JP2780643B2 - 振動ジャイロ - Google Patents

振動ジャイロ

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JP2780643B2 JP6145527A JP14552794A JP2780643B2 JP 2780643 B2 JP2780643 B2 JP 2780643B2 JP 6145527 A JP6145527 A JP 6145527A JP 14552794 A JP14552794 A JP 14552794A JP 2780643 B2 JP2780643 B2 JP 2780643B2
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本 克 己 藤
村 武 中
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は振動ジャイロに関し、
特にたとえば、回転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、または手ぶれなどの外的振動による回転角速度
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１５は従来の振動ジャイロの一例を示
す図解図である。この振動ジャイロ１は、振動子２を含
む。
【０００３】振動子２は、Ｎｉ合金からなる正３角柱状
の振動体３を含み、振動体３の３つの側面のほぼ中央に
は、３つの圧電素子４ａ，４ｂおよび４ｃがそれぞれ形
成される。この振動子２では、たとえば２つの圧電素子
４ａおよび４ｂに同様な駆動信号を印加すれば、振動体
３が圧電素子４ｃの主面に直交する方向に屈曲振動す
る。無回転時には、圧電素子４ａおよび４ｂから同様な
検出信号が得られる。そして、振動子２に振動体３の中
心軸を中心とする回転角速度が加わると、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４ａおよび４ｂからその回転角速度に応じた検出信
号がそれぞれ得られる。この場合、その回転角速度に応
じて、たとえば、一方の圧電素子４ａからの検出信号の
電圧が大きくなり、他方の圧電素子４ｂからの検出信号
の電圧が小さくなる。
【０００４】この振動子２の圧電素子４ｃは、たとえば
増幅器からなる発振回路５の入力端に接続される。この
発振回路５の出力端は、２つの抵抗６ａおよび６ｂの一
端に接続され、それらの抵抗６ａおよび６ｂの他端は、
２つの圧電素子４ａおよび４ｂにそれぞれ接続される。
また、圧電素子４ａおよび４ｂは、差動増幅回路７の非
反転入力端および反転入力端にそれぞれ接続される。
【０００５】したがって、この振動ジャイロ１では、そ
れに回転角速度が加わっていないことや加わっている回
転角速度を、差動増幅回路７からの出力信号によって検
出することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、この振動ジ
ャイロ１では、振動子２の振動体３に高価なＮｉ合金が
用いられているので、コストが高いとともに、検出され
る信号が磁界の影響を受けて乱れてしまいやすい。
【０００７】それゆえに、この発明の主たる目的は、低
コスト化を図ることができ、検出さる信号が磁界の影響
を受けにくい、振動ジャイロを提供することである。
【０００８】
【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、厚み方向に分極される第１の圧電体基板と、
第１の圧電体基板に積層され、第１の圧電体基板の分極
方向の逆方向に分極される第２の圧電基体基板と、第１
の圧電体基板の主面に形成される２つの分割電極と、第
２の圧電体基板の主面に形成される共通電極と、２つの
分割電極および共通電極間に駆動信号を印加するための
駆動手段と、２つの分割電極間に発生する信号を検出す
るための検出手段とを含む、振動ジャイロである。な
お、この振動ジャイロでは、たとえば、駆動手段は、一
方の出力端が２つの分割電極に接続され、他方の出力端
が共通電極に接続される発振回路を含み、検出手段は、
２つの入力端が２つの分割電極にそれぞれ接続される差
動増幅回路を含む。
【０００９】この発明にかかる他の振動ジャイロは、厚
み方向に分極される第１の圧電体基板と、第１の圧電体
基板に積層され、第１の圧電体基板の分極方向の逆方向
に分極される第２の圧電体基板と、第１の圧電体基板お
よび第２の圧電体基板間に形成される２つの分割電極
と、第１の圧電体基板の主面に形成される第１の共通電
極と、第２の圧電体基板の主面に形成される第２の共通
電極と、第１の共通電極および第２の共通電極間に駆動
信号を印加するための駆動手段と、２つの分割電極間に
発生する信号を検出するための検出手段とを含む、振動
ジャイロである。なお、この振動ジャイロでは、たとえ
ば、駆動手段は、一方の出力端が第１の共通電極に接続
され、他方の出力端が第２の共通電極に接続される発振
回路を含み、検出手段は、２つの入力端が２つの分割電
極にそれぞれ接続される差動増幅回路を含む。
【００１０】この発明にかかるさらに他の振動ジャイロ
は、厚み方向に分極される第１の圧電体基板と、第１の
圧電体基板に積層され、第１の圧電体基板の分極方向と
同方向に分極される第２の圧電体基板と、第１の圧電体
基板および第２の圧電体基板間に形成される２つの分割
電極と、第１の圧電体基板の主面に形成される第１の共
通電極と、第２の圧電体基板の主面に形成される第２の
共通電極と、２つの分割電極と第１の共通電極および第
