JPH1114374A - Vibration gyroscope - Google Patents

Vibration gyroscope

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Publication number
JPH1114374A
JPH1114374A JP9171637A JP17163797A JPH1114374A JP H1114374 A JPH1114374 A JP H1114374A JP 9171637 A JP9171637 A JP 9171637A JP 17163797 A JP17163797 A JP 17163797A JP H1114374 A JPH1114374 A JP H1114374A
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JP
Japan
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vibrator
driving
vibration
pair
arms
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP9171637A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Kikuchi
菊池  尊行
Shiyousaku Gouji
庄作 郷治
Yukihisa Osugi
幸久 大杉
Takao Soma
隆雄 相馬
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NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
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Publication date
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Publication of JPH1114374A publication Critical patent/JPH1114374A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vibration gyroscope whose constitution is simplified and which can be horizontally installed in mounting and whose height can be reduced. SOLUTION: This gyroscope uses a vibrator 1 constituted of a pair of driving arms 2 and 3 having driving means 11-1 to 11-4, a detecting arm 4 having detecting means 12-1 to 12-4 arranged between a pair of driving arms 2 and 3 and a base part 5 to connect these driving arms 2 and 3 and detecting arm 4 in a single plane. In this case, it is constituted so that a pair of driving arms 2 and 3 are vibrated mutually in an opposite phase in a single plane in a driving vibration mode by a driving means, and when rotational angular velocity is applied to the vibrator 1 with the axis vertical to this single plane as the center, Coriolis force is made to act mutually in the reverse direction along a pair of driving arms 2 and 3, and the rotation moment is thereby applied to the whole vibrator, and vibration of a detecting vibration mode in a single plane is generated, and this vibration is found as an electric signal by detecting means 12-1 to 12-4, and the rotational angular velocity is found.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、駆動手段を有する
一対の駆動アームと、一対の駆動アームの間に設けた検
出手段を有する検出アームと、これら駆動アームと検出
アームとを一平面内において接続する基部とから構成さ
れる振動子を用いた振動型ジャイロスコープに関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pair of driving arms having driving means, a detecting arm having detecting means provided between the pair of driving arms, and the driving arm and the detecting arm in one plane. The present invention relates to a vibratory gyroscope using a vibrator composed of a base to be connected.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、回転系内の回転角速度を検出
するための角速度センサとして、圧電体を用いた振動型
ジャイロスコープが、航空機や船舶、宇宙衛星などの位
置の確認用として利用されてきた。最近では、民生用の
分野としてカーナビゲーションや、VTRやスチルカメ
ラの手振れの検出などに使用されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an angular velocity sensor for detecting a rotational angular velocity in a rotating system, a vibrating gyroscope using a piezoelectric body has been used for confirming the position of an aircraft, a ship, a space satellite, or the like. Was. Recently, it has been used as a consumer field for car navigation, detection of camera shake of a VTR or a still camera, and the like.

【0003】このような圧電振動型ジャイロスコープ
は、振動している物体に角速度が加わると、その振動と
直角方向にコリオリ力が生じることを利用している。そ
して、その原理は力学的モデルで解析される(例えば、
「弾性波素子技術ハンドブック」、オーム社、第491
〜497頁)。そして、圧電型振動ジャイロスコープと
しては、これまでに種々のものが提案されている。例え
ば、スペリー音叉型ジャイロスコープ、ワトソン音叉型
ジャイロスコープ、正三角柱型音片ジャイロスコープ、
円筒型音片ジャイロスコープ等が知られている。
[0003] Such a piezoelectric vibratory gyroscope utilizes the fact that when an angular velocity is applied to a vibrating object, a Coriolis force is generated in a direction perpendicular to the vibration. And the principle is analyzed with a mechanical model (for example,
"Acoustic Wave Technology Handbook", Ohmsha, 491
497). Various types of piezoelectric vibrating gyroscopes have been proposed so far. For example, Sperry tuning fork type gyroscope, Watson tuning fork type gyroscope, equilateral triangular prism type resonating gyroscope,
A cylindrical sound piece gyroscope and the like are known.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の圧電振
動型ジャイロスコープは、いずれの例でも振動子を回転
軸と平行に配置(縦置き)しなければ回転角速度を検出
することができない。通常、測定したい回転系の回転軸
は装着部に対して垂直であるため、このような圧電振動
型ジャイロスコープを実装する際、装着部に対して圧電
振動型ジャイロスコープの低背化を達成することが困難
であった。
In any of the above-described conventional piezoelectric vibratory gyroscopes, the rotational angular velocity cannot be detected unless the vibrator is disposed parallel to the rotational axis (vertically disposed). Usually, the rotation axis of the rotating system to be measured is perpendicular to the mounting part, so when mounting such a piezoelectric vibratory gyroscope, the height of the piezoelectric vibratory gyroscope is reduced with respect to the mounting part. It was difficult.

