JP3751745B2

JP3751745B2 - Vibrator, vibratory gyroscope and measuring method of rotational angular velocity

Info

Publication number: JP3751745B2
Application number: JP06925498A
Authority: JP
Inventors: 菊池　　尊行; 庄作郷治; 幸久大杉; 隆雄相馬
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1998-03-05
Filing date: 1998-03-05
Publication date: 2006-03-01
Anticipated expiration: 2018-03-05
Also published as: JPH11248465A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転系内の回転角速度を検出するために使用される角速度センサに用いられる振動子、振動型ジャイロスコープおよび回転角速度の測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、回転系内の回転角速度を検出するための角速度センサとして、圧電体を用いた振動型ジャイロスコープが、航空機や船舶、宇宙衛星などの位置の確認用として利用されてきた。最近では、民生用の分野としてカーナビゲーションや、ＶＴＲやスチルカメラの手振れの検出などに使用されている。
【０００３】
このような圧電振動型ジャイロスコープは、振動している物体に角速度が加わると、その振動と直角方向にコリオリ力が生じることを利用している。そして、その原理は力学的モデルで解析される（例えば、「弾性波素子技術ハンドブック」、オーム社、第４９１〜４９７頁）。そして、圧電型振動ジャイロスコープとしては、これまでに種々のものが提案されている。例えば、スペリー音叉型ジャイロスコープ、ワトソン音叉型ジャイロスコープ、正三角柱型音片ジャイロスコープ、円筒型音片ジャイロスコープ等が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の振動子においては、感度は必ずしも高くなかった。また、駆動振動に付随して発生する種々のノイズの中に検出振動が含まれてしまい、検出振動の振幅の寄与を検出信号から正確に分離することが困難であり、この観点からも感度が低く、また信号／雑音比率が低かった。
【０００５】
本発明の課題は、新しい原理によって、回転系の回転角速度を検出するのに使用できる振動子および振動型ジャイロスコープを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、（１）所定面内に延びる振動子であって、この振動子が枠部を備えており、この枠部の内側に中空部が形成され、駆動振動系のそれぞれが、枠部から中空部へ突出する支持部と、支持部の先端側から支持部に直交する方向に延びる２つの屈曲振動片と、を備える２つの駆動振動系であって、振動子の重心を中心として互いに２回対称の位置に設けられており、前記所定面内に屈曲振動する２つの駆動振動系と、検出振動系それぞれが、枠部から中空部へ突出する４つの検出振動片からなり、そのうちの２対の検出振動片のそれぞれが、振動子の重心を中心として互いに２回対称の位置に設けられている４つの検出振動系と、を備えることを特徴とするか、（２）所定面内に延びる振動子であって、この振動子が基部を備えており、駆動振動系のそれぞれが、基部の周縁部から突出する支持部と、支持部の先端側から支持部に直交する方向に延びる２つの屈曲振動片と、を備える４つの駆動振動系であって、そのうちの２対の駆動振動系のそれぞれが、振動子の重心を中心として互いに２回対称の位置に設けられており、前記所定面内に屈曲振動する４つの駆動振動系と、検出振動系それぞれが、４つの駆動振動系の間に設けられ、基部の周縁部から突出する４つの検出振動片からなり、そのうちの２対の検出振動片のそれぞれが、振動子の重心を中心として互いに２回対称の位置に設けられている４つの検出振動系と、を備えることを特徴とするか、（３）所定面内に延びる振動子であって、この振動子が基部を備えており、駆動振動系のそれぞれが、基部の周縁部から突出する支持部と、支持部の先端側から支持部に直交する方向に延びる２つの屈曲振動片と、を備える２つの駆動振動系であって、振動子の重心を中心として互いに２回対称の位置に設けられており、前記所定面内に屈曲振動する２つの駆動振動系と、第１の検出振動系それぞれが、各駆動振動系の支持部とは垂直な方向に向かって、基部の周縁部から突出する４つの検出振動片からなり、そのうちの２対の検出振動片のそれぞれが、振動子の重心を中心として互いに２回対称の位置に設けられている４つの第１の検出振動系と、第２の検出振動系それぞれが、４つの検出振動系のうち対となる２つの検出振動系の間のそれぞれに、各駆動振動系の支持部とは垂直な方向に設けられた２つの検出振動片からなり、振動子の重心を中心として互いに２回対称の位置に設けられている２つの検出振動系と、を備えることを特徴とするか、（４）所定面に延びる振動子であって、この振動子が基部を備えており、駆動振動系のそれぞれが、基部の周縁部から突出する支持部と、支持部の先端側から支持部に直交する方向に延びる屈曲振動片と、を備える４つの駆動振動系であって、そのうちの２対の駆動振動系のそれぞれが、振動子の重心を中心として互いに２回対称の位置に設けられており、前記所定面内に屈曲振動する４つの駆動振動系と、第１の検出振動系それぞれが、一方の対の駆動振動系の支持部とは垂直な方向に向かって、基部の周縁部から突出する４つの検出振動片からなり、そのうちの２対の検出振動片のそれぞれが、振動子の重心を中心として互いに２回対称の位置に設けられている４つの検出振動系と、第２の検出振動系それぞれが、他方の対の駆動振動系の支持部とは垂直な方向に向かって、基部の周縁部から突出する４つの検出振動片からなり、そのうちの２対の検出振動片のそれぞれが、振動子の重心を中心として互いに２回対称の位置に設けられている４つの検出振動系と、を備えていることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、所定面に平行に延びる回転軸を中心とする回転成分の回転角速度を検出するための振動型ジャイロスコープであって、前記の振動子を備えており、第一の振動系と第二の振動系との一方に設けられている励振手段と、第一の振動系と第二の振動系との他方に設けられている検出手段とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、所定面に平行に延びる回転軸を中心とする回転成分の回転角速度を検出する方法であって、前記の振動子を使用し、第一の振動系と第二の振動系との一方に駆動振動を励振し、この駆動振動に応じて振動子に励起される検出振動のうち、第一の振動系と第二の振動系との他方に現れる振動成分を検出することを特徴とする。
【０００９】
本発明者は、振動型ジャイロスコープに使用できる振動子の振動原理について基礎研究を行ってきたが、この過程で、新しい原理に基づく振動子および振動型ジャイロスコープを開発することに成功した。この点について、図１−図３の一実施形態を参照しつつ、説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態に係る圧電単結晶製の振動子１Ａを備えた振動型ジャイロスコープを、概略的に示す斜視図である。図２（ａ）は、検出電極の形態を示す回路図であり、図２（ｂ）は、駆動電極の形態を示す回路図であり、図３は、振動子１Ａの検出振動の形態を示す斜視図である。
【００１１】
ここで、Ｏは、Ｚ軸と振動子の所定面との交点であり、ＧＯは振動子の全体の重心（非振動時）であり、ＧＤは駆動振動系の振動の全体の重心である。
【００１２】
振動子１Ａの基部２Ａは、振動子の重心ＧＯを中心として、例えば２回対称の長方形をしている。基部２Ａの周縁部から、二つの第一の振動系３Ａ、３Ｂ（本例では駆動振動系）が突出している。各振動系３Ａ、３Ｂとは垂直な方向に向かって、四つの第二の振動系６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ（本例では検出振動系）が突出している。各振動系は互いに分離されており、基部２Ａを介して連結されている。
【００１３】
駆動振動系３Ａ、３Ｂは、基部２Ａの周縁部から突出する支持部５と、支持部５の先端側から支持部５に直交する方向に延びる屈曲振動片４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄを備えている。検出振動系６Ａ−６Ｄは、それぞれ屈曲振動片からなる。
【００１４】
屈曲振動片６Ａ−６Ｄには、図２（ａ）に示すような検出電極８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄが設けられており、各検出電極は検出端子に接続されている。屈曲振動片４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄには、それぞれ、図２（ｂ）に示すような駆動電極７Ａ、７Ｂが設けられており、これらは交流電源に接続されている。
【００１５】
各駆動電極７Ａ、７Ｂに交流電圧を印加し、振動子１Ａの各屈曲振動片に、Ｘ軸方向の振動ＡＸを励振する。ここで、駆動振動系３Ａにおける振動と、駆動振動系３Ｂにおける振動とが逆相になるようにする。この状態で、振動子１Ａを、ΩＹで示すようにＹ軸を中心として回転させると、図３に示すように、各屈曲振動片に、Ｚ軸方向の振動ＢＺが励起される。これに対応して、各屈曲振動片６Ａ−６Ｄには、Ｚ軸方向の検出振動ＣＺが励振される。屈曲振動片６Ａ、６Ｂにおける振動と、屈曲振動片６Ｃ、６Ｄにおける振動とは、逆相になる。各屈曲振動片による歪みを、検出電極６Ａ−６Ｄによって検出する。
【００１６】
従来の振動型ジャイロスコープにおいては、いずれも駆動振動アームの駆動振動が、何らかの形で検出アームにも歪みとして影響を及ぼし、検出信号にノイズを発生させていた。本発明によれば、このような、検出信号に不可避的に発生していたノイズを、抑制ないし防止することができる。この点で、本発明は、振動型ジャイロスコープに内在していた根本的な問題点を解決したものである。
【００１７】
本発明においては、振動子が所定面内に延びているが、これは厳密に幾何学的意味で所定面内に延びていることを言うものではなく、本技術分野において常識的な値、即ち、厚さにして１ｍｍ以下の範囲内に振動子が形成されていることを意味する。
【００１８】
第一の振動系は、好ましくは、基部から突出する支持部と、この支持部に対して交差する方向に向かって延びる屈曲振動片とを備えている。この場合、交差角度は、４５°〜１３５°とすることが好ましく、７０−１００゜が特に好ましく、垂直が一層好ましい。この角度が変化すると、各屈曲振動片４Ａ−４Ｄの振動の振動モードの固有共振周波数は、若干変化する。
【００１９】
本発明の振動子は、少なくとも所定面に沿って延びる回転軸、即ちＸ軸またはＹ軸を中心として回転させるのに使用できる。
【００２０】
特に好ましくは、第一の振動系３Ａ、３Ｂが複数設けられており、各Ｘ軸振動系が、振動子の重心ＧＯを中心として互いに回転対称の位置に設けられている。例えば、図１においては、第一の振動系３Ａと３Ｂとは、振動子の重心ＧＯを中心として２回対称である。
【００２１】
ここで、各振動系が重心ＧＯを中心として回転対称の位置にあるとは、重心ＧＯを中心として、問題とする複数の振動系がそれぞれ所定面内で同じ所定角度離れている状態を意味する。従って、一つの振動系を所定面内で所定角度回転させる操作を行うと、他の振動系の位置に位置する。図１においては、第一の振動系３Ａと３Ｂとは、１８０°離れているので、振動系３Ａを１８０°回転させる操作を行うと、振動系３Ｂの位置にくる。
【００２２】
