JP3440812B2 - Vibrating gyro - Google Patents

Vibrating gyro

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JP3440812B2
JP3440812B2 JP08133398A JP8133398A JP3440812B2 JP 3440812 B2 JP3440812 B2 JP 3440812B2 JP 08133398 A JP08133398 A JP 08133398A JP 8133398 A JP8133398 A JP 8133398A JP 3440812 B2 JP3440812 B2 JP 3440812B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、振動ジャイロに関
し、詳しくは、ビデオカメラの手ぶれ防止用やカーナビ
ゲーションシステム、ポインティングデバイスなどに用
いられる振動ジャイロに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibrating gyro, and more particularly to a vibrating gyro used for preventing camera shake of a video camera, a car navigation system, a pointing device and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の振動ジャイロとして、本件出願人
は、特開平7−332988号公報に開示された構造の
振動ジャイロを出願している。これを図面を用いて説明
する。
2. Description of the Related Art As a conventional vibrating gyro, the present applicant has applied for a vibrating gyro having a structure disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-332988. This will be described with reference to the drawings.

【0003】図5に示す第1の従来例である振動ジャイ
ロ100は、振動子101を含む。振動子101は、厚
み方向に分極された第1の圧電体基板103と、第1の
圧電体基板103と逆向きに分極された第2の圧電体基
板104が、中間電極105を介して張り合わされて一
体的に構成される。そして、第1の圧電体基板103の
一方主面には、第1の圧電体基板103の長手方向に沿
って、互いに離間するように2つの分割電極106a,
106bが設けられ、第2の圧電体基板104の一方主
面の全面には共通電極107が形成されて、振動子10
1が構成される。そして、この振動ジャイロ100の振
動子101は、第1の圧電体基板103と第2の圧電体
基板104の間、すなわち、中間電極105における、
振動子101のノード点に対応する位置に線状の支持部
材108が設けられて支持されるものである。
A vibrating gyro 100 as a first conventional example shown in FIG. 5 includes a vibrator 101. In the oscillator 101, a first piezoelectric substrate 103 polarized in the thickness direction and a second piezoelectric substrate 104 polarized in the opposite direction to the first piezoelectric substrate 103 are bonded via an intermediate electrode 105. It is constructed as a unit. Then, on the one main surface of the first piezoelectric substrate 103, along the longitudinal direction of the first piezoelectric substrate 103, the two divided electrodes 106a,
106b is provided, and the common electrode 107 is formed on the entire one main surface of the second piezoelectric substrate 104.
1 is configured. The vibrator 101 of the vibrating gyro 100 is provided between the first piezoelectric substrate 103 and the second piezoelectric substrate 104, that is, in the intermediate electrode 105.
A linear support member 108 is provided and supported at a position corresponding to a node point of the vibrator 101.

【0004】また、他の従来の振動ジャイロとして、特
開平9−250931号公報に開示されたものがある。
これを図面を用いて説明する。図6に示す第2の従来例
である振動ジャイロ110は、振動子111を含む。振
動子111は、厚み方向に分極された第1の圧電体基板
113と、第1の圧電体基板113と逆向きに分極され
た第2の圧電体基板114が、金属板115を介して張
り合わされて一体的に構成される。そして、第1の圧電
体基板113の一方主面には、第1の圧電体基板113
の長手方向に沿って、互いに離間するように2分割され
た電極116a,116bが設けられ、第2の圧電体基
板114の一方主面には、第2の圧電体基板114の長
手方向に沿って、互いに離間するように2分割された電
極117a,117bが設けられて、振動子111が構
成される。そして、この振動ジャイロ110の振動子1
11では、金属板115における振動子111のノード
点に対応する位置に、板状の支持部118が一体的に形
成されており、さらに、支持部材118の先端側には基
台(図示せず)への取付部119が一体的に形成されて
いるもので、振動子111が支持部材118および取付
部119を介して支持されるものである。
Another conventional vibration gyro is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-250931.
This will be described with reference to the drawings. A vibration gyro 110 according to a second conventional example shown in FIG. 6 includes a vibrator 111. In the vibrator 111, a first piezoelectric substrate 113 polarized in the thickness direction and a second piezoelectric substrate 114 polarized in the opposite direction to the first piezoelectric substrate 113 are bonded via a metal plate 115. It is constructed as a unit. Then, the first piezoelectric substrate 113 is provided on one main surface of the first piezoelectric substrate 113.
Along the longitudinal direction of the second piezoelectric substrate 114, electrodes 116a and 116b divided into two are provided so as to be separated from each other, and one main surface of the second piezoelectric substrate 114 is provided along the longitudinal direction of the second piezoelectric substrate 114. Then, the divided electrodes 117a and 117b are provided so as to be separated from each other, and the vibrator 111 is configured. Then, the vibrator 1 of this vibrating gyro 110
11, a plate-shaped support portion 118 is integrally formed at a position corresponding to the node point of the vibrator 111 on the metal plate 115, and a base (not shown) is provided on the tip side of the support member 118. ) Is integrally formed, and the vibrator 111 is supported via the support member 118 and the mounting portion 119.

