JPH0949736A - 振動型ジャイロスコープの駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動型ジャイロスコープでは、弾性体を駆動
するときの駆動部の共振周波数を検出部の共振周波数に
近似させまたは一致させるために、弾性体を機械的にト
リミングしていた。 【解決手段】 弾性体Ａを駆動する圧電駆動部１への電
力供給経路に静電容量Ｃｖが設けられている。またこれ
と並列に増幅器５と静電容量Ｃｓが設けられている。静
電容量Ｃｓを小さくすると、圧電駆動部１の共振周波数
を高くして圧電検出部２の共振周波数に近似させまたは
一致させることができる。増幅器５で電圧を増幅し、静
電容量Ｃｓを介して圧電駆動部１に電流を与えることに
より、静電容量Ｃｖにより共振周波数を変化させる際
に、駆動電流Ｉが低下するのを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電効果により弾
性体が所定方向へ振動させられ、この弾性体が回転系内
に置かれたときにコリオリ力より生じる弾性体の振動が
圧電検出部により検出される振動型ジャイロスコープに
係り、特に、弾性体の駆動振動数を圧電検出部の共振周
波数に近づけ、好ましくは前記振動数を圧電検出部の共
振周波数に一致させることを可能にした振動型ジャイロ
スコープの駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１８は、振動型ジャイロスコープの構
成を示すものである。振動型ジャイロスコープでは、２
方向へ振動可能な状態に構成された弾性体Ａに圧電駆動
部１と圧電検出部２とが設けられている。例えばエリン
バなどの恒弾性材料に駆動用の圧電素子と検出用の圧電
素子が設けられている場合には、駆動用の圧電素子が圧
電駆動部１となり、検出用の圧電素子が圧電検出部２と
なる。また弾性体Ａ全体が圧電材料で構成されている場
合、または恒弾性材料と圧電材料の積層体により構成さ
れている場合には、駆動電極が設けられている部分の圧
電材料が圧電駆動部１となり、検出電極が設けられてい
る部分の圧電材料が圧電検出部２となる。

【０００３】この振動型ジャイロスコープでは、交流駆
動電源部３から圧電駆動部１に駆動電力が与えられる
と、圧電駆動部１により弾性体Ａが所定方向へ振動させ
られる。この弾性体Ａが回転系内に置かれると、弾性体
Ａに対し前記駆動方向と直交するコリオリ力が作用し、
弾性体Ａに、駆動振動とコリオリ力による振動とが合成
された振動が生じる。このコリオリ力による振動成分
は、圧電検出部２から検出電圧Ｖ１として取り出され
る。

【０００４】図２１は、圧電駆動部１または圧電検出部
２を構成する圧電振動子の等価回路であり、図２１
（Ａ）は、圧電振動子が共振点付近で振動しているとき
の等価回路である。Ｌｍ、Ｃｍ、Ｒｍから成る直列共振
辺は圧電振動子の振動を等価的に表わしている。前記直
列共振辺を含む並列共振辺内でのＣｄは制動容量成分で
あり、この制動容量Ｃｄに流れる電流は圧電振動子の振
動に寄与していない無効電流である。圧電振動子が共振
点で駆動されるとＬｍとＣｍが直列共振となり、図２１
（Ｂ）と等価になる。圧電振動子が共振点で振動してい
るときの共振周波数ｆは以下の数１で求められる。

【０００５】

【数１】

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図１８に示す振動型ジ
ャイロスコープでは、圧電駆動部１での駆動時の共振周
波数ｆhと、コリオリ力により弾性体Ａが振動したとき
に圧電検出部２で検出される共振周波数ｆvが一致して
いることが好ましいが、実際の振動型ジャイロスコープ
では、前記駆動側の共振周波数ｆhと検出側の共振周波
数ｆvを一致させることは困難である。

