JPH08128830A - 音叉形振動ジャイロ及びこれを用いたセンサシステム - Google Patents
音叉形振動ジャイロ及びこれを用いたセンサシステムInfo
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-
- H—ELECTRICITY
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- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/21—Crystal tuning forks
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- G—PHYSICS
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 振動体の実装が簡単でコリオリ力に起因した
所望の検出側振動の検出感度が高い音叉形振動ジャイロ
及びこれを用いたセンサシステムを提供する。 【構成】 圧電体を有する音叉（１０）と、該音叉の底
部に取り付けられた支持基板（１８）とを有し、該ジャ
イロは駆動側振動及びこれにほぼ直交する方向の検出側
振動を有し、前記駆動側振動は音叉が共振し、該検出側
振動は前記音叉及び前記支持基板が一体となって共振す
る。
所望の検出側振動の検出感度が高い音叉形振動ジャイロ
及びこれを用いたセンサシステムを提供する。 【構成】 圧電体を有する音叉（１０）と、該音叉の底
部に取り付けられた支持基板（１８）とを有し、該ジャ
イロは駆動側振動及びこれにほぼ直交する方向の検出側
振動を有し、前記駆動側振動は音叉が共振し、該検出側
振動は前記音叉及び前記支持基板が一体となって共振す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、音叉形振動ジャイロに
関し、より詳細には、圧電体を用いた音叉形振動ジャイ
ロに関する。ジャイロスコープは航空航空機や大型船
舶、宇宙衛星などに位置の確認用として使用されてき
た。最近では、民生用の分野としてカーナビゲーション
やＶＴＲやスチルカメラの手振れの検出などに使用され
ている。
関し、より詳細には、圧電体を用いた音叉形振動ジャイ
ロに関する。ジャイロスコープは航空航空機や大型船
舶、宇宙衛星などに位置の確認用として使用されてき
た。最近では、民生用の分野としてカーナビゲーション
やＶＴＲやスチルカメラの手振れの検出などに使用され
ている。
【０００２】従来のコマ・ジャイロは、いったんコマ
（円板）を回転させると、装置を傾けてもその中心軸の
方向は保ったまま姿勢を変えずに回転を続けるという原
理により、回転角速度を検出している。最近、光型ジャ
イロや圧電形ジャイロが開発され実用されはじめてい
る。圧電形ジャイロの原理は１９５０年頃の研究に遡
る。音叉や円筒や半球を利用したものなどが開発されて
きた。最近になって、圧電体を使った振動ジャイロが実
用化されている。測定感度や精度はコマ・ジャイロや光
ジャイロには劣るものの、小型、軽量で安価な点が他の
ジャイロと大きく異なる。
（円板）を回転させると、装置を傾けてもその中心軸の
方向は保ったまま姿勢を変えずに回転を続けるという原
理により、回転角速度を検出している。最近、光型ジャ
イロや圧電形ジャイロが開発され実用されはじめてい
る。圧電形ジャイロの原理は１９５０年頃の研究に遡
る。音叉や円筒や半球を利用したものなどが開発されて
きた。最近になって、圧電体を使った振動ジャイロが実
用化されている。測定感度や精度はコマ・ジャイロや光
ジャイロには劣るものの、小型、軽量で安価な点が他の
ジャイロと大きく異なる。
【０００３】
【従来の技術】圧電形振動ジャイロは、振動している物
体に角速度が加わると、その振動と直角の方向にコリオ
リ力が生じることを利用している。このような圧電形振
動ジャイロの原理は力学的モデルで解析される（例え
ば、「弾性波デバイスハンドブック」、オーム社、４９
１〜４９７）を参照）。圧電形振動ジャイロとしては種
々のものが提案されている。例えば、上記文献には、ス
ペリー音叉ジャイロ、ワトソン音叉ジャイロ、音片ジャ
イロ、円筒形振動ジャイロ等が記載されている。
体に角速度が加わると、その振動と直角の方向にコリオ
リ力が生じることを利用している。このような圧電形振
動ジャイロの原理は力学的モデルで解析される（例え
ば、「弾性波デバイスハンドブック」、オーム社、４９
１〜４９７）を参照）。圧電形振動ジャイロとしては種
々のものが提案されている。例えば、上記文献には、ス
ペリー音叉ジャイロ、ワトソン音叉ジャイロ、音片ジャ
イロ、円筒形振動ジャイロ等が記載されている。
【０００４】また、ＬｉＴａＯ3 の単結晶からなる音片
（振動体）を用いた圧電形ジャイロが提案されている
（例えば、近野他、「ＬｉＴａＯ3 を用いた角速度セン
サーの基礎実験」、昭和６１年度電子通信学会総合全国
大会、ｐ１−７９参照）。更に、特開昭６１−２９４３
１１には、圧電セラミックによる音叉形ジャイロが提案
されている。この提案によれば、振動体の２つのアーム
の分極を変えてそれぞれ駆動側及び検出側アームを構成
する。
（振動体）を用いた圧電形ジャイロが提案されている
（例えば、近野他、「ＬｉＴａＯ3 を用いた角速度セン
サーの基礎実験」、昭和６１年度電子通信学会総合全国
大会、ｐ１−７９参照）。更に、特開昭６１−２９４３
１１には、圧電セラミックによる音叉形ジャイロが提案
されている。この提案によれば、振動体の２つのアーム
の分極を変えてそれぞれ駆動側及び検出側アームを構成
する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の圧電形振動ジャイロは次の問題点を有する。ＬｉＴ
ａＯ3 の単結晶からなる音片を用いた圧電形ジャイロは
ロスが少なく温度特性がよいという利点を有する半面構
造が対称であり、直交する２つのモードの機械的なＱ値
が同じような値になる。ところが、センサとしての応答
速度が圧電素子の機械的なＱに依存するため、高いＱ値
で圧電素子を振動させることができないという問題点を
有する。もし、高いＱ値で圧電素子を振動させると、コ
リオリ力による検出側振動も高いＱ値で振動するので検
出感度は良くなるが、それに反比例して応答速度が遅く
なる。一般の手振れ検出用圧電ジャイロでは数十Ｈｚの
周波数への応答が期待されるので、機械的Ｑには制限が
ある。また、実装面の問題として、圧電素子の不動点
（振動の節に相当）を精度良く保持するのが極めて困難
である。
来の圧電形振動ジャイロは次の問題点を有する。ＬｉＴ
ａＯ3 の単結晶からなる音片を用いた圧電形ジャイロは
ロスが少なく温度特性がよいという利点を有する半面構
造が対称であり、直交する２つのモードの機械的なＱ値
が同じような値になる。ところが、センサとしての応答
速度が圧電素子の機械的なＱに依存するため、高いＱ値
で圧電素子を振動させることができないという問題点を
有する。もし、高いＱ値で圧電素子を振動させると、コ
リオリ力による検出側振動も高いＱ値で振動するので検
出感度は良くなるが、それに反比例して応答速度が遅く
なる。一般の手振れ検出用圧電ジャイロでは数十Ｈｚの
周波数への応答が期待されるので、機械的Ｑには制限が
ある。また、実装面の問題として、圧電素子の不動点
（振動の節に相当）を精度良く保持するのが極めて困難
である。
【０００６】また、上記圧電セラミックによる音叉形ジ
ャイロは異なる分極方向を得るための分極処理が必要な
ので、多くの製造工程が必要になり、コスト高である。
また、実装方法や、周波数調整並びに駆動側及び検出側
振動のＱに関する記述はなく、実際に圧電形振動ジャイ
ロを構成するにはこれらの検討が必須である。本発明は
上記従来技術の問題点を解決し、振動体の実装が簡単で
コリオリ力のに起因した所望の検出側振動の検出感度が
高い音叉形振動ジャイロ及びこれを用いたセンサシステ
ムを提供することを目的とする。
ャイロは異なる分極方向を得るための分極処理が必要な
ので、多くの製造工程が必要になり、コスト高である。
また、実装方法や、周波数調整並びに駆動側及び検出側
振動のＱに関する記述はなく、実際に圧電形振動ジャイ
ロを構成するにはこれらの検討が必須である。本発明は
上記従来技術の問題点を解決し、振動体の実装が簡単で
コリオリ力のに起因した所望の検出側振動の検出感度が
高い音叉形振動ジャイロ及びこれを用いたセンサシステ
ムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は以下の手段を有する。請求項１に記載の発
明は、圧電体を有する音叉と、該音叉の底部に取り付け
られた支持基板とを有し、該ジャイロは駆動側振動及び
これにほぼ直交する方向の検出側振動を有し、前記駆動
側振動は音叉が共振し、該検出側振動は前記音叉及び前
記支持基板が一体となって共振する構成である。
に、本発明は以下の手段を有する。請求項１に記載の発
明は、圧電体を有する音叉と、該音叉の底部に取り付け
られた支持基板とを有し、該ジャイロは駆動側振動及び
これにほぼ直交する方向の検出側振動を有し、前記駆動
側振動は音叉が共振し、該検出側振動は前記音叉及び前
記支持基板が一体となって共振する構成である。
【０００８】請求項２に記載の発明は、前記検出側振動
の共振周波数と、前記検出側振動の反共振周波数はほぼ
等しい構成である。請求項３に記載の発明は、前記検出
側振動のＱが、前記駆動側振動のＱよりも小さい構成で
ある。請求項４に記載の発明は、前記音叉は第１及び第
