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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Gyroskop zum Detektieren der Drehwinkelgeschwindigkeit, im besonderen
ein Schwingungsgyroskop des Stimmgabeltyps unter Verwendung eines
piezoelektrischen Elementes.
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Ein Gyroskop ist als Mittel zum Identifizieren der
Position eines sich bewegenden Objektes wie z. B. eines Flugzeuges,
eines großen
Wasserfahrzeuges, eines Weltraumsatelliten und dergleichen verwendet
worden. In letzter Zeit wird es zum Detektieren der Schwingung einer
Vorrichtung wie z. B. für
die Navigation von Autos, für
VTRs, Stehbildkameras und dergleichen auf dem zivilen Sektor genutzt.
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Von solchen Gyroskopen ist ein Schwingungsgyroskop
in der Praxis eingesetzt worden, bei dem ein piezoelektrisches Element
verwendet wird. Das piezoelektrische Schwingungsgyroskop wird unter
Anwendung des Prinzips hergestellt, daß dann, wenn eine Drehwinkelgeschwindigkeit
auf ein Objekt ausgeübt
wird, das mit einer vorbestimmten Rate vibriert, eine Coriolis-Kraft
in orthogonaler Richtung zu der Schwingung gebildet wird. Verschiedene
Typen von solchen piezoelektrischen Schwingungsgyroskopen sind vorgeschlagen
worden. Vor allem hat sich die Forschung und Entwicklung in letzter
Zeit mit Nachdruck auf ein Schwingungsgyroskop des Stimmgabeltyps
unter Verwendung eines piezoelektrischen Einkristalls wie z. B.
aus LiTaO3, LiNbO3,
etc. konzentriert.
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Das Schwingungsgyroskop des Stimmgabeltyps
hat eine Struktur, die zwei Arme umfaßt, die aus einem Stück in einem piezoelektrischen
Einkristall gebildet sind, und eine Basis, die die zwei Arme stützt, und
einen Aufbau hat, der eine Treiberelektrode umfaßt, die an dem Arm zum Betreiben
der Stimmgabelschwingung vorgesehen ist, und eine Detektionselektrode,
die an dem Arm zum Detektieren der Drehwinkelgeschwindigkeit vorgesehen
ist. Dieses Schwingungsgyroskop des Stimmgabeltyps wird gemäß dem Installationsmuster
der Treiberelektrode und der Detektionselektrode in die folgenden zwei
Typen klassifiziert. Ein Typ ist der, bei dem eine Treiberelektrode
an einem Arm vorgesehen ist und eine Detektionselektrode an dem
anderen Arm vorgesehen ist (im folgenden wird dieser Typ als asymmetrischer
Typ bezeichnet). Der andere Typ ist der, bei dem eine Treiberelektrode
und eine Detektionselektrode an den jeweiligen Armen vorgesehen
sind. und die Elektrodeninstallationen bei beiden Armen symmetrisch
sind (im folgenden wird dieser Typ als symmetrischer Typ bezeichnet).
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Dieses Schwingungsgyroskop des Stimmgabeltyps
ist hinsichtlich der kleinen Abmessungen, des leichten Gewichtes
und der niedrigen Kosten gegenüber
anderen Gyroskopen wie z. B. dem Komagyroskop, dem optischen Gyroskop,
etc. von Vorteil, aber hinsichtlich der Meßgenauigkeit ist es anderen
Gyroskopen unterlegen. Deshalb wird eine Verbesserung der Meßgenauigkeit,
d. h., eine Verbesserung des S/N-Verhältnisses bei dem Schwingungsgyroskop des
Stimmgabeltyps gewünscht.
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Bei dem oben erwähnten Schwingungsgyroskop des
Stimmgabeltyps des asymmetrischen Typs sind die Treiberelektrode
und die Detektionselektrode jeweilig an den separaten Armen vorgesehen.
Aus diesem Grund wird eine abnorme Schwingung erzeugt, und eine
Potentialdifferenz, die dadurch verursacht wird, wird als Rauschen
detektiert. Ein anderer problematischer Punkt ist die unnötige Leistung
(Verlustleistung), die auf die mechanische Kopplung und kapazitive
Kopplung zwischen dem Arm, der mit einer Treiberelektrode versehen
ist, und dem Arm, der mit einer Detektionselektrode versehen ist,
zurückzuführen ist.
Andererseits kann bei dem oben erwähnten Schwingungsgyroskop des
Stimmgabeltyps des symmetrischen Typs solch eine abnorme Schwingung
verhindert werden, und die Verlustleistung ist auch klein, aber
hier bestehen solche Probleme, daß das Kapazitätsverhältnis hoch
und die Detektionsempfindlichkeit klein ist.
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Aus der
US 5,481,913 A ist ein Winkelgeschwindigkeitssensosr
bekannt, bei dem Treiberelektroden und auch Detektionselektoroden
symmetrisch jeweils auf beiden Armen eines Gryoskops vom Stimmgabeltyp
angeordnet sind.
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Aus der
DE 690 08 165 T2 ist ein
Sensorelement für
Kreiselgeräte
bekannt, bei welchem die Treiberelektroden an den Armen der Stimmgabel
jeweils gleich lang sind.
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Aus der
DE 195 44 338 A1 ist ein
Winkelgeschwindigkeitssensor bekannt, bei der die Anssteuerelektroden
12a und
12b so
ausgebildet sind, daß sie durchgängig sind
und sich durch der Verbindungsabschnitt
8 von dem Schenkel
4 zu
dem Schenkel
6 der Stimmgabel ausdehnen.
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Aus der
US 5,329,816 A ist ein Elektrodenmuster
für ein
Stimmgabel-Gyroskop bekannt, bei dem die Treiberelektroden auf die
Basis der Gabe! erstreckt sein können.
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Die Hauptaufgabe der vorliegenden
Erfindung ist es, ein Schwingungsgyroskop des Stimmgabeltyps vorzusehen,
mit dem das S/N-Verhältnis
im Vergleich zu dem Gyroskop nach Stand der Technik verbessert werden
kann.
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Diese Aufgabe ist durch die Merkmale
der unabhängigen
Ansprüche
grelöst.
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Bei dem Schwingungsgyroskop des Stimmgabeltyps
des asymmetrischen Typs der vorliegenden Erfindung sind die Formen
von Detektionselektroden zwischen der Oberfläche und der entgegengesetzten
Fläche
und der Seitenfläche
des Armes unterschiedlich, und die Beträge der elektrischen Ladungen,
die an den Detektionselektroden bei der Treiberschwingung zu erzeugen
sind, werden gegenseitig aufgehoben, und die Verlustleistung wird
unterdrückt.