【0005】これらの振動ジャイロ100,110の振
動子101,111は、駆動信号が印加されることによ
り、図6、図7に記載されているx軸方向に屈曲振動を
発生する。そして、この振動子101,111にz軸方
向まわりの回転角速度が加わると、y軸方向に回転角速
度に応じたコリオリ力が発生し、振動子101,111
は、y軸方向にコリオリ力による屈曲振動を発生する。
The vibrators 101 and 111 of these vibrating gyros 100 and 110 generate bending vibrations in the x-axis direction shown in FIGS. 6 and 7 when a drive signal is applied. When a rotational angular velocity around the z-axis direction is applied to the oscillators 101 and 111, a Coriolis force corresponding to the rotational angular velocity is generated in the y-axis direction and the oscillators 101 and 111 are generated.
Generates bending vibration due to Coriolis force in the y-axis direction.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の振動ジャイロには、次のような問題があった。
However, the conventional vibrating gyroscope described above has the following problems.

【0007】即ち、振動ジャイロにおいて、支持部材
は、振動子の内部に存在する真のノード点に点接続する
のが理想である。しかしながら、それは物理的に不可能
である。したがって、第1の従来例や第2の従来例で示
したように、真のノード点の周辺においても支持部材が
圧電体基板と接触・接続しており、必然的に、振動子の
振動が支持部材を介して外部に漏れ、振動安定性を乱す
要因となっていた。
That is, in the vibrating gyro, it is ideal that the support member is point-connected to a true node point existing inside the vibrator. However, that is physically impossible. Therefore, as shown in the first conventional example and the second conventional example, the supporting member is in contact with and connected to the piezoelectric substrate even around the true node point, which inevitably causes vibration of the vibrator. This is a factor that leaks to the outside through the support member and disturbs the vibration stability.

【0008】また、振動ジャイロにおいて、振動子がy
軸方向にコリオリ力による屈曲振動を発生すると、振動
子のノード点付近ではノード点を中心とした振り子運動
を行う。これにより、振動子のノード点近傍に配置され
た支持部材には、振動子の長手方向と平行方向、すなわ
ち、z軸方向に平行なコリオリ力に起因する力が加わる
ことになる。
Further, in the vibrating gyro, the oscillator is y
When a flexural vibration due to Coriolis force is generated in the axial direction, a pendulum motion with the node point as the center is performed near the node point of the oscillator. As a result, a force due to the Coriolis force parallel to the longitudinal direction of the vibrator, that is, parallel to the z-axis direction is applied to the support member arranged near the node point of the vibrator.

【0009】このとき、第2の従来例では、振動子の側
面より突出するように形成されている支持部材が板状で
あるため、支持部材に加わるz軸方向に平行なコリオリ
力に起因する力にたいして拘束力が大きい構造となって
いる。したがって、振動子の振幅が拘束され、得られる
コリオリ信号が小さくなり検出感度も低下する。
At this time, in the second conventional example, since the supporting member formed so as to project from the side surface of the vibrator is plate-shaped, it is caused by the Coriolis force parallel to the z-axis direction applied to the supporting member. It has a structure with a large binding force against the force. Therefore, the amplitude of the vibrator is restricted, the obtained Coriolis signal becomes small, and the detection sensitivity also decreases.

