JPH11281372A

JPH11281372A - 振動子、振動型ジャイロスコープ、直線加速度計および回転角速度の測定方法

Info

Publication number: JPH11281372A
Application number: JP10306434A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Kikuchi; 菊池　　尊行; Shosaku Gouji; 庄作郷治; Yukihisa Osugi; 幸久大杉; Takao Soma; 隆雄相馬
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1997-11-04
Filing date: 1998-10-14
Publication date: 1999-10-15
Anticipated expiration: 2018-10-14
Also published as: EP0915322B1; US6439051B2; DE69837905T2; CN1119624C; CN1293364C; EP0915322A2; US6227048B1; EP0915322A3; US20010001928A1; CN1515874A; JP3999377B2; CA2252655A1; CN1224149A; DE69837905D1; CA2252655C

Abstract

(57)【要約】【課題】特に所定面内に延びる振動子に対して、この所
定平面内の回転を与えたときに、この回転の角速度を検
出できるような、新しい振動型ジャイロスコープを提供
する。【解決手段】回転系の回転角速度を検出するための振動
型ジャイロスコープは、振動子と、振動子に対して駆動
振動を励振する励振手段と、振動子の回転によって振動
子に発生した検出振動を検出する検出手段とを備える。
振動子は、少なくとも複数の振動系１Ａ、１Ｂ、２Ａ、
２Ｂを備えており、複数の振動系が回転軸Ｚに対して交
差する所定面内に延びるように形成されている。複数の
振動系が、振動子の重心ＧＯを中心としたときに所定面
内で径方向に振動する径方向振動成分を含む第一の振動
系１Ａ、１Ｂと、振動系の振動の重心が重心ＧＯを中心
としたときに所定面内で周方向に振動する周方向振動成
分を含む第二の振動系２Ａ、２Ｂとを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転系内の回転角
速度を検出するために使用される角速度センサに用いら
れる振動子、振動型ジャイロスコープ、直線加速度計、
および回転角速度の測定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、回転系内の回転角速度を検出
するための角速度センサとして、圧電体を用いた振動型
ジャイロスコープが、航空機や船舶、宇宙衛星などの位
置の確認用として利用されてきた。最近では、民生用の
分野としてカーナビゲーションや、ＶＴＲやスチルカメ
ラの手振れの検出などに使用されている。

【０００３】このような圧電振動型ジャイロスコープ
は、振動している物体に角速度が加わると、その振動と
直角方向にコリオリ力が生じることを利用している。そ
して、その原理は力学的モデルで解析される（例えば、
「弾性波素子技術ハンドブック」、オーム社、第４９１
〜４９７頁）。そして、圧電型振動ジャイロスコープと
しては、これまでに種々のものが提案されている。例え
ば、スペリー音叉型ジャイロスコープ、ワトソン音叉型
ジャイロスコープ、正三角柱型音片ジャイロスコープ、
円筒型音片ジャイロスコープ等が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、振動型ジ
ャイロスコープの応用について種々検討を進めており、
例えば自動車の車体回転速度フィードバック式の車両制
御方法に用いる回転速度センサーに振動型ジャイロスコ
ープを使用することを検討した。こうしたシステムにお
いては、操舵輪の方向自身は、ハンドルの回転角度によ
って検出する。これと同時に、実際に車体が回転してい
る回転速度を振動ジャイロスコープによって検出する。
そして、操舵輪の方向と実際の車体の回転速度を比較し
て差を求め、この差に基づいて車輪トルク、操舵角に補
正を加えることによって、安定した車体制御を実現す
る。

【０００５】しかし、上述した従来の圧電振動型ジャイ
ロスコープは、いずれの例でも、振動子を回転軸に対し
て平行に配置（いわゆる縦置き）しなければ、回転角速
度を検出することができない。しかし、通常、測定した
い回転系の回転軸は、装着部に対して垂直である。従っ
て、このような圧電振動型ジャイロスコープを実装する
際、圧電振動型ジャイロスコープの低背化を達成するこ
と、即ち、振動型ジャイロスコープを回転軸方向に見た
ときの寸法を減少させることができなかった。

【０００６】近年になって、振動子を回転軸に対して垂
直に配置（いわゆる横置き）しても、回転角速度を検出
できる圧電振動型ジャイロスコープが、特開平８−１２
８８３３号公報において提案されている。しかし、この
ような振動型ジャイロスコープにおいても、振動型ジャ
イロスコープを回転軸方向に見たときの寸法を減少させ
る上で限界があった。

【０００７】本発明の課題は、特に所定面内に延びる振
動子に対して、この所定面内の回転を与えたときに、こ
の回転の角速度を検出できるような、新しい振動型ジャ
イロスコープを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る振動子は、
所定の回転軸を中心として回転させるための振動子であ
って、この振動子が少なくとも複数の振動系を備えてお
り、これら複数の振動系が回転軸に対して交差する所定
面内に延びるように形成されており、振動系が、振動系
の振動の重心が振動子の重心から見て所定面内で径方向
に振動する径方向振動成分を含む第一の振動系と、振動
系の振動の重心が振動子の重心から見て所定面内で周方
向に振動する周方向振動成分を含む第二の振動系とを備
えていることを特徴とする。

【０００９】また、本発明は、基部と、この基部の周縁
部から放射状に延びる複数の互いに分離された振動系と
を備えており、基部および振動系が所定平面内に延びて
いることを特徴とする、振動子に係るものである。

【００１０】また、本発明に係る振動型ジャイロスコー
プは、回転系の回転角速度を検出するための振動型ジャ
イロスコープであって、前記の振動子と、この振動子に
対して駆動振動を励振する励振手段であって、第一の振
動系と第二の振動系との一方に設けられている励振手段
と、振動子の回転によって振動子に発生した検出振動を
検出する検出手段であって、第一の振動系と第二の振動
系との他方に設けられている検出手段とを備えているこ
とを特徴とする。

【００１１】また、本発明の振動型ジャイロスコープ
は、振動子と、振動子に対して駆動振動を励振する励振
手段と、振動子の回転によって振動子に発生した検出振
動を検出する検出手段とを備えており、振動子が複数の
振動系を備えており、これら複数の振動系が回転軸に対
して交差する所定面内に延びるように形成されており、
これら複数の振動系のうち少なくとも一つに励振手段が
設けられており、この励振手段が設けられていない振動
系のうち少なくとも一つに検出手段が設けられているこ
とを特徴とする。

【００１２】また、本発明は、振動型ジャイロスコープ
であって、振動子と、この振動子に対して駆動振動を励
振する励振手段と、振動子の回転によって振動子に発生
した検出振動を検出する検出手段とを備えており、振動
子が所定面内に延びており、振動子が複数の振動系を備
えており、励振手段と検出手段とが別の振動系に設けら
れており、振動子に駆動振動を励起したときに、駆動振
動の全体の重心が振動子の重心の近傍領域内に位置する
ことを特徴とする。

【００１３】また、本発明は、回転系の回転角速度を検
出するための振動型ジャイロスコープであって、所定の
回転軸を中心として回転させるための振動子と、この振
動子に対して駆動振動を励振する励振手段と、振動子の
回転によって振動子に発生した検出振動を検出する検出
手段とを備えており、振動子が所定面内に延びており、
振動子が複数の振動系を備えており、励振手段と検出手
段とが別の振動系に設けられており、振動子に駆動振動
を励起したときにこの駆動振動による変位が微小である
微小変位部分内に振動子の重心が位置していることを特
徴とする。

【００１４】また、本発明は、回転系の回転角速度を検
出するための振動型ジャイロスコープであって、所定の
回転軸を中心として回転させるための振動子と、この振
動子に対して駆動振動を励振する励振手段と、振動子の
回転によって振動子に発生した検出振動を検出する検出
手段とを備えており、振動子が所定面内に延びており、
振動子が複数の振動系を備えており、励振手段と検出手
段とが別の振動系に設けられており、振動子に検出振動
を生じさせたときにこの検出振動による変位が微小であ
る微小変位部分内に振動子の重心が位置していることを
特徴とする。

【００１５】また、本発明は、回転系の回転角速度を検
出する方法であって、振動子が少なくとも複数の駆動振
動系と一つ以上の検出振動系とを備えており、これらの
振動系が回転軸に対して交差する所定面内に延びるよう
に形成されており、この振動子を回転軸を中心として回
転させ、この際複数の駆動振動系に同時に駆動振動を励
起させ、各駆動振動系の振動の少なくとも一部を相殺
し、検出振動系において振動子の検出振動を検出するこ
とを特徴とする。

【００１６】また、本発明は、回転系の回転角速度を検
出する方法であって、振動子が複数の振動系を備えてお
り、これらの振動系が回転軸に対して交差する所定面内
に延びるように形成されており、この際、振動子の重心
を中心としたときに径方向振動成分を振動系の一つ以上
に励起し、振動子が回転する際に径方向振動成分によっ
て周方向のコリオリ力を生じさせ、このコリオリ力によ
って振動子に発生する振動を、他の振動系において検出
することを特徴とする。

【００１７】また、本発明は、回転系の回転角速度を検
出する方法であって、振動子が複数の振動系を備えてお
り、これらの振動系が回転軸に対して交差する所定面内
に延びるように形成されており、この際、振動子の重心
を中心としたときに周方向振動成分を振動系の一つ以上
に励起し、振動型ジャイロスコープが回転する際に周方
向振動成分によって径方向のコリオリ力を生じさせ、こ
のコリオリ力によって振動子に発生する振動を、他の振
動系において検出することを特徴とする。

【００１８】本発明者は、振動型ジャイロスコープに使
用できる振動子の振動原理について基礎研究を行ってき
たが、この過程で、まったく新しい原理に基づく振動子
および振動型ジャイロスコープを開発することに成功し
た。この点について、図１−図１０の各模式図を参照し
つつ、説明する。

【００１９】ここで、Ｏは回転軸Ｚと振動子の所定面と
の交点（回転中心）である。ＧＯは振動子の全体の重心
（非振動時）であり、ＧＤは駆動振動の重心である。重
心ＧＯ、ＧＤの周囲には、複数の振動系が存在する。以
下、図１−図１０においては、振動系が全部で４つ設け
られている場合について説明するが、振動系の総数は種
々変更できる。

【００２０】図１に示すように、重心ＧＯ、ＧＤの周囲
には、第一の振動系１Ａと第二の振動系１Ｂとが、互い
に回転対称の位置に設けられている。各振動系１Ａ、１
Ｂは、共に重心ＧＯを中心としたときに径方向に振動す
る成分５Ａ、５Ｂを有している。重心ＧＯの周囲には更
に第二の振動系２Ａと２Ｂとが設けられており、これら
は、共に重心ＧＯを中心としたときに周方向に振動する
成分６Ａ、６Ｂを有している。

【００２１】なお、周方向に振動する振動成分とは、重
心ＧＯから見て所定面内で円周方向に振動する振動成分
のことを指している。径方向に振動する成分とは、重心
ＧＯからみて所定面内で円の直径方向に振動する振動成
分のことを指しており、つまり、重心ＧＯに対して遠ざ
かる方向と近づく方向とに対して交互に振動する成分の
ことを言う。

【００２２】前記した第一の振動系と第二の振動系と
は、すべて何らかの形で連結され、所定面内に延びる振
動子を形成している。こうした振動子を、回転軸Ｚを中
心として矢印ωのように回転させることで、回転角速度
の検出を行える。

【００２３】例えば、第一の振動系１Ａ、１Ｂ内の各振
動体３Ａ、３Ｂを駆動振動体として使用し、径方向の振
動成分５Ａ、５Ｂを駆動振動として使用した場合には、
回転後にコリオリ力７Ａが作用し、これに対応して第二
の振動系２Ａ、２Ｂ内の振動体４Ａ、４Ｂに、周方向の
振動成分６Ａ、６Ｂが発生する。この振動成分を検出
し、この検出値から回転角速度を算出する。

【００２４】また、第二の振動系内の各振動体４Ａ、４
Ｂを駆動振動体として使用し、周方向の振動成分６Ａ、
６Ｂを駆動振動として使用した場合には、回転後にコリ
オリ力７Ｂが作用し、これに対応して第一の振動系１
Ａ、１Ｂ内の振動体３Ａ、３Ｂに、径方向の振動成分５
Ａ、５Ｂが発生する。この振動成分を検出し、この検出
値から回転角速度を算出する。

【００２５】このような振動子および振動型ジャイロス
コープによれば、振動子の駆動振動および検出のための
振動が、いずれも所定面内で行われ、振動子の振動アー
ムが回転軸に対して交差する方向に延びるように、振動
子を設置した場合にも、振動子から回転軸の方向に向か
って一定重量の突出部を設けることなく、十分に高い感
度で回転角速度を検出できるようになった。

