JPH08327366A - 振動型ジャイロスコープ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 振動型ジャイロスコープで、振動子を駆動す
る際に圧電検出部に発生するヌル電圧がコリオリ力の検
出出力にノイズとして重畳しないようにする。 【構成】 弾性板１１に圧電材料１２が積層された弾性
体１０に、振動子１０ａ，１０ｂ，１０ｃが形成されて
いる。電極１３に電力が与えられると、両側の振動子１
０ｂ，１０ｃと中央の振動子１０ａとが、ｘ方向へ逆に
振動する。コリオリ力により各振動子はｚ方向へ振動す
るが、振幅方向は両側の振動子１０ｂ，１０ｃと中央の
振動子１０ａとで逆である。圧電検出部（ロ）での分極
方向は同じであり、振動子が同じ方向へ変形したときに
同じ極性の出力が得られる。振動子がｘ方向へ駆動され
るときの圧電材料１２の歪みにより、検出電極１４ａ〜
１４ｃにはヌル電圧が発生するが、中央の振動子１０ａ
の検出出力から両側の振動子１０ｂ，１０ｃの検出出力
の和を減算し、ヌル電圧を相殺できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転系の角速度を検出
する振動型ジャイロスコープに係り、特に圧電検出部の
歪みによる洩れ出力（ヌル出力）によるノイズを低減し
て角速度の検出精度を向上させた振動型ジャイロスコー
プに関する。

【０００２】

【従来の技術】回転角速度を検出するジャイロスコープ
は、航空機や船舶の慣性航法システムなどに使用されて
いるが、最近では、車載用ナビゲーションシステムやロ
ボットや無人走行車の姿勢制御、さらにはテレビカメラ
やビデオカメラの画面振れ防止装置、およびアミューズ
メント関連機器などにも使用されるようになってきてい
る。

【０００３】このような種々の分野の使用に適するジャ
イロスコープとしては小型のものが必要になっており、
そこで振動型ジャイロスコープが着目されている。図９
はこの種の振動型ジャイロスコープの従来例を示してい
る。

【０００４】この振動型ジャイロスコープは、恒弾性金
属（エリンバ）により形成された柱状の振動子１の直交
する側面に、駆動用の圧電素子２と検出用の圧電素子３
がそれぞれ貼着されている。駆動用の圧電素子２により
振動子１にｘ軸方向への曲げ振動を与えながら、振動子
１をｙ軸回りの回転系内に置くと、振動子１に対しｚ軸
方向へコリオリ力が作用する。このコリオリ力による振
動子１のｚ軸方向の曲げ振動が圧電素子３により電圧ま
たは電流として検出される。

【０００５】振動子１の質量をＭ、駆動用の圧電素子２
により与えられる振動子１のｘ軸方向の振動速度をｖ0
（ベクトル値）、ｙ軸回りの角速度をω（ベクトル値）
とすると、コリオリ力Ｆ（ベクトル値）は、

【０００６】

【数１】Ｆ＝２Ｍ（ｖ0×ω） （×はベクトル積）

【０００７】となり、コリオリ力Ｆは角速度ωに比例す
る。このコリオリ力Ｆによる振動子１のｚ軸方向への変
形振動が、検出用圧電素子３により電圧に変換され、こ
の検出電圧から角速度ωが求められる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記振動型ジャイロス
コープでは、検出用の圧電素子３により、振動子１のｚ
方向への振動変形が検出される。すなわち圧電素子３が
ｚ方向へ撓み（歪み）変形するときに発生する電圧また
は電流が、角速度ωを検出するための検出出力となる。
しかし、駆動用の圧電素子２により振動子１がｘ方向へ
振動させられる際に、検出用の圧電素子３がｘ方向へ歪
むことになり、検出用の圧電素子３ではｘ方向への歪み
によるヌル電圧が発生する。このヌル電圧は、圧電素子
３のｚ方向への撓みによる電圧（角速度ωを得るための
出力）と混合されて取り出されるため、圧電素子３から
の検出出力には、前記ヌル電圧が洩れ出力となって重畳
され、圧電素子３からの検出出力のノイズが大きくな
る。

