JP2608536B2 - 振動子 - Google Patents
振動子Info
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- JP2608536B2 JP2608536B2 JP1290757A JP29075789A JP2608536B2 JP 2608536 B2 JP2608536 B2 JP 2608536B2 JP 1290757 A JP1290757 A JP 1290757A JP 29075789 A JP29075789 A JP 29075789A JP 2608536 B2 JP2608536 B2 JP 2608536B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は振動子に関し、特にたとえば振動ジャイロ
のように振動を利用した装置に用いられる、振動子に関
する。
のように振動を利用した装置に用いられる、振動子に関
する。
（従来技術） 第５図は従来の振動子の一例を示す横断面図である。
この振動子１は、エリンバなどの恒弾性金属材料からな
る正３角柱状の振動体２を含み、振動体２の３つの側面
の中央には、短冊状の圧電素子3a,3bおよび3cが、それ
ぞれ接着されている。すなわち、圧電素子3aは、圧電層
4aの両主面に電極5aおよび6aを形成したものであり、一
方の電極5aが振動体２の１つの側面に接着される。同様
に、他の圧電素子3bおよび3cも、それぞれ、圧電層4bお
よび4cの両主面に電極5b,6bおよび5c,6cを形成したもの
であり、一方の電極5bおよび5cが振動体２の他の２つの
側面にそれぞれ接着される。
この振動子１は、エリンバなどの恒弾性金属材料からな
る正３角柱状の振動体２を含み、振動体２の３つの側面
の中央には、短冊状の圧電素子3a,3bおよび3cが、それ
ぞれ接着されている。すなわち、圧電素子3aは、圧電層
4aの両主面に電極5aおよび6aを形成したものであり、一
方の電極5aが振動体２の１つの側面に接着される。同様
に、他の圧電素子3bおよび3cも、それぞれ、圧電層4bお
よび4cの両主面に電極5b,6bおよび5c,6cを形成したもの
であり、一方の電極5bおよび5cが振動体２の他の２つの
側面にそれぞれ接着される。
この振動子１を振動ジャイロに用いる際には、たとえ
ば、１つの圧電素子3aが帰還用に用いられ、他の２つの
圧電素子3bおよび3cが駆動用および検出用に用いられ、
さらに、振動体２が接地される。
ば、１つの圧電素子3aが帰還用に用いられ、他の２つの
圧電素子3bおよび3cが駆動用および検出用に用いられ、
さらに、振動体２が接地される。
第６図はそのような振動ジャイロの一例を示す回路図
である。すなわち、この振動ジャイロ７では、振動子１
の帰還用の圧電素子3aの他方の電極6aが、振動子１を駆
動するための帰還ループの一部を構成しかつオペアンプ
8aを有する反転増幅回路８を通して、たとえば２段のRC
フィルタからなる位相補正回路９の入力側に接続され
る。この位相補正回路９の出力側は、固定抵抗器10aお
よび10bを通して、他の２つの圧電素子3bおよび3cの電
極6bおよび6cに、それぞれ接続される。また、振動子１
の振動体２は、金属からなるアース端子11で接地され
る。さらに、２つの圧電素子3bおよび3cの電極6bおよび
6cは、差動増幅器12の非反転入力端および反転入力端
に、それぞれ接続される。
である。すなわち、この振動ジャイロ７では、振動子１
の帰還用の圧電素子3aの他方の電極6aが、振動子１を駆
動するための帰還ループの一部を構成しかつオペアンプ
8aを有する反転増幅回路８を通して、たとえば２段のRC
フィルタからなる位相補正回路９の入力側に接続され
る。この位相補正回路９の出力側は、固定抵抗器10aお
よび10bを通して、他の２つの圧電素子3bおよび3cの電
極6bおよび6cに、それぞれ接続される。また、振動子１
の振動体２は、金属からなるアース端子11で接地され
る。さらに、２つの圧電素子3bおよび3cの電極6bおよび
6cは、差動増幅器12の非反転入力端および反転入力端
に、それぞれ接続される。
この振動ジャイロ７では、圧電素子3aからの出力が反
転増幅回路８などを通して２つの圧電素子3bおよび3cに
帰還されるため、振動子１が自励振駆動する。
転増幅回路８などを通して２つの圧電素子3bおよび3cに
帰還されるため、振動子１が自励振駆動する。
そして、その状態で、振動子１をその軸を中心として
回転すれば、その回転角速度に応じた電圧が、２つの圧
電素子3bおよび3c間に生じる。この電圧は、差動増幅器
12で検出されて出力される。
回転すれば、その回転角速度に応じた電圧が、２つの圧
