DE112017005746T5 - Gyrosensor und elektronische einrichtung - Google Patents

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Kazuo Takahashi
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    • G01C19/5656—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using vibrating bars or beams the devices involving a micromechanical structure
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    • H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors

Abstract

Ein Gyrosensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Technologie umfasst einen ringförmigen Rahmen, eine Ansteuerungseinheit, eine erste Detektionseinheit, mehrere Pendeleinheiten, eine zweite Detektionseinheit und eine erste Vibrationseinstelleinheit. Der ringförmige Rahmen umfasst eine erste Hauptoberfläche und eine zweite Hauptoberfläche. Die Ansteuerungseinheit wird auf der ersten Hauptoberfläche bereitgestellt und veranlasst den Rahmen, auf einer Ebene parallel zur ersten Hauptoberfläche zu vibrieren. Die erste Detektionseinheit ist auf der ersten Hauptoberfläche bereitgestellt und detektiert eine Winkelgeschwindigkeit um eine erste Achse orthogonal zur ersten Hauptoberfläche. Die mehreren Pendeleinheiten sind mit dem Rahmen verbunden und vibrieren synchron mit einer Vibration des Rahmens auf der Ebene parallel zur ersten Hauptoberfläche. Die zweite Detektionseinheit ist mit jeder mehreren Pendeleinheiten bereitgestellt und detektiert eine Winkelgeschwindigkeit um eine Achse orthogonal zur ersten Achse. Die erste Vibrationseinstelleinheit wird mit jedem der inneren Randteile bzw. jedem der äußeren Randteile des Rahmens auf der zweiten Hauptoberfläche bereitgestellt und umfasst mehrere Vertiefungen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Technologie bezieht sich auf einen Gyrosensor, der in der Lage ist, Winkelgeschwindigkeiten um drei Achsen zu detektieren, und eine elektronische Einrichtung, den Gyrosensor umfassend.
  • Stand der Technik
  • Gegenwärtig sind Bewegungssensoren zum Detektieren von Bewegungen von Menschen hauptsächlich in mobilen Einrichtungen weit verbreitet. Darüber hinaus wurde ein Gyrosensor, der eine Winkelgeschwindigkeit detektiert, aufgrund des Fortschritts bei MEMS-Technologie (Micro Electro Mechanical Systems, elektro-mechanische Mikrosysteme) in den letzten Jahren miniaturisiert, und verschiedene Typen von Vorrichtungen wurden entwickelt und auf den Markt gebracht.
  • In Patentliteratur 1 wird, beispielsweise, ein Winkelgeschwindigkeitssensor, der in der Lage ist, Winkelgeschwindigkeiten um drei Achsen zu detektieren, offenbart. Der Winkelgeschwindigkeitssensor umfasst einen rechteckigen und ringförmigen Rahmen, umfassend eine Hauptoberfläche, mehrere Pendeleinheiten, von den vier Eckteilen des Rahmens in die Mitte des Rahmens ragend, und eine Ansteuerungseinheit, den Rahmen veranlassend, in der Grundvibration auf einer Ebene parallel zur Hauptoberfläche zu vibrieren. Darüber hinaus ist der Winkelgeschwindigkeitssensor strukturiert, um eine Winkelgeschwindigkeit um die Achse orthogonal zur Hauptoberfläche auf Grundlage eines Verformungsbetrags des Rahmens zu detektieren und Winkelgeschwindigkeiten um zwei Achsen parallel zur Hauptoberfläche auf Grundlage von Verformungsbeträgen der mehreren Pendeleinheiten in Richtungen orthogonal zur Hauptoberfläche zu detektieren.
  • Andererseits erhält ein in der MEMS-Technologie gefertigter Gyrosensor häufig nicht eine gewünschte Vibrationseigenschaft aufgrund einer Abweichung in Elementformen, Asymmetrie oder ähnlichem, die von einer Verarbeitungsgenauigkeit herrührt, und im Allgemeinen wird Vibrationseinstellung einer Vibrationseinheit durchgeführt, nachdem das Element gefertigt ist. Beispielsweise wird in Patentliteratur 2 eine Technologie zum Durchführen von Laserverarbeitung in einem vorbestimmten Ort eines Vibrationserzeugers und Einstellen des Vibrationserzeugers auf eine gewünschte Vibrationseigenschaft offenbart.
  • Zitierliste
  • Patentliteratur
    • Patentliteratur 1: Japanisches Patent Nr. 4858662
    • Patentliteratur 2: Japanische Patentanmeldung, offengelegt, Nr. 2012-18174
  • Offenbarung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Ein mehrachsiger Gyrosensor, wie er in Patentliteratur 1 beschrieben ist, umfasst mehrere Vibrationserzeuger entsprechend jeder der Detektionsachsen in einem Sensorelement. Aufgrund dessen kann eine Einstellung einer Vibrationseigenschaft des einen Vibrationserzeugers die Vibrationseigenschaft eines anderen Vibrationserzeugers beeinflussen, und es gibt ein Problem, dass die Vibrationseigenschaft des Vibrationserzeugers jeder der Detektionsachsen möglicherweise nicht einfach eingestellt werden kann.
  • Angesichts der oben erwähnten Umstände ist es ein Ziel der vorliegenden Technologie, einen Gyrosensor, der in der Lage ist, eine gewünschte Vibrationseigenschaft hinsichtlich jeder der Detektionsachsen zu erhalten, und eine elektronische Einrichtung, umfassend den Gyrosensor, bereitzustellen.
  • Lösung für das Problem
  • Ein Gyrosensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Technologie umfasst einen ringförmigen Rahmen, eine Ansteuerungseinheit, eine erste Detektionseinheit, mehrere Pendeleinheiten, eine zweite Detektionseinheit und eine erste Vibrationseinstelleinheit.
  • Der ringförmige Rahmen umfasst eine erste Hauptoberfläche und eine zweite Hauptoberfläche gegenüber der ersten Hauptoberfläche.
  • Die Ansteuerungseinheit wird auf der ersten Hauptoberfläche bereitgestellt und veranlasst den Rahmen, auf einer Ebene parallel zur ersten Hauptoberfläche zu vibrieren.
  • Die erste Detektionseinheit wird auf der ersten Hauptoberfläche bereitgestellt und detektiert eine Winkelgeschwindigkeit um eine erste Achse orthogonal zur ersten Hauptoberfläche auf Grundlage eines Verformungsbetrags des Rahmens auf der Ebene parallel zur ersten Hauptoberfläche.
  • Die mehreren Pendeleinheiten sind mit dem Rahmen verbunden und vibrieren synchron mit einer Vibration des Rahmens auf der Ebene parallel zur ersten Hauptoberfläche.
  • Die zweite Detektionseinheit wird mit jeder der mehreren Pendeleinheiten bereitgestellt und detektiert eine Winkelgeschwindigkeit um eine Achse orthogonal zur ersten Achse auf Grundlage jedes der Verformungsbeträge der mehreren Pendeleinheiten in der ersten Achsrichtung.
  • Die erste Vibrationseinstelleinheit wird mit jedem der inneren Randteile bzw. jedem der äußeren Randteile des Rahmens auf der zweiten Hauptoberfläche bereitgestellt und umfasst mehrere Vertiefungen.
  • Im Gyrosensor dient die erste Vibrationseinstelleinheit zum Einstellen einer Vibrationseigenschaft des Rahmens, die die Winkelgeschwindigkeit um die erste Achse detektiert. Die ersten Vibrationseinstelleinheiten sind mit jedem der inneren Randteile bzw. jedem der äußeren Randteile des Rahmens bereitgestellt, und als ein Ergebnis ist es möglich, nicht nur die Vibrationseigenschaft des Rahmens einzustellen, sondern gemeinsam auch Vibrationseigenschaften der mehreren Pendeleinheiten, die synchron mit dem Rahmen vibrieren. Aufgrund dessen werden, im Vergleich mit einem Fall, bei dem jede der Pendeleinheiten einzeln eingestellt wird, die Vibrationseigenschaften des Rahmens und der einzelnen Pendeleinheiten einfach zusammen eingestellt, und eine gewünschte Vibrationseigenschaft bezüglich jeder der Detektionsachsen kann erhalten werden.
  • Der Rahmen kann ein Paar erste Träger, ein Paar zweite Träger und mehrere Verbindungseinheiten umfassen. Das Paar erste Träger erstreckt sich in eine zweite Achsrichtung orthogonal zur ersten Achse und ist einander in einer dritten Achsrichtung orthogonal zur ersten Achse und zur zweiten Achse zugewandt. Das Paar zweite Träger erstreckt sich in die dritte Achsrichtung und ist einander in der zweiten Achsrichtung zugewandt. Die mehreren Verbindungseinheiten verbinden jeden der ersten Träger und jeden der zweiten Träger und tragen jeweils die Enden der mehreren Pendeleinheiten.
  • In diesem Fall ist die erste Vibrationseinstelleinheit mit dem Paar erste Träger und/oder dem Paar zweite Träger versehen.
  • Der Gyrosensor kann ferner eine zweite Vibrationseinstelleinheit umfassen. Die zweite Vibrationseinstelleinheit wird mit jeder der mehreren Pendeleinheiten bereitgestellt und umfasst mehrere Vertiefungen.
  • Aufgrund dessen kann nicht nur die Vibrationseigenschaft des Rahmens, sondern auch die Vibrationseigenschaft der Pendeleinheiten eingestellt werden.
  • Die zweite Vibrationseinstelleinheit kann an jeder der Positionen entsprechend jeder der mehreren jeweiligen Pendeleinheiten bereitgestellt sein.
  • Darüber hinaus kann die zweite Vibrationseinstelleinheit an einer Position symmetrisch um eine Mitte in jeder der Breitenrichtungen der mehreren Pendeleinheiten bereitgestellt sein.
  • Ferner kann die zweite Vibrationseinstelleinheit auf drei oder mehr virtuellen Linien symmetrisch um eine Mitte in jeder der Längenrichtungen der mehreren Pendeleinheiten bereitgestellt sein.
  • Aufgrund dessen können Vibrationseinstellungen der mehreren Pendeleinheiten einzeln durchgeführt werden, und die Vibrationseigenschaft jeder der Pendeleinheiten kann einzeln eingestellt werden.
