JP3355998B2 - 振動ジャイロ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は振動ジャイロに関
し、特にたとえば、ナビゲーションシステム用、車両制
御用、カメラ・ＶＴＲの手振れ補正用、および各種姿勢
制御用の振動ジャイロセンサに用いられる振動ジャイロ
に関するものである。

【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。このいわゆる音叉型の振動ジャイロ１
は、駆動用圧電素子３と検出用圧電素子４とが固着され
た音叉型の振動体２を含む。一方、図９は、従来の振動
ジャイロの他の例を示す図解図である。このいわゆる音
片型の振動ジャイロ５は、駆動用圧電素子３と検出用圧
電素子４とが固着された音片型の振動体２を含む。これ
らの振動ジャイロ１および振動ジャイロ５は、いずれ
も、駆動用圧電素子３によって振動体２にＦｘ方向への
曲げ振動が励振される。そして、その状態で振動体２の
長さ方向に延びるＺ軸を回転軸として振動体２を回転さ
せると、コリオリ力によりＦｙ方向への曲げ振動が生じ
る。このときの振動体２の変形量を検出用圧電素子４に
よって検出することにより、Ｚ軸回りのコリオリ力に対
応した出力を得ることができる。コリオリ力は回転角速
度Ωに比例するので、検出用圧電素子４の出力から演算
により回転角速度Ωを求めることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８お
よび図９に示す従来の振動ジャイロ１および５は、いず
れも回転角速度の検出される回転軸が振動体２の長さ方
向に延びるＺ軸であり、駆動振動および検出振動が回転
軸に平行な平面内において行なわれている。そのため、
これらの振動ジャイロ１および５は、振動体２を基板に
対して垂直に立った状態に設ける必要があり、どうして
も部品実装高さ寸法が大きくなり、低背化できないとい
う問題があった。

【０００４】それゆえに、本発明の主たる目的は、低背
化が可能な振動ジャイロを提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる振動ジャ
イロは、回転軸に直交する方向へ延びる少なくとも一つ
の振動片を有する振動体と、振動片を回転軸に直交しか
つ振動片の延びる方向に直交する方向へ圧電効果により
振動させる駆動手段と、振動体を回転軸回りに回転させ
たときに生じるコリオリ力により振動片を駆動手段によ
る振動方向と平行な方向へ振動させるため振動体に形成
されるスリットと、振動による振動体の変形を検出する
ため、スリットの端部近傍に形成される電極を有する検
出手段とを含む、振動ジャイロである。この振動ジャイ
ロの振動体は、回転軸に直交する方向へ延びる少なくと
も一つの振動片を有する。振動片には、駆動手段によっ
て振動が励振される。この駆動手段による振動片の振動
は、回転軸に直交しかつ振動片の延びる方向に直交する
方向への振動である。また、この振動ジャイロには、コ
リオリ力により振動片を駆動手段による振動方向と平行
な方向へ振動させるためのスリットが形成されている。
そのため、振動片が駆動手段により振動している状態
で、振動体を回転軸回りに回転させると、振動片にコリ
オリ力が作用して、駆動手段による振動方向と平行な方
向に振動する。すると、スリットの端部には、振動体の
振動にともない応力が集中する。そこで、このスリット
の端部近傍の振動体の変形を検出手段によって検出する
ことにより、コリオリ力に対応した出力を感度良く得る
ことができる。しかも、この振動ジャイロでは、駆動振
動および検出振動が回転軸に直交する平面内において励
振され、その平面に直交する方向に延びる回転軸回りの
回転角速度を検出することができるため、部品実装高さ
を小さくすること、すなわち低背化が可能である。

【０００６】さらに、本発明にかかる振動ジャイロにお
いて、駆動手段は、スリットの端部近傍に形成される電
極を有し、スリットの端部近傍に駆動振動を励振させる
ことが好ましい。

