JP2000009478A - 圧電振動ジャイロ - Google Patents
圧電振動ジャイロInfo
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- JP2000009478A JP2000009478A JP10196790A JP19679098A JP2000009478A JP 2000009478 A JP2000009478 A JP 2000009478A JP 10196790 A JP10196790 A JP 10196790A JP 19679098 A JP19679098 A JP 19679098A JP 2000009478 A JP2000009478 A JP 2000009478A
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- Japan
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- piezoelectric
- holder
- vibrator
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 外部の衝撃に対して、影響を軽減した圧電振
動ジャイロを提供する。 【解決手段】 圧電振動子１０と、ホルダー２１との間
に軟弾性体２２を介在させる。
動ジャイロを提供する。 【解決手段】 圧電振動子１０と、ホルダー２１との間
に軟弾性体２２を介在させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のナビゲー
ションや一体型ＶＴＲカメラの手ぶれ補正などに用いら
れるジヤイロスコープの内、圧電振動子の超音波振動を
利用した振動ジャイロに関し、特に圧電振動子の振動モ
ードとしてエネルギー閉じ込め振動モードを利用した圧
電振動ジャイロに関する。
ションや一体型ＶＴＲカメラの手ぶれ補正などに用いら
れるジヤイロスコープの内、圧電振動子の超音波振動を
利用した振動ジャイロに関し、特に圧電振動子の振動モ
ードとしてエネルギー閉じ込め振動モードを利用した圧
電振動ジャイロに関する。
【０００２】
【従来の技術】圧電振動ジャイロとは、振動している物
体に回転角速度が加えられると、その振動方向と直角な
方向にコリオリ力を生ずるという力学現象を利用したジ
ャイロスコープである。
体に回転角速度が加えられると、その振動方向と直角な
方向にコリオリ力を生ずるという力学現象を利用したジ
ャイロスコープである。
【０００３】一般に、直交する二つの異なる方向の振動
を励振可能に構成した複合振動系において、一方の振動
を励振した状態で、振動子を回転させると、前述のコリ
オリ力の作用により、この振動と直角な方向に力が作用
し、他方の振動が励振される。この振動の大きさは、入
力側の振動の振幅及び回転角速度に比例するため、入力
側の振動振幅を一定にした場合、出力電圧の大きさから
印加された回転角速度の大きさを求めることができる。
を励振可能に構成した複合振動系において、一方の振動
を励振した状態で、振動子を回転させると、前述のコリ
オリ力の作用により、この振動と直角な方向に力が作用
し、他方の振動が励振される。この振動の大きさは、入
力側の振動の振幅及び回転角速度に比例するため、入力
側の振動振幅を一定にした場合、出力電圧の大きさから
印加された回転角速度の大きさを求めることができる。
【０００４】エネルギー閉じ込め振動とは、振動のエネ
ルギーが駆動電極近傍に集中している振動モードで、圧
電板の厚さ方向の縦振動やすべり振動、圧電矩形板の縦
振動やすべり振動など多くの振動モードがある。
ルギーが駆動電極近傍に集中している振動モードで、圧
電板の厚さ方向の縦振動やすべり振動、圧電矩形板の縦
振動やすべり振動など多くの振動モードがある。
【０００５】このエネルギー閉込め振動モードを利用し
た振動ジャイロとして、既に特願平４−１３２５６５や
特願平８−１６８９２４等を出願している。エネルギー
閉込め振動モードを利用した振動ジャイロにおいては、
振動子の支持固定が容易で、リード線の代わりに電極パ
ターン配線が可能になることから、特に環境条件の厳し
い車載用の振動ジャイロとして期待されている。
た振動ジャイロとして、既に特願平４−１３２５６５や
特願平８−１６８９２４等を出願している。エネルギー
閉込め振動モードを利用した振動ジャイロにおいては、
振動子の支持固定が容易で、リード線の代わりに電極パ
ターン配線が可能になることから、特に環境条件の厳し
い車載用の振動ジャイロとして期待されている。
【０００６】図３は、エネルギー閉込め振動モードを利
用した振動ジャイロの構造例を示す斜視図であり、圧電
振動子１０’は、厚さ方向に分極軸を有する圧電振動子
１０’の一方の主面のほぼ中央部のおよそ二等辺三角形
を構成する各頂点の位置に第１の電極１１’、第２の電
極１２’、及び第３の電極１３’が形成されている。
用した振動ジャイロの構造例を示す斜視図であり、圧電
