JPH09311041A

JPH09311041A - 角速度検出装置

Info

Publication number: JPH09311041A
Application number: JP8130259A
Authority: JP
Inventors: Nobuyoshi Sugitani; 伸芳杉谷
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-05-24
Filing date: 1996-05-24
Publication date: 1997-12-02
Also published as: EP0809087A2; EP0809087A3; KR970075917A

Abstract

(57)【要約】【課題】高精度に角速度を検出できる角速度検出装置
を提供する。【解決手段】角速度検出装置は、Ｙ軸に垂直な断面が
第１及び第２角部を有する圧電性結晶部６ｐ、第１角部
を覆う第１電極６ａ及び第２角部を覆う第２電極６ｃを
有する振動片６を備えた振動子１０２と、Ｚ軸に沿って
振動片６が屈曲したときに第１電極６ａと第２電極６ｃ
との間に発生する電位差に基づいて角速度を検出する検
出回路とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コリオリの力を検
出することにより運動中の被検出体の角速度を検出する
角速度検出装置に関するものであり、特に、高精度に角
速度を検出する技術に関する。本発明の角速度検出装置
は、車両、航空機若しくは船舶等の移動体のナビゲーシ
ョンシステム若しくは姿勢制御又は撮像機器の手ブレ補
正等に適用され得る。

【０００２】

【従来の技術】圧電振動子を備えた所謂圧電振動ジャイ
ロは、角速度検出装置の一種である。このような圧電振
動子に電圧を印加すると、圧電振動子は逆圧電効果に基
づいて変形し、印加電圧が所定の発振条件を満たす場合
には、圧電振動子は振動する。

【０００３】圧電振動子を移動体に固定し、この圧電振
動子を振動させながら移動体を回転させると、圧電振動
子の振動速度及び移動体の回転角速度に基づくコリオリ
の力が圧電振動子に働く。圧電振動子はコリオリの力に
よって歪むので、この歪量を圧電振動子の圧電効果に基
づいて検出すれば、コリオリの力を検知することができ
る。圧電振動子の振動が一定の場合、コリオリの力は移
動体の回転角速度に比例する。したがって、移動体の回
転角速度は検知されたコリオリの力から検出することが
できる。

【０００４】このような圧電振動ジャイロは、特開平５
−１１８８５７号公報に記載されている。同公報には、
例えば金属からなる四角柱部材、この四角柱部材の四側
面を覆う薄膜圧電材、圧電材の一側面に貼りつけられた
一対の駆動用電極及び他の側面に貼り付けられた一対の
検出用電極を備えた振動子が開示されている。上記の検
出用電極の１つは、四角柱部材の角部を境として駆動用
電極に隣接している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本出願人が、圧電性結
晶からなる振動子を鋭意検討した結果、振動に伴って圧
電性結晶に誘起する電荷は圧電性結晶の所定の角部に集
中することが判明した。したがって、上述の従来装置の
電極構造を例えば水晶振動子に適用した場合には、１つ
の検出用電極は１つの側面のみに貼りつけられているの
で、角部において電荷の一部を検出することができず、
上述の従来装置の電極構造を用いて検出された電荷に基
づいて検出される角速度の検出精度は十分とは言えな
い。

【０００６】本発明は、このような課題に基づいてなさ
れたものであり、従来に比してさらに高精度の角速度検
出が可能な角速度検出装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するための角速度検出装置を提供する。本装置は、
被検出体に設けられ、被検出体が所定の軸回りに回動す
る回動運動の角速度を検出する角速度検出装置を対象と
し、所定の軸に沿って延び、且つ、軸に垂直な断面が第
１及び第２角部を有する圧電性結晶部、第１角部を覆う
第１電極及び第２角部から所定距離以内の領域の少なく
とも一部を覆う第２電極を有する振動片を備えた振動子
と、第１角部から第２角部に向かう方向及び軸の伸延方
向の双方に垂直な方向に沿って振動片が屈曲したときに
第１電極と第２電極との間に発生する電位差に基づいて
角速度を検出する検出回路とを備える。