  • Der Gyrosensor kann ferner eine ringförmige Basiseinheit, mehrere Kopplungseinheiten und eine dritte Vibrationseinstelleinheit umfassen. Die ringförmige Basiseinheit ist rund um den Rahmen angeordnet. Die mehreren Kopplungseinheiten sind zwischen dem Rahmen und der Basiseinheit bereitgestellt und tragen den Rahmen, um es dem Rahmen zu ermöglichen, bezüglich der Basiseinheit zu vibrieren. Die dritte Vibrationseinstelleinheit wird mit jeder der mehreren Kopplungseinheiten bereitgestellt und umfasst mehrere Vertiefungen.
  • Jede der mehreren Vertiefungen kann eine kreisrunde Öffnung umfassen, und die mehreren Vertiefungen können in Intervallen zueinander angeordnet sein.
  • Jedes der Intervalle kann so groß wie oder größer als ein Durchmesser der Öffnung sein.
  • Eine elektronische Einrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Technologie umfasst einen Gyrosensor.
  • Der Gyrosensor umfasst einen ringförmigen Rahmen, eine Ansteuerungseinheit, eine erste Detektionseinheit, mehrere Pendeleinheiten, eine zweite Detektionseinheit und eine erste Vibrationseinstelleinheit.
  • Der ringförmige Rahmen umfasst eine erste Hauptoberfläche und eine zweite Hauptoberfläche gegenüber der ersten Hauptoberfläche.
  • Die Ansteuerungseinheit wird auf der ersten Hauptoberfläche bereitgestellt und veranlasst den Rahmen, auf einer Ebene parallel zur ersten Hauptoberfläche zu vibrieren.
  • Die erste Detektionseinheit wird auf der ersten Hauptoberfläche bereitgestellt und detektiert eine Winkelgeschwindigkeit um eine erste Achse orthogonal zur ersten Hauptoberfläche auf Grundlage eines Verformungsbetrags des Rahmens auf der Ebene parallel zur ersten Hauptoberfläche.
  • Die mehreren Pendeleinheiten sind mit dem Rahmen verbunden und vibrieren synchron mit einer Vibration des Rahmens auf der Ebene parallel zur Hauptoberfläche.
  • Die zweite Detektionseinheit wird mit jeder der mehreren Pendeleinheiten bereitgestellt und detektiert eine Winkelgeschwindigkeit um eine Achse orthogonal zur ersten Achse auf Grundlage jedes der Verformungsbeträge der mehreren Pendeleinheiten in der ersten Achsrichtung.
  • Die erste Vibrationseinstelleinheit wird mit jedem der inneren Randteile bzw. jedem der äußeren Randteile des Rahmens auf der zweiten Hauptoberfläche bereitgestellt und umfasst mehrere Vertiefungen.
  • Vorteilhafte Effekte der Erfindung
  • Wie oben beschrieben, kann, gemäß der vorliegenden Technologie, eine gewünschte Vibrationseigenschaft bezüglich jeder der Detektionsachsen erhalten werden.
  • Es ist anzumerken, dass die beschriebenen Effekte nicht beschränkend sind, sondern dass jeder in der vorliegenden Offenbarung beschriebene Effekt produziert werden kann.
  • Figurenliste
    • [1] Eine perspektivische Ansicht, einen Gyrosensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Technologie zeigend.
    • [2] Eine perspektivische Ansicht, ein Strukturbeispiel eines Sensorelements im Gyrosensor schematisch zeigend.
    • [3] Eine Draufsicht, eine Struktur eines Vibrationserzeugerkörpers im Sensorelement schematisch zeigend.
    • [4] Ein Diagramm, eine zeitliche Änderung einer Grundvibration eines Rahmens in dem Vibrationserzeugerkörper schematisch zeigend.
    • [5] Ein Diagramm, einen Vibrationsmodus schematisch zeigend, wenn eine Winkelgeschwindigkeit um die Z-Achse auf den Vibrationserzeugerkörper angewendet wird.
    • [6] Ein Diagramm, einen Vibrationsmodus schematisch zeigend, wenn eine Winkelgeschwindigkeit um die X-Achse auf den Vibrationserzeugerkörper angewendet wird.
    • [7] Ein Diagramm, einen Vibrationsmodus schematisch zeigend, wenn eine Winkelgeschwindigkeit um die Y-Achse auf den Vibrationserzeugerkörper angewendet wird.
    • [8] Ein Blockdiagramm, eine Beziehung zwischen dem Vibrationserzeugerkörper und einer Steuerung, die mit dem Vibrationserzeugerkörper verbunden ist, zeigend.
    • [9] Eine Draufsicht, eine Rückflächenseite des Vibrationserzeugerkörpers schematisch zeigend.
    • [10] Eine Draufsicht eines Hauptteils, eine Struktur einer ersten Vibrationseinstelleinheit, bereitgestellt mit dem Vibrationserzeugerkörper, schematisch zeigend.
    • [11A] Ein Diagramm, ein Ausbildungsbeispiel von in der ersten Vibrationseinstelleinheit enthaltenen Vertiefungen darstellend.
    • [11B] Ein Diagramm, ein Beispiel einer Beziehung zwischen Ausbildungspositionen der Vertiefungen in 11A und Größen unnötiger Vibrationen zeigend.
    • [12A] Ein Diagramm, ein Ausbildungsbeispiel von in der ersten Vibrationseinstelleinheit enthaltenen Vertiefungen darstellend.
    • [12B] Ein Diagramm, ein Beispiel der Beziehung zwischen den Ausbildungspositionen der Vertiefungen in 12A und den Größen der unnötigen Vibrationen zeigend.
    • [13A] Ein Diagramm, ein Ausbildungsbeispiel von in der ersten Vibrationseinstelleinheit enthaltenen Vertiefungen darstellend.
    • [13B] Ein Diagramm, ein Beispiel der Beziehung zwischen den Ausbildungspositionen der Vertiefungen in 13A und den Größen der unnötigen Vibrationen zeigend.
    • [14A] Ein Diagramm, ein Ausbildungsbeispiel von in der ersten Vibrationseinstelleinheit enthaltenen Vertiefungen darstellend.
    • [14B] Ein Diagramm, ein Beispiel der Beziehung zwischen den Ausbildungspositionen der Vertiefungen in 14A und den Größen der unnötigen Vibrationen zeigend.
    • [15A] Eine Draufsicht eines Hauptteils, ein Beispiel einer Struktur einer zweiten Vibrationseinstelleinheit, versehen mit dem Vibrationserzeugerkörper, schematisch zeigend.
    • [15B] Eine Draufsicht eines Hauptteils, ein Beispiel der Struktur der zweiten Vibrationseinstelleinheit, versehen mit dem Vibrationserzeugerkörper, schematisch zeigend.
    • [15C] Eine Draufsicht eines Hauptteils, ein Beispiel der Struktur der zweiten Vibrationseinstelleinheit, versehen mit dem Vibrationserzeugerkörper, schematisch zeigend.
    • [15D] Eine Draufsicht eines Hauptteils, ein Beispiel der Struktur der zweiten Vibrationseinstelleinheit, versehen mit dem Vibrationserzeugerkörper, schematisch zeigend.
    • [16] Eine Draufsicht, ein Strukturbeispiel eines Sensorelements im Gyrosensor gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Technologie schematisch zeigend.
    • [17] Ein Bodenflächendiagramm, das in 12 gezeigte Sensorelement schematisch zeigend. Modus/Modi zum Ausführen der Erfindung
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Technologie Bezug nehmend auf die Zeichnungen beschrieben.
  • <Erste Ausführungsform>
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht, einen Gyrosensor 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Technologie zeigend. In 1 zeigen eine X-Achse, eine Y-Achse und eine Z-Achse drei zueinander orthogonale Achsrichtungen an, wobei die X-Achsrichtung einer Längsrichtung des Gyrosensors 1 entspricht, die Y-Achsrichtung einer lateralen Richtung des Gyrosensors 1 entspricht bzw. die Z-Achsrichtung einer Dickenrichtung des Gyrosensors 1 entspricht (im Folgenden ähnlich in jeder der Zeichnungen).
  • [Gyrosensor]
  • Der Gyrosensor 1 der vorliegenden Ausführungsform umfasst ein Sensorelement 100 und eine Steuerung 200. Der Gyrosensor 1 ist als Einzelkomponente strukturiert, die insgesamt in einer im Wesentlichen rechteckigen Parallelepipedform ausgebildet ist und eine COC-Struktur (Chip-On-Chip) aufweist, bei der das Sensorelement 100 auf der Steuerung 200 montiert ist. Bezüglich der Größe des Gyrosensors 1 sind, beispielsweise, die längsseitige Länge und die laterale Länge jeweils etwa 2 mm, und die Dickenlänge ist etwa 0,7 mm.
  • Es ist anzumerken, dass der Gyrosensor 1 nicht auf die Struktur beschränkt ist und dass der Gyrosensor 1 eine Struktur haben kann, bei der eine Steuerplatine, die das Sensorelement 100 und die Steuerung 200 zusammenträgt, separat enthalten ist und bei der das Sensorelement 100 und die Steuerung 200 über die Steuerplatine elektrisch miteinander verbunden sind.
  • Alternativ kann der Gyrosensor 1 eine Struktur haben, bei der ein Komponentenbasismaterial, das das Sensorelement 100 und die Steuerung 200 zusammenträgt, separat enthalten ist und bei der das Sensorelement 100 und die Steuerung 200 über das Komponentenbasismaterial elektrisch miteinander verbunden sind.
  • Das Sensorelement 100 ist als ein Gyrosensorelement strukturiert, das in der Lage ist, ein Signal einer Winkelgeschwindigkeit auszugeben. Wie nachfolgend beschrieben, hat das Sensorelement 100 eine MEMS-Struktur (Micro Electro Mechanical System, elektro-mechanisches Mikrosystem), die in einer vorbestimmten Form durch Durchführen von Feinverarbeitung auf einer SOI-Platine (Silicon On Insulator, Silizium auf Isolator) ausgebildet wird.