２のアームを有し、前記音叉形振動ジャイロは、前記第
１のアームに取り付けられた駆動電極と、前記第２のア
ームに取り付けられた検出電極とを有し、前記駆動電極
を介して前記駆動側振動を起こす構成である。
の共振周波数と、前記検出側振動の反共振周波数はほぼ
等しい構成である。請求項３に記載の発明は、前記検出
側振動のＱが、前記駆動側振動のＱよりも小さい構成で
ある。請求項４に記載の発明は、前記音叉は第１及び第
２のアームを有し、前記音叉形振動ジャイロは、前記第
１のアームに取り付けられた駆動電極と、前記第２のア
ームに取り付けられた検出電極とを有し、前記駆動電極
を介して前記駆動側振動を起こす構成である。
【０００９】請求項５に記載の発明は、前記音叉形振動
ジャイロは前記第１のアームに取り付けられた接地電極
を有し、前記駆動電極は前記接地電極に対し、フローテ
ィングの状態にある構成である。請求項６に記載の発明
は、前記接地電極が、前記検出電極の内の接地電極部分
に接続されている構成である。
ジャイロは前記第１のアームに取り付けられた接地電極
を有し、前記駆動電極は前記接地電極に対し、フローテ
ィングの状態にある構成である。請求項６に記載の発明
は、前記接地電極が、前記検出電極の内の接地電極部分
に接続されている構成である。
【００１０】請求項７に記載の発明は、前記第２のアー
ムはほぼ矩形断面を有し、前記接地電極部分は前記第２
のアームの３面を接地電位とするように、該３面上に設
けられている構成である。請求項８に記載の発明は、前
記支持基板が、該支持基板の弾性的特性を調整して駆動
側振動の共振周波数と検出側振動の反共振周波数とをほ
ぼ一致させる手段を有する構成である。
ムはほぼ矩形断面を有し、前記接地電極部分は前記第２
のアームの３面を接地電位とするように、該３面上に設
けられている構成である。請求項８に記載の発明は、前
記支持基板が、該支持基板の弾性的特性を調整して駆動
側振動の共振周波数と検出側振動の反共振周波数とをほ
ぼ一致させる手段を有する構成である。
【００１１】請求項９に記載の発明は、前記手段が、前
記支持基板のスチフネスを調整するための溝を有する構
成である。請求項１０に記載の発明は、前記手段が、前
記支持基板に設けられた質量部材を有する。請求項１１
に記載の発明は、前記支持基板が、該支持基板の弾性的
特性を調整して駆動側振動の共振周波数と検出側振動の
反共振周波数とをほぼ一致させる形状を有する構成であ
る。
記支持基板のスチフネスを調整するための溝を有する構
成である。請求項１０に記載の発明は、前記手段が、前
記支持基板に設けられた質量部材を有する。請求項１１
に記載の発明は、前記支持基板が、該支持基板の弾性的
特性を調整して駆動側振動の共振周波数と検出側振動の
反共振周波数とをほぼ一致させる形状を有する構成であ
る。
【００１２】請求項１２に記載の発明は、前記音叉と前
記支持基板とは、ほぼ等しい厚みを有する構成である。
請求項１３に記載の発明は、前記音叉形振動ジャイロ
が、前記音叉の底部に前記支持基板を取り付ける接着層
を有する構成である。請求項１４に記載の発明は、前記
支持基板が、前記検出側振動を支持基板の第１の端部で
充分に減衰させる手段を有する構成である。
記支持基板とは、ほぼ等しい厚みを有する構成である。
請求項１３に記載の発明は、前記音叉形振動ジャイロ
が、前記音叉の底部に前記支持基板を取り付ける接着層
を有する構成である。請求項１４に記載の発明は、前記
支持基板が、前記検出側振動を支持基板の第１の端部で
充分に減衰させる手段を有する構成である。
【００１３】請求項１５に記載の発明は、前記支持基板
が、前記音叉が取り付けられている第２端部と前記１の
端部との間に、交互に設けられた幅の広い部分と狭い部
分とを有する構成である。請求項１６に記載の発明は、
前記音叉形振動ジャイロが更に、前記支持基板を取り付
けるための支持部材を有する構成である。
が、前記音叉が取り付けられている第２端部と前記１の
端部との間に、交互に設けられた幅の広い部分と狭い部
分とを有する構成である。請求項１６に記載の発明は、
前記音叉形振動ジャイロが更に、前記支持基板を取り付
けるための支持部材を有する構成である。
【００１４】請求項１７に記載の発明は、前記支持部材
はピン部材を有する構成である。請求項１８に記載の発
明は、前記音叉形振動ジャイロが、前記音叉の表面上に
設けられた第１のパターンと、前記支持基板上に設けら
れた第２のパターンとを電気的に接続する接続部材を有
する構成である。請求項１９に記載の発明は、前記接続
部材がハンダ又は導電ペーストを含む構成である。
はピン部材を有する構成である。請求項１８に記載の発
明は、前記音叉形振動ジャイロが、前記音叉の表面上に
設けられた第１のパターンと、前記支持基板上に設けら
れた第２のパターンとを電気的に接続する接続部材を有
する構成である。請求項１９に記載の発明は、前記接続
部材がハンダ又は導電ペーストを含む構成である。
【００１５】請求項２０に記載の発明は、前記音叉が圧
電体で形成されている構成である。請求項２１に記載の
発明は、前記音叉形振動ジャイロと、前記駆動側振動の
共振周波数で発振する発振回路と、前記検出側振動に相
当する電気信号を検出する検出回路とを有するセンサシ
ステムである。
電体で形成されている構成である。請求項２１に記載の
発明は、前記音叉形振動ジャイロと、前記駆動側振動の
共振周波数で発振する発振回路と、前記検出側振動に相
当する電気信号を検出する検出回路とを有するセンサシ
ステムである。
【００１６】
【作用】請求項１に記載の発明では、前記駆動側振動は
音叉が共振し、該検出側振動は前記音叉及び前記支持基
板が一体となって共振する。駆動側振動は音叉のみで共
振するので効率的に音叉を駆動でき、検出側振動は音叉
と支持基板とが一体となって振動するので、支持基板の
形状によって所望の周波数特性に設定できる。よって、
コリオリ力による出力を感度良く検出できる。
音叉が共振し、該検出側振動は前記音叉及び前記支持基
板が一体となって共振する。駆動側振動は音叉のみで共
振するので効率的に音叉を駆動でき、検出側振動は音叉
と支持基板とが一体となって振動するので、支持基板の
形状によって所望の周波数特性に設定できる。よって、
コリオリ力による出力を感度良く検出できる。
【００１７】請求項２に記載の発明では、前記検出側振
動の共振周波数と、前記検出側振動の反共振周波数はほ
ぼ等くすることで、コリオリ力による出力を最も感度よ
く（最大出力で）検出できる。請求項３に記載の発明で
は、前記検出側振動のＱが、前記駆動側振動のＱよりも
小さいので、コリオリ力による出力の周波数特性に合っ
た状態で出力検出が可能となる。
動の共振周波数と、前記検出側振動の反共振周波数はほ
ぼ等くすることで、コリオリ力による出力を最も感度よ
く（最大出力で）検出できる。請求項３に記載の発明で
は、前記検出側振動のＱが、前記駆動側振動のＱよりも
小さいので、コリオリ力による出力の周波数特性に合っ
た状態で出力検出が可能となる。
【００１８】請求項４に記載の発明では、第１及び第２
のアームに別々に駆動電極と検出電極とを取り付ける構
成なので、電極形成が簡単である。請求項５及び６に記
載の発明では、前記駆動電極は前記接地電極に対し、フ
ローティングの状態にあるので、自励発振回路など設計
の自由度が増え、第１及び第２のアーム間での不要な電
気的結合の発生を防止できる。
のアームに別々に駆動電極と検出電極とを取り付ける構
成なので、電極形成が簡単である。請求項５及び６に記
載の発明では、前記駆動電極は前記接地電極に対し、フ
ローティングの状態にあるので、自励発振回路など設計
の自由度が増え、第１及び第２のアーム間での不要な電
気的結合の発生を防止できる。
【００１９】請求項７に記載の発明では、前記接地電極
部分は前記第２のアームの３面を接地電位とすること
で、高いシールド効果が得られる。請求項８に記載の発
明では、音叉をいじることなく、支持基板の弾性的特性
を調整することで、駆動側振動の共振周波数と検出側振
動の反共振周波数とをほぼ一致させることができ、周波
数調整が簡単である。
部分は前記第２のアームの３面を接地電位とすること
で、高いシールド効果が得られる。請求項８に記載の発
明では、音叉をいじることなく、支持基板の弾性的特性
を調整することで、駆動側振動の共振周波数と検出側振
動の反共振周波数とをほぼ一致させることができ、周波
数調整が簡単である。
【００２０】請求項９に記載の発明では、前記支持基板
のスチフネスを調整するための溝を用いて容易に周波数
調整を行える。請求項１０に記載の発明では、前記支持
基板に設けられた質量部材を用いることで容易に周波数
調整ができる。請求項１１に記載の発明は、前記支持基
板の形状により、駆動側振動の共振周波数にほぼ等しい
検出側振動の反共振周波数となるようにすることができ
る。
のスチフネスを調整するための溝を用いて容易に周波数
調整を行える。請求項１０に記載の発明では、前記支持
基板に設けられた質量部材を用いることで容易に周波数
調整ができる。請求項１１に記載の発明は、前記支持基
板の形状により、駆動側振動の共振周波数にほぼ等しい
検出側振動の反共振周波数となるようにすることができ
る。
【００２１】請求項１２に記載の発明では、前記音叉と
前記支持基板とは、ほぼ等しい厚みを有するので、音叉
と支持基板との取り付けが容易であるとともに、音叉と
支持基板とが一体とる検出側振動を容易に実現できる。
請求項１３に記載の発明では、接着層を用いて容易に音
叉と支持基板とを、上記２つの振動が起こるように取り
付けることができる。