【０００８】例えば、前述の圧電性結晶部が水晶からな
る場合、この圧電性結晶部は水晶のＹ軸に沿って延びて
おり、Ｙ軸に垂直な断面の第１及び第２角部は水晶のＸ
軸に実質的に平行な１つの直線にＺ軸に実質的に平行な
２つの直線が交差することによって規定される。第１角
部から第２角部に向かう方向及び前記軸の伸延方向の双
方に垂直な方向、すなわち、Ｚ軸方向に沿って圧電性結
晶部が屈曲したときには、第１及び第２角部に集中して
電荷が発生する。

【０００９】したがって、本装置によれば、検出回路に
接続される少なくとも第１電極が、圧電性結晶部の角部
を覆っているので、角部に発生した電荷を効率的に検出
して第１電極と第２電極との間の電位差を正確に検知す
ることができ、この電位差に基づいて求められる角速度
の検出精度を向上させることができる。

【００１０】また、上記振動子は、上記軸に垂直な断面
が少なくとも２つの角部を有し、圧電性結晶部に機械的
に結合した別の圧電性結晶部と、別の圧電性結晶部の２
つの角部を連続して覆う第３電極と、第３電極との間に
交流電圧を印加することにより別の圧電性結晶部が第１
角部から第２角部に向かう方向に沿って振動するよう
に、別の圧電性結晶部表面のうち第３電極によって覆わ
れていない領域の一部に設けられた第４電極とを備える
ことが好ましい。

【００１１】ここで、機械的結合とは、圧電性結晶部に
別の圧電性結晶部からの振動が伝わる程度に、互いの圧
電性結晶部が結合していることであり、このような構造
を実現するためには、これらの圧電性結晶部は一体の部
材から構成されることが望ましい。

【００１２】この振動子を上記角速度検出装置に用いた
場合には、第３電極が２つの角部を連続して覆い、且
つ、第４電極が上記に規定の如く設けられているので、
圧電性結晶部の全表面を覆う電極を形成した後、第３電
極と第４電極との間の領域の電極を除去するのみで、こ
れらの電極を物理的に分離することができ、したがっ
て、これらの電極は容易に形成することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る角速度検出装
置の一形態について、添付の図面を参照して説明する。
なお、以下の説明において、同一要素には同一符号を用
いるものとし、重複する説明は省略する。

【００１４】図１は、実施の形態に係る角速度検出装置
を示す。本装置は、支持台１０１の表面に一端で固定さ
れた振動子１０２及び支持台１０１の裏面に取付けられ
た処理回路１０３を備える。なお、以下の説明におい
て、支持台１０１の裏面から表面に向かう方向を「上」
方向と規定し、これと逆向きの方向を「下」方向と規定
する。

【００１５】支持台１０１は、主表面Ｓ１及び主表面Ｓ
１に平行であってこの主表面Ｓ１から上方に所定距離離
隔した設置表面Ｓ２を有し、主表面Ｓ１と設置表面Ｓ２
とはその境界で段差を形成する。

【００１６】振動子１０２はその一端に固定部１を有
し、固定部１は支持台１０１の設置表面Ｓ２に接着剤等
で固定されている。振動子１０２は、この固定部１、支
持台１０１と所定の間隔を保持しつつ設置表面Ｓ２から
主表面Ｓ１へ向かう方向へ固定部１から延びる支持棒
２、支持棒２によって支持された基体３、基体３から固
定部１に対して離れる方向に延びた一対の励振用振動片
４，５及び基体３から固定部１に近付く方向に延びた一
対の検出用振動片６，７からなる。

【００１７】また、固定部１、支持棒２、基体３及び振
動片４〜７は、一体の圧電性結晶部材及びこの圧電性結
晶部材に取付けられた複数の電極から構成される。本実
施の形態に係る圧電性結晶部材の材料は水晶である。

