JP2001165664A - 角速度センサ - Google Patents

角速度センサ

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JP2001165664A
JP2001165664A JP35430499A JP35430499A JP2001165664A JP 2001165664 A JP2001165664 A JP 2001165664A JP 35430499 A JP35430499 A JP 35430499A JP 35430499 A JP35430499 A JP 35430499A JP 2001165664 A JP2001165664 A JP 2001165664A
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Katsunori Matsubara
克憲 松原
Masakazu Hatanaka
正数 畑中
Satoshi Ouchi
智 大内
Junichi Yukawa
潤一 湯河
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/5607Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using vibrating tuning forks

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水晶等の単結晶圧電材料よりなる音叉振動子
を利用した角速度センサの駆動効率を高めることを目的
とする。 【解決手段】 直接接合された音叉振動子10の一方の
音叉アーム10aの第1、第2の主面、外側面、内側面
に設けられた駆動電極1,2、検出電極3,4と他方の
音叉アーム10bの第1、第2の主面、内側面、外側面
に設けられた駆動電極5、モニタ電極6、検出電極7,
8とを備え、前記駆動電極2,5は互いに同一極性であ
りかつ前記駆動電極1は前記駆動電極2,5に対して互
いに逆極性となるように駆動電源9により駆動電圧が印
加されるように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、航空機、自動車、
ロボット、船舶、車両等の移動体の姿勢制御やナビゲー
ション、あるいはカメラやビデオカメラ等の手ぶれ防止
用、遠隔操作用のリモコン等に用いられる角速度センサ
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年では、例えば単結晶圧電体としての
水晶板を板面内で互いに逆極性の圧電現象を生ずる結晶
軸方向でかつ厚み方向に2枚直接貼り合せた後、所定の
音叉形状に切り出した一体構造の角速度センサが知られ
ている。このような角速度センサの音叉振動子における
音叉アームに対する電極配置の概略模式図を図15を用
いて以下に説明する。
【0003】図15において音叉振動子100は、音叉
アーム100a,100bを有している。このような音
叉振動子100において、101〜108は電極で、音
叉アーム100a,100bのほぼ全長にわたり配置さ
れており、これらはまず素子素材上にCr等がスパッタ
もしくは蒸着された上にAu,Ag,Al等がスパッタ
もしくは蒸着されて形成されている。音叉アーム100
aの第1の主面に設けた駆動電極101、音叉アーム1
00aの第2の主面に設けた駆動電極102を1組の駆
動電極とし、音叉アーム100bの第2の主面に設けた
モニタ電極106、音叉アーム100aの外側面、内側
面、音叉アーム100bの第1の主面にそれぞれ設けた
グランド電極103,104,105、音叉アーム10
0bの内側面、外側面に設けた検出電極107,108
を有している。
【0004】このように構成された音叉振動子100を
その共振周波数で主面方向に圧電駆動する為に一方の音
叉アーム100aに設けられた1組の駆動電極101,
102に外部の発振回路109が接続され、この発振回
路109により電気的に駆動される。そして、他方の音
叉アーム100bの第2の主面に設けられたモニタ電極
106で前記発振回路109により引き起こされた音叉
振動子100の振動振幅が検出される。また、この音叉
振動子100の軸回りに入力した角速度により前記音叉
アーム100bの主面に垂直な方向に作用するコリオリ
の力に基づく音叉アーム100b内の応力を検出電極1
07,108で圧電的に検出する。
【0005】ここで、モニタ電極106に発生した電荷
は外部回路により増幅された後、AGC(オート・ゲイ
ン・コントロール)回路によりあらかじめ設定された基
準信号との比較により音叉振動子100の振動振幅が一
定になるように前記発振回路109を制御している。一
方、前記検出電極107,108により検出された信号
を外部の増幅回路により増幅した後、前記モニタ電極1
06から検出した音叉振動のタイミングで同期検波を行
い、音叉振動子100により変調がかけられたコリオリ
の力による信号を復調し、この後、LPF(ロー・パス
・フィルター)により不要帯域を遮断し、センサ出力と
している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ような構成の角速度センサにおいては一方の音叉アーム
の主面にのみ一組の駆動電極が設けられているので、定
電圧下において電気的に駆動される音叉振動子の駆動効
率の向上は難しい。
【0007】本発明は、この課題を解決するものであ
り、駆動効率を向上させた角速度センサを提供すること
を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の角速度センサは、単結晶圧電材料からなる少
なくとも2本のアームと前記アームを連結する少なくと
も1つの基部から構成される第1の振動子と、前記第1
の振動子とほぼ相似形で単結晶圧電材料から構成された
第2の振動子とを含み、前記第1の振動子と前記第2の
振動子は前記各振動子の幅方向において互いに逆極性の
圧電現象を生ずる結晶軸方向でかつ厚み方向に直接接合
して一体化してなり、少なくとも2本の音叉アームと少
なくとも1つの音叉基部を有するように構成した音叉振
動子と、前記音叉振動子の一方の音叉アームの第1、第
2の主面、外側面、内側面にそれぞれ設けられた第1、
第2、第3、第4の電極と、前記音叉振動子の他方の音
叉アームの第1の主面又は第2の主面のいずれか一方に
設けられた第5の電極と前記音叉振動子の他方の音叉ア
ームの内側面、外側面にそれぞれ設けられた第6、第7
の電極とを備え、前記第5の電極が第1の主面に設けら
れている時は前記第2、第5の電極は互いに同一極性で
ありかつ前記第1の電極は前記第2、第5の電極に対し
て互いに逆極性となるように駆動電圧が印加され、前記
第5の電極が第2の主面に設けられている時は前記第
2、第5の電極は互いに逆極性でありかつ前記第1の電
極と前記第5の電極は互いに同一極性となるように駆動
電圧が印加される構成としたことを特徴とするものであ
る。
【0009】この構成により、駆動効率が向上した角速
度センサが得られる。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、単結晶圧電材料からなる少なくとも2本のアームと
前記アームを連結する少なくとも1つの基部から構成さ
れる第1の振動子と、前記第1の振動子とほぼ相似形で
単結晶圧電材料から構成された第2の振動子とを含み、
前記第1の振動子と前記第2の振動子は前記各振動子の
幅方向において互いに逆極性の圧電現象を生ずる結晶軸
方向でかつ厚み方向に直接接合して一体化してなり、少
なくとも2本の音叉アームと少なくとも1つの音叉基部
を有するように構成した音叉振動子と、前記音叉振動子
の一方の音叉アームの第1、第2の主面、外側面、内側
面にそれぞれ設けられた第1、第2、第3、第4の電極
と、前記音叉振動子の他方の音叉アームの第1の主面又
は第2の主面のいずれか一方に設けられた第5の電極と
前記音叉振動子の他方の音叉アームの内側面、外側面に
それぞれ設けられた第6、第7の電極とを備え、前記第
5の電極が第1の主面に設けられている時は前記第2、
第5の電極は互いに同一極性でありかつ前記第1の電極
は前記第2、第5の電極に対して互いに逆極性となるよ
うに駆動電圧が印加され、前記第5の電極が第2の主面
に設けられている時は前記第2、第5の電極は互いに逆
極性でありかつ前記第1の電極と前記第5の電極は互い
に同一極性となるように駆動電圧が印加される構成とし
ているため、駆動電圧を印加するための電極の数が増加
し駆動効率が向上するという作用を有する。
【0011】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、第3の電極と第7の電極とを共通接続
すると共に第4の電極と第6の電極とを共通接続してそ
れらの共通部分から差動検出により検出信号を取り出す
ようにしているため、駆動効率が向上し検出感度が高く
なるばかりか、検出信号を取り出すための電極に混入す
る不要な信号成分としての駆動信号によってもたらされ
た結合容量成分がキャンセルされるという作用を有す
る。
【0012】請求項3に記載の発明は、単結晶圧電材料
からなる少なくとも2本のアームと前記アームを連結す
る少なくとも1つの基部から構成される第1の振動子
と、前記第1の振動子とほぼ相似形で単結晶圧電材料か
ら構成された第2の振動子とを含み、前記第1の振動子
と前記第2の振動子は前記各振動子の幅方向において互
いに逆極性の圧電現象を生ずる結晶軸方向でかつ厚み方
向に直接接合して一体化してなり、少なくとも2本の音
叉アームと少なくとも1つの音叉基部を有するように構
成した音叉振動子と、前記音叉振動子の一方の音叉アー
ムの第1、第2の主面、外側面、内側面にそれぞれ設け
られた第1、第2、第3、第4の電極と、前記音叉振動
子の他方の音叉アームの第1、第2の主面上の外側面寄
り又は内側面寄りにそれぞれ設けられた第5、第6の電
極と、他方の音叉アームの側面に設けられた第7の電極
とを備え、前記第5、第6の電極が外側面寄りに設けら
れている時には前記第7の電極を外側面に設け、第5、
第6の電極が内側面寄りに設けられている時には前記第
7の電極を内側面に設け、前記第1、第6の電極は互い
に同一の極性でありかつ前記第2、第5の電極は前記第
1、第6の電極に対して互いに逆極性となるように駆動
電圧が印加される構成としているため、駆動電圧を印加
するための電極の数が増加し駆動効率が向上するという
作用を有する。
【0013】請求項4に記載の発明は、請求項3に記載
の発明において、音叉振動子の他方の音叉アームの側面
に設けられた第7の電極に対向する側面に第8の電極を
設け、前記第7の電極が外側面に設けられている時には
前記第8の電極と第4の電極とを共通接続すると共に第
3の電極と第7の電極とを共通接続してそれらの共通部
分から差動検出により検出信号を取り出し、前記第7の
電極が内側面に設けられている時には前記第8の電極と
第3の電極とを共通接続すると共に第4の電極と第7の
電極とを共通接続してそれらの共通部分から差動検出に
より検出信号を取り出すようにしているため、駆動効率
が向上し検出感度が高くなるばかりか、検出信号を取り
出すための電極に混入する不要な信号成分としての駆動
信号によってもたらされた結合容量成分がキャンセルさ
れるという作用を有する。
【0014】請求項5に記載の発明は、単結晶圧電材料
からなる少なくとも2本のアームと前記アームを連結す
る少なくとも1つの基部から構成される第1の振動子
と、前記第1の振動子とほぼ相似形で単結晶圧電材料か
ら構成された第2の振動子とを含み、前記第1の振動子
と前記第2の振動子は前記各振動子の幅方向において互
いに逆極性の圧電現象を生ずる結晶軸方向でかつ厚み方
向に直接接合して一体化してなり、少なくとも2本の音
叉アームと少なくとも1つの音叉基部を有するように構
成した音叉振動子と、前記音叉振動子の一方の音叉アー
ムの第1、第2の主面、外側面、内側面にそれぞれ設け
られた第1、第2、第3、第4の電極と、前記音叉振動
子の他方の音叉アームの第1、第2の主面、外側面、内
側面にそれぞれ設けられた第5、第6、第7、第8の電
極とを備え、前記第5の電極が外側面寄りに設けられた
時は、前記第6の電極は内側面寄りに設けられ、前記第
