JPH1172334A

JPH1172334A - 振動子、振動型ジャイロスコープおよび振動子の調整方法

Info

Publication number: JPH1172334A
Application number: JP9328048A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Kikuchi; 菊池　　尊行; Shiyousaku 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: 1996-11-28
Filing date: 1997-11-28
Publication date: 1999-03-16
Anticipated expiration: 2017-11-28
Also published as: JP3694160B2

Abstract

(57)【要約】【課題】振動子の振動アームが回転軸に対して垂直方向
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
にすること。【解決手段】振動子２の主アーム１０１Ａは、基部３
と、基部３から基部３の長さ方向に対して交差する方向
に延びる少なくとも一本の屈曲振動片４Ａ、４Ｂとを備
えている。基部３と屈曲振動片４Ａ、４Ｂとが実質的に
所定平面Ｘ−Ｙ内に延びるように形成されている。振動
子２の基部３の一方の端部３ａが固定されている。Ｚ軸
を中心として振動子２が回転する。振動子２を固定部分
２６を中心として矢印Ｄのように振動させ、屈曲振動片
４Ａ、４Ｂを接続部分２５を中心として矢印Ａのように
屈曲振動させる。

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、およびその振動子を用いた振動型ジャイロ
スコープに関し、特に圧電体を用いた振動子、およびそ
の振動子を用いた振動型ジャイロスコープに関するもの
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。この例では、
図２３にその一例を示すように、振動子がＸ、Ｙ方向に
延びており、回転軸Ｚに対して垂直に延びている。３つ
の弾性体５１ａ、５１ｂ、５１ｃの先端に重量５３を設
ける。弾性体５１ａ、５１ｂ、５１ｃをＸＹ平面内で圧
電素子５４、５５により互いに逆方向の位相で振動させ
る。Ｚ軸回りの回転角速度ωにより発生するＹ方向のコ
リオリ力を、重量５３の重心の位置に作用させる。弾性
体５１ａ、５１ｂ、５１ｃの面と重量５３の重心の位置
とはＺ方向に若干離れているため、重量５３の重心に作
用したコリオリ力により弾性体５１ａ、５１ｂ、５１ｃ
の先端がＺ方向で互いに逆方向に曲がる。この曲げ振動
を圧電素子５６、５７で検出することで、Ｚ軸回りの回
転角速度ωを求めている。

【０００７】上述した特開平８−１２８８３３号公報に
記載された圧電振動型ジャイロスコープでは、確かにそ
の原理上振動子を横置きしても回転角速度を検出するこ
とができる。しかしながら、重量５３を設ける必要があ
るため低背化が不十分であった。また、低背化を十分に
するために重量５３の厚さを薄くすると、コリオリ力に
よるモーメントがその分小さくなり、曲げ振動が微小に
なり、測定感度が低くなる問題があった。

【０００８】本発明の課題は、振動子の振動アームが回
転軸に対して垂直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することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る振動子は、
基部と、この基部から基部の長さ方向に対して交差する
方向に延びる少なくとも一本の屈曲振動片とを備えてい
る主アームと、基部の一方の端部を固定する固定部とを
備えており、基部および屈曲振動片が実質的に所定平面
内に延びるように形成されていることを特徴とする。振
動子の主面の平面度が１００μｍ以下であることが好ま
しい。また、基部と屈曲振動辺とがなす角度は４５°以
上であることが好ましい。

【００１０】また、本発明は、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、振動子に平面内の振動を励振するための励振手段
と、振動子が平面内で回転したときに振動子に対して加
わるコリオリ力による振動子の屈曲振動を検出し、検出
した屈曲振動に応じた信号を出力するための検出手段と
を備えることを特徴とする、振動型ジャイロスコープに
係るものである。

【００１１】本発明によれば、振動子の駆動振動および
検出のための振動が、所定平面内で行われ、かつ検出す
べき振動として屈曲振動を使用しており、これによっ
て、振動子の振動アームが回転軸に対して垂直方向に延
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。

【００１２】本発明の好適な態様では、固定部として、
両端が固定されている固定片部を使用し、この固定片部
の一方の側に主アームが設けられており、固定片部の他
方の側に共振片が設けられており、固定片部、主アー
ム、前記共振片が実質的に前記所定平面内に延びるよう
に形成されている。つまり、励振手段と屈曲振動検出手
段とを、両端が固定された固定片部を介した位置に設け
ることができる。これによって、励振手段と屈曲振動検
出手段との間で、電気機械的な混合などの悪影響を防止
できるので、一層検出精度が向上する。

【００１３】

【発明の実施の形態】上記構成においては、振動子の変
位は一平面内であるため、主アーム、共振アーム、共振
片、固定片部を、同一の単結晶、例えば、水晶、ＬｉＴ
ａＯ₃単結晶、ＬｉＮｂＯ₃単結晶で構成することがで
きる。この場合は、測定感度を良好にできる。単結晶薄
板を作製し、この単結晶薄板をエッチング、研削により
加工することによって、振動子の全体を作成できる。

【００１４】基部と屈曲振動片とは、別部材で構成する
こともできるが、一体で構成することが特に好ましい。
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，Ｔａ）Ｏ₃）
単結晶等からなる単結晶を使用することが好ましい。こ
うした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。

【００１５】そして、温度変化に対して特に鈍感である
ため、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。音叉型の振動子を使
用した角速度センサとしては、例えば前述した特開平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、振
動子が２つの方向に向かって振動する。つまり、図２３
においては、振動子がＸ−Ｙ平面内で振動するのと共
に、Ｚ方向にも振動する。このため、振動子を特に前記
したような単結晶によって形成した場合には、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。

【００１６】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、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。

【００１７】ここで、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。

【００１８】これに対して、本発明におけるように、振
動子の全体を所定平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、前記した単結
晶の異方性の影響を受けないようにし、単結晶の最も特
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。

【００１９】具体的には、振動子の振動が単一平面内で
すべて行われていることから、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。

【００２０】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。

【００２１】以下、図面を参照しつつ、本発明の好適な
実施形態を更に説明する。図１は、本発明の一実施形態
に係る振動子を示す正面図であり、図２（ａ）は、直線
状の振動子の振動方向を説明するための正面図であり、
図２（ｂ）は、図１の振動子の駆動方向を説明するため
の正面図であり、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図１
の振動子の各部分の振動方向と振動の原理とを説明する
ための模式図である。