【0005】近年になって、振動子を回転軸と垂直に配
置(横置き)しても回転角速度を検出できる圧電振動型
ジャイロスコープが、特開平8−128833号公報に
おいて提案されている。この例では、図5にその一例を
示すように、3つの弾性体51a、51b、51cの先
端に重量53を設ける。弾性体51a、51b、51c
をXY平面内で圧電素子54、55により互いに逆方向
の位相で振動させる。Z軸回りの回転角速度ωにより発
生するY方向のコリオリ力を、重量53の重心の位置に
作用させる。弾性体51a、51b、51cの面と重量
53の重心の位置とはZ方向に若干離れているため、重
量53の重心に作用したコリオリ力により弾性体51
a、51b、51cの先端がZ方向で互いに逆方向に曲
がる。この曲げ振動を圧電素子56、57で検出するこ
とで、Z軸回りの回転角速度ωを求めている。
In recent years, a piezoelectric vibratory gyroscope capable of detecting a rotational angular velocity even when a vibrator is arranged perpendicularly (horizontally) with respect to a rotation axis has been proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-128833. In this example, as shown in an example in FIG. 5, a weight 53 is provided at the tip of three elastic bodies 51a, 51b, and 51c. Elastic bodies 51a, 51b, 51c
Are vibrated in the XY plane by the piezoelectric elements 54 and 55 in phases opposite to each other. The Coriolis force in the Y direction generated by the rotational angular velocity ω about the Z axis is applied to the position of the center of gravity of the weight 53. Since the surfaces of the elastic bodies 51a, 51b, and 51c and the position of the center of gravity of the weight 53 are slightly separated in the Z direction, the elastic body 51 is generated by Coriolis force acting on the center of gravity of the weight 53.
The tips of a, 51b, and 51c bend in opposite directions in the Z direction. By detecting this bending vibration with the piezoelectric elements 56 and 57, the rotational angular velocity ω about the Z axis is obtained.

【0006】上述した特開平8−128833号に記載
された圧電振動型ジャイロスコープでは、確かにその原
理上振動子を横置きしても回転角速度を検出することが
できる。しかしながら、重量53を設ける必要があるた
め低背化が不十分であった。また、低背化を十分にする
ために重量53の厚さを薄くすると、コリオリ力による
モーメントがその分小さくなり、曲げ振動が微小にな
り、測定感度が低くなる問題があった。
In the piezoelectric vibratory gyroscope described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-128833, the rotational angular velocity can be detected even if the vibrator is placed horizontally in principle. However, since the weight 53 needs to be provided, the height is not sufficiently reduced. Further, when the thickness of the weight 53 is reduced in order to sufficiently reduce the height, the moment due to the Coriolis force is correspondingly reduced, the bending vibration becomes minute, and the measurement sensitivity is lowered.