前記支持基板とは、ほぼ等しい厚みを有するので、音叉
と支持基板との取り付けが容易であるとともに、音叉と
支持基板とが一体とる検出側振動を容易に実現できる。
請求項１３に記載の発明では、接着層を用いて容易に音
叉と支持基板とを、上記２つの振動が起こるように取り
付けることができる。
【００２２】請求項１４に記載の発明では、前記支持基
板が、前記検出側振動を支持基板の第１の端部で充分に
減衰させる手段により、振動に影響を与えることなく、
支持基板をプリント配線板やその他の部材に容易に取り
付けることができる。請求項１５に記載の発明では、前
記支持基板が、前記音叉が取り付けられている第２端部
と前記１の端部との間に、交互に設けられた幅の広い部
分と狭い部分とを有する構成は、音叉と一体となって起
こる支持基板の検出側振動を、第１の端部で充分に減衰
させることができ、振動に影響を与えることなく、支持
基板をプリント配線板やその他の部材に容易に取り付け
ることができる。
板が、前記検出側振動を支持基板の第１の端部で充分に
減衰させる手段により、振動に影響を与えることなく、
支持基板をプリント配線板やその他の部材に容易に取り
付けることができる。請求項１５に記載の発明では、前
記支持基板が、前記音叉が取り付けられている第２端部
と前記１の端部との間に、交互に設けられた幅の広い部
分と狭い部分とを有する構成は、音叉と一体となって起
こる支持基板の検出側振動を、第１の端部で充分に減衰
させることができ、振動に影響を与えることなく、支持
基板をプリント配線板やその他の部材に容易に取り付け
ることができる。
【００２３】請求項１６に記載の発明では、支持部材を
プリント配線板やその他の部材に容易に取り付けること
ができる。請求項１７に記載の発明では、ピン部材を支
持する弾性部材をプリント配線板やその他の部材に取り
付けることで、振動に影響を与えることなく容易に支持
部材を支持することができる。
プリント配線板やその他の部材に容易に取り付けること
ができる。請求項１７に記載の発明では、ピン部材を支
持する弾性部材をプリント配線板やその他の部材に取り
付けることで、振動に影響を与えることなく容易に支持
部材を支持することができる。
【００２４】請求項１８に記載の発明では、パターンを
用いて配線をし、パターン間を接続部材で電気的に接続
するので、配線が容易で信頼性が高い構成となる。請求
項１９に記載の発明は、前記接続部材の一例を示すもの
である。請求項２０に記載の発明は、前記音叉の構成材
料の一例を規定するものである。
用いて配線をし、パターン間を接続部材で電気的に接続
するので、配線が容易で信頼性が高い構成となる。請求
項１９に記載の発明は、前記接続部材の一例を示すもの
である。請求項２０に記載の発明は、前記音叉の構成材
料の一例を規定するものである。
【００２５】請求項２１に記載の発明は、請求項１に記
載の音叉振動形ジャイロを用いているので、上記作用、
効果を有するセンサシステムを構成することができる。
載の音叉振動形ジャイロを用いているので、上記作用、
効果を有するセンサシステムを構成することができる。
【００２６】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１は、
音叉形振動体の振動を示す図である。音叉形振動体（以
下単に音叉という）１０は２つのアーム１２、１４及び
これらを支持する底部１６を有する。図１（Ａ）及び図
１（Ｂ）に示すように、音叉形振動体は面垂直振動及び
面内振動の２種類の振動がある。通常の水晶振動子音叉
などでは、図１（Ｂ）に示す面内振動がほとんどであ
る。面内振動と面垂直振動どでは、振動モードが異な
る。図１（Ａ）に示すように、面垂直振動はねじり振動
（点線の矢印）を含むので、記号”×”で示すように不
動点は底部１６の底面の一点に限られる。よって、振動
体の支持の仕方が難しい。一方図１（Ｂ）に示すよう
に、面内振動の不動点は底部１６の底面上の中央線であ
る。従って、例えば底部１６の長さＬを適当に調節する
ことで底面の動きを実質的にゼロに抑えることができ
る。
音叉形振動体の振動を示す図である。音叉形振動体（以
下単に音叉という）１０は２つのアーム１２、１４及び
これらを支持する底部１６を有する。図１（Ａ）及び図
１（Ｂ）に示すように、音叉形振動体は面垂直振動及び
面内振動の２種類の振動がある。通常の水晶振動子音叉
などでは、図１（Ｂ）に示す面内振動がほとんどであ
る。面内振動と面垂直振動どでは、振動モードが異な
る。図１（Ａ）に示すように、面垂直振動はねじり振動
（点線の矢印）を含むので、記号”×”で示すように不
動点は底部１６の底面の一点に限られる。よって、振動
体の支持の仕方が難しい。一方図１（Ｂ）に示すよう
に、面内振動の不動点は底部１６の底面上の中央線であ
る。従って、例えば底部１６の長さＬを適当に調節する
ことで底面の動きを実質的にゼロに抑えることができ
る。
【００２７】上記の点を考慮し、本発明では、図２
（Ａ）及び図（Ｂ）に示すように、音叉１０の底部１６
に支持基板１８を弾性的に結合することで、音叉１０を
支持する構成としている。底部１６に支持基板１８と取
り付けると、面垂直振動は支持基板１８に対してねじれ
応力（図２（Ａ）の矢印）を与えるのに対して、面内振
動は支持基板１８に圧縮応力（図２（Ｂ）の矢印）を与
える。音叉全長に対する底部１６の長さＬを適当に設定
すれば、面内振動の底部１６付近の振動をほとんど抑圧
でき、支持基板１８の影響を実質的に無視することがで
きる。一方、面垂直振動のねじれ変位は、面内振動の縦
変位に比べて非常に大きい。
（Ａ）及び図（Ｂ）に示すように、音叉１０の底部１６
に支持基板１８を弾性的に結合することで、音叉１０を
支持する構成としている。底部１６に支持基板１８と取
り付けると、面垂直振動は支持基板１８に対してねじれ
応力（図２（Ａ）の矢印）を与えるのに対して、面内振
動は支持基板１８に圧縮応力（図２（Ｂ）の矢印）を与
える。音叉全長に対する底部１６の長さＬを適当に設定
すれば、面内振動の底部１６付近の振動をほとんど抑圧
でき、支持基板１８の影響を実質的に無視することがで
きる。一方、面垂直振動のねじれ変位は、面内振動の縦
変位に比べて非常に大きい。
【００２８】そこで、本発明の音叉形振動ジャイロで
は、駆動振動モードを面内振動に設定し、検出振動モー
ドを面垂直振動に設定する。駆動振動モードは、常に一
定振動を持続させることが求められている。更に、検出
感度は駆動振動の大きさに比例するので、駆動振動モー
ドは機械的なＱが高い振動モードが望まれる。そこで、
駆動側の面内振動は支持基板１８とは独立して振動体１
２、１４が面内振動（共振）し、検出側の面垂直振動
（共振）は音叉１０と支持基板１８とが一体となって起
こるように、音叉１０を支持基板１８で支持する。上記
構成により、駆動振動モードの機械的なＱを高く設定し
て大きな面内振動を起こし、他方検出振動モードの機械
的なＱを、駆動振動モードのＱ値よりも小さい値に設定
でき、振動体の支持が容易で検出感度が高いジャイロが
構成できる。特に、検出側の面垂直振動は振動体と支持
基板１８とが一体となって振動するので、後述するよう
に支持基板１８の形状や材質等で共振周波数及び機械的
Ｑを変化させることができ、所望の検出側振動の周波数
帯域を設定できる。すなわち、図３に示すように、正弦
波の駆動側振動が正弦波と仮定した回転角速度で変調さ
れた振動が音叉形圧電ジャイロに発生する。このような
変調された振動を検出するには、その中心周波数の両側
のサイドバンドを含む周波数帯域が必要である。検出側
の機械的なＱ値が大きいとこのサイドバンドを含む周波
数帯域が得られないが、本発明によれば所望の周波数帯
域となるような機械的Ｑを容易に設定できる。
は、駆動振動モードを面内振動に設定し、検出振動モー
ドを面垂直振動に設定する。駆動振動モードは、常に一
定振動を持続させることが求められている。更に、検出
感度は駆動振動の大きさに比例するので、駆動振動モー
ドは機械的なＱが高い振動モードが望まれる。そこで、
駆動側の面内振動は支持基板１８とは独立して振動体１
２、１４が面内振動（共振）し、検出側の面垂直振動
（共振）は音叉１０と支持基板１８とが一体となって起
こるように、音叉１０を支持基板１８で支持する。上記
構成により、駆動振動モードの機械的なＱを高く設定し
て大きな面内振動を起こし、他方検出振動モードの機械
的なＱを、駆動振動モードのＱ値よりも小さい値に設定
でき、振動体の支持が容易で検出感度が高いジャイロが
構成できる。特に、検出側の面垂直振動は振動体と支持
基板１８とが一体となって振動するので、後述するよう
に支持基板１８の形状や材質等で共振周波数及び機械的
Ｑを変化させることができ、所望の検出側振動の周波数
帯域を設定できる。すなわち、図３に示すように、正弦
波の駆動側振動が正弦波と仮定した回転角速度で変調さ
れた振動が音叉形圧電ジャイロに発生する。このような
変調された振動を検出するには、その中心周波数の両側
のサイドバンドを含む周波数帯域が必要である。検出側
の機械的なＱ値が大きいとこのサイドバンドを含む周波
数帯域が得られないが、本発明によれば所望の周波数帯
域となるような機械的Ｑを容易に設定できる。
【００２９】面内振動を駆動する電極と面垂直振動を検
出する電極について、図４ないし図６を参照して説明す
る。図４は、面内振動（同図（Ａ））を駆動する電極を
説明するための図である。面内振動はたわみ振動が基本
となる。図４（Ｂ）に示すように、アームを面内振動方
向に直交する方向に縦に２分割し、一方が伸びる場合に