  • Typischerweise umfasst die Steuerung 200 ein Schaltungselement, wie etwa einen IC-Chip (Integrated Circuit, integrierte Schaltung). Die Steuerung 200 hat eine Funktion zum Ansteuern des Sensorelements 100 und Berechnen des Winkelgeschwindigkeitssignals aus einem Ausgang des Sensorelements 100. Auf einer oberen Oberfläche 210 der Steuerung 200 werden mehrere innere Verbindungsanschlüsse, die elektrisch mit dem Sensorelement 100 verbunden sind, bereitgestellt, und auf einer unteren Oberfläche 220 der Steuerung 200 wird ein externer Verbindungsanschluss, der elektrisch mit einer Steuerplatine (Verdrahtungsplatte), die nicht gezeigt ist, verbunden ist, bereitgestellt.
  • Der Gyrosensor 1 umfasst ferner eine Abdeckeinheit 300, das Sensorelement 100 abdeckend. Die Abdeckeinheit 300 ist an der oberen Oberfläche 210 der Steuerung 200 befestigt und ist so strukturiert, dass sie in der Lage ist, das Sensorelement 100 gegen das Äußere abzuschirmen.
  • Die Abdeckeinheit 300 kann ein leitfähiges Material umfassen, wie etwa ein Metall, und kann auch ein elektrisch isoliertes Material umfassen, wie etwa ein synthetisches Harzmaterial. Die Abdeckeinheit 300 fungiert als eine Abdeckung, die verhindert, dass Fremdkörper in das Innere des Gyrosensors 1 gelangen. Darüber hinaus fungiert in einem Fall, bei dem die Abdeckeinheit 300 das leitfähige Material umfasst, die Abdeckeinheit 300 als eine elektromagnetische Abschirmung des Sensorelements 100, da sie, beispielsweise, elektrisch mit einem Masseanschluss der Steuerung 200 verbunden ist.
  • Der Gyrosensor 1 ist auf einer Steuerplatine einer elektronischen Einrichtung, die nicht gezeigt ist, über den externen Verbindungsanschluss montiert, der auf der unteren Oberfläche 220 der Steuerung 200 bereitgestellt ist. Beispiele für die elektronische Einrichtung umfassen, beispielsweise, eine Videokamera, ein Autonavigationssystem, eine Spielkonsole und eine tragbare Einrichtung, wie etwa eine kopfmontierte Anzeige.
  • [Grundlegende Struktur des Sensorelements]
  • Im Folgenden wird das Sensorelement 100 ausführlich beschrieben. 2 ist eine perspektivische Ansicht, ein Strukturbeispiel des Sensorelements 100 und eine Rückflächenseite (erste Hauptoberfläche) des Elements, auf die Steuerung 200 weisend, schematisch zeigend.
  • Das Sensorelement 100 umfasst ein Material, umfassend Einkristallsilizium (Si). Beispielsweise wird das Sensorelement 100 ausgebildet durch Durchführen von Feinverarbeitung auf einer SOI-Platine, gefertigt aus zwei verbundenen Siliziumplatten, und umfasst eine aktive Schicht W1, eine Stützschicht W2 und eine Verbundschicht (BOX-Schicht (Buried-Oxide, vergrabenes Oxid)) W3. Die aktive Schicht W1 und die Stützschicht W2 umfassen Siliziumplatten, und die Verbundschicht W3 umfasst einen Siliziumoxidfilm.
  • Das Sensorelement 100 umfasst einen Vibrationserzeugerkörper 101 und einen Randkörper 102. Der Vibrationserzeugerkörper 101 und der Randkörper 102 werden in einer vorbestimmten Form durch Durchführen von Feinverarbeitung auf der aktiven Schicht W1 ausgebildet. Die Stützschicht W2 und die Verbundschicht W3 sind in einer Randform rund um die aktive Schicht W1 ausgebildet. Jede Dicke der aktiven Schicht W1, der Stützschicht W2 und der Verbundschicht W3 ist, beispielsweise, etwa 40 µm, etwa 300 µm bzw. etwa 1 µm.
  • [Vibrationserzeugerkörper]
  • 3 ist eine Draufsicht, eine Struktur des Vibrationserzeugerkörpers 101 schematisch zeigend. Der Vibrationserzeugerkörper 101 umfasst einen ringförmigen Rahmen 10 und mehrere Pendeleinheiten 21a, 21b, 21c und 21d.
  • (Rahmen)
  • Der Rahmen 10 hat eine laterale Richtung in der X-Achsrichtung (zweite Achse), eine Längsrichtung in der Y-Achsrichtung (dritte Achse) und eine Dickenrichtung in der Z-Achse (erste Achse). Der Rahmen 10 umfasst eine Hauptoberfläche 10s1 (erste Hauptoberfläche) orthogonal zur Z-Achse. Die entsprechenden Seiten des Rahmens 10 fungieren als Vibrationsträger und umfassen ein Paar erste Träger 11a und 11b und ein Paar zweite Träger 12a und 12b.
  • In 3 umfasst das Paar erste Träger 11a und 11b ein Paar der gegenüberliegenden Seiten, sich parallel zur X-Achsrichtung erstreckend und einander in der Y-Achsrichtung zugewandt. Das Paar zweite Träger 12a und 12b umfasst ein weiteres Paar der gegenüberliegenden Seiten, sich in der Y-Achsrichtung erstreckend und einander in der X-Achsrichtung zugewandt. Die jeweiligen Träger 11a, 11b, 12a und 12b haben die gleiche Länge, Breite und Dicke, und Querschnitte der jeweiligen Träger in einer Längsrichtung sind in einer im Wesentlichen rechteckigen Form ausgebildet.
  • Die Größe des Rahmens 10 ist nicht speziell beschränkt. Beispielsweise ist die Länge einer Seite des Rahmens 10 gleich 1000 bis 4000 µm, die Dicke des Rahmens 10 ist 10 bis 200 µm, und die Breite der Träger 11a, 11b, 12a und 12b ist 50 bis 200 µm.
  • In den Teilen entsprechend den vier Ecken des Rahmens 10 sind mehrere Verbindungseinheiten 13a, 13b, 13c und 13d (vier Einheiten im vorliegenden Beispiel), zwischen dem Paar erste Träger 11a und 11b und dem Paar zweite Träger 12a und 12b verbindend, entsprechend ausgebildet. Die beiden Enden des Paares erste Träger 11a und 11b und die beiden Enden des Paares zweite Träger 12a und 12b werden durch die Verbindungseinheiten 13a bis 13d getragen. Mit anderen Worten, die entsprechenden Träger 11a, 11b, 12a und 12b fungieren als die Vibrationsträger, deren beide Enden durch die Verbindungseinheiten 13a bis 13d getragen werden.
  • (Pendeleinheit)
  • Der Vibrationserzeugerkörper 101 umfasst die mehreren Pendeleinheiten 21a, 21b, 21c und 21d (vier Einheiten im vorliegenden Beispiel), deren Struktur freitragend ist.
  • Die Pendeleinheiten 21a und 21c (ein Paar erste Pendeleinheiten) sind jeweils auf einem Paar der Verbindungseinheiten 13a bzw. 13c in der diagonalen Beziehung ausgebildet und erstrecken sich entlang der diagonalen Linienrichtung (vierte Achsrichtung, die X-Achsrichtung und die Y-Achsrichtung auf einer Ebene parallel zur Hauptoberfläche 10s1 kreuzend) im Inneren des Rahmens 10. Jedes eine Ende der Pendeleinheiten 21a und 21c wird durch jede der Verbindungseinheiten 13a und 13c getragen und ragt in die Mitte des Rahmens 10 hinein. Die anderen Enden jeder der Pendeleinheiten 21a und 21c sind einander in Nachbarschaft der Mitte des Rahmens 10 zugewandt.
  • Die Pendeleinheiten 21b und 21d (ein Paar zweite Pendeleinheiten) sind auf dem anderen Paar der Verbindungseinheiten 13b bzw. 13d in der diagonalen Beziehung ausgebildet und erstrecken sich entlang der diagonalen Linienrichtung (fünfte Achsrichtung, die X-Achsrichtung, die Y-Achsrichtung und die vierte Achsrichtung auf der Ebene parallel zur Hauptoberfläche 10s1 kreuzend) im Inneren des Rahmens 10. Jedes eine Ende der Pendeleinheiten 21b und 21d wird durch jede der Verbindungseinheiten 13b und 13d getragen und ragt in die Mitte des Rahmens 10 hinein. Die anderen Enden jeder der Pendeleinheiten 21b und 21d sind einander in Nachbarschaft der Mitte des Rahmens 10 zugewandt.
  • Typischerweise haben die Pendeleinheiten 21a bis 21d die gleiche Form bzw. Größe, und werden gleichzeitig zum Zeitpunkt der externen Formverarbeitung des Rahmens 10 ausgebildet. Die Formen und Größen der Pendeleinheiten 21a bis 21d sind nicht speziell beschränkt, und möglicherweise sind nicht alle Pendeleinheiten 21a bis 21d in der gleichen Form oder ähnlich ausgebildet.
  • [Randkörper]
  • Wie in 2 gezeigt, umfasst der Randkörper 102 eine ringförmige Basiseinheit 81, angeordnet rund um den Vibrationserzeugerkörper 101, und mehrere Kopplungseinheiten 82, angeordnet zwischen dem Vibrationserzeugerkörper 101 und der Basiseinheit 81.
  • [Basiseinheit]
  • Die Basiseinheit 81 umfasst einen quadratischen Randkörper, der die Außenseite des Vibrationserzeugerkörpers 101 umgibt. Die Basiseinheit 81 umfasst eine rechteckige und ringförmige Hauptoberfläche 81s, ausgebildet auf der gleichen Ebene wie die Hauptoberfläche 10s1 des Rahmens 10. Auf der Hauptoberfläche 81s sind mehrere Anschlusseinheiten (Elektrodeninseln) 810 bereitgestellt, die elektrisch mit der Steuerung 200 (siehe 1) verbunden sind. Die der Hauptoberfläche 81s gegenüberliegende Oberfläche (zweite Hauptoberfläche) ist über die Verbundschicht W3 mit der Stützschicht W2 verbunden. Die Stützschicht W2 umfasst den gleichen Randkörper wie die Basiseinheit 81 und trägt insbesondere die Basiseinheit 81.
