(57)【要約】 【課題】  小型、高特性で、かつ低コストの圧電振動ジャイロ用音叉形振動子を提供すること。【解決手段】  ２本以上のアーム部１２ａを有する音叉形振動子を構成する材料としてＬａ3Ｇａ5ＳｉＯ14単結晶を用い、かつ音叉形振動子における結晶方位を、最も高い圧電特性を発現するように、結晶方位のＸ軸が各アーム部１２ａの軸とほぼ直交し、Ｙ軸と各アーム部１２ａの軸を含む面が−１５°±１０°の角度をなすように配置する。【選択図】  図１
2006084273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ直方体形状の基部と、前記基部の一面から延長された複数のアーム部が圧電単結晶により一体に形成された音叉形振動子における、前記複数のアーム部の軸を含む平面に平行な表面を主面、前記主面とほぼ直交する表面を側面としたとき、前記主面または前記側面の少なくとも１面に駆動用電極、検出用電極、基準電位用電極が形成され、前記電極間での前記アーム部の厚さ方向の電界圧電横効果により、前記主面に平行な方向の面内振動、及び前記面内振動とほぼ垂直な方向の面外振動を、励振及び検出する圧電振動ジャイロ用音叉形振動子において、前記圧電単結晶は、Ｌａ3Ｇａ5ＳｉＯ14単結晶であり、前記圧電単結晶の結晶方位のＸ軸が、前記主面とほぼ直交し、前記圧電単結晶の結晶方位のＹ軸と前記側面がなす角度が−１５°±１０°であることを特徴とする圧電振動ジャイロ用音叉形振動子。
【請求項２】
ほぼ直方体形状の基部と、前記基部の一面から延長された複数のアーム部が圧電単結晶により一体に形成された音叉形振動子における、前記複数のアーム部の軸を含む平面に平行な表面を主面、前記主面とほぼ直交する表面を側面としたとき、前記主面または前記側面の少なくとも１面に駆動用電極、検出用電極、基準電位用電極が形成され、前記電極間での前記アーム部の幅方向の電界圧電横効果により、前記主面に平行な方向の面内振動、及び前記面内振動とほぼ垂直な方向の面外振動を、励振及び検出する圧電振動ジャイロ用音叉形振動子において、前記圧電単結晶は、Ｌａ3Ｇａ5ＳｉＯ14単結晶であり、前記圧電単結晶の結晶方位のＸ軸が、前記音叉形振動子の複数のアーム部とほぼ直交し、前記圧電単結晶の結晶方位のＹ軸と前記主面がなす角度が−１５°±１０°であることを特徴とする圧電振動ジャイロ用音叉形振動子。
【請求項３】
ほぼ直方体形状の基部と、前記基部の一面から延長された第１のアーム部と第２のアーム部が圧電単結晶により一体に形成された音叉形振動子における、前記二つのアーム部の軸を含む平面に平行な表面を主面としたとき、前記第１アーム部及び第２のアーム部の同一側の主面に、互いに他方のアーム部に近い側から順に、第１の電極、第２の電極、第３の電極が前記アーム部の長手方向と平行に形成され、前記主面に平行で、前記アーム部の長手方向と垂直な方向の電界による圧電横効果により、前記主面に平行な方向の面内振動、及び前記面内振動とほぼ垂直な方向の面外振動を、励振及び検出する圧電振動ジャイロ用音叉形振動子において、前記圧電単結晶は、Ｌａ3Ｇａ5ＳｉＯ14単結晶であり、前記圧電単結晶の結晶方位のＸ軸が、前記音叉形振動子の複数のアーム部とほぼ直交し、前記圧電単結晶の結晶方位のＹ軸と前記主面がなす角度が−１５°±１０°であることを特徴とする圧電振動ジャイロ用音叉形振動子。
【請求項４】
