JP2000249557A - 三角柱三脚音叉振動子および角速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動子センサの角速度検出精度を高める。 【解決手段】 頂点をわずかに面取りしたバイモルフ構
造とした圧電素子２、３から３本の正三角形の柱Ａ，
Ｂ，Ｃを切り出して、それぞれ２対の音叉を構成する方
向に配置すると共に、正三角形の柱の隣接する２つの面
にそれぞれコリオリ検出電極を共用する励振電極４、５
を配置し、他の１つの面に励振電極を兼用する１つのモ
ニタ電極６を配置し、バイモルフ中間面に三角柱の表面
に露出しないようにサンドイッチ電極７を配置する。三
角柱Ａ，Ｃの励振電極４、５に電圧印加して三角柱Ｂの
電極４、５からコリオリを検出する。その際、三角柱Ｂ
はＡ，Ｃと逆向きに撓むため、コリオリ発生時の固定部
にかかる回転モーメントをキャンセルでき、角速度検出
精度が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、振動子および角速度を
検出する振動子および角速度センサに関し、例えば、車
輌のナビゲーションシステム、車体制御システムに有効
な角速度センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】図９は従来の角速度センサの構造を示し
ている。図９（ａ）において、Ｕ字型の金属振動板１０
１の上部のそれぞれに、これと直角に配置された２枚の
金属板１０２、１０２’を有し、Ｕ字型金属板１０１の
片面に励振用圧電素子１０６をを、もう一方の面にモニ
タ用圧電素子１０７を、さらに金属板１０２と１０２’
のそれぞれは、コリオリ検出用圧電素子１０８、１０
８’を圧電素子１０６，１０７と直角方向に貼り付けて
成る音叉振動子１０３が、固定軸１０４を介して基台１
０５に固定されている。圧電素子１０６，１０７，１０
８、１０８’は、それぞれリード線１０９，１１０，１
１２，１１３を介してリードピン１１４，１１５，１１
６，１１７に接続されている。リードピン１１４，１１
５，１１６，１１７は、いずれもガラスなどの絶縁体１
１８を介して基台１０５と電気的に絶縁されている。

