JP2002267455A - Tuning fork type oscillation gyro - Google Patents

Tuning fork type oscillation gyro

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JP2002267455A
JP2002267455A JP2002065770A JP2002065770A JP2002267455A JP 2002267455 A JP2002267455 A JP 2002267455A JP 2002065770 A JP2002065770 A JP 2002065770A JP 2002065770 A JP2002065770 A JP 2002065770A JP 2002267455 A JP2002267455 A JP 2002267455A
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arm
arms
electrode
tuning fork
base
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Application number
JP2002065770A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaki Yanai
雅紀 谷内
Hiroshi Ishikawa
寛 石川
Yoshio Sato
良夫 佐藤
Kazuji Kikuchi
一二 菊池
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Fujitsu Ltd
Fujitsu Towa Electron Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Fujitsu Towa Electron Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tuning fork type oscillation gyro having a high S/N ratio. SOLUTION: The symmetric tuning fork type oscillation gyro has a driving electrode (31, etc.), and a detection electrode (41, etc.), provided on one arm 2 and a driving electrode (33, etc.), and detection electrodes (44, 46, etc.), provided on another arm 3. These driving electrodes and detection electrodes are longer than the arms 3, 4 and extend to a part of a base 4 so as to meet 0<h/W<2, where W is the width of the arms 3, 4 and h is the length of the driving electrodes and the detection electrodes extending along the base 4.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、回転角速度を検出
するジャイロに関し、特に、圧電体を利用した音叉型振
動ジャイロに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gyro for detecting a rotational angular velocity, and more particularly to a tuning fork type vibration gyro using a piezoelectric material.

【0002】[0002]

【従来の技術】ジャイロスコープは、航空機,大型船
舶,宇宙衛星等の移動体の位置を確認するための手段と
して使用されており、最近では、民生用の分野でカーナ
ビゲーション,VTR,スチルカメラ等の機器の手振れ
の検出用としても利用されている。
2. Description of the Related Art Gyroscopes have been used as means for confirming the position of moving objects such as aircraft, large ships, and space satellites. It is also used for detecting camera shake of devices.

【0003】このようなジャイロスコープの中で、圧電
体を使った振動ジャイロが実用化されている。圧電振動
ジャイロは、所定振動している物体に回転角速度が加わ
ると、その振動と直角の方向にコリオリ力が生じる原理
を利用している。このような圧電振動ジャイロとして種
々のタイプのものが提案されているが、特に最近では、
LiTaO3 ,LiNbO3 等の圧電単結晶を利用した
音叉型振動ジャイロの研究開発が盛んに行われている。
Among such gyroscopes, a vibrating gyroscope using a piezoelectric material has been put to practical use. The piezoelectric vibrating gyroscope uses a principle that when a rotational angular velocity is applied to a vibrating object, Coriolis force is generated in a direction perpendicular to the vibration. Various types of piezoelectric vibrating gyros have been proposed, but recently, in particular,
Research and development of a tuning fork type vibrating gyroscope using a piezoelectric single crystal such as LiTaO 3 or LiNbO 3 has been actively conducted.

【0004】音叉型振動ジャイロは、圧電単結晶で一体
的に形成されている、2つのアームと両アームを支持す
るベースとを有し、音叉振動を駆動する駆動電極と回転
角速度を検出する検出電極とをアームに設けた構成をな
す。なお、この音叉型振動ジャイロは、駆動電極及び検
出電極の設置パターンに応じて、次のような2つのタイ
プに分けられる。1つのタイプは、一方のアームに駆動
電極を設け、他方のアームに検出電極を設けたタイプ
(以下、このタイプを非対称タイプという)である。ま
た、他のタイプは、各々のアームに駆動電極及び検出電
極を設け、両アームにおける電極設置が対称であるタイ
プ(以下、このタイプを対称タイプという)である。
A tuning fork type vibration gyro has two arms and a base supporting both arms integrally formed of a piezoelectric single crystal, and has a drive electrode for driving a tuning fork vibration and a detection for detecting a rotational angular velocity. An electrode and an arm are provided on the arm. The tuning fork type vibrating gyroscope is classified into the following two types according to the installation pattern of the drive electrode and the detection electrode. One type is a type in which a drive electrode is provided on one arm and a detection electrode is provided on the other arm (hereinafter, this type is referred to as an asymmetric type). Another type is a type in which a drive electrode and a detection electrode are provided in each arm, and the electrode installation in both arms is symmetric (hereinafter, this type is referred to as a symmetric type).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】この音叉型振動ジャイ
ロは、コマ・ジャイロ,光ジャイロ等の他のジャイロと
比較して、小型,軽量で低コストである点で有利である
が、測定精度は他のジャイロより劣っている。従って、
音叉型振動ジャイロにおける測定精度の向上、つまり、
S/N比の向上が望まれている。
This tuning-fork type vibration gyro is advantageous in that it is smaller, lighter and lower in cost than other gyros such as a coma gyro and an optical gyro, but the measurement accuracy is high. Inferior to other gyros. Therefore,
Improvement of measurement accuracy in tuning fork type vibration gyro, that is,
It is desired to improve the S / N ratio.

【0006】上述した非対称タイプの音叉型振動ジャイ
ロでは、駆動電極,検出電極が夫々別々のアームに設け
られているので、不正振動が発生してそれに起因する雑
音としての電位差を検出する。また、駆動電極を設けた
アームと検出電極を設けたアームとの機械的結合,静電
結合に起因する不要な出力(漏れ出力)も問題である。
一方、上述した対称タイプの音叉型振動ジャイロでは、
このような不正振動は相殺でき、漏れ出力も小さいが、
容量比が高くて検出感度が小さいという問題がある。
In the above-mentioned asymmetric type tuning fork type vibrating gyroscope, since the drive electrode and the detection electrode are provided on separate arms, irregular vibration is generated and a potential difference as noise caused by the vibration is detected. Further, unnecessary output (leakage output) due to mechanical coupling and electrostatic coupling between the arm provided with the drive electrode and the arm provided with the detection electrode is also a problem.
On the other hand, in the above-mentioned symmetric type tuning fork type vibration gyro,
Such irregular vibrations can be offset and the leakage output is small,
There is a problem that the capacitance ratio is high and the detection sensitivity is low.

【0007】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、従来例と比較してS/N比の向上を図ることが
できる音叉型振動ジャイロを提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of such circumstances, and has as its object to provide a tuning fork type vibration gyro capable of improving the S / N ratio as compared with the conventional example.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1に係る音叉型振
動ジャイロは、第1のアーム及び第2のアームと、これ
らを支持するベースとを有し、前記第1,第2のアーム
及びベースは圧電性結晶からなり、音叉振動を発生させ
る駆動電極とコリオリ力により発生する起電力を検出す
る検出電極とが、前記第1のアーム及び第2のアームに
設けられている音叉型振動ジャイロにおいて、前記駆動
電極が前記ベースまで延在していることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a tuning fork type vibration gyro having a first arm, a second arm, and a base for supporting the first and second arms. A base is made of a piezoelectric crystal, and a drive electrode for generating a tuning fork vibration and a detection electrode for detecting an electromotive force generated by Coriolis force are provided on the first arm and the second arm. , Wherein the drive electrode extends to the base.

【0009】請求項2に係る音叉型振動ジャイロは、請
求項1において、前記第1及び第2のアームの幅をWと
し、前記駆動電極の前記ベースにわたって延在する長さ
をhとした場合に、0<h/W<2を満たすことを特徴
とする。
According to a second aspect of the present invention, in the tuning fork type vibration gyro according to the first aspect, the width of the first and second arms is W, and the length of the drive electrode extending over the base is h. And 0 <h / W <2.

【0010】請求項3に係る音叉型振動ジャイロは、第
1のアーム及び第2のアームと、これらを支持するベー
スとを有し、前記第1,第2のアーム及びベースは圧電
性結晶からなり、音叉振動を発生させる駆動電極とコリ
オリ力により発生する起電力を検出する検出電極とが、
前記第1のアーム及び第2のアームに設けられている音
叉型振動ジャイロにおいて、前記検出電極が前記ベース
まで延在していることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, a tuning fork type vibrating gyroscope includes a first arm, a second arm, and a base for supporting the first and second arms, and the first and second arms and the base are made of a piezoelectric crystal. The drive electrode for generating the tuning fork vibration and the detection electrode for detecting the electromotive force generated by the Coriolis force,
In the tuning fork type vibrating gyroscope provided on the first arm and the second arm, the detection electrode extends to the base.