ほぼ直方体形状の基部と、前記基部の一面から延長された第１のアーム部と第２のアーム部が圧電単結晶により一体に形成された音叉形振動子における、前記二つのアーム部の軸を含む平面に平行な表面を主面としたとき、前記第１アーム部の一方の主面、及び前記第２のアーム部の反対側の主面に、互いに他方のアーム部に近い側から順に、第１の電極、第２の電極、第３の電極が前記アーム部の長手方向と平行に形成され、前記主面に平行で、前記アーム部の長手方向と垂直な方向の電界による圧電横効果により、前記主面に平行な方向の面内振動、及び前記面内振動とほぼ垂直な方向の面外振動を、励振及び検出する圧電振動ジャイロ用音叉形振動子において、前記圧電単結晶は、Ｌａ3Ｇａ5ＳｉＯ14単結晶であり、前記圧電単結晶の結晶方位のＸ軸が、前記音叉形振動子の複数のアーム部とほぼ直交し、前記圧電単結晶の結晶方位のＹ軸と前記主面がなす角度が−１５°±１０°であることを特徴とする圧電振動ジャイロ用音叉形振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として自動車のナビゲーションシステムや姿勢制御、カメラ一体型ＶＴＲの手振れ防止装置等に用いられるジャイロスコープの構成部品である振動子、特に圧電振動ジャイロ用音叉形振動子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
振動ジャイロは、速度を持つ物体に角速度が与えられると、その物体自身に速度方向と直角な方向にコリオリ力が発生するという力学現象を利用した角速度センサである。
【０００３】
さらに具体的には、電気的な信号を印加することで機械的な振動、つまり駆動振動を励起させることができ、かつ、駆動振動と直交する方向の機械的な振動、つまり検出振動の大きさを電気的に検出可能とした系において、予め、駆動振動を励起させた状態で、駆動振動面と検出振動面との交線と平行な軸を中心とした角速度を与えると、前述のコリオリ力の作用により、検出振動が発生し、出力電圧として検出される。
【０００４】
検出された出力電圧は、駆動振動の大きさ及び角速度に比例するため、駆動振動の大きさを一定にした状態では、出力電圧の大きさから角速度の大きさを求めることができる。このような構成の振動ジャイロの中でも、電気的信号と機械的振動の変換を圧電効果で行うものを圧電振動ジャイロと称する。
【０００５】
現在、圧電振動ジャイロに用いられている振動子としては、振動子本体が圧電体からなる構造のものが生産性及び精度に優れるため多用されている。圧電性を示す材料はこれまで盛んに開発報告されており、その数も多いが、実際に電子デバイスとして応用されている材料は数少ない。
【０００６】
圧電振動ジャイロ用振動子に用いられる材料として、現在までに実用化に至っている圧電材料は、多結晶ではＰＺＴ系セラミックス、単結晶では水晶、ニオブ酸リチウムに留まっているのが現状である。また、これらの圧電材料には一長一短があり、圧電振動ジャイロの性能のみならず、形状や生産性に大きく影響を与えている。
【０００７】
ここで、小形で安価な圧電振動ジャイロを得るために、振動子を構成する圧電材料に必要な特性を挙げると、次のようになる。
（１）電気機械結合係数が大きいこと。
（２）温度変化に対し弾性及び圧電性が安定で、耐熱性に優れていること。
（３）音速が低いこと。
（４）加工性に優れること。
（５）材料自体が生産性に優れること。
【０００８】
そして、これらの理由は次のようである。第１に、電気機械結合係数が大きいと、所定の検出感度を得るのに、振動子の出力を低倍率の増幅で扱えることなどから、駆動検出の回路規模が小さくて済み、小形で安価な圧電振動ジャイロが得られる。第２に、温度変化に対し弾性及び圧電性の変化が小さい場合、特別な補正手段を用いなくとも、簡易的な回路で振動ジャイロ出力の温度安定性を向上でき、駆動検出の回路規模を小さくすることに寄与するとともに、耐熱性に優れていると、圧電振動ジャイロを容易にリフロー実装することができるようになり、圧電振動ジャイロの端子を表面実装形態にすることが可能で、実装面を含めた小形化が可能となる。
【０００９】
