JP2000205861A - 振動ジャイロ - Google Patents
振動ジャイロInfo
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/5642—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using vibrating bars or beams
- G01C19/5649—Signal processing
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高Ｓ／Ｎの振動ジャイロを提供する。
【解決手段】 振動ジャイロ２０は振動子２２を含む。
振動子２２には、駆動用電極として共通電極２６と、２
つの検出用電極として分割電極２８ａ，２８ｂとが形成
される。分割電極２８ａ，２８ｂは、加算回路３４の２
つの入力端にそれぞれ接続される。加算回路３４の出力
端は、発振回路３６の入力端に接続される。発振回路３
６の出力端は、共通電極２６に接続される。加算回路３
４の出力端は、位相反転回路３８の入力端に接続され
る。位相反転回路３８の出力端は、抵抗４０ａ，４０ｂ
を介して、分割電極２８ａ，２８ｂに接続される。分割
電極２８ａ，２８ｂは、検出回路４２の２つの入力端に
それぞれ接続される。
振動子２２には、駆動用電極として共通電極２６と、２
つの検出用電極として分割電極２８ａ，２８ｂとが形成
される。分割電極２８ａ，２８ｂは、加算回路３４の２
つの入力端にそれぞれ接続される。加算回路３４の出力
端は、発振回路３６の入力端に接続される。発振回路３
６の出力端は、共通電極２６に接続される。加算回路３
４の出力端は、位相反転回路３８の入力端に接続され
る。位相反転回路３８の出力端は、抵抗４０ａ，４０ｂ
を介して、分割電極２８ａ，２８ｂに接続される。分割
電極２８ａ，２８ｂは、検出回路４２の２つの入力端に
それぞれ接続される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は振動ジャイロに関
し、特にたとえば、回転角速度を検知することによって
移動体の位置を検出し、適切な誘導を行うナビゲーショ
ンシステム、または手ぶれなどの外的振動による回転角
速度を検知し適切な制振を行う手ぶれ防止装置などの除
振システムなどに応用できる振動ジャイロに関する。
し、特にたとえば、回転角速度を検知することによって
移動体の位置を検出し、適切な誘導を行うナビゲーショ
ンシステム、または手ぶれなどの外的振動による回転角
速度を検知し適切な制振を行う手ぶれ防止装置などの除
振システムなどに応用できる振動ジャイロに関する。
【０００２】
【従来の技術】図８は従来の振動ジャイロの一例を示す
図解図である。図８に示す振動ジャイロ１は振動子２を
含む。振動子２は正４角柱状の振動体３を含む。振動体
３は、積層され接着される短冊状の第１の圧電体基板３
ａおよび第２の圧電体基板３ｂを含む。第１の圧電体基
板３ａおよび第２の圧電体基板３ｂは、図８の矢印Ｐで
示すように、互いに逆の厚み方向に分極される。第１の
圧電体基板３ａの主面には、駆動用電極として共通電極
４が形成される。また、第２の圧電体基板３ｂの主面に
は、その幅方向に間隔を隔てて、２つの検出用電極とし
て２つの分割電極５ａおよび５ｂが形成される。さら
に、第１の圧電体基板３ａおよび第２の圧電体基板３ｂ
間には、中間電極６が形成される。
図解図である。図８に示す振動ジャイロ１は振動子２を
含む。振動子２は正４角柱状の振動体３を含む。振動体
３は、積層され接着される短冊状の第１の圧電体基板３
ａおよび第２の圧電体基板３ｂを含む。第１の圧電体基
板３ａおよび第２の圧電体基板３ｂは、図８の矢印Ｐで
示すように、互いに逆の厚み方向に分極される。第１の
圧電体基板３ａの主面には、駆動用電極として共通電極
４が形成される。また、第２の圧電体基板３ｂの主面に
は、その幅方向に間隔を隔てて、２つの検出用電極とし
て２つの分割電極５ａおよび５ｂが形成される。さら
に、第１の圧電体基板３ａおよび第２の圧電体基板３ｂ
間には、中間電極６が形成される。
【０００３】振動子２の２つの分割電極５ａおよび５ｂ
は、加算回路７の２つの入力端にそれぞれ接続される。
加算回路７の出力端は、発振回路８の入力端に接続され
る。発振回路８の出力端は、振動子２の共通電極４に接
続される。また、振動子２の２つの分割電極５ａおよび
５ｂは、抵抗９ａおよび９ｂを介して、電源電圧の２分
の１の電圧である中間電圧などの基準電圧となる中間点
に接続される。さらに、振動子２の２つの分割電極５ａ
および５ｂは、差動増幅回路からなる検出回路１０の２
つの入力端にそれぞれ接続される。
は、加算回路７の２つの入力端にそれぞれ接続される。
加算回路７の出力端は、発振回路８の入力端に接続され
る。発振回路８の出力端は、振動子２の共通電極４に接
続される。また、振動子２の２つの分割電極５ａおよび
５ｂは、抵抗９ａおよび９ｂを介して、電源電圧の２分
の１の電圧である中間電圧などの基準電圧となる中間点
に接続される。さらに、振動子２の２つの分割電極５ａ
および５ｂは、差動増幅回路からなる検出回路１０の２
つの入力端にそれぞれ接続される。
【０００４】図８に示す振動ジャイロ１では、加算回路
７を経て発振回路８から出力される駆動信号が、振動子
２の共通電極４に印加される。この駆動信号によって、
第１の圧電体基板３ａおよび第２の圧電体基板３ｂが互
いに逆に振動し、その結果、振動子２が第１の圧電体基
板３ａおよび第２の圧電体基板３ｂの主面に直交する方
向に屈曲振動する。振動子２が回転していないときに
は、分割電極５ａおよび５ｂから同様な検出信号が得ら
れる。そして、振動子２に振動体３の中心軸を中心とす
る０でない回転角速度が加わると、コリオリ力によって
振動子２の屈曲振動の方向が変わり、２つの分割電極５
ａおよび５ｂからその回転角速度に応じた検出信号がそ
れぞれ得られる。この場合、その回転角速度に応じて、
