JPH0829181A - 振動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 周囲温度変化に対しても振幅変動のない安定
な自励振動を行わせることができ、振動ジャイロに適用
した場合には、入力角速度に対する検出感度の温度依存
性をなくして検出精度を高めることができる振動制御装
置を提供する。 【構成】 共振点を有する振動体１の側面に実質一対の
圧電素子２，３を有する振動子４を自励振動させる振動
制御装置であって、実質一対の圧電素子２，３に印加す
る駆動信号を出力し、その電圧利得が振動子４の等価抵
抗の温度依存性に対応する温度依存性を有する駆動信号
出力回路２９と、実質一対の圧電素子２，３を通過する
それぞれの電流の合成電流値を一定に維持する自動利得
制御回路２８とを有する駆動装置６０を具える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば圧電形振動ジ
ャイロに用いる振動制御装置、特に広温度範囲で、安定
した角速度の検出感度を有する振動制御装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来の振動ジャイロとしては、例えば、
図１３に示すようなものがある。この振動ジャイロにお
いては、振動子４を構成する圧電素子２，３を、それぞ
れインピーダンス素子Ｚ₁ ，Ｚ₂ を経て駆動装置６の出
力側に接続すると共に、この駆動装置６の出力側を、更
に他のインピーダンスＺ₃ を経て容量素子Ｃにも接続し
て、これら圧電素子２，３および容量素子Ｃに、駆動装
置６からの駆動電圧を同時に印加するようにしている。

【０００３】また、インピーダンス素子Ｚ₁ ，Ｚ₂ と圧
電素子２，３とのそれぞれの接続点における出力は合成
し、その合成出力と、インピーダンス素子Ｚ₃ および容
量素子Ｃの接続点における出力とを差動増幅器７に供給
して、その差動出力を駆動装置６に帰還することにより
振動子４を自励振動させるようにし、さらに、これらイ
ンピーダンス素子Ｚ₁ ，Ｚ₂ と圧電素子２，３とのそれ
ぞれの接続点における出力を他の差動増幅器８に供給し
て、この差動増幅器８の出力に基づいて角速度検出信号
を得るようにしている。

【０００４】ここで、振動子４は、例えば、図１４に示
すように、横断面形状が四角形をなし、共振点を有する
振動体１の一側面１ａに圧電素子２を、その側面１ａと
隣接する他の側面１ｂに圧電素子３をそれぞれ形成した
もの、図１５に示すように、振動体１の同一側面上に幅
方向に分割して圧電素子２，３を形成したもの、図１６
に示すように、振動体１の対向する側面上に幅方向にず
らして圧電素子２，３を形成したもの、あるいは、図１
７に示すように、振動体１の対向する側面に実質的に一
つの圧電素子２として作用するように、それぞれ圧電素
子２ａ，２ｂを形成してこれらを並列接続すると共に、
他の対向する側面にも実質的に一つの圧電素子３として
作用するように、それぞれ圧電素子３ａ，３ｂを形成し
てこれらを並列接続したものが用いられる。

【０００５】また、他の振動子４として、図１８に示す
ように、横断面形状が三角形をなし、共振点を有する振
動体１の二つの側面に圧電素子２，３を形成したもの
や、図１９に示すように、横断面形状が円形をなし、共
振点を有する振動体１の円周側面に圧電素子２，３を形
成したもの等、種々の横断面形状を有する振動体の側面
に実質的に二つの圧電素子を形成したものが用いられ
る。

【０００６】図１４〜図１９に例示した振動子４は、一
つの圧電素子について、図２０に等価回路を示すよう
に、コイルＬ１、コンデンサＣ１および抵抗Ｒ１の直列
共振回路に、制動容量Ｃｄを並列に接続した並列共振回
路として表される。なお、ここでは、図１４〜図１９に
例示したように、振動体１に実質的に二つの圧電素子
２，３を形成してなる振動子４を、図２１に示すように
表すものとする。

【０００７】図１３に示す従来の振動ジャイロにおいて
は、駆動装置６からの駆動信号をインピーダンス素子Ｚ
₁ ，Ｚ₂ を介して圧電素子２，３に印加しているため、
振動子４の機械的直列共振周波数ｆｓ近傍において、圧
電素子２，３のインピーダンスが低下すると、圧電素子
２，３に印加される信号レベルが低下して、差動増幅器
７の出力が最大となる周波数と、振動子４の機械的直列
共振周波数ｆｓとが一致しなくなるという問題がある。

【０００８】このような問題を解決するため、本願人
は、特願平６−２３６４号および特願平６−１０３４８
号において、振動子を機械的直列共振周波数ｆｓに設定
した周波数で安定して自励振動させることができ、振動
ジャイロに適用した場合には、ヌル電圧の発生および変
動をも有効に低減できる振動制御装置を既に提案してい
る。

