JPH09178487A

JPH09178487A - 圧電振動角速度計用振動子の共振周波数調節方法

Info

Publication number: JPH09178487A
Application number: JP7335085A
Authority: JP
Inventors: Tatsushi Nomura; 達士野村; Tetsuo Hattori; 徹夫服部
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-12-22
Filing date: 1995-12-22
Publication date: 1997-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】振動子の駆動側の共振周波数と検出側の共振
周波数との差を調節する具体的な方法を提供すること。【解決手段】第１の面部分Ａ１または第２の面部分Ｂ
１のうち、一方の面部分に対してＹＡＧレーザのパルス
照射を、共振周波数差が小さくなる間、継続して行なう
工程と、共振周波数差が小さくならなくなったとき、他
方の面部分に対してＹＡＧレーザのパルス照射を、共振
周波数差が小さくなる間、継続して行なう工程とを交互
に繰り返し行なって、共振周波数差を最終目標値まで到
達させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、圧電振動角速度計で
使用する振動子の駆動側の共振周波数と検出側の共振周
波数との差を調節する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、圧電振動角速度計において、
コリオリ力を効率よく検出するためには、振動子（振動
体と称する場合もある。）の駆動側の共振周波数と検出
側の共振周波数とを一致させた方が良い事は公知であ
る。

【０００３】例えば、文献１：「特開平２−２９８８１
２号公報」に開示されている、金属三角柱（振動子に相
当する。）の側面に圧電セラミック板を貼り付けた構成
の圧電振動角速度計では、振動子のエッヂ部を削ること
により振動子の駆動側の共振周波数と検出側の共振周波
数との差（以下、単に共振周波数差と称する場合があ
る。）を調節する。さらに、文献１には、従来より振動
子の側面を削ることによって共振周波数差を調節するこ
とが行われていることも記載されている。

【０００４】また、この出願に係る発明者が発明した、
図７に示すような、圧電材料から成る第１の部材１２
と、圧電材料から成る第２の部材１４とを貼り合わせて
一体的に構成された振動子１０と、第１および第２の部
材１２、１４の間に設けられた基準電極１６と、基準電
極１６と相対する第１の部材１２の面上に設けられた駆
動電極１８と、基準電極１６と相対する第２の部材１４
の面上に設けられた検出電極２０とを具えた構成の圧電
振動角速度計（特願平６−２０７０８２）２００では、
その側面をやすりで削ることにより共振周波数差を調節
する方法が考えられていた。ただし、この圧電振動角速
度計２００は、幅１ｍｍ程度、高さ１ｍｍ程度、長さ９
ｍｍ程度と超小型であり、従って、その側面をやすりで
削る場合には、一般に第１および第２の部材１２、１４
を同時に削ることとなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、文献１
中には、振動子のエッヂ部や側面を削ることにより、共
振周波数差を調節することは開示されているが、その具
体的方法については開示されていない。

【０００６】また、図７に示す構成の圧電振動角速度計
２００の側面をやすりで削る場合には、共振周波数差を
１００Ｈｚ程度までしか小さくすることが出来なかっ
た。実際には、振動子の駆動側の共振周波数と検出側の
共振周波数とが偶然一致する場合もあるが、それは正に
偶然であった。

【０００７】従って、この発明の目的は、振動子の駆動
側の共振周波数と検出側の共振周波数との差を調節する
具体的な方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、この発明の第
１の圧電振動角速度計用振動子の共振周波数調節方法に
よれば、圧電材料から成る圧電振動角速度計用振動子の
側面に対して所定の削り量で削り加工を行ない、振動子
の駆動側の共振周波数と検出側の共振周波数との差を調
節する圧電振動角速度計用振動子の共振周波数調節方法
において、振動子の有する第１の側面を上下部分に分割
し、上部分を第１の面部分とし下部分を第２の面部分と
した場合、第１の面部分に対して、振動子の駆動側の共
振周波数と検出側の共振周波数との差が中間値に達する
まで行なう削り加工と、第２の面部分に対して、振動子
の駆動側の共振周波数と検出側の共振周波数との差が中
間値に達するまで行なう削り加工とを、最終的に前記振
動子の駆動側の共振周波数と検出側の共振周波数との差
が最終目標値に達するまで交互に繰り返し行なうことを
特徴とする。

【０００９】その場合、第１の面部分または第２の面部
分に対して予備削り加工を行なった結果、振動子の駆動
側の共振周波数と検出側の共振周波数との差が小さくな
る場合には、予備削り加工が行なわれた面部分を削り加
工を最初に行なう面部分と決定し、小さくならない場合
には、他方の面部分を削り加工を最初に行なう面部分と
決定する。

【００１０】ここで、中間値とは、削り加工を行なう場
所を変える際の基準となる値であり、この中間値は、一
方の面部分に対して削り加工を継続して行なっていた場
合、共振周波数差が増加し始めるときの値の場合もある
し、経験的に共振周波数差がどの値のとき増加し始める
かがわかっている場合には、その値である場合もある。

【００１１】なお、削り加工を第１の面部分または第２
の面部分のいずれか一方に対して行なうことにより、振
動子の駆動側の共振周波数と検出側の共振周波数との差
が最終目標値に達する場合もある。

