JPH1114373A - 振動型ジャイロスコープ - Google Patents
振動型ジャイロスコープInfo
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- JPH1114373A JPH1114373A JP9171636A JP17163697A JPH1114373A JP H1114373 A JPH1114373 A JP H1114373A JP 9171636 A JP9171636 A JP 9171636A JP 17163697 A JP17163697 A JP 17163697A JP H1114373 A JPH1114373 A JP H1114373A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】振動子にねじれが生じにくく、高い感度の回転
角速度の測定が可能な振動型ジャイロスコープを提供す
る。 【解決手段】基部２と、この基部２に接続した駆動アー
ムおよび検出アームを、基部２に対して両者が互いに反
対方向に延在するよう構成した振動子１を備える振動型
ジャイロスコープにおいて、駆動アームおよび／または
検出アームの本数を少なくとも３本として振動子を構成
する。一例として、２本の駆動アームと４本の検出アー
ムの例、３本の駆動アームと２本の検出アームの例、３
本の駆動アームと３本の検出アームの例、４本の駆動ア
ームと２本の検出アームの例をあげることができる。
角速度の測定が可能な振動型ジャイロスコープを提供す
る。 【解決手段】基部２と、この基部２に接続した駆動アー
ムおよび検出アームを、基部２に対して両者が互いに反
対方向に延在するよう構成した振動子１を備える振動型
ジャイロスコープにおいて、駆動アームおよび／または
検出アームの本数を少なくとも３本として振動子を構成
する。一例として、２本の駆動アームと４本の検出アー
ムの例、３本の駆動アームと２本の検出アームの例、３
本の駆動アームと３本の検出アームの例、４本の駆動ア
ームと２本の検出アームの例をあげることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基部と、この基部
に接続した駆動アームおよび検出アームを、基部に対し
て両者が互いに反対方向に延在するよう構成した振動子
を備える振動型ジャイロスコープに関するものである。
に接続した駆動アームおよび検出アームを、基部に対し
て両者が互いに反対方向に延在するよう構成した振動子
を備える振動型ジャイロスコープに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、基部と、この基部に接続した
一対の駆動アームおよび一対の検出アームを、同一平面
内において、基部に対して両者が互いに反対方向に延在
するよう構成した振動子を備える振動型ジャイロスコー
プは、種々の構成のものが知られている。図１６はその
ような振動型ジャイロスコープに用いる振動子の一例を
示す図である。図１６に示す例において、振動型ジャイ
ロスコープに用いる振動子５１は、基部５２と、この基
部５２の一方の側に接続して設けた一対の互いに平行な
駆動アーム５３、５４と、この基部５２の他方の側に接
続して設けた一対の互いに平行な検出アーム５５、５６
とから構成されている。
一対の駆動アームおよび一対の検出アームを、同一平面
内において、基部に対して両者が互いに反対方向に延在
するよう構成した振動子を備える振動型ジャイロスコー
プは、種々の構成のものが知られている。図１６はその
ような振動型ジャイロスコープに用いる振動子の一例を
示す図である。図１６に示す例において、振動型ジャイ
ロスコープに用いる振動子５１は、基部５２と、この基
部５２の一方の側に接続して設けた一対の互いに平行な
駆動アーム５３、５４と、この基部５２の他方の側に接
続して設けた一対の互いに平行な検出アーム５５、５６
とから構成されている。
【０００３】上述した構成の従来の振動型ジャイロスコ
ープに用いる振動子１において、駆動アーム５３、５４
を、これらの駆動アーム５３、５４に設けた図示しない
駆動手段により、ＸＺ面内で互いに逆相の振動をさせ
る。このＸＺ面内の振動は、駆動アーム５３、５４と検
出アーム５５、５６のＸＺ面内の形状を異ならせること
で、検出アーム５５、５６には伝達されない。この状態
で、振動子５１の対称軸を中心に回転角速度ωが作用す
ると、駆動アーム５３、５４にコリオリの力ｆが作用す
る。駆動アーム５３、５４が振動していることから、駆
動アーム５３、５４にはＹＺ面内で互いに逆相の振動が
誘起される。ＹＺ面内において駆動アーム５３、５４の
振動と検出アーム５５、５６が共振するよう、駆動アー
ム５３、５４および検出アーム５５、５６のＹＺ面内の
形状を定めてあるため、コリオリの力により発生した駆
動アーム５３、５４のＹＺ面内の振動は、検出アーム５
５、５６に誘起される。この振動を検出アーム５５、５
６に設けた図示しない検出手段により検出して、回転角
速度を測定している。
ープに用いる振動子１において、駆動アーム５３、５４
を、これらの駆動アーム５３、５４に設けた図示しない
駆動手段により、ＸＺ面内で互いに逆相の振動をさせ
る。このＸＺ面内の振動は、駆動アーム５３、５４と検
出アーム５５、５６のＸＺ面内の形状を異ならせること
で、検出アーム５５、５６には伝達されない。この状態
で、振動子５１の対称軸を中心に回転角速度ωが作用す
ると、駆動アーム５３、５４にコリオリの力ｆが作用す
る。駆動アーム５３、５４が振動していることから、駆
動アーム５３、５４にはＹＺ面内で互いに逆相の振動が
誘起される。ＹＺ面内において駆動アーム５３、５４の
振動と検出アーム５５、５６が共振するよう、駆動アー
ム５３、５４および検出アーム５５、５６のＹＺ面内の
形状を定めてあるため、コリオリの力により発生した駆
動アーム５３、５４のＹＺ面内の振動は、検出アーム５
５、５６に誘起される。この振動を検出アーム５５、５
６に設けた図示しない検出手段により検出して、回転角
速度を測定している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した構成の振動型