【０００９】図２２は、上記の本願人の提案に係る振動
制御装置の一例の構成示すものである。この振動制御装
置は、図１４から図１９に示したような振動子４、すな
わち共振点を有する種々の横断面形状の振動体１の側面
に、実質的に二つの圧電素子２，３を形成してなる振動
子４の振動を制御するようにしたものである。図２２に
おいて、駆動装置６の信号出力端子９は、帰還抵抗Ｒｆ
_l を有する帰還増幅器１０Ｌおよび可変の帰還抵抗Ｒｆ
_R を有する帰還増幅器１０Ｒの信号用入力端子１１Ｌお
よび１１Ｒにそれぞれ接続し、これら帰還増幅器１０
Ｌ，１０Ｒの帰還用入力端子１２Ｌ，１２Ｒを、圧電素
子２，３の一方の電極にそれぞれ接続して、駆動信号を
印加するようにしている。

【００１０】圧電素子２，３の他方の電極は、コンデン
サＣｃを経て、振動子４の制動容量の補償信号を出力す
る駆動装置６の補償信号出力端子１３に接続し、これに
より圧電素子２，３の他方の電極側の信号と補償信号と
を合成している。この合成信号は、和動増幅器１７で増
幅し、その出力端子１８における信号を駆動装置６の入
力端子１４に帰還させることにより、振動子４を自励振
動させるようにしている。

【００１１】また、和動増幅器１７の出力および駆動装
置６の信号用出力端子９における駆動信号は、差動増幅
器２２に供給して差動増幅し、この差動増幅器２２の出
力を可変抵抗ＶＲを経て帰還増幅器１０Ｌ，１０Ｒの帰
還用入力端子１２Ｌ，１２Ｒに供給して、これら帰還用
入力端子１２Ｌ，１２Ｒに、圧電素子２，３の等価抵抗
を流れる電流値に対応し、かつその温度依存性に対応し
て変化する電流を流入させるようにし、これら帰還増幅
器１０Ｌ，１０Ｒの出力を、差動増幅器２０に供給する
ことにより、振動子４に作用する角速度によって生じる
コリオリの力を電圧として検出するようにしている。

【００１２】図２３は、図２２に示す補償信号出力端子
１３を有する駆動装置６の一例の構成を示すものであ
る。この駆動装置６は、非反転増幅器１５および反転増
幅器１６を有し、入力端子１４からの信号を非反転増幅
器１５で増幅し、その出力を、補償信号として補償信号
出力端子１３に供給すると共に、反転増幅器１６で増幅
して駆動信号として信号出力端子９に供給するようにし
ている。すなわち、この駆動装置６では、信号出力端子
９に供給される駆動信号と、補償信号出力端子１３に供
給される補償信号との位相を１８０°異ならせると共
に、それらの信号の振幅比を反転増幅器１６によって適
切に設定するようにしている。

【００１３】図２２に示す振動制御装置によれば、圧電
素子２，３に流れる電流成分のうち、それぞれの制動容
量Ｃｄに関わる虚数成分は、コンデンサＣｃを経て合成
される補償信号により打ち消されるので、和動増幅器１
７の出力は、圧電素子２，３を流れる電流成分のうちの
実数成分のみとなる。したがって、和動増幅器１７の電
圧利得は、振動子４の機械的直列共振周波数ｆｓにおい
て最大となるので、振動子４をその機械的直列共振周波
数ｆｓに正確に一致した周波数で安定して自励振動させ
ることができる。また、その機械的直列共振周波数ｆｓ
での自励振動は、コンデンサＣｃとして、振動子４の制
動容量Ｃｄの温度依存性に対応する温度依存性を有する
ものを用いることにより、より安定化させることができ
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者により種々検討したところ、上記の本願人の提案に係
る振動制御装置には、以下のような改良すべき点がある
ことが判明した。すなわち、上記の振動子４の場合に
は、帰還出力を得るための独立した圧電素子を設けるこ
となく、実質一対の圧電素子２，３自身により自励振動
させるようにしているので、駆動用圧電素子とは別個に
自励振動のための帰還用圧電素子を設ける場合のよう
な、圧電素子自身の特性差に伴う振幅の変動は生じな
い。しかし、振動子４を形成する実質一対の圧電素子
２，３を通過する電流は、振動子４のインピーダンスに
よって決定されるので、振動子４の等価抵抗や制動容量
等が周囲温度の変化によって変化すると、それに伴って
変化することになる。

【００１５】上記の振動制御装置では、制動容量の温度
変化による変動を、コンデンサＣｃによって補償し、等
価抵抗の温度変化による変動は、差動増幅器２２の出力
を可変抵抗ＶＲを経て帰還増幅器１０Ｌ，１０Ｒの帰還
用入力端子１２Ｌ，１２Ｒに供給することによって補償
するようにしているが、かかる構成では、それぞれの変
動を完全に補償するのは難しい。このため、温度変化に
よって、振動子４の自励振動の振幅が、等価抵抗の逆数
等に対応して変動し、これに応じて、自励振動方向と直
交する方向での入力角速度に対応する振動の振幅も変動
して、検出感度が変動し、検出精度が低下してしまうと
いうおそれがある。