たとえば、一方の分割電極５ａからの検出信号の電圧が
大きくなり、他方の分割電極５ｂからの検出信号の電圧
が小さくなる。したがって、この振動ジャイロ１では、
分割電極５ａおよび５ｂ間の信号すなわち検出回路１０
の出力信号によって、回転角速度を検出することができ
る。
７を経て発振回路８から出力される駆動信号が、振動子
２の共通電極４に印加される。この駆動信号によって、
第１の圧電体基板３ａおよび第２の圧電体基板３ｂが互
いに逆に振動し、その結果、振動子２が第１の圧電体基
板３ａおよび第２の圧電体基板３ｂの主面に直交する方
向に屈曲振動する。振動子２が回転していないときに
は、分割電極５ａおよび５ｂから同様な検出信号が得ら
れる。そして、振動子２に振動体３の中心軸を中心とす
る０でない回転角速度が加わると、コリオリ力によって
振動子２の屈曲振動の方向が変わり、２つの分割電極５
ａおよび５ｂからその回転角速度に応じた検出信号がそ
れぞれ得られる。この場合、その回転角速度に応じて、
たとえば、一方の分割電極５ａからの検出信号の電圧が
大きくなり、他方の分割電極５ｂからの検出信号の電圧
が小さくなる。したがって、この振動ジャイロ１では、
分割電極５ａおよび５ｂ間の信号すなわち検出回路１０
の出力信号によって、回転角速度を検出することができ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図８に示す
振動ジャイロ１などの振動ジャイロにおいて、小型化や
低電源電圧化すれば、振動子の振動の振幅が小さくな
り、振動子の感度が低下してしまう。このように振動ジ
ャイロの振動子の感度が低下すると、振動ジャイロの出
力信号のＳ／Ｎが劣化し、分解能も悪くなってしまう。
特に、この場合のＳ／Ｎにおけるノイズは、主に回路の
ノイズなどが挙げられる。また、振動ジャイロにおい
て、感度の温度特性を容易に変更できることが望まれて
いる。
振動ジャイロ１などの振動ジャイロにおいて、小型化や
低電源電圧化すれば、振動子の振動の振幅が小さくな
り、振動子の感度が低下してしまう。このように振動ジ
ャイロの振動子の感度が低下すると、振動ジャイロの出
力信号のＳ／Ｎが劣化し、分解能も悪くなってしまう。
特に、この場合のＳ／Ｎにおけるノイズは、主に回路の
ノイズなどが挙げられる。また、振動ジャイロにおい
て、感度の温度特性を容易に変更できることが望まれて
いる。
【０００６】それゆえに、この発明の主たる目的は、振
動子の感度が高い高Ｓ／Ｎの振動ジャイロを提供するこ
とである。この発明の他の目的は、感度の温度特性を容
易に変更することができる振動ジャイロを提供すること
である。
動子の感度が高い高Ｓ／Ｎの振動ジャイロを提供するこ
とである。この発明の他の目的は、感度の温度特性を容
易に変更することができる振動ジャイロを提供すること
である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる振動ジ
ャイロは、駆動用電極および２つの検出用電極を有する
振動子と、駆動用電極に駆動信号を印加するための駆動
手段と、駆動信号の位相、あるいは、前記２つの検出用
電極から検出される検出信号の位相を反転した位相を有
する別の駆動信号を２つの検出用電極に印加するための
別の駆動手段と、２つの検出用電極から回転角速度に応
じた検出信号を検出するための検出手段とを含む振動ジ
ャイロである。この発明にかかる振動ジャイロでは、駆
動手段は、たとえば、２つの入力端が２つの検出用電極
にそれぞれ接続される加算回路と、入力端が加算回路の
出力端に接続され、出力端が駆動用電極に接続される発
振回路とを含む。この発明にかかる振動ジャイロでは、
別の駆動手段は、たとえば、入力端が加算回路の出力端
に接続され、出力端が２つの抵抗を介して２つの検出用
電極に接続される位相反転回路を含む。この発明にかか
る振動ジャイロでは、別の駆動手段は、たとえば、入力
端が発振回路の出力端に接続され、出力端が２つの抵抗
を介して２つの検出用電極に接続される位相反転回路を
含む。この発明にかかる振動ジャイロでは、別の駆動手
段は、たとえば、入力端が２つの検出用電極の一方に接
続されるインピーダンス変換回路と、入力端がインピー
ダンス変換回路の出力端に接続され、出力端が２つの抵
抗を介して２つの検出用電極に接続される位相反転回路
とを含む。この発明にかかる振動ジャイロでは、別の駆
動信号の印加電圧に所望の温度特性を持たせるために、
たとえば反転位相回路などの別の駆動手段に所定の温度
特性を持たせてもよい。
ャイロは、駆動用電極および２つの検出用電極を有する
振動子と、駆動用電極に駆動信号を印加するための駆動
手段と、駆動信号の位相、あるいは、前記２つの検出用
電極から検出される検出信号の位相を反転した位相を有
する別の駆動信号を２つの検出用電極に印加するための
別の駆動手段と、２つの検出用電極から回転角速度に応
じた検出信号を検出するための検出手段とを含む振動ジ
ャイロである。この発明にかかる振動ジャイロでは、駆
動手段は、たとえば、２つの入力端が２つの検出用電極
にそれぞれ接続される加算回路と、入力端が加算回路の
出力端に接続され、出力端が駆動用電極に接続される発
振回路とを含む。この発明にかかる振動ジャイロでは、
別の駆動手段は、たとえば、入力端が加算回路の出力端
に接続され、出力端が２つの抵抗を介して２つの検出用
電極に接続される位相反転回路を含む。この発明にかか
る振動ジャイロでは、別の駆動手段は、たとえば、入力
端が発振回路の出力端に接続され、出力端が２つの抵抗
を介して２つの検出用電極に接続される位相反転回路を
含む。この発明にかかる振動ジャイロでは、別の駆動手
段は、たとえば、入力端が２つの検出用電極の一方に接
続されるインピーダンス変換回路と、入力端がインピー
ダンス変換回路の出力端に接続され、出力端が２つの抵
抗を介して２つの検出用電極に接続される位相反転回路
とを含む。この発明にかかる振動ジャイロでは、別の駆