回転対称は、具体的には２回対称、３回対称、４回対称であることが好ましい。また、複数の駆動振動系を、重心ＧＯを中心として回転対称の位置に設けることによって、特に比較的微小な検出振動への影響を抑制できることから、効果が大きい。
【００２３】
また、第二の振動系を複数設け、各第二の振動系を、重心ＧＯを中心として互いに回転対称の位置に設けることが好ましい。例えば、図１においては、検出振動系６Ａと６Ｄ、６Ｂと６Ｃとは、それぞれ、重心ＧＯを中心として二回対称の位置に設けられている。
【００２４】
また、特に駆動振動系（好ましくは第一の振動系３Ａ、３Ｂ）の全体の重心ＧＤが、重心ＧＯの近傍領域に位置していることが好ましく、これによって検出振動系（好ましくは第二の振動系６Ａ−６Ｄ）への影響を抑制できる。これは、各駆動振動系３Ａと３Ｂとの振動成分が、相殺し合うことを意味している。
【００２５】
駆動振動の重心ＧＤが、振動子の重心ＧＯの近傍領域に位置しているとは、具体的には、実質的に重心ＧＯ上に位置していてもよいが、重心ＧＯから直径１ｍｍの円内に存在していることを意味する。
【００２６】
本発明者は、図１−図３の振動子について、駆動振動および検出振動モードが振動子の全体に及ぼす影響を調べるため、有限要素法による固有モード解析を実施した。振動子１Ａを水晶によって作製し、振動子の各点の振動の振幅を、最大振動振幅点に対する比率の分布として求めた。
【００２７】
図４には、振動子の各点の駆動振動モードにおける最大振動時の振幅の相対比率を示し、図５には、振動子の各点の検出振動モードにおける最大振動時の振幅の相対比率を示している。図４および図５において、それぞれ色の異なる領域は、各別に異なる最大振動振幅点との比率の領域を示す。橙色の部分が、振幅が最小の領域となる。
【００２８】
図４によると、各支持部５の基部２Ａに対する接続部分の近辺では、各駆動振動系の振動に伴って引っ張り応力が加わり、変形が見られる。しかし、この変形の影響は、各駆動振動系３Ａと３Ｂとが、重心ＧＯを中心として２回対称の位置に配置されていることから、基部内において互いに相殺し合う。このため、基部の中心Ｏ付近、そして駆動振動系に挟まれた検出振動系６Ａ−６Ｄにおいては、駆動振動による影響が見られなくなっている。
【００２９】
図５によると、各駆動振動系３Ａと３Ｂとから基部２Ａに加わる影響が相殺し合っている。しかも、各検出振動系６Ａ−６Ｄから基部２Ａに加わる影響も、各検出振動系が、それぞれ重心ＧＯを中心として２回対称の位置に配置されていることから、基部２Ａ内において互いに相殺し合う。
【００３０】
これらの結果、図１において、基部２Ａの中心を含む広範な領域９Ａ内において、駆動振動および検出振動による影響が見られなくなっている。
【００３１】
本発明の好適例においては、検出振動の幅が最小の領域内において（更に好ましくは駆動振動の幅が最小の領域内において）、振動子を支持し、固定する。これによって、コリオリの力により発生する検出振動を減衰させることなく効果的に発生させることができ、検出振動のＱ値が高くなり、感度を上昇させることができる。コリオリの力により発生する検出振動は、振動が小さいため、感度を上昇させるためには、検出振動の振幅が最小の領域内で振動子を支持することが、特に効果的である。
【００３２】
そして、本例では、図３、図４から、駆動振動の振幅が最小の領域と検出振動の振幅が最小の領域とが、図１に示すように、基部２Ａ内の広範な領域９Ａに存在していることが判明しているので、この領域９Ａ内を支持し、固定する。また、一般的には、振動子の重心ＧＯの近傍領域９Ｂ内を支持する。
【００３３】
この際、振動子を支持する具体的方法については特に限定せず、あらゆる支持方法、固定方法を採用できる。例えば、圧電材料の接着方法として公知のあらゆる接着方法を使用できる。その一例として、領域９Ａ、９Ｂ内に所定の支持孔を設け、支持孔内に、何らかの支持具を挿入して振動子を固定できる。例えば、振動子を支持するための治具から支持具を突出させ、支持具を支持孔内に挿入し、固定できる。支持具を支持孔中に挿入し、固定する際には、支持具の表面にメタライズ層を設け、および／または支持孔の内周面にメタライズ層を設け、次いで支持具と支持孔の内周面とをハンダ付け又はロウ付けする。あるいは、支持具と支持孔との間に樹脂を配することにより、振動子を固定できる。
【００３４】
この支持孔は、振動子を貫通していてもよく、また振動子を貫通していなくともよい。支持孔が、振動子を貫通する貫通孔である場合には、支持孔に支持具を貫通させることもできるが、支持具を貫通させなくともよい。
【００３５】
また、振動子に支持孔を設けない場合には、振動子の領域９Ａ、９Ｂの表面および／または裏面に、支持具をハンダ付け、あるいは樹脂によって接着できる。
【００３６】
また、本例の振動子および振動型ジャイロスコープにおいては、図４、図５におけるように、駆動振動時の振動子の微小変位部分内に振動子の重心ＧＯが位置している。ここで、駆動振動時の振動子の微小変位部分とは、駆動振動時の最大振幅の１／１０００以下の振幅を有する部分を言う。
【００３７】
本発明の振動型ジャイロスコープにおいては、第一の振動系と第二の振動系との一方を振動させ、ここで、振動子が回転していないときには、第一の振動系と第二の振動系との他方が実質的に振動しないことが好ましい。振動系が実質的に振動しないとは、例えば駆動振動を励起したときの検出振動系の振動の振幅が、駆動振動の最大振幅の１０００分の１以下である場合を含む。
【００３８】
本発明の振動子の材質等について述べる。本発明の振動子の全体を、同一の圧電単結晶によって形成することができる。この場合には、まず圧電単結晶の薄板を作製し、この薄板をエッチング、研削により加工することによって、振動子を作製できる。振動子の各部分は、別の部材によってそれぞれ形成することもできるが、一体で構成することが好ましい。
【００３９】
平板形状の材料、例えば水晶等の圧電単結晶の平板状の材料から、エッチングプロセスによって振動子を形成する場合には、振動子の各屈曲振動片等の各構成片に特定形状の突起、例えば細長い突起が生成することがある。このような突起は、厳密には設計時に予定された振動子の対称性を低下させる原因となる。しかし、この突起は存在していても良く、突起の高さは小さい方が好ましいが、突起の高さが振動子の構成片の幅の１／５以下であれば一般に問題なく使用できる。他の製造上の原因による突起以外の非対称部分が振動子に存在する場合にも同様である。
【００４０】
なお、このように突起などが振動子に存在する場合には、エッチング加工後に、この突起の一部をレーザー加工等によって削除することによって、または振動子の突起以外の部分をレーザー加工等によって削除することによって、調整できる。これによって、環状振動系の全体の重心、屈曲振動片の重心、駆動振動系の全体の重心、検出振動系の全体の重心の各位置を調整し、これらが、振動子全体の重心ＧＯの近傍領域内に位置するようにできる。
【００４１】
振動子の材質は特に限定するものでないが、水晶、ＬｉＮｂＯ₃ 、ＬｉＴａＯ₃ 、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体（Ｌｉ（Ｎｂ，Ｔａ）Ｏ₃ ）単結晶、ホウ酸リチウム単結晶、ランガサイト単結晶等からなる圧電単結晶を使用することが好ましい。
【００４２】
前記した単結晶の中では、ＬｉＮｂＯ₃ 単結晶、ＬｉＴａＯ₃ 単結晶、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体単結晶が、電気機械結合係数が特に大きい。また、ＬｉＮｂＯ₃ 単結晶とＬｉＴａＯ₃ 単結晶とを比較すると、ＬｉＴａＯ₃ 単結晶の方がＬｉＮｂＯ₃ 単結晶よりも電気機械的結合係数が一層大きく、かつ温度安定性も一層良好である。
【００４３】
本発明の振動子を圧電性材料によって形成した場合には、この振動子に駆動電極および検出電極を設ける。圧電性材料としては、圧電単結晶の他に、ＰＺＴ等の圧電セラミックスがある。
【００４４】
また、本発明の振動子を、エリンバー等の恒弾性金属によって形成することもできる。この場合には、振動子の所定箇所に圧電体を取り付ける必要がある。
【００４５】
本発明の振動子は、圧電材料や恒弾性合金の他に、シリコンマイクロマシンにおいて使用されるように、シリコン半導体プロセスによって形成することもできる。この場合には、振動子を駆動する際には、静電力等を利用する。
【００４６】
具体的には静電検出電極を利用できる。また、静電検出電極のかわりに、特定の金属がドープされた半導体ドーピング領域を設け、この半導体ドーピング領域によってピエゾ抵抗素子を構成できる。この場合には、振動子が回転するときに、各屈曲振動片の各ピエゾ抵抗素子に加わる応力による抵抗値の変化を測定し、回転角速度の指標として検出する。
【００４７】
本発明の振動子は、前記した基部、第一の振動系、第二の振動系とは別体の固定辺部を設け、この固定辺部を支持することができる。例えば、図６の振動子１Ｂにおいては、基部２Ａのうち、第二の振動系の屈曲振動片６Ａと６Ｃとの間、および屈曲振動片６Ｂと６Ｄとの間に、それぞれ突出部１８を設け、各突出部１８を、それぞれ固定辺部１２に対して接続している。こうした突出部および固定辺部は、後述する図７−図１１のような各振動子に対して適用することもできる。
【００４８】
本発明の好適な形態においては、図１に示すように、振動子が基部を備えており、基部内に振動子の重心が位置しており、第一の振動系と第二の振動系との一方または双方が基部の周縁部から延びている。また、本発明の他の好適な形態においては、例えば図７に示すように、振動子が枠部を備えており、枠部の内側に中空部が形成されており、枠部の内側に第一の振動系と第二の振動系との一方または双方が延びている。
【００４９】
振動子１Ｃにおいては、枠部１５の内側に中空部１７が形成されており、枠部１５の内側へと向かって、各振動系が突出している。中空部１７内に振動子の重心ＧＯ、駆動振動系の全体の重心ＧＤがある。
【００５０】
枠部１５の内側から、二つの第一の振動系３Ｅ、３Ｆが突出している。駆動振動系３Ｅ、３Ｆは、枠部の内側周縁から突出する支持部５と、支持部５の先端側から支持部５に直交する方向に延びる屈曲振動片４Ｉ、４Ｊ、４Ｋ、４Ｌを備えている。各屈曲振動片４Ｉ−４Ｌの駆動振動の方向とは垂直な方向に向かって、四つの第二の振動系６Ｉ、６Ｊ、６Ｋ、６Ｌが突出している。第二の振動系は、それぞれ屈曲振動片からなる。各振動系は互いに分離されており、枠部１５を介して連結されている。
【００５１】
駆動振動系の各屈曲振動片４Ｉ−４Ｌに、Ｘ軸方向の駆動振動ＡＸを励振する。ここで、駆動振動系３Ｅにおける振動と、駆動振動系３Ｆにおける振動とが、逆相になるようにする。この状態で、振動子１Ｃを、ΩＹで示すようにＹ軸を中心として回転させると、各屈曲振動片４Ｉ−４Ｌに、Ｚ軸方向の振動ＢＺが励起される。これに対応して、各屈曲振動片６Ｉ−６Ｌには、Ｚ軸方向の検出振動ＣＺが励振される。
【００５２】
本発明の振動型ジャイロスコープの一実施形態においては、第一の振動系が、Ｘ軸振動系とＹ軸振動系を含んでおり、Ｘ軸振動系が、所定面内に延びるＸ軸方向に振動する振動成分を含んでおり、Ｙ軸振動系が、所定面内に延び、Ｘ軸に直交するＹ軸方向に振動する振動成分を含んでいる。この場合には、Ｘ軸を中心とする回転角速度を検出するために、Ｙ軸振動系の振動と第二の振動系の面垂直振動成分との関係を利用し、Ｙ軸を中心とする回転角速度を検出するために、Ｘ軸振動系の振動と第二の振動系の面垂直振動成分との関係を利用できる。図８、図１０−図１１は、この実施形態を実現するものである。
【００５３】
図８の振動子１Ｄの基部２Ｂは、円板形状をしている。基部２Ｂの周縁部から、４つの第一の振動系３Ａ−３Ｄ（本例では駆動振動系）が突出している。各第一の振動系の間に、四つの第二の振動系６Ｅ、６Ｆ、６Ｇ、６Ｈ（本例では検出振動系）が突出している。各振動系は互いに分離されており、基部２Ｂを介して連結されている。
【００５４】
駆動振動系３Ａ−３Ｄは、それぞれ、基部２Ｂの周縁部から突出する支持部５と、支持部５の先端側から支持部５に直交する方向に延びる屈曲振動片４Ａ−４Ｈを備えている。各検出振動系６Ｅ−６Ｈは、それぞれ屈曲振動片からなる。