【0011】請求項4に係る音叉型振動ジャイロは、請
求項3において、前記第1及び第2のアームの幅をWと
し、前記検出電極の前記ベースにわたって延在する長さ
をhとした場合に、0<h/W<2を満たすことを特徴
とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the tuning fork type vibrating gyroscope according to the third aspect, the width of the first and second arms is W, and the length of the detection electrode extending over the base is h. And 0 <h / W <2.

【0012】請求項5に係る音叉型振動ジャイロは、請
求項1または2において、前記駆動電極は前記第1のア
ーム及び第2のアームの幅方向の中心線を越えないよう
に設けられていることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the tuning fork type vibrating gyroscope according to the first or second aspect, the drive electrode is provided so as not to exceed a center line in the width direction of the first arm and the second arm. It is characterized by the following.

【0013】請求項6に係る音叉型振動ジャイロは、請
求項1,2または5において、前記第1及び第2のアー
ムの幅をWとし、前記第1及び第2のアームと前記ベー
スとの境界位置からの前記駆動電極の長さをmとした場
合に、m/W>2を満たすことを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a tuning fork type vibrating gyroscope according to the first, second or fifth aspect, wherein the width of the first and second arms is W, and the width of the first and second arms is equal to that of the base. When the length of the drive electrode from the boundary position is m, m / W> 2 is satisfied.

【0014】請求項7に係る音叉型振動ジャイロは、請
求項3または4において、前記検出電極の幅は、前記第
1及び第2のアームの幅の1/4倍以上であることを特
徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, in the tuning fork type vibrating gyroscope according to the third or fourth aspect, the width of the detection electrode is at least 1/4 times the width of the first and second arms. I do.

【0015】請求項8に係る音叉型振動ジャイロは、請
求項3,4または7において、前記第1及び第2のアー
ムの幅をWとし、前記第1及び第2のアームと前記ベー
スとの境界位置からの前記検出電極の長さをrとした場
合に、r/W>2を満たすことを特徴とする。
According to an eighth aspect of the present invention, in the tuning fork type vibrating gyroscope according to the third, fourth or seventh aspect, the width of the first and second arms is W, and the width of the first and second arms and the base is different. When the length of the detection electrode from the boundary position is r, r / W> 2 is satisfied.

【0016】本発明の対称タイプの音叉型振動ジャイロ
では、雑音信号(N成分)は元来少ないので、駆動電極
及び/または検出電極をベース側に延ばすことにより、
駆動電極の駆動効率及び/または検出電極の検出効率を
大きくして、検出信号(S成分)を増加させる。
In the symmetric tuning-fork type vibrating gyroscope of the present invention, since the noise signal (N component) is originally small, by extending the drive electrode and / or the detection electrode to the base side,
The drive efficiency of the drive electrode and / or the detection efficiency of the detection electrode are increased to increase the detection signal (S component).

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面を参照して具体的に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below with reference to the drawings showing the embodiments.

【0018】〔非対称タイプの音叉型振動ジャイロ〕ま
ず、非対称タイプの音叉型振動ジャイロにおける一般的
な構成及び検出原理について図1〜図4を用いて説明す
る。図1は音叉型振動体の振動を示す図、図2,図3は
電極構成を示す図、図4は具体的な電極パターンを示す
図である。
[Asymmetric Tuning Fork Vibratory Gyroscope] First, a general configuration and detection principle of an asymmetric type tuning fork vibratory gyroscope will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing the vibration of the tuning fork type vibrator, FIGS. 2 and 3 are diagrams showing the electrode configuration, and FIG. 4 is a diagram showing a specific electrode pattern.

【0019】音叉型振動体1は、底面が正方形である直
方体状をなす2つのアーム2,3と、両アーム2,3を
支持する直方体状のベース4とを有する。これらのアー
ム2,3及びベース4は、圧電単結晶で一体的に形成さ
れている。図1(a),(b)に示すように、音叉型振
動体1には、fyモード振動(面垂直振動)及びfxモ
ード振動(面内振動)の2種類の振動がある。非対称タ
イプの音叉型振動ジャイロでは、fxモード振動(駆動
振動モード)により音叉型振動体1を駆動し、fyモー
ド振動(検出振動モード)により検出を行うことによ
り、コリオリ力による出力を検出する構成としている。
The tuning-fork type vibrating body 1 has two rectangular parallelepiped arms 2 and 3 having a square bottom surface, and a rectangular parallelepiped base 4 supporting both arms 2 and 3. These arms 2 and 3 and base 4 are integrally formed of a piezoelectric single crystal. As shown in FIGS. 1A and 1B, the tuning-fork type vibrator 1 has two types of vibrations: fy mode vibration (vertical surface vibration) and fx mode vibration (in-plane vibration). In an asymmetric type tuning fork type vibration gyro, the tuning fork type vibrating body 1 is driven by fx mode vibration (driving vibration mode), and detection is performed by fy mode vibration (detection vibration mode) to detect an output by Coriolis force. And

【0020】図2は、fxモード振動(図2(a))を
駆動する電極を説明するための図である。fxモード振
動はたわみ振動が基本となる。図2(b)に示すよう
に、一方のアーム2をfxモード振動方向に直交する方
向に縦に2分割し、一方が伸びる場合には他方が縮むよ
うにアーム2に電圧を印加する。この場合の電極構成は
図2(c)に示すようであり、アーム2に駆動電極11,
12,13,14を設ける。図中の2つの矢印は、対応する電
極に駆動電圧を印加することで生じる電界の向きを示
す。
FIG. 2 is a diagram for explaining electrodes for driving fx mode vibration (FIG. 2A). The fx mode vibration is based on flexural vibration. As shown in FIG. 2B, one arm 2 is vertically divided into two in a direction orthogonal to the fx mode vibration direction, and when one is extended, a voltage is applied to the arm 2 so that the other is contracted. The electrode configuration in this case is as shown in FIG.
12, 13, and 14 are provided. The two arrows in the figure indicate the direction of the electric field generated by applying a drive voltage to the corresponding electrode.

【0021】図3は、fyモード振動(図3(a))を
検出する電極を説明するための図である。fyモード振
動もfxモード振動と同様にたわみ振動が基本となる。
図3(b)に示すように、他方のアーム3をfyモード
振動方向に直交する方向に縦に2分割すると、一方が伸
びる場合には他方が縮んでいる。従って、このアーム3
に対して図3(c)に示すように駆動電極21,22,23,
24を設けることにより、fyモード振動に対する電圧を
検出できる。
FIG. 3 is a diagram for explaining electrodes for detecting fy mode vibration (FIG. 3A). The fy mode vibration is based on flexural vibration similarly to the fx mode vibration.
As shown in FIG. 3B, when the other arm 3 is vertically divided into two in a direction orthogonal to the fy mode vibration direction, when one is extended, the other is contracted. Therefore, this arm 3
In contrast, as shown in FIG. 3 (c), the drive electrodes 21, 22, 23,
By providing 24, the voltage for the fy mode vibration can be detected.

【0022】以上のような原理により、非対称タイプの
音叉型振動ジャイロの一般的な構成は、図4のようにな
る。本発明の音叉型振動ジャイロである音叉型振動体1
は、LiTaO3 で一体的に構成した両アーム2,3及
びベース4を有する。一方のアーム2の表裏面には、上
記fxモード振動を駆動する内外2組の駆動電極11,1
2、13,14(駆動電極11,12にて内側の1組の電極を構
成、駆動電極13,14にて外側の1組の電極を構成)が設
けられている。また、他方のアーム3の表面,裏面,内
側側面,外側側面には、上記fyモード振動を検出する
検出電極21, 22,23, 24が設けられている。検出電極21,
22は電気的に短絡され、検出電極23, 24は電気的に短
絡されている(図3(c)参照)。
Based on the above principle, a general configuration of an asymmetric tuning fork type vibrating gyroscope is as shown in FIG. Tuning fork vibrator 1 which is the tuning fork vibrating gyroscope of the present invention
Has both arms 2 and 3 and a base 4 integrally formed of LiTaO 3 . Two sets of inner and outer drive electrodes 11, 1 for driving the fx mode vibration are provided on the front and back surfaces of one arm 2, respectively.
2, 13 and 14 (drive electrodes 11 and 12 constitute an inner set of electrodes, and drive electrodes 13 and 14 constitute an outer set of electrodes). Further, detection electrodes 21, 22, 23, and 24 for detecting the fy mode vibration are provided on the front surface, the back surface, the inner side surface, and the outer side surface of the other arm 3. Detection electrode 21,
22 is electrically short-circuited, and the detection electrodes 23 and 24 are electrically short-circuited (see FIG. 3C).