【0007】さらに、上述した構成の圧電振動型ジャイ
ロスコープの振動子では、振動子の構成上、駆動と検出
の振動方向が異なっている。すなわち、弾性体51a、
51b、51cが、XY平面内で振動した状態でZ方向
にも振動するという2方向への振動が必要であった。一
般に圧電振動型ジャイロスコープでは、駆動の振動モー
ドの固有周波数と検出の振動モードの固有周波数とは、
測定感度を良好にするため常に一定の関係を保つことが
要求されている。ここで、振動子の材料として単結晶を
考えてみると、単結晶は異方性を持っているため、振動
する方向によって、温度による固有周波数の変化が異な
る。そのため、上述した構成の振動子を単結晶で構成し
ようとすると、ある温度で振動と検出の固有周波数を一
定の関係に定めても、温度が変化するとその関係を維持
することができず、測定感度が温度によって変化しやす
いという問題があった。
Further, in the vibrator of the piezoelectric vibratory gyroscope having the above-described configuration, the vibration directions of driving and detection are different due to the configuration of the vibrator. That is, the elastic body 51a,
The vibration in two directions was required, in which the vibrations 51b and 51c also vibrate in the Z direction while vibrating in the XY plane. In general, in a piezoelectric vibratory gyroscope, the natural frequency of the driving vibration mode and the natural frequency of the detecting vibration mode are:
In order to improve the measurement sensitivity, it is required to maintain a constant relationship. Here, when a single crystal is considered as a material of the vibrator, since the single crystal has anisotropy, a change in a natural frequency depending on a temperature differs depending on a vibration direction. For this reason, if the oscillator having the above-described configuration is made of a single crystal, the relationship cannot be maintained when the temperature changes, even if the natural frequency of the vibration and the detection frequency is fixed at a certain temperature. There is a problem that the sensitivity easily changes with temperature.

【0008】本発明の目的は上述した課題を解消して、
構成を簡略化するとともに、実装する際の横置きを可能
とし低背化を達成することができる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。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems,
An object of the present invention is to provide a vibratory gyroscope that has a simplified configuration, can be placed horizontally when mounted, and can achieve a low profile.

【0009】[0009]

【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、駆動手段を有する一対の駆動アームと、一
対の駆動アームの間に設けた検出手段を有する検出アー
ムと、これら駆動アームと検出アームとを一平面内にお
いて接続する基部とから構成される振動子を用いた振動
型ジャイロスコープであって、駆動手段により一対の駆
動アームを一平面内において互いに逆相に駆動振動モー
ドの振動をさせ、この一平面に垂直な軸を中心に振動子
に回転角速度が加えられたときに、一対の駆動アームに
沿って互いに逆方向にコリオリ力を作用させ、これによ
り振動子全体に対して回転モーメントを加え、検出アー
ムに対して一平面内における検出振動モードの振動を発
生させ、この振動を検出手段で電気信号として求めて回
転角速度を求めるよう構成したことを特徴とするもので
ある。
According to the vibration gyroscope of the present invention, a pair of driving arms having driving means, a detecting arm having detecting means provided between the pair of driving arms, and detecting means for detecting these driving arms. A vibrating gyroscope using a vibrator comprising an arm and a base connecting the arm in one plane, wherein the driving means causes a pair of driving arms to vibrate in a driving vibration mode in opposite phases in one plane. When a rotational angular velocity is applied to the vibrator about an axis perpendicular to this one plane, Coriolis forces act in opposite directions along a pair of drive arms, thereby rotating the vibrator as a whole. A moment is applied to the detection arm to generate vibration in a detection vibration mode within one plane, and the vibration is obtained as an electric signal by the detection means to obtain a rotational angular velocity. It is characterized in that it has cormorants configuration.

【0010】本発明では、振動子を構成する一対の駆動
アームとそれらの間に設けた検出アームと基部とを同一
の平面内に構成することができる。そのため、この振動
子を利用して横置きタイプの振動型ジャイロスコープを
構成すれば、ジャイロスコープの低背化を達成すること
ができる。
According to the present invention, the pair of drive arms constituting the vibrator, the detection arm provided between them, and the base can be formed in the same plane. Therefore, if a vibrating gyroscope of a horizontal type is configured using this vibrator, the height of the gyroscope can be reduced.

