JP2003315046A - 振動子および振動型ジャイロスコープ - Google Patents
振動子および振動型ジャイロスコープInfo
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- Gyroscopes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】少なくとも互いに直交する第一の軸および第二
の軸の回りの各回転角速度を検出するときに利用され、
出力信号のノイズやばらつきを抑制することのできる振
動子を提供する。 【解決手段】少なくとも互いに直交する第一の軸および
第二の軸の回りの各回転角速度を検出するときに利用さ
れる振動子１Ａを提供する。振動子１Ａは、第一の軸Ｚ
の回りの回転角速度を検出するための第一の駆動振動片
１４Ａ−１４Ｄおよび第一の検出振動片２０Ａ、２０Ｂ
と、第二の軸の回りの回転角速度を検出するための第二
の駆動振動片３０Ａ、３０Ｂおよび第二の検出振動片４
０Ａ、４０Ｂと、第一の駆動振動片、第一の検出振動
片、第二の駆動振動片および第二の検出振動片を接続し
ている連結部６とを備えている。第一の駆動振動片１４
Ａ−１４Ｄの駆動振動モードの固有共振周波数が、第二
の駆動振動片３０Ａ、３０Ｂの駆動振動モードの固有共
振周波数と異なっている。
の軸の回りの各回転角速度を検出するときに利用され、
出力信号のノイズやばらつきを抑制することのできる振
動子を提供する。 【解決手段】少なくとも互いに直交する第一の軸および
第二の軸の回りの各回転角速度を検出するときに利用さ
れる振動子１Ａを提供する。振動子１Ａは、第一の軸Ｚ
の回りの回転角速度を検出するための第一の駆動振動片
１４Ａ−１４Ｄおよび第一の検出振動片２０Ａ、２０Ｂ
と、第二の軸の回りの回転角速度を検出するための第二
の駆動振動片３０Ａ、３０Ｂおよび第二の検出振動片４
０Ａ、４０Ｂと、第一の駆動振動片、第一の検出振動
片、第二の駆動振動片および第二の検出振動片を接続し
ている連結部６とを備えている。第一の駆動振動片１４
Ａ−１４Ｄの駆動振動モードの固有共振周波数が、第二
の駆動振動片３０Ａ、３０Ｂの駆動振動モードの固有共
振周波数と異なっている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、振動子および振動
型ジャイロスコープに関するものである。
型ジャイロスコープに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば自動車の車体回転速度フィードバ
ック式の車両制御方法に用いる回転速度センサーに、振
動型ジャイロスコープを使用することが検討されてい
る。こうしたシステムにおいては、操舵輪の方向をハン
ドルの回転角度によって検出する。これと同時に、実際
に車体が回転している回転速度を振動ジャイロスコープ
によって検出する。そして、操舵輪の方向と実際の車体
の回転速度を比較して差を求め、この差に基づいて車輪
トルク、操舵角に補正を加えることによって、安定した
車体制御を実現する。
ック式の車両制御方法に用いる回転速度センサーに、振
動型ジャイロスコープを使用することが検討されてい
る。こうしたシステムにおいては、操舵輪の方向をハン
ドルの回転角度によって検出する。これと同時に、実際
に車体が回転している回転速度を振動ジャイロスコープ
によって検出する。そして、操舵輪の方向と実際の車体
の回転速度を比較して差を求め、この差に基づいて車輪
トルク、操舵角に補正を加えることによって、安定した
車体制御を実現する。
【０００３】こうした振動型ジャイロスコープでは、３
軸方向の各回転角速度を検出することが望まれる。本出
願人は、３軸方向の各回転角速度を検出するための振動
型ジャイロスコープを、特開２００１−１２９５３号公
報において開示した。これは、一体の平面的な振動子を
使用し、２つの回転軸の周りの各回転角速度を検出可能
としたものである。
軸方向の各回転角速度を検出することが望まれる。本出
願人は、３軸方向の各回転角速度を検出するための振動
型ジャイロスコープを、特開２００１−１２９５３号公
報において開示した。これは、一体の平面的な振動子を
使用し、２つの回転軸の周りの各回転角速度を検出可能
としたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この振動型ジャイロス
コープは、２つの回転軸の回りの各回転角速度を測定で
きる点で優れたものであり、パッケージへの取り付けも
容易であった。しかし、この振動型ジャイロスコープを
用いて各回転角速度を測定した場合、振動子において発