第３に、音速が低いと、例えば屈曲振動を利用する振動子の小形化を考えた場合、振動子の形状を細長いものにしなくとも共振周波数を低くでき、つまりは感度を維持でき、強度面からも小さく設計し易くなる。第４に、加工性について言えば、例えば特許文献１に開示されているように、異方性エッチングが可能であればフォトリソグラフ技術を利用した微細加工による小形化が可能になることが知られている。
【００１０】
第５に、材料自体の生産性について言えば、基本的な条件である材料製造に関する技術完成度の高さ、原料の入手性、簡単なプロセスで製造でき安価であること、製造プロセスを含み材料の環境に対する負荷が小さいことは、重要な項目であり、材料選定上無視できない。
【００１１】
こうした観点から、圧電振動ジャイロ用振動子に実用化されている従来の圧電材料の特徴を以下に説明する。ＰＺＴ系セラミックスは電気機械結合係数が大きいことから、駆動検出の回路規模が小さいもので所定の感度を得られる。また、音速も低いため、振動子の長さを短くでき小形化に有利である。しかしながら、化学的に安定な材料であることから、加工そのものは機械的なものに頼らざるを得ず、微細な加工には限度がある。更に、キュリー点が一般的に低く、リフロー等の高温環境下にさらされた場合、圧電特性の劣化が少なからず生じ、性能のばらつきに繋がる。
【００１２】
水晶は周波数の温度特性に優れるため、圧電振動ジャイロ用の振動子として使用した場合、温度変化に対し出力安定な、つまりは高精度な振動ジャイロが得られ易い。また水晶はフッ酸でのエッチングによる微細加工が可能であるため、振動子の小形化にも適した単結晶材料である。しかし電気機械結合係数が小さいため、振動子としての駆動振動及び検出振動の効率が低く、それを補うために回路構成が複雑になりがちで、結果的にデバイスサイズとしては小型化できない難点がある。
【００１３】
ニオブ酸リチウムは電気機械結合係数が大きく、また、多結晶体のＰＺＴ系セラミックスよりは一般的に温度変化に対し安定である利点もあり、回路規模が非常に小さくて済む単結晶材料である。しかし音速が高いため振動子の共振周波数が高くなり、小形化した際に感度の低下を招く問題があると同時に、ＰＺＴと同様にエッチング加工が困難な材料であるため、機械的加工に頼らざるを得ず、微細加工にも難がある。
【００１４】
ケイ酸ランタンガリウム（Ｌａ3Ｇａ5ＳｉＯ14：以下、ランガサイトと記す）単結晶は、水晶より電気機械結合係数が大きく、温度特性が優れていて音速が低く、しかもエッチングによる微細加工が可能であるため小型化に適した単結晶材料である。特許文献２には、圧電振動ジャイロ用振動子の材料として、ランガサイト単結晶板を適用する技術が開示されている。
【００１５】
また、一般的に圧電単結晶は異方性を示し、結晶方位によって弾性、圧電性、誘電性が異なる。特許文献２を始めとする文献には、前記のニオブ酸リチウムに関し、Ｘ軸回り±１４０°Ｙ（またはＸ軸回り±５０°Ｚ）近傍の方位で、強い圧電特性を示すことが開示されている。
【００１６】
【特許文献１】特開昭６０−７３４１４号公報
【特許文献２】特開２００１−２５５１５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
従って、ランガサイト単結晶についても、結晶方位と振動子の形状の整合を図ることで、ランガサイト単結晶が元来備えている特性を、十分に発現させることができる。しかしながら、ランガサイト単結晶の結晶方位を圧電振動ジャイロ用振動子に整合させた技術は、未だに開示されていないのが実状である。従って、本発明の課題は、前記の技術を検討することで、小型、高特性で、かつ低コストの圧電振動ジャイロ用音叉形振動子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、振動子におけるランガサイト単結晶の結晶方位の配置と圧電特性の関係を検討した結果なされたものである。
【００１９】