5の電極が内側面寄りに設けられた時は、前記第6の電
極は外側面寄りに設けられ、前記第1、第6の電極は互
いに同一の極性でありかつ前記第2、第5の電極は前記
第1、第6の電極に対して互いに逆極性となるように駆
動電圧が印加される構成としているため、駆動電圧を印
加するための電極の数が増加し駆動効率が向上するとい
う作用を有する。
【0015】請求項6に記載の発明は、請求項5に記載
の発明において、第3の電極と第4の電極から差動検出
により検出信号を取り出すようにしているため、駆動効
率が向上し検出感度が高くなるばかりか、検出信号を取
り出すための電極に混入する不要な信号成分としての駆
動信号によってもたらされた結合容量成分がキャンセル
されるという作用を有する。
【0016】請求項7に記載の発明において、単結晶圧
電材料からなる少なくとも2本のアームと前記アームを
連結する少なくとも1つの基部から構成される第1の振
動子と、前記第1の振動子とほぼ相似形で単結晶圧電材
料から構成された第2の振動子とを含み、前記第1の振
動子と前記第2の振動子は前記各振動子の幅方向におい
て互いに逆極性の圧電現象を生ずる結晶軸方向でかつ厚
み方向に直接接合して一体化してなり、少なくとも2本
の音叉アームと少なくとも1つの音叉基部を有するよう
に構成した音叉振動子と、前記音叉振動子の一方の音叉
アームの第1、第2の主面にそれぞれ設けられた第1、
第2の電極と、前記一方の音叉アームの外側面又は内側
面のいずれか一方の面上でありかつ前記第1の電極に近
い側に設けられた第3の電極と前記第2の電極に近い側
に設けられた第4の電極と、前記第3、第4の電極が設
けられた面と対向する内側面または外側面のいずれか一
方に設けられた第5の電極とを備え、前記第1、第4の
電極は互い電極に同一の極性でありかつ前記第2、第3
の電極は前記第1、第4の電極に対して互いに逆極性と
なるように駆動電圧が印加される構成としているため、
前記音叉振動子の1本の音叉アームに加わる駆動のため
の電界強度が増加し駆動効率が向上するという作用を有
する。
【0017】請求項8に記載の発明は、請求項7に記載
の発明において、音叉振動子の他方の音叉アームの内側
面、外側面に第6、第7の電極がそれぞれ設けられ、第
5の電極が一方の音叉アームの内側面に設けられている
時には、前記第6、第7の電極から差動検出により検出
信号を取り出すか若しくは前記第5の電極と前記第6の
電極を共通接続し、その共通部分と前記第7の電極から
差動検出により検出信号を取り出し、前記第5の電極が
一方の音叉アームの外側面に設けられている時には、前
記第6、第7の電極から差動検出により検出信号を取り
出すか若しくは前記第5の電極と前記第7の電極を共通
接続し、その共通部分と前記第6の電極から差動検出に
より検出信号を取り出すようにしているため、駆動効率
が向上し検出感度が高くなるばかりか、一方の音叉アー
ムに設けられた検出信号を取り出すための電極に混入す
る不要な信号成分としての駆動信号によってもたらされ
た結合容量成分は前記第5の電極によりキャンセルされ
ると共に他方の音叉アームに設けられた前記第6、第7
の電極に対しては一方の音叉アームに設けられた駆動電
圧が与えられる電極と前記第6、第7の電極との距離が
等しく同様に不要な信号成分がキャンセルされるという
作用を有する。
【0018】請求項9に記載の発明は、請求項7に記載
の発明において、音叉振動子の他方の音叉アームの第1
の主面又は第2の主面のいずれか一方に第6の電極を設
け、前記他方の音叉アームの内側面、外側面にそれぞれ
第7、第8の電極を設け、前記第6の電極が第1の主面
に設けられている時は前記第6の電極と第1の電極とは
互いに逆極性となるように駆動電圧が印加され、前記第
6の電極が第2の主面に設けられている時は前記第6の
電極と第1の電極とは互いに同一極性となるように駆動
電圧が印加される構成としているため、前記音叉振動子
の1本の音叉アームに加わる駆動のための電界強度が増
加すると共に駆動電圧を印加するための電極の数も増加
しておりさらなる駆動効率の向上が図れるという作用を
有する。
【0019】請求項10に記載の発明は、請求項9に記
載の発明において、第5の電極が一方の音叉アームの内
側面に設けられている時には、第7、第8の電極から差
動検出により検出信号を取り出すか若しくは前記第5、
第7の電極を共通接続し、その共通部分と前記第8の電
極から差動検出により検出信号を取り出し、前記第5の
電極が一方の音叉アームの外側面に設けられている時に
は、前記第7、第8の電極から差動検出により検出信号
を取り出すか若しくは前記第5、第8の電極を共通接続
し、その共通部分と前記第7の電極から差動検出により
検出信号を取り出すようにしているため、さらなる駆動
効率の向上により検出感度が一段と高くなるばかりか、
検出信号を取り出すための電極に混入する不要な信号成
分としての駆動信号によってもたらされた結合容量成分
がキャンセルされるという作用を有する。
【0020】請求項11に記載の発明において、単結晶
圧電材料からなる少なくとも2本のアームと前記アーム
を連結する少なくとも1つの基部から構成される第1の
振動子と、前記第1の振動子とほぼ相似形で単結晶圧電
材料から構成された第2の振動子とを含み、前記第1の
振動子と前記第2の振動子は前記各振動子の幅方向にお
いて互いに逆極性の圧電現象を生ずる結晶軸方向でかつ
厚み方向に直接接合して一体化してなり、少なくとも2
本の音叉アームと少なくとも1つの音叉基部を有するよ
うに構成した音叉振動子と、前記音叉振動子の一方の音
叉アームの第1、第2の主面にそれぞれ設けられた第
1、第2の電極と、前記一方の音叉アームの外側面上で
ありかつ前記第1の電極、第2の電極に近い側にそれぞ
れ設けられた第3、第4の電極と、前記一方の音叉アー
ムの内側面上でありかつ前記第1、第2の電極に近い側
にそれぞれ設けられた第5、第6の電極とを備え、前記
第1、第4、第6の電極は互いに同一の極性でありかつ
前記第2、第3、第5の電極は前記第1、第4、第6の
電極に対して互いに逆極性となるように駆動電圧が印加
される構成としているため、前記音叉振動子の1本の音
叉アームに加わる駆動のための電界強度が一段と増加し
駆動効率がさらに向上するという作用を有する。
【0021】請求項12に記載の発明は、請求項11に
記載の発明において、音叉振動子の他方の音叉アームの
内側面、外側面に第7、第8の電極が設けられ、前記第
7、第8の電極から差動検出により検出信号を取り出す
ようにしているため、駆動効率が向上し検出感度が高く
なるばかりか、一方の音叉アームに設けられた駆動電圧
が与えられる電極と他方の音叉アームに設けられた検出
信号を取り出すための前記第7、第8の電極との距離が
等しく、不要な信号成分が前記第7、第8の電極でキャ
ンセルされるという作用を有する。
【0022】請求項13に記載の発明は、請求項11に
記載の発明において、音叉振動子の他方の音叉アームの
第1の主面又は第2の主面のいずれか一方に第7の電極
を設け、前記他方の音叉アームの内側面、外側面にそれ
ぞれ第8、第9の電極を設け、前記第7の電極が第1の
主面に設けられている時は前記第7の電極は第1の電極
に対して互いに逆極性となるように駆動電圧が印加さ
れ、前記第7の電極が第2の主面に設けられている時は
前記第7の電極と第1の電極とは互いに同一極性となる
ように駆動電圧が印加されるように構成されているた
め、前記音叉振動子の1本の音叉アームに加わる駆動の
ための電界強度が一段と増加すると共に駆動電圧を印加
するための電極の数も増加しておりさらなる駆動効率の
向上が図れるという作用を有する。
【0023】請求項14に記載の発明は、請求項13に
記載の発明において、第8、第9の電極から差動検出に
より検出信号を取り出すようにしているため、さらなる
駆動効率の向上により検出感度が一段と高くなるばかり
か、一方の音叉アームに設けられた駆動電圧が与えられ
る電極と他方の音叉アームに設けられた検出信号を取り
出すための前記第7、第8の電極との距離が等しく、不
要な信号成分が前記第7、第8の電極でキャンセルされ
ると共に他方の音叉アームに設けられた駆動電圧が与え
られる電極によってもたらされる不要な結合容量成分も
前記第7、第8の電極によりキャンセルされるという作
用を有する。
【0024】請求項15に記載の発明は、単結晶圧電材
料からなる少なくとも2本のアームと前記アームを連結
する少なくとも1つの基部から構成される第1の振動子
と、前記第1の振動子とほぼ相似形で単結晶圧電材料か
ら構成された第2の振動子とを含み、前記第1の振動子
と前記第2の振動子は前記各振動子の幅方向において互
いに逆極性の圧電現象を生ずる結晶軸方向でかつ厚み方
向に直接接合して一体化してなり、少なくとも2本の音
叉アームと少なくとも1つの音叉基部を有するように構
成した音叉振動子と、前記音叉振動子の一方の音叉アー
ムの第1、第2の主面上の外側面寄りにそれぞれ設けら
れた第1、第2の電極と、前記音叉振動子の一方の音叉
アームの外側面上において第1、第2の主面寄りにそれ
ぞれ設けられた第3、第4の電極と、前記音叉振動子の
他方の音叉アームの第1、第2の主面上の外側面寄りに
設けられた第5、第6の電極と、前記音叉振動子の他方
の音叉アームの外側面上において第1、第2の主面寄り
にそれぞれ設けられた第7、第8の電極とを備え、前記
第1、第4、第6、第7の電極は互いに同一極性であり
かつ前記第2、第3、第5、第8の電極は前記第1、第
4、第6、第7の電極に対して互いに逆極性となるよう
に駆動電圧が印加される構成としているため、前記音叉
振動子の両音叉アームに加わる駆動のための電界強度が
一段と増加し、駆動効率がさらに向上するという作用を
有する。
【0025】請求項16に記載の発明は、請求項15に
記載の発明において、音叉振動子の両音叉アームの内側
面にそれぞれ電極を設け、前記両電極を共通接続して、
この共通部分から検出信号を取り出すようにしているた
め、駆動効率が向上し検出感度が高くなるばかりか、両
音叉アームにそれぞれ加えられる駆動電圧は各音叉アー
ムの片側の領域内において逆向きで等量の電界強度であ
ると共に駆動電圧を印加するための電極と検出信号を取
り出すための電極との距離が離れており、検出信号を取
り出すための電極に不要な結合容量成分が及ぼす影響が
小さくなるばかりか、両音叉アームに設けられた駆動電
圧が与えられる電極から微弱な電界が検出信号を取り出
すための電極に加わった場合でもそれぞれの電極上でキ
ャンセルされるという作用を有する。
【0026】請求項17に記載の発明において、単結晶
圧電材料からなる少なくとも2本のアームと前記アーム
を連結する少なくとも1つの基部から構成される第1の
振動子と、前記第1の振動子とほぼ相似形で単結晶圧電
材料から構成された第2の振動子とを含み、前記第1の
振動子と前記第2の振動子は前記各振動子の幅方向にお
いて互いに逆極性の圧電現象を生ずる結晶軸方向でかつ
厚み方向に直接接合して一体化してなり、少なくとも2
本の音叉アームと少なくとも1つの音叉基部を有するよ
うに構成した音叉振動子と、前記音叉振動子の一方の音
叉アームの第1、第2の主面上の内側面寄りにそれぞれ
設けられた第1、第2の電極と、前記音叉振動子の一方
の音叉アームの内側面上において第1、第2の主面寄り
にそれぞれ設けられた第3、第4の電極と、前記音叉振
動子の他方の音叉アームの第1、第2の主面上の内側面
寄りに設けられた第5、第6の電極と、前記音叉振動子
の他方の音叉アームの内側面上において第1、第2の主
面寄りにそれぞれ設けられた第7、第8の電極とを備
え、前記第1、第4、第6、第7の電極は互いに同一極
性でありかつ前記第2、第3、第5、第8の電極は前記
第1、第4、第6、第7の電極に対して互いに逆極性と
なるように駆動電圧が印加される構成としているため、
前記音叉振動子の両音叉アームに加わる駆動のための電
界強度が一段と増加し、駆動効率がさらに向上するとい
う作用を有する。
【0027】請求項18に記載の発明は、請求項17に
記載の発明において、音叉振動子の両音叉アームの外側
面にそれぞれ電極を設け、前記両電極を共通接続して、
この共通部分から検出信号を取り出すようにしているた
め、駆動効率が向上し検出感度が高くなるばかりか、両
音叉アームにそれぞれ加えられる駆動電圧は各音叉アー
