JPH11173852A - 振動ジャイロ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気的な信号と振動体の機械的な振動との変
換効率がよく、良好な感度を有し、かつ簡単に製造する
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、ベース１４と振動
柱１６ａ〜１６ｄからなる振動体１２を含む。振動体１
２の内部において、振動柱１６ａ〜１６ｃの根元部分に
駆動用の圧電素子１８ａ〜１８ｃを形成し、振動柱１６
ｄの根元部分に検出用の圧電素子２０ａ，２０ｂを形成
する。駆動用の圧電素子１８ａ〜１８ｃに駆動信号を与
えることにより、振動柱１６ａ〜１６ｄを屈曲振動させ
る。このとき、各振動柱１６ａ〜１６ｄの振動によって
生じる回転軸まわりのねじれ力が相殺されるように、各
振動柱１６ａ〜１６ｄが励振される。

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、カーナビゲーションシステム、車両
の姿勢制御、カメラの手振れ補正などのために回転角速
度を検出するための振動ジャイロに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の振動ジャイロの一例が、特開平６
−２５８０８３号公報に記載されている。この振動ジャ
イロ１は、共振子２を含む。共振子２は、図１２および
図１３に示すように、方形ベース３と、方形ベース３の
一方側に延びる４本のビーム４ａ〜４ｄとを含む。そし
て、方形ベース３の他方側は、ロッド５で支持されてい
る。これらのビーム４ａ〜４ｄの側面には、ビーム４ａ
〜４ｄを振動させるための駆動用、および回転角速度に
対応した信号を測定するための測定用として用いられる
圧電素子６が形成される。この振動ジャイロ１では、た
とえば図１４に示すように、ビーム４ａ，４ｂが開閉す
るように振動し、かつビーム４ｃ，４ｄが開閉するよう
に振動するように励振される。このとき、ビーム４ａ，
４ｂの開閉とビーム４ｃ，４ｄの開閉とは、互いに逆の
開閉状態となるように振動させられる。

【０００３】この状態で、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、図１５に示すように、無
回転時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るビーム４ａ〜４ｄの屈曲によって
圧電素子６に発生する信号を測定することにより、回転
角速度を検出することができる。この振動ジャイロ１で
は、各ビーム４ａ〜４ｄの振動によって生じる回転軸ま
わりのねじれ力が互いに相殺され、振動ジャイロ１全体
としては、重心の移動やねじれが発生しない。したがっ
て、振動ジャイロ１を支持するロッド５からビーム４ａ
〜４ｄの振動が漏れず、安定して回転角速度を検出する
ことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような振動ジャイ
ロでは、駆動信号によって圧電素子に歪みを生じさせて
ビームに屈曲振動を励振し、さらにビームの振動による
歪みを信号に変換し、その出力を測定することにより回
転角速度を検出している。したがって、振動子の歪みの
大きい部分に圧電素子や電極を形成することにより、大
きい出力を得ることができ、感度の良好な振動ジャイロ
にすることができる。しかしながら、従来の振動ジャイ
ロでは、振動子の側面に圧電素子や電極を形成するた
め、振動子内部の最も歪みの大きい部分で振動子を駆動
したり、その歪みを検出することができなかった。その
ため、電気的な信号と機械的な振動との変換効率が悪
く、感度の良好な振動ジャイロを得ることができなかっ
た。また、各ビームについて、異なる向きに圧電素子を
張り付けたり、電極を印刷する必要があり、製造工程が
煩雑となるとともに、圧電素子や電極などの寸法管理が
大変である。