【００１８】なお、天然の水晶は、一般に柱状結晶であ
り、この柱状結晶の縦方向の中心軸はＺ軸又は光軸と規
定され、Ｚ軸を通り、柱状結晶の各表面に垂直に交わる
線はＹ軸又は機械軸と規定される。また、Ｚ軸を通り、
この柱状結晶の縦方向の稜線と直交する線はＸ軸又は電
気軸と規定される。本振動子１０２に用いられる水晶
は、人工水晶であるが、その構造は天然の水晶と同じで
あるので、説明において、それぞれの軸の方向は上記規
定に従う。すなわち、振動子１０２の厚み方向をＺ軸と
規定し、このＺ軸に直交し、互いに垂直な軸をそれぞれ
Ｘ軸及びＹ軸と規定する。

【００１９】以下、この規定に基づき、振動子１０２に
ついてさらに詳細に説明する。

【００２０】固定部１は、設置台１０１の設置表面Ｓ２
に固定される下面を有する。下面は、その長手方向がＸ
軸に沿っており、Ｘ軸及びＹ軸によって各辺が規定され
る長方形形状を有している。下面に対向する上面も下面
と略同一形状である。なお、上面と下面との間に位置す
る固定部１の外表面を固定部１の側面と規定する。支持
棒２の一端は、固定部１の一側面に連続し、固定部１か
らＹ軸に沿って延びている。基体３は支持棒２の他端に
連続し、Ｘ軸に沿って延びている。

【００２１】図２は、図１に示した振動子１０２をＡ−
Ａ線矢印の方向から見た振動子１０２の断面図である。

【００２２】第１励振用振動片４は、基体３の一端から
Ｙ軸に沿って固定部１から離れる方向に延びており、図
１及び図２に示すように、圧電性結晶部４ｐと、圧電性
結晶部４ｐの各側面に固定された上面電極４ｕ、下面電
極４ｓ、右面電極４ｍ及び左面電極４ｈとから構成され
る。

【００２３】圧電性結晶部４ｐのＹ軸に垂直な断面は、
四辺によって規定される概略長方形である。なお、説明
において、概略長方形とは、数学上に規定される厳密な
長方形を意味せず、圧電性結晶部４ｐ製造時のエッチン
グに起因して正確な長方形が形成できない場合、例え
ば、四辺のうちの一辺が屈曲して五角形になったものも
概略四角形と規定する。圧電性結晶部４ｐは、これらの
四辺をそれぞれ含み、Ｙ軸に平行な四側面を有する。こ
れらの圧電性結晶部４ｐの側面のうち、下面は支持台１
０１の主表面Ｓ１に空間を介して対向し、上面は圧電性
結晶部４ｐの下面に対向する。また、圧電性結晶部４ｐ
の残りの二側面は上面及び下面に垂直であり互いに対向
している。これらの二側面のうち、振動片４の先端方向
から見たときに右側に位置するものを右側面、左側に位
置するものを左側面と規定する。

【００２４】上面電極４ｕは、圧電性結晶部４ｐの上面
のみに形成され、基体３とこの振動片４との境界近傍か
ら振動片４の先端方向に延びている。下面電極４ｓは、
圧電性結晶部４ｐの下面のみに形成され、基体３とこの
振動片４との境界近傍から振動片４の先端方向に延びて
いる。右面電極４ｍは、圧電性結晶部４ｐの右側面全体
及び上下面の一部を連続して覆っており、したがって、
右面電極４ｍは、圧電性結晶部４ｐの上下方向に隣接す
る一対の角部を覆っている。

【００２５】右面電極４ｍは、上面電極４ｕと一定の間
隔を保持しつつ、この上面電極４ｕの長手方向に沿っ
て、基体３と振動片４との境界近傍から振動片４の先端
方向に延びており、上面電極４ｕと物理的に分離してい
る。左面電極４ｈは、圧電性結晶部４ｐの左側面全体及
び上下面の一部を連続して覆っており、したがって、圧
電性結晶部４ｐの上下方向に隣接する一対の残りの角部
を覆っている。

【００２６】左面電極４ｈも、上面電極４ｕと一定の間
隔を保持しつつ、この上面電極４ｕの長手方向に沿っ
て、基体３と振動片４との境界近傍から振動片４の先端
方向に延びており、上面電極４ｕと物理的に分離してい
る。また、左右側面の電極４ｈ，４ｍは、それぞれ、下
面電極４ｓとも一定の間隔を保持し、物理的に分離して
いる。