【０００３】次に、上記角速度センサの動作について説
明する。図９（ａ）はセンサの励振状態を示し、図９
（ｂ）はセンサのコリオリ力を検出する状態を示してい
る。即ち、図９（ａ）において、音叉振動子１０３は、
励振用圧電素子１０６への電圧印加によって、常時１１
９方向に音叉励振されている。この励振周波数と振幅と
は、モニタ圧電素子１０７によってモニタリングされ、
常に一定の周波数と振幅で励振されるように、励振用圧
電素子１０６の印加電圧をコントロールしている。この
センサの検出軸１２０に、図９（ｂ）のように１２１方
向に回転角速度ωが加わると、励振方向１１９と直角方
向に発生するコリオリ力によって、金属板１０２、１０
２’は互いに逆方向１２２、１２３方向に撓むことにな
る。この時発生するコリオリ力ＦＣは、ＦＣ＝２ｍＶω
となる。 ｍ ：音叉振動子１０３の質量 Ｖ ：励振速度 ω ：印加された回転角速度 このコリオリ力ＦＣは、検出用圧電素子１０８、１０
８’に伸びと縮みという互いに逆方向の歪みを発生させ
るため、差動出力として検出電圧をリードピン１１５，
１１７から取り出すことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の角速度センサには次のような問題がある。 １）角速度ωが発生すると、振動子１０３にコリオリ力
が加わって振動子１０３が図９（ｂ）の方向（１２２，
１２３）に撓んだことによって発生する回転モーメント
１２４が、回転軸１０４に加わるため、回転軸１０４と
基台１０５および音叉振動子１０３との固定度合いがセ
ンサの角速度検出精度のバラツキ要因となること。 ２）励振用圧電素子１０６、モニタ用圧電素子１０７お
よび検出用圧電素子１０８，１０８’は、音叉振動子１
０３を構成する各金属板１０１，１０２，１０２’に接
着剤を用いて貼り付けられているため、接着のバラツキ
および接着剤の温度特性が、センサ角速度検出精度のバ
ラツキの要因となること。 ３）励振方向とコリオリ検出方向とでは、音叉振動子１
０３を構成する金属板１０１，１０２，１０２’の形状
が一致してないため、励振時の共振周波数とコリオリ検
出時の共振周波数とを一致させにくく、従って検出感度
を高めるのが困難なこと。即ち、図１０（ｂ）のような
共振型角速度センサにすることが難しく、図１０（ａ）
のような非共振型角速度センサになってしまうため、共
振型に比して感度が落ちる。 ４）音叉型振動子１０３の曲げ加工精度、固定軸１０４
と音叉型振動子１０３および基台１０５との固定精度、
および圧電素子１０６，１０７，１０８，１０８’の接
着精度など、組立加工精度のバラツキがセンサの角速度
検出精度のバラツキ要因となること。 ５）振動体にリード線１０９，１１０，１１２，１１３
が接続されるため、リード線１０９，１１０，１１２，
１１３の振れがセンサの角速度検出精度のバラツキ要因
となること。 本発明は、以上の角速度センサに関する課題を解決する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために以下の手段を講じたものである。 １）コリオリ発生時の固定部にかかる回転モーメントを
キャンセルするために三脚音叉構造を採用し、固定部の
固定度合いのバラツキが角速度検出精度に影響を及ぼさ
ないように構成した。 ２）振動子を圧電切り出し構造で形成することで、圧電
素子そのものを振動子にでき、接着部をなくしてセンサ
の検出感度を向上した。 ３）正三角柱で構成される三脚音叉構造を採用すること
により、６０゜の対向位置に電極を形成することによっ
て励振用電極と検出用電極とを共用して角速度検出感度
を向上した。 ４）正三角柱の音叉構造を採用することによって励振時
の共振周波数ｆ０１とコリオリ検出時の共振周波数ｆ０
２とを近づけることができ、共振型角速度センサを実現
して検出感度を向上させた。 本発明は、上記手段を効果的に実施することにより、高
感度で小型な角速度センサを実現できる。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、頂点を面取りしたバイモルフ構造とした圧電素子か
らなる３本の三角形の柱をそれぞれ２対の音叉を構成す
る方向に配置すると共に、三角形の柱の隣接する２つの
面にそれぞれコリオリ検出電極を共用する励振電極を配
置し、他の１つの面に励振電極を兼用する１つのモニタ
電極を配置し、バイモルフ中間面に三角柱の表面に露出
しないようにサンドイッチ電極を配置したことを特徴と
する角速度検出用の三角柱三脚音叉振動子であり、三脚
音叉構造としているため、コリオリ力発生時の回転モー
メントがキャンセルでき、振動ロスを最小限にできると
共に、固定部の検出精度に対する影響をなくすことがで
きるため、角速度検出が高精度で実現できる。また、サ
ンドイッチ電極が三角柱の表面に露出しないので、メッ
キ後にサンドイッチ電極を励振電極（検出電極兼用）お
よびモニタ電極（励振電極兼用）と切り離す必要がなく
なり、加工工数が大幅に低減できると共に、振動子であ
る三角柱への加工が不要になるため、特性バラツキの少
ない高精度の角速度センサを実現できる。さらに、モニ
タ電極（励振電極を兼ねる）数を１つにできるため、引
き出し電極数を削減でき、リード接続箇所を減らすこと
ができる。

【０００７】本発明の請求項２に記載の発明は、３本の
三角形の柱をバイモルフ構造の板状圧電素子から切り出
したことを特徴とする請求項１記載の三角柱三脚音叉振
動子であり、振動子を圧電切り出し構造で形成すること
で、圧電素子そのものを振動子にでき、接着部をなくし
てセンサの検出感度を向上できる。

【０００８】本発明の請求項３に記載の発明は、三角形
の各面に配置された各電極を三角柱基台の一方の片面に
導出したことを特徴とする請求項１または２記載の三角
柱三脚音叉振動子であり、信号線の接続を振動子ではな
く、固定部で実施しているため、検出精度に影響を及ぼ
さず、検出精度を安定化できる。

【０００９】本発明の請求項４に記載の発明は、３本の
三角柱の配置ピッチが１：１または２：１になるように
構成した請求項１または２または３記載の三角柱三脚音
叉振動子であり、２つの音叉が最大効率で振動すること
ができる。