ジャイロスコープに用いる振動子５１では、駆動アーム
５３、５４と検出アーム５５、５６とが基部５２を挟ん
で互いに反対側に延在しているため、駆動アーム５３、
５４に設けた駆動手段と検出アーム５５、５６に設けた
検出手段とを離れた位置に構成することができる。その
ため、検出手段に駆動アーム５３、５４の駆動振動等の
影響が加わり難くなり、高感度の回転角速度の検出が可
能であった。しかし、以下のような問題があった。
ジャイロスコープに用いる振動子５１では、駆動アーム
５３、５４と検出アーム５５、５６とが基部５２を挟ん
で互いに反対側に延在しているため、駆動アーム５３、
５４に設けた駆動手段と検出アーム５５、５６に設けた
検出手段とを離れた位置に構成することができる。その
ため、検出手段に駆動アーム５３、５４の駆動振動等の
影響が加わり難くなり、高感度の回転角速度の検出が可
能であった。しかし、以下のような問題があった。
【０００５】すなわち、振動子５１は基部５２で固定さ
れて使用される。また、上述したように、駆動アーム５
３、５４の駆動振動により検出アーム５５、５６が共振
しないよう、駆動アーム５３、５４と検出アーム５５、
５６のＸＺ面内の形状を異ならせている。そのため、検
出振動モードにおいて、駆動アーム５３、５４と検出ア
ーム５５、５６との間の基部５２の中心線がねじれ易か
った。その結果、駆動アーム５３、５４の検出振動モー
ドの振動が検出アーム５５、５６へ効率的に伝達せず、
検出アーム５５、５６におけるＹＺ面内の検出振動の共
振尖鋭度（Ｑ値）が低くなり、回転角速度の測定感度が
低くなる問題があった。
れて使用される。また、上述したように、駆動アーム５
３、５４の駆動振動により検出アーム５５、５６が共振
しないよう、駆動アーム５３、５４と検出アーム５５、
５６のＸＺ面内の形状を異ならせている。そのため、検
出振動モードにおいて、駆動アーム５３、５４と検出ア
ーム５５、５６との間の基部５２の中心線がねじれ易か
った。その結果、駆動アーム５３、５４の検出振動モー
ドの振動が検出アーム５５、５６へ効率的に伝達せず、
検出アーム５５、５６におけるＹＺ面内の検出振動の共
振尖鋭度（Ｑ値）が低くなり、回転角速度の測定感度が
低くなる問題があった。
【０００６】本発明の目的は上述した課題を解消して、
振動子にねじれが生じにくく、高い感度の回転角速度の
測定が可能な振動型ジャイロスコープを提供しようとす
るものである。
振動子にねじれが生じにくく、高い感度の回転角速度の
測定が可能な振動型ジャイロスコープを提供しようとす
るものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の振動型ジャイロ
スコープは、基部と、この基部に接続した駆動アームお
よび検出アームを、基部に対して両者が互いに反対方向
に延在するよう構成した振動子を備える振動型ジャイロ
スコープにおいて、駆動アームおよび／または検出アー
ムの本数を少なくとも３本として振動子を構成すること
を特徴とするものである。
スコープは、基部と、この基部に接続した駆動アームお
よび検出アームを、基部に対して両者が互いに反対方向
に延在するよう構成した振動子を備える振動型ジャイロ
スコープにおいて、駆動アームおよび／または検出アー
ムの本数を少なくとも３本として振動子を構成すること
を特徴とするものである。
【０００８】本発明では、駆動アームおよび／または検
出アームの本数を少なくとも３本として振動子を構成す
ることで、駆動アームと検出アームとが検出振動モード
で振動する際、一対の駆動アームの振動と共振する検出
アームのいずれかと逆相で検出振動モードの振動をさせ
ることができ、基部の中心線に沿ったあるいは中心線に
垂直方向ののねじれ発生を減少させることができる。
出アームの本数を少なくとも３本として振動子を構成す
ることで、駆動アームと検出アームとが検出振動モード
で振動する際、一対の駆動アームの振動と共振する検出
アームのいずれかと逆相で検出振動モードの振動をさせ
ることができ、基部の中心線に沿ったあるいは中心線に
垂直方向ののねじれ発生を減少させることができる。
【０００９】また、駆動アームと検出アームの本数につ
いては、いずれかまたは両者が少なくとも３本のアーム
を有していれば本発明を達成できるが、あまりアームの
数を多くすると振動のロスが発生しやすくなるため、駆
動アームの駆動振動モードにおける振動が、振動子の主
面と同一平面内の振動であるとともに、検出アームの検
出振動モードにおける振動が、振動子の主面に垂直な平
面内の振動である場合は、２本の駆動アームと４本の検
出アームの例、３本の駆動アームと２本の検出アームの
例、３本の駆動アームと３本の検出アームの例、４本の
駆動アームと２本の検出アームの例が好ましい。また、
駆動アームの駆動振動モードにおける振動が、振動子の
主面に垂直な平面内の振動であるとともに、検出アーム
の検出振動モードのにおける振動が、振動子の主面と同
一平面内の振動である場合は、３本の駆動アームと３本
の検出アームの例が好ましい。
いては、いずれかまたは両者が少なくとも３本のアーム
を有していれば本発明を達成できるが、あまりアームの
数を多くすると振動のロスが発生しやすくなるため、駆
動アームの駆動振動モードにおける振動が、振動子の主
面と同一平面内の振動であるとともに、検出アームの検
出振動モードにおける振動が、振動子の主面に垂直な平
面内の振動である場合は、２本の駆動アームと４本の検
出アームの例、３本の駆動アームと２本の検出アームの
例、３本の駆動アームと３本の検出アームの例、４本の
駆動アームと２本の検出アームの例が好ましい。また、
駆動アームの駆動振動モードにおける振動が、振動子の
主面に垂直な平面内の振動であるとともに、検出アーム
の検出振動モードのにおける振動が、振動子の主面と同
一平面内の振動である場合は、３本の駆動アームと３本
の検出アームの例が好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は本発明の振動型ジャイロス
コープに用いる振動子の一例の構成を示す図である。図