【0010】したがって、本発明の目的は、上述の問題
点を解消するためになされたもので、振動子の振動漏れ
が生じにくく、コリオリ力の検出感度も高い振動ジャイ
ロを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a vibration gyro which is less likely to cause vibration leakage of the vibrator and has high Coriolis force detection sensitivity.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、厚み方向に分極される第1の圧電体基板
と、第1の圧電体基板に積層され厚み方向に分極される
第2の圧電体基板と、第1の圧電体基板と第2の圧電体
基板の間に設けられる中間電極層としての金属板と、第
1の圧電体基板の一方主面に形成される第1の帯状電極
と、第2の圧電体基板の一方主面に形成される第2の帯
状電極と、からなる柱状の振動子を含み、振動子を厚み
方向に駆動するための駆動手段と、振動子の屈曲により
発生する変位を検出する検出手段と、を備える振動ジャ
イロであって、金属板は、振動子のノード点近傍におい
て幅狭に形成された金属板本体部と、金属板本体部の幅
狭部から第1および第2の圧電体基板の各主面に平行な
面を有したまま振動子の幅方向に伸びる支持部材とを一
体的に有してなり、振動子のノード点近傍の第1および
第2の圧電体基板に挟まれた部分における金属板の厚み
を薄くすること、もしくは振動子のノード点近傍の金属
板を挟んでいる部分における第1および第2の圧電体基
板の他方主面を削り取ることによって、金属板と第1の
圧電体基板および第2の圧電体基板とは、振動子のノー
ド点近傍において非接触であることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention provides a first piezoelectric substrate which is polarized in the thickness direction, and a first piezoelectric substrate which is laminated on the first piezoelectric substrate and is polarized in the thickness direction. A second piezoelectric substrate, a metal plate as an intermediate electrode layer provided between the first piezoelectric substrate and the second piezoelectric substrate, and a first piezoelectric substrate formed on one main surface of the first piezoelectric substrate. A driving unit for driving the vibrator in the thickness direction, which includes a columnar vibrator including one band-shaped electrode and a second band-shaped electrode formed on one main surface of the second piezoelectric substrate; A vibrating gyroscope comprising: a detecting unit that detects displacement generated by bending of the vibrator, wherein the metal plate is located near a node point of the vibrator.
A metal plate body portion formed in a narrow width Te, the width of the metal plate body portion
Parallel to each main surface of the first and second piezoelectric substrates from the narrow portion
A support member extending in the width direction of the vibrator while having a surface is integrally provided, and
Thickness of the metal plate in the portion sandwiched by the second piezoelectric substrate
Thin, or metal near the node point of the oscillator
First and second piezoelectric bases at portions sandwiching the plate
By scraping off the other main surface of the plate , the metal plate is not in contact with the first piezoelectric substrate and the second piezoelectric substrate in the vicinity of the node points of the vibrator.

【0012】また、金属板の支持部材は、振動子のノー
ド点付近から振動子の幅方向に伸び、その先で振動子の
長手方向と略直交する面を有するように曲折されたこと
を特徴としている。
The support member for the metal plate is the
It is characterized in that it extends in the width direction of the vibrator from the vicinity of the dot point, and is bent to have a surface that is substantially orthogonal to the longitudinal direction of the vibrator at the tip .

【0013】[0013]

【0014】[0014]

【0015】これにより、支持部材が直接、圧電体基板
に接触することがないため、支持部材が振動子の振動を
拘束する働きを低減でき、振動子の屈曲量が十分大きく
なり、得られるコリオリ信号が大きくなり、振動ジャイ
ロとして感度が向上する。
As a result, since the supporting member does not directly contact the piezoelectric substrate, the function of the supporting member for restraining the vibration of the vibrator can be reduced, and the amount of bending of the vibrator becomes sufficiently large. The signal becomes larger and the sensitivity as a vibration gyro improves.

【0016】また、支持部材を振動子の長手方向と直交
する面を有するように折り曲げることにより、支持部材
に加わるコリオリ力に起因する振動子長手方向と平行す
る方向の力が、振動子の長手方向と直交する面により吸
収(緩衝)される構造となっているため、振動子の振幅
が拘束されることなく、したがって、得られるコリオリ
信号が大きくなり検出感度も向上する。
Further, by bending the support member so as to have a surface orthogonal to the longitudinal direction of the vibrator, the force in the direction parallel to the vibrator longitudinal direction due to the Coriolis force applied to the support member is applied to the vibrator longitudinal direction. Since the structure is absorbed (buffered) by the plane orthogonal to the direction, the amplitude of the oscillator is not constrained, and thus the obtained Coriolis signal becomes large and the detection sensitivity is also improved.

