JP2000310534A - 角速度センサ - Google Patents
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- JP2000310534A JP2000310534A JP11121884A JP12188499A JP2000310534A JP 2000310534 A JP2000310534 A JP 2000310534A JP 11121884 A JP11121884 A JP 11121884A JP 12188499 A JP12188499 A JP 12188499A JP 2000310534 A JP2000310534 A JP 2000310534A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 角速度の検出感度を低下することなく小型化
を実現した角速度センサを提供することにある。 【構成】 目的を達成すめために、励振電極に交流電圧
を印加すると、第１の枝部がねじれ振動し、この振動に
よって第１の枝部に連なる一対の枝部が、Ｚ−Ｘ平面に
平行に反復移動する。この状態で、Ｘ軸の回りに回転角
速度が作用すると、コリオリの力がＹ軸方向に働き、そ
の結果 一対の枝部がＹ軸方向成分をもって振動し、こ
の振動によって生ずる電荷が検出電極より取り出され、
この取り出された電荷量に基づいてＸ軸の回りに作用す
る回転角速度の大きさが検出できる角速度センサを構成
することが可能となる。なお、励振電極および検出電極
を隔離（同一枝部上に配置しない）することで、小型化
しても角速度の検出感度を効率取り出すことが可能とな
り課題を解決するものである。
を実現した角速度センサを提供することにある。 【構成】 目的を達成すめために、励振電極に交流電圧
を印加すると、第１の枝部がねじれ振動し、この振動に
よって第１の枝部に連なる一対の枝部が、Ｚ−Ｘ平面に
平行に反復移動する。この状態で、Ｘ軸の回りに回転角
速度が作用すると、コリオリの力がＹ軸方向に働き、そ
の結果 一対の枝部がＹ軸方向成分をもって振動し、こ
の振動によって生ずる電荷が検出電極より取り出され、
この取り出された電荷量に基づいてＸ軸の回りに作用す
る回転角速度の大きさが検出できる角速度センサを構成
することが可能となる。なお、励振電極および検出電極
を隔離（同一枝部上に配置しない）することで、小型化
しても角速度の検出感度を効率取り出すことが可能とな
り課題を解決するものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】水晶圧電体を用いた振動子で
Ｙ軸回りにねじれ振動する励振運動を、直交座標のＺ−
Ｘ平面に平行に振動する振動子の枝部の屈曲振動に変換
して、Ｘ軸回りの回転により発生するコリオリの力によ
り誘発するＸ−Ｙ平面方向成分を検出することで、回転
角速度を検出する角速度センサに関するものである。
Ｙ軸回りにねじれ振動する励振運動を、直交座標のＺ−
Ｘ平面に平行に振動する振動子の枝部の屈曲振動に変換
して、Ｘ軸回りの回転により発生するコリオリの力によ
り誘発するＸ−Ｙ平面方向成分を検出することで、回転
角速度を検出する角速度センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】所定方向に沿って振動している振動子、
例えば直交座標軸平面（Ｚ−Ｘ平面）に平行でＸ軸対称
に振動している振動子がＸ軸の回りに回転すると、振動
子のＹ軸方向にコリオリの力が生じる。このコリオリの
力は角速度の大きさに比例して定まることから、コリオ
リの力を振動子の撓み変位量として間接的に、圧電素子
の圧電効果、容量変化などで直接的に測定すれば、振動
子のＸ軸の回りに作用した回転角速度の大きさを求める
ことができる。なお、Ｚ軸回りに回転する場合の角速度
を検出することも可能であるが、振動姿態が同相モード
となり好ましくない。
例えば直交座標軸平面（Ｚ−Ｘ平面）に平行でＸ軸対称
に振動している振動子がＸ軸の回りに回転すると、振動
子のＹ軸方向にコリオリの力が生じる。このコリオリの
