JP3369033B2 - 振動型ジャイロスコープ - Google Patents
振動型ジャイロスコープInfo
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/5607—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using vibrating tuning forks
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電材料により形
成された振動子本体が振動駆動されて回転系内のコリオ
リ力の検出を行なう振動型ジャイロスコープに係り、特
に低電力で大きな振動を与えることが可能な振動型ジャ
イロスコープに関する。
成された振動子本体が振動駆動されて回転系内のコリオ
リ力の検出を行なう振動型ジャイロスコープに係り、特
に低電力で大きな振動を与えることが可能な振動型ジャ
イロスコープに関する。
【０００２】
【従来の技術】振動型ジャイロスコープなどに用いられ
る振動子は、従来エリンバなどの恒弾性材料に圧電材料
が貼着され、この圧電材料の圧電歪みにより恒弾性材料
が振動させられるものとなっている。しかし圧電材料に
電圧を与えて歪みを発生させ、その歪みを恒弾性材料に
伝達して恒弾性材料を振動させるものでは、駆動効率が
悪く、恒弾性材料を大きな振幅で振動させるためには、
圧電材料に大きな駆動電圧を与える必要がある。
る振動子は、従来エリンバなどの恒弾性材料に圧電材料
が貼着され、この圧電材料の圧電歪みにより恒弾性材料
が振動させられるものとなっている。しかし圧電材料に
電圧を与えて歪みを発生させ、その歪みを恒弾性材料に
伝達して恒弾性材料を振動させるものでは、駆動効率が
悪く、恒弾性材料を大きな振幅で振動させるためには、
圧電材料に大きな駆動電圧を与える必要がある。
【０００３】そこで圧電セラミックなどの圧電材料その
ものにより振動子を構成し、この圧電材料の圧電歪みに
より振動を生じさせる構造とすることにより、前記恒弾
性材料に圧電材料が貼着されたものよりも駆動効率を良
くし、低電力で大きな歪みを発生させることが可能とな
る。
ものにより振動子を構成し、この圧電材料の圧電歪みに
より振動を生じさせる構造とすることにより、前記恒弾
性材料に圧電材料が貼着されたものよりも駆動効率を良
くし、低電力で大きな歪みを発生させることが可能とな
る。
【０００４】図６（Ａ）（Ｂ）は、圧電セラミックによ
り振動子本体を構成した圧電振動子を端面から見たもの
である。
り振動子本体を構成した圧電振動子を端面から見たもの
である。
【０００５】振動子本体１は平板状であり、Ｚ軸方向
（紙面直交方向）が軸方向となった片持ち梁構造であ
る。振動子本体１の互いに平行な表面１ａおよび裏面１
ｂには、Ｚ軸方向に延びる電極２ａ、２ｂ、２ｃがそれ
ぞれ形成されている。この振動子本体１に分極を施す際
には、図６（Ａ）に示すように、中央の電極２ｂ、２ｂ
をグランド電位とし、電極２ａ、２ａに（＋）の電圧
が、電極２ｃ、２ｃに（−）の電圧が与えられる。表面
１ａと裏面１ｂそのそれぞれにおいて、電極２ａと電極
２ｂ間の電界により矢印で示す誘電分極が形成され、ま
た電極２ｂと電極２ｃ間の電界により矢印で示す誘電分
極が形成される。
（紙面直交方向）が軸方向となった片持ち梁構造であ
る。振動子本体１の互いに平行な表面１ａおよび裏面１
ｂには、Ｚ軸方向に延びる電極２ａ、２ｂ、２ｃがそれ
ぞれ形成されている。この振動子本体１に分極を施す際
には、図６（Ａ）に示すように、中央の電極２ｂ、２ｂ
をグランド電位とし、電極２ａ、２ａに（＋）の電圧
が、電極２ｃ、２ｃに（−）の電圧が与えられる。表面
１ａと裏面１ｂそのそれぞれにおいて、電極２ａと電極
２ｂ間の電界により矢印で示す誘電分極が形成され、ま
た電極２ｂと電極２ｃ間の電界により矢印で示す誘電分
極が形成される。
【０００６】この振動子本体１をＸ方向へ振動させる場
合には、図６（Ｂ）に示すように、中央の電極２ｂ、２
ｂがグランド電位とされ、各電極２ａ、２ａと電極２
ｃ、２ｃに同相の交流駆動電圧（図５（Ａ）参照）が与
えられる。図６（Ｂ）に示すように、ある時点で各電極
２ａ、２ａおよび２ｃ、２ｃに（＋）の電圧が印加され
ると（○）を付した部分が＋の歪み（伸び）、（×）を
付した部分が−の歪み（縮み）となり、中立面Ｏ−Ｏに
対し＋Ｘ方向への正の曲がりが発生する。交流駆動電圧
により各電極に（−）の電圧が作用すると、−Ｘ方向が
正の曲りとなり、これを繰返すことにより振動子本体１
はＸ方向へ曲げ振動を生じる。
合には、図６（Ｂ）に示すように、中央の電極２ｂ、２
ｂがグランド電位とされ、各電極２ａ、２ａと電極２
ｃ、２ｃに同相の交流駆動電圧（図５（Ａ）参照）が与
えられる。図６（Ｂ）に示すように、ある時点で各電極
２ａ、２ａおよび２ｃ、２ｃに（＋）の電圧が印加され
ると（○）を付した部分が＋の歪み（伸び）、（×）を
付した部分が−の歪み（縮み）となり、中立面Ｏ−Ｏに
対し＋Ｘ方向への正の曲がりが発生する。交流駆動電圧
により各電極に（−）の電圧が作用すると、−Ｘ方向が
正の曲りとなり、これを繰返すことにより振動子本体１
はＸ方向へ曲げ振動を生じる。
【０００７】この種の圧電振動子が使用された振動型ジ
ャイロスコープでは、Ｘ方向へ振動している振動子本体
１がＺ軸回りの回転系内に置かれると、コリオリ力によ
り振動子本体１にＹ方向の振動成分が生じ、振動子本体
１は、Ｘ方向の駆動振動と、Ｙ方向のコリオリ力による
振動とが合成され運動を行なう。コリオリ力によるＹ方
向への振動成分が各電極から電圧として取り出される
と、これに基づいて角速度の検出が可能になる。
ャイロスコープでは、Ｘ方向へ振動している振動子本体
１がＺ軸回りの回転系内に置かれると、コリオリ力によ
り振動子本体１にＹ方向の振動成分が生じ、振動子本体
１は、Ｘ方向の駆動振動と、Ｙ方向のコリオリ力による
振動とが合成され運動を行なう。コリオリ力によるＹ方
向への振動成分が各電極から電圧として取り出される
と、これに基づいて角速度の検出が可能になる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】図６に示すように、圧
電材料により振動子本体１が形成された圧電振動子で
は、圧電材料の歪みを恒弾性材料に伝達して振動させる
構造に比べ、振動駆動効率がよくなる。しかし、図６に
示す従来例では、振動子本体１の表面１ａと裏面１ｂに
おいて、誘電分極が、同じ面内に並ぶ電極の間に形成さ
れているだけである。そのため、駆動時に、誘電分極が
形成された表面１ａと裏面１ｂに＋の歪み（○印）と−
の歪み（×印）が生じても、この歪みによるＸ方向への
曲げモーメントが比較的小さいものとなる。すなわち、
図６（Ｂ）に示すように、ある時点で、表面１ａにおい
て電極２ａと２ｂの間に＋の歪みが生じ、電極２ｂと２
ｃの間に−の歪みが生じるが、この歪みは表面１ａと裏
面１ｂの面内に生じるものであるため、中立面Ｏ−Ｏを
中心とした大きな曲げモーメントを発生させることがで
きない。
電材料により振動子本体１が形成された圧電振動子で
は、圧電材料の歪みを恒弾性材料に伝達して振動させる
構造に比べ、振動駆動効率がよくなる。しかし、図６に
示す従来例では、振動子本体１の表面１ａと裏面１ｂに
おいて、誘電分極が、同じ面内に並ぶ電極の間に形成さ
れているだけである。そのため、駆動時に、誘電分極が
形成された表面１ａと裏面１ｂに＋の歪み（○印）と−
の歪み（×印）が生じても、この歪みによるＸ方向への
曲げモーメントが比較的小さいものとなる。すなわち、
