JPH06294654A - 振動ジャイロ - Google Patents
振動ジャイロInfo
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- JPH06294654A JPH06294654A JP5106121A JP10612193A JPH06294654A JP H06294654 A JPH06294654 A JP H06294654A JP 5106121 A JP5106121 A JP 5106121A JP 10612193 A JP10612193 A JP 10612193A JP H06294654 A JPH06294654 A JP H06294654A
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- driving
- electrode
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 形状が単純のため加工容易で量産に適し、か
つ実装面積が小さく、小型化と低価格化が容易に行える
複数の角速度を同時に検出できる振動ジャイロを提供す
ること。 【構成】 一つの振動材１０に、共振周波数が離れてい
る複数の振動子１１、１２が目的とする検出角速度の角
度に合わせた方向に一体形成され、各振動子１１、１２
の軸方向には、駆動と検出の共通電極としての溝部電極
２０、２１と外部電極２２、２３が設けられ、更に各振
動子１１、１２における駆動側アーム２７、２８および
検出側アーム３３、３４の相対向せる外側２面には、そ
れぞれ駆動用電極２９〜３２および検出用電極３５〜４
２が設けられている。
つ実装面積が小さく、小型化と低価格化が容易に行える
複数の角速度を同時に検出できる振動ジャイロを提供す
ること。 【構成】 一つの振動材１０に、共振周波数が離れてい
る複数の振動子１１、１２が目的とする検出角速度の角
度に合わせた方向に一体形成され、各振動子１１、１２
の軸方向には、駆動と検出の共通電極としての溝部電極
２０、２１と外部電極２２、２３が設けられ、更に各振
動子１１、１２における駆動側アーム２７、２８および
検出側アーム３３、３４の相対向せる外側２面には、そ
れぞれ駆動用電極２９〜３２および検出用電極３５〜４
２が設けられている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、空間において移動する
物体の移動方向を知ることによって、姿勢制御や空間座
標の検出等、例えば、ＶＴＲカメラの手振れ検出や３次
元入力装置等のセンサとして利用される振動ジャイロに
関するものである。
物体の移動方向を知ることによって、姿勢制御や空間座
標の検出等、例えば、ＶＴＲカメラの手振れ検出や３次
元入力装置等のセンサとして利用される振動ジャイロに
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の振動ジャイロとしては、
特に図示しないが、横断面が四角形、三角形または円形
の振動体の側面に駆動用圧電素子と検出用圧電素子が設
けられた音片型ジャイロや、リング状振動ジャイロ、あ
るいはＨ型振動子を１本の支持棒を介して直交方向に組
み合わせたタイプの振動ジャイロが知られている（例え
ば、特開平２−５１０６６号公報、特開平２−１９８３
１５号公報および特開昭６４−１６９１１号公報参
照）。
特に図示しないが、横断面が四角形、三角形または円形
の振動体の側面に駆動用圧電素子と検出用圧電素子が設
けられた音片型ジャイロや、リング状振動ジャイロ、あ
るいはＨ型振動子を１本の支持棒を介して直交方向に組
み合わせたタイプの振動ジャイロが知られている（例え
ば、特開平２−５１０６６号公報、特開平２−１９８３
１５号公報および特開昭６４−１６９１１号公報参
照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする問題点】ところで、従来の技
術で述べたもののうち音片型ジャイロは、構造が簡単で
加工し易いが、支持構造が難しく、１方向の角速度しか
測れないという問題点を有しており、また、リング状振
動ジャイロは、２方向の角速度は測れるが、構造が複雑
で支持構造も難しく、加工も容易ではないという問題点
を有しており、また、Ｈ型タイプのジャイロは、２方向
の角速度は測れるが、構造が複雑で各部の振動バランス
を合わせずらいという問題点を有していた。
術で述べたもののうち音片型ジャイロは、構造が簡単で
加工し易いが、支持構造が難しく、１方向の角速度しか