即ち、本発明は、ほぼ直方体形状の基部の一面から延長された複数のアーム部を有する音叉形振動子を、ランガサイト単結晶で形成し、複数のアーム部の軸を含む平面に平行な表面を主面、主面とほぼ直交する表面を側面としたときに、ランガサイト単結晶の結晶方位を、Ｘ軸がアーム部の軸方向と直交する方向で、かつＹ軸と主面のなす角度が−１５°±１０°となるように配置したことを特徴とする、圧電振動ジャイロ用音叉形振動子である。
【００２０】
また、本発明は、前記の音叉形圧電振動ジャイロ用振動子において、主面または側面の少なくとも１面に、駆動用電極、検出用電極、基準電位用電極を形成し、電極間におけるアーム部の厚さ方向または幅方向の電界圧電横効果により、主面に平行な方向の面内振動と主面に直交する方向の面外振動を、励振及び検出することを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明は、前記の音叉形圧電振動ジャイロ用振動子において、２本のアーム部が基部と一体に形成され、２本のアームのそれぞれの主面に、互いに他方のアーム部に近い側から順に、第１の電極、第２の電極、第３の電極を形成し、主面に平行でアーム部の長手方向と直交する方向の電界による圧電横効果により、主面に平行な方向の面内振動と主面に直交する方向の面外振動を、励振及び検出することを特徴とするものである。この際、電極を形成する２つの主面は、同一側または互いに対向する側のいずれかとすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明による圧電振動ジャイロ用音叉形振動子は、従来よりも高い電気機械結合係数と、安定した温度特性を具備していることから、小規模の回路で圧電振動ジャイロを構成することができる。つまり、圧電振動ジャイロの小型化に寄与する。しかも、振動子を構成するランガサイト単結晶にはエッチングを施すことが可能なので、機械加工よりも高い寸法精度で加工することが可能である。
【００２３】
また、本発明の結晶方位の配置によれば、主面に片側にのみ電極を形成しても、音叉形振動子として機能することから、電極形成の工程の簡略化に繋がり、製造コスト低減にも寄与する。即ち、従来よりもさらに小型で高精度、かつ安価な圧電振動ジャイロ用音叉形振動子を提供することができる。
【００２４】
ランガサイト単結晶は、三方晶系３２群に属する結晶構造である。従ってランガサイトは、点群３２に属する対称性を示し、６つの独立な弾性定数と、２つの独立な圧電定数を示す。表１は弾性定数をマトリクスで表示した表、表２は圧電定数をマトリクスで表示した表、表３は誘電率をマトリクスで表示した表である。
【００２５】
【表１】
2006084273.tif 000003
【００２６】
【表２】
2006084273.tif 000004
【００２７】
【表３】
2006084273.tif 000005
【００２８】
ランガサイト単結晶は、表１に示したような弾性定数、表２に示したような圧電定数、表３に示したような誘電率を発現し、圧電効果の強度の指標である電気機械結合係数ｋにおいて、表１に示した圧電定数の配置から、結晶方位の１軸に電界を印加して１方向に変位するｋ11、または２方向に変位するｋ12が圧電効果に有効である。つまり、結晶方位により電気機械結合係数が異なるため、結晶方位と振動方向の整合を図ることで、電気機械結合係数を大きくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
次に、本発明による実施の形態を具体的な例を挙げて説明する。本発明では、前記のように振動子を構成する材料として、ランガサイト単結晶を、結晶方位を最適化した状態で用いる。ここでは、ランガサイト単結晶で２本のアーム部を有する音叉形振動子を構成する例を説明する。図５は、音叉形振動子の形状と振動モードを説明するための図で、図５（ａ）は音叉形振動子の斜視図、図５（ｂ）は面内振動、図５（ｃ）は面外振動を示す図である。