図６（Ｂ）に示すように、ある時点で、表面１ａにおい
て電極２ａと２ｂの間に＋の歪みが生じ、電極２ｂと２
ｃの間に−の歪みが生じるが、この歪みは表面１ａと裏
面１ｂの面内に生じるものであるため、中立面Ｏ−Ｏを
中心とした大きな曲げモーメントを発生させることがで
きない。
【０００９】したがって、振動子本体１をＸ方向へ駆動
する場合の駆動効率の向上に限界があり、振動子本体１
をＸ方向へ大きな振幅で駆動するためには、各電極２
ａ、２ｂに大きな交流駆動電圧を与えることが必要とな
り、低電力による大振幅の駆動を実現することができな
い。
する場合の駆動効率の向上に限界があり、振動子本体１
をＸ方向へ大きな振幅で駆動するためには、各電極２
ａ、２ｂに大きな交流駆動電圧を与えることが必要とな
り、低電力による大振幅の駆動を実現することができな
い。
【００１０】本発明は上記従来の課題を解決するもので
あり、圧電材料により振動子本体を形成した場合に、電
極に与えられた駆動電力により、中立面に対する大きな
曲げモーメントを与えることを可能として、低電力で大
きな振動振幅を得ることができるようにした振動型ジャ
イロスコープを提供することを目的としている。
あり、圧電材料により振動子本体を形成した場合に、電
極に与えられた駆動電力により、中立面に対する大きな
曲げモーメントを与えることを可能として、低電力で大
きな振動振幅を得ることができるようにした振動型ジャ
イロスコープを提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、外部から与え
られる電界によって分極の形成が可能な圧電セラミック
で形成された断面が四角形で且つ縦長の振動子本体を有
し、この振動子本体の互いに対向する表面および裏面の
それぞれの面に、振動子本体の縦方向に延びる中心線の
両側に位置して前記縦方向と直交する方向である幅方向
に間隔を開けて平行に配置され且つ縦方向に延びる対を
成す電極が形成されている振動型ジャイ ロスコープにお
いて、前記振動子本体を形成する圧電セラミック内で
は、前記表面と前記裏面に沿って且つ前記幅方向に向け
て分極が施されているとともに、前記表面の電極と前記
裏面の電極との間で、圧電セラミックの厚み方向に向け
て分極が施されており、前記表面に形成された対を成す
電極に同じ位相の交流駆動電力が与えられて、前記振動
子本体に、前記表面および裏面の面に沿う方向で且つ前
記幅方向が振幅方向となる振動が励起され、前記裏面に
形成された対を成す電極が検出用電極として用いられ、
前記圧電振動子が振動しながら回転系内に置かれたとき
に、コリオリ力により前記振動子本体に与えられる振動
成分が、前記検出用電極により検出されることを特徴と
するものである。
られる電界によって分極の形成が可能な圧電セラミック
で形成された断面が四角形で且つ縦長の振動子本体を有
し、この振動子本体の互いに対向する表面および裏面の
それぞれの面に、振動子本体の縦方向に延びる中心線の
両側に位置して前記縦方向と直交する方向である幅方向
に間隔を開けて平行に配置され且つ縦方向に延びる対を
成す電極が形成されている振動型ジャイ ロスコープにお
いて、前記振動子本体を形成する圧電セラミック内で
は、前記表面と前記裏面に沿って且つ前記幅方向に向け
て分極が施されているとともに、前記表面の電極と前記
裏面の電極との間で、圧電セラミックの厚み方向に向け
て分極が施されており、前記表面に形成された対を成す
電極に同じ位相の交流駆動電力が与えられて、前記振動
子本体に、前記表面および裏面の面に沿う方向で且つ前
記幅方向が振幅方向となる振動が励起され、前記裏面に
形成された対を成す電極が検出用電極として用いられ、
前記圧電振動子が振動しながら回転系内に置かれたとき
に、コリオリ力により前記振動子本体に与えられる振動
成分が、前記検出用電極により検出されることを特徴と
するものである。
【００１２】上記のような誘電分極は、圧電材料により
形成された振動子本体に対し、表面と裏面にて同じ面内
に並ぶ電極間に電圧を与えると共に、表面と裏面にて互
いに対向する電極間にも電圧を与えることにより実現で
きる。駆動時に各電極に交流駆動電力が与えられると、
表面と裏面にて面内に歪みが発生すると共に、表面と裏
面間に位置する圧電材料にも歪みが生じ、よって振動子
本体に、中立面に対して大きな曲げモーメントが作用
し、大きな振幅にて振動を生じる。
形成された振動子本体に対し、表面と裏面にて同じ面内
に並ぶ電極間に電圧を与えると共に、表面と裏面にて互
いに対向する電極間にも電圧を与えることにより実現で
きる。駆動時に各電極に交流駆動電力が与えられると、
表面と裏面にて面内に歪みが発生すると共に、表面と裏
面間に位置する圧電材料にも歪みが生じ、よって振動子
本体に、中立面に対して大きな曲げモーメントが作用
し、大きな振幅にて振動を生じる。
【００１３】上記において、前記表面と前記裏面では、
振動子本体の縦方向に延びる両縁部に沿って電極が形成
され、前記圧電セラミック内では、前記表面に沿う分極
の形成方向と、前記裏面に沿う分極の形成方向が、幅方
向において互いに逆向きであり、さらに前記圧電セラミ
ック内では、前記厚み方向に向かう分極の形成方向が、
前記幅方向の両端において互いに逆向きであるものが好
ましい。
振動子本体の縦方向に延びる両縁部に沿って電極が形成
され、前記圧電セラミック内では、前記表面に沿う分極
の形成方向と、前記裏面に沿う分極の形成方向が、幅方
向において互いに逆向きであり、さらに前記圧電セラミ
ック内では、前記厚み方向に向かう分極の形成方向が、
前記幅方向の両端において互いに逆向きであるものが好
ましい。
【００１４】この圧電振動子では、振動子本体の幅方向
の両縁部に位置する電極に駆動電力が与えられたとき
に、この両縁部にて表面の電極と裏面の電極の間に位置
する圧電材料に歪みが発生する。この歪みは中立面から
最も離れた位置に発生するため、振動子本体に作用する
曲げモーメントは非常に大きくなり、低電力で大きな曲
げモーメントを発生させることが可能になる。
の両縁部に位置する電極に駆動電力が与えられたとき
に、この両縁部にて表面の電極と裏面の電極の間に位置
する圧電材料に歪みが発生する。この歪みは中立面から
最も離れた位置に発生するため、振動子本体に作用する
曲げモーメントは非常に大きくなり、低電力で大きな曲
げモーメントを発生させることが可能になる。
【００１５】さらに、表面の縁部に位置する電極と裏面
の縁部に位置する電極に所定の電圧が与えられたとき
に、前記電極と、同じ面内に位置する他の電極との間に
与えられる電界強度に対し、表面の電極と裏面の電極の
間に作用する電界強度が等しいかあるいはそれ以上であ
ることが好ましい。
の縁部に位置する電極に所定の電圧が与えられたとき
に、前記電極と、同じ面内に位置する他の電極との間に
与えられる電界強度に対し、表面の電極と裏面の電極の
間に作用する電界強度が等しいかあるいはそれ以上であ
ることが好ましい。
【００１６】前記縁部に位置する電極と同じ面内に位置
する他の電極との間に作用する電界強度と、縁部に位置
する表裏の電極間に作用する電界強度とが同じである
と、中立面に対して一方の側にある圧電材料において、
表面と裏面に生じる歪みの大きさと、表面と裏面間に存
在する圧電材料に生じる歪みの大きさとのバランスが良
くなり、振動子本体の曲げ歪みが均一になって、駆動バ
ランスが良くなる。また縁部に位置する電極に所定の電
圧が与えられたときに、表面と裏面に作用する電界強度
よりも、表面と裏面の縁部に位置する電極間に作用する
電界強度の方が大きい場合には、中立面から離れるにし
たがって歪みが大きくなり、曲げ振動の駆動効率がよく
