JPH1114374A - 振動型ジャイロスコープ - Google Patents
振動型ジャイロスコープInfo
- Publication number
- JPH1114374A JPH1114374A JP9171637A JP17163797A JPH1114374A JP H1114374 A JPH1114374 A JP H1114374A JP 9171637 A JP9171637 A JP 9171637A JP 17163797 A JP17163797 A JP 17163797A JP H1114374 A JPH1114374 A JP H1114374A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibrator
- driving
- vibration
- pair
- arms
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 37
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 37
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910013641 LiNbO 3 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 6
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 229910000942 Elinvar Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000287463 Phalacrocorax Species 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】構成を簡略化するとともに、実装する際の横置
きを可能とし低背化を達成することができる振動型ジャ
イロスコープを提供する。 【解決手段】駆動手段１１−１〜１１−４を有する一対
の駆動アーム２、３と、一対の駆動アームの間に設けた
検出手段１２−１〜１２−４を有する検出アーム４と、
これら駆動アームと検出アームとを一平面内において接
続する基部５とから構成される振動子１を用いた振動型
ジャイロスコープであって、駆動手段により一対の駆動
アームを一平面内において互いに逆相に駆動振動モード
の振動をさせ、この一平面に垂直な軸を中心に振動子に
回転角速度が加えられたときに、一対の駆動アームに沿
って互いに逆方向にコリオリ力を作用させ、これにより
振動子全体に対して回転モーメントを加え、検出アーム
に対して一平面内における検出振動モードの振動を発生
させ、この振動を検出手段で電気信号として求めて回転
角速度を求めるよう構成する。
きを可能とし低背化を達成することができる振動型ジャ
イロスコープを提供する。 【解決手段】駆動手段１１−１〜１１−４を有する一対
の駆動アーム２、３と、一対の駆動アームの間に設けた
検出手段１２−１〜１２−４を有する検出アーム４と、
これら駆動アームと検出アームとを一平面内において接
続する基部５とから構成される振動子１を用いた振動型
ジャイロスコープであって、駆動手段により一対の駆動
アームを一平面内において互いに逆相に駆動振動モード
の振動をさせ、この一平面に垂直な軸を中心に振動子に
回転角速度が加えられたときに、一対の駆動アームに沿
って互いに逆方向にコリオリ力を作用させ、これにより
振動子全体に対して回転モーメントを加え、検出アーム
に対して一平面内における検出振動モードの振動を発生
させ、この振動を検出手段で電気信号として求めて回転
角速度を求めるよう構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、駆動手段を有する
一対の駆動アームと、一対の駆動アームの間に設けた検
出手段を有する検出アームと、これら駆動アームと検出
アームとを一平面内において接続する基部とから構成さ
れる振動子を用いた振動型ジャイロスコープに関するも
のである。
一対の駆動アームと、一対の駆動アームの間に設けた検
出手段を有する検出アームと、これら駆動アームと検出
アームとを一平面内において接続する基部とから構成さ
れる振動子を用いた振動型ジャイロスコープに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、回転系内の回転角速度を検出
するための角速度センサとして、圧電体を用いた振動型
ジャイロスコープが、航空機や船舶、宇宙衛星などの位
置の確認用として利用されてきた。最近では、民生用の
分野としてカーナビゲーションや、ＶＴＲやスチルカメ
ラの手振れの検出などに使用されている。