【００２２】図１の振動子２の主アーム１０１Ａにおい
ては、基部３が固定部１から垂直に延びており、基部３
の一方の端部３ａが固定部１に固定されている。基部３
内に所定の励振手段５Ａ、５Ｂが設けられている。基部
３の他方の端部３ｂ側に、基部３に対して垂直方向に延
びる２本の屈曲振動片４Ａ、４Ｂが設けられている。

【００２３】この振動子２の振動のモードについて説明
する。図３（ａ）に模式的に示すように、励振手段５
Ａ、５Ｂに対して駆動電圧を印加し、基部３を、固定部
材１との接続部分２６を中心として、矢印Ｈの方向へと
屈曲させる。この屈曲に伴い、振動子２の基部３だけで
なく、各屈曲振動片４Ａ、４Ｂの各点も、矢印Ｉのよう
に移動する。この移動の速度のベクトルをＶとする。

【００２４】本実施形態ではＺ軸を回転軸とし、振動子
２をｚ軸を中心として回転させる。例えば、振動子２が
矢印Ｈの方向に変位したときに、ｗで示すように振動子
２の全体がＺ軸を中心として回転すると、矢印Ｊで示す
ようにコリオリ力が作用する。この結果、図３（ｂ）に
示すように、各屈曲振動片４Ａ、４Ｂが、それぞれ基部
３の他方の端部３ｂとの接続部分２５を中心として矢印
Ｊ方向へと屈曲する。

【００２５】これとは反対に、図３（ｃ）に示すよう
に、基部３を矢印Ｋで示すように駆動したときに、ｗで
示すように振動子２の全体がＺ軸を中心として回転する
と、矢印Ｌで示すようにコリオリ力が作用する。この結
果、各屈曲振動片４Ａ、４Ｂが、それぞれ基部３の他方
の端部３ｂとの接続部分２５を中心として矢印Ｌ方向へ
と屈曲する。これによって、各屈曲振動片４Ａ、４Ｂ
を、矢印Ａ、Ｂのように振動させることができる。

【００２６】このように、基部３の屈曲振動によって、
各屈曲振動片４Ａ、４Ｂにおいて、Ｘ−Ｙ平面内に発生
するコリオリ力を、各屈曲振動片４Ａ、４Ｂの接続部分
２５を中心とする屈曲振動に変換し、その屈曲振動から
回転角速度を求めることができる。これによって、振動
子を回転軸Ｚに対して垂直に配置（横置き）しても、回
転角速度を高感度で検出できる。

【００２７】なお、図１、図３に示す振動子２による検
出の感度について、更に説明する。本発明者は、図２
（ａ）に示すように、細長い棒状の振動子８Ａ、８Ｂを
使用し、振動子８ＢをＸ−Ｙ平面内に設置し、伸縮させ
た。ただし、８Ａは振動子が延びた状態を示し、８Ｂは
振動子が縮んだ状態を示している。ここで、振動子が８
Ｂの状態から８Ａの状態へと向かって矢印Ｅのように延
びようとしている瞬間を考える。振動子８Ｂを、Ｚ軸を
中心として回転させると、矢印Ｆのようにコリオリ力が
加わる。しかし、このような圧電体の縦振動による変位
は小さく、共振周波数が低いので、感度を高くすること
ができない。

【００２８】これに対して、本発明では、図２（ｂ）に
示すように、基部３を矢印Ｇのように振動させ、これに
よって屈曲振動片４Ａ、４Ｂを矢印Ｄで示すように振動
させる。これによって、図２（ａ）の場合よりもはるか
に大きな振幅と振動速度とを得ることができ、コリオリ
力を大きくすることができる。

【００２９】また、図１、図３の振動子を使用したと
き、各屈曲振動片４Ａ、４Ｂに対して矢印Ａ、Ｂで示す
ような屈曲振動を励振することができる。振動子２がＸ
−Ｙ平面内で回転すると、各屈曲振動片にコリオリ力が
加わり、各屈曲振動片のコリオリ力が、基部３に対して
加わる。これによって基部３が接続部分２６を中心とし
て矢印Ｇのように屈曲振動する。この基部３の屈曲振動
を検出し、検出した屈曲振動に応じた信号を出力するこ
とができる。

【００３０】振動子を圧電単結晶によって形成した場合
には、励振手段、検出手段５Ａ、５Ｂ、６Ａ、６Ｂ、６
Ｃ、６Ｄとしては、電極を使用する。しかし、振動子を
弾性材料によって形成でき、この場合には、励振手段、
検出手段５Ａ、５Ｂ、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄとして、
電極が設けられている圧電体を使用できる。また、励振
手段（または検出手段）５Ａと５Ｂとの一方があれば、
少なくとも励振または検出を行うことが可能である。ま
た、検出手段（または励振手段）６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６
Ｄのうちの一つがあれば、少なくとも励振（または検
出）を行うことが可能である。

【００３１】図４〜図６の各実施形態においては、両端
が固定されている固定片部の一方の側に主アームを設
け、固定片部の他方の側に共振片を設け、固定片部、主
アームおよび共振片が実質的に所定平面内に延びるよう
に形成する。

【００３２】図４の実施形態では、固定片部１２によっ
て励振手段側と検出手段側とを分離している。具体的に
は、固定片部１２の両端を固定部材１１によって固定す
る。固定片部１２の一方の側に主アーム１０１Ｂを設け
ている。主アーム１０１Ｂは、細長い基部１６と、基部
１６の端部１６ｂから、基部１６の長さ方向に対して直
交する方向に延びる２本の屈曲振動片４Ａ、４Ｂを備え
ている。

【００３３】固定片部１２の他方の側に、共振片３２が
設けられている。共振片３２は、固定片部１２から垂直
方向に延びる長方形の支持部１３を備えており、支持部
１３内に所定の励振手段５Ａ、５Ｂが設けられている。
支持部１３の他方の端部１３ｂ側に、支持部１３に対し
て垂直方向に延びる２本の振動片１５Ａ、１５Ｂが設け
られている。基部１６の端部１６ａと共振片１３の端部
１３ａとが、固定片部１２に対して連続している。この
ように、固定片部１２の両側が、ほぼ線対称な形状をし
ている。

