JPH10232132A - 振動ジャイロ - Google Patents
振動ジャイロInfo
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- JPH10232132A JPH10232132A JP9053994A JP5399497A JPH10232132A JP H10232132 A JPH10232132 A JP H10232132A JP 9053994 A JP9053994 A JP 9053994A JP 5399497 A JP5399497 A JP 5399497A JP H10232132 A JPH10232132 A JP H10232132A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
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- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/5642—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using vibrating bars or beams
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 結線を簡略化するとともに、位相補正回路を
省略することができ、しかも特性のばらつきの少ない振
動ジャイロを得る。 【解決手段】 振動ジャイロ２０は、振動子２２を含
む。振動子２２は、互いに逆向きに分極された圧電体２
６，２８からなる振動体２４と中間電極３０とを含む。
圧電体２６上に６つに分割された電極３２を形成し、圧
電体２８上に電極３４を形成する。振動子２２の長手方
向の中央部にある電極部分３２ｃ，３２ｄを、バッファ
回路４２ａ，４２ｂ，和動回路４６，ゲインコントロー
ルアンプ４８，増幅回路５０からなる駆動回路５２に接
続し、得られる駆動信号を電極３４に与える。振動子２
２を駆動する際には、中間電極３０を基準電位に接続せ
ず、振動子２２の発振点を屈曲振動の共振点とし、駆動
信号と帰還信号との位相差をほぼ０となるようにする。
省略することができ、しかも特性のばらつきの少ない振
動ジャイロを得る。 【解決手段】 振動ジャイロ２０は、振動子２２を含
む。振動子２２は、互いに逆向きに分極された圧電体２
６，２８からなる振動体２４と中間電極３０とを含む。
圧電体２６上に６つに分割された電極３２を形成し、圧
電体２８上に電極３４を形成する。振動子２２の長手方
向の中央部にある電極部分３２ｃ，３２ｄを、バッファ
回路４２ａ，４２ｂ，和動回路４６，ゲインコントロー
ルアンプ４８，増幅回路５０からなる駆動回路５２に接
続し、得られる駆動信号を電極３４に与える。振動子２
２を駆動する際には、中間電極３０を基準電位に接続せ
ず、振動子２２の発振点を屈曲振動の共振点とし、駆動
信号と帰還信号との位相差をほぼ０となるようにする。
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、ポインティングデバイスなどに用いら
れる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、ポインティングデバイスなどに用いら
れる振動ジャイロに関する。
【０００２】
【従来の技術】図４，図５に従来の振動ジャイロの一例
を示す。振動ジャイロ１は、直方体状の振動体２を含
む。振動体２は、隣接する２つの板状の圧電体３，４に
よって形成される。２つの圧電体３，４は、互いに逆向
きに分極される。この振動体２では、圧電体３，４間
に、中間電極５が形成される。さらに、圧電体３上には
電極６が形成され、圧電体４上には電極７が形成され
る。圧電体３上の電極６は、溝によって６つの電極部分
６ａ〜６ｆに分割される。また、振動体２の屈曲振動の
ノード点付近において、中間電極５に支持部材８が取り
付けられ、この支持部材８が振動体２の支持用として用
いられるとともに、基準電位に接続される。
を示す。振動ジャイロ１は、直方体状の振動体２を含
む。振動体２は、隣接する２つの板状の圧電体３，４に
よって形成される。２つの圧電体３，４は、互いに逆向
きに分極される。この振動体２では、圧電体３，４間
に、中間電極５が形成される。さらに、圧電体３上には
電極６が形成され、圧電体４上には電極７が形成され
る。圧電体３上の電極６は、溝によって６つの電極部分
６ａ〜６ｆに分割される。また、振動体２の屈曲振動の
ノード点付近において、中間電極５に支持部材８が取り
付けられ、この支持部材８が振動体２の支持用として用
いられるとともに、基準電位に接続される。
【０００３】振動体３の長手方向の中央部分にある電極
部分６ｃ，６ｄの出力信号の和は、増幅回路９に入力さ
れる。増幅回路９の出力信号は、ゲインコントロールア
ンプ１０で振幅が一定となるように調整され、さらに位
相補正回路１１で位相補正されて、別の電極７に与えら
れる。また、電極部分６ｃ，６ｄの出力信号の差が、差
動回路１２から出力される。差動回路１２の出力信号
は、同期検波回路１３において、位相補正回路１１の信
号に同期して検波される。そして、同期検波回路１３の
出力信号が平滑回路１４で平滑され、さらに直流増幅回
路１５で増幅される。
部分６ｃ，６ｄの出力信号の和は、増幅回路９に入力さ
れる。増幅回路９の出力信号は、ゲインコントロールア
ンプ１０で振幅が一定となるように調整され、さらに位
相補正回路１１で位相補正されて、別の電極７に与えら
れる。また、電極部分６ｃ，６ｄの出力信号の差が、差
動回路１２から出力される。差動回路１２の出力信号
は、同期検波回路１３において、位相補正回路１１の信
号に同期して検波される。そして、同期検波回路１３の
出力信号が平滑回路１４で平滑され、さらに直流増幅回