【００３０】
このように、振動子形状として比較的支持が容易で共振周波数が低く設計できる音叉形状を選択し、２つの振動モードを利用し、圧電振動ジャイロ用音叉形振動子として機能させる。ここでは２つのアーム部を有する音叉形状で説明するが、３つ以上のアーム部を有する音叉形状にも適用可能である。
【００３１】
以下、動作原理を説明する。選定した圧電単結晶材料の圧電性を示す結晶方位に基づき、面内振動モード及び面外振動モードに結合した電極を配置し、励振及び検出可能な音叉形圧電振動子を構成し、面内振動モードの共振周波数に近い周波数の駆動信号を電極に印加し、面内振動モードを励振する。その状態で振動子の長さ方向を軸とした角速度を印加すると、振動子には角速度に比例したコリオリ力が働き、面外振動モードを生じる。
【００３２】
この面外振動モードによって生じる電気信号を電極から取り出せば、角速度に比例した電気信号が得られ、圧電振動ジャイロとして機能させることができる。この場合は、駆動モードに面内振動モード、検出モードに面外振動モードを利用しているが、これらを入れ替えて駆動モードに面外振動モード、検出モードに面内振動モードを利用することも可能である。
【００３３】
前述の圧電振動ジャイロの基本的な動作原理、構成をもとに、本実施の形態では、圧電単結晶材料としてランガサイト単結晶を用い、電気機械結合係数ｋ12を利用し、１主面にのみ電極を形成した音叉形圧電振動子を構成した。図１は、音叉形振動子の概略を示す斜視図であり、図１（ａ）は結晶軸のＹ軸と主面の角度を調整した本発明の音叉形振動子、図１（ｂ）は比較例として結晶軸のＹ軸を主面と平行に調製した音叉形振動子である。図１において、１１ａ，１１ｂは基部、１２ａ，１２ｂはアーム部、１３は電極である。
【００３４】
ここでは、図１（ａ）に示したように、結晶軸のＹ軸と主面のなす角度が−１５°となるように音叉形振動子を調製した。この音叉形振動子について、有限要素法を用いた振動シミュレーションを実施した。なお、音叉形振動子の座標方向のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は便宜上それぞれ方向１〜３で定義している。図１（ａ）における、それぞれのアーム部１２ａの主面に３本の帯状に形成した電極１３は、前記の面内振動モード、面外振動モードと結合するため、この音叉形振動子は、圧電振動ジャイロの構成要素として機能する。
【００３５】
帯状の電極１３は、両方のアーム部１２ａとも同一側の主面に形成する方が、製造、組立、配線で有利である。また、各アーム部の他方の主面には、さらに３本の帯状の電極をアーム部１２ａの長手方向と平行に形成しても良い。アーム部の両方の主面に電極を設けることにより、生産性は低下するが、駆動と検出の効率はそれぞれ２倍となり、高感度化が可能となる。
【００３６】
図２は、本実施の形態における、アーム部の主面に３本の帯状の電極を形成した音叉形振動子を示す斜視図である。図２において、２１は基部、２２ａ，２２ｂはアーム部、２３ａ，２３ｂは駆動電極、２４ａ，２４ｂは検出電極、２５ａ，２５ｂは基準電位電極である。
【００３７】
また、図３は、本実施の形態の音叉形振動子における振動モードを説明する図で、図３（ａ）は面内振動モード、図３（ｂ）は面外振動モードを示す図である。この音叉形振動子においては、図３（ａ）に示したように、駆動電極２３ａ，２３ｂと、検出電極２４ａ，２４ｂ及び基準電位電極２５ａ，２５ｂの間に駆動電圧を印加することで、図３（ａ）のような電界が発生する。その結果、駆動電極２３ａ，２３ｂの図における左右では、逆向きの電界となるため、アーム部内２２ａ，２２ｂの一方で長手方向に伸長が生じ、もう一方では長手方向に収縮が生じることになる。
【００３８】