【0011】また、駆動アームの駆動振動モードの振動
と検出アームの検出振動モードの振動とが同一の平面内
であるため、振動子の材質として、水晶、LiTaO3
単結晶、LiNbO3 単結晶、Li(Nb、Ta)O3
単結晶を好適に使用することができる。この場合は、測
定感度を良好にでき、また振動子を、単結晶薄板からエ
ッチングなどのウェハープロセス(水晶の場合)、また
は切削などの単結晶を切り出す方法(LiTaO3 単結
晶、LiNbO3 単結晶などの場合)で作製できるため
好ましい。さらに、駆動アームの開放端の各別に、駆動
アームを中心として駆動振動モードの振動および検出振
動モードの振動と同一平面内において対称的に張り出し
た張り出し部を設けた場合は、振動子の低背化に加え
て、振動子の幅を小さくでき、ジャイロスコープをさら
にコンパクトに構成することができる。
Further, since the vibration of the drive vibration mode of the drive arm and the vibration of the detection vibration mode of the detection arm are in the same plane, quartz, LiTaO 3 are used as the material of the vibrator.
Single crystal, LiNbO 3 single crystal, Li (Nb, Ta) O 3
Single crystals can be suitably used. In this case, the measurement sensitivity can be improved, and the vibrator can be formed from a single crystal thin plate by a wafer process such as etching (in the case of quartz) or a method of cutting a single crystal such as cutting (LiTaO 3 single crystal, LiNbO 3 single crystal). Etc.), which is preferable. In addition, when each of the open ends of the drive arm is provided with an overhang portion that is symmetrically overhang in the same plane as the drive vibration mode vibration and the detection vibration mode vibration around the drive arm, the vibrator has a low profile. In addition, the width of the vibrator can be reduced, and the gyroscope can be made more compact.

【0012】[0012]

【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、振動子1は、一対の互いに平行な
駆動アーム2、3と、一対の駆動アーム2、3の間ここ
では両者の中間の位置に駆動アーム2、3と平行に設け
た検出アーム4と、これら3本の駆動アーム2、3と検
出アーム4とを同一の一平面内において接続する基部5
とから構成されている。本例では振動子1を圧電単結晶
の一例であるLiTaO3 単結晶のZ板から構成した例
を考えており、そのため、駆動アーム2、3において基
部5の主面に対応する向かい合う面に2つずつ駆動手段
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4において基部5の主面に対応する向か
い合う面に2つずつ検出手段としての検出電極12−1
〜12−4を設けている。もちろん、振動子1をエリン
バ合金などの恒弾性合金から構成する場合は、駆動手段
および検出手段として、上記駆動電極11−1〜11−
4および検出電極12−1〜12−4と組み合わせて圧
電板を使用する必要がある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a diagram showing an example of the structure of a vibrator used in a vibratory gyroscope according to the present invention. In the example shown in FIG. 1, the vibrator 1 is provided between a pair of drive arms 2 and 3 parallel to each other, and between the pair of drive arms 2 and 3, at a position intermediate between the two in parallel with the drive arms 2 and 3. Detection arm 4 and a base 5 for connecting these three drive arms 2, 3 and detection arm 4 in the same plane.
It is composed of In this example, a case is considered in which the vibrator 1 is formed of a Z plate of LiTaO 3 single crystal, which is an example of a piezoelectric single crystal, and therefore, two faces of the driving arms 2 and 3 facing each other corresponding to the main surface of the base 5 are considered. Driving electrodes 11-1 to 11-4 as driving means are provided one by one, and two detecting electrodes 12-1 as detecting means are respectively provided on two opposing surfaces of the detection arm 4 corresponding to the main surface of the base 5.
To 12-4. Of course, when the vibrator 1 is made of a constant elastic alloy such as an Elinvar alloy, the driving electrodes 11-1 to 11-
It is necessary to use a piezoelectric plate in combination with No. 4 and the detection electrodes 12-1 to 12-4.