【００２７】これらの電極４ｕ，４ｓ，４ｍ，４ｈは、
圧電性結晶部４ｐの全表面を覆う電極を形成した後、各
電極間の領域の電極を除去するのみで、これらの電極を
物理的に分離することができる。すなわち、これらの電
極は、フォトリソグラフィ技術のエッチング工程を用い
ることにより分離できる。なお、左右側面の電極４ｈ及
び４ｍのそれぞれは、上下電極４ｕ，４ｓとの間に電圧
を印加することにより、圧電性結晶部４ｐの中心を通る
ＹＺ平面に対して垂直であって互いに逆向きの方向の電
界成分を圧電性結晶部４ｐ内に発生させるように配置さ
れている。したがって、左右側面の電極４ｈ及び４ｍの
それぞれは、屈曲に必要な電界を十分に圧電性結晶部４
ｐ内に発生させることができるので、分離する必要がな
く、したがって、照射が容易な圧電性結晶部４ｐの上面
及び下面のみに露光光を照射すればよい。

【００２８】第２励振用振動片５は、基体３の一端から
Ｙ軸に沿って固定部１から離れる方向に延びており、図
１及び図２に示すように、圧電性結晶部５ｐと、圧電性
結晶部５ｐの各側面に固定された上面電極５ｕ、下面電
極５ｓ、右面電極５ｍ及び左面電極５ｈとから構成され
る。支持棒２の中心線ＣＬを含むＹＺ面と第２励振用振
動片５との間の最短距離は、この面と第１励振用振動片
４との間の最短距離に等しい。すなわち、励振用振動片
４及び５は、支持棒２に対して対称な位置に配置されて
いる。

【００２９】なお、第２励振用振動片５は、第１励振用
振動片４と同一の構造を有するので、その構造の詳細に
ついては説明を省略する。

【００３０】次に、検出用振動片６及び７について説明
する。

【００３１】図３は、図１に示した振動子１０２をＢ−
Ｂ線矢印の方向から見た振動子１０２の断面図である。

【００３２】第１検出用振動片６は、基体３の一端から
Ｙ軸に沿って固定部１に近付く方向に延びており、図１
及び図３に示すように、圧電性結晶部６ｐと、圧電性結
晶部６ｐの各角部を覆う右上電極６ａ、右下電極６ｂ、
左上電極６ｃ及び左下電極６ｄとから構成される。第１
検出用振動片６の長手方向は、第１励振用振動片４の長
手方向に一致しており、また、これらの振動片６及び４
は、少なくともＺ軸方向の振動が伝わるようにその形状
および重量等が調整されている。

【００３３】圧電性結晶部６ｐのＹ軸に垂直な断面は、
四辺によって規定される概略長方形である。圧電性結晶
部６ｐは、これらの四辺をそれぞれ含み、Ｙ軸に平行な
四側面を有し、圧電性結晶部６ｐの４つの角部は、それ
ぞれの四側面が交差することによって規定される。これ
らの圧電性結晶部６ｐの側面のうち、下面は支持台１０
１の主表面Ｓ１に空間を介して対向し、上面は圧電性結
晶部６ｐの下面に対向する。また、圧電性結晶部６ｐの
残りの二側面は上面及び下面に垂直であり互いに対向し
ている。これらの二側面のうち、振動片４の先端方向か
ら見たときに右側に位置するものを右側面、左側に位置
するものを左側面と規定する。

【００３４】右上電極６ａは、圧電性結晶部６ｐの上面
と右側面とが交差することにより規定される角部のみを
覆っており、右下電極６ｂは、圧電性結晶部６ｐの下面
と右側面とが交差することにより規定される角部のみを
覆っている。また、左上電極６ｃは、圧電性結晶部６ｐ
の上面と左側面とが交差することにより規定される角部
のみを覆っており、左下電極６ｄは、圧電性結晶部６ｐ
の下面と左側面とが交差することにより規定される角部
のみを覆っている。それぞれの電極６ａ〜６ｄは、互い
に所定の間隔を保持しながら、基体３とこの振動片６と
の境界近傍から振動片６の先端方向に延びており、互い
に物理的に分離している。

