JPH10206165A - 角速度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 角速度の検出精度を向上可能な角速度検出装
置を提供する。 【解決手段】 並列配置された一対の励振用振動片４，
５を備える角速度検出装置において、上面側の電極４ａ
の表面領域の一部分をトリミングし、そのＺ軸方向の漏
れ振動成分を低減させる。このトリミングは精密に行う
ことができるので、漏れ振動成分に起因する測定誤差を
低減し、角速度の検出精度を向上させることができる。

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。本装置は、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】コリオリの力Ｆｃは、被検出体の角速度
Ω及び振動体の振動速度Ｖの積（Ω×Ｖ）に比例して、
当該振動体に働くことが知られている。振動速度Ｖが一
定であれば、角速度Ωに比例してコリオリの力Ｆｃは大
きくなるため、コリオリの力Ｆｃに応じて振動体の振動
状態が変化する。したがって、この振動状態を検知すれ
ば、角速度Ωを検出することができる。所謂、圧電振動
ジャイロと呼称される角速度検出装置は、振動体とし
て、機械的な振動を電気信号に変換する圧電素子を用い
たものであり、被検出体の角速度Ωに基づく振動体の振
動状態は、電気信号として、この角速度検出装置から出
力される。

【０００３】このような従来の角速度検出装置は、例え
ば、日本学術振興会弾性波素子技術第１５０委員会第４
６回研究会資料（平８−１−２３）ｐ．１９８−２０１
に記載されている。この従来の角速度検出装置は、所定
の平面に沿って延びた２つの振動片の基端を結合して成
る音さ型圧電振動子を備えている。振動片は、その不均
一性に起因して、角速度が零の状態でこれをＸ軸方向に
振動させている場合においても、これに直交するＺ軸方
向の振動成分、所謂、漏れ振動成分を有する。漏れ振動
成分はコリオリの力による振動と同一振動方向に発生す
るので、コリオリの力に基づいて検出される角速度は、
漏れ振動成分に起因する誤差を生じる。上記従来の振動
子の一方の振動片は、これら振動片を連成振動させるた
めの駆動用電極を具備しており、駆動用電極の前記所定
の平面に垂直な面（以下、側面とする）は、その不均一
性を減少させるようにトリミングされており、したがっ
て、振動片の漏れ振動成分が抑制されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記複
数の振動片を有する角速度検出装置において、振動片側
面に設けられた駆動用電極をトリミングする場合には、
振動片の向きを特定するための基準面を、単一のベクト
ルでその伸延方向が規定される１つの振動片の側面上に
設定するため、振動片の向きの特定が十分ではなく、ト
リミングの精度を向上させることができない。トリミン
グの精度は、振動片の漏れ振動成分の抑制度、すなわ
ち、角速度の検出精度を左右するため、上記従来の装置
においては、角速度の検出精度は不十分であった。本発
明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、従
来に比して角速度の検出精度を向上可能な角速度検出装
置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明に係る角速度検出装置は、所定の信号が印加
されることにより連成振動可能な第１及び第２振動部分
を備え、第１及び第２振動部分に所定の軸回りの回転が
加わった場合に、第１及び第２振動部分の振動方向及び
所定の軸の双方に垂直な所定方向に働くコリオリの力か
ら、回転の角速度を検出する角速度検出装置を対象と
し、第１及び第２振動部分は所定の平面に沿って延びて
おり、第１振動部分は上記所定の信号が印加される素子
を備え、この素子は上記所定の平面に略平行な表面領域
を有し、この表面領域の一部分は、角速度が零の場合
に、第１及び第２振動部分の上記所定方向の振動成分が
減少するようにトリミングされていることを特徴とす
る。

【０００６】第１及び第２振動部分は、前記素子に所定
の信号が印加されることにより連成振動する。本角速度
検出装置の設けられる被検出体が、所定の軸回りの回転
運動成分を含む運動を行うと、第１及び第２振動部分に
は、この軸回りの回転力が働き、その振動方向及び所定
の軸の双方に垂直な所定方向に、その振動速度Ｖ及び被
検出体の角速度Ωに基づくコリオリの力Ｆｃが働く。コ
リオリの力Ｆｃは、被検出体の角速度Ωに対応している
ので、本装置は、被検出体の角速度Ωを検出することが
できる。