【０００５】それゆえに、この発明の主たる目的は、振
動漏れの少ない振動ジャイロにおいて、電気的な信号と
機械的な振動との変換効率がよく、良好な感度を有し、
かつ簡単に製造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、ベースとベ
ースの一方側から延びるように形成される複数の振動柱
とからなる振動体と、振動柱を屈曲振動させるための駆
動用の圧電素子と、駆動用の圧電素子によって励振され
る振動柱の屈曲振動と直交する向きの屈曲振動を検出す
るための検出用の圧電素子とを含み、無回転時および回
転時における複数の振動柱の屈曲振動によって生じる回
転軸まわりのねじれ力が相殺されるように複数の振動柱
に屈曲振動が励振される振動ジャイロであって、駆動用
の圧電素子および検出用の圧電素子は、振動柱の根元部
分において振動体内に形成される、振動ジャイロであ
る。このような振動ジャイロにおいて、駆動用の圧電素
子および検出用の圧電素子は、圧電体層と圧電体層の両
面に形成される電極とからなり、圧電体層は任意の方向
に分極することができる。また、駆動用の圧電素子また
は検出用の圧電素子は、複数の圧電体層と複数の電極と
を積層して形成することができる。

【０００７】駆動用の圧電素子が、振動柱の根元部分に
おいて振動体内に形成され、駆動用の圧電素子に駆動信
号を与えることによって振動柱に屈曲振動が励振され
る。このとき、振動柱の振動によって発生する回転軸ま
わりのねじれ力が互いに相殺されるように、振動柱が励
振されるため、振動ジャイロ全体としてみると、重心の
移動やねじれなどが発生しない。また、検出用の圧電素
子が、振動柱の根元部分において振動体内に形成され、
振動体の歪みが信号に変換される。ベースと振動柱とか
らなる振動体では、振動柱が屈曲振動する場合における
歪みは、振動体内の振動柱の根元部分において最大とな
る。そのため、振動体内において、振動柱の根元部分に
駆動用の圧電素子を形成することにより、圧電素子の変
位を最も効率よく振動柱の屈曲振動に変換することがで
きる。また、振動体内において、振動柱の根元部分に検
出用の圧電素子を形成することにより、振動柱の屈曲振
動を最も効率よく信号に変換することができる。

【０００８】このような振動ジャイロにおいて、圧電素
子は、圧電層とその両面に形成された電極とで形成され
るが、駆動信号や出力信号の位相を考慮すれば、圧電素
子の分極方向は任意に設定することができる。また、複
数の圧電層と電極とを積層して圧電素子を形成すること
により、駆動信号による圧電素子の全体としての変位を
大きくすることができる。この振動ジャイロでは、駆動
用の圧電素子および検出用の圧電素子が、振動柱の根元
部分に形成されるため、これらの全ての圧電素子を同一
平面上に形成することができる。

【０００９】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実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の振動ジャイロの
一例を示す斜視図である。振動ジャイロ１０は、振動体
１２を含む。振動体１２は、たとえば直方体状のベース
１４を含む。ベース１４の一方側には、互いに間隔を隔
てて、４本の振動柱１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄが
形成される。これらのベース１４および振動柱１６ａ〜
１６ｄは、たとえば圧電体材料などで一体的に形成され
る。

【００１１】振動体１２の内部には、図２に示すよう
に、３角形状の駆動用の圧電素子１８ａ，１８ｂ，１８
ｃおよび３角形状の検出用の圧電素子２０ａ，２０ｂが
形成される。駆動用の圧電素子１８ａ，１８ｂ，１８ｃ
は、図３に示すように、それぞれ振動柱１６ａ，１６
ｂ，１６ｃの根元部分において、振動体１２の内部に形
成される。これらの駆動用の圧電素子１８ａ，１８ｂ，
１８ｃは、それぞれ圧電層２２ａ，２２ｂ，２２ｃを含
む。そして、圧電層２２ａの両面に電極２４ａ，２６ａ
が形成され、圧電層２２ｂの両面に電極２４ｂ，２６ｂ
が形成され、圧電素子２２ｃの両面に電極２４ｃ，２６
ｃが形成される。駆動用の圧電素子１８ａ，１８ｂ，１
８ｃは、それらの面が振動柱１６ａ，１６ｂ，１６ｃの
延びる向きとなるように形成される。これらの圧電素子
１８ａの電極２２ａ，２４ａ、圧電素子１８ｂの電極２
４ｂ，２６ｂおよび圧電素子１８ｃの電極２４ｃ，２６
ｃは、振動体１２の少なくとも一方の側面に引き出され
る。

