JP2001012953A - 振動型ジャイロスコープ - Google Patents
振動型ジャイロスコープInfo
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- JP2001012953A JP2001012953A JP11187856A JP18785699A JP2001012953A JP 2001012953 A JP2001012953 A JP 2001012953A JP 11187856 A JP11187856 A JP 11187856A JP 18785699 A JP18785699 A JP 18785699A JP 2001012953 A JP2001012953 A JP 2001012953A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】複数の回転軸の周りの各回転角速度を検出可能
な振動型ジャイロスコープを提供する。 【解決手段】振動型ジャイロスコープは、所定面に略平
行に延びる第一の回転軸ｘおよび第二の回転軸ｙを中心
とする各回転角速度を検出する。振動型ジャイロスコー
プは、所定面に沿って延びる振動子１Ａを備えている。
振動子１Ａが、第一の回転軸ｘおよび第二の回転軸ｙに
対して交差する方向に向かって延びる少なくとも一対の
駆動振動片３Ａ、３Ｂ、および駆動振動片と分離された
少なくとも一対の検出振動片６Ａ、６Ｂを備えている。
一対の検出振動片の一方からの検出信号と他方からの検
出信号との和から、第一の回転軸ｘの周りの回転角速度
を検出する。一方の検出信号と他方の検出信号との差か
ら、第二の回転軸ｙの周りの回転角速度を検出する。
な振動型ジャイロスコープを提供する。 【解決手段】振動型ジャイロスコープは、所定面に略平
行に延びる第一の回転軸ｘおよび第二の回転軸ｙを中心
とする各回転角速度を検出する。振動型ジャイロスコー
プは、所定面に沿って延びる振動子１Ａを備えている。
振動子１Ａが、第一の回転軸ｘおよび第二の回転軸ｙに
対して交差する方向に向かって延びる少なくとも一対の
駆動振動片３Ａ、３Ｂ、および駆動振動片と分離された
少なくとも一対の検出振動片６Ａ、６Ｂを備えている。
一対の検出振動片の一方からの検出信号と他方からの検
出信号との和から、第一の回転軸ｘの周りの回転角速度
を検出する。一方の検出信号と他方の検出信号との差か
ら、第二の回転軸ｙの周りの回転角速度を検出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の回転軸の周
りの回転角速度を測定するための振動型ジャイロスコー
プに関するものである。
りの回転角速度を測定するための振動型ジャイロスコー
プに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば自動車の車体回転速度フィードバ
ック式の車両制御方法に用いる回転速度センサーに、振
動型ジャイロスコープを使用することが検討されてい
る。こうしたシステムにおいては、操舵輪の方向自身
は、ハンドルの回転角度によって検出する。これと同時
に、実際に車体が回転している回転速度を振動ジャイロ
スコープによって検出する。そして、操舵輪の方向と実
際の車体の回転速度を比較して差を求め、この差に基づ
いて車輪トルク、操舵角に補正を加えることによって、
安定した車体制御を実現する。
ック式の車両制御方法に用いる回転速度センサーに、振
動型ジャイロスコープを使用することが検討されてい
る。こうしたシステムにおいては、操舵輪の方向自身
は、ハンドルの回転角度によって検出する。これと同時
に、実際に車体が回転している回転速度を振動ジャイロ
スコープによって検出する。そして、操舵輪の方向と実
際の車体の回転速度を比較して差を求め、この差に基づ
いて車輪トルク、操舵角に補正を加えることによって、
安定した車体制御を実現する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】こうした振動型ジャイ
ロスコープでは、２軸方向の各回転角速度を検出するこ
とが望まれる。２軸の各回転角速度を同時に測定するた
めには、複数の振動子を、それぞれ所望の回転軸の周り
に取り付けることが考えられる。しかし、この方法で
は、２つの振動子をそれぞれ別個の位置に、別個の方向
に向かって取り付ける必要があるので、製造、施工コス
トが高い。
ロスコープでは、２軸方向の各回転角速度を検出するこ
とが望まれる。２軸の各回転角速度を同時に測定するた
めには、複数の振動子を、それぞれ所望の回転軸の周り
に取り付けることが考えられる。しかし、この方法で
は、２つの振動子をそれぞれ別個の位置に、別個の方向
に向かって取り付ける必要があるので、製造、施工コス
トが高い。
【０００４】本発明の課題は、複数の回転軸の周りの各
回転角速度を検出可能な振動型ジャイロスコープを提供
することである。
回転角速度を検出可能な振動型ジャイロスコープを提供
することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、所定面に略平
行に延びる第一の回転軸および第二の回転軸を中心とす
る各回転角速度を検出するための振動型ジャイロスコー
プであって、所定面に沿って延びる振動子を備えてお
り、振動子が、第一の回転軸および第二の回転軸に対し
て交差する方向に向かって屈曲振動する少なくとも一対
の駆動振動片、この駆動振動片と分離された少なくとも
一対の検出振動片、一対の検出振動片の一方からの検出
信号と他方からの検出信号との和から第一の回転軸の周
りの回転角速度を検出する手段、および一方の検出信号
と他方の検出信号との差から第二の回転軸の周りの回転
角速度を検出する手段を備えていることを特徴とする。
行に延びる第一の回転軸および第二の回転軸を中心とす
る各回転角速度を検出するための振動型ジャイロスコー
プであって、所定面に沿って延びる振動子を備えてお
り、振動子が、第一の回転軸および第二の回転軸に対し
て交差する方向に向かって屈曲振動する少なくとも一対
の駆動振動片、この駆動振動片と分離された少なくとも
一対の検出振動片、一対の検出振動片の一方からの検出
信号と他方からの検出信号との和から第一の回転軸の周
りの回転角速度を検出する手段、および一方の検出信号