【０００７】また、本発明にかかる振動ジャイロは、回
転軸に直交する方向へ延びる複数の振動片を有する振動
体と、複数の振動片を回転軸に直交しかつ振動片の延び
る方向に直交する方向へ圧電効果によりそれぞれ振動さ
せる駆動手段と、振動体を回転軸回りに回転させたとき
に生じるコリオリ力により複数の振動片をそれぞれ駆動
手段による振動方向と平行な方向へ振動させるため振動
体に形成される複数のスリットと、振動による振動体の
変形を検出するため、複数のスリットのそれぞれの端部
近傍に形成される電極を有する検出手段とを含む、振動
ジャイロである。この振動ジャイロの振動体は、回転軸
に直交する方向へ延びる複数の振動片を有する。複数の
振動片には、それぞれ駆動手段によって振動が励振され
る。この駆動手段による振動片の振動は、それぞれ回転
軸に直交しかつ振動片の延びる方向に直交する方向への
振動である。また、この振動ジャイロには、コリオリ力
により複数の振動片をそれぞれ駆動手段による振動方向
と平行な方向へ振動させるためのスリットが形成されて
いる。そのため、複数の振動片が駆動手段によりそれぞ
れ振動している状態で、振動体を回転軸回りに回転させ
ると、それぞれの振動片にコリオリ力が作用して、駆動
手段による振動方向と平行な方向に振動する。すると、
複数のスリットの端部には、振動体の振動にともないそ
れぞれ応力が集中する。そこで、これらのスリットの端
部近傍の振動体の変形を検出手段によって検出すること
により、コリオリ力に対応した出力を感度良く得ること
ができる。しかも、この振動ジャイロでは、駆動振動お
よび検出振動が回転軸に直交する平面内において励振さ
れ、その平面に直交する方向に延びる回転軸回りの回転
角速度を検出することができるため、部品実装高さを小
さくすること、すなわち低背化が可能である。

【０００８】さらに、本発明にかかる振動ジャイロにお
いて、駆動手段は、複数の振動片が支持部から分岐して
いる部分に形成される電極を有し、分岐している部分に
駆動振動を励振することが好ましい。

【０００９】また、本発明にかかる振動ジャイロにおい
て、振動片を有する振動体は、全体として略平板構造を
有し、振動片は一端側が支持されてなり、スリットは、
振動片が延びる方向と直交する方向へ延びて振動片の一
端側に形成されることが好ましい。この場合には、略平
板構造を有し、低背化に適した振動ジャイロを得ること
ができる。

【００１０】本発明の上述の目的，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。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１（Ａ）は、本発明にかかる振
動ジャイロの第１の例を示す斜視図である。この振動ジ
ャイロ１０は、たとえば圧電セラミックからなる略矩形
平板状の振動体１２を含む。この振動体１２は、その厚
み方向へ分極されている。振動体１２の長さ方向の一端
側には、矩形状の支持板１４が含まれる。この支持板１
４の一端側は図示しない外部筐体に接着固定され、他端
側には音叉型の振動板１６が一体に形成される。支持板
１４の外部筐体との接着固定は、たとえばエポキシ樹脂
により行われるが、シリコン樹脂を用いてもよい。

【００１２】振動板１６は、振動体１２の長さ方向に延
びる中心軸を基準として線対称に配置されるそれぞれ略
Ｌ字形状の一対の振動片１８，２０を含む。一対の振動
片１８，２０の間には、振動体１２の中心軸に沿って長
さ方向に延びる細長い矩形状の第１のスリット２２が形
成される。つまり、一対の振動片１８，２０は、第１の
スリット２２を間に挟んで幅方向に対向して配置され
る。また、第１のスリット２２の一端部は支持板１４で
連結され他端部は開放されている。言い換えれば、第１
のスリット２２の一端部において、一対の振動片１８，
２０は分岐している。この第１のスリット２２は、一対
の振動片１８，２０を音叉振動させるためのものであ
る。なお、この明細書において、振動体１２の長さ方向
とは、振動体１２が外部筐体に固定されている支持板１
４の一端側から一対の振動片１８，２０の先端側へ至る
長さの方向をいう。

