JPH09280867A - 角速度センサ - Google Patents
角速度センサInfo
- Publication number
- JPH09280867A JPH09280867A JP8094997A JP9499796A JPH09280867A JP H09280867 A JPH09280867 A JP H09280867A JP 8094997 A JP8094997 A JP 8094997A JP 9499796 A JP9499796 A JP 9499796A JP H09280867 A JPH09280867 A JP H09280867A
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- Japan
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- sensors
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電力消費のない、小型な低コストで製作でき
る角速度センサを提供する。 【解決手段】 回転中心を同一とし、異なる回転半径位
置に配置した少なくとも２個の加速度センサ１、２と、
加速度センサ１、２の出力差より角速度または角速度の
変化を検出する手段を具備し、印加電流無しに電気信号
が出力できる。
る角速度センサを提供する。 【解決手段】 回転中心を同一とし、異なる回転半径位
置に配置した少なくとも２個の加速度センサ１、２と、
加速度センサ１、２の出力差より角速度または角速度の
変化を検出する手段を具備し、印加電流無しに電気信号
が出力できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は角速度センサに関
し、特に例えば、カメラ一体型ＶＴＲなどの手振れ補正
システムに用いられる角速度センサに関する。
し、特に例えば、カメラ一体型ＶＴＲなどの手振れ補正
システムに用いられる角速度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、カメラ一体型ＶＴＲの撮影時の手
ぶれ補正用として、カメラ本体の手ぶれに起因する角速
度を検出し、その振れに相応する反対方向のシフトを与
えることにより本来の振れを相殺するシステムが導入さ
れている。現在この角速度を検出する素子としては、圧
電振動子に発信または交流電圧を印加し、質量ｍの振動
体を速度Ｖで振動させた状態で、角速度ωを加えたとき
に発生するコリオリ力（Ｆｃ＝２ｍｍＶω）を別の圧電
素子にて検出し、電気信号に変換する素子、所謂圧電振
動ジャイロと呼ばれるものが広く用いられている。
ぶれ補正用として、カメラ本体の手ぶれに起因する角速
度を検出し、その振れに相応する反対方向のシフトを与
えることにより本来の振れを相殺するシステムが導入さ
れている。現在この角速度を検出する素子としては、圧
電振動子に発信または交流電圧を印加し、質量ｍの振動
体を速度Ｖで振動させた状態で、角速度ωを加えたとき
に発生するコリオリ力（Ｆｃ＝２ｍｍＶω）を別の圧電
素子にて検出し、電気信号に変換する素子、所謂圧電振
動ジャイロと呼ばれるものが広く用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この圧電振動
ジャイロは、ＶＴＲ本体を使用中に振動体を常時振動さ
せるだけの駆動電圧を印加する必要があり、消費電力の
増加につながっている。また、この素子の製作に当って
は振動効率を高めるために、一つ一つ振動の節を固定、
調整する作業が不可欠となり、最終的にコスト高の原因
また小型化の障害となっている。
ジャイロは、ＶＴＲ本体を使用中に振動体を常時振動さ
せるだけの駆動電圧を印加する必要があり、消費電力の
増加につながっている。また、この素子の製作に当って
は振動効率を高めるために、一つ一つ振動の節を固定、
調整する作業が不可欠となり、最終的にコスト高の原因
また小型化の障害となっている。
【０００４】一方、カメラ一体型ＶＴＲの手ぶれ補正機
能は、民生用品にまで導入されるにいたり、一層の低消
費電力化、低価格化および小型化が必要とされている。
またこれらの要望と合わせ、感度においても従来以上の
ものが望まれている。
能は、民生用品にまで導入されるにいたり、一層の低消
費電力化、低価格化および小型化が必要とされている。
またこれらの要望と合わせ、感度においても従来以上の
ものが望まれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記課題に鑑
み、電力消費が全く無いか、或いは低消費電力であり、
かつ低コストにて製作可能、また小型化が可能な角速度
センサを提供するものである。
み、電力消費が全く無いか、或いは低消費電力であり、
かつ低コストにて製作可能、また小型化が可能な角速度
