状を示す図であり、第１の脚１、第２の脚３
と第３の脚５、第４の脚７が基部９を挟んで互いに反対
向きに伸びている形状で、材料に水晶を用いた例であ
る。水晶には右水晶と左水晶があることが知られている
が、結晶軸の取り方が異なるだけで他の性質は同様なの
で、以下では右水晶の場合を例とする。水晶の結晶軸を
Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸とし、第１，第２の脚が伸びる向きを
Ｙ’軸、各脚が含まれる面内でＹ’軸と直交する方向を
Ｘ’軸、各脚が含まれる面に垂直な方向をＺ’軸として
右手系を設定する。第１、第２の脚はＺ’軸方向から見
て右回りの方向に偏位した付加質量１１をもつ。第３、
第４の脚はＺ’軸方向から見て左回りの方向に偏位した
付加質量１１をもつ。基部９には全体を支持するための
梁１３を備えており、梁１３は基部のＸ’軸方向の運動
を許すような冗長部１５をもち、ばね要素として働く。
基部、脚、梁は同一の材料からなり、水晶で形成され
る。Ｘ’軸は水晶の結晶軸であるＸ軸に一致しており、
Ｙ’軸、Ｚ’軸はＸ軸の回りにＹ軸、Ｚ軸を１度〜８度
回転した方向にとる。これは水晶の異方性による共振周
波数の温度による変化を最小にするためである。各脚に
は四方の側面に電極が蒸着されている。電極の材料は下
地がＣｒであり、上層部はＡｇまたはＡｕである。脚の
側面の電極の内、Ｘ’軸に直交する面にある電極は駆動
電極３３あるいは検出電極３５として用いられる。Ｚ’
軸に直交する面にある電極は接地電極３７として用いら
れる。水晶の圧電効果はＺ軸方向には現れないので、駆
動、検出にはＸ軸方向の電界成分が用いられる。図１６
は脚の電極を含む断面図である。矢印は電界のＸ方向成
分の向きを示す。ここに示すように脚の左半分に＋Ｘ方
向の電界を印加し、右半分に−Ｘ方向の電解を印加した
場合には左半分は伸張し、右半分は収縮するので脚は右
方向に屈曲する。また、たとえば脚の左半分だけに＋Ｘ
方向の電解を印加した場合には左半分が伸張し右方向へ
の屈曲が生じ、結果的に右半分は収縮するので右側の電
極には負電圧が発生する（印加電圧とは極性が逆になる
ことに注意されたい）。

【００５３】図１７は本発明の振動ジャイロを構成する
駆動検出回路を示したブロック図である。第１の脚１の
検出電極３５はインバータ３９を介して加算回路Ａ２１
に接続される。また、第２の脚３の検出電極３５も加算
回路Ａ２１に接続される。一方、第３の脚５の検出電極
３５は加算回路Ｂ２３に接続される。また、第４の脚７
の検出電極３５はインバータ３９を介して加算回路Ｂ２
３に接続される。加算回路Ａ２１と加算回路Ｂ２３の出
力は共に加算回路Ｃ２５および減算回路２７に接続さ
れ、加算、減算が行われる。加算回路Ｃ２５の出力は駆
動回路２９を通って駆動電極３３に入力される。駆動回
路２９は自動利得制御回路とバンドパスフィルタと移相
回路を含み、脚の振幅を安定化するとともに、Ｘ軸方向
に対し第１の脚１の振動と第３の脚５の振動が同相にな
り、第２の脚３の振動と第４の脚７の振動が同相にな
り、第１、第３の脚の振動と第２、第４の脚の振動が互
いに逆相になるような発振モードの選択が行われる。減
算回路２７の出力はロックインアンプ３１に入力され加
算回路Ｃ２５の出力を参照信号として位相検波され、振
幅に比例した直流電圧が出力される。ロックインアンプ
３１は入力信号をバンドパスフィルターを通した後、参
照信号を二値化したものを基準として交番に反転し直流
化し、さらにローパスフィルタを通して直流分を出力す
るものであり、雑音を除去し参照信号に同期した信号の
みを取り出すことができるものである。

【００５４】つぎに本実施形態の動作について説明す
る。前述したように、駆動回路２９によって回転方向に
対して第１の脚１の振動と第３の脚５の振動は同相に、
第２の脚３の振動と第４の脚７の振動も同相に、第１、
第３の脚の振動と第２、第４の脚の振動は互いに逆相に
なるように励振される。たとえば、ある瞬間の第１の脚
１の速度が−Ｘ’方向とすると、第２の脚３は＋Ｘ’方
向に、第３の脚５は＋Ｘ’方向、第４の脚７は−Ｘ’方
向にそれぞれ運動している。これらの運動方向を図１５
に実線矢印で示す。このように脚は発振するので、角速
度が働かない場合には、第１、第４の脚の検出電極３５
のインバータ３９後の出力と、第２、第３の脚の検出電
極３５の出力は同相で同じ大きさであり、減算回路２７
の出力はゼロである。したがってロックインアンプ３１
の出力もゼロである。