  • Wie nachfolgend beschrieben, umfasst die Steuerung 200 eine Steuerschaltung, die das Sensorelement 100 ansteuert und Winkelgeschwindigkeiten um entsprechende Achsen detektiert durch Verarbeiten des Ausgangs vom Sensorelement 100. Die jeweiligen Anschlusseinheiten 810 sind über Kontakthöcker, die nicht gezeigt sind, elektrisch und mechanisch mit der Steuerung 200 (oder der Steuerplatine, auf der die Steuerung 200 montiert ist) verbunden.
  • (Kopplungseinheit)
  • Die Kopplungseinheit 82 umfasst die mehreren Kopplungseinheiten 82a, 82b, 82c und 82d, die den Vibrationserzeugerkörper 101 tragen, um dem Vibrationserzeugerkörper 101 zu ermöglichen, bezüglich der Basiseinheit 81 zu vibrieren. Die jeweiligen Kopplungseinheiten 82a bis 82d erstrecken sich von den entsprechenden Verbindungseinheiten 13a bis 13d des Rahmens 10 zur Basiseinheit 81. Die Kopplungseinheiten 82a bis 82d umfassen erste Enden 821, die mit dem Vibrationserzeugerkörper 101 verbunden sind, bzw. zweite Enden 822, die mit der Basiseinheit 81 verbunden sind, und die Kopplungseinheiten 82a bis 82d sind strukturiert, um bei Empfangen von Vibration des Rahmens 10 hauptsächlich in der XY-Ebene verformbar zu sein. Mit anderen Worten, die Kopplungseinheiten 82a bis 82d fungieren als Aufhängungen, den Vibrationserzeugerkörper 101 tragend, um dem Vibrationserzeugerkörper 101 zu ermöglichen, zu vibrieren.
  • Die Kopplungseinheiten 82a bis 82d umfassen eine Hauptoberfläche 82s parallel zur Hauptoberfläche 10s1 des Rahmens 10 bzw. zur Hauptoberfläche 81s der Basiseinheit 81. Typischerweise ist die Hauptoberfläche 82s auf der gleichen Ebene wie die entsprechenden Hauptoberflächen 10s1 und 81s. Mit anderen Worten, die Kopplungseinheiten 82a bis 82d gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfassen die gleiche Siliziumplatte wie die Siliziumplatte, die im Vibrationserzeugerkörper 101 enthalten ist.
  • Typischerweise sind die Kopplungseinheiten 82a bis 82d in einer Form symmetrisch um die X-Achse und die Y-Achse ausgebildet. Aufgrund dessen wird die Verformungsrichtung des Rahmens 10 auf der XY-Ebene isotropisch, und eine Detektion mit hoher Genauigkeit der Winkelgeschwindigkeit um die entsprechenden Achsen kann durchgeführt werden, ohne Torsion oder ähnliches des Rahmens 10 zu produzieren.
  • Die Formen der Kopplungseinheiten 82a bis 82d können linear oder nichtlinear sein. In der vorliegenden Ausführungsform haben die Kopplungseinheiten 82a bis 82d jeweils Drehungseinheiten 820 zwischen dem Vibrationserzeugerkörper 101 und der Basiseinheit 81, wobei die Erstreckungsrichtungen jeder Drehungseinheit 820 um im Wesentlichen 180° umgekehrt sind, wie in 2 gezeigt. Daher ist es, durch Erhöhen der Erstreckungslängen der jeweiligen Kopplungseinheiten 82a bis 82d möglich, den Vibrationserzeugerkörper 101 zu tragen, ohne die Vibration des Vibrationserzeugerkörpers 101 zu verhindern. Darüber hinaus kann ein Effekt des Nichtübertragens einer externen Vibration (Stoß) auf den Vibrationserzeugerkörper 101 erhalten werden.
  • [Piezoelektrische Ansteuerungseinheit]
  • Das Sensorelement 100 umfasst mehrere piezoelektrische Ansteuerungseinheiten, die den Rahmen 10 veranlassen, auf der XY-Ebene parallel zur Hauptoberfläche 10s1 des Rahmens 10 zu vibrieren.
  • Wie in 3 gezeigt, umfassen die mehreren piezoelektrischen Ansteuerungseinheiten ein Paar erste piezoelektrische Ansteuerungseinheiten 31, die jeweils auf der Hauptoberfläche 10s des Paares erste Träger 11a und 11b bereitgestellt sind, und ein Paar zweite piezoelektrische Ansteuerungseinheiten 32, die jeweils auf der Hauptoberfläche 10s1 des Paares zweite Träger 12a und 12b bereitgestellt sind. Die ersten piezoelektrischen Ansteuerungseinheiten 31 und die zweiten piezoelektrischen Ansteuerungseinheiten 32 verformen sich mechanisch gemäß einer Eingangsspannung, und die Treibkraft der Verformung bewirkt, dass die Träger 11a, 11b, 12a und 12b vibrieren. Die Verformungsrichtungen werden durch eine Polarität der Eingangsspannung gesteuert.
  • Die ersten piezoelektrischen Ansteuerungseinheiten 31 und die zweiten piezoelektrischen Ansteuerungseinheiten 32 werden gerade auf der oberen Oberfläche (Hauptoberfläche 10s1) der Träger 11a, 11b, 12a bzw. 12b bzw. parallel zu den Achslinien davon ausgebildet. In 3 sind, zum einfacheren Verständnis, die ersten piezoelektrischen Ansteuerungseinheiten 31 und die zweiten piezoelektrischen Ansteuerungseinheiten 32 unterschiedlich schraffiert gezeigt. Die ersten piezoelektrischen Ansteuerungseinheiten 31 sind an äußeren Randteilen des Paares erste Träger 11a und 11b angeordnet, und die zweiten piezoelektrischen Ansteuerungseinheiten 32 sind an äußeren Randteilen des Paares zweite Träger 12a und 12b angeordnet.
  • Die ersten piezoelektrischen Ansteuerungseinheiten 31 und die zweiten piezoelektrischen Ansteuerungseinheiten 32 haben die gleiche Struktur. Jede piezoelektrische Ansteuerungseinheit hat eine geschichtete Struktur, jeweils umfassend eine untere Elektrodenschicht, einen piezoelektrischen Film und eine obere Elektrodenschicht. Die obere Elektrodenschicht entspricht einer ersten Elektrode-zum-Ansteuern (D1) an der ersten piezoelektrischen Ansteuerungseinheit 31, und entspricht einer zweiten Elektrode-zum-Ansteuern (D2) an der zweiten piezoelektrischen Ansteuerungseinheit 32. Andererseits entspricht die untere Elektrodenschicht der zweiten Elektrode-zum-Ansteuern (D2) an der ersten piezoelektrischen Ansteuerungseinheit 31, und entspricht der ersten Elektrode-zum-Ansteuern (D1) an der zweiten piezoelektrischen Ansteuerungseinheit 32. Isolierende Filme, wie etwa Siliziumoxidfilme, sind auf den Oberflächen der Träger ausgebildet, auf denen die entsprechenden piezoelektrischen Ansteuerungsschichten ausgebildet sind (Hauptoberfläche 10s1).
  • Typischerweise umfasst der piezoelektrische Film Blei-Zirkonat-Titanat(PZT). Der piezoelektrische Film ist polarisiert und ausgerichtet, um sich entsprechend der Potentialdifferenz zwischen der unteren Elektrodenschicht und der oberen Elektrodenschicht auszudehnen oder zusammenzuziehen. Zu diesem Zeitpunkt werden Wechselstromspannungen mit entgegengesetzten Phasen an die obere Elektrodenschicht und die untere Elektrodenschicht angelegt. Aufgrund dessen kann der piezoelektrische Film mit etwa der doppelten Amplitude im Vergleich zu einem Fall, bei dem die untere Elektrodenschicht die gemeinsame Elektrode ist, ausgedehnt und zusammengezogen werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Struktur eingesetzt, bei der jeweils erste Ansteuerungssignale (G+) in die entsprechenden oberen Elektrodenschichten (erste Elektroden-zum-Ansteuern D1) der ersten piezoelektrischen Ansteuerungseinheiten 31 eingegeben werden, und jeweils zweite Ansteuerungssignale (G-), die verschieden (entgegengesetzte Phasen aufweisend) von den Ansteuerungssignalen (G+) sind, in die unteren Elektrodenschichten (zweite Elektroden-zum-Ansteuern D2) der ersten piezoelektrischen Ansteuerungseinheiten 31 eingegeben werden. Andererseits wird in der vorliegenden Ausführungsform eine Struktur eingesetzt, bei der jeweils die zweiten Ansteuerungssignale (G-) in die entsprechenden oberen Elektrodenschichten (zweite Elektroden-zum-Ansteuern D2) der zweiten piezoelektrischen Ansteuerungseinheiten 32 eingegeben werden und jeweils die ersten Ansteuerungssignale (G+) in die unteren Elektrodenschichten (erste Elektroden-zum-Ansteuern D1) der zweiten piezoelektrischen Ansteuerungseinheiten 32 eingegeben werden.
  • (Ansteuerungsprinzip)
  • Spannungen mit entgegengesetzten Phasen werden an die ersten piezoelektrischen Ansteuerungseinheiten 31 und die zweiten piezoelektrischen Ansteuerungseinheiten 32 angelegt, sodass sich die einen zusammenziehen, wenn sich die anderen ausdehnen. Aufgrund dessen wird das Paar zweite Träger 12a und 12b verformt und in der X-Achsrichtung gebogen, während die beiden Enden durch die Verbindungseinheiten 13a bis 13d gestützt werden, und das Paar zweite Träger 12a und 12b vibriert alternierend in Richtungen, in die sich das Paar zweite Träger 12a und 12b auf der XY-Ebene einander annähert und voneinander entfernt. In ähnlicher Weise wird das Paar erste Träger 11a und 11b verformt und in der Y-Achsrichtung gebogen, während die beiden Enden durch die Verbindungseinheiten 13a bis 13d gestützt werden, und das Paar erste Träger 11a und 11b vibriert alternierend in Richtungen, in die sich das Paar erste Träger 11a und 11b auf der XY-Ebene einander annähert und voneinander entfernt.