【００１０】本発明の請求項５に記載の発明は、各励振
電極およびモニタ電極をそれぞれドライブ電源の一方の
極側に接続し、真中のサンドイッチ電極をドライブ電源
のもう一方の極側に接続したことを特徴とする請求項１
から４のいずれかに記載の三角柱三脚音叉振動子であ
り、コリオリ検出軸を両側から励振できるため、振幅を
増幅でき、高感度の角速度センサを実現することができ
る。

【００１１】本発明の請求項６に記載の発明は、３本の
三角柱が正三角柱である請求項１から５のいずれかに記
載の三角柱三脚音叉振動子であり、製造が容易で性能の
安定した角速度センサを実現することができる。

【００１２】本発明の請求項７に記載の発明は、請求項
１から６のいずれかに記載の三角柱三脚音叉振動子の固
定部を板バネで基台に固定すると共に、基台に絶縁配置
されたリードピンと三角柱三脚音叉振動子の各電極とを
ワイヤボンディング工法によって接続し、検出および励
振回路を含むプリント基板と共に気密封止したことを特
徴とする角速度センサであり、信号線の取り出しをハン
ダ付けではなく、ワイヤボンディングで実施しているた
め、超小型化に対応できると共に、検出精度への影響も
なくすことができる。

【００１３】以下、本発明の実施の形態を図面を参照し
て説明する。 （実施の形態）図１は本発明の実施の形態における三角
柱三脚音叉構造の角速度センサ振動子Ｚを示す。図１
（ａ）は同振動子の表面側の斜視図、図１（ｂ）は裏面
側の斜視図、図２は同振動子を切り出す前のバイモルフ
圧電シートの斜視図、図３（ａ）は同振動子のメッキ直
後の電極構成を示す部分平面図、図３（ｂ）は同振動子
の分割後の電極構成を示す部分平面図、図３（ｃ）は同
振動子の電極接続図を示す平面図である。三角柱Ａ、
Ｂ、Ｃは、符号１で示す面内で２枚貼り合わせてバイモ
ルフ構造とした板状圧電素子２，３から切り出されてお
り、正三角形断面の各頂点が８ａ、８ａ’、８ａ’’
（８ｂ、８ｂ’、８ｂ’’、８ｃ、８ｃ’、８ｃ’’）
の如く面取りされている。また、各三角柱の３つの面
４，５，６，（４’，５’，６’，４’’，５’’，
６’’）には、図３（ｂ）に示すように、それぞれ電極
（４ａ，５ａ，６ａ，６ａ’（４ｂ，５ｂ，６ｂ，６
ｂ’，４ｃ，５ｃ，６ｃ，６ｃ’）とサンドイッチ電極
７ａ（７ｂ、７ｃ）がそれぞれ分極されている（分極に
よる圧電素子内の電位を＋、−で示す）。３つの三角柱
Ａ、Ｂ、Ｃは、ＡとＢとで一対の音叉、またＢとＣとで
一対の音叉を構成しており、それぞれの配置ピッチとし
て、Ｌ１：Ｌ２＝１：１またはＬ１：Ｌ２＝１：２な
ど、２つの音叉が最大効率で振動するように重心配置寸
法Ｌ１，Ｌ２が決定されている。この重心配置寸法は、
重心間ピッチまたは図心間ピッチを意味する。

