(57)【要約】基準面に沿って広がった板状の胴部（１１）と、胴部から基準面に沿って第１の向きにのびた三つの駆動アーム（１２、１３、１４）と、胴部から基準面に沿って第１の向きとは反対の第２の向きにのびた二つの検出アーム（１５、１６）とを一体に有する振動子（１０）を有する振動型ジャイロスコープである。三つの駆動アームは、基準面内で互いに逆相に励振される二つの励振用駆動アーム（１２）と、二つの励振用駆動アームの間に位置した非励振用駆動アーム（１３）とより成る。三つの駆動アームの各々は、基準面に沿いかつ第１の向きに直交する幅方向においてアーム幅を有する。二つの検出アームの各々は、幅方向において駆動アームのアーム幅よりも大きいアーム幅を有し、これによって基準面に沿った振動の発生が抑制されている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準面に沿って広がった板状の胴部と、前記胴部から前記基準面に沿って第１の向きにのびた三つの駆動アームと、前記胴部から前記基準面に沿って第１の向きとは反対の第２の向きにのびた二つの検出アームとを一体に有する振動子を含む振動型ジャイロスコープであって、前記三つの駆動アームは、前記基準面内で互いに逆相に励振される二つの励振用駆動アームと、前記二つの励振用駆動アームの間に位置した非励振用駆動アームとを含み、前記励振用駆動アームの各々は、前記基準面に沿いかつ前記第１の向きに直交する幅方向においてアーム幅を有し、前記二つの検出アームの各々は、前記幅方向において前記駆動アームのアーム幅よりも大きいアーム幅を有することを特徴とする振動型ジャイロスコープ。
【請求項２】
請求項１に記載の振動型ジャイロスコープであって、前記振動子にコリオリ力が作用した際に前記二つの検出アームが前記基準面に垂直な厚み方向において互いに逆相で振動することを特徴とする振動型ジャイロスコープ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の振動型ジャイロスコープであって、前記胴部は等厚で矩形状をなし、前記非励振用駆動アームは前記二つの励振用駆動アームから等間隔位置にあり、前記振動子は、前記非励振用駆動アームの前記幅方向での中心線に関し対称な形を有することを特徴とする振動型ジャイロスコープ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の振動型ジャイロスコープであって、前記二つの検出アームの前記幅方向での中心線は前記二つの励振用駆動アームの前記幅方向での中心線にそれぞれ一致していることを特徴とする振動型ジャイロスコープ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の振動型ジャイロスコープであって、前記二つの検出アームは前記幅方向における中心線で規定された検出アーム間隔を有し、前記二つの励振用駆動アームは前記幅方向での中心線で規定された励振用駆動アーム間隔を有し、前記検出アーム間隔は、前記励振用駆動アーム間隔より小さくかつ前記励振用駆動アーム間隔の二分の一より大きいことを特徴とする振動型ジャイロスコープ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の振動型ジャイロスコープであって、さらに、前記振動子を支持するための支持柱を含み、前記三つの駆動アーム及び前記二つの検出アームは、前記振動子の重心位置を前記胴部の幾何学的中心位置に一致させる寸法を有し、前記支持柱は、前記振動子の前記重心位置に対応した部分を支持していることを特徴とする振動型ジャイロスコープ。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の振動型ジャイロスコープであって、前記振動子は圧電材料からなることを特徴とする振動型ジャイロスコープ。
【請求項８】
請求項７に記載の振動型ジャイロスコープであって、前記圧電材料は、水晶、ランガサイト、ニオブ酸カリウム、タンタル酸リチウム、及びニオブ酸リチウムの少なくとも一つを含む圧電単結晶であることを特徴とする振動型ジャイロスコープ。