【0023】図5は、図6(a)に示すような結晶方位
を有する音叉型振動体1に対して、駆動振動により発生
する電荷成分を有限要素法により解析した結果を示すグ
ラフである。図6(a)に示すように、音叉型振動体1
は、X軸を回転軸とするLiTaO3 単結晶の40°回転
Z板(130 °回転Y板)であって、アーム2,3がY′
方向に伸びている素子である。なお、LiTaO3 単結
晶は40°回転Z板に限らず、40°±20°回転Z板を使用
しても良い。なお、アーム2,3における表面とは、分
極軸方向が+方向になっている面を指し、裏面は−方向
になっている面を指す。
FIG. 5 is a graph showing a result of analyzing a charge component generated by driving vibration of the tuning fork type vibrator 1 having a crystal orientation as shown in FIG. 6A by a finite element method. As shown in FIG. 6A, the tuning fork type vibrator 1
Is a LiTaO 3 single crystal 40 ° rotation Z plate (130 ° rotation Y plate) having the X axis as the rotation axis, and the arms 2 and 3 are Y ′
The element extends in the direction. Note that the LiTaO 3 single crystal is not limited to a 40 ° rotating Z plate, and a 40 ° ± 20 ° rotating Z plate may be used. The front surface of the arms 2 and 3 refers to a surface in which the polarization axis direction is in the + direction, and the back surface refers to a surface in which the polarization axis direction is in the-direction.

【0024】また、図6(b)に示すように、アーム
2,3の幅をW(1mm程度)とし、アーム2,3の長さ
をL(7mm程度)とする。図5では、駆動振動時におけ
る各駆動電極11,12,13,14での電荷分布を示してお
り、横軸はアーム2,3とベース4との境界位置を基点
とした距離、縦軸は電荷(相対値)を表す。
As shown in FIG. 6B, the width of the arms 2 and 3 is W (about 1 mm), and the length of the arms 2 and 3 is L (about 7 mm). FIG. 5 shows the electric charge distribution at each of the driving electrodes 11, 12, 13, and 14 during the driving vibration. The horizontal axis represents the distance based on the boundary position between the arms 2, 3 and the base 4, and the vertical axis represents the distance. Indicates charge (relative value).

【0025】図5の結果から、一方のアーム2にのみ駆
動電極を設置する構成では、アーム2の内側と外側、及
び、表面と裏面で発生する電荷成分が異なることが分か
る。従ってこのような場合には、他方のアーム3の4面
に同一形状の検出電極を設置すると、駆動振動の電荷成
分も検出してしまうことになり、誤差が大きくなると考
えられる。そこで、検出電極を内側と外側とで非対称の
形状とすることにより、不要な電荷成分は相殺できる。
このような例について、以下の第1実施の形態で説明す
る。
From the results shown in FIG. 5, it can be seen that in the configuration in which the drive electrode is provided only on one arm 2, the charge components generated inside and outside the arm 2 and between the front surface and the back surface are different. Therefore, in such a case, if the detection electrodes having the same shape are provided on the four surfaces of the other arm 3, the charge component of the drive vibration will be detected, and the error will be increased. Therefore, unnecessary charge components can be canceled out by making the detection electrode asymmetrical between the inside and the outside.
Such an example will be described in the following first embodiment.

【0026】(第1実施の形態)図7は、第1実施の形
態を示す斜視図である。アーム3の外側側面に設ける検
出電極24のみが他の3個の検出電極よりも、ベース4側
においてxだけ短くなっている。図8は、その外側の検
出電極24の長さを変化させた場合の漏れ電圧の変化を示
すグラフであり、横軸は短縮長さ(アーム3とベース4
との境界位置からの検出電極24の欠損長xのアーム3の
幅Wに対する割合x/W)を表し、縦軸は駆動時に発生
する漏れ電圧(V)を表している。検出電極24の長さを
変化させる(0<x/W<2)ことにより漏れ電圧のレ
ベルが変化し、x/W=0.5 となるxだけ検出電極24を
短くした場合に漏れ電圧が最小となる。よって、このよ
うにアーム3の外側側面に設ける検出電極24の長さを、
その内側側面に設ける検出電極23(図7では図示せず)
より短くすることにより、漏れ電圧を抑制することが可
能となる。
(First Embodiment) FIG. 7 is a perspective view showing a first embodiment. Only the detection electrode 24 provided on the outer side surface of the arm 3 is shorter by x on the base 4 side than the other three detection electrodes. FIG. 8 is a graph showing a change in leakage voltage when the length of the outer detection electrode 24 is changed. The horizontal axis indicates the shortened length (the arm 3 and the base 4).
Represents the ratio x / W of the missing length x of the detection electrode 24 to the width W of the arm 3 from the boundary position, and the vertical axis represents the leakage voltage (V) generated during driving. By changing the length of the detection electrode 24 (0 <x / W <2), the level of the leakage voltage changes, and when the detection electrode 24 is shortened by x such that x / W = 0.5, the leakage voltage is minimized. Become. Therefore, the length of the detection electrode 24 provided on the outer side surface of the arm 3 as described above is
Detection electrode 23 provided on the inner side surface (not shown in FIG. 7)
By making the length shorter, it becomes possible to suppress the leakage voltage.

【0027】(第2実施の形態)次に、アーム3の内側
側面,外側側面に設ける検出電極23,24は固定してお
き、アーム3の表面,裏面に設ける検出電極21,22の形
成パターンにて、漏れ電圧を低下させる例を、第2実施
の形態として説明する。このような場合には、アーム3
の外側の余分な電荷の影響を避けるために、表面,裏面
に形成する検出電極21,22に幅方向の重み付けを施し
て、漏れ電圧成分を低減する。
(Second Embodiment) Next, the detection electrodes 23 and 24 provided on the inner side surface and the outer side surface of the arm 3 are fixed, and the formation patterns of the detection electrodes 21 and 22 provided on the front and back surfaces of the arm 3 are fixed. An example in which the leakage voltage is reduced will be described as a second embodiment. In such a case, arm 3
In order to avoid the influence of the extra charges outside the sensor, the detection electrodes 21 and 22 formed on the front surface and the back surface are weighted in the width direction to reduce the leakage voltage component.

【0028】図9はこの第2実施の形態の一例を示して
いる。図9(a)の例では、アーム3の表面,裏面に形
成する検出電極21,22をオフセットさせる(内側側面か
らの距離をy、外側側面からの距離をzとした場合、y
<zにオフセット)。図9(b)の例では、アーム3の
表面,裏面に形成する検出電極21,22の形状を、外側か
ら内側にかけて傾斜するような形状とする。
FIG. 9 shows an example of the second embodiment. In the example of FIG. 9A, the detection electrodes 21 and 22 formed on the front surface and the back surface of the arm 3 are offset (when the distance from the inner side surface is y and the distance from the outer side surface is z, y
<Offset to z). In the example of FIG. 9B, the detection electrodes 21 and 22 formed on the front surface and the rear surface of the arm 3 are shaped so as to be inclined from the outside to the inside.

【0029】次に、アーム2の表面,裏面の内側及び外
側に設ける4個の駆動電極の形状を非対称に形成して、
具体的には、内側の駆動電極の大きさを外側の駆動電極
の大きさより小さくして、不正振動を小さく抑えるよう
にした例を、以下の第3実施の形態,第4実施の形態し
て説明する。
Next, the shapes of the four drive electrodes provided on the inside and outside of the front and back surfaces of the arm 2 are formed asymmetrically.
Specifically, an example in which the size of the inner drive electrode is made smaller than the size of the outer drive electrode so as to suppress illegal vibration is described in the following third and fourth embodiments. explain.

【0030】(第3実施の形態)図10は、第3実施の形
態を示す平面図である。アーム2の内側に設ける駆動電
極の幅をその外側に設ける駆動電極の幅よりも狭くし
て、不正振動成分を小さくする。具体的には、アーム2
の表面の内側に設ける駆動電極11の幅をa、裏面の内側
に設ける駆動電極12の幅をb、表面の外側に設ける駆動
電極13の幅をc、裏面の外側に設ける駆動電極14の幅を
dとした場合、a<c,b<dとする。
(Third Embodiment) FIG. 10 is a plan view showing a third embodiment. The width of the drive electrode provided inside the arm 2 is made smaller than the width of the drive electrode provided outside the arm 2, so that the illegal vibration component is reduced. Specifically, arm 2
The width of the drive electrode 11 provided on the inside of the back surface is b, the width of the drive electrode 13 provided on the outside of the front surface is c, and the width of the drive electrode 14 provided on the outside of the back surface is a. Is d, a <c and b <d.

