(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部上に並んで配設された略同一の厚みからなる３本の脚を有し、前記３本の脚のうち、一方の端に位置する脚と中央に位置する脚の２本の脚を駆動脚とし、他方の端に位置する脚を検出脚とする振動子を備える振動ジャイロにおいて、
前記検出脚の幅は、前記駆動脚の幅の３／５より小さく、前記検出脚の長さは前記駆動脚の長さよりも長く形成されたことを特徴とする振動ジャイロ。
【請求項２】
基部上に並んで配設された略同一の厚みからなる３本の脚を有し、前記３本の脚のうち、一方の端に位置する脚と中央に位置する脚の２本の脚を駆動脚とし、他方の端に位置する脚を検出脚とする振動子を備える振動ジャイロにおいて、
前記３本の脚のうち、前記検出脚のみ、その先端部の幅がこの先端部を除く部分の幅より大きく形成されるとともに、前記検出脚の前記先端部を除く部分は、その幅が前記駆動脚の幅の３／５より小さく形成されることを特徴とする振動ジャイロ。
【請求項３】
前記検出脚の長さは前記駆動脚の長さ以下であることを特徴とする請求項２に記載の振動ジャイロ。
【請求項４】
前記検出脚の幅は、前記駆動脚の幅に対する比率が０．１を下限とすることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の振動ジャイロ。
【請求項５】
前記駆動脚は、中央の脚と残りの１本の脚とで構成され、これら複数の脚で構成される駆動脚の長さは、略同一であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の振動ジャイロ。
【請求項６】
前記駆動脚を前記振動子の厚み方向に垂直な平面内で面内屈曲振動させ、前記振動子の回転によるコリオリ力により、前記面内屈曲振動が前記振動子に引き起こす前記平面に垂直な面外屈曲振動に伴う、前記検出脚の振動を検出することにより、前記回転の角速度を検出することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の振動ジャイロ。
【請求項７】
前記検出脚の長手方向に直交する断面は、前記駆動脚の厚み方向に垂直な面内方向に面取り部を備えた台形状に形成されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の振動ジャイロ。
【請求項８】
前記検出脚の長手方向に直交する断面は、前記駆動脚の厚み方向に垂直な面内方向に突出部を備えた凸形状に形成されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の振動ジャイロ。
【請求項９】
前記基部と３本の脚が一体であることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の振動ジャイロ。
【請求項１０】
前記振動子は、前記基部に結合し、前記基部及び前記３本の脚をパッケージに取り付けるための支持部を備え、この支持部の少なくとも一部がパッケージに設けられた台座と結合することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の振動ジャイロ。
【請求項１１】
前記基部と前記支持部とは、一体物で構成されることを特徴とする請求項１０に記載の振動ジャイロ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は角速度を検出するために用いられる振動ジャイロに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
家庭用ビデオカメラの手ぶれ防止機構やカーナビゲーションシステムの位置検出機構などに、手ぶれの検出および車体の回転角度を検出するための振動ジャイロが用いられている。
【０００３】
物理法則によれば、角速度Ωで回転する座標系から見て運動する物体にはその相対速度Ｖに比例したコリオリ力Ｆｃが速度と直交する方向に作用し、その大きさと方向は次式で表される。