  • Daher vibriert in einem Fall, bei dem das Paar erste Träger 11a und 11b in die Richtung vibriert, in der sich das Paar erste Träger 11a und 11b einander annähern, das Paar zweite Träger 12a und 12b in die Richtung, in der sich das Paar zweite Träger 12a und 12b voneinander entfernen. In einem Fall, bei dem das Paar erste Träger 11a und 11b in die Richtung vibriert, in der sich das Paar erste Träger 11a und 11b voneinander entfernen, vibriert das Paar zweite Träger 12a und 12b in die Richtung, in der sich das Paar zweite Träger 12a und 12b einander annähern. Zu diesem Zeitpunkt bilden die Mittelteile der jeweiligen Träger 11a, 11b, 12a und 12b Vibrationsbäuche, und die beiden Enden der jeweiligen Träger 11a, 11b, 12a und 12b (Verbindungseinheiten 13a bis 13d) bilden Vibrationsknoten. Im Folgenden wird ein solcher Vibrationsmodus Grundvibration des Rahmens 10 genannt.
  • Die Träger 11a, 11b, 12a und 12b werden mit ihren Resonanzfrequenzen angesteuert. Die Resonanzfrequenzen der entsprechenden Träger 11a, 11b, 12a und 12b werden durch ihre Formen, Längen und ähnliches bestimmt. Typischerweise sind die Resonanzfrequenzen der Träger 11a, 11b, 12a und 12b in dem Bereich zwischen 1 und 100 kHz gesetzt.
  • 4 ist ein Diagramm, eine zeitliche Änderung einer Grundvibration des Rahmens 10 schematisch zeigend. In 3 zeigt „Ansteuerungssignal 1“ eine zeitliche Änderung der Eingangsspannung, die an die oberen Elektroden (erste Elektroden-zum-Ansteuern D1) der ersten piezoelektrischen Ansteuerungseinheiten 31 angelegt wird, und „Ansteuerungssignal 2“ zeigt eine zeitliche Änderung der Eingangsspannung, die an die oberen Elektroden (zweite Elektroden-zum-Ansteuern D2) der zweiten piezoelektrischen Ansteuerungseinheiten 32 angelegt wird.
  • Wie in 4 gezeigt, haben das Ansteuerungssignal 1 und das Ansteuerungssignal 2 sich in entgegengesetzten Phasen ändernde Wechselstrom-Wellenformen. Aufgrund dessen verformt sich der Rahmen 10 in der Reihenfolge (a), (b), (c), (d), (a)..., und vibriert in einem Vibrationsmodus, bei dem ein Paar aus dem Paar erste Träger 11a und 11b oder dem Paar zweite Träger 12a und 12b sich voneinander entfernt, wenn sich das andere Paar aus dem Paar erste Träger 11a und 11b oder dem Paar zweite Träger 12a und 12b einander annähert, und sich das eine Paar aus dem Paar erste Träger 11a und 11b oder dem Paar zweite Träger 12a und 12b einander annähert, wenn sich das andere Paar aus dem Paar erste Träger 11a und 11b oder dem Paar zweite Träger 12a und 12b voneinander entfernt.
  • Mit der oben beschriebenen Grundvibration des Rahmens 10 vibrieren auch die Pendeleinheiten 21a bis 21d an den Verbindungseinheiten 13a bis 13d als Mitten auf der XY-Ebene jeweils synchron mit der Vibration des Rahmens 10 (siehe die in 3 und 4 gezeigten Pfeilrichtungen). Die Vibrationen der entsprechenden Pendeleinheiten 21a bis 21d werden durch die Vibrationen der Träger 11a, 11b, 12a und 12b angeregt. In diesem Fall vibrieren (schwanken) die Pendeleinheiten 21a und 21c in entgegengesetzten Phasen, und die Pendeleinheiten 21b und 21d vibrieren (schwanken) in entgegengesetzten Phasen auf der XY-Ebene in den rechten und linken Schwankungsrichtungen von den Tragpunkten von Armeinheiten, mit anderen Worten, den Verbindungseinheiten 13a bis 13d.
  • Wie oben beschrieben, vibrieren durch Anlegen der Wechselstromspannungen mit entgegengesetzten Phasen zu den ersten Elektroden-zum-Ansteuern D1 und den zweiten Elektroden-zum-Ansteuern D2 die entsprechenden Träger 11a, 11b, 12a und 12b des Rahmens 10 in dem in 4 gezeigten Vibrationsmodus. Wenn eine Winkelgeschwindigkeit um die Z-Achse auf den Rahmen 10 angewendet wird, die Grundvibration fortführend, verformt sich der Rahmen 10 auf der XY-Ebene, beispielsweise, wie verzerrt, wie schematisch in 5 gezeigt, da die aus der Winkelgeschwindigkeit herrührende Corioliskraft F0 auf die entsprechenden Punkte des Rahmens 10 wirkt. Daher kann, durch Detektieren eines Verformungsbetrags des Rahmens 10 auf der XY-Ebene, Detektieren der Größe und Richtung der Winkelgeschwindigkeit um die Z-Achse, angewendet auf den Rahmen 10, möglich sein.
  • [Erste piezoelektrische Detektionseinheit]
  • Wie in 3 gezeigt, umfasst das Sensorelement 100 ferner mehrere erste piezoelektrische Detektionseinheiten 51a, 51b, 51c und 51d (erste Detektionseinheiten). Jede der ersten piezoelektrischen Detektionseinheiten 51a bis 51d detektiert eine Winkelgeschwindigkeit um die Z-Achse (erste Achse) orthogonal zur Hauptoberfläche 10s1 auf der Basis eines Verformungsbetrags des Rahmens 10 auf der Hauptoberfläche 10s1. Die ersten piezoelektrischen Detektionseinheiten 51a bis 51d umfassen vier piezoelektrische Detektionseinheiten, bereitgestellt auf der Hauptoberfläche 10s1 der vier jeweiligen Verbindungseinheiten 13a bis 13d.
  • Die ersten piezoelektrischen Detektionseinheiten 51a und 51c sind jeweils rund um ein Paar der Verbindungseinheiten 13a und 13c in der diagonalen Beziehung ausgebildet. Die eine piezoelektrische Detektionseinheit 51a davon erstreckt sich von der Verbindungseinheit 13a in die zwei Richtungen entlang der Träger 11a und 12a, und die andere piezoelektrische Detektionseinheit 51c davon erstreckt sich von der Verbindungseinheit 13c in die zwei Richtungen entlang der Träger 11b und 12b.
  • In ähnlicher Weise sind die ersten piezoelektrischen Detektionseinheiten 51b und 51d jeweils rund um das andere Paar von Verbindungseinheiten 13b und 13d in der diagonalen Beziehung ausgebildet. Die eine piezoelektrische Detektionseinheit 51b davon erstreckt sich von der Verbindungseinheit 13b in die zwei Richtungen entlang der Träger 11b und 12a, und die andere piezoelektrische Detektionseinheit 51d davon erstreckt sich von der Verbindungseinheit 13d in die zwei Richtungen entlang der Träger 11a und 12b.
  • Die ersten piezoelektrischen Detektionseinheiten 51a bis 51d haben die ähnlichen Strukturen zu den Strukturen der ersten piezoelektrischen Ansteuerungseinheiten 31 und der zweiten piezoelektrischen Ansteuerungseinheiten 32. Mit anderen Worten, jede der ersten piezoelektrischen Detektionseinheiten 51a bis 51d hat eine geschichtete Struktur, umfassend eine untere Elektrodenschicht, einen piezoelektrischen Film und eine obere Elektrodenschicht. Die ersten piezoelektrischen Detektionseinheiten 51a bis 51d haben Funktionen zum Umwandeln mechanischer Verformung der entsprechenden Träger 11a, 11b, 12a und 12b in elektrische Signale. Die entsprechenden unteren Elektrodenschichten der ersten piezoelektrischen Detektionseinheiten 51a bis 51d sind mit Bezugspotentialen (Vref ), wie etwa einem Massepotential, verbunden, und die entsprechenden oberen Elektrodenschichten umfassen erste Elektroden-zum-Detektieren (S1), die Detektionssignale (z1, z2, z3 bzw. z4) ausgeben.
  • In der vorliegenden Ausführungsform fungieren die entsprechenden ersten piezoelektrischen Detektionseinheiten 51a bis 51d, die auf dem Rahmen 10 bereitgestellt sind, als mehrere Detektionselektrodeneinheiten (erste Detektionselektroden), die erste Detektionssignale, umfassend Winkelgeschwindigkeitsinformationen um die Z-Achse, ausgeben.
  • Wie in 3 gezeigt, variieren, wenn eine Winkelgeschwindigkeit um die Z-Achse auf den Vibrationserzeugerkörper 101 angewendet wird, die Größen der Innenwinkel des Rahmens 10 periodisch, wie in 4 und 5 gezeigt wird. Zu diesem Zeitpunkt variieren die Innenwinkel eines Paares der Verbindungseinheiten 13a und 13c in der diagonalen Beziehung und die Innenwinkel des anderen Paares der Verbindungseinheiten 13b und 13d in der diagonalen Beziehung in entgegengesetzten Phasen. Daher ist der Ausgang von der piezoelektrischen Detektionseinheit 51a auf der Verbindungseinheit 13a theoretisch der gleiche wie der Ausgang von der piezoelektrischen Detektionseinheit 51c auf der Verbindungseinheit 13c, und der Ausgang von der piezoelektrischen Detektionseinheit 51b auf der Verbindungseinheit 13b ist theoretisch der gleiche wie der Ausgang von der piezoelektrischen Detektionseinheit 51d auf der Verbindungseinheit 13d. Als ein Ergebnis kann, durch Berechnen der Differenz zwischen der Summe der Ausgänge von den zwei piezoelektrischen Detektionseinheiten 51a und 51c und der Summe der Ausgänge von den zwei piezoelektrischen Detektionseinheiten 51b und 51d, Detektieren der Größe und der Richtung der Winkelgeschwindigkeit um die Z-Achse, die auf den Rahmen 10 angewendet wird, möglich sein.