【００１２】また、この発明の第２の圧電振動角速度計
用振動子の共振周波数調節方法によれば、圧電材料から
成る圧電振動角速度計用振動子の側面に対して所定の削
り量で削り加工を行ない、振動子の駆動側の共振周波数
と検出側の共振周波数との差を調節する圧電振動角速度
計用振動子の共振周波数調節方法において、振動子の有
する、対向する第１の側面および第２の側面をそれぞれ
上下部分に分割し、第１の側面の上部分を第１の面部分
とし第１の側面の下部分を第２の面部分とし第２の側面
の上部分を第３の面部分とし第２の側面の下部分を第４
の面部分とした場合、第１の面部分に対して、振動子の
駆動側の共振周波数と検出側の共振周波数との差が中間
値に達するまで行なう削り加工と、第３の面部分に対し
て、振動子の駆動側の共振周波数と検出側の共振周波数
との差が中間値に達するまで行なう削り加工とを、最終
的に前記振動子の駆動側の共振周波数と検出側の共振周
波数との差が最終目標値に達するまで交互に繰り返し行
なうことを特徴とする。

【００１３】その場合、第１の面部分または第３の面部
分に対して予備削り加工を行なった結果、振動子の駆動
側の共振周波数と検出側の共振周波数との差が小さくな
る場合には、予備削り加工が行なわれた面部分を削り加
工を最初に行なう面部分と決定し、小さくならない場合
には、他方の面部分を削り加工を最初に行なう面部分と
決定する。

【００１４】また、この発明の第３の圧電振動角速度計
用振動子の共振周波数調節方法によれば、圧電材料から
成る圧電振動角速度計用振動子の側面に対して所定の削
り量で削り加工を行ない、振動子の駆動側の共振周波数
と検出側の共振周波数との差を調節する圧電振動角速度
計用振動子の共振周波数調節方法において、振動子の有
する、対向する第１の側面および第２の側面をそれぞれ
上下部分に分割し、第１の側面の上部分を第１の面部分
とし第１の側面の下部分を第２の面部分とし第２の側面
の上部分を第３の面部分とし第２の側面の下部分を第４
の面部分とし、第１および第４の面部分を第１の組とし
第２および第３の面部分を第２の組とした場合、第１の
組を構成する一方または双方の面部分に対して、振動子
の駆動側の共振周波数と検出側の共振周波数との差が中
間値に達するまで行なう削り加工と、第２の組を構成す
る一方または双方の面部分に対して、振動子の駆動側の
共振周波数と検出側の共振周波数との差が中間値に達す
るまで行なう削り加工とを、最終的に前記振動子の駆動
側の共振周波数と検出側の共振周波数との差が最終目標
値に達するまで交互に繰り返し行なうことを特徴とす
る。

【００１５】その場合、第１の組を構成する一方の面部
分または第２の組を構成する一方の面部分に対して予備
削り加工を行なった結果、振動子の駆動側の共振周波数
と検出側の共振周波数との差が小さくなる場合には、予
備削り加工が行なわれた面部分が含まれる組を構成する
いずれか一方の面部分を削り加工を行なう最初に行なう
面部分と決定し、小さくならない場合には、予備削り加
工が行なわれた面部分が含まれる組と異なる組を構成す
るいずれか一方の面部分を削り加工を最初に行なう面部
分と決定する。

【００１６】なお、削り加工を第１の組または第２の組
を構成する一方または双方の面部分に対して行なうこと
により、振動子の駆動側の共振周波数と検出側の共振周
波数との差が最終目標値に達する場合もある。

【００１７】以上のような、第１〜第３の圧電振動角速
度計用振動子の共振周波数調節方法を用いると、圧電材
料から成る圧電振動角速度計用振動子の側面に対して所
定の削り量で削り加工を行なうことにより、振動子の駆
動側の共振周波数と検出側の共振周波数との差を最終目
標値まで到達させることができる。

【００１８】第１〜第３の圧電振動角速度計用振動子の
共振周波数調節方法は、四角柱状の形状を有する、圧電
材料から成る第１の部材と、四角柱状の形状を有する、
圧電材料から成る第２の部材とを貼り合わせて一体的に
構成された振動子に適用することが出来る。その場合、
第１および第２の部材の長辺に平行であって、第１およ
び第２の部材の貼り合わせ面に直交する側面が第１およ
び第２の側面であり、第１の側面であって、貼り合わせ
面によって上下部分に分割された上部分が第１の面部分
であり、第１の側面であって、貼り合わせ面によって上
下部分に分割された下部分が第２の面部分であり、第２
の側面であって、貼り合わせ面によって上下部分に分割
された上部分が第３の部分であり、第２の側面であっ
て、貼り合わせ面によって上下部分に分割された下部分
が第４の部分である。

【００１９】この場合、削り加工を、レーザ光を用いて
行うのが良い。レーザ光を用いた場合には、材料に応じ
て、ビーム径およびビームパワーを任意に変化させるこ
とができる。