【0031】図11は、内側の駆動電極と外側の駆動電極
との非対称性の変化に対する不正振動の変化を示すグラ
フであり、横軸は駆動電極の非対称性としてアーム2の
幅Wに対するaとcとの差の割合((a−c)/W)を
表し、縦軸は不正振動結合値(=面垂直振動伝達特性)
を表している。また、図11では、アーム2の表面,裏面
の内側に設ける駆動電極11,12の幅a,bについての3
種の大小関係に関する特性変化を示している。図11の結
果から分かるように、アーム2の表面,裏面の内側の駆
動電極11,12の幅を異ならせることにより、更に不正振
動成分を小さくすることが可能である。
FIG. 11 is a graph showing a change in irregular vibration with respect to a change in asymmetry between the inner drive electrode and the outer drive electrode. represents the ratio of the difference from c ((ac) / W), and the vertical axis represents the illegal vibration coupling value (= perpendicular vibration transmission characteristic).
Is represented. Also, in FIG. 11, the widths a and b of the drive electrodes 11 and 12 provided inside the front and back surfaces of the arm 2
It shows the characteristic change regarding the magnitude relation of the species. As can be seen from the results of FIG. 11, by making the widths of the drive electrodes 11 and 12 inside the front surface and the back surface of the arm 2 different, it is possible to further reduce the illegal vibration component.

【0032】(第4実施の形態)図12は、第4実施の形
態を示す斜視図である。アーム2の内側に設ける駆動電
極の長さをその外側に設ける駆動電極の長さよりも短く
して、不正振動成分を小さくする。具体的には、外側の
駆動電極13, 14はアーム2の全長にわたって形成する
が、内側の駆動電極11,12は、アーム2とベース4との
境界位置からアーム2の中途まで(長さe)しか形成し
ていない。
(Fourth Embodiment) FIG. 12 is a perspective view showing a fourth embodiment. The length of the drive electrode provided inside the arm 2 is made shorter than the length of the drive electrode provided outside the arm 2, thereby reducing the illegal vibration component. More specifically, the outer drive electrodes 13 and 14 are formed over the entire length of the arm 2, while the inner drive electrodes 11 and 12 extend from the boundary position between the arm 2 and the base 4 to the middle of the arm 2 (length e). ) Only formed.

【0033】図13は、内側の駆動電極の長さの変化に対
する不正振動の変化を示すグラフであり、横軸は内側の
駆動電極の長さをアーム2の幅Wに対する内側の駆動電
極の長さeの割合(e/W)で表し、縦軸は不正振動結
合値(=面垂直振動伝達特性)を表している。なお、内
側及び外側の駆動電極の幅は同一であるとしている。内
側の駆動電極の長さを短くすることによって、不正振動
成分を抑えられることが図13から分かる。
FIG. 13 is a graph showing a change in the irregular vibration with respect to a change in the length of the inner drive electrode. The horizontal axis indicates the length of the inner drive electrode with respect to the width W of the arm 2. The vertical axis represents the illegal vibration coupling value (= surface vertical vibration transmission characteristic). The widths of the inner and outer drive electrodes are assumed to be the same. It can be seen from FIG. 13 that the irregular vibration component can be suppressed by shortening the length of the inner drive electrode.

【0034】(第5実施の形態)図14は、以上のような
第1,第4実施の形態(非対称の駆動電極構造及び検出
電極構造)を鑑みた非対称タイプの音叉型振動ジャイロ
の構成図である。アーム2の表面及び裏面の内側に設け
る駆動電極11, 12を、その表面及び裏面の外側に設ける
駆動電極13, 14に比べて小さく形成し、アーム3の外側
側面に設ける検出電極24をx/Wが0.5 になるようにx
だけ短く形成している。このような電極構成を採用する
ことにより、駆動振動モード系,検出振動モード系間の
不正な結合の影響を削減することが可能となる。
(Fifth Embodiment) FIG. 14 is a structural diagram of an asymmetric tuning fork type vibrating gyroscope in consideration of the first and fourth embodiments (asymmetric drive electrode structure and detection electrode structure) as described above. It is. The drive electrodes 11 and 12 provided inside the front surface and the back surface of the arm 2 are formed smaller than the drive electrodes 13 and 14 provided outside the front surface and the back surface, and the detection electrode 24 provided on the outer side surface of the arm 3 is x /. X so that W becomes 0.5
Only short. By employing such an electrode configuration, it is possible to reduce the influence of improper coupling between the drive vibration mode system and the detected vibration mode system.

【0035】ところで、前記図5に示すように、アーム
2,3とベース4との境界部分に電荷成分は集中してい
る。従って、この部分に電極を形成すれば、効率が高
い、即ち容量比が小さい音叉型振動体1を構成すること
ができる。このような例として、第6実施の形態,第7
実施の形態を以下に説明する。
By the way, as shown in FIG. 5, the charge components are concentrated on the boundary between the arms 2, 3 and the base 4. Therefore, if an electrode is formed in this portion, the tuning fork type vibrator 1 having high efficiency, that is, a small capacitance ratio can be formed. As such an example, the sixth embodiment, the seventh embodiment
Embodiments will be described below.

【0036】(第6実施の形態)図15は、第6実施の形
態を示す斜視図である。駆動電極をアームより長くして
ベースの一部まで延在させて、駆動電極の駆動効率が高
く、即ち容量比が小さくなるようにしている。具体的に
は、アーム2に設ける4個の駆動電極11,12,13, 14
を、アーム2の全長域からベース4の一部にまでわたっ
て(ベース4へ延在させた長さf)形成している。
(Sixth Embodiment) FIG. 15 is a perspective view showing a sixth embodiment. The drive electrode is longer than the arm and extends to a part of the base so that the drive efficiency of the drive electrode is high, that is, the capacitance ratio is small. Specifically, four drive electrodes 11, 12, 13, 14 provided on the arm 2 are provided.
From the entire length of the arm 2 to a part of the base 4 (length f extended to the base 4).

【0037】図16は、アーム2とベース4との境界位置
からの駆動電極11,12,13, 14の延在長さの変化に対す
る容量比の変化を示すグラフであり、横軸はその境界位
置からの駆動電極11,12,13, 14の長さをアーム2の幅
Wに対するその延在させた長さfの割合(f/W)で表
し、縦軸は駆動電極の容量比(Cp/Cs)を表してい
る。f/Wの値が、0〜2の範囲内において、低い容量
比となっており、f/Wの値が0.5 程度である場合に最
も小さい容量比が得られる。
FIG. 16 is a graph showing a change in the capacitance ratio with respect to a change in the extension length of the drive electrodes 11, 12, 13, and 14 from the boundary position between the arm 2 and the base 4. The horizontal axis indicates the boundary. The length of the drive electrodes 11, 12, 13, 14 from the position is represented by the ratio of the extended length f to the width W of the arm 2 (f / W), and the vertical axis represents the capacitance ratio of the drive electrodes (Cp / Cs). When the value of f / W is in the range of 0 to 2, the capacitance ratio is low. When the value of f / W is about 0.5, the smallest capacitance ratio is obtained.

【0038】(第7実施の形態)図17は、第7実施の形
態を示す斜視図である。検出電極をアームより長くして
ベースの一部まで延在させて、検出電極の検出効率が高
く、即ち容量比が小さくなるようにしている。具体的に
は、アーム3の表面及び裏面に設けた2個の検出電極2
1,22をアーム3の全長からベース4の一部にまでわた
って(ベース4へ延在させた長さg)形成している。な
お、4個の駆動電極11,12,13, 14も、第6実施の形態
と同様に、アーム2の全長からfだけベース4に延在さ
せている。
(Seventh Embodiment) FIG. 17 is a perspective view showing a seventh embodiment. The detection electrode is longer than the arm and extends to a part of the base so that the detection efficiency of the detection electrode is high, that is, the capacitance ratio is small. Specifically, two detection electrodes 2 provided on the front and back surfaces of the arm 3
1, 22 are formed from the entire length of the arm 3 to a part of the base 4 (length g extended to the base 4). The four drive electrodes 11, 12, 13, and 14 also extend from the entire length of the arm 2 to the base 4 by f, as in the sixth embodiment.

【0039】図18は、アーム3とベース4との境界位置
からの検出電極21,22の延在長さの変化に対する容量比
の変化を示すグラフであり、横軸はその境界位置からの
検出電極の距離をアーム3の幅Wに対するその延在させ
た長さgの割合(g/W)で表し、縦軸は検出電極の容
量比(Cp/Cs)を表している。g/Wの値が、0〜
2の範囲内において、低い容量比となっており、g/W
の値が0.5 程度である場合に最も小さい容量比が得られ
る。
FIG. 18 is a graph showing a change in the capacitance ratio with respect to a change in the extension length of the detection electrodes 21 and 22 from the boundary position between the arm 3 and the base 4, and the horizontal axis represents the detection from the boundary position. The distance between the electrodes is represented by the ratio of the extended length g to the width W of the arm 3 (g / W), and the vertical axis represents the capacitance ratio of the detection electrode (Cp / Cs). g / W is 0 to
2, the capacity ratio is low, and g / W
When the value of is about 0.5, the smallest capacity ratio is obtained.