【0017】さらに、支持部材を一体に有する金属板
を、金属板本体部と支持部材との交点付近の幅と交点付
近以外の部分の幅とを比較して、交点付近の方を幅狭と
することにより、振動子のノード点における点支持を擬
似的に構成することができるため、振動子から支持部材
への振動漏れが軽減でき、振動子の屈曲振動が阻害され
ることなく、振動ジャイロの感度が向上する。
Further, for a metal plate integrally having a supporting member, the width near the intersection of the metal plate main body and the supporting member is compared with the width of the portion other than the intersection, and the width near the intersection is narrowed. By doing so, since the point support at the node points of the vibrator can be configured in a pseudo manner, the vibration leakage from the vibrator to the support member can be reduced, and the flexural vibration of the vibrator is not hindered, and the vibration gyro The sensitivity of is improved.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。図1,図2において、10
は振動ジャイロであり、振動子11を含む。振動子11
は、厚み方向、すなわち、図面上のx軸方向に分極され
た圧電セラミックスからなる第1の圧電体基板13と、
第1の圧電体基板13と逆向きに分極された圧電セラミ
ックスからなる第2の圧電体基板14が、エリンバなど
の恒弾性金属からなる中間電極層としての金属板15を
介して張り合わされて一体的に構成される。第1の圧電
体基板13の一方主面には、第1の圧電体基板13の長
手方向、すなわち、図面上のy軸方向に沿って、互いに
離間するように2つの第1の帯状電極16a,16bが
設けられ、他方主面のほぼ全面には全面電極17が設け
られる。また、第2の圧電体基板14の一方主面のほぼ
全面には、第2の帯状電極18が設けられ、他方主面の
ほぼ全面には全面電極19が設けられる。これらの電極
は、印刷などの厚膜形成技術や、蒸着,メッキ,スパッ
タリングなどの薄膜形成技術などを用いて形成される。
そして、第1の圧電体基板13の全面電極17、およ
び、第2の圧電体基板14の全面電極19が、金属板1
5にエポキシ系樹脂などからなる接着剤で貼り付けられ
ることにより、振動子11が構成される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 and 2, 10
Is a vibrating gyro and includes a vibrator 11. Oscillator 11
Is a first piezoelectric substrate 13 made of piezoelectric ceramics polarized in the thickness direction, that is, the x-axis direction in the drawing,
A second piezoelectric substrate 14 made of piezoelectric ceramics polarized in the opposite direction to the first piezoelectric substrate 13 is bonded and integrated via a metal plate 15 as an intermediate electrode layer made of a constant elastic metal such as elinvar. Is composed of On the one main surface of the first piezoelectric substrate 13, two first strip electrodes 16a are provided so as to be separated from each other in the longitudinal direction of the first piezoelectric substrate 13, that is, along the y-axis direction in the drawing. , 16b are provided, and a full-surface electrode 17 is provided on almost the entire other main surface. A second strip electrode 18 is provided on almost the entire one main surface of the second piezoelectric substrate 14, and a full-surface electrode 19 is provided on almost the entire other main surface. These electrodes are formed by using a thick film forming technique such as printing or a thin film forming technique such as vapor deposition, plating or sputtering.
The entire surface electrode 17 of the first piezoelectric substrate 13 and the entire surface electrode 19 of the second piezoelectric substrate 14 are connected to the metal plate 1
The vibrator 11 is configured by being attached to the member 5 with an adhesive made of an epoxy resin or the like.

【0019】ここで、金属板15は、金属板本体部15
aと、振動子11のノード点に対応する側面から突出す
るように設けられた4つの支持部材15bとを一体的に
有するものであり、一枚の金属板をプレス加工により打
ち抜きされて形成される。この振動ジャイロ10では、
金属板15と、第1の圧電体基板13および第2の圧電
体基板14とは、振動子11のノード点近傍において非
接触であるように、すなわち、離間する構造となってい
る。ここで、金属板15は、ノード点近傍から突出する
ように支持部材15bを一体的に有しており、このよう
に、金属板15と振動子11とをノード点近傍で非接触
とすることにより、支持部材15bも、振動子11と非
接触な関係となっている。
Here, the metal plate 15 is the metal plate body 15
a is integrally formed with four support members 15b provided so as to project from the side surface corresponding to the node point of the vibrator 11, and is formed by punching a single metal plate by press working. It With this vibrating gyro 10,
The metal plate 15 and the first piezoelectric substrate 13 and the second piezoelectric substrate 14 are structured so as to be in non-contact with each other in the vicinity of the node points of the vibrator 11, that is, separated from each other. Here, the metal plate 15 integrally has a supporting member 15b so as to project from the vicinity of the node point, and thus the metal plate 15 and the vibrator 11 are not in contact with each other near the node point. As a result, the support member 15b also has a non-contact relationship with the vibrator 11.

【0020】なお、金属板15と、第1の圧電体基板1
3および第2の圧電体基板14とを非接触とする手段と
しては、たとえば、本実施の形態では、金属板15の振
動子11のノード点近傍に対応する部分を薄く加工する
ことにより構成される。この、金属板15の一部を薄く
加工する方法としては、金属板15の薄くする部分の両
面をエッチングしたり、その部分のみ両面からプレス加
工する、などがある。また、金属板15と、第1の圧電
体基板13および第2の圧電体基板14とを非接触とす
る他の手段としては、特に図示はしないが、第1の圧電
体基板13および第2の圧電体基板の他方主面における
振動子11のノード点近傍に対応する部分を削り取るこ
とによっても構成されるものである。
The metal plate 15 and the first piezoelectric substrate 1
As means for making the third piezoelectric substrate 14 and the second piezoelectric substrate 14 non-contact with each other, for example, in the present embodiment, a portion of the metal plate 15 corresponding to the vicinity of the node point of the vibrator 11 is thinly processed. It As a method of thinning a part of the metal plate 15, there are a method of etching both sides of a thinned portion of the metal plate 15 or a press working from only both sides of the portion. Further, as another means for bringing the metal plate 15 and the first piezoelectric substrate 13 and the second piezoelectric substrate 14 into non-contact with each other, although not particularly shown, the first piezoelectric substrate 13 and the second piezoelectric substrate 13 are not shown. It is also configured by scraping off a portion of the other principal surface of the piezoelectric substrate corresponding to the vicinity of the node point of the vibrator 11.