【０００７】また、第１及び第２振動部分は、所定の平
面に沿って延びており、且つ、上記振動部分を振動させ
るための素子の表面領域は、この平面に略平行である。
したがって、角速度検出装置のこの平面に平行な面を所
定のステージ上に配置すると、素子の表面領域がステー
ジに略平行になるので、例えばレーザビームをこの素子
に照射してトリミングを行う場合においても、正確な角
度からこれにレーザビームを照射することができ、この
素子の一部分を精密にトリミングすることができる。こ
こで、素子の表面領域の一部分は、角速度が零の場合
の、第１及び第２振動部分の上記所定方向の振動成分が
減少するようにトリミングされている。この所定方向
は、上記コリオリの力Ｆｃの方向に一致する。角速度が
零の場合の、この所定方向の振動成分は、上記トリミン
グによって正確に減少させられる。したがって、このト
リミングを行うことにより、コリオリの力Ｆｃによる振
動成分に重畳される上記所定方向の振動成分を、高い精
度で減少させることができる。

【０００８】上記素子は第１電極であり、第１振動部分
は、第１電極と、第１電極の設けられた水晶と、第１電
極の設けられた水晶の面に対向する水晶の面に設けられ
た第２電極と、第１電極と第２電極との間の水晶の面に
設けられた第３電極とを備え、第１電極は、第２電極よ
りも第３電極に近く配置された電極にトリミングが行わ
れて成ることが望ましい。水晶に配置される電極間の距
離が近い場合、これらの電極により形成される電界が理
想値よりも大きくなり、逆圧電効果にしたがって水晶は
大きく屈曲する。予め、第１電極となる電極を第２電極
よりも第３電極に近く配置した場合には、この電極と第
２電極とによって形成される電界は理想値よりも大きい
ことが判明しているので、この電極をトリミングするこ
とにより第１電極を形成すれば、電界が小さくなり理想
値に近づく。すなわち、このように各電極を設定するこ
とにより、トリミングするべき電極を特定することがで
きる。

【０００９】また、上記素子は第１電極であり、第１振
動部分は、第１電極と、第１電極の設けられた水晶と、
第１電極の設けられた水晶の面に対向する水晶の面に設
けられた第２電極とを備え、第１電極は、第２電極より
も面積の大きい電極にトリミングが行われて成ることが
望ましい。第１電極の面積は、第２電極の面積よりも大
きいので、第１電極はその法線方向に第２電極と重複し
ない領域を有する。このような領域にレーザビームをそ
の法線方向から照射して、トリミングを行った場合、レ
ーザビームが水晶を透過しても、第２電極がトリミング
されることがない。

【００１０】また、上記素子は第１電極であり、第１振
動部分は、第１電極と、第１電極の設けられた水晶とを
備え、第２振動部分は、別の電極と、別の電極の設けら
れた水晶とを備え、第１電極は、別の電極よりも面積の
大きい電極にトリミングが行われて成ることが望まし
い。この場合、第１振動部分の第１電極をトリミングす
るのみで、連成振動する第１及び第２振動部分の漏れ振
動を低減させることができる。

【００１１】また、連成振動可能であって、第１及び第
２振動部分をそれぞれ含む第１及び第２振動片を備え、
第１及び第２振動片の少なくとも一方は、電気的に絶縁
された薄膜を備えることが望ましい。この場合、この薄
膜を用いて、振動片の共振周波数を調整することができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態に係る角速度検
出装置について説明する。なお、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。

【００１３】図１は、本実施の形態に係る角速度検出装
置１００を示す。角速度検出装置１００は、固定基板１
０、固定基板１０の一方の片面（以下、上面）に固定さ
れた振動子２０、及び固定基板１０の他方の片面（以
下、下面）に固定され、振動子２０を振動させる駆動信
号を供給するとともに、振動子２０の振動状態に応じて
振動子２０から出力される信号を検出する電気回路３０
を備えている。

【００１４】固定基板１０の上面は、主表面１１及び主
表面１１に隣接する設置表面１２を有する。主表面１１
と設置表面１２との境界は段差Ｓを構成し、設置表面１
２は、固定基板１０の下面に対して主表面１１よりも離
隔している。水晶は、同図に示すように、互いに直交す
るＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を有しており、固定基板１０の主
表面１１及び設置表面１２は、共にＸＹ平面に平行であ
る。

