【手続補正書】
【提出日】平成16年12月7日(2004.12.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子を用いて物理量を検出する物理量測定装置であって、
振動子、この振動子に駆動振動を励振する駆動手段、前記物理量に応じて前記振動子に励振される検出振動に基づく出力信号を得る検出手段、前記出力信号を処理し、前記物理量に対応する検出信号を得る検出回路を備えており、前記振動子が、所定面内で屈曲振動する少なくとも一つの屈曲振動アームを備えており、この屈曲振動アームが、少なくとも一対の基部と、これらの基部を接続する接続部とを備えており、前記接続部と前記一対の基部とによって一対の凹部が形成されており、前記基部の厚さｂに対する前記接続部の厚さａの比率ａ／ｂが０．０５以上、０．４以下であり、前記屈曲振動アームの幅ｃに対する前記凹部の幅ｄの比率ｄ／ｃが０．４以上、０．９５以下であることを特徴とする、物理量測定装置。
【請求項２】
前記屈曲振動アームが、前記所定面に対して略垂直な一対の第一の平面と、前記所定面に対して略平行な一対の第二の平面とを備えており、前記凹部が前記第二の平面側に設けられていることを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項３】
少なくとも一つの前記屈曲振動アームに前記駆動手段が設けられていることを特徴とする、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
前記駆動手段が、前記振動子の表面に設けられた駆動電極であ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装置。
【請求項５】
前記屈曲振動アームが、前記所定面に対して略垂直な一対の第一の平面と、前記所定面に対して略平行な一対の第二の平面とを備えており、前記凹部が前記第二の平面側に設けられており、前記駆動電極が、前記第一の平面上に設けられた第一の駆動電極と、前記凹部の内壁面に、前記第一の駆動電極に対向するように設けられた第二の駆動電極とを備えていることを特徴とする、請求項４記載の装置。
【請求項６】
少なくとも一つの前記屈曲振動アームに前記検出手段が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装置。
【請求項７】
前記検出手段が、前記振動子の表面に設けられた検出電極で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装置。
【請求項８】
前記屈曲振動アームが、前記所定面に対して略垂直な一対の第一の平面と、前記所定面に対して略平行な一対の第二の平面とを備えており、前記凹部が前記第二の平面側に設けられており、前記検出電極が、前記第一の平面上に設けられた第一の検出電極と、前記凹部の内壁面に、前記第一の検出電極に対向するように設けられた第二の検出電極とを備えていることを特徴とする、請求項７記載の装置。
【請求項９】
慣性センサーであることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一つの請求項に記載の装置。
【請求項１０】
物理量を検出するのに使用する振動子であって、
前記振動子に駆動振動を励振した状態で前記振動子に物理量に応じて検出振動が励振され、前記振動子が、所定面内で屈曲振動する少なくとも一つの屈曲振動アームを備えており、この屈曲振動アームが、少なくとも一対の基部と、これらの基部を接続する接続部とを備えており、前記接続部と前記一対の基部とによって一対の凹部が形成されており、前記基部の厚さｂに対する前記接続部の厚さａの比率ａ／ｂが０．０５以上、０．４以下であり、前記屈曲振動アームの幅ｃに対する前記凹部の幅ｄの比率ｄ／ｃが０．４以上、０．９５以下であることを特徴とする、振動子。
【請求項１１】
前記検出振動に基づく出力信号を得るための検出手段が、前記屈曲振動アームに設けられていることを特徴とする、請求項１０記載の振動子。
【請求項１２】
前記屈曲振動アームが、前記所定面に対して略垂直な一対の第一の平面と、前記所定面に対して略水平な一対の第二の平面とを備えており、前記凹部が前記第二の平面側に設けられていることを特徴とする、請求項１０または１１記載の振動子。
【請求項１３】
圧電材料からなることを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれか一つの請求項に記載の振動子。
【請求項１４】
前記圧電材料が、水晶、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、ほう酸リチウムおよびランガサイトからなる群より選ばれていることを特徴とする、請求項１３記載の振動子。
【請求項１５】