【００１６】この発明は、上記の点に着目してなされた
もので、周囲温度の変化に対しても振幅変動のない安定
した自励振動を行わせることができ、したがって振動ジ
ャイロに適用した場合には、入力角速度に対する検出感
度の温度依存性をなくして検出精度を高めることができ
るよう適切に構成した振動制御装置を提供することを目
的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の発明は、共振点を有する振動体の側面に実質
一対の圧電素子を有する振動子を自励振動させる振動制
御装置であって、前記実質一対の圧電素子に印加する駆
動信号を出力し、その電圧利得が前記振動子の等価抵抗
の温度依存性に対応する温度依存性を有する駆動信号出
力回路と、前記実質一対の圧電素子を通過するそれぞれ
の電流の合成電流値を一定に維持する自動利得制御回路
とを有する駆動装置を具えることを特徴とするものであ
る。

【００１８】さらに、第２の発明は、共振点を有する振
動体の側面に実質一対の圧電素子を有する振動子を自励
振動させる振動制御装置であって、前記実質一対の圧電
素子に印加する駆動信号を出力し、その電圧利得が前記
振動子の制動容量の温度依存性に相反する温度依存性を
有する駆動信号出力回路と、前記実質一対の圧電素子を
通過するそれぞれの電流のうち、前記制動容量に対応す
る電流を差し引いた電流の合成電流値を一定に維持する
自動利得制御回路とを有する駆動装置を具えることを特
徴とするものである。

【００１９】

【作用】振動子を構成する圧電素子を通過する電流は、
振動子の等価抵抗値や制動容量値等の変化に伴って変化
する。実質一対の圧電素子自身により振動子を自励振動
させる場合には、それぞれ別個の駆動用および帰還用の
圧電素子を用いて自励振動させる場合のような、駆動用
および帰還用のそれぞれの圧電素子の特性差に伴う振幅
の変動は生じないので、振動子の自励振動の振幅は、等
価抵抗の逆数等に対応して変動することになる。また、
例えば、同一の実質一対の圧電素子を用いて角速度の検
出をも行う場合、角速度に対応する検出感度は、自励振
動の方向と直交する方向の振動の振幅の大きさで決定さ
れることになるが、この場合の振動の振幅も等価抵抗の
逆数等に対応して変動することになる。しかし、この場
合、これらの振動の変動は、同一の実質一対の圧電素子
に関するものであるので、一方の方向の振幅を一定に保
てば、直交する他方の方向の振幅も一定に保たれること
になる。したがって、振動子の等価抵抗を見かけ上一定
に保つように制御すれば、角速度に対する検出感度も一
定に保つことが可能になる。

【００２０】第１の発明では、実質一対の圧電素子を通
過するそれぞれの電流の合成電流値が、自動利得制御回
路により一定に維持されるので、振幅変動のない安定し
た自励振動を行わせることが可能になると共に、実質一
対の圧電素子に印加する駆動信号を出力する駆動信号出
力回路の電圧利得が、振動子の等価抵抗の温度依存性に
対応する温度依存性を有するので、周囲温度が変化して
も、振動子の等価抵抗を流れる電流の変化が抑制され、
したがって自動利得制御回路の制御範囲が軽減され、そ
の動作可能範囲が実質的に拡大される。

【００２１】また、第２の発明では、実質一対の圧電素
子を通過するそれぞれの電流のうち、制動容量に対応す
る電流を差し引いた電流の合成電流値、すなわち合成電
流の実数成分が、自動利得制御回路により一定に維持さ
れるので、同様に、振幅変動のない安定した自励振動を
行わせることが可能になると共に、実質一対の圧電素子
に印加する駆動信号を出力する駆動信号出力回路の電圧
利得が、振動子の制動容量の温度依存性に相反する温度
依存性を有するので、周囲温度が変化しても、振動子の
等価抵抗を流れる電流の変化が抑制され、したがって自
動利得制御回路の制御範囲が軽減され、その動作可能範
囲が実質的に拡大されることになる。

【００２２】すなわち、振動子の等価抵抗および制動容
量の温度依存性は、例えば、図２４に示すように、一般
に、相反する傾向を有するので、振動子の等価抵抗側お
よび制動容量側にそれぞれ流れる電流値の温度依存性は
類似した傾向を有することになる。したがって、駆動信
号出力回路の電圧利得が、振動子の制動容量の温度依存
性に相反する温度依存性を有すれば、制動容量側を流れ
る電流は、制動容量に対応する電流と振幅が常に同一と
なり、しかも振動子の等価抵抗側および制動容量側にそ
れぞれ流れる電流値の温度依存性が類似した傾向を有す
るので、振動子の等価抵抗を流れる電流の変化が抑制さ
れ、したがって自動利得制御回路の制御範囲が軽減さ
れ、その動作可能範囲が実質的に拡大されることにな
る。

