JPH11351880A - 振動子およびそれを用いた振動ジャイロ - Google Patents
振動子およびそれを用いた振動ジャイロInfo
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- JPH11351880A JPH11351880A JP10165166A JP16516698A JPH11351880A JP H11351880 A JPH11351880 A JP H11351880A JP 10165166 A JP10165166 A JP 10165166A JP 16516698 A JP16516698 A JP 16516698A JP H11351880 A JPH11351880 A JP H11351880A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
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- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
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- G01P2015/0822—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
- G01P2015/084—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass the mass being suspended at more than one of its sides, e.g. membrane-type suspension, so as to permit multi-axis movement of the mass
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 屈曲しやすい振動子、および、２軸の角速度
の検出が可能で、駆動方向の共振周波数と２つの検出方
向の共振周波数が一致した振動ジャイロを提供する。 【解決手段】 振動ジャイロ１０は、略正方形状の板状
の振動子１１を含む。振動子１１は、振動体１２と、振
動体１２の一方主面の略中央部に配置された検出用圧電
素子１３と、振動体１２の他方主面の略中央部に配置さ
れた駆動用圧電素子１７を有し、振動体１２の４つの辺
の各々の略中点の４カ所から、振動体１２の中心点に向
かって、４本の切り欠き２１，２２，２３，２４が形成
されて、構成されるものである。そして、４つの切り欠
き２１，２２，２３，２４の対向するもの同士を結ぶ２
本の軸を振動子１１の振動のノード軸Ｎ１，Ｎ２とし
て、軸対称モードで振動し、振動子１１の２つの対角線
方向であるｘ軸方向およびｙ軸方向の回転角速度を検出
するものである。
の検出が可能で、駆動方向の共振周波数と２つの検出方
向の共振周波数が一致した振動ジャイロを提供する。 【解決手段】 振動ジャイロ１０は、略正方形状の板状
の振動子１１を含む。振動子１１は、振動体１２と、振
動体１２の一方主面の略中央部に配置された検出用圧電
素子１３と、振動体１２の他方主面の略中央部に配置さ
れた駆動用圧電素子１７を有し、振動体１２の４つの辺
の各々の略中点の４カ所から、振動体１２の中心点に向
かって、４本の切り欠き２１，２２，２３，２４が形成
されて、構成されるものである。そして、４つの切り欠
き２１，２２，２３，２４の対向するもの同士を結ぶ２
本の軸を振動子１１の振動のノード軸Ｎ１，Ｎ２とし
て、軸対称モードで振動し、振動子１１の２つの対角線
方向であるｘ軸方向およびｙ軸方向の回転角速度を検出
するものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、振動ジャイロに用
いられる振動子、およびそれを用いた振動ジャイロに関
し、詳しくは、１つの軸を中心とする回転角速度とその
軸に平行しない他の軸を中心とする回転角速度とを検出
することができ、ビデオカメラの手ぶれ防止、自動車の
ナビゲーションシステム，ポインティングデバイスなど
に利用される振動ジャイロに用いられる振動子およびそ
れを用いた振動ジャイロに関するものである。
いられる振動子、およびそれを用いた振動ジャイロに関
し、詳しくは、１つの軸を中心とする回転角速度とその
軸に平行しない他の軸を中心とする回転角速度とを検出
することができ、ビデオカメラの手ぶれ防止、自動車の
ナビゲーションシステム，ポインティングデバイスなど
に利用される振動ジャイロに用いられる振動子およびそ
れを用いた振動ジャイロに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の振動ジャイロとして一般的に知ら
れている、音叉型の振動子あるいは音片型の振動子を有
する振動ジャイロは、一つの振動子で１つの軸を中心と
する回転角速度しか検出できなかった。そして、近年
の、より高感度でより高精度な振動ジャイロを求める市
場の要望から、２つの軸の回転角速度を検出する振動ジ
ャイロが求められている。
れている、音叉型の振動子あるいは音片型の振動子を有
する振動ジャイロは、一つの振動子で１つの軸を中心と
する回転角速度しか検出できなかった。そして、近年
の、より高感度でより高精度な振動ジャイロを求める市
場の要望から、２つの軸の回転角速度を検出する振動ジ
ャイロが求められている。
【０００３】この要望を達成するために、本件出願人
は、以下の２つの振動ジャイロを既に出願している。
は、以下の２つの振動ジャイロを既に出願している。
【０００４】図８に示す第１の従来例としての振動ジャ
イロは、本件出願人が特願平５−１８８７７５号（特開
平７−１９８７８号公報）として出願したものである。
この振動ジャイロ１００は、３角柱状の第１の振動子１
０１と３角柱状の第２の振動子１０２を含む。第１の振
動子１０１は、第１の振動体１０３と、第１の振動体１
０３の２つの側面に形成された２つの第１の圧電素子１
０５を有する。なお、２つの第１の圧電素子１０５のう
ちの１つは図面上表れない。第２の振動子１０２は、第
２の振動体１０４と、第２の振動体１０４の２つの側面
に形成された第２の圧電素子１０６を有する。なお、２
つの第２の圧電素子１０５のうちの１つは図面上表れな
い。
イロは、本件出願人が特願平５−１８８７７５号（特開
平７−１９８７８号公報）として出願したものである。
この振動ジャイロ１００は、３角柱状の第１の振動子１
０１と３角柱状の第２の振動子１０２を含む。第１の振
動子１０１は、第１の振動体１０３と、第１の振動体１
０３の２つの側面に形成された２つの第１の圧電素子１
０５を有する。なお、２つの第１の圧電素子１０５のう
ちの１つは図面上表れない。第２の振動子１０２は、第
２の振動体１０４と、第２の振動体１０４の２つの側面
に形成された第２の圧電素子１０６を有する。なお、２
つの第２の圧電素子１０５のうちの１つは図面上表れな
い。
【０００５】そして、第１の振動子１０１と第２の振動
子１０２は、それぞれ、第１の振動体１０３および第２
の振動体１０４における圧電素子が形成されていない面
の略中央部付近で、第１の振動子１０１と第２の振動子
１０２が略直交するように接合される。
子１０２は、それぞれ、第１の振動体１０３および第２
の振動体１０４における圧電素子が形成されていない面
の略中央部付近で、第１の振動子１０１と第２の振動子
１０２が略直交するように接合される。
【０００６】このように構成された振動ジャイロ１００
では、２つの第１の圧電素子１０５と２つの第２の圧電
素子１０６が、駆動回路（図示せず）の出力端に接続さ
れる。また、２つの第１の圧電素子１０５は、第１の検
出回路（図示せず）の入力端に接続される。さらに、２
つの第２の圧電素子１０６は、第２の検出回路（図示せ
ず）の入力端に接続される。
では、２つの第１の圧電素子１０５と２つの第２の圧電
素子１０６が、駆動回路（図示せず）の出力端に接続さ
れる。また、２つの第１の圧電素子１０５は、第１の検
出回路（図示せず）の入力端に接続される。さらに、２
