JPH1194558A - 振動ジャイロ - Google Patents
振動ジャイロInfo
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- JPH1194558A JPH1194558A JP9273892A JP27389297A JPH1194558A JP H1194558 A JPH1194558 A JP H1194558A JP 9273892 A JP9273892 A JP 9273892A JP 27389297 A JP27389297 A JP 27389297A JP H1194558 A JPH1194558 A JP H1194558A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 加工ばらつきが小さく、リード線の影響が少
なく、外部環境の変化に関係なく安定した振動を得るこ
とができ、正確に回転角速度を検出することができ、か
つ量産性に優れた振動ジャイロを得る。 【解決手段】 振動ジャイロ10は、ノード点における
溝14a,14b部分で支持部材16に支持された振動
体12を含む。溝14a,14bに対向する振動体12
の側面に、駆動用の圧電素子20および検出用の圧電素
子22を形成する。圧電素子20,22は、振動体12
のノード点部分にかかるように形成する。振動体12の
ノード点近傍に接続部材36a〜36cを形成し、リー
ド線38で圧電素子20,22と接続部材36a〜36
cとを接続する。
なく、外部環境の変化に関係なく安定した振動を得るこ
とができ、正確に回転角速度を検出することができ、か
つ量産性に優れた振動ジャイロを得る。 【解決手段】 振動ジャイロ10は、ノード点における
溝14a,14b部分で支持部材16に支持された振動
体12を含む。溝14a,14bに対向する振動体12
の側面に、駆動用の圧電素子20および検出用の圧電素
子22を形成する。圧電素子20,22は、振動体12
のノード点部分にかかるように形成する。振動体12の
ノード点近傍に接続部材36a〜36cを形成し、リー
ド線38で圧電素子20,22と接続部材36a〜36
cとを接続する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は振動ジャイロに関
し、特にたとえば、カメラの手振れ補正、カーナビゲー
ションシステムの位置検出、車両姿勢制御などに利用さ
れる角速度検出のための振動ジャイロに関する。
し、特にたとえば、カメラの手振れ補正、カーナビゲー
ションシステムの位置検出、車両姿勢制御などに利用さ
れる角速度検出のための振動ジャイロに関する。
【0002】
【従来の技術】図10は従来の振動ジャイロの一例を示
す斜視図であり、図11は振動ジャイロを使用するため
の回路を示すブロック図である。振動ジャイロ1は、た
とえば正3角柱状の振動体2を含む。振動体2の3つの
側面の中央部には、圧電素子3a,3b,3cが形成さ
れる。圧電素子3a〜3cは、圧電体層の両面に電極を
形成したものである。そして、圧電素子3a〜3cの一
方の電極が、接着剤などで振動体2の側面に接着され
る。
す斜視図であり、図11は振動ジャイロを使用するため
の回路を示すブロック図である。振動ジャイロ1は、た
とえば正3角柱状の振動体2を含む。振動体2の3つの
側面の中央部には、圧電素子3a,3b,3cが形成さ
れる。圧電素子3a〜3cは、圧電体層の両面に電極を
形成したものである。そして、圧電素子3a〜3cの一
方の電極が、接着剤などで振動体2の側面に接着され
る。
【0003】圧電素子3a,3bと圧電素子3cとの間
には、発振回路4が接続される。圧電素子3cからの出
力信号は、発振回路4で増幅および位相補正されたの
ち、駆動信号として圧電素子3a,3bに入力される。
この駆動信号によって、振動体2は、圧電素子3c形成
面に直交する向きに屈曲振動する。さらに、圧電素子3
a,3bは、検出回路5に接続される。検出回路5は、
たとえば差動回路,同期検波回路,平滑回路および増幅
回路などを含み、圧電素子3a,3bの出力信号の差を
検波したのち、平滑および増幅することにより、回転角
速度に対応した信号が得られる。
には、発振回路4が接続される。圧電素子3cからの出
力信号は、発振回路4で増幅および位相補正されたの
ち、駆動信号として圧電素子3a,3bに入力される。
この駆動信号によって、振動体2は、圧電素子3c形成
面に直交する向きに屈曲振動する。さらに、圧電素子3
a,3bは、検出回路5に接続される。検出回路5は、
たとえば差動回路,同期検波回路,平滑回路および増幅
回路などを含み、圧電素子3a,3bの出力信号の差を
検波したのち、平滑および増幅することにより、回転角
速度に対応した信号が得られる。
【0004】しかしながら、このような振動ジャイロ1
では、圧電素子3a,3b,3cが振動体の3つの側面
に形成された立体的な配置となっているため、振動体
2,圧電素子3a〜3cおよび接着剤などの熱膨張係数
の違いから、雰囲気温度の変化により、振動体2に応力
が加わる。この応力のために振動体2に歪みが生じ、こ
の歪みによって圧電素子3a〜3cに電荷が発生する。
そのため、正確な回転角速度を検出することができな
い。そこで、図12に示す特開平7−239233号や
図13に示す実開平4−38513号には、3角柱状の