従って、面内振動モードを、駆動電極２３ａ，２３ｂにより励振することができる。また、同様に、駆動電極２３ａ，２３ｂと検出電極２４ａ，２４ｂ及び基準電位電極２５ａ，２５ｂの間に、駆動電極２３ａ，２３ｂに加えた電圧と逆位相の電圧を印加することで、面内振動モードを２倍の効率で励振することができる。
【００３９】
ここで、アーム部２２ａ，２２ｂの長手方向の軸に角速度を加えると、図３（ｂ）のように、コリオリ力よる面外振動モードが生じる。この振動は、音叉形振動子の主面の垂直方向に左右のアームが逆向きに変位する。この振動の検出には、検出電極２４ａと基準電位電極２５ａ及び検出電極２４ｂと基準電位電極２５ｂの間の信号差として検出することができる。
【００４０】
なお、面外振動モードによって生じる検出電極２４ａ，２４ｂの信号は、同振幅、同位相である。上記の説明では、駆動モードに面内振動モード、検出モードに面外振動モードを利用して、圧電振動ジャイロを構成する場合について説明したが、駆動モードと検出モードを入れ替えた場合も同様に音叉形振動子として使用することができる。
【００４１】
図４は、本実施の形態における回路構成を示すブロック図である。図４において、４０は音叉形振動子、４１は移相回路、４２は加算回路、４３は自励発振回路、４４は同期検波回路、４５はローパスフィルタ、４６ａ、４６ｂはオペアンプ、４７ａ、４７ｂは抵抗器、４８は基準電位、４９は出力部である。
【００４２】
ここでは、自励発振回路４３から出力される信号を、駆動電極２３ｂに印加し、同時に自励発振回路４３から出力される信号を、移相回路４１によって位相を反転して駆動電極２３ａに印加し、面内振動モードを励振する。検出電極２４ａ、２４ｂには、オペアンプ４６ｂと抵抗器４７ｂ、及びおよびオペアンプ４６ａと抵抗器４７ａで構成される電流検出回路が接続されている。
【００４３】
これにより、検出電極２４ａ，２４ｂの電位は、オペアンプの仮想接地によって基準電位に固定される。その結果、検出電極２４ａ，２４ｂは、面外振動モードの検出と同時に、駆動電界を印加するための基準電位を作ることができる。２つの電流検出回路の出力は、加算回路４２と自励発振回路４３に入力される。
【００４４】
加算回路４２に入力される２つの信号の面内振動モード成分は互いに逆位相であり、面外振動モード成分は同位相である。従って、加算回路４２から同期検波回路４４に入力される信号は、角速度に比例したコリオリ力によって生じる面外振動モード成分のみとなり、ローパスフィルタ４５から出力される直流電圧は、角速度に比例した電圧となる。
【００４５】
従って、角速度センサとして機能する。なお、自励発振回路４３から出力された信号は、駆動電極２３ｂと移相回路４１に帰還されると同時に、同期検波回路４４の参照信号として利用される。以上の動作原理で圧電振動ジャイロの構成部品として機能する音叉形振動子のシミュレーションを行った。
【００４６】
ここでは図１（ａ）に示した音叉形振動子と、図１（ｂ）に示したランガサイト単結晶を結晶方位のＹ軸を主面に平行な方向に配置した（以下、Ｚカットと記す）従来の音叉形振動子を比較した。この解析モデルの寸法は、長手方向の全長が５．２ｍｍ、厚さが０．２５ｍｍ、基部の幅が０．６６ｍｍ、各アーム部の幅が０．２２ｍｍ、アーム部の長さが３．２ｍｍで、面内振動モード及び面外振動モードの共振周波数が約１５ｋＨｚである。
【００４７】
評価項目は容量比γとした。容量比γは圧電振動子の電気エネルギーと機械エネルギーの変換効率を示す指標であり、小さい程、効率が高いことを示し、電気機械結合係数ｋの逆数に比例する。表４は、結晶方位によるγの変化を示したものである。ここでは従来のＺカット圧電振動子のγを１００とした相対値を示した。
【００４８】
【表４】
2006084273.tif 000006
【００４９】