【００２６】しかも、従来の振動型ジャイロスコープに
おいては、いずれも駆動振動アームの駆動振動が、何ら
かの形で検出アームにも歪みとして影響を及ぼし、検出
信号にノイズを発生させていた。しかし、本発明によれ
ば、各駆動振動系と各検出振動系とは、重心ＧＯを中心
として放射状に延びるように設けられており、駆動振動
の影響が検出振動系に伝わりにくい形態となっている。
即ち、駆動振動が緩衝、相殺されていて、検出振動系に
は駆動振動の影響が伝達されにくい。この結果、検出信
号に不可避的に発生していたノイズを、抑制ないし防止
することができる。この点で、本発明は、振動型ジャイ
ロスコープに内在していた根本的な問題点を解決したも
のである。

【００２７】更に、図１または図６に示すように、例え
ば第一の振動系１Ａ、１Ｂにおける径方向振動成分５
Ａ、５Ｂを駆動振動として使用した場合に、第一の振動
系が重心ＧＯを中心として回転対称な位置に設けられて
おり、この結果、各駆動振動が互いに相殺し合う。これ
によって、検出振動を検出するための第二の振動系に対
する駆動振動の影響が小さくなる。

【００２８】このように、本発明においては、第一の振
動系を複数設け、各振動系を、重心ＧＯを中心として互
いに回転対称の位置に設けることができる。例えば図
１、図６においては、第一の振動系１Ａと１Ｂとは、重
心ＧＯを中心として二回対称の位置に設けられている。

【００２９】また、第二の振動系を複数設け、各第二の
振動系を、重心ＧＯを中心として互いに回転対称の位置
に設けることが好ましい。例えば、図１、図６において
は、第二の振動系２Ａと２Ｂとは、重心ＧＯを中心とし
て二回対称の位置に設けられている。

【００３０】ここで、各振動系が重心ＧＯを中心として
回転対称の位置にあるとは、重心ＧＯを中心として、問
題とする複数の振動系がそれぞれ所定面内で同じ所定角
度離れている状態を意味する。従って、一つの振動系を
所定面内で所定角度回転させる操作を行うと、他の振動
系の位置に位置する。例えば、図１、図６においては、
第一の振動系１Ａと１Ｂとは、１８０°離れているの
で、振動系１Ａを１８０°回転させる操作を行うと、振
動系１Ｂの位置にくる。

【００３１】回転対称は、具体的には２回対称、３回対
称、４回対称であることが好ましい。また、駆動振動系
が、第一の振動系である場合も、第二の振動系である場
合も、複数の駆動振動系を重心ＧＯを中心として回転対
称の位置に設けることによって、特に比較的微小な検出
振動への影響を抑制できることから、効果が大きい。

【００３２】特に駆動振動系（例えば第一の振動系１
Ａ、１Ｂ）の振動の全体の重心ＧＤが、重心ＧＯの近傍
領域に位置していることが好ましく、これによって検出
振動系（例えば第二の振動系）への影響を抑制できる。
これは、例えば図６に模式的に示すように、各振動系１
Ａ、１Ｂ内の振動体３Ａ、３Ｂが径方向に振動する成分
を有する場合に、これらの振動成分５Ａと５Ｂとの振動
の位相が逆になり、このために振動成分５Ａと５Ｂとが
相殺し合うことを意味している。

【００３３】駆動振動の重心ＧＤが、振動子の重心ＧＯ
の近傍領域に位置しているとは、具体的には、実質的に
重心ＧＯ上に位置していてもよいが、重心ＧＯから直径
１ｍｍの円内に存在していることを意味する。

【００３４】本発明の振動型ジャイロスコープにおいて
は、第一の振動系と第二の振動系との一方が駆動振動系
であるときには、他方が検出振動系となる。本発明にお
いては、特に駆動振動系が複数設けられていて、一つの
駆動振動系に対して９０°以上離れた位置に、他の駆動
振動系が存在することが好ましく、複数の駆動振動系の
間に検出振動系が設けられていることが好ましい。これ
によって、各駆動振動系の駆動振動が相殺しあい、検出
振動系への影響が一層少なくなるからである。

【００３５】本発明の振動子においては、複数の振動系
が所定面内に延びているが、これは厚さにして１ｍｍ以
下の範囲内に複数の振動系が形成されている場合を含
む。また、前記振動系以外の部分は、前記の所定面から
突出することもありえるが、振動子の全体が所定面内に
形成されていることが好ましい。

【００３６】また、所定面と回転軸とがなす角度は、６
０−１２０度とすることが好ましく、８５−９５度とす
ることが好ましく、直交していることが一層好ましい。

【００３７】本発明において、第一の振動系および第二
の振動系の具体的形態は限定されない。好適な形態にお
いては、各振動系は、それぞれ屈曲振動片を備えてい
る。図２−図５を参照しつつ、主として屈曲振動片を使
用した実施形態について説明する。

【００３８】図２（ａ）においては、第一の振動系１
Ａ、１Ｂの中に、それぞれ前述の振動体３Ａ、３Ｂ（図
１参照）として、屈曲振動片１３Ａ、１３Ｂが設けられ
ている。本形態の屈曲振動片は、それぞれ中央部分に固
定部８が設けられ、両端に開放端９が設けられている。
この結果、各屈曲振動片１３Ａ、１３Ｂは、それそれ開
放端側が固定部８を中心として振動する。これらの振動
のうち、主として径方向振動成分５Ａ、５Ｂを利用す
る。

【００３９】図２（ｂ）においては、第一の振動系１
Ａ、１Ｂの中に、屈曲振動片２３Ａ、２３Ｂが設けられ
ている。本形態の屈曲振動片は、それぞれその両端に固
定部８が設けられて、拘束されている。この結果、各屈
曲振動片２３Ａ、２３Ｂの中央部分が大きく振動する。

【００４０】図３においては、第一の振動系１Ａ、１Ｂ
の中に、屈曲振動片３３Ａ、３３Ｂが設けられている。
本形態の屈曲振動片は、それぞれその一方の端部が拘束
されており、他方の端部が開放されている。この結果、
各屈曲振動片３３Ａ、３３Ｂの他方の端部側が大きく振
動する。この際、屈曲振動片３３Ａの振動と屈曲振動片
３３Ｂの振動とが互いに相殺しあうように、各振動の位
相、振幅および各屈曲振動片における開放端の位置を選
択する。

【００４１】図４（ａ）においては、第一の振動系１
Ａ、１Ｂは図１に述べたものであるが、第二の振動系２
Ａ、２Ｂ中に、それぞれ屈曲振動片１４Ａ、１４Ｂが設
けられている。本形態の屈曲振動片は、それぞれ振動子
の重心ＧＯに近い側に固定部８が存在しており、重心Ｇ
Ｏから遠い側の端部が開放されている。この結果、各屈
曲振動片１４Ａ、１４Ｂの重心ＧＯから遠い方の端部が
大きく周方向に振動する。

【００４２】図４（ｂ）においては、第一の振動系１
Ａ、１Ｂは図１に述べたものであるが、第二の振動系２
Ａ、２Ｂ中に、それぞれ屈曲振動片２４Ａ、２４Ｂが設
けられている。本形態の屈曲振動片は、それぞれ振動子
の重心ＧＯから遠い側の末端に固定部８が存在してお
り、重心ＧＯに近い側の端部が開放されている。この結
果、各屈曲振動片２４Ａ、２４Ｂの重心ＧＯに近い側の
端部が大きく振動する。この振動も、主として周方向振
動成分６Ａ、６Ｂからなっているが、径方向振動成分も
含んでいる。

【００４３】図５（ａ）においては、第二の振動系２
Ａ、２Ｂ中に、それぞれ屈曲振動片３４Ａ、３４Ｂが設
けられている。本形態の屈曲振動片は、それぞれ中央部
分に固定部８が設けられており、両端が開放されてい
る。この結果、各屈曲振動片３４Ａ、３４Ｂの両端が６
Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄのように振動する。

【００４４】図５（ｂ）においては、第二の振動系２
Ａ、２Ｂ中に、それぞれ屈曲振動片４４Ａ、４４Ｂが設
けられている。本形態の屈曲振動片は、それぞれ両端に
固定部８が設けられている。この結果、各屈曲振動片４
４Ａ、４４Ｂの中央部分が大きく振動する。

【００４５】なお、図１においては、回転中心（回転軸
と所定面との交点）Ｏが、振動子の重心ＧＯおよび駆動
振動の全体の重心ＧＤと一致しているが、図２−図６に
は特に回転中心Ｏを図示していない。なぜなら、回転中
心Ｏが振動子の重心とは一致していない場合も、更には
回転中心Ｏが振動子の外部に位置している場合も、基本
的に本願発明の振動子は有用であり、本発明の振動型ジ
ャイロスコープに使用できるからである。なぜなら、振
動子が回転しているときに、回転中心Ｏと振動子の重心
ＧＯとが一致していない場合の振動子の各部分の変位
は、回転中心Ｏが振動子の重心ＧＯと一致している場合
の振動子の各部分の変位（回転による振動子の各部分の
変位）と、振動子の各部分の並進運動による変位とのベ
クトル和となる。そして、振動子の各部分の並進運動に
よる変位については、コリオリ力は働かないので、振動
型ジャイロスコープによって検出することなく消去でき
るからである。

【００４６】本発明の一つの好適な形態においては、振
動子が、基部と、この基部の周縁部から放射状に延びる
複数の互いに分離された振動系とを備えており、基部お
よび振動系が所定面内に延びている。または、基部内に
振動子の重心ＧＯが位置しており、好ましくは第一の振
動系と第二の振動系との少なくとも一方が基部から延び
ており、この場合には、第一の振動系と第二の振動系と
を、それぞれ基部から放射状に延びるように形成でき
る。

【００４７】これらの形態について、図７を参照しつ
つ、説明する。図７において、１１は基部であり、基部
１１の周縁１１ａから、第一の振動系１Ａと１Ｂ、およ
び第二の振動系２Ａ、２Ｂが放射状に突出している。

【００４８】なお、本実施形態において、各振動系が基
部の周縁から放射状に突出しているとは、正確に基部の
中心から放射状に延びている必要はなく、基部の周縁か
ら、振動子の重心ＧＯに対して遠ざかる方向に延びてい
ればよい。

【００４９】第一の振動系は、例えば、基部の周縁部か
ら径方向に突出する支持部と、この支持部に対して交差
する方向に延びる屈曲振動片とを備えている。また、第
二の振動系は、最も簡略な形態としては、基部の周縁部
から径方向に突出する屈曲振動片からなる。この屈曲振
動片に重量部を設けることによって、屈曲振動片の全体
の寸法を短くすることもできる。

【００５０】また、本発明の振動子に枠部を設け、この
枠部の内側に中空部を形成し、枠部の内側に、第一の振
動系と第二の振動系との少なくとも一方が延びるように
することかできる。図８−図１０は、この実施形態に係
るものである。

【００５１】図８においては、枠部１９の内側の中空部
７０内に基部１１が設けられている。そして、枠部１９
の内側に第二の振動系２Ａ、２Ｂが基部１１の方へと向
かって突出しており、第一の振動系１Ａ、１Ｂは基部１
１の周縁から振動子の重心ＧＯに対して遠ざかる方向へ
と延びている。

【００５２】図９においては、枠部１９の内側の中空部
７０内に基部１１が設けられている。そして、枠部１９
の内側に第一の振動系１Ａ、１Ｂが基部１１の方へと向
かって突出しており、第二の振動系２Ａ、２Ｂは基部１
１の周縁から、振動子の重心ＧＯに対して遠ざかる方向
へと延びている。

【００５３】図１０においては、枠部１９の内側の中空
部７０内に基部１１が設けられていない。そして、枠部
１９の内側に第一の振動系１Ａ、１Ｂおよび第二の振動
系２Ａ、２Ｂが、重心ＧＯの方へと向かって突出してい
る。各振動系における各径方向と周方向との各振動成分
の比率は、以下が好ましい。（Ａ）第一の振動系における径方向振動成分と周方向
振動成分との振幅の大きさは、１：０−３とすることが
好ましく、１：０−１とすることが更に好ましい。第二
の振動系における径方向振動成分と周方向振動成分との
振幅の大きさは、０−１：５とすることが好ましく、０
−１：１０とすることが更に好ましい。ただし、ここで
言う各振動成分の各振幅は、対象とする振動系内に存在
する、逆向きの振動を互いに相殺しない場合の各振動成
分の各振幅を意味する。（Ｂ）第一の振動系における径方向振動成分と周方向
振動成分との振幅の大きさは、５：０−１とすることが
好ましく、１０：０−１とすることが更に好ましい。第
二の振動系における径方向振動成分と周方向振動成分と
の振幅の大きさは、０−１：５とすることが好ましく、
０−１：１０とすることが更に好ましい。ただし、ここ
で言う各振動成分の各振幅は、対象とする振動系内に存
在する、逆向きの振動を互いに相殺した後に残る各振動
成分の各振幅を意味する。

【００５４】以下、本発明の更に具体的な実施形態につ
いて述べる。本発明の振動子の変位は、所定面内で生ず
る。このため、振動子の全体を、同一の圧電単結晶によ
って形成することができる。この場合には、まず圧電単
結晶の薄板を作製し、この薄板をエッチング、研削によ
り加工することによって、振動子を作製できる。振動子
の各部分は、別の部材によってそれぞれ形成することも
できるが、一体で構成することが特に好ましい。

