JPH11325907A - Angular speed sensor - Google Patents

Angular speed sensor

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Publication number
JPH11325907A
JPH11325907A JP10127886A JP12788698A JPH11325907A JP H11325907 A JPH11325907 A JP H11325907A JP 10127886 A JP10127886 A JP 10127886A JP 12788698 A JP12788698 A JP 12788698A JP H11325907 A JPH11325907 A JP H11325907A
Authority
JP
Japan
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vibrator
angular velocity
piezoelectric
piezoelectric element
velocity sensor
Prior art date
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Abandoned
Application number
JP10127886A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Kobayashi
宏彰 小林
Mineo Yorizumi
美根生 頼住
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH11325907A publication Critical patent/JPH11325907A/en
Abandoned legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an angular speed sensor of excellent detection sensitivity wherein mass-production effect is expected with a simple configuration and dimension precision of a vibrator which affects intrinsic characteristics of an angular speed sensor is satisfied with relative ease. SOLUTION: An angular speed sensor 1 comprises, being a non-piezoelectric body, a prism-like non-piezoelectric ceramics vibrator 2, and a piezoelectric elements 3 which is, with a piezoelectric body 3a sandwiched between an inside electrode 3b and outside electrodes 3c and 3d, fitted to one side surface 2a of the non-piezoelectric ceramics vibrator 2. Here, the non-piezoelectric ceramics vibrator 2 is vibrated by the piezoelectric element 3 while the Coriolis force caused by the non-piezoelectric ceramics vibrator 2 is detected by the piezoelectric element 3 for detecting an angular speed.

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、例えば、ビデオカ
メラの手振れ検知や、バーチャルリアリティ装置におけ
る動作検知や、カーナビゲーションシステムにおける方
向検知等に用いられる角速度センサーに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an angular velocity sensor used for detecting a camera shake of a video camera, detecting an operation in a virtual reality device, detecting a direction in a car navigation system, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、民生用の角速度センサーとして
は、棒状の振動子を所定の共振周波数で振動させてお
き、角速度の影響によって生じるコリオリ力を圧電素子
等で検出することによって角速度を検出する、いわゆる
振動ジャイロ型の角速度センサーが広く使用されてい
る。
2. Description of the Related Art At present, as a commercial angular velocity sensor, a rod-shaped vibrator is vibrated at a predetermined resonance frequency, and an angular velocity is detected by detecting a Coriolis force generated by the influence of the angular velocity with a piezoelectric element or the like. A so-called vibrating gyroscope-type angular velocity sensor is widely used.

【0003】このような角速度センサーにおいて、振動
子を駆動する方法としては、他励発振型駆動回路による
方法と、自励発振型駆動回路による方法とがある。しか
しながら、他励発振型駆動回路による方法は、振動子等
の温度特性によって発振周波数と振動子の共振周波数と
にずれが生じると急激にコリオリ力の検出感度が低下す
るという問題があり、実用化に至っていない。
In such an angular velocity sensor, as a method of driving the vibrator, there are a method using a separately-excited oscillation type driving circuit and a method using a self-excited oscillation type driving circuit. However, the method using the separately-excited oscillation type driving circuit has a problem that if the oscillation frequency and the resonance frequency of the vibrator deviate due to the temperature characteristics of the vibrator or the like, the detection sensitivity of the Coriolis force is suddenly reduced. Has not been reached.

【0004】そこで、現在は、図3又は図4に示すよう
に、移相発振回路のループに振動子を組み入れた自励発
振型駆動回路による角速度センサーが一般的になってい
る。このような角速度センサーでは、振動子の共振周波
数で自励発振するので、温度特性による感度変化が少な
く、広温度範囲において感度の安定した角速度出力を得
ることができる。
Therefore, at present, as shown in FIG. 3 or 4, an angular velocity sensor using a self-excited oscillation type driving circuit in which a vibrator is incorporated in a loop of a phase shift oscillation circuit is generally used. In such an angular velocity sensor, self-sustained pulsation is performed at the resonance frequency of the vibrator, so that a change in sensitivity due to temperature characteristics is small and an angular velocity output with stable sensitivity can be obtained in a wide temperature range.

【0005】図3に示す従来の角速度センサーは、三角
柱状の恒弾性振動子100の側面に、電極101a及び
圧電体101bからなる第1の圧電素子101と、電極
102a及び圧電体102bからなる第2の圧電素子1
02と、電極103a及び圧電体103bからなる第3
の圧電素子103とがそれぞれ取り付けられた三角柱状
の振動子104を備えている。例えば、上記恒弾性振動
子100は、恒弾性金属振動子である。
In the conventional angular velocity sensor shown in FIG. 3, a first piezoelectric element 101 comprising an electrode 101a and a piezoelectric body 101b and a first piezoelectric element 101 comprising an electrode 102a and a piezoelectric body 102b are provided on a side surface of a triangular prism-shaped constant elastic vibrator 100. 2 piezoelectric elements 1
02 and a third electrode 103a and a piezoelectric body 103b.
And a triangular prism-shaped vibrator 104 to which each of the piezoelectric elements 103 is attached. For example, the constant elastic vibrator 100 is a constant elastic metal vibrator.