【００１５】振動子２０は、固定基板１０の主表面１１
と所定距離離隔して配置されている。この振動子２０
は、水晶に複数の電極を設けて構成される。振動子２０
の水晶の上面及び下面は、水晶のＺ軸に略垂直であり、
したがって、これら上面及び下面は水晶のＺ軸に直交す
るＸＹ平面に平行である。振動子２０は、固定基板１１
の設置表面１２に固定される固定部１を有する。また、
振動子２０は、固定部１から水晶のＹ軸に沿って延びた
支持部２、支持部２の先端から水晶のＸ軸の正負の両方
向に沿って延びた基部３、固定部１から離れるように基
部３の両端から延びた一対の励振用振動片４，５、及び
固定部１に近づくように基部３の両端から延びた一対の
検出用振動片６，７を有する。各振動片４，５，６，７
は、その共振周波数を調整するための金属薄膜４ｅ，５
ｅ，６ｅ，７ｅを、先端部にそれぞれ有している。これ
らの薄膜４ｅ，５ｅ，６ｅ，７ｅは、いずれの配線にも
接続されておらず、したがって、電気的に絶縁されてい
る。また、固定部１の上面には、複数の電極パッド１ａ
〜１ｈが形成されており、振動片４〜７の各電極４ａ〜
４ｄ、５ａ〜５ｄ、６ａ〜６ｄ、７ａ〜７ｄ（図２参
照）は、図示しない配線及び電極パッド１ａ〜１ｈを介
して電気回路３０に電気的に接続されている。

【００１６】図２は、図１に示した角速度検出装置１０
０のシステム構成図であり、同図には、領域ＸＡ内に示
される励振用振動片４，５のＡ−Ａ矢印断面、領域ＸＢ
内に示される検出用振動片６，７のＢ−Ｂ矢印断面、及
び振動子２０に電気的に接続された電気回路３０が示さ
れている。

【００１７】励振用振動片４，５は、水晶のＹ軸に垂直
な断面形状が略長方形の水晶片４ｐ，５ｐをそれぞれ有
する。水晶片４ｐ，５ｐは、図示しない水晶基板（Ｚ
板）を、その上下面からエッチングすることによって形
成される。説明において、略長方形とは、数学上規定さ
れる長方形の他、同図に示すように、水晶片４ｐ，５ｐ
をエッチングする際のエッチングの不完全性に基づい
て、その断面形状が五角形になったものも含むものとす
る。略長方形の断面形状を有する水晶片４ｐ，５ｐの各
辺上には、それぞれ電極４ａ〜４ｄ及び５ａ〜５ｄが設
けられている。

【００１８】検出用振動片６，７は、水晶のＹ軸に垂直
な断面形状が略長方形の水晶片６ｐ，７ｐをそれぞれ有
する。略長方形の断面形状を有する水晶片６ｐ，７ｐの
各角部上には、それぞれ電極６ａ〜６ｄ及び７ａ〜７ｄ
が設けられている。

【００１９】電気回路３０は、所定の交流電圧信号を生
成して励振用振動片４の電極４ａ，４ｂと電極４ｃ，４
ｄとの間に印加する自励振回路３１、励振用振動片４の
振動に連成して振動する励振用振動片５の電極５ａ〜５
ｄから入力された電流信号を電圧信号に変換するインピ
ダンス変換回路３２、電圧フォロアなどのバッファ回路
３３、信号の直流成分をカットする直流カットコンデン
サ３４、復調回路３５、及び増幅回路３６から構成され
る励振駆動回路を備え、この励振駆動回路から出力され
た信号によって、励振用振動片４，５は水晶のＸ軸方向
に沿って持続して連成振動する。

【００２０】また、電気回路３０は、検出用振動片６，
７のＺ軸方向の振動に応じて、その電極６ａ〜６ｄ、７
ａ〜７ｄから入力された電流信号を電圧信号に変換する
インピダンス変換回路３７、逆相で入力される２つの信
号の差分を出力する差動増幅回路３８、差動増幅回路３
８から出力された信号の位相を、自励振回路３１から出
力される信号の位相に一致させるように約９０°ずらす
移相回路３９、自励振回路３１から出力された信号の位
相に同期する信号で、移相回路３９から出力された信号
を同期検波し、全波整流を行う同期検波回路４０、同期
検波回路４０から出力された信号を平滑化する積分回路
４１、及び増幅回路４２から構成される検出回路を備え
る。したがって、増幅回路４２からは、検出用振動片
６，７のＺ軸方向の振動振幅に比例した直流電圧信号が
出力される。

