JPH09292229A - 圧電振動ジャイロ - Google Patents
圧電振動ジャイロInfo
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- JPH09292229A JPH09292229A JP8131035A JP13103596A JPH09292229A JP H09292229 A JPH09292229 A JP H09292229A JP 8131035 A JP8131035 A JP 8131035A JP 13103596 A JP13103596 A JP 13103596A JP H09292229 A JPH09292229 A JP H09292229A
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- Japan
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- piezoelectric
- vibration gyro
- vibrators
- piezoelectric vibrators
- piezoelectric vibration
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 多軸検出用の圧電振動ジャイロの特性をかえ
ることなく、同一の形状寸法加工、電柱形成、振動子の
支持固定等同一条件下の同一寸法の圧電振動子を作り、
加工治工具類を減らす量産性の悪さを改善するための圧
電振動子ジャイロを提供すること。 【解決手段】 互いに共振周波数の異なる圧電振動子を
互いに直交させ配置し、２軸もしくは３軸の検出を可能
としたシステムに用いる圧電振動ジャイロであって、互
いに異なる共振周波数を持つ、横波の伝搬速度が異なる
材質からなり、形状がそれぞれ同一である圧電振動子を
用いた圧電振動ジャイロ。
ることなく、同一の形状寸法加工、電柱形成、振動子の
支持固定等同一条件下の同一寸法の圧電振動子を作り、
加工治工具類を減らす量産性の悪さを改善するための圧
電振動子ジャイロを提供すること。 【解決手段】 互いに共振周波数の異なる圧電振動子を
互いに直交させ配置し、２軸もしくは３軸の検出を可能
としたシステムに用いる圧電振動ジャイロであって、互
いに異なる共振周波数を持つ、横波の伝搬速度が異なる
材質からなり、形状がそれぞれ同一である圧電振動子を
用いた圧電振動ジャイロ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カメラ一体型ＶＴ
Ｒの手振れ防止や自動車のナビゲーションシステムなど
に用いられるジャイロスコープの内、特に、棒状屈曲振
動子を用いた圧電振動ジャイロに関するものである。
Ｒの手振れ防止や自動車のナビゲーションシステムなど
に用いられるジャイロスコープの内、特に、棒状屈曲振
動子を用いた圧電振動ジャイロに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】圧電振動ジャイロは、振動している物体
に回転角速度が与えられると、その振動方向と直角な方
向にコリオリ力を生ずるという力学現象を利用したジャ
イロスコープである。
に回転角速度が与えられると、その振動方向と直角な方
向にコリオリ力を生ずるという力学現象を利用したジャ
イロスコープである。
【０００３】互いに直交する二つの方向の励振と検出が
可能であるように構成した振動系において、一方の振動
を励振した状態で、振動子自身を二つの振動面が交わる
線と平行な軸を中心軸として回転させると、前述のコリ
オリ力の作用により、この振動と直角な方向に力が働
き、他方の振動が励振される。
可能であるように構成した振動系において、一方の振動
を励振した状態で、振動子自身を二つの振動面が交わる
線と平行な軸を中心軸として回転させると、前述のコリ