路１５で増幅される。
【０００４】この振動ジャイロ１では、中間電極５が基
準電位に接続されていることにより、圧電体４の一方面
側と他方面側の間に駆動信号が印加される。それによっ
て、圧電体４が伸縮するが、圧電体４は別の圧電体３に
接着されているため、振動体２が全体として電極６，７
形成面に直交する向きに屈曲振動する。このような振動
体２の屈曲振動により、圧電体３も屈曲し、それに対応
した信号が電極部分６ｃ，６ｄから出力される。これら
の信号の和が、帰還信号として、増幅回路９に入力され
る。このように、電極７に駆動信号が与えられることに
より振動体２が屈曲振動し、その屈曲振動によって電極
部分６ｃ，６ｄから帰還信号が出力されるというよう
に、電気信号から機械的振動に変換され、さらに機械的
振動から電気信号に変換されるという過程を経るため、
駆動信号と帰還信号との間に位相差が生じる。通常、９
０°の位相変化のとき、最も発振ゲインを大きくなるた
め、９０°の位相補正をして駆動信号を形成する。この
ような位相差を補正するために、位相補正回路１１が用
いられる。
準電位に接続されていることにより、圧電体４の一方面
側と他方面側の間に駆動信号が印加される。それによっ
て、圧電体４が伸縮するが、圧電体４は別の圧電体３に
接着されているため、振動体２が全体として電極６，７
形成面に直交する向きに屈曲振動する。このような振動
体２の屈曲振動により、圧電体３も屈曲し、それに対応
した信号が電極部分６ｃ，６ｄから出力される。これら
の信号の和が、帰還信号として、増幅回路９に入力され
る。このように、電極７に駆動信号が与えられることに
より振動体２が屈曲振動し、その屈曲振動によって電極
部分６ｃ，６ｄから帰還信号が出力されるというよう
に、電気信号から機械的振動に変換され、さらに機械的
振動から電気信号に変換されるという過程を経るため、
駆動信号と帰還信号との間に位相差が生じる。通常、９
０°の位相変化のとき、最も発振ゲインを大きくなるた
め、９０°の位相補正をして駆動信号を形成する。この
ような位相差を補正するために、位相補正回路１１が用
いられる。
【０００５】無回転時においては、振動体２は、電極
６，７形成面に直交する向きに屈曲振動しているため、
電極部分６ｃ，６ｄからの出力信号は同じであり、差動
回路１２から信号が出力されない。振動体２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２の振
動方向が変わる。そのため、電極部分６ｃ，６ｄの出力
信号に差が生じ、差動回路１２からこれらの信号の差が
出力される。この差動回路１２の出力信号を同期検波回
路１３で検波し、平滑回路１４で平滑したのち直流増幅
回路１５で増幅することにより、回転角速度に対応した
直流信号を得ることができる。
６，７形成面に直交する向きに屈曲振動しているため、
電極部分６ｃ，６ｄからの出力信号は同じであり、差動
回路１２から信号が出力されない。振動体２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２の振
動方向が変わる。そのため、電極部分６ｃ，６ｄの出力
信号に差が生じ、差動回路１２からこれらの信号の差が
出力される。この差動回路１２の出力信号を同期検波回
路１３で検波し、平滑回路１４で平滑したのち直流増幅
回路１５で増幅することにより、回転角速度に対応した
直流信号を得ることができる。
【０００６】また、電極７の出力信号を帰還信号として
もよい。この場合、信号が増幅回路４で増幅され、ゲイ
ンコントロールアンプ５で振幅が一定となるように調整
され、さらに位相補正回路６で位相補正されて、駆動信
号として電極部分６ｃ，６ｄに与えられる。このような
振動ジャイロ１においても、中間電極５が基準電位に接
続されていることにより、駆動信号は圧電体３の一方面
側および他方面側の間に印加される。それによって、圧
電体３が伸縮し、振動体２が屈曲振動する。
もよい。この場合、信号が増幅回路４で増幅され、ゲイ
ンコントロールアンプ５で振幅が一定となるように調整
され、さらに位相補正回路６で位相補正されて、駆動信
号として電極部分６ｃ，６ｄに与えられる。このような
振動ジャイロ１においても、中間電極５が基準電位に接
続されていることにより、駆動信号は圧電体３の一方面
側および他方面側の間に印加される。それによって、圧
電体３が伸縮し、振動体２が屈曲振動する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな振動ジャイロでは、振動体の中間電極を基準電位に
接続する必要があり、そのための結線が複雑になってい
た。また、位相補正回路を形成するために、コンデンサ
や抵抗などが用いられるが、容量値や抵抗値などの定数
にばらつきがあると、位相ばらつきが生じ、発振点の変
動につながる。そのため、振動ジャイロの感度や温度特
性などのばらつきが大きくなっていた。
うな振動ジャイロでは、振動体の中間電極を基準電位に
接続する必要があり、そのための結線が複雑になってい
た。また、位相補正回路を形成するために、コンデンサ
や抵抗などが用いられるが、容量値や抵抗値などの定数
にばらつきがあると、位相ばらつきが生じ、発振点の変
動につながる。そのため、振動ジャイロの感度や温度特
性などのばらつきが大きくなっていた。
【０００８】さらに、位相ばらつきのために、同期検波
回路における検波のタイミングがずれやすくなり、ドリ
フトや感度温度特性などの悪化につながっていた。ま
た、５０ｋＨｚ以下の低周波振動子の場合、位相補正回
路に用いられるコンデンサの容量値が大きくなり、専用
ＩＣへの内蔵化が不可能である。そのため、回路部品の
数が増え、コストアップ，大型化の要因となっていた。
回路における検波のタイミングがずれやすくなり、ドリ
フトや感度温度特性などの悪化につながっていた。ま
た、５０ｋＨｚ以下の低周波振動子の場合、位相補正回