【００２０】また、第１〜第３の圧電振動角速度計用振
動子の共振周波数調節方法において、削り加工を、振動
子を支持部材に固定した状態で行うのが良い。その場
合、振動子を、振動子の振動節点となる位置で固定する
のが最適である。振動子を支持部材に固定した状態で、
振動子の側面に対して所定の削り量で削り加工を行なう
と、さらなる他の製造工程が存在しないため、最も効率
の良い圧電振動角速度計を提供することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して、この発明の
実施の形態について説明する。これらの図において、各
構成成分は、この発明が理解できる程度にその形状、大
きさ、および配置関係を概略的に示してあるにすぎな
い。また、説明に用いる各図において、同様な構成成分
については同一の番号を付して示してある。また、以下
の説明で述べる、使用材料、形成方法、および幅等の寸
法はこの発明の実施の形態の好適例にすぎない。従っ
て、この発明がこれらの条件にのみ限定されるものでは
ないことは理解されたい。

【００２２】図１（Ａ）、（Ｂ）は、この実施の形態の
説明に用いる圧電振動角速度計の概略図である。ただ
し、図１（Ｂ）はこの圧電振動角速度計を図１（Ａ）の
矢印ａ方向から見た側面図である。図１（Ａ）、（Ｂ）
に示す圧電振動角速度計１００は、この出願に係る発明
者が発明したもの（特願平６−２０７０８２）と類似し
た構成のものであり、圧電材料であるチタン酸ジルコン
酸鉛（ＰＺＴと称する場合がある。）から成る第１の部
材１２および第２の部材１４を貼り合わせて一体的に構
成されたバイモルフ型の振動子１０を具えている。ここ
で、第１および第２の部材１２および１４は、長辺の長
さを９ｍｍ、長辺に垂直な２辺の長さ、すなわち部材１
２、１４の幅および厚さをそれぞれ１．０ｍｍ、０．５
ｍｍとする四角柱状の形状を有している。

【００２３】第１および第２の部材１２および１４の間
には、第１および第２の部材１２および１４の貼り合わ
せ面の全面に渡って基準電極１６が介在して設けられて
いる。また、基準電極１６と相対する第２の部材１４の
面上には、駆動電極１８が全面に渡って設けられ、基準
電極１６と相対する第１の部材１２の面上には、２つの
検出電極２０ａおよび２０ｂが、対向する２辺に沿って
互いに離間して設けられている。各電極には、リード線
（図示せず）が取り付けられている。２つの検出電極２
０ａおよび２０ｂ間の第１の部材１２の領域には、検出
電極２０ａ、２０ｂに沿って、すなわち第１の部材１２
の長辺に平行に溝部２２が形成されている。従って、検
出電極２０ａ、２０ｂは、ちょうど溝部２２の両端の堤
部２４ａ、２４ｂに設けられた構成となっている。基準
電極１６、駆動電極１８並びに２つの検出電極２０ａお
よび２２ｂとして、銀電極が用いられている。なお、溝
部２２の深さ、すなわち堤部２４ａ、２４ｂの高さは３
０μｍであり、溝部２２の幅は０．２ｍｍである。ま
た、堤部２４ａ、２４ｂの幅、すなわち検出電極２０
ａ、２０ｂの幅は０．４ｍｍである。

【００２４】この圧電振動角速度計１００を用いてコリ
オリ力成分を検出するためには、先ず、基準電極１６と
駆動電極１８との間に、振動子励振用電圧を印加する。
その際、振動子１０は、基準電極１６（貼り合わせ面）
に垂直な方向に振動する。通常は図示しない自励振回路
により駆動側共振周波数で振動する。

【００２５】このような状態において、圧電振動角速度
計１００が、長辺方向に平行な軸の回りに、ある角速度
で回転すると、２つの検出電極２０ａおよび２０ｂに
は、駆動に起因する信号およびコリオリ力に起因する信
号が同じ周波数で発生する。

【００２６】駆動に起因する信号は、２つの検出電極２
０ａおよび２０ｂに同位相で発生するのに対し、コリオ
リ力に起因する信号は２つの検出電極２０ａおよび２０
ｂに逆位相で発生する。従って、２つの検出電極２０ａ
および２０ｂの差動を取ることによりコリオリ力成分の
検出が可能となる。

【００２７】この圧電振動角速度計１００は、航空機、
船舶、自動車等のナビゲーションシステムやこれらの姿
勢制御等、或いはスチールカメラ、ビデオカメラの手振
れや振動感知に使用される。

【００２８】この構成の圧電振動角速度計１００を製造
する場合には、先ず、両面に銀電極が形成され、既に電
極方向に分極処理が施されている圧電材料から成る板を
２枚用意する（図２（Ａ））。そして、これら２枚の板
２６および２８の一方の銀電極面同士をエポキシ系接着
剤を用いて貼り合わせる（図２（Ｂ））。ここで、板２
６を構成する圧電材料を３０、銀電極を３２および３４
で示し、板２８を構成する圧電材料を３６、銀電極を３
８および４０で示し、銀電極３４および３８が貼り合わ
さって形成される銀電極を４１で示している。