Ｆｃ＝２ｍＶ×Ω  ・・・・（１）
ここで、ｍはコリオリ力が作用する物体の質量である。
【０００４】
振動ジャイロは振動によって物体の運動を発生させることで、振動方向に直交する方向に作用するコリオリ力を捉えて回転を検出しようとする角速度センサであり、用いられる振動子には音片型、音叉型などの様々な形が提案されている。
【０００５】
このうち、発生させる振動である駆動振動とコリオリ力によって引き起こされる検出振動の双方が、振動子の支持の影響を受けず、ドリフトが少なく、Ｓ／Ｎの良い振動ジャイロとして、図１３に示すように、３本の脚５を有する振動子を用いるものが提案されている（特許文献１）。
【０００６】
この振動子は支持部７と基部３と３本の脚５を有し、基部３と３本の脚５の厚みがすべて略同一であり、３本の脚５が同じ長さで互いに平行に配置されており、両側の２本の脚のうちの一方の脚の幅Ｗ１を中央の脚の幅Ｗ２と略同一にするとともにこれら２本の脚を駆動脚１５として用い、他の１本の脚の幅Ｗ３を他の２本の脚の幅Ｗ１，Ｗ２の略３／５とし、これを検出脚１７とするものである。
【特許文献１】特開２００３−１５６３３７号公報  図１
【０００７】
この振動子の駆動振動は駆動脚１５を脚の並ぶ方向、即ち面内方向に振動させ生じさせる。２本の駆動脚１５は屈曲振動し、互いに近づいたり離れたりを繰り返す、いわゆる音叉型の振動をする。２本の駆動脚１５は面内方向に対して互いに略等しい固有振動周波数を有し、また厚さ、長さ、幅が略同一なので、互いにバランスして支持部７への漏れ振動はほとんど生じない。
【０００８】
また、検出脚１７はその幅Ｗ３が駆動脚１５の幅Ｗ１、Ｗ２の３／５であるので、その固有振動周波数は駆動脚１５の固有振動周波数と大きく異なる。このため、２本の駆動脚１５は駆動脚１５どうしでバランスをとって振動し、検出脚１７はほぼ完全に静止している。
【０００９】
この振動子に回転が加わると、前述した様に、コリオリ力が駆動脚１５の運動方向に垂直に生じる。即ち、２本の駆動脚１５が作る平面に対し垂直方向にコリオリ力が発生し、駆動脚１５はこの平面に対し垂直方向に、換言すれば面外方向に振動を開始する。回転が加わらない時に静止していた検出脚１７はこれとバランスをとる様に、面外方向に振動を開始する（検出振動）。
【００１０】
この検出脚１７の振動の大きさはコリオリ力の大きさに比例する。式（１）を見ればわかる様にコリオリ力の大きさは角速度に比例するので、検出脚１７の振動を検知すれば、角速度を知ることができる。検出脚１７は駆動脚１５の３／５の幅を持つことにより、面外振動においても、２本の駆動脚１５と検出脚１７の運動はバランスし、支持部７への漏れ振動はほとんど生じない。
【００１１】
この振動子を用いた振動ジャイロでは、駆動振動、検出振動の双方共、支持部７への漏れ振動はほとんどないので、駆動振動、検出振動のＱは高く、大きな検出信号Ｓを得ることが出来、また、回転が加わらない時（静止時）には検出脚１７が静止しており、回転が加わった時に始めて面外振動を開始するので、ノイズＮは小さい。結果として高いＳ／Ｎと低ドリフトを実現している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、このような振動子を用いた振動ジャイロにおいても、高精度化が求められており、さらに高いＳ／Ｎが必要であるという課題があった。
【００１３】
そこで、本発明は漏れ振動がなく高いＳ／Ｎが実現できる振動ジャイロを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するために本発明の振動ジャイロは、基部と、駆動電極を有する駆動脚及び検出電極を有する検出脚を備えた３本の脚と、前記基部に結合し、前記基部及び前記３本の脚を外部に取り付けるための支持部と、を備えた振動子を有し、前記３本の脚は略同一の厚みからなり、前記基部は前記３本の脚にそれぞれ結合し、前記３本の脚は互いに平行に配置された振動ジャイロにおいて、前記検出脚の幅は、前記駆動脚の幅の３／５より小さく、前記検出脚の長さは前記駆動脚の長さよりも長く形成されたことを特徴とする。