するための角速度センサとして、圧電体を用いた振動型
ジャイロスコープが、航空機や船舶、宇宙衛星などの位
置の確認用として利用されてきた。最近では、民生用の
分野としてカーナビゲーションや、ＶＴＲやスチルカメ
ラの手振れの検出などに使用されている。
【０００３】このような圧電振動型ジャイロスコープ
は、振動している物体に角速度が加わると、その振動と
直角方向にコリオリ力が生じることを利用している。そ
して、その原理は力学的モデルで解析される（例えば、
「弾性波素子技術ハンドブック」、オーム社、第４９１
〜４９７頁）。そして、圧電型振動ジャイロスコープと
しては、これまでに種々のものが提案されている。例え
ば、スペリー音叉型ジャイロスコープ、ワトソン音叉型
ジャイロスコープ、正三角柱型音片ジャイロスコープ、
円筒型音片ジャイロスコープ等が知られている。
は、振動している物体に角速度が加わると、その振動と
直角方向にコリオリ力が生じることを利用している。そ
して、その原理は力学的モデルで解析される（例えば、
「弾性波素子技術ハンドブック」、オーム社、第４９１
〜４９７頁）。そして、圧電型振動ジャイロスコープと
しては、これまでに種々のものが提案されている。例え
ば、スペリー音叉型ジャイロスコープ、ワトソン音叉型
ジャイロスコープ、正三角柱型音片ジャイロスコープ、
円筒型音片ジャイロスコープ等が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の圧電振
動型ジャイロスコープは、いずれの例でも振動子を回転
軸と平行に配置（縦置き）しなければ回転角速度を検出
することができない。通常、測定したい回転系の回転軸
は装着部に対して垂直であるため、このような圧電振動
型ジャイロスコープを実装する際、装着部に対して圧電
振動型ジャイロスコープの低背化を達成することが困難
であった。
動型ジャイロスコープは、いずれの例でも振動子を回転
軸と平行に配置（縦置き）しなければ回転角速度を検出
することができない。通常、測定したい回転系の回転軸
は装着部に対して垂直であるため、このような圧電振動
型ジャイロスコープを実装する際、装着部に対して圧電
振動型ジャイロスコープの低背化を達成することが困難
であった。
【０００５】近年になって、振動子を回転軸と垂直に配
置（横置き）しても回転角速度を検出できる圧電振動型
ジャイロスコープが、特開平８−１２８８３３号公報に
おいて提案されている。この例では、図５にその一例を
示すように、３つの弾性体５１ａ、５１ｂ、５１ｃの先
端に重量５３を設ける。弾性体５１ａ、５１ｂ、５１ｃ
をＸＹ平面内で圧電素子５４、５５により互いに逆方向
の位相で振動させる。Ｚ軸回りの回転角速度ωにより発
生するＹ方向のコリオリ力を、重量５３の重心の位置に
作用させる。弾性体５１ａ、５１ｂ、５１ｃの面と重量
５３の重心の位置とはＺ方向に若干離れているため、重
量５３の重心に作用したコリオリ力により弾性体５１
ａ、５１ｂ、５１ｃの先端がＺ方向で互いに逆方向に曲
がる。この曲げ振動を圧電素子５６、５７で検出するこ
とで、Ｚ軸回りの回転角速度ωを求めている。
置（横置き）しても回転角速度を検出できる圧電振動型
ジャイロスコープが、特開平８−１２８８３３号公報に
おいて提案されている。この例では、図５にその一例を
示すように、３つの弾性体５１ａ、５１ｂ、５１ｃの先
端に重量５３を設ける。弾性体５１ａ、５１ｂ、５１ｃ
をＸＹ平面内で圧電素子５４、５５により互いに逆方向
の位相で振動させる。Ｚ軸回りの回転角速度ωにより発
生するＹ方向のコリオリ力を、重量５３の重心の位置に
作用させる。弾性体５１ａ、５１ｂ、５１ｃの面と重量
５３の重心の位置とはＺ方向に若干離れているため、重
量５３の重心に作用したコリオリ力により弾性体５１
ａ、５１ｂ、５１ｃの先端がＺ方向で互いに逆方向に曲
がる。この曲げ振動を圧電素子５６、５７で検出するこ
とで、Ｚ軸回りの回転角速度ωを求めている。
【０００６】上述した特開平８−１２８８３３号に記載
された圧電振動型ジャイロスコープでは、確かにその原
理上振動子を横置きしても回転角速度を検出することが
できる。しかしながら、重量５３を設ける必要があるた
め低背化が不十分であった。また、低背化を十分にする
ために重量５３の厚さを薄くすると、コリオリ力による
モーメントがその分小さくなり、曲げ振動が微小にな
り、測定感度が低くなる問題があった。
された圧電振動型ジャイロスコープでは、確かにその原
理上振動子を横置きしても回転角速度を検出することが
できる。しかしながら、重量５３を設ける必要があるた
め低背化が不十分であった。また、低背化を十分にする
ために重量５３の厚さを薄くすると、コリオリ力による
モーメントがその分小さくなり、曲げ振動が微小にな
り、測定感度が低くなる問題があった。