【００１２】また、検出用の圧電素子２０ａ，２０ｂ
は、図２に示すように、他方の振動柱１６ｄの根元部分
において、振動体１２の内部に形成される。検出用の圧
電素子２０ａ，２０ｂは、振動柱１６ａ，１６ｃを結ぶ
向きに沿って、並ぶように配置される。これらの検出用
の圧電素子２０ａ，２０ｂは、図３に示すように、それ
ぞれ圧電層２８ａ，２８ｂを含む。そして、圧電層２８
ａの両面に電極３０ａ，３２ａが形成され、圧電層２８
ｂの両面に電極３０ｂ，３２ｂが形成される。これらの
圧電素子２０ａの電極３０ａ，３２ａおよび圧電素子２
０ｂの電極３０ｂ，３２ｂは、振動体１２の少なくとも
１つの側面に引き出される。圧電素子２０ａ，２０ｂ
は、それらの面が振動柱１６ｄの延びる向きとなるよう
に形成される。

【００１３】なお、図３の中の矢印Ｐに示すように、駆
動用の圧電素子１８ａ，１８ｂ，１８ｃの圧電層２２
ａ，２２ｂ，２２ｃおよび検出用の圧電素子２０ａ，２
０ｂの圧電層２８ａ，２８ｂは、たとえばベース１４側
から振動柱１６ａ〜１６ｄ側に向かって、厚み方向に分
極される。つまり、圧電層２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２
８ａ，２８ｂは、同じ向きに分極される。ここでは、振
動体１２が圧電体材料で形成されているため、振動体１
２内に電極２４ａ，２６ａ，２４ｂ，２６ｂ，２４ｃ，
２６ｃ，３０ａ，３２ａ，３０ｂ，３２ｂを形成し、こ
れらの電極の間に挟まれた振動体部分が、圧電層２２
ａ，２２ｂ，２２ｃ，２８ａ，２８ｂとして用いられ
る。

【００１４】なお、振動体１２は、圧電体材料に限ら
ず、金属その他の振動を生じる材料で形成することがで
きる。この場合、圧電層２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２８
ａ，２８ｂは、それぞれ別に形成する必要はなく、圧電
層２２ａ，２２ｂ，２２ｃを１つの圧電層とし、その異
なる部分で対向する電極２４ａ，２６ａ、電極２４ｂ，
２６ｂおよび電極２４ｃ，２６ｃを形成してもよい。同
様に、圧電層２８ａ，２８ｂを１つの圧電層とし、その
異なる部分で対向する電極３０ａ，３２ａおよび電極３
０ｂ，３２ｂを形成してもよい。さらに、１つの圧電層
の異なる部分において、対向する電極２４ａ，２６ａ、
電極２４ｂ，２６ｂ、電極２４ｃ，２６ｃ、電極３０
ａ，３２ａおよび電極３０ｂ，３２ｂを形成してもよ
い。つまり、駆動用の圧電素子１８ａ，１８ｂ，１８ｃ
と検出用の圧電素子２０ａ，２０ｂは、１つの圧電層を
共有させることができる。この場合、たとえば、１つの
圧電層上に電極を形成することにより、駆動用および検
出用の圧電素子を形成することができる。そのため、従
来のように、異なる向きに圧電素子を張り付けたり、電
極を形成する必要がなく、製造工程や電極の寸法管理な
どが容易となる。

【００１５】この振動ジャイロ１０を用いるために、図
４に示すような回路が用いられる。ここでは、回路の接
続関係をわかりやすくするために、駆動用の圧電素子１
８ａ，１８ｂ，１８ｃの電極２４ａ，２６ａ，２４ｂ，
２６ｂ，２４ｃ，２６ｃおよび検出用の圧電素子２０
ａ，２０ｂの電極３０ａ，３２ａ，３０ｂ，３２ｂのみ
を示してある。駆動用の圧電素子１８ａ，１８ｂ，１８
ｃには、駆動回路４０が接続される。この場合、駆動用
の圧電素子１８ａ，１８ｂ，１８ｃの電極２６ａ，２６
ｂ，２６ｃは基準電位に接続され、電極２４ａ，２４ｃ
に駆動回路４０からの駆動信号が入力される。また、電
極２４ｂには、反転回路４２を介して、駆動回路４０か
らの駆動信号が入力される。さらに、検出用の圧電素子
２０ａ，２０ｂの電極３２ａ，３２ｂは基準電位に接続
され、電極３０ａ，３０ｂは差動増幅回路４４に接続さ
れる。