【００５５】
Ｙ軸を中心とする回転成分の回転角速度を検出するときには、各屈曲振動片４Ａ−４Ｄに、Ｘ軸方向の振動ＡＸを励振する。即ち、駆動振動系３Ａ、３Ｂは、Ｘ軸振動系として使用する。駆動振動系３Ａにおける振動と、駆動振動系３Ｂにおける振動とが、逆相になるようにし、駆動振動系全体の重心ＧＤが、振動子全体の重心ＧＯの近傍領域９Ｂ内に位置するようにする。この状態で、振動子１Ｄを、ΩＹで示すようにＹ軸を中心として回転させると、各屈曲振動片４Ａ−４Ｄに、Ｚ軸方向の振動ＢＺが励起される。これに対応して、各屈曲振動片６Ｅ−６Ｈには、Ｚ軸方向の検出振動ＣＺが励振される。
【００５６】
Ｘ軸を中心とする回転成分の回転角速度を検出するときには、各屈曲振動片４Ｅ、４Ｆ、４Ｇ、４Ｈにおいて、Ｙ軸方向の振動ＡＹを励振する。即ち、駆動振動系３Ｃ、３Ｄは、Ｙ軸振動系として使用する。駆動振動系３Ｃにおける振動と、駆動振動系３Ｄにおける振動とが、逆相になるようにし、駆動振動の重心ＧＤが、振動子の重心ＧＯの近傍領域に位置するようにする。この状態で、振動子１Ｄを、ΩＸで示すようにＸ軸を中心として回転させると、各屈曲振動片４Ａ−４Ｄに、Ｚ軸方向の振動ＢＺが励起される。これに対応して、各屈曲振動片６Ｅ−６Ｈには、Ｚ軸方向の検出振動ＣＺが励振される。
【００５７】
本発明の一実施形態においては、振動子が第三の振動系を備えており、第三の振動系の重心の振動が、振動子全体の重心を中心としたときに、所定面内で周方向に振動する周方向振動成分を含んでいる。この振動子を使用すると、第一の振動系の面内振動成分と第三の振動系の面内振動成分との関係を利用し、Ｚ軸を中心とする回転角速度を検出できる。ここで、振動子が回転していないときには、第三の振動系が実質的に振動しない。振動系が実質的に振動しないとは、第三の振動の振幅が、駆動振動の最大振幅の１０００分の１以下である場合を含む。
【００５８】
図９に示す振動子１Ｅは、この実施形態に係るものである。ただし、振動子１Ｅにおいて、第一の振動系３Ａ、３Ｂ、第二の振動系６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄの形態およびその動作は、図１に示したものと同様である。振動子１Ｅにおいては、振動系６Ａと６Ｃとの間に、第三の振動系１０Ａが突出しており、各振動系６Ｂと６Ｄとの間に、第三の振動系１０Ｂが突出している。
【００５９】
Ｙ軸を中心とする回転成分ΩＹの回転角速度は、前述のようにして測定する。また、振動子１Ｅを、ΩＺで示すようにＺ軸を中心として回転させると、各屈曲振動片４Ａ−４Ｄには、Ｘ軸およびＺ軸の双方に対して垂直な方向のコリオリ力が作用し、これによって支持部５に対して矢印ＤＹで示すような屈曲振動が励振される。これに対応して、各屈曲振動片１０Ａ、１０Ｂには、Ｘ軸方向の検出振動ＥＸが励振される。
【００６０】
図１０の振動子１Ｆにおいては、基部２Ａの周縁部の各辺の中央部から、四つの振動系３Ｇ、３Ｈ、３Ｉ、３Ｊ（１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ）が突出している。振動系３Ｉ、３Ｊの各支持部５と平行に、これらと同じ辺から、四つの屈曲振動片６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄが突出しており、それぞれ第二の振動系を構成している。振動系３Ｇ、３Ｈの支持部５と平行に、これらと同じ辺から、四つの屈曲振動片６Ｎ、６Ｐ、６Ｑ、６Ｒが突出しており、それぞれ第二の振動系を構成している。各振動系は互いに分離されており、基部２Ａを介して連結されている。
【００６１】
各振動系３Ｇ、３Ｈ、３Ｉ、３Ｊは、基部１Ａの周縁部から突出する支持部５と、支持部５の先端側から支持部５に直交する方向に延びる屈曲振動片４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｎ、４Ｐ、４Ｑ、４Ｒを備えている。
【００６２】
振動系３Ｇ、３Ｈを駆動振動系（Ｘ軸振動系）として使用し、振動系６Ａ−６ＤをΩＹの検出振動系（第二の振動系）として使用し、振動系１０Ｃ、１０ＤをΩＺの検出振動系（第三の検出振動系）として使用することによって、Ｙ軸を中心とする回転成分の回転角速度と、Ｚ軸を中心とする回転成分の回転角速度を測定できる。
【００６３】
即ち、Ｘ軸振動系３Ｇ、３Ｈの各屈曲振動片４Ａ−４Ｄに、Ｘ軸方向の駆動振動ＡＸを励振する。この際、第三の振動系１０Ｃ、１０Ｄは、回転していないときには、実質的に振動しないようにする。この状態で、振動子１Ｆを、Ｙ軸を中心として回転させると、各屈曲振動片４Ａ−４Ｄに、Ｚ軸方向の振動ＢＺが励起される。これに対応して、各屈曲振動片６Ａ−６Ｄには、Ｚ軸方向の検出振動ＣＺが励振される。
【００６４】
振動子１Ｆを、ΩＺで示すようにＺ軸を中心として回転させると、各屈曲振動片４Ａ−４Ｄには、Ｘ軸およびＺ軸の双方に対して垂直な方向のコリオリ力が作用し、これによって支持部５に対して矢印ＤＹで示すような屈曲振動が励振される。これに対応して、各第三の振動系１０Ｃ、１０Ｄの各支持部５には、Ｘ軸方向の検出振動ＥＸが励振される。
【００６５】
また、図１１に示すように、振動系３Ｉ、３Ｊを駆動振動系（Ｙ軸振動系）として使用し、振動系６Ｎ−６ＲをΩＹの検出振動系（第二の振動系）として使用し、振動系１０Ｅ、１０ＦをΩＺの検出振動系（第三の検出振動系）として使用することによって、Ｘ軸を中心とする回転成分の回転角速度と、Ｚ軸を中心とする回転成分の回転角速度を測定できる。
【００６６】
即ち、Ｙ軸振動系３Ｉ、３Ｊの各屈曲振動片４Ｎ−４Ｒに、Ｙ軸方向の駆動振動ＡＹを励振する。この際、第三の振動系１０Ｅ、１０Ｆは、回転していないときには、実質的に振動しないようにする。振動子１Ｆを、Ｘ軸を中心として回転させると、各屈曲振動片４Ｎ−４Ｒに、Ｚ軸方向の振動ＢＺが励起される。これに対応して、各屈曲振動片６Ｎ−６Ｒには、Ｚ軸方向の検出振動ＣＺが励振される。
【００６７】
振動子１Ｆを、ΩＺで示すようにＺ軸を中心として回転させると、各屈曲振動片４Ｎ−４Ｒには、Ｙ軸およびＺ軸の双方に対して垂直な方向のコリオリ力が作用し、これによって支持部５に対して矢印ＤＸで示すような屈曲振動が励振される。これに対応して、各第三の振動系１０Ｅ、１０Ｆの各支持部５には、Ｙ軸方向の検出振動ＥＹが励振される。
【００６８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、新しい原理によって回転系の回転角速度を検出するのに使用できる振動子および振動型ジャイロスコープを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る振動子１Ａを示す斜視図である。
【図２】（ａ）は、振動子１Ａにおいて、検出電極および検出回路の構成を模式的に示す回路図であり、（ｂ）は、駆動電極および駆動回路の構成を模式的に示す回路図である。
【図３】振動子１Ａの検出振動の形態を示す斜視図である。
【図４】振動子１Ａの各点の駆動振動モードにおける最大振動時の振幅の相対比率を示す。
【図５】振動子１Ａの各点の検出振動モードにおける最大振動時の振幅の相対比率を示す。
【図６】本発明の他の実施形態に係る振動子１Ｂを示す斜視図である。
【図７】本発明の更に他の実施形態に係る振動子１Ｃを示す斜視図であり、枠部１５の内側の中空部に、第一の振動系と第二の振動系とが設けられている。
【図８】本発明の更に他の実施形態に係る振動子１Ｄを示す斜視図であり、第一の振動系としてＸ軸振動系とＹ軸振動系とが含まれている。
【図９】本発明の更に他の実施形態に係る振動子１Ｅを示す斜視図であり、第一の振動系、第二の振動系および第三の振動系を備えている。
【図１０】本発明の更に他の実施形態に係る振動子１Ｆを示す斜視図であり、Ｙ軸を中心とする回転成分の回転角速度およびＺ軸を中心とする回転成分の回転角速度とを測定する。
【図１１】本発明の更に他の実施形態に係る振動子１Ｆを示す斜視図であり、Ｘ軸を中心とする回転成分の回転角速度およびＺ軸を中心とする回転成分の回転角速度とを測定する。
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ振動子２
Ａ基部３Ａ、３Ｂ、３Ｅ、３Ｆ、３Ｇ、３Ｈ第一の振動系（Ｘ軸振動系）
10 ３Ｃ、３Ｄ、３Ｉ、３Ｊ第一の振動系（Ｙ軸振動系）
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｉ、４Ｊ、４Ｋ、４
Ｌ屈曲振動片（Ｘ軸方向に振動する）
４Ｅ、４Ｆ、４Ｇ、４Ｈ、４Ｎ、４Ｐ、４Ｑ、４Ｒ屈曲振動片（Ｙ軸方向に振動する）
５支持部６Ａ−６Ｒ屈曲振動片（第二の振動系）
１０Ａ−１０Ｆ第三の振動系ＡＸ（Ｘ軸方向の駆動振動）ＡＹ（Ｙ軸方向の駆動振動）
ＢＺ駆動振動系においてＺ軸方向に励振される振動
ＣＺ検出振動系において、Ｚ軸方向に励振される検出振動
ＤＸＺ軸を中心とする回転成分によって、駆動振動系に励振されるＸ軸方向の振動ＤＹＺ軸を中心とする回転成分によって、駆動振動系に励振されるＹ軸方向の振動ＥＸＺ軸を中心とする回転成分によって、検出振動系に励振されるＸ軸方向の検出振動ＥＹＺ軸を中心とする回転成分によって、検出振動系に励振されるＹ軸方向の検出振動[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vibrator used in an angular velocity sensor used for detecting a rotational angular velocity in a rotating system, a vibratory gyroscope, and a rotational angular velocity measuring method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an angular velocity sensor for detecting a rotational angular velocity in a rotating system, a vibratory gyroscope using a piezoelectric body has been used for confirming the position of an aircraft, a ship, a space satellite, or the like. Recently, it is used as a consumer field for car navigation, detection of camera shake of a VTR or a still camera, and the like.
[0003]
Such a piezoelectric vibrating gyroscope utilizes the fact that when an angular velocity is applied to a vibrating object, a Coriolis force is generated in a direction perpendicular to the vibration. The principle is analyzed by a mechanical model (for example, “Acoustic wave device technology handbook”, Ohm, pages 491 to 497). Various piezoelectric vibratory gyroscopes have been proposed so far. For example, Sperry tuning fork type gyroscope, Watson tuning fork type gyroscope, equilateral triangular prism type piece gyroscope, cylindrical type piece gyroscope, etc. are known.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional vibrator, the sensitivity is not necessarily high. In addition, the detection vibration is included in various noises generated along with the drive vibration, and it is difficult to accurately separate the contribution of the amplitude of the detection vibration from the detection signal. Low and signal / noise ratio was low.