【００５５】一方、角速度が働くと各脚の付加質量１１
にコリオリ力が働く。たとえばＺ’軸の回りで＋Ｘ’か
ら＋Ｙ’の方向に回るような角速度Ωが働くと、物理法
則にしたがって、前記の瞬間には第１の脚１の付加質量
１１には＋Ｙ’方向に、第２の脚３の付加質量１１には
−Ｙ’方向に、第３の脚５の付加質量１１には−Ｙ’方
向に、第４の脚７の付加質量１１には＋Ｙ’方向にそれ
ぞれコリオリ力が作用する。コリオリ力の方向を図１５
に破線矢印で示す。付加質量１１は脚の軸から偏位して
いるのでコリオリ力は各脚に対して力のモーメントを生
じる。振動の方向とコリオリ力が与える力のモーメント
の方向が一致していれば、振幅は大きくなり逆ならば小
さくなるので、今の場合、第１、第２の脚の振幅は大き
くなり、第３、第４の脚の振幅は小さくなる。このため
加算回路Ａ２１と加算回路Ｂ２３の出力には振幅差が現
れ、減算回路２７によってその差は２倍となって取り出
される。この振幅は角速度Ωに比例し、振幅差の符号は
角速度の向きによって逆になるので、したがってロック
インアンプ３１からの出力は角速度に比例するものとな
り、角速度の向きと大きさを検出することができる。

【００５６】ここで、外乱が与えられた場合を考える。
たとえば、Ｚ’方向に並進加速度が加えられた場合、各
脚に力が加わるので検出電極３５の出力が変化するが、
各脚に加わる変化は同一なので減算回路２７によってこ
の変化は打ち消され、ロックインアンプ３１からの出力
は変化しない。また、Ｘ’方向に並進加速度が加えられ
た場合には、各脚には同様な力が加わるが、第１と第２
の脚では運動の向きが逆なので、一方が振幅を増加させ
る向きに作用する時には、他方は振幅を減少させる向き
に作用し、逆の働きをするため加算回路Ａ２１によっ
て、Ｘ’方向の並進加速度による変化は打ち消される。
この働きは第３、第４の脚についても同様であり、加算
回路Ｂ２３によってＸ’方向の並進加速度による変化は
打ち消される。Ｙ’方向に並進加速度が加えられた場合
には、付加質量１１に力が作用するが、第１の脚１の付
加質量１１と第２の脚３の付加質量１１に働く力は一方
が振幅を増加させる向きに作用する時、他方は振幅を減
少させる向きに作用し、逆の働きをするので加算回路Ａ
２１によってＹ’方向の並進加速度による変化は打ち消
される。第３、第４の脚についても同様に加算回路Ｂ２
３によってＹ’方向の並進加速度による変化は打ち消さ
れる。したがって、どのような方向に並進加速度を受け
てもその影響を打ち消すことができる。

【００５７】つぎに、回転が加えられた場合を考える。
一般に回転運動により音叉には遠心力と角速度によるコ
リオリ力が働く。さらに角速度が変化する場合、すなわ
ち角加速度が加わる場合には、それによる慣性力が回転
方向に加わる。この内遠心力は、回転中心までの距離が
音叉の大きさに対して充分大きければ、各脚に働く力は
同じ大きさの並進力と見なせるので、先に述べた理由に
よりこれによる影響は受けない。コリオリ力と角加速度
による慣性力は各方向により以下のように作用する。

【００５８】Ｚ’軸まわりの回転では、コリオリ力は各
脚の付加質量１１に作用し、先に述べたようにロックイ
ンアンプ３１からは角速度に比例した出力が得られる。
角加速度による慣性力の第１、第２の脚への作用を考え
ると第１の脚１の振幅を増加させる向きに作用する時に
は、第２の脚３の振幅を減少させる向きに作用し、逆の
働きをするので加算回路Ａ２１によってこの変化は打ち
消される。第３、第４の脚への作用も同様なので加算回
路Ｂ２３によってこの変化は打ち消され、したがってロ
ックインアンプ３１への出力は変化しない。

【００５９】Ｘ’軸まわりの回転では、振動方向がＸ’
軸方向を向いているのでコリオリ力は作用しない。ま
た、角加速度による慣性力は、第１、第２の脚にＺ’方
向の力として働く時には第３、第４の脚には−Ｚ’方向
へ働くというように逆向きに作用するが、検出電極３５
は各脚のＸ’軸と直交する面にあるので、対称性から第
１、第２の脚の検出電極３５に生じる電圧と、第４、第
３の脚に生じる電圧はそれぞれ等しくなり、よって加算
回路Ａ２１の出力と加算回路Ｂ２３の出力は等しいの
で、減算回路２７によってこの変化は打ち消される。し
たがってＸ’軸回りの回転ではロックインアンプの出力
は変化しない。