【請求項９】
請求項７に記載の振動型ジャイロスコープであって、前記圧電材料は、ジルコンチタン酸鉛を含む圧電多結晶体であることを特徴とする振動型ジャイロスコープ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板状の胴部から互いに反対向きにのびた三つの駆動アームと二つの検出アームとを有する振動子を備えた振動型ジャイロスコープに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、振動型ジャイロスコープは、回転物上で振動している物体に対し振動および回転物の角速度ベクトルに垂直なコリオリ力が働くことを利用して、回転物の角速度を測定する装置として知られており、航空機、大型船舶あるいは宇宙衛星などに位置確認用の装置として使用されてきた。最近では、民生用の分野において、カーナビゲーションによる測位、自動車の姿勢制御、ＶＴＲ用カメラ、またはスチルカメラの手振れの検出などに使用されている。
従来、振動型ジャイロスコープとしては、胴部とこの胴部に接続した一対の駆動アームおよび一対の検出アームとを、胴部に対して同一平面内において、両者が互いに反対方向に延在するよう構成した振動子を備える種々の構成のものが知られている。振動子は、Ｚカット水晶の異方性エッチングで製造されているものが主流である。
従来の振動型ジャイロスコープとしては、例えば、特開平１１−１４３７３号公報（文献１）に開示されたものがある。
図１は、振動型ジャイロスコープに用いる振動子の一例を示す基本構造図であり、その技術説明は文献１の従来技術で詳述されている。図示される振動子１１０は、矩形状平板の胴部１１１と、この胴部１１１の駆動側に接続した一対の互いに平行な駆動アーム１１２，１１３と、この胴部１１１の検出側に接続した一対の互いに平行な検出アーム１１４，１１５とを含んでいる。振動子１１０は、ＸＹ平面で一枚の平板形状に成形され、Ｚ方向に厚さを有している。また、振動子１１０は、長さ方向の中心軸を対称軸としている。
駆動アーム１１２，１１３は、図示されない駆動手段により、ＸＹ面内で互いに逆相の振動をするように駆動される。このＸＹ面内の振動は、胴部１１１を介しては検出アーム１１４，１１５に伝達されない。この状態で、振動子１１０の対称軸を中心に回転角速度Ωが作用すると、駆動アーム１１２，１１３にコリオリ力が作用する。駆動アーム１１２，１１３が振動していることにより、駆動アーム１１２，１１３にはＹＺ面内で互いに逆相の振動が誘起される。ＹＺ面内において駆動アーム１１２，１１３と検出アーム１１４，１１５とが共振するよう形状が定めてあるため、コリオリ力により発生した駆動アーム１１２，１１３のＹＺ面内の振動は、検出アーム１１４，１１５に誘起される。この誘起振動が、検出アーム１１４，１１５に設けた図示されていない検出手段により検出され、回転角速度の測定に使用される。
通常、共振のため、胴部１１１の一方の向きに設けられた駆動アーム１１２，１１３の長さ寸法は、検出アーム１１４，１１５の長さ寸法と同一に設計されている。しかしながら、振動を安定させるため胴部の幾何学的中心位置１２１を振動子１１０全体の重心位置として重量バランスをとる場合、駆動アーム１１２，１１３と検出アーム１１４，１１５との幅寸法を同一にしなければならない。この状態では、駆動アーム１１２，１１３の図中矢印Ｈで示したＸＹ面内対称駆動モードが検出アーム１１４，１１５に最も伝搬しやすくなる。なぜなら、駆動アーム１１２，１１３および検出アーム１１４、１１５それぞれのＸＹ面内方向の共振周波数がお互いに等しくなるからである。
しかしながら、このような構成では、この共振周波数ため、検出アーム１１４、１１５により本来発生する図中矢印Ｖで示すＸＹ面垂直のＹＺ面内方向の振動が著しく阻害されてしまう。従って、Ｓ／Ｎ比およびジャイロ分解能の低下を招いてしまうという欠点がある。