ムの片側の領域内において逆向きで等量の電界強度であ
ると共に駆動電圧を印加するための電極と検出信号を取
り出すための電極との距離が離れており、検出信号を取
り出すための電極に不要な結合容量成分が及ぼす影響が
小さくなるばかりか、両音叉アームに設けられた駆動電
圧が与えられる電極から微弱な電界が検出信号を取り出
すための電極に加わった場合でもそれぞれの電極上でキ
ャンセルされるという作用を有する。
【0028】請求項19に記載の発明において、単結晶
圧電材料からなる少なくとも2本のアームと前記アーム
を連結する少なくとも1つの基部から構成される第1の
振動子と、前記第1の振動子とほぼ相似形で単結晶圧電
材料から構成された第2の振動子とを含み、前記第1の
振動子と前記第2の振動子は前記各振動子の幅方向にお
いて互いに逆極性の圧電現象を生ずる結晶軸方向でかつ
厚み方向に直接接合して一体化してなり、少なくとも2
本の音叉アームと少なくとも1つの音叉基部を有するよ
うに構成した音叉振動子と、前記音叉振動子の一方の音
叉アームの第1、第2の主面上の外側面寄りにそれぞれ
設けられた第1、第2の電極と、前記音叉振動子の一方
の音叉アームの外側面上において第1、第2の主面寄り
にそれぞれ設けられた第3、第4の電極と、前記音叉振
動子の他方の音叉アームの第1、第2の主面上の内側面
寄りに設けられた第5、第6の電極と、前記音叉振動子
の他方の音叉アームの内側面上において第1、第2の主
面寄りにそれぞれ設けられた第7、第8の電極とを備
え、前記第1、第4、第6、第7の電極は互いに同一極
性でありかつ前記第2、第3、第5、第8の電極は前記
第1、第4、第6、第7の電極に対して互いに逆極性と
なるように駆動電圧が印加される構成としているため、
前記音叉振動子の両音叉アームに加わる駆動のための電
界強度が一段と増加し、駆動効率がさらに向上するとい
う作用を有する。
【0029】請求項20に記載の発明は、請求項19に
記載の発明において、音叉振動子の一方の音叉アームの
内側面に第9の電極を設けると共に他方の音叉アームの
外側面に第10の電極を設け、前記第9、第10の電極
から差動検出により検出信号を取り出すようにしている
ため、駆動効率が向上し検出感度が高くなるばかりか、
両音叉アームにそれぞれ加えられる駆動電圧は各音叉ア
ームの片側の領域内において逆向きで等量の電界強度で
あると共に駆動電圧を印加するための電極と検出信号を
取り出すための電極との距離が離れており、検出信号を
取り出すための電極に不要な結合容量成分が及ぼす影響
が小さくなるばかりか、両音叉アームに設けられた駆動
電圧が与えられる電極から微弱な電界が検出信号を取り
出すための電極に加わった場合でもそれぞれの電極上で
キャンセルされるという作用を有する。
【0030】請求項21に記載の発明において、単結晶
圧電材料からなる少なくとも2本のアームと前記アーム
を連結する少なくとも1つの基部から構成される第1の
振動子と、前記第1の振動子とほぼ相似形で単結晶圧電
材料から構成された第2の振動子とを含み、前記第1の
振動子と前記第2の振動子は前記各振動子の幅方向にお
いて互いに逆極性の圧電現象を生ずる結晶軸方向でかつ
厚み方向に直接接合して一体化してなり、少なくとも2
本の音叉アームと少なくとも1つの音叉基部を有するよ
うに構成した音叉振動子と、前記音叉振動子の一方の音
叉アームの第1、第2の主面上の内側面寄りにそれぞれ
設けられた第1、第2の電極と、前記音叉振動子の一方
の音叉アームの内側面上において第1、第2の主面寄り
にそれぞれ設けられた第3、第4の電極と、前記音叉振
動子の他方の音叉アームの第1、第2の主面上の外側面
寄りに設けられた第5、第6の電極と、前記音叉振動子
の他方の音叉アームの外側面上において第1、第2の主
面寄りにそれぞれ設けられた第7、第8の電極とを備
え、前記第1、第4、第6、第7の電極は互いに同一極
性でありかつ前記第2、第3、第5、第8の電極は前記
第1、第4、第6、第7の電極に対して互いに逆極性と
なるように駆動電圧が印加される構成としているため、
前記音叉振動子の両音叉アームに加わる駆動のための電
界強度が一段と増加し、駆動効率がさらに向上するとい
う作用を有する。
【0031】請求項22に記載の発明は、請求項21に
記載の発明において、音叉振動子の一方の音叉アームの
外側面に第9の電極を設けると共に他方の音叉アームの
内側面に第10の電極を設け、前記第9、第10の電極
から差動検出により検出信号を取り出すようにしている
ため、駆動効率が向上し検出感度が高くなるばかりか、
両音叉アームにそれぞれ加えられる駆動電圧は各音叉ア
ームの片側の領域内において逆向きで等量の電界強度で
あると共に駆動電圧を印加するための電極と検出信号を
取り出すための電極に不要な結合容量成分が及ぼす影響
が小さくなるばかりか、両音叉アームに設けられた駆動
電圧が与えられる電極から微弱な電界が検出信号を取り
出すための電極に加わった場合でもそれぞれの電極上で
キャンセルされるという作用を有する。
【0032】請求項23に記載の発明は、請求項15及
至22のいずれか1つに記載の発明において、音叉振動
子の両方の音叉アームの第1、第2の主面上にそれぞれ
設けた残余の4つの電極をモニタ電極としているため、
モニタ電極の増加によりモニタ電極により検出される電
荷量も増加し、AGC回路へのノイズの混入量も低減で
きるという作用を有する。
【0033】請求項24に記載の発明は、請求項16、
18、20、22のいずれか1つに記載の発明におい
て、前記音叉振動子の一方の音叉アームの第1、第2の
主面上にそれぞれ設けた残余の2つの電極はグランド電
極とし、他方の音叉アームの第1、第2の主面上にそれ
ぞれ設けた残余の2つの電極はモニタ電極としているた
め、モニタ電極の増加によりモニタ電極により検出され
る電荷量も増加し、AGC回路へのノイズの混入量も低
減できるばかりか、駆動電圧を印加するための電極と検
出信号を取り出すための電極の間にグランド電極を設け
てあり不要な結合容量成分が検出信号を取り出すための
電極に混入することをより低減できるという作用を有す
る。
【0034】請求項25に記載の発明は、単結晶圧電材
料からなる少なくとも2本のアームと前記アームを連結
する少なくとも1つの基部から構成される第1の振動子
と、前記第1の振動子とほぼ相似形で単結晶圧電材料か
ら構成された第2の振動子とを含み、前記第1の振動子
と前記第2の振動子は前記各振動子の幅方向において互
いに逆極性の圧電現象を生ずる結晶軸方向でかつ厚み方
向に直接接合して一体化してなり、少なくとも2本の音
叉アームと少なくとも1つの音叉基部を有するように構
成した音叉振動子と、前記音叉振動子の一方の音叉アー
ムの第1、第2の主面にそれぞれ設けられた第1、第2
の電極と、前記一方の音叉アームの外側面又は内側面の
いずれか一方の面上でありかつ前記第1の電極に近い側
に設けられた第3の電極と、前記第2の電極に近い側に
設けられた第4の電極と、前記第3、第4の電極が設け
られた面と対向する内側面または外側面に設けられた第
5の電極と、前記音叉振動子の他方の音叉アームの第
1、第2の主面上の外側面寄りにそれぞれ設けられた第
6、第7の電極と、前記音叉振動子の他方の音叉アーム
の外側面上において前記第6、第7の電極寄りにそれぞ
れ設けられた第8、第9の電極とを備え、前記第1、第
4、第7、第8の電極は互いに同一極性でありかつ前記
第2、第3、第6、第9の電極は前記第1、第4、第
7、第8の電極に対して互いに逆極性となるように駆動
電圧が印加される構成としているため、前記音叉振動子
の両音叉アームに加わる駆動のための電界強度が一段と
増加すると共に駆動電圧を印加するための電極の数も増
加しておりさらなる駆動効率の向上が図れるという作用
を有する。
【0035】請求項26に記載の発明は、請求項25に
記載の発明において、音叉振動子の他方の音叉アームの
内側面に第10の電極を設けると共に他方の音叉アーム
の第1、第2の主面上にそれぞれ設けた残余の2つの電
極をモニタ電極とし、第5の電極が一方の音叉アームの
内側面に設けられている時には前記第5の電極と前記第
10の電極とを共通接続して、この共通部分から検出信
号を取り出し、前記第5の電極が一方の音叉アームの外
側面に設けられている時には前記第5の電極と第10の
電極から差動検出により検出信号を取り出すようにして
いるため、駆動効率が向上し検出感度が高くなるばかり
か、一方の音叉アームに設けられた検出信号を取り出す
ための電極に混入する不要な信号成分としての駆動信号
によってもたらされた結合容量成分がキャンセルされる
と共に他方の音叉アームに加えられる駆動電圧は他方の
音叉アームの片側の領域内において逆向きで等量の電界
強度であると共に駆動電圧を印加するための電極と検出
信号を取り出すための電極との距離が離れており、検出
信号を取り出すための電極に不要な結合容量成分が及ぼ
す影響が小さくなるばかりか、他方の音叉アームに設け
られた駆動電圧が与えられる電極から微弱な電界が検出
信号を取り出すための電極に加わった場合でも検出信号
を取り出すための電極上でキャンセルされるという作用
を有する。
【0036】請求項27に記載の発明は、単結晶圧電材
料からなる少なくとも2本のアームと前記アームを連結
する少なくとも1つの基部から構成される第1の振動子
と、前記第1の振動子とほぼ相似形で単結晶圧電材料か
ら構成された第2の振動子とを含み、前記第1の振動子
と前記第2の振動子は前記各振動子の幅方向において互
いに逆極性の圧電現象を生ずる結晶軸方向でかつ厚み方
向に直接接合して一体化してなり、少なくとも2本の音
叉アームと少なくとも1つの音叉基部を有するように構
成した音叉振動子と、前記音叉振動子の一方の音叉アー
ムの第1、第2の主面にそれぞれ設けられた第1、第2
の電極と、前記一方の音叉アームの外側面又は内側面の
いずれか一方の面上でありかつ前記第1の電極に近い側
に設けられた第3の電極と、前記第2の電極に近い側に
設けられた第4の電極と、前記第3、第4の電極が設け
られた面と対向する内側面または外側面に設けられた第
5の電極と、前記音叉振動子の他方の音叉アームの第
1、第2の主面上の内側面寄りにそれぞれ設けられた第
6、第7の電極と、前記音叉振動子の他方の音叉アーム
の内側面上において前記第6、第7の電極寄りにそれぞ
れ設けられた第8、第9の電極とを備え、前記第1、第
4、第7、第8の電極は互いに同一極性でありかつ前記
第2、第3、第6、第9の電極は前記第1、第4、第
7、第8の電極に対して互いに逆極性となるように駆動
電圧が印加される構成としているため、前記音叉振動子
の両音叉アームに加わる駆動のための電界強度が一段と
増加すると共に駆動電圧を印加するための電極の数も増
加しておりさらなる駆動効率の向上が図れるという作用
を有する。
【0037】請求項28に記載の発明は、請求項27に
記載の発明において、音叉振動子の他方の音叉アームの
外側面に第10の電極を設けると共に他方の音叉アーム
の第1、第2の主面上にそれぞれ設けた残余の2つの電
極をモニタ電極とし、第5の電極が一方の音叉アームの
内側面に設けられている時には前記第5の電極と第10
の電極から差動検出により検出信号を取り出し、前記第
5の電極が一方の音叉アームの外側面に設けられている
時には前記第5の電極と前記第10の電極とを共通接続
して、この共通部分から検出信号を取り出すようにして
いるため、駆動効率が向上し検出感度が高くなるばかり
か、一方の音叉アームに設けられた検出信号を取り出す
ための電極に混入する不要な信号成分としての駆動信号
によってもたらされた結合容量成分がキャンセルされる
と共に他方の音叉アームに加えられる駆動電圧は他方の
音叉アームの片側の領域内において逆向きで等量の電界
強度であると共に駆動電圧を印加するための電極と検出
信号を取り出すための電極との距離が離れており、検出
信号を取り出すための電極に不要な結合容量成分が及ぼ
す影響が小さくなるばかりか、他方の音叉アームに設け
られた駆動電圧が与えられる電極から微弱な電界が検出
信号を取り出すための電極に加わった場合でも検出信号
を取り出すための電極上でキャンセルされるという作用
を有する。
【0038】請求項29に記載の発明は、単結晶圧電材
料からなる少なくとも2本のアームと前記アームを連結