【００３５】図４は、図１に示した振動片６をＣ−Ｃ線
矢印の方向から見た振動片６の断面図である。

【００３６】振動片６の質量が変化すると、振動片の固
有振動数は変化する。振動片６の先端側の電極の質量及
び形状変化は、根元側のそれよりも振動片６の固有振動
数に対する影響が大きい。また、先端側に働く応力は根
元側のそれよりも小さいので、振動片６の先端側の電極
の質量及び形状変化は、検出感度への影響が根元側に較
べて小さい。したがって、固有振動数調整のため、図１
及び図４に示すように、振動片６の重心位置よりも先端
側の右上電極６ａ及び左上電極６ｃは、その一部分がト
リミングにより除去された領域ＴＲを有する。換言すれ
ば、振動片６の先端の右上電極６ａと左上電極６ｃとの
間の間隔は、振動片６の根元側の間隔よりも広い。な
お、このような電極の除去は、レーザ加工機を用いて行
うことができる。

【００３７】第２検出用振動片７は、基体３の一端から
Ｙ軸に沿って固定部１に近付く方向に延びており、図１
及び図３に示すように、圧電性結晶部７ｐと、圧電性結
晶部７ｐの各角部を覆う右上電極７ａ、右下電極７ｂ、
左上電極７ｃ及び左下電極７ｄとから構成される。支持
棒２の中心線ＣＬを含むＹＺ面と第２検出用振動片７と
の間の最短距離は、この面と第１検出用振動片６との間
の最短距離に等しい。すなわち、これらの検出用振動片
６及び７は、励振用振動片４及び５と同様に、支持棒２
に対して対称な位置に配置されている。

【００３８】なお、第２検出用振動片７は、この振動片
７の先端側の電極が第１検出用振動片６のように除去さ
れていない。この点を除いて、第２検出用振動片７は、
第１検出用振動片６と同一の構造を有するので、その構
造の詳細については説明を省略する。また、各振動片４
〜７が安定して振動するように、振動子１０２は、内部
の圧力が大気圧よりも低く設定された密閉容器内に配置
されることが望ましい。

【００３９】次に、振動子１０２の励振及び角速度の検
出ついて説明する。

【００４０】図５は、各振動片４〜７の電極４ｕ，４
ｓ，４ｍ，４ｈ，５ｕ，５ｓ，５ｍ，５ｈ，６ａ〜６
ｄ，７ａ〜７ｄの接続関係及びこれらの電極に電気的に
接続された処理回路１０３を示す。

【００４１】励振用振動片４の上下面電極４ｕ，４ｓ及
び励振用振動片５の左右面電極５ｈ，５ｍは、配線Ｗ１
を介して端子Ｔ１に電気的に接続されている。また、励
振用振動片４の左右面電極４ｈ，４ｍ及び励振用振動片
５の上下面電極５ｕ，５ｓは、配線Ｗ２を介して端子Ｔ
２に電気的に接続されている。

【００４２】さらに、検出用振動片６の右上電極６ａ，
左下電極６ｄ及び検出用振動片７の右下電極７ｂ，左上
電極７ｃは、配線Ｗ３を介して端子Ｔ３に接続されてい
る。検出用振動片６の右下電極６ｂ，左上電極６ｃ及び
検出用振動片７の右上電極７ａ，左下電極７ｄは、配線
Ｗ４を介して端子Ｔ４に接続されている。なお、これら
の配線Ｗ１〜Ｗ４は、フォトリソグラフィ技術を用い、
図１に示した振動子１０２の支持棒２上の領域を通って
固定部１に至るように形成することが望ましい。

【００４３】処理回路１０３は、駆動回路８、電流電圧
変換回路９及び自動利得制御回路１０から構成される励
振回路と、電流電圧変換回路１１，１２、差動増幅回路
１３及び同期検波回路１４から構成される検出回路とを
備える。