オリ力の作用により、この振動と直角な方向に力が働
き、他方の振動が励振される。
【０００４】この振動の大きさは、入力側の振動の大き
さおよび回転角速度に比例するため、入力電圧が一定の
場合、出力電圧の大きさから回転角速度の大きさを求め
ることができる。
さおよび回転角速度に比例するため、入力電圧が一定の
場合、出力電圧の大きさから回転角速度の大きさを求め
ることができる。
【０００５】図２（ａ）は、従来の圧電振動ジャイロ用
の圧電振動子の一例を示す斜視図である。図２（ｂ）
は、従来の圧電振動ジャイロ用の圧電振動子の断面図を
示す。
の圧電振動子の一例を示す斜視図である。図２（ｂ）
は、従来の圧電振動ジャイロ用の圧電振動子の断面図を
示す。
【０００６】１は圧電振動子であり、該円柱の側面に励
振用電極２、検出用電極３，４、アース用電極５が形成
されており、予め電極２，３，４を接続し、１端子と
し、電極５との間で分極処理されている。また、検出が
可能な回転角速度の方向は、矢印方向である。
振用電極２、検出用電極３，４、アース用電極５が形成
されており、予め電極２，３，４を接続し、１端子と
し、電極５との間で分極処理されている。また、検出が
可能な回転角速度の方向は、矢印方向である。
【０００７】例えば、カメラ一体型ＶＴＲにおいては、
手振れの大きさを検出して画面のぶれを補正するため
に、２個の圧電振動子を互いに直交させ配置し、ヨー方
向とピッチ方向の２軸の回転角速度を検出する必要があ
る。
手振れの大きさを検出して画面のぶれを補正するため
に、２個の圧電振動子を互いに直交させ配置し、ヨー方
向とピッチ方向の２軸の回転角速度を検出する必要があ
る。
【０００８】ここで、２個の圧電振動子を接近させて用
いる場合、互いの圧電振動子の励振振動が空気中あるい
は共通の基板等を通り相手に伝達され、干渉が生じ、こ
の干渉がノイズとなり、ジャイロ特性の劣化が起こる。
いる場合、互いの圧電振動子の励振振動が空気中あるい
は共通の基板等を通り相手に伝達され、干渉が生じ、こ
の干渉がノイズとなり、ジャイロ特性の劣化が起こる。
【０００９】一般に、この問題を解決するために、２個
の圧電振動子を互いに距離をおいて設置したり、ダンパ
ー材を用いた支持ベース等により互いの励振振動が相手
に伝達しにくい構造にしたり、２個の圧電振動子の共振
周波数の差の大きくする（通常２００Ｈｚ以上）ことに
より、圧電振動ジャイロの出力の内手振れの周波数帯域
（０.１Ｈｚ〜５０Ｈｚ）より干渉波の周波数がある程
度高く（２００Ｈｚ以上）なるようにし、干渉ノイズを
ローパスフィルターでカットする等の方法で干渉ノイズ
レベルを低減させていた。
の圧電振動子を互いに距離をおいて設置したり、ダンパ
ー材を用いた支持ベース等により互いの励振振動が相手
に伝達しにくい構造にしたり、２個の圧電振動子の共振
周波数の差の大きくする（通常２００Ｈｚ以上）ことに
より、圧電振動ジャイロの出力の内手振れの周波数帯域
（０.１Ｈｚ〜５０Ｈｚ）より干渉波の周波数がある程
度高く（２００Ｈｚ以上）なるようにし、干渉ノイズを
ローパスフィルターでカットする等の方法で干渉ノイズ
レベルを低減させていた。
【００１０】中でも、２個の圧電振動子の共振周波数に
差を持たせるために、従来までは２個の圧電振動子の形
状を異なるものとしていた。
差を持たせるために、従来までは２個の圧電振動子の形
状を異なるものとしていた。
【００１１】つまり、２軸の回転角速度を検出するため
に、２種類の圧電振動ジャイロ用の圧電振動子を用意す
る必要があった。
に、２種類の圧電振動ジャイロ用の圧電振動子を用意す
る必要があった。
【００１２】従来の圧電振動子は、直径２.０ｍｍ、長
さ１６ｍｍの円柱と、直径２.１ｍｍ、長さ１６ｍｍ円
柱の２種類の円柱からなる。図３に、前記２種類の圧電
振動子の共振周波数の分布Ｃ，Ｄを示す。
さ１６ｍｍの円柱と、直径２.１ｍｍ、長さ１６ｍｍ円
柱の２種類の円柱からなる。図３に、前記２種類の圧電