【００６０】Ｙ’軸回りの回転では、コリオリ力は各脚
にＺ’軸方向に作用する。第１の脚１と第２の脚３に作
用する方向は互いに逆向きであるが、検出電極３５は各
脚のＸ’軸と直交する側面にあるので、対称性から第１
の脚１の検出電極３５のインバータ３９後の出力と第２
の脚の検出電極に生じる電圧は等しい。一方、第３の脚
５と第４の脚７も同様なので、加算回路Ａ２１と加算回
路Ｂ２３の出力は等しい。したがって、減算回路２７に
よりこの変化は打ち消され、ロックインアンプ３１の出
力は変化しない。また、角加速度による慣性力もＺ’軸
方向に作用し、第１の脚１と第２の脚３に作用する方向
は互いに逆向きであるが、検出電極３５は各脚のＸ’軸
と直交する側面に貼付されているので、対称性から第１
の脚１の検出電極３５のインバータ３９後の出力と第２
の脚３の検出電極３５に生じる電圧は等しい。第３の脚
と第４の脚も同様なので、加算回路Ａ２１と加算回路Ｂ
２３の出力は等しい。したがって、減算回路２７により
この変化は打ち消され、ロックインアンプ３１の出力は
変化しない。したがってＹ’軸回りの回転ではロックイ
ンアンプの出力は変化しない。

【００６１】以上見てきたように、本実施形態によれば
ロックインアンプに出力を与えるのはＺ軸回りの回転の
角速度だけであり、他の外乱に対しては感度がなく、良
好な角速度の検出を行うことができる。

【００６２】この実施形態では第１および第３の脚の駆
動電極によって励振する例を示したが、駆動電極は全部
の脚にあっても構わない。また、本実施形態では各脚が
＋Ｚ軸方向から見て右回りに第１の脚、第２の脚、第３
の脚、第４の脚というように配置されている例を示した
が、回転方向に対して第１の脚と第３の脚の運動が同相
であり、第２の脚と第４の脚の運動が同相であり、第
１、第３の脚の運動と第２、第４の脚の運動が逆相であ
ることが重要なのであって、＋Ｚ軸方向から見て右回り
に第１の脚、第２の脚、第４の脚、第３の脚の順に配置
されていても構わない。

【００６３】（実施形態５）図１８は本発明の第５の実
施形態であり、各脚が同一面内にあり、同一の向きに伸
びている例であり、材料として水晶を用いた例である。
水晶には右水晶と左水晶があることが知られているが、
軸の取り方が異なるだけで他の性質は同様なので、以下
では右水晶を例に説明する。水晶の結晶軸をＸ軸、Ｙ
軸、Ｚ軸とし、各脚が伸びる向きをＹ’軸、各脚が含ま
れる面内でＹ’軸と直交する方向をＸ’軸、各脚が含ま
れる面に垂直な方向をＺ’軸として右手系を設定する。
第１、第２の脚は、Ｚ’軸方向から見て右回りの方向に
偏位した付加質量１１をもつ。第３、第４の脚は、Ｚ’
軸方向から見て左回りの方向に偏位した付加質量１１を
もつ。基部９には全体を支持するための梁を備えてお
り、梁１３は基部９のＸ’軸方向の運動を許すような冗
長部１５をもち、ばね要素として働く。基部、脚、梁は
同一の材料からなり、水晶で形成される。Ｘ’軸は水晶
の結晶軸であるＸ軸に一致しており、Ｙ’軸、Ｚ’軸は
Ｘ軸の回りにＹ軸、Ｚ軸を１度〜８度回転した方向にと
る。これは水晶の異方性による共振周波数の温度による
変化を最小にするためである。各脚には四方の側面に電
極が蒸着されている。電極の材料は下地がＣｒであり、
上層部はＡｇまたはＡｕである。脚の側面の電極の内、
Ｘ’軸に直交する面にある電極は駆動電極３３あるいは
検出電極３５として用いられる。Ｚ’軸に直交する面に
ある電極は接地電極３７として用いられる。水晶の圧電
効果はＺ軸方向には現れないので、駆動、検出にはＸ軸
方向の電界成分が用いられる。

【００６４】本実施形態の振動ジャイロを構成する駆動
検出回路は実施形態４のものと同一で良い。図１７にブ
ロック図を示す。第１の脚１の検出電極３５はインバー
タ３９を介して加算回路Ａ２１に接続される。また、第
２の脚３の検出電極子３５も加算回路Ａに接続される。
一方、第３の脚５の検出電極３５は加算回路２３に接続
される。また、第４の脚７の検出電極３５はインバータ
３９を介して加算回路Ｂ２３に接続される。加算回路Ａ
２１と加算回路Ｂ２３の出力は共に加算回路Ｃ２５およ
び減算回路２７に接続され、加算、減算が行われる。加
算回路Ｃ２５の出力は駆動回路２９を通って駆動電極３
３に入力される。駆動回路２９は自動利得制御回路とバ
ンドパスフィルタと移相回路を含み、脚の振幅を安定化
するとともに、Ｘ軸方向に対し第１の脚１の振動と第３
の脚５の振動が同相になり、第２の脚３の振動と第４の
脚７の振動が同相になり、第１、第３の脚の振動と第
２、第４の脚の振動が互いに逆相になるような発振モー
ドの選択が行われる。減算回路２７の出力はロックイン
アンプ３１に入力され加算回路Ｃ２５の出力を参照信号
として位相検波され、振幅に比例した直流電圧が出力さ
れる。ロックインアンプ３１は入力信号をバンドパスフ
ィルターを通した後、参照信号を二値化したものを基準
として交番に反転し直流化し、さらにローパスフィルタ
を通して直流分を出力するものであり、雑音を除去し参
照信号に同期した信号のみを取り出すことができるもの
である。