【0006】また、この従来の角速度センサーは、第1
の圧電素子101に接続された増幅器105と、増幅器
105に接続された移相器106と、第2の圧電素子1
02及び第3の圧電素子103に接続された差動増幅器
107と、差動増幅器107に接続された同期検波器1
08と、同期検波器108に接続されたローパスフィル
タ109とを備えている。この従来の角速度センサーに
おいて、第2の圧電素子102及び第3の圧電素子10
3は、自励発振のために振動子104の振動を検出する
とともに、振動子104に生じるコリオリ力を検出す
る。
Further, this conventional angular velocity sensor has a first
Amplifier 105 connected to the piezoelectric element 101, a phase shifter 106 connected to the amplifier 105, and the second piezoelectric element 1
02 and the third piezoelectric element 103, and the synchronous detector 1 connected to the differential amplifier 107.
08 and a low-pass filter 109 connected to the synchronous detector 108. In this conventional angular velocity sensor, the second piezoelectric element 102 and the third piezoelectric element 10
Reference numeral 3 detects the vibration of the vibrator 104 for self-excited oscillation and detects the Coriolis force generated in the vibrator 104.

【0007】このような三角柱状の振動子104を用い
た角速度センサーは、現在のところ最も感度が高く、主
流となっている。しかしながら、このような角速度セン
サーでは、構造が複雑なために、製造工程における量産
効果を出すことが難しいという問題があった。例えば、
三角形状に形成されている恒弾性振動子の一つ一つに圧
電素子を接着する工程が必要になり、量産効果を出すこ
とができないといった問題がある。また、小型化に伴い
支持機構の精度や恒弾性金属振動子への圧電素子の接着
精度が要求され、且つその接着による接着層の当該振動
子に与える影響が増大するため、小型化による生産効率
が悪く、コストアップが著しくなるという問題があっ
た。
The angular velocity sensor using such a triangular prism-shaped vibrator 104 has the highest sensitivity at present and is in use. However, such an angular velocity sensor has a problem that it is difficult to achieve a mass production effect in a manufacturing process due to its complicated structure. For example,
A step of bonding the piezoelectric element to each of the triangular shaped constant elastic vibrators is required, and there is a problem that a mass production effect cannot be obtained. In addition, with the miniaturization, the precision of the support mechanism and the bonding accuracy of the piezoelectric element to the constant elastic metal vibrator are required, and the influence of the bonding layer on the vibrator due to the bonding increases. However, there is a problem that the cost is remarkably increased.

【0008】また、図4に示す従来の角速度センサー
は、円柱状の圧電セラミック振動子110の側面に6つ
の電極111,112,113,114,115,11
6が印刷された振動子117を備えている。ここで、第
1乃至第3の電極111,112,113はそれぞれ独
立した電極とされ、第4乃至第5の電極114,11
5,116は共通のグランド電位に接続される。また、
この角速度センサーは、第1の電極111に接続された
増幅器118と、増幅器118に接続された移相器11
9と、移相器119に接続された加算機120と、第2
及び第3の電極112,113に接続された差動増幅器
121と、差動増幅器121に接続された同期検波器1
22と、同期検波器122に接続されたローパスフィル
タ123とを備えている。この角速度センサーでは、第
1の電極111に電圧を印加することにより、振動子1
17を振動させるとともに、第2及び第3の電極11
2,113によって、振動子117に生じるコリオリ力
を検出する。
The conventional angular velocity sensor shown in FIG. 4 has six electrodes 111, 112, 113, 114, 115, and 11 on the side surface of a cylindrical piezoelectric ceramic vibrator 110.
6 is provided with a vibrator 117 on which is printed. Here, the first to third electrodes 111, 112, and 113 are independent electrodes, and the fourth to fifth electrodes 114, 11
5, 116 are connected to a common ground potential. Also,
The angular velocity sensor includes an amplifier 118 connected to the first electrode 111 and a phase shifter 11 connected to the amplifier 118.
9, an adder 120 connected to the phase shifter 119, and a second
And the differential amplifier 121 connected to the third electrodes 112 and 113, and the synchronous detector 1 connected to the differential amplifier 121.
22 and a low-pass filter 123 connected to the synchronous detector 122. In this angular velocity sensor, by applying a voltage to the first electrode 111, the vibrator 1
17 and the second and third electrodes 11
2 and 113, the Coriolis force generated in the vibrator 117 is detected.

【0009】この従来の角速度センサーでは、上述した
ように電極111,112,113,114,115,
116を振動子117に印刷されているために、振動子
117に圧電素子を接着する必要がなく、比較的にシン
プルな構造となっている。しかしながら、この従来の角
速度センサーでは、特に小型化を図った場合に、圧電セ
ラミック振動子110の製造、並びに当該圧電セラミッ
ク振動子110への電極の印刷を精度良く行うことが難
しいという問題あった。
In this conventional angular velocity sensor, as described above, the electrodes 111, 112, 113, 114, 115,
Since 116 is printed on the vibrator 117, there is no need to bond a piezoelectric element to the vibrator 117, and the structure is relatively simple. However, this conventional angular velocity sensor has a problem that it is difficult to manufacture the piezoelectric ceramic vibrator 110 and print electrodes on the piezoelectric ceramic vibrator 110 with high accuracy, particularly when the size is reduced.