【００２１】励振駆動回路からの電圧信号が励振用振動
片４に入力された場合、水晶片４ｐの逆圧電効果に従っ
て、励振用振動片４は、Ｘ軸方向に沿って屈曲する。励
振駆動回路及び励振用振動片４，５から構成される発振
回路は、発振条件を満たすように各回路のパラメータが
設定されている。また、励振用振動片５は、励振用振動
片４に図１の基部３を介して機械的に結合しており、励
振用振動片４がＸ軸方向に振動した場合には、これと逆
位相で振動する。したがって、励振用振動片４及び５
は、Ｘ軸方向に沿って持続して連成振動する。

【００２２】励振用振動片４，５がＸ軸方向に連成振動
している際、本角速度検出装置の設けられた被検出体
が、図１に示す回転軸Ｙ１の回りに角速度Ωの運動を行
うと、励振用振動片４，５のＸ軸方向の振動速度Ｖ及び
角速度Ωの積（Ｖ×Ω）に比例したコリオリの力Ｆｃ
が、Ｚ軸方向に沿って励振用振動片４，５に働く。この
コリオリの力Ｆｃによって励振用振動片４，５は、Ｚ軸
方向にも振動する。この振動が検出用振動片６，７にも
伝達されることにより、検出用振動片６，７はＺ軸方向
に沿って振動する。したがって、検出用振動片６，７の
Ｚ軸方向の振動振幅は、被検出体の角速度Ωに比例す
る。検出用振動片６，７がＺ軸方向に振動すると、その
水晶片６ｐ，７ｐの圧電効果に基づいて、水晶片６ｐ，
７ｐに設けられた各電極６ａ〜６ｄ，７ａ〜７ｄから、
その振動の振幅に振幅が比例した交流信号ＳAが出力さ
れる。交流信号ＳAは、検出回路に入力され、検出回路
からは、交流信号ＳAの振幅に比例した直流電圧信号ＳD
が出力される。検出回路から出力される直流電圧信号Ｓ
Dのレベルは、交流信号ＳAの振幅に比例し、交流信号Ｓ
Aの振幅は、検出用振動片６，７の振動の振幅に比例
し、検出用振動片６，７の振動の振幅は、被検出体の角
速度Ωに比例している。したがって、検出回路から出力
される直流電圧信号ＳDのレベルは、被検出体の角速度
Ωに比例している。

【００２３】図３は、励振用振動片４の水晶のＹ軸に垂
直な断面を示す。水晶片４ｐのＸＺ平面内における重心
Ｏを通るＺ軸及びＸ軸によって４分割される水晶片４ｐ
の領域を、それぞれ領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４とす
る。振動片４の上面の電極４ａの表面領域の一部４０ａ
は、レーザビームＬＢをＹ軸方向に走査しながら、これ
を矢印Ｘ１方向に移動させることによりトリミングされ
ている。ある瞬間において、電極４ａ，４ｂと、電極４
ｃ，４ｄとの間に所定の電圧が印加されている場合、逆
圧電効果に従って、領域Ｒ１及びＲ４はＹ軸方向に沿っ
て伸び、領域Ｒ２及びＲ３はＹ軸方向に沿って縮み、し
たがって、振動片４は水晶のＸ軸正方向に沿って屈曲す
るものとする。領域Ｒ１の伸長量は、電極４ａ及び４ｄ
間の電界の大きさに略比例する。同様に、領域Ｒ４の伸
長量は電極４ｂ及び４ｄ間の電界の大きさに、領域Ｒ２
の収縮量は電極４ａ及び４ｃ間の電界の大きさに、領域
Ｒ３の収縮量は電極４ｂ及び４ｃ間の電界の大きさに、
略比例する。

