(57)【要約】【課題】分極方向を相違または反転させる熱処理作業時間の大幅な短縮を実現することが可能であり、加工コストの大幅な削減をも実現することができる圧電振動子を提供する。また、この圧電振動子を用いてなる振動ジャイロと、この振動ジャイロを用いてなる電子機器とを提供する。【解決手段】本発明にかかる圧電振動子１は、一面２ａと平行な方向に分極された圧電単結晶からなる振動体２の少なくとも一面２ａ上に複数の交差指電極３，４が形成されたものであり、これら交差指電極３，４の相互間に位置する前記振動体２の表面領域の一部２ｂが前記振動体２そのものの分極方向Ｘと相違または反転した方向、つまり、分極反転方向Ｙに分極されていることを特徴としている。本発明にかかる振動ジャイロ１０は上記の圧電振動子１を用いて構成されたものであり、本発明にかかる電子機器２０はその振動ジャイロ１０から構成されたものであることを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面と平行な方向に分極された圧電単結晶からなる振動体の少なくとも一面上には複数の交差指電極が形成されており、これら交差指電極の相互間に位置する前記振動体の表面領域の一部は前記振動体そのものの分極方向と相違した方向に分極されていることを特徴とする圧電振動子。
【請求項２】
前記振動体は長手方向に分極された柱形状を有しており、前記交差指電極の相互間に位置する前記振動体の表面領域の一部は前記振動体そのものの分極方向と反転した方向に分極されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子。
【請求項３】
前記振動体は長手方向に分極された少なくとも一対の音叉アームを具備した音叉形状を有しており、前記交差指電極の相互間に位置する前記振動体の表面領域の一部は前記振動体そのものの分極方向と反転した方向に分極されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子。
【請求項４】
前記振動体の長手方向に分極されたままの表面領域と分極方向が反転した表面領域とは交互となる位置毎に配置されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の圧電振動子。
【請求項５】
分極方向が相違または反転している表面領域はキュリー点を超えない温度下での熱処理によるチタン拡散が実施された領域であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の圧電振動子。
【請求項６】
分極方向が相違または反転している表面領域はプロトン交換を実施した後、キュリー点を超えない温度下での熱処理が実施された領域であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の圧電振動子。
【請求項７】
前記交差指電極のうちの少なくとも１つは駆動用電極であり、少なくとも２つは検出用電極であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の圧電振動子。
【請求項８】
前記交差指電極のうちの少なくとも１つは駆動用電極であり、少なくとも１つは検出用電極であり、少なくとも１つは基準用電極であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の圧電振動子。
【請求項９】
前記交差指電極のうちの少なくとも１つは駆動用電極であり、少なくとも１つは検出用電極であり、少なくとも１つは基準用電極であり、少なくとも１つはフィードバック用電極であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の圧電振動子。
【請求項１０】
前記交差指電極は前記振動体の対向しあう両面に形成されており、前記駆動用電極及びフィードバック用電極は前記振動体の一面上に形成され、かつ、前記検出用電極は前記振動体の他面上に形成されるとともに、前記基準用電極は前記振動体の両面上に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の圧電振動子。
【請求項１１】
請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の圧電振動子を用いて構成されたことを特徴とする振動ジャイロ。
【請求項１２】
請求項１１に記載の振動ジャイロを用いて構成されたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧電振動子及び振動ジャイロ並びに電子機器にかかり、特には、圧電振動子の分極構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