動信号の印加電圧に所望の温度特性を持たせるために、
たとえば反転位相回路などの別の駆動手段に所定の温度
特性を持たせてもよい。
【０００８】この発明にかかる振動ジャイロでは、振動
子の駆動用電極に駆動手段によって駆動信号が印加され
るとともに、振動子の２つの検出用電極に別の駆動手段
によって別の駆動信号が印加され、それらの駆動信号の
位相が逆になるので、振動子の駆動用電極および２つの
検出用電極間に印加される駆動信号の振幅が大きくな
る。このように振動子に印加される駆動信号の振幅が大
きくなるので、振動ジャイロの振動子の感度が高くな
り、Ｓ／Ｎが改善され、分解能がよくなる。また、この
発明にかかる振動ジャイロでは、別の駆動信号の印加電
圧に所望の温度特性を持たせるために、たとえば反転位
相回路などの別の駆動手段に所定の温度特性を持たせる
と、所望の感度の温度特性が得られる。そのため、この
発明にかかる振動ジャイロでは、感度の温度特性を容易
に変更することができる。
子の駆動用電極に駆動手段によって駆動信号が印加され
るとともに、振動子の２つの検出用電極に別の駆動手段
によって別の駆動信号が印加され、それらの駆動信号の
位相が逆になるので、振動子の駆動用電極および２つの
検出用電極間に印加される駆動信号の振幅が大きくな
る。このように振動子に印加される駆動信号の振幅が大
きくなるので、振動ジャイロの振動子の感度が高くな
り、Ｓ／Ｎが改善され、分解能がよくなる。また、この
発明にかかる振動ジャイロでは、別の駆動信号の印加電
圧に所望の温度特性を持たせるために、たとえば反転位
相回路などの別の駆動手段に所定の温度特性を持たせる
と、所望の感度の温度特性が得られる。そのため、この
発明にかかる振動ジャイロでは、感度の温度特性を容易
に変更することができる。
【０００９】この発明の上述の目的、その他の目的、特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施
の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。
徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施
の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１はこの発明にかかる振動ジャ
イロの一例を示す図解図であり、図２は図１に示す振動
ジャイロに用いられる振動子を示す斜視図である。図１
に示す振動ジャイロ２０は振動子２２を含む。
イロの一例を示す図解図であり、図２は図１に示す振動
ジャイロに用いられる振動子を示す斜視図である。図１
に示す振動ジャイロ２０は振動子２２を含む。
【００１１】振動子２２は、図２に示すように、たとえ
ば正４角柱状の振動体２４を含み、振動体２４は、たと
えば短冊状の第１の圧電体基板２４ａおよび第２の圧電
体基板２４ｂを含む。第１の圧電体基板２４ａおよび第
２の圧電体基板２４ｂは、積層され接着される。また、
第１の圧電体基板２４ａおよび第２の圧電体基板２４ｂ
は、図１の矢印Ｐで示すように、互いに逆の厚み方向に
分極される。なお、第１の圧電体基板２４ａおよび第２
の圧電体基板２４ｂの分極の方向は、互いに対向する方
向であってもよい。
ば正４角柱状の振動体２４を含み、振動体２４は、たと
えば短冊状の第１の圧電体基板２４ａおよび第２の圧電
体基板２４ｂを含む。第１の圧電体基板２４ａおよび第
２の圧電体基板２４ｂは、積層され接着される。また、
第１の圧電体基板２４ａおよび第２の圧電体基板２４ｂ
は、図１の矢印Ｐで示すように、互いに逆の厚み方向に
分極される。なお、第１の圧電体基板２４ａおよび第２
の圧電体基板２４ｂの分極の方向は、互いに対向する方
向であってもよい。
【００１２】第１の圧電体基板２４ａの主面には、駆動
用電極として共通電極２６が形成される。また、第２の
圧電体基板２４ｂの主面には、その幅方向に間隔を隔て
て、２つの検出用電極として２つの分割電極２８ａおよ
び２８ｂが形成される。さらに、第１の圧電体基板２４
ａおよび第２の圧電体基板２４ｂ間には、中間電極３０
が形成される。なお、この中間電極３０は形成されなく
てもよい。
用電極として共通電極２６が形成される。また、第２の
圧電体基板２４ｂの主面には、その幅方向に間隔を隔て
て、２つの検出用電極として２つの分割電極２８ａおよ
び２８ｂが形成される。さらに、第１の圧電体基板２４
ａおよび第２の圧電体基板２４ｂ間には、中間電極３０
が形成される。なお、この中間電極３０は形成されなく
てもよい。
【００１３】この振動子２２では、第１の圧電体基板２
４ａおよび第２の圧電体基板２４ｂが互いに逆の厚み方
向に分極されているので、共通電極２６と２つの分割電
極２８ａおよび２８ｂとの間にたとえば正弦波信号など
の駆動信号を印加すれば、第１の圧電体基板２４ａおよ
び第２の圧電体基板２４ｂが互いに逆に振動する。この
場合、第１の圧電体基板２４ａがその主面に平行する方
向に伸びているときには、第２の圧電体基板２４ｂはそ
の主面に平行する方向に縮む。逆に、第１の圧電体基板
２４ａがその主面に平行する方向に縮んでいるときに
は、第２の圧電体基板２４ａはその主面に平行する方向
に伸びる。そのため、第１の圧電体基板２４ａおよび第
２の圧電体基板２４ｂは、図３に示すように、その長手
方向における両端部から少しだけ内側の部分をノード部
分として、その主面に直交する方向に屈曲振動する。そ
のため、振動子２２のノード部分の近傍には、図２に示
すように、たとえば線状の支持部材３２がそれぞれ取り
付けられる。そして、振動子２２は、これらの支持部材
３２で支持される。なお、振動子２２の上面あるいは下
面におけるノード部分の近傍に支持部材３２を取り付け
ても、振動に大きな影響を与えることなく振動子２２を
支持することが可能である。
４ａおよび第２の圧電体基板２４ｂが互いに逆の厚み方
向に分極されているので、共通電極２６と２つの分割電