【００６５】つぎに本実施形態の動作について説明す
る。前述したように、駆動回路２９によってＺ’軸回り
の回転方向に対して第１の脚１の振動と第３の脚５の振
動は同相に、第２の脚３の振動と第４の脚７の振動も同
相に、第１、第３の脚の振動と第２、第４の脚の振動は
互いに逆相になるように励振される。たとえば、ある瞬
間の第１の脚１の速度が−Ｘ’方向とすると、第２の脚
は＋Ｘ’方向に、第３の脚は−Ｘ’方向、第４の脚は＋
Ｘ’方向にそれぞれ運動している。これらの運動方向を
図１８に実線矢印で示す。このように脚は発振するの
で、角速度が働かない場合には、第１、第４の脚の検出
電極３５のインバータ３９後の出力と第２、第３の脚の
検出電極３５の出力は同相で同じ大きさであり、減算回
路の出力はゼロである。したがってロックインアンプの
出力もゼロである。

【００６６】一方、角速度が働くと各脚の付加質量１１
にコリオリ力が働く。たとえばＺ’軸の回りに＋Ｘ’か
ら＋Ｙ’の方向に回るような角速度が働くと、物理法則
にしたがって、前記の瞬間には第１の脚１の付加質量１
１には＋Ｙ’方向に、第２の脚３の付加質量１１には−
Ｙ’方向に、第３の脚５の付加質量１１には＋Ｙ’方向
に、第４の脚７の付加質量１１には−Ｙ’方向にそれぞ
れコリオリ力が作用する。コリオリ力の方向を図１８に
破線矢印で示す。付加質量１１は脚の軸から偏位してい
るのでコリオリ力は各脚に対して力のモーメントを生じ
る。振動の方向とコリオリ力が与える力のモーメントの
方向が一致していれば、振幅は大きくなり逆ならば小さ
くなるので、今の場合、第１、第２の脚の振幅は大きく
なり、第３、第４の脚の振幅は小さくなる。このため加
算回路Ａ２１と加算回路Ｂ２３の出力には振幅差が現
れ、減算回路２７によってその差は２倍となって取り出
される。この振幅は角速度に比例し、振幅差の符号は角
速度の向きによって逆になるので、したがってロックイ
ンアンプ３１からの出力は角速度Ωに比例するものとな
り、角速度の向きと大きさを検出することができる。

【００６７】ここで、外乱が与えられた場合を考える。
たとえば、Ｚ’方向に並進加速度が加えられた場合、各
脚に力が加わるので検出電極の出力が変化するが、各脚
に加わる変化は同一なので減算回路２７によってこの変
化は打ち消され、ロックインアンプ３１からの出力は変
化しない。また、Ｘ’方向に並進加速度が加えられた場
合には、各脚には同様な力が加わるが、第１と第２の脚
では運動の向きが逆なので、一方が振幅を増加させる向
きに作用する時には、他方は振幅を減少させる向きに作
用し、逆の働きをするため加算回路Ａ２１によって、
Ｘ’方向の並進加速度による変化は打ち消される。この
働きは第３、第４の脚についても同様であり、加算回路
Ｂ２３によってＸ’方向の並進加速度による変化は打ち
消される。Ｙ’方向に並進加速度が加えられた場合には
付加質量１１に力が作用するが、第１の脚１の付加質量
１１と第２の脚３の付加質量１１に働く力は一方が振幅
を増加させる向きに作用する時、他方は振幅を減少させ
る向きに作用し、逆の働きをするので加算回路Ａ２１に
よってＹ’方向の並進加速度による変化は打ち消され
る。第３、第４の脚についても同様に加算回路Ｂ２３に
よってＹ’方向の並進加速度による変化は打ち消され
る。したがって、どのような方向に並進加速度を受けて
もその影響を打ち消すことができる。

【００６８】つぎに、回転が加えられた場合を考える。
一般に回転運動により音叉には遠心力と角速度によるコ
リオリ力が働く。さらに角速度が変化する場合、すなわ
ち角加速度が加わる場合には、それによる慣性力が回転
方向に加わる。この内遠心力は、回転中心までの距離が
音叉の大きさに対して充分大きければ、各脚に働く力は
同じ大きさの並進力と見なせるので、先に述べた理由に
よりこれによる影響は受けない。コリオリ力と角加速度
による慣性力は各方向により以下の様に作用する。