【０００７】図１９は、圧電駆動部１による共振周波数
ｆhと、圧電検出部２の共振周波数ｆvとが一致していな
いときの、各圧電振動子の共振周波数ｆとアドミッタン
スＹとの関係を示したものである。また、図２０は、前
記共振周波数ｆhとｆvとが一致しているときの駆動電圧
Ｖ０に対する検出電圧Ｖ１との比（Ｖ１／Ｖ０）（イ）
と、共振周波数ｆhとｆvが一致していないときの比（Ｖ
１／Ｖ０）（ロ）を示している。図２０から、駆動側の
共振周波数ｆhと検出側の共振周波数ｆvとが一致してい
ると検出電圧が大きくなるが、両共振周波数が相違する
にしたがって、検出電圧が低下することが解る。

【０００８】したがって、従来の振動型ジャイロスコー
プでは、圧電駆動部１と圧電検出部２が設けられている
弾性体Ａの形状を機械的にトリミングし、駆動側の共振
周波数ｆhと、検出側の共振周波数ｆvをなるべく一致さ
せるような調節を行なっている。しかし、機械的なトリ
ミングは調整作業が繁雑であるばかりでなく、弾性体Ａ
を削る作業で、共振周波数ｆhとｆvを完全に一致させる
のは困難であった。

【０００９】本発明は上記従来の課題を解決するもので
あり、電気的な調整により、駆動側の共振周波数と、コ
リオリ力による共振周波数を近似させ、好ましくは一致
させることが可能な振動型ジャイロスコープの駆動装置
を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明では、圧電効果に
より弾性体を振動させる圧電駆動部と、振動している前
記弾性体がコリオリ力により振動したときにこの振動成
分を圧電効果により検出する圧電検出部とが設けられ、
前記圧電駆動部への電力供給経路に、弾性体の駆動振動
数を圧電検出部の共振周波数に向けて変化させる容量素
子が設けられていることを特徴とするものである。

【００１１】上記弾性体は、エリンバなどの恒弾性材料
に駆動用の圧電素子と検出用の圧電素子とが貼着された
もの、あるいは弾性体全体が圧電材料により形成され、
または恒弾性材料と圧電材料とが積層されて形成され、
この圧電材料に駆動用電極と検出用電極が設けられたも
のとして構成される。また、前記容量素子は、静電容量
が固定値とされたものを使用してもよいが、静電容量を
可変できる容量素子を使用することが好ましい。

【００１２】図３に示すように、上記容量素子を設ける
と、その静電容量が小さくなるにしたがって、圧電駆動
部の共振周波数ｆhを高くすることができる。よって駆
動側の共振周波数を、コリオリ力により弾性体が振動し
たときの圧電検出部の共振周波数ｆvに近づけ、さらに
は一致させることができる。

【００１３】また、前記容量素子と直列にインダクタン
ス素子を設けることができる。この場合、図８に示すよ
うに、容量素子の静電容量を変化させると、圧電駆動部
の共振周波数を基の共振周波数ｆhよりも高く、または
低く変化させることが可能になり、圧電駆動部の共振周
波数ｆhの調整幅を広くできる。

【００１４】さらに、上記において、図２または図７に
示すように、圧電駆動部に与えられる電圧を増幅する増
幅器を設け、この増幅器の増幅出力端から容量素子を経
て圧電駆動部至り、圧電駆動部への駆動電流の変動を抑
制する経路を設けることが好ましい。

【００１５】この構成では、図４または図９に示すよう
に、容量素子の静電容量を小さくして圧電駆動部の共振
周波数ｆhを高くなるように変化させるときに、圧電駆
動部に与えられる駆動電流が低下するのを防止でき、駆
動電流を常に一定にできる。これは増幅出力端に設けら
れた容量素子により圧電振動子の制動容量Ｃｄの影響を
相殺（キャンセル）できることによる。増幅器の増幅利
得がｎのとき、増幅器出力端に設けられる容量素子の静
電容量Ｃｓを前記制動容量Ｃｄの（ｎ−１）倍とし、ま
たはこれと近似したものとすることが好ましい。

【００１６】さらに、上記において、圧電駆動部と並列
なインダクタンス素子を設けることが可能である。

【００１７】このインダクタンス素子を設けることによ
り、容量素子の静電容量の変化に対する圧電駆動部の共
振周波数ｆhの変動幅を広くできる。

【００１８】また、上記インダクタンス素子はコイルな
ど比較的大型の電子部品であり、ＩＣ化が困難である。
よってインダクタンス素子と同じ働きをするものとし
て、抵抗素子と容量素子およびオペアンプを有して、等
価インダクタンスを得るインピーダンス変換回路また
は、容量素子とオペアンプにより構成された負性素子を
使用することが可能である。