１に示す例において、振動型ジャイロスコープを構成す
る振動子１は、基部２と、基部２の一方の側、ここでは
図中上側に接続して設けた２本の互いに平行な駆動アー
ム３、４と、基部２の他方の側、ここでは図中下側に接
続して設けた４本の互いに平行な検出アーム５〜８と
を、同一平面内に形成して構成されている。なお、９、
１０は基部２を支持するための基部２の中心線上に設け
た支持アームである。
コープに用いる振動子の一例の構成を示す図である。図
１に示す例において、振動型ジャイロスコープを構成す
る振動子１は、基部２と、基部２の一方の側、ここでは
図中上側に接続して設けた２本の互いに平行な駆動アー
ム３、４と、基部２の他方の側、ここでは図中下側に接
続して設けた４本の互いに平行な検出アーム５〜８と
を、同一平面内に形成して構成されている。なお、９、
１０は基部２を支持するための基部２の中心線上に設け
た支持アームである。
【００１１】本例では、振動子１として水晶を使用し、
図中に水晶の方位として記載したように対称軸を配置し
ている。また、駆動アーム３、４の各々の各辺に、駆動
手段としての駆動電極１１−１〜１１−４を設けるとと
もに、検出アーム５〜８のうちの２本の検出アーム６、
７の各々のＹＺ面に沿った２辺に、検出手段としての検
出電極１２−１〜１２−４を２つずつ設けている。振動
子１としては、水晶のほか、従来から知られているエリ
ンバ合金などの恒弾性合金、あるいは圧電セラミックス
などの圧電材料、さらには、水晶、ＬｉＴａＯ3 単結
晶、ＬｉＮｂＯ3 単結晶などの圧電単結晶を用いること
ができる。ただし、恒弾性合金を用いた場合は、駆動手
段、検出手段として、電極とともに圧電材料板を配置す
る必要がある。
図中に水晶の方位として記載したように対称軸を配置し
ている。また、駆動アーム３、４の各々の各辺に、駆動
手段としての駆動電極１１−１〜１１−４を設けるとと
もに、検出アーム５〜８のうちの２本の検出アーム６、
７の各々のＹＺ面に沿った２辺に、検出手段としての検
出電極１２−１〜１２−４を２つずつ設けている。振動
子１としては、水晶のほか、従来から知られているエリ
ンバ合金などの恒弾性合金、あるいは圧電セラミックス
などの圧電材料、さらには、水晶、ＬｉＴａＯ3 単結
晶、ＬｉＮｂＯ3 単結晶などの圧電単結晶を用いること
ができる。ただし、恒弾性合金を用いた場合は、駆動手
段、検出手段として、電極とともに圧電材料板を配置す
る必要がある。
【００１２】上述した本発明の振動型ジャイロスコープ
の振動子１の動作は、以下の通りである。まず、駆動ア
ーム３、４を、駆動アーム３、４に設けた駆動電極１１
−１〜１１−４により、互いに逆相にＸＺ面内で振動さ
せる。この時、ＸＺ面内における駆動アーム３、４の形
状と検出アーム５〜８の形状とを異ならせることで、駆
動アーム３、４の駆動振動により検出アーム５〜８がＸ
Ｚ面内で共振することはない。この駆動振動モードの振
動を図２（ａ）にも示す。この状態で、振動子１にＺ軸
を中心とする回転角速度ωが作用すると、駆動アーム
３、４にコリオリの力ｆが作用する。駆動アーム３、４
は互いに逆相でＸＺ面内で振動していることから、駆動
アーム３、４には互いに逆相のＹＺ面内での振動が誘起
される。
の振動子１の動作は、以下の通りである。まず、駆動ア
ーム３、４を、駆動アーム３、４に設けた駆動電極１１
−１〜１１−４により、互いに逆相にＸＺ面内で振動さ
せる。この時、ＸＺ面内における駆動アーム３、４の形
状と検出アーム５〜８の形状とを異ならせることで、駆
動アーム３、４の駆動振動により検出アーム５〜８がＸ
Ｚ面内で共振することはない。この駆動振動モードの振
動を図２（ａ）にも示す。この状態で、振動子１にＺ軸
を中心とする回転角速度ωが作用すると、駆動アーム
３、４にコリオリの力ｆが作用する。駆動アーム３、４
は互いに逆相でＸＺ面内で振動していることから、駆動
アーム３、４には互いに逆相のＹＺ面内での振動が誘起
される。
【００１３】この駆動アーム３、４のＹＺ面内の振動
は、ＹＺ面内における駆動アーム３、４の形状と検出ア
ーム５〜８の形状とを同一としているため、検出アーム
５〜８を互いに逆相にＹＺ面内で共振させる。これによ
り、図２（ｂ）に示すような検出振動モードの振動が発
生する。この検出振動モードの振動を検出アーム６、７
の各別に設けた検出電極１２−１〜１２−４により電気
信号として検出して、回転角速度を測定している。ま
た、図３（ａ）、（ｂ）に図１における図中上方から見
た各電極の配線状態および図中下方から見た各電極の配
線状態を示す。
は、ＹＺ面内における駆動アーム３、４の形状と検出ア
ーム５〜８の形状とを同一としているため、検出アーム
５〜８を互いに逆相にＹＺ面内で共振させる。これによ
り、図２（ｂ）に示すような検出振動モードの振動が発
生する。この検出振動モードの振動を検出アーム６、７
の各別に設けた検出電極１２−１〜１２−４により電気
信号として検出して、回転角速度を測定している。ま
た、図３（ａ）、（ｂ）に図１における図中上方から見
た各電極の配線状態および図中下方から見た各電極の配
線状態を示す。
【００１４】図１に示す例では、図２（ｂ）に示す検出
振動モードでの振動を考えると、振動子１が支持アーム
９、１０で支持固定されていることに起因して、駆動ア
ーム３および検出アーム５の対と駆動アーム４および検
出アーム８の対との振動により発生する基部２の中心線
のまわりのねじれを、検出アーム５と逆相の振動をする
検出アーム６と検出アーム８と逆相の振動をする検出ア
ーム７とを設けることで、緩和させることができる。そ
のため、ＹＺ面内での検出振動のＱ値を高く保つことが
でき、回転角速度の測定感度を高めることができる。
振動モードでの振動を考えると、振動子１が支持アーム
９、１０で支持固定されていることに起因して、駆動ア
ーム３および検出アーム５の対と駆動アーム４および検
出アーム８の対との振動により発生する基部２の中心線
のまわりのねじれを、検出アーム５と逆相の振動をする
検出アーム６と検出アーム８と逆相の振動をする検出ア
ーム７とを設けることで、緩和させることができる。そ
のため、ＹＺ面内での検出振動のＱ値を高く保つことが