つの第２の圧電素子１０６は、第２の検出回路（図示せ
ず）の入力端に接続される。
【０００７】そして、この振動ジャイロ１００では、駆
動回路から、２つの第１の圧電素子１０５および２つの
第２の圧電素子１０６に、同様の駆動信号が入力され、
第１の振動子１０１および第２の振動子１０２が、それ
ぞれ、第１の振動体１０３と第２の振動体１０４との接
合面に直交する方向に屈曲振動する。
動回路から、２つの第１の圧電素子１０５および２つの
第２の圧電素子１０６に、同様の駆動信号が入力され、
第１の振動子１０１および第２の振動子１０２が、それ
ぞれ、第１の振動体１０３と第２の振動体１０４との接
合面に直交する方向に屈曲振動する。
【０００８】この状態で、第１の振動子１０１の中心軸
を中心とした回転角速度が加わった場合、第１の振動子
１０１の無回転時の振動方向と直交する方向にコリオリ
力が生じ、そのコリオリ力によって、第１の振動子１０
１の振動方向が変わり、２つの第１の圧電素子１０５間
に回転角速度に応じた信号が発生する。この信号を検出
回路で検出し、回転角速度に相当する検出信号を出力す
る。
を中心とした回転角速度が加わった場合、第１の振動子
１０１の無回転時の振動方向と直交する方向にコリオリ
力が生じ、そのコリオリ力によって、第１の振動子１０
１の振動方向が変わり、２つの第１の圧電素子１０５間
に回転角速度に応じた信号が発生する。この信号を検出
回路で検出し、回転角速度に相当する検出信号を出力す
る。
【０００９】同様に、第２の振動子１０２の中心軸を中
心とした回転角速度が加わった場合、２つの第２の圧電
素子１０６間に回転角速度に応じた信号が発生し、この
信号を検出回路で検出し、回転角速度に相当する検出信
号を出力する。
心とした回転角速度が加わった場合、２つの第２の圧電
素子１０６間に回転角速度に応じた信号が発生し、この
信号を検出回路で検出し、回転角速度に相当する検出信
号を出力する。
【００１０】したがって、この振動ジャイロ１００は、
第１の振動子１０１の中心軸を中心とする回転角速度
と、第２の振動子１０２の中心軸を中心とする回転角速
度の２つの向きの軸を中心とした回転角速度を検出する
ことができるものである。
第１の振動子１０１の中心軸を中心とする回転角速度
と、第２の振動子１０２の中心軸を中心とする回転角速
度の２つの向きの軸を中心とした回転角速度を検出する
ことができるものである。
【００１１】次に、図９に示す第２の従来例としての振
動ジャイロは、本件出願人が、特願平４−１８８７５５
号（特開平６−３１５３号公報）として出願したもので
ある。
動ジャイロは、本件出願人が、特願平４−１８８７５５
号（特開平６−３１５３号公報）として出願したもので
ある。
【００１２】この振動ジャイロ１１０は、円板状の振動
体１１２を含む。振動体１１２の一方主面には、中心角
が約４５゜の扇形の圧電素子１１４ａ，１１４ｂ，１１
４ｃ，１１４ｄ，１１４ｅ，１１４ｆ，１１４ｇ，１１
４ｈが形成され、これらの圧電素子１１４ａ〜１１４ｈ
は、回転角速度に応じた信号を得るための検出用として
使用される。
体１１２を含む。振動体１１２の一方主面には、中心角
が約４５゜の扇形の圧電素子１１４ａ，１１４ｂ，１１
４ｃ，１１４ｄ，１１４ｅ，１１４ｆ，１１４ｇ，１１
４ｈが形成され、これらの圧電素子１１４ａ〜１１４ｈ
は、回転角速度に応じた信号を得るための検出用として
使用される。
【００１３】また、振動体１１２の他方主面には、円板
状の圧電素子１１６が形成され、振動体１１２を屈曲振
動させるための駆動用として使用される。
状の圧電素子１１６が形成され、振動体１１２を屈曲振
動させるための駆動用として使用される。
【００１４】そして、圧電素子１１４ａ，１１４ｄと圧
電素子１１４ｅ，１１４ｈとが、第１の検出回路（図示
せず）に接続され、圧電素子１１４ｂ，１１４ｇと圧電
素子１１４ｃ，１１４ｆとが、第２の検出回路（図示せ
ず）に接続される。
電素子１１４ｅ，１１４ｈとが、第１の検出回路（図示
せず）に接続され、圧電素子１１４ｂ，１１４ｇと圧電
素子１１４ｃ，１１４ｆとが、第２の検出回路（図示せ
ず）に接続される。
【００１５】ここで、振動体１１２の主面に直交する方
向をｘ軸方向，ｘ軸方向と直交し且つ圧電素子１１４
ｂ，１１４ｇと圧電素子１１４ｃ，１１４ｆとの間を通
る方向をｙ軸方向、ｘ軸方向と直交し且つ圧電素子１１
４ａ，１１４ｄと圧電素子１１４ｅ，１１４ｈとの間を
通る方向をｚ軸方向とする。
向をｘ軸方向，ｘ軸方向と直交し且つ圧電素子１１４
ｂ，１１４ｇと圧電素子１１４ｃ，１１４ｆとの間を通
る方向をｙ軸方向、ｘ軸方向と直交し且つ圧電素子１１
４ａ，１１４ｄと圧電素子１１４ｅ，１１４ｈとの間を
通る方向をｚ軸方向とする。
【００１６】そして、圧電素子１１６に、駆動回路（図
示せず）からの駆動信号が与えられると、振動体１１２
は、円板状の中心部がｘ軸方向に往復運動するように振
動する、いわゆる同心円モードの振動となる。
示せず）からの駆動信号が与えられると、振動体１１２
は、円板状の中心部がｘ軸方向に往復運動するように振
動する、いわゆる同心円モードの振動となる。
【００１７】この状態でｚ軸を中心として回転角速度が
加わると、ｙ軸方向に向かってコリオリ力が働く。これ
により、圧電素子１１４ａ，１１４ｄに発生する電圧と
圧電素子１１４ｅ，１１４ｈに発生する電圧との間に差
が生じ、その差を第１の検出回路で検出することにより
ｚ軸を中心として加わった回転角速度が得られる。
加わると、ｙ軸方向に向かってコリオリ力が働く。これ
により、圧電素子１１４ａ，１１４ｄに発生する電圧と
圧電素子１１４ｅ，１１４ｈに発生する電圧との間に差
が生じ、その差を第１の検出回路で検出することにより
ｚ軸を中心として加わった回転角速度が得られる。
【００１８】同様に、ｙ軸を中心として回転角速度が加
わると、ｚ軸方向に向かってコリオリ力が働く。これに
より、圧電素子１１４ｂ，１１４ｇに発生する電圧と圧
電素子１１４ｃ，１１４ｆに発生する電圧との間に差が
生じ、その差を第２の検出回路で検出することによりｙ
軸を中心として加わった回転角速度が得られる。
わると、ｚ軸方向に向かってコリオリ力が働く。これに
より、圧電素子１１４ｂ，１１４ｇに発生する電圧と圧
電素子１１４ｃ，１１４ｆに発生する電圧との間に差が
生じ、その差を第２の検出回路で検出することによりｙ
軸を中心として加わった回転角速度が得られる。
【００１９】したがって、この振動ジャイロ１１０は、
振動体１１２におけるｙ軸を中心とする回転角速度とｚ
軸を中心とする回転角速度の２つの向きの軸を中心とし
た回転角速度を検出することができるものである。
振動体１１２におけるｙ軸を中心とする回転角速度とｚ
軸を中心とする回転角速度の２つの向きの軸を中心とし
た回転角速度を検出することができるものである。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記２
つの従来例には、それぞれ次のような問題があった。ま
ず、第１の従来例では、２つの振動子の共振周波数が近
接している場合、干渉（うなり）を発生し、それぞれの
振動子から偽の角速度信号を発生させるおそれがあり、
それぞれの振動子の形状などを異ならせるなどの対策を
施して、それぞれの振動子の駆動方向・検出方向の共振
周波数を充分に離し、その差を成分とするうなり周波数
を、たとえばローパスフィルタで完全に減衰させる必要
があった。
つの従来例には、それぞれ次のような問題があった。ま
ず、第１の従来例では、２つの振動子の共振周波数が近
接している場合、干渉（うなり）を発生し、それぞれの
振動子から偽の角速度信号を発生させるおそれがあり、
それぞれの振動子の形状などを異ならせるなどの対策を
施して、それぞれの振動子の駆動方向・検出方向の共振
周波数を充分に離し、その差を成分とするうなり周波数
を、たとえばローパスフィルタで完全に減衰させる必要
があった。
【００２１】また、２種類の振動子に対して、それぞれ
駆動回路・検出回路が必要となり、回路が１軸検出の一
般のジャイロと比較して２倍必要であることから、単純
にコストが２倍になった。
駆動回路・検出回路が必要となり、回路が１軸検出の一
般のジャイロと比較して２倍必要であることから、単純