【００１９】さらに、本発明の駆動装置として、圧電検
出部からの出力を増幅する増幅器と、抵抗素子および容
量素子とから成る発振回路とを有する自励発振回路を用
いることができる。この自励発振回路において、前記発
振回路からの発振出力が前記圧電駆動部に与えられる経
路に、弾性体の駆動振動数を圧電検出部の共振周波数に
向けて変化させる容量素子が設けられる。

【００２０】また、上記自励発振回路において、発振出
力が圧電駆動部に与えられる経路に、容量素子とインダ
クタンス素子を設けることができ、またこれらと共に増
幅器と容量素子とから構成される駆動電流の変動を抑制
する回路を設けることも可能である。さらには、圧電駆
動部と並列にインダクタンス素子または前記インピーダ
ンス変換回路あるいは負性素子を接続することも可能で
ある。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１は本
発明の第１実施例の振動型ジャイロスコープの駆動装置
を示す回路図である。弾性体Ａは、平板状または平板の
２脚音叉形状あるいは３脚の音叉形状、または角柱形状
であり、直交する２方向へ振動可能なものである。弾性
体Ａに圧電駆動部１と圧電検出部２とが設けられてい
る。例えば弾性体Ａが、エリンバなどの恒弾性材料に駆
動用の圧電素子と検出用の圧電素子が設けられている場
合には、駆動用の圧電素子が圧電駆動部１となり、検出
用の圧電素子が圧電検出部２となる。また弾性体Ａ全体
が圧電材料で構成されている場合、または恒弾性材料と
圧電材料の積層体により構成されている場合には、駆動
電極が設けられている部分の圧電材料が圧電駆動部１と
なり、検出電極が設けられている部分の圧電材料が圧電
検出部２となる。

【００２２】この振動型ジャイロスコープでは、交流駆
動電源部３から圧電駆動部１に駆動電力が与えられる
と、圧電駆動部１により弾性体Ａが所定方向へ振動させ
られる。この弾性体Ａが回転系内に置かれると、弾性体
Ａに対し前記駆動方向と直交するコリオリ力が作用し、
弾性体Ａの駆動振動とコリオリ力による振動とが合成さ
れた振動を生じる。このコリオリ力による振動成分は、
圧電検出部２から検出電圧Ｖ１として取り出される。

【００２３】図１の実施例では、交流駆動電源部３から
圧電駆動部１への経路に、圧電駆動部１の共振周波数ｆ
hを変化させるための容量素子４（静電容量Ｃｖ）が設
けられている。容量素子４は静電容量Ｃｖが固定値とな
るものであってもよいが、静電容量Ｃｖを可変できる可
変容量素子であることが好ましい。

【００２４】図３に示すように、上記容量素子４を設け
ることにより、圧電駆動部１の共振周波数ｆh（圧電駆
動部により弾性体Ａを駆動するときの共振周波数）を、
圧電検出部２の共振周波数ｆv（コリオリ力により弾性
体Ａが振動するときの共振周波数）に向けて変化させる
ことが可能である。すなわち、圧電駆動部１の圧電振動
子が共振点で振動しているときの共振周波数は数１で示
される。図１では、図２１（Ｂ）に示す直列共振状態の
圧電駆動部１の圧電振動子に、静電容量Ｃｖの容量素子
４が直列に接続されたものとなり、共振周波数ｆhは、
数１のＣｍを数２のＣに置き換えたものと見ることがで
きる。

【００２５】

【数２】

【００２６】数２から、容量素子４の静電容量Ｃｖが無
限大であると、圧電駆動部１の共振周波数は、容量素子
４が設けられていないときの基の共振周波数ｆhに限り
なく近づき、静電容量Ｃｖを小さくすると、数２のＣが
小さくなり、数１の共振周波数が高くなる。したがっ
て、圧電検出部２の共振周波数ｆvが、圧電駆動部１の
共振周波数ｆvよりも高い場合には、前記容量素子４を
設けその静電容量Ｃｖを小さくすることにより、圧電駆
動部１の共振周波数を、圧電検出部２の共振周波数ｆｖ
に近づけまたは一致させることができる。ただし図１に
示すように、圧電駆動部１への駆動電力の供給経路に容
量素子４を設けたものでは、図３に示すように、容量素
子４の静電容量Ｃｖを小さくし、圧電駆動部１の共振周
波数を高くしていくにしたがって、圧電駆動部１の圧電
振動子に流れる電流すなわち駆動電流Ｉが低下してい
く。