でき、回転角速度の測定感度を高めることができる。
【００１５】図４は本発明の振動型ジャイロスコープに
用いる振動子の他の例の構成を示す図である。図４に示
す例において、図１に示す例と同一の部材には同一の符
号を付し、その説明を省略する。図４に示す例におい
て、図１に示す例と異なる点は、駆動アームを１本増加
させて３本とするとともに、検出アームを２本減少させ
て２本とした点である。具体的には、図４に示すよう
に、駆動アーム３、４の中間に駆動アーム３、４と平行
に駆動アーム２１を設け、この駆動アーム２１に駆動手
段としての駆動電極１１−１〜１１−４を設けている。
また、検出アームを駆動アーム３、４と対応する位置に
設けた検出アーム６、７に限定している。
用いる振動子の他の例の構成を示す図である。図４に示
す例において、図１に示す例と同一の部材には同一の符
号を付し、その説明を省略する。図４に示す例におい
て、図１に示す例と異なる点は、駆動アームを１本増加
させて３本とするとともに、検出アームを２本減少させ
て２本とした点である。具体的には、図４に示すよう
に、駆動アーム３、４の中間に駆動アーム３、４と平行
に駆動アーム２１を設け、この駆動アーム２１に駆動手
段としての駆動電極１１−１〜１１−４を設けている。
また、検出アームを駆動アーム３、４と対応する位置に
設けた検出アーム６、７に限定している。
【００１６】上述した例と同様に、図５（ａ）、（ｂ）
に図４に示す振動子１の駆動振動モードの振動および検
出振動モードの振動を示すとともに、図６（ａ）、
（ｂ）に図４に示す振動子１の図中上方から見た各電極
の配線状態および図中下方から見た各電極の配線状態を
示す。本例において、図５（ｂ）に示す検出振動モード
の振動を考えると、駆動アーム３および検出アーム６の
対と駆動アーム４および検出アーム７の対との振動によ
り発生する基部２の中心線のまわりのねじれを、駆動ア
ーム３、４と逆相の振動をする駆動アーム２１を設ける
ことで、緩和させることができる。そのため、ＹＺ面内
での検出振動のＱ値を高く保つことができ、回転角速度
の測定感度を高めることができる。
に図４に示す振動子１の駆動振動モードの振動および検
出振動モードの振動を示すとともに、図６（ａ）、
（ｂ）に図４に示す振動子１の図中上方から見た各電極
の配線状態および図中下方から見た各電極の配線状態を
示す。本例において、図５（ｂ）に示す検出振動モード
の振動を考えると、駆動アーム３および検出アーム６の
対と駆動アーム４および検出アーム７の対との振動によ
り発生する基部２の中心線のまわりのねじれを、駆動ア
ーム３、４と逆相の振動をする駆動アーム２１を設ける
ことで、緩和させることができる。そのため、ＹＺ面内
での検出振動のＱ値を高く保つことができ、回転角速度
の測定感度を高めることができる。
【００１７】図７は本発明の振動型ジャイロスコープに
用いる振動子のさらに他の例の構成を示す図である。図
７に示す例において、図１および図４に示す例と同一の
部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。図７
に示す例において、図１に示す例と異なる点は、駆動ア
ームを１本追加して３本とするとともに、検出アームを
１本減少させて３本とした点である。具体的には、図７
に示すように、駆動アーム３、４の中間に駆動アーム
３、４と平行に駆動アーム２１を設け、この駆動アーム
２１に駆動手段としての駆動電極１１−１〜１１−４を
設けている。また、検出電極１２−１〜１２−４を設け
た検出アームを検出アーム６に限定し、駆動アーム３、
２１、４に対応する位置に検出アーム５、６、８を設け
ている。
用いる振動子のさらに他の例の構成を示す図である。図
７に示す例において、図１および図４に示す例と同一の
部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。図７
に示す例において、図１に示す例と異なる点は、駆動ア
ームを１本追加して３本とするとともに、検出アームを
１本減少させて３本とした点である。具体的には、図７
に示すように、駆動アーム３、４の中間に駆動アーム
３、４と平行に駆動アーム２１を設け、この駆動アーム
２１に駆動手段としての駆動電極１１−１〜１１−４を
設けている。また、検出電極１２−１〜１２−４を設け
た検出アームを検出アーム６に限定し、駆動アーム３、
２１、４に対応する位置に検出アーム５、６、８を設け
ている。
【００１８】上述した例と同様に、図８（ａ）、（ｂ）
に図７に示す振動子１の駆動振動モードの振動および検
出振動モードの振動を示すとともに、図９（ａ）、
（ｂ）に図７に示す振動子１の図中上方から見た各電極
の配線状態および図中下方から見た各電極の配線状態を
示す。本例において、図８（ｂ）に示す検出振動モード
の振動を考えると、駆動アーム３および検出アーム５の
対と駆動アーム４および検出アーム８の対との振動によ
り発生する基部２の中心線のまわりのねじれを、上記各
対となる駆動アームと検出アームとの組み合わせと逆相
の振動をする駆動アーム２１および検出アーム６との対
を設けることで、緩和させることができる。図１に示し
た例および図４に示した例と比較して、駆動アーム２１
と検出アーム６とがねじれ防止に作用するため、このね
じれ緩和はより効果的になる。そのため、ＹＺ面内での
検出振動のＱ値をより高く保つことができ、回転角速度
の測定感度をより高めることができる。
に図７に示す振動子１の駆動振動モードの振動および検
出振動モードの振動を示すとともに、図９（ａ）、
（ｂ）に図７に示す振動子１の図中上方から見た各電極
の配線状態および図中下方から見た各電極の配線状態を
示す。本例において、図８（ｂ）に示す検出振動モード
の振動を考えると、駆動アーム３および検出アーム５の
対と駆動アーム４および検出アーム８の対との振動によ
り発生する基部２の中心線のまわりのねじれを、上記各
対となる駆動アームと検出アームとの組み合わせと逆相
の振動をする駆動アーム２１および検出アーム６との対
を設けることで、緩和させることができる。図１に示し
た例および図４に示した例と比較して、駆動アーム２１