【００６９】Ｚ’軸まわりの回転では、コリオリ力は各
脚の付加質量１１に作用し、さきに述べたようにロック
インアンプ３１からは角速度に比例した出力が得られ
る。また角加速度による慣性力の第１、第２の脚への作
用を考えると第１の脚の振幅を増加させる向きに作用す
る時には、第２の脚の振幅を減少させる向きに作用し、
逆の働きをするので加算回路Ａ２１によってこの変化は
打ち消される。第３、第４の脚への作用も同様なので加
算回路Ｂ２３によってこの変化は打ち消され、したがっ
てロックインアンプ３１への出力は変化しない。

【００７０】Ｘ’軸まわりの回転では、振動方向がＸ’
軸方向を向いているのでコリオリ力は作用しない。ま
た、角加速度による慣性力は、各脚に同様に作用するの
で、減算回路２７によってこの変化は打ち消される。し
たがってＸ’軸回りの回転ではロックインアンプ３１の
出力は変化しない。

【００７１】Ｙ’軸回りの回転では、コリオリ力は各脚
にＺ’軸方向に作用する。第１の脚１と第２の脚３に作
用する方向は互いに逆向きであるが、検出電極３５は各
脚のＸ’軸と直交する側面に貼付されているので、対称
性から第１の脚１の検出電極３５のインバータ３９後の
出力と第２の脚３の検出電極３５に生じる電圧は等し
い。一方、第３の脚５と第４の脚７も同様なので、加算
回路Ａ２１と加算回路Ｂ２３の出力は等しい。したがっ
て、減算回路２７によりこの変化は打ち消され、ロック
インアンプ３１の出力は変化しない。また、角加速度に
よる慣性力もＺ’軸方向に作用する。第１の脚１と第４
の脚７には方向は逆向きだが、同じ大きさの力が作用す
るので第１の脚１の検出電極３５に生じる電圧と第４の
脚７の検出電極３５に生じる電圧は等しい。第２の脚３
と第３の脚５に作用する力も方向は逆向きだが、同じ大
きさの力が作用するので、第２の脚３の検出電極３５に
生じる電圧と第３の脚５の検出電極３５に生じる電圧は
等しい。したがって、加算回路Ａ２１と加算回路Ｂ２３
の出力は等しいので減算回路２７の出力は零になる。し
たがってＹ’軸回りの回転ではロックインアンプ３１の
出力は変化しない。

【００７２】以上見てきたように、本実施形態によれば
ロックインアンプに出力を与えるのはＺ’軸回りの回転
の角速度だけであり、他の外乱に対しては感度がなく、
良好な角速度の検出を行うことができる。

【００７３】この実施形態では付加質量の向きがＺ’軸
から見て右回りの方向に偏位している第１、第２の脚と
左回りの方向に偏位している第３、第４の脚がＸ’軸の
マイナス方向からプラス方向に順番に第１、第２、第
３、第４の脚と並んでいる場合を示したが、第１の脚の
振動と第３の脚の振動が同相であり、第２の脚の振動と
第４の脚の振動が同相であり、第１、第３の脚の振動と
第２、第４の脚の振動が互いに逆相であることが重要な
のであって。たとえば、第１、第２、第４、第３の順に
脚が並んでいても、第１、第３、第２、第４の順に脚が
並んでいても、第１、第４、第２、第３の順に脚が並ん
でいても、第３、第１、第４、第２の順に脚が並んでい
ても、第３、第２、第４、第１の順に脚が並んでいて
も、第３、第４、第１、第２の順に脚が並んでいても、
第３、第４、第２、第１の順に脚が並んでいても、それ
ぞれ同様の効果が得られるので良い。

【００７４】また、本実施形態では第１、第３の脚にの
み駆動電極３３を設ける例を示したが、各脚の全部に駆
動電極を設けても良い。

【００７５】（実施形態６）図１９は本発明の第６の実
施形態における形状を示す図面であり、各脚が同一の面
内に存在せず、かつ同一の方向に伸びている例であり、
材料を水晶とした例である。水晶には右水晶と左水晶が
あることが知られているが、軸の取り方が異なるだけで
ほかの性質は同様なので以下では右水晶を例に説明す
る。水晶の結晶軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸とし、各脚が伸び
る向きをＹ’軸、第１、第２の脚が含まれる面内でＹ’
軸と直交する方向をＸ’軸、第１、第２の脚が含まれる
面に垂直な方向をＺ’軸として右手系を設定する。Ｘ’
軸は水晶の結晶軸であるＸ軸に一致しており、Ｙ’軸、
Ｚ’軸はＸ軸の回りにＹ軸、Ｚ軸を１度〜８度回転した
方向にとる。これは水晶の異方性による共振周波数の温
度による変化を最小にするためである。各脚には四方の
側面に電極が蒸着されている。電極の材料は下地がＣｒ
であり、上層部はＡｇまたはＡｕである。脚の側面の電
極のうち、Ｘ’軸に直交する面にある電極は駆動電極３
３あるいは検出電極３５として用いられる。Ｚ’軸に直
交する面にある電極は接地電極３７として用いられる。
水晶の圧電効果はＺ軸方向には現れないので、駆動、検
出にはＸ軸方向の電界成分が用いられる。第１、第２の
脚はＺ’軸方向から見て右回りの向きに偏位した付加質
量１１をもち、第３、第４の脚はＺ’軸方向から見て左
回りの向きに偏位した付加質量１１をもつ。第１、第２
の脚と第３、第４の脚はＺ’軸方向に重なっている。第
１、第２の脚の基部と第３、第４の脚の基部は連結され
ているが、連結部材は基部と一体であっても良いし、他
の部材を用いて連結しても良い。基部９の底面は全体の
支持に用いられる。