【００１４】図３（ａ）（ｂ）おいて、サンドイッチ電
極７ａ、７ｂ、７ｃは、予め貼り合わる前の板状圧電素
子２，３の状態で、三角柱Ａ，Ｂ，Ｃの各面４，５，６
（４’，５’，６’，４”，５”，６”）に露出しない
寸法で櫛刃状に印刷し、焼成して形成される。このよう
にすると、図２に示す板状圧電素子２，３を貼り合わせ
たバイモルフ圧電シート１２から三角柱Ａ，Ｂ，Ｃを切
り出した後、メッキを施した状態では、サンドイッチ電
極７ａ、７ｂ、７ｃは、励振電極（検出電極も兼ねる）
４ａ，５ａ、４ｂ、５ｂ、４ｃ、５ｃおよびモニタ電極
（励振電極を兼ねる）６ａ、６ｂ、６ｃとは電気的に繋
がっていないため、分割切り離しの必要がない。また、
励振電極（検出電極も兼ねる）４ａ，５ａ、４ｂ、５
ｂ、４ｃ、５ｃ、およびモニタ電極（励振電極を兼ね
る）６ａ、６ｂ、６ｃは、正三角形断面の各頂点８ａ，
８ａ’、８ａ”、８ｂ、８ｂ’、８ｂ”、８ｃ、８
ｃ’、８ｃ”を面取りすることによって独立に分割され
る。またサンドイッチ電極７ａ、７ｂ、７ｃとモニタ電
極（励振電極も兼ねる）６ａ、６ｂ、６ｃとは，矢印
９，１０，１１の方向に分極されており、サンドイッチ
電極７ａ、７ｂ、７ｃと励振電極（検出電極も兼ねる）
４ａ，５ａ、４ｂ、５ｂ、４ｃ、５ｃとは、図２に示す
板状のバイモルフ圧電シート１２の段階で、矢印１３，
１４，１５，１６，１７，１８の方向に分極されてい
る。

【００１５】図１および図３において、電極５ａは引き
出し電極３５へ、電極６ａは引き出し電極３６へ、電極
４ａは裏面電極４０’とスルーホール４６とを介して引
き出し電極４０へ導出されている。同様に三角柱Ｂの電
極５ｂは引き出し電極３４へ、６ｂは裏面電極４２’と
スルーホール４８とを介して引き出し電極４２へ、電極
４ｂは裏面電極４１’とスルーホール４７とを介して引
き出し電極４１へ導出されている。三角柱Ｃの電極５ｃ
は引き出し電極３８へ、６ｃは引き出し電極３７へ、４
ｃは裏面電極４３’とスルーホール４９とを介して引き
出し電極４３へ導出されている。また、サンドイッチ電
極７ａ、７ｂ、７ｃは裏面電極３９’とスルーホール４
５とを介して引き出し電極３９へ導出されている。この
ようにして、各電極は、三角柱基台ＤのＧ部とＨ部の片
面に導出されている。Ｊ部はこの振動子Ｚを固定するた
めの固定部である。

【００１６】図３（ｃ）において、各励振電極４ａ，５
ａ、４ｂ、５ｂ、４ｃ、５ｃ、およびモニタ電極（励振
電極を兼ねる）６ａ、６ｂ、６ｃは、それぞれドライブ
電源１５の一方の極側に接続され、サンドイッチ電極７
ａ、７ｂ、７ｃは、ドライブ電源１５の他方の極側に接
続され、コリオリ力を検出する励振電極４ａ，５ａと４
ｂ，５ｂと４ｃ，５ｃとには、それぞれアンプ１６、１
７、１８が接続されて、その出力端子から差動増幅にて
電圧変化分が出力される。励振電極４ａ，５ａおよび４
ｃ、５ｃに電圧を印加することによって、図４に示すよ
うに、コリオリ検出軸Ｂは励振軸Ａ，Ｃによって両側か
ら音叉励振されると共に、自らも励振電極４ｂ、５ｂへ
の電圧印加によって励振する。従って、コリオリ検出軸
Ｂの振幅は励振軸Ａ，Ｃよりも大きく増幅されることに
なり、ある瞬間の励振方向は、音叉励振のため、励振軸
Ａ，Ｃ（１９の向きに撓む）とは逆の向き（２０の向き
に撓む）ことになり。また、音叉励振のため、次の瞬間
の励振方向は１９，２０とはそれぞれ逆方向になる。な
お、三角柱Ａ，Ｂ，Ｃの励振モニタはそれぞれＭ₃，Ｍ
₂ ，Ｍ₁ モニタ端子によって行われるが、コリオリ検出
軸であるＢ軸のみのモニタをＭ₂ 端子で実施し、Ｍ₁ ，
Ｍ₃ は省略することもできる。この場合は回路接続部１
４は切り離される。