電素子3bおよび3c間に生じる。この電圧は、差動増幅器
12で検出されて出力される。
したがって、この振動ジャイロ７では、差動増幅器12
の出力をもって回転角速度を知ることができる。
の出力をもって回転角速度を知ることができる。
（発明が解決しようとする課題） ところが、上述の振動子１では、振動体２に圧電素子
3a〜3cが接着されるため、超小型化が困難である。すな
わち、振動体２をあまり小さくすると、圧電素子3a〜3c
を振動体２に正確に接着することができない。
3a〜3cが接着されるため、超小型化が困難である。すな
わち、振動体２をあまり小さくすると、圧電素子3a〜3c
を振動体２に正確に接着することができない。
また、この振動子１では、振動体２として恒弾性金属
材料を用いるので、コストがかかる。
材料を用いるので、コストがかかる。
さらに、この振動子１を駆動するためには、振動体２
を接地しなければならないだけでなく、駆動用の帰還ル
ープに位相補正回路が必要であるので、回路構成が複雑
となる。
を接地しなければならないだけでなく、駆動用の帰還ル
ープに位相補正回路が必要であるので、回路構成が複雑
となる。
それゆえに、この発明の主たる目的は、安価で超小型
化が可能であり、しかも簡単な回路で駆動することがで
きる、振動子を提供することである。
化が可能であり、しかも簡単な回路で駆動することがで
きる、振動子を提供することである。
（課題を解決するための手段） この発明にかかる振動子は、圧電材料からなる柱状の
振動体と、振動体の端面を除く側面に３等分に回転対称
に配置されるそれぞれの電極とを含む、振動子である。
振動体と、振動体の端面を除く側面に３等分に回転対称
に配置されるそれぞれの電極とを含む、振動子である。
（作用） この振動子では、振動体として圧電材料が用いられ恒
弾性金属材料が用いられない。
弾性金属材料が用いられない。
さらに、振動体の端面を除く側面には、圧電素子が接
着されず、それぞれの電極が３等分に回転対称に配置さ
れる。この場合、振動体を小さく形成しても、たとえば
蒸着やスパッタリングなどの方法で振動体の側面に電極
を正確に形成することができる。
着されず、それぞれの電極が３等分に回転対称に配置さ
れる。この場合、振動体を小さく形成しても、たとえば
蒸着やスパッタリングなどの方法で振動体の側面に電極
を正確に形成することができる。
また、この振動子は、少なくとも１つの電極と他の電
極との間に駆動用の帰還ループを接続すれば、自励振駆
動する。この場合、振動体を接地する必要がない。さら
に、振動体を接地しないため共振点の位相は０゜または
180゜となり、駆動用の帰還ループには、位相補正回路
が不要となる。
極との間に駆動用の帰還ループを接続すれば、自励振駆
動する。この場合、振動体を接地する必要がない。さら
に、振動体を接地しないため共振点の位相は０゜または
180゜となり、駆動用の帰還ループには、位相補正回路
が不要となる。
（発明の効果） この発明によれば、安価で超小型化が可能であり、し
かも簡単な回路で駆動することができる、振動子が得ら
れる。
かも簡単な回路で駆動することができる、振動子が得ら
れる。
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に説明か
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に説明か
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I B−I Bにおける断面図である。
1B図は第1A図の線I B−I Bにおける断面図である。
この振動子20は、たとえば水晶，セラミックなどの圧
電材料からなるたとえば正３角柱状の振動体22を含む。
この振動体22は、第1B図に矢印で示すように、１つの側
面に略直交する方向に分極または圧電性を示している。
この振動体22は、たとえば、次の方法で形成される。
電材料からなるたとえば正３角柱状の振動体22を含む。
この振動体22は、第1B図に矢印で示すように、１つの側
面に略直交する方向に分極または圧電性を示している。
この振動体22は、たとえば、次の方法で形成される。
まず、振動体22の高さと略同じ厚みを有する圧電材料
からなる圧電板を準備する。そして、この圧電板の両主
面間に直流電圧を印加して、圧電板をその主面に略直交
する方向に分極する。それから、分極した圧電板の主面
が１つの側面となるように、圧電板を正３角柱状に切断
することによって、振動体22が形成される。
からなる圧電板を準備する。そして、この圧電板の両主
面間に直流電圧を印加して、圧電板をその主面に略直交
