JP2508382B2 - 角速度センサ - Google Patents
角速度センサInfo
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- JP2508382B2 JP2508382B2 JP2225842A JP22584290A JP2508382B2 JP 2508382 B2 JP2508382 B2 JP 2508382B2 JP 2225842 A JP2225842 A JP 2225842A JP 22584290 A JP22584290 A JP 22584290A JP 2508382 B2 JP2508382 B2 JP 2508382B2
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- Japan
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- vibrating body
- comb
- electrodes
- angular velocity
- velocity sensor
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は角速度センサに関し、特にたとえばビデオ
カメラの手ぶれ検知や自動車の姿勢コントロールなどに
用いられる、角速度センサに関する。
カメラの手ぶれ検知や自動車の姿勢コントロールなどに
用いられる、角速度センサに関する。
（従来技術） 第7A図はこの発明の背景となる従来の角速度センサの
一例を示す斜視図であり、第7B図はその断面図である。
角速度センサ１は振動体２を含む。振動体２は、エリン
バなどの機械的な振動を生じる材料で、３角柱状に形成
される。
一例を示す斜視図であり、第7B図はその断面図である。
角速度センサ１は振動体２を含む。振動体２は、エリン
バなどの機械的な振動を生じる材料で、３角柱状に形成
される。
振動体２の３つの側面には、それぞれ圧電素子3a,3b
および3cが形成される。圧電素子3a,3b,3cは、たとえば
圧電セラミックの両面に電極が形成されたものである。
これらの圧電素子3a,3b,3cの一方の電極が、たとえば接
着剤などによって、振動体２に接着される。そして、振
動体２は、そのノード点付近で支持部材によって支持さ
れる。
および3cが形成される。圧電素子3a,3b,3cは、たとえば
圧電セラミックの両面に電極が形成されたものである。
これらの圧電素子3a,3b,3cの一方の電極が、たとえば接
着剤などによって、振動体２に接着される。そして、振
動体２は、そのノード点付近で支持部材によって支持さ
れる。
この角速度センサ１では、たとえば圧電素子3a,3bと
圧電素子3cとの間に発振回路出力源が接続される。この
発振回路出力源からの信号によって、振動体２は、圧電
素子3cの主面に直交する方向に屈曲振動する。そして、
圧電素子3a,3bの出力電圧の差を測定することにより、
角速度センサ１に加わった回転角速度が測定される。
圧電素子3cとの間に発振回路出力源が接続される。この
発振回路出力源からの信号によって、振動体２は、圧電
素子3cの主面に直交する方向に屈曲振動する。そして、
圧電素子3a,3bの出力電圧の差を測定することにより、
角速度センサ１に加わった回転角速度が測定される。
また、第8A図および第8B図に示すように、圧電セラミ
ックで３角柱状の振動体４を形成し、その軸方向に向か
って貫通孔５を形成したものも考えられる。この振動体
４の内周面には内部電極６が形成され、３つの外側面に
はそれぞれ外部電極７が形成される。そして、振動体４
は、その内周面から外周面に向かって放射状に分極が施
される。
ックで３角柱状の振動体４を形成し、その軸方向に向か
って貫通孔５を形成したものも考えられる。この振動体
４の内周面には内部電極６が形成され、３つの外側面に
はそれぞれ外部電極７が形成される。そして、振動体４
は、その内周面から外周面に向かって放射状に分極が施
される。
この角速度センサ１では、複数の外部電極７間または
内部電極６と外部電極７との間に発振回路出力源の信号
を印加することにより、振動体４自身が変形して屈曲振
動する。
内部電極６と外部電極７との間に発振回路出力源の信号
を印加することにより、振動体４自身が変形して屈曲振
動する。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、振動体に圧電素子を接着した角速度セ
ンサでは、振動体と圧電素子との間に熱膨張係数の差が
あるため、雰囲気温度の変化により接着部分にばらつき