【００２７】そこで、図２に示す実施例では、圧電駆動
部１の一端の電圧を大きくするための増幅器５が設けら
れ、この増幅器５の増幅出力端から容量素子６（静電容
量Ｃｓ）を経て圧電駆動部１に至る経路（駆動電流Ｉの
変動を抑制するための経路）が設けられている。前記容
量素子６は、圧電振動子の制動容量Ｃｄの影響を低減さ
せる役割を発揮する。また増幅器５の利得は抵抗値Ｒ１
とＲ２とで設定される。

【００２８】図５は、図２に示す駆動装置を等価回路に
置き換えたものである。ここでは、圧電駆動部１の圧電
振動子が共振点付近で駆動されているものとし、圧電振
動子をＬｍ、Ｃｍ、Ｒｍの直列共振辺および制動容量Ｃ
ｄで示している。またＬｍ、Ｃｍ、Ｒｍの直列共振辺の
インピーダンスをＺｍで示している。また増幅器５の増
幅利得をｎとする。図５においてととの電流ルー
プから数３が導かれる。

【００２９】

【数３】

【００３０】図５における（ａ）点でのキリヒホッフの
電流則から数４が得られる。

【００３１】

【数４】

【００３２】数３と数４を整理すると数５が得られる。

【００３３】

【数５】

【００３４】上記において圧電振動子の直列共振辺のイ
ンピーダンスＺｍは、数６であるから、これを数５に代
入すると、数７が得られる。

【００３５】

【数６】

【００３６】

【数７】

【００３７】数７から圧電振動子の直列共振辺に流れる
電流Ｉｍの、共振点でのレベルは数８となる。

【００３８】

【数８】

【００３９】数８において、共振点を変化させるために
容量素子４の静電容量Ｃｖを変動させたときに、電流Ｉ
ｍの共振点でのレベルを一定にする条件は、数９であ
り、よって数１０である。

【００４０】

【数９】

【００４１】

【数１０】

【００４２】上記数１０から、増幅器５の増幅利得がｎ
のとき、増幅器５の増幅出力端と圧電駆動部１との間に
設けられる容量素子６の静電容量Ｃｓを、圧電振動子の
制動容量Ｃｄの（ｎ−１）倍に設定すると、容量素子４
の静電容量Ｃｖを小さくして、圧電駆動部の共振周波数
を、圧電検出部２の共振周波数ｆvに向けて変化させて
も、図４に示すように、圧電振動子に与えられる駆動電
流が低下しなくなる。これは、前記静電容量Ｃｓにより
制動容量Ｃｄが打ち消されまたは制動容量Ｃｄの影響が
低減していることを意味している。前記数７により、圧
電振動子の共振周波数ｆhを求めると、数１１となる。

【００４３】

【数１１】

【００４４】容量素子４と６および増幅器５が設けられ
ていないときの、圧電振動子の共振周波数ｆは数１で示
した通りである。よって、図２と図５に示す装置おい
て、圧電振動子の共振周波数を変化させることのできる
帯域Δｆは、数１２に示す通りである。

【００４５】

【数１２】

【００４６】例えばＬｍ＝４２．６１Ｈ、Ｃｍ＝５．２
６ｐＦ、Ｒｍ＝４．３８ｋΩ、Ｃｄ＝７１４ｐＦの圧電
振動子について考える。駆動電圧（入力電圧）をＶ＝１
ボルトとし、増幅器の増幅利得ｎを２４倍とすると、数
１０からＣｓ＝３２．２ｐＦである。ここで、Ｃｖ＝１
ｐＦとすると、圧電振動子の共振周波数をΔｆ＝３６．
１Ｈｚだけ高くすることができる。増幅器５と容量素子
４と６が設けられていない場合の、圧電駆動部１の共振
周波数ｆhと、コリオリ力による振動を検出する圧電検
出部の共振周波数ｆvとの差がΔｆ＝３６．１Ｈｚの範
囲内であれば、容量素子４の静電容量Ｃｖの調整によ
り、前記共振周波数ｆhを圧電検出部の共振周波数ｆvに
一致させまたは近似させることが可能であり、図２０に
示すように、コリオリ力の検出出力Ｖ１を高くできる。