【０００９】図１０は、横軸に角速度ω、縦軸に検出用
の圧電素子３から検出された振動出力の振幅（ピークツ
ーピーク値）をとったものである。前記数１に示すよう
に、このときの検出出力は、角速度ωに比例するものと
なる。ただし前記ヌル電圧による洩れ出力が検出出力に
重畳されることになる。この洩れ出力の重畳により、角
速度ωの検出精度が低下していた。

【００１０】上記の洩れ出力によるノイズを低減させる
手段として、前記ヌル電圧に相当する電圧を擬似的に生
成する回路が設けられ、圧電素子３からの検出出力から
前記回路にて擬似的に設定された洩れ出力を減算するよ
うにしたものも考えられる。ただし、このようなノイズ
低減手段では、洩れ出力を擬似的に生成する回路が必要
になって、装置の回路構造が複雑化する。

【００１１】本発明は上記従来の課題を解決するもので
あり、複雑な回路を設けることなく、圧電検出部のヌル
電圧による洩れ出力を低減させあるいは無くすことを可
能にし、同時にコリオリ力による変形の検出出力も高く
できるようにした振動型ジャイロスコープを提供するこ
とを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の振動型ジャイロ
スコープは、弾性体に溝を介して分離して形成された複
数の振動子と、この振動子を互いに逆の方向へ振動させ
る駆動手段と、各振動子の同じ方向への変形を同じ極性
の出力として取り出せるように各振動子に設けられた圧
電検出部と、前記駆動手段により振動させられた振動子
が回転系に置かれたときにコリオリ力により発生する各
振動子の振動を前記圧電検出部から取り出す検出手段と
を有し、前記検出手段では、互いに逆の方向へ振動する
振動子からの出力の差をとる差動手段が設けられている
ことを特徴とするものである。

【００１３】または本発明の振動型ジャイロスコープ
は、弾性体に溝を介して分離して形成された３個の振動
子と、両側の一対の振動子と中央の振動子とを互いに逆
の方向へ振動させる駆動手段と、各振動子の同じ方向へ
の変形を同じ極性の出力として取り出せるように各振動
子に設けられた圧電検出部と、前記駆動手段により振動
させられた振動子が回転系に置かれたときにコリオリ力
により発生する各振動子の振動を前記圧電検出部から取
り出す検出手段とを有し、前記検出手段では、両側の振
動子からの出力の和を算出する手段と、中央の振動子か
らの出力と、前記出力の和との差をとる差動手段とが設
けられていることを特徴とするものである。

【００１４】上記において、３個の振動子の質量を互い
に同一とすることが好ましい。

【００１５】あるいは、両側の一対の振動子の質量を共
にｍ、中央の振動子の質量を前記ｍのａ倍としたとき
に、両側の一対の振動子からの出力の和を（１／ａ）倍
する手段が設けられ、中央の振動子からの出力と、（１
／ａ）倍された出力との差が差動手段により得られるよ
うに構成することも可能である。

【００１６】上記弾性体は、エリンバの平板などであ
り、このエリンバの平板に溝が形成されて、一対の振動
子または３枚の振動子が形成され、それぞれの振動子
に、駆動手段としての駆動用圧電素子と、圧電検出部を
構成する検出用の圧電素子が貼着されたものとして構成
できる。あるいは、エリンバなどの平板に、圧電材料が
全面的に密着形成されてエリンバと圧電材料との積層体
が弾性体となり、この圧電材料の一部が、振動駆動用の
圧電素子となり、圧電材料の他の部分が圧電検出部を構
成するものであってもよい。あるいは弾性体全体が圧電
材料の平板材により構成され、この圧電材料そのものが
振動子となっているものでもよい。この場合に、振動子
となる圧電材料の一部が駆動用の圧電素子となり、圧電
材料の他の部分が検出用の圧電素子となる。