と検出アーム６とがねじれ防止に作用するため、このね
じれ緩和はより効果的になる。そのため、ＹＺ面内での
検出振動のＱ値をより高く保つことができ、回転角速度
の測定感度をより高めることができる。
【００１９】図１０は本発明の振動型ジャイロスコープ
に用いる振動子のさらに他の例の構成を示す図である。
図１０に示す例において、図１、図４および図７に示す
例と同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略
する。図１０に示す例において、図１に示す例と異なる
点は、駆動アームを２本増加させて４本とするととも
に、検出アームを２本減少させて２本とした点である。
具体的には、図１０に示すように、駆動アーム３、４の
両端に駆動アーム３、４の間隔と等間隔かつ平行に駆動
アーム２２、２３を設け、これらの駆動アーム２２、２
３には駆動電極を設けないで構成している。また、検出
アーム６、７を駆動アーム２２、２３と対応する位置に
設けている。
に用いる振動子のさらに他の例の構成を示す図である。
図１０に示す例において、図１、図４および図７に示す
例と同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略
する。図１０に示す例において、図１に示す例と異なる
点は、駆動アームを２本増加させて４本とするととも
に、検出アームを２本減少させて２本とした点である。
具体的には、図１０に示すように、駆動アーム３、４の
両端に駆動アーム３、４の間隔と等間隔かつ平行に駆動
アーム２２、２３を設け、これらの駆動アーム２２、２
３には駆動電極を設けないで構成している。また、検出
アーム６、７を駆動アーム２２、２３と対応する位置に
設けている。
【００２０】上述した例と同様に、図１１（ａ）、
（ｂ）に図１０に示す振動子１の駆動振動モードの振動
および検出振動モードの振動を示すとともに、図１２
（ａ）、（ｂ）に図１０に示す振動子１の図中上方から
見た各電極の配線状態および図中下方から見た各電極の
配線状態を示す。本例では、駆動電極１１−１〜１１−
４を設けた駆動アーム３、４の駆動振動により、駆動ア
ーム３、４とＸＺ面内の形状を同一とした駆動アーム２
２、２３に逆相に共振し、この駆動アーム２２、２３の
駆動振動は、駆動アーム２２、２３とＸＺ面内の形状を
異ならせた検出アーム６、７へは伝達されない。一方、
駆動アーム２２、２３には、Ｚ軸周りの回転角速度ωが
与えられると、互いに逆相のＹＺ面内の検出振動が発生
し、この検出振動により駆動アーム２２、２３とＹＺ面
内の形状を同一とした検出アーム６、７は共振する。そ
の結果、以上の例と同様に、検出電極１２−１〜１２−
４から回転角速度を求めることができる。
（ｂ）に図１０に示す振動子１の駆動振動モードの振動
および検出振動モードの振動を示すとともに、図１２
（ａ）、（ｂ）に図１０に示す振動子１の図中上方から
見た各電極の配線状態および図中下方から見た各電極の
配線状態を示す。本例では、駆動電極１１−１〜１１−
４を設けた駆動アーム３、４の駆動振動により、駆動ア
ーム３、４とＸＺ面内の形状を同一とした駆動アーム２
２、２３に逆相に共振し、この駆動アーム２２、２３の
駆動振動は、駆動アーム２２、２３とＸＺ面内の形状を
異ならせた検出アーム６、７へは伝達されない。一方、
駆動アーム２２、２３には、Ｚ軸周りの回転角速度ωが
与えられると、互いに逆相のＹＺ面内の検出振動が発生
し、この検出振動により駆動アーム２２、２３とＹＺ面
内の形状を同一とした検出アーム６、７は共振する。そ
の結果、以上の例と同様に、検出電極１２−１〜１２−
４から回転角速度を求めることができる。
【００２１】本例において、図１１（ｂ）に示す検出振
動モードの振動を考えると、駆動アーム２２および検出
アーム６の対と駆動アーム２３および検出アーム７の対
との振動により発生する基部２の中心線のまわりのねじ
れを、駆動アーム２２と逆相の振動をする駆動アーム３
および駆動アーム２３と逆相の振動をする駆動アーム４
を設けることで、緩和させることができる。図１に示し
た例および図４に示した例と比較して、駆動アーム３と
４とがねじれ防止に作用するため、このねじれ緩和はよ
り効果的になる。そのため、ＹＺ面内での検出振動のＱ
値をより高く保つことができ、回転角速度の測定感度を
より高めることができる。
動モードの振動を考えると、駆動アーム２２および検出
アーム６の対と駆動アーム２３および検出アーム７の対
との振動により発生する基部２の中心線のまわりのねじ
れを、駆動アーム２２と逆相の振動をする駆動アーム３
および駆動アーム２３と逆相の振動をする駆動アーム４
を設けることで、緩和させることができる。図１に示し
た例および図４に示した例と比較して、駆動アーム３と
４とがねじれ防止に作用するため、このねじれ緩和はよ
り効果的になる。そのため、ＹＺ面内での検出振動のＱ
値をより高く保つことができ、回転角速度の測定感度を
より高めることができる。
【００２２】図１３は本発明の振動型ジャイロスコープ
に用いる振動子のさらに他の例の構成を示す図である。
図１３に示す例において、図７に示す例と同一の部材に
は同一の符号を付し、その説明を省略する。図１３に示
す例において、図７に示す例と異なる点は、駆動振動モ
ードの振動と検出振動モードの振動とを逆にした点であ
る。すなわち、駆動アーム３、２１、４の各別に設けた
駆動電極１１−１〜１１−４の配置を、図７に示す例と
は異ならせて、図中ＹＺ面に沿った２面の内の一面の両
端に駆動電極１１−１、１１−２を配置するとともに、
他の面の両端に駆動電極１１−３、１１−４を配置して
いる。
に用いる振動子のさらに他の例の構成を示す図である。
図１３に示す例において、図７に示す例と同一の部材に
は同一の符号を付し、その説明を省略する。図１３に示
す例において、図７に示す例と異なる点は、駆動振動モ
ードの振動と検出振動モードの振動とを逆にした点であ
る。すなわち、駆動アーム３、２１、４の各別に設けた
駆動電極１１−１〜１１−４の配置を、図７に示す例と
は異ならせて、図中ＹＺ面に沿った２面の内の一面の両
端に駆動電極１１−１、１１−２を配置するとともに、