【0021】このように、金属板本体部15aと支持部
材15bを一体的に有する金属板15において、金属板
15と、第1の圧電体基板13および第2の圧電体基板
14とは、振動子11のノード点近傍において非接触と
することにより、支持部材15bも振動子11と非接触
の関係となる。この結果、支持部材15bが振動子11
の振動を拘束する働きが軽減され、振動子11の振動が
安定し、湿度・温度などの外的環境の変化による振動子
11の振幅の変化が小さくなり、外的環境の変化に対し
ても安定した検出信号が得られる振動ジャイロ10を構
成できる。また、支持部材15bと第1の圧電体基板1
3および第2の圧電体基板14とが非接触であるため、
支持部材15bを介して外部に振動が漏れにくくなり、
したがって、振動子11の振幅が大きくなり、振動ジャ
イロ10の感度も向上する。
As described above, in the metal plate 15 integrally including the metal plate body 15a and the supporting member 15b, the metal plate 15, the first piezoelectric substrate 13 and the second piezoelectric substrate 14 vibrate. The support member 15b is also in non-contact relationship with the vibrator 11 by being non-contact near the node point of the child 11. As a result, the support member 15b becomes
The function of restraining the vibration of the vibrator 11 is reduced, the vibration of the vibrator 11 is stabilized, and the change of the amplitude of the vibrator 11 due to the change of the external environment such as humidity and temperature becomes small. The vibration gyro 10 that can obtain a stable detection signal can be configured. In addition, the support member 15b and the first piezoelectric substrate 1
3 and the second piezoelectric substrate 14 are not in contact with each other,
Vibration is less likely to leak to the outside through the support member 15b,
Therefore, the amplitude of the vibrator 11 is increased, and the sensitivity of the vibration gyro 10 is also improved.

【0022】また、この振動ジャイロ10は、金属板1
5の支持部材15bが、振動子11の長手方向、すなわ
ち、z軸方向と略直交する面15b’を有するように曲
折されて構成されるものである。そして、振動ジャイロ
10は、この4つの支持部材15b(面15b’)を介
して、取付基板21に取り付けられる。
Further, the vibrating gyro 10 is composed of the metal plate 1
The support member 15b of No. 5 is bent so as to have a surface 15b ′ that is substantially orthogonal to the longitudinal direction of the vibrator 11, that is, the z-axis direction. Then, the vibration gyro 10 is attached to the attachment substrate 21 via the four support members 15b (surface 15b ').

【0023】振動子11は、後述する発振回路30から
の駆動信号により、x軸方向に屈曲振動を発生する。そ
して、この振動子11にz軸方向まわりの回転角速度が
加わると、y軸方向に回転角速度に応じたコリオリ力が
発生し、振動子11は、y軸方向にコリオリ力による屈
曲振動を発生する。すると、振動子11のノード点付近
ではノード点を中心とした振り子運動を行う。これによ
り、振動子11のノード点近傍に配置された支持部材1
5bには、振動子11の長手方向と平行な方向、すなわ
ち、z軸方向に平行なコリオリ力に起因する力が加わる
ことになる。そして、支持部材15bが、振動子11の
長手方向、すなわち、z軸方向と略直交する面15b’
を有するように曲折されていることから、支持部材15
bに加わるコリオリ力に起因する力は、この面15b’
によって吸収(緩衝)される構造となっているため、振
動子11の振幅が拘束されることなく、したがって、得
られるコリオリ信号が大きくなり検出感度も向上する。
The vibrator 11 generates bending vibration in the x-axis direction in response to a drive signal from an oscillation circuit 30 described later. Then, when a rotational angular velocity around the z-axis direction is applied to the oscillator 11, a Coriolis force corresponding to the rotational angular velocity is generated in the y-axis direction, and the oscillator 11 generates bending vibration due to the Coriolis force in the y-axis direction. . Then, near the node point of the oscillator 11, a pendulum motion centering on the node point is performed. As a result, the support member 1 disposed near the node point of the vibrator 11
A force due to the Coriolis force parallel to the longitudinal direction of the vibrator 11, that is, parallel to the z-axis direction is applied to 5b. Then, the support member 15b has a surface 15b ′ that is substantially orthogonal to the longitudinal direction of the vibrator 11, that is, the z-axis direction.
Since it is bent so as to have
The force due to the Coriolis force applied to b is the surface 15b ′.
Since the structure is such that it is absorbed (buffered), the amplitude of the vibrator 11 is not restricted, and therefore the obtained Coriolis signal is increased and the detection sensitivity is also improved.