センサを提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る角速度セン
サは、回転中心を同一とし、異なる回転半径位置に配置
した少なくとも２個の加速度センサと、加速度センサの
出力差より角速度または角速度の変化を検出する手段を
具備した構成とし、印加電流なしに電気信号が直接出力
できる。
サは、回転中心を同一とし、異なる回転半径位置に配置
した少なくとも２個の加速度センサと、加速度センサの
出力差より角速度または角速度の変化を検出する手段を
具備した構成とし、印加電流なしに電気信号が直接出力
できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下に本発明の好適な実施の形態
について、図１〜図５を参照しつつ説明する。図１は本
発明による角速度センサの斜視図であり、１及び２は共
に、圧電セラミックで構成された加速度センサである。
まず、該加速度センサー１、２の構造と機能を図５によ
り詳細に説明する。加速度センサ１、２を構成する圧電
セラミック材料としてチタン酸ジルコン酸鉛の焼結体を
使用し、１８０μｍにスライスした同圧電セラミック材
７および９を、導電性の接着層８を介して貼り合わせ、
貼り合わせの対面に電極として金鍍金層６、１０を形成
し、導電層８と電極層６、１０の間で分極を行い、所謂
バイモルフ構造としている。
について、図１〜図５を参照しつつ説明する。図１は本
発明による角速度センサの斜視図であり、１及び２は共
に、圧電セラミックで構成された加速度センサである。
まず、該加速度センサー１、２の構造と機能を図５によ
り詳細に説明する。加速度センサ１、２を構成する圧電
セラミック材料としてチタン酸ジルコン酸鉛の焼結体を
使用し、１８０μｍにスライスした同圧電セラミック材
７および９を、導電性の接着層８を介して貼り合わせ、
貼り合わせの対面に電極として金鍍金層６、１０を形成
し、導電層８と電極層６、１０の間で分極を行い、所謂
バイモルフ構造としている。
【０００８】板状バイモルフにおいては、図５（ｂ）の
如くＹ方向の外力によって屈曲した場合、両側面の電極
６、１０間の端子Ｃ、Ｄにおいて、長手方向に伸びた圧
電セラミック７の出力電圧と、同様に縮んだ圧電セラミ
ック９の出力電圧の差分としての出力電圧を得ることが
出来る。
如くＹ方向の外力によって屈曲した場合、両側面の電極
６、１０間の端子Ｃ、Ｄにおいて、長手方向に伸びた圧
電セラミック７の出力電圧と、同様に縮んだ圧電セラミ
ック９の出力電圧の差分としての出力電圧を得ることが
出来る。
【０００９】逆に、図５（ｃ）の如く−Ｙ方向の外力に
よる屈曲に対しては、前者と極性の異なる出力電圧を得
る。一方、ＺおよびＸ（紙面垂直）方向の外力による伸
縮に対しては、圧電セラミック７および９の伸縮が同期
するため、出力電圧は相殺されている。
よる屈曲に対しては、前者と極性の異なる出力電圧を得
る。一方、ＺおよびＸ（紙面垂直）方向の外力による伸
縮に対しては、圧電セラミック７および９の伸縮が同期
するため、出力電圧は相殺されている。
【００１０】本実施の形態例に係る角速度センサは、図
１に示すごとく板状バイモルフを中心線に対して線対称
な、上底６ｍｍ、下底１２ｍｍ、高さ１５ｍｍの台形状
とし、２枚の加速度センサ１、２を、中心間隔１５ｍｍ
で板面が同一面内に揃うように基板５に固定された構成
とする。また、図２は角速度センサ１、２をＺ方向から
見た平面図、角速度に応答する出力電圧を得るための結
線を示す。２個のバイモルフの同一方向（紙面−Ｙ方
向）を向く面を、導線１１にて短絡し、各々の対面（紙
面Ｙ方向）に出力端子Ａ，Ｂを設ける。
１に示すごとく板状バイモルフを中心線に対して線対称
な、上底６ｍｍ、下底１２ｍｍ、高さ１５ｍｍの台形状
とし、２枚の加速度センサ１、２を、中心間隔１５ｍｍ
で板面が同一面内に揃うように基板５に固定された構成
とする。また、図２は角速度センサ１、２をＺ方向から
見た平面図、角速度に応答する出力電圧を得るための結
線を示す。２個のバイモルフの同一方向（紙面−Ｙ方
向）を向く面を、導線１１にて短絡し、各々の対面（紙
面Ｙ方向）に出力端子Ａ，Ｂを設ける。
【００１１】図３は、図１の角速度センサの基板の１点
を回転中心とし、各軸の回りに単振り子運動を行ったと
きの、角速度と出力電圧の関係を示した図である。角速
度センサ１、２の回転中心は加速度センサ１の中心か
ら、−Ｘ方向に１５ｍｍの位置である。Ｚ軸を中心とし
た単振り子運動の場合、角速度センサ１、２の自由端に
重り３、４を付けた場合は図４の線Ｌａに示される如
く、角速度の平方に比例した出力電圧が得られ、重り
３、４を付けない場合は図３の線Ｌｂに示される出力電
圧がえられる。また、ＸおよびＹ軸を中心とした単振り
子運動では、図３の線Ｌｃに示される如く、ほとんど出
力電圧が得られない。
を回転中心とし、各軸の回りに単振り子運動を行ったと