【００１７】各三角柱Ａ，Ｂ，Ｃが図３（ｂ）の矢印２
１の面内方向に励振されるメカニズムを励振軸Ａを例に
とって図３および図４を用いて説明する。励振軸Ａの各
電極４ａ，５ａ，６ａに図３（ｃ）の如く電圧を交互に
印加すると、図３（ｃ）の極性の電圧印加では、励振軸
Ａの励振電極４ａ，５ａの内部電荷（＋）が反転して
（−）になり、モニタ電極（励振電極を兼ねる）６ａに
は内部電荷と同じ（＋）電圧が印加されるため、２３の
部分が２５の方向に縮み、２４の部分が２６の方向に伸
びる。このため励振軸Ａは矢印１９の方向に撓むことに
なり、励振軸Ａとコリオリ検出軸Ｂとの音叉構成によっ
て、コリオリ検出軸Ｂも矢印２０の方向に撓ませられ
る。同様に、励振軸Ｃとコリオリ検出軸Ｂとのもう一対
の音叉によって、コリオリ検出軸Ｂは励振軸Ｃの音叉に
よっても矢印２０の方向に撓ませられるため、振幅は増
幅される。

【００１８】次にコリオリ力検出のメカニズムについて
図５を参照して説明する。上記したように、矢印２１の
面内方向に常時励振している三角柱Ａ，Ｂ，Ｃに、検出
軸２７に対して２８方向の角速度が加わると、各三角柱
Ａ，Ｂ，Ｃには矢印２２の面垂直方向にコリオリ力が発
生し、三角柱Ａ，Ｂ，Ｃは図５のように面垂直方向に撓
みを生じながら振動することになる。コリオリ力による
三角柱Ａ，Ｂ，Ｃの面垂直撓みの方向は励振の方向によ
って決まるため、ある瞬間では三角柱ＡとＣとは同方向
（２９の方向）に撓み、三角柱Ｂは逆方向（３０の方
向）に撓むことになる。次の瞬間では、三角柱Ａ，Ｂお
よびＣは、ちょうど逆の方向に撓んで振動を繰り返すこ
とになる。三角柱Ｂが３０の方向に撓むと、図３（ｂ）
（ｃ）において、コリオリ検出電極（励振電極を兼ね
る）４ｂは伸び、５ｂは縮むことになるため、サンドイ
ッチ電極７ｂとコリオリ検出電極４ｂ間、およびサンド
イッチ電極７ｂとコリオリ検出電極５ｂ間の電位が変化
するため、アンプ１７を介して端子３２とで差動増幅に
て電圧変化分を出力することができる。この時コリオリ
検出電極４ｂ、５ｂとは、コリオリ力発生方向に対して
直角に近いかたちで配置されるため、検出感度が高くな
る。また、三角柱ＡまたはＣと三角柱Ｂの逆方向の面垂
直撓みを利用して、三角柱ＡまたはＣと三角柱Ｂとの差
動出力もアンプ１６、１８から取り出すことが可能であ
り、出力感度の更なる向上が期待できる。

【００１９】以上のように、本実施の形態によれば、振
動子Ｚが三角柱三脚音叉構造であるため、コリオリ力が
発生したときの三角柱三脚音叉振動子Ｚにかかる回転モ
ーメントＭは図６のように、＋Ｍ、−Ｍの逆等モーメン
トとなり、コリオリ力によって三角柱Ａ，Ｂ，Ｃに発生
する回転モーメントは三角柱基台部Ｄではキャンセルさ
れた形になり、固定部Ｊではモーメントの発生はほとん
どゼロになる。また、モニタ電極（励振電極を兼ねる）
６ａ、６ｂ、６ｃが１個であるため、Ｇ部とＨ部に導出
される引き出し電極３４，３５，３６，３７，３８，３
９，４０，４１，４２，４３の数を少なくできる。な
お、本実施の形態では、３本の三角柱を正三角柱とした
が、三角柱であればどのような形状であってもよい。