路に用いられるコンデンサの容量値が大きくなり、専用
ＩＣへの内蔵化が不可能である。そのため、回路部品の
数が増え、コストアップ，大型化の要因となっていた。
【０００９】それゆえに、この発明の主たる目的は、結
線を簡略化するとともに、位相補正回路を省略すること
ができ、しかも特性のばらつきの少ない振動ジャイロを
提供することである。
線を簡略化するとともに、位相補正回路を省略すること
ができ、しかも特性のばらつきの少ない振動ジャイロを
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、互いに逆向
きに分極された複数の圧電体を積層したバイモルフ型の
振動子を含み、複数の圧電体の中間部が基準電位に接続
されない状態で振動子に駆動信号を与えることにより、
圧電体の積層方向における屈曲振動の共振点を振動子の
発振点とした、振動ジャイロである。このような振動ジ
ャイロにおいて、圧電体の積層方向の一方側を駆動信号
入力用とし、他方側を帰還信号出力用とした発振回路を
含み、複数の圧電体の中間部を基準電位に接続しないこ
とにより駆動信号と帰還信号との位相差をほぼ０とする
ことができる。また、この発明は、互いに逆向きに分極
された複数の圧電体に駆動信号を印加することによって
屈曲振動が励振される振動子を含み、複数の圧電体の中
間部が基準電位に接続されない状態で複数の圧電体に駆
動信号が印加される、振動ジャイロである。このような
振動ジャイロにおいて、さらに、振動子に駆動信号を与
えるための発振回路を含み、発振回路は、一方の圧電体
からの出力信号の振幅が一定となるように調整するため
のゲインコントロールアンプを含む。振動子は、隣接す
る２つの圧電体からなる振動体と、振動体の両面に形成
される電極とで形成することができ、この場合、これら
の電極の少なくとも一方が分割されて２つの出力部が形
成される。２つの出力部の出力信号を帰還信号として用
いる場合、２つの出力部からの出力信号の和の振幅が、
ほぼ一定となるように制御される。
きに分極された複数の圧電体を積層したバイモルフ型の
振動子を含み、複数の圧電体の中間部が基準電位に接続
されない状態で振動子に駆動信号を与えることにより、
圧電体の積層方向における屈曲振動の共振点を振動子の
発振点とした、振動ジャイロである。このような振動ジ
ャイロにおいて、圧電体の積層方向の一方側を駆動信号
入力用とし、他方側を帰還信号出力用とした発振回路を
含み、複数の圧電体の中間部を基準電位に接続しないこ
とにより駆動信号と帰還信号との位相差をほぼ０とする
ことができる。また、この発明は、互いに逆向きに分極
された複数の圧電体に駆動信号を印加することによって
屈曲振動が励振される振動子を含み、複数の圧電体の中
間部が基準電位に接続されない状態で複数の圧電体に駆
動信号が印加される、振動ジャイロである。このような
振動ジャイロにおいて、さらに、振動子に駆動信号を与
えるための発振回路を含み、発振回路は、一方の圧電体
からの出力信号の振幅が一定となるように調整するため
のゲインコントロールアンプを含む。振動子は、隣接す
る２つの圧電体からなる振動体と、振動体の両面に形成
される電極とで形成することができ、この場合、これら
の電極の少なくとも一方が分割されて２つの出力部が形
成される。２つの出力部の出力信号を帰還信号として用
いる場合、２つの出力部からの出力信号の和の振幅が、
ほぼ一定となるように制御される。
【００１１】複数の圧電体の中間部が基準電位に接続さ
れないため、駆動信号が複数の圧電体に与えられる。そ
れにより、複数の圧電体が伸縮して、振動子が屈曲振動
する。したがって、帰還信号として用いられる信号は、
振動子の屈曲振動から変換された信号ではなく、駆動回
路において位相変化がほとんど発生しない。そのため、
位相補正をすることなく、帰還信号の振幅を調整するだ
けで駆動信号とすることができる。このように、複数の
圧電体の中間部を基準電位に接続しないことにより、駆
動回路での位相変化をほぼ０にすることができ、圧電体
の積層方向における屈曲振動の共振点を振動子の発振点
とすることができる。
れないため、駆動信号が複数の圧電体に与えられる。そ
れにより、複数の圧電体が伸縮して、振動子が屈曲振動
する。したがって、帰還信号として用いられる信号は、
振動子の屈曲振動から変換された信号ではなく、駆動回
路において位相変化がほとんど発生しない。そのため、
位相補正をすることなく、帰還信号の振幅を調整するだ
けで駆動信号とすることができる。このように、複数の
圧電体の中間部を基準電位に接続しないことにより、駆
動回路での位相変化をほぼ０にすることができ、圧電体
の積層方向における屈曲振動の共振点を振動子の発振点
とすることができる。
【００１２】振動子としては、隣接する２つの圧電体と
電極とで形成することができる。そして、２つの出力部
からの出力信号を帰還信号として用いる場合、２つの出
力信号の和の振幅がほぼ一定となるように制御される。
電極とで形成することができる。そして、２つの出力部
からの出力信号を帰還信号として用いる場合、２つの出
力信号の和の振幅がほぼ一定となるように制御される。
【００１３】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発明の実施
の形態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発明の実施
の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１，図２，図３に、この発明の
振動ジャイロの一例を示す。振動ジャイロ２０は、振動
子２２を含む。振動子２２は、直方体状の振動体２４を
含む。振動体２４は、隣接する２つの圧電体２６，２８
によって形成される。圧電体２６，２８の間には、中間
電極３０が形成される。また、圧電体２６，２８上に