力は角速度の大きさに比例して定まることから、コリオ
リの力を振動子の撓み変位量として間接的に、圧電素子
の圧電効果、容量変化などで直接的に測定すれば、振動
子のＸ軸の回りに作用した回転角速度の大きさを求める
ことができる。なお、Ｚ軸回りに回転する場合の角速度
を検出することも可能であるが、振動姿態が同相モード
となり好ましくない。
【０００３】このため、振動する振動子を角速度検出素
子として車両や航空機等に搭載し、その走行或いは飛行
軌跡を記録したり旋回時に発生するヨーレイトを検出す
ることが行われている。また、この角速度検出素子をロ
ボットに搭載して、その姿勢制御等にも応用されてい
る。
子として車両や航空機等に搭載し、その走行或いは飛行
軌跡を記録したり旋回時に発生するヨーレイトを検出す
ることが行われている。また、この角速度検出素子をロ
ボットに搭載して、その姿勢制御等にも応用されてい
る。
【０００４】図６は従来の角速度センサの要部を示す正
面図である。従来の角速度センサは図６に示すように、
音叉型形状を成しており一般的には振動子枝部が所定一
方向に振動しているとき、角速度センサをＹ軸回りに回
転させた場合、所定一方向と垂直方向に生じるコリオリ
の力を検出することで角速度センサのＹ軸の回りに作用
した回転角速度の大きさを求めることができる。
面図である。従来の角速度センサは図６に示すように、
音叉型形状を成しており一般的には振動子枝部が所定一
方向に振動しているとき、角速度センサをＹ軸回りに回
転させた場合、所定一方向と垂直方向に生じるコリオリ
の力を検出することで角速度センサのＹ軸の回りに作用
した回転角速度の大きさを求めることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、センサ
素子の小型化を考えるとき、従来法では形状が大きく同
一枝上に励振電極と検出電極、あるいは、それぞれの電
極を別々に枝部に形成しセンサを構成しているが、表面
積（枝面）が小さくなると製造技術的に困難だったり、
特に検出電極面積が必然的に小さくなり角速度の検出感
度が低下する。
素子の小型化を考えるとき、従来法では形状が大きく同
一枝上に励振電極と検出電極、あるいは、それぞれの電
極を別々に枝部に形成しセンサを構成しているが、表面
積（枝面）が小さくなると製造技術的に困難だったり、
特に検出電極面積が必然的に小さくなり角速度の検出感
度が低下する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この問題を解決するた
め、励振電極と検出電極の部位を分離して少なくとも検
出側電極位置がコリオリの力により誘発する振動歪みが
最も最大となる有効部分に確実に形成でき、感度低下を
防止するとともに２電極（励振電極と検出電極）間の距
離遠隔化により、信号のクロストークによるノイズ対策
を可能にするものである。
め、励振電極と検出電極の部位を分離して少なくとも検
出側電極位置がコリオリの力により誘発する振動歪みが
最も最大となる有効部分に確実に形成でき、感度低下を
防止するとともに２電極（励振電極と検出電極）間の距
離遠隔化により、信号のクロストークによるノイズ対策
を可能にするものである。
【０００７】要するに、Ｙ軸方向に延びる第１の枝部
と、前記第１の枝部の＋Ｘ面から６０度の傾きを持って
＋Ｘ軸方向に延びる第２の枝部と、前記第２の枝部にＸ
軸対称に配置された第３の一対の枝部とを備えた水晶振
動子素子と、前記第１の枝部の枝面に形成された励振電
極により、交流電圧の印加を受けて前記第１の枝部をＹ
軸回りにねじれ振動で励振させ、この励振された振動運
動によって前記第２と第３の枝部をＺ−Ｘ平面に平行な
振幅をもって振動させ、前記第２と第３の枝部の根元部
の６０度の傾きを持たせた枝面に形成された検出電極に
より、前記第２の枝部と第３の枝部がＺ−Ｘ平面に平行
に反復振動しているとき、前記水晶振動子素子がＸ軸の
回りに回転した場合、前記第２の枝部と、第３の枝部に
働くコリオリの力により発生するＺ−Ｘ平面に垂直方向
の振動成分による屈曲振動によって生ずる電荷を取り出
す検出電極とを備えたことを特徴とする角速度センサで