【００１７】

【作用】本発明は、一体の弾性体から、複数の振動子の
それぞれが分離されて形成されているものである。振動
子は、互いに逆の方向へ（逆の位相で）振動させられ、
またコリオリ力によっても互いに逆の方向へ（逆の位相
で）振動させられる。そして、圧電検出部では、全ての
振動子に対し、振動子が同じ方向へ振動したときに同じ
極性の検出出力が得られるものとなっている。この逆の
方向へ振動する振動子からの出力どうしを減算すると、
駆動時に圧電検出部に生じるヌル電圧による洩れ出力が
互いに打消し合うようになる（図５（Ａ）参照）。よっ
て検出出力からノイズ成分を除去できる。さらに、洩れ
出力を打ち消すための差動手段では、図５（Ｂ）に示す
ように、コリオリ力により互いに異なる位相で振動する
振動子からの出力が同じ極性となるように加算される。
すなわち差動手段では、各振動子からの検出出力が加算
され、同時に前記洩れ出力が打ち消されることになる。

【００１８】また、弾性体に３個の（３枚）の振動子が
平行に並んで形成されているものでは、両側に位置する
一対の振動子が同じ位相で振動させられ、中央の振動子
が両側の振動子と逆の位相で振動させられる。すなわ
ち、ある時点で両側の振動子の振幅が−ｘ方向であると
き、中央の振動子の振幅が＋ｘ方向である。このとき、
両側の振動子に設けられた圧電検出部からの検出出力の
和を求め、中央の振動子に設けられた圧電検出部からの
検出出力から前記和の検出出力の差を求めることによ
り、ヌル電圧による洩れ出力を打ち消すことができ、ま
たコリオリ力により各振動子に与えられる振動の検出値
を同じ極性にて加算できる。

【００１９】上記の３個の振動子が設けられているもの
において、３個の振動子の質量が全て同じｍである場
合、両側の振動子が駆動されるときの平均速度の絶対値
をｖとすると、中央の振動子が駆動されるときの平均速
度の絶対値Ｖは２×ｖである。よって、両側の振動子か
らの検出出力の和を、中央の振動子からの検出出力から
減算することにより、洩れ出力によるノイズ成分を完全
に相殺することができる。

【００２０】また、両側の振動子の質量がｍ、中央の振
動子の質量がｍのａ倍であるとき、両側の振動子の平均
速度の絶対値をｖとしたときに、中央の振動子の平均速
度Ｖの絶対値は（２／ａ）・ｖである。よって、両側の
振動子の圧電検出部からの出力の和をさらに（１／ａ）
倍し、中央の振動子の圧電検出部からの検出出力から前
記（１／ａ）倍された出力を減算することにより、洩れ
出力によるノイズ成分を完全に相殺することが可能であ
る。

【００２１】

【実施例】図１は本発明の第１実施例による振動型ジャ
イロスコープを示す平面図、図２は図１のＩＩ矢視の拡
大端面図、図３は駆動回路Ｄ１と検出手段（検出回路）
Ｄ２の回路ブロック図、図４は振動型ジャイロスコープ
の振動モードを説明する斜視図である。

【００２２】図１と図２に示す振動型ジャイロスコープ
の弾性体１０は、エリンバなどの恒弾性材料の弾性板１
１の表裏両面に圧電材料１２，１２が積層されたもので
ある。この積層体から成る弾性体１０は、溝１０ｄ，１
０ｄで分離された３枚の振動子（振動板）１０ａ，１０
ｂ，１０ｃを有している。各振動子１０ａ，１０ｂ，１
０ｃの幅寸法と長さ寸法および厚さ寸法はそれぞれ同じ
であり、各振動子１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、同じ質量
ｍとなっている。