【0010】すなわち、この従来の角速度センサーで
は、円柱状の圧電セラミック振動子110を用いている
が、三角柱状や四角柱状のものに比べて、円柱状の圧電
セラミック振動子110を精度良く製造することは難し
い。しかも、この角速度センサーでは、曲面上に電極を
精度良く印刷することは容易ではない。
That is, in this conventional angular velocity sensor, the columnar piezoelectric ceramic vibrator 110 is used, but the cylindrical piezoelectric ceramic vibrator 110 is manufactured with higher precision than triangular or quadrangular prismatic vibrators. It is difficult. Moreover, with this angular velocity sensor, it is not easy to accurately print electrodes on a curved surface.

【0011】このように、この角速度センサーでは、円
柱状の圧電セラミック振動子110を用いるために製造
が難しく、量産効果が期待できない構造となっており、
たとえ量産したとしても低コスト化を図ることは難し
い。
As described above, this angular velocity sensor is difficult to manufacture because the cylindrical piezoelectric ceramic vibrator 110 is used, and has a structure in which a mass production effect cannot be expected.
Even if mass-produced, it is difficult to reduce costs.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】上述のように、他励発
振型駆動回路による方法では、温度特性による感度変化
が問題となる。そして、この問題を解決するために、自
励発振型駆動回路を採用した角速度センサーが提案され
ているが、これら従来の角速度センサーにおいても、上
述したように様々な問題が残されている。
As described above, in the method using the separately-excited oscillation type driving circuit, a change in sensitivity due to temperature characteristics becomes a problem. In order to solve this problem, angular velocity sensors employing a self-excited oscillation type driving circuit have been proposed. However, these conventional angular velocity sensors still have various problems as described above.

【0013】すなわち、図3に示したような従来の角速
度センサーでは、恒弾性金属振動子への上記圧電素子の
接着や振動子支持機構などの構造が複雑になってしま
う。また、図4に示すような従来の角速度センサーで
は、円柱状の圧電セラミック振動子を用いるため、振動
子110を精度良く製造することは難しく、しかも、曲
面上に電極を精度良く印刷することは容易ではない。
That is, in the conventional angular velocity sensor as shown in FIG. 3, the structure such as the bonding of the piezoelectric element to the constant elastic metal vibrator and the vibrator support mechanism becomes complicated. Further, in the conventional angular velocity sensor as shown in FIG. 4, since a cylindrical piezoelectric ceramic vibrator is used, it is difficult to manufacture the vibrator 110 with high accuracy, and it is not possible to print electrodes with high accuracy on a curved surface. It's not easy.

【0014】本発明は、以上のような従来の実情に鑑み
て提案されたものであり、より簡単な構成で量産効果が
期待でき、角速度センサーとして本質的な特性を左右す
る振動子の寸法精度も比較的容易に満足できる検出感度
に優れた角速度センサーを提供することを目的としてい
る。
The present invention has been proposed in view of the above-described conventional circumstances, and a mass production effect can be expected with a simpler configuration, and the dimensional accuracy of a vibrator which has an essential characteristic as an angular velocity sensor is determined. It is another object of the present invention to provide an angular velocity sensor excellent in detection sensitivity that can be satisfied relatively easily.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明に係る角速度セン
サーは、上述の課題を解決するために、非圧電体であっ
て、四角柱状の振動子と、圧電体を電極で挟んだ構成と
されて、振動子の一の側面に取り付けられている圧電素
子とを備えている。この角速度センサーは、圧電素子に
よって振動子を振動させるとともに、振動子に生じるコ
リオリ力を圧電素子によって検出することで、角速度を
検出する。
In order to solve the above-mentioned problems, an angular velocity sensor according to the present invention is made of a non-piezoelectric body, in which a quadrangular prism-shaped vibrator and a piezoelectric body are sandwiched between electrodes. A piezoelectric element attached to one side surface of the vibrator. The angular velocity sensor detects the angular velocity by vibrating the vibrator by the piezoelectric element and detecting the Coriolis force generated in the vibrator by the piezoelectric element.

【0016】このような構成を有する角速度センサー
は、圧電素子により振動子を振動させるとともに、それ
によって発生するコリオリ力を検出する。
The angular velocity sensor having such a configuration causes the vibrator to vibrate by the piezoelectric element and detects the Coriolis force generated thereby.

