專利名稱：振動(dòng)陀螺儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測(cè)物體旋轉(zhuǎn)的角速度的振動(dòng)陀螺儀。
背景技術(shù)：
振動(dòng)陀螺儀用于圖像攝影裝置的手抖檢測(cè)、汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)的方向檢 測(cè)等。近年來(lái)，這種需求擴(kuò)展到各種領(lǐng)域，并提出提高角速度的檢測(cè)性 能及小型化等的要求。
在振動(dòng)陀螺儀中，采用驅(qū)動(dòng)模式和檢測(cè)模式分別正交的振動(dòng)模式。 例如，專利文獻(xiàn)1公開(kāi)了在由產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)的材料組成的、截面為四方 形的振子中安裝有驅(qū)動(dòng)用及檢測(cè)用壓電元件的振動(dòng)陀螺儀。在該振動(dòng)陀 螺儀中，可用壓電元件使振子大幅振動(dòng)且高靈敏度地檢測(cè)角速度。
專利文獻(xiàn)1日本特開(kāi)平8-35841號(hào)公報(bào)
但是，在傳統(tǒng)的振動(dòng)陀螺儀中，通過(guò)驅(qū)動(dòng)用壓電元件來(lái)驅(qū)動(dòng)振子需 要較大的功率，電力消耗大。另外，需要在振子的4個(gè)面上安裝壓電元 件，隨著振子的小型化，存在壓電元件的安裝困難、花費(fèi)工時(shí)的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決上述問(wèn)題的至少一部分而提出，可以作為以下的方式 或適用例而實(shí)現(xiàn)。 [適用例1]
本適用例是一種振動(dòng)陀螺儀，其采用單晶壓電材料并具有從基部延 伸出來(lái)的多個(gè)振動(dòng)臂，其特征在于，上述振動(dòng)陀螺儀具備使上述振動(dòng)臂 振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電極，上述驅(qū)動(dòng)電極形成在至少一個(gè)上述振動(dòng)臂的表面上， 壓電元件至少安裝在上述振動(dòng)臂或上述基部的表面，當(dāng)角速度作用于上 述振動(dòng)陀螺儀時(shí)，上述壓電元件檢測(cè)科里奧利力所引起的振動(dòng)分量，該
科里奧利力與由上述驅(qū)動(dòng)電極使其振動(dòng)的上述振動(dòng)臂的振動(dòng)方向正交。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過(guò)在由單晶壓電材料構(gòu)成的振動(dòng)臂上設(shè)置驅(qū)動(dòng)電極，
而成為低阻抗，可實(shí)現(xiàn)低電壓驅(qū)動(dòng)、低消耗功率的振動(dòng)陀螺儀。
另外，由于僅僅在角速度的檢測(cè)用途中采用壓電元件，因此與在單
晶壓電材料中形成檢測(cè)電極的情況相比，可提高角速度的檢測(cè)精度。而
且，在振動(dòng)陀螺儀的一個(gè)面上安裝壓電元件即可，壓電元件的安裝變得容易。
在上述適用例的振動(dòng)陀螺儀中，優(yōu)選形成于上述振動(dòng)臂或上述基部 的表面的第1金屬膜與形成于上述壓電元件表面的第2金屬膜接合，上 述第1金屬膜及上述第2金屬膜是從金、鉑、鈀中選擇的同種金屬膜。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，所接合的雙方金屬膜是由從金、鉑、鈀中選擇的同一 金屬形成的金屬膜，因此可通過(guò)壓接來(lái)接合，壓電元件的安裝容易。
在上述適用例的振動(dòng)陀螺儀中，優(yōu)選在形成于上述振動(dòng)臂或上述基 部的表面的上述第1金屬膜或形成于上述壓電元件表面的上述第2金屬 膜中的至少一方的金屬膜表面形成有凹凸，上述第1金屬膜與上述第2 金屬膜接合。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，所接合的雙方金屬膜是由同一金屬形成的金屬膜。并 且，由于在所壓接的至少一方的面上形成凹凸，因此，由表面的凸部承 受壓接力，即使降低壓接力也可可靠地進(jìn)行二者的接合。