【００２０】また、本実施の形態によれば、サンドイッ
チ電極７ａ，７ｂ，７ｃを三角柱Ａ，Ｂ，Ｃの各面に露
出しないように、あらかじめ寸法を決定し、サンドイッ
チ前素子に印刷し、２枚を貼り合わせ焼成して形成する
という、いわゆる埋め込み型のサンドイッチ電極とした
ので、サンドイッチ電極は、励振電極（検出電極兼用）
およびモニタ電極（励振電極を兼用）とは電気的に繋が
っておらず、従ってメッキ後に切り離す必要がなくなる
ため、振動子への直接加工によるダメージが発生しない
ので、高感度で特性バラツキの少ない高精度の角速度セ
ンサが実現できる。これに反し、サンドイッチ電極７
ａ，７ｂ，７ｃを、メッキにより各三角柱Ａ，Ｂ，Ｃの
面６，６’，６”に形成されたモニタ電極６ａ，６
ａ’，６ｂ，６ｂ’および６ｃ，６ｃ’からレーザ等に
より切り離し分割する場合には、三角柱Ａ，Ｂ，Ｃの間
隔が狭いため、レーザ光を被加工面６，６’，６”に対
して直面に照射することができず、斜め方向からの照射
加工に成らざるを得ないため、メッキの除去加工が不均
一且つ、不安定であること、特に三角柱根元部のメッキ
除去加工が困難であること、および振動子を構成する各
三角柱Ａ，Ｂ，Ｃに直接除去加工を施すため、三角柱
Ａ，Ｂ，Ｃに傷を付けることになり、振動特性がバラツ
クこと等の問題がある。

【００２１】図７は上記三角柱三脚音叉振動子Ｚを組み
込んだ一次元角速度センサ、図８は三次元角速度センサ
を示す。上記した三角柱三脚音叉振動子Ｚは、固定部Ｊ
を１３２，１３３でスポット溶接された板バネ１３１で
基台１４８に固定されており、前述した各電極３４，３
５，３６，３７，３８，３９，４０，４１，４２，４３
と回路基板１３４に形成されたパッド１３５，１３６，
１３７，１３８，１３９，１４０，１４１，１４２，１
４３，１４４，１４５，１４６，１４７とはボンディン
グワイヤにて接続されている。三角柱三脚音叉振動子Ｚ
からの出力は、回路基板１３４から回路基板１４９を介
して基台１４８に絶縁固定されたリードピン１５０，１
５１に導出される。図８に示す三次元角速度センサは、
振動子Ｚ、Ｚ’、Ｚ”を互いに直交するように配置し、
ｘ、ｙ、ｚの３軸方向の角速度を検知するようにしたも
のであり、詳細説明は省略する。

【００２２】

【発明の効果】本発明は、以下に示すような効果を有す
る。 １）三脚音叉構造としているため、コリオリ力発生時の
回転モーメントがキャンセルでき、振動ロスを最小限に
できると共に、固定部の検出精度に対する影響をなくす
ことができるため、角速度検出が高精度で実現できる。 ２）三脚音叉構造としているため、コリオリ検出軸を両
側から励振することができ、振幅を増幅して小型で高感
度の角速度センサを実現できる。 ３）三角柱構造としているため、コリオリ力発生方向に
対して検出電極を直角に近い形で配置でき、検出感度を
高くできる。 ４）三角柱構造としているため、励振電極と検出電極と
を共用でき、構造がシンプルにできると共に、励振方向
とコリオリ検出方向の共振周波数を一致させやすいた
め、極めて感度の高い小型の角速度センサを実現でき
る。 ５）三角柱で三脚音叉構造としているため、コリオリ検
出軸自体が励振と出力（差動）検出を同時に行うことが
できると共に、他軸との音叉構成による出力増幅も可能
となり、極めて高感度のセンサを実現できる。 ６）振動子を圧電材切り出しによって形成しているた
め、接着部がなく、検出精度を高めることができる。 ７）信号線の接続を振動子ではなく、固定部で実施して
いるため、検出精度に影響を及ぼさず、検出精度を安定
化できる。 ８）信号線の取り出しをハンダ付けではなく、ワイヤボ
ンディングで実施しているため、超小型化に対応できる
と共に、検出精度への影響もなくすことができる。 ９）三角柱の各面に配置された各電極を振動の影響の少
ない三角柱基台部の片面だけに導出することにより、信
号線の接続作業を容易にできる。 １０）サンドイッチ電極を三角柱の各面に露出させな
い、いわゆる埋め込み型の電極にすることにより、メッ
キ後にサンドイッチ電極を励振電極およびモニタ電極と
切り離す必要がなくなり、加工工数が大幅に低減できる
と共に、振動子である三角柱への加工が不要になるた
め、特性バラツキの少ない高精度の角速度センサを実現
できる。また、モニタ電極数を各三角柱で１つにできる
ため、引き出し電極数を削減でき、リード接続箇所を減
らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の実施の形態における角速度セン
サ振動子の表面側の斜視図 （ｂ）本発明の実施の形態における角速度センサ振動子
の裏面側の斜視図