は他方が縮むようにアームに電圧をかける。この場合の
電極構成を図４（Ｃ）に示す。２組の電極を図示の通り
配列する。図中の２つの矢印は、対応する電極に駆動電
圧を印加することで生じる電界の方向を示す。
出する電極について、図４ないし図６を参照して説明す
る。図４は、面内振動（同図（Ａ））を駆動する電極を
説明するための図である。面内振動はたわみ振動が基本
となる。図４（Ｂ）に示すように、アームを面内振動方
向に直交する方向に縦に２分割し、一方が伸びる場合に
は他方が縮むようにアームに電圧をかける。この場合の
電極構成を図４（Ｃ）に示す。２組の電極を図示の通り
配列する。図中の２つの矢印は、対応する電極に駆動電
圧を印加することで生じる電界の方向を示す。
【００３０】図５は、面垂直振動（同図（Ａ））を検出
する電極を説明するための図である。面垂直振動も面内
振動と同様にたわみ振動が基本となる。図５（Ｂ）に示
すように、アームを面垂直振動に直交する方向に縦に２
分割すると、一方が伸びているときには他方は縮んでい
る。このアームに対し、図５（Ｃ）に示す電極を設ける
ことで、面垂直振動に対応する電圧を検出できる。
する電極を説明するための図である。面垂直振動も面内
振動と同様にたわみ振動が基本となる。図５（Ｂ）に示
すように、アームを面垂直振動に直交する方向に縦に２
分割すると、一方が伸びているときには他方は縮んでい
る。このアームに対し、図５（Ｃ）に示す電極を設ける
ことで、面垂直振動に対応する電圧を検出できる。
【００３１】図４に示す電極を一方のアームに用い、図
５に示す電極を他方のアームに用いた場合には、面内振
動を駆動する電極と面垂直振動を検出する電極との間の
電気的な結合を完全に抑制することはできない。電気的
に結合すると、不要なモードの振動が発生し、面内振動
又は面垂直振動に弾性的に結合して、ジャイロの検出精
度を劣化させる可能性がある。
５に示す電極を他方のアームに用いた場合には、面内振
動を駆動する電極と面垂直振動を検出する電極との間の
電気的な結合を完全に抑制することはできない。電気的
に結合すると、不要なモードの振動が発生し、面内振動
又は面垂直振動に弾性的に結合して、ジャイロの検出精
度を劣化させる可能性がある。
【００３２】この点を考慮した電極構成を図６に示す。
アーム１４を介して面内振動を駆動し、アーム１２を介
して面垂直振動を検出する。アーム１４には電極２２及
び２４を対向するようにアーム１４の側面の端に取り付
け、更に、同一の側面上の端及びこれらを結ぶ側面を覆
うような電極３０を取り付ける。図４（Ｃ）では２組の
電極を用いているのに対し、図６では１組の駆動用電極
を用いているが、この構成でも面内振動を引き起こすこ
とは可能である。電極３０は接地電極として機能し、次
に説明するアーム１２側の検出側電極のうちの電極２８
と電気的に接続してある。なお、電極２２及び２４には
端子Ｔ１及びＴ２を介して駆動電圧を印加する。
アーム１４を介して面内振動を駆動し、アーム１２を介
して面垂直振動を検出する。アーム１４には電極２２及
び２４を対向するようにアーム１４の側面の端に取り付
け、更に、同一の側面上の端及びこれらを結ぶ側面を覆
うような電極３０を取り付ける。図４（Ｃ）では２組の
電極を用いているのに対し、図６では１組の駆動用電極
を用いているが、この構成でも面内振動を引き起こすこ
とは可能である。電極３０は接地電極として機能し、次
に説明するアーム１２側の検出側電極のうちの電極２８
と電気的に接続してある。なお、電極２２及び２４には
端子Ｔ１及びＴ２を介して駆動電圧を印加する。
【００３３】検出側電極は電極２６及び電極２８を有す
る。電極２８は接地電極として機能し、アーム１２の３
つの側面上に設けられている。残りの側面に、電極２６
が設けられている。図６の検出側電極の構成は、図５
（Ｃ）で電極＊を省略した構成に相当する。電極２６及
び２８には端子Ｔ３及びＴ４を介して駆動電圧を印加す
る。
る。電極２８は接地電極として機能し、アーム１２の３
つの側面上に設けられている。残りの側面に、電極２６
が設けられている。図６の検出側電極の構成は、図５
（Ｃ）で電極＊を省略した構成に相当する。電極２６及
び２８には端子Ｔ３及びＴ４を介して駆動電圧を印加す
る。
【００３４】電極３０は電極２８を介して接地電位に設
定され、かつ電極２８はアーム１２の３つの側面を覆っ
ているので、電極２２及び２４に対するシールド効果が
得られる。また、電極２４を接地から浮かして使用する
ことができ、回路設計的にも有利である。更に、アーム
の３側面を覆う電極２８の作成は容易であり、電極の位
置ずれによる駆動モードとの結合の割合も減少する。
定され、かつ電極２８はアーム１２の３つの側面を覆っ
ているので、電極２２及び２４に対するシールド効果が
得られる。また、電極２４を接地から浮かして使用する
ことができ、回路設計的にも有利である。更に、アーム
の３側面を覆う電極２８の作成は容易であり、電極の位
置ずれによる駆動モードとの結合の割合も減少する。
【００３５】図７は、上記本発明の基本的原理に基づき
構成した一実施例の斜視図である。同図において、前述
した構成要素と同一のものには同一の参照番号を付して
ある。図示する圧電形振動ジャイロは、音叉１０と支持
基板１８を有し、支持基板１８はプリント配線基板やケ
ースなどのベース基板３２上に支持されている。音叉１
０は、圧電体単結晶などの圧電体のバルク又は薄板上に
圧電体を設けたものなどで構成できる。圧電体単結晶と
しては、図１１に示すタンタル酸リチューム（ＬｉＴａ
Ｏ3 ）の１３０度回転ｙ板などを用いることができる。
なお、単結晶はセラミックスにくらべ内部損失が少な
く、ヒステリシスのなく、音叉振動子として機械的Ｑの
高いものが実現できる。矩形状のタンタル酸リチューム
（ＬｉＴａＯ3 ）の１３０度回転ｙ板に、ダイシングソ
ー又はワイヤーソーで音叉としての切れ目を加工した
後、側面を含む全面にスパッタリング等により薄膜（例
えば、ＮｉＣｒ／Ａｕ）を形成し、その後、前後面及び
側面の電極及び配線を光露光法により加工する。図７に
示す音叉１０上に設けられた電極は、図６に示す電極と
同一である。配線３４はアーム１４の電極２２と端子Ｔ
１とを接続し、配線３６はアーム１４の電極２４（図７
では現れない）と端子Ｔ２とを接続する。配線３８はア
ーム１２の電極２６と端子Ｔ３とを接続し、配線４０は
アーム１２の電極２８と電極３０及び端子Ｔ４とを接続
する。なお、共振に与える影響をできるだけ少なくする
ために、音叉１０上に形成されるパターン及び配線はで
きるだけ対称になるように形成することが好ましい。更
に、共振に与える影響を軽減するために、支持基板１８
上に形成されるパターンはできるだけ対称になるように
することが好ましい。図７の例では、支持基板１８上に
端子Ｔ１１〜Ｔ１４及び外部接続用端子Ｔ２１〜Ｔ２
４、並びにこれらを接続する配線が設けられている。な
お、支持基板の形状は矩形状に限定されるものではな
く、他の形状を用いてもよい。
構成した一実施例の斜視図である。同図において、前述
した構成要素と同一のものには同一の参照番号を付して
ある。図示する圧電形振動ジャイロは、音叉１０と支持
基板１８を有し、支持基板１８はプリント配線基板やケ
ースなどのベース基板３２上に支持されている。音叉１
０は、圧電体単結晶などの圧電体のバルク又は薄板上に
圧電体を設けたものなどで構成できる。圧電体単結晶と
しては、図１１に示すタンタル酸リチューム（ＬｉＴａ
Ｏ3 ）の１３０度回転ｙ板などを用いることができる。
なお、単結晶はセラミックスにくらべ内部損失が少な
く、ヒステリシスのなく、音叉振動子として機械的Ｑの
高いものが実現できる。矩形状のタンタル酸リチューム
（ＬｉＴａＯ3 ）の１３０度回転ｙ板に、ダイシングソ
ー又はワイヤーソーで音叉としての切れ目を加工した
後、側面を含む全面にスパッタリング等により薄膜（例
えば、ＮｉＣｒ／Ａｕ）を形成し、その後、前後面及び
側面の電極及び配線を光露光法により加工する。図７に
示す音叉１０上に設けられた電極は、図６に示す電極と
同一である。配線３４はアーム１４の電極２２と端子Ｔ
１とを接続し、配線３６はアーム１４の電極２４（図７
では現れない）と端子Ｔ２とを接続する。配線３８はア
ーム１２の電極２６と端子Ｔ３とを接続し、配線４０は
アーム１２の電極２８と電極３０及び端子Ｔ４とを接続
する。なお、共振に与える影響をできるだけ少なくする
ために、音叉１０上に形成されるパターン及び配線はで
きるだけ対称になるように形成することが好ましい。更
に、共振に与える影響を軽減するために、支持基板１８
上に形成されるパターンはできるだけ対称になるように
することが好ましい。図７の例では、支持基板１８上に
端子Ｔ１１〜Ｔ１４及び外部接続用端子Ｔ２１〜Ｔ２
４、並びにこれらを接続する配線が設けられている。な
お、支持基板の形状は矩形状に限定されるものではな
く、他の形状を用いてもよい。
【００３６】支持基板１８は矩形状で、その厚みは音叉
１０の厚みにほぼ等しい。これは、面垂直振動で支持基
板１８も音叉１０と一緒に共振させるためである。ま
た、厚みが同じであると、音叉１０の底部１６の面と支
持基板１８の所定の側面を突き合わせて各々の電極を対
向させることが容易になる。図８に、音叉１０と支持基
板１８との接続方法を示す。音叉１０の底部１６と支持
基板１８の所定の側面とを突き合わせ、その間に接着層
４０を介在させて、両者を固定する。また、音叉１０の
端子（図８では端子Ｔ１１）とこれに対向する支持基板
１８の端子（図８では端子Ｔ２１）とを、ハンダや導電