きの、角速度と出力電圧の関係を示した図である。角速
度センサ１、２の回転中心は加速度センサ１の中心か
ら、−Ｘ方向に１５ｍｍの位置である。Ｚ軸を中心とし
た単振り子運動の場合、角速度センサ１、２の自由端に
重り３、４を付けた場合は図４の線Ｌａに示される如
く、角速度の平方に比例した出力電圧が得られ、重り
３、４を付けない場合は図３の線Ｌｂに示される出力電
圧がえられる。また、ＸおよびＹ軸を中心とした単振り
子運動では、図３の線Ｌｃに示される如く、ほとんど出
力電圧が得られない。
【００１２】即ち、本発明による角速度センサは、所望
の選択された方向の回転軸に対し、効率的に角速度の変
化に応答した出力を得ることが可能である。また、角速
度センサに用いる加速度センサとして圧電セラミックを
用いることにより、印加電流なしに直接電圧出力を得る
ことが可能である。
の選択された方向の回転軸に対し、効率的に角速度の変
化に応答した出力を得ることが可能である。また、角速
度センサに用いる加速度センサとして圧電セラミックを
用いることにより、印加電流なしに直接電圧出力を得る
ことが可能である。
【００１３】次に、同一形状の２個の加速度センサを、
前記実施例のごとく配した場合の効果について説明す
る。図４は、加速度センサ１、２の組み合わせと加速度
センサ１のみを、Ｙ方向に並進の単振動を行った場合の
出力電圧を示している。本発明による角速度センサの場
合、図４の線Ｌｅに示す如く２個の加速度センサ１、２
の出力電圧の差分が出力されるため、並進の加速度に係
る電圧出力は殆ど得られない。
前記実施例のごとく配した場合の効果について説明す
る。図４は、加速度センサ１、２の組み合わせと加速度
センサ１のみを、Ｙ方向に並進の単振動を行った場合の
出力電圧を示している。本発明による角速度センサの場
合、図４の線Ｌｅに示す如く２個の加速度センサ１、２
の出力電圧の差分が出力されるため、並進の加速度に係
る電圧出力は殆ど得られない。
【００１４】一方、同じ運動における加速度センサ１の
みの出力電圧は図４の線Ｌｄに示す如く、単振動の振動
数に応答して大きく変化する。即ち、本発明による角速
度センサは、所望の選択された方向の回転軸に対する回
転運動以外の加速度運動に対しては、効率良くその出力
電圧を相殺することが可能である。本実施の形態例で
は、１軸のみの並進の加速度運動について説明したが、
２つの加速度センサ１、２に同じ慣性力が作用する運動
形態では全て出力電圧が相殺されることは明らかであ
る。
みの出力電圧は図４の線Ｌｄに示す如く、単振動の振動
数に応答して大きく変化する。即ち、本発明による角速
度センサは、所望の選択された方向の回転軸に対する回
転運動以外の加速度運動に対しては、効率良くその出力
電圧を相殺することが可能である。本実施の形態例で
は、１軸のみの並進の加速度運動について説明したが、
２つの加速度センサ１、２に同じ慣性力が作用する運動
形態では全て出力電圧が相殺されることは明らかであ
る。
【００１５】次に、該加速度センサの駆動方向に、加速
度センサと共に移動可能にその自由端に重り３、４を付
加した場合の効果について、図１及び図３を用いて説明
する。加速度センサ１、２に付加する重り３、４として
１グラムのスチールを用い、それぞれが加速度センサの
基板５に対する固定端から離れた位置（自由端）に接着
してある。この角速度センサを前記実施例同様に、Ｚ軸
を中心とした単振り子運動を行った場合、図３の線Ｌａ
に示す如く、重りのない場合の線Ｌｂに比較して４倍の
出力電圧が得られる。
度センサと共に移動可能にその自由端に重り３、４を付
加した場合の効果について、図１及び図３を用いて説明
する。加速度センサ１、２に付加する重り３、４として
１グラムのスチールを用い、それぞれが加速度センサの
基板５に対する固定端から離れた位置（自由端）に接着
してある。この角速度センサを前記実施例同様に、Ｚ軸
を中心とした単振り子運動を行った場合、図３の線Ｌａ
に示す如く、重りのない場合の線Ｌｂに比較して４倍の
出力電圧が得られる。
【００１６】即ち、本発明により、センサとしての容積
を大きく増加させることなく、出力電圧を大幅に増加さ
せることが可能となる。本発明に実施例においては、加
速度センサとしてバイモルフ構造の圧電セラミックを用
いたが、図２（ｂ）に示す如く、１枚の圧電セラミック
１３とほぼ同じ厚さの導電材１２で構成される、所謂モ
ノモルフ構造の加速度センサを用いても、同様の結線に
て同様の効果が得られ、安価に製作することが可能とな
る。また、例えば２個以上の加速度センサを組み合わ
せ、２軸以上の角速度に応答する角速度センサ、および
加速度を同時に検出する構成とすることが可能であり更
に、出力電圧を増幅する構成とすることも可能である。
を大きく増加させることなく、出力電圧を大幅に増加さ
せることが可能となる。本発明に実施例においては、加
速度センサとしてバイモルフ構造の圧電セラミックを用