【００１３】また、一対の振動片１８，２０の支持板１
４側には、それぞれ本発明にかかるスリットとしての第
２のスリット２４，２６が形成される。この第２のスリ
ット２４，２６は、それぞれ振動体１２の幅方向両側か
ら中心へ向かって、振動体１２の長さ方向に直交する方
向に延びる細長い矩形状に形成される。また、この第２
のスリット２４，２６は、一端部が連結され他端部が振
動板１６の幅方向外側へ開放されている。そのため、振
動片１８，２０の長さ方向へのコリオリ力が作用する
と、振動片１８，２０はそれぞれ第２のスリット２４，
２６に向かって曲がりやすくなり、振動片１８，２０に
はそれぞれ幅方向への振動が生じる。つまり、第２のス
リット２４，２６を形成することにより、コリオリ力が
複数の振動片のそれぞれに対して駆動手段による振動方
向と平行な方向へ作用するようになる。なお、第２のス
リット２４，２６は、一対だけに限らず、さらに多数設
けてもよい。また、設けられる位置は適宜調整され得
る。

【００１４】さらに、第２のスリット２４，２６の支持
板１４側には、第３のスリット２８，３０が、第２のス
リット２４，２６と所定の間隔をおいて平行に形成され
る。この第３のスリット２８，３０も、それぞれ振動体
１２の幅方向両側から中心へ向かって、振動体１２の長
さ方向に直交する方向に延びる細長い矩形状に形成され
る。第３のスリット２８，３０を形成することにより、
支持板１４の支持状態が一対の振動片１８，２０の振動
に影響を与えにくくなる。また、第３のスリット２８，
３０の位置、形状、大きさ等を調整することにより、振
動周波数を調整することができる。なお、第３のスリッ
ト２８，３０は、場合によっては形成しなくてもよく、
場合によっては一対だけに限らずさらに多数対設けても
よい。上述した第１のスリット２２、第２のスリット２
４，２６、および第３のスリット２８，３０は、一枚の
矩形の圧電セラミック基板をたとえばダイサーカットす
ることによりそれぞれ形成される。このとき、第１のス
リット２２および第２のスリット２４，２６が形成され
ると同時に支持板１４と一対の振動片１８，２０とが一
体に形成される。

【００１５】図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示す振動ジャイ
ロの平面図である。図１（Ｂ）に示すように、振動体１
２の表面には、第１のスリット２２の端部を取り囲むよ
うにして駆動用電極３２が形成される。駆動用電極３２
は、一対の振動片１８，２０が互いに支持板１４から分
岐している部分としての第１のスリット２２の端部周辺
に駆動振動を励振するためのものである。駆動用電極３
２に駆動信号を供給するために、振動体１２の長さ方向
の一端部から駆動用電極３２へ延びる引き出し用電極３
４が形成される。また、振動体１２の表面には、第２の
スリット２４，２６の端部をそれぞれ取り囲むようにし
て検出用電極３６，３８が形成される。検出用電極３
６，３８は、第２のスリット２４，２６のそれぞれの端
部周辺の振動体１２の変形振動を検出するためのもので
ある。検出用電極３６，３８から振動体１２の変形に対
応する出力を外部へ引き出すために、検出用電極３６，
３８から振動体１２の長さ方向の一端部へ延びる引き出
し用電極４０，４２が形成される。なお、第３のスリッ
ト２８、３０の端部近傍には、電極は形成されない。ま
た、図１（Ｃ）は図１（Ａ）に示す振動ジャイロの背面
図である。振動体１２の裏面には、アース電極４４が形
成されている。アース電極４４は、たとえば、振動体１
２の裏面の略全面に形成されてもよく、また、振動体１
２の表面に形成された電極と同形状に形成されてもよ
い。つまり、駆動用電極３２および検出用電極３６，３
８は、それぞれ振動体１２の厚み方向にアース電極４４
と対向して配置されればよく、本実施例では、振動体１
２の裏面の略全面にアース電極４４が形成されているも
のとする。振動体１２は、上述したように圧電セラミッ
クから形成され、厚み方向に分極されているので、駆動
用電極３２とアース電極４４との間に交流電圧をかける
ことにより振動体１２に圧電効果による面積方向への拡
縮振動が励振される。また、振動体１２の変形振動時に
は、検出用電極３６，３８とアース電極４４との間に圧
電効果による電圧が発生することになる。これらの電極
３２，３４，３６，３８，４０，４２および４４は、振
動体１２の表面および裏面にそれぞれたとえばＡｇＰｄ
の厚膜印刷により形成される。