【０００７】さらに、上述した構成の圧電振動型ジャイ
ロスコープの振動子では、振動子の構成上、駆動と検出
の振動方向が異なっている。すなわち、弾性体５１ａ、
５１ｂ、５１ｃが、ＸＹ平面内で振動した状態でＺ方向
にも振動するという２方向への振動が必要であった。一
般に圧電振動型ジャイロスコープでは、駆動の振動モー
ドの固有周波数と検出の振動モードの固有周波数とは、
測定感度を良好にするため常に一定の関係を保つことが
要求されている。ここで、振動子の材料として単結晶を
考えてみると、単結晶は異方性を持っているため、振動
する方向によって、温度による固有周波数の変化が異な
る。そのため、上述した構成の振動子を単結晶で構成し
ようとすると、ある温度で振動と検出の固有周波数を一
定の関係に定めても、温度が変化するとその関係を維持
することができず、測定感度が温度によって変化しやす
いという問題があった。
ロスコープの振動子では、振動子の構成上、駆動と検出
の振動方向が異なっている。すなわち、弾性体５１ａ、
５１ｂ、５１ｃが、ＸＹ平面内で振動した状態でＺ方向
にも振動するという２方向への振動が必要であった。一
般に圧電振動型ジャイロスコープでは、駆動の振動モー
ドの固有周波数と検出の振動モードの固有周波数とは、
測定感度を良好にするため常に一定の関係を保つことが
要求されている。ここで、振動子の材料として単結晶を
考えてみると、単結晶は異方性を持っているため、振動
する方向によって、温度による固有周波数の変化が異な
る。そのため、上述した構成の振動子を単結晶で構成し
ようとすると、ある温度で振動と検出の固有周波数を一
定の関係に定めても、温度が変化するとその関係を維持
することができず、測定感度が温度によって変化しやす
いという問題があった。
【０００８】本発明の目的は上述した課題を解消して、
構成を簡略化するとともに、実装する際の横置きを可能
とし低背化を達成することができる振動型ジャイロスコ
ープを提供しようとするものである。
構成を簡略化するとともに、実装する際の横置きを可能
とし低背化を達成することができる振動型ジャイロスコ
ープを提供しようとするものである。
【０００９】
【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、駆動手段を有する一対の駆動アームと、一
対の駆動アームの間に設けた検出手段を有する検出アー
ムと、これら駆動アームと検出アームとを一平面内にお
いて接続する基部とから構成される振動子を用いた振動
型ジャイロスコープであって、駆動手段により一対の駆
動アームを一平面内において互いに逆相に駆動振動モー
ドの振動をさせ、この一平面に垂直な軸を中心に振動子
に回転角速度が加えられたときに、一対の駆動アームに
沿って互いに逆方向にコリオリ力を作用させ、これによ
り振動子全体に対して回転モーメントを加え、検出アー
ムに対して一平面内における検出振動モードの振動を発
生させ、この振動を検出手段で電気信号として求めて回
転角速度を求めるよう構成したことを特徴とするもので
ある。
スコープは、駆動手段を有する一対の駆動アームと、一
対の駆動アームの間に設けた検出手段を有する検出アー
ムと、これら駆動アームと検出アームとを一平面内にお
いて接続する基部とから構成される振動子を用いた振動
型ジャイロスコープであって、駆動手段により一対の駆
動アームを一平面内において互いに逆相に駆動振動モー
ドの振動をさせ、この一平面に垂直な軸を中心に振動子
に回転角速度が加えられたときに、一対の駆動アームに
沿って互いに逆方向にコリオリ力を作用させ、これによ
り振動子全体に対して回転モーメントを加え、検出アー
ムに対して一平面内における検出振動モードの振動を発
生させ、この振動を検出手段で電気信号として求めて回
転角速度を求めるよう構成したことを特徴とするもので
ある。
【００１０】本発明では、振動子を構成する一対の駆動
アームとそれらの間に設けた検出アームと基部とを同一
の平面内に構成することができる。そのため、この振動
子を利用して横置きタイプの振動型ジャイロスコープを
構成すれば、ジャイロスコープの低背化を達成すること
ができる。
アームとそれらの間に設けた検出アームと基部とを同一
の平面内に構成することができる。そのため、この振動
子を利用して横置きタイプの振動型ジャイロスコープを
構成すれば、ジャイロスコープの低背化を達成すること
ができる。
【００１１】また、駆動アームの駆動振動モードの振動
と検出アームの検出振動モードの振動とが同一の平面内
であるため、振動子の材質として、水晶、ＬｉＴａＯ3
単結晶、ＬｉＮｂＯ3 単結晶、Ｌｉ（Ｎｂ、Ｔａ）Ｏ3
単結晶を好適に使用することができる。この場合は、測
定感度を良好にでき、また振動子を、単結晶薄板からエ
ッチングなどのウェハープロセス（水晶の場合）、また
は切削などの単結晶を切り出す方法（ＬｉＴａＯ3 単結