は、電極３２，３４が形成される。圧電体２６上の電極
３２は、溝３６ａ，３６ｂによって、６つの電極部分３
２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅおよび３２ｆに
分割される。溝３６ａは、振動体２４の幅方向の中央部
において、振動体２２の長手方向に延びるように形成さ
れる。また、溝３６ｂは、振動体２４の屈曲振動の２つ
のノード点に対応する部分において、振動体２４の幅方
向に延びるように形成される。
振動ジャイロの一例を示す。振動ジャイロ２０は、振動
子２２を含む。振動子２２は、直方体状の振動体２４を
含む。振動体２４は、隣接する２つの圧電体２６，２８
によって形成される。圧電体２６，２８の間には、中間
電極３０が形成される。また、圧電体２６，２８上に
は、電極３２，３４が形成される。圧電体２６上の電極
３２は、溝３６ａ，３６ｂによって、６つの電極部分３
２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅおよび３２ｆに
分割される。溝３６ａは、振動体２４の幅方向の中央部
において、振動体２２の長手方向に延びるように形成さ
れる。また、溝３６ｂは、振動体２４の屈曲振動の２つ
のノード点に対応する部分において、振動体２４の幅方
向に延びるように形成される。
【００１５】さらに、振動体２２のノード点に対応する
部分において、電極３４に支持部材３８が取り付けられ
る。これらの支持部材３８は、たとえば金属などの導電
材料で形成される。支持部材３８は、振動子２２を支持
するとともに、電極３４への信号入出力用としても用い
られる。また、振動体２４の長手方向の中央部の電極部
分３２ｃ，３２ｄには、駆動回路や検出回路などに接続
するためのリード線が取り付けられる。リード線は、振
動体２４のノード点に対応する部分に接続される。
部分において、電極３４に支持部材３８が取り付けられ
る。これらの支持部材３８は、たとえば金属などの導電
材料で形成される。支持部材３８は、振動子２２を支持
するとともに、電極３４への信号入出力用としても用い
られる。また、振動体２４の長手方向の中央部の電極部
分３２ｃ，３２ｄには、駆動回路や検出回路などに接続
するためのリード線が取り付けられる。リード線は、振
動体２４のノード点に対応する部分に接続される。
【００１６】圧電体２６，２８は、図１の矢印で示すよ
うに、互いに逆向きに分極される。圧電体２６，２８に
分極を施すために、中間電極３０と外側の電極３２，３
４との間に電界が印加されるが、予め分極された圧電体
２６，２８を接着する場合には、中間電極３０は形成さ
れなくてもよい。このように、逆向きに分極された２つ
の圧電体２６，２８が積層された構造であるため、振動
子２２はバイモルフ構造となる。
うに、互いに逆向きに分極される。圧電体２６，２８に
分極を施すために、中間電極３０と外側の電極３２，３
４との間に電界が印加されるが、予め分極された圧電体
２６，２８を接着する場合には、中間電極３０は形成さ
れなくてもよい。このように、逆向きに分極された２つ
の圧電体２６，２８が積層された構造であるため、振動
子２２はバイモルフ構造となる。
【００１７】２つの電極部分３２ｃ，３２ｄは、それぞ
れ抵抗４０ａ，４０ｂを介して、バッファ回路４２ａ，
４２ｂに接続される。これらのバッファ回路４２ａ，４
２ｂは、抵抗４４ａ，４４ｂを介して和動回路４６に接
続される。和動回路４６の出力端はゲインコントロール
アンプ４８に接続され、さらにゲインコントロールアン
プ４８は増幅回路５０に接続される。そして、増幅回路
５０の出力信号が、駆動信号として電極３４に与えられ
る。これらのバッファ回路４２ａ，４２ｂ、和動回路４
６、ゲインコントロールアンプ４８および増幅回路５０
などによって、駆動回路５２が形成される。
れ抵抗４０ａ，４０ｂを介して、バッファ回路４２ａ，
４２ｂに接続される。これらのバッファ回路４２ａ，４
２ｂは、抵抗４４ａ，４４ｂを介して和動回路４６に接
続される。和動回路４６の出力端はゲインコントロール
アンプ４８に接続され、さらにゲインコントロールアン
プ４８は増幅回路５０に接続される。そして、増幅回路
５０の出力信号が、駆動信号として電極３４に与えられ
る。これらのバッファ回路４２ａ，４２ｂ、和動回路４
６、ゲインコントロールアンプ４８および増幅回路５０
などによって、駆動回路５２が形成される。
【００１８】さらに、バッファ回路４２ａ，４２ｂの出
力信号は、差動増幅回路５４に入力される。差動増幅回
路５４の出力信号は、同期検波回路５６において、和動
回路４６の信号に同期して検波される。同期検波回路５
６の出力信号は平滑回路５８で平滑され、さらに直流増
幅回路６０で増幅される。これらの差動増幅回路５４、
同期検波回路５６、平滑回路５８および直流増幅回路６
０などによって、検出回路６２が形成される。
力信号は、差動増幅回路５４に入力される。差動増幅回
路５４の出力信号は、同期検波回路５６において、和動
回路４６の信号に同期して検波される。同期検波回路５
６の出力信号は平滑回路５８で平滑され、さらに直流増
幅回路６０で増幅される。これらの差動増幅回路５４、
同期検波回路５６、平滑回路５８および直流増幅回路６
０などによって、検出回路６２が形成される。
【００１９】この振動ジャイロ２０では、電極部分３２
ｃ，３２ｄからの出力信号が、バッファ回路４２ａ，４
２ｂでインピーダンス変換され、和動回路４６からこれ
らの信号の和が出力される。和動回路４６の出力信号
は、その振幅が一定となるように、ゲインコントロール
アンプ４８で調整される。さらに、ゲインコントロール
アンプ４８の出力信号が増幅回路５０で増幅され、駆動
信号として電極３４に与えられる。
ｃ，３２ｄからの出力信号が、バッファ回路４２ａ，４
２ｂでインピーダンス変換され、和動回路４６からこれ
らの信号の和が出力される。和動回路４６の出力信号