振動ジャイロなどに利用される圧電振動子のうちには、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）やタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）などのような圧電単結晶を振動体とするものがある。そして、これらの圧電単結晶では、外部から強制的に電界を加えなくても、ある種の熱処理を施すだけのことによって熱処理が施された部分の分極方向が圧電単結晶そのものの分極方向とは相違した方向、例えば、反転した方向へと変化することが知られている。
【０００３】
この時、分極方向を反転させる熱処理としては、圧電単結晶を約１１００℃の雰囲気中で加熱する方法、圧電単結晶の表面上にチタン（Ｔｉ）膜を形成後、約１０００℃の雰囲気中でＴｉを拡散させる方法、あるいは、圧電単結晶のプロトン交換を実施後、約６００℃の雰囲気中で加熱する方法などが周知である。そこで、従来の圧電振動子にあっては、厚み方向に分極された圧電単結晶の分極方向を反転させることとし、分極方向が反転した領域（以下、分極反転領域という）を振動体の内部に形成して所期の目的を実現することが行われている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１−７３８１０号公報
【特許文献２】
特開平３−１０６０８３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来の形態にかかる圧電振動子においては、次のような不都合が生じることになっていた。すなわち、圧電単結晶からなる振動体の内部における分極反転領域の深さを制御するには、熱処理作業時の雰囲気や温度を厳密に制御しなければならず、振動体の厚み全体の半分程度である十分な深さまで分極反転領域を形成する場合には、多大な熱処理作業時間を要してしまう。従って、各振動体における分極反転領域の深さがばらつくことになりやすく、その結果として圧電振動子の振動特性が変動したり、加工コストの上昇を招いたりすることが起こる。
【０００６】
本発明はこのような不都合に鑑みて創案されたものであって、分極反転領域の深さを厳密に制御する必要がなく、分極方向を相違または反転させる熱処理作業時間の大幅な短縮を実現することが可能であり、加工コストの大幅な削減をも実現することができる圧電振動子の提供を目的とする。また、この圧電振動子を用いてなる振動ジャイロと、この振動ジャイロを用いてなる電子機器の提供を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明にかかる圧電振動子は、一面と平行な方向に分極された圧電単結晶からなる振動体の少なくとも一面上に複数の交差指電極が形成されたものであり、これら交差指電極の相互間に位置する前記振動体の表面領域の一部が前記振動体そのものの分極方向と相違した方向に分極されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明にかかる圧電振動子は請求項１に記載したものであって、前記振動体は長手方向に分極された柱形状を有しており、前記交差指電極の相互間に位置する前記振動体の表面領域の一部が前記振動体そのものの分極方向と反転した方向に分極されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明にかかる圧電振動子は請求項１に記載したものであって、前記振動体は長手方向に分極された少なくとも一対の音叉アームを具備した音叉形状を有しており、前記交差指電極の相互間に位置する前記振動体の表面領域の一部が前記振動体そのものの分極方向と反転した方向に分極されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明にかかる圧電振動子は請求項２または請求項３に記載したものであり、前記振動体の長手方向に分極されたままの表面領域と分極方向が反転した表面領域とは交互となる位置毎に配置されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明にかかる圧電振動子は請求項１〜請求項４のいずれかに記載したものであり、分極方向が相違または反転している表面領域はキュリー点を超えない温度下での熱処理によるチタン拡散が実施された領域であることを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の発明にかかる圧電振動子は請求項１〜請求項４のいずれかに記載したものであり、分極方向が相違または反転している表面領域はプロトン交換を実施した後、キュリー点を超えない温度下での熱処理が実施された領域であることを特徴とする。
【００１３】
請求項７記載の発明にかかる圧電振動子は請求項１〜請求項６のいずれかに記載したものであって、前記交差指電極のうちの少なくとも１つは駆動用電極であり、少なくとも２つは検出用電極であることを特徴としている。
【００１４】