振動体や4角柱状の振動体2の1つの側面に圧電素子6
を形成した振動ジャイロが示されている。
では、圧電素子3a,3b,3cが振動体の3つの側面
に形成された立体的な配置となっているため、振動体
2,圧電素子3a〜3cおよび接着剤などの熱膨張係数
の違いから、雰囲気温度の変化により、振動体2に応力
が加わる。この応力のために振動体2に歪みが生じ、こ
の歪みによって圧電素子3a〜3cに電荷が発生する。
そのため、正確な回転角速度を検出することができな
い。そこで、図12に示す特開平7−239233号や
図13に示す実開平4−38513号には、3角柱状の
振動体や4角柱状の振動体2の1つの側面に圧電素子6
を形成した振動ジャイロが示されている。
【0005】また、発振回路や検出回路などの外部回路
と圧電素子3a〜3cとが、リード線などで接続され
る。しかしながら、図10に示す振動ジャイロ1では、
振動体2の側面の中央部に圧電素子3a〜3cが形成さ
れているため、振動体2の屈曲振動によってリード線も
振動したり、共振が発生したりして、振動体2の振動の
妨げとなる。また、このような振動の妨げを軽減するた
めに、図14に示す特開平5−280990号では、圧
電素子3a〜3cが振動体2の2つのノード点部分まで
延びるように形成されている。この振動ジャイロでは、
振動体2のノード点部分において圧電素子6にリード線
が接続されることにより、リード線の振動や共振が抑え
られる。
と圧電素子3a〜3cとが、リード線などで接続され
る。しかしながら、図10に示す振動ジャイロ1では、
振動体2の側面の中央部に圧電素子3a〜3cが形成さ
れているため、振動体2の屈曲振動によってリード線も
振動したり、共振が発生したりして、振動体2の振動の
妨げとなる。また、このような振動の妨げを軽減するた
めに、図14に示す特開平5−280990号では、圧
電素子3a〜3cが振動体2の2つのノード点部分まで
延びるように形成されている。この振動ジャイロでは、
振動体2のノード点部分において圧電素子6にリード線
が接続されることにより、リード線の振動や共振が抑え
られる。
【0006】さらに、図15に示す特開平5−1917
号では、振動体2の中央部に形成された圧電素子3a〜
3cからノード点部分まで、弾性接着剤7でリード線が
接着されている。それにより、リード線の振動や共振が
抑えられる。
号では、振動体2の中央部に形成された圧電素子3a〜
3cからノード点部分まで、弾性接着剤7でリード線が
接着されている。それにより、リード線の振動や共振が
抑えられる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図12や図13に示す
振動ジャイロでは、圧電素子が振動体の中央部に形成さ
れているため、この圧電素子にリード線を接続すると、
振動体の屈曲振動によってリード線も振動したり、共振
が発生したりして、振動体の屈曲振動の妨げとなる。ま
た、図14に示す振動ジャイロでは、圧電素子が振動体
の2つのノード点部分まで延びており、振動体に対する
圧電素子の割合が大きくなっている。そのため、振動体
の共振特性が大きく低下し、振動体の振動が外部環境の
変化により変動しやすくなる。そのため、正確に回転角
速度を検出することができない。
振動ジャイロでは、圧電素子が振動体の中央部に形成さ
れているため、この圧電素子にリード線を接続すると、
振動体の屈曲振動によってリード線も振動したり、共振
が発生したりして、振動体の屈曲振動の妨げとなる。ま
た、図14に示す振動ジャイロでは、圧電素子が振動体
の2つのノード点部分まで延びており、振動体に対する
圧電素子の割合が大きくなっている。そのため、振動体
の共振特性が大きく低下し、振動体の振動が外部環境の
変化により変動しやすくなる。そのため、正確に回転角
速度を検出することができない。
【0008】さらに、図15に示す振動ジャイロでは、
弾性接着剤でリード線を接着しているが、弾性接着剤の
塗布位置や塗布量のコントロールが難しく、加工ばらつ
きが大きくなり、量産には不向きである。また、図12
や図13に示すような振動ジャイロでは、圧電素子が振
動体の複数面に形成されており、図10に示す振動ジャ
イロと同様に、加工ばらつきや外部環境の変化などによ
って、振動体に応力が加わる。それにより、振動体に歪
みが発生し、正確に回転角速度を検出することができな
い。しかも、圧電素子から引き出されるリード線の配線
も立体的な構造となり、組み立てが困難である。
弾性接着剤でリード線を接着しているが、弾性接着剤の
塗布位置や塗布量のコントロールが難しく、加工ばらつ
きが大きくなり、量産には不向きである。また、図12
や図13に示すような振動ジャイロでは、圧電素子が振
動体の複数面に形成されており、図10に示す振動ジャ
イロと同様に、加工ばらつきや外部環境の変化などによ
って、振動体に応力が加わる。それにより、振動体に歪
みが発生し、正確に回転角速度を検出することができな
い。しかも、圧電素子から引き出されるリード線の配線
も立体的な構造となり、組み立てが困難である。
【0009】それゆえに、この発明の主たる目的は、加
工ばらつきが小さく、リード線の影響が少なく、外部環
境の変化に関係なく安定した振動を得ることができ、正
確に回転角速度を検出することができ、かつ量産性に優
れた振動ジャイロを提供することである。