Ferner sind die Formen von Treiberelektroden auf der Innenseite
und Außenseite
des Armes und auf der Oberfläche
und entgegengesetzten Fläche des
Armes verschieden, um die abnorme Schwingung zu unterdrücken. Durch
Einsetzen der asymmetrischen Form der Detektionselektrode und/oder Treiberelektrode
wie oben wird das Rauschsignal (N-Komponente) verkleinert. Des weiteren
wird durch Erweitern der Treiberelektrode und/oder der Detektionselektrode
auf die Basisseite die Treibereffektivität der Treiberelektrode und/oder
die Detektionseffektivität
der Detektionselektrode erhöht,
um das Detektionssignal (S-Komponente) zu vergrößern.
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Bei dem Schwingungsgyroskop des Stimmgabeltyps
des symmetrischen Typs der vorliegenden Erfindung ist das Rauschsignal
(N-Komponente) ursprünglich
klein, und deshalb wird durch Erweitern der Treiberelektrode und/oder
der Detektionselektrode auf die Basisseite die Treibereffektivität der Treiberelektrode
und/oder die Detektionseffektivität der Detektionselektrode erhöht, um das
Detektionssignal (S-Komponente)
zu vergrößern.
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Gemäß dem Schwingungsgyroskop des Stimmgabeltyps
der vorliegenden Erfindung sind die Formen der Treiberelektrode
und/oder der Detektionselektrode auf der Innenseite und Außenseite
des Armes und auf der Oberfläche
und entgegengesetzten Fläche
des Armes unterschiedlich, so daß die abnorme Schwingung und
die Verlustleistung kleiner als jene des Gyroskops nach Stand der
Technik sein können.
Da die Treiberelektrode und/oder die Detektionselektrode durch Konzentration
auf die Zone in der Nähe
des Grenzteils zwischen dem Arm und der Basis gebildet ist, wird
das Kapazitätsverhältnis der Treiberelektrode
und/oder der Detektionselektrode reduziert, wodurch es möglich wird,
die Treibereffektivität
und/oder die Detektionseffektivität im Vergleich zu dem Gyroskop
nach Stand der Technik zu verbessern.
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Die obigen und weitere Ziele und
Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden eingehenden Beschreibung
und den beiliegenden Zeichnungen besser hervor.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUN-GEN
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1A, 1B sind erläuternde
Ansichten zur Stimmgabelschwingung;
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2A–2C sind erläuternde
Ansichten der Elektrodenanordnung zum Induzieren einer planaren Schwingung
(Treiberschwingung);
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3A–3C sind erläuternde
Ansichten der Elektrodenanordnung zum Induzieren einer planvertikalen
Schwingung (Detektionsschwingung);
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4 ist
eine Konstruktionsansicht des Schwingungsgyroskops des Stimmgabeltyps
des asymmetrischen Typs;
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5 ist
eine graphische Darstellung, die die Verteilung der elektrischen
Ladung bei der Treiberschwingung zeigt;
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6A ist
eine Ansicht, um die Kristallorientierung des piezoelektrischen
Einkristalls zu zeigen;
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6B ist
eine Ansicht, um die Größe des Schwingungsgyroskops
des Stimmgabeltyps zu zeigen;
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7 ist
eine perspektivische Ansicht von Ausführungsform 1;
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8 ist
eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der beschränkten Länge der Detektionselektrode
und der Verlustspannung zeigt;
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9A, 98 sind perspektivische Ansichten von Ausführungsform
2;
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10 ist
eine Draufsicht auf Ausführungsform
3;
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11 ist
eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der asymmetrischen
Eigenschaft der Treiberelektrode und der abnormen Schwingung;
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12 ist
eine perspektivische Ansicht von Ausführungsform 4;
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13 ist
eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Länge der
Treiberelektrode und der abnormen Schwingung zeigt;
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14 ist
eine perspektivische Ansicht von Ausführungsform 5;
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15 ist
eine perspektivische Ansicht von Ausführungsform 6;
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16 ist
eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Erweiterungslänge der Treiberelektrode
und dem Kapazitätsverhältnis zeigt;
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17 ist
eine perspektivische Ansicht von Ausführungsform 7;
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18 ist
eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Erweiterungslänge der Detektionselektrode
und dem Kapazitätsverhältnis zeigt;
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19 ist
eine perspektivische Ansicht von Ausführungsform 8;
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20A, 20B sind erläuternde
Ansichten der Elektrodenanordnung zum Induzieren einer planaren
Schwingung (Treiberschwingung);
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21A, 21B sind erläuternde
Ansichten der Elektrodenanordnung zum Induzieren einer plan-vertikalen
Schwingung (Detektionsschwingung);
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22 ist
eine Konstruktionsansicht des Schwingungsgyroskops des Stimmgabeltyps
des symmetrischen Typs;
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23 ist
eine perspektivische Ansicht von Ausführungsform 9;
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24 ist
eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen den Erweiterungslängen der Treiberelektrode
und der Detektionselektrode und dem Kapazitätsverhältnis zeigt;
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25 ist
eine Draufsicht auf Ausführungsform
10;
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26 ist
eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Breite
der Treiberelektrode und dem Kapazitätsverhältnis zeigt;
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27 ist
eine perspektivische Ansicht von Ausführungsform 11;
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28 ist
eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Länge der
Treiberelektrode und dem Kapazitätsverhältnis zeigt;
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29 ist
eine Draufsicht auf Ausführungsform
12;
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30 ist
eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Breite
der Detektionselektrode und dem Kapazitätsverhältnis zeigt;
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31 ist
eine perspektivische Ansicht von Ausführungsform 13; und
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32 ist
eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Länge der
Detektionselektrode und dem Kapazitätsverhältnis zeigt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ERFINDUNG
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Im folgenden wird die vorliegende
Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, die deren Ausführungsformen
zeigen, konkret erläutert.
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[Schwingungsgyroskop des
Stimmgabeltyps des asymmetrischen Typs]
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Zuerst erfolgt unter Bezugnahme auf 1 bis 4 eine
Erläuterung
hinsichtlich des allgemeinen Aufbaus und des Detektionsprinzips
bei dem Schwingungsgyroskop des Stimmgabeltyps des asymmetrischen
Typs. 1 ist eine Ansicht, um die Schwingung
des Schwingungsgliedes des Stimmgabeltyps zu zeigen, 2 und 3 sind
Ansichten, um die Elektrodenanordnung zu zeigen, und 4 ist eine Ansicht, um das
konkrete Elektrodenmuster zu zeigen.