請求項８記載の発明にかかる圧電振動子は請求項１〜請求項６のいずれかに記載したものであって、前記交差指電極のうちの少なくとも１つは駆動用電極であり、少なくとも１つは検出用電極であり、少なくとも１つは基準用電極であることを特徴としている。
【００１５】
請求項９記載の発明にかかる圧電振動子は請求項１〜請求項６のいずれかに記載したものであって、前記交差指電極のうちの少なくとも１つは駆動用電極であり、少なくとも１つは検出用電極であり、少なくとも１つは基準用電極であり、少なくとも１つはフィードバック用電極であることを特徴としている。
【００１６】
請求項１０記載の発明にかかる圧電振動子は請求項１〜請求項６のいずれかに記載したものであって、前記交差指電極は前記振動体の対向しあう両面に形成されており、前記駆動用電極及びフィードバック用電極は前記振動体の一面上に形成され、かつ、前記検出用電極は前記振動体の他面上に形成されるとともに、前記基準用電極は前記振動体の両面上に形成されていることを特徴としている。
【００１７】
請求項１１記載の発明にかかる振動ジャイロは、請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の圧電振動子を用いて構成されたものであることを特徴としている。
【００１８】
請求項１２記載の発明にかかる電子機器は、請求項１１に記載の振動ジャイロを用いて構成されたものであることを特徴としている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は実施の形態１にかかる圧電振動子の構造を示す斜視図、図２はこの圧電振動子を一面側から見た状態を示す平面図であり、図３は圧電振動子における分極反転領域及び交差指電極を形成する際の手順を模式化して示す説明図である。そして、図４は圧電振動子を用いてなる振動ジャイロの回路構成を示すブロック図であり、図５は振動ジャイロを用いてなる電子機器の一例としてのビデオカメラを示す説明図である。
【００２１】
実施の形態１にかかる圧電振動子１は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）またはタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）などの単結晶、つまり、圧電単結晶からなる四角柱形状の振動体２と、その一面２ａ上に形成された１つの駆動用電極３及び２つの検出用電極４と、振動体２の振動ノードの近傍に取着された３つの支持部材５，６とを具備している。この時、駆動用電極３及び検出用電極４のそれぞれは、振動体２の長手方向に沿って形成されたうえ、相互に入り込んで対向しあう櫛歯形状の交差指電極となっており、これらの電極３，４は振動体２の一面２ａに対する導体材料、例えば、金（Ａｕ）のスパッタリングや蒸着、リフトオフによって形成されている。
【００２２】
そして、交差指電極である駆動用電極３及び検出用電極４それぞれのランド部３ａ，４ａは振動体２の振動ノードの近傍まで延出されており、Ｆｅ−Ｎｉ合金やリン青銅などの導体材料からなる支持部材５，６の各々はランド部３ａ，４ａのそれぞれと各別に接合されて導通している。なお、ここでの支持部材５は駆動用電極３と駆動回路とを電気的に接続し、支持部材６は検出用電極４と検出回路とを電気的に接続している。また、これらの支持部材５，６は圧電振動子１を支持する基板や筐体などで固定されることになっており、その結果として圧電振動子１は振動可能に支持される。
【００２３】
さらに、この際における振動体２は、その全体が一面２ａと平行な方向であって振動体２の長手方向にも平行な方向に分極されたものであるが、駆動用電極３及び検出用電極４である交差指電極の相互間に位置している表面領域の一部は、図２中に付記した平面拡大図（Ａ）及び断面拡大図（Ｂ）で示すように、振動体２そのものの分極方向Ｘとは反転した方向、つまり、分極反転方向Ｙに分極された表面領域２ｂとされている。すなわち、この振動体２においては、振動体２そのものの分極方向Ｘと一致する振動体２の長手方向に分極されたままの表面領域２ｃと、分極反転方向Ｙに分極された表面領域、いわゆる分極反転領域２ｂとが、駆動用電極３及び検出用電極４間の交互となる位置毎に配置されている。
【００２４】
従って、本実施の形態にかかる圧電振動子１では、ともに交差指電極とされた駆動用電極３及び検出用電極４間に交流電圧を印加すると、振動体２の一面２ａと直交する方向での両端開放屈曲振動が生じる。なお、この際における振動メカニズムについては、特開平７−１５１５５２号公報などで知られている。また、本実施の形態にかかる圧電振動子１では、振動体２が四角柱形状であるとしているが、柱形状でありさえすればよく、円柱形状や多角形状などであってもよい。
【００２５】