この改善策として、文献１には複数の振動型ジャイロスコープが開示されている。それらの振動型ジャイロスコープの一つは、三つの駆動アームおよび二つの検出アームを有する振動子を備えている。これについて、図２を参照して説明する。
図示されるように、矩形状平板胴部１３１の一方の側面に延在する三つの駆動アーム１３２，１３３，１３４は図示されない駆動手段により電極１３７，１３８，１３９を介して励振されるいずれもＸＹ面内での振動励振用アームである。隣接する駆動アームの振動の位相は互いに逆相となる。この場合、この振動子１３０の長手軸まわりに角速度Ωが働き、隣接する駆動側アームが、ＸＹ面に垂直方向で互いに逆向きのコリオリ力を受ける。このコリオリ力が、胴部１３１を介して検出用アーム１３５，１３６に伝達され、電極１４０，１４１に接続される図示されない検出手段により検出され、回転角速度の測定に使用される。
しかしながら、中央駆動アーム１３４の受けるコリオリ力は両端駆動アーム１３２，１３３の受けるコリオリ力とは逆方向であるために、胴部１３１を介して検出アーム１３５，１３６に伝わるコリオリ力が激減し、ジャイロ感度が悪くなるといった欠点がある。すなわち、このような構成を試作評価した結果、低感度の圧電ジャイロスコープしか得ることができなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
解決しようとする課題は、振動子の正面および側面の形状が例えば幾何学的中心で点対称の場合、Ｓ／Ｎ比およびジャイロ分解能の低下を招いてしまうことである。すなわち、駆動アームおよび検出アームそれぞれの面内方向の共振周波数がお互いに等しくなり、この共振周波数が、検出アームにより本来発生される面垂直方向の振動に影響を与え、著しく阻害してしまう点である。
更に、三つの駆動アームのうち互いに隣接する駆動アームは互いに逆相で面内振動を行っているので、角速度を受けたときに駆動アームに発生するコリオリ力も隣接する駆動アーム間で互いに逆相となる。このため、駆動アームとともに発生する同相の面垂直振動が、コリオリ力を間接的に検出する検出アームの振動変位を著しく阻害し、ジャイロ感度の低下を招くという欠点がある。
それ故に本発明の目的は、上述した課題を解決し、高い感度でしかも高分解能の振動型ジャイロスコープを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様によれば、基準面に沿って広がった板状の胴部と、前記胴部から前記基準面に沿って第１の向きにのびた三つの駆動アームと、前記胴部から前記基準面に沿って第１の向きとは反対の第２の向きにのびた二つの検出アームとを一体に有する振動子を含む振動型ジャイロスコープであって、前記三つの駆動アームは、前記基準面内で互いに逆相に励振される二つの励振用駆動アームと、前記二つの励振用駆動アームの間に位置した非励振用駆動アームとを含み、前記三つの駆動アームの各々は、前記基準面に沿いかつ前記第１の向きに直交する幅方向においてアーム幅を有し、前記二つの検出アームの各々は、前記幅方向において前記駆動アームのアーム幅よりも大きいアーム幅を有し、これによって前記検出アームの前記基準面に沿った振動の発生が抑制されたことを特徴とする振動型ジャイロスコープが得られる。
前記振動子にコリオリ力が作用した際に前記二つの検出アームが前記基準面に垂直な厚み方向において互いに逆相で振動するようにしてもよい。
前記胴部は等厚で矩形状をなし、前記非励振用駆動アームは前記二つの励振用駆動アームから等間隔位置にあり、前記振動子は、前記非励振用駆動アームの前記幅方向での中心線に関し対称な形を有してもよい。この構造は、製造上かつ安定動作確保の上で有利である。
前記二つの検出アームの前記幅方向での中心線は前記二つの励振用駆動アームの前記幅方向での中心線にそれぞれ一致していてもよい。