【0040】(第8実施の形態)図19は、以上のような
第1,第2,第6,第7実施の形態(非対称の駆動電極
構造及び検出電極構造)を鑑みた非対称タイプの音叉型
振動ジャイロの構成図である。アーム2の内側に設ける
駆動電極11, 12を外側の駆動電極13, 14に比べて小さく
形成し、アーム3の外側側面に設ける検出電極24をx/
Wが0.5 になるようにxだけ短く形成し、アーム2に設
ける各駆動電極11, 12,13, 14をf/Wが0.5 になるよ
うに距離fだけベース4側に延在させ、アーム3の表面
及び裏面に設ける検出電極21, 22をg/Wが0.5 になる
ように距離gだけベース4側に延在させている。このよ
うにすることにより、駆動振動モード系,検出振動モー
ド系間の不正な結合の影響を削減することが可能とな
る。
(Eighth Embodiment) FIG. 19 shows an asymmetric type tuning fork in consideration of the first, second, sixth and seventh embodiments (asymmetric drive electrode structure and detection electrode structure) described above. It is a lineblock diagram of a type vibration gyro. The drive electrodes 11 and 12 provided inside the arm 2 are formed smaller than the outer drive electrodes 13 and 14, and the detection electrode 24 provided on the outer side surface of the arm 3 is x /
The drive electrodes 11, 12, 13, 14 provided on the arm 2 are extended toward the base 4 by a distance f so that f / W becomes 0.5. The detection electrodes 21 and 22 provided on the front surface and the back surface are extended toward the base 4 by a distance g so that g / W becomes 0.5. By doing so, it is possible to reduce the influence of improper coupling between the driving vibration mode system and the detected vibration mode system.

【0041】〔対称タイプの音叉型振動ジャイロ〕次
に、対称タイプの音叉型振動ジャイロにおける一般的な
構成及び検出原理について図20〜図22を用いて説明す
る。図20,図21は電極構成を示す図、図22は具体的な電
極パターンを示す図である。
[Symmetric Tuning Fork Vibratory Gyroscope] Next, a general configuration and detection principle of a symmetrical tuning fork vibratory gyroscope will be described with reference to FIGS. 20 and 21 are diagrams showing an electrode configuration, and FIG. 22 is a diagram showing a specific electrode pattern.

【0042】対称タイプの音叉型振動体1も、非対称タ
イプのものと同様に、底面が正方形である直方体状をな
す2つのアーム2,3と、両アーム2,3を支持する直
方体状のベース4とを有する。これらのアーム2,3及
びベース4は、圧電単結晶で一体的に形成されており、
fxモード振動により音叉型振動体1を駆動し、fyモ
ード振動により検出を行うことにより、コリオリ力によ
る出力を検出する構成としている。但し、駆動電極及び
検出電極の設置パターンが、非対称タイプのものとは異
なっている。
Similarly to the asymmetric type, the symmetric type tuning fork type vibrating body 1 also has two rectangular parallelepiped arms 2 and 3 having a square bottom surface, and a rectangular parallelepiped base supporting both arms 2 and 3. And 4. These arms 2 and 3 and base 4 are integrally formed of a piezoelectric single crystal,
The tuning fork type vibrating body 1 is driven by the fx mode vibration, and the detection is performed by the fy mode vibration to detect the output due to the Coriolis force. However, the arrangement patterns of the drive electrodes and the detection electrodes are different from those of the asymmetric type.

【0043】図20は、fxモード振動を駆動する電極を
説明するための図である。図20(a)に示すアーム2,
3の表面及び裏面の内側部分に、図20(b)に示すよう
に、駆動電極31,32,33,34を設け、駆動電極31,32間
及び駆動電極33,34間に電圧を印加すると、図20(b)
の矢符のように電界が発生し、図20(a)の矢符のよう
に圧電効果によりアーム2,3の外側部分が伸縮運動す
る。この伸縮運動により、アーム2,3にfxモード振
動を励振できる。
FIG. 20 is a diagram for explaining an electrode for driving the fx mode vibration. The arm 2 shown in FIG.
As shown in FIG. 20 (b), drive electrodes 31, 32, 33, and 34 are provided on the inside of the front and back surfaces of 3 and when a voltage is applied between the drive electrodes 31 and 32 and between the drive electrodes 33 and 34, , FIG. 20 (b)
20A, an electric field is generated, and the outer portions of the arms 2 and 3 expand and contract by the piezoelectric effect as indicated by the arrow in FIG. The fx mode vibration can be excited in the arms 2 and 3 by the expansion and contraction movement.

【0044】このfxモード振動の振動軸に回転運動が
生じると、振動方向と垂直な方向にコリオリ力が発生す
る。そこで、図21(b)に示すように、アーム2の表面
及び裏面の外側部分と外側側面とに検出電極41,42,43
を設け、アーム3の表面及び裏面の外側部分と外側側面
とに検出電極44,45,46を設けて、fxモード振動に垂
直な方向の図21(a)の矢符に示すようなfyモード振
動を検出することにより、コリオリ力を受けて互いに逆
方向にたわんだアーム2,3から、角速度に比例した電
気的出力を得ることができる。
When a rotational motion occurs on the vibration axis of the fx mode vibration, a Coriolis force is generated in a direction perpendicular to the vibration direction. Therefore, as shown in FIG. 21 (b), detection electrodes 41, 42, 43 are provided on the outer side surface and the outer side surface of the front and back surfaces of the arm 2.
And detection electrodes 44, 45 and 46 are provided on the outer and outer side surfaces of the front and back surfaces of the arm 3, and the fy mode as shown by an arrow in FIG. 21A in a direction perpendicular to the fx mode vibration. By detecting the vibration, it is possible to obtain an electrical output proportional to the angular velocity from the arms 2 and 3 bent in opposite directions by receiving Coriolis force.

【0045】以上のような原理により、対称タイプの音
叉型振動ジャイロの一般的な構成は、図22のようにな
る。本発明の音叉型振動ジャイロである音叉型振動体1
は、LiTaO3 で一体的に構成した両アーム2,3
(幅W,長さL)及びベース4を有する。一方のアーム
2の表裏面の内側には上記fxモード振動を駆動する1
組の駆動電極31,32が設けられ、その表裏面の外側及び
その外側側面には上記fyモード振動を検出する検出電
極41,42,43が設けられている。また、他方のアーム3
の表裏面の内側には上記fxモード振動を駆動する1組
の駆動電極33,34が設けられ、その表裏面の外側及びそ
の外側側面には上記fyモード振動を検出する検出電極
44,45,46が設けられている。このように、対称タイプ
の音叉型振動ジャイロでは、両アーム2,3において、
駆動電極及び検出電極が対称に設けられている。
Based on the above principle, a general configuration of a symmetrical tuning fork type vibrating gyroscope is as shown in FIG. Tuning fork vibrator 1 which is the tuning fork vibrating gyroscope of the present invention
Are both arms 2 and 3 integrally formed of LiTaO 3
(Width W, length L) and a base 4. The fx mode vibration driving 1 is provided inside the front and back surfaces of one arm 2.
A pair of drive electrodes 31 and 32 are provided, and detection electrodes 41, 42 and 43 for detecting the fy mode vibration are provided on the outside of the front and back surfaces and on the outside side surface. Also, the other arm 3
A set of drive electrodes 33 and 34 for driving the fx mode vibration is provided inside the front and back surfaces of the sensor.
44, 45, and 46 are provided. As described above, in the symmetric tuning fork type vibration gyro,
The drive electrode and the detection electrode are provided symmetrically.

【0046】対称タイプの音叉型振動ジャイロでは、両
アーム2,3に駆動電極及び検出電極が対称に設けらて
いるので、不正な振動を相殺することができ、また、も
れ出力も小さい。よって、検出精度、即ち、S/N比を
高めるためには、雑音信号(N成分)を抑制することは
考慮する必要がなく、検出信号(S成分)を高めること
が必要である。そこで、駆動電極,検出電極の形状を工
夫することにより、駆動電極,検出電極の容量比を低く
して検出感度の向上を図るようにした例について、以下
の第9実施の形態〜第13実施の形態で説明する。
In the tuning-fork type vibration gyro of the symmetrical type, since the drive electrodes and the detection electrodes are provided symmetrically on both arms 2 and 3, illegal vibrations can be canceled out and the leakage output is small. Therefore, in order to increase the detection accuracy, that is, the S / N ratio, it is not necessary to consider suppressing the noise signal (N component), and it is necessary to increase the detection signal (S component). Therefore, the following ninth to thirteenth embodiments will be described with respect to an example in which the shape of the drive electrode and the detection electrode is devised to reduce the capacitance ratio of the drive electrode and the detection electrode to improve the detection sensitivity. This will be described in the form of FIG.