振動子の共振周波数の分布Ｃ，Ｄを示す。
【００１３】それぞれの共振周波数の平均値を比較する
と、直径２.１ｍｍ、長さ１６ｍｍ円柱の方が約１.２Ｋ
Ｈｚ程度高くなっている。これは、円柱の共振周波数が
直径に比例し、長さの２乗に反比例するためである。
と、直径２.１ｍｍ、長さ１６ｍｍ円柱の方が約１.２Ｋ
Ｈｚ程度高くなっている。これは、円柱の共振周波数が
直径に比例し、長さの２乗に反比例するためである。
【００１４】また、それぞれの共振周波数のばらつき
は、両方とも３００Ｈｚ幅程度あることから、２種類の
圧電振動子からペアを１組選んだ場合のそれぞれの共振
周波数の差は約６００Ｈｚ以上となる。この一対の圧電
振動子を接近させて用いる場合に生じる干渉波の周波数
は、６００Ｈｚ以上であることから、十分フィルターで
干渉ノイズレベルを低減させることができていた。
は、両方とも３００Ｈｚ幅程度あることから、２種類の
圧電振動子からペアを１組選んだ場合のそれぞれの共振
周波数の差は約６００Ｈｚ以上となる。この一対の圧電
振動子を接近させて用いる場合に生じる干渉波の周波数
は、６００Ｈｚ以上であることから、十分フィルターで
干渉ノイズレベルを低減させることができていた。
【００１５】さらに、それぞれの圧電振動子を用いた圧
電振動ジャイロの主要特性は、いずれも手振れの大きさ
を検出するための特性として良好な精度である。
電振動ジャイロの主要特性は、いずれも手振れの大きさ
を検出するための特性として良好な精度である。
【００１６】ところが、形状が異なる圧電振動子を用い
て圧電振動ジャイロを製造する場合、圧電振動子を所定
の形状寸法に切断・研磨等の加工をしたり、圧電振動子
に電極形成をしたり、圧電振動子の支持固定等をしたり
する時に、同一条件下で２種類の圧電振動子を製造する
ことが困難な上、２種類別々に製造しなければならない
ので、各製造工程で必要な治工具類が２種類別々に必要
となる等、量産性が悪い。
て圧電振動ジャイロを製造する場合、圧電振動子を所定
の形状寸法に切断・研磨等の加工をしたり、圧電振動子
に電極形成をしたり、圧電振動子の支持固定等をしたり
する時に、同一条件下で２種類の圧電振動子を製造する
ことが困難な上、２種類別々に製造しなければならない
ので、各製造工程で必要な治工具類が２種類別々に必要
となる等、量産性が悪い。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、圧電振動ジャイロの特性をかえることな
く、２種類の寸法の圧電振動子を、１種類の寸法の圧電
振動子とすることにより、工程や加工治工具類を減ら
し、量産性がよく、製作が容易な圧電振動子ジャイロを
提供することにある。
する課題は、圧電振動ジャイロの特性をかえることな
く、２種類の寸法の圧電振動子を、１種類の寸法の圧電
振動子とすることにより、工程や加工治工具類を減ら
し、量産性がよく、製作が容易な圧電振動子ジャイロを
提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明によると、互いに
共振周波数の異なる（圧電振動ジャイロを用いるシステ
ムが必要とする検出の周波数帯域の上限の周波数以上異
なる）２個もしくは３個の圧電振動子を互いに直交させ
配置し、２軸もしくは３軸の検出を可能としたシステム
に用いる圧電振動ジャイロで、前記２個もしくは３個の
圧電振動子が、互いに前述の周波数以上異なる共振周波
数を持つように、横波の伝搬速度が異なる材質からな
り、実質的に形状がそれぞれ同一である圧電振動ジャイ
ロを提供することにより上記問題を解決できる。
共振周波数の異なる（圧電振動ジャイロを用いるシステ
ムが必要とする検出の周波数帯域の上限の周波数以上異
なる）２個もしくは３個の圧電振動子を互いに直交させ
配置し、２軸もしくは３軸の検出を可能としたシステム
に用いる圧電振動ジャイロで、前記２個もしくは３個の
圧電振動子が、互いに前述の周波数以上異なる共振周波