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Das Schwingungsglied des Stimmgabeltyps 1 hat
zwei Arme 2, 3 in Quaderform, die eine quadratische
Grundfläche
haben, und eine Basis 4 in Quaderform, die die zwei Arme 2, 3 stützt. Diese
Arme 2, 3 und die Basis 4 sind aus einem
piezoelektrischen Einkristall aus einem Stück gebildet. Das Schwingungsglied
des Stimmgabeltyps 1 enthält, wie in 1A, 1B gezeigt,
zwei Schwingungsarten, d. h., die fy-Schwingungsmode (plan-vertikale Schwingung)
und die fx-Schwingungsmode
(planare Schwingung). Das Schwingungsgyroskop des Stimmgabeltyps
des asymmetrischen Typs ist so aufgebaut, um die Leistung durch
die Coriolis-Kraft zu detektieren, indem das Schwingungsglied des Stimmgabeltyps 1 durch
die fx-Schwingungsmode (Treiberschwingungsmode) betrieben wird und
die Detektion durch die fy-Schwingungsmode (Detektionsschwingungsmode)
ausgeführt
wird.
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2 ist
eine Ansicht, um die Elektrode zum Betreiben der fx-Schwingungsmode
zu zeigen (2A). Die
fx-Schwingungsmode beruht auf der Biegeoszillation. Ein Arm 2 wird,
wie in 2B gezeigt, in
der Richtung, die zu der Richtung der fx-Schwingungsmode orthogonal
ist, vertikal in zwei Teile geteilt, und auf den Arm 2 wird
eine Spannung angewen det, so daß sich
dann, wenn ein Teil gedehnt wird, der andere Teil zusammenzieht.
Die Elektrodenanordnung ist in diesem Fall so wie in 2C, wobei der Arm 2 mit
den Treiberelektroden 11, 12, 13 und 14 versehen
ist. In der Zeichnung kennzeichnen die zwei Pfeile die Richtungen
der elektrischen Felder, die durch Anwenden der Treiberspannung
auf die entsprechenden Elektroden zu bilden sind.
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3 ist
eine Ansicht, um die Elektrode zum Detektieren der fy-Schwingungsmode
zu zeigen (3A). Auf
dieselbe Weise wie die fx-Schwingungsmode beruht die fy-Schwingungsmode
auch auf der Biegeoszillation. Wenn der andere Arm 3 in der
Richtung, die zu der Richtung der fy-Schwingungsmode orthogonal
ist, vertikal in zwei Teile geteilt wird, wie in 3B gezeigt, wird dann, wenn ein Teil
gedehnt wird, der andere Teil zusammengezogen. Durch Vorsehen der
Detektionselektroden 21, 22, 23 und 24 an
diesem Arm 3, wie in 3C gezeigt,
kann daher die Spannung für
die fy-Schwingungsmode detektiert werden.
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Durch die oben beschriebenen Prinzipien wird
der allgemeine Aufbau des Schwingungsgyroskops des Stimmgabeltyps
des asymmetrischen Typs so wie in 4 gezeigt.
Das Schwingungsglied des Stimmgabeltyps 1, das ein Schwingungsgyroskop des
Stimmgabeltyps der vorliegenden Erfindung ist, hat zwei Arme 2, 3 und
eine Basis 4, die in einem Stück aus LiTaO3 gebildet
sind. Auf der Oberfläche und
der entgegengesetzten Fläche
eines Armes 2 sind zwei Sätze von inneren und äußeren Treiberelektroden 11, 12, 13, 14 zum
Betreiben der obigen fx-Schwingungsmode vorgesehen (dabei ist der
innere Satz von Elektroden aus den Treiberelektroden 11, 12 gebildet,
und der äußere Satz
von Elektroden ist aus den Treiberelektroden 13, 14 gebildet).
Ferner sind auf der Oberfläche,
der entgegengesetzten Fläche,
der inneren Seitenfläche
und der äußeren Seitenfläche des
anderen Armes 3 die Detektionselektroden 21, 22, 23, 24 zum
Detektieren der obigen fy-Schwingungsmode vorgesehen. Die Detektionselektroden 21, 22 sind elektrisch
kurzgeschlossen, und die Detektionselektroden 23, 24 sind
elektrisch kurzgeschlossen (siehe 3C).
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5 ist
eine graphische Darstellung, die die Analyseresultate durch die
Finite-Element-Methode der elektrischen Ladungskomponenten zeigt,
die durch die Treiberschwingung bei dem Schwingungsglied des Stimmgabeltyps 1 erzeugt
werden, das eine Kristallorientierung wie in 6A hat. Das Schwingungsglied des Stimmgabeltyps 1 ist,
wie in 6A gezeigt, ein
LiTaO3-Einkristall mit einer Z-Plattenrotation
von 40° (Y-Plattenrotation
von 130°),
der die X-Achse als Rotationsachse hat, und ist ein Element, bei
dem sich die Arme 2, 3 in die Richtung Y' erstrecken. Der
LiTaO3-Einkristall
braucht nicht unbedingt auf die Z-Plattenrotation von 40° begrenzt
zu sein, sondern es kann eine Z-Plattenrotation von 40° ± 20° verwendet
werden. Die Oberfläche
bei den Armen 2, 3 bezeichnet die Fläche, auf
der die Polarisationsachsenrichtung die Richtung + ist, und die
entgegengesetzte Fläche
hat die Richtung –.
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Alternativ beträgt die Breite der Arme 2, 3 W (etwa
1 mm), wie in 6B gezeigt,
und die Länge der
Arme 2, 3 beträgt
L (etwa 7 mm). In 5 ist
die Ladungsverteilung bei den jeweiligen Treiberelektroden 11, 12, 13, 14 bei
der Treiberschwingung gezeigt, wobei die Abszisse einen Abstand
angibt, der auf der Grenzposition zwischen den Armen 2, 3 und
der Basis 4 beruht, und die Ordinate stellt die elektrische
Ladung (Relativwert) dar.
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Aus den Resultaten von 5 ist ersichtlich, daß bei der
Anordnung, wenn die Treiberelektrode nur an dem Arm 2 installiert
ist, die elektrischen Ladungskomponenten zwischen der Innenseite
und der Außenseite
und zwischen der Oberfläche
und der entgegengesetzten Fläche
des Armes 2 differieren. Wenn in solch einem Fall eine
Detektionselektrode mit derselben Form auf den vier Flächen des
anderen Armes 3 installiert wird, sind daher auch die Ladungskomponenten
der Treiberschwingung zu detektieren, um die Fehler groß zu machen.