と他方の検出信号との差から第二の回転軸の周りの回転
角速度を検出する手段を備えていることを特徴とする。
【０００６】図１を参照しつつ、本発明について更に説
明する。図１（ａ）の振動型ジャイロスコープは、第一
の回転軸ｘおよび第二の回転軸ｙを中心とする各回転角
速度を測定するものである。振動子１Ａは、少なくとも
一対の駆動振動片３Ａ、３Ｂからなる駆動振動系２Ａ
と、少なくとも一対の検出振動片６Ａ、６Ｂからなる検
出振動系４Ａとを備えている。５は各振動片の付け根で
ある。
明する。図１（ａ）の振動型ジャイロスコープは、第一
の回転軸ｘおよび第二の回転軸ｙを中心とする各回転角
速度を測定するものである。振動子１Ａは、少なくとも
一対の駆動振動片３Ａ、３Ｂからなる駆動振動系２Ａ
と、少なくとも一対の検出振動片６Ａ、６Ｂからなる検
出振動系４Ａとを備えている。５は各振動片の付け根で
ある。
【０００７】各駆動振動片３Ａ、３Ｂに対して、矢印Ａ
ＸＹに示すように、ｘ軸およびｙ軸に対して交差する方
向に向かって駆動振動を励振する。この状態で、図１
（ｂ）に示すように、振動子１Ａをｙ軸の周りに回転さ
せると、駆動振動片３Ａと３Ｂとは、所定面に垂直な第
三の軸（ｚ軸）の方向へとＢＺのように振動する。この
際、一方の駆動振動片３Ａの振動の位相と他方の駆動振
動片３Ｂの振動の位相とは逆になる。これに応答して、
検出振動片６Ａと６Ｂとは、ＣＺに示すように、Ｚ軸方
向へと向かって、逆位相で振動する。
ＸＹに示すように、ｘ軸およびｙ軸に対して交差する方
向に向かって駆動振動を励振する。この状態で、図１
（ｂ）に示すように、振動子１Ａをｙ軸の周りに回転さ
せると、駆動振動片３Ａと３Ｂとは、所定面に垂直な第
三の軸（ｚ軸）の方向へとＢＺのように振動する。この
際、一方の駆動振動片３Ａの振動の位相と他方の駆動振
動片３Ｂの振動の位相とは逆になる。これに応答して、
検出振動片６Ａと６Ｂとは、ＣＺに示すように、Ｚ軸方
向へと向かって、逆位相で振動する。
【０００８】一方、図１（ｃ）に示すように、振動子１
Ａをｘ軸の周りに回転させると、駆動振動片３Ａと３Ｂ
とは、所定面に垂直な第三の軸（ｚ軸）の方向へとＤＺ
のように振動する。この際、一方の駆動振動片３Ａの振
動の位相と他方の駆動振動片３Ｂの振動の位相とは同じ
になる。これに応答して、検出振動片６Ａと６Ｂとは、
ＥＺのように、ｚ軸の方向へと順位相で振動する。
Ａをｘ軸の周りに回転させると、駆動振動片３Ａと３Ｂ
とは、所定面に垂直な第三の軸（ｚ軸）の方向へとＤＺ
のように振動する。この際、一方の駆動振動片３Ａの振
動の位相と他方の駆動振動片３Ｂの振動の位相とは同じ
になる。これに応答して、検出振動片６Ａと６Ｂとは、
ＥＺのように、ｚ軸の方向へと順位相で振動する。
【０００９】検出振動片６Ａから得られた検出信号と、
６Ｂから得られた検出信号との差は、図１（ｂ）、
（ｃ）から分かるように、ｙ軸の周りの回転角速度を反
映する。なぜなら、図１（ｂ）に示す各振動ＣＺに由来
する検出信号は、逆位相なので増幅され、図１（ｃ）に
示す各振動ＥＺに由来する検出信号は、順位相なので消
去されるからである。一方、検出振動片６Ａから得られ
た検出信号と、６Ｂから得られた検出信号との和は、図
１（ｃ）から分かるように、ｘ軸の周りの回転角速度を
反映する。なぜなら、図１（ｂ）に示す各振動ＣＺに由
来する検出信号は、逆位相なので消去され、図１（ｃ）
に示す各振動ＥＺに由来する検出信号は、順位相なので
増幅されるからである。従って、本振動子によって、ｘ
軸の周りとｙ軸の周りとの各回転角速度を検出できる。
６Ｂから得られた検出信号との差は、図１（ｂ）、
（ｃ）から分かるように、ｙ軸の周りの回転角速度を反
映する。なぜなら、図１（ｂ）に示す各振動ＣＺに由来
する検出信号は、逆位相なので増幅され、図１（ｃ）に
示す各振動ＥＺに由来する検出信号は、順位相なので消
去されるからである。一方、検出振動片６Ａから得られ
た検出信号と、６Ｂから得られた検出信号との和は、図
１（ｃ）から分かるように、ｘ軸の周りの回転角速度を
反映する。なぜなら、図１（ｂ）に示す各振動ＣＺに由
来する検出信号は、逆位相なので消去され、図１（ｃ）
に示す各振動ＥＺに由来する検出信号は、順位相なので
増幅されるからである。従って、本振動子によって、ｘ
軸の周りとｙ軸の周りとの各回転角速度を検出できる。
【００１０】本発明の好適な実施形態においては、振動
子が、駆動振動片と検出振動片とを連結する連結片を備
えており、この連結片が、第二の回転軸ｙの方向に向か
って延びている。図２（ａ）−（ｃ）はこの実施形態に
係るものである。図１に示した各構成部分については説
明を省略する。
子が、駆動振動片と検出振動片とを連結する連結片を備
えており、この連結片が、第二の回転軸ｙの方向に向か
って延びている。図２（ａ）−（ｃ）はこの実施形態に
係るものである。図１に示した各構成部分については説
明を省略する。
【００１１】振動子１Ｂは、各駆動振動片３Ａ、３Ｂ
と、各検出振動片６Ａ、６Ｂとを連結する連結片７を備
えている。連結片７の長手方向は、ｙ軸と略平行であ
る。
と、各検出振動片６Ａ、６Ｂとを連結する連結片７を備
えている。連結片７の長手方向は、ｙ軸と略平行であ
る。
【００１２】本発明の他の実施形態においては、振動子
が、固定部、固定部の一方の側に設けられている第一の
連結片、および固定部の他方の側に設けられている第二
の連結片を備えており、駆動振動片が第一の連結片に連
結されており、検出振動片が第二の連結片に連結されて
いる。図３（ａ）、（ｂ）は、この実施形態に係る振動
子を示す模式図である。
が、固定部、固定部の一方の側に設けられている第一の
連結片、および固定部の他方の側に設けられている第二
の連結片を備えており、駆動振動片が第一の連結片に連
結されており、検出振動片が第二の連結片に連結されて
いる。図３（ａ）、（ｂ）は、この実施形態に係る振動
子を示す模式図である。
【００１３】振動子１Ｃは、固定部１０、固定部１０の
一方の側から突出する第一の連結片８、固定部１０の他
方の側から突出する第二の連結片９を備えている。第一
の連結片８の先端から、一対の駆動振動片３Ａ、３Ｂが
延びており、第二の連結片９の先端から、一対の検出振
動片６Ａ、６Ｂが延びている。