ところで、本実施の形態においては、振動体２の表面領域の一部を振動体２そのものの分極方向Ｘと反転した方向に分極するとしているが、これらの表面領域における分極方向を振動体２そのものの分極方向Ｘとは相違させるだけであってもよい。すなわち、表面領域の一部における分極方向Ｘを他の表面領域とは相違させておくだけでも、駆動用電極３及び検出用電極４間に交流電圧を印加するのに伴って振動体２の一面２ａと直交する方向での両端開放屈曲振動は生じるからである。さらに、本実施の形態では、１つの駆動用電極３と２つの検出用電極４とが形成されることになっているが、より多くの駆動用電極３及び検出用電極４を形成することも可能である。なお、これらのことは、後述する他の実施の形態においても同様である。
【００２６】
次に、圧電振動子１の振動体２における分極反転領域２ｂと、駆動用電極３及び検出用電極４である交差指電極とを形成する際の第１手順を、図３に基づいて説明する。まず、図３（Ａ）で示すように、分極方向Ｘが断面方向とは垂直になるようしてカットされたＬｉＮｂＯ３などの単結晶からなるウェハＷを用意し、図３（Ｂ）で示すように、ウェハＷの一面上の分極反転領域２ｂとしたい領域毎にチタン（Ｔｉ）膜８をリフトオフなどによって成膜する。
【００２７】
このウェハＷを拡散炉に投入し、１０００℃程度の雰囲気中で数時間にわたって熱処理すると、図３（Ｃ）で示すように、ウェハＷの一面内にはＴｉ拡散領域９、つまり、Ｔｉの拡散に伴って分極反転方向Ｙに分極されてなる分極反転領域２ｂが形成される。なお、この際における熱処理は、キュリー点を超えない温度下で実行される。
【００２８】
引き続き、ウェハＷの一面上における適切な位置を選択し、図３（Ｄ）で示すように、Ａｕのリフトオフなどによって駆動用電極３及び検出用電極４となる複数の交差指電極を成膜する。その後、図３（Ｅ）で示すように、ウェハＷをダイシングラインＣに沿ってダイシングすると、図３（Ｆ）で示すような圧電振動子１の本体部分、つまり、分極反転領域２ｂが形成され、かつ、駆動用電極３及び検出用電極４である交差指電極が形成されてなる振動体２が切り出される。
【００２９】
また、分極反転領域２ｂと交差指電極とを形成する手順が上記した第１手順のみに限定されることはなく、図示省略しているが、以下のような第２手順を採用することも可能である。すなわち、この第２手順では、分極方向Ｘが断面方向と垂直になるようカットされたＬｉＮｂＯ３などの単結晶からなるウェハＷの一面上における分極反転領域２ｂとしたい領域以外の表面領域に対し、ＴａやＮｉＣｒ、Ａｕなどからなるマスクを形成する。次に、マスクが形成されたウェハＷを２２０℃程度に加熱された安息香酸やピロリン酸などに浸漬し、分極反転領域２ｂとしたい表面領域を選択的にプロトン交換する。
【００３０】
さらに、マスク除去後のウェハＷを拡散炉に投入し、約６００℃の雰囲気中で熱処理すると、プロトン交換された表面領域の分極方向が反転し、分極反転領域２ｂが形成される。なお、この際の熱処理も、キュリー点を超えない温度下で実行される。その後、ウェハＷの一面上に駆動用電極３及び検出用電極４となる複数の交差指電極を成膜したうえでダイシングすると、圧電振動子１の本体部分が切り出される。
【００３１】
なお、これらの手順に従って分極反転領域２ｂを形成する場合には、表面領域のみの分極反転処理を実行するだけで済むので、作業時間を短縮して加工コストを低減することが可能となる。
【００３２】
ところで、本実施の形態にかかる圧電振動子１を用いては振動ジャイロが構成されることになり、この振動ジャイロ１０では、図４で示すように、リードである各支持部材６を介して検出用電極４のランド部４ａそれぞれが、加算回路１１と差動回路１２との各々に対して接続されている。そして、加算回路１１は、ＡＧＣ回路１３と位相回路１４との各々に対して順に接続されており、この位相回路１４は支持部材５を介したうえで駆動用電極３のランド部３ａと接続されている。
【００３３】
また、差動回路１２は、検波回路１５と平滑回路１６と増幅回路１７との各々を順に介したうえ、出力端子１８に接続されている。すなわち、この際における圧電振動子１、加算回路１１、ＡＧＣ回路１３、位相回路１４によっては閉ループの自励発振回路が構成されており、その結果として圧電振動子１は振動体２の一面２ａと直交する方向で屈曲振動する。この時、屈曲振動中の圧電振動子１に対し、振動体２の長手方向を回転の軸とする角速度が印加されると、圧電振動子１はコリオリ力の作用によって幅方向、つまり、振動体２の長手方向と直交し、かつ、その一面２ａと平行な方向で振動することになる。
【００３４】
そして、圧電振動子１が幅方向に振動すると、その検出用電極４からは、屈曲振動に基づく同相の信号と、コリオリ力に基づいて位相が反転した信号とがそれぞれ出力されることになり、差動回路１２からはコリオリ力に基づいた信号のみが取り出される。また、差動回路１２から取り出された信号は、検波回路１５で検波され、平滑回路１６で平滑化され、増幅回路１７で増幅されたうえ、コリオリ力の大きさに対応した直流電圧として出力端子１８から出力される。そこで、出力端子１８から出力されてくる直流電圧の大きさに基づいてコリオリ力の大きさが分かり、ひいては、印加された角速度の大きさが分かることとなる。