なる。
する他の電極との間に作用する電界強度と、縁部に位置
する表裏の電極間に作用する電界強度とが同じである
と、中立面に対して一方の側にある圧電材料において、
表面と裏面に生じる歪みの大きさと、表面と裏面間に存
在する圧電材料に生じる歪みの大きさとのバランスが良
くなり、振動子本体の曲げ歪みが均一になって、駆動バ
ランスが良くなる。また縁部に位置する電極に所定の電
圧が与えられたときに、表面と裏面に作用する電界強度
よりも、表面と裏面の縁部に位置する電極間に作用する
電界強度の方が大きい場合には、中立面から離れるにし
たがって歪みが大きくなり、曲げ振動の駆動効率がよく
なる。
【００１７】また本発明の振動型ジャイロスコープは、
１つの板状の圧電セラミックに、３個の前記振動子本体
が互いに平行に分離して形成されており、個々の振動子
本体の前記表面に沿う分極方向と裏面に沿う分極方向が
互いに逆向きで、前記厚み方向に向かう分極方向が前記
幅方向の両端において互いに逆向きであり、且つ前記分
極方向は両側に位置する２個の振動子本体で同じ向き
で、中央の振動子本体で前記両側の振動子本体と逆向き
であり、圧電セラミックの前記表面において、３個の前
記振動子本体のそれぞれに設けられた前記対を成す電極
に同じ位相の交流電力が与えられて、両側の振動子本体
に、前記表面および裏面の面に沿う方向で且つ前記幅方
向が振幅方向となる振動が励起され、中央の振動子本体
に、前記面に沿う方向で且つ前記両側の振動子と逆の方
向の振動が励起され、 いずれかの振動子本体の裏面に形
成された対を成す電極が検出用電極として用いられるも
のである。
１つの板状の圧電セラミックに、３個の前記振動子本体
が互いに平行に分離して形成されており、個々の振動子
本体の前記表面に沿う分極方向と裏面に沿う分極方向が
互いに逆向きで、前記厚み方向に向かう分極方向が前記
幅方向の両端において互いに逆向きであり、且つ前記分
極方向は両側に位置する２個の振動子本体で同じ向き
で、中央の振動子本体で前記両側の振動子本体と逆向き
であり、圧電セラミックの前記表面において、３個の前
記振動子本体のそれぞれに設けられた前記対を成す電極
に同じ位相の交流電力が与えられて、両側の振動子本体
に、前記表面および裏面の面に沿う方向で且つ前記幅方
向が振幅方向となる振動が励起され、中央の振動子本体
に、前記面に沿う方向で且つ前記両側の振動子と逆の方
向の振動が励起され、 いずれかの振動子本体の裏面に形
成された対を成す電極が検出用電極として用いられるも
のである。
【００１８】３個の振動子本体が、基部から平行に分離
されて形成されて、前記電極に与えられる駆動電力によ
り両側の振動子本体と中央の振動子本体とが逆の位相で
振動させられるものでは、いずれかの振動子本体に設け
られた検出用電極によりコリオリ力の振動成分が検出さ
れるものとなる。
されて形成されて、前記電極に与えられる駆動電力によ
り両側の振動子本体と中央の振動子本体とが逆の位相で
振動させられるものでは、いずれかの振動子本体に設け
られた検出用電極によりコリオリ力の振動成分が検出さ
れるものとなる。
【００１９】この振動型ジャイロスコープでは、振動子
本体の振動駆動効率が良くなるため、低電力で駆動する
ことが可能になる。
本体の振動駆動効率が良くなるため、低電力で駆動する
ことが可能になる。
【００２０】
【実施例】図３は、本発明の一例として３脚型の振動型
ジャイロスコープを示す斜視図である。
ジャイロスコープを示す斜視図である。
【００２１】この振動型ジャイロスコープは、全体が圧
電セラミックなど圧電材料で形成された板１０の先部
に、互いに平行に分離された３個の振動子本体が形成さ
れている。この振動型ジャイロスコープでは、両側の振
動子本体が同じ位相で振動するため、この両側の振動子
本体を同じ符号１１で示している。また中央の振動子本
体は両側の振動子本体と異なる位相で振動するため、両
側の振動子本体１１と異なる符号１２で示している。
電セラミックなど圧電材料で形成された板１０の先部
に、互いに平行に分離された３個の振動子本体が形成さ
れている。この振動型ジャイロスコープでは、両側の振
動子本体が同じ位相で振動するため、この両側の振動子
本体を同じ符号１１で示している。また中央の振動子本
体は両側の振動子本体と異なる位相で振動するため、両
側の振動子本体１１と異なる符号１２で示している。
【００２２】図１と図２は、図３に示す３個の振動子本
体１１、１２、１１をＩ方向から見た端面図である。図
１（Ａ）に代表して示されるように、左右両側の振動子
本体１１の表面１１ａには電極１５ａ、１５ｂ、１５ｃ
が、裏面１１ｂには、電極１６ａ、１６ｂ、１６ｃが形
成されている。中央の振動子本体１２では、表面１２ａ
に電極１７ａ、１７ｂ、１７ｃが形成され、裏面１２ｂ
に、電極１８ａ、１８ｂ、１８ｃが形成されている。図
３に示すように、各電極は、Ｚ軸方向に沿って各振動子
本体１１と１２の長軸方向の全長にわたって延びてい
る。
体１１、１２、１１をＩ方向から見た端面図である。図
１（Ａ）に代表して示されるように、左右両側の振動子
本体１１の表面１１ａには電極１５ａ、１５ｂ、１５ｃ
が、裏面１１ｂには、電極１６ａ、１６ｂ、１６ｃが形
成されている。中央の振動子本体１２では、表面１２ａ
に電極１７ａ、１７ｂ、１７ｃが形成され、裏面１２ｂ
に、電極１８ａ、１８ｂ、１８ｃが形成されている。図
３に示すように、各電極は、Ｚ軸方向に沿って各振動子
本体１１と１２の長軸方向の全長にわたって延びてい
る。
【００２３】各振動子本体１１と１２の振動駆動方向は
Ｘ方向である。各振動子本体１１と１２において、振動
駆動方向であるＸ方向を幅方向としたとき、電極１５
ａ、１５ｃ、１６ａ、１６ｃ、１７ａ、１７ｃ、１８
ａ、１８ｃはそれぞれ、振動子本体１１と１２の幅方向
の両縁部に設けられている。また電極１５ｂ、１６ｂ、
１７ｂ、１８ｂは、各振動子本体１１と１２の幅方向
（Ｘ方向）の中央に位置している。各振動子本体１１と
１２はＸ方向へ振動駆動されるため、駆動方向への曲げ
の中立面Ｏ−Ｏは、図４に示すように、各振動子本体１
１と１２のＸ方向の中心に位置している。
Ｘ方向である。各振動子本体１１と１２において、振動
駆動方向であるＸ方向を幅方向としたとき、電極１５
ａ、１５ｃ、１６ａ、１６ｃ、１７ａ、１７ｃ、１８
ａ、１８ｃはそれぞれ、振動子本体１１と１２の幅方向
の両縁部に設けられている。また電極１５ｂ、１６ｂ、
１７ｂ、１８ｂは、各振動子本体１１と１２の幅方向
（Ｘ方向）の中央に位置している。各振動子本体１１と
１２はＸ方向へ振動駆動されるため、駆動方向への曲げ
の中立面Ｏ−Ｏは、図４に示すように、各振動子本体１
１と１２のＸ方向の中心に位置している。
【００２４】図１は第１実施例、図２は第２実施例を示
している。各図において（Ａ）は誘電分極を施すために
各電極に与えられる電圧を示しており、誘電分極を与え
るための電圧の正負は各図（Ａ）において（＋）（−）
で示しまたグランド電位をＧで示している。
している。各図において（Ａ）は誘電分極を施すために
各電極に与えられる電圧を示しており、誘電分極を与え
るための電圧の正負は各図（Ａ）において（＋）（−）
で示しまたグランド電位をＧで示している。
【００２５】各図の（Ｂ）以下は、各振動子本体１１と
１２をＸ方向へ駆動する際に各電極に与えられる交流駆
動電圧の位相を示している。各図の（Ｂ）以下におい
て、ある電極に（＋）の表示が他の電極に（−）の表示
がなされている場合、この両電極には、図５（Ａ）
（Ｂ）に示すように１８０度（π）の位相差の交流駆動
電圧がそれぞれ印加されることを意味している。また各