２の共通電極との間に駆動信号を印加するための駆動手
段と、２つの分割電極間に発生する信号を検出するため
の検出手段とを含む、振動ジャイロである。なお、この
振動ジャイロでは、たとえば、駆動手段は、一方の出力
端が２つの分割電極に接続され、他方の出力端が第１の
共通電極および第２の共通電極に接続される発振回路を
含み、検出手段は、２つの入力端が２つの分割電極にそ
れぞれ接続される差動増幅回路を含む。
【００１１】この発明にかかる別の振動ジャイロは、厚
み方向に分極される第１の圧電体基板と、第１の圧電体
基板に積層され、第１の圧電体基板の分極方向と同方向
に分極される第２の圧電体基板と、第１の圧電体基板の
主面に形成される２つの第１の分割電極と、第２の圧電
体基板の主面に形成される２つの第２の分割電極と、第
１の圧電体基板および第２の圧電体基板間に形成される
共通電極と、一方の第１の分割電極および一方の第２の
分割電極と共通電極との間に駆動信号を印加するための
駆動手段と、一方の第１の分割電極および一方の第２の
分割電極間に発生する信号を検出するための検出手段と
を含み、他方の第１の分割電極および他方の第２の分割
電極が接続される、振動ジャイロである。なお、この振
動ジャイロでは、たとえば、駆動手段は、一方の出力端
が一方の第１の分割電極および一方の第２の分割電極に
接続され、他方の出力端が共通電極に接続される発振回
路を含み、検出手段は、２つの入力端が一方の第１の分
割電極および一方の第２の分割電極にそれぞれ接続され
る差動増幅回路を含む。
【００１２】この発明にかかるさらに別の振動ジャイロ
は、厚み方向に分極される第１の圧電体基板と、第１の
圧電体基板に積層され、第１の圧電体基板の分極方向と
同方向に分極される第２の圧電体基板と、第１の圧電体
基板の主面に形成される２つの第１の分割電極と、第２
の圧電体基板の主面に形成される２つの第２の分割電極
と、第１の圧電体基板および第２の圧電体基板間に形成
される共通電極と、２つの第１の分割電極および２つの
第２の分割電極と共通電極との間に駆動信号を印加する
ための駆動手段と、一方の第１の分割電極および一方の
第２の分割電極と他方の第１の分割電極および他方の第
２の分割電極との間に発生する信号を検出するための検
出手段とを含む、振動ジャイロである。なお、この振動
ジャイロでは、たとえば、駆動手段は、一方の出力端が
２つの第１の分割電極および２つの第２の分割電極に接
続され、他方の出力端が共通電極に接続される発振回路
を含み、検出手段は、一方の入力端が一方の第１の分割
電極および一方の第２の分割電極に接続され、他方の入
力端が他方の第１の分割電極および他方の第２の分割電
極に接続される差動増幅回路を含む。
【００１３】
【作用】この発明にかかる振動ジャイロでは、駆動手段
によって、２つの分割電極および共通電極間に駆動信号
が印加される。この駆動信号によって、第１の圧電体基
板および第２の圧電体基板が、互いに逆に振動する。こ
の場合、第１の圧電体基板がその主面に平行する方向に
伸びているときには、第２の圧電体基板はその主面に平
行する方向に縮む。逆に、第１の圧電体基板がその主面
に平行する方向に縮んでいるときには、第２の圧電体基
板はその主面に平行する方向に伸びる。そのため、第１
の圧電体基板および第２の圧電体基板は、その主面に直
交する方向に屈曲振動する。この状態で振動ジャイロを
回転すれば、２つの分割電極間にその回転角速度に応じ
た信号が発生する。そして、この信号は、検出手段で検
出される。
【００１４】この発明にかかる他の振動ジャイロでは、
駆動手段によって、第１の共通電極および第２の共通電
極間に駆動信号が印加される。この駆動信号によって、
第１の圧電体基板および第２の圧電体基板が、互いに逆
に振動する。この場合、第１の圧電体基板がその主面に
平行する方向に伸びているときには、第２の圧電体基板
はその主面に平行する方向に縮む。逆に、第１の圧電体
基板がその主面に平行する方向に縮んでいるときには、
第２の圧電体基板はその主面に平行する方向に伸びる。
そのため、第１の圧電体基板および第２の圧電体基板
は、その主面に直交する方向に屈曲振動する。この状態
で振動ジャイロを回転すれば、２つの分割電極間にその
回転角速度に応じた信号が発生する。そして、この信号
は、検出手段で検出される。
【００１５】この発明にかかるさらに他の振動ジャイロ
では、駆動手段によって、２つの分割電極と第１の共通
電極および第２の共通電極との間に駆動信号が印加され
る。この駆動信号によって、第１の圧電体基板および第
２の圧電体基板が、互いに逆に振動する。この場合、第
１の圧電体基板がその主面に平行する方向に伸びている
ときには、第２の圧電体基板はその主面に平行する方向
に縮む。逆に、第１の圧電体基板がその主面に平行する
方向に縮んでいるときには、第２の圧電体基板はその主
面に平行する方向に伸びる。そのため、第１の圧電体基
板および第２の圧電体基板は、その主面に直交する方向
に屈曲振動する。この状態で振動ジャイロを回転すれ
ば、２つの分割電極間にその回転角速度に応じた信号が
発生する。そして、この信号は、検出手段で検出され
る。
【００１６】この発明にかかる別の振動ジャイロでは、
駆動手段によって、一方の第１の分割電極および一方の
第２の分割電極と共通電極との間に駆動信号が印加され
る。この駆動信号によって、第１の圧電体基板および第
２の圧電体基板が、互いに逆に振動する。この場合、第
１の圧電体基板がその主面に平行する方向に伸びている
ときには、第２の圧電体基板はその主面に平行する方向