【００１５】
この構成により、検出脚と駆動脚の運動バランスを良好に保つことができ、基部への漏れ振動を防止することができる。また、従来よりも検出脚に形成した電極の距離が小さくなるので検出脚に加わる振動により電極に誘起される電圧は大きくなり、従って角速度を検出する信号が大きくなって、Ｓ／Ｎが向上するという効果がある。
【００１６】
また、前記駆動脚は、中央の脚と残りの１本の脚とで構成され、これら複数の脚で構成される駆動脚の長さは、略同一であることを特徴とする。
【００１７】
この構成により、駆動振動は駆動脚どうしの振動によりバランスがとれるため、漏れ振動が生じず、また検出脚も静止するので、Ｓ／Ｎが向上するという効果がある。
【００１８】
また、前記駆動脚を前記振動子の厚み方向に垂直な平面内で面内屈曲振動させ、前記振動子の回転によるコリオリ力により、前記面内屈曲振動が前記振動子に引き起こす前記平面に垂直な面外屈曲振動に伴う、前記検出脚の振動を検出することにより、前記回転の角速度を検出することを特徴とする。
【００１９】
この構成により、駆動振動である面内屈曲振動では検出脚が静止しており、回転によるコリオリ力が加わった時にはじめて面外屈曲振動に伴って検出脚は振動を開始するので、Ｓ／Ｎが向上するという効果がある。
【００２０】
また、前記検出脚の長手方向に直交する断面は、前記駆動脚の厚み方向に垂直な面内方
向に面取り部を備えた台形状に形成されることを特徴とする。
【００２１】
この構成により、検出脚の検出電極間の距離が小さくなるので、Ｓ／Ｎが向上する。
【００２２】
また、前記検出脚の長手方向に直交する断面は、前記駆動脚の厚み方向に垂直な面内方向に突出部を備えた凸形状に形成されることを特徴とする。
【００２３】
この構成により、検出脚の検出電極間の距離が小さくなるので、Ｓ／Ｎが向上する。
【００２４】
本発明の振動ジャイロは、前記基部と３本の脚が一体であることを特徴とする。
【００２５】
この構成により、接合部における振動の損出がなくなるためＱ値が向上するので、Ｓ／Ｎが向上するという効果がある。
【００２６】
本発明の振動ジャイロは、前記振動子が圧電単結晶からなることを特徴とする。
【００２７】
この構成により、振動子に高いＱ値を有する圧電単結晶を用いることにより、駆動振動、検出振動のＱ値が向上するので、Ｓ／Ｎが向上するという効果がある。
【００２８】
本発明の振動ジャイロは、前記振動子が基部に結合した支持部を有し、前記支持部の少なくとも一部がパッケージに設けられた台座と結合していることを特徴とする。
【００２９】
この構成により、振動子の駆動振動および検出振動はパッケージへの振動漏れを生じないので、Ｑ値が高くＳ／Ｎの高い振動ジャイロとなるという効果がある。
【００３０】
また、前記基部と前記支持部とは、一体物で構成されることを特徴とする。
【００３１】
この構成により、接合部における振動の損出がなくなるためＱ値が向上するので、Ｓ／Ｎが向上するという効果がある。
【００３２】
上記の課題を解決するために本発明の振動ジャイロは、基部と、駆動電極を有する駆動脚及び検出電極を有する検出脚を備えた３本の脚と、前記基部に結合し、前記基部及び前記３本の脚を外部に取り付けるための支持部と、を備えた振動子を有し、前記３本の脚は略同一の厚みからなり、前記基部は前記３本の脚にそれぞれ結合し、前記３本の脚は互いに平行に配置された振動ジャイロにおいて、前記検出脚は、その先端部の幅がこの先端部を除く部分の幅より大きく形成されるとともに、前記検出脚の前記先端部を除く部分は、その幅が前記駆動脚の幅の３／５より小さく形成されることを特徴とする。
【００３３】
この構成により、検出脚と駆動脚の運動バランスを良好に保つことができ、基部への漏れ振動を防止することができる。
【００３４】
また、前記検出脚の長さは前記駆動脚の長さ以下であることを特徴とする。
【００３５】