数を持つように、横波の伝搬速度が異なる材質からな
り、実質的に形状がそれぞれ同一である圧電振動ジャイ
ロを提供することにより上記問題を解決できる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の圧電振動ジャイロの実施例に
ついて説明する。圧電振動子は、形状寸法が同一の、直
径２.０ｍｍ、長さ１６ｍｍの円柱を製作し、圧電セラ
ミック材料としては、Ｐｂ〔（Ｍｎ1/3Ｓｂ2/3）0.1Ｚ
ｒ0.35Ｔｉ0.55〕Ｏ3の材質と、Ｐｂ〔（Ｍｎ1/3Ｓｂ
2/3）0.05Ｚｒ0.40Ｔｉ0.55）〕Ｏ3の材質とからなる
２種類の材質を用いた。なお、材質は、従来の圧電振
動子と同じ圧電セラミック材料である。図１には、上記
材質と材質の共振周波数の分布Ａ，Ｂを示す。
ついて説明する。圧電振動子は、形状寸法が同一の、直
径２.０ｍｍ、長さ１６ｍｍの円柱を製作し、圧電セラ
ミック材料としては、Ｐｂ〔（Ｍｎ1/3Ｓｂ2/3）0.1Ｚ
ｒ0.35Ｔｉ0.55〕Ｏ3の材質と、Ｐｂ〔（Ｍｎ1/3Ｓｂ
2/3）0.05Ｚｒ0.40Ｔｉ0.55）〕Ｏ3の材質とからなる
２種類の材質を用いた。なお、材質は、従来の圧電振
動子と同じ圧電セラミック材料である。図１には、上記
材質と材質の共振周波数の分布Ａ，Ｂを示す。
【００２０】材質と材質の共振周波数の平均値を比
較すると、材質の方が約０.７ｋＨｚ程度低くなって
おり、それぞれの共振周波数のばらつきは従来と同等
で、３００Ｈｚ幅程度あることから、２種類の圧電振動
子から一対を１組選んだ場合、それぞれの共振周波数の
差は約４００Ｈｚ以上であり、この一対の圧電振動子を
接近させて用いる場合に生じる干渉波の周波数は、４０
０Ｈz以上であることから、十分フィルタを用いて干渉
ノイズのレベルを低減できる。
較すると、材質の方が約０.７ｋＨｚ程度低くなって
おり、それぞれの共振周波数のばらつきは従来と同等
で、３００Ｈｚ幅程度あることから、２種類の圧電振動
子から一対を１組選んだ場合、それぞれの共振周波数の
差は約４００Ｈｚ以上であり、この一対の圧電振動子を
接近させて用いる場合に生じる干渉波の周波数は、４０
０Ｈz以上であることから、十分フィルタを用いて干渉
ノイズのレベルを低減できる。
【００２１】更に、それぞれの圧電振動子を用いた圧電
振動ジャイロの主要特性は、表１に示すような各々の主
要特性を得た。いずれの特性も、手振れの大きさを検出
するための特性値を満足している。
振動ジャイロの主要特性は、表１に示すような各々の主
要特性を得た。いずれの特性も、手振れの大きさを検出
するための特性値を満足している。
【００２２】
【００２３】
【発明の効果】本発明の圧電振動ジャイロに用いられる
圧電振動子により、多軸検出用の圧電振動ジャイロの特
性をかえることなく、数種類の寸法の圧電振動子を、１
種類の寸法の圧電振動子とすることにより、工程や加工
治工具類を減らし、量産性がよく、製作が容易な圧電振
動子ジャイロを提供することができた。
圧電振動子により、多軸検出用の圧電振動ジャイロの特
性をかえることなく、数種類の寸法の圧電振動子を、１
種類の寸法の圧電振動子とすることにより、工程や加工
治工具類を減らし、量産性がよく、製作が容易な圧電振
動子ジャイロを提供することができた。
【図１】本発明の２種類の材質で同一形状の圧電振動子
の共振周波数の分布Ａ，Ｂを示す図。
の共振周波数の分布Ａ，Ｂを示す図。
【図２】従来の圧電振動ジャイロ用の圧電振動子を示す
図。図２（ａ）は圧電振動ジャイロ用の圧電振動子を示
す斜視図。図２（ｂ）は圧電振動ジャイロ用の圧電振動
子を示す断面図。
図。図２（ａ）は圧電振動ジャイロ用の圧電振動子を示
す斜視図。図２（ｂ）は圧電振動ジャイロ用の圧電振動
子を示す断面図。
【図３】従来の２種類の圧電振動子を製造した時の共振
周波数の分布Ｃ，Ｄを示す図。
周波数の分布Ｃ，Ｄを示す図。