【００７６】この実施形態の振動ジャイロを構成する駆
動検出回路は実施形態４と同様で良い。図１７にブロッ
ク図を示す。第１の脚１の検出電極３５はインバータ３
９を介して加算回路Ａ２１に接続される。また、第２の
脚３の検出電極３５も加算回路Ａ２１に接続される。一
方、第３の脚５の検出電極３５は加算回路Ｂ２３に接続
される。また、第４の脚７の検出電極３５はインバータ
３９を介して加算回路Ｂ２３に接続される。加算回路Ａ
２１と加算回路Ｂ２３の出力は共に加算回路Ｃ２５およ
び減算回路２７に接続され、加算、減算が行われる。加
算回路Ｃ２５の出力は駆動回路２９を通って各脚の駆動
電極３３に入力される。駆動回路２９は自動利得制御回
路とバンドパスフィルタと移相回路を含み、脚の振幅を
安定化するとともに、Ｚ’軸の回りの回転方向に対し第
１の脚１の振動と第３の脚５の振動が同相になり、第２
の脚３の振動と第４の脚７の振動が同相になり、第１、
第３の脚の振動と第２、第４の脚の振動が互いに逆相に
なるような発振モードの選択が行われる。減算回路２７
の出力はロックインアンプ３１に入力され加算回路Ｃ２
５の出力を参照信号として位相検波され、振幅に比例し
た直流電圧が出力される。ロックインアンプ３１は入力
信号をバンドパスフィルターを通した後、参照信号を二
値化したものを基準として交番に反転し直流化し、さら
にローパスフィルタを通して直流分を出力するものであ
り、雑音を除去し参照信号に同期した信号のみを取り出
すことができるものである。

【００７７】つぎに本実施形態における動作について説
明する。前述したように、駆動回路２９によってＺ’軸
のまわりの回転方向に対して、第１の脚１の振動と第３
の脚５の振動は同相に、第２の脚３の振動と第４の脚７
の振動も同相に、第１、第３の脚の振動と第２、第４の
脚の振動は互いに逆相になるように励振される。たとえ
ば、ある瞬間の第１の脚１の速度が−Ｘ’方向とする
と、第２の脚３は＋Ｘ’方向に、第３の脚５は−Ｘ’方
向、第４の脚７は＋Ｘ’方向にそれぞれ運動している。
これらの運動方向を図１９に実線矢印で示す。このよう
に脚は発振するので、角速度が働かない場合には、第
１、第４の脚の検出電極３５のインバータ３９後の出力
と第２、第３の脚の検出電極３５の出力は同相で同じ大
きさであり、減算回路２７の出力はゼロである。したが
ってロックインアンプ３１の出力もゼロである。

【００７８】一方、角速度が働くと各脚の付加質量にコ
リオリ力が働く。たとえば、Ｚ’軸の回りに＋Ｘ’から
＋Ｙ’の方向に回るような角速度Ωが働くと、物理法則
にしたがって、前記の瞬間には第１の脚１の付加質量１
１には＋Ｙ’方向に、第２の脚３の付加質量１１には−
Ｙ’方向に、第３の脚５の付加質量１１には＋Ｙ’方向
に、第４の脚７の付加質量１１には−Ｙ’方向にそれぞ
れコリオリ力が作用する。付加質量１１は脚の軸から偏
位しているのでコリオリ力は各脚に対して力のモーメン
トを生じる。振動の方向とコリオリ力が与える力のモー
メントの方向が一致していれば、振幅は大きくなり逆な
らば小さくなるので、今の場合、第１、第２の脚の振幅
は大きくなり、第３、第４の脚の振幅は小さくなる。こ
のため加算回路Ａ２１と加算回路Ｂ２３の出力には振幅
差が現れ、減算回路２７によってその差は２倍となって
取り出される。この振幅は角速度に比例し、振幅差の符
号は角速度の向きによって逆になるので、したがってロ
ックインアンプ３１からの出力は角速度Ωに比例するも
のとなり、角速度の向きと大きさを検出することができ
る。