前記圧電材料が、前記所定面に略平行な圧電軸の方向に分極していることを特徴とする、請求項１３または１４記載の振動子。
【請求項１６】
前記第一の平面上に設けられた第一の電極と、前記凹部の内壁面に、前記第一の電極に対向するように設けられた第二の電極とを備えていることを特徴とする、請求項１２〜１５のいずれか一つの請求項に記載の振動子。
【請求項１７】
前記第一の電極および前記第二の電極が駆動電極であることを特徴とする、請求項１６記載の振動子。
【請求項１８】
前記第一の電極および前記第二の電極が検出電極であることを特徴とする、請求項１６記載の振動子。
【請求項１９】
振動子を用いて物理量を検出する物理量測定装置であって、
振動子、この振動子に駆動振動を励振する駆動電極、前記物理量に応じて前記振動子に励振される検出振動に基づく出力信号を得る検出電極、前記出力信号を処理し、前記物理量に対応する検出信号を得る検出回路を備えており、前記振動子が、所定面内で屈曲振動する駆動用屈曲振動アームと検出用屈曲振動アームとを備えており、これらの屈曲振動アームが、少なくとも一対の基部と、これらの基部を接続する接続部とを備えており、前記接続部と前記一対の基部とによって一対の凹部が形成されており、前記駆動用屈曲振動アームに前記駆動電極が設けられておりかつ前記検出電極が設けられておらず、前記検出用屈曲振動アームに前記検出電極が設けられておりかつ前記駆動電極が設けられていないことを特徴とする、物理量測定装置。
【請求項２０】
前記各屈曲振動アームが、前記所定面に対して略垂直な一対の第一の平面と、前記所定面に対して略平行な一対の第二の平面とを備えており、前記凹部が前記第二の平面側に設けられていることを特徴とする、請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
前記駆動電極が、前記第一の平面上に設けられた第一の駆動電極と、前記凹部の内壁面に、前記第一の駆動電極に対向するように設けられた第二の駆動電極とを備えていることを特徴とする、請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
前記検出電極が、前記第一の平面上に設けられた第一の検出電極と、前記凹部の内壁面に、前記第一の検出電極に対向するように設けられた第二の検出電極とを備えていることを特徴とする、請求項２０記載の装置。
【請求項２３】
慣性センサーであることを特徴とする、請求項１９〜２２のいずれか一つの請求項に記載の装置。
【請求項２４】
物理量を検出するのに使用する振動子であって、
前記振動子に駆動振動を励振した状態で前記振動子に物理量に応じて検出振動が励振され、前記振動子が、所定面内で屈曲振動する駆動用屈曲振動アームと検出用屈曲振動アームとを備えており、この屈曲振動アームが、少なくとも一対の基部と、これらの基部を接続する接続部とを備えており、前記接続部と前記一対の基部とによって一対の凹部が形成されており、前記駆動用屈曲振動アームに前記駆動電極が設けられておりかつ前記検出電極が設けられておらず、前記検出用屈曲振動アームに前記検出電極が設けられておりかつ前記駆動電極が設けられていないことを特徴とする、振動子。
【請求項２５】
前記各屈曲振動アームが、前記所定面に対して略垂直な一対の第一の平面と、前記所定面に対して略水平な一対の第二の平面とを備えており、前記凹部が前記第二の平面側に設けられていることを特徴とする、請求項２４記載の振動子。
【請求項２６】
圧電材料からなることを特徴とする、請求項２４または２５記載の振動子。
【請求項２７】
前記圧電材料が、水晶、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、ほう酸リチウムおよびランガサイトからなる群より選ばれていることを特徴とする、請求項２６記載の振動子。
【請求項２８】
前記圧電材料が、前記所定面に略平行な圧電軸の方向に分極していることを特徴とする、請求項２６記載の振動子。
【請求項２９】
前記駆動電極が、前記駆動用屈曲振動アームの前記第一の平面上に設けられた第一の駆動電極と、前記凹部の内壁面に、前記第一の駆動電極に対向するように設けられた第二の駆動電極とを含んでいることを特徴とする、請求項２５〜２８のいずれか一つの請求項に記載の振動子。
【請求項３０】
前記検出電極が、前記検出用屈曲振動アームの前記第一の平面上に設けられた第一の検出電極と、前記凹部の内壁面に、前記第一の検出電極に対向するように設けられた第二の検出電極とを含んでいることを特徴とする、請求項２５〜２９のいずれか一つの請求項に記載の振動子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第一の態様に係る発明は、振動子を用いて物理量を検出する物理量測定装置であって、
