JPH1194556A - 振動ジャイロ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 感度が高いとともにＱが高い、振動ジャイロ
を提供する。 【解決手段】 振動ジャイロ１０は振動子１２を含む。
振動子１２は正３角柱状の振動体１４を含む。振動体１
４の３つの側面には、駆動片としての圧電素子１６ａお
よび検出片としての圧電素子１６ｂ，１６ｃが接着され
る。圧電素子１６ａの端部は、振動体１４の長手方向に
おいて振動体１４の一方のノード点と一致し、圧電素子
１６ｂ，１６ｃの端部は、振動体１４の長手方向におい
て振動体１４の他方のノード点と一致する。振動体１４
のノード点は、振動体１４の長さをＬとすると、その両
端から０．２２４Ｌの位置の中心軸Ｏ上に存在する。

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、柱状の振動体およびその振動体の側面に形成
される駆動片や検出片などの駆動検出片を含み、たとえ
ば、角速度を検知することによって移動体の位置を検出
し適切な誘導を行うナビゲーションシステム、または外
的振動を検知し適切な制振を行う手ぶれ防止装置などの
除振システムなどに応用できる振動ジャイロに関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の振動ジャイロの一例を示す
斜視図である。図４に示す振動ジャイロ１は振動子２を
含む。振動子２は、たとえばエリンバなど恒弾性金属材
料からなる正３角柱状の振動体３を含む。振動体３の１
つの側面の中央には、駆動片としての圧電素子４ａが接
着される。また、振動体３の他の２つの側面のそれぞれ
の中央には、検出片としての圧電素子４ｂ，４ｃがそれ
ぞれ接着される。この場合、圧電素子４ａ，４ｂ，４ｃ
は、それぞれ、圧電セラミックからなる圧電体層の両面
に電極を形成したものであり、一方の面の電極が振動体
３の側面に接着される。また、圧電素子４ａ，４ｂ，４
ｃの他方の面の電極には、駆動信号や出力信号などの信
号を導くためのリード線（図示せず）がそれぞれ接続さ
れる。さらに、振動体３のノード点付近の稜線部分に
は、線材からなるコ字状の２つの支持部材５ａ，５ｂの
中央部がそれぞれ固着され、支持部材５ａ，５ｂの両端
部が基板６にそれぞれ固着される。それによって、振動
子２が基板６上に支持される。なお、振動体３のノード
点は、振動体３の長さをＬとすると、その両端から０．
２２４Ｌの位置の中心軸Ｏ上に存在する。

【０００３】図４に示す振動ジャイロ１では、圧電素子
４ａに駆動信号を印加すれば、振動体３が圧電素子４ａ
の面に直交する方向に屈曲振動する。この状態で、振動
ジャイロ１が振動体３の中心軸Ｏを中心に回転すれば、
コリオリ力によって振動体３の屈曲振動の方向が変わ
り、２つの圧電素子４ｂ，４ｃ間に、回転角速度に応じ
た出力信号が得られる。したがって、２つの圧電素子４
ｂ，４ｃ間の出力信号によって、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】ところが、図４に示す
振動ジャイロ１では、振動体３の長手方向における中央
部すなわち振動体３の屈曲振動の振幅の最も大きくなる
部分に、圧電素子４ａ，４ｂ，４ｃが接着されているの
で、振動体３の屈曲振動が圧電素子４ａ，４ｂ，４ｃで
妨げられ、大きな振幅が得られず、感度が低いととも
に、振動体３の屈曲振動が圧電素子４ａ，４ｂ，４ｃの
影響を受けやすく、安定した振動が得られにくく、Ｑが
低い。さらに、図４に示す振動ジャイロ１では、振動体
３の振動が圧電素子４ａ，４ｂ，４ｃに接続したリード
線から漏れてしまう。また、図４に示す振動ジャイロ１
では、振動体３と圧電素子４ａ，４ｂ，４ｃとの熱膨張
係数の違いで、振動体３にそりやねじれなどの歪みが生
じてしまう。この歪みは、周囲の温度変化によって変化
する。そのため、この振動ジャイロ１では、温度変化に
よってドリフトなどの特性が変化し不安定である。な
お、従来の振動ジャイロとしては、振動体が圧電体で形
成されるとともに駆動片や検出片などの駆動検出片が電
極で形成された振動ジャイロも存在するが、図４に示す
振動ジャイロと同様の課題を有する。