Durch Bilden der asymmetrischen Detektionselektrodenform zwischen der
Innenseite und der Außenseite
können
deshalb unnötige
Ladungskomponenten versetzt werden. Solch ein Beispiel ist bei der
folgenden Ausführungsform
1 erläutert.
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(Ausführungsform 1)
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7 ist
eine perspektivische Ansicht, die die Ausführungsform 1 zeigt, bei der
nur die Detektionselektrode 24, die auf der äußeren Seitenfläche des
Armes 3 vorgesehen ist, auf der Seite der Basis 4 um
x kürzer
als die anderen drei Detektionselektroden ist. 8 ist eine graphische Darstellung, um
die Veränderung
der Verlustspannung in dem Fall zu zeigen, wenn die Länge der
Detektionselektrode 24 verändert wird. Die Abszisse zeigt
eine eingeschränkte Länge (Verhältnis der
fehlenden Länge
x der Detektionselektrode 24 ab der Grenzposition zwischen
dem Arm 3 und der Basis 4 zu der Breite W des
Armes 3, x/W), und die Ordinate stellt die Verlustspannung
(V) dar, die zu der Zeit der Startbetreibung erzeugt wird. Durch
Verändern
der Länge
der Detektionselektrode 24 (0 < x/W < 2)
verändert
sich das Niveau der Verlustspannung. Beim Verkürzen der Detektionselektrode 24 um
x, wobei x/W 0,5 beträgt,
wird die Verlustspannung minimal. Indem die Länge der Detektionselektrode 24,
die auf der äußeren Seitenfläche des Armes 3 vorzusehen
ist, kürzer
als die Länge
der Detektionselektrode 23 (in 7 nicht gezeigt) gebildet wird, die auf
der inneren Seitenfläche
von ihm vorzusehen ist, wird es möglich, die Verlustspannung
zu steuern.
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(Ausführungsform 2)
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Als nächstes wird als Ausführungsform
2 ein Beispiel zum Verringern der Verlustspannung durch das Bildungsmuster
der Detektionselektroden 21, 22 erläutert, die
auf der Oberfläche
und der entgegengesetzten Fläche
des Armes 3 vorzusehen sind, wobei die Detektionselektroden 23, 24,
die auf der inneren Seitenfläche
und äußeren Seitenfläche des Armes 3 vorzusehen
sind, unverändert
sind. Um in solch einem Fall den Einfluß der zusätzlichen elektrischen Ladung
auf die Außenseite
des Armes 3 zu vermeiden, werden die Detektionselektroden 21, 22,
die auf der Oberfläche
und der entgegengesetzten Fläche zu
bilden sind, mit Gewichten in der Breitenrichtung versehen, und
die Verlustspannungskomponente wird reduziert.
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9 zeigt
ein Beispiel dieser Ausführungsform
z. Bei dem Beispiel von 9A sind
die Detektionselektroden 21, 22, die auf der Oberfläche und der
entgegengesetzten Fläche
des Armes 3 zu bilden sind, versetzt (wobei in dem Fall,
wenn der Abstand von der inneren Seitenfläche als y festgelegt ist und der
Abstand von der äußeren Seitenfläche als
z festgelegt ist, eine Versetzung von y < z vorgenommen wird). Gemäß dem Beispiel
von 9B haben die Formen
der Detektionselektroden 21, 22, die auf der Oberfläche und
der entgegengesetzten Fläche
des Armes 3 zu bilden sind, solche Konfigurationen, um von
der Außenseite
hin zu der Innenseite geneigt zu sein.
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Als nächstes wird als folgende Ausführungsform
3 und Ausführungsform
4 ein Beispiel für
den Fall erläutert,
wenn die Formen der vier Treiberelektroden, die auf der Innenseite
und der Außenseite
der Oberfläche
und der entgegengesetzten Fläche
des Armes 2 vorgesehen sind, als asymmetrische Typen gebildet
sind, oder genauer gesagt, wenn die Größe der inneren Treiberelektrode
kleiner als die Größe der äußeren Treiberelektrode
ist, um die abnorme Schwingung auf einen kleinen Betrag herabzudrücken.
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(Ausführungsform 3)
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10 ist
eine Draufsicht, die die Ausführungsform
3 zeigt. Die Breite der Treiberelektrode, die auf der Innenseite
des Armes 2 vorzusehen ist, ist schmaler als die Breite
der Treiberelektrode gebildet, die auf dessen Außenseite vorzusehen ist, wodurch die
abnormen Schwingungskomponenten kleiner gemacht werden. Genauer
gesagt, in dem Fall, wenn die Breite der Treiberelektrode 11,
die auf der Innenseite der Oberfläche des Armes 2 vorzusehen
ist, a beträgt,
die Breite der Treiberelektrode 12, die auf der Innenseite
der entgegengesetzten Fläche
vorzusehen ist, b beträgt,
die Breite der Treiberelektrode 13, die auf der Außenseite
der Oberfläche
vorzusehen ist, c beträgt,
und die Breite der Treiberelektrode 14, die auf der Außenseite
der entgegengesetzten Fläche
vorzusehen ist, d beträgt,
sollen die Beziehungen a < c,
b < d sein.
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11 ist
eine graphische Darstellung, die die Veränderung der abnormen Schwingung
für die asymmetrische
Abänderung
zwischen der inneren Treiberelektrode und der äußeren Treiberelektrode zeigt,
wobei die Abszisse das Verhältnis
der Differenz zwischen a und c zu der Breite W des Armes 2 als asymmetrischen
Faktor der Treiberelektrode ((a – c)/W) darstellt und die Ordinate
den Kopplungswert der abnormen Schwingung (= Übertragungscharakteristik der
plan-vertikalen Schwingung) darstellt. In 11 sind die Veränderungen der Charakteristiken bezüglich der
drei Arten der Größen der
Breiten a, b der Treiberelektroden 11, 12 gezeigt,
die auf der Innenseite der Oberfläche und der entgegengesetzten Fläche des
Armes 2 vorzusehen sind. Wie aus den Resultaten von 11 ersichtlich ist, können die
abnormen Schwingungskomponenten viel kleiner gemacht werden, indem
die Breiten der Treiberelektroden 11, 12 auf der
Innenseite der Oberfläche
und der entgegengesetzten Fläche
des Armes 2 verschieden gemacht werden.