【００４７】なお、増幅器５の増幅利得ｎと、容量素子
６の静電容量Ｃｓと、制動容量Ｃｄとの関係は、数１０
に示すように設定しておくことが好ましいが、例えばＣ
ｓが正確にＣｄの（ｎ−１）倍でなくても、圧電駆動部
１の共振周波数ｆhを変化させるときの駆動電流Ｉの低
下を抑制できる効果を発揮できる。

【００４８】図６は本発明の第２実施例の振動型ジャイ
ロスコープの駆動装置を示す回路図である。図６に示す
駆動装置では、図１に示す装置において、容量素子４と
直列にインダクタンス素子７（自己インダクタンスＬ
ｖ）を接続している。図６に示す実施例では、図２１
（Ａ）に示す圧電振動子のＣｍに対し、静電容量Ｃｖが
直列に接続され、且つＬｍに対しインダクタンスＬｖが
直列に接続されたものとして見ることができる。よって
数１に示す共振周波数に関しては、Ｃｖを無限大にした
ときに、共振周波数がｆhに限りなく近づくのではな
く、ｆhよりも低い周波数に限りなく近づく。この漸近
する周波数は、ＬｍとＬｖとで決められるものとなる。

【００４９】よって、図８に示すように、容量素子４の
静電容量Ｃｖを小さくすることにより、圧電駆動部１の
共振周波数を基の共振周波数ｆhよりも高くでき、また
静電容量Ｃｖを大きくすることにより、圧電駆動部１の
共振周波数を基の共振周波数ｆhよりも低くでき、前記
漸近する周波数に近づけることができる。

【００５０】したがって、図６に示す実施例では、図１
に示す実施例に比べて共振周波数の調整範囲を広くとる
ことができる。例えば、容量素子４とインダクタンス素
子７を有していないときの圧電駆動部１の共振周波数ｆ
hよりも、コリオリ力を検出する圧電検出部２の共振周
波数ｆvの方が大きい場合には、容量素子４の静電容量
Ｃｖを小さくすることにより、圧電駆動部１の共振周波
数を圧電検出部２の共振周波数ｆvに近づけまたは一致
させることができる。また、圧電駆動部１の共振周波数
ｆhよりも、コリオリ力による圧電検出部２の共振周波
数ｆvの方が低い場合には、静電容量Ｃｖを大きくする
ことにより、圧電駆動部１の共振周波数ｆhを圧電検出
部２の共振周波数ｆvに近づけまたは一致させることが
できる。ただし、図６に示す実施例では、容量素子４の
静電容量Ｃｖを小さくして、圧電駆動部１の共振周波数
を高くするにしたがって、圧電駆動部１を構成する圧電
振動子に与えられる駆動電流Ｉが低下する。

【００５１】したがって、図７に示すように、増幅器５
と容量素子６とから成る駆動電流の変動を抑制する回路
を用いるのが好ましい。また、図７に示す実施例は、図
２に示す実施例において、容量素子４に直列にインダク
タンス素子７を設けたものに相当している。図７に示す
実施例においても、増幅器５の増幅利得をｎとしたとき
に、容量素子６の静電容量Ｃｓを制動容量Ｃｄの（ｎ−
１）倍にすることにより、図９に示すように、圧電駆動
部１の共振周波数が変化したときに、圧電駆動部１の圧
電振動子に流れる駆動電流Ｉの低下が生じなくなる。

【００５２】図６または図７に示す実施例では、容量素
子４の静電容量Ｃｖを変化させたときの圧電駆動部１の
共振周波数の調整幅を広くでき、静電容量Ｃｖを選ぶこ
とにより、圧電駆動部１の共振周波数ｆhを、コリオリ
力により成分を検出する圧電検出部２の共振周波数ｆv
に近づけまたは一致させることが容易になる。