する方向に分極する。それから、分極した圧電板の主面
が１つの側面となるように、圧電板を正３角柱状に切断
することによって、振動体22が形成される。
この振動体22の３つの側面の中央には、それぞれ、電
極24a,24bおよび24cが形成される。これらの電極24a〜2
4cは、それぞれ、たとえば蒸着やスパッタリングなどの
方法によってたとえば金，銀，銅，ニッケルあるいはア
ルミニウムなどの電極材料で形成される。そのため、振
動体22を小さく形成しても、電極24a〜24cは振動体22に
正確に形成される。なお、これらの電極24a〜24cを形成
後に、それらの電極などで振動体22を分極処理してもよ
い。
極24a,24bおよび24cが形成される。これらの電極24a〜2
4cは、それぞれ、たとえば蒸着やスパッタリングなどの
方法によってたとえば金，銀，銅，ニッケルあるいはア
ルミニウムなどの電極材料で形成される。そのため、振
動体22を小さく形成しても、電極24a〜24cは振動体22に
正確に形成される。なお、これらの電極24a〜24cを形成
後に、それらの電極などで振動体22を分極処理してもよ
い。
この振動子20では、振動体22として圧電材料が用いら
れ恒弾性金属材料が用いられないので、第５図に示す従
来の振動子と比べて安価になる。しかも、振動体22を小
さく形成しても、電極24a〜24cを振動体22に正確に形成
することができるので、超小型化が可能となる。そのた
め、この振動子20は、たとえばカメラの手振れ防止用の
振動ジャイロなどの装置に有効に用いられる。
れ恒弾性金属材料が用いられないので、第５図に示す従
来の振動子と比べて安価になる。しかも、振動体22を小
さく形成しても、電極24a〜24cを振動体22に正確に形成
することができるので、超小型化が可能となる。そのた
め、この振動子20は、たとえばカメラの手振れ防止用の
振動ジャイロなどの装置に有効に用いられる。
次に、第２図を参照して、この振動子20を用いた振動
ジャイロについて説明する。
ジャイロについて説明する。
この振動ジャイロ30では、振動子20において、たとえ
ば１つの電極24aが帰還用に用いられ、他の２つの電極2
4bおよび24cが駆動用および検出用に用いられる。
ば１つの電極24aが帰還用に用いられ、他の２つの電極2
4bおよび24cが駆動用および検出用に用いられる。
そのため、振動子20の電極24aは、振動子20を駆動す
るための帰還ループの一部を構成しかつオペアンプ32a
を有する反転増幅回路32の入力側に接続される。この反
転増幅回路32の出力側は、スプリアスを防止するための
たとえばRCフィルタ34の入力側に接続される。このRCフ
ィルタ34の出力側は、固定抵抗器36aおよび36bを通し
て、他の２つの電極24bおよび24cにそれぞれ出力され
る。なお、このRCフィルタ34は、特に設けられなくても
よい。この場合、反転増幅回路32の出力側は、固定抵抗
器36aおよび36bを通して、２つの電極24bおよび24cにそ
れぞれ接続される。
るための帰還ループの一部を構成しかつオペアンプ32a
を有する反転増幅回路32の入力側に接続される。この反
転増幅回路32の出力側は、スプリアスを防止するための
たとえばRCフィルタ34の入力側に接続される。このRCフ
ィルタ34の出力側は、固定抵抗器36aおよび36bを通し
て、他の２つの電極24bおよび24cにそれぞれ出力され
る。なお、このRCフィルタ34は、特に設けられなくても
よい。この場合、反転増幅回路32の出力側は、固定抵抗
器36aおよび36bを通して、２つの電極24bおよび24cにそ
れぞれ接続される。
さらに、これらの２つの電極24bおよび24cは、差動増
幅器38の非反転入力端および反転入力端にそれぞれ接続
される。
幅器38の非反転入力端および反転入力端にそれぞれ接続
される。
この振動ジャイロ30では、振動子20の電極24aからの
出力が、反転増幅回路32などを通して、振動子20の２つ
の電極24bおよび24cに帰還される。そのため、振動子20
は、自励振駆動する。
出力が、反転増幅回路32などを通して、振動子20の２つ
の電極24bおよび24cに帰還される。そのため、振動子20
は、自励振駆動する。
そして、その状態で振動子20をその軸を中心として回
転すれば、その回転角速度に応じた電圧が、振動子20の
２つの電極24bおよび24c間に生じる。この電圧は、差動
増幅器38で検出されて出力される。したがって、この振
動ジャイロ30では、差動増幅器38の出力をもって回転角
速度を知ることができる。
転すれば、その回転角速度に応じた電圧が、振動子20の
２つの電極24bおよび24c間に生じる。この電圧は、差動
増幅器38で検出されて出力される。したがって、この振
