JPH10246638A - 圧電振動ジャイロ - Google Patents
圧電振動ジャイロInfo
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- JPH10246638A JPH10246638A JP9050449A JP5044997A JPH10246638A JP H10246638 A JPH10246638 A JP H10246638A JP 9050449 A JP9050449 A JP 9050449A JP 5044997 A JP5044997 A JP 5044997A JP H10246638 A JPH10246638 A JP H10246638A
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- Japan
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- piezoelectric
- circuit
- electrodes
- vibrator
- vibration
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 入出力用端子をリード線を用いないで接続可
能であると共に、簡素な構成でジャイロ特性のばらつき
を抑制して容易に製造し得る小型にして薄形のエネルギ
ー閉じ込め型圧電振動ジャイロを提供すること。 【解決手段】 このジャイロは、圧電板10の一つの主
面に駆動,検出用を含む複数の電極が形成された圧電振
動子200を駆動・検出用回路である回路ブロック32
を有する回路基板300上に配備して構成される。圧電
振動子200の電極はそれぞれ圧電板10の側面に延び
た引き出し用電極を含み、回路基板300の回路ブロッ
ク32は圧電振動子200の取り付け位置へ向けて延び
た複数の接続用導体を含み、接続用導体及び引き出し用
電極は圧電振動子200を回路基板300に配備すると
きに互いに導通接続され、圧電振動子200は回路基板
300の空洞部分30の周囲近傍を固着形成して回路基
板300上に配備される。
能であると共に、簡素な構成でジャイロ特性のばらつき
を抑制して容易に製造し得る小型にして薄形のエネルギ
ー閉じ込め型圧電振動ジャイロを提供すること。 【解決手段】 このジャイロは、圧電板10の一つの主
面に駆動,検出用を含む複数の電極が形成された圧電振
動子200を駆動・検出用回路である回路ブロック32
を有する回路基板300上に配備して構成される。圧電
振動子200の電極はそれぞれ圧電板10の側面に延び
た引き出し用電極を含み、回路基板300の回路ブロッ
ク32は圧電振動子200の取り付け位置へ向けて延び
た複数の接続用導体を含み、接続用導体及び引き出し用
電極は圧電振動子200を回路基板300に配備すると
きに互いに導通接続され、圧電振動子200は回路基板
300の空洞部分30の周囲近傍を固着形成して回路基
板300上に配備される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として自動車の
ナビゲーションシステム,姿勢制御システム,カメラ一
体型VTRカメラの手振れ補正用角速度センサ等に用い
られるジャイロスコープに属されると共に、超音波振動
を利用した圧電振動ジャイロに関し、詳しくは振動モー
ドとしてエネルギー閉じ込め振動モードを利用した圧電
振動ジャイロに関する。
ナビゲーションシステム,姿勢制御システム,カメラ一
体型VTRカメラの手振れ補正用角速度センサ等に用い
られるジャイロスコープに属されると共に、超音波振動
を利用した圧電振動ジャイロに関し、詳しくは振動モー
ドとしてエネルギー閉じ込め振動モードを利用した圧電
振動ジャイロに関する。
【0002】
【従来の技術】一般に圧電振動ジャイロは、振動してい
る物体に回転角速度が加えられると、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に属される。
る物体に回転角速度が加えられると、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に属される。
【0003】このジャイロスコープでは、互いに直交す
る二つの異なる方向の振動を励振可能に構成した複合振
動系において、一方の振動を励振した状態で振動子自体
を二つの振動面が交わる線と平行な軸を中心として回転
させると、上述した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。こ
の振動の大きさは、入力側の振動の振幅及び回転角速度
に比例するため、入力側の振動振幅を一定にした場合、
出力電圧の大きさから印加された回転角速度の大きさを
求めることができる。
る二つの異なる方向の振動を励振可能に構成した複合振
動系において、一方の振動を励振した状態で振動子自体
を二つの振動面が交わる線と平行な軸を中心として回転