ある。
と、前記第１の枝部の＋Ｘ面から６０度の傾きを持って
＋Ｘ軸方向に延びる第２の枝部と、前記第２の枝部にＸ
軸対称に配置された第３の一対の枝部とを備えた水晶振
動子素子と、前記第１の枝部の枝面に形成された励振電
極により、交流電圧の印加を受けて前記第１の枝部をＹ
軸回りにねじれ振動で励振させ、この励振された振動運
動によって前記第２と第３の枝部をＺ−Ｘ平面に平行な
振幅をもって振動させ、前記第２と第３の枝部の根元部
の６０度の傾きを持たせた枝面に形成された検出電極に
より、前記第２の枝部と第３の枝部がＺ−Ｘ平面に平行
に反復振動しているとき、前記水晶振動子素子がＸ軸の
回りに回転した場合、前記第２の枝部と、第３の枝部に
働くコリオリの力により発生するＺ−Ｘ平面に垂直方向
の振動成分による屈曲振動によって生ずる電荷を取り出
す検出電極とを備えたことを特徴とする角速度センサで
ある。
【０００８】要するに、この発明によれば、励振電極に
交流電圧を印加すると、第１の枝部がねじれ振動し、こ
の振動によって第１の枝部に連なる第２と第３の枝部が
Ｚ−Ｘ平面に平行に往復移動する。この状態で、Ｘ軸の
回りに回転角速度が作用すると、コリオリの力がＸ軸と
直交するＹ軸方向に働き、その結果 第２の枝部と第３
の枝部がＹ軸方向成分をもって振動し、この振動によっ
て生ずる電荷が検出電極より取り出され、この取り出さ
れた電荷量に基づいてＸ軸の回りに作用する回転角速度
の大きさが検出される。
交流電圧を印加すると、第１の枝部がねじれ振動し、こ
の振動によって第１の枝部に連なる第２と第３の枝部が
Ｚ−Ｘ平面に平行に往復移動する。この状態で、Ｘ軸の
回りに回転角速度が作用すると、コリオリの力がＸ軸と
直交するＹ軸方向に働き、その結果 第２の枝部と第３
の枝部がＹ軸方向成分をもって振動し、この振動によっ
て生ずる電荷が検出電極より取り出され、この取り出さ
れた電荷量に基づいてＸ軸の回りに作用する回転角速度
の大きさが検出される。
【０００９】また、請求項２の記載にもあるように、検
出電極を形成する第２と第３の一対の枝部とが、第１の
枝部を挟んで反対側にも第４の枝部と第５の枝部の一対
の枝部を形成することで、検出電極の電極面積（電極
数）を増やすことにより、コリオリの力によるＹ軸方向
の振動成分により発生する電荷量を増大することで、角
速度センサ自体の検出感度を改善することもできる。な
お、前記第２の枝部と前記第３の枝部あるいは、前記第
４の枝部と前記第５の枝部それぞれの対の枝は、第１の
枝部のねじれ振動における支点（第１の枝部の重心の位
置：ノード部）を中心に等距離で、かつ、反対方向の位
置関係にあることを特徴とする角速度センサである。
出電極を形成する第２と第３の一対の枝部とが、第１の
枝部を挟んで反対側にも第４の枝部と第５の枝部の一対
の枝部を形成することで、検出電極の電極面積（電極
数）を増やすことにより、コリオリの力によるＹ軸方向
の振動成分により発生する電荷量を増大することで、角
速度センサ自体の検出感度を改善することもできる。な
お、前記第２の枝部と前記第３の枝部あるいは、前記第
４の枝部と前記第５の枝部それぞれの対の枝は、第１の
枝部のねじれ振動における支点（第１の枝部の重心の位
置：ノード部）を中心に等距離で、かつ、反対方向の位
置関係にあることを特徴とする角速度センサである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に従ってこの発明
の実施例を説明する。なお、各図において同一の符号は
同様の対象を示すものとする。図１は本発明の斜視図で
ある。図１においてＡは水晶振動子素子、水晶振動子素
子Ａは第１の枝部Ａ１と第２の枝部Ａ２と第３の枝部Ａ
３とからなる。第１の枝部Ａ１と、前記第１の枝部根元
に６０度の傾きを持たせて＋Ｘ軸方向に延びる第２の枝
部Ａ２と、Ｘ軸に線対称の位置関係に前記第１の枝部根
元に６０度の傾きを持たせて＋Ｘ軸方向に延びる第３の
枝部Ａ３とを一体に、フォトリソ法を用いたエッチング
プロセスで形成させている。
の実施例を説明する。なお、各図において同一の符号は
同様の対象を示すものとする。図１は本発明の斜視図で