【００１６】駆動用の圧電素子１８ａ，１８ｃには、駆
動回路４０から駆動信号が与えられる。また、別の駆動
用の圧電素子１８ｂには、駆動回路４０からの駆動信号
が、反転回路４２で位相反転したのちに与えられる。し
たがって、駆動用の圧電素子１８ａ，１８ｃと圧電素子
１８ｂには、互いに逆位相の駆動信号が与えられる。こ
こで与えられる駆動信号は、振動体１２の共振周波数に
相当する信号である。この駆動信号によって、圧電素子
１８ａ，１８ｂ，１８ｃには、厚み振動が生じる。この
とき、駆動用の圧電素子１８ａ，１８ｃと圧電素子１８
ｂとは、互いに同じ向きに分極され、かつ互いに逆位相
の駆動信号が与えられるため、これらの圧電素子１８
ａ，１８ｃと圧電素子１８ｂには逆向きの変位が発生す
る。つまり、一方の圧電素子１８ａ，１８ｃが厚み方向
に伸びるとき、他方の圧電素子１８ｂは厚み方向に縮
む。逆に、一方の圧電素子１８ａ，１８ｃが厚み方向に
縮むとき、他方の圧電素子１８ｂは厚み方向に伸びる。
そのため、振動柱１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄは、
図５の実線の矢印および点線の矢印に示すように、開閉
するように屈曲振動する。このとき、振動柱１６ａ，１
６ｃの開閉と振動柱１６ｂ，１６ｄの開閉とは、互いに
逆となるように振動する。

【００１７】無回転時においては、検出用の圧電素子２
０ａ，２０ｂは、振動柱１６ｄの振動方向の両側に並ん
で形成されているため、これらの圧電素子２０ａ，２０
ｂの屈曲状態は同じとなる。そのため、検出用の圧電素
子２０ａ，２０ｂから出力される信号は同じであり、差
動増幅回路４４からは信号が出力されない。

【００１８】振動柱１６ａ〜１６ｄが開閉するように振
動している状態で、振動柱１６ａ〜１６ｄが延びる向き
の軸を中心として回転角速度Ωが加わると、図６に示す
ように、無回転時の振動方向に直交する向きにコリオリ
力Ｆｃが働く。したがって、振動柱１６ａ〜１６ｄは、
開閉する向きに加わる駆動力とコリオリ力Ｆｃとが合成
された向きに振動する。コリオリ力Ｆｃによって、振動
柱１６ｄは、検出用の圧電素子２０ａ，２０ｂが並んだ
向きに変位する。このような振動柱１６ｄの変位によ
り、一方の検出用の圧電素子２０ａが厚み方向に伸びた
とき、他方の検出用の圧電素子２０ｂは厚み方向に縮
む。逆に、一方の圧電素子２０ａが縮んだとき、他方の
圧電素子２０ｂが伸びる。そのため、無回転時に比べ
て、圧電素子２０ａの出力が増加したとき、圧電素子２
０ｂの出力が減少する。また、無回転時に比べて、圧電
素子２０ａの出力が減少したとき、圧電素子２０ｂの出
力が増加する。したがって、差動増幅回路４４からは、
圧電素子２０ａ，２０ｂの出力信号の差に対応した信号
が出力される。差動増幅回路４４の出力信号は、たとえ
ば検波回路で検波されたのち、平滑回路で平滑されて、
コリオリ力に対応した直流信号として出力される。