させると、上述した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。こ
の振動の大きさは、入力側の振動の振幅及び回転角速度
に比例するため、入力側の振動振幅を一定にした場合、
出力電圧の大きさから印加された回転角速度の大きさを
求めることができる。
【0004】図6は、従来の圧電振動ジャイロ用圧電振
動子100の基本構成を示した斜視図である。この圧電
振動子100は、正方形断面形状を有する金属角柱10
1の隣り合う面のほぼ中央部に圧電セラミックス薄板1
02,103が接合され、圧電セラミックス薄板103
を有する面の局部が接地されて成っている。これらの圧
電セラミックス薄板102,103は、それぞれ両面に
電極が形成されて厚さ方向に分極されており、それぞれ
の一面(表面)には引き出し用のリード線104,10
5が接続されている。
動子100の基本構成を示した斜視図である。この圧電
振動子100は、正方形断面形状を有する金属角柱10
1の隣り合う面のほぼ中央部に圧電セラミックス薄板1
02,103が接合され、圧電セラミックス薄板103
を有する面の局部が接地されて成っている。これらの圧
電セラミックス薄板102,103は、それぞれ両面に
電極が形成されて厚さ方向に分極されており、それぞれ
の一面(表面)には引き出し用のリード線104,10
5が接続されている。
【0005】金属角柱101には、互いに直交する二つ
の屈曲振動モードが存在し、材料の特性が均質である場
合には二つの屈曲振動モードの共振周波数がほぼ等しく
なることが知られている。従って、圧電セラミックス薄
板102に金属角柱101の屈曲振動の共振周波数にほ
ぼ等しい周波数の電圧を印加すると、圧電セラミックス
薄板102を接合した面が凹凸となる方向(Y軸方向)
に屈曲振動する。この状態で、金属角柱101を長さ方
向と平行な軸(Z軸)の回り(図中ではΩ方向)に回転
させると、金属角柱101はコリオリ力の作用により圧
電セラミックス薄板103を接合した面が凹凸となる方
向(X軸方向)にも屈曲振動し、こうした圧電効果によ
って圧電セラミックス薄板103に電圧が発生する。
の屈曲振動モードが存在し、材料の特性が均質である場
合には二つの屈曲振動モードの共振周波数がほぼ等しく
なることが知られている。従って、圧電セラミックス薄
板102に金属角柱101の屈曲振動の共振周波数にほ
ぼ等しい周波数の電圧を印加すると、圧電セラミックス
薄板102を接合した面が凹凸となる方向(Y軸方向)
に屈曲振動する。この状態で、金属角柱101を長さ方
向と平行な軸(Z軸)の回り(図中ではΩ方向)に回転
させると、金属角柱101はコリオリ力の作用により圧
電セラミックス薄板103を接合した面が凹凸となる方
向(X軸方向)にも屈曲振動し、こうした圧電効果によ
って圧電セラミックス薄板103に電圧が発生する。
【0006】ここで発生する電圧の大きさは、圧電セラ
ミックス薄板102により励振されている振動の大きさ
と印加した回転角速度の大きさとに比例するため、圧電
セラミックス薄板102に印加する励振電圧の大きさを
一定とすれば、圧電セラミックス薄板103に発生する
電圧は金属角柱101の回転角速度に比例した電圧とな
る。
ミックス薄板102により励振されている振動の大きさ
と印加した回転角速度の大きさとに比例するため、圧電
セラミックス薄板102に印加する励振電圧の大きさを
一定とすれば、圧電セラミックス薄板103に発生する
電圧は金属角柱101の回転角速度に比例した電圧とな
る。
【0007】ところで、FMラジオやテレビの中間周波
数フィルタには、エネルギー閉じ込め厚み滑り振動モー
ドを利用した構造の振動子(以下、単にエネルギー閉じ
込め型振動子と呼ぶ)が用いられている。
数フィルタには、エネルギー閉じ込め厚み滑り振動モー
ドを利用した構造の振動子(以下、単にエネルギー閉じ
込め型振動子と呼ぶ)が用いられている。
【0008】図7は、従来のエネルギー閉じ込め型振動
子の一例に係る基本構成を示したものであり、同図
(a)はその平面図に関するもの,同図(b)はその断
面図に関するものである。但し、ここでエネルギー閉じ
込め振動とは、振動のエネルギーが駆動電極近傍に集中
している振動モードを示すものであり、これには圧電板
10の厚さ方向の縦振動や滑り振動の他、圧電矩形板の
縦振動や滑り振動等の多くのものがある。
子の一例に係る基本構成を示したものであり、同図
(a)はその平面図に関するもの,同図(b)はその断
面図に関するものである。但し、ここでエネルギー閉じ
込め振動とは、振動のエネルギーが駆動電極近傍に集中
している振動モードを示すものであり、これには圧電板
10の厚さ方向の縦振動や滑り振動の他、圧電矩形板の
縦振動や滑り振動等の多くのものがある。
【0009】図7(a),(b)を参照すると、エネル
ギー閉じ込め振動は、振動のエネルギーが駆動電極近傍
に集中しているため、例えば図7(a)に示されるよう
に、縦6mm×横6mmで厚さ0.2mmの圧電板(圧
電セラミック板)10を用いて、一方の主面のほぼ中央
部の直径1.5mmの領域に駆動電極51,52を形成