測れないという問題点を有しており、また、リング状振
動ジャイロは、２方向の角速度は測れるが、構造が複雑
で支持構造も難しく、加工も容易ではないという問題点
を有しており、また、Ｈ型タイプのジャイロは、２方向
の角速度は測れるが、構造が複雑で各部の振動バランス
を合わせずらいという問題点を有していた。
【０００４】このように、従来の振動ジャイロは、同時
に複数の角速度を検出しょうとすれば、単一方向の振動
ジャイロによる場合においては、複数のジャイロを配置
しなければならないために、実装面積が広くなってしま
って経済性も悪くなり、さりとて、２方向の角速度が測
れる振動ジャイロでは、構造や形状が複雑のために、小
型化がしにくく、また、調整等が必要で量産性も悪く、
故に低価格化が望めないものであった。
に複数の角速度を検出しょうとすれば、単一方向の振動
ジャイロによる場合においては、複数のジャイロを配置
しなければならないために、実装面積が広くなってしま
って経済性も悪くなり、さりとて、２方向の角速度が測
れる振動ジャイロでは、構造や形状が複雑のために、小
型化がしにくく、また、調整等が必要で量産性も悪く、
故に低価格化が望めないものであった。
【０００５】本発明は、このような従来の技術が有する
問題点に鑑みなされたもので、その目的とするところ
は、形状が単純のため、加工が容易であって量産性に適
し、かつ材料バラツキが非常に小さくて実装面積も小さ
く、小型化と低価格化が容易に行える高品質にして、複
数の角速度を同時に検出できる振動ジャイロを提供する
ことにある。
問題点に鑑みなされたもので、その目的とするところ
は、形状が単純のため、加工が容易であって量産性に適
し、かつ材料バラツキが非常に小さくて実装面積も小さ
く、小型化と低価格化が容易に行える高品質にして、複
数の角速度を同時に検出できる振動ジャイロを提供する
ことにある。
【０００６】
【問題点を解決するための手段】この目的のため、本発
明は、一つの振動材に、共振周波数が離れている複数の
振動子が目的とする検出角速度の角度に合わせた方向に
一体形成され、各振動子の軸方向には、駆動と検出の共
通電極としての溝部電極と外部電極が形成されると共
に、各振動子における駆動側アームおよび検出側アーム
の相対向せる外側２面には、それぞれ駆動用電極および
検出用電極が設けられた構成を特徴とするものである。
明は、一つの振動材に、共振周波数が離れている複数の
振動子が目的とする検出角速度の角度に合わせた方向に
一体形成され、各振動子の軸方向には、駆動と検出の共
通電極としての溝部電極と外部電極が形成されると共
に、各振動子における駆動側アームおよび検出側アーム
の相対向せる外側２面には、それぞれ駆動用電極および
検出用電極が設けられた構成を特徴とするものである。
【０００７】
【実施例】実施例について図面を参照し、その作用と共
に説明する。図１は本発明に係る振動ジャイロの一例で
の斜視図、図２は同上Ａ−Ａ線に沿った断面図で、これ
ら図において、本振動ジャイロは、切削加工以前に板厚
方向に分極処理がなされている例えば電圧セラミックス
等の一つの振動材１０に、目的とする検出速度の角度
（Ｘ、Ｙ軸方向）に合わせて二つの振動子１１、１２が
一体形成された全体略Ｌ形の２方向の振動ジャイロで、
振動子１１、１２は、お互いに無用な干渉をしないよう
に、それぞれ異なる共振周波数を持つ振動子として加工
されている。振動子１１、１２は互いに直交する片支持
型であって、支持部１３が共通できる単純形状となって
いる。このように、一つの振動材１０に二つの振動子１
１、１２が一体形成されるため、材料バラツキが非常に
小さくなる。
に説明する。図１は本発明に係る振動ジャイロの一例で
の斜視図、図２は同上Ａ−Ａ線に沿った断面図で、これ
ら図において、本振動ジャイロは、切削加工以前に板厚
方向に分極処理がなされている例えば電圧セラミックス
等の一つの振動材１０に、目的とする検出速度の角度
（Ｘ、Ｙ軸方向）に合わせて二つの振動子１１、１２が
一体形成された全体略Ｌ形の２方向の振動ジャイロで、
振動子１１、１２は、お互いに無用な干渉をしないよう
に、それぞれ異なる共振周波数を持つ振動子として加工
されている。振動子１１、１２は互いに直交する片支持
型であって、支持部１３が共通できる単純形状となって
いる。このように、一つの振動材１０に二つの振動子１
１、１２が一体形成されるため、材料バラツキが非常に
小さくなる。
【０００８】振動子１１、１２の軸方向の略中間部分ま
でには、溝部１４、１５が切削形成されて、該溝部１
４、１５と端面１６、１７、１８、１９を除いた溝面と