【００５５】平板形状の材料、例えば水晶等の圧電単結
晶の平板状の材料から、エッチングプロセスによって振
動子を形成する場合には、振動子の各屈曲振動片等の各
構成片に特定形状の突起、例えば細長い突起が生成する
ことがある。このような突起は、厳密には設計時に予定
された振動子の対称性を低下させる原因となる。しか
し、この突起は存在していても良く、突起の高さは小さ
い方が好ましいが、突起の高さが振動子の構成片の幅の
１／５以下であれば一般に問題なく使用できる。他の製
造上の原因による突起以外の非対称部分が振動子に存在
する場合にも同様である。

【００５６】なお、このように突起などが振動子に存在
する場合には、この突起の一部をレーザー加工等によっ
て削除することによって、または振動子の突起以外の部
分をレーザー加工等によって削除することによって、駆
動時に駆動振動系の重心が、振動子の重心の近傍領域内
に位置するように、エッチング加工後に調整できる。

【００５７】また、振動子の材質は特に限定するもので
ないが、水晶、ＬｉＮｂＯ₃、ＬｉＴａＯ₃、ニオブ酸
リチウム−タンタル酸リチウム固溶体（Ｌｉ（Ｎｂ，Ｔ
ａ）Ｏ₃）単結晶、ホウ酸リチウム単結晶、ランガサイ
ト単結晶等からなる圧電単結晶を使用することが好まし
い。

【００５８】前記した単結晶の中では、ＬｉＮｂＯ₃単
結晶、ＬｉＴａＯ₃単結晶、ニオブ酸リチウム−タンタ
ル酸リチウム固溶体単結晶が、電気機械結合係数が特に
大きい。また、ＬｉＮｂＯ₃単結晶とＬｉＴａＯ₃単結
晶とを比較すると、ＬｉＴａＯ₃単結晶の方がＬｉＮｂ
Ｏ₃単結晶よりも電気機械的結合係数が一層大きく、か
つ温度安定性も一層良好である。

【００５９】圧電単結晶を使用すると、検出感度を良好
にすることができるとともに、検出ノイズを小さくでき
る。しかも、圧電単結晶を使用すると、温度変化に対し
て特に鈍感な振動子を作製でき、このような振動子は、
温度安定性を必要とする車載用として好適である。この
点について更に説明する。

【００６０】音叉型の振動子を使用した角速度センサと
しては、例えば特開平８−１２８８３３号公報に記載さ
れた圧電振動型ジャイロスコープがある。しかし、こう
した振動子においては、振動子が２つの方向に向かって
振動する。このため、振動子を特に圧電単結晶によって
形成した場合には、圧電単結晶の２方向の特性を合わせ
る必要がある。しかし、現実には圧電単結晶には異方性
がある。

【００６１】一般に圧電振動型ジャイロスコープでは、
測定感度を良好にするために、駆動の振動モードの固有
共振周波数と検出の振動モードの固有共振周波数との間
に、一定の振動周波数差を保つことが要求されている。
しかし、圧電単結晶は異方性を持っており、結晶面が変
化すると、振動周波数の温度変化の度合いが異なる。例
えば、ある特定の結晶面に沿って切断した場合には、振
動周波数の温度変化がほとんどないが、別の結晶面に沿
って切断した場合には、振動周波数が温度変化に敏感に
反応する。従って、振動子が２つの方向に向かって振動
すると、２つの振動面のうち少なくとも一方の面は、振
動周波数の温度変化が大きい結晶面になる。

【００６２】これに対して、本発明におけるように振動
子の全体を所定面内で振動するようにし、かつ振動子を
圧電単結晶によって形成することで、単結晶の最も温度
特性の良い結晶面のみを振動子において利用できるよう
になった。

【００６３】即ち、振動子の全体が所定平面内で振動す
るように設計されていることから、圧電単結晶のうち振
動周波数の温度変化がほとんどない結晶面のみを利用し
て、振動子を製造することができる。これによって、き
わめて温度安定性の高い振動型ジャイロスコープを提供
できる。

【００６４】本発明の振動子を圧電性材料によって形成
した場合には、この振動子に駆動電極および検出電極を
設ける。圧電性材料としては、圧電単結晶の他に、ＰＺ
Ｔ等の圧電セラミックスがある。

【００６５】また、本発明の振動子を、エリンバー等の
恒弾性金属によって形成することもできる。この場合に
は、振動子の所定箇所に圧電体を取り付ける必要があ
る。

【００６６】図１１は、本発明の一実施形態に係る圧電
単結晶製の振動子を備えた振動型ジャイロスコープを、
概略的に示す平面図である。基部１１Ａは、振動子の重
心ＧＯを中心として、４回対称の正方形をしている。基
部１１Ａの周縁部１１ａから、四方に向かって放射状
に、二つの駆動振動系１Ａ、１Ｂ（本例では第一の振動
系）と検出振動系２Ａ、２Ｂ（本例では第二の振動系）
とが突出しており、各振動系は互いに分離されている。
駆動振動系１Ａと１Ｂとは重心ＧＯを中心として２回対
称であり、検出振動系２Ａと２Ｂとは重心ＧＯを中心と
して２回対称である。

【００６７】駆動振動系１Ａ、１Ｂは、基部１１Ａの周
縁部１１ａから突出する支持部１２Ａ、１２Ｂと、支持
部１２Ａ、１２Ｂの先端１２ｂ側から支持部に直交する
方向に延びる第一の屈曲振動片１３Ｃ、１３Ｄを備えて
いる。これらの屈曲振動片１３Ｃ、１３Ｄは、図２
（ａ）に示すように、その中央部分が拘束されており、
両端が開放されている。第一の屈曲振動片は、更に詳細
には屈曲振動片１６Ａ、１６Ｂ、および１６Ｃ、１６Ｄ
からなる。各屈曲振動片には、それぞれ駆動電極１５
Ａ、１５Ｂが設けられている。検出振動系２Ａ、２Ｂ
は、細長い周方向屈曲振動片１４Ｃ、１４Ｄからなり
（図４（ａ）を参照）、各屈曲振動片には検出電極１６
Ａ、１６Ｂが設けられている。

【００６８】この振動子の駆動振動の駆動モードを図１
２に示す。各屈曲振動片が支持部１２Ａ、１２Ｂの先端
部分１２ｂ付近を中心として屈曲振動していることがわ
かる。

【００６９】この振動子の検出振動のモードを図１３に
示す。支持部１２Ａ、１２Ｂが固定部１２ａを中心とし
て周方向に屈曲振動し、これに対応して、検出振動系の
屈曲振動片１４Ｃ、１４Ｄが屈曲振動していることがわ
かる。

【００７０】また、本発明者は、図１１の振動子につい
て、駆動振動および検出振動モードが振動子の全体に及
ぼす影響を調べるため、有限要素法による固有モード解
析を実施した。そして、振動子を水晶によって作製し、
振動子の各点の振動の振幅を、最大振動振幅点に対する
比率の分布として求めた。

【００７１】図１２には、振動子の各点の駆動振動モー
ドにおける最大振動時の振幅の相対比率を示し、図１３
には、振動子の各点の検出振動モードにおける最大振動
時の振幅の相対比率を示している。図１２および図１３
において、それぞれ色の異なる領域は、各別に異なる最
大振動振幅点との比率の領域を示す。橙色の部分が、振
幅が最小の領域となる。

【００７２】図１２によると、各支持部１２Ａ、１２Ｂ
の基部１１Ａに対する固定部１２ａの近辺では、各駆動
振動系の振動に伴って引っ張り応力が加わり、変形が見
られる。しかし、この変形の影響は、各駆動振動系１Ａ
と１Ｂとが２回対称の位置に配置されていることから、
基部内において互いに相殺し合う。このため、基部の中
心付近、そして駆動振動系に挟まれた検出振動系２Ａ、
２Ｂにおいては、駆動振動による影響が見られなくなっ
ている。

【００７３】図１３によると、各駆動振動系１Ａと１Ｂ
とから基部に加わる影響が相殺し合っている。しかも、
各検出振動系２Ａ、２Ｂから基部に加わる影響も、各検
出振動系が２回対称の位置に配置されていることから、
基部内において互いに相殺し合う。この結果、基部の中
心付近２１Ａ（図１１および図１３参照）においては、
検出振動による影響が見られなくなっている。

【００７４】従って、本発明の振動型ジャイロスコープ
においては、駆動振動の検出振動の振幅が最小の領域内
において、振動子を支持し、固定する。これによって、
コリオリの力により発生する検出振動を減衰させること
なく効果的に発生させることができ、検出振動のＱ値が
高くなり、感度を上昇させることができる。コリオリの
力により発生する検出振動は振動が小さいため、感度を
上昇させるためには、検出振動の振幅が最小の領域内で
振動子を支持することが、特に効果的である。

【００７５】そして、本例では、図１２、図１３から、
駆動振動の振幅が最小の領域と検出振動の振幅が最小の
領域とが、図１１に示す２１Ａのように、基部の中央部
分に局在していることが判明しているので、この領域２
１Ａを支持し、固定する。この際、振動子を支持する具
体的方法については特に限定せず、あらゆる支持方法、
固定方法を採用できる。

【００７６】例えば、圧電材料の接着方法として公知の
あらゆる接着方法を使用できる。その一例として、領域
２１Ａ内に所定の支持孔２０Ａを設け、支持孔２０Ａ内
に何らかの支持具を挿入して振動子を固定できる。例え
ば、振動子を支持するための治具から支持具を突出さ
せ、支持具を支持孔２０Ａ内に挿入し、固定できる。支
持具を支持孔中に挿入し、固定する際には、支持具の表
面にメタライズ層を設け、および／または支持孔２０Ａ
の内周面にメタライズ層を設け、次いで支持具と支持孔
２０Ａの内周面とをハンダ付け又はロウ付けする。ある
いは、支持具と支持孔２０Ａとの間に樹脂を配すること
により、振動子を固定できる。

【００７７】この支持孔２０Ａは、振動子を貫通してい
てもよく、また振動子を貫通していなくともよい。支持
孔２０Ａが振動子を貫通する貫通孔である場合には、支
持孔２０Ａに支持具を貫通させることもできるが、支持
具を貫通させなくともよい。

【００７８】また、振動子に支持孔を設けない場合に
は、振動子の領域２１Ａの表面および／または裏面に、
支持具をハンダ付けしたり、あるいは樹脂によって接着
できる。

【００７９】また、本例の振動子および振動型ジャイロ
スコープにおいては、図１１、図１２におけるように、
駆動振動時の振動子の微小変位部分内に振動子の重心Ｇ
Ｏが位置している。ここで、駆動振動時の振動子の微小
変位部分とは、駆動振動時の最大振幅の１／１０００以
下の振幅を有する部分を言う。

【００８０】また、本例の振動子および振動型ジャイロ
スコープにおいては、図１１、図１３におけるように、
検出振動時の振動子の微小変位部分内に振動子の重心Ｇ
Ｏが位置している。ここで、検出振動時の振動子の微小
変位部分とは、駆動振動時の最大振幅の１／１０００以
下の振幅を有する部分を言う。

【００８１】第一の振動系においては、支持部の長手方
向と各屈曲振動片の長手方向とは、必ずしも垂直である
必要はないが、垂直であることが好ましい。

【００８２】図１４〜図１８は、いずれも、本発明にお
いて基部から各振動系が突出する実施形態に係る、振動
子および振動型ジャイロスコープを概略的に示す平面図
である。これらの各実施形態においては、いずれも励振
手段および検出手段を図示省略しているが、これは前述
したような駆動電極および検出電極の他、公知の駆動手
段、検出手段を採用できる。

【００８３】図１４の振動型ジャイロスコープの振動子
においては、基部１１Ｂは円形をしている。基部１１Ｂ
の周縁部１１ａから、放射状に、四つの駆動振動系１
Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄと二つの検出振動系２Ａ、２Ｂと
が突出している。各振動系は互いに分離されている。駆
動振動系１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄは重心ＧＯを中心とし
て４回対称であり、検出振動系２Ａと２Ｂとは重心ＧＯ
を中心として２回対称である。

【００８４】各駆動振動系は、基部１１Ｂの周縁部１１
ａから径方向に向かって突出する支持部１２Ａ、１２
Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄと、各支持部の先端１２ｂ側から支
持部に直交する方向に延びる屈曲振動片１３Ｃ、１３
Ｄ、１３Ｅ、１３Ｆを備えている。これらの屈曲振動片
は、図２（ａ）に示すように、その中央部分が拘束され
ており、両端が開放されている。各屈曲振動片は、更に
詳細には屈曲振動片１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ、
１６Ｅ、１６Ｆ、１６Ｇ、１６Ｈからなる。各検出振動
系２Ａ、２Ｂは、細長い周方向屈曲振動片１４Ｃ、１４
Ｄからなる。