【００１６】図２は、図１に示す振動ジャイロの回路構
成の一例を示す回路図である。引出電極３４には、駆動
用電極３２に駆動信号を印加するための発振回路４６が
接続される。引出電極４０，４２間には、検出用電極３
６，３８間の出力の差を求めるための差動増幅回路４８
および和を求めるための電圧加算回路５０が接続され
る。差動増幅回路４８の出力は、そのまま同期検波回路
５２に入力される。一方、電圧加算回路５０の出力は、
９０°移相器５４により移相を９０°ずらされてから同
期検波回路５２に入力される。そして、同期検波回路５
２は、入力された両信号を同期検波して出力する。さら
に、この出力信号は、平滑回路５６によって平滑され
る。この振動ジャイロ１０では、検出用電極３６，３８
と上述の各回路とによって検出手段が構成されている。
振動ジャイロ１０に回転角速度Ωが作用していないとき
には平滑回路５６からの出力は０であるが、回転角速度
Ωが作用すると平滑回路５６からの出力は、コリオリ力
に対応した値となる。なお、各電極と回路との接続は、
電極にはんだ付けしたリード線を介して行う。

【００１７】図３（Ａ）は図１に示す振動ジャイロの駆
動信号による振動モードを示す図解図であり、図３
（Ｂ）はコリオリ力による振動モードを示す図解図であ
る。図１ないし図３を参照しながら、以下にこの実施形
態の振動ジャイロ１０の動作状況を説明する。この振動
ジャイロ１０では、駆動用電極３２と発振回路４６とに
よって駆動手段が構成される。発振回路４６によって、
図３（Ａ）に示す振動モードの共振周波数の交流電圧が
駆動信号として駆動用電極３２に印加される。すると、
振動体１２の駆動用電極３２の形成された部分に面積方
向への拡縮振動が励振される。駆動用電極３２は、第１
のスリット２２の一端部を取り囲むように形成されてい
るので、この部分に生じた面積方向への拡縮振動は、第
１のスリット２２の間隔を縮めたり拡げたりする方向へ
の振動となる。したがって、一対の振動片１８，２０
は、第１のスリット２２の一端部近傍を中心として、図
３（Ａ）に示す振動モードで振動体１２の幅方向へ速度
ｖで振動する。この場合、一対の振動片１８，２０は、
振動体１２の主面と平行な平面内において、振動体１２
の幅方向へ互いに逆位相で振動する。この振動をこの明
細書では駆動振動という。

【００１８】駆動振動している状態で、振動ジャイロ１
０が振動体１２の主面に直交する方向へ延びる回転軸
（以下Ｚ軸という）回りに回転すると、一対の振動片１
８，２０のそれぞれの重心に対して、図３（Ａ）に示す
ように、Ｚ軸に直交しかつ駆動振動の方向と直交する方
向、すなわち振動体１２の長さ方向へコリオリ力Ｆｃが
作用する。すると、この振動ジャイロ１０では、第２の
スリット２４，２６が上述のように一対の振動片１８，
２０の振動方向と平行に延びるように形成されているの
で、一対の振動片１８，２０は、図３（Ｂ）に示す振動
モードで駆動振動と平行な方向に同位相で振動する。つ
まり、振動ジャイロ１０は、Ｚ軸回りに回転させると、
実際には図３（Ａ）および図３（Ｂ）の両振動モードが
合成された振動モードで振動する。このときの振動をこ
の明細書では検出振動という。一対の振動片１８，２０
が上述のように振動しているときには、第２のスリット
２４，２６のそれぞれの端部に応力が集中する。そのた
め、この部分は電荷分布の変動が大きいと考えられる。
したがって、検出用電極３６からの出力電圧信号と検出
用電極３８からの出力電圧信号との差をとり、検出用電
極３６からの出力電圧信号と検出用電極３８からの出力
電圧信号の和を９０°移相した信号で同期検波すること
により、コリオリ力に比例した出力を感度良く検出する
ことができる。そして、この出力電圧から従来と同様の
演算により回転角速度Ωを求めることができる。