平行な外側全面に電極処理が施されて、駆動と検出の共
通電極としての溝部電極２０、２１と外部電極２２、２
３（図１に斜線で示されている）が形成されると共に、
溝部電極２０、２１は、各パターン部２４、２５を介し
て接地電極２６（図１に斜線で示されている）と接続さ
れ、また、各振動子１１、１２における駆動側アーム２
７、２８の相対向せる外側２面（図１には１面側のみが
示されている）には、駆動用電極２９、３０、３１、３
２が形成されると共に、検出側アーム３３、３４の相対
向せる外側２面（図１には１面側のみが示されている）
には、各二つの検出用電極３５〜４２（図１に斜線で示
されている）が形成されている。
でには、溝部１４、１５が切削形成されて、該溝部１
４、１５と端面１６、１７、１８、１９を除いた溝面と
平行な外側全面に電極処理が施されて、駆動と検出の共
通電極としての溝部電極２０、２１と外部電極２２、２
３（図１に斜線で示されている）が形成されると共に、
溝部電極２０、２１は、各パターン部２４、２５を介し
て接地電極２６（図１に斜線で示されている）と接続さ
れ、また、各振動子１１、１２における駆動側アーム２
７、２８の相対向せる外側２面（図１には１面側のみが
示されている）には、駆動用電極２９、３０、３１、３
２が形成されると共に、検出側アーム３３、３４の相対
向せる外側２面（図１には１面側のみが示されている）
には、各二つの検出用電極３５〜４２（図１に斜線で示
されている）が形成されている。
【０００９】上記構成に係る本振動ジャイロは、図３か
ら図８に示されている工程により量産される。更に説明
すると、図３に例示されている如くに、予め板厚方向に
分極処理がなされている圧電セラミックス等の板状振動
材１０に、ダイシングソーにより一方の振動子１１にお
ける溝部１４と一方の振動子１１を形成する切削溝４３
を順次に切削し、次いで、他方の振動子１２の長さ幅Ｄ
で振動材１０を切断溝４４をもって切断して、切断素子
４５を得、以下、同様の切削加工によって多数枚の切断
素子４５を得る。次いで、多数枚の切断素子４５を積み
重ねて同時に他方の振動子１２における溝部１５を切削
し、次いで、同時に他方の振動子１２を形成する切削溝
４６を切削して不要部分４７を切り離し、これによって
溝部を有する略Ｌ形音叉形状素子が加工できる。なお、
該素子は、切削加工の外、型等の成形加工によっても得
ることができる。
ら図８に示されている工程により量産される。更に説明
すると、図３に例示されている如くに、予め板厚方向に
分極処理がなされている圧電セラミックス等の板状振動
材１０に、ダイシングソーにより一方の振動子１１にお
ける溝部１４と一方の振動子１１を形成する切削溝４３
を順次に切削し、次いで、他方の振動子１２の長さ幅Ｄ
で振動材１０を切断溝４４をもって切断して、切断素子
４５を得、以下、同様の切削加工によって多数枚の切断
素子４５を得る。次いで、多数枚の切断素子４５を積み
重ねて同時に他方の振動子１２における溝部１５を切削
し、次いで、同時に他方の振動子１２を形成する切削溝
４６を切削して不要部分４７を切り離し、これによって
溝部を有する略Ｌ形音叉形状素子が加工できる。なお、
該素子は、切削加工の外、型等の成形加工によっても得
ることができる。
【００１０】切削加工等の終った音叉形状素子に、溝部
１４、１５を含む全体にメッキ処理を施し（図４参
照）、電着レジストによって、素子に全レジストを行い
（図５参照）、次いで、位置決治具に素子を並べ（図６
参照）、全素子の両面にガラスマスクを合わせ、露光し
て電極を形成し（図７参照）、次いで、現象を行い（図
８参照）、エッヂング処理を行ってレジストを剥離し、
洗浄工程を経て図１に示されている如くの完成品とされ
る。
１４、１５を含む全体にメッキ処理を施し（図４参
照）、電着レジストによって、素子に全レジストを行い
（図５参照）、次いで、位置決治具に素子を並べ（図６
参照）、全素子の両面にガラスマスクを合わせ、露光し
て電極を形成し（図７参照）、次いで、現象を行い（図
８参照）、エッヂング処理を行ってレジストを剥離し、
洗浄工程を経て図１に示されている如くの完成品とされ
る。
【００１１】次に、図９、図１０および図１１を参照し
て、動作について説明する。駆動側アーム２７（２８）
においては（図９および図１１参照）、駆動用電極２９
（３１）、３０（３２）に発振器５０からの交流電圧が
加えられると、電極面近傍で伸縮が起こり、二つの面で
相反した伸縮が起こる。これによって、Ｘ軸方向（縦方
向）に屈曲振動が起こる。一方、検出側アーム３３（３
４）においては（図１０および図１１参照）、駆動側ア