図の（Ｂ）以下において○印は＋の歪み（伸び）を示
し、×印は−の歪み（縮み）を示している。
１２をＸ方向へ駆動する際に各電極に与えられる交流駆
動電圧の位相を示している。各図の（Ｂ）以下におい
て、ある電極に（＋）の表示が他の電極に（−）の表示
がなされている場合、この両電極には、図５（Ａ）
（Ｂ）に示すように１８０度（π）の位相差の交流駆動
電圧がそれぞれ印加されることを意味している。また各
図の（Ｂ）以下において○印は＋の歪み（伸び）を示
し、×印は−の歪み（縮み）を示している。
【００２６】第１実施例では、誘電分極を施すために、
図１（Ａ）に示すように各電極に電圧が与えられる。
図１（Ａ）に示すように各電極に電圧が与えられる。
【００２７】両側の振動子本体１１では、表裏両面にて
幅方向の中心に位置する電極１５ｂと１６ｂがグランド
電位である。表面１１ａでは、幅方向両縁部に位置する
電極１５ａに正の電圧が１５ｃに負の電圧が与えられ、
裏面１１ｂでは幅方向両縁部に位置する電極１６ａに負
の電圧が１６ｃに正の電圧が与えられる。中央の振動子
本体１２では、中央に位置する電極１７ｂと１８ｂがグ
ランド電位である。表面１２ａでは幅方向の両縁部に位
置する電極１７ａに負の電圧が１７ｃに正の電圧が与え
られ、裏面１２ｂでは幅方向の両縁部に位置する電極１
８ａに正の電圧が１８ｃに負の電圧が与えられる。図１
（Ａ）に示す矢印は、電極間に与えられる電界の方向で
あり、この電界方向に沿って誘電分極が施される。
幅方向の中心に位置する電極１５ｂと１６ｂがグランド
電位である。表面１１ａでは、幅方向両縁部に位置する
電極１５ａに正の電圧が１５ｃに負の電圧が与えられ、
裏面１１ｂでは幅方向両縁部に位置する電極１６ａに負
の電圧が１６ｃに正の電圧が与えられる。中央の振動子
本体１２では、中央に位置する電極１７ｂと１８ｂがグ
ランド電位である。表面１２ａでは幅方向の両縁部に位
置する電極１７ａに負の電圧が１７ｃに正の電圧が与え
られ、裏面１２ｂでは幅方向の両縁部に位置する電極１
８ａに正の電圧が１８ｃに負の電圧が与えられる。図１
（Ａ）に示す矢印は、電極間に与えられる電界の方向で
あり、この電界方向に沿って誘電分極が施される。
【００２８】図１（Ａ）にて矢印で示すように、振動子
本体１１と１２の表面１１ａ、１２ａでは、電極１５ａ
と１７ｃから中央の電極１５ｂ、１７ｂに向けて、中央
の電極１５ｂ、１７ｂから電極１５ｃ、１７ａに向けて
誘電分極が施され、振動子本体１１と１２の裏面１１
ｂ、１２ｂでは、電極１６ｃ、１８ａから、中央の電極
１６ｂ、１８ｂに向けて、中央の電極１６ｂ、１８ｂか
ら電極１６ａ、１８ｃに向けて誘電分極が施される。ま
た、振動子本体１１では、幅方向の両縁部において裏面
１１ｂの電極１６ｃから、表面１１ａの電極１５ｃに向
けて、また表面１１ａの電極１５ａから裏面１１ｂの電
極１６ａに向けてそれぞれ誘電分極が施されている。ま
た、振動子本体１２では、幅方向の両縁部において、裏
面１２ｂの電極１８ａから、表面１２ａの電極１７ａに
向けて、また表面１２ａの電極１７ｃから裏面１２ｂの
電極１８ｃに向けて誘電分極が施されている。
本体１１と１２の表面１１ａ、１２ａでは、電極１５ａ
と１７ｃから中央の電極１５ｂ、１７ｂに向けて、中央
の電極１５ｂ、１７ｂから電極１５ｃ、１７ａに向けて
誘電分極が施され、振動子本体１１と１２の裏面１１
ｂ、１２ｂでは、電極１６ｃ、１８ａから、中央の電極
１６ｂ、１８ｂに向けて、中央の電極１６ｂ、１８ｂか
ら電極１６ａ、１８ｃに向けて誘電分極が施される。ま
た、振動子本体１１では、幅方向の両縁部において裏面
１１ｂの電極１６ｃから、表面１１ａの電極１５ｃに向
けて、また表面１１ａの電極１５ａから裏面１１ｂの電
極１６ａに向けてそれぞれ誘電分極が施されている。ま
た、振動子本体１２では、幅方向の両縁部において、裏
面１２ｂの電極１８ａから、表面１２ａの電極１７ａに
向けて、また表面１２ａの電極１７ｃから裏面１２ｂの
電極１８ｃに向けて誘電分極が施されている。
【００２９】このように、誘電分極を施す際に、厚さ方
向（Ｙ方向）に対向する電極間（１５ａと１６ａ、１５
ｃと１６ｃ、１７ａと１８ａ、１７ｃと１８ｃ）に電界
を与えることにより、Ｙ方向へ誘電分極を施すことが可
能になる。すなわち、振動子本体１１と１２の幅方向の
両縁部に位置する電極間にＹ方向への電界が与えられて
誘電分極が施されるため、振動子本体１１の振動駆動方
向（Ｘ方向）の側面１１ｃと１１ｄにＹ方向への誘電分
極が形成され、振動子１２のＸ方向の側面１２ｃと１２
ｄにおいても、Ｙ方向への誘電分極が形成されたものと
なる。
向（Ｙ方向）に対向する電極間（１５ａと１６ａ、１５
ｃと１６ｃ、１７ａと１８ａ、１７ｃと１８ｃ）に電界
を与えることにより、Ｙ方向へ誘電分極を施すことが可
能になる。すなわち、振動子本体１１と１２の幅方向の
両縁部に位置する電極間にＹ方向への電界が与えられて
誘電分極が施されるため、振動子本体１１の振動駆動方
向（Ｘ方向）の側面１１ｃと１１ｄにＹ方向への誘電分
極が形成され、振動子１２のＸ方向の側面１２ｃと１２
ｄにおいても、Ｙ方向への誘電分極が形成されたものと
なる。
【００３０】図１（Ｂ）に示す振動駆動方法の一例で
は、各振動子本体１１と１２の中央の電極１５ｂ、１６
ｂおよび１７ｂ、１８ｂをグランド電位とする。そして
振動子本体１１では、電極１５ａと１５ｃに、また振動
子本体１２では電極１７ａと１７ｃに、それぞれ同じ位
相の交流駆動電圧（図５（Ａ））が与えられ、振動子本
体１１では、電極１６ａと１６ｃに、前記と逆の位相の
交流駆動電圧（図５（Ｂ））が与えられる。
は、各振動子本体１１と１２の中央の電極１５ｂ、１６
ｂおよび１７ｂ、１８ｂをグランド電位とする。そして
振動子本体１１では、電極１５ａと１５ｃに、また振動
子本体１２では電極１７ａと１７ｃに、それぞれ同じ位
相の交流駆動電圧（図５（Ａ））が与えられ、振動子本
体１１では、電極１６ａと１６ｃに、前記と逆の位相の
交流駆動電圧（図５（Ｂ））が与えられる。
【００３１】その結果、左右両側の振動子本体１１の表
面１１ａおよび裏面１１ｂでは、ある時点で、電極１５
ａと１５ｂの間および電極１６ａと１６ｂの間で＋の歪
み（○）となり、電極１５ｂと１５ｃの間および電極１
６ｂと１６ｃの間で−の歪み（×）となる。また電極１
５ａと１６ａの間すなわち側面１１ｃでは＋の歪み
（○）となり、電極１５ｃと１６ｃの間すなわち側面１
１ｄでは−の歪み（×）となる。中央の振動子本体１２
では、表面１２ａにおいて、電極１７ａと１７ｂ間で、
−の歪み（×）となり、電極１７ｂと１７ｃの間で＋の
歪み（○）となる。したがって、図１（Ｂ）に示される
ある時点では、両側の振動子本体１１、１１の振幅方向
が＋Ｘ方向となり、中央の振動子本体１２の振幅は−Ｘ
方向となるように曲げ振動を生じる。両側の振動子本体
１１、１１と、中央の振動子本体１２は、互いに逆の位
相で振動することになる。
面１１ａおよび裏面１１ｂでは、ある時点で、電極１５
ａと１５ｂの間および電極１６ａと１６ｂの間で＋の歪
み（○）となり、電極１５ｂと１５ｃの間および電極１
６ｂと１６ｃの間で−の歪み（×）となる。また電極１
５ａと１６ａの間すなわち側面１１ｃでは＋の歪み
（○）となり、電極１５ｃと１６ｃの間すなわち側面１
１ｄでは−の歪み（×）となる。中央の振動子本体１２
では、表面１２ａにおいて、電極１７ａと１７ｂ間で、
−の歪み（×）となり、電極１７ｂと１７ｃの間で＋の
歪み（○）となる。したがって、図１（Ｂ）に示される
ある時点では、両側の振動子本体１１、１１の振幅方向