一方の側から突出する第一の連結片８、固定部１０の他
方の側から突出する第二の連結片９を備えている。第一
の連結片８の先端から、一対の駆動振動片３Ａ、３Ｂが
延びており、第二の連結片９の先端から、一対の検出振
動片６Ａ、６Ｂが延びている。
【００１４】各駆動振動片３Ａ、３Ｂに対して、矢印Ａ
ＸＹに示すように、ｘ軸およびｙ軸に対して交差する方
向に向かって駆動振動を励振する。この状態で、図３
（ａ）に示すように、振動子１Ｃをｙ軸の周りに回転さ
せると、駆動振動片３Ａと３Ｂとは、第三の軸ｚの方向
へとＢＺのように振動する。これに応答して、検出振動
片６Ａと６Ｂとは、ＣＺに示すように、Ｚ軸方向へと向
かって、逆位相で振動する。
ＸＹに示すように、ｘ軸およびｙ軸に対して交差する方
向に向かって駆動振動を励振する。この状態で、図３
（ａ）に示すように、振動子１Ｃをｙ軸の周りに回転さ
せると、駆動振動片３Ａと３Ｂとは、第三の軸ｚの方向
へとＢＺのように振動する。これに応答して、検出振動
片６Ａと６Ｂとは、ＣＺに示すように、Ｚ軸方向へと向
かって、逆位相で振動する。
【００１５】図３（ｂ）に示すように、振動子１Ｃをｘ
軸の周りに回転させると、駆動振動片３Ａと３Ｂとは、
第三の軸ｚの方向へとＤＺのように振動する。これに応
答して、検出振動片６Ａと６Ｂとは、ＥＺに示すよう
に、Ｚ軸方向へと向かって、順位相で振動する。
軸の周りに回転させると、駆動振動片３Ａと３Ｂとは、
第三の軸ｚの方向へとＤＺのように振動する。これに応
答して、検出振動片６Ａと６Ｂとは、ＥＺに示すよう
に、Ｚ軸方向へと向かって、順位相で振動する。
【００１６】この実施形態においては、固定部１０は細
長いものであることが好ましく、その縦横比は３倍以上
であることが好ましい。
長いものであることが好ましく、その縦横比は３倍以上
であることが好ましい。
【００１７】本発明の他の実施形態においては、振動型
ジャイロスコープが、第三の回転軸ｚを中心とする回転
角速度を検出するものであり、振動子が、固定部と、駆
動振動片を固定部に連結する細長い連結片とを備えてお
り、振動子が第三の回転軸を中心として回転したときに
コリオリ力によって連結片に生ずる屈曲振動に基づいて
第三の回転軸を中心とする回転角速度を検出する。図４
（ａ）、（ｂ）は、この実施形態に係るものである。
ジャイロスコープが、第三の回転軸ｚを中心とする回転
角速度を検出するものであり、振動子が、固定部と、駆
動振動片を固定部に連結する細長い連結片とを備えてお
り、振動子が第三の回転軸を中心として回転したときに
コリオリ力によって連結片に生ずる屈曲振動に基づいて
第三の回転軸を中心とする回転角速度を検出する。図４
（ａ）、（ｂ）は、この実施形態に係るものである。
【００１８】振動子１Ｄは、固定部１０と、一対の駆動
振動片３Ａ、３Ｂを固定部１０に連結する細長い連結片
８とを備えている。図４では、一対の検出振動片６Ａ、
６Ｂも連結片８に連結されている。
振動片３Ａ、３Ｂを固定部１０に連結する細長い連結片
８とを備えている。図４では、一対の検出振動片６Ａ、
６Ｂも連結片８に連結されている。
【００１９】各駆動振動片３Ａ、３Ｂに対して、矢印Ａ
ＸＹに示すように、ｘ軸およびｙ軸に対して交差する方
向に向かって駆動振動を励振する。この状態で、図４
（ａ）に示すように、振動子１Ｄをｙ軸の周りに回転さ
せると、検出振動片６Ａと６Ｂとは、ＣＺに示すよう
に、Ｚ軸方向へと向かって、逆位相で振動する。振動子
１Ｃをｘ軸の周りに回転させると、検出振動片６Ａと６
Ｂとは、ＥＺに示すように、Ｚ軸方向へと向かって、順
位相で振動する。
ＸＹに示すように、ｘ軸およびｙ軸に対して交差する方
向に向かって駆動振動を励振する。この状態で、図４
（ａ）に示すように、振動子１Ｄをｙ軸の周りに回転さ
せると、検出振動片６Ａと６Ｂとは、ＣＺに示すよう
に、Ｚ軸方向へと向かって、逆位相で振動する。振動子
１Ｃをｘ軸の周りに回転させると、検出振動片６Ａと６
Ｂとは、ＥＺに示すように、Ｚ軸方向へと向かって、順
位相で振動する。
【００２０】これと共に、図４（ｂ）に示すように、振
動子１Ｄを、ｚ軸の周りに回転させると、各駆動振動片
３Ａ、３Ｂには、ＦＸＹで示すような方向の振動が発生
する。この振動成分をｘ軸方向とｙ軸方向とに向かって
分解すると、ｙ軸方向の各成分は互いに相殺し、ｘ軸方
向の成分が残る。この結果、ＧＸで示すように、連結片
８が、その付け根８ａを中心として振動する。連結片８
の付け根８ａの近傍に何らかの検出手段を設けることに
よって、連結片８の屈曲振動を検出する。
動子１Ｄを、ｚ軸の周りに回転させると、各駆動振動片
３Ａ、３Ｂには、ＦＸＹで示すような方向の振動が発生
する。この振動成分をｘ軸方向とｙ軸方向とに向かって
分解すると、ｙ軸方向の各成分は互いに相殺し、ｘ軸方
向の成分が残る。この結果、ＧＸで示すように、連結片
８が、その付け根８ａを中心として振動する。連結片８
の付け根８ａの近傍に何らかの検出手段を設けることに
よって、連結片８の屈曲振動を検出する。
【００２１】本発明の他の実施形態においては、振動子
が、固定部と、駆動振動片を固定部に連結する細長い連
結片と、固定部から突出する少なくとも一対の共振アー
ムとを備えており、振動子が第三の回転軸を中心として
回転したときにコリオリ力によって連結片に生ずる屈曲
振動に対して、各共振アームが共振し、各共振アームの
共振に基づいて第三の回転軸を中心とする回転角速度を
検出する。または、駆動振動片を固定部の一方の側に連
結する細長い連結片と、固定部の他方の側から突出する
共振片とを備えており、振動子が第三の回転軸を中心と
して回転したときにコリオリ力によって連結片に生ずる
屈曲振動に対して、共振片が共振し、この共振片の共振
に基づいて第三の回転軸を中心とする回転角速度を検出
する。図５は、この実施形態に係る振動子を示す模式図
である。
が、固定部と、駆動振動片を固定部に連結する細長い連
結片と、固定部から突出する少なくとも一対の共振アー
ムとを備えており、振動子が第三の回転軸を中心として
回転したときにコリオリ力によって連結片に生ずる屈曲
振動に対して、各共振アームが共振し、各共振アームの
共振に基づいて第三の回転軸を中心とする回転角速度を
検出する。または、駆動振動片を固定部の一方の側に連
結する細長い連結片と、固定部の他方の側から突出する