に縮む。逆に、第１の圧電体基板がその主面に平行する
方向に縮んでいるときには、第２の圧電体基板はその主
面に平行する方向に伸びる。そのため、第１の圧電体基
板および第２の圧電体基板は、その主面に直交する方向
に屈曲振動する。この状態で振動ジャイロを回転すれ
ば、一方の第１の分割電極および一方の第２の分割電極
間にその回転角速度に応じた信号が発生する。そして、
この信号は、検出手段で検出される。
【００１７】この発明にかかるさらに別の振動ジャイロ
では、駆動手段によって、２つの第１の分割電極および
２つの第２の分割電極と共通電極との間に駆動信号が印
加される。この駆動信号によって、第１の圧電体基板お
よび第２の圧電体基板が、互いに逆に振動する。この場
合、第１の圧電体基板がその主面に平行する方向に伸び
ているときには、第２の圧電体基板はその主面に平行す
る方向に縮む。逆に、第１の圧電体基板がその主面に平
行する方向に縮んでいるときには、第２の圧電体基板は
その主面に平行する方向に伸びる。そのため、第１の圧
電体基板および第２の圧電体基板は、その主面に直交す
る方向に屈曲振動する。この状態で振動ジャイロを回転
すれば、一方の第１の分割電極および一方の第２の分割
電極と他方の第１の分割電極および他方の第２の分割電
極との間にその回転角速度に応じた信号が発生する。そ
して、この信号は、検出手段で検出される。
【００１８】
【発明の効果】この発明によれば、Ｎｉ合金などの高価
な金属材料を用いないので、低コスト化を図ることがで
き、検出される信号が磁界の影響を受けにくく乱れにく
い、振動ジャイロが得られる。
【００１９】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。
【００２０】
【実施例】図１はこの発明の一実施例を示す図解図であ
る。この振動ジャイロ１０は、たとえば正４角柱状の振
動子１２を含む。
【００２１】振動子１２は、図２に示すように、たとえ
ば短冊状の第１の圧電体基板１４ａおよび第２の圧電体
基板１４ｂを含む。第１の圧電体基板１４ａおよび第２
の圧電体基板１４ｂは、積層され接着される。また、第
１の圧電体基板１４ａおよび第２の圧電体基板１４ｂ
は、図１の矢印Ｐで示すように、互いに逆の厚み方向に
分極される。なお、第１の圧電体基板１４ａおよび第２
の圧電体基板１４ｂの分極の方向は、互いに対向する方
向であってもよい。
【００２２】第１の圧電体基板１４ａの主面には、その
幅方向に間隔を隔てて２つの分割電極１６，１６が形成
される。また、第２の圧電体基板１４ｂの主面には、共
通電極１８が形成される。さらに、第１の圧電体基板１
４ａおよび第２の圧電体基板１４ｂ間には、ダミー電極
２０が形成される。なお、このダミー電極２０は形成さ
れなくてもよい。
【００２３】この振動子１２では、第１の圧電体基板１
４ａおよび第２の圧電体基板１４ｂが互いに逆の厚み方
向に分極されているので、２つの分割電極１６，１６お
よび共通電極１８間にたとえば正弦波信号などの駆動信
号を印加すれば、第１の圧電体基板１４ａおよび第２の
圧電体基板１４ｂが互いに逆に振動する。この場合、第
１の圧電体基板１４ａがその主面に平行する方向に伸び
ているときには、第２の圧電体基板１４ｂはその主面に
平行する方向に縮む。逆に、第１の圧電体基板１４ａが
その主面に平行する方向に縮んでいるときには、第２の
圧電体基板１４ｂはその主面に平行する方向に伸びる。
そのため、第１の圧電体基板１４ａおよび第２の圧電体
基板１４ｂは、図３に示すように、その長手方向におけ
る両端部から少しだけ内側の部分をノード部分として、
その主面に直交する方向に屈曲振動する。そのため、振
動子１２のノード部分の近傍には、図２に示すように、
たとえば線状の支持部材２２がそれぞれ取り付けられ
る。そして、振動子１２は、これらの支持部材２２で支
持される。なお、振動子１２の上面あるいは下面におけ
るノード部分の近傍に支持部材２２を取り付けても、振
動に大きな影響を与えることなく振動子１２を支持する
ことが可能である。
【００２４】振動子１２に上述のような駆動信号を印加
するために、図１に示すように、振動子１２の２つの分
割電極１６，１６には、駆動手段としての発振回路３０
の一方の出力端が、抵抗３２ａおよび３２ｂを介してそ
れぞれ接続される。さらに、振動子１２の共通電極１８
には、発振回路３０の他方の出力端が接続される。
【００２５】また、振動子１２の２つの分割電極１６，
１６は、抵抗３４ａおよび３４ｂを介して、検出手段と
しての差動増幅回路３６の非反転入力端および反転入力
端にそれぞれ接続される。さらに、差動増幅回路３６の
出力端および反転入力端間には、抵抗３４ｃが接続され
る。
【００２６】この振動ジャイロ１０を製造するために
は、図４（Ａ）に示すように、逆の厚み方向に分極した
２枚の圧電体基板１３，１３が、たとえばエポキシ樹脂
で接着される。この場合、２枚の圧電体基板１３，１３
の両主面には、電極１５がそれぞれ形成されている。
【００２７】そして、接着された２枚の圧電体基板１
３，１３は、図４（Ｂ）の１点鎖線で示す部分でカット
され、各素子１１が形成される。
【００２８】それから、各素子１１の外側の一方の電極
１５には、図４（Ｃ）の１点鎖線で示すように、その幅
方向の中央に溝が入れられる。それによって、分割電極
１６，１６が形成され、振動子１２が量産される。
【００２９】そして、振動子１２には、各支持部材２２
が取り付けられ、発振回路３０と、抵抗３２ａ，３２
ｂ，３４ａ，３４ｂおよび３４ｃと、差動増幅回路３６
とが接続される。
