JPH10307028A

JPH10307028A - 振動ジャイロ

Info

Publication number: JPH10307028A
Application number: JP9130505A
Authority: JP
Inventors: Akira Mori; 章森
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-05-02
Filing date: 1997-05-02
Publication date: 1998-11-17
Anticipated expiration: 2017-05-02
Also published as: JP3355993B2

Abstract

(57)【要約】【課題】組み立てやすい構造の振動ジャイロを得る。
また、互いに直交する３つの軸の周囲の回転角速度を検
出することができる振動ジャイロを得る。【解決手段】振動ジャイロ１０は、十字状の平板から
なる振動体１２を含み、その腕部１２ａ〜１２ｄ上に圧
電素子１８ａ〜１８ｄを形成する。腕部１２ａ〜１２ｄ
の先端部には、腕部の面と角度をもって延びる延長部と
して、重り２６を形成する。圧電素子１８ａの出力信号
を帰還信号として駆動信号をつくり、逆位相の駆動信号
を圧電素子１８ｂ，１８ｃに与えることにより、腕部１
２ａ，１２ｃと腕部１２ｂ，１２ｄとが逆相となるよう
に屈曲振動させる。検出用圧電素子１２ｄに、２つの出
力部を形成する。回転角速度によって生じるコリオリ力
により腕部１２ｄに捻じれが発生し、この捻じれに対応
した信号を検出用圧電素子１２ｄから出力させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は振動ジャイロに関
し、特にたとえば、振動体の屈曲振動を利用して回転角
速度に対応した信号を得ることができる振動ジャイロに
関する。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、従来の振動ジャイロの一例を
示す斜視図である。振動ジャイロ１は、音叉型の振動体
２を含む。振動体２の先端部には、板状の検出片３が形
成される。振動体２の２つの側面には、駆動用圧電素子
４が形成される。また、検出片３の側面には、検出用圧
電素子５が形成される。この振動ジャイロ１では、駆動
用圧電素子４に駆動信号を与えることによって、振動体
２が開閉するように逆向きに屈曲振動する。このとき、
検出片３は、その面に沿った方向に動くため、検出片３
には屈曲が生じない。そのため、検出用圧電素子５から
は信号が出力されず、振動ジャイロ１に回転角速度が加
わっていないことがわかる。この状態で、図１１に示す
ように、振動ジャイロ１の軸を中心として回転角速度ω
が加わると、コリオリ力によって、振動体２の振動方向
が変わり、検出片３が屈曲する。この検出片３の屈曲に
より、検出用圧電素子５から信号が出力され、この信号
を検出することにより、回転角速度を知ることができ
る。

【０００３】また、図１２は従来の振動ジャイロの他の
例を示す斜視図である。この振動ジャイロ６は、正３角
柱状の振動体７を含む。振動体７の３つの側面の中央部
には、それぞれ圧電素子８ａ，８ｂ，８ｃが形成され
る。さらに、振動体７の２つのノード点付近の稜線部
に、支持部材９が取り付けられる。この振動ジャイロ６
では、たとえば圧電素子８ｃに駆動信号を与えることに
より、振動体７は圧電素子８ｃ形成面に直交する向きに
屈曲振動する。このとき、圧電素子８ａ，８ｂの屈曲状
態は同じであるため、その出力信号は同じである。その
ため、圧電素子８ａ，８ｂの出力信号の差をとれば０に
なる。そして、図１２に示すように、振動体７の軸を中
心として回転角速度ωが加わると、コリオリ力によっ
て、振動体７の屈曲振動の向きが変わる。そのため、圧
電素子８ａ，８ｂの屈曲状態に差が生じ、これらの出力
信号にも差が生じる。したがって、圧電素子８ａ，８ｂ
の出力信号の差をとれば、コリオリ力の大きさに対応し
た信号を得ることができ、この信号から回転角速度を知
ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の振動ジャイロでは、圧電素子の配置が立体的であり、
組み立てにくい構造になっている。さらに、これらの振
動ジャイロは、１つの軸の回りの回転角速度しか検出す
ることができない。全ての向きの回転角速度を検出しよ
うとすれば、互いに直交する３つの軸の周囲の回転角速
度を検出する必要があるが、従来の振動ジャイロを用い
た場合、３つの振動ジャイロを使用する必要がある。