極２８ａおよび２８ｂとの間にたとえば正弦波信号など
の駆動信号を印加すれば、第１の圧電体基板２４ａおよ
び第２の圧電体基板２４ｂが互いに逆に振動する。この
場合、第１の圧電体基板２４ａがその主面に平行する方
向に伸びているときには、第２の圧電体基板２４ｂはそ
の主面に平行する方向に縮む。逆に、第１の圧電体基板
２４ａがその主面に平行する方向に縮んでいるときに
は、第２の圧電体基板２４ａはその主面に平行する方向
に伸びる。そのため、第１の圧電体基板２４ａおよび第
２の圧電体基板２４ｂは、図３に示すように、その長手
方向における両端部から少しだけ内側の部分をノード部
分として、その主面に直交する方向に屈曲振動する。そ
のため、振動子２２のノード部分の近傍には、図２に示
すように、たとえば線状の支持部材３２がそれぞれ取り
付けられる。そして、振動子２２は、これらの支持部材
３２で支持される。なお、振動子２２の上面あるいは下
面におけるノード部分の近傍に支持部材３２を取り付け
ても、振動に大きな影響を与えることなく振動子２２を
支持することが可能である。
【００１４】振動子２２に上述のような駆動信号を印加
するために、図１に示すように、振動子２２の２つの分
割電極２８ａおよび２８ｂは、加算回路３４の２つの入
力端にそれぞれ接続される。加算回路３４の出力端は、
発振回路３６の入力端に接続される。発振回路３６の出
力端は、振動子２２の共通電極２６に接続される。さら
に、加算回路３４の出力端は、位相反転回路３８の入力
端に接続される。位相反転回路３８の出力端は、２つの
抵抗４０ａおよび４０ｂを介して、振動子２２の２つの
分割電極２８ａおよび２８ｂに接続される。
するために、図１に示すように、振動子２２の２つの分
割電極２８ａおよび２８ｂは、加算回路３４の２つの入
力端にそれぞれ接続される。加算回路３４の出力端は、
発振回路３６の入力端に接続される。発振回路３６の出
力端は、振動子２２の共通電極２６に接続される。さら
に、加算回路３４の出力端は、位相反転回路３８の入力
端に接続される。位相反転回路３８の出力端は、２つの
抵抗４０ａおよび４０ｂを介して、振動子２２の２つの
分割電極２８ａおよび２８ｂに接続される。
【００１５】また、振動子２２の２つの分割電極２８ａ
および２８ｂは、差動増幅回路からなる検出回路４２の
２つの入力端にそれぞれ接続される。
および２８ｂは、差動増幅回路からなる検出回路４２の
２つの入力端にそれぞれ接続される。
【００１６】この振動ジャイロ２０では、加算回路３４
を経て発振回路３６の出力端から出力されるたとえば正
弦波信号などの駆動信号が振動子２２の共通電極２６に
印加されるとともに、加算回路３４を経て位相反転回路
３８の出力端から出力される別の駆動信号が２つの抵抗
４０ａおよび４０ｂを介して振動子２２の２つの分割電
極２８ａおよび２８ｂに印加される。この場合、発振回
路３６から出力される駆動信号と位相反転回路３８から
出力される別の駆動信号とは、位相が逆になる。
を経て発振回路３６の出力端から出力されるたとえば正
弦波信号などの駆動信号が振動子２２の共通電極２６に
印加されるとともに、加算回路３４を経て位相反転回路
３８の出力端から出力される別の駆動信号が２つの抵抗
４０ａおよび４０ｂを介して振動子２２の２つの分割電
極２８ａおよび２８ｂに印加される。この場合、発振回
路３６から出力される駆動信号と位相反転回路３８から
出力される別の駆動信号とは、位相が逆になる。
【００１７】上述の駆動信号によって、振動子２２の第
１の圧電体基板２４ａおよび第２の圧電体基板２４ｂ
は、図３に示すように、その主面に直交する方向に屈曲
振動する。
１の圧電体基板２４ａおよび第２の圧電体基板２４ｂ
は、図３に示すように、その主面に直交する方向に屈曲
振動する。
【００１８】その状態で、振動ジャイロ２０が振動子２
２の中心軸Ｏ（図２）を中心に回転すると、その回転角
速度に応じたコリオリ力が、第１の圧電体基板２４ａお
よび第２の圧電体基板２４ｂの主面に平行しかつ振動子
２２の中心軸Ｏに直交する方向に働く。したがって、振
動子２２の屈曲振動の方向が変わる。そのため、２つの
分割電極２８ａおよび２８ｂ間には、その回転角速度に
応じた信号が発生する。
２の中心軸Ｏ（図２）を中心に回転すると、その回転角
速度に応じたコリオリ力が、第１の圧電体基板２４ａお
よび第２の圧電体基板２４ｂの主面に平行しかつ振動子
２２の中心軸Ｏに直交する方向に働く。したがって、振
動子２２の屈曲振動の方向が変わる。そのため、２つの
分割電極２８ａおよび２８ｂ間には、その回転角速度に
応じた信号が発生する。
【００１９】そして、２つの分割電極２８ａおよび２８
ｂ間に発生する信号は、検出回路４２で検出される。
ｂ間に発生する信号は、検出回路４２で検出される。
【００２０】したがって、この振動ジャイロ２０では、
検出回路４２の出力信号によって、回転角速度を知るこ
とができる。
検出回路４２の出力信号によって、回転角速度を知るこ
とができる。
【００２１】図１に示す振動ジャイロ２０では、発振回
路３６から出力される駆動信号が振動子２２の共通電極
２６に印加されるとともに、位相反転回路３８から出力
される別の駆動信号が２つの抵抗４０ａおよび４０ｂを
介して振動子２２の２つの分割電極２８ａおよび２８ｂ
に印加され、それらの駆動信号の位相が逆になるので、
図８に示す振動ジャイロ１と比べて、振動子の共通電極
と２つの分割電極との間に印加される駆動信号の振幅が
大きくなり、回転角速度を検出する感度が高くなり、Ｓ
／Ｎが改善され、分解能がよくなる。
路３６から出力される駆動信号が振動子２２の共通電極
２６に印加されるとともに、位相反転回路３８から出力
される別の駆動信号が２つの抵抗４０ａおよび４０ｂを
介して振動子２２の２つの分割電極２８ａおよび２８ｂ
に印加され、それらの駆動信号の位相が逆になるので、
図８に示す振動ジャイロ１と比べて、振動子の共通電極
と２つの分割電極との間に印加される駆動信号の振幅が