【0017】本発明に係る角速度センサーは、圧電体を
電極により挟んで構成されている圧電素子を、四角柱状
の非圧電体からなる振動子の一の側面に取り付けた構成
としているので、振動子の側面に予め電極を印刷すると
いった工程を要することなく製造される。さらに、振動
子を構成することとなる非圧電体のブロックに圧電素子
を接着したのち、個々の振動子として切り出すだけで、
四角柱状に形成された非圧電体からなる振動子に精度良
く圧電素子が取り付けられた状態にすることができる。
そして、これにより、振動子の超小型化が可能になり、
さらに量産効果も得ることができる。また、圧電素子が
振動子に精度良く取り付けられた状態とされることで、
圧電素子の接着位置ずれによる振動子のアンバランスが
生じることもない。
The angular velocity sensor according to the present invention has a structure in which a piezoelectric element having a piezoelectric body sandwiched between electrodes is attached to one side of a vibrator made of a non-piezoelectric body in the form of a quadrangular prism. It is manufactured without the need for a step of printing electrodes in advance on the side surfaces of the device. Furthermore, after bonding the piezoelectric element to the non-piezoelectric block that constitutes the vibrator, simply cut out the individual vibrator,
The piezoelectric element can be accurately attached to the vibrator made of a non-piezoelectric body formed in a quadrangular prism shape.
And this makes it possible to miniaturize the vibrator,
Further, a mass production effect can be obtained. In addition, by setting the piezoelectric element to be accurately attached to the vibrator,
Unbalance of the vibrator due to displacement of the bonding position of the piezoelectric element does not occur.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明
は以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることは言うま
でもない。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following examples, and it goes without saying that the present invention can be arbitrarily changed without departing from the gist of the present invention.

【0019】図1に、本発明を適用した角速度センサー
の一例について、その基本構成を示す。この角速度セン
サー1は、図1及び図2に示すように、振動ジャイロと
して動作する非圧電セラミック振動子2を備えている。
FIG. 1 shows a basic configuration of an example of an angular velocity sensor to which the present invention is applied. As shown in FIGS. 1 and 2, the angular velocity sensor 1 includes a non-piezoelectric ceramic vibrator 2 which operates as a vibrating gyroscope.

【0020】この角速度センサー1は、非圧電体であっ
て、四角柱状の上記非圧電セラミック振動子2と、圧電
体3aを内側電極3bと外側電極3c,3dで挟んだ構
成とされて、非圧電セラミック振動子2の一の側面2a
に取り付けられている圧電素子3とを備え、圧電素子3
によって非圧電セラミック振動子2を振動させるととも
に、非圧電セラミック振動子2に生じるコリオリ力を圧
電素子3によって検出することで、角速度を検出する。
This angular velocity sensor 1 is a non-piezoelectric body, and has a configuration in which the non-piezoelectric ceramic vibrator 2 in the form of a quadrangular prism and a piezoelectric body 3a are sandwiched between an inner electrode 3b and outer electrodes 3c and 3d. One side 2a of the piezoelectric ceramic vibrator 2
A piezoelectric element 3 attached to the
The non-piezoelectric ceramic vibrator 2 is caused to vibrate, and the Coriolis force generated in the non-piezoelectric ceramic vibrator 2 is detected by the piezoelectric element 3 to detect the angular velocity.

【0021】ここで、非圧電セラミック振動子2は、長
手方向に対して垂直な平面で切断したときの断面の形状
(以下、単に断面形状と称する。)が長方形となるよう
に形成されている。この非圧電セラミック振動子2は、
恒弾性を有する非圧電セラミック体からなり、四角柱状
に形成されてなる。このような非圧電セラミック振動子
2の一の側面2aに長方形状の圧電素子3が接着されて
いる。
Here, the non-piezoelectric ceramic vibrator 2 is formed such that the cross-sectional shape (hereinafter, simply referred to as a cross-sectional shape) when cut along a plane perpendicular to the longitudinal direction is a rectangle. . This non-piezoelectric ceramic vibrator 2
It is made of a non-piezoelectric ceramic body having constant elasticity, and is formed in a quadrangular prism shape. A rectangular piezoelectric element 3 is bonded to one side surface 2a of such a non-piezoelectric ceramic vibrator 2.

【0022】上記圧電素子3は外側電極3c,3dが非
圧電セラミック振動子2の長手方向に平行に二等分割さ
れた第1及び第2の電極部を構成している。そして、こ
の圧電素子3の非圧電セラミック振動子2への取り付け
は、非圧電セラミック振動子2の側面2aに内側電極3
bが接着されることにより行われている。このような状
態に取り付けられた圧電素子3は、圧電体3aを挟んで
内側電極3bに対向される外側電極3c,3dが外方に
望むようになされている。そして、圧電素子3におい
て、外側電極3c,3dからは端子A,Bが導出され、
内側電極3bからは端子Cが導出されている。
The piezoelectric element 3 constitutes first and second electrode portions in which the outer electrodes 3c and 3d are equally divided in parallel with the longitudinal direction of the non-piezoelectric ceramic vibrator 2. The piezoelectric element 3 is attached to the non-piezoelectric ceramic vibrator 2 by attaching the inner electrode 3 to the side surface 2 a of the non-piezoelectric ceramic vibrator 2.
This is performed by bonding b. The piezoelectric element 3 mounted in such a state is configured such that outer electrodes 3c and 3d opposed to the inner electrode 3b with the piezoelectric body 3a interposed therebetween are outwardly desired. Then, in the piezoelectric element 3, terminals A and B are led out from the outer electrodes 3c and 3d,
A terminal C extends from the inner electrode 3b.