【００２３】

【実施例】以下、この発明の実施例について、図面を参
照して説明する。図１は、この発明の一実施例を示すも
ので、角速度を検出する振動ジャイロに適用したもので
ある。この実施例では、図１４から図１９に示したよう
な振動子４、すなわち共振点を有する種々の横断面形状
の振動体１の側面に実質的に二つの圧電素子２，３を形
成してなる振動子４を自励振動させる。

【００２４】図１において、駆動装置６０の信号出力端
子９は、帰還増幅器１０Ｌ，１０Ｒの信号用入力端子１
１Ｌ，１１Ｒにそれぞれ接続し、これら帰還増幅器１０
Ｌ，１０Ｒの帰還用入力端子１２Ｌ，１２Ｒは、圧電素
子２，３の一方の電極にそれぞれ接続する。圧電素子
２，３の他方の電極は、帰還抵抗Ｒｆｙを有する和動増
幅器１７の反転入力端子側に接続して、その出力端子１
８に、圧電素子２，３を通過する合成電流と、帰還抵抗
Ｒｆｙとの積に対応する電圧を出力させ、この出力電圧
を駆動装置６０の入力端子１４に印加して、振動子４を
自励振動させるようにする。

【００２５】また、帰還増幅器１０Ｌ，１０Ｒの出力
は、差動増幅器２０に供給し、これにより振動子４に作
用する角速度によって生じるコリオリの力を電圧として
検出するようにする。なお、各帰還増幅器１０Ｌ，１０
Ｒの出力側と、対応する帰還用入力端子１２Ｌ，１２Ｒ
側との間には、それぞれ帰還抵抗Ｒｆ_L ，Ｒｆ_R を接続
する。

【００２６】図２は、図１に示す駆動装置の一例の構成
を示すものである。この駆動装置６０は、自動利得制御
回路（以下、ＡＧＣ回路と呼ぶ）２８および駆動信号出
力回路２９を有する。ＡＧＣ回路２８は、比較器２３お
よび振幅制御器２４を有し、比較器２３において、入力
端子１４からの入力信号を直流化して、基準レベルと比
較し、その比較結果に応じた直流信号を生成して、振幅
制御器２４に供給する。振幅制御器２４は、例えばＦＥ
Ｔを有し、このＦＥＴのソース・ドレイン通路に入力端
子１４からの入力信号を供給し、ゲートに比較器２３か
らの出力を供給して、比較器２３の出力に基づいて入力
端子１４からの信号の振幅を制御して、駆動信号出力回
路２９に出力する。なお、ＡＧＣ回路２８は、この例に
限らず、例えば、集積化された乗算器等を用いて構成す
ることもできる。

【００２７】駆動信号出力回路２９は、非反転増幅器２
５および反転増幅器２６を有し、ＡＧＣ回路２８の振幅
制御器２４で振幅制御された信号を、非反転増幅器２５
で所定の大きさに増幅した後、反転増幅器２６で反転し
て、信号出力端子９に供給する。なお、反転増幅器２６
は、非反転増幅器２５からの信号を反転させ、特開平５
−１１３３３６号公報において、本願人が既に提案した
ように、振動子４を正帰還ループ内に挿入させる構成と
するためのものである。

【００２８】この実施例では、駆動信号出力回路２９の
出力を、振動子４の等価抵抗の温度依存性に応じて変化
させる。このため、反転増幅器２６の帰還抵抗Ｒｆ
₂₆に、振動子４の等価抵抗の温度依存性、例えば図２４
に示した等価抵抗の温度依存性に対応する温度依存性を
有する負特性サーミスタＲ_T を含ませる。

【００２９】この実施例において、実質一対の圧電素子
２，３のそれぞれの等価抵抗等が、周囲温度の変化によ
り増加または減少すると、それに伴って圧電素子２，３
を通過する電流が、減少または増加する。これにより、
比較器２３の出力は、下降または上昇して、振幅制御器
２４のＦＥＴのソース・ドレイン間の抵抗が、増加また
は減少し、反転増幅器２６に供給される信号の大きさ
は、比較器２３に入力する信号が、基準レベルに対応す
る一定値に達するまで、増加または減少するようにな
る。

【００３０】また、周囲温度の変化により、圧電素子
２，３を通過する電流が、減少または増加すると、同時
に、反転増幅器２６の電圧利得が、負特性サーミスタＲ
_T の温度依存性により増加または減少するので、結果と
して、圧電素子２，３を流れる電流の減少量または増加
量が抑制され、駆動装置６０の入力端子１４に供給され
る信号の振幅変化が低く抑えられる。

【００３１】したがって、温度変化による比較器２３の
出力の変化が小さくなって、振幅制御器２４のＦＥＴの
ソース・ドレイン間の抵抗の変化量が小さくなり、その
結果、広温度範囲での振動子４の等価抵抗の大幅な変化
に対しても通過電流の変化が小さく、実質的にＡＧＣ回
路２８の動作可能範囲を拡大することができる。