する少なくとも1つの基部から構成される第1の振動子
と、前記第1の振動子とほぼ相似形で単結晶圧電材料か
ら構成された第2の振動子とを含み、前記第1の振動子
と前記第2の振動子は前記各振動子の幅方向において互
いに逆極性の圧電現象を生ずる結晶軸方向でかつ厚み方
向に直接接合して一体化してなり、少なくとも2本の音
叉アームと少なくとも1つの音叉基部を有するように構
成した音叉振動子と、前記音叉振動子の一方の音叉アー
ムの第1、第2の主面にそれぞれ設けられた第1、第2
の電極と、前記一方の音叉アームの外側面上でありかつ
前記第1、第2の電極に近い側にそれぞれ設けられた第
3、第4の電極と、前記一方の音叉アームの内側面上で
ありかつ前記第1、第2の電極に近い側にそれぞれ設け
られた第5、第6の電極と、前記音叉振動子の他方の音
叉アームの第1の主面又は第2の主面のいずれか一方に
設けられた第7の電極と、前記他方の音叉アームの外側
面上でありかつ前記第1、第2の主面寄りにそれぞれ設
けられた第8、第9の電極と、前記他方の音叉アームの
内側面上でありかつ前記第1、第2の主面寄りにそれぞ
れ設けられた第10、第11の電極とを備え、前記第7
の電極が第1の主面に設けられている時は第1、第8、
第10の電極は互いに同一極性でありかつ前記第2、第
3、第5、第7の電極は前記第1、第8、第10の電極
に対して互いに逆極性となるように駆動電圧が印加さ
れ、前記第7の電極が第2の主面に設けられている時は
前記第1、第7の電極は互いに同一極性でありかつ前記
第2、第3、第5、第9、第11の電極は前記第1、第
7の電極に対して互いに逆極性となるように駆動電圧が
印加されているため、前記音叉振動子の両音叉アームに
加わる駆動のための電界強度が一段と増加すると共に駆
動電圧を印加するための電極の数も増加しておりさらな
る駆動効率の向上が図れるという作用を有する。
【0039】請求項30に記載の発明は、請求項29に
記載の発明において、第7の電極が第1の主面に設けら
れている時には第4、第9の電極を共通接続すると共に
第6、第11の電極を共通接続してそれらの共通部分か
ら差動検出により検出信号を取り出し、前記第7の電極
が第2の主面に設けられている時には第4、第8の電極
を共通接続すると共に第6、第10の電極を共通接続し
てそれらの共通部分から差動検出により検出信号を取り
出すようにしているため、駆動効率が向上し検出感度が
高くなるばかりか、検出信号を取り出すための電極に混
入する不要な信号成分としての駆動信号によってもたら
された結合容量成分がキャンセルされるという作用を有
する。
【0040】請求項31に記載の発明は、請求項1及至
30に記載の発明において、第1、第2の主面上に設け
られた電極は、音叉基部の表面上に延長されているた
め、電極面積が増加しさらなる駆動効率の向上又は検出
感度の向上が図れるという作用を有する。
【0041】請求項32に記載の発明は、請求項1、3
〜9、11〜13、15〜29に記載の発明において、
外側面に設けられた電極は、音叉基部の表面上に延長さ
れているため、電極面積が増加しさらなる駆動効率の向
上又は検出感度の向上が図れるという作用を有する。
【0042】以下、本発明の実施の形態について、図1
から図14を用いて説明する。
【0043】(実施の形態1)図1は本発明の角速度セ
ンサの実施の形態1における音叉振動子を第1の主面側
からみた斜視図、図2は同音叉振動子を第2の主面側か
らみた斜視図、図3は同角速度センサの音叉アームに対
する電極配置を示す模式図、図4は同角速度センサの電
気回路の一例を示すブロック図である。図1、図2にお
いて、20a,20bは振動部分であるアームで、これ
らは固定部分である基部20cにより連結されて振動子
20を形成している。同じく30a,30bは振動部分
であるアームで、これらは固定部分である基部30cに
より連結されて振動子30を形成している。これらの振
動子20,30は水晶等の単結晶圧電材料から構成さ
れ、両者は直接接合により一体化され、一種のバイモル
フ構造をした音叉振動子10を構成しており、音叉アー
ム10a,10bと音叉基部10cを有している。直接
接合は被着体の表面を十分に平滑にして親水化処理後に
水酸基を吸着させて被着体を重ねあわせて熱処理を施す
事により、界面から水酸基や水素が離脱して被着体が接
合され、一体構造と同等の接合状態を得るものである。
【0044】この時、振動子20は紙面に対して左方向
の結晶軸方向で、振動子30はそれを反転させた紙面に
対して右方向の結晶軸方向で接合されている。すなわ
ち、振動子20,30はその主面方向において圧電現象
を生ずる結晶軸方向(X軸方向)が互いに逆方向となる
ように接合されている。
【0045】このような音叉振動子10の構造におい
て、1〜8は電極で、1,2,5はそれぞれ音叉アーム
10aの第1の主面、第2の主面、音叉アーム10bの
第1の主面に設けられた駆動電極であり、音叉アーム1
0a,10bのほぼ全長にわたり配置されており、これ
らはまず素子素材上にCr等がスパッタもしくは蒸着さ
れた上にAu,Ag,Al等がスパッタもしくは蒸着さ
れて形成されている。また、音叉振動子10の音叉基部
10cにおいては、これらの電極の導出部および引き出
し電極パッドが形成されている。この時、電極の配線パ
ターンの導出部分は音叉振動子10の音叉基部10cに
おいて音叉振動子10の音叉アーム10a,10bに形
成された電極より細く形成することにより、電極の導出
部間を広げて配置することができ、電極間の結合容量成
分を極小にすることが可能である。
【0046】本実施の形態1において、6は音叉アーム
10bの第2の主面に設けられたモニタ電極、3,8は
音叉アーム10a,10bの外側面に設けられた検出電
極であり、これらは共通接続されている。また、4,7
は音叉アーム10a,10bの内側面に設けられた検出
電極であり、これらも共通接続されている。そして、音
叉基部10cの第1の主面に検出電極4,7,3,8用
の引き出し電極パッド15および16、その導出部15
a,16aをパターン配線し、駆動電極1,2,5用の
引き出し電極パッド11,12,13およびその導出部
11a,12a,13aをパターン配線し、かつモニタ
電極6用の引き出し電極パッド14およびその電極パッ
ド14aがパターン配線されている。なお、第2の主面
の駆動電極2、モニタ電極6および側面の検出電極3,
8からの引き出し電極パッド13,14,16への導出
部13a,14a,16aは音叉基部10cの第2の主
面、側面にパターン配線し、第1の主面側に引き回す構
成としている。図3に本実施の形態1における電極配置
を示す。
【0047】次に、本実施の形態1における角速度セン
サの動作を説明する。今、仮に駆動電極1並びに駆動電
極2及び駆動電極5に駆動電源9から180度位相の異
なる交流信号が供給され、音叉アーム10a,10bが
図3における左右方向(主面方向)に振動するものとす
る。図3において、実線の矢印は水晶の結晶軸(電気
軸)、一点鎖線の矢印は電界の向きを示す。
【0048】上記動作について詳細に説明すると、ある
時点において、仮に駆動電極1並びに駆動電極2及び駆
動電極5との間に駆動電源9より交流信号が加えられ、
駆動電極1には正電界、駆動電極2と駆動電極5には負
電界が印加されたとする。その結果、音叉アーム10a
の幅方向の中心より左半分は電気軸または分極方向に対
して同一方向の電界が印加されるので、左音叉アーム1
0aの幅方向の中心より左半分は伸び、逆に音叉アーム
10aの幅方向の中心より右半分においては電気軸また
は分極方向に対して逆方向の電界が印加されるので縮む
作用が起こり、音叉アーム10aは図3において内側
(右側)に屈曲することになる。しかし、次の時点、つ
まり駆動電源9から供給される信号が反転すれば今度は
逆に音叉アーム10aは図3において外側(左側)に屈
曲し、これらの繰り返しにより共振振動するのである。
【0049】また、音叉アーム10bは、音叉アーム1
0aの動きとは逆に音叉アーム10bの幅方向の中心よ
り左半分は電気軸または分極方向に対して逆方向の電界
が印加されるので右アーム10bの幅方向の中心より左
半分は縮み、逆に音叉アーム10bの幅方向の中心より
右半分においては電気軸または分極方向に対して同一方
向の電界が印加されるので伸長作用が起こり、音叉アー
ム10bは図3において内側(左側)に屈曲することに
なる。しかし、次の時点、つまり駆動電源9から供給さ
れる信号が反転すれば今度は逆に音叉アーム10bは図
3において外側(右側)に屈曲し、これらの繰り返しに
より共振振動するのである。
【0050】このような共振振動状態において、角速度
ΩがY軸回りに加えられると、コリオリの原理により両
方の音叉アーム10a,10bは、振動方向(X軸方
向)に対して垂直な方向(Z軸方向)に力が発生して厚
み方向にたわむ。その結果、そのたわみの程度に応じて
角速度信号として検出電極3、検出電極4、検出電極
7、検出電極8に電荷が発生し、その電荷は共通接続さ
れたS+,S-を介して出力される。この動作においても
具体的に説明すると、例えば、今、角速度が加わり、コ
リオリの力によって音叉アーム10aが図3において紙
面の上側にたわみ、音叉アーム10bが紙面の下側にた
わむとすると、音叉アーム10aの厚み方向の中心より
下側は伸びるので電気軸または分極方向に対して同一方
向に電荷が発生し、逆に音叉アーム10aの厚み方向の
中心より上側は縮むことになるので、電気軸または分極
方向に対して逆方向に電荷が発生する。またこの時、音
叉アーム10bは音叉アーム10aとは逆に、音叉アー
ム10bの厚み方向の中心より下側は縮むので電気軸ま
たは分極方向に対して逆方向に電荷が発生し、逆に音叉
アーム10bの厚み方向の中心より上側は伸びることに
なるので、電気軸または分極方向に対して同一方向に電
荷が発生する。したがって、この状態においては、共通
接続されているS+には正の電荷が、S-には負の電荷が
発生することになるので、これを検出することにより角
速度を検知することができるのである。また、コリオリ
の力によって今度は図3において音叉アーム10aが下
側にたわみ、音叉アーム10bが上側にたわむとする
と、上記とは全く逆の電荷が両音叉アームから発生する
ので、共通接続されているにはS+には負の電荷が、S-
には正の電荷が発生することになり、これを検出するこ
とにより角速度を検知することができるのである。
【0051】図4は、角速度センサの電気回路の一例を
示すブロック図であるが、先ず駆動回路について説明す
る。駆動回路においては、カレントアンプ回路40と、
比較回路41と、AGC回路42と、インバータ回路4
3で自励式発振器として構成されている。今、音叉振動
子10のモニタ電極6には振幅に応じた電荷が発生す
る。この電荷をカレントアンプ40で検出し、この検出
電荷と振幅を一定にするために予め定められた所定の値
とを比較回路41で比較する。例えば比較した値が所定
の値より大きければAGC回路42は振幅レベルを低く
するように駆動電極1とインバータ回路43を介して駆
動電極2および駆動電極5に正弦波が印加される。ま
た、逆に比較した値が所定の値より小さければAGC回
路42は振幅レベルを高くするように駆動電極1とイン
バータ回路43を介して駆動電極2および駆動電極5に
正弦波が印加される。これを繰り返すことによって音叉
振動子10の振幅を一定に制御し、振動する。
【0052】次に、検出回路においては、角速度が加わ
ると先のコリオリの力が発生して音叉振動子10の検出
電極3,4と7,8に極性の異なる角速度と比例した電
荷がそれぞれ発生する。これらの電荷を差動増幅回路4
4にそれぞれ入力し、位相シフト回路45で90°位相
を進ませた後、先の駆動回路のカレントアンプ40を介
した信号が加えられる同期検波器46にて同期検波を行
い、角速度信号のみを検出する。この時、検出回路にお
いては、各検出電極3,4,7,8で駆動振動により検
出電極への信号成分(不要信号成分)が発生した場合、
検出電極3,4には駆動電極1,2からの位置が対称で
あるためそれぞれ同じ大きさの逆位相の不要信号成分が
発生しそれぞれの検出電極3,4内で相殺され、かつ検
出電極7,8には駆動電極5からの位置が対称であるた
め同じ大きさの同位相不要信号成分が発生するので、差
動増幅回路44で受けることによってキャンセルするこ