  • [Zweite piezoelektrische Detektionseinheit]
  • Andererseits umfasst, wie in 3 gezeigt, das Sensorelement 100 mehrere zweite piezoelektrische Detektionseinheiten 71a, 71b, 71c und 71d (zweite Detektionseinheiten) als Detektionseinheiten, die eine Winkelgeschwindigkeit um die X-Achse und eine Winkelgeschwindigkeit um die Y-Achse detektieren. Die zweiten piezoelektrischen Detektionseinheiten 71a bis 71d detektieren Winkelgeschwindigkeiten in zwei Richtungen in zwei Achsen orthogonal zur Z-Achse (beispielsweise, X-Achs- und Y-Achsrichtungen) auf der Basis der Verformungsbeträge der mehreren Pendeleinheiten 21a bis 21d in der Z-Achsrichtung. Die zweiten piezoelektrischen Detektionseinheiten 71a bis 71d umfassen vier piezoelektrische Detektionseinheiten, bereitgestellt auf den vier jeweiligen Pendeleinheiten 21a bis 21d.
  • Die zweiten piezoelektrischen Detektionseinheiten 71a bis 71d sind auf den Achsmitten auf einer Oberfläche der entsprechenden Pendeleinheiten 21a bis 21d angeordnet (gleiche Oberfläche wie die Hauptoberfläche 10s1). Jede der zweiten piezoelektrischen Detektionseinheiten 71a bis 71d hat die ähnliche Struktur wie die Struktur jeder der ersten piezoelektrischen Detektionseinheiten 51a bis 51d und hat eine geschichtete Struktur, umfassend eine untere Elektrodenschicht, einen piezoelektrischen Film und eine obere Elektrodenschicht. Die zweiten piezoelektrischen Detektionseinheiten 71a bis 71d haben Funktionen zum Umwandeln mechanischer Verformung der entsprechenden Pendeleinheiten 21a bis 21d in elektrische Signale. Die entsprechenden unteren Elektrodenschichten der zweiten piezoelektrischen Detektionseinheiten 71a bis 71d sind mit den Bezugspotentialen (Vref ), wie etwa einem Massepotential, verbunden, und die entsprechenden oberen Elektrodenschichten umfassen zweite Elektroden-zum-Detektieren (S2), die Detektionssignale (xy1, xy2, xy3 bzw. xy4) ausgeben.
  • In der vorliegenden Ausführungsform fungieren die jeweiligen zweiten piezoelektrischen Detektionseinheiten 71a bis 71d, die auf den Pendeleinheiten 21a bis 21d bereitgestellt sind, als mehrere Detektionselektrodeneinheiten (zweite Detektionselektroden und dritte Detektionselektroden), die zweite Detektionssignale und dritte Detektionssignale, umfassend Winkelgeschwindigkeitsinformationen um die X-Achse und Winkelgeschwindigkeitsinformationen um die Y-Achse, ausgeben.
  • Wenn beispielsweise, wie in 6 schematisch gezeigt, eine Winkelgeschwindigkeit um die X-Achse auf den Rahmen 10 angewendet wird, der in der Grundvibration vibriert, wird die Corioliskraft F1 in den jeweiligen Richtungen orthogonal zu den Vibrationsrichtungen zu dem Moment auf die entsprechenden Pendeleinheiten 21a bis 21d produziert. Aufgrund dessen verformt sich ein Paar der Pendeleinheiten 21a und 21d, benachbart in der X-Achsrichtung, durch die Corioliskraft F1 in die positive Richtung der Z-Achse, und die Verformungsbeträge davon werden durch die piezoelektrischen Detektionseinheiten 71a bzw. 71d detektiert. Darüber hinaus verformt sich das andere Paar von Pendeleinheiten 21b und 21c, benachbart in der X-Achsrichtung, durch die Corioliskraft F1 in die negative Richtung der Z-Achse, und die Verformungsbeträge davon werden durch die piezoelektrischen Detektionseinheiten 71b bzw. 71c detektiert.
  • In ähnlicher Weise wird, wenn eine Winkelgeschwindigkeit um die Y-Achse auf den Rahmen 10 angewendet wird, der in der Grundvibration vibriert, eine Corioliskraft F2 in den jeweiligen Richtungen orthogonal zu den Vibrationsrichtungen in dem Moment auf die entsprechenden Pendeleinheiten 21a bis 21d produziert, wie in 7 schematisch gezeigt. Aufgrund dessen verformt sich ein Paar der Pendeleinheiten 21a und 21b, benachbart in der Y-Achsrichtung, durch die Corioliskraft F2 in die positive Richtung der Z-Achse, und die Verformungsbeträge davon werden durch die piezoelektrischen Detektionseinheiten 71a bzw. 71b detektiert. Darüber hinaus verformt sich das andere Paar von Pendeleinheiten 21c und 21d, benachbart in der Y-Achsrichtung, durch die Corioliskraft F2 in die negative Richtung der Z-Achse, und die Verformungsbeträge davon werden durch die piezoelektrischen Detektionseinheiten 71c bzw. 71d detektiert.
  • Zusätzlich wird in einem Fall, bei dem eine Winkelgeschwindigkeit um eine Achse in eine Richtung, die X-Achse bzw. die Y-Achse schräg kreuzend, produziert wird, die Winkelgeschwindigkeit auf Grundlage des ähnlichen Prinzips, wie oben beschrieben, detektiert. Mit anderen Worten, jede der Pendeleinheiten 21a bis 21d wird durch die Corioliskraft gemäß der X-Richtungskomponente und der Y-Richtungskomponente der Winkelgeschwindigkeit verformt, und die Verformungsbeträge der Pendeleinheiten 21a bis 21d werden durch die jeweiligen piezoelektrischen Detektionseinheiten 71a bis 71d detektiert. Die Steuerung 200 extrahiert eine Winkelgeschwindigkeit um die X-Achse bzw. eine Winkelgeschwindigkeit um die Y-Achse auf Grundlage der Ausgänge von den piezoelektrischen Detektionseinheiten 71a bis 71d. Aufgrund dessen kann Detektieren einer Winkelgeschwindigkeit um eine beliebige Achse parallel zur XY-Ebene möglich sein.
  • [Bezugselektrode]
  • Wie in 3 gezeigt, umfasst das Sensorelement 100 Bezugselektroden 61. Die Bezugselektroden 61 sind angrenzend an die zweiten piezoelektrischen Ansteuerungseinheiten 32 am Träger 12a und am Träger 12b angeordnet. Jede der Bezugselektroden 61 hat die ähnliche Struktur wie die Struktur jeder der ersten und zweiten piezoelektrischen Detektionseinheiten 51a bis 51d und 71a bis 71d und hat eine geschichtete Struktur, umfassend eine untere Elektrodenschicht, einen piezoelektrischen Film und eine obere Elektrodenschicht. Die Bezugselektroden 61 haben Funktionen zum Umwandeln mechanischer Verformung des Trägers 12a und des Trägers 12b in elektrische Signale. Die untere Elektrodenschicht ist mit dem Bezugspotential, wie etwa einem Massepotential, verbunden, und die obere Elektrodenschicht fungiert als eine Elektrode-zum-Detektieren, die ein Referenzsignal (FB-Signal) ausgibt. Das Referenzsignal wird als ein Vibrationsüberwachungssignal, einen Vibrationszustand des Sensorelements 100 zeigend, verwendet.
  • Es ist anzumerken, dass anstelle des Ausbildens der Bezugselektroden 61, ein Erzeugen von Summensignalen der entsprechenden Ausgänge von den ersten piezoelektrischen Detektionseinheiten 51a bis 51d und Verwenden der Summensignale davon als die Referenzsignale ebenfalls möglich sein kann.
  • [Steuerung]
  • Als nächstes wird die Steuerung 200 ausführlich beschrieben. 8 ist ein Blockdiagramm, eine Struktur der Steuerung 200 zeigend.
  • Die Steuerung 200 umfasst eine selbsterregende Vibrationsschaltung 201 und Detektionsschaltungen (eine arithmetische Schaltung 203, Wellendetektionsschaltungen 204 und Glättungsschaltungen 205). Die selbsterregende Vibrationsschaltung 201 erzeugt Ansteuerungssignale, die den Vibrationserzeugerkörper 101 (Rahmen 10 und Pendeleinheiten 21a bis 21d) veranlassen, auf der XY-Ebene zu vibrieren. Die Detektionsschaltungen erzeugen Winkelgeschwindigkeiten um die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse auf Grundlage der vom Vibrationserzeugerkörper 101 ausgegebenen Detektionssignale (z1, z2, z3, z4, xy1, xy2, xy3 und xy4) und geben diese aus.
  • Die Steuerung 200 umfasst einen (G+)-Anschluss, einen (G-)-Anschluss, einen GFB Anschluss, einen Gxy1-Anschluss, einen Gxy 2-Anschluss, einen Gxy3-Anschluss, einen Gxy4-Anschluss, einen Gz1-Anschluss, einen Gz2-Anschluss, einen Gz3-Anschluss, einen Gz4-Anschluss und einen Vref -Anschluss.
  • Es ist anzumerken, dass der Gz1-Anschluss und der Gz3-Anschluss ein gemeinsamer Anschluss sein können und dass der Gz2-Anschluss und der Gz4-Anschluss ein gemeinsamer Anschluss sein können. In diesem Fall wird ein Draht, der halb integriert ist, mit dem Gz1-Anschluss und dem Gz3-Anschluss verbunden, und ein Draht, der halb integriert ist, wird mit dem Gz2-Anschluss und dem Gz4-Anschluss verbunden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist der (G+)-Anschluss elektrisch mit den oberen Elektrodenschichten der ersten piezoelektrischen Ansteuerungseinheiten 31 bzw. den unteren Elektrodenschichten der zweiten piezoelektrischen Ansteuerungseinheiten 32 verbunden. Der (G-)-Anschluss ist elektrisch mit den unteren Elektrodenschichten der ersten piezoelektrischen Ansteuerungseinheiten 31 bzw. den oberen Elektrodenschichten der zweiten piezoelektrischen Ansteuerungseinheiten 32 (Elektroden-zum-Ansteuern D2) verbunden. Der GFB -Anschluss ist elektrisch mit den jeweiligen oberen Elektrodenschichten der Bezugselektroden 61 verbunden.