【００４４】駆動回路８は、定常状態においては入力さ
れた電圧値に基づいて所定の繰り返し周波数のパルス波
を出力する。したがって、この交流電圧であるパルス波
が端子Ｔ１に印加されると、逆圧電効果により励振用振
動片４及び５は、図１の矢印Ｖ１及びＶ２に示すよう
に、Ｘ軸に沿って互いに逆方向に屈曲する。屈曲に伴っ
て励振用振動片４及び５の側面中心領域に誘起された電
荷Ｑは、電流電圧変換回路９によって電圧信号に変換さ
れる。自動利得制御回路１０は、電流電圧変換回路１０
から出力された電圧信号が大きくなると、これから出力
する電圧信号を小さくし、電流電圧変換回路１０から出
力された電圧信号が小さくなると、これから出力する電
圧信号を大きくする。したがって、駆動回路８から出力
されるパルス波はフィードバック制御され、励振用振動
片４及び５は安定して振動する。

【００４５】励振用振動片対４及び５が速度ＶでＸ軸方
向に沿って振動している状態で、図１の矢印Ωで示す方
向に振動子１０２が回転させられると、励振用振動片４
及び５には、Ｚ軸方向に沿ってＶ×Ωに比例したコリオ
リの力が働き、励振用振動片４及び５は、それぞれＺ軸
に沿った方向にも振動する。

【００４６】一方、検出用振動片６及び７は、それぞれ
励振用振動片４及び５にＺ軸方向の振動が伝わる程度に
機械的に結合しているので、励振用振動片４及び５のＺ
軸方向の振動に伴って検出用振動片６及び７がＺ軸に沿
って振動する。なお、図１の矢印Ｖ３及びＶ４で示すよ
うに、検出用振動片６及び７は、互いに逆位相、すなわ
ち、振動中の任意の時間における各振動片６及び７のＺ
軸方向の速度ベクトルが互いに逆向きになるように振動
する。

【００４７】検出用振動片６及び７が、コリオリの力に
起因してＺ軸方向に屈曲して振動すると、圧電効果によ
り、図５に示す検出用振動片６，７の圧電性結晶部６
ｐ，７ｐの全ての角部に電荷Ｑが発生する。これらの電
荷Ｑは角部を覆う電極６ａ〜６ｄ及び７ａ〜７ｄによっ
て効率的に検知されるので、各電極間の電位差は高精度
に検出される。

【００４８】検出用振動片６の右上電極６ａで覆われた
角部に発生した電荷は、電流電圧変換回路１１によって
電圧信号に変換され、左上電極６ｃで覆われた角部に発
生した電荷は、電流電圧変換回路１２によって電圧信号
に変換される。これらの電圧信号は、差動増幅回路１３
に入力されるので、差動増幅回路１３からはＸ軸方向に
沿って隣接する電極６ａ及び６ｃ間の電位差を含む電圧
信号が出力される。

【００４９】この電位差は、コリオリの力による検出用
振動片６の屈曲に基づいて発生したものであるので、こ
の電位差を検知すれば、コリオリの力、すなわち、振動
子１０２に働いた回転角速度を検出することができる。

【００５０】また、検出用振動片７の右上電極７ａで覆
われた角部に発生した電荷は、電流電圧変換回路１１に
よって電圧信号に変換され、左上電極７ｃで覆われた角
部に発生した電荷は、電流電圧変換回路１２によって電
圧信号に変換される。検出用振動片７から出力されたこ
れらの電圧信号も、差動増幅回路１３に入力されるの
で、差動増幅回路１３から出力される電圧信号には、電
極７ａ及び７ｃ間の電圧成分も含まれる。

【００５１】検出用振動片６の残りの角部を覆う電極６
ｄ及び６ｂからの信号は、それぞれ電極６ａ及び６ｃか
らの信号に重畳され、検出用振動片７の残りの角部を覆
う電極７ｄ及び７ｂからの信号は、電極７ａ及び７ｃか
らの信号にそれぞれ重畳される。したがって、これらの
重畳により、雑音成分に対するコリオリの力に基づく電
圧成分の強度は高くなるので、これらの重畳により、本
装置による角速度の検出精度はさらに高くなる。