ーム２７（２８）と同一振動周波数で振動を起こす。こ
の際、双方のアームは、相反するＸ軸方向に振動する。
これにＺ軸方向の回転が加わると、コリオリ力が発生
し、直交方向（Ｙ軸方向）に振動が伝わる。図１２は、
図１に示されている実施例の各電極に発生する電気信号
の状態をあらわす波形図で、（ ）内の数字は各電極３
５〜４２に対応した数字である。振動ジャイロの無回転
時には、Ｘ軸方向の振動（縦振動）だけがあらわれ、回
転時には、コリオリ力に比例したＹ軸方向の振動（横振
動）とＸ軸方向の振動（縦振動）が合成された合成振動
の出力があらわれると共に、回転方向は、Ｙ軸方向の振
動（横振動）の位相となってあらわれ、四つの電極の出
力の変化としてあらわれる。
て、動作について説明する。駆動側アーム２７（２８）
においては（図９および図１１参照）、駆動用電極２９
（３１）、３０（３２）に発振器５０からの交流電圧が
加えられると、電極面近傍で伸縮が起こり、二つの面で
相反した伸縮が起こる。これによって、Ｘ軸方向（縦方
向）に屈曲振動が起こる。一方、検出側アーム３３（３
４）においては（図１０および図１１参照）、駆動側ア
ーム２７（２８）と同一振動周波数で振動を起こす。こ
の際、双方のアームは、相反するＸ軸方向に振動する。
これにＺ軸方向の回転が加わると、コリオリ力が発生
し、直交方向（Ｙ軸方向）に振動が伝わる。図１２は、
図１に示されている実施例の各電極に発生する電気信号
の状態をあらわす波形図で、（ ）内の数字は各電極３
５〜４２に対応した数字である。振動ジャイロの無回転
時には、Ｘ軸方向の振動（縦振動）だけがあらわれ、回
転時には、コリオリ力に比例したＹ軸方向の振動（横振
動）とＸ軸方向の振動（縦振動）が合成された合成振動
の出力があらわれると共に、回転方向は、Ｙ軸方向の振
動（横振動）の位相となってあらわれ、四つの電極の出
力の変化としてあらわれる。
【００１２】上記構成に係る本振動ジャイロは、図１３
に示されている如く、プリント基板４８上の支持台４９
に支持され、かつ図１４に示されている如くの回路構成
で使用される。更に説明すると、駆動側アーム２７（２
８）の電極２０（２１）、２２（２３）、２９（３
１）、３０（３２）と検出側アーム３３（３４）の電極
２２（２３）には発振器５０が接続されて、該発振器５
０からの交流電圧によって駆動側アーム２７（２８）が
振動せられ、検出側アーム３３（３４）の電極３８（４
２）、３６（４０）は差動アンプ５１に、電極３７（４
１）、３５（３９）は差動アンプ５２にそれぞれ接続さ
れ、該差動アンプ５１、５２によって回転時に、電極３
８（４２）、３６（４０）、３７（４１）、３５（３
９）にコリオリ力により発生した各二つの出力電圧の差
が測定される。差動アンプ５１、５２は加算器５３に接
続され、該加算器５３によって検出レベルが上げられ、
更に混合器５４によって左右回転の速度レベルに変換さ
れ、直流アンプ５５で増幅されて角速度に対応する直流
電圧で出力される。
に示されている如く、プリント基板４８上の支持台４９
に支持され、かつ図１４に示されている如くの回路構成
で使用される。更に説明すると、駆動側アーム２７（２
８）の電極２０（２１）、２２（２３）、２９（３
１）、３０（３２）と検出側アーム３３（３４）の電極
２２（２３）には発振器５０が接続されて、該発振器５
０からの交流電圧によって駆動側アーム２７（２８）が
振動せられ、検出側アーム３３（３４）の電極３８（４
２）、３６（４０）は差動アンプ５１に、電極３７（４
１）、３５（３９）は差動アンプ５２にそれぞれ接続さ
れ、該差動アンプ５１、５２によって回転時に、電極３
８（４２）、３６（４０）、３７（４１）、３５（３
９）にコリオリ力により発生した各二つの出力電圧の差
が測定される。差動アンプ５１、５２は加算器５３に接
続され、該加算器５３によって検出レベルが上げられ、
更に混合器５４によって左右回転の速度レベルに変換さ
れ、直流アンプ５５で増幅されて角速度に対応する直流
電圧で出力される。
【００１３】なお、図示の実施例は、二つの音叉が支持
部で結合した２方向の振動ジャイロの場合であるが、こ
れに限定されず、三つの音叉が支持部で結合した３方向
の振動ジャイロとすることも可能である。
部で結合した２方向の振動ジャイロの場合であるが、こ
れに限定されず、三つの音叉が支持部で結合した３方向
の振動ジャイロとすることも可能である。
【００１４】
【発明の効果】しかして、本発明によれば、一つの振動
材に複数の振動子が形成されているために、材料バラツ
キが非常に小さくて複数の角速度を同時に精度良く検出