【００２４】水晶片４ｐが理想的な長方形であって、領
域Ｒ１と領域Ｒ４の伸長量が等しく、領域Ｒ２と領域Ｒ
３の収縮量が等しい場合は、振動片４は、Ｘ軸に一致し
て屈曲する。しかしながら、実際の水晶片４ｐの断面形
状は理想的な長方形ではなく、また、各領域Ｒ１〜Ｒ４
の伸縮量も、断面形状の不完全性及び電極４ａ〜４ｄの
取付け位置の製造誤差によってばらついているので、振
動片４の屈曲方向は、トリミングが行われる前は、Ｘ軸
に一致していない。ここでは、トリミングが行われる前
の、領域Ｒ４の伸長量が、領域Ｒ１の伸長量よりも大き
いと仮定する。この場合、振動片４は、領域Ｒ４から領
域Ｒ２に向かう方向の応力に従って屈曲しようする。す
なわち、この屈曲による振動片４の振動は、Ｘ軸方向の
振動成分のみならず、Ｚ軸方向の振動成分（以下、漏れ
振動成分）を有することになる。Ｚ軸方向の漏れ振動成
分は、図１に示した検出用振動片６に伝達され、角速度
情報として出力されるので、このＺ軸方向の漏れ振動成
分は測定誤差を生ぜしめる。特に、被検出体の角速度が
零である場合においても、漏れ振動成分がある時には、
測定される角速度が零ではない値を示すことになる。そ
こで、領域Ｒ２上に設けられた電極４ａの一部分４０ａ
をトリミングにより除去すると、電極４ａ及び４ｃによ
って形成される電界の大きさが小さくなるので、この電
界によって規定される領域Ｒ２の収縮量が小さくなる。
領域Ｒ２の収縮量が小さくなると、上記領域Ｒ４から領
域Ｒ２方向に働く応力に抗することになるので、振動片
４のＺ軸方向の振動成分を除去することができる。

【００２５】実際には、領域Ｒ４の伸長量が、領域Ｒ１
の伸長量よりも大きいかどうかは不明であり、いずれの
箇所をトリミングすれば良いかが不明である。そこで、
予め、トリミングされる前の電極４ａを、電極４ｂより
も電極４ｃに近接させておく。この場合、領域Ｒ２の収
縮量は、理想値に比して著しく大きくなるので、結果的
に領域Ｒ４から領域Ｒ２方向に向かう応力が水晶片４ｐ
内に発生する。すなわち、領域Ｒ４の伸長量が領域Ｒ１
の伸長量よりも大きい場合には、領域Ｒ４の伸長による
Ｚ軸正方向の応力成分に、領域Ｒ２の収縮によるＺ軸正
方向の応力成分が加算され、Ｚ軸正方向の振動成分はさ
らに大きくなるが、小さい場合には、領域Ｒ１の伸長に
よるＺ軸負方向の応力成分が、領域Ｒ２の収縮によるＺ
軸正方向の応力成分によって相殺される。領域Ｒ２の収
縮量は、非常に大きく設定されているので、結果的に
は、いずれの場合もトリミングされる前の電極４ａによ
って、ある瞬間において、Ｚ軸方向の漏れ振動成分は正
の値を有する。このように設定することにより、領域Ｒ
２上の電極４ａの一部分４０ａをトリミングするのみ
で、ある瞬間における、Ｚ軸正方向の漏れ振動成分の大
きさを零に近づけることができる。すなわち、上記電極
配置によれば、漏れ振動成分を低減するためのトリミン
グ箇所を特定することができる。

【００２６】Ｚ軸方向の漏れ振動成分を限りなく零に近
づけ、本角速度検出装置の検出精度を向上させるために
は、トリミングの精度を向上させる必要がある。そこ
で、レーザビームＬＢによるトリミングを以下のように
して行う。図１を再度参照すると、励振用振動片４，５
の上面電極４ａ，５ａの表面領域は、振動片４，５の伸
延方向によって規定される仮想的な平面（ＸＹ平面）に
略平行である。このＸＹ平面に平行な平面に設定された
固定基板１０の下面を、図示しないレーザビームトリミ
ング装置のＸＹステージ上に配置し、レーザビームを垂
直上方からトリミングされる前の電極４ａに照射しなが
ら、このステージをＸＹ平面内において移動させること
により、トリミングを行う。このトリミングは、角速度
検出装置を静止したＸＹステージに固定し（角速度Ω＝
０）、図２の出力点Ａから出力される交流電圧信号の振
幅を測定しつつ、測定される振幅が零に近づくように行
う。換言すれば、電極４ａの一部分４０ａは、角速度Ω
が零の場合の、励振用振動片４，５のＺ軸方向の漏れ振
動成分が減少するようにトリミングされている。