すると共に、他方の主面に駆動電極51,52に対向す
る部分から延在する領域に駆動電極53を形成してFM
ラジオ用10.7Mhzセラミックフィルタ(エネルギ
ー閉じ込め型振動子)を得たとする。
ギー閉じ込め振動は、振動のエネルギーが駆動電極近傍
に集中しているため、例えば図7(a)に示されるよう
に、縦6mm×横6mmで厚さ0.2mmの圧電板(圧
電セラミック板)10を用いて、一方の主面のほぼ中央
部の直径1.5mmの領域に駆動電極51,52を形成
すると共に、他方の主面に駆動電極51,52に対向す
る部分から延在する領域に駆動電極53を形成してFM
ラジオ用10.7Mhzセラミックフィルタ(エネルギ
ー閉じ込め型振動子)を得たとする。
【0010】この場合のエネルギー閉じ込め型振動子の
支持構造は、図8に示されるように、駆動電極51,5
2,53を中心として直径約3mmの領域の両面に空洞
部54を形成するものとして、その他の部分を樹脂55
で固定すれば良い。こうした構造としても振動子特性に
は殆ど影響を与えない。即ち、このエネルギー閉じ込め
型振動子の場合、リード端子の形成が自由であり、支持
構造による影響の無いフィルタとすることができる。
支持構造は、図8に示されるように、駆動電極51,5
2,53を中心として直径約3mmの領域の両面に空洞
部54を形成するものとして、その他の部分を樹脂55
で固定すれば良い。こうした構造としても振動子特性に
は殆ど影響を与えない。即ち、このエネルギー閉じ込め
型振動子の場合、リード端子の形成が自由であり、支持
構造による影響の無いフィルタとすることができる。
【0011】因みに、一般的に単純な他例に係るエネル
ギー閉じ込め型振動子を形成する場合、図9に示すよう
に、圧電板(圧電セラミック板)10を支持体56を用
いて支持し、回路基板に実装している。
ギー閉じ込め型振動子を形成する場合、図9に示すよう
に、圧電板(圧電セラミック板)10を支持体56を用
いて支持し、回路基板に実装している。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】上述した圧電振動ジャ
イロ用圧電振動子の場合、金属角柱の屈曲振動モードを
利用しているため、圧電振動子の支持,固定を振動の節
の位置で行わなければならず、この作業が煩雑である
上、圧電振動ジャイロを組み立てる製造工程で駆動・検
出回路と圧電振動子の電極とをリード線で接続する際、
接続状態にばらつきがあるとジャイロ特性がばらつくこ
とになるため、ばらつきを抑制し得るように精度良く接
続を行わなければならないが、こうした接続作業には困
難を伴う他、駆動・検出回路を配備した基板上に保持具
により支持された圧電振動子を載せて組み立てを行うた
め、小型で薄型の圧電振動ジャイロを構成することが困
難であるという問題がある。
イロ用圧電振動子の場合、金属角柱の屈曲振動モードを
利用しているため、圧電振動子の支持,固定を振動の節
の位置で行わなければならず、この作業が煩雑である
上、圧電振動ジャイロを組み立てる製造工程で駆動・検
出回路と圧電振動子の電極とをリード線で接続する際、
接続状態にばらつきがあるとジャイロ特性がばらつくこ
とになるため、ばらつきを抑制し得るように精度良く接
続を行わなければならないが、こうした接続作業には困
難を伴う他、駆動・検出回路を配備した基板上に保持具
により支持された圧電振動子を載せて組み立てを行うた
め、小型で薄型の圧電振動ジャイロを構成することが困
難であるという問題がある。
【0013】これに対し、図7(a),(b)に示した
エネルギー閉じ込め型振動子の場合には、こうした問題
が解決され、入出力用端子をリード線を用いないで接続
することが可能である上、駆動・検出回路を配備した基
板上に圧電振動子を組み合わせて圧電振動ジャイロを構
成することが容易になると類推されるが、ここでの振動
子は構造的に電極の配置等の細部構成が圧電振動ジャイ
ロ用ではないため、そのままでは適用できないという問
題がある。
エネルギー閉じ込め型振動子の場合には、こうした問題
が解決され、入出力用端子をリード線を用いないで接続
することが可能である上、駆動・検出回路を配備した基
板上に圧電振動子を組み合わせて圧電振動ジャイロを構
成することが容易になると類推されるが、ここでの振動
子は構造的に電極の配置等の細部構成が圧電振動ジャイ
ロ用ではないため、そのままでは適用できないという問
題がある。
【0014】又、図9に示すエネルギー閉じ込め型振動
子の場合、圧電板を支持体を用いて支持し、回路基板に
実装するものであるため、基板実装時に支持状態によっ
て特性がばらつき易いため、圧電振動ジャイロに適用す
るとジャイロ特性もばらつき易くなってしまうという問
題がある。
子の場合、圧電板を支持体を用いて支持し、回路基板に
実装するものであるため、基板実装時に支持状態によっ
て特性がばらつき易いため、圧電振動ジャイロに適用す
るとジャイロ特性もばらつき易くなってしまうという問
題がある。
【0015】本発明は、このような問題点を解決すべく
