JPH10111132A - 振動ジャイロ - Google Patents
振動ジャイロInfo
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- JPH10111132A JPH10111132A JP8282986A JP28298696A JPH10111132A JP H10111132 A JPH10111132 A JP H10111132A JP 8282986 A JP8282986 A JP 8282986A JP 28298696 A JP28298696 A JP 28298696A JP H10111132 A JPH10111132 A JP H10111132A
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Abstract
い振動ジャイロを得る。 【解決手段】 振動ジャイロ10は、2つの圧電体基板
14,16を接合層18で接合した音叉形の振動体12
を含む。2つの圧電体基板14,16を、互いに逆向き
に分極する。圧電体基板14の外側主面に、音叉形状に
沿って、2つの駆動用電極20,22を形成する。圧電
体基板16の外側主面において、振動体12の2つの脚
部のそれぞれに、検出用電極24,26を形成する。駆
動用電極20,22間に発振回路30を接続し、振動体
12の2つの脚部が開閉するように振動させる。検出用
電極24,26の出力信号を差動回路32に入力し、差
動回路32に、同期検波回路34,積分回路36,直流
増幅回路38を順次接続する。
Description
し、特にたとえば、カメラの手振れ防止、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使用さ
れる振動ジャイロに関する。
斜視図であり、図7はその平面図である。振動ジャイロ
1は、音叉形の振動体2を含む。振動体2は、たとえば
LiTaO3 圧電単結晶を音叉形に切りだすことによっ
て形成されており、太い実線矢印で示す方向に分極され
ている。振動体2の一方の脚部の対向面には、それぞれ
脚部の長手方向に延びる駆動用電極3a,3b,4a,
4bが形成される。ここで、駆動用電極3a,4aは互
いに対向するように形成され、駆動用電極3b,4bも
互いに対向するように形成される。さらに、振動体2の
4つの側面には、それぞれ1つずつ検出用電極5a,5
b,5c,5dが形成される。
電極3a,3b間に駆動信号が与えられる。それによっ
て、破線矢印で示すように、駆動用電極3a,4a間お
よび駆動用電極3b,4b間に、逆向きの電界が印加さ
れる。それによって、振動体2は、2つの脚部が開いた
り閉じたりするように振動する。この状態で、振動体2
の軸を中心として回転角速度が加わると、振動体2の振
動方向と直交する向きにコリオリ力が働く。このコリオ
リ力によって、振動体2の振動方向が変わり、たとえば
検出用電極5a,5b間から、コリオリ力に対応した信
号が出力される。したがって、検出用電極5a,5b間
の出力信号を測定すれば、振動ジャイロ1に加わった回
転角速度を検出することができる。
うな従来の振動ジャイロでは、検出用電極を振動体の脚
部の4つの面に形成する必要があり、特に2つの脚部間
の電極の製造が面倒である。また、振動体の2つの脚部
に、駆動用電極および検出用電極が個別に形成されてい
る。そのため、コリオリ力によって生じる一方の脚部の
振動方向の変化のみが検出され、検出効率が悪い。さら
に、駆動用電極に駆動信号を与えることによって、片方
の脚部が励振されるため、振動体の振幅が小さく、低電
圧駆動が困難である。
造が簡単で、励振効率および検出効率の高い振動ジャイ
ロを提供することである。
つの圧電体基板を接合して形成された振動体と、一方の
圧電体基板の外側主面において音叉形に沿って形成され
る2つの駆動用電極と、他方の圧電体基板の外側主面に
おいてそれぞれの脚部に形成される2つの検出用電極と
を含み、2つの圧電体基板は互いに逆向きに分極され
た、振動ジャイロである。この振動ジャイロにおいて、
振動体は、2つの圧電体基板を接着することによって形
成することができる。また、振動体は、圧電体セラミッ
クグリーンシートを積層したのち一体焼成することによ
って形成してもよい。さらに、この発明は、単結晶基板
の熱分極反転現象を利用することによって形成される互
いに逆向きに分極された音叉形の振動体と、振動体の対
向主面の一方側において音叉形に沿って形成される2つ
の駆動用電極と、振動体の対向主面の他方側においてそ
れぞれの脚部に形成される2つの検出用電極とを含む、
振動ジャイロである。
板を接合することにより、バイモルフ型の振動体とな
る。駆動用電極が振動体の音叉形に沿って形成されてお
り、駆動用電極に駆動信号を与えることによって、振動
体の両脚部が励振される。このときの振動は、両脚部が
開いたり閉じたりするような振動であり、回転角速度が
加わると、2つの脚部には逆向きのコリオリ力が働く。
そのため、2つの脚部に形成された検出用電極からは逆
位相の信号が出力され、これらの出力信号の差をとるこ
とにより、コリオリ力に対応した大きい信号を得ること
ができる。
面にのみ電極を形成すればよく、2つの脚部間に電極を
形成する必要がないため、振動ジャイロの製造が簡単で
ある。また、駆動信号を与えることによって、振動体の
両方の脚部が励振されるので、励振効率がよく、低電圧
で振幅の大きい振動をさせることができる。さらに、2
つの検出用電極からの出力信号の差をとることによっ
て、コリオリ力に対応した大きい信号を得ることができ
るため、検出効率をよくすることができる。
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。
ジャイロの一例を示す斜視図である。ここで、図1は振
動ジャイロを一方側からみた斜視図であり、図2は振動
ジャイロを他方側からみた斜視図である。振動ジャイロ
10は、音叉形の振動体12を含む。振動体12は、図
3に示すように、たとえば音叉形の第1の圧電体基板1