振動子１０’は、厚さ方向に分極軸を有する圧電振動子
１０’の一方の主面のほぼ中央部のおよそ二等辺三角形
を構成する各頂点の位置に第１の電極１１’、第２の電
極１２’、及び第３の電極１３’が形成されている。
【０００７】図４は、図３の圧電振動子１０’を含み、
これに接続される回路構成を示すブロック図である。図
４を参照すると、圧電振動子１０’の第１の電極１１’
は、駆動回路１８に接続されており、第２及び第３の電
極１２’及び１３’は、それぞれ電流検出回路１４及び
１５に接続されている。電流検出回路１４及び１５の出
力は、差動回路１６に接続されると同時に、発振回路１
７にも接続されている。差動回路１６の出力は、同期検
波回路１９により発振回路１７の出力により同期検波さ
れ、整流回路２０により直流電圧に変換されて出力され
る。
これに接続される回路構成を示すブロック図である。図
４を参照すると、圧電振動子１０’の第１の電極１１’
は、駆動回路１８に接続されており、第２及び第３の電
極１２’及び１３’は、それぞれ電流検出回路１４及び
１５に接続されている。電流検出回路１４及び１５の出
力は、差動回路１６に接続されると同時に、発振回路１
７にも接続されている。差動回路１６の出力は、同期検
波回路１９により発振回路１７の出力により同期検波さ
れ、整流回路２０により直流電圧に変換されて出力され
る。
【０００８】一方、発振回路１７の出力は、駆動回路１
８により増幅されて駆動電極１１に印加され、圧電振動
子１０’の共振周波数近傍の周波数で発振する自励発振
回路を構成する。圧電振動子１０’が、駆動回路１８に
より励振されている状態で、圧電板１０’をその主面に
直角な軸の回りに回転させると、差動回路１６の出力端
子に、印加した回転角速度に比例した電圧が発生し、こ
の電圧を同期検波回路１９により同期検波し、次段の整
流回路２０により直流電圧に変換すると、回転方向を含
めた、回転角速度を検出することができる。
８により増幅されて駆動電極１１に印加され、圧電振動
子１０’の共振周波数近傍の周波数で発振する自励発振
回路を構成する。圧電振動子１０’が、駆動回路１８に
より励振されている状態で、圧電板１０’をその主面に
直角な軸の回りに回転させると、差動回路１６の出力端
子に、印加した回転角速度に比例した電圧が発生し、こ
の電圧を同期検波回路１９により同期検波し、次段の整
流回路２０により直流電圧に変換すると、回転方向を含
めた、回転角速度を検出することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】図３に示したエネルギ
ー閉込め振動子を用いて振動ジャイロを構成する場合、
圧電振動子１０’は、一般に、絶縁物からなるホルダー
に接着して支持固定される。この場合、ホルダーの材質
としては、プラスチック材料やセラミック材料が用いら
れるが、圧電振動子１０’をエポキシ接着剤などで直接
ホルダーに接着した場合、外部からホルダーに加わる衝
撃が、直接圧電振動子１０’に加わるため、大きなノイ
ズ信号を発生したり、場合によっては、圧電セラミック
ス板そのものが破壊するという欠点があり、特に自動車
など振動や衝撃の条件が厳しい用途に対しては、信頼性
の点で問題があった。
ー閉込め振動子を用いて振動ジャイロを構成する場合、
圧電振動子１０’は、一般に、絶縁物からなるホルダー
に接着して支持固定される。この場合、ホルダーの材質
としては、プラスチック材料やセラミック材料が用いら
れるが、圧電振動子１０’をエポキシ接着剤などで直接
ホルダーに接着した場合、外部からホルダーに加わる衝
撃が、直接圧電振動子１０’に加わるため、大きなノイ
ズ信号を発生したり、場合によっては、圧電セラミック
ス板そのものが破壊するという欠点があり、特に自動車
など振動や衝撃の条件が厳しい用途に対しては、信頼性
の点で問題があった。
【００１０】従って、本発明は、上記のような課題を解
決すべく提案されたものであり、その目的は、外部から
の衝撃の影響を軽減させる圧電振動ジャイロを提供する
ものである。
決すべく提案されたものであり、その目的は、外部から
の衝撃の影響を軽減させる圧電振動ジャイロを提供する
ものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、厚み方
向に分極成分を有する圧電振動子の少なくとも一方の主
面のほぼ中央部に、駆動及び検出用の複数の電極を形成
して構成した振動ジャイロ用平行電界励振型エネルギー
閉じ込め厚みすべり振動子において、前記圧電振動子の
周囲を支持固定するホルダーと該振動子との間にシリコ
ーンゴム等の軟弾性体を介在させたことを特徴とする圧
電振動ジャイロを提供するものである。
向に分極成分を有する圧電振動子の少なくとも一方の主
面のほぼ中央部に、駆動及び検出用の複数の電極を形成
して構成した振動ジャイロ用平行電界励振型エネルギー
閉じ込め厚みすべり振動子において、前記圧電振動子の
周囲を支持固定するホルダーと該振動子との間にシリコ
ーンゴム等の軟弾性体を介在させたことを特徴とする圧