【００５３】図１０は本発明の第３実施例による振動型
ジャイロスコープの駆動装置を示す回路図である。図１
０に示す実施例は、図６に示す実施例に対し、圧電駆動
部１と並列なインダクタンス素子８（インダクタンスＬ
ｄ）が付加されたものである。このインダクタンス素子
８を設けることにより、圧電駆動部１を構成する圧電振
動子の制動容量Ｃｄとインダクタンス素子８とで並列共
振が生じ、制動容量Ｃｄの影響を低減できる。その結
果、図１２に示すように、容量素子４の静電容量Ｃｖを
変化させたときに、圧電振動子の共振周波数の可変範囲
を広くできる。図１０は、インダクタンス素子８により
圧電駆動部１の制動容量Ｃｄを低減することにより、静
電容量Ｃｖの変化に対する共振周波数の可変範囲を広く
できるものであるが、制動容量Ｃｄの影響を最も小さく
できるときの、インダクタンスＬｄと制動容量Ｃｄとの
関係は、数１３に示す通りである。

【００５４】

【数１３】

【００５５】なお図１０の実施例においても、図１２に
示すように、共振周波数が高くなるにしたがって、圧電
振動子の駆動電流Ｉが低下する。よって図１０の実施例
においても、図１１に示すように、増幅器５と容量素子
６を設けることが好ましい。この回路を付加することに
より、図１３に示すように、圧電駆動部１の共振周波数
を変化させたときの駆動電流Ｉの低下を防止できる。こ
の場合も、容量素子６の静電容量Ｃｓと制動容量Ｃｄの
最も好ましい関係は数１０に示す通りである。

【００５６】なお、上記のインダクタンス素子８は、図
１および図２に示す実施例において、圧電駆動部１と並
列に接続してもよい。図１と図２において、インダクタ
ンス素子８を付加することにより、容量素子４の静電容
量Ｃｖの変化による共振周波数の調整範囲を広くでき
る。

【００５７】次に、上記インダクタンス素子８を設ける
場合、コイルなどのインダクタンス素子は外形寸法が大
きいため、回路の小型化とＩＣ化に適していない。そこ
で、図１４および図１５に示すインピーダンス変換回路
を用いると、インダクタンスＬｄと等価的な回路を構成
できる。この回路はＩＣ化が可能であるため、インダク
タンス素子８を設けるものよりも回路を小型に構成でき
る。図１４のＺ１からＺ５は、各素子のインピーダンス
を示しており、これらのインピーダンスの比を求めるた
めのオペアンプ１１、１２が設けられている。Ｚ１＝Ｚ
２のとき、入力インピーダンスをＺｉｎとすると、これ
は数１４で表わされる。

【００５８】

【数１４】

【００５９】図１５に示すように、Ｚ３を抵抗Ｒ３のイ
ンピーダンス、Ｚ４を静電容量Ｃ４のインピーダンス、
Ｚ５を抵抗Ｒ５のインピーダンスとすると、数１５で示
す等価インダクタンスＬｅｑが得られる。

【００６０】

【数１５】

【００６１】図１５のインピーダンス変換回路を、図１
１に示すインダクタンス素子Ｌｄの代わりとして、圧電
駆動部１と並列に接続することにより、圧電振動子の制
動容量の影響を低減し、容量素子４の静電容量Ｃｖの変
化に対する、共振周波数の調整幅を広くできる。なお、
前記各実施例のインダクタンス素子７の代わりに、図１
５に示すインピーダンス変換回路を用いて等価インダク
タンスを構成することも可能である。

【００６２】次に、図１０と図１１に示すインダクタン
ス素子８の代わりに、図１６に示す負性素子「−Ｃ」を
用いることにより、インダクタンスＬｄを設けたのと同
じ効果を得ることができる。この負性素子は、オペアン
プと抵抗と静電容量とで構成でき、回路的には、小型の
ものとなる。図１６の回路における入力アドミッタンス
Ｙｉｎは数１６で表わされる。