にコストが２倍になった。
【００２２】一方、２方向の振動氏を同一周波数・同一
位相で励振することでうなりを解消できる。すなわち、
２つの振動子の駆動方向の共振周波数が完全に一致して
いる必要があった。しかし、実際、温度特性なども含め
て共振周波数を完全に一致させることは不可能であっ
た。
位相で励振することでうなりを解消できる。すなわち、
２つの振動子の駆動方向の共振周波数が完全に一致して
いる必要があった。しかし、実際、温度特性なども含め
て共振周波数を完全に一致させることは不可能であっ
た。
【００２３】次に、第２の従来例では、第１の従来例で
問題となっていた２軸の共振周波数が干渉するという点
は、振動体が１つであり、駆動方向と検出方向の共振周
波数が完全に２軸で一致するモードとなることから解決
される。また、駆動回路は１つで済むため、回路のコス
トも第１の従来例と比較して低下する。さらに、平板か
らなる平面構造であるため、第１の従来例のような立体
的配置を施した構造と比較して加工性に優れた構造とな
っている。
問題となっていた２軸の共振周波数が干渉するという点
は、振動体が１つであり、駆動方向と検出方向の共振周
波数が完全に２軸で一致するモードとなることから解決
される。また、駆動回路は１つで済むため、回路のコス
トも第１の従来例と比較して低下する。さらに、平板か
らなる平面構造であるため、第１の従来例のような立体
的配置を施した構造と比較して加工性に優れた構造とな
っている。
【００２４】しかしながら、第２の従来例では、平板状
の振動体の水平方向に発生するコリオリ力により圧電素
子の屈曲変位量が変化するのを検出するものである。そ
して一般に、平板に水平方向の力が加わった場合、その
力による平板の変形は非常に小さいものであることか
ら、平板状の振動体に水平方向に力が加わっても、平板
の変位量は小さく、したがって、圧電素子の屈曲変位も
小さいことから、得られる検出信号が小さく、最終的
に、感度の低い振動ジャイロしか得ることができなかっ
た。
の振動体の水平方向に発生するコリオリ力により圧電素
子の屈曲変位量が変化するのを検出するものである。そ
して一般に、平板に水平方向の力が加わった場合、その
力による平板の変形は非常に小さいものであることか
ら、平板状の振動体に水平方向に力が加わっても、平板
の変位量は小さく、したがって、圧電素子の屈曲変位も
小さいことから、得られる検出信号が小さく、最終的
に、感度の低い振動ジャイロしか得ることができなかっ
た。
【００２５】したがって、本発明の目的は、上述の問題
点を解消するためになされたもので、２軸の角速度の検
出が可能で、駆動方向の共振周波数と２つの検出方向の
共振周波数が一致した振動子およびそれを用いた振動ジ
ャイロを提供することにある。
点を解消するためになされたもので、２軸の角速度の検
出が可能で、駆動方向の共振周波数と２つの検出方向の
共振周波数が一致した振動子およびそれを用いた振動ジ
ャイロを提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の振動子においては、平板状の振動体、振動
体の外周の略等間隔の４カ所から振動体の中心方向に向
かって設けられる４つの切り欠き、とを含むことを特徴
としている。
に、本発明の振動子においては、平板状の振動体、振動
体の外周の略等間隔の４カ所から振動体の中心方向に向
かって設けられる４つの切り欠き、とを含むことを特徴
としている。
【００２７】また、本発明の振動ジャイロにおいては、
平板状の振動体、振動体の外周の略等間隔の４カ所から
振動体の中心に向かって設けられる４つの切り欠きとを
含む振動子を用いた振動ジャイロであって、振動子を軸
対称モードで振動させる駆動手段と、振動子に加わる回
転角速度に起因するコリオリ力による変位を検出するた
めの検出手段とを有し、振動子の平面内で直交する２つ
の方向の回転角速度を検出することを特徴としている。
平板状の振動体、振動体の外周の略等間隔の４カ所から
振動体の中心に向かって設けられる４つの切り欠きとを
含む振動子を用いた振動ジャイロであって、振動子を軸
対称モードで振動させる駆動手段と、振動子に加わる回
転角速度に起因するコリオリ力による変位を検出するた
めの検出手段とを有し、振動子の平面内で直交する２つ
の方向の回転角速度を検出することを特徴としている。
【００２８】また、振動子は、４つの切り欠きの対向す
るもの同士を結ぶ２本の軸を振動のノード軸とすること
を特徴としている。
るもの同士を結ぶ２本の軸を振動のノード軸とすること
を特徴としている。
【００２９】また、振動子は、４つの切り欠きの対向す
るもの同士を結ぶ２本の軸を、振動子の中心から約４５
゜平面回転させて振動のノード軸とすることを特徴とし
ている。
るもの同士を結ぶ２本の軸を、振動子の中心から約４５
゜平面回転させて振動のノード軸とすることを特徴とし
ている。
【００３０】さらに、振動子の中心点付近で振動子が支
持されてなることを特徴としている。
持されてなることを特徴としている。
【００３１】これにより、振動子の周囲の４方向から切
り欠きを設けたため、振動子の面外方向および面内方向
のいずれにおいても振動子が屈曲し易くなり、振動ジャ
イロ用の振動子として、大きな振幅が得られ、振動ジャ
イロの感度が向上する。
り欠きを設けたため、振動子の面外方向および面内方向
のいずれにおいても振動子が屈曲し易くなり、振動ジャ
イロ用の振動子として、大きな振幅が得られ、振動ジャ
イロの感度が向上する。
【００３２】また、１つの振動子で２つの軸の角速度を
検出するため、駆動方向の共振周波数と２つの検出方向
の共振周波数が完全に一致する振動モードを利用でき、
２つの軸の共振周波数の不一致といった問題が発生せ
ず、１つの振動子で２つの軸を検出するため、より高精
度の振動ジャイロとなる。
検出するため、駆動方向の共振周波数と２つの検出方向
の共振周波数が完全に一致する振動モードを利用でき、
２つの軸の共振周波数の不一致といった問題が発生せ
ず、１つの振動子で２つの軸を検出するため、より高精
度の振動ジャイロとなる。
【００３３】また、振動子の中心が２つのノード軸の交
点となるため、振動子のノード点が振動子の中心の一点
となり、振動子の中心付近で振動子を支持すれば、振動
子の振動を阻害することなく安定した振動子の振動を得
ることができ、支持構造も簡素化される。
点となるため、振動子のノード点が振動子の中心の一点
となり、振動子の中心付近で振動子を支持すれば、振動
子の振動を阻害することなく安定した振動子の振動を得
ることができ、支持構造も簡素化される。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。図１〜図３に本発明の第１
の実施の形態に係る振動子およびそれを用いた振動ジャ
イロを示す。この振動ジャイロ１０は、略正方形状の板
状の振動子１１を含む。振動子１１は、エリンバなどの
恒弾性金属材料からなる略正方形状の板状の振動体１２
と、振動体１２の一方主面の略中央部に配置された検出
用圧電素子１３と、振動体１２の他方主面の略中央部に
配置された駆動用圧電素子１７を有し、振動体１２の４
つの辺の各々の略中点、即ち、振動体１２の外周の略等
間隔の４カ所から、振動体１２の中心点に向かって、４
本の切り欠き２１，２２，２３，２４が形成されて、構
成されるものである。
を参照して詳細に説明する。図１〜図３に本発明の第１
の実施の形態に係る振動子およびそれを用いた振動ジャ
イロを示す。この振動ジャイロ１０は、略正方形状の板
状の振動子１１を含む。振動子１１は、エリンバなどの
恒弾性金属材料からなる略正方形状の板状の振動体１２
と、振動体１２の一方主面の略中央部に配置された検出
用圧電素子１３と、振動体１２の他方主面の略中央部に
配置された駆動用圧電素子１７を有し、振動体１２の４
つの辺の各々の略中点、即ち、振動体１２の外周の略等
間隔の４カ所から、振動体１２の中心点に向かって、４
本の切り欠き２１，２２，２３，２４が形成されて、構
成されるものである。
【００３５】検出用圧電素子１３は、ＰＺＴなどの圧電
セラミックスからなる圧電板１４の一方主面の全面に全
面電極１５を有し、他方主面に、複数の分割電極１６を