【0023】そして、角速度センサー1は、加算器10
と、増幅器11と、位相器12とを備えており、これら
と、圧電素子4の電極3c,3dとが、非圧電セラミッ
ク振動子2を振動させる振動駆動部として機能する。ま
た、この角速度センサー1は、差動増幅器13と、上記
加算器10の出力に接続されている同期検波器14と、
ローパスフィルタ15とを備えており、これらと、圧電
素子4の外側電極3c,3dとが、非圧電セラミック振
動子2の振動を検出する検出部として機能する。すなわ
ち、角速度センサー1の圧電素子3は、振動駆動機能及
びその振動を検出する機能を合わせ持っている。これに
より、角速度センサー1は、振動駆動機能により振動さ
せているときに非圧電セラミック振動子2が回転するこ
とによって生じたコリオリ力を検出機能により検出す
る。
The angular velocity sensor 1 includes an adder 10
, An amplifier 11, and a phase shifter 12, and the electrodes 3 c and 3 d of the piezoelectric element 4 function as a vibration driving unit that vibrates the non-piezoelectric ceramic vibrator 2. The angular velocity sensor 1 includes a differential amplifier 13, a synchronous detector 14 connected to the output of the adder 10,
A low-pass filter 15 is provided, and these and the outer electrodes 3c and 3d of the piezoelectric element 4 function as a detection unit that detects the vibration of the non-piezoelectric ceramic vibrator 2. That is, the piezoelectric element 3 of the angular velocity sensor 1 has both a vibration driving function and a function of detecting the vibration. Thereby, the angular velocity sensor 1 detects the Coriolis force generated by the rotation of the non-piezoelectric ceramic vibrator 2 by the detection function while vibrating by the vibration driving function.

【0024】詳しくは、振動駆動部において、圧電素子
3の外側電極3c,3dからの端子A,Bは、加算器1
0に接続されている。すなわち、圧電素子3の電極3
c,3dからの出力は加算器10に入力され、それらの
加算値が加算器10によって取られる。そして、加算器
10からの出力は、増幅器11に入力され、入力信号の
増幅が行われる。そして、増幅器11からの出力が、移
相器12によってその位相が推移され、外側電極3c,
3dに出力される。これは、いわゆる移相発振回路を構
成するものであって、角速度センサー1は、これにより
非圧電セラミック振動子2を自励振動させる。この振動
駆動部による非圧電セラミック振動子2の振動方向は、
圧電素子3が接着された側面2aに対して垂直な方向で
あり、なお、以下では振動方向と称する。
More specifically, in the vibration driving section, terminals A and B from the outer electrodes 3c and 3d of the piezoelectric element 3 are connected to the adder 1
Connected to 0. That is, the electrode 3 of the piezoelectric element 3
The outputs from c and 3d are input to the adder 10, and the added value is taken by the adder 10. Then, the output from the adder 10 is input to the amplifier 11, and the input signal is amplified. Then, the phase of the output from the amplifier 11 is shifted by the phase shifter 12, and the outer electrodes 3c,
Output to 3d. This constitutes a so-called phase shift oscillation circuit, and the angular velocity sensor 1 causes the non-piezoelectric ceramic vibrator 2 to self-excitedly vibrate. The vibration direction of the non-piezoelectric ceramic vibrator 2 by this vibration drive unit is
This is a direction perpendicular to the side surface 2a to which the piezoelectric element 3 is bonded, and is hereinafter referred to as a vibration direction.

【0025】また、検出部において、圧電素子3の外側
電極3cからの端子Aは、差動増幅器13のプラス側入
力端子に接続されており、圧電素子3の外側電極3dか
らの端子Bは、差動増幅器13のマイナス側入力端子に
接続されている。なお、圧電素子3の内側電極3bから
の端子Cは静止時の出力電圧である回路の基準電圧端子
に接続されている。すなわち、圧電素子3の電極3c,
3dからの出力はそれぞれ差動増幅器13に入力され、
それらの差動が差動増幅器13によって取られる。換言
すれば、この角速度センサー1は、非圧電セラミック振
動子2を振動方向に振動させているときに、非圧電セラ
ミック振動子2が回転することによって非圧電セラミッ
ク振動子2に生じたコリオリ力を、圧電素子3によって
検出し、それらの差動を差動増幅器13によってとる。
In the detecting section, the terminal A from the outer electrode 3c of the piezoelectric element 3 is connected to the positive input terminal of the differential amplifier 13, and the terminal B from the outer electrode 3d of the piezoelectric element 3 is It is connected to the negative input terminal of the differential amplifier 13. Note that a terminal C from the inner electrode 3b of the piezoelectric element 3 is connected to a reference voltage terminal of a circuit which is an output voltage at rest. That is, the electrodes 3c of the piezoelectric element 3,
The outputs from 3d are input to the differential amplifier 13, respectively.
Their difference is taken by the differential amplifier 13. In other words, the angular velocity sensor 1 generates the Coriolis force generated in the non-piezoelectric ceramic vibrator 2 by rotating the non-piezoelectric ceramic vibrator 2 while the non-piezoelectric ceramic vibrator 2 is vibrating in the vibration direction. , Detected by the piezoelectric element 3, and their differential is taken by the differential amplifier 13.