とができる。そして、同期検波された検出信号をLPF
回路47にてDC変換し、DC成分として角速度信号を
検知する。
【0053】本実施の形態1の構成によると従来例の構
成と比較して駆動電圧を印加するための電極の数が増加
しているため、駆動効率が1.5倍と向上する。
【0054】本実施の形態においては、他方の音叉アー
ム10bの第1、第2の主面にそれぞれ駆動電極5、モ
ニタ電極6を設けた構成について説明してきたが、駆動
電極5とモニタ電極6の配置を互いに入れ替え新たに設
けた駆動電極に加える信号の極性を本実施の形態と逆位
相とする構成としても構わない。
【0055】本実施の形態においては、一方の音叉アー
ム10aの外側面、内側面に検出電極3、検出電極4を
設けた構成について説明してきたが、検出電極3、検出
電極4はグランド電極とすることも考えられる。
【0056】なお、本実施の形態においては、角速度の
検出に関して詳述してきたが、音叉アーム10a,10
bのZ軸方向に加速度が加わった時には検出電極3,
4,7,8によりその影響が軽減又はキャンセルされ
る。
【0057】(実施の形態2)図5に本発明の実施の形
態2における角速度センサの音叉アームに対する電極配
置の模式図を示す。図5において図1、図2、図3、図
4と同一構成部分に関しては同一番号を付して詳細な説
明は省略し、異なる部分についてのみ詳述する。図5に
おいて、50は他方の音叉アーム10bの第1の主面の
外側面側寄りに設けた駆動電極、51は他方の音叉アー
ム10bの第2の主面の外側面側寄りに設けた駆動電
極、52は他方の音叉アーム10bの第1の主面の内側
面側寄りに設けたモニタ電極、53は他方の音叉アーム
10bの第2の主面の内側面側寄りに設けたモニタ電極
である。
【0058】次に、本実施の形態2における角速度セン
サの動作を説明する。今、駆動電極1と駆動電極51、
駆動電極2と駆動電極50に駆動電源9から180度位
相の異なる交流信号が供給されると、所定の音叉振動を
する。
【0059】本実施の形態2の構成によると従来例の構
成と比較して駆動電圧を印加するための電極の数が増加
しているため、駆動効率が1.7倍と向上する。
【0060】また、本実施の形態の構成により検出電極
に混入する不要な信号成分としての駆動信号によっても
たらされた結合容量成分がキャンセルされる。
【0061】本実施の形態においては、駆動電極51を
第2の主面上において、外側面側に設け、モニタ電極5
3を内側面側に設けた構成について説明してきたが、駆
動電極51とモニタ電極53の配置を互いに入れ換えた
構成とすることも考えられる。
【0062】また、本実施の形態においては、他方の音
叉アーム10bの第1の主面の内側面側にモニタ電極5
2を設け、第2の主面の内側面側にモニタ電極53を設
ける構成について説明してきたが、モニタ電極52また
はモニタ電極53のいずれかをグランド電極とすること
も考えられる。
【0063】(実施の形態3)図6に本発明の実施の形
態3における角速度センサの音叉アームに対する電極配
置の模式図を示す。図6において図1、図2、図3、図
4と同一構成部分に関しては同一番号を付して詳細な説
明は省略し、異なる部分についてのみ詳述する。図6に
おいて、54は一方の音叉アーム10aの外側面の面上
に第1の主面に近い側に設けた駆動電極、55は一方の
音叉アーム10aの外側面の面上に第2の主面に近い側
に設けた駆動電極である。
【0064】次に、本実施の形態3における角速度セン
サの動作を説明する。今、駆動電極1と駆動電極55、
駆動電極2と駆動電極5と駆動電極54に駆動電源9か
ら180度位相の異なる交流信号が供給されると所定の
音叉振動をする。
【0065】本実施の形態3の構成によると従来例の構
成と比較して駆動電圧を印加するための電極の数が増加
すると共に一方の音叉アーム10aの外側面に近い側に
おいては電界強度が増加しているため、駆動効率が2.
5倍と向上する。
【0066】また、本実施の形態の構成により検出電極
に混入する不要な信号成分としての駆動信号によっても
たらされた結合容量成分がキャンセルされる。
【0067】本実施の形態においては、他方の音叉アー
ム10bの第1、第2の主面にそれぞれ駆動電極5、モ
ニタ電極6を設けた構成について説明してきたが、駆動
電極5とモニタ電極6の配置を互いに入れ替え新たに設
けた駆動電極に加える信号の極性を本実施の形態と逆位
相とする構成としても構わない。
【0068】また、本実施の形態においては、一方の音
叉アーム10aの外側面に駆動電極54,55、内側面
に検出電極4を設けた構成について説明してきたが、駆
動電極54,55と検出電極4の配置を互いに入れ換え
ても構わない。
【0069】本実施の形態においては、一方の音叉アー
ム10aの内側面に検出電極4を設けた構成について説
明してきたが、検出電極4はグランド電極とする構成も
考えられる。
【0070】また、本実施の形態においては、他方の音
叉アーム10bの第1の主面に駆動電極5を設けた構成
について説明してきたが、駆動電極5はグランド電極と
することも考えられ、従来例の構成と比較して駆動効率
が2.0倍となるばかりか、検出電極7,8に対して駆
動電極1,2の距離がそれぞれ等しいのでそれぞれの検
出電極7,8上での不要な結合容量成分は相殺されノイ
ズの影響を排除できる。
【0071】(実施の形態4)図7に本発明の実施の形
態4における角速度センサの音叉アームに対する電極配
置の模式図を示す。図7において図6と同一構成部分に
関しては同一番号を付して詳細な説明は省略し、異なる
部分についてのみ詳述する。図7において、56は一方
の音叉アーム10aの内側面上の第1の主面に近い側に
設けた駆動電極、57は一方の音叉アーム10aの内側
面上の第2の主面に近い側に設けた駆動電極である。
【0072】次に、本実施の形態4における角速度セン
サの動作を説明する。今、駆動電極1と駆動電極55と
駆動電極57、駆動電極2と駆動電極5と駆動電極54
と駆動電極56に駆動電源9から180度位相の異なる
交流信号が供給されると所定の振動をする。
【0073】本実施の形態4の構成によると従来例の構
成と比較して駆動電圧を印加するための電極の数が増加
すると共に一方の音叉アーム10aに加わる駆動のため
の電界強度が一段と増加しているため、駆動効率が3.
2倍と向上する。
【0074】また、本実施の形態の構成により検出電極
に混入する不要な信号成分としての駆動信号によっても
たらされた結合容量成分がキャンセルされる。
【0075】本実施の形態においては、他方の音叉アー
ム10bの第1、第2の主面にそれぞれ駆動電極5、モ
ニタ電極6を設けた構成について説明してきたが、駆動
電極5とモニタ電極6の配置を互いに入れ替え新たに設
けた駆動電極に加える信号の極性を本実施の形態と逆位
相とする構成としても構わない。
【0076】また、本実施の形態においては、他方の音
叉アーム10bの第1の主面に駆動電極5を設けた構成
について説明してきたが、駆動電極5をグランド電極と
することも考えられ、従来例の構成と比較して駆動効率
が2.7倍となるばかりか、検出電極7,8に対して駆
動電極1,2の距離がそれぞれ等しいのでそれぞれの検
出電極7,8上での不要な結合容量成分は相殺されノイ
ズの影響を排除できる。
【0077】(実施の形態5)図8に本発明の実施の形
態5における角速度センサの音叉アームに対する電極配
置の模式図を示す。図8において図5、図6と同一構成
部分に関しては同一番号を付して詳細な説明は省略し、
異なる部分についてのみ詳述する。図8において、58
は一方の音叉アーム10aの第1の主面の外側面側寄り
に設けた駆動電極、59は一方の音叉アーム10aの第
2の主面の外側面側寄りに設けた駆動電極、60は一方
の音叉アーム10aの第1の主面の内側面側寄りに設け
たモニタ電極、61は一方の音叉アーム10aの第2の
主面の内側面側寄りに設けたモニタ電極、62は他方の
音叉アーム10bの外側面上の第1の主面に近い側に設
けた駆動電極、63は他方の音叉アーム10bの外側面
上の第2の主面に近い側に設けた駆動電極である。
【0078】次に、本実施の形態5における角速度セン
サの動作を説明する。今、駆動電極58と駆動電極55
と駆動電極62と駆動電極51、駆動電極59と駆動電
極54と駆動電極50と駆動電極63に駆動電源9から
180度位相の異なる交流信号が供給されると所定の音
叉振動をする。
【0079】本実施の形態5の構成によると従来の構成
と比較して図8に示すように両音叉アーム10a,10
bの外側面に近い側においては電界強度が一段と増加し
ているため、駆動効率が3.4倍と向上するばかりか、
モニタ電極の増加によりモニタ電荷が増加しAGC回路
42への入力信号に対するノイズの割合を低減すること
ができる。
【0080】また、本実施の形態においては、各音叉ア
ーム10a,10b内で駆動電極58,54,55,5
9,50,62,63,51と検出電極4,7との距離
が離れており、共通接続した検出電極4,7に不要な結
合容量成分が及ぼす影響が小さくなるばかりか、両音叉
アーム10a,10bに設けられた駆動電極58,5
4,55,59,50,62,63,51から微弱な電
界が検出電極4,7に加わった場合でもそれぞれの検出
電極4,7内で不要な結合容量成分が相殺される。
【0081】本実施の形態においては、一方の音叉アー
ム10aの外側面に駆動電極54,55、内側面に検出
電極4、第1の主面に駆動電極58、モニタ電極60、
第2の主面に駆動電極59、モニタ電極61を設けた構
成について説明してきたが、駆動電極54,55と検出
電極4の配置を互いに入れ換え、かつ、駆動電極58と
モニタ電極60の配置を互いに入れ換え、さらに、駆動
電極59とモニタ電極61の配置を互いに入れ換えた構
成としても構わない。この場合には検出電極4,7から
差動検出により角速度を検出する。
【0082】また、本実施の形態においては、他方の音
叉アーム10bの外側面に駆動電極62,63、内側面
に検出電極7、第1の主面に駆動電極50、モニタ電極
52、第2の主面に駆動電極51、モニタ電極53を設
けた構成について説明してきたが、駆動電極62,63
と検出電極7の配置を互いに入れ換え、かつ、駆動電極
50とモニタ電極52の配置を互いに入れ換え、かつ、
駆動電極51とモニタ電極53の配置を互いに入れ換え
た構成としても構わない。この場合にも検出電極4,7
から差動検出により角速度を検出する。
【0083】本実施の形態においては、一方の音叉アー
ム10aの外側面に駆動電極54,55、内側面に検出
電極4、第1の主面に駆動電極58、モニタ電極60、
第2の主面に駆動電圧59、モニタ電極61、他方の音
叉アーム10bの外側面に駆動電極62,63、内側面
に検出電極7、第1の主面に駆動電極50、モニタ電極
52、第2の主面に駆動電極51、モニタ電極53を設
けた構成について説明してきたが、駆動電極54,55
と検出電極4の配置を互いに入れ換え、かつ、駆動電極
58とモニタ電極60の配置を互いに入れ換え、かつ、
駆動電極59とモニタ電極61の配置を互いに入れ換
え、かつ、駆動電極62,63と検出電極7の配置を互
いに入れ換え、かつ、駆動電極50とモニタ電極52の
配置を互いに入れ換え、かつ、駆動電極51とモニタ電
極53の配置を互いに入れ換えた構成としても構わな
い。この場合は、本実施の形態5と同様に検出電極4,
7を共通接続し、角速度を検出すればよい。
【0084】本実施の形態においては、一方の音叉アー
ム10aの第1、第2の主面にモニタ電極60,61、
他方のアーム10bの第1、第2の主面にモニタ電極5
2,53を設けた構成について説明してきたが、モニタ
電極52,53,60,61のうち2つをモニタ電極と
し、残りの電極をグランド電極とすることも考えられ
る。この構成によると駆動電極と検出電極の間にグラン
ド電極が配置されるため、駆動電極から検出電極への不
要な結合容量成分の混入を低減できる。
【0085】(実施の形態6)図9に本発明の実施の形
態6における角速度センサの音叉アームに対する電極配
置の模式図を示す。図9において図3、図8と同一構成
部分に関しては同一番号を付して詳細な説明は省略し、
異なる部分についてのみ詳述する。
【0086】次に、本実施の形態6における角速度セン
サの動作を説明する。今、駆動電極1と駆動電極55と