【００３４】この振動子１０の振動のモードについて説
明する。励振手段５Ａ、５Ｂに対して駆動電圧を印加
し、共振片１３および一対の振動片１５Ａ、１５Ｂを、
固定片部１２との接続部分２７を中心として、矢印Ｍの
ように振動させる。この振動に対する共振によって、基
部１６および一対の屈曲振動片４Ａ、４Ｂが、固定部材
１２との接続部分２６を中心として、矢印Ｄのように振
動する。

【００３５】この振動子１０の全体が、回転軸Ｚを中心
として回転すると、各屈曲振動片４Ａ、４Ｂに、前記の
ようにコリオリ力が作用する。この結果、各屈曲振動片
４Ａ、４Ｂが、それぞれ接続部分２５を中心として、矢
印Ａ、Ｂで示すように振動する。

【００３６】このように、共振片３２の屈曲振動によっ
て、各屈曲振動片４Ａ、４Ｂにおいて、Ｘ−Ｙ平面内に
発生するコリオリ力を、各屈曲振動片４Ａ、４Ｂの接続
部分２５を中心とする屈曲振動に変換し、その屈曲振動
から回転角速度を求めることができる。これによって、
振動子を回転軸Ｚに対して垂直に配置（横置き）して
も、回転角速度を高感度で検出できる。

【００３７】なお、図４の実施形態においては、振動子
１０において、共振片３２の形態と主アーム１０１Ｂの
形態とを、固定片部１２に対して線対称とし、これによ
って共振片と主アームとの各振動モードの固有共振周波
数を整合させた。ただし、共振片３２側の形態と主アー
ムの形態とを、固定片部１２に対して線対称とする必要
はない。

【００３８】図５の振動子２０においては、基部１６、
一対の屈曲振動片４Ａ、４Ｂからなる主アーム１０１Ｂ
の形態、固定片部１２の形態は、図４に示すものと同じ
であるので、その説明を省略する。固定片部１２から垂
直方向に、細長い長方形の共振片２１が延びている。共
振片２１の固定片部１２側の端部２１ａ付近に励振手段
５Ａ、５Ｂが設けられている。

【００３９】励振手段５Ａ、５Ｂに対して駆動電圧を印
加し、共振片２１を、固定片部１２との接続部分２７を
中心として、矢印Ｍのように振動させる。この振動に対
する共振によって、基部１６および一対の屈曲振動片４
Ａ、４Ｂが、固定部材１１との接続部分２６を中心とし
て、矢印Ｄのように振動する。

【００４０】このように共振片２１を細長い長方形とす
ることによって、図４の実施形態と比較して、振動子の
全体の構造が簡略になる。ただし、固定片部１２の励振
側の振動周波数と、検出側の振動周波数との差が大きく
ならないように、両側のモーメントが同程度となるよう
に、調整する必要がある。この観点から、図５の共振片
２１を図４の共振片３２と比較すると、図５において
は、振動片１５Ａ、１５Ｂが存在せず、これらの質量が
存在しない。従って、共振片２１の先端部２１ｂの固定
片部１２からの突出寸法を、共振片３２の固定片部１２
からの突出部分の寸法よりも大きくし、即ち共振片２１
の質量を、支持部１３の質量より大きくする必要があ
る。このため、共振片２１の固定片部１２からの突出寸
法が増加する傾向がある。

【００４１】図６の振動子２２においては、基部１６、
一対の屈曲振動片４Ａ、４Ｂからなる主アーム１０１Ｂ
の形態、固定片部１２の形態は、図４に示すものと同じ
であるので、その説明を省略する。固定片部に共振片３
１が設けられている。共振片３１は、固定片部１２から
垂直方向に延びる長方形の支持部３０を備えており、支
持部３０に励振手段５Ａ、５Ｂが設けられている。支持
部３０の先端側に幅の広い長方形の拡張部２３が形成さ
れている。

【００４２】励振手段５Ａ、５Ｂに対して駆動電圧を印
加し、共振片３１を、固定片部１２との接続部分２７を
中心として、矢印Ｍのように振動させる。この振動に対
する共振によって、基部１６および一対の屈曲振動片４
Ａ、４Ｂが、固定部材１１との接続部分２６を中心とし
て、矢印Ｄのように振動する。

【００４３】このように共振片３１内に拡張部２３を設
けることによって、共振片３１の固定片部１２からの突
出寸法を小さくすることができ、しかも共振片３１の振
動周波数を、基部１６および屈曲振動片４Ａ、４Ｂ側の
振動周波数に接近させることができる。

【００４４】本発明の各振動子においては、屈曲振動片
の長手方向と基部の長手方向とは、必ずしも直角でなく
ともよい。また、屈曲振動片の形状は、直線状であって
よく、曲線状であってよい。ただし、一対の屈曲振動片
を設けた場合には、両者が基部に対して線対称であるこ
とが好ましい。

【００４５】図７の振動子４０の主アーム１０１Ｃにお
いては、各屈曲振動片３３Ａ、３３Ｂが、基部３が延び
る方向に対して所定角度θをもって交差している。交差
角度θは直角ではないが、４５°〜１３５°とすること
が好ましく、７０−１００゜が特に好ましい。これによ
って、各屈曲振動片３３Ａ、３３Ｂの振動Ｎ、Ｐの振動
モードの固有共振周波数は、図１に示す振動子における
屈曲振動片の振動モードの固有共振周波数に比べて、若
干変化する。

【００４６】図８の振動子４１の主アーム１０１Ｄにお
いては、各屈曲振動片３４Ａ、３４Ｂが若干湾曲した弧
状の形状を有している。これによって、各屈曲振動片３
４Ａ、３４Ｂの振動Ｑ、Ｒの振動モードの固有共振周波
数は、図１、図７に示す振動子に対して若干変化する。
図７、図８に示すような形態は、図４、図５、図６に示
す振動子においても採用できる。

【００４７】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。
本発明の各振動子においては、基部の振動モードの固有
共振周波数と屈曲振動片の振動モードの固有共振周波数
とが近くなると、感度は良くなるが、応答速度が悪化す
る。基部の振動モードの固有共振周波数と屈曲振動片の
振動モードの固有共振周波数との差が大きくなると、応
答速度は良くなるが、感度が悪化する。

【００４８】このため、屈曲振動片の先端側の質量を除
去することによって、屈曲振動片の振動モードの固有共
振周波数を変化させることができる。また、基部の固定
端部とは反対側に、屈曲振動片から突出する突出部を設
け、この突出部の質量を除去することによって、基部の
振動モードの固有共振周波数を変化させることができ
る。