工ばらつきが小さく、リード線の影響が少なく、外部環
境の変化に関係なく安定した振動を得ることができ、正
確に回転角速度を検出することができ、かつ量産性に優
れた振動ジャイロを提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明は、柱状の振動
体、および振動体の側面において振動体の長手方向に延
びる2つの直線に挟まれた範囲内に形成される駆動片と
検出片とを含み、駆動片と検出片とは、振動体のノード
点部分にかかるように形成される、振動ジャイロであ
る。さらに、振動体の外部において振動体のノード点近
傍に形成される接続部材を含み、ノード点部分において
駆動片と接続部材とがリード線で接続され、かつノード
点部分において検出片と接続部材とがリード線で接続さ
れるようにしてもよい。また、振動体は3角柱状に形成
することができ、この場合、駆動片および検出片のそれ
ぞれは振動体の同一側面において振動体の2つのノード
点部分にかかるように形成することができる。さらに、
振動体を3角柱状に形成した場合、駆動片および検出片
は振動体の同一側面において振動体の2つのノード点部
分の一方にかかるように形成してもよい。また、振動体
は円柱状に形成されてもよい。
体、および振動体の側面において振動体の長手方向に延
びる2つの直線に挟まれた範囲内に形成される駆動片と
検出片とを含み、駆動片と検出片とは、振動体のノード
点部分にかかるように形成される、振動ジャイロであ
る。さらに、振動体の外部において振動体のノード点近
傍に形成される接続部材を含み、ノード点部分において
駆動片と接続部材とがリード線で接続され、かつノード
点部分において検出片と接続部材とがリード線で接続さ
れるようにしてもよい。また、振動体は3角柱状に形成
することができ、この場合、駆動片および検出片のそれ
ぞれは振動体の同一側面において振動体の2つのノード
点部分にかかるように形成することができる。さらに、
振動体を3角柱状に形成した場合、駆動片および検出片
は振動体の同一側面において振動体の2つのノード点部
分の一方にかかるように形成してもよい。また、振動体
は円柱状に形成されてもよい。
【0011】駆動片と検出片とが、振動体の長手方向に
延びる2つの直線に挟まれた範囲内に形成されることに
より、駆動片および検出片が、略平面的な配置となる。
そのため、駆動片および検出片を立体的な配置とした場
合に比べて、加工ばらつきが小さくなる。また、駆動片
および検出片を振動体のノード点部分にかかるように形
成することにより、振動体のノード点部分において、駆
動片および検出片にリード線を接続することができる。
さらに、振動体のノード点近傍に接続部材を形成するこ
とにより、駆動片や検出片と接続部材との間のリード線
を短くすることができる。
延びる2つの直線に挟まれた範囲内に形成されることに
より、駆動片および検出片が、略平面的な配置となる。
そのため、駆動片および検出片を立体的な配置とした場
合に比べて、加工ばらつきが小さくなる。また、駆動片
および検出片を振動体のノード点部分にかかるように形
成することにより、振動体のノード点部分において、駆
動片および検出片にリード線を接続することができる。
さらに、振動体のノード点近傍に接続部材を形成するこ
とにより、駆動片や検出片と接続部材との間のリード線
を短くすることができる。
【0012】この発明の上述の目的,その他の目的,特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
【0013】
【発明の実施の形態】図1はこの発明の振動ジャイロの
一例を示す平面図であり、図2はその斜視図である。振
動ジャイロ10は、たとえば正3角柱状の振動体12を
含む。振動体12は、たとえばエリンバ,鉄−ニッケル
合金,石英,ガラス,水晶,セラミックなど、一般的に
機械的な振動を生じる材料で形成される。振動体12の
1つの稜線部から内側に向かって、振動体12の幅方向
に延びる2つの溝14a,14bが形成される。これら
の溝14a,14bは、振動体12の2つのノード点部
分に形成される。振動体12の屈曲振動のノード点は、
振動体12の長さをLとしたとき、振動体12の両端か
ら約0.224Lの位置に存在する。
一例を示す平面図であり、図2はその斜視図である。振
動ジャイロ10は、たとえば正3角柱状の振動体12を
含む。振動体12は、たとえばエリンバ,鉄−ニッケル
合金,石英,ガラス,水晶,セラミックなど、一般的に
機械的な振動を生じる材料で形成される。振動体12の
1つの稜線部から内側に向かって、振動体12の幅方向
に延びる2つの溝14a,14bが形成される。これら
の溝14a,14bは、振動体12の2つのノード点部
分に形成される。振動体12の屈曲振動のノード点は、
振動体12の長さをLとしたとき、振動体12の両端か
ら約0.224Lの位置に存在する。
【0014】溝14a,14b形成部分において、振動
体12は、支持部材16で支持される。支持部材16
は、「ロ」字状の板材の両端部を折り曲げた形状に形成
される。そして、支持部材16の折り曲げられた両端部
の内側に、振動体12が取り付けられる。このとき、振
動体12の溝14a,14bの内側部分に支持部材16
が取り付けられることにより、振動体12の中心軸に近
い部分を支持することができる。したがって、振動体1
2の真のノード点に近い部分を支持することができ、振