【００３５】
さらに、この振動ジャイロ１０を用いては電子機器が構成されることになり、その一例としては、図５で簡略化して示すようなビデオカメラ２０がある。すなわち、このビデオカメラ２０は手振れ補正に振動ジャイロ１０を用いるものであり、振動ジャイロ１０はビデオカメラ２０の本体に内蔵されている。なお、このような電子機器がビデオカメラ２０のみに限定されることはなく、振動ジャイロ１０を手振れ補正に用いるデジタルカメラや位置検出に用いるナビゲーションシステム、あるいは、自動車の横転検出システムなどのような電子機器であってもよいことは勿論である。
【００３６】
（実施の形態２）
図６は実施の形態２にかかる圧電振動子を一面側から見た状態を示す平面図であり、図７は圧電振動子を用いてなる振動ジャイロの回路構成を示すブロック図である。なお、図６及び図７において、図１〜図５と互いに同一もしくは相当する部品、部分には同一符号を付し、ここでの詳しい説明は省略する。
【００３７】
実施の形態２にかかる圧電振動子２１は、ＬｉＮｂＯ３またはＬｉＴａＯ３などの単結晶からなる四角柱形状の振動体２２と、空間部２３を挟んで配置されたうえで架橋形状の支持部２４を介して振動体２２に連結された額縁形状のベース体２５とを具備している。そして、この際における振動体２２の一面２２ａ上には、１つの駆動用電極３と、２つの検出用電極４と、１つの基準用電極２６とがそれぞれ形成されており、これらの電極３，４，２６それぞれは、振動体２２の長手方向に沿って形成されたうえで相互に入り込んで対向しあう櫛歯形状の交差指電極となっている。なお、図６中の符号２６ａは、基準用電極２６のランド部を示している。
【００３８】
さらに、ここでの振動体２２は、その全体が一面２２ａと平行な方向に分極されているものの、駆動用電極３及び検出用電極４のそれぞれと基準用電極２６である交差指電極の相互間に位置している表面領域の一部は、図６中に付記した平面拡大図（Ａ）で示すように、振動体２２そのものの分極方向Ｘとは反転した方向、つまり、分極反転方向Ｙに分極された表面領域２２ｂであることになっている。すなわち、この振動体２２では、振動体２２そのものの分極方向Ｘと一致する長手方向に分極されたままの表面領域２２ｃと、分極反転方向Ｙに分極された表面領域、いわゆる分極反転領域２２ｂとが、駆動用電極３及び検出用電極４の各々と基準用電極２６との間における交互となる位置毎に配置されている。
【００３９】
ところで、分極反転領域２２ｂ及び交差指電極の形成手順は実施の形態１と同様であるから、ここでの詳しい説明は省略する。また、本実施の形態にかかる圧電振動子２１が具備している振動体２２と支持部２４とベース体２５とは、分極反転処理の終了後におけるエッチングにより一体成形されるものであり、これらは交差指電極の形成後におけるウェハのダイシングに伴って一括して切り出されることになっている。
【００４０】
なお、このような構成である場合には、振動体２２の周囲が空間部２３を介したうえでベース体２５によって取り囲まれているため、圧電振動子１の共振特性が外部の影響を受け難くなるという利点が確保される。
【００４１】
さらに、圧電振動子２１を用いても振動ジャイロが構成されることになり、図７で示すように、この振動ジャイロ２８では、検出用電極４の各々がチャージアンプ回路２９をそれぞれ介したうえで加算回路１１及び差動回路１２の各々に対して接続される。そして、実施の形態１と同様、加算回路１１は、ＡＧＣ回路１３と位相回路１４との各々に対して順に接続されており、この位相回路１４は駆動用電極３に接続されている。一方、この際における差動回路１２も、実施の形態１と同様、検波回路１５と平滑回路１６と増幅回路１７とを順に介したうえで出力端子１８に接続されている。
【００４２】
そこで、このような回路構成とされた振動ジャイロ２８においては、屈曲振動中の圧電振動子２１に対して印加された角速度、つまり、その振動体２２の長手方向を回転の軸として印加された角速度の大きさが検出される。なお、この振動ジャイロ２８では、チャージアンプ回路２９を使用しているが、チャージアンプ回路２９を使用する必然性がある訳ではなく、チャージアンプ回路２９を使用しなくてもよいことは勿論である。また、振動ジャイロ２８を用いることにより、実施の形態１と同様、ビデオカメラ２０などの電子機器を構成することも可能となる。
【００４３】
（実施の形態３）
図８は実施の形態３にかかる圧電振動子を一面側から見た状態を示す平面図であり、図９は圧電振動子を用いてなる振動ジャイロの回路構成を示すブロック図である。なお、図８及び図９において、図１〜図７と互いに同一もしくは相当する部品、部分には同一符号を付し、ここでの詳しい説明は省略する。
【００４４】