在上述適用例的振動(dòng)陀螺儀中，優(yōu)選在形成于上述振動(dòng)臂或上述基
部的表面的上述第1金屬膜或形成于上述壓電元件表面的上述第2金屬 膜中的至少一方的金屬膜表面形成有突起，上述突起由與上述第1金屬 膜及上述第2金屬膜同種的金屬形成，上述第1金屬膜和上述第2金屬 膜借助上述突起而接合。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，所接合的雙方金屬膜是由同一金屬形成的金屬膜。并 且，在所壓接的至少一方的面上形成由與上述的金屬膜相同的金屬形成 的突起。因此，由突起承受壓接力，即使降低壓接力也可可靠地進(jìn)行二 者的接合。
在上述適用例的振動(dòng)陀螺儀中，優(yōu)選上述壓電元件利用合金接合在 上述振動(dòng)臂或上述基部的表面。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，利用合金將振動(dòng)臂和壓電元件接合。由于利用合金進(jìn) 行接合，可將接合溫度抑制得較低，可不損害單晶壓電材料及壓電元件 的特性地進(jìn)行接合。特別是，當(dāng)使用共晶合金接合振動(dòng)臂和壓電元件時(shí)， 可將接合溫度抑制得較低。
圖1是說(shuō)明本實(shí)施方式中的音叉型振動(dòng)陀螺儀的結(jié)構(gòu)的概況的立體圖。
圖2是表示本實(shí)施方式中的音叉型振動(dòng)陀螺儀的驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路例的 說(shuō)明圖。
圖3是表示本實(shí)施方式中的振動(dòng)臂與壓電元件的安裝狀態(tài)的示意說(shuō) 明圖。
圖4是表示本實(shí)施方式中的振動(dòng)臂與壓電元件的安裝狀態(tài)的示意說(shuō)
明圖。
圖5是表示變形例1中的音叉型振動(dòng)陀螺儀的概略結(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)檢測(cè) 電路例的說(shuō)明圖。
圖6是說(shuō)明變形例2中的H型振動(dòng)陀螺儀的形狀和壓電元件的安裝 位置的概略平面圖。
圖7是說(shuō)明變形例3中的WT型振動(dòng)陀螺儀的形狀和壓電元件的安 裝位置的概略平面圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照
將本發(fā)明具體化的實(shí)施方式。 (實(shí)施方式)
圖1是說(shuō)明本實(shí)施方式中的音叉型振動(dòng)陀螺儀的概略結(jié)構(gòu)的立體圖。
音叉型振動(dòng)陀螺儀1是由作為單晶壓電材料的石英基板采用光刻技 術(shù)刻蝕而形成的。石英基板采用將以石英晶軸的X軸(電氣軸)、Y軸(機(jī) 械軸)為平面的基板繞X軸旋轉(zhuǎn)0 10度范圍后的基板。并且，在本實(shí)施 方式中，將繞X軸旋轉(zhuǎn)而新生成的軸設(shè)為Y'軸、Z'軸。
在音叉型振動(dòng)陀螺儀1中，具有基部11;從基部11向Y'軸方向 延伸的2條振動(dòng)臂10a、 10b;以及安裝在振動(dòng)臂10a、 10b上的壓電元件 12。另外，對(duì)于壓電元件12的安裝位置，只要安裝在振動(dòng)臂10a、 10b 受到科里奧利力(Coriolis force)引起的應(yīng)力作用的部分即可。在本實(shí)施 方式的情況下，安裝在振動(dòng)臂10a、 10b到基部11之間，但是可以僅安 裝在振動(dòng)臂10a、 10b的一部分上，也可以僅安裝在基部11上。另外， 雖然未圖示，在振動(dòng)臂10a、 10b中形成使該振動(dòng)臂10a、 10b勵(lì)振的驅(qū) 動(dòng)電極。