【００２３】圧電材料１２，１２は、厚さ方向へ誘電分
極が施されているものであり、各部の誘電分極方向は、
図２にて矢印で示す方向である。各振動子１０ａ，１０
ｂ，１０ｃの幅方向両縁部では、圧電材料１２，１２の
表面に駆動電極１３が積層されており、各駆動電極１３
へ交流駆動電力を与える駆動端子Ａが設けられている。
また恒弾性材料の弾性板１１がコモン電極であり、この
コモン電極は接地されている。圧電材料１２，１２のう
ちの駆動電極１３が形成されている部分が、駆動手段を
構成する駆動用の圧電振動子（イ）である。

【００２４】端子Ａを介して各駆動電極１３に交流駆動
電力が印加されると、左右両側の振動子１０ｂ，１０ｃ
と中央の振動子１０ａとが、異なる位相で板面方向（ｘ
方向）へ駆動される。ある時点で、両側の振動子１０ｂ
と１０ｃの振幅方向が＋ｘ方向のとき、中央の振動子１
０ａの振幅方向は−ｘ方向である。

【００２５】この振動型ジャイロスコープの弾性体１０
がＹ軸を中心とする回転系内に置かれると、コリオリ力
により、各振動子１０ａ，１０ｂ，１０ｃにｚ方向への
振動が発生する。図４に示すように、左右両側の振動子
１０ｂ，１０ｃと中央の振動子１０ａとは異なる位相の
振動となり、ある時点で振動子１０ｂ，１０ｃの振幅方
向が−ｚ方向のとき、中央の振動子１０ａの振幅方向は
＋ｚ方向である。

【００２６】本発明では、図４に示すようにｚ方向へ振
動したときの振動成分が圧電材料１２，１２から検出さ
れる。この検出のために、各振動子１０ａ，１０ｂ，１
０ｃの幅方向中央部にて、表裏の圧電材料１２，１２の
表面に検出電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃがそれぞれ形成
されている。各検出電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃの検出
端子をＢ１，Ｂ２，Ｂ３で示している。

【００２７】この弾性体では、それぞれの振動子１０
ａ，１０ｂ，１０ｃにおいて、検出電極１４ａ，１４
ｂ，１４ｃが形成されている部分が、圧電検出部（ロ）
である。図２で示すように、各振動子１０ａ，１０ｂ，
１０ｃの圧電検出部（ロ）では、圧電材料１２，１２の
誘電分極が全て同じ図示左方向である。したがって、各
振動子１０ａ，１０ｂ，１０ｃが同じ方向へ歪むとき、
それぞれの振動子１０ａ，１０ｂ，１０ｃの圧電検出部
（ロ）から得られる検出電圧または検出電流の極性は同
じである。

【００２８】すなわち、振動子１０ａが＋ｚ方向へ撓ん
だときと、振動子１０ｂが＋ｚ方向へ撓んだときと、振
動子１０ｃが＋ｚ方向へ撓んだときとで、各検出端子Ｂ
１，Ｂ２，Ｂ３に得られる検出電圧または検出電流の極
性は同じである。また振動子１０ａが＋ｘ方向へ変形し
たときと、振動子１０ｂが＋ｘ方向へ変形したときと、
振動子１０ｃが＋ｘ方向へ変形したときとで、各圧電検
出部（ロ）での検出電極および各検出端子Ｂ１，Ｂ２，
Ｂ３から取り出されるヌル電圧などの洩れ出力は全て同
じ極性である。