１ 圧電振動子 ２ （励振用）電極 ３，４ （検出用）電極 ５ （アース用）電極 Ａ 直径２.０ｍｍ、長さ１６ｍｍの円柱状の材質
の本発明の圧電振動子の共振周波数の分布 Ｂ 直径２.０ｍｍ、長さ１６ｍｍの円柱状の材質
の本発明の圧電振動子の共振周波数の分布 Ｃ 直径２.０ｍｍ、長さ１６ｍｍの円柱状の従来の
圧電振動子の共振周波数の分布 Ｄ 直径２.１ｍｍ、長さ１６ｍｍの円柱状の従来の
圧電振動子の共振周波数の分布
の本発明の圧電振動子の共振周波数の分布 Ｂ 直径２.０ｍｍ、長さ１６ｍｍの円柱状の材質
の本発明の圧電振動子の共振周波数の分布 Ｃ 直径２.０ｍｍ、長さ１６ｍｍの円柱状の従来の
圧電振動子の共振周波数の分布 Ｄ 直径２.１ｍｍ、長さ１６ｍｍの円柱状の従来の
圧電振動子の共振周波数の分布
Claims (1)
- 【請求項１】 互いに共振周波数の異なる圧電振動子を
互いに直交させ配置し、２軸もしくは３軸の検出を可能
としたシステムに用いる圧電振動ジャイロにおいて、伝
搬速度が異なる材質からなる実質的に同一形状の圧電振
動子を用いることを特徴とする圧電振動ジャイロ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8131035A JPH09292229A (ja) | 1996-04-25 | 1996-04-25 | 圧電振動ジャイロ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8131035A JPH09292229A (ja) | 1996-04-25 | 1996-04-25 | 圧電振動ジャイロ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09292229A true JPH09292229A (ja) | 1997-11-11 |
Family
ID=15048507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8131035A Pending JPH09292229A (ja) | 1996-04-25 | 1996-04-25 | 圧電振動ジャイロ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09292229A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11211481A (ja) * | 1998-01-22 | 1999-08-06 | Tokin Corp | 姿勢角度検出装置 |
| JP2007285978A (ja) * | 2006-04-19 | 2007-11-01 | Fujitsu Media Device Kk | 角速度センサ |
-
1996
- 1996-04-25 JP JP8131035A patent/JPH09292229A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11211481A (ja) * | 1998-01-22 | 1999-08-06 | Tokin Corp | 姿勢角度検出装置 |
| JP2007285978A (ja) * | 2006-04-19 | 2007-11-01 | Fujitsu Media Device Kk | 角速度センサ |
| KR100869634B1 (ko) * | 2006-04-19 | 2008-11-21 | 후지쓰 메디아 데바이스 가부시키가이샤 | 각속도 센서 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040826 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040907 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050111 |