晶、ＬｉＮｂＯ3 単結晶などの場合）で作製できるため
好ましい。さらに、駆動アームの開放端の各別に、駆動
アームを中心として駆動振動モードの振動および検出振
動モードの振動と同一平面内において対称的に張り出し
た張り出し部を設けた場合は、振動子の低背化に加え
て、振動子の幅を小さくでき、ジャイロスコープをさら
にコンパクトに構成することができる。
と検出アームの検出振動モードの振動とが同一の平面内
であるため、振動子の材質として、水晶、ＬｉＴａＯ3
単結晶、ＬｉＮｂＯ3 単結晶、Ｌｉ（Ｎｂ、Ｔａ）Ｏ3
単結晶を好適に使用することができる。この場合は、測
定感度を良好にでき、また振動子を、単結晶薄板からエ
ッチングなどのウェハープロセス（水晶の場合）、また
は切削などの単結晶を切り出す方法（ＬｉＴａＯ3 単結
晶、ＬｉＮｂＯ3 単結晶などの場合）で作製できるため
好ましい。さらに、駆動アームの開放端の各別に、駆動
アームを中心として駆動振動モードの振動および検出振
動モードの振動と同一平面内において対称的に張り出し
た張り出し部を設けた場合は、振動子の低背化に加え
て、振動子の幅を小さくでき、ジャイロスコープをさら
にコンパクトに構成することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は本発明の振動型ジャイロス
コープに用いる振動子の一例の構成を示す図である。図
１に示す例において、振動子１は、一対の互いに平行な
駆動アーム２、３と、一対の駆動アーム２、３の間ここ
では両者の中間の位置に駆動アーム２、３と平行に設け
た検出アーム４と、これら３本の駆動アーム２、３と検
出アーム４とを同一の一平面内において接続する基部５
とから構成されている。本例では振動子１を圧電単結晶
の一例であるＬｉＴａＯ3 単結晶のＺ板から構成した例
を考えており、そのため、駆動アーム２、３において基
部５の主面に対応する向かい合う面に２つずつ駆動手段
としての駆動電極１１−１〜１１−４を設けるととも
に、検出アーム４において基部５の主面に対応する向か
い合う面に２つずつ検出手段としての検出電極１２−１
〜１２−４を設けている。もちろん、振動子１をエリン
バ合金などの恒弾性合金から構成する場合は、駆動手段
および検出手段として、上記駆動電極１１−１〜１１−
４および検出電極１２−１〜１２−４と組み合わせて圧
電板を使用する必要がある。
コープに用いる振動子の一例の構成を示す図である。図
１に示す例において、振動子１は、一対の互いに平行な
駆動アーム２、３と、一対の駆動アーム２、３の間ここ
では両者の中間の位置に駆動アーム２、３と平行に設け
た検出アーム４と、これら３本の駆動アーム２、３と検
出アーム４とを同一の一平面内において接続する基部５
とから構成されている。本例では振動子１を圧電単結晶
の一例であるＬｉＴａＯ3 単結晶のＺ板から構成した例
を考えており、そのため、駆動アーム２、３において基
部５の主面に対応する向かい合う面に２つずつ駆動手段
としての駆動電極１１−１〜１１−４を設けるととも
に、検出アーム４において基部５の主面に対応する向か
い合う面に２つずつ検出手段としての検出電極１２−１
〜１２−４を設けている。もちろん、振動子１をエリン
バ合金などの恒弾性合金から構成する場合は、駆動手段
および検出手段として、上記駆動電極１１−１〜１１−
４および検出電極１２−１〜１２−４と組み合わせて圧
電板を使用する必要がある。
【００１３】振動子１を構成する駆動アーム２、３、検
出アーム４および基部５を別部材で構成することもでき
るが、特に圧電単結晶より構成した場合の製造の容易さ
などから、一体で構成することが好ましい。また、それ
らの材質も特に限定するものでないが、水晶、ＬｉＮｂ
Ｏ3 、ＬｉＴａＯ3 、Ｌｉ（Ｎｂ、Ｔａ）Ｏ3 からなる
圧電単結晶を使用することが好ましい。図１に示す構成
の振動子１を横置きすなわち振動子１を図中の回転軸Ｚ
と垂直に配置して振動型ジャイロスコープを形成した場
合、後述するように駆動アーム２、３の振動を同一平面
内とすることができるため、上記圧電単結晶を好適に使
用できる。
出アーム４および基部５を別部材で構成することもでき
るが、特に圧電単結晶より構成した場合の製造の容易さ
などから、一体で構成することが好ましい。また、それ
らの材質も特に限定するものでないが、水晶、ＬｉＮｂ
Ｏ3 、ＬｉＴａＯ3 、Ｌｉ（Ｎｂ、Ｔａ）Ｏ3 からなる
圧電単結晶を使用することが好ましい。図１に示す構成
の振動子１を横置きすなわち振動子１を図中の回転軸Ｚ
と垂直に配置して振動型ジャイロスコープを形成した場
合、後述するように駆動アーム２、３の振動を同一平面
内とすることができるため、上記圧電単結晶を好適に使
用できる。
【００１４】また、これらの圧電単結晶を使用すると、