[0005]
An object of the present invention is to provide a vibrator and a vibrating gyroscope that can be used to detect the rotational angular velocity of a rotating system according to a new principle.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides (1)A vibrator extending in a predetermined plane, the vibrator having a frame portion, a hollow portion is formed inside the frame portion, and each of the drive vibration systems is supported to protrude from the frame portion to the hollow portion. And two bending vibration pieces extending in a direction orthogonal to the support portion from the distal end side of the support portion, and provided at positions that are symmetrical with each other about the center of gravity of the vibrator. Each of the two drive vibration systems that flexurally vibrate in the predetermined plane and the four detection vibration pieces projecting from the frame portion to the hollow portion, and two pairs of detection vibration pieces are included. Each of which includes four detection vibration systems provided at positions symmetrical with each other about the center of gravity of the vibrator, or (2) a vibrator extending in a predetermined plane, , The vibrator includes a base, and each of the drive vibration systems includes a support part protruding from the peripheral part of the base part, and two bending vibration pieces extending in a direction perpendicular to the support part from the distal end side of the support part. 4 of the four driving vibration systems, each of which is provided at a position twice symmetrical about the center of gravity of the vibrator, and flexibly vibrates within the predetermined plane 4 Each of the four drive vibration systems and the detection vibration system is provided between the four drive vibration systems, and includes four detection vibration pieces protruding from the peripheral edge of the base, and each of the two pairs of detection vibration pieces is Or (4) a vibrator extending in a predetermined plane, wherein the vibration is provided with four detection vibration systems provided at positions symmetrical with each other about the center of gravity of the vibrator. The child has a base and the drive vibration system 2 drive vibration systems each including a support portion protruding from the peripheral edge of the base portion and two bending vibration pieces extending in a direction perpendicular to the support portion from the distal end side of the support portion, and the center of gravity of the vibrator The two drive vibration systems that bend and vibrate in the predetermined plane and the first detection vibration system are perpendicular to the support portion of each drive vibration system. It consists of four detection vibration pieces projecting from the peripheral edge of the base portion in the direction, and each of the two pairs of detection vibration pieces is provided at a two-fold symmetrical position around the center of gravity of the vibrator. Each of the four first detection vibration systems and the second detection vibration system is perpendicular to the support portion of each drive vibration system between the two detection vibration systems that form a pair of the four detection vibration systems. It consists of two detection vibration pieces provided in different directions. Or (2) a vibrator extending on a predetermined plane, wherein the vibration is provided with two detection vibration systems provided at positions that are symmetrical twice with respect to the center of gravity of the vibrator. Each of the driving vibration systems includes a support portion that protrudes from a peripheral edge portion of the base portion, and a flexural vibration piece that extends in a direction perpendicular to the support portion from the distal end side of the support portion. Each of the two pairs of drive vibration systems is provided at two symmetrical positions with respect to the center of gravity of the vibrator, and four drive vibration systems that flexibly vibrate in the predetermined plane. Each of the first detection vibration systems includes four detection vibration pieces projecting from the peripheral edge of the base portion in a direction perpendicular to the support portions of one pair of drive vibration systems, Each detection piece is centered on the center of gravity of the vibrator. The four detection vibration systems and the second detection vibration systems, which are provided at positions that are symmetric with each other as the second detection vibration system, in the direction perpendicular to the support portion of the other pair of drive vibration systems, Four detection vibration pieces each of which is provided at a position twice symmetrical with respect to the center of gravity of the vibrator. It is characterized by having.