【０００５】それゆえに、この発明の主たる目的は、組
み立てやすい構造の振動ジャイロを提供することであ
る。また、この発明の別の目的は、互いに直交する３つ
の軸の周囲の回転角速度を検出することができる振動ジ
ャイロを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、４つの腕部
を有する十字状の平板からなる振動体と、振動体の中央
部から延びる４つの腕部の先端部において、腕部の面と
角度をもって延びるように形成される延長部と、振動体
上に形成され、振動体の中央部を中心として直交する腕
部を互いに逆相となるように屈曲振動させるための駆動
用圧電素子と、振動体の腕部の捻じれに対応した信号を
出力させるための検出用圧電素子とを含む、振動ジャイ
ロである。このような振動ジャイロにおいて、検出用圧
電素子は、少なくとも１つの腕部に形成され、かつ腕部
の幅方向に分割された複数の出力部を有する。また、検
出用圧電素子は振動体の４つの腕部に形成されてもよ
く、この場合、たとえば隣接する２つの腕部に形成され
た検出用圧電素子が駆動用圧電素子を兼用する。さら
に、４つの腕部に検出用圧電素子を形成した場合、直線
状に配置された一方の対向する腕部に沿う軸をｘ軸、直
線状に配置された他方の対向する腕部に沿う軸をｙ軸、
ｘ軸およびｙ軸の両方に直交する軸をｚ軸としたとき、
検出用圧電素子の出力信号からｘ軸に沿う２つの腕部の
同一方向の捻じれを検出するための第１の検出回路と、
検出用圧電素子の出力信号からｙ軸に沿う２つの腕部の
同一方向の捻じれを検出するための第２の検出回路と、
検出用圧電素子の出力信号からｘ軸またはｙ軸に沿う２
つの腕部の逆方向の捻じれを検出するための第３の検出
回路とが形成される。

【０００７】直交する腕部が逆相となるように屈曲振動
するため、振動体の中央部にある重心の位置が変わら
ず、安定した屈曲振動を得ることができる。この状態
で、振動ジャイロに回転角速度が加わると、コリオリ力
が発生する。このとき、腕部の先端部に腕部の面と角度
をもって延長部が形成されているため、この延長部の先
端側と腕部側とで、屈曲振動の速度が異なる。コリオリ
力の大きさは屈曲振動の速度に比例するため、延長部の
先端側と腕部側とで、コリオリ力の大きさに差が生じ
る。このコリオリ力の差により、振動体の腕部に捻じれ
が生じる。この腕部の捻じれにより、検出用圧電素子に
も捻じれが生じ、それに対応した信号が出力される。し
たがって、検出用圧電素子の出力信号を測定することに
より、振動ジャイロに加わった回転角速度を検出するこ
とができる。

【０００８】検出用圧電素子は、たとえば４つの腕部の
うちの１つだけに形成されてもよいし、全ての腕部に形
成されてもよい。この場合、検出用圧電素子は、腕部の
幅方向に向かって複数に分割された出力部が形成され
る。それにより、これらの出力部からは、その出力部の
形成された部分の捻じれに対応した信号が出力される。
したがって、これらの出力部からの信号の差をとること
により、腕部の捻じれに対応した大きい信号が得られ
る。

【０００９】特に、４つの腕部に検出用圧電素子を形成
した場合、互いに直交するｘ軸，ｙ軸およびｚ軸のまわ
りの回転角速度によって、腕部の捻じれに差が生じる。
そのため、これらの腕部の捻じれに対応した信号が、各
検出用圧電素子から出力される。したがって、これらの
腕部の捻じれの違いを検出できる３つの検出回路を形成
することにより、それぞれの軸のまわりの回転角速度を
検出することができる。

【００１０】この発明の上述の目的，その他の目的，特
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。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の一例を示す斜
視図である。振動ジャイロ１０は、十字状の平板で形成
される振動体１２を含む。振動体１２は、たとえば金属
材料などで形成される。振動体１２の中央部は、支持部
材１４で支持される。したがって、振動体１２の４つの
腕部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが、支持部材１４
を中心として、互いに直交するように配置される。ま
た、支持部材１４は、たとえば板状の基台１６に取り付
けられる。それにより、振動体１２は、基台１６と間隔
を隔てて固定される。