検出感度を良好にすることができるとともに、検出ノイ
ズを小さくできる。さらに、温度変化に対して鈍感であ
るため、温度安定性を必要とする車載用として好適であ
る。なお、上記圧電単結晶の中では、ＬｉＮｂＯ3 単結
晶、ＬｉＴａＯ3 単結晶が電気機械結合係数が相対的に
大きいことから、水晶よりもＬｉＮｂＯ3 単結晶または
ＬｉＴａＯ 3 単結晶を使用することが好ましい。また、
ＬｉＮｂＯ3 単結晶とＬｉＴａＯ3単結晶とを比較する
と、ＬｉＴａＯ3 単結晶の方がＬｉＮｂＯ3 単結晶より
も比重が相対的にさらに大きいことから、ＬｉＮｂＯ3
単結晶よりもＬｉＴａＯ3 単結晶を使用することがさら
に好ましい。
検出感度を良好にすることができるとともに、検出ノイ
ズを小さくできる。さらに、温度変化に対して鈍感であ
るため、温度安定性を必要とする車載用として好適であ
る。なお、上記圧電単結晶の中では、ＬｉＮｂＯ3 単結
晶、ＬｉＴａＯ3 単結晶が電気機械結合係数が相対的に
大きいことから、水晶よりもＬｉＮｂＯ3 単結晶または
ＬｉＴａＯ 3 単結晶を使用することが好ましい。また、
ＬｉＮｂＯ3 単結晶とＬｉＴａＯ3単結晶とを比較する
と、ＬｉＴａＯ3 単結晶の方がＬｉＮｂＯ3 単結晶より
も比重が相対的にさらに大きいことから、ＬｉＮｂＯ3
単結晶よりもＬｉＴａＯ3 単結晶を使用することがさら
に好ましい。
【００１５】次に、図１に示す振動子１を利用して横置
きタイプの振動型ジャイロスコープを構成した場合の動
作について説明する。まず、Ｚ軸を中心軸とする回転系
において、駆動電極１１−１〜１１−４に交流電圧を印
加することにより、駆動アーム２、３をＸＹ平面内にお
いて駆動振動モードの互いに逆相の振動をさせる。この
状態で、Ｚ軸まわりに回転角速度ωが作用すると、コリ
オリの力により、各駆動アーム２、３にはＹ軸に沿った
互いに逆向きのＦ１、Ｆ２が作用する。基部５は、例え
ば駆動アーム２、３と検出アーム４とを設けた側と反対
側の端部で固定されているため、この力Ｆ１、Ｆ２によ
り振動子１全体を回転させるように作用するモーメント
Ｍ１、Ｍ２が働く。このモーメントＭ１、Ｍ２により、
駆動アーム２、３および検出アーム４にＸＹ平面内にお
いて検出振動モードの振動をさせる。検出アーム４の検
出振動モードの振動を検出電極１２−１〜１２−４によ
り電気振動として求めることで、回転角速度ωを測定す
ることができる。なお、図２（ａ）、（ｂ）に図１に示
す振動子１の駆動振動モードおよび検出振動モードの例
を示し、図３に各電極の配線状態を示す。
きタイプの振動型ジャイロスコープを構成した場合の動
作について説明する。まず、Ｚ軸を中心軸とする回転系
において、駆動電極１１−１〜１１−４に交流電圧を印
加することにより、駆動アーム２、３をＸＹ平面内にお
いて駆動振動モードの互いに逆相の振動をさせる。この
状態で、Ｚ軸まわりに回転角速度ωが作用すると、コリ
オリの力により、各駆動アーム２、３にはＹ軸に沿った
互いに逆向きのＦ１、Ｆ２が作用する。基部５は、例え
ば駆動アーム２、３と検出アーム４とを設けた側と反対
側の端部で固定されているため、この力Ｆ１、Ｆ２によ
り振動子１全体を回転させるように作用するモーメント
Ｍ１、Ｍ２が働く。このモーメントＭ１、Ｍ２により、
駆動アーム２、３および検出アーム４にＸＹ平面内にお
いて検出振動モードの振動をさせる。検出アーム４の検
出振動モードの振動を検出電極１２−１〜１２−４によ
り電気振動として求めることで、回転角速度ωを測定す
ることができる。なお、図２（ａ）、（ｂ）に図１に示
す振動子１の駆動振動モードおよび検出振動モードの例
を示し、図３に各電極の配線状態を示す。
【００１６】上述した構成の振動子１を利用した本発明
の振動型ジャイロスコープでは、駆動アーム２、３と同
一のＸＹ平面内に発生するコリオリ力Ｆ１、Ｆ２を、振
動子１の回転運動に変換し、それにより検出アーム４を
ＸＹ面内で検出振動モードの振動をさせ、その振動から
回転角速度を求めるよう構成しているため、振動子１を
回転軸Ｚと垂直に配置（横置き）しても回転角速度を検
出することができる。そのため、本発明の振動型ジャイ
ロスコープを角速度センサとして例えば自動車の車体の
回転角速度を求める目的で実装する場合でも、取付部に
対して低背化を達成することができる。
の振動型ジャイロスコープでは、駆動アーム２、３と同
一のＸＹ平面内に発生するコリオリ力Ｆ１、Ｆ２を、振
動子１の回転運動に変換し、それにより検出アーム４を
ＸＹ面内で検出振動モードの振動をさせ、その振動から
回転角速度を求めるよう構成しているため、振動子１を
回転軸Ｚと垂直に配置（横置き）しても回転角速度を検
出することができる。そのため、本発明の振動型ジャイ
ロスコープを角速度センサとして例えば自動車の車体の
回転角速度を求める目的で実装する場合でも、取付部に