有するものであり、検出用圧電素子１３は全面電極１５
を介して振動体１２と接着されている。また、駆動用圧
電素子１７は、圧電板１８の両主面に全面電極１９，２
０を有するものであり、全面電極１９を介して振動体１
２と接着されている。
セラミックスからなる圧電板１４の一方主面の全面に全
面電極１５を有し、他方主面に、複数の分割電極１６を
有するものであり、検出用圧電素子１３は全面電極１５
を介して振動体１２と接着されている。また、駆動用圧
電素子１７は、圧電板１８の両主面に全面電極１９，２
０を有するものであり、全面電極１９を介して振動体１
２と接着されている。
【００３６】振動子１１は、４本の切り欠き２１，２
２，２３，２４により４つの領域に区切られ、切り欠き
２１と２２に挟まれた領域を第１領域１１ａ，切り欠き
２２と２３に挟まれた領域を第２領域１１ｂ，切り欠き
２３と２４に挟まれた領域を第３領域１１ｃ，切り欠き
２４と２１に挟まれた領域を第４領域１１ｄとする。
２，２３，２４により４つの領域に区切られ、切り欠き
２１と２２に挟まれた領域を第１領域１１ａ，切り欠き
２２と２３に挟まれた領域を第２領域１１ｂ，切り欠き
２３と２４に挟まれた領域を第３領域１１ｃ，切り欠き
２４と２１に挟まれた領域を第４領域１１ｄとする。
【００３７】この第１の実施の形態の振動ジャイロ１０
では、４つの切り欠き２１，２２，２３，２４の対向す
るもの同士を結ぶ２本の軸を振動子１１の振動のノード
軸として、軸対称モードで振動するものである。そこ
で、切り欠き２１と切り欠き２３を結ぶ軸をノード軸Ｎ
１とし、切り欠き２２と切り欠き２４を結ぶ軸をノード
軸Ｎ２とする。
では、４つの切り欠き２１，２２，２３，２４の対向す
るもの同士を結ぶ２本の軸を振動子１１の振動のノード
軸として、軸対称モードで振動するものである。そこ
で、切り欠き２１と切り欠き２３を結ぶ軸をノード軸Ｎ
１とし、切り欠き２２と切り欠き２４を結ぶ軸をノード
軸Ｎ２とする。
【００３８】そして、駆動用圧電素子１７に駆動信号を
印加することにより、振動子１１は振動するが、駆動用
圧電素子１７の厚み方向への分極の仕方が、全領域にお
いて同一の向きの分極である場合は、第２の従来例で示
した同心円モードの振動となってしまう。そのため、振
動子１１を２本のノード軸Ｎ１，Ｎ２を振動のノード軸
とした軸対称モードで振動させるためには、駆動用圧電
素子１７内で、ノード軸Ｎ１，Ｎ２を境に分極の極性を
反転する必要がある。したがって、駆動用圧電素子１７
の厚み方向への分極は、第１領域１１ａと第３領域１１
ｃに対応する駆動用圧電素子１７の部分と、第２領域１
１ｂと第４領域１１ｄに対応する駆動用圧電素子１７の
部分で、分極の向きが逆向きになるように分極されてい
る。なお、図１および図２では、振動子１１の第１領域
１１ａ，第３領域１１ｃを＋とし、第２領域１１ｂ，第
４領域１１ｄを−と示している。
印加することにより、振動子１１は振動するが、駆動用
圧電素子１７の厚み方向への分極の仕方が、全領域にお
いて同一の向きの分極である場合は、第２の従来例で示
した同心円モードの振動となってしまう。そのため、振
動子１１を２本のノード軸Ｎ１，Ｎ２を振動のノード軸
とした軸対称モードで振動させるためには、駆動用圧電
素子１７内で、ノード軸Ｎ１，Ｎ２を境に分極の極性を
反転する必要がある。したがって、駆動用圧電素子１７
の厚み方向への分極は、第１領域１１ａと第３領域１１
ｃに対応する駆動用圧電素子１７の部分と、第２領域１
１ｂと第４領域１１ｄに対応する駆動用圧電素子１７の
部分で、分極の向きが逆向きになるように分極されてい
る。なお、図１および図２では、振動子１１の第１領域
１１ａ，第３領域１１ｃを＋とし、第２領域１１ｂ，第
４領域１１ｄを−と示している。
【００３９】検出用圧電素子１３は、全領域において、
厚み方向に同じ向きに分極が施されている。そして、検
出用圧電素子１３の他方主面に形成されている分割電極
１６は、振動子１１の第１領域１１ａ〜第４領域１１ｄ
についてそれぞれ２カ所ずつ、合計８カ所に形成されて
いる。
厚み方向に同じ向きに分極が施されている。そして、検
出用圧電素子１３の他方主面に形成されている分割電極
１６は、振動子１１の第１領域１１ａ〜第４領域１１ｄ
についてそれぞれ２カ所ずつ、合計８カ所に形成されて
いる。
【００４０】ここで、図２に示すように、略正方形状の
振動子１１の２本の対角線方向で、第１領域１１ａと第
３領域１１ｃを結ぶ対角線方向をｘ軸方向，第２領域１
１ｂと第４領域１１ｄを結ぶ対角線方向をｙ軸方向とす
る。このｘ軸方向およびｙ軸方向とは、振動ジャイロ１
０が検出する２つの回転角速度の軸方向を表すものであ
る。そして、分割電極１６は、ｘ軸方向およびｙ軸方向
を挟むように形成されており、第１領域１１ａに形成さ
れている分割電極１６を分割電極１６ａ，１６ｂとし、
以下、第２領域に形成されている分割電極１６を分割電
極１６ｃ，１６ｄ、第３領域に形成されている分割電極
１６を分割電極１６ｅ，１っっｚ６ｆ、第４領域に形成
されている分割電極１６を分割電極１６ｇ，１６ｈとす
る。
振動子１１の２本の対角線方向で、第１領域１１ａと第
３領域１１ｃを結ぶ対角線方向をｘ軸方向，第２領域１
１ｂと第４領域１１ｄを結ぶ対角線方向をｙ軸方向とす
る。このｘ軸方向およびｙ軸方向とは、振動ジャイロ１
０が検出する２つの回転角速度の軸方向を表すものであ
る。そして、分割電極１６は、ｘ軸方向およびｙ軸方向
を挟むように形成されており、第１領域１１ａに形成さ
れている分割電極１６を分割電極１６ａ，１６ｂとし、
以下、第２領域に形成されている分割電極１６を分割電
極１６ｃ，１６ｄ、第３領域に形成されている分割電極
１６を分割電極１６ｅ，１っっｚ６ｆ、第４領域に形成
されている分割電極１６を分割電極１６ｇ，１６ｈとす
る。
【００４１】このように構成された振動子１１を用いた
振動ジャイロ１０は、図４に示すような回路構成となっ
ている。駆動用圧電素子１７（図面上表れず）には、発
振回路３０の出力端が接続される。また、検出用圧電素
子１３には、発振回路３０の入力端が接続される。発振
回路３０は加算回路３２を含み、検出用圧電素子１３の
出力信号が帰還信号として加算回路３２に入力される。
加算回路３２の出力信号は位相回路３４で位相補正さ
れ、さらにＡＧＣ回路（自動利得制御回路）３６で振幅
が調整される。ＡＧＣ回路３６の出力信号は、駆動信号
として駆動用圧電素子１７に与えられる。
振動ジャイロ１０は、図４に示すような回路構成となっ
ている。駆動用圧電素子１７（図面上表れず）には、発
振回路３０の出力端が接続される。また、検出用圧電素
子１３には、発振回路３０の入力端が接続される。発振
回路３０は加算回路３２を含み、検出用圧電素子１３の
出力信号が帰還信号として加算回路３２に入力される。
加算回路３２の出力信号は位相回路３４で位相補正さ
れ、さらにＡＧＣ回路（自動利得制御回路）３６で振幅
が調整される。ＡＧＣ回路３６の出力信号は、駆動信号
として駆動用圧電素子１７に与えられる。
【００４２】検出用圧電素子１３の分割電極１６ａ，１
６ｂは、第１の検出回路４０の入力端に接続される。ま
た、検出用圧電素子１３の分割電極１６ｅ，１６ｆも、
第１の検出回路４０の入力端に接続される。これらの分
割電極１６ａ，１６ｂ，１６ｅ，１６ｆは、ｘ軸方向を
挟む位置に配置されているものである。
６ｂは、第１の検出回路４０の入力端に接続される。ま
た、検出用圧電素子１３の分割電極１６ｅ，１６ｆも、
第１の検出回路４０の入力端に接続される。これらの分
割電極１６ａ，１６ｂ，１６ｅ，１６ｆは、ｘ軸方向を
挟む位置に配置されているものである。
【００４３】検出用圧電素子１３の分割電極１６ｃ，１
６ｄは、第２の検出回路５０に接続される。また、検出
用圧電素子１３の分割電極１６ｇ，１６ｈも、第２の検
出回路５０に接続される。これらの分割電極１６ｃ，１
６ｄ，１６ｇ，１６ｈは、ｙ軸方向を挟む位置に配置さ
れているものである。
６ｄは、第２の検出回路５０に接続される。また、検出
用圧電素子１３の分割電極１６ｇ，１６ｈも、第２の検
出回路５０に接続される。これらの分割電極１６ｃ，１
６ｄ，１６ｇ，１６ｈは、ｙ軸方向を挟む位置に配置さ