【００６３】

【数１６】

【００６４】インピーダンスＺ６を静電容量Ｃで構成す
ると、Ｙ６＝Ｓ・Ｃとなる、よって

【００６５】

【数１７】

【００６６】となり、負性素子を実現できる。次に、図
１７は、振動型ジャイロスコープの駆動装置として、圧
電駆動部１と圧電検出部２を含む自励発振回路を構成し
たものであり、この自励発振回路に、図２に示す容量素
子４（静電容量Ｃｖ）、増幅器５および容量素子６（静
電容量Ｃｓ）から成る、圧電駆動部１の共振周波数ｆh
を、コリオリ力を検出する圧電検出部の共振周波数に向
けて変化させる調整回路を付加したものである。

【００６７】上記自励発振回路は、圧電検出部２からの
出力が、電圧フォロワ１５を介して増幅器１４に与えら
れる。増幅器１４の増幅利得は抵抗Ｒ６とＲ７で決めら
れる。増幅器１４からの増幅出力は積分型の位相発振器
となるＩＣ回路１６に与えられ、ＩＣ回路１６からの発
振出力が駆動電力として圧電駆動部１に与えられる。こ
の自励発振回路中に図２に示したのと同じ圧電振動子の
共振周波数を変化させる回路を付加したものである。

【００６８】なお、図１７に示す回路において、増幅器
５と容量素子６を設けず、容量素子４のみを設けてもよ
いが、図４に示すように圧電振動子の駆動電流を安定さ
せるためには、増幅器５と容量素子６を設けることが好
ましい。また図１７の回路において、容量素子４と直列
なインダクタンス素子７を設けてもよい。あるいは図１
１に示すようにインダクタンス素子８を圧電駆動部１と
並列に設けてもよい。さらにこのインダクタンス素子８
の代わりに図１５に示すインピーダンス変換回路また
は、図１６に示す負性素子を用いてもよい。

【００６９】

【発明の効果】以上のように本発明では、振動型ジャイ
ロスコープの圧電駆動部に交流駆動電源部から駆動電力
が与えられ、または圧電駆動部と圧電検出部を含む自励
発振回路が構成されて、圧電駆動部により弾性体が駆動
されるものにおいて、圧電駆動部の共振周波数を圧電検
出部の共振周波数に電気的に近似させまたは一致させる
ことが可能である。よって従来のように、弾性体を機械
的にトリミングする必要がなく、共振周波数の調整作業
が簡単になる。また機械的なトリミングに比べて圧電駆
動部の共振周波数を圧電検出部の共振周波数に近似させ
または一致させる精度を高くできる。

【００７０】特に電圧を増幅する増幅器と、この増幅出
力端に設けられた容量素子を有して、圧電駆動部への駆
動電流の変動を抑制する回路を設けると、圧電駆動部の
共振周波数を変化させるときの圧電振動子の駆動電流の
低下を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の振動型ジャイロスコープ
の駆動装置を示す回路図、