【００８５】この振動子の駆動振動の振動モードにおい
ては、各屈曲振動片が、各支持部の先端部分１２ｂ付近
を中心として主として径方向に向かって屈曲振動してい
る。検出振動の振動モードにおいては、各支持部１２
Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄが固定部１２ａを中心とし
て矢印Ｃのように周方向に屈曲振動し、これに対応し
て、各検出振動系２Ａ、２Ｂが矢印６Ａ、６Ｂのように
屈曲振動する。なお、図１４においては、薄い線で検出
モードの際の各部分の動きを示してある。

【００８６】なお、図１４において、２１Ｂは、駆動振
動の際の振幅が最小の領域と検出振動の際の振幅が最小
の領域との重複領域であり、特に好ましくはこの領域２
１Ｂを前述のようにして支持し、固定する。

【００８７】図１５の振動型ジャイロスコープの振動子
においては、基部１１Ｃは、正三角形の中央部１１ｄ
と、中央部１１ｄの各片に連続している正方形の突出部
１１ａ、１１ｂ、１１ｃからなる。この基部１１は、振
動子の重心ＧＯを中心として３回対称の形状をしてい
る。基部１１Ｃの各突出部１１ａ、１１ｂ、１１ｃの周
縁部１１ｅから、放射状に、三つの駆動振動系１Ａ、１
Ｂ、１Ｃと、三つの検出振動系２Ａ、２Ｂ、２Ｃとが突
出している。各振動系は互いに分離されている。

【００８８】駆動振動系１Ａ、１Ｂ、１ＣはＯを中心と
して３回対称であり、検出振動系２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、
重心ＧＯを中心として３回対称である。本実施形態では
各検出振動系は重心ＧＯから正確に放射状に延びてはい
ないが、基部の周縁部１１ｅから見ると、周縁部から離
れる方向へと放射状に延びている。

【００８９】この振動子の駆動振動モードにおいては、
各屈曲振動片１３Ｃ、１３Ｄ、１３Ｅが、各支持部の先
端部分１２ｂ付近を中心として矢印５Ａのように主とし
て径方向に向かって屈曲振動する。振動子の検出振動の
モードにおいては、各支持部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃが
固定部１２ａを中心として周方向に屈曲振動し、これに
対応して、各検出振動系の各屈曲振動片１４Ｃ、１４
Ｄ、１４Ｅが矢印Ｆのように屈曲振動する。

【００９０】基部１１Ｃの中央部内には、駆動振動の際
の振幅が最小の領域と検出振動の際の振幅が最小の領域
との重複領域２１Ｃが存在している。特に好ましくは、
この領域２１Ｃを前述のようにして支持し、固定する。
例えばこの領域２１Ｃ内に支持孔２０Ｂを形成し、前述
のようにこの支持孔２０Ｂを利用して振動子を支持す
る。

【００９１】図１６の振動子においては、基部１１Ｄ
は、４回対称の正方形をしており、その周縁部１１ａか
ら、放射状に、２つの駆動振動系１Ａ、１Ｂと、２つの
検出振動系２Ａ、２Ｂとが突出している。各振動系は互
いに分離されている。

【００９２】基部１１Ｄ内には４つの支持孔２０Ｃが設
けられており、４つの支持孔の間に接続部分２２が形成
されている。各駆動振動系および各検出振動系の振動モ
ードについては前述したとおりである。

【００９３】図１７の振動子の形態は、図１１に示す振
動子の形態と同じであるが、振動子の基部、駆動振動系
および検出振動系を囲むように枠部１９が形成されてい
る。枠部１９の内側面が接続部分２５を通して基部１１
Ａの四隅に対して接続されている。本発明の振動型ジャ
イロスコープにおいては、２１Ａを支持することも好ま
しいが、枠部１９を支持することも好ましい。

【００９４】図１８の振動子においては、基部１１Ａの
周縁部１１ａから、四方に向かって放射状に、二つの駆
動振動系１Ａ、１Ｂと二つの検出振動系２Ａ、２Ｂとが
突出しており、各振動系は互いに分離されている。駆動
振動系１Ａと１ＢとはＯを中心として２回対称であり、
検出振動系２Ａと２Ｂとは振動子の重心ＧＯを中心とし
て２回対称である。

【００９５】駆動振動系１Ａ、１Ｂは、基部１１Ａの周
縁部１１ａから突出する支持部１２Ａ、１２Ｂと、各支
持部の先端１２ｂ側から支持部に直交する方向に延びる
屈曲振動片１３Ｉ、１３Ｊを備えている。各屈曲振動片
１３Ｉ、１３Ｊは、図２（ａ）に示したように中央部分
が固定されているものであり、屈曲振動片１６Ｉ、１６
Ｊ、１６Ｋ、１６Ｌからなる。各駆動振動系は、更に、
各径方向屈曲振動片の先端側に、各径方向屈曲振動片と
は垂直に延びる屈曲振動片２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ、２
７Ｄを備えている。

【００９６】検出振動系２Ａ、２Ｂは、それぞれ細長い
周方向屈曲振動片１４Ｅ、１４Ｆ（図４（ａ）を参照）
からなり、各周方向屈曲振動片１４Ａ、１４Ｂには重量
部２６Ａ、２６Ｂが設けられている。

【００９７】この振動子の駆動振動のモードを図１９
（ａ）に示す。各屈曲振動片１６Ｉ、１６Ｊ、１６Ｋ、
１６Ｌが矢印５Ａ、５Ｂに示すように、先端部分１２ｂ
付近を中心として屈曲振動し、これと同時に、各屈曲振
動片２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ、２７Ｄが矢印Ｈのように
屈曲振動する。

【００９８】この振動子の検出振動のモードを図１９
（ｂ）に示す。支持部１２Ａ、１２Ｂが固定部１２ａを
中心として周方向に屈曲振動し、これに対応して、屈曲
振動片１４Ｅ、１４Ｆが矢印６Ｃ、６Ｄのように屈曲振
動する。なお、突出部分２８は、レーザー加工によって
駆動振動の周波数を調整するための領域である。

【００９９】本発明の振動型ジャイロスコープを構成す
る振動子は、前述した圧電材料や恒弾性合金の他に、シ
リコンマイクロマシンにおいて使用されるように、シリ
コン半導体プロセスによって形成することもできる。こ
の場合には、振動子を駆動する際には、静電力等を利用
する。

【０１００】図２０に係る振動子は、シリコン半導体プ
ロセスによって作製されたものである。この振動子は、
シリコン板に溝状の空隙を形成することによって得られ
ている。振動子の形態それ自体は、図１１に示したもの
とほぼ同様である。振動子の基部１１Ｅは、重心ＧＯを
中心として４回対称の正方形をしている。基部１１Ｅの
周縁部１１ａから、四方に向かって放射状に、二つの駆
動振動系１Ａ、１Ｂと検出振動系２Ａ、２Ｂとが突出し
ており、各振動系は互いに分離されている。

【０１０１】駆動振動系１Ａ、１Ｂは、基部の周縁部１
１ａから突出する支持部１２Ａ、１２Ｂと、各支持部の
先端１２ｂ側から支持部に直交する方向に延びる各屈曲
振動片１３Ｋ、１３Ｌを備えている。各屈曲振動片１３
Ｇ、１３Ｌは、屈曲振動片１６Ｍ、１６Ｎ、１６Ｐ、１
６Ｑからなる。検出振動系２Ａ、２Ｂは，細長い周方向
屈曲振動片１４Ｇ、１４Ｈからなる。

【０１０２】各屈曲振動片１６Ｍ、１６Ｎ、１６Ｐ、１
６Ｑの側面に、静電駆動電極３０Ａ、３０Ｃ、３０Ｅ、
３０Ｇが設けられており、枠２９の各径方向屈曲振動片
に対向する側面に、それぞれ静電駆動電極３０Ｂ、３０
Ｄ、３０Ｆ、３０Ｈが設けられている。これらの電極に
よって各屈曲振動片を静電的に駆動する。

【０１０３】また、各周方向屈曲振動片１４Ｇ、１４Ｈ
の側面には、それぞれ静電検出電極３１Ａ、３１Ｃが設
けられており、枠２９の各周方向屈曲振動片に対向する
側面に、それぞれ静電駆動電極３１Ｂ、３１Ｄが設けら
れている。

【０１０４】静電検出電極のかわりに、特定の金属がド
ープされた半導体ドーピング領域を設け、この半導体ド
ーピング領域によってピエゾ抵抗素子を構成できる。こ
の場合には、振動子が回転するときに、各周方向屈曲振
動片の各ピエゾ抵抗素子に加わる応力による抵抗値の変
化を測定し、回転角速度の指標として検出する。なお、
１２ａは支持部１２の固定部分である。

【０１０５】図２１は、他の実施形態に係る振動子を概
略的に示す平面図である。駆動振動系１Ａ、１Ｂ、検出
振動系２Ａ、２Ｂおよびこれらの動作については、図１
１に示したものと同様である。この基部５８の検出振動
系側の２片の周縁５８ａから枠部３２Ａ、３２Ｂが延び
ており、各枠部の中に各検出振動系が包囲されている。
各枠部は、それぞれ、各検出振動系と平行に延びる接続
部分３２ａと、振動子の支持、固定を行うための支持枠
３２ｂとを備えている。枠部３２Ａ、３２Ｂの中で、駆
動振動時および検出振動時の振幅が最小の領域を支持、
固定する。

【０１０６】図２２には、図２１の振動子の各点の駆動
振動モードにおける最大振動時の振幅の相対比率を示
し、図２３には、この振動子の各点の検出振動モードに
おける最大振動時の振幅の相対比率を示している。

【０１０７】図２２によると、各支持部１２Ａ、１２Ｂ
の基部５８に対する固定部１２ａの近辺では、各駆動振
動系の振動に伴って引っ張り応力が加わり、変形が見ら
れる。この影響は、枠部の接続部分３２ａにおいても若
干見られる。しかし、これらの影響は相殺し合うため
に、基部の中心付近、屈曲振動片１４Ｃ、１４Ｄおよび
枠部の支持枠３２ｂにおいては、駆動振動による影響が
見られなくなっている。

【０１０８】図２３によると、各駆動振動系、各検出振
動系から基部５８に加わる影響は互いに相殺し合い、こ
の結果、基部５８の中心付近２１Ａにおいては、検出振
動による影響が見られなくなっている。しかし、これだ
けではなく、支持枠３２ｂ内の領域２１Ｄも振幅が最小
となるので、この領域２１Ｄを支持、固定することもで
きる。

【０１０９】また、本例の振動子および振動型ジャイロ
スコープにおいては、図２１、図２２におけるように、
駆動振動時の振動子の微小変位部分内に振動子の重心Ｇ
Ｏが位置している。また、図２１、図２３におけるよう
に、検出振動時の振動子の微小変位部分内に振動子の重
心ＧＯが位置している。

【０１１０】図２４は、本発明の一実施形態に係る振動
子を備えた振動型ジャイロスコープを、概略的に示す斜
視図である。基部１１Ｅは長方形をしている。基部１１
Ｅの周縁部から、放射状に、二つの駆動振動系１Ａ、１
Ｂ（本例では第一の振動系）と検出振動系２Ａ、２Ｂ
（本例では第二の振動系）とが突出しており、各振動系
は互いに分離されている。駆動振動系１Ａと１Ｂとは振
動子の重心ＧＯを中心として２回対称であり、検出振動
系２Ａと２Ｂとは重心ＧＯを中心として２回対称であ
る。

【０１１１】駆動振動系１Ａ、１Ｂは、基部の周縁部か
ら突出する支持部３５と、支持部に直交する方向に延び
る第一の屈曲振動片２３Ｃ、２３Ｄを備えている。これ
らの屈曲振動片２３Ｃ、２３Ｄは、図２（ｂ）に示すよ
うに、その両端部分がそれぞれ拘束されており、その中
央部分が大きく振動する。好ましくは、各屈曲振動片２
３Ｃおよび２３Ｄの振動の全体の重心ＧＤが、振動子の
重心ＧＯ上にあるか、又は重心ＧＯの近傍領域内にある
ように、各屈曲振動片を励振する。

【０１１２】図２５の振動子においては、基部１１Ａの
周縁部から、放射状に、二つの駆動振動系１Ａ、１Ｂと
検出振動系２Ａ、２Ｂとが突出しており、各振動系は互
いに分離されている。駆動振動系１Ａと１Ｂとは振動子
の重心ＧＯを中心として２回対称であり、検出振動系２
Ａと２Ｂとは重心ＧＯを中心として２回対称である。