することができる。また、全体形状が単純であるため、
加工が簡易で、量産に適し、低価格化が可能となるばか
りか、制御回路等を同一のプリント基板に共有すること
ができて、入出力が少なくでき、実装面積も小さくなる
ため、小型化が可能となる等の効果を有する。
材に複数の振動子が形成されているために、材料バラツ
キが非常に小さくて複数の角速度を同時に精度良く検出
することができる。また、全体形状が単純であるため、
加工が簡易で、量産に適し、低価格化が可能となるばか
りか、制御回路等を同一のプリント基板に共有すること
ができて、入出力が少なくでき、実装面積も小さくなる
ため、小型化が可能となる等の効果を有する。
【図１】本発明に係る振動ジャイロの一例での斜視図で
ある。
ある。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】一つの振動板材より略Ｌ形音叉形状素子を切削
加工する工程説明図である。
加工する工程説明図である。
【図４から図８】音叉形状素子に対する電極形成の加工
工程図である。
工程図である。
【図９】振動モードの駆動側アームの波形説明図であ
る。
る。
【図１０】振動モードの検出側アームの波形説明図であ
る。
る。
【図１１】振動子の振動モードの説明図である。
【図１２】図１に示す実施例の各電極部における電気信
号の状態を示す波形図である。
号の状態を示す波形図である。
【図１３】本振動ジャイロの使用状態を示す概略説明図
である。
である。
【図１４】本振動ジャイロを使用するための回路図であ
る。
る。
１０ 振動材 １１、１２ 振動子 １３ 支持部 １４、１５ 溝部 ２０、２１ 溝部電極 ２２、２３ 外部電極 ２４、２５ パターン部 ２６ 接地電極 ２７、２８ 駆動側アーム ２９〜３２ 駆動用電極 ３３、３４ 検出側アーム ３５〜４２検出用電極
Claims (1)
- 【請求項１】 一つの振動材に、共振周波数が離れてい
る複数の振動子が目的とする検出角速度の角度に合わせ
た方向に一体形成され、各振動子の軸方向には、駆動と
検出の共通電極としての溝部電極と外部電極が形成され
ると共に、各振動子における駆動側アームおよび検出側
アームの相対向せる外側２面には、それぞれ駆動用電極
および検出用電極が設けられた構成を特徴とする振動ジ
ャイロ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5106121A JPH06294654A (ja) | 1993-04-08 | 1993-04-08 | 振動ジャイロ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5106121A JPH06294654A (ja) | 1993-04-08 | 1993-04-08 | 振動ジャイロ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06294654A true JPH06294654A (ja) | 1994-10-21 |
Family
ID=14425615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5106121A Pending JPH06294654A (ja) | 1993-04-08 | 1993-04-08 | 振動ジャイロ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06294654A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6253613B1 (en) | 1996-02-21 | 2001-07-03 | Fujitsu Limited | Tuning fork vibratory gyro utilizing a piezoelectric transversal effect |
| JP2003315046A (ja) * | 2002-04-19 | 2003-11-06 | Ngk Insulators Ltd | 振動子および振動型ジャイロスコープ |
| KR100506071B1 (ko) * | 1998-03-11 | 2005-09-26 | 삼성전자주식회사 | 수직 가진형 2축 마이크로자이로스코프 및 그 제조방법 |
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-
1993
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