なされたもので、その技術的課題は、入出力用端子をリ
ード線を用いないで接続可能であると共に、簡素な構成
でジャイロ特性のばらつきを抑制して容易に製造し得る
小型にして薄形のエネルギー閉じ込め型圧電振動ジャイ
ロを提供することにある。
なされたもので、その技術的課題は、入出力用端子をリ
ード線を用いないで接続可能であると共に、簡素な構成
でジャイロ特性のばらつきを抑制して容易に製造し得る
小型にして薄形のエネルギー閉じ込め型圧電振動ジャイ
ロを提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、圧電板
の少なくとも一方の主面に駆動用及び検出用を含む複数
の電極が形成されたエネルギー閉じ込め厚み滑り振動を
利用した圧電振動子と、圧電振動子に対する駆動・検出
用回路を有すると共に、該圧電振動子を所定箇所に配備
するための回路基板とを備えた圧電振動ジャイロにおい
て、複数の電極は圧電板の側面に延在して引き出された
引き出し用電極を含み、駆動・検出用回路は所定箇所へ
向けて延在して引き出された接続用導体を含み、引き出
し用電極及び接続用導体は圧電振動子の回路基板におけ
る所定箇所に対する配備に際して互いに1対1で導通接
続される圧電振動ジャイロが得られる。
の少なくとも一方の主面に駆動用及び検出用を含む複数
の電極が形成されたエネルギー閉じ込め厚み滑り振動を
利用した圧電振動子と、圧電振動子に対する駆動・検出
用回路を有すると共に、該圧電振動子を所定箇所に配備
するための回路基板とを備えた圧電振動ジャイロにおい
て、複数の電極は圧電板の側面に延在して引き出された
引き出し用電極を含み、駆動・検出用回路は所定箇所へ
向けて延在して引き出された接続用導体を含み、引き出
し用電極及び接続用導体は圧電振動子の回路基板におけ
る所定箇所に対する配備に際して互いに1対1で導通接
続される圧電振動ジャイロが得られる。
【0017】又、本発明によれば、上記圧電振動ジャイ
ロにおいて、回路基板は所定箇所における圧電板の略中
央に対応する部分に空洞部分が形成されており、圧電振
動子は空洞部分の周囲近傍を固着形成して回路基板上に
配備された圧電振動ジャイロが得られる。
ロにおいて、回路基板は所定箇所における圧電板の略中
央に対応する部分に空洞部分が形成されており、圧電振
動子は空洞部分の周囲近傍を固着形成して回路基板上に
配備された圧電振動ジャイロが得られる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下に実施例を挙げ、本発明の圧
電振動ジャイロについて、図面を参照して詳細に説明す
る。
電振動ジャイロについて、図面を参照して詳細に説明す
る。
【0019】図1は、本発明の一実施例に係るエネルギ
ー閉じ込め型圧電振動ジャイロ用圧電振動子200の構
成基本を示した斜視図である。
ー閉じ込め型圧電振動ジャイロ用圧電振動子200の構
成基本を示した斜視図である。
【0020】この圧電振動子200は、圧電板(圧電セ
ラミック板)10の少なくとも一方の主面に駆動用及び
検出用を含む複数(ここでは3つ)の電極11,12,
13が形成されたエネルギー閉じ込め厚み滑り振動を利
用したもので、これらの電極11,12,13はそれぞ
れ圧電板10の側面に延在して引き出された引き出し用
電極11a,12a,13aを含んでいる。
ラミック板)10の少なくとも一方の主面に駆動用及び
検出用を含む複数(ここでは3つ)の電極11,12,
13が形成されたエネルギー閉じ込め厚み滑り振動を利
用したもので、これらの電極11,12,13はそれぞ
れ圧電板10の側面に延在して引き出された引き出し用
電極11a,12a,13aを含んでいる。
【0021】具体的に云えば、圧電振動子200は、厚
さ方向に分極軸を有する圧電板10の一方の主面のほぼ
中央におおよそ二等辺三角形を構成する各頂点の位置に
それぞれ第1の電極11,第2の電極12,及び第3の
電極13が形成され、第2の電極12及び第3の電極1
3と第1の電極11とは互いに対向して平行に配置され
ており、X方向の振動が励振できるように配置されてい
る。電極11,12,13の引き出し用電極11a,1
2a,13aは、圧電板10の側面まで引き出されてい
るため、圧電振動子200のエッジはX方向に対称な位
置で支持体に固定された状態となっている。因みに、電
極11は駆動用として、電極12,13は検出用として
使用される。
さ方向に分極軸を有する圧電板10の一方の主面のほぼ
中央におおよそ二等辺三角形を構成する各頂点の位置に
それぞれ第1の電極11,第2の電極12,及び第3の
電極13が形成され、第2の電極12及び第3の電極1
3と第1の電極11とは互いに対向して平行に配置され
ており、X方向の振動が励振できるように配置されてい
る。電極11,12,13の引き出し用電極11a,1
2a,13aは、圧電板10の側面まで引き出されてい
るため、圧電振動子200のエッジはX方向に対称な位
置で支持体に固定された状態となっている。因みに、電
極11は駆動用として、電極12,13は検出用として
使用される。