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(Ausführungsform 4)
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12 ist
eine perspektivische Ansicht, um die Ausführungsform 4 zu zeigen. Die
Länge der
Treiberelektrode, die auf der Innenseite des Armes 2 vorzusehen
ist, ist kürzer
als die Länge
der Treiberelektrode gebildet, die auf dessen Außenseite vorzusehen ist, wodurch
die abnormen Schwingungskomponenten kleiner gemacht werden. Genauer
gesagt, die äußeren Treiberelektroden 13, 14 sind über die gesamte
Länge des
Armes 2 gebildet, aber die inneren Treiberelektroden 11, 12 sind
nur in einem Bereich ab der Grenzposition zwischen dem Arm 2 und
der Basis 4 bis zu dem Zwischenteil des Armes 2 gebildet (Länge e).
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13 ist
eine graphische Darstellung, die die Veränderung der abnormen Schwingung
für die Abänderung
der Länge
der inneren Treiberelektrode zeigt, wobei die Abszisse die Länge der
inneren Treiberelektrode durch das Verhältnis der Länge e der inneren Treiberelektrode
zu der Breite W des Armes 2 (e/W) zeigt und die Ordinate
den Kopplungswert der abnormen Schwingung (= Übertragungscharakteristik der
plan-vertikalen
Schwingung) zeigt. Es wird angenommen, daß die Breiten der inneren und äußeren Treiberelektroden
dieselben sind. Aus 13 geht hervor,
daß die
abnorme Schwingungskomponente durch Verkürzen der Länge der inneren Treiberelektrode
unterdrückt
werden kann.
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(Ausführungsform 5)
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14 ist
eine Konstruktionsansicht eines Schwingungsgyroskops des Stimmgabeltyps
des asymmetrischen Typs, das die Ausführungsformen 1 und 4 reflektiert
(asymmetrische Treiberelektrodenstruktur und Detektionselektrodenstruktur).
Die Treiberelektroden 11, 12, die auf der Innenseite
der Oberfläche
und der entgegengesetzten Fläche
des Armes 2 vorzusehen sind, sind kleiner als die Treiberelektroden 13, 14 gebildet,
die auf der Außenseite der
Oberfläche
und der entgegengesetzten Fläche von
ihm vorgesehen sind, und die Detektionselektrode 24, die
auf der äußeren Seitenfläche des
Armes 3 vorzusehen ist, ist um x kürzer gebildet, so daß x/W 0,5
beträgt.
Durch Einsetzen solch einer Elektrodenanordnung wird es möglich, den
Effekt der abnormen Kopplung zwischen dem Treiberschwingungsmodensystem
und dem Detektionsschwingungsmodensystem zu unterdrücken.
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Übrigens
sind, wie vorn in 5 gezeigt,
die Ladungskomponenten am Grenzteil zwischen den Armen 2, 3 und
der Basis 4 konzentriert. Daher kann, wenn eine Elektrode
auf diesem Teil gebildet wird, ein Schwingungsglied des Stimmgabeltyps 1 konstruiert werden,
das eine hohe Effektivität,
d. h., ein kleines Kapazitätsverhältnis hat.
Solche Beispiele werden an Hand der folgenden Ausführungsform
6 und Ausführungsform
7 erläutert.
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(Ausführungsform 6)
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15 ist
eine perspektivische Ansicht, die die Ausführungsform 6 zeigt. Die Treiberelektrode
ist länger
als der Arm gebildet und auf einen Teil der Basis erweitert, so
daß die
Treibereffektivität
der Treiberelektrode hoch ist, d. h., das Kapazitätsverhältnis ist
klein. Speziell sind die vier Treiberelektroden 11, 12, 13 und 14,
die auf dem Arm 2 vorgesehen sind, gebildet, um von der
Zone der gesamten Länge
des Armes 2 auf einen Teil der Basis 4 erweitert
zu sein (die Länge
f, die sich auf der Basis 4 erstreckt).
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16 ist
eine graphische Darstellung, die die Veränderung des Kapazitätsverhältnisses
für die Abänderung
der Erweiterungslängen
der Treiberelektroden 11, 12, 13 und 14 ab
der Grenzposition zwischen dem Arm 2 und der Basis 4 zeigt,
wobei die Abszisse die Längen
der Treiberelektroden 11, 12, 13 und 14 ab
der Grenzposition durch das Verhältnis
der Erweiterungslänge
f zu der Breite W des Armes 2 (f/W) darstellt und die Ordinate
ein Kapazitätsverhältnis der
Treiberelektrode (Cp/Cs) darstellt. Der Betrag von f/W weist in
dem Bereich von 0 bis 2 ein niedriges Kapazitätsverhältnis auf, und in dem Fall,
wenn der Betrag von f/W etwa 0,5 ausmacht, ist das kleinste Kapazitätsverhältnis erreichbar.
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(Ausführungsform 7)
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17 ist
eine perspektivische Ansicht, die die Ausführungsform 7 zeigt. Die Detektionselektrode
ist länger
als der Arm gebildet, um auf einen Teil der Basis erweitert zu sein,
um die Detektionseffektivität
der Detektionselektrode hoch zu machen, d. h., um das Kapazitätsverhältnis klein
zu machen. Konkret sind die zwei Detektionselektroden 21, 22,
die auf der Oberfläche
und der entgegengesetzten Fläche
des Armes 3 vorgesehen sind, ausgehend von der gesamten
Länge des
Armes 3 auf einem Teil der Basis 4 gebildet (die
Länge g,
die sich auf der Basis 4 erstreckt). Die vier Treiberelektroden 11, 12, 13 und 14 erstrecken
sich durch f ausgehend von der gesamten Länge des Armes 2 auch
auf die Basis 4, auf dieselbe Weise wie bei der Ausführungsform
6.
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18 ist
eine graphische Darstellung, die die Veränderung des Kapazitätsverhältnisses
für die Abänderung
der Erweiterungslängen
der Detektionselektroden 21, 22 ab der Grenzposition
zwischen dem Arm 3 und der Basis 4 zeigt, wobei
die Abszisse die Länge
der Detektionselektrode ab der Grenzposition durch das Verhältnis der
Erweiterungslänge
g zu der Breite W des Armes 3 (g/W) darstellt und die Ordinate
das Kapazitätsverhältnis der
Detektionselektrode (Cp/Cs) darstellt. Der Betrag von g/W weist
ein niedriges Kapazitätsverhältnis in
dem Bereich von 0 bis 2 auf, und das kleinste Kapazitätsverhältnis ist
in dem Fall erreichbar, wenn der Betrag von g/W etwa 0,5 ausmacht.