対して低背化を達成することができる。
【００１７】図４は本発明の振動型ジャイロスコープに
用いる振動子の他の例の構成を示す図である。図４に示
す例において、図１に示す例と同一の部材には同一の符
号を付し、その説明を省略する。図４に示す例におい
て、図１に示す例と異なる点は、駆動アーム２、３の開
放端２ａ、３ａの各別に、駆動アーム２、３を中心とし
てＸＹ平面内において対称的に張り出した張り出し部２
ｂ−１、２ｂ−２；３ｂ−１、３ｂ−２を設けた点であ
る。張り出し部２ｂ−１、２ｂ−２；３ｂ−１、３ｂ−
２の形状は、本例では、長方形の形状としたが、張り出
し部２ｂ−１と２ｂ−２とが、あるいは、張り出し部３
ｂ−１と３ｂ−２とが同じ形状を有すれば、他の形状で
も同様の効果を得ることができることはいうまでもな
い。図４に示した振動子１を利用して横置きタイプの振
動型ジャイロスコープを構成した場合、その駆動振動モ
ードおよび検出振動モードの振動は図２（ａ）、（ｂ）
に示した例と同様であり、また各電極の配線状態は図３
に示した例と同様である。
用いる振動子の他の例の構成を示す図である。図４に示
す例において、図１に示す例と同一の部材には同一の符
号を付し、その説明を省略する。図４に示す例におい
て、図１に示す例と異なる点は、駆動アーム２、３の開
放端２ａ、３ａの各別に、駆動アーム２、３を中心とし
てＸＹ平面内において対称的に張り出した張り出し部２
ｂ−１、２ｂ−２；３ｂ−１、３ｂ−２を設けた点であ
る。張り出し部２ｂ−１、２ｂ−２；３ｂ−１、３ｂ−
２の形状は、本例では、長方形の形状としたが、張り出
し部２ｂ−１と２ｂ−２とが、あるいは、張り出し部３
ｂ−１と３ｂ−２とが同じ形状を有すれば、他の形状で
も同様の効果を得ることができることはいうまでもな
い。図４に示した振動子１を利用して横置きタイプの振
動型ジャイロスコープを構成した場合、その駆動振動モ
ードおよび検出振動モードの振動は図２（ａ）、（ｂ）
に示した例と同様であり、また各電極の配線状態は図３
に示した例と同様である。
【００１８】図４に示す例では、張り出し部２ｂ−１、
２ｂ−２；３ｂ−１。３ｂ−２を設けてアームの体積を
開放端２ａ、３ａで増加させることができるため、図１
に示す駆動アーム２、３と同じ固有振動数を有する駆動
アームを、短いアームで達成することができる。そのた
め、図１に示す例と同様の低背化に加えて、駆動アーム
２、３の長さを短くでき言い換えると振動子１の幅を小
さくでき、図４に示す振動子１を利用すれば、振動型ジ
ャイロスコープをさらにコンパクトに構成することがで
きることがわかる。
２ｂ−２；３ｂ−１。３ｂ−２を設けてアームの体積を
開放端２ａ、３ａで増加させることができるため、図１
に示す駆動アーム２、３と同じ固有振動数を有する駆動
アームを、短いアームで達成することができる。そのた
め、図１に示す例と同様の低背化に加えて、駆動アーム
２、３の長さを短くでき言い換えると振動子１の幅を小
さくでき、図４に示す振動子１を利用すれば、振動型ジ
ャイロスコープをさらにコンパクトに構成することがで
きることがわかる。
【００１９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、振動子を構成する一対の駆動アームとそれら
の間に設けた検出アームと基部とを同一の平面内に構成
することができるため、この振動子を利用して横置きタ
イプの振動型ジャイロスコープを構成すれば、ジャイロ
スコープの低背化を達成することができる。
によれば、振動子を構成する一対の駆動アームとそれら
の間に設けた検出アームと基部とを同一の平面内に構成
することができるため、この振動子を利用して横置きタ
イプの振動型ジャイロスコープを構成すれば、ジャイロ
スコープの低背化を達成することができる。
【００２０】また、駆動アームの駆動振動モードの振動
と検出アームの検出振動モードの振動とが同一の平面内
であるため、振動子の材質として、水晶、ＬｉＴａＯ3
単結晶、ＬｉＮｂＯ3 単結晶、Ｌｉ（Ｎｂ、Ｔａ）Ｏ3
単結晶を好適に使用することができる。この場合は、測
定感度を良好にでき、また振動子を、単結晶薄板からエ
ッチングなどのウェハープロセス（水晶の場合）、また
は切削などの単結晶を切り出す方法（ＬｉＴａＯ3 単結
晶、ＬｉＮｂＯ3 単結晶などの場合）で作製できるため
好ましい。
と検出アームの検出振動モードの振動とが同一の平面内
であるため、振動子の材質として、水晶、ＬｉＴａＯ3
単結晶、ＬｉＮｂＯ3 単結晶、Ｌｉ（Ｎｂ、Ｔａ）Ｏ3
単結晶を好適に使用することができる。この場合は、測
定感度を良好にでき、また振動子を、単結晶薄板からエ
ッチングなどのウェハープロセス（水晶の場合）、また
は切削などの単結晶を切り出す方法（ＬｉＴａＯ3 単結
晶、ＬｉＮｂＯ3 単結晶などの場合）で作製できるため