【0026】そして、差動増幅器13から出力は、同期
検波器14に入力され、同期検波が行われる。このと
き、同期検波器14には、同期検波を行うために、加算
器10からの出力が同期信号として供給される。そし
て、同期検波器14からの出力が、ローパスフィルタ1
5を介して、非圧電セラミック振動子2に生じたコリオ
リ力を検出することにより得られた角速度信号として出
力される。なお、このように構成された角速度センサー
1において、圧電素子3によって検出されるコリオリ力
は、当該圧電素子3が接着された側面2aに対して垂直
な方向に働く力である。
The output from the differential amplifier 13 is input to a synchronous detector 14, where synchronous detection is performed. At this time, the output from the adder 10 is supplied to the synchronous detector 14 as a synchronous signal in order to perform synchronous detection. The output from the synchronous detector 14 is the low-pass filter 1
5, is output as an angular velocity signal obtained by detecting the Coriolis force generated in the non-piezoelectric ceramic vibrator 2. In the angular velocity sensor 1 configured as described above, the Coriolis force detected by the piezoelectric element 3 is a force acting in a direction perpendicular to the side surface 2a to which the piezoelectric element 3 is bonded.

【0027】以上のように、この角速度センサー1で
は、圧電素子3を用いて非圧電セラミック振動子2を振
動させるとともに、そのときに非圧電セラミック振動子
2に生じるコリオリ力を当該圧電素子3によって検出
し、この圧電素子3によって検出されたコリオリ力に基
づいて角速度を検出することができる。
As described above, in the angular velocity sensor 1, the non-piezoelectric ceramic vibrator 2 is vibrated by using the piezoelectric element 3, and the Coriolis force generated in the non-piezoelectric ceramic vibrator 2 at that time is applied by the piezoelectric element 3. The angular velocity can be detected based on the Coriolis force detected by the piezoelectric element 3.

【0028】この角速度センサー1は、非圧電セラミッ
ク振動子2の対向する側面に圧電体を電極で挟んで構成
される圧電素子3を非圧電セラミック振動子2に取り付
けている。これにより、例えば、この角速度センサー1
の製造工程において非圧電セラミック振動子2に圧電素
子3が取り付けられた状態とされるには、予め圧電体3
aを内側電極3bと外側電極3c,3dにより挟んだ構
造とされる圧電素子を、非圧電セラミック振動子2を構
成するブロックである非圧電セラミック・ウェハに接着
し、個々の非圧電セラミック振動子2として切り出すこ
とによって可能になる。
In the angular velocity sensor 1, a piezoelectric element 3 having a piezoelectric body sandwiched between electrodes is attached to the non-piezoelectric ceramic vibrator 2 on the opposite side surface of the non-piezoelectric ceramic vibrator 2. Thereby, for example, this angular velocity sensor 1
Before the piezoelectric element 3 is attached to the non-piezoelectric ceramic vibrator 2 in the manufacturing process of
A piezoelectric element having a structure sandwiched between the inner electrode 3b and the outer electrodes 3c and 3d is bonded to a non-piezoelectric ceramic wafer which is a block constituting the non-piezoelectric ceramic vibrator 2, and the individual non-piezoelectric ceramic vibrators It becomes possible by cutting out as 2.

【0029】よって、このように構造とされる角速度セ
ンサー1は、側面に予め電極を印刷するといった工程を
必要とせず、例えば、曲面に電極を印刷するといった難
しい工程を必要としない。また、上述したように、切り
出すだけで非圧電セラミック振動子2に圧電素子3が取
り付けられた構成とされるために、非常に精度の高い振
動子が形成され、超小型化が可能になり、さらに、量産
効果も得ることができる。また、圧電素子の接着位置ず
れによる振動子のアンバランスも生じにくい構造にな
る。
Therefore, the angular velocity sensor 1 having such a structure does not require a step of printing an electrode on a side surface in advance, and does not require a difficult step of printing an electrode on a curved surface, for example. Further, as described above, since the piezoelectric element 3 is attached to the non-piezoelectric ceramic vibrator 2 only by cutting out, a vibrator with extremely high precision is formed, and ultra-miniaturization becomes possible. Further, a mass production effect can be obtained. In addition, a structure in which imbalance of the vibrator due to displacement of the bonding position of the piezoelectric element hardly occurs is obtained.

【0030】具体的には、角速度センサー1は、四角柱
の非圧電セラミックの振動子の対向面に圧電素子を接着
した非常にシンプルな構造を特徴とするため、その製造
工程において、樹来のように、恒弾性金属振動子に圧電
素子を接着したり、曲面に電極を印刷するといった難し
い工程を設ける必要がなくなる。
More specifically, since the angular velocity sensor 1 has a very simple structure in which a piezoelectric element is bonded to an opposing surface of a non-piezoelectric ceramic vibrator having a quadrangular prism, the angular velocity sensor 1 is manufactured in a manufacturing process. As described above, it is not necessary to provide a difficult process such as bonding a piezoelectric element to a constant elastic metal vibrator or printing an electrode on a curved surface.