他の面の両端に駆動電極１１−３、１１−４を配置して
いる。
【００２３】そのため、本例では、図１４（ａ）に示す
ように、駆動アーム３、２１、４を互いに逆相にＹＺ面
内で駆動振動モードの振動をさせることができる。この
時、ＹＺ面内における駆動アーム３、２１、４の形状と
検出アーム５、６、８の形状とを異ならせることで、駆
動アーム３、２１、４の駆動振動により検出アーム５、
６、８がＹＺ面内で共振することはない。この状態で、
振動子１にＺ軸を中心とする回転角速度ωが作用する
と、駆動アーム３、２１、４にコリオリの力ｆが作用す
る。駆動アーム３、２１、４は互いに逆相でＹＺ面内で
振動していることから、駆動アーム３、２１、４には互
いに逆相のＸＺ面内での振動が誘起される。
ように、駆動アーム３、２１、４を互いに逆相にＹＺ面
内で駆動振動モードの振動をさせることができる。この
時、ＹＺ面内における駆動アーム３、２１、４の形状と
検出アーム５、６、８の形状とを異ならせることで、駆
動アーム３、２１、４の駆動振動により検出アーム５、
６、８がＹＺ面内で共振することはない。この状態で、
振動子１にＺ軸を中心とする回転角速度ωが作用する
と、駆動アーム３、２１、４にコリオリの力ｆが作用す
る。駆動アーム３、２１、４は互いに逆相でＹＺ面内で
振動していることから、駆動アーム３、２１、４には互
いに逆相のＸＺ面内での振動が誘起される。
【００２４】この駆動アーム３、２１、４のＸＺ面内の
振動は、ＸＺ面内における駆動アーム３、２１、４の形
状と検出アーム５、６、８の形状とを同一としているた
め、検出アーム５、６、８を互いに逆相にＸＺ面内で共
振させる。これにより、図１４（ｂ）に示すような検出
振動モードの振動が発生する。この検出振動モードの振
動を検出アーム６に設けた検出電極１２−１〜１２−４
により電気振動として検出して、回転角速度を測定して
いる。なお、図１５（ａ）、（ｂ）に図１３における図
中上方から見た各電極の配線状態および図中下方から見
た各電極の配線状態を示す。
振動は、ＸＺ面内における駆動アーム３、２１、４の形
状と検出アーム５、６、８の形状とを同一としているた
め、検出アーム５、６、８を互いに逆相にＸＺ面内で共
振させる。これにより、図１４（ｂ）に示すような検出
振動モードの振動が発生する。この検出振動モードの振
動を検出アーム６に設けた検出電極１２−１〜１２−４
により電気振動として検出して、回転角速度を測定して
いる。なお、図１５（ａ）、（ｂ）に図１３における図
中上方から見た各電極の配線状態および図中下方から見
た各電極の配線状態を示す。
【００２５】本例においても、上述したいずれの例とも
同様に、図１４（ｂ）に示す検出振動モードの振動を考
えると、振動子１が支持アーム９、１０で支持固定され
ていることに起因して、駆動アーム３および検出アーム
５の対と駆動アーム４および検出アーム８の対との振動
により発生する、図１４（ｂ）の基部２の中心において
主面に垂直な線、言い換えると紙面に垂直な線の周りの
ねじれを、駆動アーム３、４と逆相の振動を行う駆動ア
ーム２１と検出アーム５、８と逆相の振動を行う検出ア
ーム６との対を設けることで、緩和することができる。
そのため、ＸＺ面内での検出振動のＱ値を高く保つこと
ができ、回転角速度の測定感度を高めることができる。
同様に、図１４（ｂ）に示す検出振動モードの振動を考
えると、振動子１が支持アーム９、１０で支持固定され
ていることに起因して、駆動アーム３および検出アーム
５の対と駆動アーム４および検出アーム８の対との振動
により発生する、図１４（ｂ）の基部２の中心において
主面に垂直な線、言い換えると紙面に垂直な線の周りの
ねじれを、駆動アーム３、４と逆相の振動を行う駆動ア
ーム２１と検出アーム５、８と逆相の振動を行う検出ア
ーム６との対を設けることで、緩和することができる。
そのため、ＸＺ面内での検出振動のＱ値を高く保つこと
ができ、回転角速度の測定感度を高めることができる。
【００２６】
【実施例】実際に、縦型２−４（図１）、縦型３−２
（図４）、縦型３−３（図７）、縦型４−２（図１０）
および駆動振動モードと検出振動モードが上記例と逆の
縦型３−３（図１３）の振動子と、比較例として縦型２
−２（図１６）の振動子とを利用して、実際に同一の構
成で同一の応答速度を持つ振動型ジャイロスコープを作
製した。作製した振動型ジャイロスコープの各々につい
て、検出振動モードのＱ値を測定するとともに、１°／
sec における出力電圧を測定した。結果を以下の表１お
よび表２に示す。表１の結果から、本発明の実施例の振
動型ジャイロスコープは比較例の振動型ジャイロスコー
プに比べて、高いＱ値を有するとともに出力電圧も高
く、高感度の測定ができることがわかった。
（図４）、縦型３−３（図７）、縦型４−２（図１０）
および駆動振動モードと検出振動モードが上記例と逆の
縦型３−３（図１３）の振動子と、比較例として縦型２
−２（図１６）の振動子とを利用して、実際に同一の構
成で同一の応答速度を持つ振動型ジャイロスコープを作
製した。作製した振動型ジャイロスコープの各々につい
て、検出振動モードのＱ値を測定するとともに、１°／
sec における出力電圧を測定した。結果を以下の表１お
よび表２に示す。表１の結果から、本発明の実施例の振
動型ジャイロスコープは比較例の振動型ジャイロスコー
プに比べて、高いＱ値を有するとともに出力電圧も高
く、高感度の測定ができることがわかった。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、駆動アームおよび／または検出アームの本数
を少なくとも３本として振動子を構成しているため、駆
動アームと検出アームとが検出振動モードで振動する
際、一対の駆動アームの振動と共振する検出アームのい
ずれかと逆相で検出振動モードの振動をさせることがで
き、基部の中心線に沿ったあるいは中心線に垂直方向の
のねじれ発生を減少させることができる。
によれば、駆動アームおよび／または検出アームの本数
を少なくとも３本として振動子を構成しているため、駆
動アームと検出アームとが検出振動モードで振動する
際、一対の駆動アームの振動と共振する検出アームのい