は、その振幅が一定となるように、ゲインコントロール
アンプ４８で調整される。さらに、ゲインコントロール
アンプ４８の出力信号が増幅回路５０で増幅され、駆動
信号として電極３４に与えられる。
【００２０】駆動信号が与えられることによって、２つ
の圧電体２６，２８には、電極３２，３４間に交流電界
が印加される。圧電体２６，２８は、互いに逆向きに分
極されているため、駆動信号によって逆向きの振動をす
る。つまり、圧電体２６が伸びたとき圧電体２８は縮
み、逆に、圧電体２６が縮んだとき圧電体２８は伸び
る。そのため、振動体２４は、電極３２，３４形成面に
直交する向き、すなわち圧電体２６，２８の積層方向に
に屈曲振動する。
の圧電体２６，２８には、電極３２，３４間に交流電界
が印加される。圧電体２６，２８は、互いに逆向きに分
極されているため、駆動信号によって逆向きの振動をす
る。つまり、圧電体２６が伸びたとき圧電体２８は縮
み、逆に、圧電体２６が縮んだとき圧電体２８は伸び
る。そのため、振動体２４は、電極３２，３４形成面に
直交する向き、すなわち圧電体２６，２８の積層方向に
に屈曲振動する。
【００２１】このとき、電極部分３２ｃ，３２ｄから出
力される信号は同じであり、差動増幅回路５４からは信
号が出力されない。したがって、振動ジャイロ２０に回
転角速度が加わっていないことがわかる。振動体２４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２４の屈曲振動の向きが変わる。そのため、電極部分
３２ｃ，３２ｄが形成された部分の振動体２４の屈曲状
態に差が生じ、それに応じて電極部分３２ｃ，３２ｄか
ら出力される信号に差が生じる。そのため、差動増幅回
路５４からは、電極部分３２ｃ，３２ｄの出力信号の差
に対応した信号が出力される。
力される信号は同じであり、差動増幅回路５４からは信
号が出力されない。したがって、振動ジャイロ２０に回
転角速度が加わっていないことがわかる。振動体２４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２４の屈曲振動の向きが変わる。そのため、電極部分
３２ｃ，３２ｄが形成された部分の振動体２４の屈曲状
態に差が生じ、それに応じて電極部分３２ｃ，３２ｄか
ら出力される信号に差が生じる。そのため、差動増幅回
路５４からは、電極部分３２ｃ，３２ｄの出力信号の差
に対応した信号が出力される。
【００２２】差動増幅回路５４の出力信号は、同期検波
回路５６において、和動回路４６の信号に同期して検波
される。それによって、差動増幅回路５４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
転した信号が検波される。同期検波回路５６の出力信号
は平滑回路５８で平滑され、さらに、直流増幅回路６０
で増幅される。振動体２４に加わるコリオリ力の大きさ
は回転角速度に対応したものであり、振動体２４の屈曲
振動の向きの変化はコリオリ力の大きさに対応してい
る。そのため、電極部分３２ｃ，３２ｄの出力信号の変
化もコリオリ力の大きさに対応したものとなる。したが
って、直流増幅回路６０の出力信号の大きさから、振動
ジャイロ２０に加わった回転角速度の大きさを知ること
ができる。
回路５６において、和動回路４６の信号に同期して検波
される。それによって、差動増幅回路５４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
転した信号が検波される。同期検波回路５６の出力信号
は平滑回路５８で平滑され、さらに、直流増幅回路６０
で増幅される。振動体２４に加わるコリオリ力の大きさ
は回転角速度に対応したものであり、振動体２４の屈曲
振動の向きの変化はコリオリ力の大きさに対応してい
る。そのため、電極部分３２ｃ，３２ｄの出力信号の変
化もコリオリ力の大きさに対応したものとなる。したが
って、直流増幅回路６０の出力信号の大きさから、振動
ジャイロ２０に加わった回転角速度の大きさを知ること
ができる。
【００２３】また、回転角速度の加わる向きが逆になれ
ば、コリオリ力の向きも逆になり、振動体２４の振動方
向の変化も逆になる。そのため、同期検波回路５６で検
波される信号の極性が逆になり、最終的に直流増幅回路
６０から出力される信号の極性が逆になる。したがっ
て、直流増幅回路６０の出力信号の極性から、回転角速
度の向きを知ることができる。
ば、コリオリ力の向きも逆になり、振動体２４の振動方
向の変化も逆になる。そのため、同期検波回路５６で検
波される信号の極性が逆になり、最終的に直流増幅回路
６０から出力される信号の極性が逆になる。したがっ
て、直流増幅回路６０の出力信号の極性から、回転角速
度の向きを知ることができる。
【００２４】この振動ジャイロ２０では、振動子２２の
中間電極３０が基準電位に接続されていない。そのた
め、従来のジャイロに生じる、電気信号から機械的振動
に変換され、さらに、その機械的振動が電気信号に変換
されるという過程を経ることがなく、駆動信号と帰還信
号との間に位相変化がほとんどない。すなわち、駆動信
号と帰還信号の位相差が、ほぼ０となる。したがって、
無回転時における振動子２２の屈曲振動の共振点におい
て、振動子２２を発振させることができる。また、位相
変化がほとんどないため、駆動回路５２中に位相補正回
路を入れる必要がなく、回路を簡単にすることができ、
回路のＩＣ化などによって小型化することができる。さ
らに、抵抗やコンデンサを用いた位相補正回路がないた
め、抵抗値や容量値のばらつきがなく、これらの定数の
ばらつきによる位相ばらつきがなく、発振点の変化がな
い。そのため、感度や温度特性のばらつきを押さえるこ
とができる。また、信号の位相ばらつきがないため、同
期検波回路５６における同期検波のタイミングがずれた
りせず、ドリフトや感度温度特性の悪化を防ぐことがで
きる。