れているものである。
【００４４】第１の検出回路４０は差動回路４１，４２
を含む。そして、分割電極１６ａ，１６ｂから出力され
る信号は差動回路４１に入力されて出力信号の差が検出
される。同様に、分割電極１６ｅ，１６ｆから出力され
る信号は差動回路４２に入力されて出力信号の差が検出
される。差動回路４１の出力信号と差動回路４２の出力
信号は、加算回路４３に入力されて合成される。加算回
路４３の出力信号は、同期検波回路４４に入力され、発
振回路３０中の位相回路３４の信号に同期して検波され
る。そして、同期検波回路４４で検波された信号は、平
滑・直流増幅回路４５で平滑・増幅されて、第１の検出
回路４０からの出力信号として出力される。
を含む。そして、分割電極１６ａ，１６ｂから出力され
る信号は差動回路４１に入力されて出力信号の差が検出
される。同様に、分割電極１６ｅ，１６ｆから出力され
る信号は差動回路４２に入力されて出力信号の差が検出
される。差動回路４１の出力信号と差動回路４２の出力
信号は、加算回路４３に入力されて合成される。加算回
路４３の出力信号は、同期検波回路４４に入力され、発
振回路３０中の位相回路３４の信号に同期して検波され
る。そして、同期検波回路４４で検波された信号は、平
滑・直流増幅回路４５で平滑・増幅されて、第１の検出
回路４０からの出力信号として出力される。
【００４５】第２の検出回路５０は差動回路５１，５２
を含む。そして、分割電極１６ｃ，１６ｄから出力され
る信号は差動回路５１に入力されて出力信号の差が検出
される。同様に、分割電極１６ｇ，１６ｈから出力され
る信号は差動回路５２に入力されて出力信号の差が検出
される。差動回路５１の出力信号と差動回路５２の出力
信号は、加算回路５３に入力されて合成される。加算回
路５３の出力信号は、同期検波回路５４に入力され、発
振回路３０中の位相回路３４の信号に同期して検波され
る。そして、同期検波回路５４で検波された信号は、平
滑・直流増幅回路５５で平滑・増幅されて、第２の検出
回路５０からの出力信号として出力される。
を含む。そして、分割電極１６ｃ，１６ｄから出力され
る信号は差動回路５１に入力されて出力信号の差が検出
される。同様に、分割電極１６ｇ，１６ｈから出力され
る信号は差動回路５２に入力されて出力信号の差が検出
される。差動回路５１の出力信号と差動回路５２の出力
信号は、加算回路５３に入力されて合成される。加算回
路５３の出力信号は、同期検波回路５４に入力され、発
振回路３０中の位相回路３４の信号に同期して検波され
る。そして、同期検波回路５４で検波された信号は、平
滑・直流増幅回路５５で平滑・増幅されて、第２の検出
回路５０からの出力信号として出力される。
【００４６】この振動ジャイロ１０では、駆動用圧電素
子１７に駆動信号が与えられることにより、駆動用圧電
素子１７が、その分極の向きに対応して伸縮する。すな
わち、図２に示すように、＋で示されている第１領域１
１ａと第３領域１１ｃに対応する駆動用圧電素子１７の
部分が、たとえば、厚み方向上向きに屈曲すれば、−で
示されている第２領域１１ｂと第４領域１１ｄに対応す
る駆動用圧電素子１７の部分が厚み方向下側に屈曲し、
それにしたがって、振動体１２も屈曲し、全体として振
動子１１の第１領域１１ａと第３領域１１ｃが厚み方向
上向きに屈曲し、振動子１１の第２領域１１ｂと第４領
域１１ｄが厚み方向下向きに屈曲する。
子１７に駆動信号が与えられることにより、駆動用圧電
素子１７が、その分極の向きに対応して伸縮する。すな
わち、図２に示すように、＋で示されている第１領域１
１ａと第３領域１１ｃに対応する駆動用圧電素子１７の
部分が、たとえば、厚み方向上向きに屈曲すれば、−で
示されている第２領域１１ｂと第４領域１１ｄに対応す
る駆動用圧電素子１７の部分が厚み方向下側に屈曲し、
それにしたがって、振動体１２も屈曲し、全体として振
動子１１の第１領域１１ａと第３領域１１ｃが厚み方向
上向きに屈曲し、振動子１１の第２領域１１ｂと第４領
域１１ｄが厚み方向下向きに屈曲する。
【００４７】そして、ｘ軸方向まわりに回転角速度が加
わると、振動子１１には、屈曲の向きと直交する向きに
実線矢印で示すコリオリ力が働く。このコリオリ力によ
って、振動子１１の第１領域１１ａと第３領域１１ｃ
は、実線矢印の向きに屈曲し、面内振動を発生する。こ
れにより、検出用圧電素子１３も面内振動し、ｘ軸方向
を挟んで配置されている分割電極１６ａ，１６ｂ，１６
ｅ，１６ｆからは、ｘ軸方向まわりの回転角速度に起因
するコリオリ信号が出力される。そして、このｘ軸方向
まわりの回転角速度に起因するコリオリ信号は、分割電
極１６ａ，１６ｂ，１６ｅ，１６ｆを介して第１の検出
回路４０に入力されて検出される。
わると、振動子１１には、屈曲の向きと直交する向きに
実線矢印で示すコリオリ力が働く。このコリオリ力によ
って、振動子１１の第１領域１１ａと第３領域１１ｃ
は、実線矢印の向きに屈曲し、面内振動を発生する。こ
れにより、検出用圧電素子１３も面内振動し、ｘ軸方向
を挟んで配置されている分割電極１６ａ，１６ｂ，１６
ｅ，１６ｆからは、ｘ軸方向まわりの回転角速度に起因
するコリオリ信号が出力される。そして、このｘ軸方向
まわりの回転角速度に起因するコリオリ信号は、分割電
極１６ａ，１６ｂ，１６ｅ，１６ｆを介して第１の検出
回路４０に入力されて検出される。
【００４８】同様に、ｙ軸方向まわりに回転角速度が加
わると、振動子１１には、屈曲の向きと直交する向きに
破線矢印で示すコリオリ力が働く。このコリオリ力によ
って、振動子１１の第２領域１１ｂと第４領域１１ｄ
は、破線矢印の向きに屈曲し、面内振動を発生する。こ
れにより、検出用圧電素子１３も面内振動し、ｙ軸方向
を挟んで配置されている分割電極１６ｃ，１６ｄ，１６
ｇ，１６ｈからは、ｙ軸方向まわりの回転角速度に起因
するコリオリ信号が出力される。そして、このｙ軸方向
まわりの回転角速度に起因するコリオリ信号は、分割電
極１６ｃ，１６ｄ，１６ｇ，１６ｈを介して、第２の検
出回路５０に入力されて検出される。
わると、振動子１１には、屈曲の向きと直交する向きに
破線矢印で示すコリオリ力が働く。このコリオリ力によ
って、振動子１１の第２領域１１ｂと第４領域１１ｄ
は、破線矢印の向きに屈曲し、面内振動を発生する。こ
れにより、検出用圧電素子１３も面内振動し、ｙ軸方向
を挟んで配置されている分割電極１６ｃ，１６ｄ，１６
ｇ，１６ｈからは、ｙ軸方向まわりの回転角速度に起因
するコリオリ信号が出力される。そして、このｙ軸方向
まわりの回転角速度に起因するコリオリ信号は、分割電
極１６ｃ，１６ｄ，１６ｇ，１６ｈを介して、第２の検
出回路５０に入力されて検出される。
【００４９】このように構成された振動ジャイロ１０で
は、振動子１１の周囲の４方向から切り欠き２１，２
２，２３，２４を設けたため、振動子１１が、駆動用圧
電素子１７に印加された信号により、面外方向に屈曲し
易くなり、したがって発生するコリオリ力も大きくな
る。このコリオリ力により振動子１１が面内方向に面内
振動し、切り欠き２１〜２４が存在することにより、振
動子１１が面内方向にも屈曲し易くなり、振動ジャイロ
用の振動子として、コリオリ力に起因する大きな振幅が
得られ、得られるコリオリ信号も大きくなり、振動ジャ
イロの感度が向上する。
は、振動子１１の周囲の４方向から切り欠き２１，２
２，２３，２４を設けたため、振動子１１が、駆動用圧
電素子１７に印加された信号により、面外方向に屈曲し
易くなり、したがって発生するコリオリ力も大きくな
る。このコリオリ力により振動子１１が面内方向に面内
振動し、切り欠き２１〜２４が存在することにより、振
動子１１が面内方向にも屈曲し易くなり、振動ジャイロ
用の振動子として、コリオリ力に起因する大きな振幅が
得られ、得られるコリオリ信号も大きくなり、振動ジャ
イロの感度が向上する。
【００５０】また、１つの振動子１１で２つの検出方向
（ｘ軸方向・ｙ軸方向）の角速度を検出するため、駆動
方向の共振周波数と２つの検出方向の共振周波数が完全
に一致する振動モードを利用でき、２つの検出方向の共
振周波数の不一致といった問題が発生せず、１つの振動
子で２つの方向の角速度を検出するため、より高精度の
振動ジャイロとなる。