性接着剤４２などて架橋することで、容易に電気的に接
続できる。
１０の厚みにほぼ等しい。これは、面垂直振動で支持基
板１８も音叉１０と一緒に共振させるためである。ま
た、厚みが同じであると、音叉１０の底部１６の面と支
持基板１８の所定の側面を突き合わせて各々の電極を対
向させることが容易になる。図８に、音叉１０と支持基
板１８との接続方法を示す。音叉１０の底部１６と支持
基板１８の所定の側面とを突き合わせ、その間に接着層
４０を介在させて、両者を固定する。また、音叉１０の
端子（図８では端子Ｔ１１）とこれに対向する支持基板
１８の端子（図８では端子Ｔ２１）とを、ハンダや導電
性接着剤４２などて架橋することで、容易に電気的に接
続できる。
【００３７】図８及び図９に示すように、支持基板１８
に取り付けられたピン４４をベース基板３２に取り付け
ることで、音叉形振動形ジャイロを支持することができ
る。面垂直振動に関しては、支持基板１８は振動系の一
部を構成しているので、そのままベース基板３２やケー
スなどに接続すると、振動に影響を受ける。そこで、図
９に示すように、支持基板１８のほぼ中央部に穴４６を
設け、この穴４６に細いピン（例えば、金属線などの針
状線）４４を挿入し、このピン４４を例えば円筒形のゴ
ムなどの弾性部材４８で支持し、このゴム４８をベース
基板３２に固定する。この構成により、面垂直振動が漏
れるのを防ぎ、ベース基板３２からの振動が音叉１０に
侵入するのを防ぐことができる。
に取り付けられたピン４４をベース基板３２に取り付け
ることで、音叉形振動形ジャイロを支持することができ
る。面垂直振動に関しては、支持基板１８は振動系の一
部を構成しているので、そのままベース基板３２やケー
スなどに接続すると、振動に影響を受ける。そこで、図
９に示すように、支持基板１８のほぼ中央部に穴４６を
設け、この穴４６に細いピン（例えば、金属線などの針
状線）４４を挿入し、このピン４４を例えば円筒形のゴ
ムなどの弾性部材４８で支持し、このゴム４８をベース
基板３２に固定する。この構成により、面垂直振動が漏
れるのを防ぎ、ベース基板３２からの振動が音叉１０に
侵入するのを防ぐことができる。
【００３８】図１０に示すように、支持基板１８に幅広
部１８ａ、１８ｂ及び１８ｃとくびれ部１８ｄ及び１８
ｅとを交互に設けて振動を減衰させ、幅広部１８ｃが振
動しないようにして、これを直接ベース基板３２等に固
定することもできる。くびれ部の数や大きさ等を適宜調
整することで、幅広部１８ｃの振動を抑えることが可能
である。
部１８ａ、１８ｂ及び１８ｃとくびれ部１８ｄ及び１８
ｅとを交互に設けて振動を減衰させ、幅広部１８ｃが振
動しないようにして、これを直接ベース基板３２等に固
定することもできる。くびれ部の数や大きさ等を適宜調
整することで、幅広部１８ｃの振動を抑えることが可能
である。
【００３９】支持基板１８上の電極端子Ｔ２１〜Ｔ２４
と、ベース基板３２上の対応する端子とは、銅などのソ
フトワイヤでワイヤボンディングすることで、電気的に
接続可能である。 図１２は、支持基板１８の材質の違
いによる共振周波数とＱ値との変化を示す図である。図
１２には、支持基板１８の材質として、アルミナ基板、
エポキシプリント板及び液晶ポリマ板を示している。共
振周波数及びＱ値とも、面内振動の共振モード及び面垂
直振動モードとに分けて示してある。図１２から次のこ
とが理解される。面内振動は、支持基板１８接続の前後
で値が大きく変化しないのに対して、面垂直振動は共振
周波数もＱ値も、接続する支持基板１８の材質によって
大きく変化する。すなわち、面垂直振動は支持基板１８
を含めて共振系が構成されていると言える。圧電振動ジ
ャイロとして、検出側の面垂直振動のＱ値が支持基板１
８の材質に大きく依存することがわかる。換言すれば、
所望のＱ値に対して適当な材料が存在する。要約する
と、支持基板１８の損失が大きければ音叉１０を含む面
垂直振動の機械的なＱ値は低下する。一般に、アルミナ
基板などの無機質の基板は損失が少なく、エポキシ樹脂
などは損失が大きい。以上のように、支持基板１８に関
する種々のパラメータを設定して、音叉１０と一体とな
って面垂直振動をするような弾性を有することが必要で
ある。
と、ベース基板３２上の対応する端子とは、銅などのソ
フトワイヤでワイヤボンディングすることで、電気的に
接続可能である。 図１２は、支持基板１８の材質の違
いによる共振周波数とＱ値との変化を示す図である。図
１２には、支持基板１８の材質として、アルミナ基板、
エポキシプリント板及び液晶ポリマ板を示している。共
振周波数及びＱ値とも、面内振動の共振モード及び面垂
直振動モードとに分けて示してある。図１２から次のこ
とが理解される。面内振動は、支持基板１８接続の前後
で値が大きく変化しないのに対して、面垂直振動は共振
周波数もＱ値も、接続する支持基板１８の材質によって
大きく変化する。すなわち、面垂直振動は支持基板１８
を含めて共振系が構成されていると言える。圧電振動ジ
ャイロとして、検出側の面垂直振動のＱ値が支持基板１
８の材質に大きく依存することがわかる。換言すれば、
所望のＱ値に対して適当な材料が存在する。要約する
と、支持基板１８の損失が大きければ音叉１０を含む面
垂直振動の機械的なＱ値は低下する。一般に、アルミナ
基板などの無機質の基板は損失が少なく、エポキシ樹脂
などは損失が大きい。以上のように、支持基板１８に関
する種々のパラメータを設定して、音叉１０と一体とな
って面垂直振動をするような弾性を有することが必要で
ある。
【００４０】検出出力（電圧）を効率的に取り出すため
には、面内振動の共振周波数を面垂直振動の共振周波数
に一致させることが好ましい。図１３（Ａ）に、周波数
ｆに対する面内振動のインピーダンス｜ｚ｜の変化（イ
ンピーダンス特性）を示し、図１３（Ｂ）に面垂直振動
のインピーダンス特性を示す。面内振動の共振周波数
（インピーダンスが最小の周波数）と、面垂直振動の反
共振周波数（インピーダンスが最大の周波数）とを一致
させることで、図７に示す検出端子Ｔ２３及びＴ２４間
に得られる検出出力電圧を最大にすることができる。
には、面内振動の共振周波数を面垂直振動の共振周波数
に一致させることが好ましい。図１３（Ａ）に、周波数
ｆに対する面内振動のインピーダンス｜ｚ｜の変化（イ
ンピーダンス特性）を示し、図１３（Ｂ）に面垂直振動
のインピーダンス特性を示す。面内振動の共振周波数
（インピーダンスが最小の周波数）と、面垂直振動の反
共振周波数（インピーダンスが最大の周波数）とを一致
させることで、図７に示す検出端子Ｔ２３及びＴ２４間
に得られる検出出力電圧を最大にすることができる。
【００４１】図１４は、図７の音叉形振動ジャイロを試
作して、面内振動の共振周波数と面垂直振動の反共振周
波数との差と検出出力の変化との関係を調べた図であ
る。なお、検出出力は相対出力として図示してある。図
１４のグラフからわかるように、両者の周波数差がほぼ
ゼロのときに、検出出力は最大となる。なお、図１４の
グラフは後述する測定により得られた結果である。
作して、面内振動の共振周波数と面垂直振動の反共振周
波数との差と検出出力の変化との関係を調べた図であ
る。なお、検出出力は相対出力として図示してある。図
１４のグラフからわかるように、両者の周波数差がほぼ
ゼロのときに、検出出力は最大となる。なお、図１４の
グラフは後述する測定により得られた結果である。
【００４２】面内振動の共振周波数と面垂直振動の反共
振周波数とを一致させる周波数調整作業は、音叉１０の
アーム１２、１４の幅やこれらの間の溝の幅等を変える
ことで行える。しかしながら、図７に示すように組み上
がった状態でこの調整作業を行うことは実質的に不可能
である。そこで、面垂直振動が音叉１０及び支持基板１
８と一体となって共振することに鑑み、支持基板１８に
対し後述する方法で面垂直振動の反共振周波数を変化さ
せて、面内振動の共振周波数と一致させる。この方法に
より、面垂直振動の検出側電極（振動子）の出力インピ
ーダンスは最も高くなり、検出回路としてカソードフォ
ロワーなどの高いインピーダンスの回路を用いると、出
力に高い電圧を得ることができる。
振周波数とを一致させる周波数調整作業は、音叉１０の
アーム１２、１４の幅やこれらの間の溝の幅等を変える
ことで行える。しかしながら、図７に示すように組み上
がった状態でこの調整作業を行うことは実質的に不可能
である。そこで、面垂直振動が音叉１０及び支持基板１
８と一体となって共振することに鑑み、支持基板１８に
対し後述する方法で面垂直振動の反共振周波数を変化さ
せて、面内振動の共振周波数と一致させる。この方法に
より、面垂直振動の検出側電極（振動子）の出力インピ
ーダンスは最も高くなり、検出回路としてカソードフォ
ロワーなどの高いインピーダンスの回路を用いると、出
力に高い電圧を得ることができる。
【００４３】図１５は、面垂直振動の反共振周波数を調
整する第１の方法を示す図である。図１５（Ａ）に示す
ように、音叉１０が取り付けられている支持基板１８の
端部に対向する端部を削ることで、支持基板１８の質量
を減らす。削られる部分を図１５（Ａ）のｄ１で示す。
振動に悪影響を与えないように、支持基板１８を対称に
削ることが好ましい。支持基板１８を削って質量が減る
と、図１５（Ｂ）に示すように、面垂直振動の反共振周
波数が高くなる。この反共振周波数が面内振動の共振周
波数に等しくなるまで、支持基板１８を均等に削る。
整する第１の方法を示す図である。図１５（Ａ）に示す
ように、音叉１０が取り付けられている支持基板１８の
端部に対向する端部を削ることで、支持基板１８の質量