ずれかと逆相で検出振動モードの振動をさせることがで
き、基部の中心線に沿ったあるいは中心線に垂直方向の
のねじれ発生を減少させることができる。
【図１】本発明の振動型ジャイロスコープに用いる振動
子の一例の構成を示す図である。
子の一例の構成を示す図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１に示す振動子の
駆動振動モードおよび検出振動モードを示す図である。
駆動振動モードおよび検出振動モードを示す図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１における図中上
方から見た各電極の配線状態および図中下方から見た各
電極の配線状態を示す図である。
方から見た各電極の配線状態および図中下方から見た各
電極の配線状態を示す図である。
【図４】本発明の振動型ジャイロスコープに用いる振動
子の他の例の構成を示す図である。
子の他の例の構成を示す図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図４に示す振動子の
駆動振動モードおよび検出振動モードを示す図である。
駆動振動モードおよび検出振動モードを示す図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図４における図中上
方から見た各電極の配線状態および図中下方から見た各
電極の配線状態を示す図である。
方から見た各電極の配線状態および図中下方から見た各
電極の配線状態を示す図である。
【図７】本発明の振動型ジャイロスコープに用いる振動
子のさらに他の例の構成を示す図である。
子のさらに他の例の構成を示す図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図７に示す振動子の
駆動振動モードおよび検出振動モードを示す図である。
駆動振動モードおよび検出振動モードを示す図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図７における図中上
方から見た各電極の配線状態および図中下方から見た各
電極の配線状態を示す図である。
方から見た各電極の配線状態および図中下方から見た各
電極の配線状態を示す図である。
【図１０】本発明の振動型ジャイロスコープに用いる振
動子のさらに他の例の構成を示す図である。
動子のさらに他の例の構成を示す図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１０に示す振動
子の駆動振動モードおよび検出振動モードを示す図であ
る。
子の駆動振動モードおよび検出振動モードを示す図であ
る。
【図１２】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１０における図
中上方から見た各電極の配線状態および図中下方から見
た各電極の配線状態を示す図である。
中上方から見た各電極の配線状態および図中下方から見
た各電極の配線状態を示す図である。
【図１３】本発明の振動型ジャイロスコープに用いる振
動子のさらに他の例の構成を示す図である。
動子のさらに他の例の構成を示す図である。
【図１４】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１３に示す振動
子の駆動振動モードおよび検出振動モードを示す図であ
る。
子の駆動振動モードおよび検出振動モードを示す図であ
る。
【図１５】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１３における図
中上方から見た各電極の配線状態および図中下方から見
た各電極の配線状態を示す図である。
中上方から見た各電極の配線状態および図中下方から見
た各電極の配線状態を示す図である。
【図１６】従来の振動型ジャイロスコープの一例の構成
を示す図である。
を示す図である。
１ 振動子、２ 基部、３、４、２１、２２、２３ 駆
動アーム、５、６、７、８ 検出アーム、９、１０ 支
持アーム、１１−１〜１１−４ 駆動電極、１２−１〜
１２−４ 検出電極
動アーム、５、６、７、８ 検出アーム、９、１０ 支
持アーム、１１−１〜１１−４ 駆動電極、１２−１〜
１２−４ 検出電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 相馬 隆雄 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内
Claims (8)
- 【請求項１】基部と、この基部に接続した駆動アームお
よび検出アームを、基部に対して両者が互いに反対方向
に延在するよう構成した振動子を備える振動型ジャイロ
スコープにおいて、駆動アームおよび／または検出アー
ムの本数を少なくとも３本として振動子を構成すること
を特徴とする振動型ジャイロスコープ。 - 【請求項２】前記駆動アームの駆動振動モードにおける
振動が、前記振動子の主面と同一平面内の振動であると
ともに、前記検出アームの検出振動モードにおける振動
が、前記振動子の主面に垂直な平面内の振動である請求
項１記載の振動型ジャイロスコープ。 - 【請求項３】前記振動子が、２本の駆動アームと４本の
検出アームとを、互いに平行でかつ振動子の主面と同一
平面内に形成して構成される請求項２記載の振動型ジャ
イロスコープ。 - 【請求項４】前記振動子が、３本の駆動アームと２本の
検出アームとを、互いに平行でかつ振動子の主面と同一
平面内に形成して構成される請求項２記載の振動型ジャ
イロスコープ。 - 【請求項５】前記振動子が、３本の駆動アームと３本の
検出アームとを、互いに平行でかつ振動子の主面と同一
平面内に形成して構成される請求項２記載の振動型ジャ
イロスコープ。 - 【請求項６】前記振動子が、４本の駆動アームと２本の
検出アームとを、互いに平行でかつ振動子の主面と同一
平面内で形成して構成される請求項２記載の振動型ジャ
イロスコープ。 - 【請求項７】前記駆動アームの駆動振動モードにおける
振動が、前記振動子の主面に垂直な平面内の振動である
とともに、前記検出アームの検出振動モードのにおける