【００３２】このようにして、和動増幅器１７の出力電
圧、すなわち圧電素子２，３を通過する合成電流は、一
定に維持されるので、振動子４の自励振動方向の等価抵
抗等は、見かけ上、一定となる。その結果、同一の圧電
素子２，３で形成される振動子４の感度方向の振動に対
する等価抵抗等についても、見かけ上、一定に維持され
ることになるので、入力角速度に対する検出感度は、周
囲温度の変化に関わらず一定となり、高精度の検出が可
能となる。

【００３３】図３は、この発明の第２実施例を示すもの
である。この実施例は、図１に示す構成において、和動
増幅器１７の出力端子１８における出力を、反転増幅器
１９で反転増幅して、駆動信号と同相とし、この同相信
号を可変抵抗ＶＲを経て帰還増幅器１０Ｌ，１０Ｒの帰
還用入力端子１２Ｌ，１２Ｒに供給すると共に、帰還増
幅器１０Ｌ，１０Ｒの帰還抵抗Ｒｆ_L ，Ｒｆ_R の少なく
とも一方、この実施例では、帰還抵抗Ｒｆ_R を可変の帰
還抵抗をもって構成したものである。

【００３４】すなわち、この実施例では、可変抵抗ＶＲ
により、圧電素子２，３の等価抵抗の微妙な差異を調整
して、それぞれの圧電素子２，３の等価抵抗を流れる電
流値に対応する実数成分の電流を帰還用入力端子１２
Ｌ，１２Ｒに流入させ、これにより帰還抵抗Ｒｆ_L ，Ｒ
ｆ_R を流れる電流が、対応する圧電素子２，３の制動容
量を流れる電流とそれぞれ等しくなるようにする。ま
た、可変の帰還抵抗Ｒｆ_Rにより、圧電素子２，３の制
動容量による微妙な差異を調整して、圧電素子２，３の
制動容量を流れるそれぞれの電流値に対応する虚数成分
の電流と、対応する帰還抵抗Ｒｆ_L および可変帰還抵抗
Ｒｆ_R とのそれぞれの積、すなわち虚数成分の電圧が等
しくなるようにする。

【００３５】このようにすれば、帰還増幅器１０Ｌ，１
０Ｒの帰還用入力端子１２Ｌ，１２Ｒには、それぞれの
圧電素子２，３の等価抵抗を流れる電流値に対応し、か
つその温度依存性に対応して変化する電流が流入するこ
とになるので、帰還増幅器１０Ｌ，１０Ｒの帰還抵抗Ｒ
ｆ_l ，Ｒｆ_R には、コリオリの力に対応した電流のみが
流れることになる。したがって、帰還増幅器１０Ｌ，１
０Ｒにおいて、ヌル電圧の発生を有効に低減できると共
に、入力角速度に対応した位相成分を有効に増幅できる
ので、第１実施例の効果に加え、角速度をより高精度で
検出することができる。

【００３６】図４は、この発明の第３実施例を示すもの
である。この実施例は、図３に示す示す構成において、
駆動装置６０に代えて、振動子４の制動容量の補償信号
を出力する補償信号出力端子１３を有する駆動装置６１
を用い、その補償信号をコンデンサＣｃを経て、圧電素
子２，３の他方の電極側の信号と合成する。また、和動
増幅器１７の出力と、駆動装置６１からの駆動信号と
を、差動増幅器２２に供給して差動増幅し、その出力を
可変抵抗ＶＲを経て帰還用入力端子１２Ｌ，１２Ｒに供
給する。その他の構成は、第２実施例と同様である。

【００３７】図５は、図４に示す駆動装置６１の一例の
構成を示すものである。この駆動装置６１は、図２に示
した駆動装置６０において、駆動信号出力回路２９の非
反転増幅器２５の出力を、反転増幅器２６に供給する
他、補償信号として補償信号出力端子１３に供給するよ
うにしたもので、その他の構成は図２のものと同様であ
る。すなわち、この駆動装置６１においては、信号出力
端子９に出力される駆動信号と、補償信号出力端子１３
に出力される補償信号との位相を１８０°異ならせると
共に、それらの振幅比を反転増幅器２６によって適切に
設定する。

【００３８】ここで、反転増幅器２６の帰還抵抗Ｒｆ₂₆
は、振動子４の制動容量の温度依存性に相反する温度依
存性を有する負特性サーミスタＲ_T を有するので、反転
増幅器２６の出力は、振動子４の制動容量の温度依存性
に相反して変化することになる。例えば、圧電素子２，
３のそれぞれの制動容量が、周囲温度の変化により増加
または減少すると、圧電素子２，３の制動容量側を通過
する電流は、これに伴って増加または減少し、同時に、
反転増幅器２６の電圧利得が減少または増加する。した
がって、圧電素子２，３の制動容量を通過する電流は、
補償信号出力端子１３からコンデンサＣｃを経て供給さ
れる電流と、その大きさが等しくなって打ち消される。