【００７９】ここで、外乱が与えられた場合を考える。
たとえばＺ’方向に並進加速度が加えられた場合、各脚
に力が加わるので検出電極３５の出力が変化するが、各
脚に加わる変化は同一なので減算回路２７によってこの
変化は打ち消され、ロックインアンプ３１からの出力は
変化しない。また、Ｘ’方向に並進加速度が加えられた
場合には、各脚には同様な力が加わるが、第１と第２の
脚では運動の向きが逆なので、一方が振幅を増加させる
向きに作用する時には、他方は振幅を減少させる向きに
作用し、逆の働きをするため加算回路Ａ２１により、
Ｘ’方向の並進加速度による変化は打ち消される。この
働きは第３、第４の脚についても同様であり、加算回路
Ｂ２３によってＸ’方向の並進加速度による変化は打ち
消される。Ｙ’方向に並進加速度が加えられた場合には
付加質量１１に力が作用するが、第１の脚１の付加質量
１１と第２の脚３の付加質量１１に働く力は一方が振幅
を増加させる向きに作用する時、他方は振幅を減少させ
る向きに作用し、逆の働きをするので加算回路Ａ２１に
よってＹ’方向の並進加速度による変化は打ち消され
る。第３、第４の脚についても同様に加算回路Ｂ２３に
よってＹ’方向の並進加速度による変化は打ち消され
る。したがって、どのような方向に並進加速度を受けて
もその影響を打ち消すことができる。

【００８０】つぎに、回転が加えられた場合を考える。
一般に回転運動により音叉には遠心力と角速度によるコ
リオリ力が働く。さらに角速度が変化する場合、すなわ
ち角加速度が加わる場合には、それによる慣性力が回転
方向に加わる。この内遠心力は、回転中心までの距離が
音叉の大きさに対して充分大きければ、各脚に働く力は
同じ大きさの並進力と見なせるので、先に述べた理由に
よりこれによる影響は受けない。コリオリ力と角加速度
による慣性力は各方向により以下のように作用する。

【００８１】Ｚ’軸まわりの回転では、コリオリ力は各
脚の付加質量１１に作用し、さきに述べたようにロック
インアンプ３１からは角速度に比例した出力が得られ
る。また、角加速度による慣性力の第１、第２の脚への
作用を考えると、第１の脚１の振幅を増加させる向きに
作用する時には、第２の脚３の振幅を減少させる向きに
作用し、逆の働きをするので加算回路Ａ２１によってこ
の変化は打ち消される。第３、第４の脚への作用も同様
なので加算回路Ｂ２３によってこの変化は打ち消され、
したがってロックインアンプへの出力は変化しない。

【００８２】Ｘ’軸まわりの回転では、振動方向がＸ’
軸方向を向いているので、コリオリ力は作用しない。ま
た、角加速度による慣性力は、各脚にＺ’方向の力とし
て同様に作用するので、減算回路２７によってこの変化
は打ち消される。したがってＸ’軸回りの回転ではロッ
クインアンプの出力は変化しない。

【００８３】Ｙ’軸回りの回転では、コリオリ力は各脚
にＺ’軸方向に作用する。第１の脚１と第２の脚３に作
用する方向は互いに逆向きであるが、検出電極３５は各
脚のＸ’軸と直交する側面にあるので、対称性から第１
の脚１の検出電極３５のインバータ３９後の出力と第２
の脚３の検出電極３５に生じる電圧は等しい。一方、第
３の脚５と第４の脚７も同様であるので、加算回路Ａ２
１と加算回路Ｂ２３の出力は等しい。したがって、減算
回路２７によりこの変化は打ち消され、ロックインアン
プ３１の出力は変化しない。また、角加速度による慣性
力もＺ’軸方向に作用し、第１の脚１と第２の脚３に作
用する方向は互いに逆向きであるが、検出電極３５は各
脚のＸ’軸と直交する側面にあるので、対称性から第１
の脚１の検出電極３５のインバータ３９後の出力と第２
の脚の検出電極に生じる電圧とは等しい。第３の脚５と
第４の脚７も同様であり、加算回路Ａ２１と加算回路Ｂ
２３の出力は等しい。したがって、減算回路２７により
この変化は打ち消され、ロックインアンプ３１の出力は
変化しない。よってＹ’軸回りの回転ではロックインア
ンプ３１の出力は変化しない。

【００８４】以上見てきたように、本実施形態によれば
ロックインアンプに出力を与えるのはＺ’軸回りの回転
の角速度だけであり、他の外乱に対しては感度がなく、
良好な角速度の検出を行うことができる。

【００８５】本実施形態では第１、第２の脚の振動面が
同一の面内にあり、第３、第４の脚の振動面が同一の面
内にある例を示したが、第１の脚の振動と第３の脚の振
動が同相であり、第２の脚の振動と第４の脚の振動が同
相であり、第１、第３の脚の振動と第２、第４の脚の振
動が互いに逆相であることが重要なのであり、図２０に
示すように第１、第４の脚の振動面が同一面内にあり、
第２、第３の脚の振動面が同一面内にあっても良い。ま
た、図２１に示すように付加質量が音叉の内側に向かっ
て偏位していても良い。