【００２９】図３に示す回路では、駆動回路Ｄ１に高周
波発振回路２１が設けられ、この高周波発振回路２１か
ら、図１に示す駆動端子Ａに交流駆動電力が与えられ
る。検出手段（検出回路）Ｄ２では、３個（３枚）の振
動子のうちの両側に位置する振動子１０ｂと１０ｃに設
けられた検出電極１４ｂの検出端子Ｂ２と、検出電極１
４ｃの検出端子Ｂ３のそれぞれの検出出力の和を求める
和動回路（加算手段）２２が設けられている。さらに中
央の振動子１０ａに設けられた検出電極１４ａ（検出端
子Ｂ１）からの検出出力から、前記和動回路２２からの
出力を減算する差動回路（差動手段、減算手段）２３が
設けられている。前記差動回路２３からの出力は、同期
検波回路２４により検波されるが、この検波のための同
期信号（参照信号）は、前記発振回路２１から与えられ
る。同期検波回路２４により同期検波された出力が検出
出力となる。

【００３０】次に、上記振動型ジャイロスコープの動作
について説明する。図３に示す発振回路２１にて生成さ
れる高周波信号の周波数は、各振動子１０ａ，１０ｂ，
１０ｃの±ｘ方向への振動の共振点または反共振点にほ
ぼ一致している。この高周波信号は交流駆動電力とし
て、駆動端子Ａから、弾性体１０の表裏両面の各駆動電
極１３に同時に与えられる。

【００３１】図２に矢印で示しているように、左右両側
の振動子１０ｂ，１０ｃでは、駆動用の圧電振動子
（イ）の誘電分極方向が同じであるが、中央の振動子１
０ａでは、駆動用の圧電振動子（イ）での誘電分極方向
が、前記両振動子１０ｂ，１０ｃの誘電分極方向と、図
２の図示上下方向に対称な配置となっている。駆動電極
１３への交流駆動電力の入力により、駆動用の圧電振動
子（イ）が膨張しまたは収縮して、各振動子１０ａ，１
０ｂ，１０ｃがｘ方向へ変形するように振動駆動され
る。

【００３２】前記のように各振動子の（イ）の部分で
は、両側のものと中央のものとで誘電分極方向が相違し
ているため、両側の振動子１０ｂ，１０ｃと中央の振動
子１０ａとで、ｘ方向への振動の位相が１８０度相違
し、両側の振動子１０ｂ，１０ｃと中央の振動子１０ａ
の振動方向が逆向きとなる。ある時点で両側の振動子１
０ｂと１０ｃの振幅が＋ｘ方向のとき、中央の振動子１
０ａの振幅は−ｘ方向である。

【００３３】各振動子１０ａ，１０ｂ，１０ｃがｘ方向
へ振動している状態で、ｙ軸と平行な軸を中心とする回
転系内に置かれると、コリオリ力により、各振動子１０
ａ，１０ｂ，１０ｃは、前記駆動方向であるｘ方向と直
交する方向のｚ方向へ振動させられる。両側の振動子１
０ｂ，１０ｃと、中央の振動子１０ａとで、駆動方向
（ｘ方向）への振動の位相が逆であるため、コリオリ力
により与えられる振動も、両側の振動子１０ｂ，１０ｃ
と中央の振動子１０ａとで逆方向である。すなわち、図
４に示すように、両側の振動子１０ｂと１０ｃのコリオ
リ力による振動の振幅が−ｚ方向のとき、中央の振動子
１０ａの振幅は＋ｚ方向である。

【００３４】前記各振動子１０ａ，１０ｂ，１０ｃの歪
みにより生じる電圧または電流の検出出力は、各検出端
子Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３から得られる。図３に示すように、
両側の検出端子Ｂ２とＢ３から得られる検出出力は、和
動回路（加算手段）２２により加算される。さらに、差
動回路（減算手段）２３において、中央の検出端子Ｂ１
の検出出力から、前記和動出力が減算される。