【００４９】例えば、図９の振動子４２の主アーム１０
１Ｅにおいては、基部３の他方の端部３ｂ側に、屈曲振
動片４Ａ、４Ｂから突出する突出部３５が設けられてい
る。そして、突出部３５の一部分３７から質量を除去す
る加工を施すことによって、基部の振動Ｄの振動モード
の固有共振周波数を変化させる。また、各屈曲振動片４
Ａ、４Ｂの各先端側の３６Ａ、３６Ｂから質量を除去す
る加工を行うことによって、各屈曲振動片の振動Ａ、Ｂ
の振動モードの固有共振周波数を、それぞれ独立して変
化させることができる。この除去加工は、レーザーの照
射や機械加工によって実施できる。

【００５０】次に、本発明の振動子が、基部の振動に対
して共振する少なくとも一対の共振アームであって、固
定部から突出する共振アームを備えている態様について
述べる。

【００５１】図１〜図９に示したように、主アームない
しその共振片の屈曲振動片の屈曲振動を利用した振動型
ジャイロスコープは、回転系に対して垂直に延びる振動
子を採用した場合に、従来ない高い感度を達成できるも
のであった。しかし、本発明者が更に検討を進めた結
果、更に次の問題点が残されていたことが判明してき
た。即ち、屈曲振動片と基部とからなる主アームが固定
部から突出している形態であるために、例えば屈曲振動
片の屈曲振動を駆動振動とし、基部の固定部を中心とす
る屈曲振動を検出した場合に、基部の振動が比較的に早
期に減衰し易いために、この検出振動のＱ値にいまだ改
善の余地があることが判明した。

【００５２】本発明者は、この問題点を解決するために
検討を進めた結果、固定部から基部と共に少なくとも一
対の共振アームを突出させ、基部の振動に対して共振ア
ームを共振させることを想到した。この場合、共振アー
ムおよび基部の振動を駆動振動として使用することもで
きるが、共振アームおよび基部の振動を検出振動として
使用することが一層好ましい。なぜなら、ジャイロ信号
を担う検出振動の方が、駆動振動に比べてはるかに振幅
が小さいために、Ｑ値の改善の効果が大きいからであ
る。

【００５３】図１０〜図１２は、この態様に係る各実施
形態の振動型ジャイロスコープを示すものである。

【００５４】図１０の振動型ジャイロスコープ４３の振
動子４４においては、固定部１から主アーム１０１Ｆが
突出し、かつ主アーム１０１Ｆの両側に一対の共振アー
ム４８Ａ、４８Ｂが突出している。固定部１から基部３
が突出し、基部３の端部３ｂ側に、基部３に対して垂直
に延びる屈曲振動片４５Ａ、４５Ｂが形成されており、
各屈曲振動片４５Ａ、４５Ｂの先端に質量部４７Ａ、４
７Ｂが形成されている。各屈曲振動片４５Ａ、４５Ｂに
は、それぞれ、励振手段（検出手段）４６Ａ、４６Ｂ、
４６Ｃ、４６Ｄが設けられている。

【００５５】固定部１から突出する共振アーム４８Ａ、
４８Ｂには、それぞれ、検出手段（励振手段）４９Ａ、
４９Ｂ、４９Ｃ、４９Ｄが設けられており、また各共振
アームの先端にそれぞれ質量部５０Ａ、５０Ｂが設けら
れている。

【００５６】このときの好適な振動モードについて、図
１１（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ述べる。前記したよう
に、屈曲振動片４５Ａ、４５Ｂを励振して、図１１
（ａ）に示す矢印Ｓのように屈曲振動させる。振動子の
全体を前記のように回転させると、矢印Ｔで示すように
コリオリ力が作用する。このコリオリ力によって基部お
よび一対の共振アームに励起される振動は複数存在す
る。

【００５７】図１１（ｂ）には二次振動を示す。この場
合には、基部３と各共振アーム４８Ａ、４８Ｂとは、互
いに逆相で屈曲振動し、これと同時に、屈曲振動片４５
Ａ、４５Ｂも直線５８に対して外れるように振動する。
図１１（ｃ）には一次振動を示す。この場合には、基部
３と各共振アーム４８Ａ、４８Ｂとは、互いに逆相で屈
曲振動し、これと同時に、屈曲振動片４５Ａ、４５Ｂも
直線５８に対して外れるように振動する。一次振動の場
合と二次振動の場合とでは、各屈曲振動片４５Ａ、４５
Ｂの振動の方向は逆相になる。

【００５８】ここで、一次振動と二次振動とのいずれを
検出振動として使用してもよいが、駆動振動の固有共振
周波数と検出振動の固有共振周波数との差が一定範囲に
なるように選択する必要がある。

【００５９】図１２の振動型ジャイロスコープ５９Ａの
振動子６０Ａにおいては、固定部１から主アーム１０１
Ｇが突出しており、固定部１から基部３が突出し、基部
３の端部３ｂ側に、基部３に対して垂直に延びる屈曲振
動片６１Ａ、６１Ｂが形成されている。質量部４７Ａ、
４７Ｂに相当する部分はないので、その分各屈曲振動片
を長くする必要がある。各屈曲振動片６１Ａ、６１Ｂに
は、それぞれ、励振手段（検出手段）４６Ａ、４６Ｂ、
４６Ｃ、４６Ｄが設けられている。

【００６０】また、固定部１から一対の共振アーム６２
Ａ、６２Ｂが突出しており、各共振アームには、それぞ
れ、検出手段（励振手段）４９Ａ、４９Ｂ、４９Ｃ、４
９Ｄが設けられている。

【００６１】本発明においては、共振アームを使用した
場合には、固定部からの共振アームの突出位置におい
て、共振アームの両側の固定部からの突出寸法を異なら
せることによって、いわゆるスプリアスモードの振動の
固有共振周波数を変動させることができる。この実施形
態について、図１３、図１４の振動型ジャイロスコープ
５９Ｂを参照しつつ、説明する。

【００６２】振動子６０Ｂにおいては、固定部１の突出
部１ａから主アーム１０１Ｈが突出している。即ち基部
３が突出し、基部３の端部３ｂ側に、基部３に対して垂
直に延びる屈曲振動片６１Ａ、６１Ｂが形成されてい
る。各屈曲振動片６１Ａ、６１Ｂには、駆動電極４６
Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ、４６Ｄが設けられている。また、
固定部１から一対の共振アーム６３Ａ、６３Ｂが突出し
ており、各共振アームには、それぞれ、検出電極４９
Ａ、４９Ｂ、４９Ｃ、４９Ｄが設けられている。