壓電元件12由鋯鈦酸鉛等的壓電陶瓷形成。優(yōu)選采用100,以下 的鋯鈦酸鉛薄膜，由于是薄膜，所以質(zhì)量輕，石英的振動(dòng)穩(wěn)定。另外， 作為壓電元件，也可使用偏氟乙烯(PVPF)、偏氟乙烯一三氟乙烯共聚物 等的高分子壓電膜。圖2是表示上述的音叉型振動(dòng)陀螺儀的振動(dòng)臂部分的截面、在振動(dòng) 臂表面上設(shè)置的電極結(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路例的說(shuō)明圖。
在與振動(dòng)臂10a的Z'軸大致平行的相向的面上設(shè)置驅(qū)動(dòng)電極21a，同 樣在與振動(dòng)臂10b的Z'軸大致平行的相向的面上設(shè)置驅(qū)動(dòng)電極21b。驅(qū)動(dòng) 電極21a、 21b與振蕩電路26連接，驅(qū)動(dòng)電極21a和驅(qū)動(dòng)電極21b構(gòu)成 為具有相反的極性。
另外，在與振動(dòng)臂10a、 10b的X軸大致平行的相向的面上分別設(shè)置 接地電極22進(jìn)行接地。另外，驅(qū)動(dòng)電極21a、 21b及接地電極22通過(guò)濺 射或真空蒸鍍等的方法，構(gòu)成為在底層形成鉻膜、并在其上形成金膜。
在與振動(dòng)臂10a、 10b的X軸大致平行的面的設(shè)置有接地電極22的 一面上，分別安裝有壓電元件12。在壓電元件12的相向的2個(gè)面上安裝 金膜，壓電元件12的金膜和接地電極22的金膜被熱壓接而接合。
然后，形成在壓電元件12表面的檢測(cè)電極24a、 24b與差動(dòng)檢測(cè)器 27連接，而且，差動(dòng)檢測(cè)器27與檢測(cè)電路28連接。
在這樣構(gòu)成的振動(dòng)陀螺儀中，當(dāng)從振蕩電路26對(duì)驅(qū)動(dòng)電極21a、 21b 交互施加相反極性的電壓時(shí)，振動(dòng)臂10a、 10b在X軸方向(圖1中的箭 頭A方向)上彎曲振動(dòng)。該彎曲振動(dòng)是以靠近或遠(yuǎn)離振動(dòng)臂10a、 10b的 前端的方式反復(fù)振動(dòng)(驅(qū)動(dòng)振動(dòng))。
在該振動(dòng)臂10a、 10b驅(qū)動(dòng)振動(dòng)時(shí)，當(dāng)加上繞Y'軸的旋轉(zhuǎn)時(shí)，則科里 奧利力作用于與驅(qū)動(dòng)振動(dòng)正交的方向，振動(dòng)臂10a、 10b在Z'軸方向(圖l 中的箭頭B方向)上振動(dòng)(檢測(cè)振動(dòng))。此時(shí)，振動(dòng)臂10a、 10b在彼此相反 的方向振動(dòng)。然后，壓電元件12檢測(cè)由于檢測(cè)振動(dòng)中的振動(dòng)臂10a、 10b 的運(yùn)動(dòng)而受到的應(yīng)力，該檢測(cè)信號(hào)通過(guò)差動(dòng)檢測(cè)器27進(jìn)行差動(dòng)放大后輸 入檢測(cè)電路28。在檢測(cè)電路28中，處理檢測(cè)信號(hào)，獲得角速度信號(hào)。
接著，說(shuō)明安裝在振動(dòng)臂10a、 10b上的壓電元件12的安裝方法的 方式。
圖3是表示本實(shí)施方式中的振動(dòng)臂與壓電元件的安裝狀態(tài)例的示意 說(shuō)明圖。
在圖3(a)中，在振動(dòng)臂10a的表面形成接地電極22。接地電極22構(gòu)
成為以鉻膜13為底層，在其上形成作為第1金屬膜的金膜14。在壓電元 件12的相向的2個(gè)面上，形成作為第2金屬膜的金膜15、 16。
然后，通過(guò)加熱振動(dòng)臂10a的金膜14和壓電元件12的金膜15并進(jìn)
行壓接，可將二者接合。
這樣，由于在接合面上都形成金膜14、 15，通過(guò)壓接可將壓電元件 12接合到振動(dòng)臂10a上，因此易于安裝。
在以下的說(shuō)明中，對(duì)與圖3(a)同樣的結(jié)構(gòu)附上相同標(biāo)號(hào)，省略詳細(xì) 的說(shuō)明。