（ｘ軸方向・ｙ軸方向）の角速度を検出するため、駆動
方向の共振周波数と２つの検出方向の共振周波数が完全
に一致する振動モードを利用でき、２つの検出方向の共
振周波数の不一致といった問題が発生せず、１つの振動
子で２つの方向の角速度を検出するため、より高精度の
振動ジャイロとなる。
【００５１】次に、本発明の第２の実施の形態に係る振
動ジャイロ２０を図５，図６に示す。なお、第１の実施
の形態で示した振動ジャイロ１０と同一の構成箇所につ
いては同一番号を付し、その説明を省略する。この振動
ジャイロ２０が、第１の実施の形態として示した振動ジ
ャイロ１０と異なる点は、振動子１１の２本の対角線、
すなわち、振動子１１の４つの切り欠き２１〜２４の対
向するもの同士を結ぶ２本の軸を振動子１１の中心から
約４５゜平面回転させて、この軸を振動のノード軸とし
ている点である。そこで、振動子１１の第１領域１１ａ
と第３領域１１ｃを結ぶノード軸をＮ３，第２領域１１
ｂと第４領域１１ｄを結ぶノード軸をＮ４として、振動
子１１を２本のノード軸Ｎ３，Ｎ４を振動のノード軸と
した軸対称モードで振動させるためには、駆動用圧電素
子１７内で、ノード軸Ｎ３，Ｎ４を境に分極の極性を反
転する必要がある。したがって、駆動用圧電素子１７の
厚み方向への分極は、ノード軸Ｎ３，Ｎ４で区切られ、
切り欠き２１，２３を挟む領域と切り欠き２２，２４を
挟む領域とが分極の向きが逆向きになるように分極され
ている。なお、図５および図６では、振動子１１の切り
欠き２１，２３を挟む領域を＋とし、切り欠き２２，２
４を挟む領域を−として示している。
動ジャイロ２０を図５，図６に示す。なお、第１の実施
の形態で示した振動ジャイロ１０と同一の構成箇所につ
いては同一番号を付し、その説明を省略する。この振動
ジャイロ２０が、第１の実施の形態として示した振動ジ
ャイロ１０と異なる点は、振動子１１の２本の対角線、
すなわち、振動子１１の４つの切り欠き２１〜２４の対
向するもの同士を結ぶ２本の軸を振動子１１の中心から
約４５゜平面回転させて、この軸を振動のノード軸とし
ている点である。そこで、振動子１１の第１領域１１ａ
と第３領域１１ｃを結ぶノード軸をＮ３，第２領域１１
ｂと第４領域１１ｄを結ぶノード軸をＮ４として、振動
子１１を２本のノード軸Ｎ３，Ｎ４を振動のノード軸と
した軸対称モードで振動させるためには、駆動用圧電素
子１７内で、ノード軸Ｎ３，Ｎ４を境に分極の極性を反
転する必要がある。したがって、駆動用圧電素子１７の
厚み方向への分極は、ノード軸Ｎ３，Ｎ４で区切られ、
切り欠き２１，２３を挟む領域と切り欠き２２，２４を
挟む領域とが分極の向きが逆向きになるように分極され
ている。なお、図５および図６では、振動子１１の切り
欠き２１，２３を挟む領域を＋とし、切り欠き２２，２
４を挟む領域を−として示している。
【００５２】この振動ジャイロ２０では、駆動用圧電素
子１７に駆動信号が与えられることにより、駆動用圧電
素子１７が、その分極の向きに対応して伸縮する。すな
わち、図５や図６に示すように、＋で示されている領域
が厚み方向上向きに屈曲すれば、−で示されている領域
が厚み方向下側に屈曲し、それにしたがって、振動体１
２も屈曲し、全体として振動子１１が屈曲振動する。
子１７に駆動信号が与えられることにより、駆動用圧電
素子１７が、その分極の向きに対応して伸縮する。すな
わち、図５や図６に示すように、＋で示されている領域
が厚み方向上向きに屈曲すれば、−で示されている領域
が厚み方向下側に屈曲し、それにしたがって、振動体１
２も屈曲し、全体として振動子１１が屈曲振動する。
【００５３】ここで、ｘ軸方向まわりに回転角速度が加
わると、振動子１１には、屈曲の向きと直交する向きに
実線矢印で示すコリオリ力が働く。このコリオリ力によ
って、振動子１１の第２領域１１ｂと第４領域１１ｄ
は、振動子１１の中心点を回転軸として実線矢印の向き
に回転するように屈曲し、面内振動を発生する。これに
より、検出用圧電素子１３も面内振動し、分割電極１６
ｃ，１６ｄ，１６ｇ，１６ｈから、ｘ軸方向まわりの回
転角速度に起因するコリオリ信号が出力される。そし
て、このｘ軸方向まわりの回転角速度に起因するコリオ
リ信号は、第１の検出回路４０に入力され、信号が検出
される。
わると、振動子１１には、屈曲の向きと直交する向きに
実線矢印で示すコリオリ力が働く。このコリオリ力によ
って、振動子１１の第２領域１１ｂと第４領域１１ｄ
は、振動子１１の中心点を回転軸として実線矢印の向き
に回転するように屈曲し、面内振動を発生する。これに
より、検出用圧電素子１３も面内振動し、分割電極１６
ｃ，１６ｄ，１６ｇ，１６ｈから、ｘ軸方向まわりの回
転角速度に起因するコリオリ信号が出力される。そし
て、このｘ軸方向まわりの回転角速度に起因するコリオ
リ信号は、第１の検出回路４０に入力され、信号が検出
される。
【００５４】同様に、ｙ軸まわりに回転角速度が加わる
と、振動子１１には、屈曲の向きと直交する向きに破線
矢印で示すコリオリ力が働く。このコリオリ力によっ
て、振動子１１の第１領域１１ａと第３領域１１ｃは、
振動子１１の中心点を回転軸として破線矢印の向きに回
転するように屈曲し、面内振動を発生する。これによ
り、検出用圧電素子１３も面内振動し、分割電極１６
ａ，１６ｂ，１６ｅ，１６ｆから、ｙ軸方向まわりの回
転角速度に起因するコリオリ信号が出力される。そし
て、このｙ軸方向まわりの回転角速度に起因するコリオ
リ信号は、第２の検出回路５０により入力され、信号が
検出される。
と、振動子１１には、屈曲の向きと直交する向きに破線
矢印で示すコリオリ力が働く。このコリオリ力によっ
て、振動子１１の第１領域１１ａと第３領域１１ｃは、
振動子１１の中心点を回転軸として破線矢印の向きに回
転するように屈曲し、面内振動を発生する。これによ
り、検出用圧電素子１３も面内振動し、分割電極１６
ａ，１６ｂ，１６ｅ，１６ｆから、ｙ軸方向まわりの回
転角速度に起因するコリオリ信号が出力される。そし
て、このｙ軸方向まわりの回転角速度に起因するコリオ
リ信号は、第２の検出回路５０により入力され、信号が
検出される。
【００５５】このように構成された振動ジャイロ２０
も、第１の実施の形態で示した振動ジャイロ１０と同様
に、振動子１１の周囲の４方向から切り欠き２１，２
２，２３，２４を設けたため、振動子１１が、駆動用圧
電素子１７に印加された信号により、面外方向に屈曲し
易くなり、したがって発生するコリオリ力も大きくな
る。このコリオリ力により振動子１１が面内方向に面内
振動する。このとき、切り欠き２１〜２４が存在するこ
とにより、振動子１１が面内方向にも屈曲し易くなり、
振動ジャイロ用の振動子として、コリオリ力に起因する
大きな振幅が得られ、得られるコリオリ信号も大きくな
り、振動ジャイロの感度が向上する。
も、第１の実施の形態で示した振動ジャイロ１０と同様
に、振動子１１の周囲の４方向から切り欠き２１，２
２，２３，２４を設けたため、振動子１１が、駆動用圧
電素子１７に印加された信号により、面外方向に屈曲し
易くなり、したがって発生するコリオリ力も大きくな
る。このコリオリ力により振動子１１が面内方向に面内
振動する。このとき、切り欠き２１〜２４が存在するこ
とにより、振動子１１が面内方向にも屈曲し易くなり、
振動ジャイロ用の振動子として、コリオリ力に起因する
大きな振幅が得られ、得られるコリオリ信号も大きくな
り、振動ジャイロの感度が向上する。
【００５６】また、１つの振動子１１で２つの検出方向
の角速度を検出するため、駆動方向の共振周波数と２つ
の検出方向の共振周波数が完全に一致する振動モードを
利用でき、２つの検出方向の共振周波数の不一致といっ
た問題が発生せず、１つの振動子で２つの方向の角速度
を検出するため、より高精度の振動ジャイロとなる。
の角速度を検出するため、駆動方向の共振周波数と２つ
の検出方向の共振周波数が完全に一致する振動モードを
利用でき、２つの検出方向の共振周波数の不一致といっ
た問題が発生せず、１つの振動子で２つの方向の角速度
を検出するため、より高精度の振動ジャイロとなる。
【００５７】以上に示した第１の実施の形態の振動ジャ
イロ１０や第２の実施の形態の振動ジャイロ２０は、振