駆動電極62と駆動電極51、駆動電極52と駆動電極
54と駆動電極50と駆動電極63に駆動電源9から1
80度位相の異なる交流信号が供給されると所定の音叉
振動をする。
【0087】本実施の形態6の構成によると従来の構成
と比較して図9に示すように両音叉アーム10a,10
bの外側面に近い側においては電界強度が一段と増加し
ているため、駆動効率が3.7倍と向上する。
【0088】また、一方の音叉アーム10aの検出電極
4に混入する不要な信号成分としての駆動信号によって
もたらされた結合容量成分はキャンセルされる。さらに
他方の音叉アーム10b内で駆動電極50,51,6
2,63と検出電極7との距離が離れているため、検出
電極7に不要な結合容量成分が及ぼす影響が小さくなる
ばかりか、駆動電極50,51,62,63から微弱な
電界が検出電極7に加わった場合でも検出電極7内で不
要な結合容量成分が相殺される。
【0089】本実施の形態においては、一方の音叉アー
ム10aの外側面に駆動電極54,55、内側面に検出
電極4、第1の主面に駆動電極1、第2の主面に駆動電
極2を設けた構成について説明してきたが、駆動電極5
4,55と検出電極4の配置を互いに入れ換えた構成と
しても構わない。この場合には検出電極4,7から差動
検出により角速度を検出する。
【0090】また、本実施の形態においては、他方の音
叉アーム10bの外側面に駆動電極62,63、内側面
に検出電極7、第1の主面に駆動電極50、モニタ電極
52、第2の主面に駆動電極51、モニタ電極53を設
けた構成について説明してきたが、駆動電極62,63
と検出電極7の配置を互いに入れ換え、かつ、駆動電極
50とモニタ電極52の配置を互いに入れ換え、かつ、
駆動電極51とモニタ電極53の配置を互いに入れ換え
た構成としても構わない。この場合にも検出電極4,7
から差動検出による角速度を検出する。
【0091】本実施の形態においては、一方の音叉アー
ム10aの外側面に駆動電極54,55、内側面に検出
電極4、第1の主面に駆動電極1、第2の主面に駆動電
極2、他方の音叉アーム10bの外側面に駆動電極6
2,63、内側面に検出電極7、第1の主面に駆動電極
50、モニタ電極52、第2の主面に駆動電極51、モ
ニタ電極53を設けた構成について説明してきたが、駆
動電極54,55と検出電極4の配置を互いに入れ換
え、かつ、駆動電極62,63と検出電極7の配置を互
いに入れ換え、かつ、駆動電極50とモニタ電極52の
配置を互いに入れ換え、かつ、駆動電極51とモニタ電
極53の配置を互いに入れ換えた構成としても構わな
い。この場合には、本実施の形態6と同様に検出電極
4,7を共通接続し、角速度を検出すればよい。
【0092】(実施の形態7)図10に本発明の実施の
形態7における角速度センサの音叉アームに対する電極
配置の模式図を示す。図10において図7、図9と同一
構成部分に関しては同一番号を付して詳細な説明は省略
し、異なる部分についてのみ詳述する。図10におい
て、64は他方の音叉アーム10bの内側面上の第1の
主面に近い側に設けた駆動電極、65は他方の音叉アー
ム10bの内側面上の第2の主面に近い側に設けた検出
電極、71は一方の音叉アーム10aの外側面上の第2
の主面に近い側に設けた検出電極、72は一方の音叉ア
ーム10aの内側面上の第2の主面に近い側に設けた検
出電極、73は他方の音叉アーム10bの外側面上の第
2の主面に近い側に設けた検出電極である。
【0093】次に、本実施の形態7における角速度セン
サの動作を説明する。今、駆動電極1と駆動電極64と
駆動電極62、駆動電極2と駆動電極5と駆動電極54
と駆動電極56に駆動電源9から180度位相の異なる
交流信号が供給されると所定の音叉振動をする。
【0094】本実施の形態7の構成によると従来の構成
と比較して駆動電圧を印加するための電極の数が増加す
ると共に両音叉アーム10a,10bの第1の主面に近
い側においては電界強度が一段と増加しているため、駆
動効率が3.2倍と向上する。
【0095】また、本実施の形態の構成により検出電極
に混入する不要な信号成分としての駆動信号によっても
たらされた結合容量成分がキャンセルされる。
【0096】(実施の形態8)図11及び図13並びに
図12及び図14に本発明の実施の形態8における角速
度センサの音叉振動子を第1、第2の主面からそれぞれ
みた斜視図を示す。図11、図12、図13、図14に
おいて図1、図2、図3と同一構成部分に関しては同一
番号を付して詳細な説明は省略し、異なる部分について
のみ詳述する。図11において、1aは一方の音叉アー
ム10aの第1の主面上に設けられた駆動電極1を基部
20c内にまで延長した電極部分、5aは同じく他方の
音叉アーム10bの第1の主面上に設けられた駆動電極
5を基部20c内にまで延長した電極部分、図12にお
いて、2aは一方の音叉アーム10aの第2の主面上に
設けられた駆動電極2を基部30c内にまで延長した電
極部分、6aは他方の音叉アーム10bの第2の主面上
に設けられたモニタ電極を基部30c内にまで延長した
電極部分である。
【0097】本実施の形態8の構成によると従来の構成
と比較して音叉基部10cにまで電極が延長されている
ので電極面積が増加し、駆動効率が向上する。
【0098】また図13、図14に示すように、8aは
他方の音叉アーム10bの外側面に設けられた検出電極
8を音叉基部10c内にまで延長した電極部分、3aは
一方の音叉アーム10aの外側面に設けられた検出電極
3を音叉基部10c内にまで延長した電極部分である。
【0099】本実施の形態8の構成によると従来の構成
と比較して音叉基部10cにまで電極が延長されている
ので電極面積が増加し、検出効率が向上する。
【0100】本実施の形態においては、各音叉アーム1
0a,10bの各面上から音叉基部10cに向かって一
面の電極が延出した例について説明したが、これに特定
されるものでなく、例えば実施の形態2ないし7に示す
ような分割された電極が音叉基部10cに延出する等、
様々な構成が考えられる。
【0101】
【発明の効果】以上のように本発明は、単結晶圧電材料
からなる少なくとも2本のアームと前記アームを連結す
る少なくとも1つの基部から構成される第1の振動子
と、前記第1の振動子とほぼ相似形で単結晶圧電材料か
ら構成された第2の振動子とを含み、前記第1の振動子
と前記第2の振動子は前記各振動子の幅方向において互
いに逆極性の圧電現象を生ずる結晶軸方向でかつ厚み方
向に直接接合して一体化してなり、少なくとも2本の音
叉アームと少なくとも1つの音叉基部を有するように構
成した音叉振動子と、前記音叉振動子の一方の音叉アー
ムの第1、第2の主面、外側面、内側面にそれぞれ設け
られた第1、第2、第3、第4の電極と、前記音叉振動
子の他方の音叉アームの第1の主面又は第2の主面のい
ずれか一方に設けられた第5の電極と前記音叉振動子の
他方の音叉アームの内側面、外側面にそれぞれ設けられ
た第6、第7の電極とを備え、前記第5の電極が第1の
主面に設けられている時は前記第2、第5の電極は互い
に同一極性でありかつ前記第1の電極は前記第2、第5
の電極に対して互いに逆極性となるように駆動電圧が印
加され、前記第5の電極が第2の主面に設けられている
時は前記第2、第5の電極は互いに逆極性でありかつ前
記第1の電極と前記第5の電極は互いに同一極性となる
ように駆動電圧が印加される構成としているため、駆動
電圧を印加するための電極の数が増加し駆動効率が向上
した角速度センサが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の角速度センサの実施の形態1における
音叉振動子を第1の主面側からみた斜視図
【図2】同音叉振動子を第2の主面側からみた斜視図
【図3】同角速度センサの音叉アームに対する電極配置
を示す模式図
【図4】同角速度センサの電気回路の一例を示すブロッ
ク図
【図5】本発明の角速度センサの実施の形態2における
音叉アームに対する電極配置を示す模式図
【図6】本発明の角速度センサの実施の形態3における
音叉アームに対する電極配置を示す模式図
【図7】本発明の角速度センサの実施の形態4における
音叉アームに対する電極配置を示す模式図
【図8】本発明の角速度センサの実施の形態5における
音叉アームに対する電極配置を示す模式図
【図9】本発明の角速度センサの実施の形態6における
音叉アームに対する電極配置を示す模式図
【図10】本発明の角速度センサの実施の形態7におけ
る音叉アームに対する電極配置を示す模式図
【図11】本発明の角速度センサの実施の形態8におけ
る音叉振動子を第1の主面側からみた斜視図
【図12】同第2の主面側からみた斜視図
【図13】同第1の主面側からみた斜視図
【図14】同第2の主面側からみた斜視図
【図15】従来の角速度センサの音叉アームに対する電
極配置を示す模式図
【符号の説明】
1,2,5,50,51,54,55,56,57,5
8,59,62,63,64 駆動電極 3,4,7,8,65,71,72,73 検出電極 6,52,53,60,61 モニタ電極 1a,2a,3a,5a,6a,8a 基部内に延長し
た電極部分 9 駆動電源 10 音叉振動子 10a,10b 音叉アーム 10c 音叉基部 20,30 振動子 20a,20b,30a,30b アーム 20c,30c 基部 11,12,13,14,15,16 電極パッド 11a,12a,13a,14a,15a,16a 導
出部 40 カレントアンプ回路 41 比較回路 42 AGC回路 43 インバータ回路 44 差動増幅回路 45 位相シフト回路 46 同期検波器 47 LPF回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大内 智 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 湯河 潤一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 2F105 AA01 AA02 AA03 AA06 AA08 AA10 BB20 CC01 CC04 CD02 CD05 CD11 CD13

Claims (32)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 単結晶圧電材料からなる少なくとも2本
    のアームと前記アームを連結する少なくとも1つの基部
    から構成される第1の振動子と、前記第1の振動子とほ
    ぼ相似形で単結晶圧電材料から構成された第2の振動子
    とを含み、前記第1の振動子と前記第2の振動子は前記
    各振動子の幅方向において互いに逆極性の圧電現象を生
    ずる結晶軸方向でかつ厚み方向に直接接合して一体化し
    てなり、少なくとも2本の音叉アームと少なくとも1つ
    の音叉基部を有するように構成した音叉振動子と、 前記音叉振動子の一方の音叉アームの第1、第2の主
    面、外側面、内側面にそれぞれ設けられた第1、第2、
    第3、第4の電極と、前記音叉振動子の他方の音叉アー
    ムの第1の主面又は第2の主面のいずれか一方に設けら
    れた第5の電極と前記音叉振動子の他方の音叉アームの
    内側面、外側面にそれぞれ設けられた第6、第7の電極
    とを備え、前記第5の電極が第1の主面に設けられてい
    る時は前記第2、第5の電極は互いに同一極性でありか
    つ前記第1の電極は前記第2、第5の電極に対して互い
    に逆極性となるように駆動電圧が印加され、前記第5の
    電極が第2の主面に設けられている時は前記第2、第5
    の電極は互いに逆極性でありかつ前記第1の電極と前記
    第5の電極は互いに同一極性となるように駆動電圧が印
    加される構成とした角速度センサ。
  2. 【請求項2】 第3の電極と第7の電極とを共通接続す
    ると共に第4の電極と第6の電極とを共通接続してそれ
    らの共通部分から差動検出により検出信号を取り出すよ
    うにした請求項1に記載の角速度センサ。
  3. 【請求項3】 単結晶圧電材料からなる少なくとも2本
    のアームと前記アームを連結する少なくとも1つの基部
    から構成される第1の振動子と、前記第1の振動子とほ