生するノイズやバラツキによって、出力誤差が生じるこ
とがあった。
コープは、２つの回転軸の回りの各回転角速度を測定で
きる点で優れたものであり、パッケージへの取り付けも
容易であった。しかし、この振動型ジャイロスコープを
用いて各回転角速度を測定した場合、振動子において発
生するノイズやバラツキによって、出力誤差が生じるこ
とがあった。
【０００５】本発明の課題は、少なくとも互いに直交す
る第一の軸および第二の軸の回りの各回転角速度を検出
するときに、振動子におけるノイズやばらつきを抑制
し、出力誤差を低減可能とすることである。
る第一の軸および第二の軸の回りの各回転角速度を検出
するときに、振動子におけるノイズやばらつきを抑制
し、出力誤差を低減可能とすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも互
いに直交する第一の軸および第二の軸の回りの各回転角
速度を検出するときに利用される振動子であって、第一
の軸の回りの回転角速度を検出するための第一の駆動振
動片および第一の検出振動片と、第二の軸の回りの回転
角速度を検出するための第二の駆動振動片および第二の
検出振動片と、第一の駆動振動片、第一の検出振動片、
第二の駆動振動片、および第二の検出振動片を接続して
いる連結部とを備えており、第一の駆動振動片の駆動振
動モードの固有共振周波数が、第二の駆動振動片の駆動
振動モードの固有共振周波数と異なっていることを特徴
とする。
いに直交する第一の軸および第二の軸の回りの各回転角
速度を検出するときに利用される振動子であって、第一
の軸の回りの回転角速度を検出するための第一の駆動振
動片および第一の検出振動片と、第二の軸の回りの回転
角速度を検出するための第二の駆動振動片および第二の
検出振動片と、第一の駆動振動片、第一の検出振動片、
第二の駆動振動片、および第二の検出振動片を接続して
いる連結部とを備えており、第一の駆動振動片の駆動振
動モードの固有共振周波数が、第二の駆動振動片の駆動
振動モードの固有共振周波数と異なっていることを特徴
とする。
【０００７】従来の２軸検出用振動子においては、駆動
振動片に駆動振動を励振した後、第一の検出振動片にお
いて例えばＸ軸周りの回転角速度を検出し、第二の検出
振動片においてＹ軸周りの回転角速度を検出する。ここ
で、第一の検出振動片において検出される検出振動モー
ドと第二の検出振動片において検出される検出振動モー
ドとは、同じ駆動振動モードに基づいて励振された振動
モードである。このため、たとえ第一の検出振動片と第
二の検出振動片とが分離されていても、両者の間で結合
が発生し、回転角速度の測定値にノイズやバラツキを発
生させることを見いだした。
振動片に駆動振動を励振した後、第一の検出振動片にお
いて例えばＸ軸周りの回転角速度を検出し、第二の検出
振動片においてＹ軸周りの回転角速度を検出する。ここ
で、第一の検出振動片において検出される検出振動モー
ドと第二の検出振動片において検出される検出振動モー
ドとは、同じ駆動振動モードに基づいて励振された振動
モードである。このため、たとえ第一の検出振動片と第
二の検出振動片とが分離されていても、両者の間で結合
が発生し、回転角速度の測定値にノイズやバラツキを発
生させることを見いだした。
【０００８】本発明者は、第一の回転軸の周りの回転角
速度を検出するために利用する駆動振動片と、第二の回
転軸の周りの回転角速度を検出するために利用する駆動
振動片とを分離し、互いに異なる周波数で励振すること
を想到した。この結果、前述のような結合や干渉が抑制
されることを見いだした。
速度を検出するために利用する駆動振動片と、第二の回
転軸の周りの回転角速度を検出するために利用する駆動
振動片とを分離し、互いに異なる周波数で励振すること
を想到した。この結果、前述のような結合や干渉が抑制
されることを見いだした。
【０００９】本発明においては、各回転軸に対応して駆
動振動片を分離するのと共に、各駆動振動片における駆
動振動モードの固有共振周波数を互いに異ならせる。こ
の際には、検出振動における結合や干渉を抑制するとい
う観点からは、第一の駆動振動片の駆動振動モードの固
有共振周波数ｆ１と、第二の駆動振動片の駆動振動モー
ドの固有共振周波数ｆ２との差（ｆ１−ｆ２）は、３ｋ
Ｈｚ以上であることが好ましく、６ｋＨｚ以上であるこ
とが更に好ましい。
動振動片を分離するのと共に、各駆動振動片における駆
動振動モードの固有共振周波数を互いに異ならせる。こ
の際には、検出振動における結合や干渉を抑制するとい
う観点からは、第一の駆動振動片の駆動振動モードの固