共振片とを備えており、振動子が第三の回転軸を中心と
して回転したときにコリオリ力によって連結片に生ずる
屈曲振動に対して、共振片が共振し、この共振片の共振
に基づいて第三の回転軸を中心とする回転角速度を検出
する。図５は、この実施形態に係る振動子を示す模式図
である。
【００２２】振動子１Ｅは、固定部１０の一方の側から
突出する連結片８と、他方の側から突出する共振片１２
とを備えている。一対の駆動振動片３Ａ、３Ｂが連結片
８の先端に設けられており、一対の検出振動片４Ａ、４
Ｂが連結片８の両側面から突出している。
突出する連結片８と、他方の側から突出する共振片１２
とを備えている。一対の駆動振動片３Ａ、３Ｂが連結片
８の先端に設けられており、一対の検出振動片４Ａ、４
Ｂが連結片８の両側面から突出している。
【００２３】この振動子１Ｅは、前述したように、ｘ軸
およびｙ軸の周りの各回転角速度を検出する。これと共
に、振動子１Ｅをｚ軸の周りに回転させると、各駆動振
動片３Ａ、３Ｂには矢印ＦＸＹで示すような振動が発生
し、これに応答して、連結片８には、矢印ＧＸで示すよ
うに、付け根８ａを中心とする屈曲振動が発生する。こ
の屈曲振動ＧＸに対して、一対の共振アーム１１Ａ、１
１Ｂが矢印ＨＸのように順位相で屈曲振動する。従っ
て、各共振アーム１１Ａ、１Ｂにそれぞれ検出手段を設
け、各検出手段からの検出信号を加算することによっ
て、ｚ軸の周りの回転回転角速度を算出できる。
およびｙ軸の周りの各回転角速度を検出する。これと共
に、振動子１Ｅをｚ軸の周りに回転させると、各駆動振
動片３Ａ、３Ｂには矢印ＦＸＹで示すような振動が発生
し、これに応答して、連結片８には、矢印ＧＸで示すよ
うに、付け根８ａを中心とする屈曲振動が発生する。こ
の屈曲振動ＧＸに対して、一対の共振アーム１１Ａ、１
１Ｂが矢印ＨＸのように順位相で屈曲振動する。従っ
て、各共振アーム１１Ａ、１Ｂにそれぞれ検出手段を設
け、各検出手段からの検出信号を加算することによっ
て、ｚ軸の周りの回転回転角速度を算出できる。
【００２４】これと共に、固定部１０の他方の側にある
共振片１２は、連結片８の振動ＧＸに応答して、ＪＸの
ように屈曲振動する。共振片１２の付け根の近傍に検出
手段を設け、この検出手段からの検出信号を処理するこ
とによって、ｚ軸の周りの回転角速度を算出できる。
共振片１２は、連結片８の振動ＧＸに応答して、ＪＸの
ように屈曲振動する。共振片１２の付け根の近傍に検出
手段を設け、この検出手段からの検出信号を処理するこ
とによって、ｚ軸の周りの回転角速度を算出できる。
【００２５】このように、共振アームを１１Ａ、１１
Ｂ、あるいは共振片１２を、ｘ軸およびｙ軸の周りの回
転角速度を検出する検出振動片６Ａ、６Ｂから分離して
設けることによって、ｚ軸の周りの回転角速度の検出感
度を向上させることができる。
Ｂ、あるいは共振片１２を、ｘ軸およびｙ軸の周りの回
転角速度を検出する検出振動片６Ａ、６Ｂから分離して
設けることによって、ｚ軸の周りの回転角速度の検出感
度を向上させることができる。
【００２６】連結片８の屈曲振動からｚ軸の周りの回転
角速度を検出するためには、連結片８の縦横比は３倍以
上とすることが好ましい。
角速度を検出するためには、連結片８の縦横比は３倍以
上とすることが好ましい。
【００２７】また、本発明の実施形態においては、振動
子が、少なくとも二対の駆動振動片、少なくとも二対の
検出振動片、各対の駆動振動片および各対の検出振動片
に対してそれぞれ連結されている細長い連結片、および
各連結片を互いに連結する連結部分を備えており、二対
の駆動振動片にそれぞれ駆動振動を励起するための手段
を備えている。この際、特に好ましくは、振動子が、連
結部分に連結されている少なくとも一つの第二の検出振
動片を備えており、振動子が第三の回転軸を中心として
回転したときにコリオリ力によって各連結片に生ずる屈
曲振動に対して、第二の検出振動片が共振し、この第二
の検出振動片の共振に基づいて第三の回転軸を中心とす
る回転角速度を検出する。図６、図７は、この実施形態
に係る振動子１Ｆに係るものである。
子が、少なくとも二対の駆動振動片、少なくとも二対の
検出振動片、各対の駆動振動片および各対の検出振動片
に対してそれぞれ連結されている細長い連結片、および
各連結片を互いに連結する連結部分を備えており、二対
の駆動振動片にそれぞれ駆動振動を励起するための手段
を備えている。この際、特に好ましくは、振動子が、連
結部分に連結されている少なくとも一つの第二の検出振
動片を備えており、振動子が第三の回転軸を中心として
回転したときにコリオリ力によって各連結片に生ずる屈
曲振動に対して、第二の検出振動片が共振し、この第二
の検出振動片の共振に基づいて第三の回転軸を中心とす
る回転角速度を検出する。図６、図７は、この実施形態
に係る振動子１Ｆに係るものである。
【００２８】振動子１Ｆは、少なくとも二対の駆動振動
片３Ａと３Ｂおよび３Ｃと３Ｄ、少なくとも二対の検出
振動片６Ａと６Ｂ、および６Ｃと６Ｄ、各対の駆動振動
片および各対の検出振動片に対してそれぞれ連結されて
いる細長い連結片８Ａ、８Ｂ、および各連結片８Ａと８
Ｂとを互いに連結する連結部分２０を備えている。連結
部分２０は、本例では略正方形をしており、連結部分２
０の相対向する各辺から、連結片８Ａ、８Ｂが突出して
いる。２Ａ、２Ｂは駆動振動系であり、４Ｃ、４Ｄは検
出振動系である。
片３Ａと３Ｂおよび３Ｃと３Ｄ、少なくとも二対の検出
振動片６Ａと６Ｂ、および６Ｃと６Ｄ、各対の駆動振動
片および各対の検出振動片に対してそれぞれ連結されて
いる細長い連結片８Ａ、８Ｂ、および各連結片８Ａと８
Ｂとを互いに連結する連結部分２０を備えている。連結
部分２０は、本例では略正方形をしており、連結部分２
０の相対向する各辺から、連結片８Ａ、８Ｂが突出して
いる。２Ａ、２Ｂは駆動振動系であり、４Ｃ、４Ｄは検
出振動系である。
【００２９】各駆動振動片に対して、矢印ＡＸＹで示す
ように、屈曲振動を励振し、この状態で振動子１Ｆをｘ
軸、ｙ軸の周りに回転させると、各検出振動片６Ａ−６
ＤがＣＺ、ＥＺで示すように振動するので、前述したよ
うにしてｘ軸、ｙ軸の周りの回転角速度を算出できる。
ように、屈曲振動を励振し、この状態で振動子１Ｆをｘ
軸、ｙ軸の周りに回転させると、各検出振動片６Ａ−６