    ぼ相似形で単結晶圧電材料から構成された第2の振動子
    とを含み、前記第1の振動子と前記第2の振動子は前記
    各振動子の幅方向において互いに逆極性の圧電現象を生
    ずる結晶軸方向でかつ厚み方向に直接接合して一体化し
    てなり、少なくとも2本の音叉アームと少なくとも1つ
    の音叉基部を有するように構成した音叉振動子と、 前記音叉振動子の一方の音叉アームの第1、第2の主
    面、外側面、内側面にそれぞれ設けられた第1、第2、
    第3、第4の電極と、 前記音叉振動子の他方の音叉アームの第1、第2の主面
    上の外側面寄り又は内側面寄りにそれぞれ設けられた第
    5、第6の電極と、他方の音叉アームの側面に設けられ
    た第7の電極とを備え、前記第5、第6の電極が外側面
    寄りに設けられている時には前記第7の電極を外側面に
    設け、第5、第6の電極が内側面寄りに設けられている
    時には前記第7の電極を内側面に設け、前記第1、第6
    の電極は互いに同一の極性でありかつ前記第2、第5の
    電極は前記第1、第6の電極に対して互いに逆極性とな
    るように駆動電圧が印加される構成とした角速度セン
    サ。
  4. 【請求項4】 音叉振動子の他方の音叉アームの側面に
    設けられた第7の電極に対向する側面に第8の電極を設
    け、前記第7の電極が外側面に設けられている時には前
    記第8の電極と第4の電極とを共通接続すると共に第3
    の電極と第7の電極とを共通接続してそれらの共通部分
    から差動検出により検出信号を取り出し、前記第7の電
    極が内側面に設けられている時には前記第8の電極と第
    3の電極とを共通接続すると共に第4の電極と第7の電
    極とを共通接続してそれらの共通部分から差動検出によ
    り検出信号を取り出すようにした請求項3に記載の角速
    度センサ。
  5. 【請求項5】 単結晶圧電材料からなる少なくとも2本
    のアームと前記アームを連結する少なくとも1つの基部
    から構成される第1の振動子と、前記第1の振動子とほ
    ぼ相似形で単結晶圧電材料から構成された第2の振動子
    とを含み、前記第1の振動子と前記第2の振動子は前記
    各振動子の幅方向において互いに逆極性の圧電現象を生
    ずる結晶軸方向でかつ厚み方向に直接接合して一体化し
    てなり、少なくとも2本の音叉アームと少なくとも1つ
    の音叉基部を有するように構成した音叉振動子と、 前記音叉振動子の一方の音叉アームの第1、第2の主
    面、外側面、内側面にそれぞれ設けられた第1、第2、
    第3、第4の電極と、 前記音叉振動子の他方の音叉アームの第1、第2の主
    面、外側面、内側面にそれぞれ設けられた第5、第6、
    第7、第8の電極とを備え、前記第5の電極が外側面寄
    りに設けられた時は、前記第6の電極は内側面寄りに設
    けられ、前記第5の電極が内側面寄りに設けられた時
    は、前記第6の電極は外側面寄りに設けられ、前記第
    1、第6の電極は互いに同一の極性でありかつ前記第
    2、第5の電極は前記第1、第6の電極に対して互いに
    逆極性となるように駆動電圧が印加される構成とした角
    速度センサ。
  6. 【請求項6】 第3の電極と第4の電極から差動検出に
    より検出信号を取り出すようにした請求項5に記載の角
    速度センサ。
  7. 【請求項7】 単結晶圧電材料からなる少なくとも2本
    のアームと前記アームを連結する少なくとも1つの基部
    から構成される第1の振動子と、前記第1の振動子とほ
    ぼ相似形で単結晶圧電材料から構成された第2の振動子
    とを含み、前記第1の振動子と前記第2の振動子は前記
    各振動子の幅方向において互いに逆極性の圧電現象を生
    ずる結晶軸方向でかつ厚み方向に直接接合して一体化し
    てなり、少なくとも2本の音叉アームと少なくとも1つ
    の音叉基部を有するように構成した音叉振動子と、 前記音叉振動子の一方の音叉アームの第1、第2の主面
    にそれぞれ設けられた第1、第2の電極と、前記一方の
    音叉アームの外側面又は内側面のいずれか一方の面上で
    ありかつ前記第1の電極に近い側に設けられた第3の電
    極と前記第2の電極に近い側に設けられた第4の電極
    と、前記第3、第4の電極が設けられた面と対向する内
    側面または外側面のいずれか一方に設けられた第5の電
    極とを備え、 前記第1、第4の電極は互い電極に同一の極性でありか
    つ前記第2、第3の電極は前記第1、第4の電極に対し
    て互いに逆極性となるように駆動電圧が印加される構成
    とした角速度センサ。
  8. 【請求項8】 音叉振動子の他方の音叉アームの内側
    面、外側面に第6、第7の電極がそれぞれ設けられ、第
    5の電極が一方の音叉アームの内側面に設けられている
    時には、前記第6、第7の電極から差動検出により検出
    信号を取り出すか若しくは前記第5の電極と前記第6の
    電極を共通接続し、その共通部分と前記第7の電極から
    差動検出により検出信号を取り出し、前記第5の電極が
    一方の音叉アームの外側面に設けられている時には、前
    記第6、第7の電極から差動検出により検出信号を取り
    出すか若しくは前記第5の電極と前記第7の電極を共通
    接続し、その共通部分と前記第6の電極から差動検出に
    より検出信号を取り出すようにした請求項7に記載の角
    速度センサ。
  9. 【請求項9】 音叉振動子の他方の音叉アームの第1の
    主面又は第2の主面のいずれか一方に第6の電極を設
    け、前記他方の音叉アームの内側面、外側面にそれぞれ
    第7、第8の電極を設け、前記第6の電極が第1の主面
    に設けられている時は前記第6の電極と第1の電極とは
    互いに逆極性となるように駆動電圧が印加され、前記第
    6の電極が第2の主面に設けられている時は前記第6の
    電極と第1の電極とは互いに同一極性となるように駆動
    電圧が印加された請求項7に記載の角速度センサ。
  10. 【請求項10】 第5の電極が一方の音叉アームの内側
    面に設けられている時には、第7、第8の電極から差動
    検出により検出信号を取り出すか若しくは前記第5、第
    7の電極を共通接続し、その共通部分と前記第8の電極
    から差動検出により検出信号を取り出し、前記第5の電
    極が一方の音叉アームの外側面に設けられている時に
    は、前記第7、第8の電極から差動検出により検出信号
    を取り出すか若しくは前記第5、第8の電極を共通接続
    し、その共通部分と前記第7の電極から差動検出により
    検出信号を取り出すようにした請求項9に記載の角速度
    センサ。
  11. 【請求項11】 単結晶圧電材料からなる少なくとも2
    本のアームと前記アームを連結する少なくとも1つの基
    部から構成される第1の振動子と、前記第1の振動子と
    ほぼ相似形で単結晶圧電材料から構成された第2の振動
    子とを含み、前記第1の振動子と前記第2の振動子は前
    記各振動子の幅方向において互いに逆極性の圧電現象を
    生ずる結晶軸方向でかつ厚み方向に直接接合して一体化
    してなり、少なくとも2本の音叉アームと少なくとも1
    つの音叉基部を有するように構成した音叉振動子と、 前記音叉振動子の一方の音叉アームの第1、第2の主面
    にそれぞれ設けられた第1、第2の電極と、前記一方の
    音叉アームの外側面上でありかつ前記第1の電極、第2
    の電極に近い側にそれぞれ設けられた第3、第4の電極
    と、前記一方の音叉アームの内側面上でありかつ前記第
    1、第2の電極に近い側にそれぞれ設けられた第5、第
    6の電極とを備え、前記第1、第4、第6の電極は互い
    に同一の極性でありかつ前記第2、第3、第5の電極は
    前記第1、第4、第6の電極に対して互いに逆極性とな
    るように駆動電圧が印加される構成とした角速度セン
    サ。
  12. 【請求項12】 音叉振動子の他方の音叉アームの内側
    面、外側面に第7、第8の電極が設けられ、前記第7、
    第8の電極から差動検出により検出信号を取り出すよう
    にした請求項11に記載の角速度センサ。
  13. 【請求項13】 音叉振動子の他方の音叉アームの第1
    の主面又は第2の主面のいずれか一方に第7の電極を設
    け、前記他方の音叉アームの内側面、外側面にそれぞれ
    第8、第9の電極を設け、前記第7の電極が第1の主面
    に設けられている時は前記第7の電極は第1の電極に対
    して互いに逆極性となるように駆動電圧が印加され、前
    記第7の電極が第2の主面に設けられている時は前記第
    7の電極と第1の電極とは互いに同一極性となるように
    駆動電圧が印加された請求項11に記載の角速度セン
    サ。
  14. 【請求項14】 第8、第9の電極から差動検出により
    検出信号を取り出すようにした請求項13に記載の角速
    度センサ。
  15. 【請求項15】 単結晶圧電材料からなる少なくとも2
    本のアームと前記アームを連結する少なくとも1つの基
    部から構成される第1の振動子と、前記第1の振動子と
    ほぼ相似形で単結晶圧電材料から構成された第2の振動
    子とを含み、前記第1の振動子と前記第2の振動子は前
    記各振動子の幅方向において互いに逆極性の圧電現象を
    生ずる結晶軸方向でかつ厚み方向に直接接合して一体化
    してなり、少なくとも2本の音叉アームと少なくとも1
    つの音叉基部を有するように構成した音叉振動子と、 前記音叉振動子の一方の音叉アームの第1、第2の主面
    上の外側面寄りにそれぞれ設けられた第1、第2の電極
    と、前記音叉振動子の一方の音叉アームの外側面上にお
    いて第1、第2の主面寄りにそれぞれ設けられた第3、
    第4の電極と、前記音叉振動子の他方の音叉アームの第
    1、第2の主面上の外側面寄りに設けられた第5、第6
    の電極と、前記音叉振動子の他方の音叉アームの外側面
    上において第1、第2の主面寄りにそれぞれ設けられた
    第7、第8の電極とを備え、 前記第1、第4、第6、第7の電極は互いに同一極性で
    ありかつ前記第2、第3、第5、第8の電極は前記第
    1、第4、第6、第7の電極に対して互いに逆極性とな
    るように駆動電圧が印加される構成とした角速度セン
    サ。
  16. 【請求項16】 音叉振動子の両音叉アームの内側面に
    それぞれ電極を設け、前記両電極を共通接続して、この
    共通部分から検出信号を取り出すようにした請求項15
    に記載の角速度センサ。
  17. 【請求項17】 単結晶圧電材料からなる少なくとも2
    本のアームと前記アームを連結する少なくとも1つの基
    部から構成される第1の振動子と、前記第1の振動子と
    ほぼ相似形で単結晶圧電材料から構成された第2の振動
    子とを含み、前記第1の振動子と前記第2の振動子は前
    記各振動子の幅方向において互いに逆極性の圧電現象を
    生ずる結晶軸方向でかつ厚み方向に直接接合して一体化
    してなり、少なくとも2本の音叉アームと少なくとも1
    つの音叉基部を有するように構成した音叉振動子と、 前記音叉振動子の一方の音叉アームの第1、第2の主面
    上の内側面寄りにそれぞれ設けられた第1、第2の電極
    と、前記音叉振動子の一方の音叉アームの内側面上にお
    いて第1、第2の主面寄りにそれぞれ設けられた第3、
    第4の電極と、前記音叉振動子の他方の音叉アームの第
    1、第2の主面上の内側面寄りに設けられた第5、第6
    の電極と、前記音叉振動子の他方の音叉アームの内側面
    上において第1、第2の主面寄りにそれぞれ設けられた
    第7、第8の電極とを備え、 前記第1、第4、第6、第7の電極は互いに同一極性で