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(Ausführungsform 8)
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19 ist
eine Konstruktionsansicht eines Schwingungsgyroskops des Stimmgabeltyps
des asymmetrischen Typs, das die obigen Ausführungsformen 1, 2, 6 und 7 reflektiert
(asymmetrische Treiberelektrodenstruktur und Detektionselektrodenstruktur).
Die Treiberelektroden 11, 12, die auf der Innenseite
des Armes 2 vorzusehen sind, sind kleiner als die Treiberelektroden 13, 14 der
Außenseite
gebildet. Die Detektionselektrode 24, die auf der äußeren Seitenfläche des
Armes 3 vorzusehen ist, ist um x kürzer gebildet, damit der Betrag
x/W 0,5 ist, und die jeweiligen Treiberelektroden 11, 12, 13 und 14, die
an dem Arm 2 vorzusehen sind, sind um den Betrag f auf
die Seite der Basis 4 erweitert, damit der Betrag f/W 0,5
ist, und die Detektionselektroden 21, 22, die
auf der Oberfläche
und der entgegengesetzten Fläche
des Armes 3 vorzusehen sind, sind um den Betrag g auf die
Seite der Basis 4 erweitert, so daß der Betrag g/W 0,5 ist. Durch solch
eine Festlegung wird es möglich,
den Effekt der abnormen Kopplung zwischen dem Treiberschwingungsmodensystem
und dem Detektionsschwingungsmodensystem zu unterdrücken.
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[Schwingungsgyroskop des
Stimmgabeltyps des symmetrischen Typs]
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Als nächstes werden unter Bezugnahme
auf 20–22 der
allgemeine Aufbau und das Detektionsprinzip bei dem Schwingungsgyroskop
des Stimmgabeltyps des symmetrischen Typs erläutert. 20 und 21 sind die Ansichten, die die Elektrodenanordnung
zeigen, und 22 ist eine
Ansicht zum Zeigen des konkreten Elektrodenmusters.
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Das Schwingungsglied des Stimmgabeltyps des
symmetrischen Typs 1 hat auch zwei Arme 2, 3 in
Quaderform, die quadratische Grundflächen haben, und eine Basis 4 in
Quaderform, die die zwei Arme 2 und 3 stützt. Diese
Arme 2, 3 und die Basis 4 sind aus einem
piezoelektrischen Einkristall in einem Stück geformt, wobei das Schwingungsglied
des Stimmgabeltyps des symmetrischen Typs 1 durch die fx-Schwingungsmode
betrieben wird, und durch Ausführen
der Detektion durch die fy-Schwingungsmode ist die Leistung durch
die Coriolis-Kraft
zu detektieren. Jedoch unterscheiden sich die Installationsmuster
der Treiberelektrode und der Detektionselektrode von jenen des asymmetrischen
Typs.
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20 ist
eine Ansicht, um die Elektrode zum Betreiben der fx-Schwingungsmode
zu zeigen. Auf den inneren Teilen der Oberfläche und der entgegengesetzten
Oberfläche
der Arme 2, 3, die in 20A gezeigt sind, sind die Treiberelektroden 31, 32, 33 und 34 vorgesehen,
wie in 20B gezeigt, und
wenn eine Spannung auf den Raum zwischen den Treiberelektroden 31, 32 und
den Treiberelektroden 33, 34 angewendet wird,
wird ein elektrisches Feld erzeugt, wie durch die Pfeile in 20B gezeigt, und durch den
piezoelektrischen Effekt, wie durch einen Pfeil in 20A gezeigt, weisen die äußeren Teile
der Arme 2, 3 die Dehnungs- und Zusammenziehungsbewegungen
auf. Durch diese Dehnungs- und Zusammen ziehungsbewegungen kann an
den Armen 2, 3 die fx-Schwingungsmode angeregt
werden.
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Wenn an dem Schwingungsschaft der fx-Schwingungsmode
Rotationsbewegungen gebildet werden, wird die Coriolis-Kraft in
der Richtung erzeugt, die zu der Schwingungsrichtung vertikal ist. Deshalb
sind, wie in 21B gezeigt,
die Detektionselektroden 41, 42, 43 auf
der äußeren Seitenfläche und
der Außenseite
der Oberfläche
und der entgegengesetzten Fläche
des Armes 2 vorgesehen, und die Detektionselektroden 44, 45, 46 sind
auf der äußeren Seitenfläche und
der Außenseite
der Oberfläche
und der entgegengesetzten Fläche
des Armes 3 vorgesehen, wodurch die fy-Schwingungsmode,
wie durch den Pfeil in 21A gezeigt,
in der Richtung, die zu der fx-Schwingungsmode vertikal ist, detektiert wird,
wodurch die elektrischen Leistungen, die zu der Winkelgeschwindigkeit
proportional sind, von den Armen 2, 3 erhalten
werden können,
die in den zueinander entgegengesetzten Richtungen ein Verziehen aufweisen.
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Durch die oben beschriebenen Prinzipien
ist der allgemeine Aufbau des Schwingungsgyroskops des Stimmgabeltyps
des symmetrischen Typs so wie in 22 gezeigt.
Das Schwingungsglied des Stimmgabeltyps 1, das ein Schwingungsgyroskop des
Stimmgabeltyps der Erfindung ist, hat die zwei Arme 2, 3 (Breite
W, Länge
L) und eine Basis 4, die aus LiTaO3 in
einem Stück
gebildet sind. Auf der Innenseite der Oberfläche und der entgegengesetzten Fläche von
einem Arm 2 ist ein Satz von Treiberelektroden 31, 32 zum
Betreiben der obigen fx-Schwingungsmode vorgesehen, und auf der
Außenseite
der Oberfläche
und der entgegengesetzten Fläche
von ihm und der äußeren Seitenfläche von
ihm sind die Detektionselektroden 41, 42, 43 zum
Detektieren der obigen fy-Schwingungsmode vorgesehen. Ferner ist auf
der Innenseite der Oberfläche
und der entgegengesetzten Fläche
des anderen Armes 3 ein Satz von Treiberelektroden 33, 34 zum
Betreiben der obigen fx-Schwingungsmode
vorgesehen, und auf der Außenseite
der Oberfläche
und der entgegengesetzten Fläche
von ihm und der äußeren Seitenfläche von ihm
sind die Detektionselektroden 44, 45, 46 zum
Detektieren der obigen fy-Schwingungsmode vorgesehen. Somit sind
bei dem Schwingungsgyroskop des Stimmgabeltyps des symmetrischen
Typs die Treiberelektrode und die Detektionselektrode an den zwei
Armen 2, 3 in symmetrischen Beziehungen vorgesehen.