【０１１３】駆動振動系１Ａ、１Ｂは、基部の周縁部か
ら突出する支持部１２Ａ、１２Ｂと、各支持部の先端か
ら支持部に直交する方向に延びる第一の屈曲振動片１３
Ｃ、１３Ｄ（図２（ａ）参照）を備えている。各屈曲振
動片１３Ｃ、１３Ｄは、屈曲振動片１６Ａ−１６Ｄから
なる。これらの屈曲振動片の外側に更に第一の屈曲振動
片２３Ｃ、２３Ｄ（図２（ｂ）参照）が設けられてお
り，屈曲振動片１３Ｃ、１３Ｄと２３Ｃ、２３Ｄとが互
いに接続され、枠および中空部３６を形成している。屈
曲振動片２３Ｃ、２３Ｄにおいては、その中央部分が矢
印５Ａ、５Ｂのように大きく振動する。この場合には、
屈曲振動片１３Ｃ、１３Ｄ、２３Ｃ、２３Ｄの振動の全
体の重心ＧＤが、重心ＧＯ上にあるか、またはＧＯの近
傍領域内にあるように、各屈曲振動片を励振する。

【０１１４】図２６の振動子においては、基部１１Ａの
周縁部から、放射状に、二つの駆動振動系１Ａ、１Ｂと
一つの検出振動系２Ａとが突出しており、各振動系は互
いに分離されている。駆動振動系１Ａと１ＢとはＧＯを
中心として２回対称である。各駆動振動系は、基部の周
縁部から突出する支持部１２Ａ、１２Ｂと、各支持部の
先端から支持部に直交する方向に延びる第一の屈曲振動
片１３Ｃ、１３Ｄ（図２（ａ）参照）を備えている。

【０１１５】一方、検出振動系２Ａは前述したものであ
るが、重心ＧＯを挟む反対側には、重量部３７および固
定片部３８が設けられている。この場合において、駆動
振動系の全体の重心が重心ＧＯの近傍領域にあれば、検
出振動系に対する影響は抑制され、この結果一つの検出
振動系でもある程度正確な検出が可能になる。この場合
には、検出振動系とは交点を挟む反対側の位置（ないし
回転対称の位置）の延長線上において振動子を保持する
ことが好ましい。

【０１１６】図２７の振動子においては、駆動振動系１
Ａと１Ｂとについては前出したものと同じである。この
振動子は、図８に示す類型に該当するものである。一
方、検出振動系２Ａ、２Ｂは、それぞれ基部１１Ａから
突出する枠部１９Ａ、１９Ｂを備えており、各枠部１９
Ａ、１９Ｂから、重心ＧＯの方へと向かって突出する第
二の屈曲振動片２４Ｃ、２４Ｄを備えている。これらの
各屈曲振動片２４Ｃ、２４Ｄは、図４（ｂ）に示すよう
に、ＧＯから離れた方に固定部８があり、ＧＯに近い側
に開放端がある形態のものであり、矢印６Ａ、６Ｂのよ
うに振動する。

【０１１７】図２８の振動子においては、枠部１９Ｃの
内側に、二つの第一の振動系と二つの第二の振動系と
が、それぞれ重心ＧＯの方へと向かって形成されてい
る。この振動子は、図１０に示す類型に該当するもので
ある。

【０１１８】各駆動振動系は、枠部１９Ｃから重心ＧＯ
の方へと向かって直線的に延びる支持部１２Ｃ、１２Ｄ
と、各支持部の先端から支持部に直交する方向に延びる
第一の屈曲振動片１３Ｍ、１３Ｎ（図２（ａ）参照）を
備えている。各屈曲振動片１３Ｍ、１３Ｎは、屈曲振動
片１６Ｒ、１６Ｓ、１６Ｔ、１６Ｕからなる。

【０１１９】各検出振動系は、それぞれ枠部１９Ｃから
重心ＧＯの方へと直線的に延びる第二の屈曲振動片２４
Ｃ、２４Ｄを備えている。これらの各屈曲振動片２４
Ｃ、２４Ｄは、図４（ｂ）に示す形態のものである。

【０１２０】本発明においては、複数の第一の振動系
を、振動子の重心に対して周方向に延びる連結部によっ
て連結することによって、各第一の振動系および連結部
によって交点を包囲する環状の振動系を形成することが
できる。

【０１２１】たとえは、図２９の振動子においては、基
部１１Ａの周縁部から、放射状に、二つの駆動振動系１
Ａ、１Ｂと検出振動系２Ａ、２Ｂとが突出している。駆
動振動系１Ａと１ＢとはＧＯを中心として２回対称であ
り、検出振動系２Ａと２ＢとはＧＯを中心として２回対
称である。

【０１２２】駆動振動系１Ａ、１Ｂは、基部の周縁部か
ら突出する支持部１２Ａ、１２Ｂと、各支持部の先端か
ら支持部に直交する方向に延びる第一の屈曲振動片１３
Ｐ、１３Ｑ（図２（ａ）参照）を備えている。これらの
屈曲振動片１３Ｐ、１３Ｑとが、連結部３９Ａ、３９
Ｂ、３９Ｃ、３９Ｄによって連結されており、各連結部
および屈曲振動片１３Ｐ、１３Ｑによって、ＧＯを中心
とする環状の振動系７１Ａが形成されている。

【０１２３】図２９に示す駆動振動モードにおいては、
各屈曲振動片１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄが矢印６
Ａ、６Ｂのように振動し、これに応じて各連結部が矢印
Ｉのように振動する。この振動子を回転させると、図３
０に示す検出振動の振動モードが誘起される。即ち、各
駆動振動系は矢印Ａ、Ｂのように周方向に振動し、これ
に対応して環状の振動系の全体が変形する。これに対し
てバランスをとるように、各検出振動系の屈曲振動片１
４Ｃ、１４Ｄが矢印６Ａ、６Ｂのように振動する。な
お、４０は各屈曲振動片１４Ｃ、１４Ｄに設けられてい
る重量部である。

【０１２４】図３１−図３５においては、基部が小さ
く、屈曲振動片と同じ程度の幅しかない例について述べ
る。

【０１２５】図３１、図３２においては、駆動振動系と
検出振動系の支持部１２Ａ、１２Ｂ、屈曲振動片１３
Ｒ、１３Ｓ、１４Ｃ、１４Ｄは、前述したものと同じで
ある。しかし、基部１１Ｆは、支持部１２Ａ、１２Ｂと
屈曲振動片１４Ｃ、１４Ｄの交差部分に存在しており、
これらと同じ幅を有している。

【０１２６】図３１においては、支持部１２Ａ、１２Ｂ
の先端側から更に重心ＧＯから遠ざかる方向に、直線状
の延設部４１が設けられており、各延設部はそれぞれ固
定片部４２に連結されている。これらによって、一対の
固定片部４２の間で各駆動振動系１Ａ、１Ｂは前述のよ
うに振動する。図３２においては、固定片部および延設
部は存在しない。

【０１２７】図３３には、図３２の振動子の各点の駆動
振動モードにおける最大振動時の振幅の相対比率を示
し、図３４には、振動子の各点の検出振動モードにおけ
る最大振動時の振幅の相対比率を示している。これらの
図面の読み方は、図１２、図１３において示したものと
同じである。

【０１２８】図３３によると、振動子の検出振動系およ
び支持部では駆動振動系の振動による歪みがほとんどみ
られないことがわかる。図３４によると、各検出振動系
が２回対称の位置に配置されていることから、基部１１
Ｆ内およびその近くでは、検出振動による影響が見られ
なくなっている。この結果、少なくとも基部１１Ｆ内を
保持することが好ましいことが分かる。

【０１２９】本例の振動子および振動型ジャイロスコー
プにおいては、図３２、図３３におけるように、駆動振
動時の振動子の微小変位部分内に振動子の重心ＧＯが位
置している。また、図３２、図３４におけるように、検
出振動時の振動子の微小変位部分内に振動子の重心ＧＯ
が位置している。

【０１３０】図３５の振動子では、基部１１Ｆから、二
つの検出振動系２Ａ、２Ｂが延びている。これらの検出
振動系はそれぞれ屈曲振動片４４Ｃおよび４４Ｄからな
っている。屈曲振動片４４Ｃ、４４Ｄの先端側は、それ
ぞれ連結部４６を介して、屈曲振動片２３Ｃ、２３Ｄに
連結されている。各屈曲振動片２３Ｃ、２３Ｄは、それ
ぞれ駆動振動系１Ａ、１Ｂを構成するものであり、屈曲
振動片４４Ｃ、４４Ｄとは略平行に延びている。駆動振
動系の各屈曲振動片２３Ｃ、２３Ｄおよびこれらの連結
部４６によって、重心ＧＯを中心として一体的に振動す
る環状の振動系７１Ｂが構成されている。

【０１３１】屈曲振動片２３Ｃ、２３Ｄは、図２（ｂ）
に示すように両端が固定されており、その中央部分が矢
印５Ａ、５Ｂのように大きく振動する。また、各屈曲振
動片４４Ｃ、４４Ｄは、図５（ｂ）に示すように振動す
る。なお、本例では、基部の近くに形成されている突出
部分４５を固定片部として使用し、これらの固定片部を
保持することもできる。

【０１３２】次に、各屈曲振動片を駆動し、あるいは各
屈曲振動片の振動を検出する方法の一例について更に述
べる。図３６の振動子の動作は、図２４の振動子とまっ
たく同じである。ただし、この振動子の結晶軸の方向
は、所定面の方向にａ軸が延び、振動子に対して垂直な
方向にｃ軸がある。こうした結晶軸の方向は、例えば水
晶を使用した場合に該当する。

【０１３３】図３６においては、駆動側の屈曲振動片２
３Ｃ、２３Ｄに、それぞれ駆動電極１５Ａ、１５Ｂを設
ける。この断面図を図３７（ａ）に示す。また、検出側
の屈曲振動片１４Ｃ、１４Ｄには、それぞれ検出電極１
６Ａ、１６Ｂを設ける。この部分の断面図を図３７
（ｂ）に示す。

【０１３４】また、本発明の振動子においては、各振動
系の振動体、特に屈曲振動片に、その長手方向に向かっ
て延びる貫通孔または凹部を設けることができる。これ
によって、屈曲振動片の振動の固有共振周波数を低下さ
せ、駆動振動または検出のＱ値を一層向上させることが
できる。図３８〜図４１は、この実施形態に係る各振動
型ジャイロスコープを示すものである。

【０１３５】図３８においては、各屈曲振動片２３Ｃ、
２３Ｄ、１４Ｃ、１４Ｄには、それぞれ、屈曲振動片の
長手方向に延びる貫通孔４７、４８が形成されている。
そして、各屈曲振動片２３Ｃ、２３Ｄには、図３９
（ａ）に示すように、各貫通孔４７の外側壁面に駆動電
極４９Ａ、４９Ｄが設けられており、内側壁面に駆動電
極４９Ｂ、４９Ｃが設けられている。また、各屈曲振動
片１４Ｃ、１４Ｄには、図３９（ｂ）に示すように、各
貫通孔４８の外側壁面に検出電極５０Ａ、５０Ｄが設け
られており、内側壁面に検出電極５０Ｂ、５０Ｃが設け
られている。

【０１３６】本実施形態でも、水晶のように、所定平面
内に三回対称軸のａ軸を有する圧電単結晶板を使用して
いる。各屈曲振動片では、図３９（ａ）に示すように、
外側面上の駆動電極４９Ａ、４９Ｄが交流電源に接続さ
れており、内側面上の駆動電極４９Ｂ、４９Ｃがアース
されている。この結果、駆動電極４９Ａ−４９Ｂの組み
合わせと、駆動電極４９Ｃ−４９Ｄの組み合わせとの間
では、電圧の印加方向が逆になるので、屈曲振動片が屈
曲する。

【０１３７】また、検出側の屈曲振動片では、検出電極
５０Ａ−５０Ｂ側と５０Ｃ−５０Ｄ側との間で、発生す
る電界が逆方向になる。

【０１３８】そして、本実施形態におけるように、各屈
曲振動片の各貫通孔において、各貫通孔の両側で、内側
面と外側面とに一対の駆動電極を設けることで、１本の
屈曲振動片を屈曲させることができる。検出側において
も同様である。これによって、最も励振効率の高いａ軸
方向に電圧を印加して、屈曲振動片を駆動でき、またそ
の振動を検出することができるようになった。

【０１３９】上述の実施形態においては、圧電単結晶の
ａ軸の方向に電圧を印加することによって、各アームを
駆動していた。これに対して、例えばニオブ酸リチウ
ム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム−タンタル
酸リチウム固溶体単結晶の場合には、例えば図４０に示
すように、紙面と平行な方向にａ軸を配向させ、ｃ軸が
紙面に対して５０°の角度をなすようにすることが、温
度特性の観点からもっとも有利である。この場合には、
紙面に対して垂直な方向に電圧を印加することで、各屈
曲振動片を屈曲振動させる。

【０１４０】図４０においては、タンタル酸リチウムの
１３０°Ｙ板を使用しており、ｃ軸が振動子の主面に対
して５０°をなしている。この角度で振動子の温度特性
がもっとも良好になる。駆動側の屈曲振動片２３Ｃ、２
３Ｄには、それぞれ、屈曲振動片の長手方向に延びる貫
通孔４７が形成されている。検出側の屈曲振動片１４
Ｃ、１４Ｄには、それぞれ、屈曲振動片の長手方向に延
びる貫通孔４８が形成されている。