【００２９】その後、ダイシングソーを用いて、２枚の
板２６および２８の貼り合わせ面に対向する一方の表面
側、すなわち銀電極３２の表面側に、溝部２２を形成す
る（図２（Ｃ））。溝部２２は一定の幅および間隔で平
行に形成され、従って、銀電極は一定の幅および間隔で
平行に残存する。

【００３０】その後、ダイシングソーを用いて、残存し
た銀電極３２ａの中央部をそれぞれ切断する（図３）
と、複数個、例えば４個の圧電振動角速度計１００が得
られる。

【００３１】その後、図示はしないが、各電極にリード
線が取り付けられる。

【００３２】以上のようにして製造した複数個の圧電振
動角速度計の中から選び出した任意の１つの圧電振動角
速度計１００について、振動子１０の駆動側の共振周波
数、すなわち基準電極１６と駆動電極１８との間の共振
周波数、および振動子１０の検出側の共振周波数、すな
わち基準電極１６と検出電極２０ａ、２０ｂとの間の共
振周波数を測定したところ、駆動側の共振周波数は約３
８．５ｋＨｚであり、検出側の共振周波数は約３９．１
ｋＨｚであった。振動子１０の駆動側および検出側の共
振周波数はインピーダンス・アナライザを用いて測定し
た。

【００３３】以下、この圧電振動角速度計１００を用い
て、振動子１０の駆動側の共振周波数と検出側の共振周
波数との差を調節する方法について説明する。この実施
の形態では、第１および第２の部材１２および１４の長
辺に平行であって、基準電極１６に直交する一方の側
面、すなわち、図１中、Ａ１で示される第１の部材１２
の側面（以下、Ａ１で表される第１の部材１２の側面を
第１の面部分と称する場合がある。）、および図１中で
Ｂ１で示される第２の部材１２の側面（以下、Ｂ１で表
される第２の部材１４の側面を第２の面部分と称する場
合がある。）にＹＡＧレーザをパルス照射（ビーム径２
００μｍ、パワー密度１０Ｗ）して、振動子１０の駆動
側の共振周波数と検出側の共振周波数との差を調節し
た。第１および第２の面部分Ａ１およびＢ１に対するＹ
ＡＧレーザのパルス照射は、振動子１０の振動節点とな
る位置ＸおよびＹ間で第１および第２の部材１２、１４
の長辺に平行な方向に、照射位置を少しずつ、ずらしな
がら行なった。ＸおよびＹ間にＹＡＧレーザを照射する
場合、最も効果的に共振周波数差を調節することが出来
る。図１中、ＹＡＧレーザのパルス照射場所Ｓ₁ および
Ｓ₂ をハッチングを付して示している。ＹＡＧレーザを
１回パルス照射すれば、第１の面部分Ａ１および第２の
面部分Ｂ１は直径２００μｍ、深さ３０μｍの大きさで
削り加工が行なわれる。なお、圧電振動角速度計１００
の使用方法により、共振周波数差の許容範囲が決められ
るが、ここでは、共振周波数差を０Ｈｚ近傍とすること
を最終目標とした。図１中、第１の面部分Ａ１と相対す
る第１の部材１２の側面を第３の面部分Ａ２で示し、第
２の面部分Ｂ１と相対する第２の部材１４の側面を第４
の面部分Ｂ２で示す。

【００３４】図４は、縦軸に駆動側の共振周波数ｆ₁
（ｋＨｚ）および駆動側の共振周波数ｆ₂ （ｋＨｚ）を
取り、横軸にＹＡＧレーザのパルス照射回数Ｎを取って
示した、共振周波数の変化図であり、図５は、縦軸に駆
動側の共振周波数と駆動側の共振周波数との差Δｆ（Ｈ
ｚ）を取り、横軸にＹＡＧレーザのパルス照射回数Ｎを
取って示した、共振周波数差の変化図である。ただし、
図４中、曲線ａは駆動側の共振周波数ｆ₁ の変化を示
す、曲線ｂは検出側の共振周波数ｆ₂ の変化を示してい
る。また、表１は、駆動側の共振周波数ｆ₁ （ｋＨ
ｚ）、検出側の共振周波数ｆ₂ （ｋＨｚ）、および共振
周波数差Δｆ（Ｈｚ）の各パルス照射回数Ｎにおける測
定値を示している。

【００３５】

【表１】

【００３６】この実施の形態では、先ず、第２の面部分
Ｂ１に対して、ＹＡＧレーザをパルス照射した。この場
合、最初に６０１Ｈｚであった共振周波数差Δｆは、Ｙ
ＡＧレーザをパルス照射することにより低下した。共振
周波数差Δｆの低下は、主に検出側の共振周波数ｆ₂ が
低下するために生じた。具体的には、共振周波数差Δｆ
は、ＹＡＧレーザのパルス照射回数が６８回目のとき、
９４Ｈｚまで低下した。しかし、さらに、ＹＡＧレーザ
をパルス照射しても、共振周波数差Δｆは低下しなかっ
た。具体的には、共振周波数差Δｆは、ＹＡＧレーザの
パルス照射回数が６９回目のとき、９４Ｈｚとなり、７
１回目（図５中のｐ点）のとき、１０３Ｈｚとなった。
このため、第２の面部分Ｂ１に対するＹＡＧレーザのパ
ルス照射を７１回目で終了した。この場合の共振周波数
差Δｆは、１０３Ｈｚ（中間値）であり、最終目標値よ
り大きかった。