動体12が屈曲振動したときに、支持部材16から振動
体12の振動が漏れにくくなる。支持部材16は、支持
台18上に取り付けられる。
体12は、支持部材16で支持される。支持部材16
は、「ロ」字状の板材の両端部を折り曲げた形状に形成
される。そして、支持部材16の折り曲げられた両端部
の内側に、振動体12が取り付けられる。このとき、振
動体12の溝14a,14bの内側部分に支持部材16
が取り付けられることにより、振動体12の中心軸に近
い部分を支持することができる。したがって、振動体1
2の真のノード点に近い部分を支持することができ、振
動体12が屈曲振動したときに、支持部材16から振動
体12の振動が漏れにくくなる。支持部材16は、支持
台18上に取り付けられる。
【0015】さらに、支持部材16で支持された振動体
12の稜線部に対向する側面には、駆動片としての圧電
素子20と検出片としての圧電素子22とが形成され
る。圧電素子20は、振動体12の屈曲振動の一方のノ
ード点部分にかかるように形成される。また、圧電素子
22は、振動体12の屈曲振動の他方のノード点部分に
かかるように形成される。圧電素子20は、図3に示す
ように、圧電セラミックなどで形成された圧電層24を
含む。圧電層24の両面には、電極26,28が形成さ
れる。そして、一方の電極28が、振動体12の側面に
接着される。また、図4に示すように、圧電素子22は
圧電層30を含み、その一方面に電極32が形成され
る。また、圧電層30の他方面には、振動体12の幅方
向に2分割された電極34a,34bが形成される。そ
して、圧電層30の一方面に形成された電極32が、振
動体12の側面に接着される。
12の稜線部に対向する側面には、駆動片としての圧電
素子20と検出片としての圧電素子22とが形成され
る。圧電素子20は、振動体12の屈曲振動の一方のノ
ード点部分にかかるように形成される。また、圧電素子
22は、振動体12の屈曲振動の他方のノード点部分に
かかるように形成される。圧電素子20は、図3に示す
ように、圧電セラミックなどで形成された圧電層24を
含む。圧電層24の両面には、電極26,28が形成さ
れる。そして、一方の電極28が、振動体12の側面に
接着される。また、図4に示すように、圧電素子22は
圧電層30を含み、その一方面に電極32が形成され
る。また、圧電層30の他方面には、振動体12の幅方
向に2分割された電極34a,34bが形成される。そ
して、圧電層30の一方面に形成された電極32が、振
動体12の側面に接着される。
【0016】また、支持台18上には、3つの接続部材
36a,36b,36cが形成される。接続部材36a
は、圧電素子20の形成された振動体12の一方のノー
ド点近傍に形成される。また、接続部材36b,36c
は、圧電素子22の形成された振動体12の他方のノー
ド点近傍に形成される。そして、圧電素子20の電極2
6と接続部材36aとが、リード線38によって接続さ
れる。また、圧電素子22の電極34aと接続部材36
bとがリード線38で接続され、電極34bと接続部材
36cとがリード線38で接続される。リード線38と
しては、たとえば直径100μm以下の単線または直径
50μm以下の単線を3本以上撚ったリッツ線などが用
いられる。
36a,36b,36cが形成される。接続部材36a
は、圧電素子20の形成された振動体12の一方のノー
ド点近傍に形成される。また、接続部材36b,36c
は、圧電素子22の形成された振動体12の他方のノー
ド点近傍に形成される。そして、圧電素子20の電極2
6と接続部材36aとが、リード線38によって接続さ
れる。また、圧電素子22の電極34aと接続部材36
bとがリード線38で接続され、電極34bと接続部材
36cとがリード線38で接続される。リード線38と
しては、たとえば直径100μm以下の単線または直径
50μm以下の単線を3本以上撚ったリッツ線などが用
いられる。
【0017】この振動ジャイロ10を使用するために、
図5に示すような回路が用いられる。接続部材36b,
36cは、それぞれ電圧電流変換回路(I−V変換回
路)40a,40bに接続される。I−V変換回路40
a,40bは、入力インピーダンスがほぼ0であって、
入力された電流に対応した電圧が出力される回路であ
る。I−V変換回路40a,40bの出力信号は、合成
されて自動利得制御回路(AGC回路)42に入力され
る。AGC回路42の出力信号は位相補正回路44に入
力され、位相補正回路44の出力信号が、駆動信号とし
て接続部材36aから圧電素子20に与えられる。
図5に示すような回路が用いられる。接続部材36b,
36cは、それぞれ電圧電流変換回路(I−V変換回
路)40a,40bに接続される。I−V変換回路40
a,40bは、入力インピーダンスがほぼ0であって、
入力された電流に対応した電圧が出力される回路であ
る。I−V変換回路40a,40bの出力信号は、合成
されて自動利得制御回路(AGC回路)42に入力され
る。AGC回路42の出力信号は位相補正回路44に入
力され、位相補正回路44の出力信号が、駆動信号とし
て接続部材36aから圧電素子20に与えられる。
【0018】また、I−V変換回路40a,40bは、
差動回路46の入力端に接続される。差動回路46の出
力信号は、同期検波回路48において、AGC回路42
の信号に同期して検波される。同期検波回路48は平滑