【０１４１】図４１（ａ）に示すように、各貫通孔４７
の両側の位置に、細長い駆動電極９９Ａ、９９Ｂ、９９
Ｃ、９９Ｄが設けらている。駆動電極９９Ａ−９９Ｂと
駆動電極９９Ｃ−９９Ｄとの間で、電圧の印加方向が逆
相になるので、屈曲振動片が屈曲する。また、図４１
（ｂ）に示すように、検出側の各屈曲振動片には、各貫
通孔４８の両側の位置に、細長い検出電極５１Ａ、５１
Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄが設けらており、検出電極５１Ａ−
５１Ｂと検出電極５１Ｃ−５１Ｄとの間で、発生する電
界が逆方向になる。

【０１４２】なお、前述した各例において、貫通孔４
７、４８の代わりに、これらと同じ平面的形状を有する
凹部を設けることもできる。即ち、各屈曲振動片におい
て、貫通孔４７、４８を貫通させず、薄い壁を設けるこ
ともできる。

【０１４３】また、本発明の回転角速度の測定方法の好
適な実施形態では、駆動振動を発生するために使用した
電気信号を参照信号とし、駆動振動に伴って発生した、
駆動振動と異なる振動モードを持つ振動を検出手段によ
って電気信号として取り出したときの信号を出力信号と
するとき、参照信号と出力信号の位相差を検出し、検出
した位相差の変化に基づいて角速度を検出する。

【０１４４】図４２は、こうした方法で使用する位相差
検出装置の一例を示すブロック図である。

【０１４５】図４２に示す位相検出手段６２において、
出力信号は、ＡＣ増幅器６１で増幅された後、位相差検
出回路６３に供給される。参照信号は、参照信号前処理
回路６４で波形等を整える前処理を行った後、同じく位
相差検出回路６３に供給される。位相差検出回路６３で
は、供給された前処理済みの参照信号と出力信号との位
相差を検出する。検出した位相差はローパスフィルタ６
５およびＤＣ増幅器６６に供給され、位相差の大きさに
応じた大きさを持つ直流信号となる。上述した位相差検
出手段６２で求めた直流信号は、回転角速度検出回路６
７に供給される。回転角速度検出回路では、予め求めて
おいた直流信号の大きさと回転角速度との関係に基づ
き、回転角速度を求めている。

【０１４６】なお、上述した回路６２では、出力信号と
参照信号との位相差を直接数値として求めることができ
ないため、位相差に応じた直流信号の大きさから回転角
速度を求めているが、直接位相差を数値として求め、予
め求めた位相差と回転角速度との関係に基づき、回転角
速度を求めることもできる。

【０１４７】本発明の振動型ジャイロスコープは、こう
した位相差を検出する方法に対して特に適合しており、
位相差と回転角速度との間で高い直線性を得られること
がわかった。ジャイロ信号と漏れ信号との比が、１：７
以上となる領域、つまり漏れ信号の方が大きい領域にお
いて、特に位相差と回転角速度との間で極めて高い直線
性が得られることが判明した。なお、漏れ信号が大きく
なりすぎると、いかに圧電単結晶を使用しても、検出限
界を越えてしまう。そのため、漏れ信号の上限は、振動
型ジャイロスコープの検出感度に応じて決定される。

【０１４８】このように、ジャイロ信号に対して漏れ信
号の方が大きい領域、特にジャイロ信号ともれ信号との
比が、１：７以上となる領域において、検出感度が低下
した場合にも、位相差と回転角速度との直線性はかえっ
て向上する。

【０１４９】また、本発明の振動子を、２枚以上の圧電
層を積層することによって、作製できる。この場合に
は、各圧電層の分極軸の方向は互いに異ならせることが
好ましく、各圧電層の分極軸の方向がそれぞれ振動子の
主面に対して直交していることが最も好ましい。

【０１５０】本発明の振動子を使用した直線加速度計に
よれば、振動子に駆動振動を与えたときの基部の伸縮振
動によるノイズ信号が顕著に低減されているので、この
ノイズ信号の温度変化による誤差を防止することができ
る。

【０１５１】また、本発明の振動子を用いて、回転速度
と直線加速度とを同時に計測するセンサーを作製するこ
とができる。本発明の振動子では、振動子に回転速度と
直線加速度が同時に加わった場合、回転速度に対応する
検出信号と、直線加速度に対応する信号とが同時に発生
する。このときの検出信号のうち、駆動信号と同じ周波
数の信号成分の振幅の変化が回転速度に比例しており、
直流電圧信号成分の変化が直線加速度に比例している。

【０１５２】図４３−図４７は、本発明の更に他の例の
ジャイロスコープを概略的に示す斜視図である。図４３
の振動子は、基本的には図１１に示す振動子と同様のも
のである。しかし、各駆動振動系１Ａ、１Ｂの各支持部
１２Ｅ、１２Ｆには、その長手方向に延びる貫通孔７２
が設けられている。これによって、各支持部の機械的剛
性を低下させ得る。貫通孔７２の代わりに、凹部を設け
ることができる。

【０１５３】図４４のジャイロも、原理的には図１１の
ジャイロと同様である。しかし、この振動子では、ａ軸
がｘ軸方向であり、ｃ軸が所定面に対して５０°の角度
をなしている。このため、駆動電極９９Ａ−９９Ｄ、検
出電極５１Ａ−５１Ｄは、図４０に示したものと同様で
ある。更に、駆動振動系１Ａ、１Ｂの各屈曲振動片１６
Ｖ、１６Ｗ、１６Ｘ、１６Ｙは、それぞれ円弧状に湾曲
している。

【０１５４】図４５のジャイロは、基本的には図３５の
ジャイロと同様である。ただし、各連結部４６が各屈曲
振動片４４Ｃ、４４Ｄと結合される部分では、振動子の
外側へと向かって突起７８Ａ、７８Ｂが設けられてい
る。ただし、この突起７８Ａ、７８Ｂは省略できる。ま
た、各屈曲振動片４４Ｃ、４４Ｄは、基部１１Ｈに連結
されている。基部１１Ｈは、略正方形の枠部７４を備え
ており、枠部７４の内側面から一対のブリッジ７６Ａ、
７６Ｂが延びており、各ブリッジの中間に中央部９７が
保持されている。中央部９７中に重心ＧＤ、ＧＢ、ＧＯ
が存在する。中央部９７から更に空隙７５Ａ、７５Ｂへ
と向かって突出部７７Ａ、７７Ｂが突出している。７２
Ａ、７２Ｂは空隙であり、７３はアールである。

【０１５５】本例では、各突起７８Ａ、７８Ｂを支持で
き、また中央部９７を支持でき、または突出部７７Ａ、
７７Ｂを支持でき、これらによって支持による検出振動
の感度への影響を最小限にできる。

【０１５６】図４６のジャイロでは、各駆動振動系の各
屈曲振動片２３Ｃ、２３Ｄが、それぞれ、一対の連結部
８０を介して屈曲振動片４４Ｃ、４４Ｄに連結されてお
り、かつ環状振動系７１Ｃを形成している。各連結部８
０は、Ｘ軸方向に延びる連結部８０ａ、８０ｃと、８０
ａと８０ｃとを連結する、Ｙ軸方向に延びる連結部８０
ｂとを備えている。各屈曲振動片４４Ｃ、４４Ｄは、そ
れぞれ基部１１Ａに対して結合されている。７２Ａ、７
２Ｂは空隙部である。

【０１５７】図４７のジャイロでは、駆動振動系１Ａ、
１Ｂ、検出振動系２Ａ、２Ｂ、基部１１Ａは、図１１の
ジャイロと同様である。更に、駆動振動系１Ａ、１Ｂの
外側に、駆動振動系１Ｅ、１Ｆが設けられている。各振
動系１Ｅ、１Ｆは、それぞれ屈曲振動片２３Ｃ、２３Ｄ
からなっており、各屈曲振動片２３Ｃ、２３Ｄの各末端
が、連結部１００を介して、各屈曲振動片４４Ｃ、４４
Ｄの両末端に連結されている。

【０１５８】ジャイロの感度は、駆動振動と検出振動と
の各固有共振周波数の差によって、変化する。しかし、
温度が変化すると、各固有共振周波数が変化するため
に、その差も変化する。各固有共振周波数の差は、−３
０℃−８０℃において１０％程度変化していた。このた
め、−３０℃−８０℃において、各固有共振周波数の差
を一定にすることが望まれる。

【０１５９】この問題を解決するためには、振動子が所
定面と平行な一対の主面と側面とを備えているときに、
側面にその長手方向に延びる突起を設け、この突起の側
面からの高さを振動子の厚さの１／３−１／７倍（特に
１／４−１／５倍）とすることが好ましい。また、この
突起を屈曲振動片に設けた場合には、その屈曲振動片の
長さを７ｍｍ以下、更には６ｍｍ以下とすることが特に
好ましい。

【０１６０】本発明者は、屈曲振動片の本発明における
駆動振動および検出振動の各固有共振周波数を、−３０
℃−８０℃において測定し、両者の差の−３０℃−８０
℃における最大値と最小値とを図４８にグラフ化した。
ここで、屈曲振動片の長さは６、８、１０ｍｍとし、そ
の厚さは０．３ｍｍとし、その幅は１．０ｍｍとし、そ
の材質は石英とした。

【０１６１】図４８の結果から判るように、屈曲振動片
の長さを６ｍｍ以下とし、更に突起の高さを制御するこ
とによって、−３０℃−８０℃における各共振周波数の
差の最大値と最小値との差を、２．５Ｈｚ以下、更には
２．０Ｈｚ以下に抑制でき、ジャイロの感度の変化を５
％以下に制御できた。

【０１６２】また、基部の側面に、その長手方向に延び
る突起を設けることによって、駆動振動による検出振動
への影響を一層減少させ得る。この際には、基部の重心
に対して点対称となる位置に突起を設けることが、検出
振動の歪みを抑制する上で有利である。

【０１６３】また、各駆動振動系または検出振動系が、
屈曲振動片とその支持部とを備えている場合には、支持
部の側面、好ましくは両側の側面に、その長手方向に延
びる突起を設けることが好ましい。これによって、屈曲
振動片の振動の基部への影響を低減できる。更に、検出
振動辺の少なくとも一方の側面に突起を設けることによ
って、振動子が回転していないときに、検出振動辺が駆
動振動の影響を受けにくくなり、このときのノイズが減
少する。

【０１６４】図４９は、この実施形態に係るジャイロを
示す。この振動子では、基部１１Ａの周縁部側面に突起
９０Ｇ、９０Ｉ、９０Ｈ、９０Ｊが設けられており、こ
れらの突起は基部１１Ａの重心に対して点対称の関係に
ある。また、各駆動振動系１Ａ、１Ｂの各支持部１２
Ａ、１２Ｂの両側の各側面に、それぞれ突起９０Ａ、９
０Ｂ、９０Ｃ、９０Ｄが形成されている。更に検出振動
系２Ａ、２Ｂの各屈曲振動片１４Ｃ、１４Ｄの一方の側
面には突起９０Ｅ、９０Ｆが形成されている。

【０１６５】また、振動子をエッチングによって製造す
る場合には、振動子が属する製造ロットによって、エッ
チングの時間やエッチング液の濃度にバラツキが生ず
る。このバラツキによって、振動子の屈曲振動片の駆動
振動、検出振動の各固有共振周波数の差にバラツキが生
じ、このため振動子の感度にもバラツキが生ずる。これ
を防止するために、屈曲振動片のうち励振手段または検
出手段よりも先端側に凹部または貫通孔を設けることが
できる。

【０１６６】図５０は、この実施形態に係るジャイロを
概略的に示す平面図である。このジャイロは、基本的に
は図１１に示すジャイロと同様のものである。ただし、
各屈曲振動片１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ、１４
Ｃ、１４Ｄにおいて、駆動電極または検出電極よりも先
端側に、貫通孔９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃ、９１Ｄが設け
られている。各貫通孔ないし凹部は、各電極とは０．３
ｍｍ以上離れて設けることが好ましい。

【０１６７】こうした貫通孔ないし凹部の作用効果につ
いて述べる。図５１に示すように、屈曲振動片をエッチ
ングによって作製する際には、実線で示す設計形状に対
して、破線で示すようにエッチングが更に進行すること
がある。この際、その先端面１０１のエッチングが進行
すると、屈曲振動片の質量が減少するので、共振周波数
が上がる。一方、側面１０２のエッチングが進行する
と、屈曲振動片が細くなることから、共振周波数が下が
る。この結果、全体としては、側面１０２のエッチング
の効果が大きくなる。

【０１６８】しかし、貫通孔９１Ａ−９１Ｄを設けるこ
とによって、側面１０２のエッチングが破線のように進
行したときに、貫通孔９１Ａ−９１Ｄのエッチングも破
線のように進行するために、屈曲振動片の先端側の質量
が減少する。