大きくなり、回転角速度を検出する感度が高くなり、Ｓ
／Ｎが改善され、分解能がよくなる。
【００２２】表１には、従来例の振動子の感度として図
８に示す振動ジャイロ１の感度と、実施例の振動子の感
度として図１に示す振動ジャイロ２０の感度と、図８に
示す振動ジャイロ１の感度に対する図１に示す振動ジャ
イロ２０の感度の比とを示した。この場合、従来例の１
０個のサンプルの感度の平均値を１．００として、１０
個ずつのサンプルの感度などを示した。
８に示す振動ジャイロ１の感度と、実施例の振動子の感
度として図１に示す振動ジャイロ２０の感度と、図８に
示す振動ジャイロ１の感度に対する図１に示す振動ジャ
イロ２０の感度の比とを示した。この場合、従来例の１
０個のサンプルの感度の平均値を１．００として、１０
個ずつのサンプルの感度などを示した。
【００２３】
【表１】
【００２４】表１に示す結果より、図１に示す振動ジャ
イロ２０の感度が図８に示す振動ジャイロ１の感度より
高いことがわかる。
イロ２０の感度が図８に示す振動ジャイロ１の感度より
高いことがわかる。
【００２５】また、図１に示す振動ジャイロ２０におい
て、位相反転回路３８に増幅回路などの増幅機能をもた
せることにより、２つの抵抗４０ａおよび４０ｂを介し
て振動子２２の２つの分割電極２８ａおよび２８ｂに印
加される別の駆動信号の振幅をさらに大きくすることが
できるので、感度をさらに高くすることができ、Ｓ／Ｎ
をさらに改善することができ、分解能をさらによくする
ことができる。
て、位相反転回路３８に増幅回路などの増幅機能をもた
せることにより、２つの抵抗４０ａおよび４０ｂを介し
て振動子２２の２つの分割電極２８ａおよび２８ｂに印
加される別の駆動信号の振幅をさらに大きくすることが
できるので、感度をさらに高くすることができ、Ｓ／Ｎ
をさらに改善することができ、分解能をさらによくする
ことができる。
【００２６】表２には、従来例（図８に示す振動ジャイ
ロ１）および実施例（図１に示す振動ジャイロ２０にお
ける位相反転回路３８に増幅機能をもたせたもの）につ
いて、振動子の２つの分割電極に接続される２つの抵抗
の接続点すなわちＡ点における駆動信号の波高値（Ｖ）
と、振動子の共通電極すなわちＢ点における駆動信号の
波高値（Ｖ）と、従来例の感度に対する実施例の感度の
比とを示した。
ロ１）および実施例（図１に示す振動ジャイロ２０にお
ける位相反転回路３８に増幅機能をもたせたもの）につ
いて、振動子の２つの分割電極に接続される２つの抵抗
の接続点すなわちＡ点における駆動信号の波高値（Ｖ）
と、振動子の共通電極すなわちＢ点における駆動信号の
波高値（Ｖ）と、従来例の感度に対する実施例の感度の
比とを示した。
【００２７】
【表２】
【００２８】表２に示す結果より、図１に示す振動ジャ
イロ２０の感度が図８に示す振動ジャイロ１の感度より
さらに高いことがわかる。
イロ２０の感度が図８に示す振動ジャイロ１の感度より
さらに高いことがわかる。
【００２９】また、図１に示す振動ジャイロ２０では、
位相反転回路３８の増幅率の温度特性を変更することに
よって、位相反転回路３８から出力され２つの抵抗４０
ａおよび４０ｂに印加される別の駆動信号の印加電圧の
温度特性を変更することができ、そのため、感度の温度
特性を容易に変更することができる。たとえば、位相反
転回路３８の増幅率の温度特性を変更することによっ
て、位相反転回路３８から出力され２つの抵抗４０ａお
よび４０ｂに印加される別の駆動信号の印加電圧の温度
特性を図４に示すＰ傾向（＋２０００ｐｐｍ／℃）、フ
ラット傾向（０ｐｐｍ／℃）またはＮ傾向（−２０００
ｐｐｍ／℃）の温度特性に変更すれば、振動ジャイロ２
０の感度の温度特性を図５に示すＰ傾向、フラット傾向
またはＮ傾向の温度特性に変更することができる。
位相反転回路３８の増幅率の温度特性を変更することに
よって、位相反転回路３８から出力され２つの抵抗４０
ａおよび４０ｂに印加される別の駆動信号の印加電圧の
温度特性を変更することができ、そのため、感度の温度
特性を容易に変更することができる。たとえば、位相反
転回路３８の増幅率の温度特性を変更することによっ
て、位相反転回路３８から出力され２つの抵抗４０ａお
よび４０ｂに印加される別の駆動信号の印加電圧の温度
特性を図４に示すＰ傾向（＋２０００ｐｐｍ／℃）、フ
ラット傾向（０ｐｐｍ／℃）またはＮ傾向（−２０００
ｐｐｍ／℃）の温度特性に変更すれば、振動ジャイロ２
０の感度の温度特性を図５に示すＰ傾向、フラット傾向
またはＮ傾向の温度特性に変更することができる。
【００３０】図６はこの発明にかかる振動ジャイロの他
の例を示す図解図である。図６に示す振動ジャイロ２０
では、図１に示す振動ジャイロ２０と比べて、位相反転
回路３８の入力端が発振回路３６の出力端に接続され
る。なお、位相反転回路３８の出力端は、２つの抵抗４
０ａおよび４０ｂを介して、振動子２２の２つの分割電
極２８ａおよび２８ｂに接続される。
の例を示す図解図である。図６に示す振動ジャイロ２０
では、図１に示す振動ジャイロ２０と比べて、位相反転
回路３８の入力端が発振回路３６の出力端に接続され
る。なお、位相反転回路３８の出力端は、２つの抵抗４
０ａおよび４０ｂを介して、振動子２２の２つの分割電
極２８ａおよび２８ｂに接続される。
【００３１】図６に示す振動ジャイロ２０では、加算回
路３４を経て発振回路３６の出力端から出力される駆動
信号が振動子２２の共通電極２６に印加されるととも
に、加算回路３４および発振回路３６を経て位相反転回
路３８の出力端から出力される別の駆動信号が２つの抵
抗４０ａおよび４０ｂを介して振動子２２の２つの分割
電極２８ａおよび２８ｂに印加される。この場合、それ
らの駆動信号は、位相が逆になる。
路３４を経て発振回路３６の出力端から出力される駆動
信号が振動子２２の共通電極２６に印加されるととも
に、加算回路３４および発振回路３６を経て位相反転回
路３８の出力端から出力される別の駆動信号が２つの抵
抗４０ａおよび４０ｂを介して振動子２２の２つの分割