実施の形態３にかかる圧電振動子３１は、実施の形態２と同様、ＬｉＮｂＯ３またはＬｉＴａＯ３などの単結晶からなる四角柱形状の振動体３２と、空間部３３を挟んで配置されたうえで架橋形状の支持部３４を介して振動体３２に連結された額縁形状のベース体３５とを具備している。そして、この際における振動体３２の一面３２ａ上には、１つの駆動用電極３と、１つの検出用電極４と、１つの基準用電極２６と、１つのフィードバック用電極３６とが形成されており、これらの電極３，４，２６，３６は、交差指電極であることになっている。なお、図８中の符号３６ａは、フィードバック用電極３６のランド部を示している。
【００４５】
さらに、ここでの振動体３２は、その全体が一面３２ａと平行な方向に分極されているものの、駆動用電極３及びフィードバック用電極３６の各々と基準用電極２６である交差指電極の相互間に位置している表面領域の一部は、図８中に付記した平面拡大図（Ａ）で示すように、振動体３２そのものの分極方向Ｘとは反転した方向、つまり、分極反転方向Ｙに分極された表面領域３２ｂであることになっている。また、この時、２分された検出用電極４の各々と基準用電極２６である交差指電極の相互間に位置している表面領域の一部も、図８中の平面拡大図（Ｂ）で示すように、分極反転方向Ｙに分極されてなる表面領域３２ｃとなっている。
【００４６】
すなわち、この振動体３２では、振動体３２そのものの分極方向Ｘと一致する長手方向に分極されたままの表面領域３２ｄと、分極反転方向Ｙに分極された表面領域、いわゆる分極反転領域３２ｂ，３２ｃとが、駆動用電極３及びフィードバック用電極３６と基準用電極２６との間で交互となる位置毎、及び、検出用電極４と基準用電極２６との間で交互となる位置毎にそれぞれ配置されている。なお、この際、図８中の平面拡大図（Ｂ）で示すように、２分された検出用電極４の各々と基準用電極２６との間における分極反転領域３２ｃは、これら同士もが互いに交互となる位置毎に配置されている。
【００４７】
ところで、これらの分極反転領域３２ｂ，３２ｃ及び交差指電極の形成手順は実施の形態１と同様であり、振動体３２と支持部３４とベース体３５とが一体成形されていることも実施の形態２と同様であるから、ここでの詳しい説明は省略する。さらに、この圧電振動子３１を用いることによっても、振動ジャイロが構成される。
【００４８】
すなわち、この際における振動ジャイロ３８では、図９で示すように、フィードバック用電極３６がチャージアンプ回路２９を介してＡＧＣ回路１３と位相回路１４との各々に対して順に接続されており、この位相回路１４は駆動用電極３に接続されている。一方、検出用電極４はチャージアンプ回路２９から検波回路１５、平滑回路１６、増幅回路１７の各々と順に接続されたうえ、出力端子１８と接続されている。
【００４９】
このような回路構成とされた振動ジャイロ３８においては、屈曲振動中の圧電振動子３１に対して印加された角速度、つまり、その振動体３２の長手方向を回転の軸として印加された角速度の大きさが検出される。なお、この振動ジャイロ３８を用いてなる電子機器、例えば、実施の形態１と同様のビデオカメラ２０などを構成することが可能となることは勿論である。
【００５０】
（実施の形態４）
図１０は実施の形態４にかかる圧電振動子の構造を示す斜視図、図１１はこの圧電振動子を一面側から見た状態を示す平面図であり、図１２は変形例形態にかかる圧電振動子を一面側から見た状態を示す平面図である。なお、図１０〜図１２において、図１〜図９と互いに同一もしくは相当する部品、部分には同一符号を付し、ここでの詳しい説明は省略する。
【００５１】
実施の形態４にかかる圧電振動子４１は、図１０及び図１１で示すように、ＬｉＮｂＯ３またはＬｉＴａＯ３などの単結晶からなる音叉形状の振動体４２を具備して構成されたものであり、この振動体４２は一対の音叉アーム４３，４４を有している。そして、音叉アーム４３，４４それぞれの一面４３ａ，４４ａ上には１つの駆動用電極３及び２つの検出用電極４が形成されており、これらの電極３，４は音叉アーム４３，４４の長手方向に沿って形成されたうえ、相互に入り込んで対向しあう櫛歯形状の交差指電極とされている。
【００５２】
また、この際における振動体４２の音叉アーム４３，４４それぞれは、各々の全体が一面４３ａ，４４ａと平行な方向に分極されたものであり、かつ、駆動用電極３及び検出用電極４である交差指電極の相互間に位置している表面領域の一部が、音叉アーム４３，４４そのものの分極方向Ｘとは反転した方向、つまり、分極反転方向Ｙに分極されてなる表面領域であるところの分極反転領域４３ｂ，４４ｂとされている。ところで、この際における交差指電極及び分極反転領域４３ｂ，４４ｂそれぞれの形成手順は、実施の形態１と同様であるから説明を省略する。
【００５３】