ＤがＣＺ、ＥＺで示すように振動するので、前述したよ
うにしてｘ軸、ｙ軸の周りの回転角速度を算出できる。
【００３０】また、振動子１Ｆは、連結部分２０に連結
されている二つの第二の検出振動片１３を備えている。
図７に示すように、振動子１Ｆが第三の回転軸ｚを中心
として回転すると、コリオリ力によって各連結片８Ａ、
８Ｂに、矢印ＧＸで示す屈曲振動が生ずる。これに応答
して、第二の検出振動片１３がＫＹのように屈曲振動す
る。この振動に基づいて、ｚ軸の周りの回転角速度を算
出できる。
されている二つの第二の検出振動片１３を備えている。
図７に示すように、振動子１Ｆが第三の回転軸ｚを中心
として回転すると、コリオリ力によって各連結片８Ａ、
８Ｂに、矢印ＧＸで示す屈曲振動が生ずる。これに応答
して、第二の検出振動片１３がＫＹのように屈曲振動す
る。この振動に基づいて、ｚ軸の周りの回転角速度を算
出できる。
【００３１】振動子の材質は特に限定しないが、水晶、
ＬｉＮｂＯ3 、ＬｉＴａＯ3 、ニオブ酸リチウム−タン
タル酸リチウム固溶体（Ｌｉ（Ｎｂ，Ｔａ）Ｏ3）単結
晶、ホウ酸リチウム単結晶、ランガサイト単結晶等から
なる圧電単結晶を使用することが好ましい。圧電単結晶
を使用すると、検出感度を良好にすることができるとと
もに、検出ノイズを小さくできる。
ＬｉＮｂＯ3 、ＬｉＴａＯ3 、ニオブ酸リチウム−タン
タル酸リチウム固溶体（Ｌｉ（Ｎｂ，Ｔａ）Ｏ3）単結
晶、ホウ酸リチウム単結晶、ランガサイト単結晶等から
なる圧電単結晶を使用することが好ましい。圧電単結晶
を使用すると、検出感度を良好にすることができるとと
もに、検出ノイズを小さくできる。
【００３２】本発明の振動子を圧電性材料によって形成
した場合には、この振動子に駆動電極および検出電極を
設ける。圧電性材料としては、圧電単結晶の他に、ＰＺ
Ｔ等の圧電セラミックスがある。本発明の振動子を、エ
リンバー等の恒弾性金属によって形成することもでき
る。この場合には、振動子の所定箇所に圧電体を取り付
ける必要がある。
した場合には、この振動子に駆動電極および検出電極を
設ける。圧電性材料としては、圧電単結晶の他に、ＰＺ
Ｔ等の圧電セラミックスがある。本発明の振動子を、エ
リンバー等の恒弾性金属によって形成することもでき
る。この場合には、振動子の所定箇所に圧電体を取り付
ける必要がある。
【００３３】振動子は、圧電材料や恒弾性合金の他に、
シリコンマイクロマシンにおいて使用されるように、シ
リコン半導体プロセスによって形成することもできる。
この場合には、振動子を駆動する際には、静電力等を利
用する。具体的には静電検出電極を利用できる。また、
静電検出電極のかわりに、特定の金属がドープされた半
導体ドーピング領域を設け、この半導体ドーピング領域
によってピエゾ抵抗素子を構成できる。この場合には、
振動子が回転するときに、各屈曲振動片の各ピエゾ抵抗
素子に加わる応力による抵抗値の変化を測定し、回転角
速度の指標として検出する。
シリコンマイクロマシンにおいて使用されるように、シ
リコン半導体プロセスによって形成することもできる。
この場合には、振動子を駆動する際には、静電力等を利
用する。具体的には静電検出電極を利用できる。また、
静電検出電極のかわりに、特定の金属がドープされた半
導体ドーピング領域を設け、この半導体ドーピング領域
によってピエゾ抵抗素子を構成できる。この場合には、
振動子が回転するときに、各屈曲振動片の各ピエゾ抵抗
素子に加わる応力による抵抗値の変化を測定し、回転角
速度の指標として検出する。
【００３４】駆動振動片は、第一の回転軸に対して、１
０−８０°の角度をなすことが好ましく、３０−６０°
の角度をなすことが一層好ましい。
０−８０°の角度をなすことが好ましく、３０−６０°
の角度をなすことが一層好ましい。
【００３５】振動子が圧電性セラミックスまたは恒弾性
金属によって形成されている場合には、駆動振動片およ
び検出振動片が、第一の回転軸ｘに対して１０−８０°
の角度をなしていることが好ましく、３０−６０°の角
度をなしていることが一層好ましい。これが約４５°で
あると、ｘ軸の周りの回転角速度の検出感度と、ｙ軸の
周りの回転角速度の検出感度とを同程度とすることがで
きるので、特に好ましい。
金属によって形成されている場合には、駆動振動片およ
び検出振動片が、第一の回転軸ｘに対して１０−８０°
の角度をなしていることが好ましく、３０−６０°の角
度をなしていることが一層好ましい。これが約４５°で
あると、ｘ軸の周りの回転角速度の検出感度と、ｙ軸の
周りの回転角速度の検出感度とを同程度とすることがで
きるので、特に好ましい。
【００３６】振動子が圧電性単結晶、特に水晶、ニオブ
酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム−
タンタル酸リチウム固溶体からなる場合には、駆動振動
片および検出振動片が、第一の回転軸に対して１０−８
０°の角度をなしていることが好ましく、２０−７０°
の角度をなしていることが一層好ましい。一対の駆動振
動片同士、あるいは一対の検出振動片同士は、約１２０
°の角度をなすことが特に好ましい。
酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム−
タンタル酸リチウム固溶体からなる場合には、駆動振動
片および検出振動片が、第一の回転軸に対して１０−８
０°の角度をなしていることが好ましく、２０−７０°
の角度をなしていることが一層好ましい。一対の駆動振
動片同士、あるいは一対の検出振動片同士は、約１２０
°の角度をなすことが特に好ましい。
【００３７】水晶のように、所定面内に３回回転の結晶
軸を有している単結晶によって振動子が形成されている
場合には、各結晶軸の方向に向かって各駆動振動片、各
検出振動片が延びるようにすることが好ましい。これに
よって、一対の駆動振動片の振動面の結晶方位、あるい
は一対の検出振動片の振動面の結晶方位が一致する。
軸を有している単結晶によって振動子が形成されている
場合には、各結晶軸の方向に向かって各駆動振動片、各
検出振動片が延びるようにすることが好ましい。これに
よって、一対の駆動振動片の振動面の結晶方位、あるい
は一対の検出振動片の振動面の結晶方位が一致する。
【００３８】第一の回転軸ｘの周りの回転角速度に対応