【0022】図2は、この圧電振動子200に適用(接
続)される検出・駆動用回路の基本構成を示したブロッ
ク図である。
続)される検出・駆動用回路の基本構成を示したブロッ
ク図である。
【0023】この検出・駆動用回路では、電極12,電
極13にそれぞれ電流検出回路18,19が接続され、
電流検出回路18,19の出力側には差動増幅回路22
が接続され、この差動増幅回路22からの出力が同期検
波回路23,整流回路24を介して圧電振動ジャイロの
検出信号となる。
極13にそれぞれ電流検出回路18,19が接続され、
電流検出回路18,19の出力側には差動増幅回路22
が接続され、この差動増幅回路22からの出力が同期検
波回路23,整流回路24を介して圧電振動ジャイロの
検出信号となる。
【0024】一方、電流検出回路18,19は自励発振
条件を満たすための発振回路25に接続され、更に発振
回路25がX振動を行わせるための駆動回路26を介し
て電極11に接続されることによって、自励発振回路を
構成している。この自励発振回路により圧電振動子20
0の厚み滑り振動の共振周波数にほぼ等しい周波数の交
流電圧が電極11に印加される。
条件を満たすための発振回路25に接続され、更に発振
回路25がX振動を行わせるための駆動回路26を介し
て電極11に接続されることによって、自励発振回路を
構成している。この自励発振回路により圧電振動子20
0の厚み滑り振動の共振周波数にほぼ等しい周波数の交
流電圧が電極11に印加される。
【0025】次に、この圧電振動子200の駆動原理を
図3(a),(b)を参照して具体的に説明する。但
し、図3は、圧電振動子200を単純化した場合の平行
電界励振式厚み滑りエネルギー閉じ込め型圧電振動子の
基本構造を示したもので、同図(a)はその平面図に関
するもの,同図(b)はその要部(電極は局部のみを示
す)の側面断面図に関するものである。
図3(a),(b)を参照して具体的に説明する。但
し、図3は、圧電振動子200を単純化した場合の平行
電界励振式厚み滑りエネルギー閉じ込め型圧電振動子の
基本構造を示したもので、同図(a)はその平面図に関
するもの,同図(b)はその要部(電極は局部のみを示
す)の側面断面図に関するものである。
【0026】このエネルギー閉じ込め型圧電振動子で
は、厚さ方向(Z軸方向)に分極された圧電板10の中
央部の同一面上にX軸方向に対向する部分電極14,1
5が形成されており、部分電極14,15に挟まれてい
る部分にはほぼ板の面に平行な方向(X軸方向)の電界
が印加される。このため、ここでの電界とこれに直交す
る厚さ方向の分極との相互作用により、部分電極14,
15の寸法を使用する圧電材料の特性に合わせて適当に
設計すると、部分電極14,15に挟まれている部分に
平行電界励振式厚み滑りエネルギー閉じ込め振動を得る
ことができる。因みに、ここでの厚み滑り振動は、変位
の方向が板面に平行で、且つ波の伝搬方向が板の厚さ方
向となる振動を示す。
は、厚さ方向(Z軸方向)に分極された圧電板10の中
央部の同一面上にX軸方向に対向する部分電極14,1
5が形成されており、部分電極14,15に挟まれてい
る部分にはほぼ板の面に平行な方向(X軸方向)の電界
が印加される。このため、ここでの電界とこれに直交す
る厚さ方向の分極との相互作用により、部分電極14,
15の寸法を使用する圧電材料の特性に合わせて適当に
設計すると、部分電極14,15に挟まれている部分に
平行電界励振式厚み滑りエネルギー閉じ込め振動を得る
ことができる。因みに、ここでの厚み滑り振動は、変位
の方向が板面に平行で、且つ波の伝搬方向が板の厚さ方
向となる振動を示す。
【0027】図1に示す圧電振動子200の場合、電極
11を二等辺三角形の頂角の位置とすると共に、電極1
2,13をそれぞれ二等辺三角形の底角の位置とし、且
つ電極11と電極12,13とが平行になるように配置
し、電極12,13がそれぞれ仮想接地機能を有する電
流検出回路18,19に接続されている。これにより、
電極12,13は、電流検出回路18,19の仮想接地
機能により仮想的に基準電位に保たれるため、電位的に
はアース端子とみなすことができる。
11を二等辺三角形の頂角の位置とすると共に、電極1
2,13をそれぞれ二等辺三角形の底角の位置とし、且
つ電極11と電極12,13とが平行になるように配置
し、電極12,13がそれぞれ仮想接地機能を有する電
流検出回路18,19に接続されている。これにより、
電極12,13は、電流検出回路18,19の仮想接地
機能により仮想的に基準電位に保たれるため、電位的に
はアース端子とみなすことができる。
【0028】従って、電極11に圧電板10の厚み滑り
モードの共振周波数にほぼ等しい周波数の励振用の駆動
電圧を印加すると、電極11,12,13によって囲ま
れる領域に電極11の中心及び電極12,13の中心を
結ぶ直線の中点を結ぶ直線の方向のエネルギー閉じ込め
振動モードの滑り振動が発生する。この状態で圧電板1
0をその主面と直交する軸の回りに回転させると、コリ