が生じ、そのため特性にばらつきが生じやすい。
ンサでは、振動体と圧電素子との間に熱膨張係数の差が
あるため、雰囲気温度の変化により接着部分にばらつき
が生じ、そのため特性にばらつきが生じやすい。
また、圧電セラミックの振動体を用いた角速度センサ
では、分極を施すために振動体に貫通孔を形成しなけれ
ばならず、製造がめんどうであった。
では、分極を施すために振動体に貫通孔を形成しなけれ
ばならず、製造がめんどうであった。
それゆえに、この発明の主たる目的は、雰囲気温度の
変化によって特性が変化しにくく、しかも製造が容易な
角速度センサを提供することである。
変化によって特性が変化しにくく、しかも製造が容易な
角速度センサを提供することである。
（課題を解決するための手段） この発明は、３角柱状の圧電セラミックまたは圧電結
晶で形成された振動体と、振動体の３つの側面に形成さ
れ、１対のくし形電極が互いに入り組むように配置され
たインタディジタル電極とを含み、３つのインタディジ
タル電極の一方のくし形電極が互いに接続され、振動体
は、インタディジタル電極の１対のくし形電極間で分極
が施された、角速度センサである。
晶で形成された振動体と、振動体の３つの側面に形成さ
れ、１対のくし形電極が互いに入り組むように配置され
たインタディジタル電極とを含み、３つのインタディジ
タル電極の一方のくし形電極が互いに接続され、振動体
は、インタディジタル電極の１対のくし形電極間で分極
が施された、角速度センサである。
（作用） インタディジタル電極の１対のくし形電極間で振動体
に分極が施されているため、このくし形電極間に信号を
印加することによって、振動体自身が屈曲振動する。く
し形電極間で分極を施すためには、１対のくし形電極間
に電界を印加すればよく、このくし形電極がそのまま励
振用または出力検出用の電極として使用することができ
る。
に分極が施されているため、このくし形電極間に信号を
印加することによって、振動体自身が屈曲振動する。く
し形電極間で分極を施すためには、１対のくし形電極間
に電界を印加すればよく、このくし形電極がそのまま励
振用または出力検出用の電極として使用することができ
る。
（発明の効果） この発明によれば、振動体に蒸着やスパッタリングな
どによって、電極を形成することができる。そして、振
動体自身が屈曲振動するため、振動体に圧電素子を接着
する必要がない。そのため、雰囲気温度の変化による接
着部分のばらつきがなくなり、特性のばらつきが少なく
なる。
どによって、電極を形成することができる。そして、振
動体自身が屈曲振動するため、振動体に圧電素子を接着
する必要がない。そのため、雰囲気温度の変化による接
着部分のばらつきがなくなり、特性のばらつきが少なく
なる。
また、振動体に貫通孔を形成する必要がなく、さらに
インタディジタル電極が振動体の分極用と励振用および
出力検出用に用いられるため、その製造が簡単である。
インタディジタル電極が振動体の分極用と励振用および
出力検出用に用いられるため、その製造が簡単である。
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実施例の詳細な説明か
ら一層明らかとなろう。
点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明か
ら一層明らかとなろう。
（実施例） 第1A図はこの発明の一実施例を示す斜視図であり、第
1B図は第1A図の線IB−IBにおける断面図である。この角
速度センサ10は振動体12を含む。振動体12は、圧電セラ
ミックやリチウムタンターレートなどの圧電結晶でたと
えば正３角柱状に形成される。
1B図は第1A図の線IB−IBにおける断面図である。この角
速度センサ10は振動体12を含む。振動体12は、圧電セラ
ミックやリチウムタンターレートなどの圧電結晶でたと
えば正３角柱状に形成される。
振動体12の３つの側面には、それぞれインタディジタ
ル電極14a,14bおよび14cが形成される。インタディジタ
ル電極14aは、１対のくし形電極16aおよび18aで形成さ
れる。これらのくし形電極16aおよび18aは、振動体12の
長手方向に延びて形成され、互いに入り組むように配置
される。
ル電極14a,14bおよび14cが形成される。インタディジタ
ル電極14aは、１対のくし形電極16aおよび18aで形成さ
れる。これらのくし形電極16aおよび18aは、振動体12の
長手方向に延びて形成され、互いに入り組むように配置
される。
同様に、インタディジタル電極14bは、１対のくし形
電極16bおよび18bが互いに入り組むように形成され、イ