を減らす。削られる部分を図１５（Ａ）のｄ１で示す。
振動に悪影響を与えないように、支持基板１８を対称に
削ることが好ましい。支持基板１８を削って質量が減る
と、図１５（Ｂ）に示すように、面垂直振動の反共振周
波数が高くなる。この反共振周波数が面内振動の共振周
波数に等しくなるまで、支持基板１８を均等に削る。
【００４４】図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）に示す支持
基板１８の長さｄに対する面内振動の共振周波数と面垂
直振動の反共振周波数との関係を示す。面内振動の共振
周波数は支持基板１８の振動とは独立して単独で振動す
るので、支持基板１８の長さｄが変化しても、共振周波
数はほぼ一定である。これに対し、面垂直振動は支持基
板１８とともに共振するので、長さｄが短くなると質量
が減少して、共振周波数が減少する。なお、実験結果の
一例を示すと、幅が４．７ｍｍで長さｄを６ｍｍから１
２ｍｍの間で変化させた場合には、図１６（Ｂ）のグラ
フに沿って、面垂直振動の共振周波数は約１５ｋＨｚか
ら約１７ｋＨｚの間で変化した。
基板１８の長さｄに対する面内振動の共振周波数と面垂
直振動の反共振周波数との関係を示す。面内振動の共振
周波数は支持基板１８の振動とは独立して単独で振動す
るので、支持基板１８の長さｄが変化しても、共振周波
数はほぼ一定である。これに対し、面垂直振動は支持基
板１８とともに共振するので、長さｄが短くなると質量
が減少して、共振周波数が減少する。なお、実験結果の
一例を示すと、幅が４．７ｍｍで長さｄを６ｍｍから１
２ｍｍの間で変化させた場合には、図１６（Ｂ）のグラ
フに沿って、面垂直振動の共振周波数は約１５ｋＨｚか
ら約１７ｋＨｚの間で変化した。
【００４５】図１７は、支持基板１８の長さｄに対する
共振抵抗Ｒｏの変化を示すグラフである。支持基板１８
の長さｄが短くなると、共振抵抗Ｒｏが減少する。これ
により、共振周波数は高くなる。なお、実験結果の一例
を示すと、幅が４．７ｍｍで長さｄを６ｍｍから１２ｍ
ｍの間で変化させた場合には、図１７のグラフに沿っ
て、共振抵抗Ｒｏは約１．０ＭΩから約１．５ＭΩの間
で変化した。
共振抵抗Ｒｏの変化を示すグラフである。支持基板１８
の長さｄが短くなると、共振抵抗Ｒｏが減少する。これ
により、共振周波数は高くなる。なお、実験結果の一例
を示すと、幅が４．７ｍｍで長さｄを６ｍｍから１２ｍ
ｍの間で変化させた場合には、図１７のグラフに沿っ
て、共振抵抗Ｒｏは約１．０ＭΩから約１．５ＭΩの間
で変化した。
【００４６】図１５（Ａ）では、支持基板１８の端を均
一に削る方法であったが、図１８（Ａ）に示すように、
支持基板１８の中心線に対し対称に溝５０を設けてもよ
い。この溝５０は、支持基板１８のスチフネスを調整す
るものである。溝５０は支持基板１８を貫通するもので
あってもよいし、表面部分にのみ設けるものであっても
よい。図１８（Ｂ）は、溝５０の深さ（音叉１０に向か
う方向）と面内振動の共振周波数及び面垂直振動の共振
周波数との関係を示すグラフである。面内振動の共振周
波数は溝の深さｄ２によらずほぼ一定であるのに対し、
面垂直振動の共振周波数は溝の深さｄ２を大きくすると
低くなる。実験結果の一例を示すと、幅が４．７ｍｍで
長さが１２．４ｍｍの支持基板１８に対し、幅０．３ｍ
ｍの溝の深さｄ２を０ｍｍから２ｍｍまで変化させる
と、図１８（Ｂ）のグラフに沿って、面垂直振動の共振
周波数は約１８ｋＨｚから約１７ｋＨｚに変化した。
一に削る方法であったが、図１８（Ａ）に示すように、
支持基板１８の中心線に対し対称に溝５０を設けてもよ
い。この溝５０は、支持基板１８のスチフネスを調整す
るものである。溝５０は支持基板１８を貫通するもので
あってもよいし、表面部分にのみ設けるものであっても
よい。図１８（Ｂ）は、溝５０の深さ（音叉１０に向か
う方向）と面内振動の共振周波数及び面垂直振動の共振
周波数との関係を示すグラフである。面内振動の共振周
波数は溝の深さｄ２によらずほぼ一定であるのに対し、
面垂直振動の共振周波数は溝の深さｄ２を大きくすると
低くなる。実験結果の一例を示すと、幅が４．７ｍｍで
長さが１２．４ｍｍの支持基板１８に対し、幅０．３ｍ
ｍの溝の深さｄ２を０ｍｍから２ｍｍまで変化させる
と、図１８（Ｂ）のグラフに沿って、面垂直振動の共振
周波数は約１８ｋＨｚから約１７ｋＨｚに変化した。
【００４７】図１９は、支持基板１８にゴム等の質量５
２を付加することで、面垂直振動の共振周波数を調整す
る方法を示す。質量５２を付加すると、共振周波数は低
下する。面垂直振動に影響を与えないように、質量５２
は支持基板１８の中心線に対し対称に設けることが好ま
しい。図２０は、図７に示す音叉形振動ジャイロを用い
たセンサシステムの自励発振回路の一構成例を示す回路
図である。図２０において、面内振動する部分を圧電振
動子ＣＲＹ１で示している。図２０に示す自励発振回路
は、上記圧電振動子ＣＲＹ１と、キャパシタＣ１〜Ｃ３
と抵抗Ｒ１及びＲ２とで構成される移相回路と、トラン
ジスタＴｒ１〜Ｔｒ５と抵抗Ｒ３〜Ｒ７で構成される増
幅回路とを有する。増幅回路の入力と出力との間に圧電
振動子ＣＲＹ１を接続し、移相回路で正帰還となるよう
に位相を調整して、自励発振を起こす。キャパシタＣ４
とＣ５は電源フィルタを構成し、電源電圧Ｖｃｃをフィ
ルタし、フィルタした後の電圧を自励発振回路の電源電
圧として出力する。なお、図２０中、Ｔ２１及びＴ２２
は図７に示す支持基板１８上に設けられている端子Ｔ２
１及びＴ２２に相当する。
２を付加することで、面垂直振動の共振周波数を調整す
る方法を示す。質量５２を付加すると、共振周波数は低
下する。面垂直振動に影響を与えないように、質量５２
は支持基板１８の中心線に対し対称に設けることが好ま
しい。図２０は、図７に示す音叉形振動ジャイロを用い
たセンサシステムの自励発振回路の一構成例を示す回路
図である。図２０において、面内振動する部分を圧電振
動子ＣＲＹ１で示している。図２０に示す自励発振回路
は、上記圧電振動子ＣＲＹ１と、キャパシタＣ１〜Ｃ３
と抵抗Ｒ１及びＲ２とで構成される移相回路と、トラン
ジスタＴｒ１〜Ｔｒ５と抵抗Ｒ３〜Ｒ７で構成される増
幅回路とを有する。増幅回路の入力と出力との間に圧電
振動子ＣＲＹ１を接続し、移相回路で正帰還となるよう
に位相を調整して、自励発振を起こす。キャパシタＣ４
とＣ５は電源フィルタを構成し、電源電圧Ｖｃｃをフィ
ルタし、フィルタした後の電圧を自励発振回路の電源電
圧として出力する。なお、図２０中、Ｔ２１及びＴ２２
は図７に示す支持基板１８上に設けられている端子Ｔ２
１及びＴ２２に相当する。
【００４８】図２１は、図７に示す音叉形振動ジャイロ
に接続されるセンサシステムの検出回路の一構成例を示
す回路図である。図２１において、面垂直振動する部分
を圧電振動子ＣＲＹ２で示している。図２１に示す検出
回路は、上記圧電振動子ＣＲＹ２と、トランジスタＴｒ
６を有する増幅回路と、キャパシタＣ７及び抵抗Ｒ１１
を有するローパスフィルタと、ダイオードＤ１及びＤ２
並びにトランジスタＴｒ７及びＴｒ８を有する検波回路
と、キャパシタＣ８及び抵抗Ｒ１５を有するローパスフ
ィルタと、駆動トランジスタＴｒ９、Ｔｒ１０とを有す
る。その他、検出回路は抵抗Ｒ８〜Ｒ１０、Ｒ１２〜Ｒ
１４、Ｒ１６〜Ｒ２０、キャパシタＣ６を有する。トラ
ンジスタＴｒ６の出力をエミッタから取りだし、カップ
リングキャパシタＣ６、ダイオードＤ１及びローパスフ
ィルタを介して、トランジスタのベースＴｒ７に与え
る。トランジスタＴｒ７のベースに与えられる信号は、
同期検波の基準信号となる。トランジスタＴｒ７の出力
をコレクタ及びトランジスタＴｒ９を介して出力端子Ｏ
ＵＴに出力する。更に、トランジスタＴｒ９のコレクタ
電流をローパスフィルタ及びダイオードＤ２を介して、
トランジスタＴｒ８のベースに与える。
に接続されるセンサシステムの検出回路の一構成例を示
す回路図である。図２１において、面垂直振動する部分
を圧電振動子ＣＲＹ２で示している。図２１に示す検出
回路は、上記圧電振動子ＣＲＹ２と、トランジスタＴｒ
６を有する増幅回路と、キャパシタＣ７及び抵抗Ｒ１１
を有するローパスフィルタと、ダイオードＤ１及びＤ２
並びにトランジスタＴｒ７及びＴｒ８を有する検波回路
と、キャパシタＣ８及び抵抗Ｒ１５を有するローパスフ
ィルタと、駆動トランジスタＴｒ９、Ｔｒ１０とを有す
る。その他、検出回路は抵抗Ｒ８〜Ｒ１０、Ｒ１２〜Ｒ
１４、Ｒ１６〜Ｒ２０、キャパシタＣ６を有する。トラ
ンジスタＴｒ６の出力をエミッタから取りだし、カップ
リングキャパシタＣ６、ダイオードＤ１及びローパスフ
ィルタを介して、トランジスタのベースＴｒ７に与え
る。トランジスタＴｒ７のベースに与えられる信号は、
同期検波の基準信号となる。トランジスタＴｒ７の出力
をコレクタ及びトランジスタＴｒ９を介して出力端子Ｏ
ＵＴに出力する。更に、トランジスタＴｒ９のコレクタ
電流をローパスフィルタ及びダイオードＤ２を介して、
トランジスタＴｒ８のベースに与える。
【００４９】トランジスタＴｒ１０のベースは、スタン
バイモード端子として機能し、この端子にイネーブル信
号／ＥＮＢ（図２１のバーに相当）がローレベル（ベー
ス電流が流れるバイアスレベル）になったときに、検出
回路がアクティブになる。なお、図２１中、Ｔ２３及び
Ｔ２４は図７に示す支持基板１８上に設けられている端
子Ｔ２３及びＴ２４である。
バイモード端子として機能し、この端子にイネーブル信
号／ＥＮＢ（図２１のバーに相当）がローレベル（ベー
ス電流が流れるバイアスレベル）になったときに、検出