この構成により、検出脚と駆動脚の運動バランスを良好に保つことができ、基部への漏れ振動を防止することができるとともに、振動子の全長を短くできるという効果がある。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、面外振動における、検出脚単独の固有振動周波数を駆動脚の固有振動周波数に略一致させることにより、コリオリ力によって引き起こされる面外振動は駆動脚と検出脚との間でバランスするようになるため、支持部への振動漏れがなくなり、面外振
動のＱが向上し、Ｓ／Ｎが向上するという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
（第１の実施の形態）
以下に、本発明の第１の実施の形態に係わる振動ジャイロにつき図面を用いて説明する。本実施形態に係る振動ジャイロは振動子として、図１に示すような振動子１を用いるものである。
【００３８】
図１に示す振動子１は水晶からなるものであり、基部３と基部３から伸びる３本の脚５と、基部３から脚５とは反対方向に伸びる支持部７を有している。水晶は三方晶系に属する異方性の圧電単結晶であり、光軸（Ｚ軸）と電気軸（Ｘ軸）および光軸と電気軸に直交する機械軸（Ｙ軸）を結晶軸として持つ。
【００３９】
脚の並ぶ方向をＸ軸とし、Ｘ軸を回転軸としてＹ軸およびＺ軸の方向から角度θだけ回転した方向をそれぞれＹ´軸、Ｚ´軸とすると、振動子１の脚５の伸びる方向がＹ´軸、厚み方向がＺ´軸である。角度θの大きさは０〜１０度であり、温度特性及び振動の安定性を指標に最適な値に設定される。
【００４０】
便利のために、３本の脚の最も＋Ｘ方向にある脚を第１脚９、中央の脚を第２脚１１、最も−Ｘ方向にある脚を第３脚１３と呼ぶことにする。また、特に断らない限り、Ｘ方向の距離を幅、Ｙ´方向の距離を長さ、Ｚ´方向の距離を厚さと呼ぶことにする。
【００４１】
脚５と基部３および支持部７は一体に形成されており、また、厚さは略同一である。第１脚９の幅Ｗ１と第２脚１１の幅Ｗ２は略同一である。第３脚１３の幅Ｗ３は第１脚９の幅Ｗ１および第２脚１１の幅Ｗ２より細く、第１脚９の幅Ｗ１および第２脚１１の幅Ｗ２の３／５より小さい。また、それぞれの脚の長さは、第１脚９と第２脚１１が略同一であり、第３脚１３はこれより長い。脚の幅、長さをこの様に選んだ理由については後ほど詳しく述べる。
【００４２】
第１脚９と第２脚１１は駆動脚１５であり、ＸＹ´面内において屈曲振動する。これにＹ´軸の回りに回転が加わるとＺ´方向にコリオリ力が発生し、脚５は面外方向に振動を開始する。駆動時における第１脚９と第２脚１１の振動は互いに向きが逆であり、第１脚９が−Ｘ方向に屈曲する際には第２脚１１は＋Ｘ方向に屈曲し、第１脚９が＋Ｘ方向に屈曲する際には、第２脚１１は−Ｘ方向に屈曲する。
【００４３】
このためコリオリ力は第１脚９に＋Ｚ´方向に働く際には第２脚１１には−Ｚ´方向に働き、第１脚９に−Ｚ´方向に働く際には第２脚１１には＋Ｚ´方向に働く、よって基部３には第１脚９と第２脚１１との間を中心とした捻れ振動を生じるが、第３脚１３である検出脚１７はこの動きに呼応して、バランスを採るように面外方向へ振動を開始する。この動きを検知することによって角速度を検出することができる。
【００４４】
図２は振動子１とパッケージ１９との接合の様子と、振動子１の電極構造を示す図である。振動子１は支持部の一部分においてキャビティ２１内に設けられたパッケージ１９の台座２３に接合されている。第１脚９、第２脚１１には駆動のための駆動電極２５が形成されており、第３脚１３には角速度検出のための検出電極２７が形成されている。各電極は基部を介して支持部に導かれ、支持部において金線２９によってパッケージ１９側の端子に電気的に接続されている。
【００４５】
パッケージ１９はセラミックスからなり、各端子はパッケージ１９の内側および外側を通して底面へと導かれており、底面に設けられた図示しないＩＣやチップ部品と電気的に
接続されている。また、キャビティ２１は図示しない蓋体で気密に封止され、場合によってその内部は真空にされたり、一定気圧の不活性ガスが入れられている。
【００４６】