電振動ジャイロを提供するものである。
【００１２】即ち、本発明は、厚み方向に分極成分を有
する圧電板に、駆動及び検出用の複数の電極を形成して
構成した振動ジャイロ用平行電界励振型エネルギー閉じ
込め厚みすべり振動子において、前記圧電振動子の周囲
を支持固定するホルダーと前記振動子との間にシリコー
ンゴム等の軟弾性体を介在させた圧電振動ジャイロであ
る。
する圧電板に、駆動及び検出用の複数の電極を形成して
構成した振動ジャイロ用平行電界励振型エネルギー閉じ
込め厚みすべり振動子において、前記圧電振動子の周囲
を支持固定するホルダーと前記振動子との間にシリコー
ンゴム等の軟弾性体を介在させた圧電振動ジャイロであ
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、以
下、図面にて説明する。
下、図面にて説明する。
【００１４】図１は、本発明の実施の形態を示す図であ
り、ホルダー２１と圧電振動子１０を接着する部分に、
軟弾性体２２を介在させた状態を示す。ここで、前記の
図１の、ホルダー２１と振動子１０の間に軟弾性体２２
を介在させて接着した場合と、ホルダーと振動子とを硬
いエポキシ樹脂などで直接接着した場合について、振動
試験と衝撃試験を行ったので、その結果について比較し
ながら述べる。
り、ホルダー２１と圧電振動子１０を接着する部分に、
軟弾性体２２を介在させた状態を示す。ここで、前記の
図１の、ホルダー２１と振動子１０の間に軟弾性体２２
を介在させて接着した場合と、ホルダーと振動子とを硬
いエポキシ樹脂などで直接接着した場合について、振動
試験と衝撃試験を行ったので、その結果について比較し
ながら述べる。
【００１５】図５に、加速度３Ｇ、周波数２０Ｈｚ〜５
００Ｈｚの振動を、１往復９５秒間スィープさせた場合
のジャイロの出力を示す。（ａ）が、ホルダーと振動子
の間に厚さ約１ｍｍ、硬度約４０のシリコーンゴム層を
介して接着した場合のジャイロ出力で、（ｂ）がホルダ
ーと振動子を直接、接着した場合のジャイロ出力であ
る。
００Ｈｚの振動を、１往復９５秒間スィープさせた場合
のジャイロの出力を示す。（ａ）が、ホルダーと振動子
の間に厚さ約１ｍｍ、硬度約４０のシリコーンゴム層を
介して接着した場合のジャイロ出力で、（ｂ）がホルダ
ーと振動子を直接、接着した場合のジャイロ出力であ
る。
【００１６】同図より、（ａ）の方が（ｂ）の場合よ
り、１／３〜１／４程度にジャイロ出力が抑えられてい
ることがわかる。よって、シリコーンゴム層をホルダー
と振動子の間に介在させることで、上述した条件に対す
る振動を吸収し、その影響を減少させることができる。
り、１／３〜１／４程度にジャイロ出力が抑えられてい
ることがわかる。よって、シリコーンゴム層をホルダー
と振動子の間に介在させることで、上述した条件に対す
る振動を吸収し、その影響を減少させることができる。
【００１７】また、図６に、振動ジャイロを基板に半田
付けした状態で、基板に１０Ｇの衝撃を与えた場合のジ
ャイロの出力波形を示す。（ａ）と（ｂ）は、上述した
状態と同様である。同図の（ア）、（イ）が、衝撃を与
えたときのジャイロ出力の最大変化量である。
付けした状態で、基板に１０Ｇの衝撃を与えた場合のジ
ャイロの出力波形を示す。（ａ）と（ｂ）は、上述した
状態と同様である。同図の（ア）、（イ）が、衝撃を与
えたときのジャイロ出力の最大変化量である。
【００１８】同図より、（ア）の大きさが（イ）の大き
さの１／３程度になっていることがわかる。衝撃の場合
についても、シリコーンゴム層をホルダーと振動子の間
に介在させることで、その影響を減少させることができ
る。
さの１／３程度になっていることがわかる。衝撃の場合
についても、シリコーンゴム層をホルダーと振動子の間
に介在させることで、その影響を減少させることができ
る。
【００１９】よって、本発明である、ホルダーと振動子
の間にシリコーンゴムなどの軟弾性体を介在させること
で、振動や衝撃に影響しにくい、信頼性の高い振動ジャ
イロが提供できる。なお、電極を一方の主面にのみ設け
た例のみを示したが、両面に設けた構成の振動ジャイロ
でも、同様の効果が得られる。
の間にシリコーンゴムなどの軟弾性体を介在させること
で、振動や衝撃に影響しにくい、信頼性の高い振動ジャ
イロが提供できる。なお、電極を一方の主面にのみ設け
た例のみを示したが、両面に設けた構成の振動ジャイロ
でも、同様の効果が得られる。
【００２０】
【発明の効果】以上に示したように、本発明によれば、
振動ジャイロ用平行電界励振型エネルギー閉じ込め厚み
すべり振動子において、前記圧電板の周囲を支持固定す
るホルダーと圧電振動子との間に軟弾性体を介在させた
ため、外部からの衝撃に対するノイズ信号電圧の発生が
直接ホルダーと圧電振動子とを接着した場合に比較して
１／３以下に抑えることができ、特に自動車に搭載する
場合に、外部からの衝撃に対する圧電セラミックス板の
破壊を防ぐ効果と共に、信頼性を高める効果があり、安
定な圧電振動ジャイロを得ることができる。