ンタディジタル電極14cは、１対のくし形電極16cおよび
18cが互いに入り組むように形成される。
電極16bおよび18bが互いに入り組むように形成され、イ
ンタディジタル電極14cは、１対のくし形電極16cおよび
18cが互いに入り組むように形成される。
これらのインタディジタル電極14a,14b,14cの一方の
くし形電極16a,16b,16cは、それぞれ振動体12の一端で
接続される。さらに、振動体12は、第２図の矢印に示す
ように、くし形電極18aから16aに向かって分極が施され
る。同様に、振動体12は、くし形電極18bから16bに向か
って分極が施され、くし形電極18cから16cに向かって分
極が施される。
くし形電極16a,16b,16cは、それぞれ振動体12の一端で
接続される。さらに、振動体12は、第２図の矢印に示す
ように、くし形電極18aから16aに向かって分極が施され
る。同様に、振動体12は、くし形電極18bから16bに向か
って分極が施され、くし形電極18cから16cに向かって分
極が施される。
このような分極を施すには、第２図に示すように、く
し形電極18a,18bおよび18cに接続し、これらの電極とく
し形電極16a,16b,16cとの間に電界を印加すればよい。
この場合、くし形電極18a,18b,18cも互いに振動体12の
他端で接続されるように形成し、振動体12に分極が施さ
れた後に、くし形電極18a,18b,18cを切り離せばよい。
し形電極18a,18bおよび18cに接続し、これらの電極とく
し形電極16a,16b,16cとの間に電界を印加すればよい。
この場合、くし形電極18a,18b,18cも互いに振動体12の
他端で接続されるように形成し、振動体12に分極が施さ
れた後に、くし形電極18a,18b,18cを切り離せばよい。
この角速度センサ10を使用するには、たとえば第３図
に示すような角速度検出回路が用いられる。すなわち、
くし形電極16a〜16cとくし形電極18aとの間に発振回路
出力源20が接続される。また、くし形電極18bは抵抗22a
を介して差動増幅回路24の一方の入力側に接続され、く
し形電極18cは抵抗22bを介して差動増幅回路24の他方の
入力側に接続される。さらに、くし形電極16a〜16cは、
別の抵抗26aを介して差動増幅回路24の一方の入力側に
接続され、抵抗26bを介して差動増幅回路24の他方の入
力側に接続される。
に示すような角速度検出回路が用いられる。すなわち、
くし形電極16a〜16cとくし形電極18aとの間に発振回路
出力源20が接続される。また、くし形電極18bは抵抗22a
を介して差動増幅回路24の一方の入力側に接続され、く
し形電極18cは抵抗22bを介して差動増幅回路24の他方の
入力側に接続される。さらに、くし形電極16a〜16cは、
別の抵抗26aを介して差動増幅回路24の一方の入力側に
接続され、抵抗26bを介して差動増幅回路24の他方の入
力側に接続される。
差動増幅回路24の出力側は同期検波回路28に接続さ
れ、さらに同期検波回路28はリップルフィルタ30に接続
される。
れ、さらに同期検波回路28はリップルフィルタ30に接続
される。
この角速度センサ10では、発振回路出力源20からの信
号が印加され、第４図に示すように、くし形電極18aが
正，くし形電極16aが負となったとき、振動体12はその
幅方向に伸びが発生し、その長手方向に縮みが発生す
る。また、信号の正負が逆転したときには、振動体12の
幅方向に縮みが発生し、長手方向に伸びが発生する。こ
のようにして、振動体12は、くし形電極18aの形成され
た面に直交する方向に屈曲振動する。
号が印加され、第４図に示すように、くし形電極18aが
正，くし形電極16aが負となったとき、振動体12はその
幅方向に伸びが発生し、その長手方向に縮みが発生す
る。また、信号の正負が逆転したときには、振動体12の
幅方向に縮みが発生し、長手方向に伸びが発生する。こ
のようにして、振動体12は、くし形電極18aの形成され
た面に直交する方向に屈曲振動する。
角速度センサ10が、その軸を中心として回転すると、
屈曲振動の方向と直交する方向にコリオリ力が働く。そ
のため、振動体12の振動方向は、無回転時の振動方向か
らずれる。そのため、くし形電極18bと18cとの間に発生
する出力電圧に差が生じ、差動増幅回路24から出力が得
られる。差動増幅回路24からの出力が同期検波回路28で
検波され、さらにリップルフィルタ30を通すことによっ
て、直流出力が得られる。したがって、この直流出力を
測定することによって、角速度センサ10に加わった回転
角速度を測定することができる。
屈曲振動の方向と直交する方向にコリオリ力が働く。そ