【００３５】ここで、上記実施例では、３個の振動子１
０ａ，１０ｂ，１０ｃの質量が全て同じｍである。図６
は、各振動子１０ａ，１０ｂ，１０ｃの質量を質点系で
模式的に表わしたものである。各振動子１０ａ，１０
ｂ，１０ｃが、ｘ方向へ振動駆動されるときの平均速度
を、中央の振動子１０ａにて−Ｖとし、両側の振動子１
０ｂ，１０ｃにて＋ｖとする。それぞれの振動子１０
ａ，１０ｂ，１０ｃは１つの質点系とみなされる１つの
弾性体１０内で動作するため、エネルギー保存の法則に
より、質点系内での各振動子の質量と速度との関係は以
下の数２に示す通りである。

【００３６】

【数２】ｍ・Ｖ−２ｍ・ｖ＝０ Ｖ−２ｖ＝０

【００３７】すなわち、各振動子１０ａ，１０ｂ，１０
ｃがｘ方向へ振動する場合、左右両側の振動子１０ｂ，
１０ｃの平均速度の絶対値をｖとすると、中央の振動子
１０ａの平均速度の絶対値Ｖは前記ｖの２倍である。

【００３８】駆動端子Ａに交流駆動電力が与えられて振
動子１０ａ，１０ｂ，１０ｃがｘ方向へ振動するとき、
各圧電検出部（ロ）の圧電材料にｘ方向への歪みが与え
られ、この歪みにより検出電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃ
にヌル電圧が発生する。このときの圧電検出部（ロ）の
ヌル電圧は、ｘ方向への速度に比例したものとなり、両
側の検出端子Ｂ２とＢ３のそれぞれから検出されるヌル
電圧に対し、中央の検出端子Ｂ１にて検出されるヌル電
圧は２倍の値となる。図３の和動回路２２により、両側
の検出電極１４ｂと１４ｃのそれぞれのヌル電圧が加算
されて２倍とされ、差動回路２３において、中央の検出
電極１４ａから得られるヌル電圧から、前記の２倍とさ
れたヌル電圧が減算される。したがって図５（Ａ）に示
すように、同期検波回路２４に送られる信号にはヌル電
圧による洩れ出力のノイズが計算上完全に消去されるこ
とになる。

【００３９】次に、振動子１０ａ，１０ｂ，１０ｃがコ
リオリ力によりｚ方向へ振動すると、圧電検出部（ロ）
での圧電材料のｚ方向への撓み（歪み）に起因する検出
電圧または電流が得られる。各振動子１０ａ，１０ｂ，
１０ｃでは圧電検出部（ロ）での誘電分極方向が同じで
ある。また、両側の振動子１０ｂ，１０ｃと、中央の振
動子１０ａではｚ方向への振動の位相が１８０度相違し
ている。したがって、コリオリ力によるｚ方向への振動
の検出では、両側の検出電極１４ｂ，１４ｃと、中央の
検出電極１４ａとで、検出出力の極性が常に逆になる。

【００４０】また数１に示されるように、各振動子１０
ａ，１０ｂ，１０ｃに作用するコリオリ力は、ｘ方向へ
駆動されるときの各振動子の速度に比例している。各振
動子１０ａ，１０ｂ，１０ｃの質量が共にｍの場合、数
２に示すように、両側の振動子１０ｂ，１０ｃに与えら
れるｘ方向への平均速度の絶対値をｖとしたときに、中
央の振動子１０ａに与えられるｘ方向への平均速度の絶
対値Ｖは２×ｖである。よって、コリオリ力の検出出力
は、両側の振動子１０ｂまたは１０ｃの検出出力に対
し、中央の振動子１０ａの検出出力は、絶対値が２倍で
極性が逆である。

【００４１】よって、和動回路２２により両側の検出端
子Ｂ２とＢ３からの検出出力の和を求め、差動回路２３
により検出端子Ｂ１からの検出出力から前記和動出力を
減算することにより、図５（Ｂ）に示すように、コリオ
リ力の検出出力に関しては、各振動子にて検出されたも
のを加算した出力として得ることができる。