電極２８ａおよび２８ｂに印加される。この場合、それ
らの駆動信号は、位相が逆になる。
【００３２】そのため、図６に示す振動ジャイロ２０で
も、図８に示す振動ジャイロ１と比べて、振動子の共通
電極と２つの分割電極との間に印加される駆動信号の振
幅が大きくなり、回転角速度を検出する感度が高くな
り、Ｓ／Ｎが改善され、分解能がよくなる。
も、図８に示す振動ジャイロ１と比べて、振動子の共通
電極と２つの分割電極との間に印加される駆動信号の振
幅が大きくなり、回転角速度を検出する感度が高くな
り、Ｓ／Ｎが改善され、分解能がよくなる。
【００３３】表３には、従来例の振動子の感度として図
８に示す振動ジャイロ１の感度と、実施例の振動子の感
度として図６に示す振動ジャイロ２０の感度と、図８に
示す振動ジャイロ１の感度に対する図６に示す振動ジャ
イロ２０の感度の比とを示した。この場合、従来例の１
０個のサンプルの感度の平均値を１．００として、１０
個ずつのサンプルの感度などを示した。
８に示す振動ジャイロ１の感度と、実施例の振動子の感
度として図６に示す振動ジャイロ２０の感度と、図８に
示す振動ジャイロ１の感度に対する図６に示す振動ジャ
イロ２０の感度の比とを示した。この場合、従来例の１
０個のサンプルの感度の平均値を１．００として、１０
個ずつのサンプルの感度などを示した。
【００３４】
【表３】
【００３５】表３に示す結果より、図６に示す振動ジャ
イロ２０の感度が図８に示す振動ジャイロ１の感度より
高いことがわかる。
イロ２０の感度が図８に示す振動ジャイロ１の感度より
高いことがわかる。
【００３６】また、図６に示す振動ジャイロ２０でも、
図１に示す振動ジャイロ２０と同様に、位相反転回路３
８の増幅率の温度特性を変更することによって、位相反
転回路３８から出力され２つの抵抗４０ａおよび４０ｂ
に印加される別の駆動信号の印加電圧の温度特性を変更
することができ、そのため、感度の温度特性を容易に変
更することができる。
図１に示す振動ジャイロ２０と同様に、位相反転回路３
８の増幅率の温度特性を変更することによって、位相反
転回路３８から出力され２つの抵抗４０ａおよび４０ｂ
に印加される別の駆動信号の印加電圧の温度特性を変更
することができ、そのため、感度の温度特性を容易に変
更することができる。
【００３７】図７はこの発明にかかる振動ジャイロのさ
らに他の例を示す図解図である。図７に示す振動ジャイ
ロ２０では、図１に示す振動ジャイロ２０と比べて、振
動子２２の一方の分割電極２８ａがインピーダンス変換
回路４４の入力端に接続され、インピーダンス変換回路
４４の出力端が位相反転回路３８の入力端に接続され
る。このインピーダンス変換回路４４は、位相反転回路
３８の入力インピーダンスの影響で振動子２２の一方の
分割電極２８ａにかかる負荷の差をなくすためのバッフ
ァの機能をはたすためのものである。なお、位相反転回
路３８の出力端は、２つの抵抗４０ａおよび４０ｂを介
して、振動子２２の２つの分割電極２８ａおよび２８ｂ
に接続される。
らに他の例を示す図解図である。図７に示す振動ジャイ
ロ２０では、図１に示す振動ジャイロ２０と比べて、振
動子２２の一方の分割電極２８ａがインピーダンス変換
回路４４の入力端に接続され、インピーダンス変換回路
４４の出力端が位相反転回路３８の入力端に接続され
る。このインピーダンス変換回路４４は、位相反転回路
３８の入力インピーダンスの影響で振動子２２の一方の
分割電極２８ａにかかる負荷の差をなくすためのバッフ
ァの機能をはたすためのものである。なお、位相反転回
路３８の出力端は、２つの抵抗４０ａおよび４０ｂを介
して、振動子２２の２つの分割電極２８ａおよび２８ｂ
に接続される。
【００３８】図７に示す振動ジャイロ２０では、加算回
路３４を経て発振回路３６の出力端から出力される駆動
信号が振動子２２の共通電極２６に印加されるととも
に、インピーダンス変換回路４４を経て位相反転回路３
８の出力端から出力される別の駆動信号が抵抗４０ａお
よび４０ｂを介して振動子２２の２つの分割電極２８ａ
および２８ｂに印加される。この場合、それらの駆動信
号は、位相が逆になる。
路３４を経て発振回路３６の出力端から出力される駆動
信号が振動子２２の共通電極２６に印加されるととも
に、インピーダンス変換回路４４を経て位相反転回路３
８の出力端から出力される別の駆動信号が抵抗４０ａお
よび４０ｂを介して振動子２２の２つの分割電極２８ａ
および２８ｂに印加される。この場合、それらの駆動信
号は、位相が逆になる。
【００３９】そのため、図７に示す振動ジャイロ２０で
も、図８に示す振動ジャイロ１と比べて、振動子の共通
電極と２つの分割電極との間に印加される駆動信号の振
幅が大きくなり、回転角速度を検出する感度が高くな
り、Ｓ／Ｎが改善され、分解能がよくなる。
も、図８に示す振動ジャイロ１と比べて、振動子の共通
電極と２つの分割電極との間に印加される駆動信号の振
幅が大きくなり、回転角速度を検出する感度が高くな
り、Ｓ／Ｎが改善され、分解能がよくなる。
【００４０】また、図７に示す振動ジャイロ２０では、
インピーダンス変換回路４４および位相反転回路３８の
少なくとも一方の増幅率の温度特性を変更することによ
って、位相反転回路３８から出力され２つの抵抗４０ａ
および４０ｂに印加される別の駆動信号の印加電圧の温
度特性を変更することができ、そのため、感度の温度特
性を容易に変更することができる。
インピーダンス変換回路４４および位相反転回路３８の
少なくとも一方の増幅率の温度特性を変更することによ
って、位相反転回路３８から出力され２つの抵抗４０ａ
および４０ｂに印加される別の駆動信号の印加電圧の温
度特性を変更することができ、そのため、感度の温度特
性を容易に変更することができる。
【００４１】以上の実施の形態に示した振動ジャイロに
おいては、駆動信号の位相を反転した位相を有する別の
駆動信号が２つの検出用電極に印加されているが、別の