【００１９】この振動ジャイロ１０では、駆動用の圧電
素子１８ａ〜１８ｃおよび検出用の圧電素子２０ａ，２
０ｂが、振動柱１６ａ〜１６ｄの屈曲振動によって最も
歪みの大きくなる部分、すなわち振動柱１６ａ〜１６ｄ
の根元部分に形成されている。そのため、振動体の側面
に圧電素子を形成した従来の振動ジャイロに比べて、駆
動用の圧電素子１８ａ〜１８ｃに駆動信号を与えたとき
の振動柱１６ａ〜１６ｄの振幅を大きくすることができ
る。また、従来の振動ジャイロに比べて、振動柱１６ｄ
の振動による検出用の圧電素子２０ａ，２０ｂの歪みが
大きく、同じ大きさのコリオリ力に対して、発生する電
荷量が多くなる。したがって、この振動ジャイロ１０で
は、従来の振動ジャイロに比べて、回転角速度の検出感
度を良好にすることができる。

【００２０】この振動ジャイロ１０では、無回転時にお
いて、対向する振動柱１６ａ，１６ｃが開閉するように
屈曲振動し、同様に、対向する振動柱１６ｂ，１６ｄが
開閉するように屈曲振動する。しかも、振動柱１６ａ，
１６ｃの開閉と振動柱１６ｂ，１６ｄの開閉とは、互い
に逆となるように振動する。したがって、無回転時にお
いて、振動柱１６ａ〜１６ｄの振動によって生じる回転
軸まわりのねじれ力が相殺され、振動ジャイロ１０全体
としてみると、重心の移動やねじれなどが発生しない。
また、回転時において、振動柱１６ａ〜１６ｄのそれぞ
れには、振動体１２の中心軸に対して回転するような向
きにコリオリ力が働くが、振動柱１６ａ，１６ｃに働く
コリオリ力によって生じる回転力と、振動柱１６ｂ，１
６ｄに働くコリオリ力によって生じる回転力とが相殺さ
れ、全体として振動体１２に重心の移動やねじれが生じ
ない。このように、振動柱１６ａ〜１６ｄに図５に示す
ような振動を与えることにより、無回転時および回転時
に、振動体１２に重心の移動やねじれが発生せず、振動
体１２を安定して支持することができる。そのため、振
動体１２の振動が漏れることを防ぐことができる。

【００２１】さらに、図７に示すように、９本の振動柱
１６ａ〜１６ｉを有する振動体１２を用いることもでき
る。この振動ジャイロ１０においても、図３に示すのと
同様の圧電素子が形成される。つまり、図８に示すよう
に、駆動用の圧電素子１８ａ〜１８ｃが振動柱１６ａ，
１６ｃ，１６ｉの根元部分に形成され、検出用の圧電素
子２０ａ，２０ｂが振動柱１６ｇの根元部分に形成され
る。そして、駆動回路４０，反転回路４２および差動増
幅回路４４も、図４に示すように接続される。この振動
ジャイロ１０では、圧電素子１８ａ〜１８ｃに駆動信号
を与えることにより、図９の実線の矢印に示すように、
振動柱１６ａ，１６ｉが内側に閉じるように変位したと
き、振動柱１６ｃ，１６ｇが外側に開くように変位す
る。また、振動柱１６ｂ，１６ｆは振動柱１６ｃに向か
って変位し、振動柱１６ｄ，１６ｈは振動柱１６ｇに向
かって変位する。そして、駆動信号の位相が逆になった
ときには、図９の点線の矢印に示すように、実線の矢印
と逆向きに各振動柱が変位する。なお、中央部の振動柱
１６ｅについては、その周囲における各部の変位が相殺
されるため、振動することなく安定している。

【００２２】この状態で、振動柱１６ａ〜１６ｉが延び
る向きの軸を中心として回転角速度が加わると、図１０
に示すように、無回転時における振動柱１６ａ〜１６ｉ
の振動方向と直交する向きにコリオリ力Ｆｃが働く。そ
れにより、検出用の圧電素子２０ａ，２０ｂに、異なる
向きの歪みが加わる。そのため、これらの圧電素子２０
ａ，２０ｂから異なる信号が出力され、差動増幅回路４
４からは、コリオリ力に対応した信号が出力される。

【００２３】このように、振動体１２の振動柱の数は変
更可能であり、無回転時および回転時に発生する力が相
殺されて重心の移動やねじれなどが発生しないように励
振して、振動ジャイロ１０に加わった回転角速度を検出
することができる。これらの振動ジャイロ１０において
も、振動柱の屈曲振動により、最も歪みの大きくなる部
分に各圧電素子を配置することにより、良好な感度を得
ることができる。

