[发明专利]压电振动器以及振动陀螺仪

说明书

技术领域

本发明涉及压电振动器以及使用压电振动器的振动陀螺仪，特别涉及具 有基部和从该基部延伸的驱动脚以及检测脚的压电振动器以及使用该压电振 动器的振动陀螺仪。

背景技术

使用石英振动器等压电振动器的振荡器广泛地用于在电子·通信领域使 用的例如时钟或基准频率的频率源等各种电子装置等领域。例如，可以把压电 振动器用作角速度传感器，构成通过检测与角速度对应的科里奥利力引起的振 动，来检测移动体的角速度的振动陀螺仪，用于飞机、车辆等移动体的姿态控 制、导航等。

作为压电振动器，公知使驱动脚和检测脚对于基部在互相相反的方向上 延伸的结构(参照专利文献1)。图26(a)所示的压电振动器101是使一对驱动 脚103a、103b和一对检测脚104a、104b对于基部102在互相相反的方向上延 伸的结构。在该压电振动器101中，使一对驱动脚103a、103b在驱动脚形成 的平面上互相反相地振动，通过以压电振动器的对称轴为中心的转动角速度ω 导致的科里奥利力的作用，使用检测脚104a、104b检测在与所述平面正交的 平面上互相反相感应的振动。

在图26(a)的结构中，因为驱动脚和检测脚固定在基部102上，所以在检 测时存在基部102的中心线容易扭曲，检测灵敏度低的问题。因此，提出了增 加驱动脚或者检测脚的条数的结构。图26(b)表示增加了检测脚的条数的例子。 在该压电振动器111的结构例中，在基部112的一个方向上具有驱动脚113a、 113b，在与基部112的上述方向相反一侧的方向上设置检测脚114a～114d。

在对于基部使驱动脚和检测脚在互相相反的方向上延伸的结构中，因为 是两脚部向相反侧延伸的结构，所以存在难以使压电振动器小型化的问题。

另一方面，作为压电振动器，还公知对于基部使驱动脚和检测脚在一个 方向上延伸的结构(参照专利文献2～4)。图26(c)表示对于基部122使驱动脚 123a、123b和检测脚124在一个方向上延伸的压电振动器121的结构例。

在使用压电振动器的振动陀螺仪中，在围绕位于压电振动器的驱动振动 平面上的轴施加角速度ω时，在与振动驱动方向正交的方向上产生与该角速 度ω成比例的科里奥利力，结果，压电振动器具有与驱动振动方向正交的方 向的振动成分。振动陀螺仪通过检测与该驱动振动方向正交的方向的振动成 分，检测角速度ω。

可以得出角速度ω为0时检测输出为0，但是由于驱动脚的激振，有时 产生被称为漏振(leakage vibration)的振动，漏振是在检测方向上产生振动。 理想的是，在驱动方向上激振的驱动脚的振动成分仅为驱动方向，作为驱动振 动模式的共振频率fd和检测模式的共振频率fs之差的失调度Δf越小检测灵敏 度越大越好，但实际上由于压电振动器的制作精度、内部或者外部的耦合，包 含误差而产生漏振，因为失调度Δf越小该漏振越大，所以要设定失调度Δf 的大小使灵敏度和漏振双方的大小适度。

该漏振成为检测输出、灵敏度降低的主要原因。目前，为了抑制压电振 动器的检测输出、灵敏度的降低，执行失调度Δf的调整、减小漏振的修整。

在上述专利文献2～4中表示的结构例中，公开了通过修正振动脚的质量 来进行调整。在专利文献2中，使用锉刀、拔根器、激光器等来消减驱动脚的 质量，在专利文献3中，公开了在带中埋入研磨材料的结构。另外，在专利文 献4中，公开了使用多个激光的例子。

专利文献1：特开平11-14373号公报

专利文献2：特开2000-337880号公报

专利文献3：特开2002-243451号公报

专利文献4：特开2004-93158号公报

发明内容

如上所述，在对于基部使驱动脚和检测脚在相反方向上延伸的结构中存 在小型化困难的课题，另外，在对于基部使驱动脚和检测脚在一个方向上延伸 的结构中，虽然消除了小型化的课题，但为了修整振动脚的质量需要进行加工， 存在加工需要花费时间，成本升高的问题。

另外，在对于基部使驱动脚和检测脚在一个方向上延伸的压电振动器的 结构中，在现有的驱动形式中，除了在没有通过漏振施加角速度的状态下也产 生输出之外，存在在通过科里奥利力检测角速度的检测模式中检测输出受到驱 动脚的振动的影响的问题。