【0024】さらに、この振動ジャイロ10では、金属
板15が、金属板本体部15aと支持部材15bとの交
点付近と、交点付近以外の部分とを比較して、金属板1
5の幅が交点付近の方が幅狭となるように構成されてい
る。この、金属板本体部15aと支持部材15bとの交
点は、振動子11の真のノード点と一致する。このよう
に構成することにより、振動子11の真のノード点にお
ける点支持を擬似的に構成することができるため、振動
子11から支持部材15bへの振動漏れが軽減でき、振
動子11の屈曲振動が阻害されることなく、振動ジャイ
ロ10の感度が向上する。
Further, in this vibrating gyroscope 10, the metal plate 15 is compared with a portion near the intersection between the metal plate body 15a and the supporting member 15b and a portion other than the vicinity of the intersection to compare the metal plate 1 with the metal plate 1.
The width of 5 is narrower near the intersection. The intersection of the metal plate body 15a and the support member 15b coincides with the true node point of the vibrator 11. With this configuration, since the point support at the true node point of the vibrator 11 can be configured in a pseudo manner, vibration leakage from the vibrator 11 to the support member 15b can be reduced and the vibrator 11 can be bent. The sensitivity of the vibration gyro 10 is improved without disturbing the vibration.

【0025】次に、この振動ジャイロ10の動作を、図
3を用いて説明する。振動子11に駆動信号を印加する
ために、振動子11の第2の帯状電極18には、駆動手
段としての発振回路30の出力端が接続される。そし
て、振動子11の2つの第1の帯状電極16a,16b
には、発振回路30の入力端が、2つのI−V変換回路
32a,32bを介して接続される。また、2つの第1
の帯状電極16a,16bは、検出手段としての検出回
路40の入力端が、2つのI−V変換回路32a,32
bを介して接続される。さらに、振動子11の金属板1
5は、基準電位点に接続される。
Next, the operation of the vibrating gyro 10 will be described with reference to FIG. In order to apply a drive signal to the vibrator 11, the output end of the oscillation circuit 30 as a driving unit is connected to the second strip electrode 18 of the vibrator 11. Then, the two first strip electrodes 16a and 16b of the vibrator 11 are provided.
Is connected to the input end of the oscillation circuit 30 via two IV conversion circuits 32a and 32b. Also the two first
The strip-shaped electrodes 16a, 16b of the detection circuit 40 serving as the detection means have two input terminals of the IV conversion circuits 32a, 32b.
It is connected via b. Further, the metal plate 1 of the vibrator 11
5 is connected to the reference potential point.

【0026】発振回路30は、合成回路301、AGC
回路302、および、位相回路303とから構成され
る。振動子11の2つの第1の帯状電極16a,16b
から出力される帰還信号は、I−V変換回路32a,3
2bで電圧に変換され、合成回路301にそれぞれ入力
され、合成される。合成回路301の出力信号はAGC
回路302に入力され、振幅を一定に維持される。AG
C回路302の出力信号は位相回路303に入力され、
発振回路30の出力信号、つまり、駆動信号の駆動電圧
および駆動信号の発振点が調整される。そして、位相回
路303の出力信号は発振回路30の出力信号として、
振動子11の第2の帯状電極18に入力される。
The oscillating circuit 30 includes a synthesizing circuit 301 and an AGC.
It is composed of a circuit 302 and a phase circuit 303. Two first strip electrodes 16a and 16b of the vibrator 11
The feedback signal output from the I-V conversion circuit 32a, 3
It is converted into a voltage in 2b and is input to the combining circuit 301 to be combined. The output signal of the combining circuit 301 is AGC
It is input to the circuit 302 and the amplitude is kept constant. AG
The output signal of the C circuit 302 is input to the phase circuit 303,
The output signal of the oscillation circuit 30, that is, the drive voltage of the drive signal and the oscillation point of the drive signal are adjusted. Then, the output signal of the phase circuit 303 is the output signal of the oscillation circuit 30,
It is input to the second strip electrode 18 of the vibrator 11.

【0027】検出回路40は、差動増幅回路401、同
期検波回路402、平滑回路403、および、直流増幅
回路404とから構成されている。振動子11の2つの
第1の帯状電極16a,16bから出力される検出信号
は、I−V変換回路32a,32bで電圧に変換され、
差動増幅回路401に入力され、差動増幅回路401に
より2つの第1の帯状電極16a,16bの出力信号の
差が出力される。差動増幅回路401の出力信号は同期
検波回路402に入力され、検波される。このとき、検
波の位置(検波のタイミング)は、合成回路301から
出力される信号に応じて決定される。同期検波回路40
2の出力信号は、平滑回路403に入力され、平滑され
る。平滑回路403の出力信号は直流増幅回路404に
入力されて、直流増幅され、検出回路40の検出信号と
して出力される。
The detection circuit 40 is composed of a differential amplification circuit 401, a synchronous detection circuit 402, a smoothing circuit 403, and a DC amplification circuit 404. The detection signals output from the two first strip electrodes 16a and 16b of the vibrator 11 are converted into voltages by the IV conversion circuits 32a and 32b,
It is input to the differential amplifier circuit 401, and the difference between the output signals of the two first strip electrodes 16a and 16b is output by the differential amplifier circuit 401. The output signal of the differential amplifier circuit 401 is input to the synchronous detection circuit 402 and detected. At this time, the detection position (detection timing) is determined according to the signal output from the combining circuit 301. Synchronous detection circuit 40
The output signal 2 is input to the smoothing circuit 403 and smoothed. The output signal of the smoothing circuit 403 is input to the DC amplification circuit 404, is DC amplified, and is output as the detection signal of the detection circuit 40.