【００３０】この振動ジャイロ１０では、発振回路３０
から出力されるたとえば正弦波信号などの駆動信号が、
抵抗３２ａおよび３２ｂを介して、振動子１２の２つの
分割電極１６，１６および共通電極１８間に印加され
る。
【００３１】この駆動信号によって、第１の圧電体基板
１４ａおよび第２の圧電体基板１４ｂは、図３に示すよ
うに、その主面に直交する方向に屈曲振動する。
【００３２】その状態で、振動ジャイロ１０が振動子１
２の中心軸Ｏ（図２）を中心に回転すると、その回転角
速度に応じたコリオリ力が、第１の圧電体基板１４ａお
よび第２の圧電体基板１４ｂの主面に平行しかつ振動子
１２の中心軸Ｏに直交する方向に働く。したがって、振
動子１２の屈曲振動の方向が変わる。そのため、２つの
分割電極１６，１６間には、その回転角速度に応じた信
号が発生する。
【００３３】そして、２つの分割電極１６，１６間に発
生する信号は、抵抗３４ａおよび３４ｂを介して、差動
増幅回路３６によって検出される。
【００３４】したがって、この振動ジャイロ１０では、
差動増幅回路３６の出力信号によって、回転角速度を知
ることができる。
【００３５】また、この振動ジャイロ１０では、Ｎｉ合
金などの高価な金属材料が用いられていないので、低コ
スト化を図ることができるとともに、検出される信号が
磁界の影響を受けにくく乱れにくい。
【００３６】さらに、この振動ジャイロ１０では、振動
子１２のノード部分の近傍に取り付けられた支持部材２
２で振動子１２が支持されるので、振動子１２から外部
へ振動がもれにくく、振動子１２を効率的に振動させる
ことができる。
【００３７】また、この振動ジャイロ１０では、上述の
ような簡易な方法で複数の振動子１２を量産することが
できるので、量産性がよい。
【００３８】図５はこの発明の他の実施例を示す図解図
である。図５に示す振動ジャイロ１０は、たとえば正４
角柱状の振動子１２を含む。
【００３９】振動子１２は、図６に示すように、たとえ
ば短冊状の第１の圧電体基板１４ａおよび第２の圧電体
基板１４ｂを含む。第１の圧電体基板１４ａおよび第２
の圧電体基板１４ｂは、積層され接着される。また、第
１の圧電体基板１４ａおよび第２の圧電体基板１４ｂ
は、図５の矢印Ｐで示すように、互いに逆の厚み方向に
分極される。なお、第１の圧電体基板１４ａおよび第２
の圧電体基板１４ｂの分極の方向は、互いに対向する方
向であってもよい。
【００４０】第１の圧電体基板１４ａおよび第２の圧電
体基板１４ｂ間には、その幅方向に間隔を隔てて２つの
分割電極１６，１６が形成される。一方の分割電極１６
には、第１の圧電体基板１４ａの側面および主面の端部
に形成される引出し電極１７ａが接続される。他方の分
割電極１６には、第２の圧電体基板１４ｂの側面および
主面の端部に形成される引出し電極１７ｂが接続され
る。また、第１の圧電体基板１４ａの主面の中央には、
第１の共通電極１８ａが形成される。さらに、第２の圧
電体基板１４ｂの主面の中央には、第２の共通電極１８
ｂが形成される。
【００４１】この振動子１２では、第１の圧電体基板１
４ａおよび第２の圧電体基板１４ｂが互いに逆の厚み方
向に分極されているので、第１の共通電極１８ａおよび
第２の共通電極１８ｂ間にたとえば正弦波信号などの駆
動信号を印加すれば、第１の圧電体基板１４ａおよび第
２の圧電体基板１４ｂが互いに逆に振動する。そのた
め、第１の圧電体基板１４ａおよび第２の圧電体基板１
４ｂは、その長手方向における両端部から少しだけ内側
の部分をノード部分として、その主面に直交する方向に
屈曲振動する。そのため、振動子１２のノード部分の近
傍には、図２に示す振動子と同様に、たとえば線状の支
持部材（図示せず）がそれそれ取り付けられる。そし
て、振動子１２は、これらの支持部材で支持される。な
お、支持部材は、振動子１２の上面あるいは下面におけ
るノード部分の近傍に取り付けられてもよい。
【００４２】振動子１２に上述のような駆動信号を印加
するために、図５に示すように、第１の共通電極１８ａ
には、駆動手段としての発振回路３０の一方の出力端が
接続される。さらに、振動子１２の第２の共通電極１８
ｂには、発振回路３０の他方の出力端が接続される。
【００４３】また、振動子１２の２つの分割電極１６，
１６は、引出し電極１７ａおよび１７ｂと抵抗３４ａお
よび３４ｂとを介して、検出手段としての差動増幅回路
３６の非反転入力端および反転入力端にそれぞれ接続さ
れる。さらに、差動増幅回路３６の出力端および反転入
力端間には、抵抗３４ｃが接続される。
【００４４】図５に示す振動ジャイロ１０では、発振回
路３０から出力されるたとえば正弦波信号などの駆動信
号が、振動子１２の第１の共通電極１８ａおよび第２の
共通電極１８ｂ間に印加される。
【００４５】この駆動信号によって、第１の圧電体基板
１４ａおよび第２の圧電体基板１４ｂは、互いに逆に振
動し、その主面に直交する方向に屈曲振動する。
【００４６】その状態で、振動ジャイロ１０が振動子１
２の中心軸を中心に回転すると、その回転角速度に応じ
たコリオリ力が、第１の圧電体基板１４ａおよび第２の
圧電体基板１４ｂの主面に平行しかつ振動子１２の中心
軸に直交する方向に働く。したがって、振動子１２の屈
曲振動の方向が変わる。そのため、２つの分割電極１
６，１６間には、その回転角速度に応じた信号が発生す
る。
【００４７】そして、２つの分割電極１６，１６間に発
生する信号は、引出し電極１７ａおよび１７ｂを介し
て、差動増幅回路３６によって検出される。
【００４８】したがって、図５に示す振動ジャイロ１０