【００１９】この振動ジャイロ１０の構成によれば、上
述したように、駆動振動および検出振動を回転軸に直交
する同一平面内において励振でき、その平面に直交する
方向に延びる回転軸（Ｚ軸）回りの回転角速度Ωを検出
することができるので、部品実装高さ寸法が振動体１２
の厚み分にしかならない。したがって、この振動ジャイ
ロ１０は低背化が可能である。また、この振動ジャイロ
１０の構造によれば、振動体１２の分極方向が厚み方向
への一方向でよいので、分極工程が容易に行え、大量生
産に適する。さらに、この振動ジャイロ１０において、
第１のスリット２２および第２のスリット２４，２６の
それぞれの端部に形成される駆動用電極３２および検出
用電極３６，３８およびア−ス電極４４は、平板状の振
動体１２の表裏面上に形成すればよく、圧電体１２の表
裏面に直交する側面には形成する必要がないため、各電
極の形成が容易に行える。たとえば、分極工程の際に
は、振動体１２の表裏面の全面に電極を形成し、圧電セ
ラミックの分極を行う。その後、エッチング処理によ
り、余分な電極を取り去り、所定の部分に電極を形成す
る。このようにすれば、分極用の電極は不要であり、分
極工程および電極形成工程を連続して効率的に行うこと
ができる。さらに、この振動ジャイロ１０は、もっとも
応力の集中する部分に検出用電極３６，３８を設けやす
い構造である。また、一対の振動片を駆動振動させるた
めの駆動用電極３２も、上述したように一対の振動片１
８，２０の中間に延びる第１のスリット２２の一端部に
一つ設けるだけでいいので、構造が簡単で製造が容易で
ある。また、この振動ジャイロ１０は、外部回路との接
続のためのたとえばリード線の引き出し等が全て平面内
において行えるため、簡単な構成で実現できるととも
に、加工や組み立てが容易である。さらに、この振動ジ
ャイロ１０は、駆動検出の振動が同一面内に発生し、か
つその面内に閉じ込められているので、保持構造を簡単
にできる。

【００２０】図４は、図１に示した振動ジャイロの変形
例を示す図解図である。図４（Ａ）に示す振動ジャイロ
１０は、図１に示した振動ジャイロ１０と比べて第２の
スリット２４，２６の形成のされ方および第３のスリッ
トが形成されていない点で異なるものである。図４
（Ａ）に示す振動ジャイロ１０では、第２のスリット２
４，２６が第１のスリット２２の長さ方向の中間部にお
いて、第１のスリット２２と連続しながら、第１のスリ
ット２２の長さ方向と直交する方向に延びるように形成
されるものである。図４（Ａ）の振動ジャイロ１０によ
っても、上述と同様の効果を得ることができる。

【００２１】また、図４（Ｂ）に示す振動ジャイロ１０
は、図４（Ａ）に示した振動ジャイロ１０と比べて第３
のスリット２８，３０が形成されている点、および検出
用電極３６，３８が第３のスリット２８，３０の端部に
形成されている点で異なるものである。図４（Ｂ）の振
動ジャイロ１０によっても、上述と同様の効果を得るこ
とができる。

【００２２】さらに、図４（Ｃ）に示す振動ジャイロ１
０は、図４（Ａ）に示した振動ジャイロ１０に比べて第
３のスリット２８，３０が第２のスリット２４，２６と
平行に第１のスリット２２と連続して形成されている
点、および駆動用電極３２が第３のスリット２８，３０
の端部に形成されている点で異なるものである。図４
（Ｃ）の振動ジャイロ１０によっても、上述と同様の効
果を得ることができる。

【００２３】また、図４（Ｄ）に示す振動ジャイロ１０
は、図１に示した振動ジャイロ１０に比べて、振動体１
２の幅方向一端側の第２のスリット２６および第３のス
リット３０が第１のスリット２２と連続して形成されて
いる点で異なる。図４（Ｄ）の振動ジャイロ１０によっ
ても、上述と同様の効果を得ることができる。なお、本
発明にかかる振動ジャイロ１０は、図１ないし図４に示
したものに限るものではなく、さらに他の形態において
実現することができることはもちろんのことである。ま
た、上述の各振動ジャイロ１０において検出用とした電
極３６，３８に駆動信号を印加して駆動振動を励振し、
駆動用電極とした電極３２から検出信号を引き出すよう
にしてもよい。また、上述した振動ジャイロ１０の構成
において、振動片１８，２０は一対だけに限ることな
く、さらに多数対設けてもよい。