動子１１の中心点を２つのノード軸の交点とすることか
ら、振動子１１のノード点は振動子１１の中心点の一点
となる。したがって、たとえば、図７に示すように、振
動子１１の中心点付近に柱状の支持部材８０を取り付け
ることにより振動子１１を支持すれば、振動子１１の振
動を阻害することなく安定した振動子１１の振動を得る
ことができ、支持構造も簡素化される。
イロ１０や第２の実施の形態の振動ジャイロ２０は、振
動子１１の中心点を２つのノード軸の交点とすることか
ら、振動子１１のノード点は振動子１１の中心点の一点
となる。したがって、たとえば、図７に示すように、振
動子１１の中心点付近に柱状の支持部材８０を取り付け
ることにより振動子１１を支持すれば、振動子１１の振
動を阻害することなく安定した振動子１１の振動を得る
ことができ、支持構造も簡素化される。
【００５８】なお、本発明の実施の形態では、振動子
は、金属からなる振動体に板状の圧電素子を張り付ける
構造を示しているが、特にこれに限定されるものではな
く、振動体自体を板状の圧電セラミックスから構成し、
振動体の表面に電極を形成して適当な分極処理を施すこ
とにより得られる振動子を用いてもよい。
は、金属からなる振動体に板状の圧電素子を張り付ける
構造を示しているが、特にこれに限定されるものではな
く、振動体自体を板状の圧電セラミックスから構成し、
振動体の表面に電極を形成して適当な分極処理を施すこ
とにより得られる振動子を用いてもよい。
【００５９】また、振動子の形状も略正方形状が例示さ
れているが、特にこれに限定されるものではなく、たと
えば、円板状や多角形板状など、目的に応じて種々選択
できるものである。
れているが、特にこれに限定されるものではなく、たと
えば、円板状や多角形板状など、目的に応じて種々選択
できるものである。
【００６０】
【発明の効果】以上のように、本発明による振動子で
は、振動子の周囲の４方向から切り欠きを設けたため、
振動子の面外方向および面内方向のいずれにおいても振
動子が屈曲し易くなる。したがって、この振動子を用い
た振動ジャイロでは、振動子が大きく振幅するため、得
られるコリオリ信号も大きくなり、振動ジャイロの感度
が向上する。
は、振動子の周囲の４方向から切り欠きを設けたため、
振動子の面外方向および面内方向のいずれにおいても振
動子が屈曲し易くなる。したがって、この振動子を用い
た振動ジャイロでは、振動子が大きく振幅するため、得
られるコリオリ信号も大きくなり、振動ジャイロの感度
が向上する。
【００６１】また、１つの振動子で２つの軸の角速度を
検出するため、駆動方向の共振周波数と２つの検出方向
の共振周波数が完全に一致する振動モードを利用でき、
２つの軸の共振周波数の不一致といった問題が発生せ
ず、１つの振動子で２つの軸を検出するため、より高精
度の振動ジャイロとなる。
検出するため、駆動方向の共振周波数と２つの検出方向
の共振周波数が完全に一致する振動モードを利用でき、
２つの軸の共振周波数の不一致といった問題が発生せ
ず、１つの振動子で２つの軸を検出するため、より高精
度の振動ジャイロとなる。
【００６２】また、振動子の中心が２つのノード軸の交
点となるため、振動子のノード点が振動子の中心の一点
となり、振動子の中心付近で振動子を支持すれば、振動
子の振動を阻害することなく安定した振動子の振動を得
ることができ、支持構造も簡素化される。
点となるため、振動子のノード点が振動子の中心の一点
となり、振動子の中心付近で振動子を支持すれば、振動
子の振動を阻害することなく安定した振動子の振動を得
ることができ、支持構造も簡素化される。
【００６３】なるという効果が得られる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る振動子および
振動ジャイロの構造を示す平面側斜視図である。
振動ジャイロの構造を示す平面側斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る振動子および
振動ジャイロの構造を示す平面図である。
振動ジャイロの構造を示す平面図である。
【図３】図２におけるｘ軸方向断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る振動ジャイロ
の動作を示す回路説明図である。
の動作を示す回路説明図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る振動子および
振動ジャイロの構造を示す平面側斜視図である。
振動ジャイロの構造を示す平面側斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る振動子および
振動ジャイロの構造を示す平面図である。
振動ジャイロの構造を示す平面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る振動子および振動ジ
ャイロの支持構造を示す底面側斜視図である。
ャイロの支持構造を示す底面側斜視図である。
【図８】従来の振動ジャイロの第１の例を示す斜視図で
ある。
ある。
【図９】従来の振動ジャイロの第２の例を示す平面側斜
視図である。
視図である。
１０，２０ 振動ジャイロ １１ 振動子 １２ 振動体 １３ 検出用圧電素子 １７ 駆動用圧電素子 ２１，２２，２３，２４ 切り欠き Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４ ノード軸 ８０ 支持部材
Claims (5)
- 【請求項１】 平板状の振動体、該振動体の外周の略等
間隔の４カ所から、前記振動体の中心方向に向かって設
けられる４つの切り欠き、とを含むことを特徴とする、
振動子。 - 【請求項２】 平板状の振動体、該振動体の外周の略等
間隔の４カ所から、前記振動体の中心に向かって設けら
れる４つの切り欠き、とを含む振動子を用いた振動ジャ
イロであって、前記振動子を軸対称モードで振動させる
駆動手段と、前記振動子に加わる回転角速度に起因する
コリオリ力による変位を検出するための検出手段と、を
有し、前記振動子の平面内で直交する２つの方向の回転
角速度を検出することを特徴とする、振動ジャイロ。 - 【請求項３】 前記振動子は、前記４つの切り欠きの対
向するもの同士を結ぶ２本の軸を振動のノード軸とする
ことを特徴とする、請求項２に記載の振動ジャイロ。 - 【請求項４】 前記振動子は、前記４つの切り欠きの対
向するもの同士を結ぶ２本の軸を、前記振動子の中心か
ら約４５゜平面回転させて振動のノード軸とすることを
特徴とする、請求項２に記載の振動ジャイロ。 - 【請求項５】 前記振動子の中心点付近で、前記振動子
が支持されてなることを特徴とする、請求項２乃至請求
項４のいずれかに記載の振動ジャイロ。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16516698A JP3206551B2 (ja) | 1998-06-12 | 1998-06-12 | 振動子およびそれを用いた振動ジャイロ |
| US09/325,141 US6201341B1 (en) | 1998-06-12 | 1999-06-03 | Vibrator for detecting angular velocities about two axes and vibrating gyroscope having the same |
| EP99111161A EP0964224B1 (en) | 1998-06-12 | 1999-06-08 | Biaxial vibrator for a vibrating gyroscope |
| CA002273686A CA2273686C (en) | 1998-06-12 | 1999-06-08 | Vibrator for detecting angular velocities about two axes and vibrating gyroscope having the same |
| DE69926836T DE69926836D1 (de) | 1998-06-12 | 1999-06-08 | Zweiachsiger Vibrator für einen Vibrationskreisel |