  • Der (G+)-Anschluss ist mit einem Ausgangsende der selbsterregenden Vibrationsschaltung 201 verbunden. Der (G-)-Anschluss ist über einen Invertierverstärker 202 mit dem Ausgangsende der selbsterregenden Vibrationsschaltung 201 verbunden. Die selbsterregende Vibrationsschaltung 201 erzeugt Ansteuerungssignale (Wechselstromsignale) zum Ansteuern der ersten piezoelektrischen Ansteuerungseinheiten 31 und der zweiten piezoelektrischen Ansteuerungseinheiten 32. Der Invertierverstärker 202 erzeugt Ansteuerungssignale (zweite Ansteuerungssignale G-), deren Größen die gleichen sind, wie die Ansteuerungssignale, die in der selbsterregenden Vibrationsschaltung 201 (erste Ansteuerungssignale G+) erzeugt werden, und deren Phasen um 180° invertiert sind im Vergleich zu den Ansteuerungssignalen, die in der selbsterregenden Vibrationsschaltung 201 (erste Ansteuerungssignale G+) erzeugt werden. Aufgrund dessen werden die ersten piezoelektrischen Ansteuerungseinheiten 31 und die zweiten piezoelektrischen Ansteuerungseinheiten 32 in entgegengesetzten Phasen ausgedehnt und zusammengezogen. Es ist anzumerken, dass, zum einfacheren Verständnis, in 8 Verbindungen zwischen unteren Elektrodenschichten der jeweiligen piezoelektrischen Ansteuerungseinheiten 31 und 32 und die Steuerung 200 ausgelassen sind.
  • Der Gxy1-Anschluss, der Gxy2-Anschluss, der Gxy3-Anschluss und der Gxy4-Anschluss sind elektrisch mit den oberen Elektrodenschichten der zweiten piezoelektrischen Detektionseinheiten 71a, 71b, 71c bzw. 71d (zweite Elektroden-zum-Detektieren S2) verbunden. Der Gz1-Anschluss, der Gz2-Anschluss, der Gz3-Anschluss und der Gz4-Anschluss sind elektrisch mit den oberen Elektrodenschichten der ersten piezoelektrischen Detektionseinheiten 51a, 51b, 51c bzw. 51d (erste Elektroden-zum-Detektieren S1) verbunden. Der Vref -Anschluss ist elektrisch mit den unteren Elektrodenschichten der Bezugselektroden 61, den unteren Elektrodenschichten der ersten piezoelektrischen Detektionseinheiten 51a bis 51d bzw. den unteren Elektrodenschichten der zweiten piezoelektrischen Detektionseinheiten 71a bis 71d verbunden.
  • Der GFB -Anschluss, der Gxy1-Anschluss, der Gxy2-Anschluss, der Gxy3-Anschluss, der Gxy4-Anschluss, der Gz1-Anschluss, der Gz2-Anschluss, der Gz3-Anschluss und der Gz4-Anschluss sind jeweils mit einem Eingangsende der arithmetischen Schaltung 203 verbunden. Die arithmetische Schaltung 203 umfasst eine erste Differenzschaltung zum Erzeugen eines Winkelgeschwindigkeitssignals um die X-Achse, eine zweite Differenzschaltung zum Erzeugen eines Winkelgeschwindigkeitssignals um die Y-Achse und eine dritte Differenzschaltung zum Erzeugen eines Winkelgeschwindigkeitssignals um die Z-Achse.
  • Ausgänge von den ersten piezoelektrischen Detektionseinheiten 51a bis 51d werden entsprechend als z1 bis z4 bezeichnet, und Ausgänge von den zweiten piezoelektrischen Detektionseinheiten 71a bis 71d werden entsprechend als xy1 bis xy4 bezeichnet. Zu diesem Zeitpunkt berechnet die erste Differenzschaltung (xy1+xy2)-(xy3+xy4) und gibt den berechneten Wert an eine Wellendetektionsschaltung 204x aus. Die zweite Differenzschaltung berechnet (xy1+xy4)-(xy2+xy3) und gibt den berechneten Wert an eine Wellendetektionsschaltung 204y aus. Ferner berechnet die dritte Differenzschaltung (z1+z3)-(z2+z4) und gibt den berechneten Wert an eine Wellendetektionsschaltung 204z aus.
  • Die Wellendetektionsschaltungen 204x, 204y und 204z vollweggleichrichten die Differenzsignale synchron mit den Ausgängen der Ansteuerungssignale von der selbsterregenden Vibrationsschaltung 201 oder den Referenzsignalen (FB) und führen Gleichspannungswandlung durch. Die Glättungsschaltungen 205x, 205y und 205z glätten die Ausgänge von den Wellendetektionsschaltungen 204x, 204y und 204z. Ein Gleichstromspannungssignal ωx, ausgegeben von der Glättungsschaltung 205x, umfasst Winkelgeschwindigkeitsinformationen über eine Größe und eine Richtung einer Winkelgeschwindigkeit um die X-Achse, und ein Gleichstromspannungssignal ωγ, ausgegeben von der Glättungsschaltung 205y, umfasst Winkelgeschwindigkeitsinformationen über eine Größe und eine Richtung einer Winkelgeschwindigkeit um die Y-Achse. In ähnlicher Weise umfasst ein Gleichstromspannungssignal ωz, ausgegeben von der Glättungsschaltung 205z, Winkelgeschwindigkeitsinformationen über eine Größe und eine Richtung einer Winkelgeschwindigkeit um die Z-Achse. Mit anderen Worten, die Größen der Gleichstromspannungssignale ωx, ωy und ωz bezüglich des Bezugspotentials Vref entsprechen Informationen über Größen von Winkelgeschwindigkeiten, und die Polaritäten der Gleichstromspannungssignale entsprechen Informationen über Richtungen der Winkelgeschwindikeiten.
  • [Vibrationseinstelleinheit]
  • Wie oben beschrieben, ist das Sensorelement 100 so strukturiert, dass jede der Pendeleinheiten 21a bis 21d auch auf der XY-Ebene vibriert, synchron mit der Grundvibration des Rahmens 10, angesteuert durch die piezoelektrischen Ansteuerungseinheiten 31 und 32 (siehe 4). Allerdings aufgrund einer mechanischen Verarbeitungsgenauigkeit jeder Einheit des Sensorelements 100 und einer Mustergenauigkeit von verschiedenen Funktionsfilmen, wie etwa einem piezoelektrischen Film, wird möglicherweise eine gewünschte Symmetrie auf der Ebene nicht erhalten. In diesem Fall wird befürchtet, dass nicht nur eine laterale Resonanzvibration (Ansteuerungsmodus) auf einer Ebene parallel zur XY-Ebene, sondern auch eine Längsresonanzvibration (Detektionsmodus) außerhalb einer die XY-Ebene kreuzenden Ebene bezüglich der Pendeleinheiten 21a bis 21d produziert werden. Als ein Ergebnis werden, obwohl eine Winkelgeschwindigkeit nicht produziert wird, signifikante Winkelgeschwindigkeitssignale durch die Ausgänge von den zweiten piezoelektrischen Detektionseinheiten 71a bis 71d produziert, basierend auf den Vibrationen außerhalb der Ebene der Pendeleinheiten 21a bis 21d, und eine Detektionsgenauigkeit verringert sich.
  • Daher umfasst das Sensorelement 100 der vorliegenden Ausführungsform eine Vibrationseinstelleinheit VA zum Unterdrücken der Vibration außerhalb der Ebene für jede der Pendeleinheiten im Ansteuerungsmodus (im Folgenden auch als unnötige Vibration bezeichnet). Im Folgenden wird die Vibrationseinstelleinheit VA ausführlich beschrieben.
  • 9 ist eine Draufsicht, eine zweite Hauptoberfläche 10s2 des Vibrationserzeugerkörpers 101 schematisch zeigend. Die zweite Hauptoberfläche 10s2 ist eine Hauptoberfläche gegenüber der ersten Hauptoberfläche 10s1, auf der die piezoelektrische Ansteuerungseinheit 31 und die piezoelektrischen Detektionseinheiten 51a bis 51d und 71a bis 71d in 3 ausgebildet sind. Die Vibrationseinstelleinheit VA umfasst erste Vibrationseinstelleinheiten VA1 und eine zweite Vibrationseinstelleinheit VA2, die in einem vorbestimmten Bereich auf der zweiten Hauptoberfläche 10s2 des Vibrationserzeugerkörpers 101 bereitgestellt sind.
  • (Erste Vibrationseinstelleinheit)
  • Die ersten Vibrationseinstelleinheiten VA1 sind mit den ersten Trägern 11a und 11b und den zweiten Trägern 12a und 12b (im Folgenden auch als Träger 11a bis 12b bezeichnet), enthalten im Rahmen 10, versehen. In der vorliegenden Ausführungsform sind die ersten Vibrationseinstelleinheiten VA1 jeweils mit inneren Randteilen des Rahmens 10 auf der zweiten Hauptoberfläche 10s2 des Rahmens 10 versehen. Die ersten Vibrationseinstelleinheiten VA1 sind mit allen Trägern 11a bis 12b versehen. Allerdings sind die ersten Vibrationseinstelleinheiten VA1 nicht darauf beschränkt und können mit zumindest einem der Träger versehen sein.
  • 10 ist eine Draufsicht auf einen Hauptteil der Träger 11a bis 12b, ein Strukturbeispiel der ersten Vibrationseinstelleinheit VA1 zeigend.
  • Wie in 10 gezeigt, umfasst die erste Vibrationseinstelleinheit VA1 mehrere Vertiefungen 91. Die mehreren Vertiefungen 91 sind in Intervallen auf zwei geraden Basislinien 11v1 und 11v2 angeordnet, die entlang der inneren Randteile und der äußeren Randteile der Träger 11a bis 12b verlaufen. Die zwei Basislinien 11v1 und 11v2 sind virtuelle Linien, die auf Positionen symmetrisch um eine Mittellinie 11c auf der Hauptoberfläche 10s2 der jeweiligen Träger 11a bis 12b gesetzt sind. Die Mittellinie 11c ist eine virtuelle gerade Linie, die eine Mitte in Breitenrichtung der Hauptoberfläche 10s2 der Träger 11a bis 12b durchläuft und parallel zu Längsrichtungen der Träger 11a bis 12b ist.