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Bei dem Schwingungsgyroskop des Stimmgabeltyps
des symmetrischen Typs kann die abnorme Schwingung aufgehoben werden,
da die Treiberelektrode und die Detektionselektrode in symmetrischen
Beziehungen an den zwei Armen 2, 3 vorgesehen
sind, und die Verlustleistung ist klein. Um die Detektionsgenauigkeit,
d. h., das S/N-Verhältnis
anzuheben, braucht demzufolge die Unterdrückung des Rauschsignals (N-Komponente)
nicht in Erwägung gezogen
zu werden, aber es ist erforderlich, das Detektionssignal (S-Komponente)
zu verstärken.
Durch Konstruieren der Formen der Treiberelektrode und der Detektionselektrode
wird das Kapazitätsverhältnis der
Treiberelektrode zu der Detektionselektrode verringert, um die Detektionseffektivität zu verbessern,
und hinsichtlich solcher Beispiele erfolgt eine Erläuterung
an Hand der folgenden Ausführungsformen
9–13.
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(Ausführungsform 9)
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Bei dem Schwingungsgyroskop des Stimmgabeltyps
des symmetrischen Typs konzentrieren sich die elektrischen Ladungskomponenten
auf den Grenzteil zwischen den Armen 2, 3 und
der Basis 4. Daher kann, wenn eine Elektrode auf dem Abschnitt gebildet
wird, ein Schwingungsglied des Stimmgabeltyps 1 mit einer
hohen Effektivität,
d. h., einem kleinen Kapazitätsverhältnis hergestellt
werden. 23 ist eine
perspektivische Ansicht, die die Ausführungsform 9 zeigt. Indem die
Treiberelektrode und die Detektionselektrode länger als der Arm gebildet werden,
um auf einen Teil der Basis erweitert zu werden, wird somit bewirkt,
daß die
Treibereffektivität
der Treiberelektrode und die Detektions effektivität der Detektionselektrode
hoch werden, d. h., daß sein
Kapazitätsverhältnis klein
wird. Konkret sind die vier Treiberelektroden 31, 32, 33, 34 und
die sechs Detektionselektroden 41, 42, 43, 44, 45, 46 über die
Bereiche ab der vollen Länge
(L) der Arme 2, 3 bis zu einem Teil der Basis 4 (Länge h, die
sich auf die Basis 4 erstreckt) gebildet.
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24 ist
eine graphische Darstellung, um die Veränderung des Kapazitätsverhältnisses
für die Abänderungen
der Erweiterungslängen
der Treiberelektrode und der Detektionselektrode ab der Grenzposition
zwischen den Armen 2, 3 und der Basis 4 zu zeigen,
wobei die Abszisse die Längen
der Treiberelektrode und der Detektionselektrode ab der Basis-Arm-Grenzposition
durch das Verhältnis
(h/W) der Erweiterungslänge
h zu der Breite W der Arme 2, 3 darstellt und
die Ordinate das Kapazitätsverhältnis (Cp/Cs)
der Treiberelektrode und der Detektionselektrode darstellt. Im Falle
der Treiberelektrode ist das Kapazitätsverhältnis in dem Bereich von 0–2 des h/W-Wertes
niedrig, und das kleinste Kapazitätsverhältnis ist dann erreichbar,
wenn der h/W-Wert 0,5 beträgt.
Im Falle der Detektionselektrode ist das Kapazitätsverhältnis innerhalb des Bereiches
des h/W-Wertes von 0 –2
niedrig, und das kleinste Kapazitätsverhältnis ist erreichbar, wenn
der h/W-Wert 0,5 beträgt.
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(Ausführungsform 10)
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Es erfolgt eine Erläuterung
bezüglich
der Beziehung zwischen den Breiten (Bildungspositionen) der Treiberelektroden 31, 32, 33, 34,
die auf der Innenseite der Oberfläche und der entgegengesetzten Fläche der
Arme 2, 3 vorzusehen sind, und dem Kapazitätsverhältnis. Wie
in 25 gezeigt, werden dann,
wenn die Breiten der Treiberelektroden 31, 32, 33, 34 jeweilig
auf i, j, k, l festgelegt sind, wobei die Bedingung i = j = k =
l gilt, die Breiten abgeändert,
um die Veränderung
der Kapazitätsverhältnisse
zu prüfen,
und die Resultate sind in 26 gezeigt.
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In der graphischen Darstellung von 26 stellt die Abszisse den
Driftbetrag an dem Ende der Treiberelektrode ab der Mittellinie
des Armes dar, und die Ordinate stellt das Kapazitätsverhältnis der Treiberelektrode
(Cp/Cs) dar. Der Wert 0 an der Abszisse gibt an, daß die Breite
der Treiberelektrode nur die Hälfte
der Armbreite W beträgt,
d. h., das Ende der Treiberelektrode, die sich von der inneren Peripherie
des Armes erstreckt, erreicht die Mittellinie des Armes. Die Maßeinteilung
der Abszisse erfolgte gemäß dem Driftbetrag
der Endposition der Treiberelektrode ausgehend von der Mittellinie
des Armes (die Drift nach innen ist die Richtung +, und die Drift nach
außen
ist die Richtung -). Zum Beispiel stellt 1/4 W den Fall dar, daß das Ende
der Treiberelektrode nur die Position von 1/4 W vor der Mittellinie
erreicht, und die Breite von ihr beträgt 1/4 W, und –1/4 W stellt den
Fall dar, daß sich
das Ende der Treiberelektrode auf 1/4 W über die Mittellinie hinaus
erstreckt, und die Breite von ihr beträgt 3/4 W.
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Aus den Resultaten von 26 ist ersichtlich, daß dann,
wenn die Treiberelektrode die Mittellinie des Armes überschreitet,
das Kapazitätsverhältnis zunimmt,
um eine Verschlechterung der Charakteristiken zu ergeben. Daher
ist es erforderlich, daß die
Treiberelektroden 31, 32, 33, 34 nicht über die Mittellinien
der Arme 2, 3 hinausgehen.