| KR1019990021724A KR100361118B1 (ko) | 1998-06-12 | 1999-06-11 | 2축 각속도 검출용 진동자 및 이를 구비한 진동 자이로스코프 |
| CN99108433A CN1103044C (zh) | 1998-06-12 | 1999-06-11 | 检测绕两轴的角速度的振动子和具有这种振动子的振动回转仪 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16516698A JP3206551B2 (ja) | 1998-06-12 | 1998-06-12 | 振動子およびそれを用いた振動ジャイロ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11351880A true JPH11351880A (ja) | 1999-12-24 |
| JP3206551B2 JP3206551B2 (ja) | 2001-09-10 |
Family
ID=15807121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16516698A Expired - Fee Related JP3206551B2 (ja) | 1998-06-12 | 1998-06-12 | 振動子およびそれを用いた振動ジャイロ |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6201341B1 (ja) |
| EP (1) | EP0964224B1 (ja) |
| JP (1) | JP3206551B2 (ja) |
| KR (1) | KR100361118B1 (ja) |
| CN (1) | CN1103044C (ja) |
| CA (1) | CA2273686C (ja) |
| DE (1) | DE69926836D1 (ja) |
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| WO2009157362A1 (ja) * | 2008-06-23 | 2009-12-30 | 北陸電気工業株式会社 | 二軸型角速度センサ |
| JP2013054026A (ja) * | 2011-09-02 | 2013-03-21 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | ジャイロセンサ駆動装置及びその方法 |
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| JP3613117B2 (ja) * | 2000-02-23 | 2005-01-26 | 株式会社村田製作所 | 振動子及びそれを用いた振動ジャイロ及びそれを用いた電子装置 |
| JP3832338B2 (ja) * | 2001-12-25 | 2006-10-11 | 松下電工株式会社 | 電歪ポリマーアクチュエータ |
| JP4381354B2 (ja) * | 2004-09-10 | 2009-12-09 | セイコーエプソン株式会社 | 振動子の支持構造および物理量測定装置 |
| JP4353087B2 (ja) | 2004-12-01 | 2009-10-28 | 株式会社デンソー | 回転振動型角速度センサ |
| JP5924802B2 (ja) * | 2011-01-26 | 2016-05-25 | 日本電気株式会社 | 入力装置 |
| WO2013002847A1 (en) * | 2011-03-31 | 2013-01-03 | Bakr-Calling, Inc. | Acoustic transducer with gap-controlling geometry and method of manufacturing an acoustic transducer |
| KR102256105B1 (ko) | 2019-12-13 | 2021-05-27 | 주식회사 금강쿼츠 | 반도체 제조에 사용되는 예열용 2중관 노즐 |
| KR102256106B1 (ko) | 2019-12-13 | 2021-05-27 | 주식회사 금강쿼츠 | 반도체 제조에 사용되는 압력보충용 2중관 노즐 |
| CN111650400B (zh) * | 2020-06-03 | 2021-05-14 | 西安交通大学 | 一种小型化侧面贴装差动型集成式谐振加速度计 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0671188B2 (ja) * | 1985-04-01 | 1994-09-07 | 株式会社村田製作所 | 圧電共振子 |
| JP3218702B2 (ja) | 1992-06-22 | 2001-10-15 | 株式会社村田製作所 | 振動ジャイロ |
| JP3232791B2 (ja) | 1993-06-30 | 2001-11-26 | 株式会社村田製作所 | 振動ジャイロ |
| JPH07113644A (ja) | 1993-10-19 | 1995-05-02 | Shimada Phys & Chem Ind Co Ltd | 振動ジャイロ及びその駆動方法 |
| JP3492010B2 (ja) * | 1995-03-29 | 2004-02-03 | キヤノン株式会社 | 振動ジャイロおよび防振装置 |
| US5894090A (en) | 1996-05-31 | 1999-04-13 | California Institute Of Technology | Silicon bulk micromachined, symmetric, degenerate vibratorygyroscope, accelerometer and sensor and method for using the same |
-
1998
- 1998-06-12 JP JP16516698A patent/JP3206551B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-06-03 US US09/325,141 patent/US6201341B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-06-08 DE DE69926836T patent/DE69926836D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-06-08 EP EP99111161A patent/EP0964224B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-06-08 CA CA002273686A patent/CA2273686C/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-06-11 CN CN99108433A patent/CN1103044C/zh not_active Expired - Fee Related
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| JP2010002385A (ja) * | 2008-06-23 | 2010-01-07 | Hokuriku Electric Ind Co Ltd | 二軸型角速度センサ |
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| CN1103044C (zh) | 2003-03-12 |
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| CN1243241A (zh) | 2000-02-02 |
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