中間電極３０が基準電位に接続されていない。そのた
め、従来のジャイロに生じる、電気信号から機械的振動
に変換され、さらに、その機械的振動が電気信号に変換
されるという過程を経ることがなく、駆動信号と帰還信
号との間に位相変化がほとんどない。すなわち、駆動信
号と帰還信号の位相差が、ほぼ０となる。したがって、
無回転時における振動子２２の屈曲振動の共振点におい
て、振動子２２を発振させることができる。また、位相
変化がほとんどないため、駆動回路５２中に位相補正回
路を入れる必要がなく、回路を簡単にすることができ、
回路のＩＣ化などによって小型化することができる。さ
らに、抵抗やコンデンサを用いた位相補正回路がないた
め、抵抗値や容量値のばらつきがなく、これらの定数の
ばらつきによる位相ばらつきがなく、発振点の変化がな
い。そのため、感度や温度特性のばらつきを押さえるこ
とができる。また、信号の位相ばらつきがないため、同
期検波回路５６における同期検波のタイミングがずれた
りせず、ドリフトや感度温度特性の悪化を防ぐことがで
きる。
【００２５】また、振動子２２を基準電位に接続する必
要がないため、結線を簡略化することができる。さら
に、この振動子２２では、支持部材３８を駆動信号入力
用として用いることができ、振動子２２の支持と信号入
力とを兼用することができる。しかも、従来の支持部材
のように、中間電極に貫通させる必要がなく、振動子２
２の製造が簡単である。
要がないため、結線を簡略化することができる。さら
に、この振動子２２では、支持部材３８を駆動信号入力
用として用いることができ、振動子２２の支持と信号入
力とを兼用することができる。しかも、従来の支持部材
のように、中間電極に貫通させる必要がなく、振動子２
２の製造が簡単である。
【００２６】なお、上述の振動ジャイロ２０では、２つ
の出力部からの信号を帰還信号としたが、１つの出力部
からの信号を帰還してもよい。つまり、電極３４の出力
信号を帰還信号とし、その振幅を調整して駆動信号とし
てもよい。この場合、和動回路は不要であり、電極３４
の出力信号がバッファ回路でインピーダンス変換され、
ゲインコントロールアンプおよび増幅回路で振幅が調整
される。このようにして得られた駆動信号が、電極３２
ｃ，３２ｄに与えられる。このようにしても、振動体２
４に屈曲振動を励振することができ、上述のような効果
を得ることができる。
の出力部からの信号を帰還信号としたが、１つの出力部
からの信号を帰還してもよい。つまり、電極３４の出力
信号を帰還信号とし、その振幅を調整して駆動信号とし
てもよい。この場合、和動回路は不要であり、電極３４
の出力信号がバッファ回路でインピーダンス変換され、
ゲインコントロールアンプおよび増幅回路で振幅が調整
される。このようにして得られた駆動信号が、電極３２
ｃ，３２ｄに与えられる。このようにしても、振動体２
４に屈曲振動を励振することができ、上述のような効果
を得ることができる。
【００２７】
【発明の効果】この発明によれば、振動体を基準電位に
接続する必要がなく、従来に比べて結線を簡略化するこ
とができる。また、駆動回路中に位相補正回路を形成す
る必要がなく、回路の小型化を図ることができる。しか
も、位相補正回路中の抵抗値や容量値のばらつきがなく
なるため、信号の位相ずれを抑えることができ、振動子
を屈曲振動させるための発振点が変化せず、感度や温度
特性のばらつきを小さくすることができる。さらに、信
号の位相ばらつきによる同期検波のタイミングのずれを
抑えることができ、ドリフトや感度温度特性の悪化を抑
えることができる。
接続する必要がなく、従来に比べて結線を簡略化するこ
とができる。また、駆動回路中に位相補正回路を形成す
る必要がなく、回路の小型化を図ることができる。しか
も、位相補正回路中の抵抗値や容量値のばらつきがなく
なるため、信号の位相ずれを抑えることができ、振動子
を屈曲振動させるための発振点が変化せず、感度や温度
特性のばらつきを小さくすることができる。さらに、信
号の位相ばらつきによる同期検波のタイミングのずれを
抑えることができ、ドリフトや感度温度特性の悪化を抑
えることができる。
【図１】この発明の振動ジャイロの一例を示す図解図で
ある。
ある。
【図２】図１に示す振動ジャイロに用いられる振動子の
斜視図である。
斜視図である。
【図３】図２に示す振動子の断面図である。
【図４】従来の振動ジャイロの一例を示す図解図であ
る。
る。
【図５】図４に示す従来の振動ジャイロに用いられる振
動子の斜視図である。
動子の斜視図である。
２０ 振動ジャイロ ２２ 振動子 ２４ 振動体 ２６ 圧電体 ２８ 圧電体 ３０ 中間電極 ３２ 電極 ３４ 電極 ３８ 支持部材 ４２ａ，４２ｂ バッファ回路 ４６ 和動回路 ４８ ゲインコントロールアンプ ５０ 増幅回路 ５２ 駆動回路 ５４ 差動増幅回路 ５６ 同期検波回路 ５８ 平滑回路 ６０ 直流増幅回路 ６２ 検出回路 ６４ａ，６４ｂ，６４ｃ 圧電素子
Claims (6)
- 【請求項１】 互いに逆向きに分極された複数の圧電体
を積層したバイモルフ型の振動子を含み、 複数の前記圧電体の中間部が基準電位に接続されない状
態で前記振動子に駆動信号を与えることにより、前記圧
電体の積層方向における屈曲振動の共振点を前記振動子
の発振点とした、振動ジャイロ。 - 【請求項２】 前記圧電体の積層方向の一方側を駆動信
号入力用とし、他方側を帰還信号出力用とした発振回路
を含み、複数の前記圧電体の中間部を基準電位に接続し
ないことにより前記駆動信号と前記帰還信号との位相差
をほぼ０とした、請求項１に記載の振動ジャイロ。 - 【請求項３】 互いに逆向きに分極された複数の圧電体
に駆動信号を印加することによって屈曲振動が励振され
る振動子を含み、 複数の前記圧電体の中間部が基準電位に接続されない状
態で複数の前記圧電体に駆動信号が印加される、振動ジ
ャイロ。 - 【請求項４】 前記振動子に駆動信号を与えるための発