ある。図１においてＡは水晶振動子素子、水晶振動子素
子Ａは第１の枝部Ａ１と第２の枝部Ａ２と第３の枝部Ａ
３とからなる。第１の枝部Ａ１と、前記第１の枝部根元
に６０度の傾きを持たせて＋Ｘ軸方向に延びる第２の枝
部Ａ２と、Ｘ軸に線対称の位置関係に前記第１の枝部根
元に６０度の傾きを持たせて＋Ｘ軸方向に延びる第３の
枝部Ａ３とを一体に、フォトリソ法を用いたエッチング
プロセスで形成させている。
【００１１】この水晶振動子素子Ａにおいて、第１の枝
部Ａ１の長平方向に平行な方向をＹ軸方向、第２の枝部
Ａ２と第３の枝部Ａ３の長手方向に平行な方向を＋Ｘ軸
方向、Ｘ−Ｙ平面と直交する方向と平行な方向をＺ軸方
向とする。なお、図２のように、＋Ｘ軸方向に平行に延
びた（一対の）第２の枝部Ａ２および第３の枝部Ａ３に
対し、枝部Ａ１の−Ｘ軸方向に配置した一対の枝部とし
て、第４の枝部Ａ４および第５の枝部Ａ５を形成し、そ
れぞれに検出電極を配置すると更にコリオリの力を検出
する性能を向上することができる。
部Ａ１の長平方向に平行な方向をＹ軸方向、第２の枝部
Ａ２と第３の枝部Ａ３の長手方向に平行な方向を＋Ｘ軸
方向、Ｘ−Ｙ平面と直交する方向と平行な方向をＺ軸方
向とする。なお、図２のように、＋Ｘ軸方向に平行に延
びた（一対の）第２の枝部Ａ２および第３の枝部Ａ３に
対し、枝部Ａ１の−Ｘ軸方向に配置した一対の枝部とし
て、第４の枝部Ａ４および第５の枝部Ａ５を形成し、そ
れぞれに検出電極を配置すると更にコリオリの力を検出
する性能を向上することができる。
【００１２】上記のことは図４に示すように、一対の枝
部（第２の枝部Ａ２および第３の枝部Ａ３あるいは、第
４の枝部Ａ４および第５の枝部Ａ５）の第１の枝部Ａ１
根元部からの６０度の開きを内／外にした組合せでも同
様の検出効果を得ることができるのは言うまでもなく、
第１の枝部のねじれ振動における支点Ｏ（第１の枝部の
重心の位置：ノード部）から枝部Ａ２の根元部までの距
離（ａ２）と、支点Ｏから枝部Ａ３の根元部までの距離
（ａ３）はａ２＝ａ３の関係であり、同様に支点Ｏから
枝部Ａ４の根元部までの距離（ａ４）と、支点Ｏから枝
部Ａ５の根元部までの距離（ａ５）についてもａ４＝ａ
５の関係にある。しかしここで、必ずしもａ１＝ａ４で
ある必要はない。
部（第２の枝部Ａ２および第３の枝部Ａ３あるいは、第
４の枝部Ａ４および第５の枝部Ａ５）の第１の枝部Ａ１
根元部からの６０度の開きを内／外にした組合せでも同
様の検出効果を得ることができるのは言うまでもなく、
第１の枝部のねじれ振動における支点Ｏ（第１の枝部の
重心の位置：ノード部）から枝部Ａ２の根元部までの距
離（ａ２）と、支点Ｏから枝部Ａ３の根元部までの距離
（ａ３）はａ２＝ａ３の関係であり、同様に支点Ｏから
枝部Ａ４の根元部までの距離（ａ４）と、支点Ｏから枝
部Ａ５の根元部までの距離（ａ５）についてもａ４＝ａ
５の関係にある。しかしここで、必ずしもａ１＝ａ４で
ある必要はない。
【００１３】上述する第１の枝部のねじれ振動における
支点Ｏ（第１の枝部の重心の位置：ノード部）から枝部
Ａ２の根元部までの距離（ａ２）と、支点Ｏから枝部Ａ
３の根元部までの距離（ａ３）はａ２＝ａ３の関係にあ
ることは図１に示す本実施例のセンサ構造についても同
様であることを付け加えておく。
支点Ｏ（第１の枝部の重心の位置：ノード部）から枝部
Ａ２の根元部までの距離（ａ２）と、支点Ｏから枝部Ａ
３の根元部までの距離（ａ３）はａ２＝ａ３の関係にあ
ることは図１に示す本実施例のセンサ構造についても同
様であることを付け加えておく。
【００１４】このように構成された水晶振動子素子Ａに
対して、図３（ａ）の第１の枝部Ａ１に注目した平面図
に示すように、枝部Ａ１のＺ軸方向に対向する枝面Ａ１
１およびＡ１２と、枝部Ａ１のＸ軸方向に対向する枝面
Ａ１３およびＡ１４に励振電極Ｅ１を形成する。また、
図３（ｂ）の第２の枝部Ａ２（第３の枝部Ａ３について
は枝部Ａ２と線対称の位置関係）に注目した平面図に示
すように、第２の枝部Ａ２の根元付近６０度に傾いた部
分の枝面Ａ２１、Ａ２２、Ａ２３、Ａ２４に検出電極Ｅ
２を形成する。