振動子、この振動子に駆動振動を励振する駆動手段、物理量に応じて振動子に励振される検出振動に基づく出力信号を得る検出手段、出力信号を処理し、物理量に対応する検出信号を得る検出回路を備えており、振動子が、所定面内で屈曲振動する少なくとも一つの屈曲振動アームを備えており、屈曲振動アームが、少なくとも一対の基部と、これらの基部を接続する接続部とを備えており、接続部と前記一対の基部とによって一対の凹部が形成されており、基部の厚さｂに対する接続部の厚さａの比率ａ／ｂが０．０５以上、０．４以下であり、屈曲振動アームの幅ｃに対する凹部の幅ｄの比率ｄ／ｃが０．４以上、０．９５以下であることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、第一の態様に係る発明は、物理量を検出するのに使用する振動子であって、
振動子に駆動振動を励振した状態で振動子に物理量に応じて検出振動が励振され、振動子が、所定面内で屈曲振動する少なくとも一つの屈曲振動アームを備えており、屈曲振動アームが、少なくとも一対の基部と、これらの基部を接続する接続部とを備えており、接続部と一対の基部とによって一対の凹部が形成されており、基部の厚さｂに対する接続部の厚さａの比率ａ／ｂが０．０５以上、０．４以下であり、屈曲振動アームの幅ｃに対する凹部の幅ｄの比率ｄ／ｃが０．４以上、０．９５以下であることを特徴とする。
第二の態様に係る発明は、振動子を用いて物理量を検出する物理量測定装置であって、
振動子、振動子に駆動振動を励振する駆動電極、物理量に応じて振動子に励振される検出振動に基づく出力信号を得る検出電極、出力信号を処理し、物理量に対応する検出信号を得る検出回路を備えており、振動子が、所定面内で屈曲振動する駆動用屈曲振動アームと検出用屈曲振動アームとを備えており、これらの屈曲振動アームが、少なくとも一対の基部と、基部を接続する接続部とを備えており、接続部と一対の基部とによって一対の凹部が形成されており、駆動用屈曲振動アームに駆動電極が設けられておりかつ検出電極が設けられておらず、検出用屈曲振動アームに検出電極が設けられておりかつ駆動電極が設けられていないことを特徴とする。
また、第二の態様に係る発明は、物理量を検出するのに使用する振動子であって、
振動子に駆動振動を励振した状態で振動子に物理量に応じて検出振動が励振され、振動子が、所定面内で屈曲振動する駆動用屈曲振動アームと検出用屈曲振動アームとを備えており、屈曲振動アームが、少なくとも一対の基部と、これらの基部を接続する接続部とを備えており、接続部と一対の基部とによって一対の凹部が形成されており、駆動用屈曲振動アームに駆動電極が設けられておりかつ検出電極が設けられておらず、検出用屈曲振動アームに検出電極が設けられておりかつ駆動電極が設けられていないことを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
更に、一対の凹部８Ａ、８Ｂを設けることで、所定面（Ｘ−Ｙ平面）に対するアームの対称性が高くなっていることが重要である。このためにアームが一方向のみに変位しにくい。かりに凹部８Ａだけを設け、凹部８Ｂを設けない場合にも、基部２Ａと２Ｂとは一体的に動作するので、貫通孔を形成した場合に比べると変位量そのものは小さくできるはずである。しかし、この場合にはアームの所定面に対する幾何学的対称性が低く、このためにアームが、所定面から見て、凹部がある方向へと向かって大きく変位する。この結果、振動子の所定面内の屈曲振動に長期間にわたって悪影響を及ぼしやすい。
更に第一の態様に係る発明においては、基部の厚さｂに対する接続部の厚さａの比率ａ／ｂは、０．０５以上、０．４以下である。更に、屈曲振動アームの全体の幅ｃに対する凹部の幅ｄの比率ｄ／ｃは、０．４以上、０．９５以下である。
基部の厚さｂに対する接続部の厚さａの比率ａ／ｂは、曲振動アームの共振周波数を低下させるという観点から０．４以下とする。ｂは一対の第二の平面間の距離である。この観点からは、ａ／ｂは０．２以下であることが更に好ましい。ａ／ｂは、アームに外乱や直線加速度が加わったときの基部のねじれ振動などの不規則な振動を抑制するという観点から０．０５以上とする。
更に、屈曲振動アームの全体の幅ｃに対する凹部の幅ｄの比率ｄ／ｃは、屈曲振動アームの共振周波数を低下させるという観点から０．４以上とする。ｄ／ｃは０．６以上であることが更に好ましい。ｄ／ｃは、アームに外乱や直線加速度が加わったときの基部のねじれ振動などの不規則な振動を抑制するという観点からは０．９５以下とする。
更に、第二の態様に係る発明においては、駆動用の屈曲振動アーム上には駆動電極を設けるが検出電極を設けない。更に、検出用の屈曲振動アーム上には検出電極を設けるが駆動電極を設けない。これによって、外乱や直線加速度が振動子に加わったときに、基部のねじれ振動のような不規則な振動を低減することができ、これによって検出ノイズを低減できる。