が＋Ｘ方向となり、中央の振動子本体１２の振幅は−Ｘ
方向となるように曲げ振動を生じる。両側の振動子本体
１１、１１と、中央の振動子本体１２は、互いに逆の位
相で振動することになる。
【００３２】図１（Ｂ）に示すように、両側の振動子本
体１１では、表面１１ａと裏面１１ｂでの誘電分極によ
る歪みのみならず、Ｙ方向に対向する電極１５ａと１６
ａとの間および電極１５ｃと１６ｃの間の誘電分極によ
っても歪みが生じるため、振動子本体１１をＸ方向へ曲
げ変形させるためモーメントが大きくなる。特に、電極
１５ａと１６ａの間および電極１５ｃと１６ｃの間の誘
電分極によって振動子本体１１の両側面１１ｃと１１ｄ
に生じる歪みは、中立面Ｏ−Ｏ（図４参照）からの距離
が長いため、この側面１１ｃと１１ｄの歪みにより大き
な曲げモーメントが作用する。左右の振動子本体１１、
１１は同じ位相でＸ方向へ振動し、中央の振動子本体１
２は、両側の振動子本体１１と逆の位相でＸ方向へ振動
するが、前記のように両側の振動子本体１１が大きなモ
ーメントによりＸ方向へ大きな振幅により振動するた
め、中央の振動子本体１２は、その反作用で、Ｘ方向へ
大きな振幅にて振動するようになる。
体１１では、表面１１ａと裏面１１ｂでの誘電分極によ
る歪みのみならず、Ｙ方向に対向する電極１５ａと１６
ａとの間および電極１５ｃと１６ｃの間の誘電分極によ
っても歪みが生じるため、振動子本体１１をＸ方向へ曲
げ変形させるためモーメントが大きくなる。特に、電極
１５ａと１６ａの間および電極１５ｃと１６ｃの間の誘
電分極によって振動子本体１１の両側面１１ｃと１１ｄ
に生じる歪みは、中立面Ｏ−Ｏ（図４参照）からの距離
が長いため、この側面１１ｃと１１ｄの歪みにより大き
な曲げモーメントが作用する。左右の振動子本体１１、
１１は同じ位相でＸ方向へ振動し、中央の振動子本体１
２は、両側の振動子本体１１と逆の位相でＸ方向へ振動
するが、前記のように両側の振動子本体１１が大きなモ
ーメントによりＸ方向へ大きな振幅により振動するた
め、中央の振動子本体１２は、その反作用で、Ｘ方向へ
大きな振幅にて振動するようになる。
【００３３】図１（Ｃ）と図１（Ｄ）は、交流駆動電圧
の印加のしかたが図１（Ｂ）と相違しているが、この図
１（Ｃ）（Ｄ）においても、両側の振動子本体１１、１
１と 中央の振動子本体１２が、Ｘ方向へ逆の位相で振動
駆動される。
の印加のしかたが図１（Ｂ）と相違しているが、この図
１（Ｃ）（Ｄ）においても、両側の振動子本体１１、１
１と 中央の振動子本体１２が、Ｘ方向へ逆の位相で振動
駆動される。
【００３４】この振動型ジャイロスコープがＺ軸回りの
回転系内に置かれると、コリオリ力により振動方向と直
交するＹ方向への力が作用する。左右の振動子本体１
１、１１と中央の振動子本体１２は、Ｘ方向へ逆の位相
で振動駆動されているため、コリオリ力による振動成分
は、両側の振動子本体１１、１１と中央の振動子本体１
２とで逆位相となり、例えば両側の振動子本体１１、１
１のある時点での振幅方向が＋Ｙ方向であるとき、中央
の振動子本体１２の振幅方向は−Ｙ方向である。
回転系内に置かれると、コリオリ力により振動方向と直
交するＹ方向への力が作用する。左右の振動子本体１
１、１１と中央の振動子本体１２は、Ｘ方向へ逆の位相
で振動駆動されているため、コリオリ力による振動成分
は、両側の振動子本体１１、１１と中央の振動子本体１
２とで逆位相となり、例えば両側の振動子本体１１、１
１のある時点での振幅方向が＋Ｙ方向であるとき、中央
の振動子本体１２の振幅方向は−Ｙ方向である。
【００３５】図１（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）では、いずれも中
央の振動子本体１２の裏面１２ｂの電極１８ａと１８ｃ
が、コリオリ力による振動成分を検出する電極となる。
電極１８ａと１８ｃが設けられている部分では誘電分極
の方向が逆であり、またコリオリ力によるＹ方向への振
動成分の歪みの正負は、電極１８ａと１８ｃが設けられ
ている部分において同じである。よって電極１８ａと１
８ｃでは、コリオリ力による振動成分が異なる位相によ
り取り出される。この異なる位相の検出電圧は差動回路
を経て検出電圧とされる。
央の振動子本体１２の裏面１２ｂの電極１８ａと１８ｃ
が、コリオリ力による振動成分を検出する電極となる。
電極１８ａと１８ｃが設けられている部分では誘電分極
の方向が逆であり、またコリオリ力によるＹ方向への振
動成分の歪みの正負は、電極１８ａと１８ｃが設けられ
ている部分において同じである。よって電極１８ａと１
８ｃでは、コリオリ力による振動成分が異なる位相によ
り取り出される。この異なる位相の検出電圧は差動回路
を経て検出電圧とされる。
【００３６】図１（Ｂ）（Ｄ）に示す駆動方法では、振
動子本体１１の表面１１ａと１１ｂにおいて、電極１５
ａと１５ｂ間、電極１５ｂと１５ｃ間および電極１６ａ
と１６ｂ間、電極１６ｂと１６ｃ間に歪みが生じ、さら
に側面１１ｃと１１ｄにおいて電極１５ａと１６ａ間お
よび電極１５ｃと１６ｃ間に歪みが生じて、これらの各
歪みにより振動子本体１１がＸ方向へ駆動される。よっ
て振動子本体１１は低電力で大きな振幅で駆動されるこ
とになる。
動子本体１１の表面１１ａと１１ｂにおいて、電極１５
ａと１５ｂ間、電極１５ｂと１５ｃ間および電極１６ａ
と１６ｂ間、電極１６ｂと１６ｃ間に歪みが生じ、さら
に側面１１ｃと１１ｄにおいて電極１５ａと１６ａ間お
よび電極１５ｃと１６ｃ間に歪みが生じて、これらの各
歪みにより振動子本体１１がＸ方向へ駆動される。よっ
て振動子本体１１は低電力で大きな振幅で駆動されるこ
とになる。
【００３７】また図１（Ｃ）では、振動子本体１１の表
面１１ａにおいて、電極１５ａと１５ｃの間で電位が一
定であり、裏面１１ｂでも、電極１６ａと１６ｃの間で
電位が一定である。よって図１（Ｃ）では表面１１ａと
裏面１１ｂに歪みが発生せず、側面１１ｃと１１ｄにお
いてのみ、電極１５ａと１６ａの間および電極１５ｃと
１６ｃの間で歪みが発生する。振動子本体は、側面１１
ｃと１１ｄに生じる歪みによりＸ方向へ駆動されるが、
中立面Ｏ−Ｏから離れた位置に歪みが生じるため、振動
子本体１１は、比較的大きなモーメントによりＸ方向へ
駆動されることになる。
面１１ａにおいて、電極１５ａと１５ｃの間で電位が一
定であり、裏面１１ｂでも、電極１６ａと１６ｃの間で
電位が一定である。よって図１（Ｃ）では表面１１ａと
裏面１１ｂに歪みが発生せず、側面１１ｃと１１ｄにお
いてのみ、電極１５ａと１６ａの間および電極１５ｃと
１６ｃの間で歪みが発生する。振動子本体は、側面１１
ｃと１１ｄに生じる歪みによりＸ方向へ駆動されるが、
中立面Ｏ−Ｏから離れた位置に歪みが生じるため、振動
子本体１１は、比較的大きなモーメントによりＸ方向へ
駆動されることになる。
【００３８】図２は第２実施例を示している。この実施
例では、分極を施す際に、図２（Ａ）に示すように、電
極１５ａ、１６ｃ、１７ｃ、１８ａに正の電圧が与えら
れ、電極１５ｃ、１６ａ、１７ａ、１８ｃに負の電圧が
印加される。また各振動子本体１１、１２での幅方向の
中央に位置する電極１５ｂ、１６ｂおよび１７ｂ、１８
ｂには何の電位も与えられない。したがって、振動子本
体１１の表面１１ａでは、電極１５ａから電極１５ｃへ
電界が与えられ、裏面１１ｂでは電極１６ｃから電極１
６ａに電界が与えられる。中央の振動子本体１２の表面
１２ａおよび裏面１２ｂでも同様に、電極１７ｃから電
極１７ａに、また電極１８ａから１８ｃに電界が与えら
れる。この電界の方向が誘電分極の方向である。
例では、分極を施す際に、図２（Ａ）に示すように、電