【0028】この振動ジャイロ10では、発振回路30
から出力される正弦波信号などの駆動信号が、振動子1
1の第2の帯状電極18と中間電極15との間に印加さ
れる。この駆動信号によって、第2の圧電体基板14は
屈曲振動する。したがって、振動子11がその主面に直
交する方向(x軸方向)に屈曲振動する。この状態で、
振動子11に、その中心軸を中心に回転角速度が加わる
と、2つの第1の帯状電極16a,16bとの間にその
回転角速度に応じたコリオリ力に起因する信号が発生す
る。このコリオリ力に起因する信号が、2つの第1の帯
状電極16a,16bから検出回路40を介して検出さ
れる。
In this vibrating gyro 10, the oscillation circuit 30
A drive signal such as a sine wave signal output from the oscillator 1
It is applied between the second strip-shaped electrode 18 and the intermediate electrode 15. This drive signal causes the second piezoelectric substrate 14 to flexurally vibrate. Therefore, the vibrator 11 flexurally vibrates in the direction (x-axis direction) orthogonal to the main surface thereof. In this state,
When a rotational angular velocity about the central axis is applied to the oscillator 11, a signal due to the Coriolis force corresponding to the rotational angular velocity is generated between the two first strip electrodes 16a and 16b. A signal caused by the Coriolis force is detected from the two first strip electrodes 16a and 16b via the detection circuit 40.

【0029】なお、上記の実施の形態の振動ジャイロに
おいては、金属板15の支持部材15bは、振動子11
の上側に向かって曲折することにより振動子11の長手
方向(z軸方向)と直交する面を有するように構成され
ているが、たとえば、図4に示すように、支持部材15
bが、振動子11の下側に向かって曲折されてもよい。
なお、他の構成は、図1,図2に示した振動ジャイロ1
0と同一であるため、同一番号を付しその説明を省略す
る。
In the vibrating gyroscope of the above embodiment, the support member 15b of the metal plate 15 is the vibrator 11
It is configured to have a surface orthogonal to the longitudinal direction (z-axis direction) of the vibrator 11 by bending toward the upper side of the support member 15. For example, as shown in FIG.
b may be bent toward the lower side of the vibrator 11.
Note that the other configuration is the vibration gyro 1 shown in FIGS.
Since it is the same as 0, the same numbers are assigned and the description thereof is omitted.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上のように、本発明による振動ジャイ
ロでは、支持部材が直接、圧電体基板に接触することが
ないため、支持部材が振動子の振動を拘束する働きを低
減でき、振動子の屈曲量が十分大きくなり、得られるコ
リオリ信号が大きくなり、振動ジャイロとして感度が向
上する。
As described above, in the vibrating gyroscope according to the present invention, since the supporting member does not directly contact the piezoelectric substrate, the function of the supporting member to restrain the vibration of the vibrator can be reduced, and the vibrator can be reduced. The amount of bending is sufficiently large, the obtained Coriolis signal is large, and the sensitivity as a vibration gyro is improved.

【0031】また、支持部材を、振動子の長手方向と直
交する面を有するように折り曲げることにより、支持部
材に加わるコリオリ力に起因する振動子長手方向と平行
する方向の力が、振動子の長手方向と直交する面により
吸収(緩衝)される構造となっているため、振動子の振
幅が拘束されることなく、したがって、得られるコリオ
リ信号が大きくなり検出感度も向上する。
Further, by bending the support member so as to have a surface orthogonal to the longitudinal direction of the oscillator, the force in the direction parallel to the oscillator longitudinal direction due to the Coriolis force applied to the support member is applied to the oscillator. Since the structure is such that it is absorbed (buffered) by the plane orthogonal to the longitudinal direction, the amplitude of the oscillator is not restricted, and therefore the obtained Coriolis signal becomes large and the detection sensitivity is also improved.