有共振周波数ｆ１と、第二の駆動振動片の駆動振動モー
ドの固有共振周波数ｆ２との差（ｆ１−ｆ２）は、３ｋ
Ｈｚ以上であることが好ましく、６ｋＨｚ以上であるこ
とが更に好ましい。
【００１０】また、第一の駆動振動片の駆動振動モード
の固有共振周波数ｆ１と、第二の駆動振動片の駆動振動
モードの固有共振周波数ｆ２とは、互いに倍数波の関係
にないことが好ましい。ここで、倍数波の関係にないと
は、例えば２倍波、３倍波に該当しないことを意味して
いる。一般的には、は各駆動振動モードの各固有共振周
波数が、互いに整数倍に該当しないことを意味してい
る。
の固有共振周波数ｆ１と、第二の駆動振動片の駆動振動
モードの固有共振周波数ｆ２とは、互いに倍数波の関係
にないことが好ましい。ここで、倍数波の関係にないと
は、例えば２倍波、３倍波に該当しないことを意味して
いる。一般的には、は各駆動振動モードの各固有共振周
波数が、互いに整数倍に該当しないことを意味してい
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】好適な実施形態においては、第三
の軸の回りの回転角速度を検出するための第三の駆動振
動片および第三の検出振動片をさらに備えており、連結
部は、第三の駆動振動片および第三の検出振動片をさら
に接続していてもよい。
の軸の回りの回転角速度を検出するための第三の駆動振
動片および第三の検出振動片をさらに備えており、連結
部は、第三の駆動振動片および第三の検出振動片をさら
に接続していてもよい。
【００１２】また、好適な実施形態においては、第一の
駆動振動片の駆動振動モードの固有共振周波数ｆ１が、
第三の駆動振動片の駆動振動モードの固有共振周波数ｆ
３と異なっている。この場合には、検出振動における結
合や干渉を抑制するという観点からは、（ｆ１−ｆ３）
は、３ｋＨｚ以上であることが好ましく、６ｋＨｚ以上
であることが更に好ましい。
駆動振動片の駆動振動モードの固有共振周波数ｆ１が、
第三の駆動振動片の駆動振動モードの固有共振周波数ｆ
３と異なっている。この場合には、検出振動における結
合や干渉を抑制するという観点からは、（ｆ１−ｆ３）
は、３ｋＨｚ以上であることが好ましく、６ｋＨｚ以上
であることが更に好ましい。
【００１３】好適な実施形態においては、第二の駆動振
動片の駆動振動モードの固有共振周波数ｆ２が、第三の
駆動振動片の駆動振動モードの固有共振周波ｆ３と異な
っている。この場合には、検出振動における結合や干渉
を抑制するという観点からは、（ｆ２−ｆ３）は、３ｋ
Ｈｚ以上であることが好ましく、６ｋＨｚ以上であるこ
とが更に好ましい。
動片の駆動振動モードの固有共振周波数ｆ２が、第三の
駆動振動片の駆動振動モードの固有共振周波ｆ３と異な
っている。この場合には、検出振動における結合や干渉
を抑制するという観点からは、（ｆ２−ｆ３）は、３ｋ
Ｈｚ以上であることが好ましく、６ｋＨｚ以上であるこ
とが更に好ましい。
【００１４】各駆動振動片の駆動振動モードの固有共振
周波数を制御する方法自体は公知である。例えば、駆動
振動片の材質、幅、厚さ、長さを変更することによっ
て、対応する駆動振動片の駆動振動モードの固有共振周
波数を変更することができる。
周波数を制御する方法自体は公知である。例えば、駆動
振動片の材質、幅、厚さ、長さを変更することによっ
て、対応する駆動振動片の駆動振動モードの固有共振周
波数を変更することができる。
【００１５】また、好適な実施形態においては、振動子
が所定の平面に沿って延びており、第一の軸が前記平面
に垂直な軸であってもよい。
が所定の平面に沿って延びており、第一の軸が前記平面
に垂直な軸であってもよい。
【００１６】図１は、本発明の第一の実施形態に係る振
動子１Ａの平面図である。振動子１Ａは、所定平面、即
ちＸＹ平面に沿って延びている。図２は、図１に示す振
動子１Ａにおいて、第二の軸すなわちＸ軸の回りの回転
角速度を検出するときに利用される要部を模式的に示
す。図３は、図１に示す振動子１Ａにおいて、第三の軸
すなわちＹ軸の回りの回転角速度を検出するときに利用
される要部を模式的に示す。
動子１Ａの平面図である。振動子１Ａは、所定平面、即
ちＸＹ平面に沿って延びている。図２は、図１に示す振
動子１Ａにおいて、第二の軸すなわちＸ軸の回りの回転
角速度を検出するときに利用される要部を模式的に示
す。図３は、図１に示す振動子１Ａにおいて、第三の軸
すなわちＹ軸の回りの回転角速度を検出するときに利用
される要部を模式的に示す。
【００１７】振動子１Ａは、所定平面に垂直な軸である
第一の軸すなわちＺ軸の回りの回転角速度を検出するた