【００５２】差動増幅回路１３から出力された交流電圧
信号は、同期検波回路１４に入力されることにより、駆
動回路８からのパルス波に同期して検波され、同期検波
回路１４から直流電圧信号として出力される。

【００５３】なお、本装置では、検出用の電極６ａと対
をなす電極６ｃは、圧電性結晶部６ｐの角部を覆うこと
としたが、これは、電極６ｃの設けられた角部の近傍に
配置されてもよい。

【００５４】さらに、本装置の振動子１０２は、４つの
振動片４〜７を用いたが、これは、２つの振動片のみを
用い、それぞれの振動片に励振用の電極及び検出用の電
極を配置してもよい。

【００５５】本装置の圧電性結晶の材料は、水晶を用い
たが、これはＬｉＴａＯ₃等の圧電性結晶を代りに用い
てもよい。

【００５６】また、各圧電性結晶部４ｐ，５ｐ，６ｐ，
７ｐの上面及び下面は、それぞれ、Ｚ軸に対して垂直で
あることが望ましいが、Ｚ軸に垂直な面から１５°以下
の角度だけずれていてもよい。

【００５７】上記角速度検出装置を自動車等の被検出体
に搭載した場合には、必ずしも被検出体の回転中心軸が
支持棒２の中心線ＣＬと一致するとは限らないが、被検
出体の運動に支持棒２の中心線ＣＬを中心とする回転成
分が含まれれば、被検出体の角速度は検出することがで
きる。

【００５８】なお、検出用の電極６ａ〜６ｄ及び７ａ〜
７ｄは、それぞれ圧電性結晶部６及び７の角部を覆って
いるので、電荷の集中する角部に配置される電極部分の
製造誤差に基づく検出精度のばらつきを小さくすること
ができる。また、励振用の電極４ｕ，４ｓ，４ｍ，４ｈ
及び５ｕ，５ｓ，５ｍ，５ｈは、それぞれ圧電性結晶部
４及び５の側面および上下面全体に電極を蒸着した後
に、側面の一部の電極を除去することなく形成できるの
で、側面の電極の面積や位置がばらつかない。すなわ
ち、本実施例の励振用の電極４ｕ，４ｓ，４ｍ，４ｈ及
び５ｕ，５ｓ，５ｍ，５ｈは、フォトリソグラフィ技術
を用いて上面及び下面のみに露光光を照射すれば良いの
で、密着型のフォトマスクを用いてこれらの電極を製造
することができる。さらに、本装置では、圧電体を金属
等の部材に接着材等で貼りつける必要がないので、温度
によって圧電体の接着強度が変化することもない。ま
た、このような圧電体からの出力の取出しには、ボンデ
ィグワイヤを必要とするが、実施例の電極からは、振動
部分からボンディングワイヤを用いなくても出力を取出
すことができるので、ボンディングワイヤの疲労による
断線を抑制することができる。また、振動子１０２を自
励振をさせる場合、電極配置やＱ値の高さなどにより高
次の雑音成分の中から、徐々に１つのモードで励振する
ようになる。しかしながら、一般に高い周波数ではクリ
スタルインピダンスが低く、その為、高次の振動が発生
しやすい。本装置のぞれぞれの電極４ｕ，４ｓ，４ｍ，
４ｈ，５ｕ，５ｓ，５ｍ，５ｈ，６ａ〜６ｄ及び７ａ〜
７ｄは、それぞれの振動片４〜７の根元近傍及び先端部
近傍を連続して覆っており、同一方向に屈曲するモード
は一次のみである。したがって、電極を先端部のみに配
置したときに較べ、高次の振動モードの発生を抑制する
ことができる。

【００５９】以上、説明したように、本実施の態様に係
る角速度検出装置は、所定の軸（Ｙ軸）に沿って延び、
且つ、この軸に垂直な断面が第１及び第２角部を有する
圧電性結晶部６ｐ、第１角部を覆う第１電極６ａ及び第
２角部から所定距離以内の領域の少なくとも一部を覆う
第２電極６ｃを有する振動片６を備えた振動子１０２
と、第１角部から第２角部に向かう方向（Ｘ軸）及び前
記軸（Ｙ軸）の伸延方向の双方に垂直な方向（Ｚ軸）に
沿って振動片６が屈曲したときに第１電極６ａと第２電
極６ｃとの間に発生する電位差に基づいて角速度を検出
する検出回路とを備える。