図３は振動子の３本の脚の断面図であり、脚部の電極構造を示す図である。また、図３は回路ブロック図、および配線を示す模式図でもある。第１脚９のＸ軸に垂直な側面にある電極１Ｌ、１Ｒと第２脚１１のＸ軸に平行な面にある電極２Ｕ、２Ｂは互いに結ばれており、同電位となっている。
【００４７】
これらの電極はアンプ３１に接続され、移相回路Ａ３３を通って、第１脚９のＸ軸に平行な面にある電極１Ｕ、１Ｂと第２脚１１のＸ軸に垂直な面にある電極２Ｌ、２Ｒに接続されており、自励発振回路を形成している。
【００４８】
電極１Ｌ、１Ｒ、２Ｕ、２Ｂの方が電極１Ｕ、１Ｂ、２Ｌ、２Ｒより電位が高いと、第１脚９の左半分には−Ｘ方向の電界が印加され、右半分には＋Ｘ方向の電界が印加される。また、第２脚１１の左半分には＋Ｘ方向の電界が印加され、右半分には−Ｘ方向の電界が印加される。
【００４９】
＋Ｘ方向の電圧が印加された時、水晶に伸びの応力が発生し、−Ｘ方向の電界が印加された時、圧縮の応力が発生するとすると、第１脚９においては左半分が縮み、右半分が伸びるので第１脚９は＋Ｘ方向に屈曲し、第２脚１１においては左半分が伸び、右半分が縮むので第２脚１１は−Ｘ方向に屈曲する。
【００５０】
逆に、電極１Ｌ、１Ｒ、２Ｕ、２Ｂの方が電極１Ｕ、１Ｂ、２Ｌ、２Ｒより電位が低いと、上記と逆の電界が加わるので、第１脚９は−Ｘ方向に屈曲し、第２脚１１は＋Ｘ方向に屈曲する。これが交番的に繰り返されるため、第１脚９と第２脚１１はＸＹ´面内において互いに反対方向に屈曲するように振動する。これが駆動振動である。
【００５１】
この際、第１脚９と第２脚１１の幅と長さは等しくバランスがとれているため、駆動振動は第１脚９と第２脚１１における自己完結的な振動となる。また第３脚１３である検出脚は第１脚９、第２脚１１とＸ方向の幅が大きく異なるため、その固有振動周波数は駆動振動の周波数とは大きく異なるので、駆動振動に結合せず静止している。
【００５２】
駆動振動が自励発振している状態で、Ｙ´軸の回りに角速度Ωで回転が加わると、駆動脚である第１脚９、第２脚１１にはコリオリ力が働き、先に述べたように面外振動を開始する。これにバランスをとるように、第３脚１３も面外振動を開始する。
【００５３】
第３脚１３が例えば＋Ｚ´方向に屈曲した時、図３における第３脚１３の上半分は縮み、下半分は伸びるので、上半分には−Ｘ方向の電界が発生し、下半分には＋Ｘ方向の電界が発生する。また逆に、第３脚１３が−Ｚ´方向に屈曲した時には、図３における第３脚１３の上半分は伸び、下半分は縮むので、上半分には＋Ｘ方向の電界が発生し、下半分には−Ｘ方向の電界が発生する。
【００５４】
第３脚１３の電極３ＵＬ、３ＢＲおよび電極３ＵＲ、３ＢＬの間にはこの電界に応じた電圧が発生する。これらの電極は差動バッファ３５に入力され、差動バッファ３５の出力は乗算回路３７に導かれる。一方、先に述べた自励発振回路におけるアンプ３１の出力は移相回路Ｂ３９で約９０度移相され、コンパレータ４１により２値化された後、参照信号として乗算回路３７に導かれ、差動バッファ３５の出力と乗算されて検波が行われる。乗算回路３７の出力は積分回路４３により平滑化され直流出力となる。
【００５５】
以下に、第３脚１３の幅Ｗ３を第１脚９の幅Ｗ１および第２脚１１の幅Ｗ２の３／５よ
り小さくし、第３脚１３の脚の長さを、第１脚９と第２脚１１より長くした理由について述べる。
【００５６】
上記した様に、Ｙ´軸の回りに角速度が加わりコリオリ力が働くと第３脚１３は面外振動を開始し、電極３ＵＬ、３ＢＲおよび電極３ＵＲ、３ＢＬの間にはこれに伴う電圧が発生し、これが検出信号となる。検出信号を大きくしＳ／Ｎを向上するには、電気／機械の変換係数を大きくすれば良い、これには検出振動における検出電極間のＣＩ値（クリスタルインピーダンスまたは等価直列抵抗）を小さくすれば良い。
【００５７】
一般に振動子の等価回路は図４に示す４素子等価回路定数Ｌ，Ｃ１、Ｒ、Ｃ０で表せることが知られている。ＣＩ値はＲに相当する。ＣＩ値と等価回路定数の関係は、ｆを振動子の共振周波数とすれば、
ＣＩ＝１／（Ｃ１・２πｆ・Ｑ）  ・・・・（２）
で表される。従って、Ｑが一定のもとでＣＩ値を下げるためにはＣ１を大きくすれば良い。