【００２４】なお、図３および図４において、駆動用の
圧電素子１８ａ，１８ｃと圧電素子１８ｂの分極方向を
逆にしてもよい。この場合、反転回路４２は不要であ
り、３つの圧電素子１８ａ，１８ｂ，１８ｃに同位相の
駆動信号を与えることにより、振動柱１６ａ〜１６ｄに
開閉するような屈曲振動を励振することができる。ま
た、検出用の圧電素子２０ａ，２０ｂについても、分極
方向を逆にすることができ、この場合、差動回路の代わ
りに和動回路を用いればよい。このように、各圧電素子
の分極方向は任意に変更可能であり、それに応じて回路
を変更すればよい。

【００２５】さらに、４本または９本の振動柱をもつ振
動体１２を用いた場合、図１１に示すように、駆動用の
圧電素子１８ａ，１８ｂ，１８ｃおよび検出用の圧電素
子２０ａ，２０ｂを、圧電体層と電極とを交互に複数積
層した積層構造としてもよい。この場合、たとえば隣接
する圧電体層は、互いに逆向きとなるように分極され
る。そして、１つおきの電極が互いに接続され、接続さ
れた一方の電極が一方の端子に接続され、接続された他
方の電極が他方の端子に接続される。そして、これらの
２つの端子間に信号が入力され、または２つの端子から
信号が出力される。

【００２６】駆動用の圧電素子１８ａ〜１８ｃでは、駆
動信号が与えられることにより、隣接する圧電体層に、
互いに逆向きの電界が印加される。隣接する圧電体層は
互いに逆向きに分極されているため、逆向きの電界が印
加されることにより、全ての圧電体層が同一方向に変位
する。つまり、全ての圧電体層が、同時に伸びたり、同
時に縮んだりする。そのため、圧電素子１８ａ〜１８ｃ
全体としては、１層の圧電体層を用いた圧電素子に比べ
て、全体の変位量を大きくすることができ、振動柱１６
ａ〜１６ｄの振幅を大きくすることができる。したがっ
て、回転角速度が加わることによって発生する振動柱１
６ａ〜１６ｄの振動方向の変化による変位量も大きくな
り、検出用の圧電素子２０ａ，２０ｂから大きい信号を
得ることができる。

【００２７】また、検出用の圧電素子２０ａ，２０ｂで
は、圧電体層と電極とを積層することにより、各圧電体
層に電荷が発生し、電極から取り出される。そのため、
振動柱の変位量が同じであれば、１層の圧電体層を用い
た圧電素子に比べて、発生する電荷量を多くすることが
できる。したがって、差動増幅回路４４として電流増幅
回路を用いれば、回転角速度に対応した大きい信号を得
ることができる。

【００２８】このように、駆動用の圧電素子１８ａ〜１
８ｃを多層にすることにより、振動柱１６ａ〜１６ｄの
振幅を大きくすることができ、その結果、回転角速度に
対応した大きい信号を得ることができるため、振動ジャ
イロ１０の感度を良好にすることができる。この場合、
差動増幅回路４４として、電圧増幅回路を用いてもよい
し、電流増幅回路を用いてもよい。また、検出用の圧電
素子２０ａ，２０ｂを多層にすることにより、振動柱１
６ａ〜１６ｄの変位量が同じであっても、１層の圧電素
子に比べて、発生する電荷量を多くすることができる。
そのため、差動増幅回路４４として電流増幅回路を用い
ることにより、振動ジャイロ１０の感度を良好にするこ
とができる。なお、駆動用の圧電素子および検出用の圧
電素子を多層にした場合でも、各圧電素子の分極方向を
調整することにより、反転回路４２を省略することがで
きる。

【００２９】また、上述の各振動ジャイロでは、駆動回
路４０を用いて振動体１２を励振したが、たとえば検出
用の圧電素子の出力を帰還信号とした発振回路を用いて
自励振駆動としてもよい。また、駆動用の圧電素子１８
ａ〜１８ｃの全てに駆動信号を与える必要はなく、たと
えば１つの圧電素子１８ａのみに駆動信号を与えてもよ
い。この場合、直接的には振動柱１６ａが励振される
が、共振により、他の振動柱も図５または図９に示すよ
うに振動する。