対して、図３（ａ）の第１の枝部Ａ１に注目した平面図
に示すように、枝部Ａ１のＺ軸方向に対向する枝面Ａ１
１およびＡ１２と、枝部Ａ１のＸ軸方向に対向する枝面
Ａ１３およびＡ１４に励振電極Ｅ１を形成する。また、
図３（ｂ）の第２の枝部Ａ２（第３の枝部Ａ３について
は枝部Ａ２と線対称の位置関係）に注目した平面図に示
すように、第２の枝部Ａ２の根元付近６０度に傾いた部
分の枝面Ａ２１、Ａ２２、Ａ２３、Ａ２４に検出電極Ｅ
２を形成する。
【００１５】そして、第１の枝部Ａ１に形成された励振
電極Ｅ１へ交流電圧（励振振動信号）を印加し、第１の
枝部Ａ１をねじれ振動させる。この励振された振動によ
って第２の枝部Ａ２と第３の枝部Ａ３がＺ−Ｘ平面に平
行な振幅をもって屈曲振動しながら反復移動する。な
お、励振電極Ｅ１は枝部Ａ１のＺ軸方向に対向する枝面
Ａ１１およびＡ１２と、枝部Ａ１のＸ軸方向に対向する
枝面Ａ１３およびＡ１４に配置した方が励振効果は大き
いものの図５に示すように、枝部Ａ１のＺ軸方向に対向
する枝面Ａ１１とＡ１２に配置しても第１の枝部Ａ１を
ねじれ振動させることもできる。
電極Ｅ１へ交流電圧（励振振動信号）を印加し、第１の
枝部Ａ１をねじれ振動させる。この励振された振動によ
って第２の枝部Ａ２と第３の枝部Ａ３がＺ−Ｘ平面に平
行な振幅をもって屈曲振動しながら反復移動する。な
お、励振電極Ｅ１は枝部Ａ１のＺ軸方向に対向する枝面
Ａ１１およびＡ１２と、枝部Ａ１のＸ軸方向に対向する
枝面Ａ１３およびＡ１４に配置した方が励振効果は大き
いものの図５に示すように、枝部Ａ１のＺ軸方向に対向
する枝面Ａ１１とＡ１２に配置しても第１の枝部Ａ１を
ねじれ振動させることもできる。
【００１６】ここで、水晶振動子素子ＡがＸ軸の回りに
回転すると、コリオリの力により水晶振動子素子ＡにＹ
軸方向の振動成分が生じ、第２の枝部Ａ２および第３の
枝部Ａ３がＹ軸方向成分をもって屈曲振動する。このＹ
軸方向成分による屈曲振動により、第２の枝部Ａ２およ
び第３の枝部Ａ３に回転角速度に比例した大きさで、か
つ回転方向により位相が変動した形で電荷が発生するた
めに、検出電極Ｅ２からコリオリの力に応じた電圧信号
が得られる。この電圧信号の大きさによって、Ｘ軸の回
りに作用する回転角速度の大きさを知ることができる。
また、この電圧信号の波形と励振振動信号の波形とを位
相比較することにより、その位相の進み遅れで回転角速
度の方向を知ることができる。
回転すると、コリオリの力により水晶振動子素子ＡにＹ
軸方向の振動成分が生じ、第２の枝部Ａ２および第３の
枝部Ａ３がＹ軸方向成分をもって屈曲振動する。このＹ
軸方向成分による屈曲振動により、第２の枝部Ａ２およ
び第３の枝部Ａ３に回転角速度に比例した大きさで、か
つ回転方向により位相が変動した形で電荷が発生するた
めに、検出電極Ｅ２からコリオリの力に応じた電圧信号
が得られる。この電圧信号の大きさによって、Ｘ軸の回
りに作用する回転角速度の大きさを知ることができる。
また、この電圧信号の波形と励振振動信号の波形とを位
相比較することにより、その位相の進み遅れで回転角速
度の方向を知ることができる。
【００１７】なお、本願発明の特徴である圧電体のＹ軸
方向に延びる第１の枝部と、前記第１の枝部Ａ１根元に
６０度の傾きを持たせてＸ軸方向に延びる一対の枝（第
１の枝部根元に６０度の傾きを持たせて＋Ｘ軸方向に延
びる第２の枝部と、前記第２の枝部とＸ軸に線対称に前
記第１の枝部から＋Ｘ軸方向に６０度の傾きを持たせて
延びる第３の枝部）を持つ水晶振動子素子Ａにおける
「根元に６０度の傾き」は、センサ素子材料である水晶
が三方晶系の結晶であり、結晶学的な見方をしたとき、
水晶のＺ軸に垂直な面（Ｚ面：これは形状上のＺ面と一
致）を上から見たとき、上記Ｘ軸は１２０度で３本（Ｘ
１、Ｘ２、Ｘ３）存在し、６０度傾いた部分の長手方向
は、それぞれのＹ軸（Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３）方向に一致す
る。
方向に延びる第１の枝部と、前記第１の枝部Ａ１根元に
６０度の傾きを持たせてＸ軸方向に延びる一対の枝（第
１の枝部根元に６０度の傾きを持たせて＋Ｘ軸方向に延