【００６３】なお、図１４の斜視図において、駆動電極
の形態および検出電極の形態を断面図として示す。

【００６４】ここで、各共振アームの外側には寸法ａの
切り欠き部７４を設け、これによって固定部１から高さ
ａの突出部１ａを突出させている。この結果、スプリア
スモードの振動の固有共振周波数を、駆動振動の固有共
振周波数から離すことができる。

【００６５】例えば、図１３に示す振動子において、屈
曲振動片６１Ａ、６１Ｂの屈曲振動を駆動振動とし、そ
の固有共振周波数を８７５０Ｈｚに調整したとき、図１
３において、矢印Ｕで示す各共振アーム６３Ａと６３Ｂ
との逆相の屈曲振動が、スプリアスモードの振動とな
る。この振動の固有共振周波数は、図１２に示すように
ａ＝０の場合には、図１５に示すように８７００Ｈｚと
なる。この結果、駆動振動の固有共振周波数とスプリア
スモードの固有共振周波数との差が５０Ｈｚとなるの
で、共振アームの逆相振動によって生ずる信号が、ジャ
イロ信号に比べて非常に大きくなる。

【００６６】しかし、図１５に示すように、寸法ａを大
きくするのに従って、スプリアスモードの固有共振周波
数が著しく変化した。特にａを１．０ｍｍ以上とするこ
とによって、スプリアスモードの固有共振周波数を駆動
振動の固有共振周波数から大きく逸らすことが可能にな
った。

【００６７】このように、固定部からの前記共振アーム
の突出位置において、共振アームの両側の固定部からの
突出寸法を異ならせることが、スプリアスモードの振動
の影響によるノイズを減少させるために有効であり、こ
のためにはａを１．０ｍｍ以上とすることが特に好まし
い。これは６．０ｍｍ以下とすることが好ましい。

【００６８】以上述べてきた各実施形態の振動型ジャイ
ロスコープにおいては、振動子を圧電単結晶で形成した
場合には、いずれも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、基部または共振アームを
屈曲振動させている。こうしたアームの屈曲振動方式
は、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
合に特に有用である。

【００６９】しかし、図１〜図１４の各実施形態の振動
子は、前述したように、まったく同じ駆動振動、検出振
動の態様を採用しつつ、水晶等の他の圧電単結晶に対し
ても当然適用可能である。ただし、この場合には、圧電
単結晶において有効な圧電軸の方向がニオブ酸リチウム
等の場合とは異なっているので、有効な圧電軸を屈曲振
動に利用できるようにするために、駆動電極、検出電極
の各形態を適宜変更する必要がある。

【００７０】図１６〜図１８は、いずれも、水晶のよう
に所定平面内に三回対称軸（ａ軸）を有している圧電単
結晶を使用して振動子を形成し、かつそのｃ軸が所定平
面に対して垂直な方向に向かっている場合において、特
に好適な実施形態の振動型ジャイロスコープを示すもの
である。

【００７１】この態様においては、屈曲振動片における
電圧の印加方向と、共振アームにおける信号電圧の方向
とが、それぞれａ軸に向かうようにすることが好まし
い。図１６、図１７は、この実施形態に係るものであ
る。

【００７２】図１６の振動型ジャイロスコープ５９Ｃの
振動子６０Ｃにおいては、固定部１から主アーム１０１
Ｉないし基部３が突出し、基部３の端部３ｂ側に、基部
３に対して垂直に延びる屈曲振動片６４Ａ、６４Ｂが形
成されている。各屈曲振動片６４Ａ、６４Ｂには、それ
ぞれ、駆動電極６５Ａ、６５Ｂが設けられている。この
駆動電極の形態は、Ａ−Ａ’断面図に示すようになって
おり、駆動電極６５Ａがアースされており、駆動電極６
５Ｂが交流電源６８に接続されている。これによって、
屈曲振動片６４Ａ、６４Ｂにおいては、ａ軸方向に電圧
が印加され、屈曲振動が生ずる。

【００７３】一対の各共振アーム６６Ａ、６６Ｂの長手
方向は、屈曲振動片６４Ａ、６４Ｂに対して１２０°傾
斜している。各共振アーム６６Ａ、６６Ｂにおける各検
出電極６７Ａ、６７Ｂの形態は、駆動電極６５Ａ、６５
Ｂの形態と同じである。この結果、共振アーム６６Ａ、
６６Ｂにおいても、ａ軸方向に電圧が印加される。従っ
て、屈曲振動片において利用される圧電定数と、共振ア
ームにおいて利用される圧電定数とが共に高くなり、か
つ同程度となる。

【００７４】図１７の振動型ジャイロスコープ５９Ｄの
振動子６０Ｄにおいては、固定部１の突出部１ａから主
アーム１０１Ｊないし基部３が突出し、基部３の端部３
ｂ側に、基部３に対して１２０°傾斜した方向に向かっ
て延びる屈曲振動片７０Ａ、７０Ｂが形成されている。
各屈曲振動片の先端には質量部７１Ｂ、７１Ｂが設けら
れている。

【００７５】各屈曲振動片７０Ａ、７０Ｂには、それぞ
れ、駆動電極７２Ａ、７２Ｂが設けられている。この駆
動電極の形態は、Ａ−Ａ’断面図に示すようになってお
り、駆動電極７２Ｂがアースされており、駆動電極７２
Ａが交流電源６８に接続されている。これによって、屈
曲振動片７０Ａ、７０Ｂにおいては、ａ軸方向に電圧が
印加され、屈曲振動が生ずる。

【００７６】一対の各共振アーム７５Ａ、７５Ｂの長手
方向は、屈曲振動片７０Ａ、７０Ｂに対して１２０°傾
斜している。各共振アームにおける各検出電極７６Ａ、
７６Ｂ、７６Ｃ、７６Ｄの形態は、Ｂ−Ｂ’断面図に示
すが、検出電極７６Ｄがアースされており、検出電極７
６Ｃから検出信号を取り出す。この結果、各共振アーム
７５Ａ、７５Ｂにおいても、ａ軸方向に信号電圧が生ず
る。

【００７７】また、例えば図１８の実施形態に示すよう
に、屈曲振動片と共振アームとを垂直方向に延ばした場
合には、屈曲振動片および共振アームの長手方向をａ軸
に対して１０°〜２０°、好ましくは１５°傾斜させる
ことによって、検出信号を取り出すことができる。