いたが、図２（ｂ）に示す如く、１枚の圧電セラミック
１３とほぼ同じ厚さの導電材１２で構成される、所謂モ
ノモルフ構造の加速度センサを用いても、同様の結線に
て同様の効果が得られ、安価に製作することが可能とな
る。また、例えば２個以上の加速度センサを組み合わ
せ、２軸以上の角速度に応答する角速度センサ、および
加速度を同時に検出する構成とすることが可能であり更
に、出力電圧を増幅する構成とすることも可能である。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、印加電流なしに角速度
に応答した電気出力を得ることの出来る角速度センサを
提供することが出来る。
に応答した電気出力を得ることの出来る角速度センサを
提供することが出来る。
【図１】本発明の角速度センサの斜視図。
【図２】本発明の角速度センサの平面図、（ａ）バイモ
ルフ構造の場合、（ｂ）モノモルフ構造の場合。
ルフ構造の場合、（ｂ）モノモルフ構造の場合。
【図３】本発明の角速度センサの出力特性図。
【図４】角速度センサのＹ軸方向振動時の出力特性図。
【図５】一般の加速度センサの動作原理を説明するため
の模式図と出力変化図。（ａ）は角速度センサが静止し
た状態、（ｂ）はＹ方向に変移した状態、（ｃ）は−Ｙ
方向に変移した状態。
の模式図と出力変化図。（ａ）は角速度センサが静止し
た状態、（ｂ）はＹ方向に変移した状態、（ｃ）は−Ｙ
方向に変移した状態。
１，２…加速度センサ（圧電バイモルフ）、３，４…重
り、５…基板、６，１０，１４…金メッキ層（電極
層）、７，９，１３…圧電セラミック、１１…導線、１
２…導電材、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ…出力端子
り、５…基板、６，１０，１４…金メッキ層（電極
層）、７，９，１３…圧電セラミック、１１…導線、１
２…導電材、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ…出力端子
Claims (4)
- 【請求項１】 回転中心を同一とし、異なる回転半径位
置に配置した少なくとも２個の加速度センサと、 該加速度センサの出力差より角速度または角速度の変化
を検出する手段を具備した角速度センサ。 - 【請求項２】 前記加速度センサが圧電セラミックで構
成され、加速度の差を電気信号として出力する請求項１
に記載の角速度センサ。 - 【請求項３】 上記加速度センサを同一形状とし、かつ
加速度に最も応答する方向に平行に揃えて配置したこと
を特徴とする請求項１に記載の角速度センサ。 - 【請求項４】 該加速度センサの自由端に、該加速度セ
ンサと共に移動可能な重りを付加した加速度センサを用
いた請求項１に記載の角速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8094997A JPH09280867A (ja) | 1996-04-17 | 1996-04-17 | 角速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8094997A JPH09280867A (ja) | 1996-04-17 | 1996-04-17 | 角速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09280867A true JPH09280867A (ja) | 1997-10-31 |
Family
ID=14125503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8094997A Pending JPH09280867A (ja) | 1996-04-17 | 1996-04-17 | 角速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09280867A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014504364A (ja) * | 2010-12-08 | 2014-02-20 | マイクロファイン・マテリアルズ・テクノロジーズ・ピーティーイー・リミテッド | 高性能湾曲加速度計 |
-
1996
- 1996-04-17 JP JP8094997A patent/JPH09280867A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014504364A (ja) * | 2010-12-08 | 2014-02-20 | マイクロファイン・マテリアルズ・テクノロジーズ・ピーティーイー・リミテッド | 高性能湾曲加速度計 |
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