振回路を含み、前記発振回路は、一方の前記圧電体から
の出力信号の振幅が一定となるように調整するためのゲ
インコントロールアンプを含む、請求項３に記載の振動
ジャイロ。 - 【請求項５】 前記振動子は、隣接する２つの前記圧電
体からなる振動体と、前記振動体の両面に形成される電
極とからなり、前記電極の少なくとも一方が分割されて
２つの出力部が形成された、請求項３または請求項４に
記載の振動ジャイロ。 - 【請求項６】 前記２つの出力部からの出力信号の和の
振幅が、ほぼ一定となるように制御される、請求項５に
記載の振動ジャイロ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9053994A JPH10232132A (ja) | 1997-02-20 | 1997-02-20 | 振動ジャイロ |
| DE69830260T DE69830260T2 (de) | 1997-02-20 | 1998-02-13 | Vibrationskreisel |
| EP98102524A EP0860685B1 (en) | 1997-02-20 | 1998-02-13 | Vibrating gyroscope |
| US09/026,388 US6058777A (en) | 1997-02-20 | 1998-02-19 | Vibrating gyroscope including a pair of piezoelectric bodies with electrically floating interface |
| KR1019980005345A KR100267815B1 (ko) | 1997-02-20 | 1998-02-20 | 진동자이로스코프 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9053994A JPH10232132A (ja) | 1997-02-20 | 1997-02-20 | 振動ジャイロ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10232132A true JPH10232132A (ja) | 1998-09-02 |
Family
ID=12958174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9053994A Pending JPH10232132A (ja) | 1997-02-20 | 1997-02-20 | 振動ジャイロ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6058777A (ja) |
| EP (1) | EP0860685B1 (ja) |
| JP (1) | JPH10232132A (ja) |
| KR (1) | KR100267815B1 (ja) |
| DE (1) | DE69830260T2 (ja) |
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| JP2007221627A (ja) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Seiko Epson Corp | 発振回路、物理量トランスデューサ及び振動ジャイロセンサ |
| JP2007221575A (ja) * | 2006-02-17 | 2007-08-30 | Seiko Epson Corp | 発振回路、物理量トランスデューサ及び振動ジャイロセンサ |
| US7808334B2 (en) | 2007-07-24 | 2010-10-05 | Seiko Epson Corporation | Oscillation driver circuit, oscillation driver device, physical quantity measurement circuit, physical quantity measurement device, and electronic instrument |
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| JP3407689B2 (ja) | 1999-04-22 | 2003-05-19 | 株式会社村田製作所 | 振動ジャイロ |
| JP3456445B2 (ja) * | 1999-05-17 | 2003-10-14 | 株式会社村田製作所 | センサ装置 |
| JP3494096B2 (ja) | 1999-11-05 | 2004-02-03 | 株式会社村田製作所 | 振動ジャイロ |
| JP3613117B2 (ja) * | 2000-02-23 | 2005-01-26 | 株式会社村田製作所 | 振動子及びそれを用いた振動ジャイロ及びそれを用いた電子装置 |
| WO2003007788A2 (en) * | 2001-07-16 | 2003-01-30 | Depuy Products, Inc. | Unitary surgical device and method |
| JP2004317484A (ja) | 2003-03-31 | 2004-11-11 | Denso Corp | 振動型角速度センサ |
| US20050062362A1 (en) * | 2003-08-28 | 2005-03-24 | Hongyuan Yang | Oscillatory gyroscope |
| KR100618342B1 (ko) * | 2004-07-29 | 2006-09-04 | 삼성전자주식회사 | 소형 구조물 및 그 제작방법 |