でも、差動増幅回路３６の出力信号によって、回転角速
度を知ることができる。
【００４９】なお、図５に示す振動ジャイロ１０でも、
Ｎｉ合金などの高価な金属材料が用いられていないの
で、低コスト化を図ることができるとともに、検出され
る信号が磁界の影響を受けにくく乱れにくい。
【００５０】また、図５に示す振動ジャイロ１０でも、
振動子１２のノード部分の近傍に取り付けられた支持部
材で振動子１２が支持されるので、振動子１２から外部
へ振動がもれにくい。
【００５１】さらに、図５に示す振動ジャイロ１０で
も、２枚の圧電体基板などを積層し、接着し、カットす
るなどして、簡易な方法で複数の振動子１２を量産する
ことができるので、量産性がよい。
【００５２】図７はこの発明のさらに他の実施例を示す
図解図である。図７に示す実施例では、図５に示す実施
例と比べて、振動子１２の第１の圧電体基板１４ａおよ
び第２の圧電体基板１４ｂが、図７の矢印Ｐで示すよう
に、同じ厚み方向に分極される。なお、第１の圧電体基
板１４ａおよび第２の圧電体基板１４ｂの分極の方向
は、図７に示す方向の逆に同じ方向であってもよい。
【００５３】そして、図７に示す実施例では、振動子１
２の２つの分割電極１６，１６に、引出し電極１７ａ，
１７ｂおよび抵抗３２ａ，３２ｂを介して、発振回路３
０の一方の出力端がそれぞれ接続される。さらに、第１
の共通電極１８ａおよび第２の共通電極１８ｂに、発振
回路３０の他方の出力端が接続される。
【００５４】また、振動子１２の２つの分割電極１６，
１６は、引出し電極１７ａおよび１７ｂと抵抗３４ａお
よび３４ｂとを介して、検出手段としての差動増幅回路
３６の非反転入力端および反転入力端にそれぞれ接続さ
れる。さらに、差動増幅回路３６の出力端および反転入
力端間には、抵抗３４ｃが接続される。
【００５５】図７に示す振動ジャイロ１０では、発振回
路３０から出力されるたとえば正弦波信号などの駆動信
号が、抵抗３２ａ，３２ｂおよび引出し電極１７ａ，１
７ｂを介して、振動子１２の２つの分割電極１６，１６
と第１の共通電極１８ａおよび第２の共通電極１８ｂと
の間に印加される。
【００５６】この駆動信号によって、第１の圧電体基板
１４ａおよび第２の圧電体基板１４ｂは、互いに逆に振
動し、その主面に直交する方向に屈曲振動する。
【００５７】その状態で、振動ジャイロ１０が振動子１
２の中心軸を中心に回転すると、その回転角速度に応じ
たコリオリ力が、第１の圧電体基板１４ａおよび第２の
圧電体基板１４ｂの主面に平行しかつ振動子１２の中心
軸に直交する方向に働く。したがって、振動子１２の屈
曲振動の方向が変わる。そのため、２つの分割電極１
６，１６間には、その回転角速度に応じた信号が発生す
る。
【００５８】そして、２つの分割電極１６，１６間に発
生する信号は、引出し電極１７ａおよび１７ｂを介し
て、差動増幅回路３６によって検出される。
【００５９】したがって、図７に示す振動ジャイロ１０
でも、差動増幅回路３６の出力信号によって、回転角速
度を知ることができる。
【００６０】また、図７に示す振動ジャイロ１０では、
第１の圧電体基板１４ａおよび第２の圧電体基板１４ｂ
の単位厚み当たりに印加される駆動信号が大きくなるの
で、それらの圧電体基板の屈曲振動の振幅および出力信
号の振幅が大きくなり、感度がよくなる。
【００６１】なお、図７に示す振動ジャイロ１０でも、
Ｎｉ合金などの高価な金属材料が用いられていないの
で、低コスト化を図ることができるとともに、検出され
る信号が磁界の影響を受けにくく乱れにくい。
【００６２】また、図７に示す振動ジャイロ１０でも、
振動子１２のノード部分の近傍に取り付けられた支持部
材で振動子１２が支持されるので、振動子１２から外部
へ振動がもれにくい。
【００６３】さらに、図７に示す振動ジャイロ１０で
も、２枚の圧電体基板などを積層し、接着し、カットす
るなどして、簡易な方法で複数の振動子１２を量産する
ことができるので、量産性がよい。
【００６４】図８はこの発明の別の実施例を示す図解図
である。この振動ジャイロ１０は、たとえば正４角柱状
の振動子１２を含む。
【００６５】振動子１２は、図９に示すように、たとえ
ば短冊状の第１の圧電体基板１４ａおよび第２の圧電体
基板１４ｂを含む。第１の圧電体基板１４ａおよび第２
の圧電体基板１４ｂは、積層され接着される。また、第
１の圧電体基板１４ａおよび１４ｂは、図８の矢印Ｐで
示すように、同じ厚み方向に分極される。なお、第１の
圧電体基板１４ａおよび第２の圧電体基板１４ｂの分極
の方向は、図８に示す方向の逆に同じ方向であってもよ
い。
【００６６】第１の圧電体基板１４ａの主面には、２つ
の第１の分割電極１６ａ１，１６ａ２が幅方向に間隔を
隔てて形成される。また、第２の圧電体基板１４ｂの主
面には、２つの第２の分割電極１６ｂ１，１６ｂ２が幅
方向に間隔を隔てて形成される。さらに、第１の圧電体
基板１４ａおよび第２の圧電体基板１４ｂ間には、共通
電極１８が形成される。
【００６７】この振動子１２では、第１の圧電体基板１
４ａおよび第２の圧電体基板１４ｂが同じ厚み方向に分
極されているので、第１の分割電極および第２の分割電
極と共通電極との間にたとえば正弦波信号などの駆動信
号を印加すれば、第１の圧電体基板１４ａおよび第２の
圧電体基板１４ｂが互いに逆に振動する。そのため、第
１の圧電体基板１４ａおよび第２の圧電体基板１４ｂ
は、その長手方向における両端部から少しだけ内側の部
分をノード部分として、その主面に直交する方向に屈曲
振動する。そのため、振動子１２のノード部分の近傍に
は、たとえば線状の支持部材２２がそれぞれ取り付けら