【０００５】それゆえに、この発明の主たる目的は、感
度が高いとともにＱが高い、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】この発明にかかる振動ジ
ャイロは、柱状の振動体と、振動体の側面に形成される
駆動検出片とを含み、駆動検出片は、振動体の長手方向
における中央部を除く部分に形成される、振動ジャイロ
である。この発明にかかる振動ジャイロでは、たとえ
ば、駆動検出片の端部は、振動体の長手方向において振
動体のノード点と一致する。また、この発明にかかる振
動ジャイロでは、たとえば、駆動検出片は、１つの駆動
片および２つの検出片を含み、１つの駆動片は、振動体
の長手方向における一端側に形成され、２つの検出片
は、振動体の長手方向における他端側に形成される。

【０００７】この発明にかかる振動ジャイロでは、駆動
検出片が振動体の長手方向における中央部を除く部分に
形成されるので、振動体の屈曲振動が駆動検出片で妨げ
られにくくなりかつ駆動検出片の影響を受けにくくな
る。そのため、大きな振幅が得られ、感度が高くなり、
しかも、Ｑが高くなるので安定した振動が得られる。ま
た、この発明にかかる振動ジャイロでは、駆動検出片の
端部が振動体の長手方向において振動体のノード点と一
致すると、駆動検出片の端部にリード線を接続すれば、
振動体の振動がリード線から漏れにくくなる。さらに、
この発明にかかる振動ジャイロでは、駆動検出片が１つ
の駆動片および２つの検出片を含み、１つの駆動片が振
動体の長手方向における一端側に形成され、２つの検出
片が振動体の長手方向における他端側に形成されると、
温度変化によって、駆動片の面に直交する方向に振動体
が曲がる。すなわち、振動体と駆動検出片との熱膨張係
数の違いによって生じるそりやねじれなどの歪みが、一
方向に方向付けられて、他の方向の歪みが緩和される。
そのため、温度変化によるドリフトなどの特性が改善さ
れる。

【０００８】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発明の実施
の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１はこの発明にかかる振動ジャ
イロの一例を示す斜視図である。図１に示す振動ジャイ
ロ１０は振動子１２を含む。振動子１２は、たとえばエ
リンバなどの恒弾性金属材料からなる正３角柱状の振動
体１４を含む。

【００１０】振動体１４の１つの側面には、駆動片とし
ての圧電素子１６ａが接着される。この場合、圧電素子
１６ａは、その端部が振動体１４の長手方向において振
動体１４の一方のノード点と一致するように、振動体１
４の長手方向における中央部を除く一端側に接着され
る。また、振動体１４の他の２つの側面には、検出片と
しての圧電素子１６ｂ，１６ｃがそれぞれ接着される。
この場合、圧電素子１６ｂ，１６ｃは、それぞれの端部
が振動体１４の長手方向において振動体１４の他方のノ
ード点と一致するように、振動体１４の長手方向におけ
る中央部を除く他端側に接着される。なお、振動体１４
のノード点は、振動体１４の長さをＬとすると、その両
端から０．２２４Ｌの位置の中心軸Ｏ上に存在する。ま
た、圧電素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、それぞれ、圧
電セラミックからなる圧電体層の両面に電極を形成した
ものであり、一方の面の電極が振動体１４の側面に接着
される。

【００１１】また、圧電素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃの
他方の面の電極には、振動体１４の長手方向において振
動体１４のノード点と一致する端部に、駆動信号や出力
信号などの信号を導くためのリード線（図示せず）がそ
れぞれ接続される。

【００１２】さらに、振動体１４のノード点付近の稜線
部分には、線材からなるコ字状の２つの支持部材１８
ａ，１８ｂの中央部がそれぞれ固着され、支持部材１８
ａ，１８ｂの両端部が基板２０にそれぞれ固着される。
それによって、振動子１２が基板２０上に支持される。

【００１３】図１に示す振動ジャイロ１０では、圧電素
子１６ａに駆動信号を印加すれば、振動体１４が圧電素
子１６ａの面に直交する方向に屈曲振動する。この状態
で、振動ジャイロ１０が振動体１４の中心軸Ｏを中心に
回転すれば、コリオリ力によって振動体１４の屈曲振動
の方向が変わり、２つの圧電素子１６ｂ，１６ｃ間に、
回転角速度に応じた出力信号が得られる。したがって、
２つの圧電素子１６ｂ，１６ｃ間の出力信号によって、
回転角速度を検出することができる。

【００１４】図１に示す振動ジャイロ１０では、駆動検
出片としての圧電素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃが振動体
１４の長手方向における中央部を除く部分に形成される
ので、振動体１４の屈曲振動が駆動検出片で妨げられに
くくなりかつ駆動検出片の影響を受けにくくなる。その
ため、大きな振幅が得られ、感度が高くなり、しかも、
Ｑが高くなるので安定した振動が得られる。