【0031】そして、非圧電セラミック・ウェハの両面
に両面電極メッキ等を施した圧電素子を接着した後、個
々の四角柱の振動子として切り出すだけで、非圧電セラ
ミック振動子2に精度良く接着された圧電素子が形成さ
れる。そして、これにより、非圧電セラミック振動子2
の超小型化が可能になり、さらに量産効果も得ることが
できる。また、圧電素子が非圧電セラミック振動子に精
度良く取り付けられた状態とされることで、圧電素子の
接着位置ずれによる振動子のアンバランスが生じること
もない。
Then, after bonding the piezoelectric elements on both sides of the non-piezoelectric ceramic wafer to which the double-sided electrode plating or the like has been applied, the individual elements are cut out as individual quadrangular prism vibrators, and are adhered to the non-piezoelectric ceramic vibrator 2 with high precision. The formed piezoelectric element is formed. Then, by this, the non-piezoelectric ceramic vibrator 2
Can be miniaturized, and a mass production effect can be obtained. In addition, since the piezoelectric element is accurately attached to the non-piezoelectric ceramic vibrator, the vibrator is not unbalanced due to the displacement of the bonding position of the piezoelectric element.

【0032】また、当然、小型化に伴って技術的な難し
さが増し、精度を確保することが困難になると考えかえ
られるが、既にLSIやヘッド加工などで確立されてい
る微細加工技術が応用することにより、このような問題
はクリアできる。従って、高精度の寸法精度が得られる
ため、非圧電セラミック振動子の周波数調整も簡略化す
ることが可能になる。なお、例えば、本発明の実施の形
態で説明した振動子材料からなるブロックに予め圧電素
子を接着してから四角柱状の振動子を切り出す工程を、
従来の恒弾性振動子に適用した場合、恒弾性振動子材料
に圧電素子を予め接着して切り出すことになる。しか
し、ここで、圧電素子を構成する圧電体が上述したよう
にセラミックとされている、すなわち振動子とは異なる
材料が用いれるので、切り出しが容易でなくなる。すな
わち、圧電素子を構成する圧電体と、振動子とを本発明
の実施の形態のように、同様な材料を用いることによ
り、加工が容易になり、量産効果を得ることができる。
In addition, naturally, it is considered that the technical difficulty increases with miniaturization, and it becomes difficult to secure the accuracy. However, the fine processing technology already established in LSI and head processing is applied. By doing so, such a problem can be solved. Therefore, since high-precision dimensional accuracy can be obtained, frequency adjustment of the non-piezoelectric ceramic vibrator can be simplified. Note that, for example, a step of cutting out a quadrangular prism-shaped vibrator after previously bonding the piezoelectric element to the block made of the vibrator material described in the embodiment of the present invention,
When applied to a conventional constant elastic oscillator, a piezoelectric element is preliminarily bonded to a constant elastic oscillator material and cut out. However, here, since the piezoelectric body constituting the piezoelectric element is made of ceramic as described above, that is, a material different from the vibrator is used, it becomes difficult to cut out the piezoelectric element. That is, by using the same material for the piezoelectric body and the vibrator constituting the piezoelectric element as in the embodiment of the present invention, the processing is facilitated and a mass production effect can be obtained.

【0033】また、この角速度センサー1に、自励発振
型駆動回路を応用することにより、非常に簡単な回路に
よって高精度な角速度センサーを構成することができ
る。
Further, by applying a self-excited oscillation type driving circuit to this angular velocity sensor 1, a highly accurate angular velocity sensor can be constituted by a very simple circuit.

【0034】また、角速度センサー1は、自励発振型な
ので、他励発振型の角速度センサーのように温度特性の
影響によって感度が低下してしまうようなこともない。
Further, since the angular velocity sensor 1 is a self-excited oscillation type, the sensitivity does not decrease due to the influence of the temperature characteristic as in the separately excited oscillation type angular velocity sensor.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明に係る角速度センサーは、非圧電
体であって、四角柱状の振動子と、圧電体を電極で挟ん
だ構成とされて、振動子の一の側面に取り付けられてい
る圧電素子とを備えている。この角速度センサーは、圧
電素子によって振動子を振動させるとともに、振動子に
生じるコリオリ力を圧電素子によって検出することで、
角速度を検出する。
The angular velocity sensor according to the present invention is a non-piezoelectric body, and has a structure in which a quadrangular prism-shaped vibrator and a piezoelectric body are sandwiched between electrodes, and is attached to one side surface of the vibrator. A piezoelectric element. This angular velocity sensor vibrates the vibrator by the piezoelectric element and detects the Coriolis force generated in the vibrator by the piezoelectric element.
Detect angular velocity.

【0036】このような構成を有する角速度センサー
は、圧電素子により振動子を振動させるとともに、それ
によって発生するコリオリ力を検出することができる。
The angular velocity sensor having such a configuration can vibrate the vibrator by the piezoelectric element and detect the Coriolis force generated thereby.