れる。そして、振動子１２は、これらの支持部材２２で
支持される。なお、支持部材は、振動子１２の上面ある
いは下面におけるノード部分の近傍に取り付けられても
よい。
【００６８】振動子１２に上述のような駆動信号を印加
するために、図８に示すように、一方の第１の分割電極
１６ａ１および一方の第２の分割電極１６ｂ１には、抵
抗３２ａおよび３２ｂを介して、駆動手段としての発振
回路３０の一方の出力端がそれぞれ接続される。さら
に、振動子１２の共通電極１８には、発振回路３０の他
方の出力端が接続される。
【００６９】また、振動子１２の一方の第１の分割電極
１６ａ１および一方の第２の分割電極１６ｂ１は、検出
手段としての差動増幅回路３６の非反転入力端および反
転入力端にそれぞれ接続される。さらに、他方の第１の
分割電極１６ａ２および他方の第２の分割電極１６ｂ２
は、互いに接続される。
【００７０】図８に示す振動ジャイロ１０では、発振回
路３０から出力されるたとえば正弦波信号などの駆動信
号が、抵抗３２ａおよび３２ｂを介して、振動子１２の
一方の第１の分割電極１６ａ１および一方の第２の分割
電極１６ｂ１と共通電極１８との間に印加される。
【００７１】この駆動信号によって、第１の圧電体基板
１４ａおよび第２の圧電体基板１４ｂは、互いに逆に振
動し、その主面に直交する方向に屈曲振動する。
【００７２】その状態で、振動ジャイロ１０が振動子１
２の中心軸を中心に回転すると、その回転角速度に応じ
たコリオリ力が、第１の圧電体基板１４ａおよび第２の
圧電体基板１４ｂの主面に平行しかつ振動子１２の中心
軸に直交する方向に働く。したがって、振動子１２の屈
曲振動の方向が変わる。そのため、２つの第１の分割電
極１６ａ１および１６ａ間と、２つの第２の分割電極１
６ｂ１および１６ｂ２間とには、それぞれ、その回転角
速度に応じた信号が発生する。
【００７３】そして、２つの第１の分割電極１６ａ１お
よび１６ａ２間に発生する信号と２つの第２の分割電極
１６ｂ１および１６ｂ２間に発生する信号とを直列に合
成した信号が、差動増幅回路３６によって検出される。
【００７４】したがって、図８に示す振動ジャイロ１０
でも、差動増幅回路３６の出力信号によって、回転角速
度を知ることができる。
【００７５】また、図８に示す振動ジャイロ１０でも、
第１の圧電体基板１４ａおよび第２の圧電体基板１４ｂ
の単位厚み当たりに印加される駆動信号が大きくなるの
で、それらの圧電体基板の屈曲振動の振幅および出力信
号の振幅が大きくなり、感度がよくなる。
【００７６】さらに、図８に示す振動ジャイロ１０で
は、２つの第１の分割電極１６ａ１および１６ａ２間に
発生する信号と２つの第２の分割電極１６ｂ１および１
６ｂ２間に発生する信号とを直列に合成した信号を検出
するので、出力信号の振幅がさらに大きくなり、感度が
さらによくなる。
【００７７】なお、図８に示す振動ジャイロ１０でも、
Ｎｉ合金などの高価な金属材料が用いられていないの
で、低コスト化を図ることができるとともに、検出され
る信号が磁界の影響を受けにくく乱れにくい。
【００７８】また、図８に示す振動ジャイロ１０でも、
振動子１２のノード部分の近傍に取り付けられた支持部
材２２で振動子１２が支持されるので、振動子１２から
外部へ振動がもれにくい。
【００７９】さらに、図８に示す振動ジャイロ１０で
も、２枚の圧電体基板などを積層し、接着し、カットす
るなどして、簡易な方法で複数の振動子１２を量産する
ことができるので、量産性がよい。
【００８０】図１０はこの発明のさらに別の実施例を示
す図解図である。図１０に示す実施例では、図８および
図９に示す振動子１２が用いられる。
【００８１】そして、図１０に示す実施例では、発振回
路３０の一方の出力端が、抵抗３２ａを介して、一方の
第１の分割電極１６ａ１および一方の第２の分割電極１
６ｂ１に接続され、抵抗３２ｂを介して、他方の第１の
分割電極１６ａ２および他方の第２の分割電極１６ｂ２
に接続される。さらに、発振回路３０の他方の出力端
は、共通電極１８に接続される。
【００８２】また、振動子１２の一方の第１の分割電極
１６ａ１および一方の第２の分割電極１６ｂ１は、抵抗
３４ａを介して、検出手段としての差動増幅回路３６の
非反転入力端に接続され、他方の第１の分割電極１６ａ
２および他方の第２の分割電極１６ｂ２は、抵抗３４ｂ
を介して、差動増幅回路３６の反転入力端に接続され
る。さらに、差動増幅回路３６の出力端および反転入力
端間には、抵抗３４ｃが接続される。
【００８３】図１０に示す振動ジャイロ１０では、発振
回路３０から出力されるたとえば正弦波信号などの駆動
信号が、抵抗３２ａおよび３２ｂを介して、振動子１２
の２つの第１の分割電極１６ａ１，１６ａ２および２つ
の第２の分割電極１６ｂ１，１６ｂ２と共通電極１８と
の間に印加される。
【００８４】この駆動信号によって、第１の圧電体基板
１４ａおよび第２の圧電体基板１４ｂは、互いに逆に振
動し、その主面に直交する方向に屈曲振動する。
【００８５】その状態で、振動ジャイロ１０が振動子１
２の中心軸を中心に回転すると、その回転角速度に応じ
たコリオリ力が、第１の圧電体基板１４ａおよび第２の
圧電体基板１４ｂの主面に平行しかつ振動子１２の中心
軸に直交する方向に働く。したがって、振動子１２の屈
曲振動の方向が変わる。そのため、２つの第１の分割電
極１６ａ１および１６ａ間と、２つの第２の分割電極１
６ｂ１および１６ｂ２間とには、それぞれ、その回転角
速度に応じた信号が発生する。
【００８６】そして、２つの第１の分割電極１６ａ１お