【００７８】即ち、振動型ジャイロスコープ５９Ｈにお
いては、固定部１から主アーム１０１Ｎないし基部３が
突出し、基部３の端部３ｂ側に、基部３に対して垂直に
延びる屈曲振動片９９Ａ、９９Ｂが形成されており、各
屈曲振動片の先端に質量部４７Ａ、４７Ｂが設けられて
いる。各屈曲振動片には、駆動電極６５Ａ、６５Ｂが設
けられている。また、固定部１から一対の共振アーム１
００Ａ、１００Ｂが基部３と平行に突出しており、各共
振アームには、それぞれ、検出電極６７Ａ、６７Ｂが設
けられている。

【００７９】ここで、各屈曲振動片における電圧の印加
方向も、各共振アームにおける信号電圧の方向も、共に
ａ軸に対して１５°をなしており、従って双方のアーム
において利用される圧電定数は同じである。

【００８０】また、本発明においては、屈曲振動片また
は共振アームに、その長手方向に向かって延びる貫通孔
を設けることができる。これによって、屈曲振動片また
は共振アームの振動の固有共振周波数を低下させ、共振
アームの振動振幅を増大させて、センサの感度を向上さ
せることができる。図１９、図２０は、本発明のこの実
施形態に係る振動型ジャイロスコープを示すものであ
る。

【００８１】図１９の振動型ジャイロスコープ５９Ｅの
振動子６０Ｅにおいては、固定部１から主アーム１０１
Ｋが突出しており、固定部１から基部３が突出し、基部
３の端部３ｂ側に、基部３に対して垂直に延びる屈曲振
動片７８Ａ、７８Ｂが形成されている。各屈曲振動片の
先端に質量部４７Ａ、４７Ｂが設けられている。各屈曲
振動片には、それぞれ、屈曲振動片の長手方向に延びる
貫通孔７９Ａ、７９Ｂが形成されている。そして、屈曲
振動片には、各貫通孔の両側の位置に、細長い駆動電極
８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃ、８０Ｄが設けられる。

【００８２】本実施形態では、タンタル酸リチウムの１
３０°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。各屈曲振動片では、Ａ−Ａ’断面
図に示すように、駆動電極８０Ａ、８０Ｃと駆動電極８
０Ｂ、８０Ｄ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。

【００８３】また、固定部１から一対の共振アーム８１
Ａ、８１Ｂが突出しており、共振アームには、検出電極
８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃ、８３Ｄが設けられている。各
共振アームには、それぞれ、共振アームの長手方向に延
びる貫通孔８２Ａ、８２Ｂが形成されており、共振アー
ムには、各貫通孔の両側の位置に、細長い検出電極８３
Ａ、８３Ｂ、８３Ｃ、８３Ｄが設けられる。各共振アー
ムでは、Ｂ−Ｂ’断面図に示すように、検出電極８３
Ａ、８３Ｃと検出電極８３Ｂ、８３Ｄとの間で、発生す
る電位が逆相になる。

【００８４】図２０の振動型ジャイロスコープ５９Ｆの
振動子６０Ｆにおいては、固定部１から主アーム１０１
Ｌないし基部３が突出し、基部３の端部３ｂ側に、一対
の屈曲振動片８５Ａ、８５Ｂが形成され、各屈曲振動片
の先端に質量部７１Ａ、７１Ｂが設けられている。各屈
曲振動片は、基部に対して１２０°の角度をなすように
延びている。各屈曲振動片には、それぞれ、屈曲振動片
の長手方向に延びる貫通孔８６Ａ、８６Ｂが形成されて
いる。そして、各貫通孔の外側壁面に駆動電極８９Ａ、
８９Ｄが設けられており、内側壁面に駆動電極８９Ｂ、
８９Ｃが設けられている。

【００８５】本実施形態では、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、Ａ−Ａ’断面図に示すよう
に、外側面上の駆動電極８９Ａ、８９Ｄが交流電源６８
に接続されており、内側面上の駆動電極８９Ｂ、８９Ｃ
がアースされている。この結果、駆動電極８９Ａ−８９
Ｂの組み合わせと、駆動電極８９Ｃ−８９Ｄの組み合わ
せとの間では、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。

【００８６】また、固定部１の突出部分１ａから一対の
共振アーム８７Ａ、８７Ｂが突出しており、各共振アー
ムには、それぞれ、共振アームの長手方向に延びる貫通
孔８８Ａ、８８Ｂが形成されている。そして、Ｂ−Ｂ’
断面図に示すように、各貫通孔の外側壁面に検出電極９
０Ａ、９０Ｄが設けられており、内側壁面に検出電極９
０Ｂ、９０Ｃが設けられている。各共振アームでは、検
出電極９０Ａ、９０Ｃ側と９０Ｂ、９０Ｄ側との間で、
発生する電位が逆相になる。

【００８７】そして、本実施形態におけるように、共振
アームや屈曲振動片の貫通孔において、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本の屈曲振動片または共振アームを屈曲させるこ
とができる。検出側においても同様である。

【００８８】本発明においては、固定片部の一方の側
に、前記した主アームと少なくとも一対の共振アームと
を設けると共に、固定片部の他方の側に、主アームに対
して共振する共振片を設けることができる。この場合に
は、共振片の屈曲振動片に駆動電極を設け、共振アーム
の方に検出電極を設ける。これによって、共振片の屈曲
振動片の屈曲振動を駆動振動として使用し、共振アーム
の屈曲振動を検出振動として使用できる。または、共振
アームに駆動電極を設け、共振片の屈曲振動片に検出電
極を設ける。これによって、共振アームの屈曲振動を駆
動振動として使用し、共振片の屈曲振動片の屈曲振動を
検出振動として使用できる。

【００８９】この態様においては、更に、固定片部の他
方の側に第二の共振アームを設けることができる。図２
１は、この実施形態に係る振動型ジャイロスコープ５９
Ｇを概略的に示す斜視図である。

【００９０】この振動子６０Ｇにおいては、固定部材９
０の内側に固定片部１２が設けられている。固定片部１
２の一方の側では、突出部分９４Ａから主アーム１０１
Ｌと一対の共振アーム９２Ａ、９２Ｂが突出している。
主アーム１０１Ｌにおいては、基部３の端部側に、基部
３に対して垂直に延びる屈曲振動片９１Ａ、９１Ｂが形
成されている。屈曲振動片には、駆動電極４６Ａ、４６
Ｂ、４６Ｃ、４６Ｄが設けられている。各共振アームの
先端には質量部９３Ａ、９３Ｂが設けられている。