めの第一の駆動振動片１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ
および第一の検出振動片２０Ａ、２０Ｂと、Ｘ軸の回り
の回転角速度を検出するための第二の駆動振動片３０
Ａ、３０Ｂおよび第二の検出振動片４０Ａ、４０Ｂと、
Ｙ軸の回りの回転角速度を検出するための第三の駆動振
動片５０Ａ、５０Ｂおよび第二の検出振動片６０Ａ、６
０Ｂと、これらの駆動振動片および検出振動片を接続し
ている連結部６とを備えている。
第一の軸すなわちＺ軸の回りの回転角速度を検出するた
めの第一の駆動振動片１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ
および第一の検出振動片２０Ａ、２０Ｂと、Ｘ軸の回り
の回転角速度を検出するための第二の駆動振動片３０
Ａ、３０Ｂおよび第二の検出振動片４０Ａ、４０Ｂと、
Ｙ軸の回りの回転角速度を検出するための第三の駆動振
動片５０Ａ、５０Ｂおよび第二の検出振動片６０Ａ、６
０Ｂと、これらの駆動振動片および検出振動片を接続し
ている連結部６とを備えている。
【００１８】振動片２０Ａ、２０Ｂの先端側には、幅の
広い重量部２０ａが設けられている。振動片３０Ａ、３
０Ｂ、４０Ａ、４０Ｂの先端側には、幅の広い重量部３
０ａ、４０ａが設けられている。振動片５０Ａ、５０
Ｂ、６０Ａ、６０Ｂの先端側には、幅の広い重量部５０
ａ、６０ａが設けられている。
広い重量部２０ａが設けられている。振動片３０Ａ、３
０Ｂ、４０Ａ、４０Ｂの先端側には、幅の広い重量部３
０ａ、４０ａが設けられている。振動片５０Ａ、５０
Ｂ、６０Ａ、６０Ｂの先端側には、幅の広い重量部５０
ａ、６０ａが設けられている。
【００１９】振動子１Ａは、たとえば重心ＧＯおよびそ
の近傍を支持部１００によって実装基板（図示せず）に
固定されて利用される。
の近傍を支持部１００によって実装基板（図示せず）に
固定されて利用される。
【００２０】各軸の回りの回転角速度の検出方法を概略
的に述べる。ただし、各軸に対する検出方法における駆
動手段および検出手段は周知慣用技術であるので、図示
省略する。
的に述べる。ただし、各軸に対する検出方法における駆
動手段および検出手段は周知慣用技術であるので、図示
省略する。
【００２１】まず、Ｚ軸の回りの回転角速度の検出に係
る構成および動作について述べる。振動子１Ａの連結部
６は、振動子１Ａの重心ＧＯを中心として、４回対称の
正方形をしている。連結部６の周縁部から、四方に向か
って放射状に、二つの支持部１５Ａ、１５Ｂと二つの第
一の検出振動片２０Ａ、２０Ｂとが突出しており、両者
は互いに分離されている。第一の駆動振動片１４Ａ、１
４Ｂは、支持部１５Ａの先端側から支持部１５Ａに直交
する方向に延びるように設けられている。第一の駆動振
動片１４Ｃ、１４Ｄは、支持部１５Ｂの先端側から支持
部１５Ｂに直交する方向に延びるように設けられてい
る。
る構成および動作について述べる。振動子１Ａの連結部
６は、振動子１Ａの重心ＧＯを中心として、４回対称の
正方形をしている。連結部６の周縁部から、四方に向か
って放射状に、二つの支持部１５Ａ、１５Ｂと二つの第
一の検出振動片２０Ａ、２０Ｂとが突出しており、両者
は互いに分離されている。第一の駆動振動片１４Ａ、１
４Ｂは、支持部１５Ａの先端側から支持部１５Ａに直交
する方向に延びるように設けられている。第一の駆動振
動片１４Ｃ、１４Ｄは、支持部１５Ｂの先端側から支持
部１５Ｂに直交する方向に延びるように設けられてい
る。
【００２２】駆動モードにおいては、第一の駆動振動片
１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄを支持部１５Ａ、１５
Ｂの末端部分を中心として矢印ＡＹのようにＸＹ面内で
Ｙ軸の方向に屈曲振動させる。検出モードにおいては、
支持部１５Ａ、１５Ｂが連結部６への付け根を中心とし
て矢印ＣＸのようにＸ軸の方向に周方向に屈曲振動し、
これに対応して第一の検出振動片２０Ａ、２０Ｂが矢印
ＢＹのように屈曲振動する。第一の検出振動片２０Ａ、
２０Ｂに励起される各検出振動を測定することによっ
て、Ｚ軸の回りの回転角速度を測定する。
１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄを支持部１５Ａ、１５
Ｂの末端部分を中心として矢印ＡＹのようにＸＹ面内で
Ｙ軸の方向に屈曲振動させる。検出モードにおいては、
支持部１５Ａ、１５Ｂが連結部６への付け根を中心とし
て矢印ＣＸのようにＸ軸の方向に周方向に屈曲振動し、
これに対応して第一の検出振動片２０Ａ、２０Ｂが矢印
ＢＹのように屈曲振動する。第一の検出振動片２０Ａ、