【0013】振動子1を構成する駆動アーム2、3、検
出アーム4および基部5を別部材で構成することもでき
るが、特に圧電単結晶より構成した場合の製造の容易さ
などから、一体で構成することが好ましい。また、それ
らの材質も特に限定するものでないが、水晶、LiNb
3 、LiTaO3 、Li(Nb、Ta)O3 からなる
圧電単結晶を使用することが好ましい。図1に示す構成
の振動子1を横置きすなわち振動子1を図中の回転軸Z
と垂直に配置して振動型ジャイロスコープを形成した場
合、後述するように駆動アーム2、3の振動を同一平面
内とすることができるため、上記圧電単結晶を好適に使
用できる。
Although the drive arms 2 and 3, the detection arm 4 and the base 5 constituting the vibrator 1 can be formed of separate members, they are integrally formed because of the easiness of manufacture particularly when they are formed of a piezoelectric single crystal. It is preferable to configure. In addition, their materials are not particularly limited, but quartz, LiNb
It is preferable to use a piezoelectric single crystal composed of O 3 , LiTaO 3 , and Li (Nb, Ta) O 3 . The vibrator 1 having the configuration shown in FIG.
When the vibration type gyroscope is formed perpendicular to the above, the vibrations of the drive arms 2 and 3 can be made in the same plane as described later, so that the piezoelectric single crystal can be suitably used.

【0014】また、これらの圧電単結晶を使用すると、
検出感度を良好にすることができるとともに、検出ノイ
ズを小さくできる。さらに、温度変化に対して鈍感であ
るため、温度安定性を必要とする車載用として好適であ
る。なお、上記圧電単結晶の中では、LiNbO3 単結
晶、LiTaO3 単結晶が電気機械結合係数が相対的に
大きいことから、水晶よりもLiNbO3 単結晶または
LiTaO 3 単結晶を使用することが好ましい。また、
LiNbO3 単結晶とLiTaO3単結晶とを比較する
と、LiTaO3 単結晶の方がLiNbO3 単結晶より
も比重が相対的にさらに大きいことから、LiNbO3
単結晶よりもLiTaO3 単結晶を使用することがさら
に好ましい。
Further, when these piezoelectric single crystals are used,
The detection sensitivity can be improved and the detection noise can be improved.
Size can be reduced. Furthermore, it is insensitive to temperature changes.
Therefore, it is suitable for in-vehicle use requiring temperature stability.
You. Note that among the piezoelectric single crystals, LiNbOThree Simple connection
Crystal, LiTaOThree Single crystal has relatively small electromechanical coupling coefficient
LiNbO is larger than quartzThree Single crystal or
LiTaO Three Preferably, a single crystal is used. Also,
LiNbOThree Single crystal and LiTaOThreeCompare with single crystal
And LiTaOThree Single crystal is LiNbOThree From a single crystal
Also has a relatively higher specific gravity, so that LiNbOThree 
LiTaO than single crystalThree The use of single crystals
Preferred.