極１５ａ、１６ｃ、１７ｃ、１８ａに正の電圧が与えら
れ、電極１５ｃ、１６ａ、１７ａ、１８ｃに負の電圧が
印加される。また各振動子本体１１、１２での幅方向の
中央に位置する電極１５ｂ、１６ｂおよび１７ｂ、１８
ｂには何の電位も与えられない。したがって、振動子本
体１１の表面１１ａでは、電極１５ａから電極１５ｃへ
電界が与えられ、裏面１１ｂでは電極１６ｃから電極１
６ａに電界が与えられる。中央の振動子本体１２の表面
１２ａおよび裏面１２ｂでも同様に、電極１７ｃから電
極１７ａに、また電極１８ａから１８ｃに電界が与えら
れる。この電界の方向が誘電分極の方向である。
【００３９】また振動子本体１１の幅方向（Ｘ方向）の
両側部では、電極１５ａから電極１６ａへ、また電極１
６ｃから電極１５ｃへ電界が与えられ、この電界方向へ
分極が施される。振動子本体１２でも、同様に、電極１
８ａから電極１７ａに、また電極１７ｃから電極１８ｃ
に電界が与えられ、その方向へ誘電分極が施される。
両側部では、電極１５ａから電極１６ａへ、また電極１
６ｃから電極１５ｃへ電界が与えられ、この電界方向へ
分極が施される。振動子本体１２でも、同様に、電極１
８ａから電極１７ａに、また電極１７ｃから電極１８ｃ
に電界が与えられ、その方向へ誘電分極が施される。
【００４０】図２（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は、駆動方法を示
している。各図に示すように交流駆動電圧が印加される
ことにより、両側の振動子本体１１、１１と中央の振動
子本体１２とで、Ｘ方向へ逆の位相で駆動される。コリ
オリ力によるＹ方向の振動成分は、中央の振動子本体１
２の電極１８ａと１８ｃから検出される。図２の実施例
では、コリオリ力の振動成分が電極１８ａと１８ｃとか
ら逆の位相として取出され、その差動をとることにより
出力が得られる。
している。各図に示すように交流駆動電圧が印加される
ことにより、両側の振動子本体１１、１１と中央の振動
子本体１２とで、Ｘ方向へ逆の位相で駆動される。コリ
オリ力によるＹ方向の振動成分は、中央の振動子本体１
２の電極１８ａと１８ｃから検出される。図２の実施例
では、コリオリ力の振動成分が電極１８ａと１８ｃとか
ら逆の位相として取出され、その差動をとることにより
出力が得られる。
【００４１】なお、図２（Ｃ）では、振動子本体１１の
表面１１ａと裏面１１ｂにおいて、電極１５ａと電極１
５ｃ間、および電極１６ａと電極１６ｃ間で電位が一定
である。よって表面１１ａと裏面１１ｂでは歪みが発生
しない。そして側面１１ｃにおいて電極１５ａと１６ａ
の間に歪みが発生し、側面１１ｄにおいて電極１５ｃと
電極１６ｃとの間に歪みが発生し、この両側面１１ｃと
１１ｄの歪みにより、振動子本体１１がＸ方向へ振動駆
動されるものとなる。この場合も、側面１１ｃと１１ｄ
での歪みは中立面Ｏ−Ｏに対して離れた位置に作用して
いるので、振動子本体１１に対してＸ方向への大きな曲
げモーメントを与えることができる。
表面１１ａと裏面１１ｂにおいて、電極１５ａと電極１
５ｃ間、および電極１６ａと電極１６ｃ間で電位が一定
である。よって表面１１ａと裏面１１ｂでは歪みが発生
しない。そして側面１１ｃにおいて電極１５ａと１６ａ
の間に歪みが発生し、側面１１ｄにおいて電極１５ｃと
電極１６ｃとの間に歪みが発生し、この両側面１１ｃと
１１ｄの歪みにより、振動子本体１１がＸ方向へ振動駆
動されるものとなる。この場合も、側面１１ｃと１１ｄ
での歪みは中立面Ｏ−Ｏに対して離れた位置に作用して
いるので、振動子本体１１に対してＸ方向への大きな曲
げモーメントを与えることができる。
【００４２】ここで、図４は、図１に示す振動子本体１
１を拡大して示したものである。まず、図４において、
振動子本体１１のＸ方向の幅寸法とＹ方向の幅寸法が同
じであるとする（Ｌ2＝２・Ｌ1）。誘電分極を施す際
に、グランド電位を基準として電極１５ａに＋Ｖの電圧
を印加し、電極１６ａに−Ｖを印加したとすると、電極
１５ａと１５ｂ間の電位差はＶであり、電極１５ａと１
６ａとの電位差は２・Ｖである。ただし、Ｙ方向に対向
する電極１５ａと１６ａとの距離Ｌ2は、電極１５ａと
１５ｂとの距離Ｌ1の２倍である。よって、電極１５ａ
と１５ｂ間の電界密度と、電極１５ａと１６ａとの間の
電界密度は同じであり、電極１５ａと１５ｂ間、および
電極１５ａと１６ａ間とで分極率は同じになる。
１を拡大して示したものである。まず、図４において、
振動子本体１１のＸ方向の幅寸法とＹ方向の幅寸法が同
じであるとする（Ｌ2＝２・Ｌ1）。誘電分極を施す際
に、グランド電位を基準として電極１５ａに＋Ｖの電圧
を印加し、電極１６ａに−Ｖを印加したとすると、電極
１５ａと１５ｂ間の電位差はＶであり、電極１５ａと１
６ａとの電位差は２・Ｖである。ただし、Ｙ方向に対向
する電極１５ａと１６ａとの距離Ｌ2は、電極１５ａと
１５ｂとの距離Ｌ1の２倍である。よって、電極１５ａ
と１５ｂ間の電界密度と、電極１５ａと１６ａとの間の
電界密度は同じであり、電極１５ａと１５ｂ間、および
電極１５ａと１６ａ間とで分極率は同じになる。
【００４３】この場合に、図１（Ｂ）に示す駆動時にお
いて、電極１５ａと電極１６ａに対し図７（Ａ）（Ｂ）
に示す逆位相の交流駆動電圧が与えられると、電極１５
ａと電極１５ｂとの間のある部分での圧電材料と、電極
１５ａと電極１６ａとの間のある部分での圧電材料にか
かる電界の強度は同じである。よって表面１１ａと裏面
１１ｂのある部分での圧電効果による＋の歪み量と、側
面１１ｃのある部分での圧電効果による＋の歪みの量は
等しくなる。したがって、中立面Ｏ−Ｏよりも左側の部
分の表面１１ａ、裏面１１ｂおよび、側面１１ｃでは、
歪みの分布が一定になり、よって、振動子本体１１はＸ
方向へバランス良く駆動されることになる。
いて、電極１５ａと電極１６ａに対し図７（Ａ）（Ｂ）
に示す逆位相の交流駆動電圧が与えられると、電極１５
ａと電極１５ｂとの間のある部分での圧電材料と、電極
１５ａと電極１６ａとの間のある部分での圧電材料にか
かる電界の強度は同じである。よって表面１１ａと裏面
１１ｂのある部分での圧電効果による＋の歪み量と、側
面１１ｃのある部分での圧電効果による＋の歪みの量は
等しくなる。したがって、中立面Ｏ−Ｏよりも左側の部
分の表面１１ａ、裏面１１ｂおよび、側面１１ｃでは、
歪みの分布が一定になり、よって、振動子本体１１はＸ
方向へバランス良く駆動されることになる。
【００４４】また、振動子本体１１をＸ方向へ効率良く
曲げ振動させるためには、電極１５ａと１５ｂの間およ
び電極１６ａと１６ｂの間の各部分の歪み量よりも、側
面１１ｃでの各部分の歪み量が大きい方が良い。これを
実現するためには、駆動時に側面１１ｃの各部分での電
界の強度を、電極１５ａと１５ｂの間および電極１６ａ
と１６ｂの間の各部分での電界の強度よりも大きくすれ
ばよい。そのためには、振動子本体１１のＹ方向の厚さ
寸法Ｌ2を、Ｘ方向の幅寸法２・Ｌ1よりも短くし、図１
（Ａ）の誘電分極形成時に、電極１５ａに＋Ｖ、電極１
６ａに−Ｖの電圧を印加すれば、電極１５ａと１６ａ間
での圧電材料の分極率を高くでき、駆動時に作用する電
界を大きくできて、大きな歪みを発生することが可能に
なる。
曲げ振動させるためには、電極１５ａと１５ｂの間およ
び電極１６ａと１６ｂの間の各部分の歪み量よりも、側
面１１ｃでの各部分の歪み量が大きい方が良い。これを
実現するためには、駆動時に側面１１ｃの各部分での電
界の強度を、電極１５ａと１５ｂの間および電極１６ａ
と１６ｂの間の各部分での電界の強度よりも大きくすれ