[0007]
The present invention also provides a vibratory gyroscope for detecting a rotational angular velocity of a rotational component centered on a rotational axis extending in parallel with a predetermined plane, comprising the vibrator, and comprising a first vibration system And a second vibration system, and a detection means provided on the other of the first vibration system and the second vibration system.
[0008]
The present invention is also a method for detecting a rotational angular velocity of a rotational component centered on a rotational axis extending in parallel to a predetermined plane, wherein the vibrator is used, and the first vibration system and the second vibration system Driving vibration is excited in one of the two, and the vibration component appearing in the other of the first vibration system and the second vibration system is detected among the detected vibrations excited by the vibrator in response to the driving vibration. Features.
[0009]
The inventor has conducted basic research on the vibration principle of a vibrator that can be used in a vibratory gyroscope. In this process, the inventors have succeeded in developing a vibrator and a vibratory gyroscope based on the new principle. This point will be described with reference to one embodiment of FIGS.
[0010]
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a vibrating gyroscope including a piezoelectric single crystal vibrator 1A according to an embodiment of the present invention. 2A is a circuit diagram showing the form of the detection electrode, FIG. 2B is a circuit diagram showing the form of the drive electrode, and FIG. 3 shows the form of detection vibration of the vibrator 1A. It is a perspective view.
[0011]
Here, O is the intersection of the Z axis and the predetermined plane of the vibrator, GO is the center of gravity of the whole vibrator (when not vibrating), and GD is the whole center of gravity of the vibration of the drive vibration system.
[0012]
The base 2A of the vibrator 1A has, for example, a two-fold symmetric rectangle around the center of gravity GO of the vibrator. Two first vibration systems 3A and 3B (drive vibration system in this example) protrude from the peripheral edge of the base 2A. Four second vibration systems 6A, 6B, 6C, and 6D (in this example, detection vibration systems) project in a direction perpendicular to the vibration systems 3A and 3B. The vibration systems are separated from each other and are connected via the base 2A.
[0013]
The drive vibration systems 3A and 3B have a base2AThe support part 5 which protrudes from the peripheral part of this and the bending vibration piece 4A, 4B, 4C, 4D extended in the direction orthogonal to the support part 5 from the front end side of the support part 5 are provided. Each of the detection vibration systems 6A-6D includes a bending vibration piece.
[0014]
The bending vibration pieces 6A-6D are provided with detection electrodes 8a, 8b, 8c, 8d as shown in FIG. 2A, and each detection electrode is connected to a detection terminal. The bending vibration pieces 4A, 4B, 4C, and 4D are provided with drive electrodes 7A and 7B as shown in FIG. 2B, respectively, and these are connected to an AC power source.
[0015]
An AC voltage is applied to each of the drive electrodes 7A and 7B, and vibration AX in the X-axis direction is excited on each bending vibration piece of the vibrator 1A. Here, the vibration in the drive vibration system 3A and the vibration in the drive vibration system 3B are set in opposite phases. In this state, when the vibrator 1A is rotated around the Y axis as indicated by ΩY, the vibration BZ in the Z-axis direction is excited in each bending vibration piece as shown in FIG. Correspondingly, the detected vibration CZ in the Z-axis direction is excited in each bending vibration piece 6A-6D. The vibration in the bending vibration pieces 6A and 6B and the vibration in the bending vibration pieces 6C and 6D are in opposite phases. The distortion by each bending vibration piece is detected by the detection electrodes 6A-6D.
[0016]
In all of the conventional vibration type gyroscopes, the drive vibration of the drive vibration arm has some sort of influence on the detection arm as distortion, and noise is generated in the detection signal. According to the present invention, such noise inevitably generated in the detection signal can be suppressed or prevented. In this respect, the present invention solves the fundamental problem inherent in the vibration type gyroscope.
[0017]
In the present invention, the vibrator extends in the predetermined plane. However, this does not mean that the vibrator extends in the predetermined plane in a strict geometric sense. This means that the vibrator is formed within a thickness of 1 mm or less.
[0018]
The first vibration system preferably includes a support portion protruding from the base portion and a flexural vibration piece extending in a direction intersecting the support portion. In this case, the crossing angle is preferably 45 ° to 135 °, particularly preferably 70-100 °, and more preferably vertical. When this angle changes, the natural resonance frequency of the vibration mode of each bending vibration piece 4A-4D changes slightly.
[0019]
The vibrator of the present invention can be used to rotate around a rotation axis extending at least along a predetermined plane, that is, the X axis or the Y axis.
[0020]
Particularly preferably, a plurality of first vibration systems 3A and 3B are provided, and each X-axis vibration system is provided at a rotationally symmetric position around the center of gravity GO of the vibrator. For example, in FIG. 1, the first vibration systems 3A and 3B are two-fold symmetric about the center of gravity GO of the vibrator.
[0021]
Here, each vibration system being in a rotationally symmetric position with the center of gravity GO as the center means a state where a plurality of vibration systems in question are separated from each other by the same predetermined angle within a predetermined plane with the center of gravity GO as the center. . Therefore, when an operation is performed to rotate one vibration system by a predetermined angle within a predetermined plane, the vibration system is positioned at another vibration system. In FIG. 1, since the first vibration systems 3A and 3B are separated from each other by 180 °, if an operation for rotating the vibration system 3A by 180 ° is performed, the first vibration systems 3A and 3B come to the position of the vibration system 3B.
[0022]
Specifically, the rotational symmetry is preferably a 2-fold symmetry, 3-fold symmetry, or 4-fold symmetry. In addition, by providing a plurality of drive vibration systems at rotationally symmetric positions with the center of gravity GO as the center, the influence on relatively small detection vibrations can be particularly suppressed.
[0023]
It is preferable that a plurality of second vibration systems are provided, and each second vibration system is provided at a rotationally symmetric position with respect to the center of gravity GO. For example, in FIG. 1, the detection vibration systems 6A and 6D and 6B and 6C are provided at positions that are two-fold symmetrical about the center of gravity GO.
[0024]
In particular, it is preferable that the entire center of gravity GD of the drive vibration system (preferably the first vibration system 3A, 3B) is located in the vicinity of the center of gravity GO, thereby detecting the vibration system (preferably the second vibration system 3A). The influence on the vibration system 6A-6D) can be suppressed. This means that the vibration components of the drive vibration systems 3A and 3B cancel each other.
[0025]
Specifically, the fact that the center of gravity GD of the driving vibration is located in the vicinity of the center of gravity GO of the vibrator may be substantially located on the center of gravity GO, but a circle having a diameter of 1 mm from the center of gravity GO. Means that it exists within.
[0026]
The present inventor conducted eigenmode analysis by the finite element method in order to investigate the influence of the drive vibration and the detected vibration mode on the whole vibrator of the vibrator of FIGS. The vibrator 1A was made of quartz, and the vibration amplitude at each point of the vibrator was obtained as a ratio distribution with respect to the maximum vibration amplitude point.
[0027]
FIG. 4 shows the relative ratio of the amplitude at the maximum vibration in the driving vibration mode of each point of the vibrator, and FIG. 5 shows the relative ratio of the amplitude at the maximum vibration in the detection vibration mode of each point of the vibrator. Show. In FIGS. 4 and 5, regions having different colors indicate regions having ratios with different maximum vibration amplitude points. The orange part is the area with the smallest amplitude.
[0028]
According to FIG. 4, in the vicinity of the connection portion of each support portion 5 to the base portion 2A, a tensile stress is applied with the vibration of each drive vibration system, and deformation is observed. However, the influence of this deformation cancels out each other in the base portion because the respective drive vibration systems 3A and 3B are arranged at a two-fold symmetrical position around the center of gravity GO. For this reason, in the vicinity of the center O of the base and in the detection vibration systems 6A-6D sandwiched between the drive vibration systems, the influence of the drive vibration is not observed.