【００５８】
図４に示す等価回路からわかるように、Ｃ１は電極間の直列容量であるから、電極間距離を小さくすれば大きくなる。第３脚１３、即ち検出脚にこれを適用すると、脚幅Ｗ３を細くすれば良い。そこで、幾種類かの脚幅を細くした試料を作り実験したところ図５のような結果を得た。横軸は検出脚である第３脚１３の脚幅Ｗ３であり、第１脚９、第２脚１１の脚幅Ｗ１，Ｗ２を１として表している。縦軸は検出電極間のＣ１の大きさを脚幅３／５の時の値を基準値１として表している。
【００５９】
この図から従来の脚幅である３／５に比べて、脚幅Ｗ３を細くすることによってＣ１は大きくなることがわかる。また、細くして行くと脚幅の変化に対するＣ１の変化が大きくなっていくことがわかる。
【００６０】
図６は実験から得られた、一定角速度における検出脚の脚幅Ｗ３と検出信号の大きさとの関係を示した図である。横軸は検出脚である第３脚１３の脚幅Ｗ３であり、第１脚９、第２脚１１の脚幅Ｗ１，Ｗ２を１として表している。縦軸は検出信号の大きさを脚幅３／５の時の値を基準値１として表している。検出信号は脚幅Ｗ３を細くすると大きくなることがわかる。
【００６１】
また、細くして行くと脚幅の変化に対する検出信号の変化が大きくなっていくことがわかる。脚幅は製造精度によってばらつくので、細くし過ぎると検出信号のばらつきが大きくなる。よってこのことから、脚幅には最適値が存在する。製造精度は製造ラインによって異なるものではあるが、概略検出脚の幅Ｗ３は０．１を下限とすることが好ましい。また上限は従来からの改善を図るために３／５とすることが望ましい。
【００６２】
また、検出脚を細くしたことによる検出信号の増加は、検出電極間の距離が小さくなることによってもたらされるので、第３脚１３の長手方向に直交する断面を図７および図８に示す様に台形状や図９および図１０に示す様に凸型にすることによっても検出電極間の距離が小さくなるので、同様の効果を得ることが出来る。
【００６３】
なお、図７に示す第３脚１３の断面は、第１脚９、第２脚１１の厚み方向に垂直な面内方向（Ｘ方向）に面取り部１３ａ、１３ｂ（電極３ＵＲ、３ＢＲが形成された部分）を備えた台形状に形成されている。また、図８に示す第３脚１３の断面は、第１脚９、第２脚１１の厚み方向に垂直な面内方向（Ｘ方向）に面取り部１３ａ、１３ｂ（電極３ＵＬ、３ＢＬが形成された部分）を備えた台形状に形成されている。
【００６４】
図９に示す第３脚１３の断面は、第１脚９、第２脚１１の厚み方向に垂直な面内方向（Ｘ方向）に突出部１３ｃ（電極３ＵＲと３ＢＲの間に形成された部分）を備えた凸形状に形成されている。また、図１０に示す第３脚１３の断面は、第１脚９、第２脚１１の厚み方向に垂直な面内方向（Ｘ方向）に突出部１３ｃ（電極３ＵＬと３ＢＬの間に形成された部分）を備えた凸形状に形成されている。
【００６５】
尚、図７〜１０に示す電極１Ｌ、１Ｒ、２Ｕ、２Ｂ、１Ｕ、１Ｂ、２Ｌ、２Ｒ、３ＵＬ、３ＢＲ、３ＵＲ、３ＢＬは、図３の場合と実質的に同じであるため、説明は省略する。
【００６６】
この様に検出脚である第３脚１３を従来に比して細くすることによって検出信号は大きくなりＳ／Ｎが向上することがわかったが、第３脚１３の長さを第１脚９、第２脚１１と等しくしたまま、第３脚１３の脚幅を細くすると検出振動のＱが低下してしまうことがわかった。
【００６７】
これは細くしたことで、第３脚１３の質量が低下するので、面外振動における第３脚１３の固有振動周波数が大きくなり、第１脚９、第２脚１１の固有振動周波数と離れるため、第１脚９、第２脚１１との結合が不十分となって、第１脚９、第２脚１１の動きに対して十分なバランスが採れなくなり、支持部への振動漏れが生じるためであると理解できる。
【００６８】
振動漏れは、支持方法の変化に対する面外振動の固有振動周波数の変化を指標とすることが出来る。支持部を完全に固定した場合と完全に自由にした場合の周波数差Δｆを実験的に求めることによって、これを評価した。Δｆは約１００ｐｐｍ以下であれば、振動ジャイロとしては良い振動体と言える。