前記二つの検出アームは前記幅方向における中心線で規定された検出アーム間隔を有し、前記二つの励振用駆動アームは前記幅方向での中心線で規定された励振用駆動アーム間隔を有し、前記検出アーム間隔は、前記励振用駆動アーム間隔より小さくかつ前記励振用駆動アーム間隔の二分の一より大きくてもよい。この構造は、発生したコリオリ力を効率的に伝達する上で有利である。
さらに、前記振動子を支持するための支持柱を含み、前記三つの駆動アーム及び前記二つの検出アームは、前記振動子の重心位置を前記胴部の幾何学的中心位置に一致させる寸法を有し、前記支持柱は、前記振動子の前記重心位置に対応した部分を支持していてもよい。この構造は、振動子のバランスをとって安定した振動を得る上で有利である。
前記振動子は圧電材料からなってもよい。
前記圧電材料は、水晶、ランガサイト、ニオブ酸カリウム、タンタル酸リチウム、及びニオブ酸リチウムの少なくとも一つを含む圧電単結晶であってもよい。
前記圧電材料は、ジルコンチタン酸鉛を含む圧電多結晶体であってもよい。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の上述した態様に係る振動型ジャイロスコープによれば、駆動アームと検出アームとの共振の発生が抑制され、更に、駆動アームの基準面内での振動により生じる不要成分のスプリアス共振を使用帯域外に追いやることができる。この結果、検出アームの基準面に沿った振動の発生が抑制される。したがって、高い感度でしかも高分解能の振動型ジャイロスコープを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は従来の振動型ジャイロスコープに用いられた振動子を説明するための斜視図である。
図２は従来の振動型ジャイロスコープに用いられた他の振動子を説明するための斜視図である。
図３は本発明の実施例１に係る振動型ジャイロスコープに用いる振動子を説明するための斜視図である。
図４は図３の振動子を用いた振動型ジャイロスコープを説明するための平面図である。
図５は図４の振動型ジャイロスコープを説明するための正面図である。
図６は本発明の実施例２に係る振動型ジャイロスコープに用いる振動子を説明するための斜視図である。
図７は本発明の実施例３に係る振動型ジャイロスコープに用いる振動子を説明するための斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図面を参照して、本発明の様々な実施例について説明する。なお、本発明に直接関係しない周知の条件についてはその説明を省略する。
【実施例１】
【０００８】
図３を参照して、本発明の実施例１に係る振動型ジャイロスコープについて説明する。
図３に示す振動型ジャイロスコープは、Ｘカットランガサイトウェハに、機械加工をもって一体に作製された圧電振動子１０を含んでいる。振動子１０は、ＸＹ面からなる基準面又は主平面に沿って広がりかつ主平面に垂直な厚み方向即ちＺ方向に厚さを有する一枚の平板から作られ、その中央部に矩形状胴部１１を有している。胴部１１は幾何学的中心位置２１を有する。
振動子１０は、さらに、胴部１１から主平面内で互いに反対方向に延在する駆動アーム１２，１３，１４および検出アーム１５，１６を有している。即ち、駆動アーム１２，１３，１４は主平面内でＹ方向即ち第１の向きに互いに平行にのび、検出アーム１５，１６は第１の向きとは反対の第２の向きに互いに平行にのびている。この圧電振動子１０を、ここでは五脚型振動子と呼ぶ。振動子１０は、アームの延在方向即ちＹ方向にのびた中心軸に関し軸対称形状をなす。
駆動アーム１２，１３は、周知の面内振動を発生するための駆動用電極１７，１８を有し、図中矢印Ｈで示されるＸＹ面内でＸ方向即ち幅方向において互いに主平面内逆相で励振駆動を受ける。以下、駆動アーム１２，１３を励振用駆動アームと呼ぶ。
駆動アーム１４は、駆動アーム１２，１３の間の中央部に位置し、電極用メタライズのない、振動可能な非励振用である。以下、駆動アーム１４を非励振用駆動アームと呼ぶ。励振用駆動アーム１２，１３はＸ方向において同一のアーム幅ＷＤＲを有するものとする。しかし、非励振用駆動アーム１４のＸ方向における幅は励振用駆動アーム１２，１３と同じであってもまた異なってもよい。