【００３０】

【発明の効果】この発明によれば、振動柱の根元部分に
おいて、振動体内に駆動用の圧電素子および検出用の圧
電素子を形成することにより、振動柱に大きい振幅を与
えることができ、また、振動柱の振動による歪みの最も
大きい部分で信号を発生させることができる。そのた
め、振動体の側面に圧電素子を形成した従来の振動ジャ
イロに比べて、感度を良好にすることができる。しか
も、振動体において、重心の移動やねじれなどが発生せ
ず、安定して支持できるため、振動漏れを防ぐことがで
きる。さらに、圧電素子を多層にすることにより、振動
柱の振幅を大きくすることができ、また、回転角速度に
対応して多量の電荷を発生させることができる。そのた
め、振動ジャイロの感度をさらに良好にすることができ
る。また、駆動用および検出用の圧電素子の分極方向を
適当に選択することにより、反転回路を省略することが
でき、回路を簡単にすることができる。さらに、１つの
圧電層を用いて駆動用および検出用の圧電素子を形成す
ることにより、振動ジャイロを容易に製造することがで
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の圧電素子の配置を示
す図解図である。

【図３】図２に示す圧電素子の構造を示す図解図であ
る。

【図４】図１に示す振動ジャイロ内部の圧電素子と外部
回路との接続を示す回路図である。

【図５】図１に示す振動ジャイロの無回転時における振
動状態を示す図解図である。

【図６】図５に示す振動ジャイロに回転角速度が加わっ
たときのコリオリ力を示す図解図である。

【図７】この発明の振動ジャイロの他の例を示す斜視図
である。

【図８】図７に示す振動ジャイロの圧電素子の配置を示
す図解図である。

【図９】図８に示す回路を用いたときの無回転時におけ
る振動状態を示す図解図である。

【図１０】図９に示す振動ジャイロに回転角速度が加わ
ったときのコリオリ力を示す図解図である。

【図１１】図１および図４に示す振動ジャイロにおい
て、各圧電素子を多層にしたときの外部回路との接続を
示す回路図である。

【図１２】従来の振動ジャイロの一例を示す図解図であ
る。

【図１３】図１２に示す従来の振動ジャイロの断面図で
ある。

【図１４】図１２に示す従来の振動ジャイロの無回転時
における振動状態を示す図解図である。

【図１５】図１４に示す振動ジャイロに回転角速度が加
わったときのコリオリ力を示す図解図である。

【符号の説明】

１０ 振動ジャイロ １２ 振動体 １４ ベース １６ａ〜１６ｉ 振動柱 １８ａ〜１８ｃ 駆動用の圧電素子 ２０ａ，２０ｂ 検出用の圧電素子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベースと、前記ベースの一方側から延び
   るように形成される複数の振動柱とからなる振動体、 前記振動柱を屈曲振動させるための駆動用の圧電素子、
   および前記駆動用の圧電素子によって励振される前記振
   動柱の屈曲振動と直交する向きの屈曲振動を検出するた
   めの検出用の圧電素子を含み、 無回転時および回転時における複数の前記振動柱の屈曲
   振動によって生じる回転軸まわりのねじれ力が相殺され
   るように複数の前記振動柱に屈曲振動が励振される振動
   ジャイロであって、 前記駆動用の圧電素子および前記検出用の圧電素子は、
   前記振動柱の根元部分において前記振動体内に形成され
   る、振動ジャイロ。
2. 【請求項２】 前記駆動用の圧電素子および前記検出用
   の圧電素子は、圧電体層と前記圧電体層の両面に形成さ
   れる電極とからなり、前記圧電体層は任意の方向に分極
   される、請求項１に記載の振動ジャイロ。
3. 【請求項３】 前記駆動用の圧電素子または前記検出用
   の圧電素子は、複数の圧電体層と複数の電極とが積層し
   て形成される、請求項１または請求項２に記載の振動ジ
   ャイロ。