[0029]
According to FIG. 5, the influences applied to the base 2A from the drive vibration systems 3A and 3B cancel each other. Moreover, the influence exerted on the base portion 2A from each detection vibration system 6A-6D also cancels each other in the base portion 2A because each detection vibration system is arranged at a two-fold symmetrical position around the center of gravity GO. .
[0030]
As a result, in FIG. 1, the influence of the drive vibration and the detection vibration is not observed in the wide area 9A including the center of the base 2A.
[0031]
In a preferred embodiment of the present invention, the vibrator is supported and fixed in a region where the width of the detected vibration is minimum (more preferably in a region where the width of the drive vibration is minimum). Thereby, the detection vibration generated by the Coriolis force can be effectively generated without being attenuated, the Q value of the detection vibration is increased, and the sensitivity can be increased. Since the detected vibration generated by the Coriolis force is small, it is particularly effective to support the vibrator within a region where the amplitude of the detected vibration is minimum in order to increase sensitivity.
[0032]
In this example, from FIG. 3 and FIG. 4, the region where the amplitude of the drive vibration is minimum and the region where the amplitude of the detected vibration is minimum exist in the wide area 9A in the base 2A as shown in FIG. Therefore, the inside of the region 9A is supported and fixed. In general, the inside of the vicinity region 9B of the center of gravity GO of the vibrator is supported.
[0033]
At this time, a specific method for supporting the vibrator is not particularly limited, and any support method and fixing method can be adopted. For example, any known bonding method can be used as a bonding method of the piezoelectric material. As an example, a predetermined support hole is provided in the regions 9A and 9B, and a certain support tool can be inserted into the support hole to fix the vibrator. For example, the support tool can be protruded from a jig for supporting the vibrator, and the support tool can be inserted into the support hole and fixed. When inserting and fixing the support tool into the support hole, a metallized layer is provided on the surface of the support tool and / or a metallized layer is provided on the inner peripheral surface of the support hole, and then the inner periphery of the support tool and the support hole. Solder or braze the surface. Alternatively, the vibrator can be fixed by arranging a resin between the support and the support hole.
[0034]
The support hole may penetrate the vibrator or may not penetrate the vibrator. When the support hole is a through hole penetrating the vibrator, the support tool can be passed through the support hole, but the support tool need not be passed through.
[0035]
Further, when the support hole is not provided in the vibrator, the support tool can be soldered or bonded to the front surface and / or the back surface of the vibrator regions 9A and 9B by resin.
[0036]
Further, in the vibrator and the vibratory gyroscope of this example, as shown in FIGS. 4 and 5, the center of gravity GO of the vibrator is located in the minute displacement portion of the vibrator during driving vibration. Here, the minute displacement portion of the vibrator at the time of driving vibration means a portion having an amplitude of 1/1000 or less of the maximum amplitude at the time of driving vibration.
[0037]
In the vibration type gyroscope of the present invention, one of the first vibration system and the second vibration system is vibrated. Here, when the vibrator is not rotating, the first vibration system and the second vibration system are vibrated. It is preferred that the other of the system does not vibrate substantially. The fact that the vibration system does not substantially vibrate includes, for example, a case where the vibration amplitude of the detection vibration system when the drive vibration is excited is less than 1/1000 of the maximum amplitude of the drive vibration.
[0038]
The material of the vibrator of the present invention will be described. The entire vibrator of the present invention can be formed of the same piezoelectric single crystal. In this case, first, a piezoelectric single crystal thin plate is prepared, and the thin plate is processed by etching and grinding, whereby a vibrator can be manufactured. Each part of the vibrator can be formed by a separate member, but it is preferable to form the part integrally.
[0039]
When a vibrator is formed from a flat plate material, for example, a piezoelectric single crystal flat plate material such as quartz, by an etching process, a protrusion having a specific shape on each constituent piece such as each bending vibration piece of the vibrator, for example, An elongated protrusion may be generated. Strictly speaking, such protrusions cause a decrease in the symmetry of the vibrator planned at the time of design. However, this protrusion may be present, and it is preferable that the height of the protrusion is small. However, if the height of the protrusion is 1/5 or less of the width of the constituent piece of the vibrator, it can be generally used without any problem. The same applies to the case where an asymmetric part other than the protrusion due to other manufacturing causes exists in the vibrator.
[0040]
In addition, when a projection or the like is present on the vibrator as described above, a part of the projection is deleted by laser processing or the like after etching, or a portion other than the projection of the vibrator is deleted by laser processing or the like. Can be adjusted. As a result, the ring vibration systemoverallCenter of gravity, center of gravity of bending vibration piece, drive vibrationsystemofoverallCenter of gravity, detection vibrationsystemofoverallEach position of the center of gravity can be adjusted so that these are located in a region near the center of gravity GO of the entire vibrator.
[0041]
The material of the vibrator is not particularly limited, but crystal, LiNbO_Three LiTaO_Three Lithium niobate-lithium tantalate solid solution (Li (Nb, Ta) O_Three It is preferable to use a piezoelectric single crystal made of a single crystal, a lithium borate single crystal, a langasite single crystal, or the like.
[0042]
Among the single crystals described above, LiNbO_Three Single crystal, LiTaO_Three The single crystal, lithium niobate-lithium tantalate solid solution single crystal has a particularly large electromechanical coupling coefficient. LiNbO_Three Single crystal and LiTaO_Three Compared with single crystal, LiTaO_Three Single crystal is LiNbO_Three The electromechanical coupling coefficient is larger than that of the single crystal, and the temperature stability is better.
[0043]
When the vibrator of the present invention is formed of a piezoelectric material, the vibrator is provided with a drive electrode and a detection electrode. Examples of the piezoelectric material include piezoelectric ceramics such as PZT in addition to the piezoelectric single crystal.
[0044]
Further, the vibrator of the present invention can be formed of a constant elastic metal such as Elinvar. In this case, it is necessary to attach a piezoelectric body to a predetermined portion of the vibrator.
[0045]
The vibrator of the present invention can be formed by a silicon semiconductor process so as to be used in a silicon micromachine in addition to a piezoelectric material and a constant elastic alloy. In this case, electrostatic force or the like is used when driving the vibrator.
[0046]
Specifically, an electrostatic detection electrode can be used. Further, instead of the electrostatic detection electrode, a semiconductor doping region doped with a specific metal is provided, and the piezoresistive element can be configured by this semiconductor doping region. In this case, when the vibrator rotates, a change in resistance value due to stress applied to each piezoresistive element of each bending vibration piece is measured and detected as an index of the rotational angular velocity.
[0047]
The vibrator of the present invention can be provided with a fixed side portion that is separate from the base portion, the first vibration system, and the second vibration system, and can support the fixed side portion. For example, in the vibrator 1B of FIG. 6, the protruding portions 18 are provided between the bending vibration pieces 6A and 6C of the second vibration system and between the bending vibration pieces 6B and 6D in the base portion 2A. The projecting portions 18 are connected to the fixed side portion 12, respectively. Such protrusions and fixed side portions can also be applied to each vibrator as shown in FIGS.
[0048]
In a preferred embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, the vibrator has a base, the center of gravity of the vibrator is located in the base, and the first vibration system, the second vibration system, One or both of them extend from the peripheral edge of the base. In another preferred embodiment of the present invention, for example, as shown in FIG. 7, the vibrator includes a frame portion, and a hollow portion is formed inside the frame portion. One or both of the first vibration system and the second vibration system extend.
[0049]
In the vibrator 1 </ b> C, a hollow portion 17 is formed inside the frame portion 15, and each vibration system protrudes toward the inside of the frame portion 15. In the hollow portion 17, the center of gravity GO of the vibrator and the drive vibration systemThe entireThere is a center of gravity GD.
[0050]
Two first vibration systems 3E and 3F protrude from the inside of the frame portion 15. The drive vibration systems 3E and 3F include a support portion 5 protruding from the inner peripheral edge of the frame portion, and bending vibration pieces 4I, 4J, 4K, and 4L extending in a direction orthogonal to the support portion 5 from the distal end side of the support portion 5. Yes. Four second vibration systems 6I, 6J, 6K, and 6L protrude in a direction perpendicular to the direction of drive vibration of each bending vibration piece 4I-4L. Each of the second vibration systems includes a bending vibration piece. The vibration systems are separated from each other and are connected via a frame portion 15.
[0051]
A driving vibration AX in the X-axis direction is excited in each bending vibration piece 4I-4L of the driving vibration system. Here, the vibration in the drive vibration system 3E and the vibration in the drive vibration system 3F are set to have opposite phases. In this state, when the vibrator 1C is rotated about the Y axis as indicated by ΩY, the vibration BZ in the Z-axis direction is excited in each bending vibration piece 4I-4L. Correspondingly, the detected vibration CZ in the Z-axis direction is excited in each bending vibration piece 6I-6L.
[0052]
In one embodiment of the vibratory gyroscope of the present invention, the first vibration system includes an X-axis vibration system and a Y-axis vibration system, and the X-axis vibration system extends in the X-axis direction extending in a predetermined plane. The Y-axis vibration system includes a vibration component that extends in a predetermined plane and vibrates in the Y-axis direction orthogonal to the X-axis. In this case, in order to detect the rotational angular velocity about the X axis, the relationship between the vibration of the Y axis vibration system and the plane vertical vibration component of the second vibration system is used to rotate around the Y axis. In order to detect the angular velocity, the relationship between the vibration of the X-axis vibration system and the surface vertical vibration component of the second vibration system can be used. FIG. 8 and FIG. 10 to FIG. 11 realize this embodiment.