２０Ｂに励起される各検出振動を測定することによっ
て、Ｚ軸の回りの回転角速度を測定する。
【００２３】次に、Ｘ軸の回りの回転角速度の検出に係
る構成および動作について述べる。図２に示すように、
連結部６の周縁部から二つの第二の駆動振動片３０Ａ、
３０ＢがＸ軸に沿って突出している。また、連結部６に
おける第二の駆動振動片３０Ａ、３０Ｂの付け根に対向
する周縁部からＸ軸に沿って二つの第二の検出振動片４
０Ａ、４０Ｂが突出している。このように両者は互いに
分離されている。
る構成および動作について述べる。図２に示すように、
連結部６の周縁部から二つの第二の駆動振動片３０Ａ、
３０ＢがＸ軸に沿って突出している。また、連結部６に
おける第二の駆動振動片３０Ａ、３０Ｂの付け根に対向
する周縁部からＸ軸に沿って二つの第二の検出振動片４
０Ａ、４０Ｂが突出している。このように両者は互いに
分離されている。
【００２４】二つの第二の駆動振動片３０Ａ、３０Ｂを
連結部６への付け根を中心として矢印ＡＹのように屈曲
振動させる。この状態で、振動子１ＡをＸ軸の回りに回
転させると、第二の駆動振動片３０Ａ、３０Ｂは、ＢＺ
のようにＺ軸の方向に振動する。この際、一方の第二の
駆動振動片３０Ａの振動の位相と他方の第二の駆動振動
片３０Ｂの振動の位相とは逆になる。これに応答して、
第二の検出振動片４０Ａ、４０Ｂが、ＣＺのようにＺ軸
の方向に互いに逆位相で振動する。第二の検出振動片４
０Ａ、４０Ｂに励起される各検出振動に基づいて、互い
に逆相の電気信号が発生するので、その差を算出する。
この差から、Ｘ軸の回りの回転角速度を算出する。
連結部６への付け根を中心として矢印ＡＹのように屈曲
振動させる。この状態で、振動子１ＡをＸ軸の回りに回
転させると、第二の駆動振動片３０Ａ、３０Ｂは、ＢＺ
のようにＺ軸の方向に振動する。この際、一方の第二の
駆動振動片３０Ａの振動の位相と他方の第二の駆動振動
片３０Ｂの振動の位相とは逆になる。これに応答して、
第二の検出振動片４０Ａ、４０Ｂが、ＣＺのようにＺ軸
の方向に互いに逆位相で振動する。第二の検出振動片４
０Ａ、４０Ｂに励起される各検出振動に基づいて、互い
に逆相の電気信号が発生するので、その差を算出する。
この差から、Ｘ軸の回りの回転角速度を算出する。
【００２５】次に、Ｙ軸の回りの回転角速度の検出に係
る構成および動作について述べる。図３に示すように、
連結部６の周縁部から第三の駆動振動片５０Ａおよび第
三の検出振動片６０ＡがＸ軸およびＹ軸に対して交差す
る方向に沿って突出している。また、連結部６の周縁部
から、第三の駆動振動片５０Ｂおよび第三の検出振動片
６０ＢがＸ軸およびＹ軸に対して交差する方向に沿って
突出している。第三の駆動振動片５０Ａおよび第三の検
出振動片６０Ａと、第三の駆動振動片５０Ｂおよび第三
の検出振動片６０Ｂとは、Ｘ軸に対して線対称の位置に
配置されている。
る構成および動作について述べる。図３に示すように、
連結部６の周縁部から第三の駆動振動片５０Ａおよび第
三の検出振動片６０ＡがＸ軸およびＹ軸に対して交差す
る方向に沿って突出している。また、連結部６の周縁部
から、第三の駆動振動片５０Ｂおよび第三の検出振動片
６０ＢがＸ軸およびＹ軸に対して交差する方向に沿って
突出している。第三の駆動振動片５０Ａおよび第三の検
出振動片６０Ａと、第三の駆動振動片５０Ｂおよび第三
の検出振動片６０Ｂとは、Ｘ軸に対して線対称の位置に
配置されている。
【００２６】二つの第三の駆動振動片５０Ａ、５０Ｂを
連結部６への付け根を中心として矢印ＡＸＹのようにＸ
軸およびＹ軸に対して交差する方向に向かって屈曲振動
させる。この状態で、振動子１ＡをＹ軸の回りに回転さ
せると、第三の駆動振動片５０Ａ、５０Ｂは、ＢＺのよ
うにＺ軸方向に振動する。この際、一方の第三の駆動振
動片５０Ａの振動の位相と他方の第三の駆動振動片５０
Ｂの振動の位相とは同じになる。これに応答して、第三
の検出振動片６０Ａ、６０Ｂが、ＣＺのように互いに順
位相で振動する。第三の検出振動片６０Ａ、６０Ｂに励
起される各検出振動に基づいて、互いに順位相の電気信
号が発生するので、その和を算出する。この和に基づい
て、Ｘ軸の回りの回転角速度を算出する。
連結部６への付け根を中心として矢印ＡＸＹのようにＸ
軸およびＹ軸に対して交差する方向に向かって屈曲振動
させる。この状態で、振動子１ＡをＹ軸の回りに回転さ
せると、第三の駆動振動片５０Ａ、５０Ｂは、ＢＺのよ
うにＺ軸方向に振動する。この際、一方の第三の駆動振
動片５０Ａの振動の位相と他方の第三の駆動振動片５０
Ｂの振動の位相とは同じになる。これに応答して、第三
の検出振動片６０Ａ、６０Ｂが、ＣＺのように互いに順