【００３９】また、振動子４の等価抵抗側および制動容
量側のそれぞれを通過する電流値の温度依存性は、類似
した傾向を有するので、等価抵抗側を通過する電流の増
加量または減少量も抑制され、駆動装置６１の入力端子
１４に供給される信号の振幅変化が低く抑えられる。し
たがって、温度変化による比較器２３の出力の変化が小
さくなるので、振幅制御器２４のＦＥＴのソース・ドレ
イン間の抵抗の変化量が小さくなり、その結果、広温度
範囲での振動子４の等価抵抗の大幅な変化に対しても通
過電流の変化が小さくなって、実質的にＡＧＣ回路２８
の動作可能範囲が拡大される。

【００４０】このようにして、和動増幅器１７の出力電
圧、すなわち圧電素子２，３を通過する合成電流のう
ち、制動容量に対応する電流を差し引いた電流の合成電
流値が一定に維持されるので、振動子４の自励振動方向
の等価抵抗は、見かけ上一定に維持される。また、圧電
素子２，３を流れる電流の虚数成分は、制動容量の温度
依存性に対応した補償信号によって有効に打ち消される
ので、同一の圧電素子２，３で形成される振動子４の感
度方向の振動に対する等価抵抗についても、見かけ上一
定に維持される。

【００４１】したがって、差動増幅器１７の電圧利得
は、振動子４の機械的直列共振周波数ｆｓにおいて最大
となり、振動子４はその機械的直列共振周波数ｆｓに正
確に一致した周波数で安定して自励振動することになる
ので、入力角速度に対する検出感度は、周囲温度の変化
に関わらず一定となり、高精度の検出が可能となる。

【００４２】図６は、この発明の第４実施例を示すもの
である。この実施例は、図１に示す構成において、駆動
装置６０に代えて、図５に示した補償信号出力端子１３
を有する駆動装置６１を用い、その補償信号をコンデン
サＣｃを経て、圧電素子２，３の他方の電極側の信号に
合成するようにしたもので、その他の構成は図１と同様
である。

【００４３】したがって、この実施例によれば、第３実
施例におけると同様に、同一の圧電素子２，３で形成さ
れる振動子４の感度方向の振動に対する等価抵抗につい
ても、見かけ上、一定に維持することができるので、周
囲温度の変化にかかわらず、入力角速度に対する検出感
度を一定にでき、角速度を高精度で検出することができ
る。

【００４４】図７は、この発明の第５実施例を示すもの
である。この実施例は、図３に示す第２実施例におい
て、駆動装置６０に代えて、図５に示した補償信号出力
端子１３を有する駆動装置６１を用い、その補償信号を
コンデンサＣｃを経て、圧電素子２，３の他方の電極側
の信号に合成するようにしたもので、その他の構成は図
３と同様である。

【００４５】したがって、この実施例によれば、第２実
施例の効果に加え、第３実施例におけると同様に、同一
の圧電素子２，３で形成される振動子４の感度方向の振
動に対する等価抵抗についても、周囲温度の変化にかか
わらず、見かけ上、一定に維持することができるので、
入力角速度に対する検出感度を一定にでき、角速度をさ
らに高精度で検出することができる。

【００４６】図８は、この発明の第６実施例を示すもの
である。この実施例は、図７に示す示す構成において、
反転増幅器１９に代えて和動増幅器２１を用い、この和
動増幅器２１により和動増幅器１７の出力と、補償信号
とを合成して、その出力を可変抵抗ＶＲを経て帰還増幅
器１０Ｌ，１０Ｒの帰還用入力端子１２Ｌ，１２Ｒに供
給するようにしたもので、その他の構成は、図７と同様
である。

【００４７】したがって、この実施例によれば、第５実
施例におけると同様に、同一の圧電素子２，３で形成さ
れる振動子４の感度方向の振動に対する等価抵抗をも、
周囲温度の変化にかかわらず、見かけ上、一定に維持す
ることができるので、入力角速度に対する検出感度を一
定にすることができる。また、和動増幅器１７の出力と
補償信号とを合成し、その合成信号を可変抵抗ＶＲによ
り圧電素子２，３の等価抵抗の微妙な差異を調整して、
帰還用入力端子１２Ｌ，１２Ｒに流入させるようにして
いるので、帰還用入力端子１２Ｌ，１２Ｒには、それぞ
れの圧電素子２，３の等価抵抗を流れる電流値に対応
し、かつその温度依存性に対応して変化する電流が流入
することになる。したがって、帰還増幅器１０Ｌ，１０
Ｒの帰還抵抗Ｒｆ_l ，Ｒｆ_R には、コリオリの力に正確
に対応した電流のみが流れることになるので、帰還増幅
器１０Ｌ，１０Ｒにおいて、ヌル電圧の発生をより有効
に低減して入力角速度に対応した位相成分を増幅でき、
上記の検出感度の一定化と相俟って、角速度をさらに高
精度で検出することができる。