【００３７】その後、第１の面部分Ａ１に対して、ＹＡ
Ｇレーザをパルス照射すると、共振周波数差Δｆは低下
した。この場合も、共振周波数差Δｆの低下は、主に検
出側の共振周波数ｆ₂ が低下するために生じた。具体的
には、共振周波数差Δｆは、ＹＡＧレーザのパルス照射
回数が７５回目のとき、４５Ｈｚまで低下した。しか
し、さらに、ＹＡＧレーザをパルス照射しても、共振周
波数差Δｆは低下しなかった。具体的には、共振周波数
差Δｆは、ＹＡＧレーザのパルス照射回数が７６回目
（図５中のｑ点）のとき、５５Ｈｚとなった。このた
め、第１の面部分Ａ１に対するＹＡＧレーザのパルス照
射を７６回目で終了した。この場合の共振周波数差Δｆ
は、５５Ｈｚ（中間値）であり、最終目標値より大きか
った。

【００３８】その後、ＹＡＧレーザを、再度、第２の面
部分Ｂ１に対して照射すると、共振周波数差Δｆは低下
した。具体的には、共振周波数差Δｆは、ＹＡＧレーザ
のパルス照射回数が７９回目のとき、５Ｈｚまで低下し
た。共振周波数差Δｆが最終目標である０Ｈｚ近傍にま
で達したので、ＹＡＧレーザのパルス照射を７９回目で
終了した。

【００３９】この実施の形態では、最初に、第２の面部
分Ｂ１に対して、ＹＡＧレーザをパルス照射することが
共振周波数差Δｆの低下に寄与した。しかしながら、必
ずしも常に、第２の面部分Ｂ１にパルス照射することが
共振周波数差Δｆの低下に寄与するとは限らず、第１の
面部分Ａ１に対してＹＡＧレーザをパルス照射すること
が共振周波数差Δｆの低下に寄与する場合もある。最初
に、第１および第２の面部分Ａ１、Ｂ１のいずれの面部
分に対して、ＹＡＧレーザをパルス照射すれば良いのか
については、何度も実験を繰り返したが因果関係をつか
む事はできなかった。第１および第２の部材１２および
１４の部分的な特性のばらつきかもしれないし、電極の
加工のばらつきによるのかも知れない。このため、例え
ば、第１の面部分Ａ１に、予備削り加工としてＹＡＧレ
ーザを５回パルス照射し、共振周波数差Δｆが小さくな
る場合には、第１の面部分Ａ１を最初にＹＡＧレーザを
パルス照射する面部分と決定し、小さくならない場合に
は、第２の面部分Ｂ１を最初にＹＡＧレーザをパルス照
射する面部分と決定することが出来る。

【００４０】以上説明したように、第１の面部分Ａ１ま
たは第２の面部分Ｂ１のうち、一方の面部分に対してＹ
ＡＧレーザのパルス照射を、共振周波数差Δｆが小さく
なる間、継続して行なう工程と、共振周波数差が小さく
ならなくなったとき、他方の面部分に対してＹＡＧレー
ザのパルス照射を、共振周波数差Δｆが小さくなる間、
継続して行なう工程とを交互に繰り返し行なうことによ
り、共振周波数差Δｆを最終目標値まで到達させること
が出来る。この実施の形態では、最終目標値を０Ｈｚ近
傍とした。

【００４１】なお、場合によっては、最初にＹＡＧレー
ザをパルス照射する面部分に対するＹＡＧレーザのパル
ス照射を、共振周波数差Δｆが小さくなる間、継続して
行なうことにより、共振周波数差Δｆを最終目標値まで
到達させることが出来る。

【００４２】これまでは、第１および第２の面部分Ａ１
およびＢ１に対して、ＹＡＧレーザをパルス照射して、
振動子の駆動側の共振周波数と検出側の共振周波数との
差を調節する方法について説明したが、何度も実験を繰
り返すことにより、第１および第２の面部分Ａ１および
Ｂ１の代わりに、第１の面部分Ａ１および第３の面部分
Ａ２に対してＹＡＧレーザをパルス照射しても、同等な
効果が期待できることがわかった。同様に、第１および
第２の面部分Ａ１およびＢ１の代わりに、第２の面部分
Ｂ１および第４の面部分Ｂ２に対してＹＡＧレーザをパ
ルス照射しても、同等な効果が期待できることがわかっ
た。