在圖3(b)中，在形成于振動(dòng)臂10a上的接地電極22的金膜14的表 面形成凹凸。該凹凸采用納米壓印技術(shù)(nanoimprinting technique)等形成。
然后，通過(guò)對(duì)振動(dòng)臂10a的金膜14和壓電元件12的金膜15進(jìn)行加 熱并進(jìn)行壓接，可將二者接合。另外，設(shè)于金膜表面的凹凸可設(shè)置在壓 電元件12—側(cè)的金膜15上，也可設(shè)置在雙方的金膜14、 15上。
這樣，被壓接的振動(dòng)臂10a和壓電元件12的接合面的金屬膜是由同 一金屬形成的金膜14、 15。而且，由于在所壓接的至少一方的面上形成 凹凸，所以由表面的凸部承受壓接力，因此即使降低壓接力，也可以可 靠地進(jìn)行二者的接合。
在圖3(c)中，在形成于振動(dòng)臂10a上的接地電極22的金膜14的表 面形成金突起17。
并且，通過(guò)借助金突起17對(duì)振動(dòng)臂10a和壓電元件12進(jìn)行加熱壓 接，可將二者接合。另外，設(shè)于金膜表面的金突起也可設(shè)置在壓電元件 12—側(cè)的金膜15上。
這樣，被壓接的振動(dòng)臂10a和壓電元件12的接合面的金屬膜是由同 一金屬形成的金膜14、 15。并且，在所壓接的至少一方的面上形成有金 突起。因此，由突起承受壓接力，即使降低壓接力也可以可靠地進(jìn)行二 者的接合。
在圖3(d)中，在形成于振動(dòng)臂10a上的接地電極22的金膜14的表 面上涂布由亞微米的金粒子構(gòu)成的金膏18。
然后，通過(guò)借助金膏18對(duì)振動(dòng)臂10a和壓電元件12進(jìn)行加熱壓接， 可將二者接合。另外，設(shè)于金膜表面的膏也可以設(shè)置在壓電元件12側(cè)的 金膜15上。
這樣，被壓接的振動(dòng)臂10a和壓電元件12的接合面的金屬膜是由同 一金屬形成的金膜14、 15。在所壓接的至少一方的面上形成有金膏18。 因此，即使在金膜的厚度無(wú)法充分形成的情況下，通過(guò)用金膏18調(diào)節(jié)厚 度，從而可以可靠地進(jìn)行二者的接合。
在用上述圖3說(shuō)明的振動(dòng)臂10a與壓電元件12的安裝狀態(tài)例中，使 用金作為同種金屬構(gòu)成接合面，但是，也可以用鉑或鈀等的金屬代替金。 另外，這些金、鉑、鈀等的金屬也可以是以這些金屬為主成分的合金。 而且，在上述的方式中，加熱進(jìn)行壓電元件12的壓接，但是也可以利用 超聲波或超聲波和加熱雙方進(jìn)行壓接。
圖4是表示其他的振動(dòng)臂與壓電元件的安裝狀態(tài)例的示意說(shuō)明圖。
在圖4中，在振動(dòng)臂10a的表面上形成接地電極22。接地電極22 構(gòu)成為以鉻膜13為底層，并在其上形成作為第1金屬膜的金膜14。并且， 在金膜14表面的安裝有壓電元件12的部分涂布釬料膏19。另外，在壓 電元件12的相向的2個(gè)面上形成作為第2金屬膜的金膜15、 16。
然后，通過(guò)在振動(dòng)臂10a的釬料膏19上載置壓電元件12并加熱， 可使釬料熔融，將二者接合。此時(shí)，若高精度地形成釬料膏的涂布位置， 則在釬料熔融時(shí)表面張力起到使壓電元件對(duì)準(zhǔn)該涂布位置的作用，可提 高接合位置精度。
另外，設(shè)于金膜表面的釬料膏可以設(shè)置在壓電元件12 —側(cè)的金膜 15上，也可以設(shè)置在雙方的金膜14、 15上。另外，也可以取代釬料膏而 形成釬料薄膜。
這樣，在本實(shí)施方式中，借助共晶合金即釬料將振動(dòng)臂10a和壓電 元件12接合在振動(dòng)臂10a和壓電元件12的接合面上。由于是共晶合金 的接合，因此可將接合溫度抑制得較低，可在不損害石英及壓電元件的 特性的情況下進(jìn)行接合。
另外，除了釬料，也可采用金/錫、金/鍺等共晶合金，通過(guò)在振動(dòng)臂10a和壓電元件12之間配置這些共晶合金并加熱，可接合振動(dòng)臂10a和 壓電元件12。