ばよい。そのためには、振動子本体１１のＹ方向の厚さ
寸法Ｌ2を、Ｘ方向の幅寸法２・Ｌ1よりも短くし、図１
（Ａ）の誘電分極形成時に、電極１５ａに＋Ｖ、電極１
６ａに−Ｖの電圧を印加すれば、電極１５ａと１６ａ間
での圧電材料の分極率を高くでき、駆動時に作用する電
界を大きくできて、大きな歪みを発生することが可能に
なる。
【００４５】
【発明の効果】以上のように本発明では、振動子本体の
表面と裏面に誘電分極を形成するのみならず、表面と裏
面の電極間にも誘電分極を形成しているため、振動駆動
時に歪みが振動のモーメントに大きく寄与するようにな
り、振動駆動効率が向上される。特に、振動子本体の幅
方向の両縁部において、厚み方向への誘電分極を形成し
ておくと、駆動時に中立面から離れた位置での歪みが大
きくなり、低電力で大きな振幅の振動を生じさせること
が可能になる。
表面と裏面に誘電分極を形成するのみならず、表面と裏
面の電極間にも誘電分極を形成しているため、振動駆動
時に歪みが振動のモーメントに大きく寄与するようにな
り、振動駆動効率が向上される。特に、振動子本体の幅
方向の両縁部において、厚み方向への誘電分極を形成し
ておくと、駆動時に中立面から離れた位置での歪みが大
きくなり、低電力で大きな振幅の振動を生じさせること
が可能になる。
【００４６】また上記振動子本体を使用した振動型ジャ
イロスコープでは、低電力で効率の良い振動駆動が可能
になる。
イロスコープでは、低電力で効率の良い振動駆動が可能
になる。
【図１】振動型ジャイロスコープの各振動子本体の誘電
分極の第１実施例を示す図３のＩ矢視の端面図であり、
（Ａ）は誘電分極を形成する際に各電極に与える電圧を
示し、（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は各振動子本体をＸ方向へ駆
動する際の各電極への交流駆動電圧の付与方法を示す、
分極の第１実施例を示す図３のＩ矢視の端面図であり、
（Ａ）は誘電分極を形成する際に各電極に与える電圧を
示し、（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は各振動子本体をＸ方向へ駆
動する際の各電極への交流駆動電圧の付与方法を示す、
【図２】誘電分極の第２実施例を示す端面図であり、
（Ａ）は誘電分極を形成する際に各電極に与える電圧を
示し、（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は各振動子本体をＸ方向へ駆
動する際の各電極への交流駆動電圧の付与方法を示す、
（Ａ）は誘電分極を形成する際に各電極に与える電圧を
示し、（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は各振動子本体をＸ方向へ駆
動する際の各電極への交流駆動電圧の付与方法を示す、
【図３】３脚型の振動型ジャイロスコープを示す斜視
図、
図、
【図４】図１に示す振動子本体１１の拡大端面図、
【図５】（Ａ）（Ｂ）は互いに位相が１８０度相違する
交流駆動電圧の波形図、
交流駆動電圧の波形図、
【図６】従来の圧電振動子の分極方向を示すものであ
り、（Ａ）は誘電分極を形成する際の電圧印加を示す説
明図、（Ｂ）は駆動時の説明図、
り、（Ａ）は誘電分極を形成する際の電圧印加を示す説
明図、（Ｂ）は駆動時の説明図、
１０ 圧電材料の板
１１、１２ 振動子本体
１１ａ、１２ａ 表面
１１ｂ、１２ｂ 裏面
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ 表面の電極
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ 裏面の電極
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ 表面の電極
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ 裏面の電極
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平２−36776（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−83671（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−139953（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−327362（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−44315（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−200428（ＪＰ，Ａ)
特開 昭49−51891（ＪＰ，Ａ)
近野正，圧電形の振動ジャイロ・方向
センサー，昭和61年度文部省科学研究費
補助金（一般研究（Ｂ））研究成果報告
書（課題番号Ｎｏ60460142），日本,
1987年 ３月31日，41頁図16（ａ）、45
頁図11（ｄ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01C 19/56
G01P 9/04
H03H 9/00 - 9/76
H01L 41/00 - 41/26
Claims (5)
- 【請求項１】 外部から与えられる電界によって分極の
形成が可能な圧電セラミックで形成された断面が四角形
で且つ縦長の振動子本体を有し、この振動子本体の互い
に対向する表面および裏面のそれぞれの面に、振動子本
体の縦方向に延びる中心線の両側に位置して前記縦方向
と直交する方向である幅方向に間隔を開けて平行に配置
され且つ縦方向に延びる対を成す電極が形成されている
振動型ジャイロスコープにおいて、 前記振動子本体を形成する圧電セラミック内では、前記
表面と前記裏面に沿って且つ前記幅方向に向けて分極が
施されているとともに、前記表面の電極と前記裏面の電
極との間で、圧電セラミックの厚み方向に向けて分極が
施されており、 前記表面に形成された対を成す電極に同じ位相の交流駆
動電力が与えられて、前記振動子本体に、前記表面およ
び裏面の面に沿う方向で且つ前記幅方向が振幅方向とな
る振動が励起され、前記裏面に形成された対を成す電極
が検出用電極として用いられ、前記圧電振動子が振動し
ながら回転系内に置かれたときに、コリオリ力により前
記振動子本体に与えられる振動成分が、前記検出用電極
により検出されることを特徴とする振動型ジャイロスコ
ープ。 - 【請求項２】 前記表面と前記裏面では、振動子本体の
縦方向に延びる両縁部に沿って電極が形成されている請
求項１記載の振動型ジャイロスコープ。 - 【請求項３】 前記圧電セラミック内では、前記表面に
沿う分極の形成方向と、前記裏面に沿う分極の形成方向
が、幅方向において互いに逆向きである請求項１または
２記載の振動型ジャイロスコープ。 - 【請求項４】 前記圧電セラミック内では、前記厚み方
向に向かう分極の形成方向が、前記幅方向の両端におい
て互いに逆向きである請求項１または２記載の振動型ジ
ャイロスコープ。 - 【請求項５】 １つの板状の圧電セラミックに、３個の
前記振動子本体が互いに平行に分離して形成されてお
り、個々の振動子本体の前記表面に沿う分極方向と裏面
に沿う分極方向が互いに逆向きで、前記厚み方向に向か
う分極方向が前記幅方向の両端において互いに逆向きで
あり、且つ前記分極方向は両側に位置する２個の振動子
本体で同じ向きで、中央の振動子本体で前記両側の振動