4および第2の圧電体基板16を接合することによって
形成される。これらの第1の圧電体基板14および第2
の圧電体基板16は、エポキシ樹脂などの接合層18で
接合される。第1の圧電体基板14および第2の圧電体
基板16は、太い実線矢印で示すように、互いに逆向き
の厚み方向に分極される。第1の圧電体基板14の外側
主面には、振動体12の音叉形に沿って、2つの駆動用
電極20,22が形成される。また、第2の圧電体基板
16の外側主面には、それぞれの脚部に検出用電極2
4,26が形成される。
うに、外側の駆動用電極22が、電源電圧の中間点に接
続されるとともに、2つの駆動用電極20,22間に発
振回路30が接続される。発振回路30は、たとえば増
幅回路と位相補正回路とを含み、駆動用電極22から出
力される信号を増幅し、位相補正して駆動用電極20に
与えられる。これにより、振動体12の分極方向と直交
する向きに電界が印加され、音叉状の振動体12が開い
たり閉じたりするようにして振動する。
32に接続される。差動回路32は、たとえばオペアン
プや抵抗などによって構成される。さらに、差動回路3
2の出力端は、同期検波回路34に接続される。同期検
波回路34では、たとえば発振回路30の信号に同期し
て、差動回路30の出力信号が検波される。同期検波回
路34の出力信号は、積分回路36で直流信号に変換さ
れる。さらに、積分回路36の出力信号は、直流増幅回
路38で増幅される。
0,22間に信号を与えることにより、振動体12の脚
部が開いたり閉じたりするように振動する。このとき、
振動体12の2つの脚部は、分極方向に対して同じ状態
で振動するため、検出用電極24,26から出力される
信号は同じである。そのため、差動回路32からは、信
号が出力されない。
2の2つの脚部に平行な軸を中心として回転角速度ωが
加わると、無回転時の振動と直交する向きにコリオリ力
が働く。このコリオリ力によって、振動体12の2つの
脚部の振動方向が変わる。そのため、検出用電極24,
26からは、コリオリ力に対応した信号が出力される。
このとき、コリオリ力は、2つの脚部に対して互いに逆
向きに働くため、振動体12の2つの脚部は互いに逆向
きに変位する。そのため、検出用電極24,26から出
力される信号は、互いに逆位相の信号となる。したがっ
て、差動回路32で検出用電極24,26の出力信号の
差をとれば、コリオリ力に対応した大きい信号を得るこ
とができる。
34で、発振回路30の信号に同期して検波される。そ
れにより、差動回路32の出力信号の正部分のみまたは
負部分のみが検波される。同期検波回路34の出力信号
は積分回路36で直流信号に変換され、さらに直流増幅
回路38で増幅される。検出用電極24,26からの出
力信号のレベルは、振動体12の脚部の変位の大きさに
よって決まるため、大きいコリオリ力が働くと、主力信
号のレベルは大きくなる。したがって、直流増幅回路3
8の出力信号のレベルから、回転角速度の大きさを検出
することができる。
振動体12の2つの脚部にかかるコリオリ力の方向が変
わる。そのため、2つの検出用電極24,26から出力
される信号の位相も変わり、差動回路32からは、回転
角速度の方向によって、逆位相の信号が出力される。し
たがって、同期検波回路34では、一方向に回転角速度
が加わったとき信号の正部分が検波されるとすると、他
方向に回転角速度が加わったとき信号の負部分が検波さ
れる。そのため、回転角速度の加わる方向によって、直
流増幅回路38の出力信号の極性が変わる。つまり、直
流増幅回路38の出力信号の極性から、回転角速度の加
わった方向を知ることができる。
0,22が、音叉形の振動体12に沿って形成されてい
る。したがって、これらの駆動用電極20,22に駆動
信号を与えることにより、2つの脚部が駆動される。そ
のため、一方の脚部に形成された駆動用電極に駆動信号
を与える従来の振動ジャイロに比べて、振動体12に振
動を発生させるための励振効率を高くすることができ、
低電圧で振幅の大きい振動をさせることができる。ま
た、振動体12の2つの脚部に形成された検出用電極か
らの出力信号の差をとることにより、コリオリ力に対応
した大きい信号を出力させることができる。そのため、
回転角速度の検出感度を高めることができる。さらに、
振動体12の対向主面に駆動用電極20,22および検
出用電極24,26が形成され、2つの脚部の間に電極
を形成する必要がないため、振動ジャイロ10の製造が
簡単である。
の圧電体基板14,16を接合してバイモルフ構造とし
たが、2つの圧電体セラミックグリーンシートを電極ペ
ーストなどで積層し、一体焼成することによって振動体
12を形成してもよい。この場合、焼成されてできた2
つの基板の間に接合層としての電極が形成される。した
がって、振動体12の対向主面に外部電極を形成し、接
合層と外部電極との間に電界を印加することにより、2
つの基板が互いに逆向きに分極される。そして、エッチ
ングなどによって外部電極を加工し、駆動用電極20,
22および検出用電極24,26を形成すればよい。
3 などの単結晶基板を音叉形に形成し、熱分極反転現象
を用いて部分的に逆向きの分極とし、疑似バイモルフ構
造としてもよい。この場合、振動体12全体が同一材料
で形成されているため、熱などの影響により振動体に歪
みが生じることを防ぐことができる。
た斜視図である。
図である。
図である。
ための回路を示す図解図である。
たときに振動体に働く力を示す図解図である。
る。
ある。
Claims (4)
- 【請求項1】 音叉形の2つの圧電体基板を接合して形
成された振動体、 一方の前記圧電体基板の外側主面において音叉形に沿っ
て形成される2つの駆動用電極、および他方の前記圧電
体基板の外側主面においてそれぞれの脚部に形成される
2つの検出用電極を含み、 2つの前記圧電体基板は互いに逆向きに分極された、振
動ジャイロ。 - 【請求項2】 前記振動体は、2つの圧電体基板を接着
することによって形成された、請求項1に記載の振動ジ
ャイロ。 - 【請求項3】 前記振動体は、圧電体セラミックグリー
ンシートを積層したのち一体焼成することによって形成