オリ力の作用により、励振されている厚み滑り振動の方
向と直角な方向の厚み滑り振動が発生する。このコリオ
リ力により発生した厚み滑り振動により、電極11,1
2の間と電極11,13の間とのインピーダンスが変化
し、その結果として、電流検出回路18,19に流れ込
む電流値が変化する。電極12,13は上述したよう
に、励振されている厚み滑り振動の方向に対して対称に
配置されているため、コリオリ力により変化する電流は
振幅が等しく、しかも互いに180度位相の異なった電
流となる。これにより、電流検出回路18,19の出力
電圧も、互いに180度位相の異なった電圧となり、こ
れらの出力電圧の差値を差動回路22により検出し、同
期検波回路23によって差値電圧を所定のタイミングで
同期検波し、整流回路24で整流することにより、印加
した回転角速度に比例した直流の出力電圧を得ることが
できる。
モードの共振周波数にほぼ等しい周波数の励振用の駆動
電圧を印加すると、電極11,12,13によって囲ま
れる領域に電極11の中心及び電極12,13の中心を
結ぶ直線の中点を結ぶ直線の方向のエネルギー閉じ込め
振動モードの滑り振動が発生する。この状態で圧電板1
0をその主面と直交する軸の回りに回転させると、コリ
オリ力の作用により、励振されている厚み滑り振動の方
向と直角な方向の厚み滑り振動が発生する。このコリオ
リ力により発生した厚み滑り振動により、電極11,1
2の間と電極11,13の間とのインピーダンスが変化
し、その結果として、電流検出回路18,19に流れ込
む電流値が変化する。電極12,13は上述したよう
に、励振されている厚み滑り振動の方向に対して対称に
配置されているため、コリオリ力により変化する電流は
振幅が等しく、しかも互いに180度位相の異なった電
流となる。これにより、電流検出回路18,19の出力
電圧も、互いに180度位相の異なった電圧となり、こ
れらの出力電圧の差値を差動回路22により検出し、同
期検波回路23によって差値電圧を所定のタイミングで
同期検波し、整流回路24で整流することにより、印加
した回転角速度に比例した直流の出力電圧を得ることが
できる。
【0029】一方、電流検出回路18,19は自励発振
条件を満足するための発振回路25と駆動回路26とを
介して電極11に接続され、自励発振ループを構成して
いるため、圧電振動子200の共振周波数を自動的に追
尾して効率良く振動子を駆動できる。従って、高感度な
ジャイロ特性を得ることができる。
条件を満足するための発振回路25と駆動回路26とを
介して電極11に接続され、自励発振ループを構成して
いるため、圧電振動子200の共振周波数を自動的に追
尾して効率良く振動子を駆動できる。従って、高感度な
ジャイロ特性を得ることができる。
【0030】ところで、図2に示した各回路を有する検
出・駆動用回路は、回路ブロックとして回路基板上に設
けられる。
出・駆動用回路は、回路ブロックとして回路基板上に設
けられる。
【0031】図4は、上述した圧電振動子200の回路
基板300上への配備を説明するために示した分解斜視
図である。回路基板300は、圧電振動子200に対す
る駆動・検出用回路としての回路ブロック32を有する
と共に、圧電振動子200を所定箇所に配備するように
なっている。回路ブロック32は所定箇所(圧電振動子
200の取り付け位置)へ向けて延在して引き出された
複数(ここでは3つ)の接続用導体31a,31b,3
1cを含んでおり、これらの接続用導体31a,31
b,31cは圧電振動子200を回路基板300におけ
る所定箇所に対して配備した際、電極11,12,13
のそれぞれの引き出し用電極11a,12a,13aに
対して互いに1対1で導通接続されるようになってい
る。
基板300上への配備を説明するために示した分解斜視
図である。回路基板300は、圧電振動子200に対す
る駆動・検出用回路としての回路ブロック32を有する
と共に、圧電振動子200を所定箇所に配備するように
なっている。回路ブロック32は所定箇所(圧電振動子
200の取り付け位置)へ向けて延在して引き出された
複数(ここでは3つ)の接続用導体31a,31b,3
1cを含んでおり、これらの接続用導体31a,31
b,31cは圧電振動子200を回路基板300におけ
る所定箇所に対して配備した際、電極11,12,13
のそれぞれの引き出し用電極11a,12a,13aに
対して互いに1対1で導通接続されるようになってい
る。
【0032】又、回路基板300は所定箇所における圧
電板10の略中央に対応する部分に空洞部分30が形成
されており、圧電振動子200はこの空洞部分30の周
囲近傍を固着形成して回路基板300上に配備されるよ
うになっている。この空洞部分30は、エネルギー閉じ
込め型振動ジャイロの原理的要因から圧電板10の振動
部分が触れないように回路基板300側に設けられてい
る。但し、ここでの空洞部分30の周囲近傍の固着形成
は、圧電板10の側面まで引き出された引き出し電極1
1a,12a,13aと回路基板300の接続用導体3
1a,31b,31cとの電気的に接続を行った後に行