駆動信号は、２つの検出用電極から検出される検出信号
の位相を反転した位相を有するものであってもよい。す
なわち、駆動信号の位相と検出信号の位相は、一般的な
振動ジャイロでは同位相であるが、振動ジャイロの用途
に応じて、検出信号の位相を駆動信号の位相とずらして
使用することもあり、その場合、本発明においては、検
出信号の位相を反転した位相を有する別の駆動信号を２
つの検出用電極に印加する構造としてもよい。
おいては、駆動信号の位相を反転した位相を有する別の
駆動信号が２つの検出用電極に印加されているが、別の
駆動信号は、２つの検出用電極から検出される検出信号
の位相を反転した位相を有するものであってもよい。す
なわち、駆動信号の位相と検出信号の位相は、一般的な
振動ジャイロでは同位相であるが、振動ジャイロの用途
に応じて、検出信号の位相を駆動信号の位相とずらして
使用することもあり、その場合、本発明においては、検
出信号の位相を反転した位相を有する別の駆動信号を２
つの検出用電極に印加する構造としてもよい。
【００４２】上述の各振動ジャイロではバイモルフ構造
の４角柱状の振動体が用いられているが、この発明で
は、バイモルフ構造以外の構造の振動体が用いられても
よく、また、３角柱状や円柱状など４角柱状以外の形状
の振動体が用いられてもよい。
の４角柱状の振動体が用いられているが、この発明で
は、バイモルフ構造以外の構造の振動体が用いられても
よく、また、３角柱状や円柱状など４角柱状以外の形状
の振動体が用いられてもよい。
【００４３】
【発明の効果】この発明によれば、振動子の感度が高い
高Ｓ／Ｎの振動ジャイロが得られる。この発明にかかる
振動ジャイロでは、振動子の感度が高いため、Ｓ／Ｎが
改善され、分解能がよくなり、Ｓ／Ｎや分解能の点にお
いて小型化や低電源電圧化に耐え得る。また、この発明
によれば、感度の温度特性を容易に変更することができ
る振動ジャイロが得られる。
高Ｓ／Ｎの振動ジャイロが得られる。この発明にかかる
振動ジャイロでは、振動子の感度が高いため、Ｓ／Ｎが
改善され、分解能がよくなり、Ｓ／Ｎや分解能の点にお
いて小型化や低電源電圧化に耐え得る。また、この発明
によれば、感度の温度特性を容易に変更することができ
る振動ジャイロが得られる。
【図１】この発明にかかる振動ジャイロの一例を示す図
解図である。
解図である。
【図２】図１に示す振動ジャイロに用いられる振動子を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図３】図２に示す振動子の屈曲振動の状態を示す側面
図解図である。
図解図である。
【図４】位相反転回路から出力され２つの抵抗に印加さ
れる別の駆動信号の印加電圧の温度特性を示すグラフで
ある。
れる別の駆動信号の印加電圧の温度特性を示すグラフで
ある。
【図５】振動ジャイロの感度の温度特性を示すグラフで
ある。
ある。
【図６】この発明にかかる振動ジャイロの他の例を示す
図解図である。
図解図である。
【図７】この発明にかかる振動ジャイロのさらに他の例
を示す図解図である。
を示す図解図である。
【図８】従来の振動ジャイロの一例を示す図解図であ
る。
る。
２０ 振動ジャイロ ２２ 振動子 ２４ 振動体 ２４ａ、２４ｂ 圧電体基板 ２６ 共通電極 ２８ａ、２８ｂ 分割電極 ３０ 中間電極 ３２ 支持部材 ３４ 加算回路 ３６ 発振回路 ３８ 位相反転回路 ４０ａ、４０ｂ 抵抗 ４２ 検出回路 ４４ インピーダンス変換回路
Claims (7)
- 【請求項１】 駆動用電極および２つの検出用電極を有
する振動子、 前記駆動用電極に駆動信号を印加するための駆動手段、 前記駆動信号の位相、あるいは、前記２つの検出用電極
から検出される検出信号の位相を反転した位相を有する
別の駆動信号を前記２つの検出用電極に印加するための
別の駆動手段、および前記２つの検出用電極から回転角
速度に応じた検出信号を検出するための検出手段を含む
振動ジャイロ。 - 【請求項２】 前記駆動手段は、 ２つの入力端が前記２つの検出用電極にそれぞれ接続さ
れる加算回路、および入力端が前記加算回路の出力端に
接続され、出力端が前記駆動用電極に接続される発振回
路を含む、請求項１に記載の振動ジャイロ。 - 【請求項３】 前記別の駆動手段は、入力端が前記加算
回路の出力端に接続され、出力端が２つの抵抗を介して
前記２つの検出用電極に接続される位相反転回路を含
む、請求項２に記載の振動ジャイロ。 - 【請求項４】 前記別の駆動手段は、入力端が前記発振
回路の出力端に接続され、出力端が２つの抵抗を介して
前記２つの検出用電極に接続される位相反転回路を含
む、請求項２に記載の振動ジャイロ。 - 【請求項５】 前記別の駆動手段は、 入力端が前記２つの検出用電極の一方に接続されるイン
ピーダンス変換回路、および入力端が前記インピーダン
ス変換回路の出力端に接続され、出力端が２つの抵抗を
介して前記２つの検出用電極に接続される位相反転回路
を含む、請求項２に記載の振動ジャイロ。 - 【請求項６】 前記別の駆動信号の印加電圧に所望の温
度特性を持たせるために、前記別の駆動手段に所定の温
度特性を持たせた、請求項１ないし請求項５のいずれか
に記載の振動ジャイロ。 - 【請求項７】 前記別の駆動信号の印加電圧に所望の温
度特性を持たせるために、前記位相反転回路に所定の温
度特性を持たせた、請求項３ないし請求項５のいずれか
に記載の振動ジャイロ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11006502A JP2000205861A (ja) | 1999-01-13 | 1999-01-13 | 振動ジャイロ |