よび１６ａ２間に発生する信号と２つの第２の分割電極
１６ｂ１および１６ｂ２間に発生する信号とを並列に合
成した信号が、差動増幅回路３６によって検出される。
【００８７】したがって、図１０に示す振動ジャイロ１
０でも、差動増幅回路３６の出力信号によって、回転角
速度を知ることができる。
【００８８】また、図１０に示す振動ジャイロ１０で
も、第１の圧電体基板１４ａおよび第２の圧電体基板１
４ｂの単位厚み当たりに印加される駆動信号が大きくな
るので、それらの圧電体基板の屈曲振動の振幅および出
力信号の振幅が大きくなり、感度がよくなる。
【００８９】さらに、図１０に示す振動ジャイロ１０で
は、２つの第１の分割電極１６ａ１および１６ａ２間に
発生する信号と２つの第２の分割電極１６ｂ１および１
６ｂ２間に発生する信号とを並列に合成した信号を検出
するので、出力インピーダンスを下げることにより出力
信号が安定し、感度が安定する。
【００９０】なお、図１０に示す振動ジャイロ１０で
も、Ｎｉ合金などの高価な金属材料が用いられていない
ので、低コスト化を図ることができるとともに、検出さ
れる信号が磁界の影響を受けにくく乱れにくい。
【００９１】また、図１０に示す振動ジャイロ１０で
も、振動子１２のノード部分の近傍に取り付けられた支
持部材で振動子１２が支持されるので、振動子１２から
外部へ振動がもれにくい。
【００９２】さらに、図１０に示す振動ジャイロ１０で
も、２枚の圧電体基板などを積層し、接着し、カットす
るなどして、簡易な方法で複数の振動子１２を量産する
ことができるので、量産性がよい。
【００９３】なお、上述の各実施例では分割電極，第１
の分割電極，第２の分割電極が圧電体基板の長手方向の
一端から他端にわたってＩ字状に形成されているが、そ
れらの分割電極１６は、図１１に示すように、圧電体基
板１４の２つのノード部分間にＬ字状に形成されてもよ
い。このように分割電極を圧電体基板のノード部分間に
形成すれば、分割電極などによる圧電体基板を振動する
効率や回転角速度に応じた信号を検出する効率がよくな
る。
【００９４】あるいは、ノード部分の内側と外側とでは
発生する電圧の極性が反転するため、この点を考慮する
と、分割電極１６は、図１２に示すように、圧電体基板
１４の２つのノード部分で切断され、交互に接続されて
もよい。このようにしても、分割電極などによる圧電体
基板を振動する効率や回転角速度に応じた信号を検出す
る効率がよくなる。
【００９５】また、上述の各実施例では各圧電体基板が
同じ方向に分極されているが、圧電体基板１４ａおよび
１４ｂは、図１３の矢印で示すように、ノード部分の内
側部分と外側部分とが逆方向に分極されてもよい。この
ようにしても、圧電体基板を振動する効率や回転角速度
に応じた信号を検出する効率がよくなる。
【００９６】さらに、上述の各実施例では振動子が正４
角柱状に形成されているが、振動子１２は、図１４に示
すように８角柱状に形成されてもよく、他の形状に形成
されてもよい。なお、振動子は、駆動信号による屈曲振
動と回転角速度に応じたコリオリ力ないし信号とを効率
よく得るためには、正４角柱状に形成されることが好ま
しい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示す図解図である。
【図２】図１に示す振動ジャイロに用いられる振動子を
示す斜視図である。
【図３】図２に示す振動子の屈曲振動の状態を示す側面
図解図である。
【図４】図１に示す振動ジャイロを製造する工程を示す
図解図である。
【図５】この発明の他の実施例を示す図解図である。
【図６】図５に示す振動ジャイロに用いられる振動子を
示す分解斜視図である。
【図７】この発明のさらに他の実施例を示す図解図であ
る。
【図８】この発明の別の実施例を示す図解図である。
【図９】図８に示す振動ジャイロに用いられる振動子を
示す斜視図である。
【図１０】この発明のさらに別の実施例を示す図解図で
ある。
【図１１】分割電極の他の例を示す平面図である。
【図１２】分割電極のさらに他の例を示す平面図であ
る。
【図１３】圧電体基板の他の例を示す側面図解図であ
る。
【図１４】振動子の他の例を示す断面図解図である。
【図１５】従来の振動ジャイロの一例を示す図解図であ
る。
【符号の説明】
１０ 振動ジャイロ １２ 振動子 １４ａ 第１の圧電体基板 １４ｂ 第２の圧電体基板 １６ 分割電極 １６ａ１，１６ａ２ 第１の分割電極 １６ｂ１，１６ｂ２ 第２の分割電極 １８ 共通電極 １８ａ 第１の共通電極 １８ｂ 第２の共通電極 ２０ ダミー電極 ２２ 支持部材 ３０ 発振回路 ３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂ 抵抗 ３６ 差動増幅回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石 床 信 行 京都府長岡京市天神２丁目26番10号 株 式会社 村田製作所内 (56)参考文献 特開 昭58−160809（ＪＰ，Ａ) 特表 平４−502202（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01C 19/56 G01P 9/04

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 厚み方向に分極される第１の圧電体基
    板、 前記第１の圧電体基板に積層され、前記第１の圧電体基
    板の分極方向の逆方向に分極される第２の圧電基体基
    板、 前記第１の圧電体基板の主面に形成される２つの分割電