【００４８】図９は、この発明の第７実施例を示すもの
である。この実施例では、駆動装置６２の信号出力端子
９を、帰還増幅器１０Ｌ，１０Ｒの信号用入力端子１１
Ｌ，１１Ｒにそれぞれ接続し、これら帰還増幅器１０
Ｌ，１０Ｒの帰還用入力端子１２Ｌ，１２Ｒを、圧電素
子２，３の一方の電極にそれぞれ接続して、駆動信号を
印加する。圧電素子２，３の他方の電極は、接地する。
帰還増幅器１０Ｌ，１０Ｒの出力は合成して、駆動装置
６２の入力端子１４に供給するすることにより、振動子
４を自励振動させるようにすると共に、これら帰還増幅
器１０Ｌ，１０Ｒの出力を、差動増幅器２０に供給し
て、振動子４に作用する角速度によって生じるコリオリ
の力を電圧として検出するようにする。

【００４９】図１０は、図９に示す駆動装置６２の一例
の構成を示すものである。この駆動装置６２は、図２に
示した駆動装置６０において、比較器２３の前段に反転
増幅器３０を設けて、入力端子１４に供給される信号を
反転して比較器２３に供給するようにしたもので、その
他の構成は図２と同様である。すなわち、上述した実施
例においては、駆動装置の入力端子に入力される帰還信
号は、和動増幅器１７の出力で、駆動信号とは位相が反
転しているが、この実施例の場合、駆動装置６２の入力
端子１４に入力される帰還信号は、帰還増幅器１０Ｌ，
１０Ｒの出力の合成信号で、その位相は駆動信号と同相
であるため、この帰還信号を反転増幅器３０で反転して
比較器２３に供給するようにしている。

【００５０】この実施例において、帰還増幅器１０Ｌ，
１０Ｒの出力は、圧電素子２，３を通過するそれぞれの
電流と、対応する帰還抵抗Ｒｆ_l ，Ｒｆ_R との積の電圧
となるので、それらの合成出力は、圧電素子２，３を通
過する合成電流の大きさに応じた電圧となる。したがっ
て、この電圧が一定となるように、ＡＧＣ回路２８を有
する駆動装置６２において、出力する駆動信号の振幅を
制御すれば、第１実施例におけると同様に、同一の圧電
素子２，３で形成される振動子４の感度方向の振動に対
する等価抵抗を、周囲温度の変化にかかわらず、見かけ
上、一定に維持することができるので、入力角速度に対
する検出感度を一定にでき、角速度を高精度で検出する
ことができる。

【００５１】図１１は、この発明の第８実施例を示すも
のである。この実施例は、第９図に示す構成において、
駆動装置６２に代えて、振動子４の制動容量の補償信号
を出力する補償信号出力端子１３を有する駆動装置６３
を用い、その補償信号を帰還増幅器１０Ｌ，１０Ｒの出
力の合成信号に合成して、駆動装置６３の入力端子１４
に帰還させるようにしたものである。

【００５２】図１２は、図１１に示す駆動装置６３の一
例の構成を示すものである。この駆動装置６３は、図１
０に示した駆動装置６２において、駆動信号出力回路２
９に帰還増幅器２７を付加し、非反転増幅器２５の出力
を反転増幅器２６に供給する他、帰還増幅器２７の非反
転入力端子に供給し、この帰還増幅器２７の反転入力端
子にコンデンサＣｃを接続して、帰還増幅器２７の出力
を補償信号として補償信号出力端子１３に供給するよう
にしたもので、その他の構成は図１０のものと同様であ
る。

【００５３】この実施例によれば、入力端子１４に供給
される帰還信号は、圧電素子２，３に流れる電流に対応
する信号成分のうち、それぞれの制動容量Ｃｄに関わる
虚数成分は、コンデンサＣｃを経て合成される補償信号
により打ち消されるので、圧電素子２，３を流れる電流
成分のうちの実数成分のみとなる。したがって、振動子
４をその機械的直列共振周波数ｆｓに正確に一致した周
波数で安定して自励振動させることができる。

【００５４】また、駆動装置６３において、その入力端
子１４に供給される帰還信号のレベルが一定となるよう
に、ＡＧＣ回路２８により信号出力端子９への駆動信号
の振幅が制御されるので、同一の圧電素子２，３で形成
される振動子４の感度方向の振動に対する等価抵抗も、
周囲温度の変化にかかわらず、見かけ上、一定に維持さ
れ、したがって入力角速度に対する検出感度が一定にな
り、角速度を高精度で検出することができる。なお、機
械的直列共振周波数ｆｓでの自励振動は、コンデンサＣ
ｃとして、振動子４の制動容量Ｃｄの温度依存性に対応
する温度依存性を有するものを用いることにより、より
安定化させることができる。