動ジャイロ30では、差動増幅器38の出力をもって回転角
速度を知ることができる。
上述のように、この振動子20では、第５図に示す従来
の振動子と比べて、それを駆動するための帰還ループに
位相補正回路が不要となり、簡単な回路で駆動すること
ができる。
の振動子と比べて、それを駆動するための帰還ループに
位相補正回路が不要となり、簡単な回路で駆動すること
ができる。
第３図は上述の振動子20を用いた振動ジャイロの他の
例を示す回路図である。
例を示す回路図である。
この振動ジャイロ30では、特に、振動子20を駆動する
ための帰還ループとして、反転増幅回路に代えて反転増
幅器40が用いられている。すなわち、この反転増幅器40
は、その入力端が振動子20の電極24aに接続され、その
出力端が固定抵抗器36aおよび36bを通して他の２つの電
極24bおよび24cにそれぞれ接続される。さらに、この反
転増幅器40の入力端と出力端とは、固定抵抗器42を介し
て接続される。
ための帰還ループとして、反転増幅回路に代えて反転増
幅器40が用いられている。すなわち、この反転増幅器40
は、その入力端が振動子20の電極24aに接続され、その
出力端が固定抵抗器36aおよび36bを通して他の２つの電
極24bおよび24cにそれぞれ接続される。さらに、この反
転増幅器40の入力端と出力端とは、固定抵抗器42を介し
て接続される。
この振動ジャイロ30でも、第２図に示す振動ジャイロ
と同様に駆動しかつ回転角速度を知ることができる。
と同様に駆動しかつ回転角速度を知ることができる。
なお、上述の実施例では、振動子20の振動体22が正３
角柱状に形成されているが、この発明では、振動体は、
たとえば第４図に示すように６角柱状や他の多角柱状に
形成されてもよい。また、振動体が４つ以上の側面を有
するときには、振動体の端面を除く側面に、それぞれの
電極が３等分に回転対称に配置されればよい。
角柱状に形成されているが、この発明では、振動体は、
たとえば第４図に示すように６角柱状や他の多角柱状に
形成されてもよい。また、振動体が４つ以上の側面を有
するときには、振動体の端面を除く側面に、それぞれの
電極が３等分に回転対称に配置されればよい。
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I B−I Bにおける断面図である。 第２図は第1A図および第1B図に示す振動子を用いた振動
ジャイロの一例を示す回路図である。 第３図は第1A図および第1B図に示す振動子を用いた振動
ジャイロの他の例を示す回路図である。 第４図はこの発明の他の実施例を示す横断面図である。 第５図は従来の振動子の一例を示す横断面図である。 第６図は第５図に示す振動子を用いた振動ジャイロの一
例を示す回路図である。 図において、20は振動子、22は振動体、24a,24bおよび2
4cは電極を示す。
図は第1A図の線I B−I Bにおける断面図である。 第２図は第1A図および第1B図に示す振動子を用いた振動
ジャイロの一例を示す回路図である。 第３図は第1A図および第1B図に示す振動子を用いた振動
ジャイロの他の例を示す回路図である。 第４図はこの発明の他の実施例を示す横断面図である。 第５図は従来の振動子の一例を示す横断面図である。 第６図は第５図に示す振動子を用いた振動ジャイロの一
例を示す回路図である。 図において、20は振動子、22は振動体、24a,24bおよび2
4cは電極を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】圧電材料からなる柱状の振動体、および 前記振動体の端面を除く側面に３等分に回転対称に配置
されるそれぞれの電極を含む、振動子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1290757A JP2608536B2 (ja) | 1989-11-07 | 1989-11-07 | 振動子 |
| US07/606,286 US5117148A (en) | 1989-11-07 | 1990-10-31 | Vibrator |
| EP90121146A EP0427177B1 (en) | 1989-11-07 | 1990-11-05 | Vibrator |
| DE69016743T DE69016743T2 (de) | 1989-11-07 | 1990-11-05 | Vibrator. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1290757A JP2608536B2 (ja) | 1989-11-07 | 1989-11-07 | 振動子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03150914A JPH03150914A (ja) | 1991-06-27 |