以上，根據(jù)本實(shí)施方式，通過(guò)在由石英構(gòu)成的振動(dòng)臂10a、 10b上設(shè) 置驅(qū)動(dòng)電極21a、 21b，形成低阻抗，可實(shí)現(xiàn)低電壓驅(qū)動(dòng)、低消耗功率的 振動(dòng)陀螺儀1。
另外，由于僅僅在角速度的檢測(cè)用途中采用壓電元件12，因此在振 動(dòng)陀螺儀1的一個(gè)面上安裝壓電元件12即可，壓電元件12的安裝變得 容易。
另外，由于采用石英作為單晶壓電材料，因此可提供頻率溫度特性 佳且角速度的檢測(cè)精度高的振動(dòng)陀螺儀l。另外，采用光刻技術(shù)容易進(jìn)行 對(duì)石英的外形加工、電極形成，可獲得量產(chǎn)性佳的振動(dòng)陀螺儀l。
而且，由于采用壓電陶瓷或高分子壓電膜作為壓電元件12，這些壓 電元件12與石英相比其壓電常數(shù)較大，因此，可提供角速度的檢測(cè)靈敏 度高的振動(dòng)陀螺儀。
(變形例1)
接著，說(shuō)明上述實(shí)施方式的變形例。
圖5是表示其他振動(dòng)陀螺儀的概略結(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路例的說(shuō)明 圖。本變形例是在音叉型振動(dòng)陀螺儀中僅在單方的振動(dòng)臂上安裝壓電元 件的示例。
在與振動(dòng)臂10a的X軸大致平行的相向的面上設(shè)置驅(qū)動(dòng)電極31a， 同樣，在與振動(dòng)臂10b的Z'軸大致平行的相向的面上設(shè)置驅(qū)動(dòng)電極31b。 并且，驅(qū)動(dòng)電極31a、 31b與振蕩電路26連接。
另外，在與振動(dòng)臂10a的Z'軸大致平行的相向的面以及與振動(dòng)臂10b 的X軸大致平行的相向的面上分別設(shè)置接地電極32進(jìn)行接地。另外，驅(qū) 動(dòng)電極31a、 31b及接地電極32通過(guò)濺射或真空蒸鍍等的方法構(gòu)成為以 鉻膜為底層并在其上形成金膜。
在與振動(dòng)臂10b的X軸大致平行的面的、設(shè)置有接地電極22的一面 上，安裝有壓電元件12。在壓電元件12相向的2個(gè)面上安裝有金膜，壓 電元件12的金膜和接地電極22的金膜被熱壓接而接合。
并且，在壓電元件12的表面上形成的檢測(cè)電極24b與檢測(cè)電路28 連接。
在這樣構(gòu)成的振動(dòng)陀螺儀中，若從振蕩電路26對(duì)驅(qū)動(dòng)電極31a、 31b 交互施加電壓，則振動(dòng)臂10a、 10b在X軸方向上彎曲振動(dòng)。該彎曲振動(dòng) 以靠近或遠(yuǎn)離振動(dòng)臂10a、 10b的前端的方式反復(fù)振動(dòng)(驅(qū)動(dòng)振動(dòng))。
該振動(dòng)臂10a、 10b驅(qū)動(dòng)振動(dòng)時(shí)，若添加繞Y'軸的旋轉(zhuǎn)，則科里奧利 力作用于與驅(qū)動(dòng)振動(dòng)正交的方向，振動(dòng)臂10a、 10b在Z'軸方向上振動(dòng)(檢 測(cè)振動(dòng))。此時(shí)，振動(dòng)臂10a、 10b在彼此相反的方向上振動(dòng)。壓電元件 12檢測(cè)檢測(cè)振動(dòng)中由振動(dòng)臂10b的運(yùn)動(dòng)而承受的應(yīng)力，并將該檢測(cè)信號(hào) 輸入檢測(cè)電路28。檢測(cè)電路28對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理，獲得角速度信號(hào)。 這樣，在音叉型的振動(dòng)陀螺儀中，即使是一個(gè)壓電元件12也可檢測(cè)角速 度。
C變形例2)
接著，作為本實(shí)施方式的變形例2，說(shuō)明對(duì)其他形狀的振動(dòng)陀螺儀 的應(yīng)用。
圖6是說(shuō)明變形例2中的H型振動(dòng)陀螺儀的形狀和壓電元件的安裝 位置的概略平面圖。