う。これにより、圧電振動子200(圧電板10)と回
路ブロック32とが接続用導体31を介して導通接続さ
れる。
電板10の略中央に対応する部分に空洞部分30が形成
されており、圧電振動子200はこの空洞部分30の周
囲近傍を固着形成して回路基板300上に配備されるよ
うになっている。この空洞部分30は、エネルギー閉じ
込め型振動ジャイロの原理的要因から圧電板10の振動
部分が触れないように回路基板300側に設けられてい
る。但し、ここでの空洞部分30の周囲近傍の固着形成
は、圧電板10の側面まで引き出された引き出し電極1
1a,12a,13aと回路基板300の接続用導体3
1a,31b,31cとの電気的に接続を行った後に行
う。これにより、圧電振動子200(圧電板10)と回
路ブロック32とが接続用導体31を介して導通接続さ
れる。
【0033】因みに、図5はここでの配備による回路基
板300上の固着部分33の形態を斜線で示したもので
あるが、固着部分33は図示のように圧電板10を回路
基板300に固定する際、圧電板10の周囲近傍に漏れ
なく形成されるようにすれば良い。
板300上の固着部分33の形態を斜線で示したもので
あるが、固着部分33は図示のように圧電板10を回路
基板300に固定する際、圧電板10の周囲近傍に漏れ
なく形成されるようにすれば良い。
【0034】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の圧電振
動ジャイロによれば、圧電振動子の圧電板における複数
の電極にそれぞれ圧電板の側面に延びた引き出し用電極
を持たせ、回路基板の駆動・検出用回路である回路ブロ
ックには圧電振動子の取り付け位置へ向けて延びた複数
の接続用導体を持たせ、圧電振動子(圧電板)を回路基
板に配備する際、接続用導体及び引き出し用電極が互い
に1対1で導通接続され、しかも回路基板の圧電振動子
の取り付け位置内には空洞部分を形成して圧電振動子を
回路基板の空洞部分の周囲近傍を固着形成して回路基板
上に配備される構成としているため、入出力用端子をリ
ード線を用いないで接続可能となると共に、簡素な構成
でジャイロ特性のばらつきを抑制して容易に製造し得る
小型にして薄形のエネルギー閉じ込め型圧電振動ジャイ
ロが得られるようになる。特に、圧電振動子を直接的に
回路基板に固着させる構成としているので、圧電振動子
を容易に実装することが可能となって組み立てや製造が
簡単になる上、ジャイロ特性として耐振動特性や耐衝撃
性に優れるようになり、しかも支持体を用いる必要が無
いために構造が簡単で支持が容易となり、結果としてコ
ストの低減化や小型化が充分に計られるようになる。
動ジャイロによれば、圧電振動子の圧電板における複数
の電極にそれぞれ圧電板の側面に延びた引き出し用電極
を持たせ、回路基板の駆動・検出用回路である回路ブロ
ックには圧電振動子の取り付け位置へ向けて延びた複数
の接続用導体を持たせ、圧電振動子(圧電板)を回路基
板に配備する際、接続用導体及び引き出し用電極が互い
に1対1で導通接続され、しかも回路基板の圧電振動子
の取り付け位置内には空洞部分を形成して圧電振動子を
回路基板の空洞部分の周囲近傍を固着形成して回路基板
上に配備される構成としているため、入出力用端子をリ
ード線を用いないで接続可能となると共に、簡素な構成
でジャイロ特性のばらつきを抑制して容易に製造し得る
小型にして薄形のエネルギー閉じ込め型圧電振動ジャイ
ロが得られるようになる。特に、圧電振動子を直接的に
回路基板に固着させる構成としているので、圧電振動子
を容易に実装することが可能となって組み立てや製造が
簡単になる上、ジャイロ特性として耐振動特性や耐衝撃
性に優れるようになり、しかも支持体を用いる必要が無
いために構造が簡単で支持が容易となり、結果としてコ
ストの低減化や小型化が充分に計られるようになる。
【図1】本発明の一実施例に係るエネルギー閉じ込め型
圧電振動ジャイロ用圧電振動子の構成基本を示した斜視
図である。
圧電振動ジャイロ用圧電振動子の構成基本を示した斜視
図である。
【図2】図1に示した圧電振動ジャイロ用圧電振動子に
適用される駆動・検出回路を示したブロック図である。
適用される駆動・検出回路を示したブロック図である。
【図3】図1に示した圧電振動ジャイロ用圧電振動子を
単純化した場合の平行電界励振式厚み滑りエネルギー閉
じ込め型圧電振動子の基本構造を示したもので、(a)
はその平面図に関するもの,(b)はその要部(電極は
局部のみを示す)の側面断面図に関するものである。
単純化した場合の平行電界励振式厚み滑りエネルギー閉
じ込め型圧電振動子の基本構造を示したもので、(a)
はその平面図に関するもの,(b)はその要部(電極は
局部のみを示す)の側面断面図に関するものである。
【図4】図1に示した圧電振動ジャイロ用圧電振動子の
回路基板上への配備を説明するために示した分解斜視図
である。
回路基板上への配備を説明するために示した分解斜視図
である。
【図5】図4に示す配備による回路基板上の固着部分を
示した斜視図である。
示した斜視図である。