振動が、前記振動子の主面と同一平面内の振動である請
求項１記載の振動型ジャイロスコープ。 - 【請求項８】前記振動子が、３本の駆動アームと３本の
検出アームとを、互いに平行でかつ振動子の主面と同一
平面内に形成して構成される請求項７記載の振動型ジャ
イロスコープ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9171636A JPH1114373A (ja) | 1997-06-27 | 1997-06-27 | 振動型ジャイロスコープ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9171636A JPH1114373A (ja) | 1997-06-27 | 1997-06-27 | 振動型ジャイロスコープ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1114373A true JPH1114373A (ja) | 1999-01-22 |
Family
ID=15926878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9171636A Withdrawn JPH1114373A (ja) | 1997-06-27 | 1997-06-27 | 振動型ジャイロスコープ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1114373A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6418789B1 (en) * | 1999-02-26 | 2002-07-16 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Vibrating gyroscope |
| DE10110973B4 (de) * | 2000-03-07 | 2004-03-11 | Nec Corp. | Piezoelektrisches Schwingungsgyroskop und Verfahren zum Einstellen von Resonanzfrequenzen desselben |
| WO2004079296A1 (ja) * | 2003-03-06 | 2004-09-16 | Nec Corporation | 六脚型圧電振動ジャイロスコープ |
| WO2007097098A1 (ja) * | 2006-02-21 | 2007-08-30 | Microstone Corporation | 角速度センサおよび角速度の測定方法 |
| JPWO2006075764A1 (ja) * | 2005-01-13 | 2008-06-12 | 日本電気株式会社 | 振動型ジャイロスコープ |
| JP2009236805A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-15 | Tdk Corp | 角速度センサ素子 |
| JP2015141184A (ja) * | 2014-01-30 | 2015-08-03 | 京セラクリスタルデバイス株式会社 | 角速度センサ、センサ素子及びセンサ素子の製造方法 |
| US9140549B2 (en) | 2011-08-09 | 2015-09-22 | Seiko Epson Corporation | Physical quantity detection element, physical quantity detection device, and electronic apparatus |
| JP2015219204A (ja) * | 2014-05-21 | 2015-12-07 | 京セラクリスタルデバイス株式会社 | 角速度センサ及びセンサ素子 |
| JP2016133427A (ja) * | 2015-01-20 | 2016-07-25 | 京セラクリスタルデバイス株式会社 | センサ素子及び角速度センサ |
| EP2037217B1 (en) * | 2006-09-22 | 2018-03-07 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Inertia force sensor |
-
1997
- 1997-06-27 JP JP9171636A patent/JPH1114373A/ja not_active Withdrawn
Cited By (13)
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| US7528533B2 (en) | 2005-01-13 | 2009-05-05 | Japan Aviation Electronics Industry, Limited | Vibratory gyroscope |
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| JP2015141184A (ja) * | 2014-01-30 | 2015-08-03 | 京セラクリスタルデバイス株式会社 | 角速度センサ、センサ素子及びセンサ素子の製造方法 |
| JP2015219204A (ja) * | 2014-05-21 | 2015-12-07 | 京セラクリスタルデバイス株式会社 | 角速度センサ及びセンサ素子 |
| JP2016133427A (ja) * | 2015-01-20 | 2016-07-25 | 京セラクリスタルデバイス株式会社 | センサ素子及び角速度センサ |
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Legal Events
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| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040907 |