【００５５】

【発明の効果】以上のように、第１の発明によれば、実
質一対の圧電素子を通過するそれぞれの電流の合成電流
値を、ＡＧＣ回路により一定に維持すると共に、駆動信
号出力回路の電圧利得に、振動子の等価抵抗の温度依存
性に対応する温度依存性を持たせるようにしたので、周
囲温度が変化しても、ＡＧＣ回路に十分な余裕を持たせ
て、振動子を流れる電流の変化を抑制し、その等価抵抗
を見かけ上一定に維持することができる。したがって、
振幅変動のない安定した自励振動を行わせることができ
ると共に、同一の実質一対の圧電素子を用いて角速度を
検出する振動ジャイロに適用した場合には、入力角速度
に対する検出感度の温度依存性をなくして検出精度を高
めることができる。

【００５６】また、第２の発明によれば、実質一対の圧
電素子を通過するそれぞれの電流のうち、制動容量に対
応する電流を差し引いた電流の合成電流値、すなわち合
成電流の実数成分を、ＡＧＣ回路により一定に維持する
と共に、駆動信号出力回路の電圧利得に、振動子の制動
容量の温度依存性に相反する温度依存性を持たせるよう
にしたので、周囲温度が変化しても、第１の発明におけ
ると同様に、ＡＧＣ回路に十分な余裕を持たせて、振動
子を流れる電流の変化を抑制し、その等価抵抗を見かけ
上一定に維持することができ、したがって振幅変動のな
い安定した自励振動を行わせることができると共に、同
一の実質一対の圧電素子を用いて角速度を検出する振動
ジャイロに適用した場合には、入力角速度に対する検出
感度の温度依存性をなくして検出精度を高めることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例を示すブロック図であ
る。

【図２】図１に示す駆動装置の一例の構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】この発明の第２実施例を示すブロック図であ
る。

【図４】同じく、第３実施例を示すブロック図である。

【図５】図４に示す駆動装置の一例の構成を示すブロッ
ク図である。

【図６】この発明の第４実施例を示すブロック図であ
る。

【図７】同じく、第５実施例を示すブロック図である。

【図８】同じく、第６実施例を示すブロック図である。

【図９】同じく、第７実施例を示すブロック図である。

【図１０】図９に示す駆動装置の一例の構成を示すブロ
ック図である。

【図１１】この発明の第８実施例を示すブロック図であ
る。

【図１２】図１１に示す駆動装置の一例の構成を示すブ
ロック図である。

【図１３】従来例を説明するためのブロック図である。

【図１４】この発明に使用可能な振動子の一例の構成を
示す図である。

【図１５】同じく、他の例の構成を示す図である。

【図１６】同じく、他の例の構成を示す図である。

【図１７】同じく、他の例の構成を示す図である。

【図１８】同じく、他の例の構成を示す図である。

【図１９】同じく、他の例の構成を示す図である。

【図２０】振動子の等価回路を示す図である。

【図２１】振動子の表示を説明するための図である。

【図２２】本願人が先に提案した振動制御装置の一例の
構成を示すブロック図である。

【図２３】図２２に示す駆動装置の一例の構成を示すブ
ロック図である。

【図２４】振動子の等価抵抗および制動容量の温度依存
性を示す図である。

【符号の説明】

１ 振動体 ２，３ 圧電素子 ４ 振動子 ６０，６１，６２，６３ 駆動装置 １０Ｌ，１０Ｒ 帰還増幅器 １７ 和動増幅器 ２３ 比較器 ２４ 振幅制御器 ２５ 非反転増幅器 ２６ 反転増幅器 ２８ ＡＧＣ回路 ２９ 駆動信号出力回路 Ｒｆ₂₆ 帰還抵抗 Ｒ_T 負特性サーミスタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 共振点を有する振動体の側面に実質一対
   の圧電素子を有する振動子を自励振動させる振動制御装
   置であって、前記実質一対の圧電素子に印加する駆動信
   号を出力し、その電圧利得が前記振動子の等価抵抗の温
   度依存性に対応する温度依存性を有する駆動信号出力回
   路と、前記実質一対の圧電素子を通過するそれぞれの電
   流の合成電流値を一定に維持する自動利得制御回路とを
   有する駆動装置を具えることを特徴とする振動制御装
   置。
2. 【請求項２】 共振点を有する振動体の側面に実質一対
   の圧電素子を有する振動子を自励振動させる振動制御装
   置であって、前記実質一対の圧電素子に印加する駆動信
   号を出力し、その電圧利得が前記振動子の制動容量の温
   度依存性に相反する温度依存性を有する駆動信号出力回
   路と、前記実質一対の圧電素子を通過するそれぞれの電
   流のうち、前記制動容量に対応する電流を差し引いた電
   流の合成電流値を一定に維持する自動利得制御回路とを
   有する駆動装置を具えることを特徴とする振動制御装
   置。