位相で振動する。第三の検出振動片６０Ａ、６０Ｂに励
起される各検出振動に基づいて、互いに順位相の電気信
号が発生するので、その和を算出する。この和に基づい
て、Ｘ軸の回りの回転角速度を算出する。
【００２７】図４は、第二の実施形態に係る振動子１Ｂ
の斜視図である。振動子１Ｂにおいては、第一の実施形
態に係る振動子１Ａと同様に、第一の駆動振動片１４
Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄと第一の検出振動片２０
Ａ、２０Ｂを利用して、Ｚ軸の回りの回転角速度が検出
される。Ｚ軸の回りの回転角速度を検出するときの動作
は、図１を参照して説明した振動子１Ａにおける動作と
同様なので説明を省略する。
の斜視図である。振動子１Ｂにおいては、第一の実施形
態に係る振動子１Ａと同様に、第一の駆動振動片１４
Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄと第一の検出振動片２０
Ａ、２０Ｂを利用して、Ｚ軸の回りの回転角速度が検出
される。Ｚ軸の回りの回転角速度を検出するときの動作
は、図１を参照して説明した振動子１Ａにおける動作と
同様なので説明を省略する。
【００２８】第二の実施形態に係る振動子１Ｂにおける
Ｘ軸およびＹ軸の回りの回転角速度の検出方法が、第一
の実施形態に係る振動子１ＡにおけるＸ軸およびＹ軸に
対する検出方法と異なっている。
Ｘ軸およびＹ軸の回りの回転角速度の検出方法が、第一
の実施形態に係る振動子１ＡにおけるＸ軸およびＹ軸に
対する検出方法と異なっている。
【００２９】図５は、図４に示す振動子１Ｂにおいて、
Ｘ軸の回りの回転角速度を検出するときに利用される要
部を模式的に示す。図６は、図４に示す振動子１Ｂにお
いて、Ｙ軸の回りの回転角速度を検出するときに利用さ
れる要部を模式的に示す。
Ｘ軸の回りの回転角速度を検出するときに利用される要
部を模式的に示す。図６は、図４に示す振動子１Ｂにお
いて、Ｙ軸の回りの回転角速度を検出するときに利用さ
れる要部を模式的に示す。
【００３０】図５に示すように第二の駆動振動片３０
Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄを矢印ＡＸＹの方向に屈曲
振動させる。この状態で、振動子１ＡをＸ軸の回りに回
転させると、第二の駆動振動片３０Ａ、３０ＢがＢＺの
ように互いに逆位相で振動し、第二の駆動振動片３０
Ｃ、３０ＤがＢＺのように互いに逆位相で振動する。駆
動振動片３０Ａの振動の位相と駆動振動片３０Ｄの振動
の位相とは同じになる。これに応答して、検出振動片４
０Ａ、４０Ｂが、ＣＺのように互いに逆位相で振動す
る。また、検出振動片４０Ｃ、４０ＤがＣＺのように互
いに逆位相で振動する。なお、検出振動片４０Ａの振動
の位相と検出振動片４０Ｄの振動の位相とは同じにな
る。従って、検出振動片４０Ａ、４０Ｄに励起される各
検出振動に基づいて得られた電気信号と、４０Ｂ、４０
Ｃに励起される各検出振動に基づいて得られた電気信号
とは、互いに逆相である。従って、両電気信号の差をと
り、この差に基づいて、Ｘ軸の回りの回転角速度を算出
する。
Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄを矢印ＡＸＹの方向に屈曲
振動させる。この状態で、振動子１ＡをＸ軸の回りに回
転させると、第二の駆動振動片３０Ａ、３０ＢがＢＺの
ように互いに逆位相で振動し、第二の駆動振動片３０
Ｃ、３０ＤがＢＺのように互いに逆位相で振動する。駆
動振動片３０Ａの振動の位相と駆動振動片３０Ｄの振動
の位相とは同じになる。これに応答して、検出振動片４
０Ａ、４０Ｂが、ＣＺのように互いに逆位相で振動す
る。また、検出振動片４０Ｃ、４０ＤがＣＺのように互
いに逆位相で振動する。なお、検出振動片４０Ａの振動
の位相と検出振動片４０Ｄの振動の位相とは同じにな
る。従って、検出振動片４０Ａ、４０Ｄに励起される各
検出振動に基づいて得られた電気信号と、４０Ｂ、４０
Ｃに励起される各検出振動に基づいて得られた電気信号
とは、互いに逆相である。従って、両電気信号の差をと
り、この差に基づいて、Ｘ軸の回りの回転角速度を算出
する。
【００３１】図６に示すように第二の駆動振動片３０
Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄを矢印ＡＸＹの方向に屈曲
振動させる。この状態で、振動子１ＡをＹ軸の回りに回
転させると、第二の駆動振動片３０Ａ、３０ＢがＢＺの
ように互いに順位相で振動し、第二の駆動振動片３０