【００１２】振動体１２の４つの腕部１２ａ〜１２ｄ上
には、それぞれ圧電素子１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８
ｄが形成される。圧電素子１８ａは、図２に示すよう
に、たとえば圧電セラミックなどで形成される圧電層２
０ａを含む。圧電層２０ａの両面には、電極２２ａ，２
４ａが形成される。そして、一方の電極２４ａが、振動
体１２の腕部１２ａに接着される。また、図２および図
３に示すように、圧電素子１８ｂ，１８ｃは圧電層２０
ｂ，２０ｃを含み、その両面に電極２２ｂ，２４ｂおよ
び電極２２ｃ，２４ｃが形成される。そして、一方の電
極２４ｂ，２４ｃが、振動体１２の腕部１２ｂ，１２ｃ
に接着される。これらの圧電素子１８ａ，１８ｂ，１８
ｃは、振動体１２を屈曲振動させるための駆動用および
帰還信号を得るための帰還用として用いられる。

【００１３】また、図４に示すように、圧電素子１８ｄ
は圧電層２０ｄを含み、圧電層２０ｄの一方面上には、
分割された電極２２ｄ，２２ｅが形成される。さらに、
圧電層２０ｄの他方面上には、全面電極２４ｄが形成さ
れる。そして、この全面電極２４ｄが、振動体１２の腕
部１２ｄに接着される。このとき、電極２２ｄ，２２ｅ
は、腕部１２ｄの幅方向に２分割されるように配置され
る。この圧電素子１８ｄは、回転角速度に対応した信号
を得るための検出用圧電素子として用いられ、２つの電
極２２ｄ，２２ｅは、それぞれ２つの出力部として用い
られる。これらの圧電素子１８ａ〜１８ｄの圧電層２０
ａ〜２０ｄは、同じ方向、たとえば外側から腕部１２ａ
〜１２ｄ側に向かって分極される。なお、検出用圧電素
子としては、異なる２つの圧電素子を腕部１２ｄの幅方
向に並べて配置することにより形成してもよい。

【００１４】さらに、４つの腕部１２ａ，１２ｂ，１２
ｃ，１２ｄの先端部には、重り２６が形成される。重り
２６は、腕部１２ａ〜１２ｄの面と直交して延びるよう
に形成される。これらの重り２６は、振動体１２の腕部
１２ａ〜１２ｄから、角度をもって延びる延長部として
働く。

【００１５】圧電素子１８ａ〜１８ｃには、図５に示す
ように、駆動回路３０が接続される。駆動回路３０は、
増幅回路３２を含み、圧電素子１８ａの出力信号が帰還
信号として増幅回路３２に入力される。増幅回路３２の
出力信号は、位相回路３４で位相補正され、さらにＡＧ
Ｃ回路（自動利得制御回路）３６で振幅が調整される。
ＡＧＣ回路３６の出力信号は、駆動信号として圧電素子
１８ｂに与えられる。さらに、ＡＧＣ回路３６の出力信
号は、反転回路３８で位相反転され、駆動信号として圧
電素子１８ｃに与えられる。

【００１６】また、圧電素子１８ｄは、検出回路４０に
接続される。検出回路４０は差動回路４２を含み、この
差動回路４２に圧電素子１８ｄの電極２２ｄ，２２ｅか
らの出力信号が入力される。差動回路４２の出力信号
は、同期検波回路４４において、増幅回路３２の信号に
同期して検波される。同期検波回路４４の出力信号は、
平滑回路４６で平滑され、さらに直流増幅回路４８で増
幅される。

【００１７】この振動ジャイロ１０では、圧電素子１８
ｂに駆動信号が与えられることにより、腕部１２ｂに形
成された圧電素子１８ｂが伸縮し、直線状に配置された
腕部１２ｂ，１２ｄが屈曲振動する。また、圧電素子１
８ｃに駆動信号が与えられることにより、腕部１２ｃに
形成された圧電素子１８ｃが伸縮し、直線状に配置され
た腕部１８ａ，１８ｃが屈曲振動する。このとき、圧電
素子１８ｂ，１８ｃに与えられる駆動信号は、互いに逆
位相の信号であるため、腕部１２ａ，１２ｃの屈曲振動
と腕部１２ｂ，１２ｄの屈曲振動とは互いに逆相とな
る。つまり、図２および図３の実線の矢印で示すよう
に、腕部１２ａ，１２ｃが上方に屈曲したとき、腕部１
２ｂ，１２ｄは下方に屈曲する。また、図２および図３
の点線の矢印で示すように、腕部１２ａ，１２ｃが下方
に屈曲したとき、腕部１２ｂ，１２ｄは上方に屈曲す
る。したがって、振動体１２の中央部にある重心を常に
一定の位置に保つことができ、振動体１２を支持部１４
で安定して支持することができる。