回路がアクティブになる。なお、図２１中、Ｔ２３及び
Ｔ２４は図７に示す支持基板１８上に設けられている端
子Ｔ２３及びＴ２４である。
【００５０】図２２は、図７に示すＬｉＴａＯ3 を用い
た音叉形振動ジャイロ（以下、１００の参照番号を付け
る）の特性を測定するための測定系を示すブロック図で
ある。シンセサイザ１１０で面内振動を駆動し、ステー
ジ１３０に取り付けられた音叉形振動ジャイロ１００を
コントローラ１５０の制御の下にサーボモータ１４０で
矢印の方向に回転させ、このときの検出側振動（面垂直
振動）を検出する。
た音叉形振動ジャイロ（以下、１００の参照番号を付け
る）の特性を測定するための測定系を示すブロック図で
ある。シンセサイザ１１０で面内振動を駆動し、ステー
ジ１３０に取り付けられた音叉形振動ジャイロ１００を
コントローラ１５０の制御の下にサーボモータ１４０で
矢印の方向に回転させ、このときの検出側振動（面垂直
振動）を検出する。
【００５１】図２３は、上記測定系を用いて得られた検
出出力結果を示す図である。音叉形振動ジャイロ１００
の回転に応じて、検出出力は正弦波状に変化する。図２
４は、上記測定系を用いて得られた回転角速度（ｄｉｇ
／ｓｅｃ）と検出出力（ｍＶ）との関係を示すグラフで
ある。検出出力は回転角速度にほぼ比例して変化してい
ることが確認できる。
出出力結果を示す図である。音叉形振動ジャイロ１００
の回転に応じて、検出出力は正弦波状に変化する。図２
４は、上記測定系を用いて得られた回転角速度（ｄｉｇ
／ｓｅｃ）と検出出力（ｍＶ）との関係を示すグラフで
ある。検出出力は回転角速度にほぼ比例して変化してい
ることが確認できる。
【００５２】以上、本発明の一実施例を説明した。本発
明は、自動車のナビゲーション装置、サスペンション制
御装置、ＶＴＲの手振れ防止装置等、種々の分野に適用
できる。用途により、本発明の音叉形振動ジャイロを複
数用いて、複数方向の回転角速度の検出を行うことがで
きる。
明は、自動車のナビゲーション装置、サスペンション制
御装置、ＶＴＲの手振れ防止装置等、種々の分野に適用
できる。用途により、本発明の音叉形振動ジャイロを複
数用いて、複数方向の回転角速度の検出を行うことがで
きる。
【００５３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以
下の効果が得られる。請求項１に記載の発明によれば、
前記駆動側振動は音叉が共振し、該検出側振動は前記音
叉及び前記支持基板が一体となって共振する。駆動側振
動は音叉のみで共振するので効率的に音叉を駆動でき、
検出側振動は音叉と支持基板とが一体となって振動する
ので、所望の周波数特性に設定できる。よって、コリオ
リ力による出力を感度良く検出できる。
下の効果が得られる。請求項１に記載の発明によれば、
前記駆動側振動は音叉が共振し、該検出側振動は前記音
叉及び前記支持基板が一体となって共振する。駆動側振
動は音叉のみで共振するので効率的に音叉を駆動でき、
検出側振動は音叉と支持基板とが一体となって振動する
ので、所望の周波数特性に設定できる。よって、コリオ
リ力による出力を感度良く検出できる。
【００５４】請求項２に記載の発明によれば、前記検出
側振動の共振周波数と、前記検出側振動の反共振周波数
をほぼ等くすることで、コリオリ力による出力を最も感
度よく（最大出力で）検出できる。請求項３に記載の発
明によれば、前記検出側振動のＱが、前記駆動側振動の
Ｑよりも小さいので、コリオリ力による出力の周波数特
性に合った状態で出力検出が可能となる。
側振動の共振周波数と、前記検出側振動の反共振周波数
をほぼ等くすることで、コリオリ力による出力を最も感
度よく（最大出力で）検出できる。請求項３に記載の発
明によれば、前記検出側振動のＱが、前記駆動側振動の
Ｑよりも小さいので、コリオリ力による出力の周波数特
性に合った状態で出力検出が可能となる。
【００５５】請求項４に記載の発明によれば、第１及び
第２のアームに別々に駆動電極と検出電極とを取り付け
る構成なので、電極形成が簡単である。請求項５及び６
に記載の発明によれば、前記駆動電極は前記接地電極に
対し、フローティングの状態にあるので、第１及び第２
のアーム間での不要な電気的結合の発生を防止できる。
第２のアームに別々に駆動電極と検出電極とを取り付け
る構成なので、電極形成が簡単である。請求項５及び６
に記載の発明によれば、前記駆動電極は前記接地電極に
対し、フローティングの状態にあるので、第１及び第２
のアーム間での不要な電気的結合の発生を防止できる。
【００５６】請求項７に記載の発明によれば、前記接地
電極部分は前記第２のアームの３面を接地電位とするこ
とで、高いシールド効果が得られる。請求項８に記載の
発明によれば、音叉をいじることなく、支持基板の弾性
的特性を調整することで、駆動側振動の共振周波数と検
出側振動の反共振周波数とをほぼ一致させることがで
き、周波数調整が簡単である。
電極部分は前記第２のアームの３面を接地電位とするこ
とで、高いシールド効果が得られる。請求項８に記載の
発明によれば、音叉をいじることなく、支持基板の弾性
的特性を調整することで、駆動側振動の共振周波数と検
出側振動の反共振周波数とをほぼ一致させることがで
き、周波数調整が簡単である。
【００５７】請求項９に記載の発明によれば、前記支持
基板のスチフネスを調整するための溝を用いて容易に周
波数調整を行える。請求項１０に記載の発明によれば、
前記支持基板に設けられた質量部材を用いることで容易
に周波数調整ができる。請求項１１に記載の発明によれ
ば、前記支持基板の形状により、駆動側振動の共振周波
数にほぼ等しい検出側振動の反共振周波数となるように
することができる。
基板のスチフネスを調整するための溝を用いて容易に周
波数調整を行える。請求項１０に記載の発明によれば、
前記支持基板に設けられた質量部材を用いることで容易
に周波数調整ができる。請求項１１に記載の発明によれ
ば、前記支持基板の形状により、駆動側振動の共振周波
数にほぼ等しい検出側振動の反共振周波数となるように
することができる。
【００５８】請求項１２に記載の発明によれば、前記音
叉と前記支持基板とは、ほぼ等しい厚みを有するので、
音叉と支持基板との取り付けが容易であるとともに、音
叉と支持基板とが一体とる検出側振動を容易に実現でき
る。請求項１３に記載の発明によれば、接着層を用いて
容易に音叉と支持基板とを、上記２つの振動が起こるよ
うに取り付けることができる。
叉と前記支持基板とは、ほぼ等しい厚みを有するので、
音叉と支持基板との取り付けが容易であるとともに、音
叉と支持基板とが一体とる検出側振動を容易に実現でき
る。請求項１３に記載の発明によれば、接着層を用いて
容易に音叉と支持基板とを、上記２つの振動が起こるよ
うに取り付けることができる。
【００５９】請求項１４に記載の発明によれば、前記支
持基板が、前記検出側振動を支持基板の第１の端部で充
分に減衰させる手段により、振動に影響を与えることな
く、支持基板をプリント配線板やその他の部材に容易に
取り付けることができる。請求項１５に記載の発明によ
れば、前記支持基板が、前記音叉が取り付けられている
第２端部と前記１の端部との間に、交互に設けられた幅
の広い部分と狭い部分とを有する構成は、音叉と一体と
なって起こる支持基板の検出側振動を、第１の端部で充
分に減衰させることができ、振動に影響を与えることな
く、支持基板をプリント配線板やその他の部材に容易に
取り付けることができる。
持基板が、前記検出側振動を支持基板の第１の端部で充
分に減衰させる手段により、振動に影響を与えることな
く、支持基板をプリント配線板やその他の部材に容易に
取り付けることができる。請求項１５に記載の発明によ
れば、前記支持基板が、前記音叉が取り付けられている
第２端部と前記１の端部との間に、交互に設けられた幅
の広い部分と狭い部分とを有する構成は、音叉と一体と
なって起こる支持基板の検出側振動を、第１の端部で充
分に減衰させることができ、振動に影響を与えることな
く、支持基板をプリント配線板やその他の部材に容易に
取り付けることができる。
【００６０】請求項１６に記載の発明によれば、支持部
材をプリント配線板やその他の部材に容易に取り付ける
ことができる。請求項１７に記載の発明によれば、ピン
部材を支持する弾性部材をプリント配線板やその他の部
材に取り付けることで、振動に影響を与えることなく容
易に支持部材を支持することができる。
材をプリント配線板やその他の部材に容易に取り付ける
ことができる。請求項１７に記載の発明によれば、ピン
部材を支持する弾性部材をプリント配線板やその他の部
材に取り付けることで、振動に影響を与えることなく容
易に支持部材を支持することができる。
【００６１】請求項１８に記載の発明によれば、パター
ンを用いて配線をし、パターン間を接続部材で電気的に
接続するので、配線が容易で信頼性が高い構成となる。
請求項２０に記載の発明は、圧電体の単結晶などで音叉
を構成でき、ロスが少なく温度特性がよいジャイロを構
成できる。請求項２１に記載の発明によれば、請求項１
に記載の音叉振動形ジャイロを用いているので、上記請
求項１に記載の効果を有するセンサシステムを構成する
ことができる。
ンを用いて配線をし、パターン間を接続部材で電気的に
接続するので、配線が容易で信頼性が高い構成となる。
請求項２０に記載の発明は、圧電体の単結晶などで音叉
を構成でき、ロスが少なく温度特性がよいジャイロを構
成できる。請求項２１に記載の発明によれば、請求項１
に記載の音叉振動形ジャイロを用いているので、上記請