Ｃ、３０ＤがＢＺのように互いに順位相で振動する。な
お、第二の駆動振動片３０Ａの振動の位相と第二の駆動
振動片３０Ｄの振動の位相とは逆になる。これに応答し
て、第二の検出振動片４０Ａ、４０Ｂが、ＣＺのように
互いに順位相で振動する。また、第二の検出振動片４０
Ｃ、４０ＤがＣＺのように互いに順位相で振動する。な
お、検出振動片４０Ａの振動の位相と検出振動片４０Ｄ
の振動の位相とは逆になる。検出振動片４０Ａ、４０Ｂ
に励起される各検出振動に基づく電気信号と、４０Ｃ、
４０Ｄに励起される各検出振動に基づく電気信号とは逆
相になるので、両者の差をとり、この差に基づいて、Ｙ
軸の回りの回転角速度を算出する。
Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄを矢印ＡＸＹの方向に屈曲
振動させる。この状態で、振動子１ＡをＹ軸の回りに回
転させると、第二の駆動振動片３０Ａ、３０ＢがＢＺの
ように互いに順位相で振動し、第二の駆動振動片３０
Ｃ、３０ＤがＢＺのように互いに順位相で振動する。な
お、第二の駆動振動片３０Ａの振動の位相と第二の駆動
振動片３０Ｄの振動の位相とは逆になる。これに応答し
て、第二の検出振動片４０Ａ、４０Ｂが、ＣＺのように
互いに順位相で振動する。また、第二の検出振動片４０
Ｃ、４０ＤがＣＺのように互いに順位相で振動する。な
お、検出振動片４０Ａの振動の位相と検出振動片４０Ｄ
の振動の位相とは逆になる。検出振動片４０Ａ、４０Ｂ
に励起される各検出振動に基づく電気信号と、４０Ｃ、
４０Ｄに励起される各検出振動に基づく電気信号とは逆
相になるので、両者の差をとり、この差に基づいて、Ｙ
軸の回りの回転角速度を算出する。
【００３２】各振動子の材質は特に限定しないが、水
晶、ＬｉＮｂＯ3、ＬｉＴａＯ3、ニオブ酸リチウム−タ
ンタル酸リチウム固溶体（Ｌｉ（Ｎｂ，Ｔａ）Ｏ3）単
結晶、ホウ酸リチウム単結晶、ランガサイト単結晶等か
らなる圧電単結晶を使用することが好ましい。圧電性材
料としては、圧電単結晶の他に、ＰＺＴ等の圧電セラミ
ックスがある。振動子は、圧電材料や恒弾性合金の他
に、シリコンマイクロマシンにおいて使用されるよう
に、シリコン半導体プロセスによって形成することもで
きる。
晶、ＬｉＮｂＯ3、ＬｉＴａＯ3、ニオブ酸リチウム−タ
ンタル酸リチウム固溶体（Ｌｉ（Ｎｂ，Ｔａ）Ｏ3）単
結晶、ホウ酸リチウム単結晶、ランガサイト単結晶等か
らなる圧電単結晶を使用することが好ましい。圧電性材
料としては、圧電単結晶の他に、ＰＺＴ等の圧電セラミ
ックスがある。振動子は、圧電材料や恒弾性合金の他
に、シリコンマイクロマシンにおいて使用されるよう
に、シリコン半導体プロセスによって形成することもで
きる。
【００３３】駆動振動片、検出振動片には、公知の駆動
手段、検出手段を設ける。このような駆動手段、検出手
段は、例えば圧電性材料に設けられた金属電極であって
よい。
手段、検出手段を設ける。このような駆動手段、検出手
段は、例えば圧電性材料に設けられた金属電極であって
よい。
【００３４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、少
なくとも互いに直交する第一の軸および第二の軸の回り
の各回転角速度を検出するときに利用される振動子にお
いて、出力信号のノイズやバラツキを抑制することがで
きる。
なくとも互いに直交する第一の軸および第二の軸の回り
の各回転角速度を検出するときに利用される振動子にお
いて、出力信号のノイズやバラツキを抑制することがで
きる。
【図１】本発明の第一の実施形態に係る振動子１Ａの平
面図である。
面図である。
【図２】図１の振動子１ＡにおいてＸ軸の回りの回転角
速度を検出するときに利用される要部を模式的に示す図
である。
速度を検出するときに利用される要部を模式的に示す図
である。
【図３】図１の振動子１ＡにおいてＹ軸の回りの回転角
速度を検出するときに利用される要部を模式的に示す図
である。
速度を検出するときに利用される要部を模式的に示す図
である。
【図４】本発明の第二の実施形態に係る振動子１Ｂの平
面図である。
面図である。
【図５】図４の振動子１ＢにおいてＸ軸の回りの回転角
速度を検出するときに利用される要部を模式的に示す図
である。
速度を検出するときに利用される要部を模式的に示す図
である。
【図６】図４の振動子１ＢにおいてＹ軸の回りの回転角
速度を検出するときに利用される要部を模式的に示す図
である。
速度を検出するときに利用される要部を模式的に示す図
である。
１Ａ、１Ｂ 振動子 ６ 連結部 １
４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ 第一の駆動振動片