H型振動(dòng)陀螺儀2的形狀可通過(guò)對(duì)與本實(shí)施方式同樣的石英基板進(jìn) 行刻蝕而獲得。在H型振動(dòng)陀螺儀2中具有基部41;從基部41向Y' 方向延伸的2條驅(qū)動(dòng)用振動(dòng)臂40a、 40b;從基部41向與振動(dòng)臂40a、 40b 的延伸方向相反的方向延伸的檢測(cè)用振動(dòng)臂43a、 43b;以及安裝在檢測(cè) 用振動(dòng)臂43a、 43b上的壓電陶瓷或高分子壓電膜的壓電元件42。對(duì)于一 條振動(dòng)臂設(shè)置2個(gè)壓電元件42。
在驅(qū)動(dòng)用振動(dòng)臂40a、 40b上設(shè)置驅(qū)動(dòng)電極(未圖示)，通過(guò)施加驅(qū)動(dòng) 電極的電壓，驅(qū)動(dòng)用振動(dòng)臂40a、 40b在X軸方向上彎曲振動(dòng)。與該驅(qū)動(dòng) 用振動(dòng)臂40a、 40b相呼應(yīng)，檢測(cè)用振動(dòng)臂43a、 43b也被激勵(lì)而在X軸 方向上振動(dòng)，以取得平衡。此時(shí)，若施加繞Y'軸的旋轉(zhuǎn)，則由于在檢測(cè) 用振動(dòng)臂43a、 43b處產(chǎn)生的科里奧利力，振動(dòng)臂43a、 43b在Z'軸方向 上振動(dòng)。壓電元件42檢測(cè)由于該振動(dòng)臂43a、 43b的運(yùn)動(dòng)而受到的應(yīng)力，
由此可檢測(cè)角速度。
這樣，在H型振動(dòng)陀螺儀中也通過(guò)驅(qū)動(dòng)電極使振動(dòng)臂43a、43b振動(dòng)， 可以用壓電元件42進(jìn)行角速度的檢測(cè)，可實(shí)現(xiàn)與上述實(shí)施方式同樣的效果。
(變形例3)
接著，作為本實(shí)施方式的變形例3，說(shuō)明對(duì)其他形狀的振動(dòng)陀螺儀 的應(yīng)用。
圖7是說(shuō)明變形例3中的WT型振動(dòng)陀螺儀的形狀和壓電元件的安 裝位置的概略平面圖。
WT型振動(dòng)陀螺儀3的形狀可通過(guò)對(duì)與本實(shí)施方式同樣的石英基板 進(jìn)行刻蝕而獲得。在WT型振動(dòng)陀螺儀3中具有基部51;從基部51 向Y'方向延伸的2條檢測(cè)用振動(dòng)臂53a、 53b;從基部51向X軸方向延 伸的2條連結(jié)臂54;在連結(jié)臂54的前端部向Y'軸方向延伸的驅(qū)動(dòng)用振 動(dòng)臂50a、 50b、 50c、 50d;以及分別安裝在檢測(cè)用振動(dòng)臂53a、 53b上的 壓電陶瓷或高分子壓電膜的壓電元件52。
在驅(qū)動(dòng)用振動(dòng)臂50a、 50b、 50c、 50d上設(shè)置驅(qū)動(dòng)電極(未圖示)，通 過(guò)施加驅(qū)動(dòng)電極的電壓，驅(qū)動(dòng)用振動(dòng)臂在X軸方向上彎曲振動(dòng)。此時(shí)， 檢測(cè)用振動(dòng)臂53a、 53b不振動(dòng)。這里，當(dāng)對(duì)WT型振動(dòng)陀螺儀3施加繞 Y'軸的旋轉(zhuǎn)時(shí)，在驅(qū)動(dòng)用振動(dòng)臂50a、 50b、 50c、 50d處產(chǎn)生科里奧利力， 驅(qū)動(dòng)用振動(dòng)臂50a、 50b、 50c、 50d在Z'軸方向上振動(dòng)。與該振動(dòng)相呼應(yīng)， 檢測(cè)用振動(dòng)臂53a、 53b在Z'軸方向上振動(dòng)。并且壓電元件52檢測(cè)由于 該振動(dòng)臂53a、 53b的運(yùn)動(dòng)而受到的應(yīng)力，由此可以檢測(cè)角速度。
這樣，在WT型振動(dòng)陀螺儀3中也通過(guò)驅(qū)動(dòng)電極使驅(qū)動(dòng)用振動(dòng)臂50a、 50b、 50c、 50d振動(dòng)，可用安裝在檢測(cè)用振動(dòng)臂53a、 53b上的壓電元件 52進(jìn)行角速度的檢測(cè)。因此，在本變形例中也可實(shí)現(xiàn)與上述實(shí)施方式同 樣的效果。