[0053]
The base 2B of the vibrator 1D in FIG. 8 has a disk shape. Four first vibration systems 3A to 3D (in this example, drive vibration systems) protrude from the peripheral edge of the base 2B. Four second vibration systems 6E, 6F, 6G, and 6H (in this example, detection vibration systems) protrude between the first vibration systems. The vibration systems are separated from each other and are connected via the base 2B.
[0054]
Each of the drive vibration systems 3A to 3D includes a support portion 5 that protrudes from the peripheral edge of the base portion 2B, and a bending vibration piece 4A to 4H that extends in a direction orthogonal to the support portion 5 from the distal end side of the support portion 5. Each detection vibration system 6E-6H is composed of a bending vibration piece.
[0055]
When detecting the rotational angular velocity of the rotational component around the Y axis, the vibration AX in the X axis direction is excited in each bending vibration piece 4A-4D. That is, the drive vibration systems 3A and 3B are used as an X-axis vibration system. The vibration in the driving vibration system 3A and the vibration in the driving vibration system 3B are in opposite phases, and the driving vibrationWhole systemCenter of gravity GD is the vibratorThe entireIs located within the vicinity region 9B of the center of gravity GO. In this state, when the vibrator 1D is rotated around the Y axis as indicated by ΩY, the vibration BZ in the Z-axis direction is excited in each bending vibration piece 4A-4D. Correspondingly, the detected vibration CZ in the Z-axis direction is excited in each bending vibration piece 6E-6H.
[0056]
When detecting the rotational angular velocity of the rotational component around the X axis, the bending vibration pieces 4E, 4F, 4G, and 4H excite the vibration AY in the Y axis direction. That is, the drive vibration systems 3C and 3D are used as a Y-axis vibration system. The vibration in the drive vibration system 3C and the vibration in the drive vibration system 3D are in opposite phases so that the center of gravity GD of the drive vibration is positioned in the vicinity of the center of gravity GO of the vibrator. In this state, when the vibrator 1D is rotated around the X axis as indicated by ΩX, the vibration BZ in the Z-axis direction is excited in each bending vibration piece 4A-4D. Correspondingly, the detected vibration CZ in the Z-axis direction is excited in each bending vibration piece 6E-6H.
[0057]
In one embodiment of the present invention, the vibrator includes a third vibration system, and the center of gravity of the third vibration systemVibrationBut,When centered on the center of gravity of the entire transducer,Within a given planeIn the circumferential directionVibrateCircumferential directionContains vibration components. When this vibrator is used, the rotational angular velocity about the Z axis can be detected using the relationship between the in-plane vibration component of the first vibration system and the in-plane vibration component of the third vibration system. Here, when the vibrator is not rotating, the third vibration system does not substantially vibrate. The fact that the vibration system does not substantially vibrate includes a case where the amplitude of the third vibration is 1/1000 or less of the maximum amplitude of the drive vibration.
[0058]
A vibrator 1E shown in FIG. 9 relates to this embodiment. However, in the vibrator 1E, the forms and operations of the first vibration systems 3A and 3B and the second vibration systems 6A, 6B, 6C and 6D are the same as those shown in FIG. In the vibrator 1E, the third vibration system 10A protrudes between the vibration systems 6A and 6C, and the third vibration system 10B protrudes between the vibration systems 6B and 6D.
[0059]
The rotational angular velocity of the rotational component ΩY around the Y axis is measured as described above. Further, when the vibrator 1E is rotated around the Z axis as indicated by ΩZ, a Coriolis force in a direction perpendicular to both the X axis and the Z axis acts on each bending vibration piece 4A-4D. As a result, bending vibration as indicated by an arrow DY is excited with respect to the support portion 5. Correspondingly, the detected vibration EX in the X-axis direction is excited in each of the bending vibration pieces 10A and 10B.
[0060]
In the vibrator 1F of FIG. 10, four vibration systems 3G, 3H, 3I, 3J (10C, 10D, 10E, 10F) protrude from the center of each side of the peripheral edge of the base 2A. In parallel with the support portions 5 of the vibration systems 3I and 3J, four bending vibration pieces 6A, 6B, 6C, and 6D protrude from the same side as these to constitute a second vibration system. Four bending vibration pieces 6N, 6P, 6Q, and 6R protrude from the same side in parallel with the support portion 5 of the vibration systems 3G and 3H, and constitute a second vibration system. The vibration systems are separated from each other and are connected via the base 2A.
[0061]
Each of the vibration systems 3G, 3H, 3I, and 3J includes a support portion 5 that protrudes from the peripheral portion of the base portion 1A, and bending vibration pieces 4A, 4B, and 4C that extend in a direction perpendicular to the support portion 5 from the distal end side of the support portion 5. 4D, 4N, 4P, 4Q, 4R are provided.
[0062]
The vibration systems 3G and 3H are used as the drive vibration system (X-axis vibration system), the vibration systems 6A-6D are used as the ΩY detection vibration system (second vibration system), and the vibration systems 10C and 10D are detected as ΩZ. By using it as a vibration system (third detection vibration system), it is possible to measure the rotational angular velocity of the rotational component centered on the Y axis and the rotational angular velocity of the rotational component centered on the Z axis.
[0063]
That is, the drive vibration AX in the X-axis direction is excited in each bending vibration piece 4A-4D of the X-axis vibration systems 3G and 3H. At this time, the third vibration systems 10C and 10D are prevented from substantially vibrating when not rotating. In this state, when the vibrator 1F is rotated about the Y axis, vibration BZ in the Z-axis direction is excited in each bending vibration piece 4A-4D. Correspondingly, the detected vibration CZ in the Z-axis direction is excited in each bending vibration piece 6A-6D.
[0064]
When the vibrator 1F is rotated around the Z axis as indicated by ΩZ, a Coriolis force in a direction perpendicular to both the X axis and the Z axis acts on each bending vibration piece 4A-4D. As a result, bending vibration as indicated by an arrow DY is excited with respect to the support portion 5. Correspondingly, the detection vibration EX in the X-axis direction is excited in each support portion 5 of each of the third vibration systems 10C and 10D.
[0065]
Further, as shown in FIG. 11, the vibration systems 3I and 3J are used as the drive vibration system (Y-axis vibration system), the vibration system 6N-6R is used as the ΩY detection vibration system (second vibration system), By using the vibration systems 10E and 10F as the ΩZ detection vibration system (third detection vibration system), the rotation angular velocity of the rotation component around the X axis and the rotation angular velocity of the rotation component around the Z axis can be obtained. It can be measured.
[0066]
That is, the drive vibration AY in the Y-axis direction is excited in each bending vibration piece 4N-4R of the Y-axis vibration systems 3I and 3J. At this time, the third vibration systems 10E and 10F are prevented from substantially vibrating when not rotating. When the vibrator 1F is rotated about the X axis, the vibration BZ in the Z-axis direction is excited in each bending vibration piece 4N-4R. Correspondingly, the detected vibration CZ in the Z-axis direction is excited in each bending vibration piece 6N-6R.
[0067]
When the vibrator 1F is rotated around the Z-axis as indicated by ΩZ, a Coriolis force in a direction perpendicular to both the Y-axis and the Z-axis acts on each bending vibration piece 4N-4R. As a result, bending vibration as indicated by the arrow DX is excited with respect to the support portion 5. Correspondingly, the detection vibration EY in the Y-axis direction is excited in each support portion 5 of each third vibration system 10E, 10F.
[0068]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a vibrator and a vibratory gyroscope that can be used to detect the rotational angular velocity of a rotating system based on a new principle.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a vibrator 1A according to an embodiment of the present invention.
2A is a circuit diagram schematically showing the configuration of detection electrodes and detection circuits in the vibrator 1A, and FIG. 2B is a circuit diagram schematically showing the configuration of drive electrodes and drive circuits. It is.
FIG. 3 is a perspective view showing a form of detected vibration of a vibrator 1A.
FIG. 4 shows a relative ratio of amplitude at the time of maximum vibration in the drive vibration mode of each point of the vibrator 1A.
FIG. 5 shows a relative ratio of amplitude at the time of maximum vibration in the detection vibration mode of each point of the vibrator 1A.
FIG. 6 is a perspective view showing a vibrator 1B according to another embodiment of the present invention.
7 is a perspective view showing a vibrator 1C according to still another embodiment of the present invention, in which a first vibration system and a second vibration system are provided in a hollow portion inside a frame portion 15. FIG. Yes.
FIG. 8 is a perspective view showing a vibrator 1D according to still another embodiment of the present invention, and includes an X-axis vibration system and a Y-axis vibration system as the first vibration system.
FIG. 9 is a perspective view showing a vibrator 1E according to still another embodiment of the present invention, which includes a first vibration system, a second vibration system, and a third vibration system.
FIG. 10 is a perspective view showing a vibrator 1F according to still another embodiment of the present invention, in which a rotational angular velocity of a rotational component around the Y axis and a rotational angular velocity of a rotational component around the Z axis are measured. To do.
FIG. 11 is a perspective view showing a vibrator 1F according to still another embodiment of the present invention, in which a rotational angular velocity of a rotational component around the X axis and a rotational angular velocity of a rotational component around the Z axis are measured. To do.