２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ 第一の検出振
動片 ３０Ａ、３０Ｂ 第二の駆動振動片 ４０Ａ、４０Ｂ 第二の検出振動片 ５０Ａ、
５０Ｂ 第三の駆動振動片 ６０Ａ、６０Ｂ
第三の検出振動片
４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ 第一の駆動振動片
２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ 第一の検出振
動片 ３０Ａ、３０Ｂ 第二の駆動振動片 ４０Ａ、４０Ｂ 第二の検出振動片 ５０Ａ、
５０Ｂ 第三の駆動振動片 ６０Ａ、６０Ｂ
第三の検出振動片
Claims (7)
- 【請求項１】少なくとも互いに直交する第一の軸および
第二の軸の回りの各回転角速度を検出するときに利用さ
れる振動子であって、 前記第一の軸の回りの回転角速度を検出するための第一
の駆動振動片および第一の検出振動片と、 前記第二の軸の回りの回転角速度を検出するための第二
の駆動振動片および第二の検出振動片と、 前記第一の駆動振動片、前記第一の検出振動片、前記第
二の駆動振動片、および前記第二の検出振動片を接続し
ている連結部とを備えており、 前記第一の駆動振動片の駆動振動モードの固有共振周波
数が、前記第二の駆動振動片の駆動振動モードの固有共
振周波数と異なっていることを特徴とする、振動子。 - 【請求項２】前記第一の駆動振動片の駆動振動モード
が、前記第二の駆動振動片の駆動振動モードと倍数波の
関係にないことを特徴とする、請求項１記載の振動子。 - 【請求項３】第三の軸の回りの回転角速度を検出するた
めの第三の駆動振動片および第三の検出振動片をさらに
備えており、 前記連結部が、前記第三の駆動振動片および前記第三の
検出振動片をさらに接続していることを特徴とする、請
求項１または２記載の振動子。 - 【請求項４】前記第一の駆動振動片の駆動振動モードの
固有共振周波数が、前記第三の駆動振動片の駆動振動モ
ードの固有共振周波数と異なっていることを特徴とす
る、請求項３記載の振動子。 - 【請求項５】前記第二の駆動振動片の駆動振動モードの
固有共振周波数が、前記第三の駆動振動片の駆動振動モ
ードの固有共振周波数と異なっていることを特徴とす
る、請求項３または４記載の振動子。 - 【請求項６】前記振動子が所定の平面に沿って延びてお
り、 前記第一の軸が前記平面に垂直な軸であることを特徴と
する、請求項１〜５のいずれか一つの請求項に記載の振
動子。 - 【請求項７】請求項１〜６のいずれか一つの請求項に記
載の振動子を備えていることを特徴とする、振動型ジャ
イロスコープ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002117549A JP3885944B2 (ja) | 2002-04-19 | 2002-04-19 | 振動子および振動型ジャイロスコープ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002117549A JP3885944B2 (ja) | 2002-04-19 | 2002-04-19 | 振動子および振動型ジャイロスコープ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003315046A true JP2003315046A (ja) | 2003-11-06 |
| JP3885944B2 JP3885944B2 (ja) | 2007-02-28 |
Family
ID=29534708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002117549A Expired - Lifetime JP3885944B2 (ja) | 2002-04-19 | 2002-04-19 | 振動子および振動型ジャイロスコープ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3885944B2 (ja) |
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2002
- 2002-04-19 JP JP2002117549A patent/JP3885944B2/ja not_active Expired - Lifetime
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