【００８６】

【発明の効果】以上に記したように、本発明によれば、
機械的な外乱や電気的なノイズや励振状態に変化が生じ
ても、これらの影響を除去し精度の良い角速度を検出す
ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１の実施形態を示す図である。

【図２】本発明による駆動検出回路を示すブロック図で
ある。

【図３】本発明による第１の実施形態の他の形態を示す
図である。

【図４】本発明による第２の実施形態を示す図である。

【図５】本発明による第２の実施形態の他の形態を示す
図である。

【図６】本発明による第２の実施形態の他の形態を示す
図である。

【図７】本発明による第２の実施形態の他の形態を示す
図である。

【図８】本発明による第２の実施形態の他の形態を示す
図である。

【図９】本発明による第２の実施形態の他の形態を示す
図である。

【図１０】本発明による第２の実施形態の他の形態を示
す図である。

【図１１】本発明による第２の実施形態の他の形態を示
す図である。

【図１２】本発明による第３の実施形態を示す図であ
る。

【図１３】本発明による第３の実施形態の他の形態を示
す図である。

【図１４】本発明による第３の実施形態の他の形態を示
す図である。

【図１５】本発明による第４の実施形態を示す図であ
る。

【図１６】材料に水晶を用いた場合の電極構造と作用を
説明する説明図である。

【図１７】本発明による駆動検出回路を示すブロック図
である。

【図１８】本発明による第５の実施形態を示す図であ
る。

【図１９】本発明による第６の実施形態を示す図であ
る。

【図２０】本発明による第６の実施形態の他の形態を示
す図である。

【図２１】本発明による第６の実施形態の他の形態を示
す図である。

【図２２】従来の振動ジャイロを示す図である。

【符号の説明】

１ 第１の脚 ３ 第２の脚 ５ 第３の脚 ７ 第４の脚 ９ 基部 １１ 付加質量 １３ 梁 １５ 冗長部 １７ 検出用圧電素子 １９ 駆動用圧電素子 ２１ 加算回路Ａ ２３ 加算回路Ｂ ２５ 加算回路Ｃ ２７ 減算回路 ２９ 駆動回路 ３１ ロックインアンプ ３３ 駆動電極 ３５ 検出電極 ３７ 接地電極 ３９ インバータ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転の角速度を検出する振動ジャイロで
   あって、 四本の脚と一つの基部をもち、 該脚は先端部に付加質量を有し、 該付加質量は脚の伸びる方向より脚の振動する方向へ偏
   位しており、 第１の脚の付加質量と第２の脚の付加質量は検知したい
   回転軸方向から見て同じ回転の向きに偏位し、 第３の脚の付加質量と第４の脚の付加質量は検知したい
   回転軸方向から見て、第１、第２の脚の付加質量の偏位
   方向とは反対の回転の向きに偏位しており、 該第１、第２の脚は互いに該基部より同一の向きへ伸び
   ており、 該第３、第４の脚は互いに該基部より同一の向きへ伸び
   ており、 検知したい回転方向に対して該第１の脚の振動と該第３
   の脚の振動は同相であり、 検知したい回転方向に対して該第２の脚の振動と該第４
   の脚の振動は同相であり、 検知したい回転方向に対して該第１、第３の脚の振動と
   該第２、第４の脚の振動は逆相であることを特徴とする
   振動ジャイロ。
2. 【請求項２】 請求項１の振動ジャイロであって、 脚を振動させる駆動手段があり、 脚のそれぞれに検出手段があり、 前記第１、第２の脚の検出手段は各々の出力を加算する
   第１の加算回路に接続されており、 前記第３、第４の脚の検出手段は各々の出力を加算する
   第２の加算回路に接続されており、 該第１、第２の加算回路の出力を加算する第３の加算回
   路を供え、 該第１、第２の加算回路の出力を減算する減算回路を供
   え、 該減算回路の出力は該第３の加算回路を基準信号とする
   ロックインアンプに接続されることを特徴とする振動ジ
   ャイロ。
3. 【請求項３】 請求項１の振動ジャイロであって、 前記基部をばね要素を介して支持したことを特徴とする
   振動ジャイロ。
4. 【請求項４】 請求項１、２または３の振動ジャイロで
   あって、 前記駆動手段と前記検出手段が圧電素子であり、各脚の
   駆動振動方向に直交する面に該圧電素子を貼付したこと
   を特徴とする振動ジャイロ。
5. 【請求項５】 請求項１、２または３の振動ジャイロで
   あって、 前記脚が圧電性を有する単結晶からなり、各脚が互いに
   平行であることを特徴とする振動ジャイロ。
6. 【請求項６】 請求項５の振動ジャイロであって、 圧電性を有する単結晶が水晶であり、結晶軸のＸ軸が駆
   動振動方向であり、各脚の駆動振動方向に直交する面に
   駆動電極と検出電極を設けたことを特徴とする振動ジャ
   イロ。