【００１８】このとき、検出用の圧電素子１８ｄは、そ
の主面に直交する向きに屈曲するため、２つの電極２０
ｄ，２０ｅ形成面の屈曲状態は同じとなり、これらの電
極２０ｄ，２０ｅから出力される信号は同じであり、差
動回路４２からは信号が出力されない。そのため、振動
ジャイロ１０に回転角速度が加わっていないことがわか
る。

【００１９】ここで、振動体１２の腕部１２ａ，１２ｃ
が延びる方向に沿う軸をｘ軸、腕部１２ｂ，１２ｄが延
びる方向に沿う軸をｙ軸、これらのｘ軸およびｙ軸の両
方と直交する軸をｚ軸としたとき、図１に示すように、
ｚ軸のまわりに回転角速度ωが加わると、各腕部１２ａ
〜１２ｄの屈曲振動の向きと直交する向きにコリオリ力
が働く。ここで、速度ｖで動く質量ｍの物体に角速度ω
が加わったときに働くコリオリ力は、２ｍｖωで表され
る。したがって、回転角速度が加わったときのコリオリ
力は、主として重り２６形成部に働く。

【００２０】腕部１２ａ〜１２ｄが屈曲振動するとき、
重り２６は、円弧状の軌跡を描いて往復運動する。そし
て、重り２６は振動体１２の面に直交する向きに延びて
いるため、重り２６の先端側と腕部１２ａ〜１２ｄ側と
でコリオリ力に関係する速度ｖに差が生じ、図６に矢印
で示すように、重り２６の各部でコリオリ力に差が生じ
る。つまり、重り２６の先端側には大きいコリオリ力が
働き、腕部１２ａ〜１２ｄ側には小さいコリオリ力が働
く。そのため、腕部１２ａ〜１２ｄに捻じれが生じ、そ
れに応じて検出用の圧電素子１８ｄにも捻じれが生じ
る。それにより、圧電素子１８ｄの電極２２ｄ，２２ｅ
形成面の屈曲状態に差が生じ、電極２２ｄ，２２ｅから
異なる信号が出力される。したがって、差動回路４２か
らは、電極２２ｄ，２２ｅからの出力信号の差が出力さ
れる。

【００２１】差動回路４２の出力信号は、同期検波回路
４４で、増幅回路３２の信号に同期して検波される。こ
のとき、差動回路４２の出力信号の正部分のみまたは負
部分のみ、または正負のいずれかを反転させた信号が検
波される。同期検波回路４２で検波された信号は平滑回
路４６で平滑され、さらに直流増幅回路４８で増幅され
る。

【００２２】腕部１２ｄの捻じれの量はコリオリ力に対
応しており、したがって、検出用の圧電素子１８ｄから
出力される信号もコリオリ力に対応している。したがっ
て、差動回路４２からはコリオリ力に対応した信号が出
力され、最終的に得られる直流増幅回路４８の直流出力
信号の大きさから、回転角速度の大きさを知ることがで
きる。また、振動ジャイロ１０に加わる回転角速度の向
きが変わると、腕部１２ａ〜１２ｄの捻じれは逆向きと
なり、検出用の圧電素子１８ｄから出力される信号の極
性も逆となる。そのため、同期検波回路４４で検波され
る信号の極性が変わり、直流増幅回路４８から出力され
る信号の極性も変わる。したがって、直流増幅回路４８
の出力信号の極性から、振動ジャイロ１０に加わった回
転角速度の向きを知ることができる。

【００２３】このように、この振動ジャイロ１０では、
十字状の振動体１２の腕部１２ａ〜１２ｄに捻じれを発
生させることにより、回転角速度を検出することができ
る。このとき、振動体１２の重心が常に一定の位置に保
たれているため、安定した信号を得ることができ、正確
に回転角速度を検出することができる。また、振動体１
２は平板状に形成されているため、各圧電素子１８ａ〜
１８ｄおよび重り２６を同一平面上に形成することがで
き、組み立てやすく量産性に優れた構造となっている。