【００２７】なお、図１の各振動片４〜７には、共振周
波数調整用の電気的に絶縁された金属薄膜４ｅ〜７ｅが
別に設けられており、これら薄膜４ｅ〜７ｅは、図２の
自励振回路３１の交流出力電圧の周波数を測定しつつ、
測定される周波数が目標設定値になるように、トリミン
グされる。すなわち、励振用振動片４，５のＸ軸方向の
共振周波数ｆｘと、検出用振動片６，７のＺ軸方向の共
振周波数ｆｚとの周波数差（ｆｘ−ｆｚ）が、共振周波
数ｆｘの２〜２．５％になるようにトリミングが行われ
る。固定基板１０の下面をＸＹステージ上に配置する
と、電極４ａ，５ａの表面領域がステージに略平行にな
る。したがって、この平面を基準として正確な角度から
電極４ａ，５ａにレーザビームを照射することができる
ので、電極４ａ，５ａの一部分を精密にトリミングする
ことができ、検出される角速度の精度を向上させること
ができる。さらに、ＸＹステージの上方にカメラを配置
した場合には、このカメラによる撮影画像を画像処理す
ることにより、その位置検出を自動制御により行うこと
ができ、生産性を向上させることができる。

【００２８】なお、トリミングには、上記レーザビーム
を用いるレーザトリマーの他、金属粒子、砂又は研磨剤
をノズルから出射するサンドブラスト等を用いることが
できる。また、励振用振動片５のトリミングも、振動片
４と同様の手法を用いてトリミングすることができる。
但し、振動片５は振動片４とももに連成振動するので、
必ずしも振動片５のトリミングを行う必要はなく、以下
に説明するように、振動片５は振動片４のような電極配
置にしなくてもよい。

【００２９】図４は、このような励振用振動片５の水晶
のＹ軸に垂直な断面を示す。この励振用振動片５は、振
動片４と異なり、予め、トリミングされる前の電極５ａ
が、電極５ｂよりも電極５ｃに近接しておらず、また、
電極５ａはトリミングされない。この場合、励振用振動
片５は、単独ではＺ軸方向に漏れ振動成分を有する。こ
こでは、ある瞬間において、振動片５がＺ軸負方向の成
分を有しているとする。この場合、図３に示したトリミ
ングされる前の振動片４は、単独でＺ軸正方向の成分を
有するものとしているので、連成振動する励振用振動片
４，５は、これらの振動が結合し、さらに大きなＺ軸方
向の漏れ振動成分を有することになる。

【００３０】一方の励振用振動片４の電極４ａのみを若
干トリミングすると、振動片４単独での漏れ振動成分を
除去することができる。この時、振動片５は依然として
Ｚ軸方向の漏れ振動成分を有しているので、連成振動し
ている場合の振動片４はＺ軸方向の漏れ振動成分を有す
る。そこで、単独では、トリミングされる前とは逆方向
のＺ軸方向漏れ振動成分を有するようになるまで、振動
片４の電極４ａをさらにトリミングする。この場合、連
成振動する振動片４及び５の漏れ振動成分は互いに相殺
し合う。したがって、振動片４の電極４ａをトリミング
するのみで、連成振動する振動片４，５の漏れ振動成分
を低減させることができる。このようにトリミングを行
うことにより、振動片５のトリミング工程を省略できる
とともに、電極４ａのトリミングされる面積を大きく設
定することができる。このようにトリミングされる電極
４ａの面積が大きい場合は、以下の利点がある。

【００３１】図３において、トリミングされる前の上面
電極４ａの面積と、下面電極４ｂの面積とは等しい。こ
の時、図３に示した断面内において、Ｚ軸方向に重なる
電極領域が存在することになる。この場合、トリミング
により除去される部分４０ａの直下の電極４ｂの一部分
が、レーザビームＬＢが水晶片４ｐを透過することによ
って除去される場合がある。上述のように、トリミング
される電極４ａの面積を対向する電極４ｂよりも大きく
することができる場合は、レーザビームＬＢが水晶片４
ｐを透過した場合においても、対向する電極４ｂが除去
されないようにすることができる。なお、水晶片４ｐを
透過するレーザビームの波長は、１．０６４μｍ（ＹＡ
Ｇレーザ）以下である。水晶片４ｐを透過させないため
には、少なくとも１．０６４μｍよりも長い波長のレー
ザビームを用いることが望ましい。また、波長１０．６
μｍ（ＣＯ2レーザ）のレーザビームを用いた場合に
は、レーザビームが水晶片４ｐに吸収されて、水晶片４
ｐが破損する。したがって、水晶片４ｐを破損しないた
めには、少なくとも１０．６μｍよりも短い波長のレー
ザビームを用いることが望ましい。