【００４３】また、さらに、第１および第４の面部分Ａ
１およびＢ２を第１の組とし第２および第３の面部分Ｂ
１およびＡ２を第２の組とした場合、第１の組または第
２の組の一方の組を構成する一方または双方の面部分に
対してＹＡＧレーザのパルス照射を、共振周波数差Δｆ
が小さくなる間、継続して行なう工程と、他方の組を構
成する一方または双方の面部分に対してＹＡＧレーザの
パルス照射を、共振周波数差Δｆが小さくなる間、継続
して行なう工程とを交互に繰り返し行なっても同等な効
果が期待できることがわかった。例えば、最初に、第１
の組を構成する第１の面部分Ａ１および第４の面部分Ｂ
２のいずれか一方または双方の面部分に対してＹＡＧレ
ーザをパルス照射し、次に、第１の組を構成する第１の
面部分Ａ１および第４の面部分Ｂ２のいずれか一方また
は双方の面部分に対してＹＡＧレーザをパルス照射す
る。その後、再度、第１の組を構成する第１の面部分Ａ
１および第４の面部分Ｂ２のいずれか一方または双方の
面部分に対してＹＡＧレーザをパルス照射する。

【００４４】図６（Ａ）、（Ｂ）は、圧電振動角速度計
１００を固定した状態で、第１〜第４の面部分Ａ１、Ａ
２、Ｂ１およびＢ２に対して、ＹＡＧレーザをパルス照
射する例の説明に用いる図である。図６（Ａ）は正面図
であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）中の矢印ｂ方向から
見た側面図である。図６（Ａ）、（Ｂ）に示す例では、
圧電振動角速度計１００を固定するため、直径が圧電振
動角速度計１００の断面における対角線の長さとほぼ同
じか、やや小さい内部貫通穴を有するシリコン樹脂から
成る支持部材４２および４４を用いている。この場合、
圧電振動角速度計１００は、支持部材４２および４４の
内部貫通穴に通され、振動子の振動節点となる位置Ｘお
よびＹで圧電振動角速度計１００のエッチ部と支持部材
４２および４４とがシリコン接着剤によって固定されて
いる。また、支持部材４２および４４の下面は、アルミ
ナから成る台基板４６上に接着剤によって固定されてい
る。

【００４５】このように、圧電振動角速度計１００を固
定した後、第１〜第４の面部分Ａ１、Ａ２、Ｂ１および
Ｂ２に対して、ＹＡＧレーザをパルス照射する場合に
は、圧電振動角速度計１００を製造するための最終工程
にて、共振周波数差を調節することが可能になる。後工
程が存在しないため、最も効率の良い圧電振動角速度計
１００を提供することができる。なお、図６（Ａ）中、
ＹＡＧレーザのパルス照射場所Ｓ₁ およびＳ₂ をハッチ
ングを付して示している。

【００４６】また、各電極からのリード線４８ａ〜４８
ｄは支持部材４２と圧電振動角速度計１００の端面との
間にて半田付けしているが、振動子１０の振動節点とな
る位置ＸおよびＹで各電極にリード線を半田付けすれ
ば、リード線を取り付ける事による振動への影響を最小
にする事ができる。

【００４７】この発明は、上述した実施の形態に限定さ
れるものではないことは明らかである。例えば、上述の
実施の形態では、２つの検出電極２０ａおよび２０ｂの
間に溝部２２が形成されている構成の圧電振動角速度計
を用いて説明したが、溝部２２が形成されていない構成
の圧電振動角速度計であっても適応可能である。この場
合、２つの検出電極２０ａおよび２０ｂは、スクリーン
印刷法を用いて形成すれば良い。また、２つの検出電極
２０ａおよび２０ｂの間に自励振フィードバック用の電
極が設けられた構成の圧電振動角速度計であっても適応
可能である。

【００４８】また、上述の実施の形態では、ＹＡＧレー
ザを用いて削り加工を行なったが、レーザとして炭酸ガ
スレーザ、エキシマレーザーなどを用いてもよい。その
他、微細なドリルを用いたり、他の精密な切削加工方法
を用いて削り加工を行なっても良い。

【００４９】また、上述の実施の形態では、削り加工方
法として、レーザスポットを少しずつ、ずらして行う一
種の直線削り加工を用いたが、ドットが連続的に並んだ
穴加工を用いても良い。この場合、穴の形状は円形であ
る必要はない。また、削り加工は一本である必要はな
く、複数本の削り加工を行なっても良い。

【００５０】

【発明の効果】上述した説明から明らかな様に、この発
明の圧電振動角速度計用振動子の共振周波数調節方法に
よれば、圧電材料から成る圧電振動角速度計用振動子の
側面に対して所定の削り量で削り加工を行なうことによ
り、振動子の駆動側の共振周波数と検出側の共振周波数
との差を最終目標値まで到達させることができる。

【００５１】また、振動子を支持部材に固定した状態
で、振動子の側面に対して所定の削り量で削り加工を行
なうと、さらなる他の製造工程が存在しないため、最も
効率の良い圧電振動角速度計を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）および（Ｂ）は実施の形態の説明に用い
る圧電振動角速度計の概略図である。

【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は実施の形態の説明に用いる圧
電振動角速度計の製造工程図である。