【００９１】各屈曲振動片９１Ａ、９１Ｂでは、Ａ−
Ａ’断面図に示すように、駆動電極４６Ａ、４６Ｃ側と
駆動電極４６Ｂ、４６Ｄ側との間で、電圧の印加方向が
逆相になっている。

【００９２】固定片部１２の他方の側では、突出部分９
４Ｂから、共振片１０３と、一対の第二の共振アーム９
７Ａ、９７Ｂが設けられている。共振片１０３において
は、基部９８の端部側に、基部９８に対して垂直に延び
る屈曲振動片９５Ａ、９５Ｂが形成されている。

【００９３】各共振アーム９７Ａ、９７Ｂの先端には質
量部９６Ａ、９６Ｂが設けられている。Ｂ−Ｂ’断面図
に示すように、共振アームには、検出電極４９Ａ、４９
Ｂ、４９Ｃ、４９Ｄが設けられている。検出電極４９
Ａ、４９Ｃ側と検出電極４９Ｂ、４９Ｄ側との間では、
発生する信号電圧が逆相になる。

【００９４】図２２の振動子１１０においては、中央の
固定部分１０４は、四辺形状の中央部１０４ａと、４箇
所の拡張部１０４ｂとを備えている。固定部分１０４か
らは一対の主アーム１０１Ｐ、１０１Ｑが延びている。
各主アームにおいては、各拡張部１０４ｂから、それぞ
れ基部３が延びており、各基部３の先端部分３ｂから、
基部３に対して垂直方向に延びるように屈曲振動辺１１
１が設けられており、各屈曲振動辺１１１の両端がそれ
ぞれ基部３に連続している。この結果、固定部分１０４
ａ、一対の基部３および屈曲振動辺１１１によって空間
１０５が包囲される。固定部分１０４の中央部１０４ａ
には、一対の屈曲振動辺１０６が設けられている。

【００９５】所定の励振手段に対して駆動電圧を印加
し、各主アームの各屈曲振動辺１１１を矢印Ｕのように
屈曲振動させる。この状態で、振動子をｚ軸を中心とし
て回転させると、各基部３が３ａを中心として屈曲振動
する。これに対応して、各屈曲振動辺１０６が矢印Ｖで
示すように共振するので、この振動に伴って発生する検
出信号から角速度を測定できる。

【００９６】

【発明の効果】以上の説明から明かなように、本発明に
よれば、振動子の振動アームが回転軸に対して垂直方向
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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る振動型ジャイロスコ
ープの正面図である。

【図２】（ａ）は、直線状の振動子の振動方向を説明す
るための正面図であり、（ｂ）は、図１の振動子の駆動
方向を説明するための正面図である。

【図３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図１の振動子の各
部分の振動方向と振動の原理とを説明するための模式図
である。

【図４】固定片部を使用した振動型ジャイロスコープの
正面図である。

【図５】固定片部を使用した他の振動型ジャイロスコー
プの正面図である。

【図６】固定片部を使用した更に他の振動型ジャイロス
コープの正面図である。

【図７】各屈曲振動片が基部に対して垂直ではない振動
子を示す正面図である。

【図８】各屈曲振動片が湾曲形状をなしている振動子を
示す正面図である。

【図９】屈曲振動片から更に突出している突出部分３５
を備えている振動子の正面図である。

【図１０】主アーム１０１Ｆと一対の共振アームとを備
えている振動子を用い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。

【図１１】（ａ）は、図１０の振動子の駆動振動の形態
を示す線図であり、（ｂ）、（ｃ）は、図１０の振動子
の検出振動の形態を示す線図である。

【図１２】主アーム１０１Ｇと一対の共振アームとを備
えている振動子を用い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。

【図１３】主アーム１０１Ｇと一対の共振アームとを備
えており、各共振アームの両側の寸法が異なっているジ
ャイロスコープを概略的に示す斜視図である。

【図１４】図１３の振動型ジャイロスコープの斜視図で
ある。

【図１５】図１３、図１４の振動型ジャイロスコープの
寸法ａと駆動振動およびスプリアス振動の固有共振周波
数の変化を示すグラフである。

【図１６】主アーム１０１Ｉと一対の共振アームとを備
えており、主アームにおける電圧印加方向と各共振アー
ムにおける電圧印加方向が１２０°をなしている振動型
ジャイロスコープを概略的に示す斜視図である。

【図１７】主アーム１０１Ｊと一対の共振アームとを備
えており、主アームにおける電圧印加方向と各共振アー
ムにおける電圧印加方向が１２０°をなしている振動型
ジャイロスコープを概略的に示す斜視図である。

【図１８】主アーム１０１Ｎと一対の共振アームとを備
えており、主アームにおける電圧印加方向および各共振
アームにおける電圧印加方向がａ軸に対して１５°をな
している振動型ジャイロスコープを概略的に示す斜視図
である。

【図１９】主アーム１０１Ｋと一対の共振アームとを備
えており、屈曲振動片および共振アームに貫通孔が設け
られている振動子を用い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。

【図２０】主アーム１０１Ｌと一対の共振アームとを備
えており、屈曲振動片および共振アームに貫通孔が設け
られている振動子を用い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。

【図２１】固定片部１２、主アーム１０１Ｌ、一対の共
振アーム９２Ａ、９２Ｂ、共振片１０３、一対の第二の
共振アーム９７Ａ、９７Ｂを備えている振動型ジャイロ
スコープを概略的に示す斜視図である。