【００３２】図５は、上述のように、トリミングされる
電極４ａの面積を対向する電極４ｂよりも大きくした励
振用振動片４の断面を示す。この振動片４のトリミング
される前の上面電極４ａの面積は、下面電極４ｂの面積
よりも大きいので、必然的にトリミングされる前の上面
電極４ａは、その法線が、下面電極４ｂを通過しない領
域を有する。この場合、この領域において、レーザビー
ムＬＢが水晶片４ｐを透過した場合においても、下面電
極４ｂは除去されず、高精度のトリミングを行うことが
できる。なお、トリミングの箇所は上記に限られるもの
ではなく、以下に説明する箇所をトリミングしてもよ
い。

【００３３】図６は、励振用振動片４の断面を示す。こ
の振動片４において、領域Ｒ１の伸長量が、他の領域Ｒ
２〜Ｒ４の伸縮量よりも大きいとする。この場合、領域
Ｒ１上の電極４ａの一部４０ａをトリミングによって除
去することにより、電極４ａ及び４ｄによる電界を小さ
くすることができ、その伸長量を小さくし、振動片４の
Ｚ軸方向漏れ振動成分を低減することができる。また、
領域Ｒ３の収縮量が、他の領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４の伸縮
量よりも大きい場合も、領域Ｒ１上の電極４ａの一部４
０ａをトリミングによって除去することにより、領域Ｒ
１の伸長量を小さくして、領域Ｒ３の収縮を制限し、振
動片４のＺ軸方向漏れ振動成分を低減することができ
る。

【００３４】以上、説明したように、本実施の形態に係
る角速度検出装置１００は、所定の信号が印加されるこ
とにより連成振動可能な第１及び第２振動部分４，５を
備え、第１及び第２振動部分４，５に所定の軸（Ｙ１
軸）回りの回転が加わった場合に、第１及び第２振動部
分４，５の振動方向（Ｘ軸）及び所定の軸（Ｙ１軸）の
双方に垂直な所定方向（Ｚ軸）に働くコリオリの力Ｆｃ
から、回転の角速度Ωを検出する角速度検出装置におい
て、第１及び第２振動部分４，５は所定の平面（ＸＹ平
面）に沿って延びており、第１振動部分４は上記所定の
信号が印加される素子（電極）４ａを備え、この素子４
ａは所定の平面（ＸＹ平面）に略平行な表面領域を有
し、この表面領域の一部分４０ａは、角速度Ωが零の場
合に、第１及び第２振動部分４，５の上記所定方向（Ｚ
軸）の振動成分が減少するようにトリミングされてい
る。上述のように、本実施の形態によれば、精密にＺ軸
方向の漏れ振動成分を低減させることができるので、角
速度検出装置の検出精度を向上させることができる。

【００３５】上記実施の形態においては、振動状態とし
て、振動の振幅について説明したが、これは振動の位相
又はモード等の物理量を示す状態であってもよい。

【００３６】上記実施の形態においては、素子４ａとし
て電極を用いたが、これは信号の印加によって振動部分
４，５が連成振動するものであれば、電極４ａの代わり
に圧電素子から構成されるトランスデューサを用いても
よい。この場合、このトランスデューサを金属柱に取付
けて、第１振動部分４を構成してもよい。

【００３７】図３を用いて説明した実施の形態において
は、この素子４ａは第１電極であり、第１振動部分４
は、第１電極４ａと、第１電極４ａの設けられた水晶４
ｐと、第１電極４ａの設けられた水晶４ｐの面に対向す
る水晶４ｐの面に設けられた第２電極４ｂと、第１電極
４ａと第２電極４ｂとの間の水晶４ｐの面に設けられた
第３電極４ｃとを備え、第１電極４ａは、第２電極４ｂ
よりも第３電極４ｃに近く配置された電極にトリミング
が行われて成る。上述したように、このように電極４ａ
〜４ｃの位置を設定することにより、電極４ａのトリミ
ング箇所を特定することができる。このトリミングによ
って、角速度が零の場合の、第１及び第２振動部分４，
５の振動方向に直交する方向の振動成分の大きさを零に
近づけることができる。

【００３８】図５を用いて説明した実施の形態において
は、上記素子４ａは第１電極であり、第１振動部分４
は、第１電極４ａと、第１電極４ａの設けられた水晶４
ｐと、第１電極４ａの設けられた水晶４ｐの面に対向す
る水晶４ｐの面に設けられた第２電極４ｂとを備え、第
１電極４ａは、第２電極４ｂよりも面積の大きい電極に
トリミングが行われて成る。第１電極４ａの面積は、第
２電極４ｂの面積よりも大きいので、第１電極４ａはそ
の法線方向に第２電極４ｂと重複しない領域を有する。
このような領域にレーザビームＬＢをその法線方向から
照射して、トリミングを行った場合、レーザビームＬＢ
が水晶４ｐを透過しても、第２電極４ｂがトリミングさ
れることがない。