【図３】図２につづく実施の形態の説明に用いる圧電振
動角速度計の製造工程図である。

【図４】駆動側の共振周波数および検出側の共振周波数
の変化図である。

【図５】駆動側の共振周波数と検出側の共振周波数との
差の変化図である。

【図６】（Ａ）および（Ｂ）は圧電振動角速度計を固定
した状態で、振動子の側面に削り量で削り加工を行なう
例の説明に用いる図である。

【図７】従来の説明に用いる圧電振動角速度計の概略図
である。

【符号の説明】

１０：振動子１２：第１の部材１４：第２の部材１００：圧電振動角速度計

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電材料から成る圧電振動角速度計用振
動子の側面に対して所定の削り量で削り加工を行ない、
該振動子の駆動側の共振周波数と検出側の共振周波数と
の差を調節する圧電振動角速度計用振動子の共振周波数
調節方法において、前記振動子の有する第１の側面を上下部分に分割し、該
上部分を第１の面部分とし該下部分を第２の面部分とし
た場合、該第１の面部分または該第２の面部分に対し
て、前記削り加工を、前記振動子の駆動側の共振周波数
と検出側の共振周波数との差が最終目標値に達するまで
行なうことを特徴とする圧電振動角速度計用振動子の共
振周波数調節方法。
【請求項２】請求項１に記載の圧電振動角速度計用振
動子の共振周波数調節方法において、前記第１の面部分または前記第２の面部分に対して予備
削り加工を行なった結果、前記振動子の駆動側の共振周
波数と検出側の共振周波数との差が小さくなる場合に
は、当該予備削り加工が行なわれた面部分を前記削り加
工を行なう面部分と決定し、小さくならない場合には、
他方の面部分を前記削り加工を行なう面部分と決定する
ことを特徴とする圧電振動角速度計用振動子の共振周波
数調節方法。
【請求項３】圧電材料から成る圧電振動角速度計用振
動子の側面に対して所定の削り量で削り加工を行ない、
該振動子の駆動側の共振周波数と検出側の共振周波数と
の差を調節する圧電振動角速度計用振動子の共振周波数
調節方法において、前記振動子の有する第１の側面を上下部分に分割し、該
上部分を第１の面部分とし該下部分を第２の面部分とし
た場合、該第１の面部分に対して、前記振動子の駆動側
の共振周波数と検出側の共振周波数との差が中間値に達
するまで行なう前記削り加工と、該第２の面部分に対し
て、前記振動子の駆動側の共振周波数と検出側の共振周
波数との差が中間値に達するまで行なう前記削り加工と
を、最終的に前記振動子の駆動側の共振周波数と検出側
の共振周波数との差が最終目標値に達するまで交互に繰
り返し行なうことを特徴とする圧電振動角速度計用振動
子の共振周波数調節方法。
【請求項４】請求項３に記載の圧電振動角速度計用振
動子の共振周波数調節方法において、前記第１の面部分または前記第２の面部分に対して予備
削り加工を行なった結果、前記振動子の駆動側の共振周
波数と検出側の共振周波数との差が小さくなる場合に
は、当該予備削り加工が行なわれた面部分を前記削り加
工を最初に行なう面部分と決定し、小さくならない場合
には、他方の面部分を前記削り加工を最初に行なう面部
分と決定することを特徴とする圧電振動角速度計用振動
子の共振周波数調節方法。
【請求項５】圧電材料から成る圧電振動角速度計用振
動子の側面に対して所定の削り量で削り加工を行ない、
該振動子の駆動側の共振周波数と検出側の共振周波数と
の差を調節する圧電振動角速度計用振動子の共振周波数
調節方法において、前記振動子の有する、対向する第１の側面および第２の
側面をそれぞれ上下部分に分割し、該第１の側面の該上
部分を第１の面部分とし該第１の側面の該下部分を第２
の面部分とし該第２の側面の該上部分を第３の面部分と
し該第２の側面の該下部分を第４の面部分とした場合、
該第１の面部分に対して、前記振動子の駆動側の共振周
波数と検出側の共振周波数との差が中間値に達するまで
行なう前記削り加工と、該第３の面部分に対して、前記
振動子の駆動側の共振周波数と検出側の共振周波数との
差が中間値に達するまで行なう前記削り加工とを、最終
的に前記振動子の駆動側の共振周波数と検出側の共振周
波数との差が最終目標値に達するまで交互に繰り返し行
なうことを特徴とする圧電振動角速度計用振動子の共振
周波数調節方法。
【請求項６】請求項５に記載の圧電振動角速度計用振
動子の共振周波数調節方法において、前記第１の面部分または前記第３の面部分に対して予備
削り加工を行なった結果、前記振動子の駆動側の共振周
波数と検出側の共振周波数との差が小さくなる場合に
は、当該予備削り加工が行なわれた面部分を前記削り加
工を最初に行なう面部分と決定し、小さくならない場合
には、他方の面部分を前記削り加工を最初に行なう面部
分と決定することを特徴とする圧電振動角速度計用振動
子の共振周波数調節方法。
【請求項７】圧電材料から成る圧電振動角速度計用振
動子の側面に対して所定の削り量で削り加工を行ない、
該振動子の駆動側の共振周波数と検出側の共振周波数と
の差を調節する圧電振動角速度計用振動子の共振周波数