回路50に接続され、さらに平滑回路50は直流増幅回
路52に接続される。
差動回路46の入力端に接続される。差動回路46の出
力信号は、同期検波回路48において、AGC回路42
の信号に同期して検波される。同期検波回路48は平滑
回路50に接続され、さらに平滑回路50は直流増幅回
路52に接続される。
【0019】この振動ジャイロ10では、AGC回路4
2と位相補正回路44によって駆動信号がつくられ、こ
の駆動信号が圧電素子20に与えられることにより、振
動体12は圧電素子20,22形成面に直交する向きに
屈曲振動する。このとき、振動体12の真のノード点に
近い部分で、振動体12が支持部材16で支持されるこ
とにより、支持部材16からの振動漏れを抑えることが
できる。
2と位相補正回路44によって駆動信号がつくられ、こ
の駆動信号が圧電素子20に与えられることにより、振
動体12は圧電素子20,22形成面に直交する向きに
屈曲振動する。このとき、振動体12の真のノード点に
近い部分で、振動体12が支持部材16で支持されるこ
とにより、支持部材16からの振動漏れを抑えることが
できる。
【0020】無回転時においては、圧電素子22の電極
34a形成部分および電極34b形成部分の屈曲状態は
同じであり、電極34a,34bからは、同じ信号が出
力される。そのため、差動回路46からは信号が出力さ
れず、振動ジャイロ10に回転角速度が加わっていない
ことがわかる。振動体12の軸を中心として回転する
と、コリオリ力によって振動体12の振動方向が変わ
る。そのため、圧電素子22の電極34a形成部分の屈
曲状態と電極34b形成部分の屈曲状態に差が生じる。
そのため、電極34a形成部分の圧電層30に発生する
電荷と、電極34b形成部分の圧電層30に発生する電
荷との間に差が生じる。そのため、I−V変換回路40
a,40bの出力信号にも差が生じ、差動回路46から
信号が出力される。
34a形成部分および電極34b形成部分の屈曲状態は
同じであり、電極34a,34bからは、同じ信号が出
力される。そのため、差動回路46からは信号が出力さ
れず、振動ジャイロ10に回転角速度が加わっていない
ことがわかる。振動体12の軸を中心として回転する
と、コリオリ力によって振動体12の振動方向が変わ
る。そのため、圧電素子22の電極34a形成部分の屈
曲状態と電極34b形成部分の屈曲状態に差が生じる。
そのため、電極34a形成部分の圧電層30に発生する
電荷と、電極34b形成部分の圧電層30に発生する電
荷との間に差が生じる。そのため、I−V変換回路40
a,40bの出力信号にも差が生じ、差動回路46から
信号が出力される。
【0021】差動回路46の出力信号は、同期検波回路
48において、AGC回路42の信号に同期して検波さ
れ、差動回路46の出力信号の正部分のみまたは負部分
のみ、または正負いずれかを反転した信号が出力され
る。さらに、同期検波回路48の出力信号が平滑回路5
0で平滑され、直流増幅回路52で増幅することによ
り、振動体12の屈曲振動の変化に対応する信号が出力
される。振動体12の屈曲振動の変化は、回転角速度が
加わることによって発生するコリオリ力に対応している
ため、直流増幅回路52の出力信号を測定することによ
り、振動ジャイロ10に加わった回転角速度を検出する
ことができる。なお、回転角速度の方向が逆になった場
合、振動体12の屈曲振動の変化は逆となり、差動回路
から出力される信号の位相が逆になる。そのため、最終
的に直流増幅回路52から出力される直流信号の極性が
逆になる。したがって、直流増幅回路52の出力信号の
極性から、回転角速度の方向を知ることができる。
48において、AGC回路42の信号に同期して検波さ
れ、差動回路46の出力信号の正部分のみまたは負部分
のみ、または正負いずれかを反転した信号が出力され
る。さらに、同期検波回路48の出力信号が平滑回路5
0で平滑され、直流増幅回路52で増幅することによ
り、振動体12の屈曲振動の変化に対応する信号が出力
される。振動体12の屈曲振動の変化は、回転角速度が
加わることによって発生するコリオリ力に対応している
ため、直流増幅回路52の出力信号を測定することによ
り、振動ジャイロ10に加わった回転角速度を検出する
ことができる。なお、回転角速度の方向が逆になった場
合、振動体12の屈曲振動の変化は逆となり、差動回路
から出力される信号の位相が逆になる。そのため、最終
的に直流増幅回路52から出力される直流信号の極性が
逆になる。したがって、直流増幅回路52の出力信号の
極性から、回転角速度の方向を知ることができる。
【0022】この振動ジャイロ10では、振動体12の
同一側面に駆動用の圧電素子20および検出用の圧電素
子22が形成されているため、3つの側面に圧電素子が
形成された従来の振動ジャイロに比べて、加工ばらつき
が少ない。また、振動体12に対する圧電素子20,2
2の面積を大きくする必要がなく、共振特性の低下が少
ない。そのため、外部環境の変化などによって、振動ジ
ャイロ10の特性が変動しにくく、正確に回転角速度を
検出することができる。また、圧電素子20と圧電素子
22とが平面的な配置となっているため、製造が容易で
あり、量産性に優れている。
同一側面に駆動用の圧電素子20および検出用の圧電素
子22が形成されているため、3つの側面に圧電素子が
形成された従来の振動ジャイロに比べて、加工ばらつき