好ましい。
【００２１】さらに、駆動アームの開放端の各別に、駆
動アームを中心として駆動振動モードの振動および検出
振動モードの振動と同一平面内において対称的に張り出
した張り出し部を設けた場合は、振動子の低背化に加え
て、振動子の幅を小さくでき、ジャイロスコープをさら
にコンパクトに構成することができる。
動アームを中心として駆動振動モードの振動および検出
振動モードの振動と同一平面内において対称的に張り出
した張り出し部を設けた場合は、振動子の低背化に加え
て、振動子の幅を小さくでき、ジャイロスコープをさら
にコンパクトに構成することができる。
【図１】本発明の振動型ジャイロスコープに用いる振動
子の一例の構成を示す図である。
子の一例の構成を示す図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１に示す例におけ
る駆動振動モードと検出振動モードの例を示す図であ
る。
る駆動振動モードと検出振動モードの例を示す図であ
る。
【図３】図１に示す例における各電極の配線状態を示す
図である。
図である。
【図４】本発明の振動型ジャイロスコープに用いる振動
子の他の例の構成を示す図である。
子の他の例の構成を示す図である。
【図５】従来の振動型ジャイロスコープに用いる振動子
の一例の構成を示す図である。
の一例の構成を示す図である。
１ 振動子、２、３ 駆動アーム、４ 検出アーム、５
基部、１１−１〜１１−４ 駆動電極、１２−１〜１
２−４ 検出電極
基部、１１−１〜１１−４ 駆動電極、１２−１〜１
２−４ 検出電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 相馬 隆雄 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】駆動手段を有する一対の駆動アームと、一
対の駆動アームの間に設けた検出手段を有する検出アー
ムと、これら駆動アームと検出アームとを一平面内にお
いて接続する基部とから構成される振動子を用いた振動
型ジャイロスコープであって、駆動手段により一対の駆
動アームを一平面内において互いに逆相に駆動振動モー
ドの振動をさせ、この一平面に垂直な軸を中心に振動子
に回転角速度が加えられたときに、一対の駆動アームに
沿って互いに逆方向にコリオリ力を作用させ、これによ
り振動子全体に対して回転モーメントを加え、検出アー
ムに対して一平面内における検出振動モードの振動を発
生させ、この振動を検出手段で電気信号として求めて回
転角速度を求めるよう構成したことを特徴とする振動型
ジャイロスコープ。 - 【請求項２】前記一対の駆動アームの開放端の各別に、
駆動アームを中心として一平面内において対称的に張り
出した張り出し部を設ける請求項１記載の振動型ジャイ
ロスコープ。 - 【請求項３】前記振動子が、水晶、ＬｉＴａＯ3 単結
晶、ＬｉＮｂＯ3 単結晶またはＬｉ（Ｎｂ、Ｔａ）Ｏ3
単結晶のいずれかを用いて構成された請求項１または２
記載の振動型ジャイロスコープ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9171637A JPH1114374A (ja) | 1997-06-27 | 1997-06-27 | 振動型ジャイロスコープ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9171637A JPH1114374A (ja) | 1997-06-27 | 1997-06-27 | 振動型ジャイロスコープ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1114374A true JPH1114374A (ja) | 1999-01-22 |
Family
ID=15926899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9171637A Withdrawn JPH1114374A (ja) | 1997-06-27 | 1997-06-27 | 振動型ジャイロスコープ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1114374A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006010659A (ja) * | 2004-06-21 | 2006-01-12 | Microstone Corp | 振動ジャイロスコープ |
| JP2006125917A (ja) * | 2004-10-27 | 2006-05-18 | Kyocera Kinseki Corp | 角速度センサ |