    ありかつ前記第2、第3、第5、第8の電極は前記第
    1、第4、第6、第7の電極に対して互いに逆極性とな
    るように駆動電圧が印加される構成とした角速度セン
    サ。
  18. 【請求項18】 音叉振動子の両音叉アームの外側面に
    それぞれ電極を設け、前記両電極を共通接続して、この
    共通部分から検出信号を取り出すようにした請求項17
    に記載の角速度センサ。
  19. 【請求項19】 単結晶圧電材料からなる少なくとも2
    本のアームと前記アームを連結する少なくとも1つの基
    部から構成される第1の振動子と、前記第1の振動子と
    ほぼ相似形で単結晶圧電材料から構成された第2の振動
    子とを含み、前記第1の振動子と前記第2の振動子は前
    記各振動子の幅方向において互いに逆極性の圧電現象を
    生ずる結晶軸方向でかつ厚み方向に直接接合して一体化
    してなり、少なくとも2本の音叉アームと少なくとも1
    つの音叉基部を有するように構成した音叉振動子と、 前記音叉振動子の一方の音叉アームの第1、第2の主面
    上の外側面寄りにそれぞれ設けられた第1、第2の電極
    と、前記音叉振動子の一方の音叉アームの外側面上にお
    いて第1、第2の主面寄りにそれぞれ設けられた第3、
    第4の電極と、前記音叉振動子の他方の音叉アームの第
    1、第2の主面上の内側面寄りに設けられた第5、第6
    の電極と、前記音叉振動子の他方の音叉アームの内側面
    上において第1、第2の主面寄りにそれぞれ設けられた
    第7、第8の電極とを備え、 前記第1、第4、第6、第7の電極は互いに同一極性で
    ありかつ前記第2、第3、第5、第8の電極は前記第
    1、第4、第6、第7の電極に対して互いに逆極性とな
    るように駆動電圧が印加される構成とした角速度セン
    サ。
  20. 【請求項20】 音叉振動子の一方の音叉アームの内側
    面に第9の電極を設けると共に他方の音叉アームの外側
    面に第10の電極を設け、前記第9、第10の電極から
    差動検出により検出信号を取り出すようにした請求項1
    9に記載の角速度センサ。
  21. 【請求項21】 単結晶圧電材料からなる少なくとも2
    本のアームと前記アームを連結する少なくとも1つの基
    部から構成される第1の振動子と、前記第1の振動子と
    ほぼ相似形で単結晶圧電材料から構成された第2の振動
    子とを含み、前記第1の振動子と前記第2の振動子は前
    記各振動子の幅方向において互いに逆極性の圧電現象を
    生ずる結晶軸方向でかつ厚み方向に直接接合して一体化
    してなり、少なくとも2本の音叉アームと少なくとも1
    つの音叉基部を有するように構成した音叉振動子と、 前記音叉振動子の一方の音叉アームの第1、第2の主面
    上の内側面寄りにそれぞれ設けられた第1、第2の電極
    と、前記音叉振動子の一方の音叉アームの内側面上にお
    いて第1、第2の主面寄りにそれぞれ設けられた第3、
    第4の電極と、前記音叉振動子の他方の音叉アームの第
    1、第2の主面上の外側面寄りに設けられた第5、第6
    の電極と、前記音叉振動子の他方の音叉アームの外側面
    上において第1、第2の主面寄りにそれぞれ設けられた
    第7、第8の電極とを備え、 前記第1、第4、第6、第7の電極は互いに同一極性で
    ありかつ前記第2、第3、第5、第8の電極は前記第
    1、第4、第6、第7の電極に対して互いに逆極性とな
    るように駆動電圧が印加される構成とした角速度セン
    サ。
  22. 【請求項22】 音叉振動子の一方の音叉アームの外側
    面に第9の電極を設けると共に他方の音叉アームの内側
    面に第10の電極を設け、前記第9、第10の電極から
    差動検出により検出信号を取り出すようにした請求項2
    1に記載の角速度センサ。
  23. 【請求項23】 音叉振動子の両方の音叉アームの第
    1、第2の主面上にそれぞれ設けた残余の4つの電極を
    モニタ電極とした請求項15及至22のいずれか1つに
    記載の角速度センサ。
  24. 【請求項24】 前記音叉振動子の一方の音叉アームの
    第1、第2の主面上にそれぞれ設けた残余の2つの電極
    はグランド電極とし、他方の音叉アームの第1、第2の
    主面上にそれぞれ設けた残余の2つの電極はモニタ電極
    とした請求項16、18、20、22のいずれか1つに
    記載の角速度センサ。
  25. 【請求項25】 単結晶圧電材料からなる少なくとも2
    本のアームと前記アームを連結する少なくとも1つの基
    部から構成される第1の振動子と、前記第1の振動子と
    ほぼ相似形で単結晶圧電材料から構成された第2の振動
    子とを含み、前記第1の振動子と前記第2の振動子は前
    記各振動子の幅方向において互いに逆極性の圧電現象を
    生ずる結晶軸方向でかつ厚み方向に直接接合して一体化
    してなり、少なくとも2本の音叉アームと少なくとも1
    つの音叉基部を有するように構成した音叉振動子と、 前記音叉振動子の一方の音叉アームの第1、第2の主面
    にそれぞれ設けられた第1、第2の電極と、前記一方の
    音叉アームの外側面又は内側面のいずれか一方の面上で
    ありかつ前記第1の電極に近い側に設けられた第3の電
    極と、前記第2の電極に近い側に設けられた第4の電極
    と、前記第3、第4の電極が設けられた面と対向する内
    側面または外側面に設けられた第5の電極と、前記音叉
    振動子の他方の音叉アームの第1、第2の主面上の外側
    面寄りにそれぞれ設けられた第6、第7の電極と、前記
    音叉振動子の他方の音叉アームの外側面上において前記
    第6、第7の電極寄りにそれぞれ設けられた第8、第9
    の電極とを備え、 前記第1、第4、第7、第8の電極は互いに同一極性で
    ありかつ前記第2、第3、第6、第9の電極は前記第
    1、第4、第7、第8の電極に対して互いに逆極性とな
    るように駆動電圧が印加される構成とした角速度セン
    サ。
  26. 【請求項26】 音叉振動子の他方の音叉アームの内側
    面に第10の電極を設けると共に他方の音叉アームの第
    1、第2の主面上にそれぞれ設けた残余の2つの電極を
    モニタ電極とし、第5の電極が一方の音叉アームの内側
    面に設けられている時には前記第5の電極と前記第10
    の電極とを共通接続して、この共通部分から検出信号を
    取り出し、前記第5の電極が一方の音叉アームの外側面
    に設けられている時には前記第5の電極と第10の電極
    から差動検出により検出信号を取り出すようにした請求
    項25に記載の角速度センサ。
  27. 【請求項27】 単結晶圧電材料からなる少なくとも2
    本のアームと前記アームを連結する少なくとも1つの基
    部から構成される第1の振動子と、前記第1の振動子と
    ほぼ相似形で単結晶圧電材料から構成された第2の振動
    子とを含み、前記第1の振動子と前記第2の振動子は前
    記各振動子の幅方向において互いに逆極性の圧電現象を
    生ずる結晶軸方向でかつ厚み方向に直接接合して一体化
    してなり、少なくとも2本の音叉アームと少なくとも1
    つの音叉基部を有するように構成した音叉振動子と、 前記音叉振動子の一方の音叉アームの第1、第2の主面
    にそれぞれ設けられた第1、第2の電極と、前記一方の
    音叉アームの外側面又は内側面のいずれか一方の面上で
    ありかつ前記第1の電極に近い側に設けられた第3の電
    極と、前記第2の電極に近い側に設けられた第4の電極
    と、前記第3、第4の電極が設けられた面と対向する内
    側面または外側面に設けられた第5の電極と、前記音叉
    振動子の他方の音叉アームの第1、第2の主面上の内側
    面寄りにそれぞれ設けられた第6、第7の電極と、前記
    音叉振動子の他方の音叉アームの内側面上において前記
    第6、第7の電極寄りにそれぞれ設けられた第8、第9
    の電極とを備え、 前記第1、第4、第7、第8の電極は互いに同一極性で
    ありかつ前記第2、第3、第6、第9の電極は前記第
    1、第4、第7、第8の電極に対して互いに逆極性とな
    るように駆動電圧が印加される構成とした角速度セン
    サ。
  28. 【請求項28】 音叉振動子の他方の音叉アームの外側
    面に第10の電極を設けると共に他方の音叉アームの第
    1、第2の主面上にそれぞれ設けた残余の2つの電極を
    モニタ電極とし、第5の電極が一方の音叉アームの内側
    面に設けられている時には前記第5の電極と第10の電
    極から差動検出により検出信号を取り出し、前記第5の
    電極が一方の音叉アームの外側面に設けられている時に
    は前記第5の電極と前記第10の電極とを共通接続し
    て、この共通部分から検出信号を取り出すようにした請
    求項27に記載の角速度センサ。
  29. 【請求項29】 単結晶圧電材料からなる少なくとも2
    本のアームと前記アームを連結する少なくとも1つの基
    部から構成される第1の振動子と、前記第1の振動子と
    ほぼ相似形で単結晶圧電材料から構成された第2の振動
    子とを含み、前記第1の振動子と前記第2の振動子は前
    記各振動子の幅方向において互いに逆極性の圧電現象を
    生ずる結晶軸方向でかつ厚み方向に直接接合して一体化
    してなり、少なくとも2本の音叉アームと少なくとも1
    つの音叉基部を有するように構成した音叉振動子と、 前記音叉振動子の一方の音叉アームの第1、第2の主面
    にそれぞれ設けられた第1、第2の電極と、前記一方の
    音叉アームの外側面上でありかつ前記第1、第2の電極
    に近い側にそれぞれ設けられた第3、第4の電極と、前
    記一方の音叉アームの内側面上でありかつ前記第1、第
    2の電極に近い側にそれぞれ設けられた第5、第6の電
    極と、前記音叉振動子の他方の音叉アームの第1の主面
    又は第2の主面のいずれか一方に設けられた第7の電極
    と、前記他方の音叉アームの外側面上でありかつ前記第
    1、第2の主面寄りにそれぞれ設けられた第8、第9の
    電極と、前記他方の音叉アームの内側面上でありかつ前
    記第1、第2の主面寄りにそれぞれ設けられた第10、
    第11の電極とを備え、前記第7の電極が第1の主面に
    設けられている時は第1、第8、第10の電極は互いに
    同一極性でありかつ前記第2、第3、第5、第7の電極
    は前記第1、第8、第10の電極に対して互いに逆極性
    となるように駆動電圧が印加され、前記第7の電極が第
    2の主面に設けられている時は前記第1、第7の電極は
    互いに同一極性でありかつ前記第2、第3、第5、第
    9、第11の電極は前記第1、第7の電極に対して互い
    に逆極性となるように駆動電圧が印加された角速度セン
    サ。
  30. 【請求項30】 第7の電極が第1の主面に設けられて
    いる時には第4、第9の電極を共通接続すると共に第
    6、第11の電極を共通接続してそれらの共通部分から
    差動検出により検出信号を取り出し、前記第7の電極が
    第2の主面に設けられている時には第4、第8の電極を
    共通接続すると共に第6、第10の電極を共通接続して
    それらの共通部分から差動検出により検出信号を取り出
    すようにした請求項29に記載の角速度センサ。
  31. 【請求項31】 第1、第2の主面上に設けられた電極
    は、音叉基部の表面上に延長された請求項1乃至30に
    記載の角速度センサ。
  32. 【請求項32】 外側面に設けられた電極は、音叉基部
    の表面上に延長された請求項1、3〜9、11〜13、
    15〜29に記載の角速度センサ。
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