する屈曲振動ＣＺの共振周波数ｆ（ＣＺ）と、第二の回
転軸ｙの周りの回転角速度に対応する屈曲振動ＥＺの共
振周波数ｆ（ＥＺ）とは、互いに５０Ｈｚ以上異なって
いることが好ましい。また、駆動振動の共振周波数ｆ
（Ｄ）は、屈曲振動ＣＺの共振周波数ｆ（ＣＺ）と屈曲
振動ＥＺの共振周波数ｆ（ＥＺ）との間にあることが好
ましい。この場合には、駆動振動の共振周波数ｆ（Ｄ）
と屈曲振動ＣＺの共振周波数ｆ（ＣＺ）との差｜ｆ
（Ｄ）−ｆ（ＣＺ）｜と、駆動振動の共振周波数ｆ
（Ｄ）と屈曲振動ＥＺの共振周波数ｆ（ＥＺ）との差｜
ｆ（Ｄ）−ｆ（ＥＺ）｜とが、互いに１０Ｈｚ以下異な
っていることが好ましい。これによって、ｘ軸の周りの
回転角速度の検出感度と、ｙ軸の周りの回転角速度の検
出感度とを近づけ、あるいは一致させることができる。
する屈曲振動ＣＺの共振周波数ｆ（ＣＺ）と、第二の回
転軸ｙの周りの回転角速度に対応する屈曲振動ＥＺの共
振周波数ｆ（ＥＺ）とは、互いに５０Ｈｚ以上異なって
いることが好ましい。また、駆動振動の共振周波数ｆ
（Ｄ）は、屈曲振動ＣＺの共振周波数ｆ（ＣＺ）と屈曲
振動ＥＺの共振周波数ｆ（ＥＺ）との間にあることが好
ましい。この場合には、駆動振動の共振周波数ｆ（Ｄ）
と屈曲振動ＣＺの共振周波数ｆ（ＣＺ）との差｜ｆ
（Ｄ）−ｆ（ＣＺ）｜と、駆動振動の共振周波数ｆ
（Ｄ）と屈曲振動ＥＺの共振周波数ｆ（ＥＺ）との差｜
ｆ（Ｄ）−ｆ（ＥＺ）｜とが、互いに１０Ｈｚ以下異な
っていることが好ましい。これによって、ｘ軸の周りの
回転角速度の検出感度と、ｙ軸の周りの回転角速度の検
出感度とを近づけ、あるいは一致させることができる。
【００３９】本発明においては、振動子が所定面に沿っ
て延びているが、これは厳密に幾何学的意味で所定面内
に延びていることを言うものではなく、本技術分野にお
いて常識的な値、例えば厚さにして１ｍｍ以下の範囲内
に振動子が形成されていることを意味する。
て延びているが、これは厳密に幾何学的意味で所定面内
に延びていることを言うものではなく、本技術分野にお
いて常識的な値、例えば厚さにして１ｍｍ以下の範囲内
に振動子が形成されていることを意味する。
【００４０】図８は、本発明の他の実施形態に係る振動
子１Ｇを示す斜視図である。振動子１Ｇは、固定部１０
と、固定部１０から延びる細長い連結片８とを備えてい
る。連結片８の先端側には拡張部分１４が設けられてい
る。拡張部分１４の先端側から一対の駆動振動片３Ａ、
３Ｂが延びており、拡張部分１４の固定部１０側の端部
から一対の検出振動片６Ａ、６Ｂが延びている。駆動振
動片と検出振動片とは互いに略平行である。
子１Ｇを示す斜視図である。振動子１Ｇは、固定部１０
と、固定部１０から延びる細長い連結片８とを備えてい
る。連結片８の先端側には拡張部分１４が設けられてい
る。拡張部分１４の先端側から一対の駆動振動片３Ａ、
３Ｂが延びており、拡張部分１４の固定部１０側の端部
から一対の検出振動片６Ａ、６Ｂが延びている。駆動振
動片と検出振動片とは互いに略平行である。
【００４１】図９に示す振動子１Ｈは、図８に示した振
動子１Ｇとほぼ同様の形態を有しているが、各駆動振動
片３Ａ、３Ｂ、検出振動片６Ａ、６Ｂが延びている方向
が異なっており、かつ連結片２２が平面的に見て長方形
をなしている。
動子１Ｇとほぼ同様の形態を有しているが、各駆動振動
片３Ａ、３Ｂ、検出振動片６Ａ、６Ｂが延びている方向
が異なっており、かつ連結片２２が平面的に見て長方形
をなしている。
【００４２】図１０に示す振動子１Ｊの外形は正方形な
いし正方形に近い長方形である。振動子１Ｊは枠部１５
を備えており、枠部１５内には中空部１６が形成されて
いる。枠部１５から中空部１６へと向かって連結片８が
突出している。連結片８の先端から一対の駆動振動片３
Ａ、３Ｂが突出しており、駆動振動片から若干付け根８
ａ側に離れた位置から、一対の検出振動片６Ａ、６Ｂが
突出している。
いし正方形に近い長方形である。振動子１Ｊは枠部１５
を備えており、枠部１５内には中空部１６が形成されて
いる。枠部１５から中空部１６へと向かって連結片８が
突出している。連結片８の先端から一対の駆動振動片３
Ａ、３Ｂが突出しており、駆動振動片から若干付け根８
ａ側に離れた位置から、一対の検出振動片６Ａ、６Ｂが
突出している。
【００４３】本例の振動子１Ｊの全体は恒弾性金属から
なっており、恒弾性金属の表面に、アース電極膜が形成
されており、アース電極膜の表面に、圧電セラミックス
板が取り付けられており、圧電セラミックス板の表面
に、各電極が形成されている。また、振動子１Ｊの枠部
１５の縁部には電極パッド１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１
７Ｄ、１７Ｅが形成されている。
なっており、恒弾性金属の表面に、アース電極膜が形成
されており、アース電極膜の表面に、圧電セラミックス
板が取り付けられており、圧電セラミックス板の表面
に、各電極が形成されている。また、振動子１Ｊの枠部
１５の縁部には電極パッド１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１
７Ｄ、１７Ｅが形成されている。
【００４４】各駆動振動片３Ａ、３Ｂ上にはそれぞれ駆
動電極１８Ａ、１８Ｂが形成されている。各検出振動片
６Ａ、６Ｂ上にはそれぞれ検出電極１９Ａ、１９Ｂが形
成されている。連結片８には第二の検出電極２１Ａ、２
１Ｂが形成されている。これらの各駆動電極および検出
電極とアース電極との間に、それぞれ圧電セラミックス
板が挟まれている。
動電極１８Ａ、１８Ｂが形成されている。各検出振動片
６Ａ、６Ｂ上にはそれぞれ検出電極１９Ａ、１９Ｂが形
成されている。連結片８には第二の検出電極２１Ａ、２
１Ｂが形成されている。これらの各駆動電極および検出
電極とアース電極との間に、それぞれ圧電セラミックス
板が挟まれている。
【００４５】各駆動電極１８Ａ、１８Ｂは、電極パッド
１７Ａを介して高周波電源２５に接続されており、この
高周波電源２５によって各駆動振動片を励振する。各検
出電極１９Ａ、１９Ｂ、２１Ａ、２１Ｂからの各検出信
号は、次のように処理される。即ち、各検出振動片１９
Ａ、１９Ｂからの検出信号を、電極パッド１７Ｂ、１７
Ｃを通して振動子の外部へと送り、加算し、この和を計