【0015】次に、図1に示す振動子1を利用して横置
きタイプの振動型ジャイロスコープを構成した場合の動
作について説明する。まず、Z軸を中心軸とする回転系
において、駆動電極11−1〜11−4に交流電圧を印
加することにより、駆動アーム2、3をXY平面内にお
いて駆動振動モードの互いに逆相の振動をさせる。この
状態で、Z軸まわりに回転角速度ωが作用すると、コリ
オリの力により、各駆動アーム2、3にはY軸に沿った
互いに逆向きのF1、F2が作用する。基部5は、例え
ば駆動アーム2、3と検出アーム4とを設けた側と反対
側の端部で固定されているため、この力F1、F2によ
り振動子1全体を回転させるように作用するモーメント
M1、M2が働く。このモーメントM1、M2により、
駆動アーム2、3および検出アーム4にXY平面内にお
いて検出振動モードの振動をさせる。検出アーム4の検
出振動モードの振動を検出電極12−1〜12−4によ
り電気振動として求めることで、回転角速度ωを測定す
ることができる。なお、図2(a)、(b)に図1に示
す振動子1の駆動振動モードおよび検出振動モードの例
を示し、図3に各電極の配線状態を示す。
Next, a description will be given of the operation when a vibrating gyroscope of a horizontal type is constructed using the vibrator 1 shown in FIG. First, by applying an AC voltage to the drive electrodes 11-1 to 11-4 in a rotating system having the Z axis as a central axis, the drive arms 2 and 3 are driven in opposite directions in the drive vibration mode in the XY plane. Let In this state, when the rotational angular velocity ω acts on the Z axis, F1 and F2 in opposite directions along the Y axis act on the respective drive arms 2 and 3 due to the Coriolis force. Since the base 5 is fixed at the end opposite to the side where the drive arms 2 and 3 and the detection arm 4 are provided, for example, the moments acting to rotate the entire vibrator 1 by the forces F1 and F2. M1 and M2 work. By the moments M1 and M2,
The drive arms 2 and 3 and the detection arm 4 are caused to vibrate in the detection vibration mode in the XY plane. By obtaining the vibration in the detection vibration mode of the detection arm 4 as electric vibration using the detection electrodes 12-1 to 12-4, the rotational angular velocity ω can be measured. 2A and 2B show examples of the driving vibration mode and the detection vibration mode of the vibrator 1 shown in FIG. 1, and FIG. 3 shows a wiring state of each electrode.

【0016】上述した構成の振動子1を利用した本発明
の振動型ジャイロスコープでは、駆動アーム2、3と同
一のXY平面内に発生するコリオリ力F1、F2を、振
動子1の回転運動に変換し、それにより検出アーム4を
XY面内で検出振動モードの振動をさせ、その振動から
回転角速度を求めるよう構成しているため、振動子1を
回転軸Zと垂直に配置(横置き)しても回転角速度を検
出することができる。そのため、本発明の振動型ジャイ
ロスコープを角速度センサとして例えば自動車の車体の
回転角速度を求める目的で実装する場合でも、取付部に
対して低背化を達成することができる。
In the vibratory gyroscope of the present invention using the vibrator 1 having the above-described configuration, the Coriolis forces F1 and F2 generated in the same XY plane as the drive arms 2 and 3 apply to the rotational movement of the vibrator 1. The vibrator 1 is arranged perpendicularly to the rotation axis Z (horizontal) since the detection arm 4 is caused to vibrate in the detection vibration mode in the XY plane and the rotational angular velocity is obtained from the vibration. Even so, the rotational angular velocity can be detected. Therefore, even when the vibratory gyroscope of the present invention is mounted as an angular velocity sensor, for example, for the purpose of determining the rotational angular velocity of a vehicle body, the height of the mounting portion can be reduced.

【0017】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2、3の開
放端2a、3aの各別に、駆動アーム2、3を中心とし
てXY平面内において対称的に張り出した張り出し部2
b−1、2b−2;3b−1、3b−2を設けた点であ
る。張り出し部2b−1、2b−2;3b−1、3b−
2の形状は、本例では、長方形の形状としたが、張り出
し部2b−1と2b−2とが、あるいは、張り出し部3
b−1と3b−2とが同じ形状を有すれば、他の形状で
も同様の効果を得ることができることはいうまでもな
い。図4に示した振動子1を利用して横置きタイプの振
動型ジャイロスコープを構成した場合、その駆動振動モ
ードおよび検出振動モードの振動は図2(a)、(b)
に示した例と同様であり、また各電極の配線状態は図3
に示した例と同様である。
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of another example of the vibrator used in the vibratory gyroscope of the present invention. In the example shown in FIG. 4, the same members as those in the example shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. 4 is different from the example shown in FIG. 1 in that each of the open ends 2a and 3a of the drive arms 2 and 3 symmetrically protrudes in the XY plane around the drive arms 2 and 3, respectively. Part 2
b-1, 2b-2; 3b-1, 3b-2. Overhangs 2b-1, 2b-2; 3b-1, 3b-
In this example, the shape of 2 is a rectangular shape, but the overhanging portions 2b-1 and 2b-2 or the overhanging portion 3
If b-1 and 3b-2 have the same shape, it goes without saying that the same effect can be obtained with other shapes. When a vibrating gyroscope of a horizontal type is configured using the vibrator 1 shown in FIG. 4, the vibrations in the driving vibration mode and the detection vibration mode are shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b).
The wiring state of each electrode is the same as that shown in FIG.
This is the same as the example shown in FIG.