【００２４】図５（Ａ）は、本発明にかかる振動ジャイ
ロの第２の例を示す斜視図である。この振動ジャイロ１
０は、図１に示した振動ジャイロ１０に比べて振動片が
一つしかない点、スリットが一本しか形成されない点、
および駆動と検出を共通の電極で行っている点において
異なる。図５（Ａ）に示す振動ジャイロ１０は、たとえ
ば圧電セラミックからなる略矩形平板状の振動体１２を
含む。この振動体１２は、その厚み方向へ分極されてい
る。振動体１２の長さ方向の一端側は、矩形状の支持板
１４が形成される。この支持板１４の一端側は図示しな
い外部筐体に接着固定され、他端側には音片型の振動片
１８が一体に形成される。支持板１４の外部筐体との接
着固定は、たとえばエポキシ樹脂により行われるが、シ
リコン樹脂を用いてもよい。

【００２５】振動片１８と支持板１４との間には、振動
体１２の幅方向に延びる細長い矩形状のスリット２４が
形成される。言い換えれば、振動片１８と支持板１４と
は、スリット２４を間に挟んで振動体１２の長さ方向に
対向して配置される。このスリット２４は一端部側が振
動片１８で連結されており、他端側は開放されている。
スリット２４は、振動片１８の長さ方向に直交する方向
に延びて形成される。このスリット２４は、振動片１８
を振動体１２の長さ方向へ音片振動させるためのもので
ある。また、スリット２４を上述のように形成すること
により、振動片１８の重心が、支持板１４に支持された
部分からみて振動体１２の幅方向へ偏った位置に存在す
ることになる。そのため、図７（Ａ）に示すように、振
動片１８の重心に振動片１８の幅方向へコリオリ力が作
用すると、図７（Ｂ）に示すように、振動片１８には振
動体１２の長さ方向への振動が生じる。なお、スリット
２４は、一本だけに限らず、多数本設けてもよい。ま
た、設けられる位置は適宜調整され得る。さらに、図１
に示した第１の例と同様に、振動周波数の調整等のため
のスリットを別に設けてもよい。スリット２４は、一枚
の矩形の圧電セラミック基板をたとえばダイサーカット
することにより形成される。このとき、スリット２４が
形成されると同時に支持板１４と振動片１８とが一体に
形成されることになる。

【００２６】図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示す振動ジャ
イロの平面図である。図５（Ｂ）に示すように、振動体
１２の表面には、スリット２４の端部を取り囲むように
して電極３２が形成される。この電極３２は、駆動用お
よび検出用を兼ねるものである。電極３２には、振動体
１２の長さ方向の一端部から電極３２へ延びる引き出し
用電極３４が形成される。また、図５（Ｃ）は図５
（Ａ）に示す振動ジャイロの背面図である。振動体１２
の裏面の略全面には、アース電極４４が形成されてい
る。つまり、電極３２は、それぞれ振動体１２の厚み方
向にアース電極４４と対向している。振動体１２は、上
述したように圧電セラミックから形成され、厚み方向に
分極されている。したがって、電極３２とアース電極４
４との間に交流電圧をかけることにより振動体１２に圧
電効果による面積方向への拡縮振動が励振される。ま
た、振動体１２が変形振動するときには、電極３２とア
ース電極４４との間に圧電効果による電圧が発生するこ
とになる。これらの電極３２および４４は、振動体１２
の表面および裏面にそれぞれたとえばＡｇＰｄの厚膜印
刷により形成される。

【００２７】図６は、図５に示す振動ジャイロの回路構
成の一例を示す回路図である。なお、図６においては、
説明の便宜上、振動体１２の表裏面を同時に示す。引出
電極３４とアース電極４４との間には、電極３２とアー
ス電極４４との間に発振ループを形成してその部分の圧
電振動体１２に面積方向への拡縮振動を励振するための
発振回路４６が接続される。また、引出電極３４には、
遅延回路５８および差動増幅回路４８が接続される。遅
延回路５８は、引出電極３４からの出力を所定の時間遅
延させてから差動増幅回路４８に入力するためのもので
ある。差動増幅回路４８は、遅延回路５８からの出力と
引出電極３４からの出力との差を求めるためのものであ
る。差動増幅回路４８の出力は、同期検波回路５２に入
力される。同期検波回路５２は、差動増幅回路４８から
の出力を引出電極３４からの出力で同期検波して出力す
るためのものである。さらに、この出力信号は、平滑回
路５６によって平滑される。振動ジャイロ１０に回転角
速度Ωが作用していないときには平滑回路５６からの出
力は０であるが、回転角速度Ωが作用すると平滑回路５
６からの出力は、遅延時間あたりに変化したコリオリ力
に対応した値となる。なお、各電極と回路との接続は、
各電極にはんだ付けされたリード線を介して行われる。