振動子１０において、励振用駆動アーム１２，１３は、励振されると、主平面内振動を引き起こす。この平面内振動は、剛性を有する胴部１１で吸収され、検出アーム１５，１６には伝達されない。
Ｙ方向の中心軸回りに角速度Ωが与えられると、励振用駆動アーム１２，１３には、Ｚ方向に沿って互いに逆向きにコリオリ力が生じる。このコリオリ力は胴部１１を通して検出アーム１５，１６に伝わる。即ち、振動子１０にコリオリ力が作用する。
検出アーム１５，１６は、励振用駆動アーム１２，１３のアーム幅ＷＤＲよりも大きいアーム幅ＷＤＥを有している。振動子１０にコリオリ力が作用すると、検出アーム１５，１６は、図中矢印Ｖで示されるように、ＹＺ面内でＺ方向の振動即ち面垂直振動を引き起こす。
検出アーム１５，１６は、面垂直振動を検出するための検出用電極１９，２０を有している。したがって、検出用電極１９，２０に接続された図示されない検出手段により、上述した角速度Ωを検出することができる。
上述したように検出アーム１５，１６の各々のアーム幅ＷＤＥは励振用駆動アーム１２，１３のアーム幅ＷＤＲより大きく設定されている。したがって、これらのアーム幅ＷＤＥ、ＷＤＲの差を適宜設定することにより、振動子１０の駆動モード共振周波数が７８２３Ｈｚである場合に、面内振動スプリアス共振周波数を１００００Ｈｚ以上に追いやることが可能である。
更に、非励振用駆動アーム１４は、駆動部分の中央に設けられているので、検出アーム１５，１６との間で重量バランスがとられる。したがって、振動子１０の重心を胴部１１の幾何学的中心位置２１に一致させることが容易に可能である。
また、検出アーム１５，１６は、厚さより幅を大きく取れるので、駆動アーム１２，１３，１４の主平面内振動に対して主平面に平行方向での検出アーム１５，１６の振動発生を抑制できる。また、検出アーム１５，１６は、その厚さが薄いため、主平面に垂直な方向でコリオリ力を敏感に受け取ることが可能である。
図４および図５を参照して、上述した圧電振動子１０を用いた振動型ジャイロスコープについて説明する。
例えばコバールなどの合金からなるケースに実装された基板２３に支持柱２２により振動子１０が固定されている。具体的には、振動子１０は上述した幾何学的中心位置２１に対応した部分を支持柱２２により支持されている。これにより、振動子１０は振動中であって安定した保持が可能である。
ここで、図４及び５に示されるように、検出アーム１５，１６の各々の長手方向にのびた中心線２４は、コリオリ力の受信に最も感度が良くなるよう、励振用駆動アーム１２，１３の各々の長手方向にのびた中心線に一致している。
ランガサイトを用いた上述した構成の圧電振動子１０で、その離調幅、すなわち駆動周波数と検出周波数との差を５２Ｈｚとした場合、ジャイロ感度２．８ｍＶ／（°／ｓ）および角速度分解能０．０１°／ｓ（１秒あたり０．０１度）以下という極めて高精度な振動型ジャイロスコープが得られた。
【実施例２】
【０００９】
図６を参照して、本発明の実施例２に係る振動型ジャイロスコープについて説明する。
図６に示す振動型ジャイロスコープは、Ｚカット水晶ウェハに、異方性エッチングを行うことにより作製された振動子３０を含んでいる。振動子３０は、ＸＹ面からなる基準面又は主平面に沿って広がりかつ主平面に垂直な厚み方向即ちＺ方向に厚さを有する一枚の平板から作られ、その中央部に矩形状胴部３１を有している。胴部３１は幾何学的中心位置２１を有する。
振動子３０は、さらに、胴部３１から主平面内で互いに反対方向に延在する駆動アーム３２，３３，３４および検出アーム３５，３６を有している。即ち、駆動アーム３２，３３，３４は主平面内でＹ方向即ち第１の向きに互いに平行にのび、検出アーム３５，３６は第１の向きとは反対の第２の向きに互いに平行にのびている。この圧電振動子３０を、ここでは五脚型振動子と呼ぶ。振動子３０は、アームの延在方向即ちＹ方向にのびた中心軸に関し軸対称形状をなす。