のため、振動体12の振動方向は、無回転時の振動方向か
らずれる。そのため、くし形電極18bと18cとの間に発生
する出力電圧に差が生じ、差動増幅回路24から出力が得
られる。差動増幅回路24からの出力が同期検波回路28で
検波され、さらにリップルフィルタ30を通すことによっ
て、直流出力が得られる。したがって、この直流出力を
測定することによって、角速度センサ10に加わった回転
角速度を測定することができる。
この角速度センサ10では、振動体12が圧電セラミック
または圧電結晶で形成されているため、従来のもののよ
うに振動体の側面に圧電素子を接着する必要がない。そ
のため、雰囲気温度の変化によって、振動体と圧電素子
の熱膨張係数の違いなどによる接着部分のばらつきが発
生せず、特性のばらつきが発生しにくい。
または圧電結晶で形成されているため、従来のもののよ
うに振動体の側面に圧電素子を接着する必要がない。そ
のため、雰囲気温度の変化によって、振動体と圧電素子
の熱膨張係数の違いなどによる接着部分のばらつきが発
生せず、特性のばらつきが発生しにくい。
また、圧電セラミックや圧電結晶の表面に蒸着やスパ
ッタリングなどによって電極を形成できるため、その製
造が簡単である。さらに、振動体12に貫通孔を形成する
必要がなく、またインタディジタル電極14a,14b,14cを
振動体12の分極用として使用でき、励振用および出力電
圧検出用としても使用することができる。このように、
この角速度センサ10は、従来のものに比べて製造が簡単
であるため、従来のものに比べて製造コストを下げるこ
とができる。
ッタリングなどによって電極を形成できるため、その製
造が簡単である。さらに、振動体12に貫通孔を形成する
必要がなく、またインタディジタル電極14a,14b,14cを
振動体12の分極用として使用でき、励振用および出力電
圧検出用としても使用することができる。このように、
この角速度センサ10は、従来のものに比べて製造が簡単
であるため、従来のものに比べて製造コストを下げるこ
とができる。
なお、上述の実施例では、くし形電極18aとくし形電
極16a〜16cとの間に発振回路出力源20を接続したが、第
５図に示すように、くし形電極18a,18bとくし形電極18c
との間に発振回路出力源20を接続してもよい。この場
合、振動体12は、くし形電極18cの形成された面に直交
する方向に屈曲振動する。
極16a〜16cとの間に発振回路出力源20を接続したが、第
５図に示すように、くし形電極18a,18bとくし形電極18c
との間に発振回路出力源20を接続してもよい。この場
合、振動体12は、くし形電極18cの形成された面に直交
する方向に屈曲振動する。
また、インタディジタル電極14a〜14cの形状として
は、たとえば第６図に示すように、振動体12の側面の幅
方向にくし歯が延びる形状に形成してもよい。この場合
も、対向するくし形電極の間で分極が施される。
は、たとえば第６図に示すように、振動体12の側面の幅
方向にくし歯が延びる形状に形成してもよい。この場合
も、対向するくし形電極の間で分極が施される。
また、くし形電極のくし歯の数は、任意に変更可能で
ある。このくし歯の数を変えることによって、容量をコ
ントロールすることができる。
ある。このくし歯の数を変えることによって、容量をコ
ントロールすることができる。
第1A図はこの発明の一実施例を示す斜視図であり、第1B
図は第1A図の線IB−IBにおける断面図である。 第２図は第1A図および第1B図に示す角速度センサに分極
を施すときの状態を示す図解図である。 第３図は第1A図および第1B図に示す角速度センサを用い
た角速度検出回路の一例を示す回路図である。 第４図は第３図に示す回路で角速度センサを励振すると
きの状態を示す図解図である。 第５図は第３図に示す角速度検出回路の他の例を示す回
路図である。 第６図は第1A図および第1B図に示す角速度センサの他の
例を示す斜視図である。 第7A図はこの発明の背景となる従来の角速度センサの一
例を示す斜視図であり、第7B図はその断面図である。 第8A図はこの発明の背景となる従来の角速度センサの他
の例を示す斜視図であり、第8B図はその断面図である。 図において、10は角速度センサ、12は振動体、14a,14b
および14cはインタディジタル電極、16a,16b,16c,18a,1
8bおよび18cはくし形電極を示す。
図は第1A図の線IB−IBにおける断面図である。 第２図は第1A図および第1B図に示す角速度センサに分極
を施すときの状態を示す図解図である。 第３図は第1A図および第1B図に示す角速度センサを用い