【００２８】図７（Ａ）は図５に示す振動ジャイロの駆
動信号による振動モードを示す図解図であり、図７
（Ｂ）はコリオリ力による振動モードを示す図解図であ
る。図５ないし図７を参照しながら、以下にこの実施形
態の振動ジャイロ１０の動作状況を説明する。この振動
ジャイロ１０では、発振回路４６によって、図７（Ａ）
に示す振動モードの共振周波数の交流電圧が駆動信号と
して電極３２に印加される。すると、振動体１２の電極
３２の形成された部分に面積方向への拡縮振動が励振さ
れる。電極３２は、スリット２４の一端部を取り囲むよ
うに形成されているので、この部分に生じた面積方向へ
の拡縮振動は、スリット２４の間隔を縮めたり拡げたり
する方向への振動となる。したがって、振動片１８は、
スリット２４の一端部近傍を中心として、図７（Ａ）に
示す振動モードで振動体１２の長さ方向へ速度ｖで振動
する。この振動をこの明細書では駆動振動という。

【００２９】駆動振動している状態で、振動ジャイロ１
０が振動体１２の主面に直交する方向へ延びる回転軸
（以下Ｚ軸という）回りに回転すると、振動片１８の重
心に対して、図７（Ａ）に示すように、Ｚ軸に直交しか
つ駆動振動の方向と直交する方向、すなわち振動体１２
の幅方向へコリオリ力Ｆｃが作用する。すると、この振
動ジャイロ１０では、スリット２４が上述のように形成
されているので、振動片１８は、図７（Ｂ）に示す振動
モードで駆動振動と平行な方向に振動する。つまり、振
動ジャイロ１０は、Ｚ軸回りに回転させると、実際には
図７（Ａ）および図７（Ｂ）の両振動モードが合成され
た振動モードで振動する。このときの振動をこの明細書
では検出振動という。振動片１８が上述のように振動し
ているときには、スリット２４の一端部に応力が集中す
る。そのため、電極３２から検出振動に対応した出力を
感度良く得ることができる。たとえば、図７（Ａ）にお
いて、振動体１２の平面に垂直に延びるＺ軸を中心とし
て振動体１２を時計方向に回転させると、コリオリ力Ｆ
ｃにより、図７（Ａ）に示す振動モードの振動は強めら
れる。そして、この検出振動に対応する出力が電極３２
から電気信号として出力される。また、振動体１２がＺ
軸回りに反時計方向に回転したときには、コリオリ力Ｆ
ｃにより、図７（Ａ）に示す振動モードの振動は弱めら
れる。そして、この検出振動に対応する出力が電極３２
から電気信号として出力される。こうして出力される電
気信号の振幅は回転角速度Ωと比例するものである。し
たがって、電極３２からの出力とその出力を遅延回路５
８で遅延させた出力との差を差動増幅回路５２でとるこ
とにより、遅延時間当たりに変化した回転角速度Ωに比
例する出力を感度良く得ることができる。

【００３０】この振動ジャイロ１０の構成によれば、上
述したように、駆動振動および検出振動を回転軸に直交
する同一平面内において励振でき、その平面に直交する
方向に延びる回転軸（Ｚ軸）回りの回転角速度Ωを検出
することができるので、部品実装高さ寸法が振動体１２
の厚み分にしかならない。したがって、振動ジャイロ１
０の低背化が可能である。また、この振動ジャイロ１０
によれば、極めて簡単な構成で上述した第１の例の振動
ジャイロと同様の効果を得ることができる。