【0032】さらに、支持部材を一体に有する金属板
を、金属板本体部と支持部材との交点付近と交点付近以
外の前記金属板の部分とを比較して、交点付近の方を幅
狭とすることにより、振動子のノード点における点支持
を擬似的に構成することができるため、振動子から支持
部材への振動漏れが軽減でき、振動子の屈曲振動が阻害
されることなく、振動ジャイロの感度が向上する。
Further, a metal plate integrally having a supporting member is compared with the vicinity of the intersection of the metal plate body and the supporting member and the portion of the metal plate other than near the intersection, and the vicinity of the intersection is narrowed. By doing so, since the point support at the node points of the vibrator can be configured in a pseudo manner, the vibration leakage from the vibrator to the support member can be reduced, and the flexural vibration of the vibrator is not hindered, and the vibration gyro The sensitivity of is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態に係る振動ジャイロ
の構造を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a structure of a vibrating gyroscope according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態に係る振動ジャイロ
の構造を示す分解斜視図である。
FIG. 2 is an exploded perspective view showing the structure of the vibrating gyroscope according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施の形態に係る振動ジャイロ
の動作回路を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an operation circuit of the vibrating gyroscope according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態に係る振動ジャイロの構造
の他の例を示す分解斜視図である。
FIG. 4 is an exploded perspective view showing another example of the structure of the vibrating gyroscope according to the embodiment of the present invention.

【図5】従来の振動ジャイロの第1の例を示す斜視説明
図である。
FIG. 5 is a perspective explanatory view showing a first example of a conventional vibrating gyro.

【図6】従来の振動ジャイロの第2の例を示す斜視説明
図である。
FIG. 6 is a perspective explanatory view showing a second example of a conventional vibrating gyro.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 振動ジャイロ 11 振動子 13 第1の圧電体基板 14 第2の圧電体基板 15 金属板 15a 金属板本体部 15b 支持部材 16a,16b 第1の帯状電極 18 第2の帯状電極 21 取付基板 10 Vibration gyro 11 oscillators 13 First Piezoelectric Substrate 14 Second piezoelectric substrate 15 Metal plate 15a Metal plate body 15b support member 16a, 16b First strip electrode 18 Second strip electrode 21 Mounting board

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01C 19/56 G01P 9/04 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01C 19/56 G01P 9/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 厚み方向に分極される第1の圧電体基板
と、 該第1の圧電体基板に積層され、厚み方向に分極される
第2の圧電体基板と、 前記第1の圧電体基板と前記第2の圧電体基板の間に設
けられる中間電極層としての金属板と、 前記第1の圧電体基板の一方主面に形成される第1の帯
状電極と、 前記第2の圧電体基板の一方主面に形成される第2の帯
状電極と、 からなる柱状の振動子を含み、 前記振動子を厚み方向に駆動するための駆動手段と、 前記振動子の屈曲により発生する変位を検出する検出手
段と、 を備える振動ジャイロであって、 前記金属板は、前記振動子のノード点近傍において幅狭
に形成された金属板本体部と、該金属板本体部の幅狭部
から前記第1および第2の圧電体基板の各主面に平行な
面を有したまま前記振動子の幅方向に伸びる支持部材と
を一体的に有してなり、前記振動子のノード点近傍の前記第1および第2の圧電
体基板に挟まれた部分における前記金属板の厚みを薄く
すること、もしくは前記振動子のノード点近傍の前記金
属板を挟んでいる部分における前記第1および第2の圧
電体基板の他方主面を削り取ることによって、 前記金属
板と、前記第1の圧電体基板および前記第2の圧電体基
板とは、前記振動子のノード点近傍において非接触であ
ることを特徴とする、振動ジャイロ。
1. A first piezoelectric substrate which is polarized in a thickness direction, a second piezoelectric substrate which is laminated on the first piezoelectric substrate and is polarized in the thickness direction, and the first piezoelectric body. A metal plate as an intermediate electrode layer provided between a substrate and the second piezoelectric substrate; a first strip electrode formed on one main surface of the first piezoelectric substrate; A second belt-shaped electrode formed on one main surface of the body substrate, and a driving unit for driving the vibrator in the thickness direction, which includes a columnar vibrator, and a displacement generated by bending the vibrator. a vibrating gyroscope comprising: a detection means for detecting the the said metal plate is narrower at a node near the point of the vibrator
And a narrow portion of the metal plate body formed on the
Parallel to the main surfaces of the first and second piezoelectric substrates
The first and second piezoelectric elements which are integrally provided with a support member extending in the width direction of the vibrator while having a surface, and which are near the node point of the vibrator.
Reduce the thickness of the metal plate between the body substrate
Or the gold near the node point of the oscillator
The first and second pressures in the portion sandwiching the metal plate
By scraping off the other main surface of the electric substrate, the metal plate and the first piezoelectric substrate and the second piezoelectric substrate are not in contact with each other near the node point of the vibrator. Let's say a vibrating gyro.
【請求項2】 前記金属板の前記支持部材は、前記振動
子のノード点付近から前記振動子の幅方向に伸び、その
先で前記振動子の長手方向と略直交する面を有するよう
に曲折されたことを特徴とする、請求項1に記載の振動
ジャイロ。
2. The support member for the metal plate is the vibration member.
It extends from the vicinity of the node point of the child in the width direction of the oscillator,
Previously by the being bent so as to have a longitudinal direction substantially perpendicular to the plane of the oscillator, characterized in, vibrating gyroscope according to claim 1.
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