【図２２】本発明の一実施形態に係る振動子を示す平面
図である。

【図２３】従来の振動子の形態を示す斜視図である。

【符号の説明】

１、１１、９０固定部材，２、１０、２０、２２、４
０、４１、４２、４４、６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、６０
Ｄ、６０Ｅ、６０Ｆ、６０Ｇ、６０Ｈ振動子，３、１
６主アームの基部，４Ａ、４Ｂ、１５Ａ、１５Ｂ、３
３Ａ、３３Ｂ、３４Ａ、３４Ｂ、４５Ａ、４５Ｂ、６１
Ａ、６１Ｂ、６４Ａ、６４Ｂ、７０Ａ、７０Ｂ、７８
Ａ、７８Ｂ、８５Ａ、８５Ｂ、９１Ａ、９１Ｂ、９５
Ａ、９５Ｂ、９９Ａ、９９Ｂ屈曲振動片，５Ａ、５Ｂ
励振手段（検出手段），６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ検
出手段（励振手段），８Ａ、８Ｂ棒状の振動子，１２
固定片部，１３、３０共振片内の支持部，２１長
方形の共振片，２３拡張部，２５各屈曲振動片の基
部との接続部分，２６基部の固定部材との接続部分，
３１、３２共振片，３５突出部，３６Ａ、３６Ｂ、
３７質量を除去加工した部分，４８Ａ、４８Ｂ、６２
Ａ、６２Ｂ、６３Ａ、６３Ｂ、６６Ａ、６６Ｂ、７５
Ａ、７５Ｂ、８１Ａ、８１Ｂ、８７Ａ、８７Ｂ、９２
Ａ、９２Ｂ、１００Ａ、１００Ｂ共振アーム，１０１
Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ、１０１Ｄ、１０１Ｅ、１０１
Ｆ、１０１Ｇ、１０１Ｈ、１０１Ｉ、１０１Ｊ、１０１
Ｋ、１０１Ｌ、１０１Ｎ主アーム，Ａ、Ｂ、Ｎ、Ｐ、
Ｑ、Ｒ屈曲振動片の振動，Ｉ屈曲振動片の移動方
向，Ｈ、Ｋ基部の屈曲方向，Ｊ、Ｌ屈曲振動片の屈
曲方向，Ｖ屈曲振動片の振動のベクトル，ｗ振動子
の回転，Ｘ−Ｙ平面振動子が振動する所定平面，ｚ軸
回転軸

───────────────────────────────────────────────────── 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】基部と、この基部から基部の長さ方向に対
して交差する方向に延びる少なくとも一本の屈曲振動片
とを備えている主アームと、前記基部の一方の端部を固
定する固定部とを備えており、前記基部および前記屈曲
振動片が実質的に所定平面内に延びるように形成されて
いることを特徴とする、振動子。
【請求項２】前記基部の前記一方の端部とは反対側に、
前記屈曲振動片から突出する突出部が設けられているこ
とを特徴とする、請求項１記載の振動子。
【請求項３】前記基部の振動に対して共振する少なくと
も一対の共振アームであって、前記固定部から突出する
共振アームを備え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】前記固定部からの前記共振アームの突出位
置において、前記共振アームの両側の前記固定部からの
突出寸法が異なることを特徴とする、請求項３記載の振
動子。
【請求項５】前記屈曲振動片または前記共振アームにそ
の長手方向に向かって延びる貫通孔が設けられているこ
とを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つの請求項
に記載の振動子。
【請求項６】前記固定部が、両端が固定されている固定
片部であり、この固定片部の一方の側に前記主アームが
設けられており、前記固定片部の他方の側に共振片が設
けられており、前記固定片部、前記主アームおよび前記
共振片が実質的に前記所定平面内に延びるように形成さ
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】前記固定片部の前記一方の側に前記共振ア
ームが設けられており、前記固定片部、前記主アーム、
前記共振アームおよび前記共振片が実質的に前記所定平
面内に延びるように形成されていることを特徴とする、
請求項６記載の振動子。
【請求項８】前記固定片部の他方の側に第二の共振アー
ムが設けられていることを特徴とする、請求項７記載の
振動子。
【請求項９】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１〜８のいずれか一つの請求項に記載の振動子
と、この振動子に前記所定平面内の振動を励振するため
の励振手段と、前記振動子に前記所定平面内の回転が加
わったときに前記振動子に加わるコリオリ力による前記
振動子の屈曲振動を検出し、この屈曲振動に応じた信号
を出力するための検出手段とを備えることを特徴とす
る、振動型ジャイロスコープ。
【請求項１０】前記基部の固定部分を中心とする屈曲振
動を前記振動子に対して励振するための励振手段と、前
記振動子が前記平面内で回転したときに前記屈曲振動片
に加わるコリオリ力による前記屈曲振動片の前記基部と
の接続部分を中心とする屈曲振動を検出し、この屈曲振
動に応じた信号を出力するための検出手段とを備えるこ
とを特徴とする、請求項９記載の振動型ジャイロスコー
プ。
【請求項１１】前記屈曲振動片に対して屈曲振動を励振
するための励振手段と、前記振動子が前記平面内で回転
したときに前記振動子に加わるコリオリ力による前記基
部の固定部分を中心とする屈曲振動を検出し、この屈曲
振動に応じた信号を出力するための検出手段とを備える
ことを特徴とする、請求項９記載の振動型ジャイロスコ
ープ。
【請求項１２】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３または４記載の振動子
と、前記共振アームの固定部分を中心とする屈曲振動を
前記振動子に対して励振するための励振手段と、前記振
動子が前記平面内で回転したときに前記振動子に加わる
コリオリ力による前記屈曲振動片の前記基部との接続部
分を中心とする屈曲振動を検出し、この屈曲振動に応じ
た信号を出力するための検出手段とを備えることを特徴
とする、振動型ジャイロスコープ。
【請求項１３】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３または４記載の振動子
と、前記屈曲振動片に対して屈曲振動を励振するための
励振手段と、前記振動子が前記平面内で回転したときに
前記振動子に加わるコリオリ力による前記共振アームの
固定部分を中心とする屈曲振動を検出し、この屈曲振動
に応じた信号を出力するための検出手段とを備えること
を特徴とする、振動型ジャイロスコープ。
【請求項１４】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６〜８のいずれか一つの
請求項に記載の振動子と、前記固定片部の両端を固定す
るための固定手段と、前記振動子に前記所定平面内の振
動を励振するための励振手段と、前記振動子が前記所定
平面内で回転したときに前記振動子に対して加わるコリ
オリ力による前記振動子の屈曲振動を検出し、この屈曲
振動に応じた信号を出力するための検出手段とを備える
ことを特徴とする、振動型ジャイロスコープ。
【請求項１５】請求項１記載の振動子を調整する方法で
あって、前記屈曲振動片の先端側の質量を除去すること
によって、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差を調整することを特
徴とする、振動子の調整方法。
【請求項１６】請求項２記載の振動子を調整する方法で
あって、前記基部の前記突出部分の質量を除去すること
によって、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差を調整することを特
徴とする、振動子の調整方法。