が少ない。また、振動体12に対する圧電素子20,2
2の面積を大きくする必要がなく、共振特性の低下が少
ない。そのため、外部環境の変化などによって、振動ジ
ャイロ10の特性が変動しにくく、正確に回転角速度を
検出することができる。また、圧電素子20と圧電素子
22とが平面的な配置となっているため、製造が容易で
あり、量産性に優れている。
【0023】さらに、振動体12のノード点部分にかか
るように圧電素子20,22が形成されており、しかも
接続部材36a,36b,36cが振動体12のノード
点近傍に配置されている。そのため、振動体12のノー
ド点部分にリード線38を接続することができ、しかも
リード線38を短くすることができる。それにより、振
動体12が振動しても、リード線38の振動や共振を抑
えることができ、振動体12を安定して屈曲振動させる
ことができる。そのため、正確に回転角速度を検出する
ことができる。
るように圧電素子20,22が形成されており、しかも
接続部材36a,36b,36cが振動体12のノード
点近傍に配置されている。そのため、振動体12のノー
ド点部分にリード線38を接続することができ、しかも
リード線38を短くすることができる。それにより、振
動体12が振動しても、リード線38の振動や共振を抑
えることができ、振動体12を安定して屈曲振動させる
ことができる。そのため、正確に回転角速度を検出する
ことができる。
【0024】なお、図6および図7に示すように、振動
体12の一方のノード点部分にかかるように、1つの圧
電素子60を形成してもよい。この圧電素子60は、図
8に示すように、圧電層62の一方面に電極64が形成
され、他方面に3分割した電極66a,66b,66c
が形成される。そして、電極64が、振動体12の側面
に接着される。この圧電素子60の近傍には、板状の接
続部材68が形成される。この接続部材68は、絶縁体
で形成された板上に3つのパターン電極70a,70
b,70cが形成されている。そして、リード線38に
よって、圧電素子60の電極66a,66b,66c
が、接続部材68のパターン電極70a,70b,70
cに接続される。そして、これらのパターン電極70
a,70b,70cが、外部回路に接続される。
体12の一方のノード点部分にかかるように、1つの圧
電素子60を形成してもよい。この圧電素子60は、図
8に示すように、圧電層62の一方面に電極64が形成
され、他方面に3分割した電極66a,66b,66c
が形成される。そして、電極64が、振動体12の側面
に接着される。この圧電素子60の近傍には、板状の接
続部材68が形成される。この接続部材68は、絶縁体
で形成された板上に3つのパターン電極70a,70
b,70cが形成されている。そして、リード線38に
よって、圧電素子60の電極66a,66b,66c
が、接続部材68のパターン電極70a,70b,70
cに接続される。そして、これらのパターン電極70
a,70b,70cが、外部回路に接続される。
【0025】この振動ジャイロ10では、圧電素子60
の中央部の電極66b形成部分が駆動用として働き、両
側の電極66a,66c形成部分が検出用として働く。
そして、図1に示す振動ジャイロと同様にして、回転角
速度が検出される。この振動ジャイロ10においても、
1つの圧電素子60が振動体12のノード点部分にかか
るように形成されており、その近傍に接続部材68が配
置されているため、短いリード線38で、振動体12の
ノード点部分と接続部材68とを接続することができ
る。したがって、振動体12が振動しても、リード線3
8が振動したり共振したりすることを抑えることができ
る。
の中央部の電極66b形成部分が駆動用として働き、両
側の電極66a,66c形成部分が検出用として働く。
そして、図1に示す振動ジャイロと同様にして、回転角
速度が検出される。この振動ジャイロ10においても、
1つの圧電素子60が振動体12のノード点部分にかか
るように形成されており、その近傍に接続部材68が配
置されているため、短いリード線38で、振動体12の
ノード点部分と接続部材68とを接続することができ
る。したがって、振動体12が振動しても、リード線3
8が振動したり共振したりすることを抑えることができ
る。
【0026】さらに、図9に示すように、振動体12の
形状を円柱状にすることができる。この振動体12は、
たとえば圧電セラミックなどで形成することができる。
そして、振動体12の2つのノード点部分にかかるよう
に、電極80a,80b,80cおよび電極82a,8
2b,82cが形成される。電極80a〜80cと電極
82a〜82cとは、振動体12の長手方向に延びる2
つの直線の範囲内に形成される。振動体12は、電極8
0bと電極80a,80cとの間で分極され、また電極
82bと電極82a,82cとの間で分極される。電極
80a,80b,80cは駆動用として用いられ、電極
82a,82b,82cは検出用として用いられる。
形状を円柱状にすることができる。この振動体12は、
たとえば圧電セラミックなどで形成することができる。
そして、振動体12の2つのノード点部分にかかるよう
に、電極80a,80b,80cおよび電極82a,8
2b,82cが形成される。電極80a〜80cと電極
82a〜82cとは、振動体12の長手方向に延びる2
つの直線の範囲内に形成される。振動体12は、電極8