子本体と逆向きであり、 圧電セラミックの前記表面において、３個の前記振動子
本体のそれぞれに設けられた前記対を成す電極に同じ位
相の交流電力が与えられて、両側の振動子本体に、前記
表面および裏面の面に沿う方向で且つ前記幅方向が振幅
方向となる振動が励起され、中央の振動子本体に、前記
面に沿う方向で且つ前記両側の振動子と逆の方向の振動
が励起され、いずれかの振動子本体の裏面に形成された対を成す電極
が検出用電極として用いられる 請求項１ないし４のいず
れかに記載の振動型ジャイロスコープ。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP22341795A JP3369033B2 (ja) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | 振動型ジャイロスコープ |
| US08/706,201 US5942839A (en) | 1995-08-31 | 1996-08-30 | Piezoelectric vibrator and vibratory gyroscope using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22341795A JP3369033B2 (ja) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | 振動型ジャイロスコープ |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0968434A JPH0968434A (ja) | 1997-03-11 |
| JP3369033B2 true JP3369033B2 (ja) | 2003-01-20 |
Family
ID=16797823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22341795A Expired - Fee Related JP3369033B2 (ja) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | 振動型ジャイロスコープ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5942839A (ja) |
| JP (1) | JP3369033B2 (ja) |
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| US6457358B1 (en) | 1999-03-18 | 2002-10-01 | Board Of Regents Of The University Of Nebraska | Tubular coriolis force driven piezoelectric gyroscope system, and method of use |
| US6777857B1 (en) | 1999-03-18 | 2004-08-17 | Board Of Regents Of The University Of Nebraska | Piezoelectric gyroscope system, and method of use |
| JP2000337881A (ja) * | 1999-05-28 | 2000-12-08 | Alps Electric Co Ltd | ジャイロスコープの駆動検出装置 |
| JP2004101255A (ja) * | 2002-09-06 | 2004-04-02 | Toyo Commun Equip Co Ltd | 圧電体振動ジャイロセンサ |
| JP4636086B2 (ja) | 2005-11-21 | 2011-02-23 | 株式会社村田製作所 | 振動子およびその製造方法 |
| US7673512B2 (en) * | 2006-10-30 | 2010-03-09 | Sony Corporation | Angular velocity sensor and electronic device |
| CN101173957B (zh) * | 2006-10-30 | 2011-12-21 | 索尼株式会社 | 角速度传感器及电子机器 |
| CN103398707B (zh) * | 2013-05-14 | 2015-11-18 | 东南大学 | 一种三片组装式硅基超薄微半球谐振陀螺仪及其制备方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JPS5440589A (en) * | 1977-09-07 | 1979-03-30 | Seiko Epson Corp | Crystal vibrator of tuning fork type |
| JPS54102889A (en) * | 1978-01-26 | 1979-08-13 | Seiko Epson Corp | Crystal oscillator of diapason type |
| EP0636860B1 (en) * | 1992-11-17 | 1998-01-28 | Citizen Watch Co. Ltd. | Angular velocity detector circuit |
| JPH0783671A (ja) * | 1993-07-22 | 1995-03-28 | Yoshiro Tomikawa | 振動型ジャイロスコープ |
| JPH0894362A (ja) * | 1994-09-20 | 1996-04-12 | Yoshiro Tomikawa | 振動型ジャイロスコープ |
| US5708320A (en) * | 1994-10-28 | 1998-01-13 | Alps Electric Co., Ltd | Vibratory gyroscope |
| DE69628981T2 (de) * | 1995-04-04 | 2004-01-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma | Drehgeschwindigkeitssensor |
| EP0791804B1 (en) * | 1995-09-08 | 2004-11-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd | Angular velocity sensor |
-
1995
- 1995-08-31 JP JP22341795A patent/JP3369033B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-08-30 US US08/706,201 patent/US5942839A/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 近野正，圧電形の振動ジャイロ・方向センサー，昭和６１年度文部省科学研究費補助金（一般研究（Ｂ））研究成果報告書（課題番号Ｎｏ６０４６０１４２），日本，１９８７年 ３月３１日，４１頁図１６（ａ）、４５頁図１１（ｄ） |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0968434A (ja) | 1997-03-11 |
| US5942839A (en) | 1999-08-24 |
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