算装置へと送り、ｘ軸の周りの回転角速度を算出する。
また、各検出振動片１９Ａ、１９Ｂからの検出信号を、
電極パッド１７Ｂ、１７Ｃを通して振動子の外部へと送
り、除算し、その差を計算装置へと送り、ｙ軸の周りの
回転角速度を算出する。また、検出電極２１Ａ、２１Ｂ
からの検出信号を、電極パッド１７Ｄ、１７Ｅを通して
振動子の外部へと送り、除算し、この差を計算装置へと
送り、ｚ軸の周りの回転角速度を算出する。
１７Ａを介して高周波電源２５に接続されており、この
高周波電源２５によって各駆動振動片を励振する。各検
出電極１９Ａ、１９Ｂ、２１Ａ、２１Ｂからの各検出信
号は、次のように処理される。即ち、各検出振動片１９
Ａ、１９Ｂからの検出信号を、電極パッド１７Ｂ、１７
Ｃを通して振動子の外部へと送り、加算し、この和を計
算装置へと送り、ｘ軸の周りの回転角速度を算出する。
また、各検出振動片１９Ａ、１９Ｂからの検出信号を、
電極パッド１７Ｂ、１７Ｃを通して振動子の外部へと送
り、除算し、その差を計算装置へと送り、ｙ軸の周りの
回転角速度を算出する。また、検出電極２１Ａ、２１Ｂ
からの検出信号を、電極パッド１７Ｄ、１７Ｅを通して
振動子の外部へと送り、除算し、この差を計算装置へと
送り、ｚ軸の周りの回転角速度を算出する。
【００４６】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明によれ
ば、複数の回転軸の周りの各回転角速度を検出可能な振
動型ジャイロスコープを提供できる。
ば、複数の回転軸の周りの各回転角速度を検出可能な振
動型ジャイロスコープを提供できる。
【図１】（ａ）は振動子１Ａの模式図であり、（ｂ）
は、振動子１Ａをｙ軸の周りに回転させたときの動作を
示す模式図であり、（ｃ）は、振動子１Ａをｘ軸の周り
に回転させたときの動作を示す模式図である。
は、振動子１Ａをｙ軸の周りに回転させたときの動作を
示す模式図であり、（ｃ）は、振動子１Ａをｘ軸の周り
に回転させたときの動作を示す模式図である。
【図２】（ａ）は、連結片７を備える振動子１Ｂの模式
図であり、（ｂ）は、振動子１Ｂをｙ軸の周りに回転さ
せたときの動作を示す模式図であり、（ｃ）は、振動子
１Ｂをｘ軸の周りに回転させたときの動作を示す模式図
である。
図であり、（ｂ）は、振動子１Ｂをｙ軸の周りに回転さ
せたときの動作を示す模式図であり、（ｃ）は、振動子
１Ｂをｘ軸の周りに回転させたときの動作を示す模式図
である。
【図３】（ａ）は、固定部１０、第一の連結片８および
第二の連結片９を備える振動子１Ｃを示す模式図であ
り、（ｂ）は、振動子１Ｃをｘ軸の周りに回転させとき
の動作を示す模式図である。
第二の連結片９を備える振動子１Ｃを示す模式図であ
り、（ｂ）は、振動子１Ｃをｘ軸の周りに回転させとき
の動作を示す模式図である。
【図４】（ａ）は、振動子１Ｄをｘ軸およびｙ軸の周り
に回転させたときの動作を示す模式図であり、（ｂ）
は、振動子１Ｄをｚ軸のまわりに回転させたときの動作
を示す模式図である。
に回転させたときの動作を示す模式図であり、（ｂ）
は、振動子１Ｄをｚ軸のまわりに回転させたときの動作
を示す模式図である。
【図５】振動子１Ｅをｚ軸の周りに回転させたときの動
作を示す模式図であり、振動子１Ｅは、固定部１０、連
結片８、一対の共振アーム１１Ａ、１１Ｂ、および共振
片１２を備えている。
作を示す模式図であり、振動子１Ｅは、固定部１０、連
結片８、一対の共振アーム１１Ａ、１１Ｂ、および共振
片１２を備えている。
【図６】振動子１Ｆをｘ軸およびｙ軸の周りに回転させ
たときの動作を示す模式図であり、振動子１Ｆは、第一
の連結片８Ａ、第二の連結片８Ｂ、一対の第二の検出振
動片１３、およびこれらを連結する連結部分２０を備え
ている。
たときの動作を示す模式図であり、振動子１Ｆは、第一
の連結片８Ａ、第二の連結片８Ｂ、一対の第二の検出振
動片１３、およびこれらを連結する連結部分２０を備え
ている。
【図７】振動子１Ｆをｚ軸の周りに回転させたときの動
作を示す模式図である。
作を示す模式図である。
【図８】振動子１Ｇを示す斜視図である。
【図９】振動子１Ｈを示す斜視図である。
【図１０】振動子１Ｊおよびその回路構成を示す模式図
である。
である。
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ、１Ｈ、１
Ｊ 振動子 ２Ａ、２Ｂ 駆動振動系 ３
Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ 駆動振動片 ４Ａ、４
Ｂ、４Ｃ、４Ｄ 検出振動系 ５ 各振動片の付
け根 ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ 第一の回転軸ｘおよび第二の
回転軸ｙの周りの各回転角速度を検出するための検出振
動片 ７ 第二の回転軸の方向に延びる連結片
８、８Ａ、８Ｂ 細長い連結片 １０
固定部 １１Ａ、１１Ｂ 共振アーム １２ 共振片
１３ 第三の回転軸ｚの周りの回転角速度を検出す
るための第二の検出振動片 ＡＸＹ各駆動振動片
の駆動振動 ＢＺ 第二の回転軸ｙの周り
の回転によって各駆動振動片に励起された屈曲振動
ＣＺ 振動ＢＺに応答して各検出振動片に励起され
た検出振動 ＤＺ 第一の回転軸ｘの周りの回転
によって各駆動振動片に励起された屈曲振動 Ｅ
Ｚ 振動ＤＺに応答して各検出振動片に励起された検出
振動 ＦＸＹ 第三の回転軸ｚの周りの回転によ
って各駆動振動片に励起された振動 ＧＸ 各駆
動振動片に励起された振動ＦＸＹに基づいて連結片８に
励起された屈曲振動 ＨＸ 振動ＧＸに応
答して共振アーム１１Ａ、１１Ｂに励起された検出振動
ＪＸ振動ＧＸに応答して共振片１２に励起され
た検出振動 ＧＯ 振動子の重心 ＧＤ
駆動振動の全体の重心
Ｊ 振動子 ２Ａ、２Ｂ 駆動振動系 ３
Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ 駆動振動片 ４Ａ、４
Ｂ、４Ｃ、４Ｄ 検出振動系 ５ 各振動片の付
け根 ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ 第一の回転軸ｘおよび第二の
回転軸ｙの周りの各回転角速度を検出するための検出振
動片 ７ 第二の回転軸の方向に延びる連結片