【0047】(第9実施の形態)対称タイプの音叉型振
動ジャイロにおいても、電荷成分はアーム2,3とベー
ス4との境界部分に集中している。従って、この部分に
電極を形成すれば、効率が高い、即ち容量比が小さい音
叉型振動体1とすることができる。図23は、第9実施の
形態を示す斜視図である。駆動電極及び検出電極をアー
ムより長くしてベースの一部まで延在させて、駆動電極
の駆動効率及び検出電極の検出効率が高く、即ちそれら
の容量比が小さくなるようにしている。具体的には、4
個の駆動電極31,32,33, 34及び6個の検出電極41,4
2,43, 44,45, 46を、アーム2,3の全長(L)から
ベース4の一部にまでわたって(ベース4へ延在させた
長さh)形成している。
(Ninth Embodiment) Even in a symmetric tuning-fork type vibrating gyroscope, charge components are concentrated on the boundary between the arms 2 and 3 and the base 4. Therefore, if an electrode is formed in this portion, the tuning fork type vibrator 1 having high efficiency, that is, a small capacitance ratio can be obtained. FIG. 23 is a perspective view showing the ninth embodiment. The drive electrode and the detection electrode are made longer than the arm and extend to a part of the base so that the drive efficiency of the drive electrode and the detection efficiency of the detection electrode are high, that is, their capacitance ratio is small. Specifically, 4
Drive electrodes 31, 32, 33, 34 and six detection electrodes 41, 4
2, 43, 44, 45, and 46 are formed from the entire length (L) of the arms 2 and 3 to a part of the base 4 (the length h extended to the base 4).

【0048】図24は、アーム2,3とベース4との境界
位置からの駆動電極及び検出電極の延在長さの変化に対
する容量比の変化を示すグラフであり、横軸は駆動電極
及び検出電極のベース・アーム境界位置からの長さをア
ーム2,3の幅Wに対するその延在させた長さhの割合
(h/W)で表し、縦軸は駆動電極及び検出電極の容量
比(Cp/Cs)を表している。駆動電極の場合には、
h/Wの値が0〜2の範囲内において低い容量比となっ
ており、h/Wの値が0.5 であるときに最も小さい容量
比が得られる。また、検出電極の場合にも、h/Wの値
が0〜2の範囲内において低い容量比となっており、h
/Wの値が0.5 であるときに最も小さい容量比が得られ
る。
FIG. 24 is a graph showing a change in the capacitance ratio with respect to a change in the extension length of the drive electrode and the detection electrode from the boundary position between the arms 2 and 3 and the base 4, and the horizontal axis represents the drive electrode and the detection electrode. The length of the electrode from the base arm boundary position is represented by the ratio of the extended length h to the width W of the arms 2 and 3 (h / W), and the vertical axis represents the capacitance ratio of the drive electrode and the detection electrode ( Cp / Cs). In the case of the drive electrode,
The capacity ratio is low when the value of h / W is in the range of 0 to 2, and the smallest capacity ratio is obtained when the value of h / W is 0.5. Further, also in the case of the detection electrode, a low capacitance ratio is obtained when the value of h / W is in the range of 0 to 2;
The smallest capacitance ratio is obtained when the value of / W is 0.5.

【0049】(第10実施の形態)アーム2,3の表面及
び裏面の内側に設ける駆動電極31,32,33, 34の幅(形
成位置)と容量比との関係について説明する。図25に示
すように、各駆動電極31,32,33, 34の幅をそれぞれ
i,j,k,lとした場合に、i=j=k=lの条件を
保ちながら、その幅を変化させて、容量比の変化を調べ
た結果を図26に示す。
(Tenth Embodiment) The relationship between the width (formation position) of the drive electrodes 31, 32, 33, 34 provided inside the front and back surfaces of the arms 2, 3 and the capacitance ratio will be described. As shown in FIG. 25, when the widths of the drive electrodes 31, 32, 33, and 34 are i, j, k, and l, respectively, the widths are changed while maintaining the condition of i = j = k = 1. FIG. 26 shows the result of examining the change in the capacitance ratio.

【0050】図26のグラフにおいて、横軸はアームの中
心線からの駆動電極の先端のずれ量を表し、縦軸は駆動
電極の容量比(Cp/Cs)を表している。横軸の0は
駆動電極の幅がアームの幅Wの半分だけである、即ち、
アームの内側縁から延びる駆動電極の先端がアームの中
心線に達していることを示し、駆動電極の先端の位置が
アームの中心線からどれだけずれているか(内側にずれ
るのが+方向、外側にずれるのが−方向)で横軸の目盛
を取っている。例えば、1/4Wは駆動電極の先端が中
心線より1/4W手前までしか達せず、その幅が1/4
Wである場合であり、−1/4Wは駆動電極の先端が中
心線を越えて更に1/4Wまで延び、その幅が3/4W
である場合である。
In the graph of FIG. 26, the horizontal axis represents the amount of deviation of the tip of the drive electrode from the center line of the arm, and the vertical axis represents the capacitance ratio (Cp / Cs) of the drive electrode. 0 on the horizontal axis indicates that the width of the drive electrode is only half the width W of the arm, that is,
Indicates that the tip of the drive electrode extending from the inner edge of the arm has reached the center line of the arm, and how much the tip of the drive electrode is displaced from the center line of the arm. The scale on the horizontal axis is taken in the negative direction. For example, in the case of 1 / 4W, the tip of the drive electrode reaches only 1 / 4W before the center line, and its width is 1 / 4W.
In the case of -W, -WW is such that the tip of the drive electrode extends beyond the center line to further 1 / 4W, and its width is 3 / 4W.
Is the case.

【0051】図26の結果から、駆動電極がアームの中心
線を越えると、容量比が上がって特性が劣化することが
分かる。よって、駆動電極31,32,33, 34はアーム2,
3の中心線から越えないように形成する必要がある。
From the results shown in FIG. 26, it can be seen that when the drive electrode exceeds the center line of the arm, the capacitance ratio increases and the characteristics deteriorate. Therefore, the drive electrodes 31, 32, 33, 34 are connected to the arms 2,
3 must be formed not to exceed the center line.

【0052】(第11実施の形態)図27は、第11実施の形
態を示す斜視図である。アームの表面及び裏面の内側に
設ける駆動電極の長さを短くする。具体的には、各検出
電極41,42,43, 44,45, 46は、アーム2,3の全長に
わたって形成するが、各駆動電極31,32,33, 34は、ア
ーム2,3とベース4との境界位置からアーム2,3の
中途まで(長さm)しか形成していない。なお、これら
の各駆動電極31,32,33, 34及び各検出電極41,42,4
3, 44,45, 46は、アーム2,3とベース4との境界位
置からベース4にかけて長さh(h/W=0.5)だけ延在
させている。また、各駆動電極31,32,33, 34の幅は同
一とする。
(Eleventh Embodiment) FIG. 27 is a perspective view showing an eleventh embodiment. The length of the drive electrodes provided inside the front and back surfaces of the arm is reduced. Specifically, each of the detection electrodes 41, 42, 43, 44, 45, 46 is formed over the entire length of the arm 2, 3, while each of the drive electrodes 31, 32, 33, 34 is connected to the arm 2, 3 by the base. Only a portion (length m) is formed from the boundary position with the arm 4 to the middle of the arms 2 and 3 (length m). The driving electrodes 31, 32, 33, 34 and the detecting electrodes 41, 42, 4
3, 44, 45 and 46 extend from the boundary between the arms 2 and 3 and the base 4 to the base 4 by a length h (h / W = 0.5). Further, the widths of the drive electrodes 31, 32, 33, 34 are the same.

【0053】図28は、駆動電極の長さの変化に対する容
量比の変化を示すグラフであり、横軸は境界位置からの
駆動電極の長さをアーム2,3の幅Wに対する駆動電極
の長さmの割合(m/W)で表し、縦軸は駆動電極の容
量比(Cp/Cs)を表している。図28の結果から、m
/Wの値を2より大きくすることにより、小さな容量比
に設定することができ、駆動効率の向上を図れることが
分かる。
FIG. 28 is a graph showing the change in the capacitance ratio with respect to the change in the length of the drive electrode. The horizontal axis indicates the length of the drive electrode from the boundary position with respect to the width W of the arms 2 and 3. The vertical axis represents the capacitance ratio (Cp / Cs) of the drive electrode. From the result of FIG. 28, m
It can be seen that by setting the value of / W to be larger than 2, it is possible to set a small capacity ratio and improve the driving efficiency.