【００２４】なお、延長部としては、図７に示すよう
に、振動体１２の腕部１２ａ〜１２ｄの先端部を折り曲
げることによって形成されてもよい。この場合、重りを
形成した場合に比べて、回転角速度が加わったときに生
じるコリオリ力は小さくなるが、腕部１２ａ〜１２ｄと
角度をもって形成されているために、回転角速度に応じ
て、腕部１２ａ〜１２ｄに捻じれを生じさせることがで
きる。

【００２５】また、図８に示すように、全ての腕部１２
ａ〜１２ｄに、２つに分割された電極を有する圧電素子
５０，５２，５４，５６を形成してもよい。圧電素子５
０には分割された電極５８ａ，５８ｂが形成され、圧電
素子５２には分割された電極６０ａ，６０ｂが形成さ
れ、圧電素子５４には分割された電極６２ａ，６２ｂが
形成され、圧電素子５６には分割された電極６４ａ，６
４ｂが形成される。また、重り２６は、図９に示すよう
に、腕部１２ａ〜１２ｄの主面の両側に延びるように形
成される。

【００２６】この振動ジャイロ１０では、圧電素子５０
の電極５８ａ，５８ｂの出力信号が、駆動回路７０の第
１の加算回路７２に入力される。加算回路７２は位相回
路７４に接続され、さらに位相回路７４はＡＧＣ回路７
６に接続される。ＡＧＣ回路７６の出力信号は、駆動信
号として圧電素子５２の電極６０ａ，６０ｂに入力され
る。また、ＡＧＣ回路７６は反転回路７８に接続され、
反転回路７８の出力信号が圧電素子５４の電極６２ａ，
６２ｂに入力される。

【００２７】また、圧電素子５０の電極５８ａ，５８ｂ
は、検出回路８０の第１の差動回路８２に接続される。
さらに、対向する圧電素子５４の電極６２ａ，６２ｂ
は、第２の差動回路８４に接続される。同様に、圧電素
子５２の電極６０ａ，６０ｂは第３の差動回路８６に接
続され、圧電素子５６の電極６４ａ，６４ｂは第４の差
動回路８８に接続される。

【００２８】第１の差動回路８２の出力信号は、第２の
加算回路９０と第５の差動回路９２に入力される。同様
に、第２の差動回路８４の出力信号も、第２の加算回路
９０と第５の差動回路９２に入力される。また、第３の
差動回路８６の出力信号は、第６の差動回路９４と第３
の加算回路９６に入力される。同様に、第４の差動回路
８８の出力信号も、第６の差動回路９４と第３の第３の
加算回路９６に入力される。そして、第５の差動回路９
２の出力信号と第６の差動回路９４の出力信号とが、第
７の差動回路９８に入力される。

【００２９】第２の加算回路９０の出力信号は、第１の
同期検波回路１００に入力され、第１の加算回路７２の
信号に同期して検波される。第１の同期検波回路１００
の出力信号は第１の平滑回路１０２で平滑され、さらに
第１の直流増幅回路１０４で増幅される。これらの回路
は、ｘ軸を中心とした回転角速度を検出するための第１
の検出回路として働く。また、第３の加算回路９６は第
２の同期検波回路１０６に入力され、第１の加算回路７
２の信号に同期して検波される。第２の同期検波回路１
０６の出力信号は第２の平滑回路１０８で平滑され、さ
らに第２の直流増幅回路１１０で増幅される。これらの
回路は、ｙ軸を中心とした回転角速度を検出するための
第２の検出回路として働く。さらに、第７の差動回路９
８の出力信号は、第３の同期検波回路１１２に入力さ
れ、第１の加算回路７２の信号に同期して検波される。
第３の同期検波回路１１２の出力信号は第３の平滑回路
１１４で平滑され、さらに第３の直流増幅回路１１６で
増幅される。これらの回路は、ｚ軸を中心とした回転角
速度を検出するための第３の検出回路として働く。