８、８Ａ、８Ｂ 細長い連結片 １０
固定部 １１Ａ、１１Ｂ 共振アーム １２ 共振片
１３ 第三の回転軸ｚの周りの回転角速度を検出す
るための第二の検出振動片 ＡＸＹ各駆動振動片
の駆動振動 ＢＺ 第二の回転軸ｙの周り
の回転によって各駆動振動片に励起された屈曲振動
ＣＺ 振動ＢＺに応答して各検出振動片に励起され
た検出振動 ＤＺ 第一の回転軸ｘの周りの回転
によって各駆動振動片に励起された屈曲振動 Ｅ
Ｚ 振動ＤＺに応答して各検出振動片に励起された検出
振動 ＦＸＹ 第三の回転軸ｚの周りの回転によ
って各駆動振動片に励起された振動 ＧＸ 各駆
動振動片に励起された振動ＦＸＹに基づいて連結片８に
励起された屈曲振動 ＨＸ 振動ＧＸに応
答して共振アーム１１Ａ、１１Ｂに励起された検出振動
ＪＸ振動ＧＸに応答して共振片１２に励起され
た検出振動 ＧＯ 振動子の重心 ＧＤ
駆動振動の全体の重心
Claims (12)
- 【請求項１】所定面に略平行に延びる第一の回転軸およ
び第二の回転軸を中心とする各回転角速度を検出するた
めの振動型ジャイロスコープであって、 前記所定面に沿って延びる振動子を備えており、この振
動子が、第一の回転軸および第二の回転軸に対して交差
する方向に向かって延びる少なくとも一対の駆動振動
片、この駆動振動片と分離された少なくとも一対の検出
振動片、一対の検出振動片の一方からの検出信号と他方
からの検出信号との和から第一の回転軸の周りの回転角
速度を検出する手段、および一対の検出振動片の一方か
らの検出信号と他方からの検出信号との差から第二の回
転軸の周りの回転角速度を検出する手段を備えているこ
とを特徴とする、振動型ジャイロスコープ。 - 【請求項２】前記振動子が、前記駆動振動片と前記検出
振動片とを連結する連結片を備えていることを特徴とす
る、請求項１記載の振動型ジャイロスコープ。 - 【請求項３】前記振動子が、固定部、この固定部の一方
の側に設けられている第一の連結片、および固定部の他
方の側に設けられている第二の連結片を備えており、前
記駆動振動片が第一の連結片に連結されており、前記検
出振動片が第二の連結片に連結されていることを特徴と
する、請求項１記載の振動型ジャイロスコープ。 - 【請求項４】前記振動型ジャイロスコープが、前記所定
面に対して略垂直な第三の回転軸を中心とする回転角速
度を検出するものであり、前記振動子が、固定部と、前
記駆動振動片を前記固定部に連結する細長い連結片とを
備えており、振動子が第三の回転軸を中心として回転し
たときにコリオリ力によって連結片に生ずる屈曲振動に
基づいて、第三の回転軸を中心とする回転角速度を検出
することを特徴とする、請求項１または２記載の振動型
ジャイロスコープ。 - 【請求項５】前記振動型ジャイロスコープが、前記所定
面に対して略垂直な第三の回転軸を中心とする回転角速
度を検出するものであり、前記振動子が、固定部と、前
記駆動振動片を前記固定部に連結する細長い連結片と、
前記固定部から突出する少なくとも一対の共振アームと
を備えており、振動子が第三の回転軸を中心として回転
したときにコリオリ力によって連結片に生ずる屈曲振動
に対して、各共振アームが共振し、各共振アームの共振
に基づいて第三の回転軸を中心とする回転角速度を検出
することを特徴とする、請求項１または２記載の振動型
ジャイロスコープ。 - 【請求項６】前記振動型ジャイロスコープが、前記所定
面に対して略垂直な第三の回転軸を中心とする回転角速
度を検出するものであり、前記振動子が、細長い固定部
と、前記駆動振動片を前記固定部の一方の側に連結する
細長い連結片と、前記固定部の他方の側から突出する共
振片とを備えており、振動子が第三の回転軸を中心とし
て回転したときにコリオリ力によって連結片に生ずる屈
曲振動に対して、共振片が共振し、この共振片の共振に
基づいて第三の回転軸を中心とする回転角速度を検出す
ることを特徴とする、請求項１または２または５記載の
振動型ジャイロスコープ。 - 【請求項７】前記検出振動片が前記連結片に連結されて
いることを特徴とする、請求項４−６のいずれか一つの
請求項に記載の振動型ジャイロスコープ。 - 【請求項８】前記振動子が、少なくとも二対の前記駆動
振動片、少なくとも二対の前記検出振動片、各対の駆動
振動片および各対の検出振動片に対してそれぞれ連結さ
れている細長い連結片、および各連結片を互いに連結す
る連結部分を備えており、二対の駆動振動片にそれぞれ
駆動振動を励起するための手段を備えていることを特徴
とする、請求項１記載の振動型ジャイロスコープ。 - 【請求項９】前記二対の駆動振動片の駆動振動の全体の
重心が、前記振動子の重心上またはその近傍にあること
を特徴とする、請求項８記載の振動型ジャイロスコー
プ。 - 【請求項１０】前記振動型ジャイロスコープが、前記所
定面に対して略垂直な第三の回転軸を中心とする回転角
速度を検出するものであり、前記振動子が、前記連結部
分に連結されている少なくとも一つの第二の検出振動片
を備えており、振動子が第三の回転軸を中心として回転
したときにコリオリ力によって各連結片に生ずる屈曲振
動に対して、第二の検出振動片が共振し、この第二の検
出振動片の共振に基づいて第三の回転軸を中心とする回
転角速度を検出することを特徴とする、請求項８または
９記載の振動型ジャイロスコープ。 - 【請求項１１】前記振動子が圧電性セラミックスまたは
恒弾性金属からなり、前記駆動振動片および前記検出振
動片が、前記第一の回転軸に対して１０−８０°の角度
をなしていることを特徴とする、請求項１−１０のいず
れか一つの請求項に記載の振動型ジャイロスコープ。 - 【請求項１２】前記振動子が圧電性単結晶からなり、前
記駆動振動片および前記検出振動片が、前記第一の回転
軸に対して１０−８０°の角度をなしていることを特徴
とする、請求項１−１０のいずれか一つの請求項に記載
の振動型ジャイロスコープ。
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- 1999-07-01 JP JP18785699A patent/JP3892993B2/ja not_active Expired - Fee Related
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