【００３９】図３及び図４を用いて説明した実施の形態
においては、上記素子４ａは第１電極であり、第１振動
部分４は、第１電極４ａと、第１電極４ａの設けられた
水晶４ｐとを備え、第２振動部分５は、別の電極５ａ
と、別の電極５ａの設けられた水晶５ｐとを備え、第１
電極４ａは、別の電極５ａよりも面積の大きい電極にト
リミングが行われて成る。この場合、第１振動部分４の
第１電極４ａをトリミングするのみで、連成振動する第
１及び第２振動部分４，５の漏れ振動を低減させること
ができる。このようにトリミングを行うことにより、第
２振動部分５のトリミング工程を省略することもできる
とともに、第１電極４ａのトリミングされる面積を大き
く設定することができる。

【００４０】また、図１を用いて説明した実施の形態に
おいては、連成振動可能であって、第１及び第２振動部
分４，５をそれぞれ含む第１及び第２振動片４，５を備
え、第１及び第２振動片４，５の少なくとも一方は、電
気的に絶縁された薄膜４ｅ，５ｅを備える。この薄膜４
ｅ，５ｅは、振動片４，５の共振周波数が目標設定値に
なるようにトリミングされることもできる。

【００４１】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の角速度
検出装置によれば、振動部分を振動させるための素子の
一部分を精密にトリミングすることができるので、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】実施の形態に係る角速度検出装置の斜視図。

【図２】図１に示した角速度検出装置のシステム構成
図。

【図３】励振用振動片の断面図。

【図４】励振用振動片の断面図。

【図５】励振用振動片の断面図。

【図６】励振用振動片の断面図。

【符号の説明】

１００…角速度検出装置、４，５…振動部分、４ａ…素
子、４０ａ…一部分。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の信号が印加されることにより連成
   振動可能な第１及び第２振動部分を備え、前記第１及び
   第２振動部分に所定の軸回りの回転が加わった場合に、
   前記第１及び第２振動部分の振動方向及び前記所定の軸
   の双方に垂直な所定方向に働くコリオリの力から、前記
   回転の角速度を検出する角速度検出装置において、 前記第１及び第２振動部分は所定の平面に沿って延びて
   おり、前記第１振動部分は前記所定の信号が印加される
   素子を備え、前記素子は前記所定の平面に略平行な表面
   領域を有し、この表面領域の一部分は、前記角速度が零
   の場合に、前記第１及び第２振動部分の前記所定方向の
   振動成分が減少するようにトリミングされていることを
   特徴とする角速度検出装置。
2. 【請求項２】 前記素子は第１電極であり、前記第１振
   動部分は、前記第１電極と、前記第１電極の設けられた
   水晶と、前記第１電極の設けられた前記水晶の面に対向
   する前記水晶の面に設けられた第２電極と、前記第１電
   極と前記第２電極との間の前記水晶の面に設けられた第
   ３電極とを備え、前記第１電極は、前記第２電極よりも
   前記第３電極に近く配置された電極に前記トリミングが
   行われて成ることを特徴とする請求項１に記載の角速度
   検出装置。
3. 【請求項３】 前記素子は第１電極であり、前記第１振
   動部分は、前記第１電極と、前記第１電極の設けられた
   水晶と、前記第１電極の設けられた前記水晶の面に対向
   する前記水晶の面に設けられた第２電極とを備え、前記
   第１電極は、前記第２電極よりも面積の大きい電極に前
   記トリミングが行われて成ることを特徴とする請求項１
   に記載の角速度検出装置。
4. 【請求項４】 前記素子は第１電極であり、前記第１振
   動部分は、前記第１電極と、前記第１電極の設けられた
   水晶とを備え、前記第２振動部分は、別の電極と、前記
   別の電極の設けられた水晶とを備え、前記第１電極は、
   前記別の電極よりも面積の大きい電極に前記トリミング
   が行われて成ることを特徴とする請求項１に記載の角速
   度検出装置。
5. 【請求項５】 連成振動可能であって、前記第１及び第
   ２振動部分をそれぞれ含む第１及び第２振動片を備え、
   前記第１及び第２振動片の少なくとも一方は、電気的に
   絶縁された薄膜を備えることを特徴とする請求項１に記
   載の角速度検出装置。