【００４２】すなわち、各振動子１０ａ，１０ｂ，１０
ｃの圧電検出部（ロ）において、全ての振動子の検出電
極１４ａ，１４ｂ，１４ｃでは、その振動方向が同じで
あると同じ極性の出力が得られるものとし、さらに和動
回路２２と差動回路２３を設けることにより、ヌル電圧
による洩れ出力のノイズを相殺でき、しかもコリオリ力
の検出は各振動子からの検出出力を加算した十分な大き
さのものとして得ることができる。

【００４３】次に、図１と図２に示す構造の振動型ジャ
イロスコープの弾性体１０において、左右両側の振動子
１０ｂと１０ｃの質量をｍとし、中央の振動子１０ａの
質量をｍのａ倍とした場合について説明する。このと
き、１つの質点系である弾性体１０でのエネルギー保存
の法則により、数３が成立する。

【００４４】

【数３】ａ・ｍ・Ｖ−２ｍ・ｖ＝０ Ｖ−（２／ａ）・ｖ＝０

【００４５】すなわち、中央の振動子１０ａのｘ方向へ
の振動の平均速度の絶対値Ｖは、両側の振動子１０ｂと
１０ｃのｘ方向への振動の平均速度の絶対値ｖの（２／
ａ）倍である。検出電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃから検
出されるヌル電圧およびコリオリ力による検出出力は、
前述のようにｘ方向へ駆動される前記各速度に比例す
る。したがって、図３の検出手段Ｄにおいて、和動回路
２２の次段に検出電圧または検出電流を（１／ａ）倍と
する増幅器２５を設け、この増幅器２５により、和動出
力を（１／ａ）とし、これを差動回路２３に与えること
により、ヌル電圧を計算上完全に相殺でき、またコリオ
リ力の検出出力も高くできる。

【００４６】なお、両側の振動子１０ｂ，１０ｃと、中
央の振動子１０ａとで、質量が相違している場合に、前
記増幅器２５を設けなくても、ヌル電圧を完全にではな
いが打ち消すことができ、洩れ出力によるノイズの低減
効果を得ることは可能である。

【００４７】図７と図８は本発明の第２実施例の弾性体
３０を示している。この弾性体３０は、例えば図１と図
２に示した実施例と同様に、恒弾性材料の弾性板の片面
または両面に圧電材料が積層されたものである。弾性体
３０には、中央に溝３０ｃが形成されて、２脚の平板状
の振動子３０ａと３０ｂとに分離されている。このそれ
ぞれの振動子３０ａと３０ｂの、圧電材料での誘電分極
方向の組み合せ、および電極の配置は、図２に示す振動
子１０ａと１０ｃと同じである。すなわち、圧電材料の
誘電分極方向と、各電極の配置は、図２に示す振動子１
０ａが、振動子３０ａに相当し、振動子１０ｃが振動子
３０ｂに相当している。よって、圧電検出部（ロ）で
は、両振動子３０ａと３０ｂとで、ｚ方向の同じ方向へ
の変形により同じ極性の出力が得られるものとなってい
る。

【００４８】この実施例の検出手段（検出回路）では、
振動子３０ａの検出電極からの検出出力と、振動子３０
ｂの検出電極から検出出力との差を求める差動回路（減
算手段）が設けられている。また、弾性体３０の基端の
中心部は支持棒３１により支持されている。

【００４９】図８（Ａ）に示すように、駆動電極に与え
られる交流駆動電力により、両振動板３０ａと３０ｂは
ｘ方向へ１８０度異なる位相にて駆動される。ｙ軸方向
を中心とする回転系中に置かれると、図８（Ｂ）に示す
ように、コリオリ力により両振動子３０ａと３０ｂが、
ｚ方向へ１８０度相違する位相で振動させられる。前記
検出電極からの検出出力の差動をとると、図５（Ａ）に
示したのと同様に、振動子３０ａと３０ｂがｘ方向へ振
動する際のヌル電圧が相殺され、また図５（Ｂ）に示し
たのと同様に、両振動子３０ａと３０ｂからの検出出力
が同じ極性として加算され、高出力にて角速度を検出で
きるものとなる。