【００３０】この振動ジャイロ１０では、図５に示す実
施例と同様にして、腕部１２ａ〜１２ｄに屈曲振動が生
じる。このとき、直線上において対向する腕部１２ａ，
１２ｃと、これらの腕部１２ａ，１２ｃと直交する別の
腕部１２ｂ，１２ｄとは、互いに逆相となるように屈曲
振動する。このような屈曲振動をしている状態で、ｘ
軸，ｙ軸およびｚ軸を中心として回転角速度が加わった
ときの第１の差動回路８２，第２の差動回路８４，第３
の差動回路８６および第４の差動回路８８の出力信号
が、表１に示される。

【００３１】

【表１】

【００３２】ｘ軸を中心として回転角速度が加わると、
腕部１２ａ，１２ｃの屈曲振動の向きに直交する向きに
コリオリ力が働く。腕部１２ａ，１２ｃは、同じ位相と
なるように屈曲振動しているため、ｘ軸を中心とした回
転角速度が加わると、腕部１２ａ，１２ｃの捻じれの向
きは同じとなり、第１の差動回路８２および第２の差動
回路８４の出力信号は同位相となる。そのため、第２の
加算回路９０からは回転角速度に対応した大きい信号が
出力され、第５の差動回路９２からは信号が出力されな
い。したがって、第２の加算回路９０の出力信号を第１
の平滑回路１０２で平滑し、さらに第１の直流増幅回路
１０４で増幅すれば、回転角速度に対応した直流信号が
得られる。

【００３３】なお、ｘ軸を中心とした回転角速度が加わ
った場合、腕部１２ｂ，１２ｄはその屈曲振動と同じ向
きに動くため、腕部１２ｂ，１２ｄにはコリオリ力が働
かない。そのため、腕部１２ｂ，１２ｄには捻じれが発
生せず、第３の差動回路８６および第４の差動回路８８
の出力信号は０である。したがって、第３の加算回路９
０および第６の差動回路９４の出力信号は０である。こ
の場合、第２の同期検波回路１０６および第３の同期検
波回路１１２の出力信号は０であり、第１の直流増幅回
路１０４から信号が出力される場合には、ｘ軸を中心と
して回転角速度が加わったことがわかる。

【００３４】また、ｙ軸を中心として回転角速度が加わ
ると、腕部１２ｂ，１２ｄに捻じれが生じ、腕部１２
ａ，１２ｃには捻じれが生じない。そのため、第３の差
動回路８６および第４の差動回路８８からは同位相の信
号が出力され、第１の差動回路８２および第２の差動回
路８４からは信号が出力されない。そのため、第３の加
算回路９６から回転角速度に対応した大きい信号が出力
され、第２の加算回路９０および第７の差動回路９８か
らは信号が出力されない。したがって、第２の加算回路
９０の出力信号を第２の同期検波回路１０６で検波し、
検波した信号を第２の平滑回路１０８で平滑して、第２
の直流増幅回路１１０で増幅することにより、ｙ軸を中
心とした回転角速度に対応した直流信号を得ることがで
きる。

【００３５】さらに、ｚ軸を中心とした回転角速度が加
わると、全ての腕部１２ａ〜１２ｄにコリオリ力が働
き、これらの腕部１２ａ〜１２ｄに捻じれが生じる。こ
のとき、直線方向で対向する腕部１２ａ，１２ｃには逆
向きの捻じれが生じ、同様に、直線方向で対向する腕部
１２ｂ，１２ｄにも逆向きの捻じれが生じる。そのた
め、第１の差動回路８２の出力信号と第２の差動回路８
４の出力信号とは逆位相となり、第３の差動回路８６の
出力信号と第４の差動回路８８の出力信号とは逆位相と
なる。

【００３６】第２の加算回路９０および第３の加算回路
９６では、互いに逆位相の信号が加算されるため、出力
信号は０となる。したがって、第１の同期検波回路１０
０および第２の同期検波回路１０６からは信号が出力さ
れない。また、第５の差動回路９２および第６の差動回
路９４からは、回転角速度に対応した大きい信号が出力
される。これらの信号は互いに逆位相であるため、第７
の差動回路９８からは、回転角速度に対応した信号が出
力される。この信号が第３の同期検波回路１１２で検波
され、検波された信号が第３の平滑回路１１４で平滑さ
れたのち、第３の直流増幅回路１１６で増幅される。し
たがって、第３の直流増幅回路１１６の出力信号から、
ｚ軸を中心とした回転角速度を検出することができる。