[Explanation of symbols]
1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F Vibrator 2
A Base 3A, 3B, 3E, 3F, 3G, 3H First vibration system (X-axis vibration system)
10 3C, 3D, 3I, 3J First vibration system (Y-axis vibration system)
4A, 4B, 4C, 4D, 4I, 4J, 4K, 4
L Bending vibration piece (vibrates in the X-axis direction)
4E, 4F, 4G, 4H, 4N, 4P, 4Q, 4R Bending vibration piece (vibrates in the Y-axis direction)
5 Supporting part 6A-6R Bending vibration piece (second vibration system)
10A-10F Third vibration system AX (X-axis direction drive vibration) AY (Y-axis direction drive vibration)
Vibration excited in the Z-axis direction in the BZ drive vibration system
Detected vibration excited in the Z-axis direction in the CZ detection vibration system
DX Vibration in the X-axis direction excited by the drive vibration system by the rotation component centered on the DX Z-axis Vibration EX Z-axis in the Y-axis direction excited by the drive vibration system by the rotation component centered on the DY Z-axis Detected vibration in the X-axis direction excited by the detection vibration system by the rotational component centered EY Detected vibration in the Y-axis direction excited by the detection vibration system by the rotational component centered on the Z axis

Claims

所定面内に延びる振動子であって、A vibrator extending in a predetermined plane,
この振動子が枠部を備えており、この枠部の内側に中空部が形成され、This vibrator has a frame part, and a hollow part is formed inside the frame part,
駆動振動系のそれぞれが、枠部から中空部へ突出する支持部と、支持部の先端側から支持部に直交する方向に延びる２つの屈曲振動片と、を備える２つの駆動振動系であって、振動子の重心を中心として互いに２回対称の位置に設けられており、前記所定面内に屈曲振動する２つの駆動振動系と、Each of the drive vibration systems is a two drive vibration system including a support portion that protrudes from the frame portion to the hollow portion, and two bending vibration pieces that extend in a direction orthogonal to the support portion from the front end side of the support portion. Two drive vibration systems that are provided at positions symmetrical with each other about the center of gravity of the vibrator and bend and vibrate in the predetermined plane;
検出振動系それぞれが、枠部から中空部へ突出する４つの検出振動片からなり、そのうちの２対の検出振動片のそれぞれが、振動子の重心を中心として互いに２回対称の位置に設けられている４つの検出振動系と、Each detection vibration system includes four detection vibration pieces projecting from the frame portion to the hollow portion, and each of the two pairs of detection vibration pieces is provided at two-fold symmetrical positions around the center of gravity of the vibrator. Four detection vibration systems,
を備えることを特徴とする、振動子。A vibrator comprising:

所定面内に延びる振動子であって、A vibrator extending in a predetermined plane,
この振動子が基部を備えており、This vibrator has a base,
駆動振動系のそれぞれが、基部の周縁部から突出する支持部と、支持部の先端側から支持部に直交する方向に延びる２つの屈曲振動片と、を備える４つの駆動振動系であって、そのうちの２対の駆動振動系のそれぞれが、振動子の重心を中心として互いに２回対称の位置に設けられており、前記所定面内に屈曲振動する４つの駆動振動系と、Each of the drive vibration systems is four drive vibration systems including a support portion protruding from the peripheral edge of the base portion, and two bending vibration pieces extending in a direction orthogonal to the support portion from the distal end side of the support portion, Each of the two pairs of drive vibration systems is provided at a position twice symmetrical with respect to the center of gravity of the vibrator, and four drive vibration systems that flexurally vibrate in the predetermined plane;
検出振動系それぞれが、４つの駆動振動系の間に設けられ、基部の周縁部から突出する４つの検出振動片からなり、そのうちの２対の検出振動片のそれぞれが、振動子の重心を中心として互いに２回対称の位置に設けられている４つの検出振動系と、Each of the detection vibration systems includes four detection vibration pieces that are provided between the four drive vibration systems and protrude from the peripheral edge of the base, and each of the two pairs of detection vibration pieces is centered on the center of gravity of the vibrator. As four detection vibration systems provided at positions symmetrical with each other twice,
を備えることを特徴とする、振動子。A vibrator comprising:

所定面内に延びる振動子であって、A vibrator extending in a predetermined plane,
この振動子が基部を備えており、This vibrator has a base,
駆動振動系のそれぞれが、基部の周縁部から突出する支持部と、支持部の先端側から支持部に直交する方向に延びる２つの屈曲振動片と、を備える２つの駆動振動系であって、振動子の重心を中心として互いに２回対称の位置に設けられており、前記所定面内に屈曲振動する２つの駆動振動系と、Each of the drive vibration systems is two drive vibration systems including a support part protruding from the peripheral edge of the base part, and two bending vibration pieces extending in a direction orthogonal to the support part from the distal end side of the support part, Two drive vibration systems which are provided at positions symmetrical with each other about the center of gravity of the vibrator, and which flexurally vibrate in the predetermined plane;
第１の検出振動系それぞれが、各駆動振動系の支持部とは垂直な方向に向かって、基部の周縁部から突出する４つの検出振動片からなり、そのうちの２対の検出振動片のそれぞれが、振動子の重心を中心として互いに２回対称の位置に設けられている４つの第１の検出振動系と、Each of the first detection vibration systems includes four detection vibration pieces projecting from the peripheral edge portion of the base portion in a direction perpendicular to the support portion of each drive vibration system, and each of the two pairs of detection vibration pieces. Is provided with four first detection vibration systems provided at positions symmetrical with each other about the center of gravity of the vibrator,
第２の検出振動系それぞれが、４つの検出振動系のうち対となる２つの検出振動系の間のそれぞれに、各駆動振動系の支持部とは垂直な方向に設けられた２つの検出振動片からなり、振動子の重心を中心として互いに２回対称の位置に設けられている２つの検出振動系と、Each of the second detection vibration systems includes two detection vibrations provided between the two detection vibration systems of the four detection vibration systems in a direction perpendicular to the support portion of each drive vibration system. Two detection vibration systems, each of which is provided at a position that is symmetrical twice with respect to the center of gravity of the vibrator;
を備えることを特徴とする、振動子。A vibrator comprising:

所定面に延びる振動子であって、A vibrator extending in a predetermined plane,
この振動子が基部を備えており、This vibrator has a base,
駆動振動系のそれぞれが、基部の周縁部から突出する支持部と、支持部の先端側から支持部に直交する方向に延びる屈曲振動片と、を備える４つの駆動振動系であって、そのうちの２対の駆動振動系のそれぞれが、振動子の重心を中心として互いに２回対称の位置に設けられており、前記所定面内に屈曲振動する４つの駆動振動系と、Each of the drive vibration systems is a four drive vibration system including a support portion protruding from the peripheral edge of the base portion, and a bending vibration piece extending in a direction perpendicular to the support portion from the distal end side of the support portion, of which Each of the two pairs of driving vibration systems is provided at a position twice symmetrical with respect to the center of gravity of the vibrator, and four driving vibration systems that flexibly vibrate in the predetermined plane;
第１の検出振動系それぞれが、一方の対の駆動振動系の支持部とは垂直な方向に向かって、基部の周縁部から突出する４つの検出振動片からなり、そのうちの２対の検出振動片のそれぞれが、振動子の重心を中心として互いに２回対称の位置に設けられている４つの検出振動系と、Each of the first detection vibration systems includes four detection vibration pieces projecting from the peripheral edge of the base portion in a direction perpendicular to the support portions of one pair of drive vibration systems, and two pairs of detection vibrations among them. Four detection vibration systems in which each of the pieces is provided at a position twice symmetrical with respect to the center of gravity of the vibrator;
第２の検出振動系それぞれが、他方の対の駆動振動系の支持部とは垂直な方向に向かって、基部の周縁部から突出する４つの検出振動片からなり、そのうちの２対の検出振動片のそれぞれが、振動子の重心を中心として互いに２回対称の位置に設けられている４つの検出振動系と、Each of the second detection vibration systems is composed of four detection vibration pieces projecting from the peripheral edge of the base portion in a direction perpendicular to the support portion of the other pair of drive vibration systems, and two pairs of the detection vibrations Four detection vibration systems in which each of the pieces is provided at a position twice symmetrical with respect to the center of gravity of the vibrator;
を備えていることを特徴とする、振動子。A vibrator comprising:

前記所定面に平行に延びる回転軸を中心とする回転成分の回転角速度を検出するための振動型ジャイロスコープであって、請求項１−４のいずれか一つの請求項に記載の振動子を備えており、前記駆動振動系に設けられている励振手段と、前記検出振動系に設けられている検出手段とを備えていることを特徴とする、振動型ジャイロスコープ。A vibratory gyroscope for detecting a rotational angular velocity of a rotational component centered on a rotational axis extending in parallel with the predetermined plane, comprising the vibrator according to any one of claims 1 to 4. And a vibration gyroscope comprising: excitation means provided in the drive vibration system; and detection means provided in the detection vibration system .

前記所定面に平行に延びる回転軸を中心とする回転成分の回転角速度を検出する方法であって、請求項１−４のいずれか一つの請求項に記載の振動子を使用し、前記駆動振動系に駆動振動を励振し、この駆動振動に応じて前記振動子に励起される検出振動のうち、前記検出振動系に現れる振動成分を検出することを特徴とする、回転角速度の検出方法。A method for detecting a rotational angular velocity of a rotational component centered on a rotational axis extending in parallel to the predetermined plane, wherein the driving vibration is used using the vibrator according to any one of claims 1 to 4. A method for detecting a rotational angular velocity, comprising: exciting a drive vibration in a system; and detecting a vibration component appearing in the detection vibration system among the detected vibrations excited by the vibrator according to the drive vibration.