【００５０】

【発明の効果】以上のように、本発明では、圧電振動子
が駆動手段により駆動されるときに、圧電検出部から取
り出されるヌル電圧が、各振動子相互にて打ち消され、
低減されまたは消去される。よって検出出力に重畳する
洩れ出力のノイズ成分を低減できる。さらに、コリオリ
力による振動の検出では、各振動子ごとに得られる検出
出力が同じ極性で加算されることになり、角速度を高感
度にて検出できるものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の振動型ジャイロスコープ
の弾性体を示す平面図、

【図２】図１に示す弾性体をＩＩ方向から示す拡大端面
図、

【図３】振動型ジャイロスコープの回路構成を示すブロ
ック図、

【図４】各振動子の振動モードを説明する斜視図、

【図５】（Ａ）はヌル電圧の波形説明図、（Ｂ）はコリ
オリ力による検出出力の波形説明図、

【図６】各振動子を質点系にて表現した模式図、

【図７】本発明の第２実施例の振動型ジャイロスコープ
の弾性体を示す斜視図、

【図８】（Ａ）（Ｂ）は第２実施例の弾性体の振動モー
ドの説明図、

【図９】従来の振動型ジャイロスコープの弾性体を示す
斜視図、

【図１０】従来の振動型ジャイロスコープでの角速度と
検出出力との関係を示す線図、

【符号の説明】

１０ 振動型ジャイロスコープの弾性体 １０ａ，１０ｂ，１０ｃ 振動子 １０ｄ 溝 １１ 弾性板 １２ 圧電材料 １３ 駆動電極 １４ａ，１４ｂ，１４ｃ 検出電極 ２１ 発振回路 ２２ 和動回路 ２３ 差動回路 ２５ 増幅器 ３０ 弾性体 ３０ａ，３０ｂ 振動子 （イ） 駆動用の圧電振動子 （ロ） 圧電検出部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弾性体に溝を介して分離して形成された
   複数の振動子と、この振動子を互いに逆の方向へ振動さ
   せる駆動手段と、各振動子の同じ方向への変形を同じ極
   性の出力として取り出せるように各振動子に設けられた
   圧電検出部と、前記駆動手段により振動させられた振動
   子が回転系に置かれたときにコリオリ力により発生する
   各振動子の振動を前記圧電検出部から取り出す検出手段
   とを有し、前記検出手段では、互いに逆の方向へ振動す
   る振動子からの出力の差をとる差動手段が設けられてい
   ることを特徴とする振動型ジャイロスコープ。
2. 【請求項２】 弾性体に溝を介して分離して形成された
   ３個の振動子と、両側の一対の振動子と中央の振動子と
   を互いに逆の方向へ振動させる駆動手段と、各振動子の
   同じ方向への変形を同じ極性の出力として取り出せるよ
   うに各振動子に設けられた圧電検出部と、前記駆動手段
   により振動させられた振動子が回転系に置かれたときに
   コリオリ力により発生する各振動子の振動を前記圧電検
   出部から取り出す検出手段とを有し、前記検出手段で
   は、両側の振動子からの出力の和を算出する手段と、中
   央の振動子からの出力と、前記出力の和との差をとる差
   動手段とが設けられていることを特徴とする振動型ジャ
   イロスコープ。
3. 【請求項３】 ３個の振動子の質量が互いに同一である
   請求項２記載の振動型ジャイロスコープ。
4. 【請求項４】 両側の一対の振動子の質量を共にｍ、中
   央の振動子の質量を前記ｍのａ倍としたときに、両側の
   一対の振動子からの出力の和を（１／ａ）倍する手段が
   設けられ、中央の振動子からの出力と、（１／ａ）倍さ
   れた出力との差が差動手段により得られる請求項２記載
   の振動型ジャイロスコープ。