振動ジャイロ用平行電界励振型エネルギー閉じ込め厚み
すべり振動子において、前記圧電板の周囲を支持固定す
るホルダーと圧電振動子との間に軟弾性体を介在させた
ため、外部からの衝撃に対するノイズ信号電圧の発生が
直接ホルダーと圧電振動子とを接着した場合に比較して
１／３以下に抑えることができ、特に自動車に搭載する
場合に、外部からの衝撃に対する圧電セラミックス板の
破壊を防ぐ効果と共に、信頼性を高める効果があり、安
定な圧電振動ジャイロを得ることができる。
【図１】本発明の実施の形態である圧電振動ジャイロの
例を示す図。
例を示す図。
【図２】図１の実施の形態でのＡ−Ａ断面図。
【図３】振動ジャイロ用平行電界励振型厚みすべり振動
のエネルギー閉込め振動子の斜視図。
のエネルギー閉込め振動子の斜視図。
【図４】図３の振動子を用いて構成される振動ジャイロ
の回路ブロック図。
の回路ブロック図。
【図５】本発明と、従来との、特性の比較データを示す
図。図５（ａ）は、ホルダーと振動子の間に軟弾性体を
介して、振動を与えた場合のジャイロ出力を示す図。図
５（ｂ）は、ホルダーと振動子を直接、接着して、振動
を与えた場合のジャイロ出力を示す図。
図。図５（ａ）は、ホルダーと振動子の間に軟弾性体を
介して、振動を与えた場合のジャイロ出力を示す図。図
５（ｂ）は、ホルダーと振動子を直接、接着して、振動
を与えた場合のジャイロ出力を示す図。
【図６】本発明と、従来との、特性の比較データの他の
例を示す図。図６（ａ）は、ホルダーと振動子の間に軟
弾性体を介して、衝撃を与えた場合のジャイロ出力を示
す図。図６（ｂ）は、ホルダーと振動子を直接、接着し
て、衝撃を与えた場合のジャイロ出力を示す図。
例を示す図。図６（ａ）は、ホルダーと振動子の間に軟
弾性体を介して、衝撃を与えた場合のジャイロ出力を示
す図。図６（ｂ）は、ホルダーと振動子を直接、接着し
て、衝撃を与えた場合のジャイロ出力を示す図。
１０，１０’ 圧電振動子 １１，１１’ 駆動電極 １２，１２’，１３，１３’ 検出電極 １４，１５ 電流検出回路 １６ 差動回路 １７ 発振回路 １８ 駆動回路 １９ 同期検波回路 ２０ 整流回路 ２１ ホルダー ２２ 軟弾性体
Claims (1)
- 【請求項１】 厚み方向に分極成分を有する圧電板に、
駆動及び検出用の複数の電極を形成して構成した振動ジ
ャイロ用平行電界励振型エネルギー閉じ込め厚みすべり
振動子において、前記圧電板の周囲を支持固定するホル
ダーと前記圧電板との間にシリコーンゴム等の軟弾性体
を介在させたことを特徴とする圧電振動ジャイロ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10196790A JP2000009478A (ja) | 1998-06-26 | 1998-06-26 | 圧電振動ジャイロ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10196790A JP2000009478A (ja) | 1998-06-26 | 1998-06-26 | 圧電振動ジャイロ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000009478A true JP2000009478A (ja) | 2000-01-14 |
Family
ID=16363698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10196790A Withdrawn JP2000009478A (ja) | 1998-06-26 | 1998-06-26 | 圧電振動ジャイロ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000009478A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002073212A (ja) * | 2000-08-31 | 2002-03-12 | Sony Corp | 情報処理装置 |
-
1998
- 1998-06-26 JP JP10196790A patent/JP2000009478A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002073212A (ja) * | 2000-08-31 | 2002-03-12 | Sony Corp | 情報処理装置 |
| JP4565296B2 (ja) * | 2000-08-31 | 2010-10-20 | ソニー株式会社 | 情報処理装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041125 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041125 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20050621 |