【図２】図１に示す駆動装置に、増幅器と容量素子から
成る駆動電流の変動を抑制する回路を付加した駆動装置
を示す回路図、

【図３】図１に示す駆動装置での共振周波数の変化と、
圧電駆動部の駆動電流との関係を示す線図、

【図４】図２に示す駆動装置での共振周波数の変化と、
圧電駆動部の駆動電流との関係を示す線図、

【図５】図２に示す回路にて制動容量Ｃｄと静電容量Ｃ
ｓとの関係を計算するための等価回路図、

【図６】本発明の第２実施例の振動型ジャイロスコープ
の駆動装置を示す回路図、

【図７】図６に示す駆動装置に、増幅器と容量素子から
成る駆動電流の変動を抑制する回路を付加した駆動装置
を示す回路図、

【図８】図６に示す駆動装置での共振周波数の変化と、
圧電駆動部の駆動電流との関係を示す線図、

【図９】図７に示す駆動装置での共振周波数の変化と、
圧電駆動部の駆動電流との関係を示す線図、

【図１０】本発明の第３実施例の振動型ジャイロスコー
プの駆動装置を示す回路図、

【図１１】図１０に示す駆動装置に、増幅器と容量素子
から成る駆動電流の変動を抑制する回路を付加した駆動
装置を示す回路図、

【図１２】図１０に示す駆動装置での共振周波数の変化
と、圧電駆動部の駆動電流との関係を示す線図、

【図１３】図１１に示す駆動装置での共振周波数の変化
と、圧電駆動部の駆動電流との関係を示す線図、

【図１４】図１０、図１１に示すインダクタンス素子８
の代わりに使用できるインピーダンス変換回路を示す回
路図、

【図１５】図１４のインピーダンス変換回路の具体的な
例を示す回路図、

【図１６】図１０、図１１に示すインダクタンス素子８
の代わりに使用できる負性素子を示す回路図、

【図１７】圧電駆動部と圧電検出部を含む自励発振回路
において、圧電駆動部の共振周波数を変化させる調整回
路が付加された駆動装置を示す回路図、

【図１８】従来の振動型ジャイロスコープの駆動装置を
示す回路図、

【図１９】圧電駆動部と圧電検出部の共振周波数とアド
ミッタンスとの関係を示す線図、

【図２０】圧電駆動部と圧電検出部とで共振周波数が一
致しているときと一致していないときとでの、入力電圧
に対する出力電圧の比を示す線図、

【図２１】（Ａ）は圧電振動子が共振点付近で振動して
いるときの等価回路図、（Ｂ）は共振点で振動している
ときの等価回路図である。

【符号の説明】

Ａ 弾性体 １ 圧電駆動部 ２ 圧電検出部 ３ 交流駆動電源部 ４ 共振周波数を変化させる容量素子 ５ 増幅器 ６ 増幅器の出力端に接続される容量素子 ７ インダクタンス素子 ８ 圧電駆動部と並列に設けられるインダクタンス素
子、 １１、１２、１３ オペアンプ １４ 増幅器 １５ 電圧フォロワ １６ 発振回路となるＬＣ回路

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電効果により弾性体を振動させる圧電
   駆動部と、振動している前記弾性体がコリオリ力により
   振動したときにこの振動成分を圧電効果により検出する
   圧電検出部とが設けられ、前記圧電駆動部への電力供給
   経路に、弾性体の駆動振動数を圧電検出部の共振周波数
   に向けて変化させる容量素子が設けられていることを特
   徴とする振動型ジャイロスコープの駆動装置。
2. 【請求項２】 圧電効果により弾性体を振動させる圧電
   駆動部と、振動している前記弾性体がコリオリ力により
   振動したときにこの振動成分を圧電効果により検出する
   圧電検出部と、前記圧電検出部からの出力を増幅する増
   幅器と、抵抗素子および容量素子とから成る発振回路と
   が設けられ、この発振出力が前記圧電駆動部に与えられ
   る経路に、弾性体の駆動振動数を圧電検出部の共振周波
   数に向けて変化させる容量素子が設けられていることを
   特徴とする振動型ジャイロスコープの駆動装置。
3. 【請求項３】 前記容量素子と直列のインダクタンス素
   子が設けられている請求項１または２記載の振動型ジャ
   イロスコープの駆動装置。
4. 【請求項４】 圧電駆動部に与えられる電圧を増幅する
   増幅器が設けられ、この増幅器の増幅出力端から容量素
   子を経て圧電駆動部に至り、圧電駆動部への駆動電流の
   変動を抑制する経路が設けられている請求項１ないし３
   のいずれかに記載の振動型ジャイロスコープの駆動装
   置。
5. 【請求項５】 圧電駆動部と並列なインダクタンス素子
   が設けられている請求項１ないし４のいずれかに記載の
   振動型ジャイロスコープの駆動装置。
6. 【請求項６】 抵抗素子と容量素子およびオペアンプを
   有して、等価インダクタンスを得るインピーダンス変換
   回路が設けられ、これが圧電駆動部と並列に接続されて
   いる請求項１ないし４のいずれかに記載の振動型ジャイ
   ロスコープの駆動装置。
7. 【請求項７】 容量素子とオペアンプにより構成された
   負性素子が設けられ、これが圧電駆動部と並列に接続さ
   れている請求項１ないし４のいずれかに記載の振動型ジ
   ャイロスコープの駆動装置。