0bと電極80a,80cとの間で分極され、また電極
82bと電極82a,82cとの間で分極される。電極
80a,80b,80cは駆動用として用いられ、電極
82a,82b,82cは検出用として用いられる。
【0027】この振動ジャイロ10では、電極80a,
80c,82bがグランド用として用いられる。そし
て、図5に示す回路により、電極80bに駆動信号を与
えることにより、振動体12に屈曲振動をさせることが
でき、電極82a,82cの出力信号から回転角速度を
検出することができる。このような振動ジャイロ10に
おいても、振動体12のノード点近傍に接続部材を形成
することにより、そのノード点部分において、短いリー
ド線で、電極80a〜80cおよび電極82a〜82c
cと接続部材とを接続することができる。したがって、
振動体12の屈曲振動を妨げることが少なく、正確に回
転角速度を検出することができる。
80c,82bがグランド用として用いられる。そし
て、図5に示す回路により、電極80bに駆動信号を与
えることにより、振動体12に屈曲振動をさせることが
でき、電極82a,82cの出力信号から回転角速度を
検出することができる。このような振動ジャイロ10に
おいても、振動体12のノード点近傍に接続部材を形成
することにより、そのノード点部分において、短いリー
ド線で、電極80a〜80cおよび電極82a〜82c
cと接続部材とを接続することができる。したがって、
振動体12の屈曲振動を妨げることが少なく、正確に回
転角速度を検出することができる。
【0028】さらに、振動体12は円柱状であるため、
電極80a〜80cと電極82a〜82cとは、完全な
平面配置とはならないが、略平面的な配置とすることが
できる。そのため、従来の振動ジャイロのように、圧電
素子を立体的に配置した振動ジャイロと比べて、製造が
容易であり、電極形成のばらつきによる特性の低下を抑
えることができる。
電極80a〜80cと電極82a〜82cとは、完全な
平面配置とはならないが、略平面的な配置とすることが
できる。そのため、従来の振動ジャイロのように、圧電
素子を立体的に配置した振動ジャイロと比べて、製造が
容易であり、電極形成のばらつきによる特性の低下を抑
えることができる。
【0029】なお、図1および図6に示す振動ジャイロ
10では、検出用の圧電素子22,60の電極を2分割
あるいは3分割したが、個別の圧電素子を2つまたは3
つ配置してもよい。さらに、振動体12の形状として
は、3角柱状に限らず、4角柱状や5角柱状など、他の
角柱状にしてもよい。また、これらの振動ジャイロ10
においても、振動体12を圧電体で形成し、その側面に
圧電素子に代えて電極を形成してもよい。
10では、検出用の圧電素子22,60の電極を2分割
あるいは3分割したが、個別の圧電素子を2つまたは3
つ配置してもよい。さらに、振動体12の形状として
は、3角柱状に限らず、4角柱状や5角柱状など、他の
角柱状にしてもよい。また、これらの振動ジャイロ10
においても、振動体12を圧電体で形成し、その側面に
圧電素子に代えて電極を形成してもよい。
【0030】このように、振動体12のノード点部分に
かかるように、駆動片および検出片となる圧電素子また
は電極を形成し、ノード点近傍に接続部材を配置するこ
とにより、リード線38の振動や共振を抑え、良好な特
性を得ることができる。また、駆動片および検出片の配
置を略平面的にすることにより、外部環境の変化の影響
を少なくすることができ、また振動ジャイロ10の製造
を容易にして量産化を可能にすることができる。
かかるように、駆動片および検出片となる圧電素子また
は電極を形成し、ノード点近傍に接続部材を配置するこ
とにより、リード線38の振動や共振を抑え、良好な特
性を得ることができる。また、駆動片および検出片の配
置を略平面的にすることにより、外部環境の変化の影響
を少なくすることができ、また振動ジャイロ10の製造
を容易にして量産化を可能にすることができる。
【0031】
【発明の効果】この発明によれば、振動ジャイロと外部
回路との接続のためのリード線の振動や共振を抑えるこ
とができ、振動体に安定した振動をさせることができ
る。また、振動体の側面に大きな駆動片や検出片を形成
する必要がなく、振動体の共振特性の低下を小さくする
ことができる。そのため、正確に回転角速度を検出する
ことができる。さらに、駆動片や検出片を略平面的に配
置できるため、加工ばらつきを小さくすることができ
る。したがって、外部環境の変化による影響を少なくす
ることができ、しかも製造が容易で量産性に優れた振動
ジャイロを得ることができる。
回路との接続のためのリード線の振動や共振を抑えるこ
とができ、振動体に安定した振動をさせることができ
る。また、振動体の側面に大きな駆動片や検出片を形成
する必要がなく、振動体の共振特性の低下を小さくする
ことができる。そのため、正確に回転角速度を検出する
ことができる。さらに、駆動片や検出片を略平面的に配
置できるため、加工ばらつきを小さくすることができ
る。したがって、外部環境の変化による影響を少なくす
ることができ、しかも製造が容易で量産性に優れた振動
ジャイロを得ることができる。
【図1】この発明の振動ジャイロの一例を示す平面図で
ある。
ある。
【図2】図1に示す振動ジャイロの斜視図である。
【図3】図2の線III−IIIにおける断面図であ