された、請求項1に記載の振動ジャイロ。 - 【請求項4】 単結晶基板の熱分極反転現象を利用する
ことによって形成される互いに逆向きに分極された音叉
形の振動体、 前記振動体の対向主面の一方側において音叉形に沿って
形成される2つの駆動用電極、および前記振動体の対向
主面の他方側においてそれぞれの脚部に形成される2つ
の検出用電極を含む、振動ジャイロ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28298696A JP3646759B2 (ja) | 1996-10-03 | 1996-10-03 | 振動ジャイロ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28298696A JP3646759B2 (ja) | 1996-10-03 | 1996-10-03 | 振動ジャイロ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10111132A true JPH10111132A (ja) | 1998-04-28 |
JP3646759B2 JP3646759B2 (ja) | 2005-05-11 |
Family
ID=17659731
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28298696A Expired - Lifetime JP3646759B2 (ja) | 1996-10-03 | 1996-10-03 | 振動ジャイロ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3646759B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6532817B1 (en) | 1998-05-06 | 2003-03-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Angular velocity sensor and process for manufacturing the same |
EP1369666A3 (en) * | 2002-06-04 | 2004-02-04 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Tuning fork vibrator, vibrating gyroscope using the same, electronic apparatus using the same, and manufacturing method of the same |
US7832272B2 (en) | 2006-07-21 | 2010-11-16 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Tuning fork vibrator and vibratory gyroscope using the same |
-
1996
- 1996-10-03 JP JP28298696A patent/JP3646759B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
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EP1369666A3 (en) * | 2002-06-04 | 2004-02-04 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Tuning fork vibrator, vibrating gyroscope using the same, electronic apparatus using the same, and manufacturing method of the same |
US6799461B2 (en) | 2002-06-04 | 2004-10-05 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Tuning fork vibrator, vibrating gyroscope using the same, electronic apparatus using the same, and manufacturing method of the same |
US6904802B2 (en) | 2002-06-04 | 2005-06-14 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Vibrating gyroscope using a tuning fork vibrator |
CN100397040C (zh) * | 2002-06-04 | 2008-06-25 | 株式会社村田制作所 | 音叉型振子、使用该音叉型振子的振动陀螺、使用该振动陀螺的电子装置及音叉型振子的制造方法 |
US7526852B2 (en) | 2002-06-04 | 2009-05-05 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method of manufacturing a tuning fork vibrator |
US7832272B2 (en) | 2006-07-21 | 2010-11-16 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Tuning fork vibrator and vibratory gyroscope using the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3646759B2 (ja) | 2005-05-11 |
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