【0054】(第12実施の形態)アーム2,3の表面及
び裏面の外側に設ける検出電極41,42,44, 45の幅(形
成位置)と容量比との関係について説明する。図29に示
すように、各検出電極41,42,44, 45の幅をそれぞれ
n,o,p,qとした場合に、n=o=p=qの条件を
保ちながら、その幅を変化させて、容量比の変化を調べ
た結果を図30に示す。
(Twelfth Embodiment) The relationship between the width (formation position) of the detection electrodes 41, 42, 44, 45 provided outside the front and back surfaces of the arms 2, 3 and the capacitance ratio will be described. As shown in FIG. 29, when the widths of the detection electrodes 41, 42, 44, and 45 are n, o, p, and q, respectively, the width is changed while maintaining the condition of n = o = p = q. FIG. 30 shows the result of examining the change in the capacitance ratio.

【0055】図30のグラフにおいて、横軸は検出電極の
先端のアームの中心線からのずれ量を表し、縦軸は検出
電極の容量比(Cp/Cs)を表している。横軸の0は
検出電極の幅がアームの幅Wの半分だけである、即ち、
アームの外側縁から延びる検出電極の先端がアームの中
心線に達していることを示し、検出電極の先端の位置が
アームの中心線からどれだけずれているか(内側にずれ
るのが+方向、外側にずれるのが−方向)で横軸の目盛
を取っている。例えば、1/4Wは検出電極の先端が中
心線を越えて更に1/4Wまで延び、その幅が3/4W
である場合であり、−1/4Wは検出電極の先端が中心
線より1/4W手前までしか達せず、その幅が1/4W
である場合である。
In the graph of FIG. 30, the horizontal axis represents the amount of deviation of the tip of the detection electrode from the center line of the arm, and the vertical axis represents the capacitance ratio of the detection electrode (Cp / Cs). 0 on the horizontal axis indicates that the width of the detection electrode is only half of the width W of the arm, that is,
Indicates that the tip of the detection electrode extending from the outer edge of the arm has reached the center line of the arm, and how much the tip of the detection electrode is deviated from the center line of the arm. The scale on the horizontal axis is taken in the negative direction. For example, in the case of 1/4 W, the tip of the detection electrode extends beyond the center line to another 1/4 W, and its width is 3/4 W.
In the case of −−1W, the tip of the detection electrode reaches only 1 / W before the center line, and the width thereof is 1 / W.
Is the case.

【0056】図30の結果から、検出電極の位置は、上述
の駆動電極とは違って、アームの中心線を越えるか否か
はそれほど重要な問題ではなく、各検出電極41,42,4
4, 45の幅をアーム2,3の幅の1/4以上、つまり、
1/4W以上とすることにより、検出電極を小さな容量
比に設定することができ、検出効率の向上を図れること
が分かる。
From the results shown in FIG. 30, it is not so important whether the position of the detection electrode exceeds the center line of the arm, unlike the above-described drive electrode.
The width of 4, 45 is 1/4 or more of the width of arms 2 and 3, that is,
It can be seen that by setting it to 1/4 W or more, the detection electrode can be set to a small capacitance ratio, and the detection efficiency can be improved.

【0057】(第13実施の形態)図31は、第13実施の形
態を示す斜視図である。アームの表面及び裏面の外側に
設ける検出電極の長さを短くする。具体的には、アーム
の2,3の外側側面に設ける各検出電極43, 46とアーム
の2,3の表面及び裏面の内側に設ける各駆動電極31,
32,33, 34とは、アーム2,3の全長にわたって形成す
るが、アーム2,3の表面及び裏面の外側に設ける各検
出電極41,42,44, 45は、アーム2,3の中途まで(ア
ーム2,3とベース4との境界位置から長さr)しか形
成していない。なお、これらの各駆動電極31,32,33,
34及び各検出電極41,42,43, 44,45, 46は、アーム
2,3とベース4との境界位置からベース4にかけて長
さh(h/W=0.5)だけ延在させている。また、各検出
電極41,42,44, 45の幅は同一とする。
(Thirteenth Embodiment) FIG. 31 is a perspective view showing a thirteenth embodiment. The length of the detection electrodes provided outside the front and back surfaces of the arm is shortened. Specifically, the detection electrodes 43 and 46 provided on the outer side surfaces of the arms 2 and 3 and the drive electrodes 31 and 46 provided on the inner surfaces of the front and back surfaces of the arms 2 and 3 are described.
32, 33, and 34 are formed over the entire length of the arms 2 and 3, but the detection electrodes 41, 42, 44, and 45 provided outside the front and back surfaces of the arms 2 and 3 (Length r from the boundary position between the arms 2 and 3 and the base 4). The driving electrodes 31, 32, 33,
34 and the detection electrodes 41, 42, 43, 44, 45, 46 extend by a length h (h / W = 0.5) from the boundary position between the arms 2, 3 and the base 4 to the base 4. Further, the width of each detection electrode 41, 42, 44, 45 is the same.

【0058】図32は、検出電極の長さの変化に対する容
量比の変化を示すグラフであり、横軸は境界位置からの
検出電極の長さをアーム2,3の幅Wに対する検出電極
の長さrの割合(r/W)で表し、縦軸は検出電極の容
量比(Cp/Cs)を表している。図32の結果から、r
/Wの値を2より大きくすることにより、小さな容量比
に設定することができ、検出効率の向上を図れることが
分かる。
FIG. 32 is a graph showing the change in the capacitance ratio with respect to the change in the length of the detection electrode. The horizontal axis indicates the length of the detection electrode from the boundary position with respect to the width W of the arms 2 and 3. The vertical axis represents the capacitance ratio of the detection electrode (Cp / Cs). From the result of FIG.
It can be seen that by setting the value of / W to be larger than 2, a small capacitance ratio can be set, and the detection efficiency can be improved.

【0059】なお、上述した実施の形態では、圧電単結
晶としてLITaO3 を用いたが、LINbO3 (Y′
=50°Y)等の他の材料の圧電単結晶を用いても良い。
In the above-described embodiment, LITaO 3 is used as the piezoelectric single crystal, but LINbO 3 (Y ′
= 50 ° Y), or other materials such as a piezoelectric single crystal.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上のように本発明の音叉型振動ジャイ
ロでは、アームの内側と外側、アームの表面と裏面にお
いて、駆動電極及び/または検出電極を非対称に形成す
るようにしたので、従来例に比べて、不正振動と漏れ出
力とを少なくできる。また、駆動電極及び/または検出
電極をアームとベースとの境界部分の近傍に集中させて
形成するようにしたので、従来例に比べて、駆動電極及
び/または検出電極の容量比を低減して駆動効率及び/
または検出効率を向上させることができる。
As described above, in the tuning fork type vibration gyro of the present invention, the drive electrode and / or the detection electrode are formed asymmetrically on the inside and outside of the arm and on the front and back surfaces of the arm. In comparison with the above, the irregular vibration and the leak output can be reduced. Further, since the drive electrode and / or the detection electrode are formed concentrated near the boundary between the arm and the base, the capacitance ratio of the drive electrode and / or the detection electrode is reduced as compared with the conventional example. Drive efficiency and / or
Alternatively, the detection efficiency can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】音叉振動の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of tuning fork vibration.

【図2】面内振動(駆動振動)を起こさせるための電極
構成の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of an electrode configuration for causing in-plane vibration (drive vibration).

【図3】面垂直振動(検出振動)を起こさせるための電
極構成の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of an electrode configuration for causing a plane vertical vibration (detection vibration).

【図4】非対称タイプの音叉型振動ジャイロの構成図で
ある。
FIG. 4 is a configuration diagram of an asymmetric tuning fork type vibration gyro.

【図5】駆動振動時の電荷分布を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a charge distribution during driving vibration.

【図6】圧電単結晶の結晶方位及び音叉型振動ジャイロ
の寸法を示す図である。
FIG. 6 is a view showing a crystal orientation of a piezoelectric single crystal and dimensions of a tuning fork type vibrating gyroscope.

【図7】第1実施の形態の斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of the first embodiment.

【図8】検出電極の短縮長さと漏れ電圧との関係を示す
グラフである。
FIG. 8 is a graph showing a relationship between a shortened length of a detection electrode and a leakage voltage.