【０１６９】例えば、屈曲振動片が水晶からなり、その
長さが６ｍｍであり、幅が１．０ｍｍであり、厚さが
０．３ｍｍである場合、側面１０２が設計値よりも１μ
ｍエッチングされると、駆動、検出の各共振周波数の差
が、設計値に対して約２．８５Ｈｚ変化する。これに対
して、長さ０．４ｍｍ、幅０．３ｍｍの貫通孔９１Ａ−
９１Ｄを設けることによって、設計値に対して、共振周
波数差が０．０８Ｈｚしか変化しない。

【０１７０】また、屈曲振動片の先端側に拡張部を設
け、この拡張部に各貫通孔ないし凹部を設けることによ
って、貫通孔ないし凹部の前記効果を一層大きくでき、
また貫通孔ないし凹部を小さくしても、前記の効果が得
られる。

【０１７１】図５２は、この実施形態に係るジャイロを
示す。各屈曲振動片１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ、
１４Ｃ、１４Ｄの各先端に、各屈曲振動片の幅よりも大
きな幅を有する拡張部９５、９６を設け、各拡張部の中
に各貫通孔９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃ、９１Ｄが設けられ
ている。

【０１７２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、特
に所定面内に延びる振動子に対して、この所定面内の回
転を与えたときに、この回転の角速度を検出できるよう
な、新しい振動型ジャイロスコープを提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の振動型ジャイロスコープの原理を模式
的に説明する図である。

【図２】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、第一の振動系に
おける振動の態様を例示するための模式図である。

【図３】第一の振動系における振動の態様を例示するた
めの模式図である。

【図４】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、第二の振動系に
おける振動の態様を例示するための模式図である。

【図５】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、第二の振動系に
おける振動の態様を例示するための模式図である。

【図６】本発明の振動子の駆動振動による重心Ｇの位置
について説明する模式図である。

【図７】基部から放射状に各振動系が突出している、一
実施形態に係る振動型ジャイロスコープの振動子を模式
的に示す図である。

【図８】第一の振動系が基部から突出し、第二の振動系
が枠部から内側へと突出している振動子を説明するため
の模式図である。

【図９】第二の振動系が基部から突出し、第一の振動系
が枠部から内側へと突出している振動子を説明するため
の模式図である。

【図１０】第一の振動系および第二の振動系が共に枠部
から内側へと向かって突出する振動子を説明するための
模式図である。

【図１１】本発明の他の実施形態に係る振動子を概略的
に示す平面図である。

【図１２】図１１の振動子の各点の駆動振動モードにお
ける最大振動時の振幅の相対比率を示す。

【図１３】図１１の振動子の各点の検出振動モードにお
ける最大振動時の振幅の相対比率を示す。

【図１４】本発明の更に他の実施形態に係る振動子を概
略的に示す平面図である。

【図１５】本発明の更に他の実施形態に係る振動子を概
略的に示す平面図である。

【図１６】本発明の更に他の実施形態に係る振動子を概
略的に示す平面図である。

【図１７】本発明の更に他の実施形態に係る振動子を概
略的に示す平面図である。

【図１８】本発明の更に他の実施形態に係る振動子を概
略的に示す平面図である。

【図１９】（ａ）は、図１８の振動子の駆動モードを示
す線図であり、（ｂ）は、振動子の検出モードを示す線
図である。

【図２０】シリコン半導体プロセスによって成形した振
動子を使用した振動型ジャイロスコープを概略的に示す
平面図である。

【図２１】本発明の更に他の実施形態に係る振動子を概
略的に示す平面図である。

【図２２】図２１の振動子の各点の駆動振動モードにお
ける最大振動時の振幅の相対比率を示す。

【図２３】図２１の振動子の各点の検出振動モードにお
ける最大振動時の振幅の相対比率を示す。

【図２４】本発明の更に他の実施形態に係る振動子を概
略的に示す斜視図である。

【図２５】本発明の更に他の実施形態に係る振動子を概
略的に示す斜視図である。

【図２６】本発明の更に他の実施形態に係る振動子を概
略的に示す斜視図である。

【図２７】本発明の更に他の実施形態に係る振動子を概
略的に示す斜視図である。

【図２８】本発明の更に他の実施形態に係る振動子を概
略的に示す斜視図である。

【図２９】本発明の更に他の実施形態に係る振動子を概
略的に示す斜視図である。

【図３０】本発明の更に他の実施形態に係る振動子を概
略的に示す斜視図である。

【図３１】本発明の更に他の実施形態に係る振動子を概
略的に示す斜視図である。

【図３２】本発明の更に他の実施形態に係る振動子を概
略的に示す斜視図である。

【図３３】図３２の振動子の各点の駆動振動モードにお
ける最大振動時の振幅の相対比率を示す。

【図３４】図３２の振動子の各点の検出振動モードにお
ける最大振動時の振幅の相対比率を示す。

【図３５】本発明の更に他の実施形態に係る振動子を概
略的に示す斜視図である。

【図３６】図２４の振動子の具体的形態を例示する斜視
図である。

【図３７】（ａ）、（ｂ）は、図３６の振動子におい
て、駆動系または検出系の各屈曲振動片における電極の
取り付け形態を示す断面図である。

【図３８】図２４の振動子の具体的形態を例示する斜視
図である。

【図３９】（ａ）、（ｂ）は、図３８の振動子におい
て、駆動系または検出系の各屈曲振動片における電極の
取り付け形態を示す断面図である。

【図４０】図２４の振動子の具体的形態を例示する斜視
図である。

【図４１】（ａ）、（ｂ）は、図４０の振動子におい
て、駆動系または検出系の各屈曲振動片における電極の
取り付け形態を示す断面図である。

【図４２】本発明の測定方法で使用できる位相検出手段
６２の例を示すブロック図である。

【図４３】本発明の他の実施形態に係るジャイロの概略
斜視図であり、支持部に貫通孔が設けられている。

【図４４】本発明の他の実施形態に係るジャイロの概略
斜視図であり、駆動用の屈曲振動片が湾曲している。

【図４５】本発明の他の実施形態に係るジャイロの概略
斜視図である。

【図４６】本発明の他の実施形態に係るジャイロの概略
斜視図であり、環状振動系７１Ｃが形成されている。

【図４７】本発明の他の実施形態に係るジャイロの概略
斜視図である。

【図４８】屈曲振動片の長さ、およびその側面の突起の
厚さに対する比率と、駆動および検出の各固有共振周波
数との差の−３０℃−８０℃における最大値と最小値と
の差を示すグラフである。

【図４９】本発明の他の実施形態に係るジャイロを示す
平面図であり、振動子の側面に突起が形成されている。

【図５０】本発明の他の実施形態に係るジャイロを示す
平面図であり、各屈曲振動片の先端側に貫通孔が形成さ
れている。

【図５１】屈曲振動片のエッチングの進行の状況を説明
するための模式図である。

【図５２】本発明の他の実施形態に係るジャイロを示す
平面図であり、各屈曲振動片の先端側に拡張部が設けら
れており、拡張部内に貫通孔が形成されている。

【符号の説明】

１Ａ、１Ｂ第一の振動系２Ａ、２Ｂ第二の振
動系３Ａ、３Ｂ径方向振動成分を含む振動体４Ａ、４
Ｂ周方向振動成分を含む振動体５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ径方向振動
成分６Ａ、６Ｂ周方向振動成分７Ａ、７Ｂ
コリオリ力の方向１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１
Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅ、１１Ｆ基部１２Ａ、１２
Ｂ支持部１３Ａ、１３Ｂ、２３Ａ、２３Ｂ、３３Ａ、３３Ｂ振
動体３Ａ、３Ｂの具体例である屈曲振動片１４Ａ、
１４Ｂ、２４Ａ、２４Ｂ、３４Ａ、３４Ｂ、４４Ａ、４
４Ｂ振動体４Ａ、４Ｂの具体例である屈曲振動片
１９、１９Ａ０、１９Ｂ枠部２０Ａ、２０
Ｂ、２０Ｃ支持孔２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ
駆動振動の最小領域と検出振動の最小領域との重複領域
Ｏ回転中心ＧＯ振動子の重心ＧＤ
駆動系の振動全体の重心