駆動アーム３２，３３は、周知の面内振動を発生するための駆動用電極３７，３８を有し、図中矢印Ｈで示されるＸＹ面内でＸ方向即ち幅方向において互いに主平面内逆相で励振駆動を受ける。以下、駆動アーム３２，３３を励振用駆動アームと呼ぶ。
駆動アーム３４は、駆動アーム３２，３３の間の中央部に位置し、電極用メタライズのない、振動可能な非励振用である。以下、駆動アーム３４を非励振用駆動アームと呼ぶ。励振用駆動アーム３２，３３はＸ方向において同一のアーム幅を有するものとする。しかし、非励振用駆動アーム３４のＸ方向における幅は励振用駆動アーム３２，３３と同じであってもまた異なってもよい。
振動子３０において、励振用駆動アーム３２，３３は、励振されると、主平面内振動を引き起こす。この平面内振動は、剛性を有する胴部３１で吸収され、検出アーム３５，３６には伝達されない。
Ｙ方向の中心軸回りに角速度Ωが与えられると、励振用駆動アーム３２，３３には、Ｚ方向に沿って互いに逆向きにコリオリ力が生じる。このコリオリ力は胴部３１を通して検出アーム３５，３６に伝わる。即ち、振動子３０にコリオリ力が作用する。
検出アーム３５，３６は、励振用駆動アーム３２，３３のアーム幅よりも大きいアーム幅を有している。振動子３０にコリオリ力が作用すると、検出アーム３５，３６は、図中矢印Ｖで示されるように、ＹＺ面内でＺ方向の振動即ち面垂直振動を引き起こす。
検出アーム３５，３６は、面垂直振動を検出するための検出用電極３９，４０を有している。したがって、検出用電極３９，４０に接続された図示されない検出手段により、上述した角速度を検出することができる。
上述したように検出アーム３５，３６の各々のアーム幅ＷＤＥは励振用駆動アーム３２，３３のアーム幅より大きく設定されている。したがって、これらのアーム幅の差を適宜設定することにより、振動子３０の駆動モード共振周波数が９４４８Ｈｚである場合に、面内振動スプリアス共振周波数を１２０００Ｈｚ以上に追いやることが可能である。
更に、非励振用駆動アーム３４は、駆動部分の中央に設けられているので、検出アーム３５，３６との間で重量バランスがとられる。したがって、振動子３０の重心を胴部３１の幾何学的中心位置４１に一致させることが容易に可能である。この重心となる幾何学的中心位置４１を含む部分で、支持柱４２が振動子３０を支持固定することにより、振動中の振動子３０の安定した支持が可能である。
このような構成によるＺカット水晶素子による振動子３０で、その離調幅、すなわち駆動周波数と検出周波数との差を３８Ｈｚとした場合、ジャイロ感度４．２ｍＶ／（°／ｓ）および角速度分解能０．０１°／ｓ（１秒当たり０．０１度）以下という極めて高精度な圧電振動ジャイロスコープが得られた。
検出アーム３５，３６は、厚さより幅を大きく取れるので、駆動アーム３２，３３，３４の主平面内振動に対して主平面に平行方向での検出アーム３５，３６の振動発生を抑制できる。また、検出アーム３５，３６は、その厚さが薄いため、主平面に垂直な方向でコリオリ力を敏感に受け取ることが可能である。
また、この振動子３０も、コリオリ力の受信に最も感度が良くなるよう、励振用駆動アーム３２、３３の長手方向にのびた中心線と検出アーム３５、３６の長手方向にのびた中心線とが一致している。
【実施例３】
【００１０】
図７を参照して、本発明の実施例３に係る振動型ジャイロスコープについて説明する。
図７に示す振動型ジャイロスコープに用いられる振動子５０の構成は、図３又は図６に示した振動子１０又は３０と同様である。なお、振動子５０は、胴部５１、駆動アーム５２，５３，５４、および検出アーム５５，５６のみが図示されているが、駆動用および検出用の電極は省略されている。
図３又は図６に示した振動子１０又は３０との相違は、駆動側の励振用駆動アーム５２，５３の幅方向中心線の間隔すなわち励振用駆動アーム間隔ＳＤＲを検出アーム５５，５６の幅方向中心線の間隔すなわち検出アーム間隔ＳＤＥより大きくしていることである。
