(57)【要約】【課題】分極反転層を形成することなく、振動子単体で屈曲振動を励振することを可能にして、構造が簡単で、かつ製作が容易な圧電振動ジャイロ用振動子を提供すること。【解決手段】圧電振動体１０の屈曲振動を利用した圧電振動ジャイロ用振動子１００において、前記圧電振動体１０は、厚さ、幅、及び長さを定められた直方体形状をなし、前記厚さ方向に分極され、前記厚さ方向の表裏面のそれぞれには前記幅方向に２分割された駆動用電極２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが備えられ、且つ前記厚さ方向の表裏面、及び幅方向の表裏面からなる４つの面のそれぞれには１つずつの検出用電極３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄが備えられている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動体の屈曲振動を利用した圧電振動ジャイロ用振動子において、前記圧電振動体は、厚さ、幅、及び長さを定められた直方体形状をなし、前記厚さ方向に分極され、前記厚さ方向の表裏面のそれぞれには前記幅方向に２分割された駆動用電極が備えられ、且つ前記厚さ方向の表裏面、及び幅方向の表裏面からなる４つの面のそれぞれには１つずつの検出用電極が備えられていることを特徴とする圧電振動ジャイロ用振動子。
【請求項２】
前記駆動用電極及び検出用電極は、それぞれ屈曲振動のノード間あるいはノード近傍に形成され、前記駆動用電極と検出用電極とは、互いに独立して、前記長さ方向において隔てられた位置に形成されていることを特徴とする請求項１記載の圧電振動ジャイロ用振動子。
【請求項３】
圧電振動体の屈曲振動を利用した圧電振動ジャイロ用振動子において、前記圧電振動体は、厚さ、幅、及び長さを定められた直方体形状をなし、前記厚さ方向に分極され、前記幅方向の表裏面のそれぞれには前記厚さ方向に２分割された駆動用電極が備えられ、且つ前記厚さ方向の表裏面、及び幅方向の表裏面からなる４つの面のそれぞれには１つずつの検出用電極が備えられていることを特徴とする圧電振動ジャイロ用振動子。
【請求項４】
前記駆動用電極及び検出用電極は、それぞれ、屈曲振動のノード間あるいはノード近傍に形成され、前記駆動用電極と検出用電極とは、互いに独立して、前記長さ方向に隔てられた位置に形成されていることを特徴とする請求項３記載の圧電振動ジャイロ用振動子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、屈曲振動モードを利用した圧電振動子に係り、特に、回転角速度を検出するのに好適な圧電振動ジャイロ用振動子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧電振動ジャイロは、自動車の姿勢制御、カーナビゲーションシステム、あるいはビデオカメラの手ぶれ補正等における回転角速度を検出するために使用される。代表的な振動ジャイロとして、屈曲振動を利用する音片型の振動ジャイロがある。音片型の振動ジャイロには、例えば特開平０９−３２５０３０号公報に示されているように、材料に圧電単結晶体を使用し、分極反転層を設けた振動子に電極を形成し、屈曲振動を得るものがある。
【０００３】
図６（ａ）に、従来の圧電単結晶を使用した圧電振動ジャイロ用振動子の斜視図を、図６（ｂ）に、その断面図を示す。厚さ方向の表裏面に電極が形成されており、表面には、幅方向の中央で２分割された電極１２ａが形成され、裏面には全域に電極１２ｂが形成されている。
【０００４】
この図６の、表面の電極１２ａの片側と１２ｂの電極に電圧を印加すると、単結晶層１１ａ、１１ｂに相反する向きの分極処理が施されているため、厚さ方向の振動が励振される。
【０００５】
また、長さ方向の軸を中心に回転が加わったときにコリオリ力により発生する幅方向の電界の変化を２つの電極１２ａで検出することにより、圧電振動ジャイロ用振動子を構成している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の圧電振動ジャイロ用振動子は、分極反転層を使用した振動子を用いており、その際、材料が圧電単結晶体であれば、分極反転層を作り上げる工程が必要になり、工数が増えてコストの削減を妨げていた。
【０００７】
本発明は、前記問題点を解決し、分極反転層を形成することなく、振動子単体で屈曲振動を励振することを可能にして、構造が簡単で、かつ製作が容易な圧電振動ジャイロ用振動子を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、圧電振動体の屈曲振動を利用した圧電振動ジャイロ用振動子において、前記圧電振動体は、厚さ、幅、及び長さを定められた直方体形状をなし、前記厚さ方向に分極され、前記厚さ方向の表裏面のそれぞれには前記幅方向に２分割された駆動用電極が備えられ、且つ前記厚さ方向の表裏面、及び幅方向の表裏面からなる４つの面のそれぞれには１つずつの検出用電極が備えられていることを特徴とする圧電振動ジャイロ用振動子が得られる。
【０００９】
また、本発明によれば、圧電振動体の屈曲振動を利用した圧電振動ジャイロ用振動子において、前記圧電振動体は、厚さ、幅、及び長さを定められた直方体形状をなし、前記厚さ方向に分極され、前記幅方向の表裏面のそれぞれには前記厚さ方向に２分割された駆動用電極が備えられ、且つ前記厚さ方向の表裏面、及び幅方向の表裏面からなる４つの面のそれぞれには１つずつの検出用電極が備えられていることを特徴とする圧電振動ジャイロ用振動子が得られる。
【００１０】
また、前記駆動用電極及び検出用電極は、それぞれ、屈曲振動のノード間あるいはノード近傍に形成され、前記駆動用電極と検出用電極とは、互いに独立して、前記長さ方向に隔てられた位置に形成されていることを特徴とする圧電振動ジャイロ用振動子が得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００１２】
（実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態１における圧電振動ジャイロ用振動子の電極構成を示す図である。図１（ａ）はその斜視図、図１（ｂ）は駆動用電極部の断面図、図１（ｃ）は検出用電極部の断面図である。
【００１３】