| JP2008224628A (ja) * | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Sony Corp | 角速度センサ及び電子機器 |
| JP2009244161A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Tdk Corp | 角速度センサ素子 |
-
1997
- 1997-06-27 JP JP9171637A patent/JPH1114374A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006010659A (ja) * | 2004-06-21 | 2006-01-12 | Microstone Corp | 振動ジャイロスコープ |
| JP2006125917A (ja) * | 2004-10-27 | 2006-05-18 | Kyocera Kinseki Corp | 角速度センサ |
| JP2008224628A (ja) * | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Sony Corp | 角速度センサ及び電子機器 |
| JP2009244161A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Tdk Corp | 角速度センサ素子 |
| US8061202B2 (en) | 2008-03-31 | 2011-11-22 | Tdk Corporation | Angular velocity sensor element |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3973742B2 (ja) | 振動型ジャイロスコープ | |
| JP3999377B2 (ja) | 振動子、振動型ジャイロスコープ、直線加速度計および回転角速度の測定方法 | |
| JP3694160B2 (ja) | 振動型ジャイロスコープおよびその調整方法 | |
| US6192756B1 (en) | Vibrators vibratory gyroscopes a method of detecting a turning angular rate and a linear accelerometer | |
| JP3942762B2 (ja) | 振動子、振動型ジャイロスコープ、直線加速度計および回転角速度の測定方法 | |
| JP3751745B2 (ja) | 振動子、振動型ジャイロスコープおよび回転角速度の測定方法 | |
| WO2006075764A1 (ja) | 振動型ジャイロスコープ | |
| JP3336605B2 (ja) | 角速度センサ | |
| JPH1114374A (ja) | 振動型ジャイロスコープ | |
| JP4356881B2 (ja) | 振動型ジャイロスコープ | |
| JPH10170270A (ja) | 振動子およびこの振動子を使用した振動型ジャイロスコープ | |
| JP3720563B2 (ja) | 振動子、振動型ジャイロスコープおよび回転角速度の測定方法 | |
| US20010010173A1 (en) | Piezo-electric vibration gyroscope | |
| JPH10160478A (ja) | 振動子、振動子の調整方法およびこの振動子を使用した振動型ジャイロスコープ | |
| JP4035264B2 (ja) | 振動型ジャイロスコープ | |
| JPH10160477A (ja) | 振動子、振動子の調整方法およびこの振動子を使用した振動型ジャイロスコープ | |
| JP2001041749A (ja) | 振動型ジャイロスコープ | |
| JPH10153432A (ja) | 振動型ジャイロスコープ | |
| JP3958455B2 (ja) | 振動子、振動型ジャイロスコープおよび直線加速度計 | |
| JP4361174B2 (ja) | 振動型ジャイロスコープ | |
| JP3701785B2 (ja) | 振動子、振動型ジャイロスコープ、直線加速度計および回転角速度の測定方法 | |
| JPH10221087A (ja) | 振動子、振動型ジャイロスコープ、その製造方法、振動子を励振する方法および振動子の振動を検出する方法 | |
| JP2001324332A (ja) | 圧電ジャイロ | |
| JPH07190783A (ja) | 振動角速度計 | |
| JPH1114372A (ja) | 振動型ジャイロスコープ |
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: 20040907 |