た角速度検出回路の一例を示す回路図である。 第４図は第３図に示す回路で角速度センサを励振すると
きの状態を示す図解図である。 第５図は第３図に示す角速度検出回路の他の例を示す回
路図である。 第６図は第1A図および第1B図に示す角速度センサの他の
例を示す斜視図である。 第7A図はこの発明の背景となる従来の角速度センサの一
例を示す斜視図であり、第7B図はその断面図である。 第8A図はこの発明の背景となる従来の角速度センサの他
の例を示す斜視図であり、第8B図はその断面図である。 図において、10は角速度センサ、12は振動体、14a,14b
および14cはインタディジタル電極、16a,16b,16c,18a,1
8bおよび18cはくし形電極を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−162915（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−160809（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−80911（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−181814（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】３角柱状の圧電セラミックまたは圧電結晶
で形成された振動体、および 前記振動体の３つの側面に形成され、１対のくし形電極
が互いに入り組むように配置されたインタディジタル電
極を含み、 ３つの前記インタディジタル電極の一方の前記くし形電
極が互いに接続され、 前記振動体は、前記インタディジタル電極の１対の前記
くし形電極間で分極が施された、角速度センサ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2225842A JP2508382B2 (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | 角速度センサ |
| US07/606,286 US5117148A (en) | 1989-11-07 | 1990-10-31 | Vibrator |
| DE69016743T DE69016743T2 (de) | 1989-11-07 | 1990-11-05 | Vibrator. |
| EP90121146A EP0427177B1 (en) | 1989-11-07 | 1990-11-05 | Vibrator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2225842A JP2508382B2 (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | 角速度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04106406A JPH04106406A (ja) | 1992-04-08 |
| JP2508382B2 true JP2508382B2 (ja) | 1996-06-19 |
Family
ID=16835681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2225842A Expired - Lifetime JP2508382B2 (ja) | 1989-11-07 | 1990-08-27 | 角速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2508382B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5574221A (en) * | 1993-10-29 | 1996-11-12 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Angular acceleration sensor |
-
1990
- 1990-08-27 JP JP2225842A patent/JP2508382B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04106406A (ja) | 1992-04-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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