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者相馬隆雄愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号日本碍子株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の回転軸を中心として回転させるため
の振動子であって、この振動子が少なくとも複数の振動
系を備えており、これら複数の振動系が前記回転軸に対
して交差する所定面内に延びるように形成されており、
前記振動系が、前記振動系の振動の重心が前記振動子の
重心を中心としたときに前記所定面内で径方向に振動す
る径方向振動成分を含む第一の振動系と、前記振動系の
振動の重心が前記振動子の重心を中心としたときに前記
所定面内で周方向に振動する周方向振動成分を含む第二
の振動系とを備えていることを特徴とする、振動子。
【請求項２】前記回転軸が前記所定面に対して直交して
いることを特徴とする、請求項１記載の振動子。
【請求項３】前記振動子が基部を備えており、この基部
内に前記振動子の重心が位置しており、前記第一の振動
系と前記第二の振動系との少なくとも一方が前記基部の
周縁部から延びていることを特徴とする、請求項１また
は２記載の振動子。
【請求項４】前記第一の振動系と前記第二の振動系とが
それぞれ前記振動子の重心から見たときに前記基部の周
縁部から放射状に延びていることを特徴とする、請求項
３記載の振動子。
【請求項５】前記振動子が枠部を備えており、この枠部
の内側に中空部が形成されており、前記枠部の内側に前
記第一の振動系と前記第二の振動系との少なくとも一方
が延びていることを特徴とする、請求項１−３のいずれ
か一つの請求項に記載の振動子。
【請求項６】前記第一の振動系が複数設けられており、
これらの第一の振動系が前記振動子の重心を中心として
互いに回転対称の位置に設けられていることを特徴とす
る、請求項１−５のいずれか一つの請求項に記載の振動
子。
【請求項７】前記第一の振動系が複数設けられており、
すべての前記第一の振動系の振動の全体の重心が前記振
動子の重心の近傍領域内にあることを特徴とする、請求
項１−６のいずれか一つの請求項に記載の振動子。
【請求項８】前記第一の振動系がそれぞれ第一の屈曲振
動片を備えており、この屈曲振動片の振動が少なくとも
前記径方向振動成分を含んでいることを特徴とする、請
求項１−７のいずれか一つの請求項に記載の振動子。
【請求項９】前記第一の屈曲振動片の両端が保持されて
いることを特徴とする、請求項８記載の振動子。
【請求項１０】前記第一の振動系中に前記第一の屈曲振
動片が複数設けられていることを特徴とする、請求項８
記載の振動子。
【請求項１１】前記第一の振動系が、前記基部から突出
する支持部を備えており、前記第一の屈曲振動片が、前
記支持部に対して直交する方向に向かって延びているこ
とを特徴とする、請求項８−１０のいずれか一つの請求
項に記載の振動子。
【請求項１２】前記第一の振動系が、前記枠部から内側
へと向かって突出する支持部を備えており、前記第一の
屈曲振動片が、前記支持部に対して直交する方向に向か
って延びていることを特徴とする、請求項８−１０のい
ずれか一つの請求項に記載の振動子。
【請求項１３】複数の前記第一の振動系が連結部によっ
て連結されており、各第一の振動系および前記連結部に
よって前記振動子の重心を包囲する環状の振動系が形成
されていることを特徴とする、請求項１−１２のいずれ
か一つの請求項に記載の振動子。
【請求項１４】前記第二の振動系が複数設けられてお
り、これらの第二の振動系が前記振動子の重心を中心と
して互いに回転対称の位置に設けられていることを特徴
とする、請求項１−１３のいずれか一つの請求項に記載
の振動子。
【請求項１５】前記第二の振動系が複数設けられてお
り、すべての前記第二の振動系の振動の全体の重心が一
定の領域内にあることを特徴とする、請求項１−１４の
いずれか一つの請求項に記載の振動子。
【請求項１６】前記第二の振動系がそれぞれ第二の屈曲
振動片を備えており、この屈曲振動片の振動が少なくと
も前記周方向振動成分を含んでいることを特徴とする、
請求項１−１５のいずれか一つの請求項に記載の振動
子。
【請求項１７】前記第二の屈曲振動片が、前記基部の周
縁部から前記振動子の重心を中心として径方向に突出し
ていることを特徴とする、請求項１６記載の振動子。
【請求項１８】前記第二の屈曲振動片が、前記枠部から
前記振動子の重心の方へと向かって突出していることを
特徴とする、請求項１６記載の振動子。
【請求項１９】前記振動子が前記所定面と平行な一対の
主面と側面とを備えており、この側面にその長手方向に
延びる突起が設けられており、この突起の前記側面から
の高さが前記振動子の厚さの１／３−１／７倍であるこ
とを特徴とする、請求項１−１８のいずれか一つの請求
項に記載の振動子。
【請求項２０】前記振動子が前記所定面と平行な一対の
主面と側面とを備えており、前記基部の前記側面にその
長手方向に延びる突起が設けられていることを特徴とす
る、請求項３−１９のいずれか一つの請求項に記載の振
動子。
【請求項２１】前記振動子が前記所定面と平行な一対の
主面と側面とを備えており、前記支持部の前記側面にそ
の長手方向に延びる突起が設けられていることを特徴と
する、請求項１１−２０のいずれか一つの請求項に記載
の振動子。
【請求項２２】回転系の回転角速度を検出するための振
動型ジャイロスコープであって、請求項１−２１のいず
れか一つの請求項に記載の振動子と、この振動子に対し
て駆動振動を励振する励振手段であって、前記第一の振
動系と前記第二の振動系との一方に設けられている励振
手段と、前記振動子の回転によって前記振動子に発生し
た検出振動を検出する検出手段であって、前記第一の振
動系と前記第二の振動系との他方に設けられている検出
手段とを備えていることを特徴とする、振動型ジャイロ
スコープ。
【請求項２３】前記振動子の検出振動の際の最小振幅領
域内で前記振動子を支持する支持部材を備えていること
を特徴とする、請求項２２記載の振動型ジャイロスコー
プ。
【請求項２４】前記振動子が前記基部を備えており、こ
の基部内の前記振動子の重心の近傍領域内で前記振動子
が支持されていることを特徴とする、請求項２３記載の
振動型ジャイロスコープ。
【請求項２５】前記振動子が前記枠部を備えており、こ
の枠部で前記振動子が支持されていることを特徴とす
る、請求項２３記載の振動型ジャイロスコープ。
【請求項２６】前記振動子が、前記第一の振動系から前
記振動子の重心に対して遠ざかる方向に位置する固定片
部を備えており、この固定片部で前記振動型ジャイロス
コープが支持されていることを特徴とする、請求項２３
記載の振動型ジャイロスコープ。
【請求項２７】前記振動子が圧電性単結晶からなり、前
記励振手段および前記検出手段が共に電極からなること
を特徴とする、請求項２２−２６のいずれか一つの請求
項に記載の振動型ジャイロスコープ。
【請求項２８】前記第一の振動系が前記第一の屈曲振動
片を備えており、第一の屈曲振動片にその長手方向に向
かって延びる凹部ないし貫通孔が設けられていることを
特徴とする、請求項２２−２７のいずれか一つの請求項
に記載の振動型ジャイロスコープ。
【請求項２９】前記第二の振動系が前記第二の屈曲振動
片を備えており、第二の屈曲振動片にその長手方向に向
かって延びる凹部ないし貫通孔が設けられていることを
特徴とする、請求項２２−２８のいずれか一つの請求項
に記載の振動型ジャイロスコープ。
【請求項３０】前記第一の屈曲振動片または前記第二の
屈曲振動片の前記凹部または前記貫通孔に面する内側面
に前記電極が設けられており、この電極によって前記の
各屈曲振動片に対して前記所定面の面内方向に電圧を印
加できるように構成されていることを特徴とする、請求
項２８または２９記載の振動型ジャイロスコープ。
【請求項３１】前記第一の振動系が前記第一の屈曲振動
片を備えており、第一の屈曲振動片のうち前記励振手段
または前記検出手段よりも先端側に凹部または貫通孔が
設けられていることを特徴とする、請求項２２記載の振
動型ジャイロスコープ。
【請求項３２】前記第二の振動系が前記第二の屈曲振動
片を備えており、第二の屈曲振動片のうち前記励振手段
または前記検出手段よりも先端側に凹部または貫通孔が
設けられていることを特徴とする、請求項２２または３
１記載の振動型ジャイロスコープ。
【請求項３３】基部と、この基部の周縁部から放射状に
延びる複数の互いに分離された振動系とを備えており、
前記基部および前記振動系が所定平面内に延びているこ
とを特徴とする、振動子。
【請求項３４】前記振動子が所定の回転軸を中心として
回転させるための振動子であり、前記回転軸が前記所定
平面に対して直交していることを特徴とする、請求項３
３記載の振動子。
【請求項３５】前記基部内に前記振動子の重心が位置し
ており、この振動子の重心から見たときに、前記基部の
前記周縁部から、前記の各振動系がそれぞれ３０°以上
離れた方向に向かって延びていることを特徴とする、請
求項３３または３４記載の振動子。
【請求項３６】前記複数の振動系のうち一つ以上の振動
系が、前記振動子の重心を中心としたときに径方向に振
動する径方向振動成分を含む第一の振動系であることを
特徴とする、請求項３３−３５のいずれか一つの請求項
に記載の振動子。
【請求項３７】前記第一の振動系が複数設けられてお
り、各第一の振動系が前記振動子の重心を中心として互
いに回転対称の位置に設けられていることを特徴とす
る、請求項３６記載の振動子。
【請求項３８】前記複数の振動系のうち一つ以上の振動
系が、前記基部を中心としたときに周方向に向かって振
動する周方向振動系を含む第二の振動系であることを特
徴とする、請求項３３−３７のいずれか一つの請求項に
記載の振動子。
【請求項３９】前記第二の振動系が複数設けられてお
り、各第二の振動系が前記振動子の重心を中心として互
いに回転対称の位置に設けられていることを特徴とす
る、請求項３８記載の振動子。
【請求項４０】前記振動子が前記所定面と平行な一対の
主面と側面とを備えており、この側面にその長手方向に
延びる突起が設けられており、この突起の前記側面から
の高さが前記振動子の厚さの１／３−１／７倍であるこ
とを特徴とする、請求項３３−３９のいずれか一つの請
求項に記載の振動子。
【請求項４１】前記振動子が前記所定面と平行な一対の
主面と側面とを備えており、前記基部の前記側面にその
長手方向に延びる突起が設けられていることを特徴とす
る、請求項３３−４０のいずれか一つの請求項に記載の
振動子。
【請求項４２】回転系の回転角速度を検出するための振
動型ジャイロスコープであって、請求項３３−４１のい
ずれか一つの請求項に記載の振動子と、この振動子に対
して駆動振動を励振する励振手段であって、前記複数の
振動系のうち一つ以上に設けられている励振手段と、前
記振動子の回転によって前記振動子に発生した検出振動
を検出する検出手段であって、前記複数の振動系のうち
前記励振手段が設けられていない振動系に設けられてい
る検出手段とを備えていることを特徴とする、振動型ジ
ャイロスコープ。
【請求項４３】前記励振手段が設けられている振動系が
屈曲振動片を備えており、この屈曲振動片のうち前記励
振手段よりも先端側に凹部または貫通孔が設けられてい
ることを特徴とする、請求項４２記載の振動型ジャイロ
スコープ。
【請求項４４】前記検出手段が設けられている振動系が
屈曲振動片を備えており、この屈曲振動片のうち前記検
出手段よりも先端側に凹部または貫通孔が設けられてい
ることを特徴とする、請求項４２記載の振動型ジャイロ
スコープ。
【請求項４５】回転系の回転角速度を検出するための振
動型ジャイロスコープであって、所定の回転軸を中心と
して回転させるための振動子と、この振動子に対して駆
動振動を励振する励振手段と、前記振動子の回転によっ
て前記振動子に発生した検出振動を検出する検出手段と
を備えており、前記振動子が複数の振動系を備えてお
り、これら複数の振動系が前記回転軸に対して交差する
所定面内に延びるように形成されており、これら複数の
振動系のうち少なくとも一つに前記励振手段が設けられ
ており、この励振手段が設けられていない振動系のうち
少なくとも一つに前記検出手段が設けられていることを
特徴とする、振動型ジャイロスコープ。
【請求項４６】前記励振手段が複数の前記振動系に設け
られており、これら前記励振手段が設けられている各振
動系の全体の振動の重心が、前記振動子の重心の近傍領
域内にあることを特徴とする、請求項４５記載の振動型
ジャイロスコープ。
【請求項４７】前記励振手段が設けられている振動系
が、前記振動子の重心を中心として回転対称の位置に存
在していることを特徴とする、請求項４５または４６記
載の振動型ジャイロスコープ。
【請求項４８】前記励振手段が設けられている振動系の
振動が、前記振動子の重心を中心としたときに径方向振
動成分を含むことを特徴とする、請求項４５−４７のい
ずれか一つの請求項に記載の振動型ジャイロスコープ。
【請求項４９】前記励振手段によって前記振動系に前記
振動子の重心を中心としたときに径方向振動成分を励起
し、前記振動型ジャイロスコープを回転させたときに前
記径方向振動成分によってこの振動系に周方向のコリオ
リ力を生じさせ、このコリオリ力によって前記振動子に
発生する振動を前記検出手段によって検出することを特
徴とする、請求項４５−４８のいずれか一つの請求項に
記載の振動型ジャイロスコープ。
【請求項５０】前記励振手段によって前記振動系に前記
振動子の重心を中心としたときに周方向振動成分を励起
し、前記振動型ジャイロスコープを回転させたときに前
記周方向振動成分によってこの振動系に径方向のコリオ
リ力を生じさせ、このコリオリ力によって前記振動子に
発生する振動を前記検出手段によって検出することを特
徴とする、請求項４５−４８のいずれか一つの請求項に
記載の振動型ジャイロスコープ。
【請求項５１】回転系の回転角速度を検出するための振
動型ジャイロスコープであって、所定の回転軸を中心と
して回転させるための振動子と、この振動子に対して駆
動振動を励振する励振手段と、前記振動子の回転によっ
て前記振動子に発生した検出振動を検出する検出手段と
を備えており、前記振動子が所定面内に延びており、前
記振動子が複数の振動系を備えており、前記励振手段と
前記検出手段とが別の振動系に設けられており、前記振
動子に駆動振動を励起したときにこの駆動振動の全体の
重心が前記振動子の重心の近傍領域内に位置することを
特徴とする、振動型ジャイロスコープ。
【請求項５２】回転系の回転角速度を検出するための振
動型ジャイロスコープであって、所定の回転軸を中心と
して回転させるための振動子と、この振動子に対して駆
動振動を励振する励振手段と、前記振動子の回転によっ
て前記振動子に発生した検出振動を検出する検出手段と
を備えており、前記振動子が所定面内に延びており、前
記振動子が複数の振動系を備えており、前記励振手段と
前記検出手段とが別の振動系に設けられており、前記振
動子に駆動振動を励起したときにこの駆動振動による変
位が微小である微小変位部分内に前記振動子の重心が位
置していることを特徴とする、振動型ジャイロスコー
プ。
【請求項５３】前記振動子に検出振動を生じさせたとき
にこの検出振動による変位が微小である微小変位部分内
に前記振動子の重心が位置していることを特徴とする、
請求項５２記載の振動型ジャイロスコープ。
【請求項５４】回転系の回転角速度を検出するための振
動型ジャイロスコープであって、所定の回転軸を中心と
して回転させるための振動子と、この振動子に対して駆
動振動を励振する励振手段と、前記振動子の回転によっ
て前記振動子に発生した検出振動を検出する検出手段と
を備えており、前記振動子が所定面内に延びており、前
記振動子が複数の振動系を備えており、前記励振手段と
前記検出手段とが別の振動系に設けられており、前記振
動子に検出振動を生じさせたときにこの検出振動による
変位が微小である微小変位部分内に前記振動子の重心が
位置していることを特徴とする、振動型ジャイロスコー
プ。
【請求項５５】振動子を用いて回転系の回転角速度を検
出する方法であって、前記振動子が少なくとも複数の駆
動振動系と一つ以上の検出振動系とを備えており、これ
らの振動系が前記回転軸に対して交差する所定面内に延
びるように形成されており、この振動子を前記回転軸を
中心として回転させ、この際前記複数の駆動振動系に同
時に駆動振動を励起させ、各駆動振動系の振動の少なく
とも一部を相殺し、前記検出振動系において前記振動子
の検出振動を検出することを特徴とする、回転角速度の
測定方法。
【請求項５６】振動子を用いて回転系の回転角速度を検
出する方法であって、前記振動子が複数の振動系を備え
ており、これらの振動系が前記回転軸に対して交差する
所定面内に延びるように形成されており、この際前記振
動子の重心を中心としたときに径方向振動成分を前記振
動系の一つ以上に励起し、前記振動子が回転する際に前
記径方向振動成分によって周方向のコリオリ力を生じさ
せ、このコリオリ力によって前記振動子に発生する振動
を、他の振動系において検出することを特徴とする、回
転角速度の測定方法。
【請求項５７】振動子を用いて回転系の回転角速度を検
出する方法であって、前記振動子が複数の振動系を備え
ており、これらの振動系が前記回転軸に対して交差する
所定面内に延びるように形成されており、この際前記振
動子の重心を中心としたときに周方向振動成分を前記振
動系の一つ以上に励起し、前記振動型ジャイロスコープ
が回転する際に前記周方向振動成分によって径方向のコ
リオリ力を生じさせ、このコリオリ力によって前記振動
子に発生する振動を、他の振動系において検出すること
を特徴とする、回転角速度の測定方法。
【請求項５８】直線加速度を検出するための直線加速度
計であって、請求項１〜２１、３３−４１のいずれか一
つの請求項に記載の振動子と、この振動子に直線加速度
が加わったときに前記振動子に加わるニュートンの力に
よる前記振動子の変形を検出するための検出手段とを備
えることを特徴とする、直線加速度計。