| US09/459,425 US6564638B1 (en) | 1999-01-13 | 1999-12-13 | Vibrating gyroscope having an enhanced sensitivity |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11006502A JP2000205861A (ja) | 1999-01-13 | 1999-01-13 | 振動ジャイロ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000205861A true JP2000205861A (ja) | 2000-07-28 |
Family
ID=11640224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11006502A Pending JP2000205861A (ja) | 1999-01-13 | 1999-01-13 | 振動ジャイロ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6564638B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000205861A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008170165A (ja) * | 2007-01-09 | 2008-07-24 | Sony Corp | 振動型ジャイロセンサ、制御回路及び電子機器 |
| EP1995556A2 (en) | 2007-05-16 | 2008-11-26 | Sony Corporation | Detection apparatus, detection method, and electronic apparatus |
| JP2009098081A (ja) * | 2007-10-19 | 2009-05-07 | Nec Tokin Corp | 振動子駆動回路 |
| JP2010066008A (ja) * | 2008-09-08 | 2010-03-25 | Murata Mfg Co Ltd | 振動ジャイロ |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040159166A1 (en) * | 2003-02-13 | 2004-08-19 | Schiller Peter J. | Solid-state piezoelectric motion transducer |
| WO2005068939A1 (ja) * | 2004-01-20 | 2005-07-28 | Ngk Insulators, Ltd. | 検波回路、検波方法および物理量測定装置 |
| CN1764823B (zh) * | 2004-01-20 | 2010-10-13 | 精工爱普生株式会社 | 物理量测定装置 |
| JP2006029901A (ja) * | 2004-07-14 | 2006-02-02 | Sony Corp | 振動ジャイロの駆動回路 |
| JP5135832B2 (ja) * | 2007-03-15 | 2013-02-06 | ソニー株式会社 | 振動型ジャイロセンサ、制御回路、電子機器及び振動型ジャイロセンサの製造方法 |
| US9927239B2 (en) | 2015-06-01 | 2018-03-27 | Analog Devices, Inc. | Micromachined cross-hatch vibratory gyroscopes |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06265358A (ja) | 1993-03-15 | 1994-09-20 | Tokin Corp | 圧電振動ジャイロ用駆動検出回路 |
| JPH07151553A (ja) * | 1993-10-07 | 1995-06-16 | Murata Mfg Co Ltd | 振動ジャイロ |
| JPH07139952A (ja) | 1993-11-16 | 1995-06-02 | Murata Mfg Co Ltd | 振動ジャイロ |
| JPH07174570A (ja) | 1993-12-20 | 1995-07-14 | Murata Mfg Co Ltd | 振動ジャイロ |
| JP2780643B2 (ja) | 1994-06-03 | 1998-07-30 | 株式会社村田製作所 | 振動ジャイロ |
| JPH08338729A (ja) | 1995-06-13 | 1996-12-24 | Nikon Corp | 自励振回路及びこれを用いた圧電振動角速度計 |
| KR0155205B1 (ko) * | 1994-11-14 | 1998-12-01 | 무라따 야스따까 | 진동 자이로스코프 |
| JPH08178666A (ja) | 1994-12-22 | 1996-07-12 | Tokin Corp | 圧電振動ジャイロ |
| JPH0933259A (ja) | 1995-07-19 | 1997-02-07 | Tokin Corp | 圧電振動ジャイロ用駆動検出回路 |
| JP2996157B2 (ja) | 1995-10-12 | 1999-12-27 | 株式会社村田製作所 | 振動ジャイロ |
| JP3341661B2 (ja) * | 1997-12-10 | 2002-11-05 | 株式会社村田製作所 | 振動ジャイロ |
-
1999
- 1999-01-13 JP JP11006502A patent/JP2000205861A/ja active Pending
- 1999-12-13 US US09/459,425 patent/US6564638B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Also Published As
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