すなわち、この振動体４２では、音叉アーム４３，４４そのものの分極方向Ｘと一致する長手方向に分極されたままの表面領域４３ｃ，４４ｃと、分極反転方向Ｙに分極された表面領域、いわゆる分極反転領域４３ｂ，４４ｂとが、駆動用電極３及び検出用電極４間の交互となる位置毎に配置されている。なお、図１０及び図１１中の符号３ａは駆動用電極３のランド部、４ａは検出用電極４のランド部を示している。
【００５４】
さらに、本実施の形態にかかる圧電振動子４１を用いても振動ジャイロを構成することが可能であり、この圧電振動子４１を用いてなる振動ジャイロは、説明を省略するが、図４で示した実施の形態１にかかる振動ジャイロ１０と同様の回路構成を有している。さらにまた、圧電振動子４１からなる振動ジャイロを用いることにより、実施の形態１と同様、ビデオカメラ２０などの電子機器を構成することも可能となる。
【００５５】
ところで、実施の形態４にかかる圧電振動子４１では、振動体４２が有する一対の音叉アーム４３，４４それぞれの一面４３ａ，４４ａ上に１つの駆動用電極３及び２つの検出用電極４を形成しているが、図１２で示す変形例形態にかかる圧電振動子４５のように、１つの駆動用電極３と、２つの検出用電極４と、１つの基準用電極２６とを形成してもよい。そして、この場合、駆動用電極３と、検出用電極４と、基準用電極２６とのそれぞれは、音叉アーム４３，４４の長手方向に沿って形成されたうえ、相互に入り込んで対向しあう櫛歯形状の交差指電極とされている。なお、図１２中の符号２６ａは、基準用電極２６のランド部である。
【００５６】
また、振動体４２の音叉アーム４３，４４それぞれは、各々の全体が一面４３ａ，４４ａと平行な方向に分極されているものの、駆動用電極３及び検出用電極４のそれぞれと基準用電極２６である交差指電極の相互間に位置している表面領域の一部は、音叉アーム４３，４４そのものの分極方向Ｘとは反転した方向、つまり、分極反転方向Ｙに分極された表面領域４３ｂ，４４ｂであることになっている。
【００５７】
すなわち、これらの音叉アーム４３，４４においては、音叉アーム４３，４４そのものの分極方向Ｘと一致する長手方向に分極された表面領域４３ｃ，４４ｃと、分極反転方向Ｙに分極された表面領域、いわゆる分極反転領域４３ｂ，４４ｂとが、駆動用電極３及び検出用電極４の各々と基準用電極２６との間における交互となる位置毎に配置されている。
【００５８】
なお、この変形例形態にかかる圧電振動子４５を用いることによって振動ジャイロを構成し、振動ジャイロを用いて電子機器を構成することも可能であり、この際における振動ジャイロは、図７で示した実施の形態２にかかる振動ジャイロ２８と同様の回路構成を有することになる。また、本実施の形態及び変形例形態では、振動体４２が一対の音叉アーム４３，４４を有するとしているが、音叉アームの個数が２つに限定されることはなく、３つや４つであってもよいことは勿論である。
【００５９】
（実施の形態５）
図１３は実施の形態５にかかる圧電振動子の構造を示す斜視図であり、図１４はこの圧電振動子を一面側及び他面側から見た状態を示す平面図である。なお、図１３及び図１４において、図１〜図１２と互いに同一もしくは相当する部品、部分には同一符号を付し、ここでの詳しい説明は省略する。
【００６０】
実施の形態５にかかる圧電振動子５１は、ＬｉＮｂＯ３またはＬｉＴａＯ３などの単結晶からなる音叉形状の振動体４２を具備して構成されたものであり、この振動体４２は一対の音叉アーム４３，４４を有している。そして、音叉アーム４３，４４それぞれの一面（表面）４３ａ，４４ａ上には、１つの駆動用電極３と、１つのフィードバック用電極３６とが形成されるとともに、各々の他面（裏面）４３ｄ，４４ｄ上には１つの検出用電極４が形成されており、各音叉アーム４３，４４の表裏両面４３ａ，４４ａ，４３ｄ，４４ｄ上には、その端面を通りながら連続して折り返された１つの基準用電極２６が形成されている。
【００６１】
また、この際における駆動用電極３、検出用電極４、基準用電極２６、フィードバック用電極３６の各々は、音叉アーム４３，４４の長手方向に沿って形成されたうえで相互に入り込みあった櫛歯形状の交差指電極とされている。そして、これら電極３，４，２６，３６それぞれのランド部３ａ，４ａ，２６ａ，３６ａは、駆動用電極３及びフィードバック用電極３６が形成されたのと同一面である振動体４２の一面（表面）４２ａ上に形成されている。
【００６２】
さらに、音叉アーム４３，４４のそれぞれは、各々の全体が一面４３ａ，４４ａと平行な方向に分極されたものであり、かつ、駆動用電極３及びフィードバック用電極３６と基準用電極２６とである交差指電極の相互間に位置している表面領域の一部は、各音叉アーム４３，４４そのものの分極方向Ｘと反転した方向、つまり、分極反転方向Ｙに分極された表面領域４３ｂ，４４ｂであることになっている。すなわち、これら音叉アーム４３，４４それぞれの一面４３ａ，４４ａ上には、音叉アーム４３，４４の分極方向Ｘと一致する長手方向に分極された表面領域４３ｃ，４４ｃと、分極反転方向Ｙに分極された分極反転領域４３ｂ，４４ｂとが、駆動用電極３及びフィードバック用電極３６と基準用電極２６との交互となる位置毎に配置されている。