【0037】これにより、角速度センサーは、圧電体を
電極により挟んで構成されている圧電素子を、四角柱状
の非圧電体からなる振動子の一の側面に取り付けた構成
としているので、振動子の側面に予め電極を印刷すると
いった工程を要しないで製造される。さらに、振動子を
構成することとなる非圧電体のブロックに圧電素子を接
着したのち、個々の振動子として切り出すだけで、四角
柱状に形成された非圧電体からなる振動子に精度良く圧
電素子が取り付けられた状態にすることができる。そし
て、これにより、振動子の超小型化が可能になり、さら
に量産効果も得ることができる。また、圧電素子が振動
子に精度良く取り付けられた状態とされることで、圧電
素子の接着位置ずれによる振動子のアンバランスが生じ
ることもない。
Thus, the angular velocity sensor has a structure in which the piezoelectric element formed by sandwiching the piezoelectric body between the electrodes is attached to one side surface of the vibrator made of a non-piezoelectric body in the form of a quadrangular prism. It is manufactured without a step of printing electrodes in advance on the side surfaces. Furthermore, after bonding the piezoelectric element to the non-piezoelectric block that constitutes the vibrator, simply cutting out the individual vibrator, the piezoelectric element can be accurately formed into a vibrator made of a non-piezoelectric body formed in a square pillar shape. Can be attached. Thus, the vibrator can be miniaturized, and a mass production effect can be obtained. In addition, since the piezoelectric element is accurately attached to the vibrator, the vibrator is not unbalanced due to the displacement of the bonding position of the piezoelectric element.

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

【図1】本発明を適用した角速度センサーの一例を示す
図である。
FIG. 1 is a diagram showing an example of an angular velocity sensor to which the present invention is applied.

【図2】上記角速度センサーの非圧電セラミック振動子
の部分を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a part of a non-piezoelectric ceramic vibrator of the angular velocity sensor.

【図3】従来の角速度センサーの一例を示す図であり、
(a)は当該角速度センサーの全体構成を示す図であ
り、(b)は振動子の部分を示す斜視図であり、(c)
は振動子の中央部分における断面を示す断面図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a conventional angular velocity sensor;
(A) is a figure which shows the whole structure of the said angular velocity sensor, (b) is a perspective view which shows the part of a vibrator, (c)
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a cross section at a central portion of the vibrator.

【図4】従来の角速度センサーの他の例を示す図であ
り、(a)は当該角速度センサーの全体構成を示す図で
あり、(b)は振動子の部分を示す斜視図であり、
(c)は振動子の中央部分における断面を示す断面図で
ある。
4A and 4B are diagrams illustrating another example of a conventional angular velocity sensor, in which FIG. 4A is a diagram illustrating an entire configuration of the angular velocity sensor, and FIG. 4B is a perspective view illustrating a portion of a vibrator;
(C) is a cross-sectional view showing a cross section at the center of the vibrator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 角速度センサー、2 非圧電セラミック振動子、3
圧電素子、3a 圧電体、3b 内側電極、3c,3
d 外側電極
1 angular velocity sensor, 2 non-piezoelectric ceramic vibrator, 3
Piezoelectric element, 3a piezoelectric body, 3b inner electrode, 3c, 3
d outer electrode

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 非圧電体であって、四角柱状の振動子と
圧電体を電極で挟んだ構成とされて、上記振動子の一の
側面に取り付けられている圧電素子とを備え、 上記圧電素子によって上記振動子を振動させるととも
に、上記振動子に生じるコリオリ力を上記圧電素子によ
って検出することで、角速度を検出することを特徴とす
る角速度センサー。
1. A non-piezoelectric body, comprising: a quadrangular prism-shaped vibrator and a piezoelectric body sandwiched between electrodes; and a piezoelectric element attached to one side surface of the vibrator. An angular velocity sensor characterized in that the vibrator is vibrated by an element and an angular velocity is detected by detecting a Coriolis force generated in the vibrator by the piezoelectric element.
【請求項2】 上記圧電素子は、上記電極が上記振動子
の長手方向に平行に二等分割された第1及び第2の電極
部からなり、 上記角速度の検出は、第1及び第2の電極部の検出結果
に基づいて行うことを特徴とする請求項1記載の角速度
センサー。
2. The piezoelectric element includes first and second electrode portions in which the electrode is bisected in parallel with the longitudinal direction of the vibrator, and the detection of the angular velocity includes the first and second electrode portions. The angular velocity sensor according to claim 1, wherein the detection is performed based on a detection result of the electrode unit.
【請求項3】 上記振動子は、非圧電セラミックであ
り、上記圧電体は、圧電セラミックであることを特徴と
する請求項1記載の角速度センサー。
3. The angular velocity sensor according to claim 1, wherein the vibrator is made of non-piezoelectric ceramic, and the piezoelectric body is made of piezoelectric ceramic.
【請求項4】 上記圧電素子を振動駆動素子として機能
させる移相発振回路により構成される自励発振型駆動回
路を備えることを特徴とする請求項2記載の角速度セン
サー。
4. The angular velocity sensor according to claim 2, further comprising a self-excited oscillation type driving circuit including a phase shift oscillation circuit that causes the piezoelectric element to function as a vibration driving element.
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