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(Ausführungsform 11)
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27 ist
eine perspektivische Ansicht, die die Ausführungsform 11 zeigt. Die Längen der
Treiberelektroden, die auf der Innenseite der Oberfläche und
der entgegengesetzten Fläche
des Armes vorzusehen sind, sind kurz gebildet. Konkret sind die
Detektionselektroden 41, 42, 43, 44, 45, 46 über die
gesamte Länge
der Arme 2, 3 gebildet, aber die Treiberelektroden 31, 32, 33, 34 sind
nur ab der Grenzposition zwischen den Armen 2, 3 und
der Basis 4 bis zu der Hälfte der Arme 2, 3 gebildet
(Länge
m). Diese Treiberelektroden 31, 32, 33, 34 und
Detektionselektroden 41, 42, 43,
44, 45, 46 sind
mit einer Erweiterung um die Länge
h (h/W = 0,5) ab der Grenzposition zwischen den Armen 2, 3 und
der Basis 4 auf der Basis 4 versehen. Die Breiten
der Treiberelektroden 31, 32, 33, 34 sollen
dieselben sein.
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28 ist
eine graphische Darstellung, die die Veränderung des Kapazitätsverhältnisses
für die Abänderung
der Länge
der Treiberelektrode zeigt, wobei die Abszisse die Länge der
Treiberelektrode ab der Grenzposition durch das Verhältnis (m/W)
der Länge
m der Treiberelektrode zu der Breite W der Arme 2, 3 darstellt
und die Ordinate das Kapazitätsverhältnis (Cp/Cs)
der Treiberelektrode darstellt. Aus den Resultaten von 28 geht hervor, daß die Einstellung
für ein
kleines Kapazitätsverhältnis erfolgen kann,
indem der Wert von m/W größer als
2 gemacht wird, und eine Verbesserung der Treibereffektivität kann erwartet
werden.
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(Ausführungsform 12)
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Es erfolgt eine Erläuterung
bezüglich
der Beziehung zwischen den Breiten (Bildungspositionen) der Detektionselektroden 41, 42, 44, 45,
die auf der Außenseite
der Oberfläche
und der entgegengesetzten Fläche
der Arme 2, 3 vorzusehen sind, und dem Kapazitätsverhältnis. In
dem Fall, wenn die Breiten der Detektionselektroden 41, 42, 44, 45 jeweilig
auf n, o, p, q festgelegt sind, wie in 29 gezeigt, wobei die Bedingung n = o
= p = q gilt, werden die Breiten verändert, um die Veränderung
der Kapazitätsverhältnisse
zu prüfen,
und die Resultate sind in 30 gezeigt.
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In der graphischen Darstellung von 30 stellt die Abszisse den
Driftbetrag an dem Ende der Detektionselektrode ab der Mittellinie
des Armes dar, und die Ordinate stellt das Kapazitätsverhältnis der Detektionselektrode
(Cp/Cs) dar. Der Wert 0 an der Abszisse gibt an, daß die Breite
der Detektionselektrode nur die Hälfte der Armbreite W ausmacht,
d. h., das Ende der Detektionselektrode, die sich von der äußeren Peripherie
des Armes erstreckt, erreicht die Mittellinie des Armes. Die Maßeinteilung
der Abszisse erfolgt gemäß dem Driftbetrag
der Endposition der Detektionselektrode ab der Mittellinie des Armes
(die Drift nach innen ist die Richtung +, und die Drift nach außen ist
die Richtung –).
Zum Beispiel stellt 1/4 W den Fall dar, wenn sich das Ende der Detektionselektrode
auf 1/4 W über
die Mittellinie hinaus erstreckt, und ihre Breite beträgt 3/4 W,
und –1/4
W stellt den Fall dar, wenn das Ende der Detektionselektrode nur die
Position von 1/4 W vor der Mittellinie erreicht, und ihre Breite
beträgt
1/4 W.
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Aus den Resultaten von 30 ist ersichtlich, daß es im
Unterschied zu dem Fall der oben erwähnten Treiberelektrode nicht
so wichtig ist, ob die Detektionselektrode die Mittellinie des Armes überschreitet
oder nicht, aber die Detektionselektrode kann für ein kleines Kapazitätsverhältnis festgelegt werden,
indem die Breiten der Detektionselektroden 41, 42, 44, 45 auf
mehr als 1/4 der Breite der Arme 2, 3 angeordnet
werden, nämlich
auf mehr als 1/4 W, und eine Verbesserung der Detektionseffektivität kann erwartet
werden.
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(Ausführungsform 13)
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31 ist
eine perspektivische Ansicht, die die Ausführungsform 13 zeigt. Die Längen der
Detektionselektroden, die auf der Außenseite der Oberfläche und
der entgegengesetzten Fläche
des Armes vorzusehen sind, sind kurz gebildet. Konkret sind die Detektionselektroden 43, 46,
die auf der äußeren Seitenfläche der
Arme 2, 3 zu bilden sind, und die Treiberelektroden 31, 32, 33, 34,
die auf der Innenseite der Oberfläche und der entgegengesetzten
Fläche
der Arme 2, 3 zu bilden sind, über die volle Länge der
Arme 2, 3 gebildet, aber die Detektionselektroden 41, 42, 44, 45,
die auf der Außenseite
der Oberfläche und
der entgegengesetzten Fläche
der Arme 2, 3 zu bilden sind, sind nur bis zu
der Hälfte
der Arme 2, 3 gebildet (Länge r ab der Grenzposition
zwischen den Armen 2, 3 und der Basis 4).
Diese Treiberelektroden 31, 32, 33, 34 und
Detektionselektroden 41, 42, 43,
44, 45, 46 sind
mit einer Erweiterung um die Länge
h (h/W = 0,5) ab der Grenzposition zwischen den Armen 2, 3 und
der Basis 4 auf der Basis 4 versehen. Die Breiten
der Detektionselektroden 41, 42, 44, 45 sollen
dieselben sein.
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32 ist
eine graphische Darstellung, die die Veränderung des Kapazitätsverhältnisses
für die Abänderung
der Länge
der Detektionselektrode zeigt, wobei die Abszisse die Länge der
Detektionselektrode ab der Grenzposition durch das Verhältnis (r/W)
der Länge
r der Detektionselektrode zu der Breite W der Arme 2, 3 darstellt
und die Ordinate das Kapazitätsverhältnis (Cp/Cs)
der Detektionselektrode darstellt. Aus den Resultaten von 32 geht hervor, daß die Einstellung
für ein
kleines Kapazitätsverhältnis erfolgen
kann; indem der Wert von r/W größer als
2 gemacht wird, und eine Verbesserung der Detektionseffektivität kann erwartet
werden.
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In den obigen Ausführungsformen
wird LiTaO3 als piezoelektrischer Einkristall
verwendet, aber als piezoelektrischer Einkristall kann ein piezoelektrischer
Einkristall aus anderem Material wie z. B. aus LiNbO3 (Y' = 50° Y) verwendet
werden.