【図9】第2実施の形態の斜視図である。FIG. 9 is a perspective view of the second embodiment.

【図10】第3実施の形態の平面図である。FIG. 10 is a plan view of a third embodiment.

【図11】駆動電極の非対称性と不正振動との関係を示
すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing a relationship between asymmetry of drive electrodes and irregular vibration.

【図12】第4実施の形態の斜視図である。FIG. 12 is a perspective view of a fourth embodiment.

【図13】駆動電極の長さと不正振動との関係を示すグ
ラフである。
FIG. 13 is a graph showing a relationship between the length of a drive electrode and irregular vibration.

【図14】第5実施の形態の斜視図である。FIG. 14 is a perspective view of a fifth embodiment.

【図15】第6実施の形態の斜視図である。FIG. 15 is a perspective view of a sixth embodiment.

【図16】駆動電極の延在長さと容量比との関係を示す
グラフである。
FIG. 16 is a graph showing the relationship between the extension length of the drive electrode and the capacitance ratio.

【図17】第7実施の形態の斜視図である。FIG. 17 is a perspective view of the seventh embodiment.

【図18】検出電極の延在長さと容量比との関係を示す
グラフである。
FIG. 18 is a graph showing a relationship between an extension length of a detection electrode and a capacitance ratio.

【図19】第8実施の形態の斜視図である。FIG. 19 is a perspective view of the eighth embodiment.

【図20】面内振動(駆動振動)を起こさせるための電
極構成の説明図である。
FIG. 20 is an explanatory diagram of an electrode configuration for causing in-plane vibration (drive vibration).

【図21】面垂直振動(検出振動)を起こさせるための
電極構成の説明図である。
FIG. 21 is an explanatory diagram of an electrode configuration for causing a plane vertical vibration (detection vibration).

【図22】対称タイプの音叉型振動ジャイロの構成図で
ある。
FIG. 22 is a configuration diagram of a symmetrical tuning fork type vibration gyro.

【図23】第9実施の形態の斜視図である。FIG. 23 is a perspective view of a ninth embodiment.

【図24】駆動電極及び検出電極の延在長さと容量比と
の関係を示すグラフである。
FIG. 24 is a graph showing the relationship between the extension length of the drive electrode and the detection electrode and the capacitance ratio.

【図25】第10実施の形態の平面図である。FIG. 25 is a plan view of the tenth embodiment.

【図26】駆動電極の幅と容量比との関係を示すグラフ
である。
FIG. 26 is a graph showing a relationship between a width of a driving electrode and a capacitance ratio.

【図27】第11実施の形態の斜視図である。FIG. 27 is a perspective view of the eleventh embodiment.

【図28】駆動電極の長さと容量比との関係を示すグラ
フである。
FIG. 28 is a graph showing a relationship between a drive electrode length and a capacitance ratio.

【図29】第12実施の形態の平面図である。FIG. 29 is a plan view of the twelfth embodiment.

【図30】検出電極の幅と容量比との関係を示すグラフ
である。
FIG. 30 is a graph showing the relationship between the width of the detection electrode and the capacitance ratio.

【図31】第13実施の形態の斜視図である。FIG. 31 is a perspective view of a thirteenth embodiment.

【図32】検出電極の長さと容量比との関係を示すグラ
フである。
FIG. 32 is a graph showing the relationship between the length of the detection electrode and the capacitance ratio.

【符号の説明】 1 音叉型振動体 2,3 アーム 4 ベース 11,12,13,14,31,32,33,34 駆動電極 21,22,23,24,41,42,43,44,45,46 検出電極[Description of Signs] 1 Tuning fork type vibrator 2, 3 arm 4 Base 11, 12, 13, 14, 31, 32, 33, 34 Drive electrode 21, 22, 23, 24, 41, 42, 43, 44, 45 , 46 Detection electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 寛 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内 (72)発明者 佐藤 良夫 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内 (72)発明者 菊池 一二 神奈川県横浜市港北区新横浜3丁目18番3 号 富士通東和エレクトロン株式会社内 Fターム(参考) 2F105 AA02 AA03 AA08 BB03 CC01 CD02 CD06  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hiroshi Ishikawa 4-1-1, Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Inside Fujitsu Limited (72) Yoshio Sato 4-1-1, Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa No. 1 Inside Fujitsu Limited (72) Inventor Ichikazu Kikuchi 3-18-3 Shin-Yokohama, Kohoku-ku, Yokohama, Kanagawa Prefecture F-term within Fujitsu Towa Electron Limited 2F105 AA02 AA03 AA08 BB03 CC01 CD02 CD06

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1のアーム及び第2のアームと、これ
らを支持するベースとを有し、前記第1,第2のアーム
及びベースは圧電性結晶からなり、音叉振動を発生させ
る駆動電極とコリオリ力により発生する起電力を検出す
る検出電極とが、前記第1のアーム及び第2のアームに
設けられている音叉型振動ジャイロにおいて、前記駆動
電極が前記ベースまで延在していることを特徴とする音
叉型振動ジャイロ。
1. A drive electrode for generating a tuning fork vibration, comprising: a first arm and a second arm; and a base for supporting the first and second arms, wherein the first and second arms and the base are made of a piezoelectric crystal. And a detection electrode for detecting an electromotive force generated by Coriolis force, wherein the drive electrode extends to the base in a tuning-fork type vibration gyro provided on the first arm and the second arm. A tuning fork type vibration gyro characterized by the following.
【請求項2】 前記第1及び第2のアームの幅をWと
し、前記駆動電極の前記ベースにわたって延在する長さ
をhとした場合に、0<h/W<2を満たす請求項1記
載の音叉型振動ジャイロ。
2. When the width of the first and second arms is W and the length of the drive electrode extending over the base is h, 0 <h / W <2 is satisfied. The tuning fork type vibration gyro described.
【請求項3】 第1のアーム及び第2のアームと、これ
らを支持するベースとを有し、前記第1,第2のアーム
及びベースは圧電性結晶からなり、音叉振動を発生させ
る駆動電極とコリオリ力により発生する起電力を検出す
る検出電極とが、前記第1のアーム及び第2のアームに
設けられている音叉型振動ジャイロにおいて、前記検出
電極が前記ベースまで延在していることを特徴とする音
叉型振動ジャイロ。
3. A drive electrode having a first arm and a second arm, and a base for supporting the first and second arms, wherein the first and second arms and the base are made of a piezoelectric crystal and generate a tuning fork vibration. And a detecting electrode for detecting an electromotive force generated by Coriolis force, wherein the detecting electrode extends to the base in a tuning fork type vibrating gyroscope provided on the first arm and the second arm. A tuning fork type vibration gyro characterized by the following.
【請求項4】 前記第1及び第2のアームの幅をWと
し、前記検出電極の前記ベースにわたって延在する長さ
をhとした場合に、0<h/W<2を満たす請求項3記
載の音叉型振動ジャイロ。
4. When the width of the first and second arms is W and the length of the detection electrode extending over the base is h, 0 <h / W <2 is satisfied. The tuning fork type vibration gyro described.
【請求項5】 前記駆動電極は前記第1のアーム及び第
2のアームの幅方向の中心線を越えないように設けられ
ている請求項1または2記載の音叉型振動ジャイロ。
5. The tuning fork type vibrating gyroscope according to claim 1, wherein the drive electrode is provided so as not to exceed a center line in a width direction of the first arm and the second arm.
【請求項6】 前記第1及び第2のアームの幅をWと
し、前記第1及び第2のアームと前記ベースとの境界位
置からの前記駆動電極の長さをmとした場合に、m/W
>2を満たす請求項1,2または5記載の音叉型振動ジ
ャイロ。
6. When the width of the first and second arms is W and the length of the drive electrode from the boundary between the first and second arms and the base is m, m / W
The tuning fork-type vibrating gyroscope according to claim 1, 2, or 5, which satisfies> 2.
【請求項7】 前記検出電極の幅は、前記第1及び第2
のアームの幅の1/4倍以上である請求項3または4記
載の音叉型振動ジャイロ。
7. The width of the detection electrode is equal to the first and second widths.
The tuning fork-type vibrating gyroscope according to claim 3 or 4, wherein the width is at least 1/4 times the width of the arm.
【請求項8】 前記第1及び第2のアームの幅をWと
し、前記第1及び第2のアームと前記ベースとの境界位
置からの前記検出電極の長さをrとした場合に、r/W
>2を満たす請求項3,4または7記載の音叉型振動ジ
ャイロ。
8. When the width of the first and second arms is W, and the length of the detection electrode from the boundary position between the first and second arms and the base is r, r / W
The tuning-fork type vibration gyro according to claim 3, 4 or 7, which satisfies> 2.
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