【００３７】このように、全ての圧電素子５０，５２，
５４，５６に２つの出力部を形成することにより、３つ
の軸を中心とした回転角速度を検出することができる。
したがって、第１の直流増幅回路１０４，第２の直流増
幅回路１１０および第３の直流増幅回路１１６の出力信
号を測定することにより、全ての向きの回転角速度を検
出することができる。なお、図８および図９に示す振動
ジャイロ１０では、重り２６が腕部１２ａ〜１２ｄの両
側に延びるように形成されているため、コリオリ力によ
る腕部１２ａ〜１２ｄの捻じれを大きくすることがで
き、大きい出力信号を得ることができる。

【００３８】

【発明の効果】この発明によれば、圧電素子の配置が平
面的であるため、従来の振動ジャイロに比べて組み立て
が容易であり、量産性に優れている。また、互いに直交
する腕部が逆相となるように屈曲振動するため、振動体
の中央部にある重心が常に一定に保たれ、安定した振動
を得ることができる。そのため、正確に回転角速度を検
出することができる。さらに、４つの腕部に形成した圧
電素子に、それぞれ２つの出力部を形成することによ
り、全ての方向の回転角速度を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の振動ジャイロの一例を示す斜視図で
ある。

【図２】図１に示す振動ジャイロをｘ軸に沿って切断し
た状態を示す断面図である。

【図３】図１に示す振動ジャイロをｙ軸に沿って切断し
た状態を示す断面図である。

【図４】図１に示す振動ジャイロの検出用圧電素子が形
成された腕部を幅方向に切断した状態を示す断面図であ
る。

【図５】図１に示す振動ジャイロを使用するための回路
を示すブロック図である。

【図６】重り部分に働くコリオリ力を示す図解図であ
る。

【図７】図１に示す振動ジャイロの変形例を示す斜視図
である。

【図８】この発明の振動ジャイロの他の例を示す平面図
である。

【図９】図８に示す振動ジャイロの側面図である。

【図１０】図８および図９に示す振動ジャイロを使用す
るための回路を示すブロック図である。

【図１１】従来の振動ジャイロの一例を示す斜視図であ
る。

【図１２】従来の振動ジャイロの他の例を示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

１０振動ジャイロ１２振動体１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ腕部１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ圧電素子２６重り３０駆動回路４０検出回路５０，５２，５４，５６圧電素子７０駆動回路８０検出回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】４つの腕部を有する十字状の平板からな
る振動体、前記振動体の中央部から延びる４つの前記腕部の先端部
において、前記腕部の面と角度をもって延びるように形
成される延長部、前記振動体上に形成され、前記振動体の中央部を中心と
して直交する前記腕部を互いに逆相となるように屈曲振
動させるための駆動用圧電素子、および前記振動体の前
記腕部の捻じれに対応した信号を出力させるための検出
用圧電素子を含む、振動ジャイロ。
【請求項２】前記検出用圧電素子は、少なくとも１つ
の前記腕部に形成され、かつ前記腕部の幅方向に分割さ
れた複数の出力部を有する、請求項１に記載の振動ジャ
イロ。
【請求項３】前記検出用圧電素子は前記振動体の４つ
の前記腕部に形成され、隣接する２つの前記腕部に形成
された前記検出用圧電素子が前記駆動用圧電素子を兼用
する、請求項２に記載の振動ジャイロ。
【請求項４】直線状に配置された一方の対向する前記
腕部に沿う軸をｘ軸、直線状に配置された他方の対向す
る前記腕部に沿う軸をｙ軸、前記ｘ軸および前記ｙ軸の
両方に直交する軸をｚ軸としたとき、前記検出用圧電素
子の出力信号から前記ｘ軸に沿う２つの前記腕部の同一
方向の捻じれを検出するための第１の検出回路、前記検
出用圧電素子の出力信号から前記ｙ軸に沿う２つの前記
腕部の同一方向の捻じれを検出するための第２の検出回
路、および前記検出用圧電素子の出力信号から前記ｘ軸
または前記ｙ軸に沿う２つの前記腕部の逆方向の捻じれ
を検出するための第３の検出回路を含む、請求項３に記
載の振動ジャイロ。