【図6】従来の圧電振動ジャイロ用圧電振動子の基本構
成を示した斜視図である。
成を示した斜視図である。
【図7】従来のエネルギー閉じ込め型振動子の一例に係
る基本構成を示したものであり、(a)はその平面図に
関するもの,(b)はその断面図に関するものである。
る基本構成を示したものであり、(a)はその平面図に
関するもの,(b)はその断面図に関するものである。
【図8】図7に示すエネルギー閉じ込め型振動子の支持
構造を示した側面図である。
構造を示した側面図である。
【図9】従来のエネルギー閉じ込め型振動子の他例に係
る支持構造を示した斜視図である。
る支持構造を示した斜視図である。
10 圧電板 11,12,13 電極 11a,12a,13a 引き出し用電極 14,15 部分電極 18,19 電流検出回路 22 差動回路 23 同期検波回路 24 整流回路 25 発振回路 26 駆動回路 30 空洞部分 31a,31b,31c 接続用導体 32 回路ブロック 33 固着部分 51,52,53 駆動電極 56 支持体 100,200 圧電振動子 101 金属角柱 102,103 圧電セラミックス薄板 104,105 リード線 300 回路基板
Claims (2)
- 【請求項1】 圧電板の少なくとも一方の主面に駆動用
及び検出用を含む複数の電極が形成されたエネルギー閉
じ込め厚み滑り振動を利用した圧電振動子と、前記圧電
振動子に対する駆動・検出用回路を有すると共に、該圧
電振動子を所定箇所に配備するための回路基板とを備え
た圧電振動ジャイロにおいて、前記複数の電極は前記圧
電板の側面に延在して引き出された引き出し用電極を含
み、前記駆動・検出用回路は前記所定箇所へ向けて延在
して引き出された接続用導体を含み、前記引き出し用電
極及び前記接続用導体は前記圧電振動子の前記回路基板
における前記所定箇所に対する配備に際して互いに1対
1で導通接続されることを特徴とする圧電振動ジャイ
ロ。 - 【請求項2】 請求項1記載の圧電振動ジャイロにおい
て、前記回路基板は前記所定箇所における前記圧電板の
略中央に対応する部分に空洞部分が形成されており、前
記圧電振動子は前記空洞部分の周囲近傍を固着形成して
前記回路基板上に配備された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 |
---|---|---|---|
JP9050449A JPH10246638A (ja) | 1997-03-05 | 1997-03-05 | 圧電振動ジャイロ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9050449A JPH10246638A (ja) | 1997-03-05 | 1997-03-05 | 圧電振動ジャイロ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10246638A true JPH10246638A (ja) | 1998-09-14 |
Family
ID=12859181
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9050449A Withdrawn JPH10246638A (ja) | 1997-03-05 | 1997-03-05 | 圧電振動ジャイロ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10246638A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006032895A1 (en) * | 2004-09-25 | 2006-03-30 | European Technology For Business Limited | Gyroscopes and accelerometers |
-
1997
- 1997-03-05 JP JP9050449A patent/JPH10246638A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006032895A1 (en) * | 2004-09-25 | 2006-03-30 | European Technology For Business Limited | Gyroscopes and accelerometers |
GB2435757A (en) * | 2004-09-25 | 2007-09-05 | Europ Technology For Business | Gyroscopes and accelerometers |
GB2435757B (en) * | 2004-09-25 | 2008-05-07 | Europ Technology For Business | Gyroscopes and accelerometers |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040511 |