【００６０】本装置では、少なくとも１つの検出用の電
極６ａが圧電性結晶部の角部を覆っているので、装置に
働く回転の角速度を高精度に検出できる。

【００６１】また、本実施の態様に係る角速度検出装置
は、所定の軸（Ｙ軸）に垂直な断面が少なくとも２つの
角部を有し、圧電性結晶部６ｐに機械的に結合した別の
圧電性結晶部４ｐと、この別の圧電性結晶部４ｐの２つ
の角部を連続して覆う第３電極４ｍと、第３電極４ｍと
の間に交流電圧を印加することにより別の圧電性結晶部
４ｐが第１角部から第２角部に向かう方向（Ｘ軸）に沿
って振動するように、別の圧電性結晶部４ｐ表面のうち
第３電極によって覆われていない領域の一部に設けられ
た第４電極４ｕとを備える。

【００６２】したがって、本装置では、別の圧電性結晶
部４ｐの第３電極４ｍが２つの角部を連続して覆ってい
るので、この電極は容易に形成することができる。

【００６３】さらに、本実施の態様に係る角速度検出装
置の振動子１０２は、振動片６を支持する基体３を備
え、第１電極６ａ及び第２電極６ｃは、振動片６の基体
３と反対側の第１電極６ａと第２電極６ｃとの間の最短
距離が、振動片６の基体３側の第１電極６ａと第２電極
６ｃとの間の最短距離よりも広い領域ＴＲを備える。

【００６４】したがって、本装置では、検出感度を損な
うことなく、振動片６の固有振動数が調整された角速度
検出装置を提供することができる。

【００６５】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る角速度検出
装置によれば、検出回路に接続された電極が圧電性結晶
部の角部を覆っているので、角速度の検出精度を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る角速度検出装置の斜
視図。

【図２】図１に示した振動子をＡ−Ａ線矢印に沿って切
った断面図。

【図３】図１に示した振動子をＢ−Ｂ線矢印に沿って切
った断面図。

【図４】図１に示した振動片をＣ−Ｃ線矢印に沿って切
った断面図。

【図５】本発明の実施の形態に係る角速度検出装置のシ
ステムを示すブロック図。

【符号の説明】

１０１…支持台、１０３…処理回路、１０２…振動子、
１…固定部、２…支持棒、３…基体、４，５…励振用振
動片、６，７…検出用振動片、４ｐ，５ｐ，６ｐ，７ｐ
…圧電性結晶部、６ａ…第１電極、６ｃ…第２電極、４
ｍ…第３電極、４ｕ…第４電極。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検出体に設けられ、前記被検出体が所
定の軸回りに回動する回動運動の角速度を検出する角速
度検出装置であって、前記所定の軸に沿って延び、且つ、前記軸に垂直な断面
が第１及び第２角部を有する圧電性結晶部、前記第１角
部を覆う第１電極及び前記第２角部から所定距離以内の
領域の少なくとも一部を覆う第２電極を有する振動片を
備えた振動子と、前記第１角部から前記第２角部に向かう方向及び前記軸
の伸延方向の双方に垂直な方向に沿って前記振動片が屈
曲したときに前記第１電極と前記第２電極との間に発生
する電位差に基づいて前記角速度を検出する検出回路
と、を備える角速度検出装置。
【請求項２】請求項１に記載の角速度検出装置であっ
て、前記振動子は、前記軸に垂直な断面が少なくとも２つの角部を有し、前
記圧電性結晶部に機械的に結合した別の圧電性結晶部
と、前記別の圧電性結晶部の前記２つの角部を連続して覆う
第３電極と、前記第３電極との間に交流電圧を印加することにより前
記別の圧電性結晶部が前記第１角部から前記第２角部に
向かう方向に沿って振動するように、前記別の圧電性結
晶部表面のうち前記第３電極によって覆われていない領
域の一部に設けられた第４電極と、を備える角速度検出
装置。