【0018】図4に示す例では、張り出し部2b−1、
2b−2;3b−1。3b−2を設けてアームの体積を
開放端2a、3aで増加させることができるため、図1
に示す駆動アーム2、3と同じ固有振動数を有する駆動
アームを、短いアームで達成することができる。そのた
め、図1に示す例と同様の低背化に加えて、駆動アーム
2、3の長さを短くでき言い換えると振動子1の幅を小
さくでき、図4に示す振動子1を利用すれば、振動型ジ
ャイロスコープをさらにコンパクトに構成することがで
きることがわかる。
In the example shown in FIG. 4, the overhangs 2b-1,
2b-2; 3b-1, since the volume of the arm can be increased at the open ends 2a, 3a by providing 3b-2, FIG.
The drive arm having the same natural frequency as the drive arms 2 and 3 shown in FIG. Therefore, in addition to the reduction in height as in the example shown in FIG. 1, the length of the drive arms 2 and 3 can be reduced, in other words, the width of the vibrator 1 can be reduced, and if the vibrator 1 shown in FIG. It can be seen that the vibratory gyroscope can be made more compact.

【0019】[0019]

【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、振動子を構成する一対の駆動アームとそれら
の間に設けた検出アームと基部とを同一の平面内に構成
することができるため、この振動子を利用して横置きタ
イプの振動型ジャイロスコープを構成すれば、ジャイロ
スコープの低背化を達成することができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, a pair of drive arms constituting a vibrator, and a detection arm and a base provided therebetween are formed in the same plane. Therefore, if a vibrating gyroscope of a horizontal type is configured using this vibrator, the height of the gyroscope can be reduced.

【0020】また、駆動アームの駆動振動モードの振動
と検出アームの検出振動モードの振動とが同一の平面内
であるため、振動子の材質として、水晶、LiTaO3
単結晶、LiNbO3 単結晶、Li(Nb、Ta)O3
単結晶を好適に使用することができる。この場合は、測
定感度を良好にでき、また振動子を、単結晶薄板からエ
ッチングなどのウェハープロセス(水晶の場合)、また
は切削などの単結晶を切り出す方法(LiTaO3 単結
晶、LiNbO3 単結晶などの場合)で作製できるため
好ましい。
Further, since the vibration of the drive vibration mode of the drive arm and the vibration of the detection vibration mode of the detection arm are in the same plane, the material of the vibrator is quartz, LiTaO 3.
Single crystal, LiNbO 3 single crystal, Li (Nb, Ta) O 3
Single crystals can be suitably used. In this case, the measurement sensitivity can be improved, and the vibrator can be formed from a single crystal thin plate by a wafer process such as etching (in the case of quartz) or a method of cutting a single crystal such as cutting (LiTaO 3 single crystal, LiNbO 3 single crystal). Etc.), which is preferable.