代表的な大きさとして、胴部５１は幅４ｍｍ、長さ５ｍｍを、励振用駆動アーム５２，５３の各々は幅０．４ｍｍ、長さ６ｍｍを、検出アーム５５，５６の各々は幅０．７ｍｍ、長さ６ｍｍを、それぞれ有する。さらに、励振用駆動アーム５２，５３の幅方向中心線の間隔は２．６ｍｍ、検出アーム５５，５６の幅方向中心線の間隔は可変に設定して、ジャイロ特性を測定した。その結果、検出アーム５５，５６の幅方向中心線の間隔が１．７ｍｍの場合、すなわち、励振用駆動アーム５２，５３の幅方向中心線間隔が、検出アーム５５，５６の幅方向中心線間隔のほぼ１．５倍とした場合に、最も良好なジャイロ特性を得ることができた。
更に、励振用駆動アーム５２，５３の幅方向中心線間隔を、検出アーム５５，５６の幅方向中心線間隔の２倍まで大きくしても、良好なジャイロ特性が得られることを確認できた。しかしながら、２倍を超える間隔差では、ジャイロ特性がむしろ悪化することが確認された。
上述した構成の結果、励振用駆動アーム５２，５３の幅方向中心線間隔を検出アーム５５，５６の幅方向中心線間隔より適度に大きくすることにより胴部の弾性スチフネスを大きくとれることとなり、高感度ジャイロ出力を得ることができた。しかしながら、励振用駆動アーム５２，５３の幅方向中心線間隔を、検出アーム５５，５６の幅方向中心線間隔より小さくした場合には、検出アーム５５，５６の付け根部分に接続される胴部の弾性スチフネスが小さくなり、高感度なジャイロ出力を得ることが難しくなるので望ましくない。
［その他の実施例］
上述した振動型ジャイロスコープの各々では、振動子の胴部は等厚で矩形状をなし、非励振用駆動アームは二つの励振用駆動アームから等間隔位置にあり、振動子は非励振用駆動アームの幅方向中心線に対称形を有している。しかし、励振用駆動アームが同一形状かつ検出アームが同一形状を有し振動子の幅方向中心線に対称形で、かつ振動子の全体が幅方向中心線に対称形で重量バランスが取れているならば、胴部を含む他の形状は厚さを含め、自由であり、上記説明に限定されるものではない。
また、圧電材料にＸカットランガサイト及びＺカット水晶を用いた振動子を用いた場合について述べたが、Ｚカットランガサイト、Ｘカット水晶、ニオブ酸カリウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどを含む圧電単結晶、またはジルコンチタン酸鉛系圧電セラミックスなどを含む圧電多結晶体を用いることも可能である。
［実施例の効果］
上述した振動型ジャイロスコープの各々によると、駆動アームの正面形状と検出アームの正面形状とをアンバランスにできるので同一主平面内における両者の共振発生を抑制できる。さらに、検出アームの幅が主平面と平行でかつ駆動アーム幅より広いので励振用駆動アームの主平面内振動により生じる不要成分のスプリアス共振を使用帯域外に追いやることができる。この結果、励振用駆動アームの主平面内振動に対して主平面に平行方向での検出アームの振動発生を抑制できる。したがって、主平面に垂直な方向にコリオリ力を駆動アームが受けない限り、検出アームは静止している。
また、検出アーム幅が主平面と平行でかつ駆動アーム幅より広いので、主平面に垂直方向でのコリオリ力を容易に効率的に検出できる。このため、駆動アームの中央部に位置した非励振用駆動アームが重量バランスをとることにより振動子の重心が幾何学的中心位置から著しく離れることを回避できる。この結果、この重心を含む位置で振動子を支持固定することにより、振動子は、振動に対して、安定したバランスを得ることができる。したがって、主平面に垂直な方向のみに容易に振れる検出アームは、コリオリ力による振れを高感度で効率的に検出できる。
【産業上の利用可能性】
【００１１】
本発明による振動型ジャイロスコープは、容易に高い感度でしかも高分解能を得ることが求められる、航空機、宇宙船、及び船舶などのジャイロスコープに適用できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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