求項１に記載の効果を有するセンサシステムを構成する
ことができる。
【図１】音叉の振動を説明するための図である。
【図２】本発明の原理を説明するための図である。
【図３】音叉の振動を示す波形図である。
【図４】音叉に面内振動を起こすための電極構成を説明
するための図である。
するための図である。
【図５】音叉に発生した面垂直振動を検出するための電
極構成を説明するための図である。
極構成を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施例で用いる電極構成を示す図で
ある。
ある。
【図７】本発明の一実施例の音叉形振動ジャイロの斜視
図である。
図である。
【図８】音叉と支持基板との接合部分を示す図である。
【図９】図７に示すジャイロの側面図である。
【図１０】図７及び図９に示す支持基板とは別の支持基
板を示す平面図である。
板を示す平面図である。
【図１１】図７に示すジャイロで用いる音叉を構成する
圧電体結晶を示す図である。
圧電体結晶を示す図である。
【図１２】振動モードによる支持基板の種類による影響
の際を示す図である。
の際を示す図である。
【図１３】面内振動の共振周波数と面垂直振動の反共振
周波数とを一致させるための周波数調整を説明するため
の図である。
周波数とを一致させるための周波数調整を説明するため
の図である。
【図１４】面内振動の共振周波数と面垂直振動の反共振
周波数との差と検出出力との関係を示すグラフである。
周波数との差と検出出力との関係を示すグラフである。
【図１５】面垂直振動の反共振周波数の第１の調整方法
を示す図である。
を示す図である。
【図１６】支持基板長と共振周波数との関係を示すグラ
フである。
フである。
【図１７】支持基板長と共振抵抗との関係を示すグラフ
である。
である。
【図１８】面垂直振動の反共振周波数の第２の調整方法
を示す図である。
を示す図である。
【図１９】面垂直振動の反共振周波数の第３の調整方法
を示す図である。
を示す図である。
【図２０】図７に示すジャイロを用いたセンサシステム
の駆動回路（自励発振回路）を示す回路図である。
の駆動回路（自励発振回路）を示す回路図である。
【図２１】図７に示すジャイロを用いたセンサシステム
の検出回路を示す回路図である。
の検出回路を示す回路図である。
【図２２】図７に示すジャイロの特性を測定するための
測定系を示す図である。
測定系を示す図である。
【図２３】図２２に示す測定系を用いて測定した検出出
力を示す波形図である。
力を示す波形図である。
【図２４】図２２に示す測定系を用いて測定した回転角
速度と検出出力との関係を示すグラフである。
速度と検出出力との関係を示すグラフである。
１０ 音叉 １２ アーム １４ アーム １６ 底部 １８ 支持基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊地 一二 神奈川県秦野市室町２番44号 東和エレク トロン株式会社内 (72)発明者 山内 基 神奈川県秦野市室町２番44号 東和エレク トロン株式会社内
Claims (21)
- 【請求項１】 圧電体を有する音叉と、 該音叉の底部に取り付けられた支持基板とを有し、 該ジャイロは駆動側振動及びこれにほぼ直交する方向の
検出側振動を有し、 前記駆動側振動は音叉が共振し、 該検出側振動は前記音叉及び前記支持基板が一体となっ
て共振することを特徴とする音叉形振動ジャイロ。 - 【請求項２】 前記検出側振動の共振周波数と、前記検
出側振動の反共振周波数はほぼ等しいことを特徴とする
請求項１記載の音叉形振動ジャイロ。 - 【請求項３】 前記検出側振動のＱは、前記駆動側振動
のＱよりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記
載の音叉形振動ジャイロ。 - 【請求項４】 前記音叉は第１及び第２のアームを有
し、 前記音叉形振動ジャイロは、前記第１のアームに取り付
けられた駆動電極と、前記第２のアームに取り付けられ
た検出電極とを有し、 前記駆動電極を介して前記駆動側振動を起こすことを特
徴とする請求項１ないし３のいずれか一項記載の音叉形
振動ジャイロ。 - 【請求項５】 前記音叉形振動ジャイロは前記第１のア
ームに取り付けられた接地電極を有し、 前記駆動電極は前記接地電極に対し、フローティングの
状態にあることを特徴とする請求項４記載の音叉形振動
ジャイロ。 - 【請求項６】 前記接地電極は、前記検出電極の内の接
地電極部分に接続されていることを特徴とする請求項５
記載の音叉形振動ジャイロ。 - 【請求項７】 前記第２のアームはほぼ矩形断面を有
し、 前記接地電極部分は前記第２のアームの３面を接地電位
とするように、該３面上に設けられていることを特徴と
する請求項６記載の音叉形振動ジャイロ。 - 【請求項８】 前記支持基板は、該支持基板の弾性的特
性を調整して駆動側振動の共振周波数と検出側振動の反
共振周波数とをほぼ一致させる手段を有することを特徴
とする請求項１ないし７のいずれか一項記載の音叉形振
動ジャイロ。 - 【請求項９】 前記手段は、前記支持基板のスチフネス
を調整するための溝を有することを特徴とする請求項８
記載の音叉形振動ジャイロ。 - 【請求項１０】 前記手段は、前記支持基板に設けられ
た質量部材を有することを特徴とする請求項８記載の音
叉形振動ジャイロ。 - 【請求項１１】 前記支持基板は、駆動側振動の共振周
波数にほぼ等しい検出側振動の反共振周波数を示す形状
を有することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか
一項記載の音叉形振動ジャイロ。 - 【請求項１２】 前記音叉と前記支持基板とは、ほぼ等
しい厚みを有することを特徴とする請求項１ないし１１
のいずれか一項記載の音叉形振動ジャイロ。 - 【請求項１３】 前記音叉形振動ジャイロは、前記音叉
の底部に前記支持基板を取り付ける接着層を有すること
を特徴とする請求項１ないし１２のいずれか一項記載の
音叉形振動ジャイロ。 - 【請求項１４】 前記支持基板は、前記検出側振動を支
持基板の第１の端部で充分に減衰させる手段を有するこ
とを特徴とする請求項１ないし１３にいずれか一項記載
の音叉形振動ジャイロ。 - 【請求項１５】 前記支持基板は、前記音叉が取り付け
られている第２端部と前記１の端部との間に、交互に設
けられた幅の広い部分と狭い部分とを有することを特徴
とする請求項１４記載の音叉形振動ジャイロ。 - 【請求項１６】 前記音叉形振動ジャイロは更に、前記
支持基板を取り付けるための支持部材を有することを特
徴とする請求項１ないし１５のいずれか一項記載の音叉
形振動ジャイロ。 - 【請求項１７】 前記支持部材はピン部材とこれを支持
する弾性部材とを有することを特徴とする請求項１６に
記載の音叉形振動ジャイロ。 - 【請求項１８】 前記音叉形振動ジャイロは、前記音叉
の表面上に設けられた第１のパターンと、前記支持基板
上に設けられた第２のパターンとを電気的に接続する接
続部材を有することを特徴とする請求項１ないし１７の
いずれか一項記載の音叉形振動ジャイロ。 - 【請求項１９】 前記接続部材はハンダ又は導電ペース
トを含むことを特徴とする請求項１８記載の音叉形振動
ジャイロ。 - 【請求項２０】 前記音叉は圧電体で形成されているこ
とを特徴とする請求項１ないし１９のいずれか一項記載
の音叉形振動ジャイロ。 - 【請求項２１】 前記音叉形振動ジャイロと、 前記駆動側振動の共振周波数で発振する発振回路と、 前記検出側振動に相当する電気信号を検出する検出回路
とを有することを特徴とする請求項１ないし２０のいず
れか一項記載の音叉形振動ジャイロを用いたセンサシス
テム。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP26897694A JP3392959B2 (ja) | 1994-11-01 | 1994-11-01 | 音叉形振動ジャイロ及びこれを用いたセンサシステム |
| KR1019950027536A KR0156040B1 (ko) | 1994-11-01 | 1995-08-30 | 음차형 진동 자이로 및 이를 사용한 센서장치 |
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| US08/796,680 US5757107A (en) | 1994-11-01 | 1997-02-07 | Tuning-fork vibratory gyro and sensor system using the same |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26897694A JP3392959B2 (ja) | 1994-11-01 | 1994-11-01 | 音叉形振動ジャイロ及びこれを用いたセンサシステム |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08128830A true JPH08128830A (ja) | 1996-05-21 |
| JP3392959B2 JP3392959B2 (ja) | 2003-03-31 |
Family
ID=17465927
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|---|---|
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