【0021】さらに、駆動アームの開放端の各別に、駆
動アームを中心として駆動振動モードの振動および検出
振動モードの振動と同一平面内において対称的に張り出
した張り出し部を設けた場合は、振動子の低背化に加え
て、振動子の幅を小さくでき、ジャイロスコープをさら
にコンパクトに構成することができる。
Further, in the case where a projecting portion symmetrically projecting in the same plane as the driving vibration mode vibration and the detection vibration mode vibration with the driving arm as a center is provided for each of the open ends of the driving arm, In addition to the reduction in height, the width of the vibrator can be reduced, and the gyroscope can be made more compact.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【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。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an example of a vibrator used for a vibratory gyroscope of the present invention.

【図2】(a)、(b)はそれぞれ図1に示す例におけ
る駆動振動モードと検出振動モードの例を示す図であ
る。
FIGS. 2A and 2B are diagrams respectively showing examples of a driving vibration mode and a detection vibration mode in the example shown in FIG.

【図3】図1に示す例における各電極の配線状態を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing a wiring state of each electrode in the example shown in FIG.

【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。
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of another example of a vibrator used for the vibratory gyroscope of the present invention.

【図5】従来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。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an example of a vibrator used in a conventional vibratory gyroscope.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 振動子、2、3 駆動アーム、4 検出アーム、5
基部、11−1〜11−4 駆動電極、12−1〜1
2−4 検出電極
1 vibrator, 2, 3 drive arm, 4 detection arm, 5
Base, 11-1 to 11-4 Drive electrode, 12-1 to 1
2-4 Detection electrode

───────────────────────────────────────────────────── 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 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Takao Soma 2-56, Suda-cho, Mizuho-ku, Nagoya-shi, Aichi Japan Insulator Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】駆動手段を有する一対の駆動アームと、一
対の駆動アームの間に設けた検出手段を有する検出アー
ムと、これら駆動アームと検出アームとを一平面内にお
いて接続する基部とから構成される振動子を用いた振動
型ジャイロスコープであって、駆動手段により一対の駆
動アームを一平面内において互いに逆相に駆動振動モー
ドの振動をさせ、この一平面に垂直な軸を中心に振動子
に回転角速度が加えられたときに、一対の駆動アームに
沿って互いに逆方向にコリオリ力を作用させ、これによ
り振動子全体に対して回転モーメントを加え、検出アー
ムに対して一平面内における検出振動モードの振動を発
生させ、この振動を検出手段で電気信号として求めて回
転角速度を求めるよう構成したことを特徴とする振動型
ジャイロスコープ。
1. A pair of driving arms having driving means, a detecting arm having detecting means provided between the pair of driving arms, and a base connecting these driving arms and the detecting arm in one plane. A vibratory gyroscope using a vibrator, wherein a pair of driving arms vibrate in a driving vibration mode in a phase opposite to each other in a plane by a driving means, and vibrate around an axis perpendicular to the plane. When a rotational angular velocity is applied to the vibrator, Coriolis forces act in opposite directions along a pair of drive arms, thereby applying a rotational moment to the entire vibrator and applying a rotational moment to the detection arm in one plane. A vibratory gyroscope in which a vibration in a detection vibration mode is generated, and the vibration is obtained as an electric signal by a detection means to obtain a rotational angular velocity.
【請求項2】前記一対の駆動アームの開放端の各別に、
駆動アームを中心として一平面内において対称的に張り
出した張り出し部を設ける請求項1記載の振動型ジャイ
ロスコープ。
2. An open end of each of the pair of drive arms,
2. The vibratory gyroscope according to claim 1, wherein a protruding portion symmetrically protruding in one plane with respect to the drive arm is provided.
【請求項3】前記振動子が、水晶、LiTaO3 単結
晶、LiNbO3 単結晶またはLi(Nb、Ta)O3
単結晶のいずれかを用いて構成された請求項1または2
記載の振動型ジャイロスコープ。
3. The vibrator according to claim 1, wherein the vibrator is quartz, LiTaO 3 single crystal, LiNbO 3 single crystal, or Li (Nb, Ta) O 3.
3. The method according to claim 1, wherein the single crystal is used.
The described vibration gyroscope.
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