【００６３】
一方、音叉アーム４３，４４それぞれの他面４３ｄ，４４ｄ上に形成された検出用電極４と基準用電極２６とである交差指電極の相互間に位置している表面領域の一部も、各音叉アーム４３，４４そのものの分極方向Ｘと反転した方向、つまり、分極反転方向Ｙに分極された表面領域４３ｂ，４４ｂであることになっている。従って、各音叉アーム４３，４４の他面４３ｄ，４４ｄ上にも、音叉アーム４３，４４の分極方向Ｘと一致する長手方向に分極された表面領域４３ｃ，４４ｃと、分極反転方向Ｙに分極された分極反転領域４３ｂ，４４ｂとが、２分された検出用電極４の各々と基準用電極２６との交互となる位置毎に配置されている。
【００６４】
なお、この場合にあっては、検出用電極４の各々と基準用電極２６との間に形成された分極反転領域４３ｂ，４４ｂの各々同士もが互いに交互となるようにして配置されている。ところで、この際における交差指電極及び分極反転領域４３ｂ，４４ｂそれぞれの形成手順は、実施の形態１と同様であるから詳しい説明を省略する。
【００６５】
さらに、本実施の形態にかかる圧電振動子５１を用いても振動ジャイロを構成することが可能であり、この圧電振動子５１を用いてなる振動ジャイロは、説明を省略するが、図９で示した実施の形態３にかかる振動ジャイロ３８と同様の回路構成を有することになる。さらにまた、圧電振動子５１からなる振動ジャイロを用いることにより、ビデオカメラ２０などのような電子機器を構成することも可能である。
【００６６】
【発明の効果】
請求項１〜請求項１０のそれぞれに記載した発明にかかる圧電振動子では、分極反転領域の深さを厳密に制御する必要がなくなり、圧電単結晶からなる振動体の表面領域の一部を分極反転領域または分極相違領域とするだけで済むこととなる。従って、分極反転処理などの熱処理に要する作業時間を大幅な短縮することが可能となり、圧電振動子の振動特性を安定化しながらの低コスト化を実現できるという効果が得られる。
【００６７】
請求項１１に記載した発明にかかる振動ジャイロであれば、上記した圧電振動子を用いることによって低コスト化と高性能化とを実現することが可能となる。また、請求項１２に記載した発明にかかる電子機器においては、上記の振動ジャイロを用いることによって低コスト化と高性能化とを実現することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１にかかる圧電振動子の構造を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１にかかる圧電振動子を一面側から見た状態を示す平面図である。
【図３】実施の形態１にかかる圧電振動子の分極反転領域及び交差指電極を形成する際の手順を模式化して示す説明図である。
【図４】実施の形態１にかかる圧電振動子を用いてなる振動ジャイロの回路構成を示すブロック図である。
【図５】実施の形態１にかかる振動ジャイロを用いてなる電子機器の一例としてのビデオカメラを示す説明図である。
【図６】実施の形態２にかかる圧電振動子を一面側から見た状態を示す平面図である。
【図７】実施の形態２にかかる圧電振動子を用いてなる振動ジャイロの回路構成を示すブロック図である。
【図８】実施の形態３にかかる圧電振動子を一面側から見た状態を示す平面図である。
【図９】実施の形態３にかかる圧電振動子を用いてなる振動ジャイロの回路構成を示すブロック図である。
【図１０】実施の形態４にかかる圧電振動子の構造を示す斜視図である。
【図１１】実施の形態４にかかる圧電振動子を一面側から見た状態を示す平面図である。
【図１２】変形例形態にかかる圧電振動子を一面側から見た状態を示す平面図である。
【図１３】実施の形態５にかかる圧電振動子の構造を示す斜視図である。
【図１４】実施の形態５にかかる圧電振動子を一面側及び他面側から見た状態を示す平面図である。
【符号の説明】
１    圧電振動子
２    振動体
２ａ  振動体の一面
２ｂ  分極反転領域（表面領域の一部）
３    駆動用電極（交差指電極）
４    検出用電極（交差指電極）
１０    振動ジャイロ
２０    ビデオカメラ（電子機器）
Ｘ    振動体の分極方向Ｘ
Ｙ    分極反転方向
【図１】
2004151031.tif 000003
【図２】
2004151031.tif 000004
【図３】
2004151031.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2004151031.tif 000008
【図７】
2004151031.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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