【００１５】また、図１に示す振動ジャイロ１０では、
駆動検出片としての圧電素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃの
端部が振動体１４の長手方向において振動体のノード点
と一致し、駆動検出片の端部にリード線が接続されるの
で、振動体１４の振動がリード線から漏れにくくなる。

【００１６】さらに、図１に示す振動ジャイロ１０で
は、駆動検出片が１つの駆動片としての圧電素子１６ａ
および２つの検出片としての圧電素子１６ｂ，１６ｃを
含み、１つの駆動片が振動体１４の長手方向における一
端側に形成され、２つの検出片が振動体１４の長手方向
における他端側に形成されるので、温度変化によって、
駆動片の面に直交する方向に振動体が曲がる。すなわ
ち、振動体１４と駆動検出片との熱膨張係数の違いによ
って生じるそりやねじれなどの歪みが、一方向に方向付
けられて、他の方向の歪みが緩和される。そのため、温
度変化によるドリフトなどの特性が改善される。

【００１７】図２はこの発明にかかる振動ジャイロの他
の例を示す斜視図である。図２に示す振動ジャイロは、
図１に示す振動ジャイロと比べて、圧電素子１６ａ，１
６ｂ，１６ｃのそれぞれの端部が振動体１４の中央部か
らされに離れるように、圧電素子１６ａ，１６ｂ，１６
ｃの長さが短く形成される。そのため、図２に示す振動
ジャイロは、図１に示す振動ジャイロと比べて、振動体
１４の屈曲振動が駆動検出片でさらに妨げられにくくな
りかつ駆動検出片の影響をさらに受けにくくなる。

【００１８】図３はこの発明にかかる振動ジャイロのさ
らに他の例を示す斜視図である。図３に示す振動ジャイ
ロは、図１に示す振動ジャイロと比べて、圧電素子１６
ａ，１６ｂ，１６ｃの長さが短く形成される。また、圧
電素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、振動体１４の３つの
側面に、振動体１４の長手方向において振動体１４の１
つのノード点に重なるように、振動体１４の長手方向に
おける中央部を除く一端側に接着される。図３に示す振
動ジャイロでも、駆動検出片としての圧電素子１６ａ，
１６ｂ，１６ｃが振動体１４の長手方向における中央部
を除く部分に形成されるので、振動体１４の屈曲振動が
駆動検出片で妨げられにくくなりかつ駆動検出片の影響
を受けにくくなる。

【００１９】なお、上述の各振動ジャイロでは１つの駆
動片と２つの検出片と有するが、上述の各振動ジャイロ
において１つの駆動片を取り除くとともに２つの検出片
を駆動片としても用いてもよい。

【００２０】また、この発明は、正４角柱状の振動体の
４つの側面に２つの駆動片と２つの検出片とがそれぞれ
形成される振動ジャイロにも適用され得る。

【００２１】さらに、この発明では、振動体がたとえば
正６角柱状、円柱状など他の柱状に形成されてもよい。

【００２２】また、上述の各振動ジャイロでは、振動体
が金属で形成されるとともに駆動片や検出片などの駆動
検出片が圧電素子で形成されているが、この発明では、
振動体が圧電体で形成されるとともに駆動片や検出片な
どの駆動検出片が電極で形成されてもよい。

【００２３】

【発明の効果】この発明によれば、感度が高いとともに
Ｑが高い、振動ジャイロが得られる。また、この発明に
よれば、振動体の振動がリード線から漏れにくい振動ジ
ャイロが得られる。さらに、この発明によれば、温度変
化に対して特性が安定である振動ジャイロが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる振動ジャイロの一例を示す斜
視図である。

【図２】この発明にかかる振動ジャイロの他の例を示す
斜視図である。

【図３】この発明にかかる振動ジャイロのさらに他の例
を示す斜視図である。

【図４】従来の振動ジャイロの一例を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１０ 振動ジャイロ １２ 振動子 １４ 振動体 １６ａ，１６ｂ，１６ｃ 圧電素子 １８ａ，１８ｂ 支持部材 ２０ 基板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 柱状の振動体、および前記振動体の側面
   に形成される駆動検出片を含み、 前記駆動検出片は、前記振動体の長手方向における中央
   部を除く部分に形成される、振動ジャイロ。
2. 【請求項２】 前記駆動検出片の端部は、前記振動体の
   長手方向において前記振動体のノード点と一致する、請
   求項１に記載の振動ジャイロ。
3. 【請求項３】 前記駆動検出片は、１つの駆動片および
   ２つの検出片を含み、 前記１つの駆動片は、前記振動体の長手方向における一
   端側に形成され、 前記２つの検出片は、前記振動体の長手方向における他
   端側に形成される、請求項１または請求項２に記載の振
   動ジャイロ。