表５は、各振動モードの共振周波数の変化率を示したものである。ここでもＺカットの圧電振動子の共振周波数を１００とした相対値を示した。
【００５０】
【表５】
2006084273.tif 000007
【００５１】
シミュレーションの結果から、従来のＺカット音叉形振動子のよりも、ランガサイト単結晶の結晶方位のＹ軸を、Ｘ軸を回転軸として−１５°回転させて構成した音叉形振動子の方が、γにおいては駆動振動モードおよび検出振動モードで、それぞれ約１０％良好であった。また同様に共振周波数も約１０％低くなることが分かった。
【００５２】
一般に圧電振動ジャイロのＳＮ比は、駆動振動モードの励振効率と検出振動モードの検出効率に比例し、駆動周波数に反比例する。音叉形振動子のγが低いほど、また駆動周波数が低いほどＳＮ比が向上する。従って、従来のＺカット音叉形振動子よりも、結晶方位のＹ軸をＸ軸について−１５°回転させた音叉形振動子を用いた方が、圧電振動ジャイロとしてのＳＮ比は、約３０％向上すると言える。
【００５３】
以上、結晶方位をＸ軸について−１５°±１０°回転させたランガサイト単結晶で構成された音叉形振動子を用いた圧電振動ジャイロは、従来のＺカット音叉形振動子を用いたものと比べると、駆動および検出効率の向上や、音叉形振動子の共振周波数を低く抑えることができることから回路規模が小さくできる。
【００５４】
また、材料自体の特徴から、エッチング加工が可能であるため、任意の形状で微細加工を施すことができる。さらに、単結晶内を伝播する音速も低いため、同一周波数の音叉形振動子を設計する場合に、音叉形振動子を小形にすることができる。したがって、本発明によって、従来に比べ、音叉形振動子を小型化でき、小規模な回路構成で圧電振動ジャイロを構成することができる。
【００５５】
なお、特に例を示さなかったが、音叉形振動子の側面に電極を形成したり、個別のアーム部の対向する主面の１面にのみ電極を形成したりした場合でも、同様の効果が得られる。そして、本発明は、前記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても、本発明に含まれる。即ち、当業者であれば、なし得ると推定される各種変形、修正を含むことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】音叉形振動子の概略を示す斜視図。図１（ａ）は結晶軸のＹ軸と主面の角度を調整した音叉形振動子を示す図。図１（ｂ）は結晶軸のＹ軸を主面と平行に調製した音叉形振動子を示す図。
【図２】アーム部の主面に３本の帯状の電極を形成した音叉形振動子を示す斜視図。
【図３】本実施の形態の振動子における振動モードを説明する図。図３（ａ）は面内振動モードを示す図。図３（ｂ）は面外振動モードを示す図。
【図４】本実施の形態における回路構成を示すブロック図。
【図５】音叉形振動子の形状と振動モードを説明する図。図５（ａ）は音叉形振動子の斜視図。図５（ｂ）は面内振動を示す図。図５（ｃ）は面外振動を示す図。
【符号の説明】
【００５７】
１１ａ，１１ｂ，２１，５１    基部
１２ａ，１２ｂ，２２ａ，２２ｂ，５２ａ，５２ｂ    アーム部
１３    電極
２３ａ，２３ｂ    駆動電極
２４ａ，２４ｂ    検出電極
２５ａ，２５ｂ    基準電位電極
４０，５０    音叉形振動子
４１    移相回路
４２    加算回路
４３    自励発振回路
４４    同期検波回路
４５    ローパスフィルタ
４６ａ，４６ｂ    オペアンプ
４７ａ，４７ｂ    抵抗器
４８    基準電位
４９    出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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