調節方法において、前記振動子の有する、対向する第１の側面および第２の
側面をそれぞれ上下部分に分割し、該第１の側面の該上
部分を第１の面部分とし該第１の側面の該下部分を第２
の面部分とし該第２の側面の該上部分を第３の面部分と
し該第２の側面の該下部分を第４の面部分とし、該第１
および第４の面部分を第１の組とし該第２および第３の
面部分を第２の組とした場合、該第１の組または該第２
の組を構成する一方または双方の面部分に対して、前記
削り加工を、前記振動子の駆動側の共振周波数と検出側
の共振周波数との差が最終目標値に達するまで行なうこ
とを特徴とする圧電振動角速度計用振動子の共振周波数
調節方法。
【請求項８】請求項７に記載の圧電振動角速度計用振
動子の共振周波数調節方法において、前記第１の組を構成する一方の面部分または前記第２の
組を構成する一方の面部分に対して予備削り加工を行な
った結果、前記振動子の駆動側の共振周波数と検出側の
共振周波数との差が小さくなる場合には、当該予備削り
加工が行なわれた面部分が含まれる組を構成する一方ま
たは双方の面部分を前記削り加工を行なう面部分と決定
し、小さくならない場合には、当該予備削り加工が行な
われた面部分が含まれる組と異なる組を構成する一方ま
たは双方の面部分を前記削り加工を行なう面部分と決定
することを特徴とする圧電振動角速度計用振動子の共振
周波数調節方法。
【請求項９】圧電材料から成る圧電振動角速度計用振
動子の側面に対して所定の削り量で削り加工を行ない、
該振動子の駆動側の共振周波数と検出側の共振周波数と
の差を調節する圧電振動角速度計用振動子の共振周波数
調節方法において、前記振動子の有する、対向する第１の側面および第２の
側面をそれぞれ上下部分に分割し、該第１の側面の該上
部分を第１の面部分とし該第１の側面の該下部分を第２
の面部分とし該第２の側面の該上部分を第３の面部分と
し該第２の側面の該下部分を第４の面部分とし、該第１
および第４の面部分を第１の組とし該第２および第３の
面部分を第２の組とした場合、該第１の組を構成する一
方または双方の面部分に対して、前記振動子の駆動側の
共振周波数と検出側の共振周波数との差が中間値に達す
るまで行なう前記削り加工と、該第２の組を構成する一
方または双方の面部分に対して、前記振動子の駆動側の
共振周波数と検出側の共振周波数との差が中間値に達す
るまで行なう前記削り加工とを、最終的に前記振動子の
駆動側の共振周波数と検出側の共振周波数との差が最終
目標値に達するまで交互に繰り返し行なうことを特徴と
する圧電振動角速度計用振動子の共振周波数調節方法。
【請求項１０】請求項９に記載の圧電振動角速度計用
振動子の共振周波数調節方法において、前記第１の組を構成する一方の面部分または前記第２の
組を構成する一方の面部分に対して予備削り加工を行な
った結果、前記振動子の駆動側の共振周波数と検出側の
共振周波数との差が小さくなる場合には、当該予備削り
加工が行なわれた面部分が含まれる組を構成するいずれ
か一方の面部分を前記削り加工を行なう最初に行なう面
部分と決定し、小さくならない場合には、当該予備削り
加工が行なわれた面部分が含まれる組と異なる組を構成
するいずれか一方の面部分を前記削り加工を最初に行な
う面部分と決定することを特徴とする圧電振動角速度計
用振動子の共振周波数調節方法。
【請求項１１】請求項１〜１０のいずれか１項に記載
の圧電振動角速度計用振動子の共振周波数調節方法にお
いて、前記振動子を、四角柱状の形状を有する、圧電材料から
成る第１の部材と、四角柱状の形状を有する、圧電材料
から成る第２の部材とを貼り合わせて一体的に構成され
たものとし、前記第１および第２の側面を、前記第１および第２の部
材の長辺に平行であって、前記第１および第２の部材の
貼り合わせ面に直交する側面とし、前記第１の面部分を、前記第１の側面であって、前記貼
り合わせ面によって上下部分に分割された該上部分と
し、前記第２の面部分を、前記第１の側面であって、前記貼
り合わせ面によって上下部分に分割された該下部分と
し、前記第３の部分を、前記第２の側面であって、前記貼り
合わせ面によって上下部分に分割された該上部分とし、前記第４の部分を、前記第２の側面であって、前記貼り
合わせ面によって上下部分に分割された該下部分とする
ことを特徴とする圧電振動角速度計用振動子の共振周波
数調節方法。
【請求項１２】請求項１１に記載の圧電振動角速度計
用振動子の共振周波数調節方法において、前記削り加工
を、レーザ光を用いて行うことを特徴とする圧電振動角
速度計用振動子の共振周波数調節方法。
【請求項１３】請求項１から１０のいずれか１項に記
載の圧電振動角速度計用振動子の共振周波数調節方法に
おいて、前記削り加工を、前記振動子を支持部材に固定
した状態で行うことを特徴とする圧電振動角速度計用振
動子の共振周波数調節方法。
【請求項１４】請求項１３に記載の圧電振動角速度計
用振動子の共振周波数調節方法において、前記振動子の
固定位置を、前記振動子の振動節点となる位置とするこ
とを特徴とする圧電振動角速度計用振動子の共振周波数
調節方法。