| JP2608536B2 true JP2608536B2 (ja) | 1997-05-07 |
Family
ID=17760141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1290757A Expired - Lifetime JP2608536B2 (ja) | 1989-11-07 | 1989-11-07 | 振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2608536B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05113336A (ja) * | 1991-10-23 | 1993-05-07 | Akai Electric Co Ltd | 振動ジヤイロ |
| JPH05133755A (ja) * | 1991-11-13 | 1993-05-28 | Akai Electric Co Ltd | 診断機能付振動ジヤイロ |
| JPH0573518U (ja) * | 1992-03-11 | 1993-10-08 | 株式会社トーキン | 圧電振動ジャイロ |
| JPH0618268A (ja) * | 1992-07-06 | 1994-01-25 | Akai Electric Co Ltd | 振動ジャイロ用振動子 |
| US5430342A (en) * | 1993-04-27 | 1995-07-04 | Watson Industries, Inc. | Single bar type vibrating element angular rate sensor system |
| JPH07301534A (ja) * | 1994-04-29 | 1995-11-14 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電振動ジャイロ |
| US5765046A (en) * | 1994-08-31 | 1998-06-09 | Nikon Corporation | Piezoelectric vibration angular velocity meter and camera using the same |
| US5794080A (en) * | 1994-08-31 | 1998-08-11 | Nikon Corporation | Piezoelectric vibration angular velocity meter and camera using the same |
| JP4631329B2 (ja) * | 2004-07-01 | 2011-02-16 | パナソニック株式会社 | 角速度センサ及びその製造方法 |
| DE102016112101B4 (de) * | 2016-07-01 | 2018-08-02 | Physik Instrumente (Pi) Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung umfassend einen Ultraschallaktor und eine Halterungsvorrichtung, wobei der Ultraschallaktor an der Halterungsvorrichtung angeordnet ist |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS531039A (en) * | 1976-06-24 | 1978-01-07 | Mitsubishi Electric Corp | Optical switch matrix unit |
| JPH0781865B2 (ja) * | 1985-04-26 | 1995-09-06 | 東京航空計器株式会社 | 振動ジャイロ |
-
1989
- 1989-11-07 JP JP1290757A patent/JP2608536B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03150914A (ja) | 1991-06-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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