【００６９】
図１１はこの結果の一例であり、第３脚１３の脚幅Ｗ３を第１脚９、第２脚１１の脚幅Ｗ１，Ｗ２の１／３  とした時に、脚長さを変えて実験した結果である。横軸は検出脚である第３脚１３の脚長の増分を第１脚９、第２脚１１の脚長を基準として％で表したものであり、縦軸はΔｆをｐｐｍで表示している。
【００７０】
図１１から解るように、Δｆは脚長を長くすると低下するので、第３脚１３の脚長は第１脚９、第２脚１１の脚長より長くするのが好ましい。またΔｆは、検出脚長増分がある値の時（今の場合約１．２％）に極小となる。検出脚長増分の値としては、この場合、Δｆが１００ｐｐｍ以下となる範囲である０．９％〜１．３５％とするのが好適である。
【００７１】
（第２の実施の形態）
以下に本発明の第２の実施の形態に係わる振動ジャイロについて図面を用いて説明する。本実施形態に係わる振動ジャイロは、図１２に示すような振動子１を用いるものである。図１２に示す振動子１は水晶からなるものであり、第１の実施の形態と同様に基部３と基部３から伸びる3本の脚５と、基部３から脚５とは反対方向に伸びる支持部７を有している。水晶は三方晶系に属する異方性の圧電単結晶であり、光軸（Ｚ軸）と電気軸（Ｘ軸）および光軸と電気軸に直交する機械軸（Ｙ軸）を結晶軸として持つ。
【００７２】
脚の並ぶ方向をＸ軸とし、Ｘ軸を回転軸としてＹ軸およびＺ軸の方向から角度θだけ回転した方向をそれぞれＹ´軸、Ｚ´軸とすると、振動子１の脚５の伸びる方向がＹ´軸、厚み方向がＺ´軸である。角度θの大きさは０〜１０度であり、温度特性及び振動の安定性を指標に最適な値に設定される。
【００７３】
便利のために、第１の実施の形態と同様に３本の脚の最も＋Ｘ方向にある脚を第１脚９、中央の脚を第２脚１１、最も−Ｘ方向にある脚を第３脚１３と呼ぶことにする。また、特に断らない限り、Ｘ方向の距離を幅、Ｙ´方向の距離を長さ、Ｚ´方向の距離を厚さと
呼ぶことにする。
【００７４】
脚５と基部３および支持部７は一体に形成されており、また、厚さは略同一である。第１脚９と第２脚１１は略同一の幅を有している。第３脚１３の幅は脚の根元近傍の幅Ｗ３は第１脚９、第２脚１１の幅Ｗ１，Ｗ２の３／５より細く、また、先端部の幅Ｗ４はこれより太い。それぞれの脚の長さは、第１脚９と第２脚１１、第３脚１３とも略同一である。検出脚である第３脚１３の脚幅をこのようにした理由については後ほど詳しく述べる。
【００７５】
第１脚９と第２脚１１は駆動脚１５であり、ＸＹ´面内において屈曲振動する。これにＹ´軸の回りに回転が加わるとＺ´方向にコリオリ力が発生し、脚５は面外方向に振動を開始する。駆動時における第１脚９と第２脚１１の振動は互いに向きが逆であり、第１脚９が−Ｘ方向に屈曲する際には第２脚１１は＋Ｘ方向に屈曲し、第１脚９が＋Ｘ方向に屈曲する際には、第２脚１１は−Ｘ方向に屈曲する。
【００７６】
このためコリオリ力は第１脚９に＋Ｚ´方向に働く際には第２脚１１には−Ｚ´方向に働き、第１脚９に−Ｚ´方向に働く際には第２脚１１には＋Ｚ´方向に働く、よって基部３には第１脚９と第２脚１１との間を中心とした捻れ振動を生じるが、第３脚１３である検出脚１７はこの動きに呼応して、バランスを採るように面外方向へ振動を開始する。この動きを検知することによって角速度を検出することができる。
【００７７】
以下に、第３脚１３の幅を脚の根元近傍の幅Ｗ３は第１脚９、第２脚１１の幅Ｗ１，Ｗ２の３／５より細く、また、先端部の幅Ｗ４はこれより太くした理由について述べる
【００７８】
第１の実施の形態で述べた様に、脚幅を３／５より細くすることによって、検出電極間のＣＩ値が小さくなり、検出信号が大きくなってＳ／Ｎが向上するという効果が得られるが、検出脚である第３脚１３の全体を細くすると、検出振動のＱが低下するという不具合が生じる。
【００７９】
これは、脚幅を細くしたことによって、第３脚１３の質量が低下するので、面外振動における第３脚１３の固有振動周波数が大きくなり、第１脚９、第２脚１１の固有振動周波数と離れるため、第１脚９、第２脚１１との結合が不十分となって、第１脚９、第２脚１１の動きに対して十分なバランスが採れなくなり、支持部への振動漏れが生じるためであると理解できる。