【図２】同振動子を切り出す前のバイモルフ圧電シート
を示す斜視図

【図３】（ａ）同振動子のメッキ直後の電極構成を示す
部分平面図 （ｂ）同振動子の分割後の電極構成を示す部分平面図 （ｃ）同振動子の電極接続図を示す部分平面図

【図４】同振動子の振動方向を示す部分正面図

【図５】同振動子のコリオリ発生時の撓み方向を示す斜
視図

【図６】（ａ）同振動子のコリオリ力印加時の発生モー
メントを示す平面図 （ｂ）同振動子のコリオリ力印加時の発生モーメントを
示す正面図

【図７】同振動子を組み込んだ一次元角速度センサ構造
を示す斜視図

【図８】同振動子を組み込んだ三次元角速度センサ構造
を示す斜視図

【図９】（ａ）従来の角速度センサ（通常励振時）を示
す斜視図 （ｂ）従来の角速度センサ（コリオリ発生時）を示す斜
視図

【図１０】（ａ）非共振角速度センサの共振点を示す特
性図 （ｂ）共振角速度センサの共振点を示す特性図

【符号の説明】

２、３ 板状圧電素子 ４、５ 励振電極（コリオリ検出電極共用） ６ モニタ電極（励振電極兼用） ７ サンドイッチ電極 Ａ，Ｂ，Ｃ 三角柱 Ｄ 三角柱基台 Ｊ 固定部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中野 泰之 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目３番１ 号 松下通信工業株式会社内 (72)発明者 福田 徹 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目３番１ 号 松下通信工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2F105 BB02 BB04 BB15 CC01 CC05 CD02 CD06

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 頂点を面取りしたバイモルフ構造とした
   圧電素子からなる３本の三角形の柱をそれぞれ２対の音
   叉を構成する方向に配置すると共に、三角形の柱の隣接
   する２つの面にそれぞれコリオリ検出電極を共用する励
   振電極を配置し、他の１つの面に励振電極を兼用する１
   つのモニタ電極を配置し、バイモルフ中間面に三角柱の
   表面に露出しないようにサンドイッチ電極を配置したこ
   とを特徴とする角速度検出用の三角柱三脚音叉振動子。
2. 【請求項２】 ３本の三角形の柱をバイモルフ構造の板
   状圧電素子から切り出したことを特徴とする請求項１記
   載の三角柱三脚音叉振動子。
3. 【請求項３】 三角形に配置された各電極を三角柱基台
   の一方の片面に導出したことを特徴とする請求項１また
   は２記載の三角柱三脚音叉振動子。
4. 【請求項４】 ３本の三角柱の配置ピッチが１：１また
   は２：１になるように構成した請求項１または２または
   ３記載の三角柱三脚音叉振動子。
5. 【請求項５】 各励振電極およびモニタ電極をそれぞれ
   ドライブ電源の一方の極側に接続し、真中のサンドイッ
   チ電極をドライブ電源のもう一方の極側に接続したこと
   を特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の三角柱
   三脚音叉振動子。
6. 【請求項６】 ３本の三角柱が正三角柱である請求項１
   から５のいずれかに記載の三角柱三脚音叉振動子。
7. 【請求項７】 請求項１から６のいずれかに記載の三角
   柱三脚音叉振動子の固定部を板バネで基台に固定すると
   共に、基台に絶縁配置されたリードピンと三角柱三脚音
   叉振動子の各電極とをワイヤボンディング工法によって
   接続し、検出および励振回路を含むプリント基板と共に
   気密封止したことを特徴とする角速度センサ。