【００３１】なお、本発明にかかる振動ジャイロ１０に
おいて、振動体１２は、圧電セラミックで構成すること
に限らず、たとえば水晶などの単結晶材料で構成しても
よい。また、支持板１４を外部筐体に接着固定すること
に限らず、支持板１４と外部筐体とを一体的に形成して
もよい。さらに、各スリットを形成するための手段とし
ては、ダイサーカットすることに限らず、たとえば圧電
セラミックの焼成前の型成形、レーザ加工、エッチング
加工などにより成形してもよいまた、各電極は、ＡｇＰ
ｄを厚膜印刷により形成することに限らず、たとえば蒸
着やスパッタなどの方法で形成してもよい。さらに、各
電極と回路との接続は、各電極にはんだ付けされたリー
ド線を介して行うことに限らず、ワイヤボンディング法
を用いてもよく、また導電性樹脂を用いてもよい。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば低背化が可能な振動ジャ
イロを得ることができる。しかも、本発明によれば、簡
単な構造で回転角速度を感度良く検出することができ、
加工や組み立ての容易な振動ジャイロを得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は、本発明にかかる振動ジャイロの第１
の例を示す斜視図であり、（Ｂ）はその平面図であり、
（Ｃ）はその背面図である。

【図２】図１に示す振動ジャイロの回路構成の一例を示
す図解図である。

【図３】（Ａ）は図１に示す振動ジャイロの駆動信号に
よる振動モードを示す図解図であり、（Ｂ）はコリオリ
力による振動モードを示す図解図である。

【図４】図１に示した振動ジャイロの変形例を示す図解
図である。

【図５】（Ａ）は、本発明にかかる振動ジャイロの第２
の例を示す斜視図であり、（Ｂ）はその平面図であり、
（Ｃ）はその背面図である。

【図６】図５に示す振動ジャイロの回路構成の一例を示
す回路図である。

【図７】（Ａ）は図５に示す振動ジャイロの駆動信号に
よる振動モードを示す図解図であり、（Ｂ）はコリオリ
力による振動モード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。

【図９】従来の振動ジャイロの他の例を示す図解図であ
る。

【符号の説明】

１０ 振動ジャイロ １２ 振動体 １４ 支持体 １８，２０ 振動片 ２２ 第１のスリット ２４，２６ 第２のスリット ２８，３０ 第３のスリット ３２ 駆動用電極 ３４，４０，４２ 引出電極 ３６，３８ 検出用電極 ４４ アース電極

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸に直交する方向へ延びる少なくと
   も一つの振動片を有する振動体、 前記振動片を前記回転軸に直交しかつ前記振動片の延び
   る方向に直交する方向へ圧電効果により振動させる駆動
   手段、 前記振動体を前記回転軸回りに回転させたときに生じる
   コリオリ力により前記振動片を前記駆動手段による振動
   方向と平行な方向へ振動させるため前記振動体に形成さ
   れるスリット、および前記振動による前記振動体の変形
   を検出するため、前記スリットの端部近傍に形成される
   電極を有する検出手段を含む、振動ジャイロ。
2. 【請求項２】 前記駆動手段は、前記スリットの端部近
   傍に形成される電極を有し、前記スリットの端部近傍に
   駆動振動を励振する、請求項１に記載の振動ジャイロ。
3. 【請求項３】 回転軸に直交する方向へ延びる複数の振
   動片を有する振動体、 前記複数の振動片を前記回転軸に直交しかつ前記振動片
   の延びる方向に直交する方向へ圧電効果によりそれぞれ
   振動させる駆動手段、 前記振動体を前記回転軸回りに回転させたときに生じる
   コリオリ力により前記複数の振動片をそれぞれ前記駆動
   手段による振動方向と平行な方向へ振動させるため前記
   振動体に形成される複数のスリット、および前記振動に
   よる前記振動体の変形を検出するため、前記複数のスリ
   ットのそれぞれの端部近傍に形成される電極を有する検
   出手段を含む、振動ジャイロ。
4. 【請求項４】 前記駆動手段は、前記複数の振動片が支
   持部から分岐している部分に形成される電極を有し、前
   記分岐している部分に駆動振動を励振する、請求項３に
   記載の振動ジャイロ。
5. 【請求項５】 前記振動片を有する前記振動体は、全体
   として略平板構造を有し、前記振動片は一端側が支持さ
   れてなり、前記スリットは、前記振動片が延びる方向と
   直交する方向へ延びつつ前記振動片の前記一端側に形成
   される、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の振
   動ジャイロ。