【００８０】
これを解決する手段として、第１の実施の形態では検出脚である第３脚１３の脚長を長くすることによって固有振動周波数を小さくする手段を示したが、本実施形態では先端部の幅Ｗ４を太くしたことによって先端部に錘を付加した効果によって固有振動周波数を小さくしたものである。これによって、検出振動における支持部への漏れ振動をなくすことができた。
【００８１】
本実施の形態においては、検出脚である第３脚１３の長さを駆動脚である第１脚９、第２脚１１の長さと略同一としたが、第３脚１３の先端部の幅Ｗ４を他の部分（幅Ｗ３）より太くして錘とすることによって、第３脚１３の面外振動における固有振動周波数を第１脚９、第２脚１１の固有振動周波数と略同一とすることが大事なのであって、先端部の幅および長さを変えることによって第３脚１３の長さは第１脚９、第２脚１１より短くしたり、逆に長くしたりすることが出来る。
【００８２】
なお、第１の実施の形態、第２の実施の形態では振動子の材料として水晶を用いた例を示したが、他の圧電単結晶、例えばニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ランガサイトなどを用いたり、ＰＺＴなどの圧電セラミックスを用いても同様の効果があることは明白
である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の第1の実施の形態における振動ジャイロの振動子を示す図である。
【図２】本発明の振動ジャイロの振動子とパッケージとの接合の様子および該振動子の電極構造を示す図である。
【図３】本発明の振動ジャイロに用いられる振動子の脚断面の電極構造、および回路ブロック図を示す図である。
【図４】一般の振動子の等価回路を表す図である。
【図５】実験結果を示す図であり、検出脚幅とＣ１との関係を示す図である。
【図６】実験結果を示す図であり、検出脚幅と検出信号との関係を示す図である。
【図７】本発明の振動ジャイロの振動子の脚断面を示す図であり、検出脚断面が台形である例を示す図である。
【図８】本発明の振動ジャイロの振動子の脚断面を示す図であり、検出脚断面が台形である他の例を示す図である。
【図９】本発明の振動ジャイロの振動子の脚断面を示す図であり、検出脚断面が凸形である例を示す図である。
【図１０】本発明の振動ジャイロの振動子の脚断面を示す図であり、検出脚断面が凸形である他の例を示す図である。
【図１１】実験結果を示す図であり、検出脚長増分とΔｆとの関係を示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態における振動ジャイロの振動子を示す図である。
【図１３】従来の振動ジャイロの振動子を示す図である。
【符号の説明】
【００８４】
１  振動子
３  基部
５  脚
７  支持部
９  第１脚
１１  第２脚
１３  第３脚
１５  駆動脚
１７  検出脚
１９  パッケージ
２１  キャビティ
２３  台座
２５  駆動電極
２７  検出電極
２９  金線
３１  アンプ
３３  移相回路Ａ
３５  差動バッファ
３７  乗算回路
３９  移相回路Ｂ
４１  コンパレータ
４３  積分回路
【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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【図６】
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【図７】
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【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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