図１（ａ）に示すように、圧電振動ジャイロ用振動子は、直方体形状を有している。また、本実施の形態１では、圧電振動体１０として、水晶を用いたが、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３等の圧電単結晶や圧電セラミクス磁器を用いても構わない。
【００１４】
厚さ方向の表裏面に駆動用電極が２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの合計４つ形成され、また、厚さ方向の表裏面及び幅方向の表裏面のそれぞれに検出用電極が３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄの合計４つ形成されている。
【００１５】
本実施の形態１は、単一分極が厚さ方向に形成され、駆動用電極が厚さ方向の表裏面に形成されている場合であるが、駆動用電極が幅方向の表裏面に形成されていても構わない。その様な形態については、他の実施の形態で説明する。
【００１６】
図１に示すように、４つの駆動用電極と４つの検出用電極は、圧電振動ジャイロ用振動子１００の屈曲振動のノード間又はノード近傍に配置されており、また、独立して、すなわち互いに他の電極を共有することなく、長さ方向に隔てられた位置に形成されている。
【００１７】
この電極構成により、駆動用電極２０ａと２０ｂの間、及び駆動用電極２０ｄと２０ｃの間に、逆位相の電圧を印加することにより、厚さ方向の表裏面の例えば表面が伸張したときに裏面が収縮するような、厚さ方向の屈曲振動を励振する。そして、コリオリ力で励振されて発生した電界の変化を、検出用電極で検出することにより、圧電振動ジャイロ用振動子を構成する。
【００１８】
図２に、駆動側のインピーダンス特性の波形を、図３に、検出側のインピーダンス特性の波形を示す。また、表１に、振動子定数を示す。このとき、駆動側のインピーダンスは、駆動用電極２０ａ及び２０ｃと駆動用電極２０ｂ及び２０ｄとの間に電圧を印加して測定した。また、検出側のインピーダンスは、検出用電極３０ａ及び３０ｃと検出用電極３０ｂ及び３０ｄとの間に電圧を印加して測定した。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
図２、図３及び表１より、駆動側と検出側の屈曲振動が確認でき、本発明の振動子は、圧電振動ジャイロ用振動子として、動作可能であることが分かる。
【００２１】
（実施の形態２）別の実施の形態２における圧電振動ジャイロ用振動子の電極構成を図４に示す。図４（ａ）は斜視図、図４（ｂ）は駆動用電極部の断面図である。
【００２２】
同図は、単一分極が厚さ方向に形成されており、駆動用電極２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄが幅方向の表裏面に形成されている場合を示している。また、検出用電極３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄについては実施の形態１と同様である。この形態においても、屈曲振動を励振して、圧電振動ジャイロ用振動子としての動作が可能である。
【００２３】
（実施の形態３）更に、別の実施の形態３における圧電振動ジャイロ用振動子の電極構成を図５に示す。図５（ａ）はその斜視図、図５（ｂ）はその駆動用電極部の断面図である。
【００２４】
同図は、図１の例と図４の例を組み合わせた形態を示し、単一分極が厚さ方向に生成され、駆動用電極２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが厚さ方向の表裏面に形成され、他の駆動用電極２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄが幅方向の表裏面のそれぞれに形成されている場合である。また、検出用電極３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄについては実施の形態１又は２と同様である。
【００２５】
この形態においても、屈曲振動を励振して、圧電振動ジャイロ用振動子としの動作が可能である。
【００２６】
その際、２０ａと２１ａ、２０ｂと２１ｂ、２０ｃと２１ｃ、そして、２０ｄと２１ｄは、それぞれ短絡されていても構わない。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、直方体形状の屈曲振動子を用いるので、構造が非常に簡単である。また、分極方向が単一の振動子を使用するので、分極反転処理等を施す必要がなく、振動子を製作するまでの工数が削減できるので、安価な圧電振動ジャイロ用振動子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の圧電振動ジャイロ用振動子の電極構成を示す図。図１（ａ）はその斜視図、図１（ｂ）はその駆動用電極部の断面図、図１（ｃ）はその検出用電極部の断面図。
【図２】実施の形態１の圧電振動ジャイロ用振動子における駆動側のインピーダンス特性を示す図。
【図３】実施の形態１の圧電振動ジャイロ用振動子における検出側のインピーダンス特性を示す図。
【図４】実施の形態２の圧電振動ジャイロ用振動子の電極構成を示す図。図４（ａ）はその斜視図、図４（ｂ）はその駆動用電極部の断面図。
【図５】実施の形態３の圧電振動ジャイロ用振動子の電極構成を示す図。図５（ａ）はその斜視図、図２（ｂ）はその駆動用電極部の断面図。
【図６】従来の圧電振動ジャイロ用振動子を示す図。図６（ａ）はその斜視図、図６（ｂ）はその断面図。
【符号の説明】
１０　　圧電振動体
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ　　駆動用電極
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ　　検出用電極
１００　　圧電振動ジャイロ用振動子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004020526.tif 000007
【図５】
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【図６】
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