| US7593040B2 (en) | 2006-01-30 | 2009-09-22 | Omnivision Technologies, Inc. | Image anti-shake in digital cameras |
| US20100058861A1 (en) * | 2008-09-11 | 2010-03-11 | Analog Devices, Inc. | Piezoelectric Transducers and Inertial Sensors using Piezoelectric Transducers |
| DE102008057280A1 (de) * | 2008-11-14 | 2010-05-27 | Northrop Grumman Litef Gmbh | Corioliskreisel, Einrichtung für einen Corioliskreisel und Verfahren zum Betrieb eines Corioliskreisels |
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| US8631700B2 (en) | 2010-11-05 | 2014-01-21 | Analog Devices, Inc. | Resonating sensor with mechanical constraints |
| WO2012075226A1 (en) | 2010-12-01 | 2012-06-07 | Analog Devices, Inc. | Apparatus and method for anchoring electrodes in mems devices |
| CN103328927A (zh) * | 2010-12-16 | 2013-09-25 | 株式会社村田制作所 | 音片型压电振动器以及音叉型压电振动器 |
| US9599471B2 (en) | 2013-11-14 | 2017-03-21 | Analog Devices, Inc. | Dual use of a ring structure as gyroscope and accelerometer |
| US9709595B2 (en) | 2013-11-14 | 2017-07-18 | Analog Devices, Inc. | Method and apparatus for detecting linear and rotational movement |
| US9917243B2 (en) | 2014-10-16 | 2018-03-13 | Analog Devices, Inc. | Method of fabricating piezoelectric MEMS devices |
| US10746548B2 (en) | 2014-11-04 | 2020-08-18 | Analog Devices, Inc. | Ring gyroscope structural features |
| US9869552B2 (en) | 2015-03-20 | 2018-01-16 | Analog Devices, Inc. | Gyroscope that compensates for fluctuations in sensitivity |
| US11656077B2 (en) | 2019-01-31 | 2023-05-23 | Analog Devices, Inc. | Pseudo-extensional mode MEMS ring gyroscope |
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| US5430342A (en) * | 1993-04-27 | 1995-07-04 | Watson Industries, Inc. | Single bar type vibrating element angular rate sensor system |
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| US5594168A (en) * | 1994-08-10 | 1997-01-14 | Akai Electric Co. | Vibration control apparatus having oscillation frequency regulation |
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-
1997
- 1997-02-20 JP JP9053994A patent/JPH10232132A/ja active Pending
-
1998
- 1998-02-13 EP EP98102524A patent/EP0860685B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-02-13 DE DE69830260T patent/DE69830260T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-02-19 US US09/026,388 patent/US6058777A/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-02-20 KR KR1019980005345A patent/KR100267815B1/ko not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| EP0860685A2 (en) | 1998-08-26 |
| DE69830260D1 (de) | 2005-06-30 |
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