びる第２の枝部と、前記第２の枝部とＸ軸に線対称に前
記第１の枝部から＋Ｘ軸方向に６０度の傾きを持たせて
延びる第３の枝部）を持つ水晶振動子素子Ａにおける
「根元に６０度の傾き」は、センサ素子材料である水晶
が三方晶系の結晶であり、結晶学的な見方をしたとき、
水晶のＺ軸に垂直な面（Ｚ面：これは形状上のＺ面と一
致）を上から見たとき、上記Ｘ軸は１２０度で３本（Ｘ
１、Ｘ２、Ｘ３）存在し、６０度傾いた部分の長手方向
は、それぞれのＹ軸（Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３）方向に一致す
る。
【００１８】従って、検出電極をこの部分に取り付け、
形状上から見たＸ軸回りに回転を与えたとき、発生する
コリオリの力は結晶学的な軸から見るとＸ軸方向に働く
ことになる。これはまさしく、結晶学的Ｙ軸方向の伸縮
による屈折振動により結晶学的Ｘ面（Ｘ軸に垂直）に発
生する電荷を効率良く捕縛することが可能となる。
形状上から見たＸ軸回りに回転を与えたとき、発生する
コリオリの力は結晶学的な軸から見るとＸ軸方向に働く
ことになる。これはまさしく、結晶学的Ｙ軸方向の伸縮
による屈折振動により結晶学的Ｘ面（Ｘ軸に垂直）に発
生する電荷を効率良く捕縛することが可能となる。
【００１９】また、第２の枝部Ａ２と第３の枝部Ａ３を
Ｘ軸に線対称に一対とする場合あるいは、第４の枝部Ａ
４と第５の枝部Ａ５をＸ軸に線対称に一対とする場合に
は、各々一対として構成する枝部は、ねじれ振動におけ
る支点Ｏからの距離が反対方向で等距離にあることを条
件とする。
Ｘ軸に線対称に一対とする場合あるいは、第４の枝部Ａ
４と第５の枝部Ａ５をＸ軸に線対称に一対とする場合に
は、各々一対として構成する枝部は、ねじれ振動におけ
る支点Ｏからの距離が反対方向で等距離にあることを条
件とする。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、励振電極に交流電圧を
印加すると、第１の枝部がねじれ振動し、この振動によ
って第１の枝部に連なる一対の枝部が、Ｚ−Ｘ平面に平
行に反復移動する。この状態で、Ｘ軸の回りに回転角速
度が作用すると、コリオリの力がＹ軸方向に働き、その
結果 一対の枝部がＹ軸方向成分をもって振動し、この
振動によって生ずる電荷が検出電極より取り出され、こ
の取り出された電荷量に基づいてＸ軸の回りに作用する
回転角速度の大きさが検出できる角速度センサを構成す
ることが可能となる。なお、励振電極および検出電極を
隔離（同一枝部上に配置しない）することで、小型化し
ても角速度の検出感度を効率取り出すことが可能とな
る。
印加すると、第１の枝部がねじれ振動し、この振動によ
って第１の枝部に連なる一対の枝部が、Ｚ−Ｘ平面に平
行に反復移動する。この状態で、Ｘ軸の回りに回転角速
度が作用すると、コリオリの力がＹ軸方向に働き、その
結果 一対の枝部がＹ軸方向成分をもって振動し、この
振動によって生ずる電荷が検出電極より取り出され、こ
の取り出された電荷量に基づいてＸ軸の回りに作用する
回転角速度の大きさが検出できる角速度センサを構成す
ることが可能となる。なお、励振電極および検出電極を
隔離（同一枝部上に配置しない）することで、小型化し
ても角速度の検出感度を効率取り出すことが可能とな
る。
【図１】本発明の角速度センサの斜視図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す斜視図である。
【図３】本発明の要部枝部を説明する平面図である。
【図４】本発明の他の実施例を示す斜視図である。
【図５】本発明の励振電極の形成位置を示す第１の枝部
の部分断面図である。
の部分断面図である。
【図６】従来の角速度センサの斜視図である。
Ａ 水晶振動子素子 Ａ１ 第１の枝部 Ａ２ 第２の枝部 Ａ３ 第３の枝部 Ｅ１ 励振電極 Ｅ２ 検出電極 Ｏ 第１の枝部の支点
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｙ軸方向に延びる第１の枝部と、前記第
１の枝部の＋Ｘ面から６０度の傾きを持って＋Ｘ軸方向