る。
る。
【図4】図2の線IV−IVにおける断面図である。
【図5】図1に示す振動ジャイロを用いるための回路を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図6】この発明の振動ジャイロの他の例を示す平面図
である。
である。
【図7】図6に示す振動ジャイロの底面図である。
【図8】図6に示す振動ジャイロの断面図である。
【図9】この発明の振動ジャイロのさらに他の例を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図10】従来の振動ジャイロの一例を示す斜視図であ
る。
る。
【図11】図10に示す従来の振動ジャイロを用いるた
めの回路を示すブロック図である。
めの回路を示すブロック図である。
【図12】従来の振動ジャイロの他の例を示す斜視図で
ある。
ある。
【図13】従来の振動ジャイロのさらに他の例を示す斜
視図である。
視図である。
【図14】従来の振動ジャイロの別の例を示す斜視図で
ある。
ある。
【図15】従来の振動ジャイロのさらに別の例を示す斜
視図である。
視図である。
10 振動ジャイロ 12 振動体 20 圧電素子 22 圧電素子 36a,36b,36c 接続部材 38 リード線 60 圧電素子 68 接続部材 80a,80b,80c 電極 82a,82b,82c 電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上 林 嗣 治 京都府長岡京市天神2丁目26番10号 株式 会社村田製作所内
Claims (5)
- 【請求項1】 柱状の振動体、および前記振動体の側面
において前記振動体の長手方向に延びる2つの直線に挟
まれた範囲内に形成される駆動片と検出片とを含み、 前記駆動片と前記検出片とは、前記振動体のノード点部
分にかかるように形成される、振動ジャイロ。 - 【請求項2】 前記振動体の外部において前記振動体の
ノード点近傍に形成される接続部材を含み、前記ノード
点部分において前記駆動片と前記接続部材とがリード線
で接続され、かつ前記ノード点部分において前記検出片
と前記接続部材とがリード線で接続される、請求項1に
記載の振動ジャイロ。 - 【請求項3】 前記振動体は3角柱状に形成され、前記
駆動片および前記検出片のそれぞれは前記振動体の同一
側面において前記振動体の2つのノード点部分にかかる
ように形成された、請求項1または請求項2に記載の振
動ジャイロ。 - 【請求項4】 前記振動体は3角柱状に形成され、前記
駆動片および前記検出片は前記振動体の同一側面におい
て前記振動体の2つのノード点部分の一方にかかるよう
に形成された、請求項1または請求項2に記載の振動ジ
ャイロ。 - 【請求項5】 前記振動体は円柱状に形成された、請求
項1または請求項2に記載の振動ジャイロ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9273892A JPH1194558A (ja) | 1997-09-19 | 1997-09-19 | 振動ジャイロ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9273892A JPH1194558A (ja) | 1997-09-19 | 1997-09-19 | 振動ジャイロ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1194558A true JPH1194558A (ja) | 1999-04-09 |
Family
ID=17534035
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9273892A Pending JPH1194558A (ja) | 1997-09-19 | 1997-09-19 | 振動ジャイロ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1194558A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005257683A (ja) * | 2004-03-03 | 2005-09-22 | Northrop Grumman Corp | 振動梁を含む電気機械システム |
US7210349B2 (en) | 2004-07-14 | 2007-05-01 | Sony Corporation | Drive circuit of oscillation gyro |
-
1997
- 1997-09-19 JP JP9273892A patent/JPH1194558A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005257683A (ja) * | 2004-03-03 | 2005-09-22 | Northrop Grumman Corp | 振動梁を含む電気機械システム |
US7210349B2 (en) | 2004-07-14 | 2007-05-01 | Sony Corporation | Drive circuit of oscillation gyro |
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