另外，本實(shí)施方式中，采用石英作為單晶壓電材料，但是，也可釆 用鉭酸鋰、鈮酸鋰、硼酸鋰、硅酸鎵鑭(Langasite)等。
權(quán)利要求
1.一種振動(dòng)陀螺儀，其采用單晶壓電材料并具有從基部延伸出來(lái)的多個(gè)振動(dòng)臂，其特征在于，上述振動(dòng)陀螺儀具備使上述振動(dòng)臂振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電極，上述驅(qū)動(dòng)電極形成在至少一個(gè)上述振動(dòng)臂的表面上，壓電元件至少安裝在上述振動(dòng)臂或上述基部的表面，其中，當(dāng)角速度作用于上述振動(dòng)陀螺儀時(shí)，上述壓電元件檢測(cè)科里奧利力所引起的振動(dòng)分量，該科里奧利力與由上述驅(qū)動(dòng)電極使其振動(dòng)的上述振動(dòng)臂的振動(dòng)方向正交。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動(dòng)陀螺儀，其特征在于， 上述單晶壓電材料是石英。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的振動(dòng)陀螺儀，其特征在于， 上述壓電元件是壓電陶瓷或高分子壓電膜。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的振動(dòng)陀螺儀，其特征在于， 形成于上述振動(dòng)臂或上述基部的表面的第1金屬膜與形成于上述壓電元件表面的第2金屬膜接合，上述第1金屬膜及上述第2金屬膜是從金、鉑、鈀中選擇的同種金屬膜。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的振動(dòng)陀螺儀，其特征在于， 在形成于上述振動(dòng)臂或上述基部的表面的上述第1金屬膜、或形成于上述壓電元件表面的上述第2金屬膜中的至少一方的金屬膜表面上形 成有凹凸，上述第1金屬膜與上述第2金屬膜接合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的振動(dòng)陀螺儀，其特征在于， 在形成于上述振動(dòng)臂或上述基部的表面的上述第1金屬膜、或形成于上述壓電元件表面的上述第2金屬膜中的至少一方的金屬膜表面上形 成有突起，上述突起由與上述第1金屬膜及上述第2金屬膜同種的金屬形成，上述第1金屬膜和上述第2金屬膜借助上述突起而接合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的振動(dòng)陀螺儀，其特征在于， 上述壓電元件利用合金接合在上述振動(dòng)臂或上述基部的表面上。
全文摘要
本發(fā)明提供低消耗功率且角速度的檢測(cè)靈敏度佳的振動(dòng)陀螺儀。作為解決手段，在由石英構(gòu)成且具有從基部(11)延伸出來(lái)的振動(dòng)臂(10a、10b)的音叉型振動(dòng)陀螺儀(1)中，具備在振動(dòng)臂(10a、10b)的表面形成的使振動(dòng)臂(10a、10b)振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電極，壓電元件(12)安裝在振動(dòng)臂(10a、10b)的表面，當(dāng)角速度作用于音叉型振動(dòng)陀螺儀(1)時(shí)，檢測(cè)與在由驅(qū)動(dòng)電極使其振動(dòng)的振動(dòng)臂(10a、10b)的振動(dòng)方向正交的方向上振動(dòng)的振動(dòng)臂(10a、10b)的科里奧利力產(chǎn)生的振動(dòng)分量。
文檔編號(hào)G01C19/56GK101339031SQ200810132000
公開(kāi)日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2008年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月6日
發(fā)明者清水教史, 菊池尊行 申請(qǐng)人:愛(ài)普生拓優(yōu)科夢(mèng)株式會(huì)社