    極、 前記第２の圧電体基板の主面に形成される共通電極、 前記２つの分割電極および前記共通電極間に駆動信号を
    印加するための駆動手段、および前記２つの分割電極間
    に発生する信号を検出するための検出手段を含む、振動
    ジャイロ。
  2. 【請求項２】 前記駆動手段は、一方の出力端が前記２
    つの分割電極に接続され、他方の出力端が前記共通電極
    に接続される発振回路を含み、 前記検出手段は、２つの入力端が前記２つの分割電極に
    それぞれ接続される差動増幅回路を含む、請求項１の振
    動ジャイロ。
  3. 【請求項３】 厚み方向に分極される第１の圧電体基
    板、 前記第１の圧電体基板に積層され、前記第１の圧電体基
    板の分極方向の逆方向に分極される第２の圧電体基板、 前記第１の圧電体基板および前記第２の圧電体基板間に
    形成される２つの分割電極、 前記第１の圧電体基板の主面に形成される第１の共通電
    極、 前記第２の圧電体基板の主面に形成される第２の共通電
    極、 前記第１の共通電極および前記第２の共通電極間に駆動
    信号を印加するための駆動手段、および前記２つの分割
    電極間に発生する信号を検出するための検出手段を含
    む、振動ジャイロ。
  4. 【請求項４】 前記駆動手段は、一方の出力端が前記第
    １の共通電極に接続され、他方の出力端が前記第２の共
    通電極に接続される発振回路を含み、 前記検出手段は、２つの入力端が前記２つの分割電極に
    それぞれ接続される差動増幅回路を含む、請求項３の振
    動ジャイロ。
  5. 【請求項５】 厚み方向に分極される第１の圧電体基
    板、 前記第１の圧電体基板に積層され、前記第１の圧電体基
    板の分極方向と同方向に分極される第２の圧電体基板、 前記第１の圧電体基板および前記第２の圧電体基板間に
    形成される２つの分割電極、 前記第１の圧電体基板の主面に形成される第１の共通電
    極、 前記第２の圧電体基板の主面に形成される第２の共通電
    極、 前記２つの分割電極と前記第１の共通電極および前記第
    ２の共通電極との間に駆動信号を印加するための駆動手
    段、および前記２つの分割電極間に発生する信号を検出
    するための検出手段を含む、振動ジャイロ。
  6. 【請求項６】 前記駆動手段は、一方の出力端が前記２
    つの分割電極に接続され、他方の出力端が前記第１の共
    通電極および前記第２の共通電極に接続される発振回路
    を含み、 前記検出手段は、２つの入力端が前記２つの分割電極に
    それぞれ接続される差動増幅回路を含む、請求項５の振
    動ジャイロ。
  7. 【請求項７】 厚み方向に分極される第１の圧電体基
    板、 前記第１の圧電体基板に積層され、前記第１の圧電体基
    板の分極方向と同方向に分極される第２の圧電体基板、 前記第１の圧電体基板の主面に形成される２つの第１の
    分割電極、 前記第２の圧電体基板の主面に形成される２つの第２の
    分割電極、 前記第１の圧電体基板および前記第２の圧電体基板間に
    形成される共通電極、 一方の前記第１の分割電極および一方の前記第２の分割
    電極と前記共通電極との間に駆動信号を印加するための
    駆動手段、および前記一方の第１の分割電極および前記
    一方の第２の分割電極間に発生する信号を検出するため
    の検出手段を含み、 他方の前記第１の分割電極および他方の前記第２の分割
    電極が接続される、振動ジャイロ。
  8. 【請求項８】 前記駆動手段は、一方の出力端が前記一
    方の第１の分割電極および前記一方の第２の分割電極に
    接続され、他方の出力端が前記共通電極に接続される発
    振回路を含み、 前記検出手段は、２つの入力端が前記一方の第１の分割
    電極および前記一方の第２の分割電極にそれぞれ接続さ
    れる差動増幅回路を含む、請求項７の振動ジャイロ。
  9. 【請求項９】 厚み方向に分極される第１の圧電体基
    板、 前記第１の圧電体基板に積層され、前記第１の圧電体基
    板の分極方向と同方向に分極される第２の圧電体基板、 前記第１の圧電体基板の主面に形成される２つの第１の
    分割電極、 前記第２の圧電体基板の主面に形成される２つの第２の
    分割電極、 前記第１の圧電体基板および前記第２の圧電体基板間に
    形成される共通電極、 前記２つの第１の分割電極および前記２つの第２の分割
    電極と前記共通電極との間に駆動信号を印加するための
    駆動手段、および一方の前記第１の分割電極および一方
    の前記第２の分割電極と他方の前記第１の分割電極およ
    び他方の前記第２の分割電極との間に発生する信号を検
    出するための検出手段を含む、振動ジャイロ。
  10. 【請求項１０】 前記駆動手段は、一方の出力端が前記
    ２つの第１の分割電極および前記２つの第２の分割電極
    に接続され、他方の出力端が前記共通電極に接続される
    発振回路を含み、 前記検出手段は、一方の入力端が前記一方の第１の分割
    電極および前記一方の第２の分割電極に接続され、他方
    の入力端が前記他方の第１の分割電極および前記他方の
    第２の分割電極に接続される差動増幅回路を含む、請求
    項９の振動ジャイロ。
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