に延びる第２の枝部と、前記第２の枝部にＸ軸対称に配
置された第３の一対の枝部とを備えた水晶振動子素子
と、 前記第１の枝部の枝面に形成された励振電極により、交
流電圧の印加を受けて前記第１の枝部をＹ軸回りにねじ
れ振動を励振させ、この励振された振動運動によって前
記第２と第３の枝部をＺ−Ｘ平面に平行な振幅をもって
振動させ、 前記第２と第３の枝部の根元部の６０度の傾きを持たせ
た枝面に形成された検出電極により、前記第２の枝部と
第３の枝部がＺ−Ｘ平面に平行に反復振動していると
き、前記水晶振動子素子がＸ軸の回りに回転した場合、
前記第２の枝部と、第３の枝部に働くコリオリの力によ
り発生するＺ−Ｘ平面に垂直方向の振動成分による屈曲
振動によって生ずる電荷を取り出す検出構造とを備えた
ことを特徴とする角速度センサ。 - 【請求項２】 請求項１記載の第２の枝部と第３の枝部
の長手方向であるＸ軸に平行で、第１の枝部を挟んで前
記第２の枝部と、前記第３の枝部と反対方向である−Ｘ
軸方向に第４の枝部と、第４の枝部にＸ軸対称に配置さ
れた第５の枝部の２対の枝部を備えたことを特徴とする
角速度センサ。 - 【請求項３】 請求項１記載の前記第２の枝部と前記第
３の枝部あるいは、請求項２に記載の前記第４の枝部と
前記第５の枝部それぞれの対の枝は、第１の枝部のねじ
れ振動における支点を中心に等距離で、かつ、反対方向
の位置関係にあることを特徴とする角速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11121884A JP2000310534A (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | 角速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11121884A JP2000310534A (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | 角速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000310534A true JP2000310534A (ja) | 2000-11-07 |
Family
ID=14822311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11121884A Pending JP2000310534A (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | 角速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000310534A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007033371A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | Kyocera Kinseki Corp | 慣性センサ素子 |
| JP2007212355A (ja) * | 2006-02-10 | 2007-08-23 | Seiko Instruments Inc | 角速度センサ用圧電振動子 |
-
1999
- 1999-04-28 JP JP11121884A patent/JP2000310534A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007033371A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | Kyocera Kinseki Corp | 慣性センサ素子 |
| JP2007212355A (ja) * | 2006-02-10 | 2007-08-23 | Seiko Instruments Inc | 角速度センサ用圧電振動子 |
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