  • Bezüglich der Träger 11a und 11b sind die ersten Vibrationseinstelleinheiten VA1 zum Einstellen von Vibrationseigenschaften der Träger 11a und 11b entlang der Y-Achsrichtung. Die angemessene Anzahl von Vertiefungen 91 wird auf geeigneten Positionen auf den Basislinien 11v1 und 11v2 der Träger 11a und 11b bereitgestellt, die Steifigkeit der Träger 11a und 11b nimmt ab, und Federkonstanten der Träger 11a und 11b in Vibration verringern sich. Als ein Ergebnis vibrieren die Träger 11a und 11b wahrscheinlich entlang der Y-Achsrichtung.
  • In ähnlicher Weise werden, bezüglich der Träger 12a und 12b, die Vibrationseigenschaften entlang der X-Achsrichtung durch die ersten Vibrationseinstelleinheiten VA1 eingestellt.
  • Wie oben beschrieben, stabilisieren die ersten Vibrationseinstelleinheiten VA1 die Vibration in der Ebene von jedem der Träger 11a bis 12b auf der XY-Ebene, und steuern den Rahmen 10 in einer vorbestimmten Grundvibration an. Aufgrund dessen wird die stabilisierte Vibration in der Ebene jeder der Pendeleinheiten 21a bis 21d gefördert, und die unnötige Vibration jeder der Pendeleinheiten 21a bis 21d wird unterdrückt.
  • Die Anzahl und die Orte der Vertiefungen 91, die auf den Basislinien 11v1 und 11v2 vorgesehen sind, sind verschieden in Abhängigkeit vom Typ der unnötigen Vibration, und typischerweise sind die Vertiefungen 91 symmetrisch vom Mittelteil jedes der Träger 11a bis 12b nach außen bereitgestellt. Beispielsweise wird ein Bildungsbeispiel der Vertiefungen 91, die auf der Basislinie 11v2 entlang eines äußeren Randteils des Trägers 12a angeordnet sind, in 11A gezeigt. Wie in 11A gezeigt, sind die Vertiefungen 91 von einer Verarbeitungsposition 1 zu einer Verarbeitungsposition 8 bereitgestellt, das heißt, symmetrisch vom Mittelteil des Trägers nach außen. In Abhängigkeit von den Verarbeitungspositionen der Vertiefungen 91 ist die Größe der unnötigen Vibration des Rahmens 10 in der Y-Achsrichtung in Vibration (Null Y) verschieden, und beispielsweise, wie in 11B gezeigt, variiert die Größe der unnötigen Vibration in Abhängigkeit von den Verarbeitungspositionen. (Es ist anzumerken, dass in 11B die Verarbeitungsposition 0 bedeutet, dass es keine Vertiefung gibt. Nachfolgend in ähnlicher Weise in 12B, 13B und 14B).
  • Andererseits wird ein Beispiel einer Beziehung zwischen Bildungspositionen der Vertiefungen 91 auf der Basislinie 11v1, die entlang des inneren Randteils des Trägers 12a verläuft, und der Größe der unnötigen Vibration in 12A und 12B gezeigt. Wie in 12A und 12B gezeigt, ist bekannt, dass, wenn ein Bildungsbereich der Vertiefungen 91 größer ist, die Variation der Größe der unnötigen Vibration in Y-Achsrichtung in Vibration (Null Y) entgegengesetzt zu dem Beispiel aus 11B wird. Bezüglich der Bildung der Vertiefungen auf der gleichen Basislinie 11v1 (oder 11v2) zeigt die Beziehung die ähnliche Tendenz im Träger 12a auf der linken Seite in 12A und im Träger 12b auf der rechten Seite in 12A.
  • Es ist anzumerken, dass die Vertiefungen 91, die auf den Trägern 11a und 11b ausgebildet sind, auch den ähnlichen Effekt haben, der oben beschrieben wurde. Ein Beispiel einer Beziehung zwischen Bildungspositionen der Vertiefungen 91 auf der Basislinie 11v2, die entlang des äußeren Randteils des Trägers 11a verläuft, und der Größe der unnötigen Vibration ist in 13A und 13B gezeigt, und ein Beispiel einer Beziehung zwischen Bildungspositionen der Vertiefungen 91 auf der Basislinie 11v1, die entlang des inneren Randteils des Trägers 11a verläuft, und der Größe der unnötigen Vibration ist in 14A bzw. 14B gezeigt.
  • Wie oben beschrieben, kann durch Verarbeiten eines Teils der Träger 11a bis 12b in Abhängigkeit von der unnötigen Vibration die Federkonstante des gesamten Vibrationserzeugers eingestellt werden, und der Vibrationsmodus kann auch eingestellt werden.
  • Typischerweise wird jede der Vertiefungen 91, die in den ersten Vibrationseinstelleinheiten VA1 enthalten sind, durch Bestrahlen der Hauptoberfläche 10s2 mit Laserlicht (Laserverarbeitungsverfahren) ausgebildet. Die Form, Größe, Tiefe und ähnliches der Vertiefung 91 sind nicht speziell beschränkt, und werden angemessen in Abhängigkeit von der Größe, Dicke oder ähnlichem des Rahmens 10 festgelegt. Typischerweise ist die Form einer Öffnung der Vertiefung kreisrund, die Größe (Durchmesser der Öffnung) ist in einem Bereich von 1/50 bis 1/3 der Breite jedes der Träger 11a bis 12b, und die Tiefe ist in einem Bereich von 1/150 bis 1/3 der Dicke jedes der Träger 11a bis 12b.
  • Ein Intervall der Vertiefungen 91 (Abstand zwischen den Mitten benachbarter Vertiefungen 91) ist nicht speziell beschränkt und kann ein gleichmäßiges Intervall oder ein ungleichmäßiges Intervall sein. Um eine lokale Konzentration von Belastung auf dem Träger zu verhindern, sollten die Vertiefungen 91 vorzugsweise nicht einander überlappen, und typischerweise ist das Intervall der Vertiefungen 91 so groß wie oder größer als der Durchmesser der Öffnung der Vertiefung 91.
  • (Zweite Vibrationseinstelleinheit)
  • Die zweite Vibrationseinstelleinheit VA2 dient zum Einstellen der Vibrationseigenschaften der Pendeleinheiten 21a bis 21d und wird auf einer Hauptoberfläche der Pendeleinheiten 21a bis 21d bereitgestellt. Typischerweise werden die zweiten Vibrationseinstelleinheiten VA2 auf den Armeinheiten der Pendeleinheiten 21a bis 21d bereitgestellt. Es ist anzumerken, dass die Hauptoberfläche der Pendeleinheiten 21a bis 21d durch die gleiche Ebene strukturiert wird, wie die Hauptoberfläche 10s2 des Rahmens 10. Daher wird die Hauptoberfläche der Pendeleinheiten 21a bis 21d in ähnlicher Weise als Hauptoberfläche 10s2 bezeichnet.
  • 15A bis 15D sind Draufsichten der Hauptteile, repräsentative Strukturen der zweiten Vibrationseinstelleinheiten VA2 schematisch zeigend.
  • Wie in 15A bis 15D gezeigt, umfasst die zweite Vibrationseinstelleinheit VA2 mehrere Vertiefungen 92. Die mehreren Vertiefungen 92 sind in Intervallen auf einer Mittellinie 20c der Hauptoberfläche 10s2 der Pendeleinheit 21a oder auf zwei geraden Basislinien 20v1 und 20v2 der Hauptoberfläche 10s2 entlang der beiden Ränder der Armeinheit der Pendeleinheit 21a angeordnet. Die zwei Basislinien 20v1 und 20v2 sind virtuelle Linien, die jeweils auf Positionen symmetrisch um die Mittellinie 20c gesetzt sind. Die Mittellinie 20c ist eine virtuelle gerade Linie, die eine Mitte in Breitenrichtung der Hauptoberfläche 10s2 der Armeinheit der Pendeleinheit 21a durchläuft und parallel zu einer Längsrichtung der Armeinheit ist.
  • Die zweiten Vibrationseinstelleinheiten VA2 dienen zum Einstellen der Vibrationen in der Ebene und der Vibrationen außerhalb der Ebene der Pendeleinheiten 21a bis 21d. Typischerweise werden die zweiten Vibrationseinstelleinheiten VA2 verwendet, um den Ansteuerungsmodus (laterale Resonanzfrequenz), den Detektionsmodus (Längsresonanzfrequenz), einen Verstimmungsgrad und ähnliches jeder der Pendeleinheiten 21a bis 21d einzustellen.
  • Wie in 15A gezeigt, wird in einem Fall, bei dem die Vibration in der Ebene der Pendeleinheiten 21a bis 21d eingestellt wird, die entsprechende Anzahl an Vertiefungen 92 mit geeigneten Größen durch Bestrahlen der zwei Basislinien 20v1 und 20v2, die symmetrisch um die Mittellinie 20c der Armeinheit sind, mit Laserlicht ausgebildet. Aufgrund dessen variieren Federkonstanten und Vibrationsmassen der Pendeleinheiten 21a bis 21d in Vibration auf der XY-Ebene, und als ein Ergebnis können die Pendeleinheiten 21a bis 21d veranlasst werden, bei einer gewünschten Ansteuerungsfrequenz (laterale Resonanzfrequenz) zu vibrieren.
  • Es ist vorzuziehen, dass die Vertiefungen 92 auf jeder der Basislinien 20v1 und 20v2 auf Positionen symmetrisch um die Mittellinie 20c bereitgestellt werden und Größen symmetrisch um die Mittellinie 20c haben. Als ein Ergebnis kann Symmetrie auf der Ebene erhalten werden, und die Vibrationseigenschaft in der Ebene kann einfach eingestellt werden. Darüber hinaus ist es vorzuziehen, dass die Vertiefungen 92 auf jeder der Basislinien 20v1 und 20v2 auf gemeinsamen entsprechenden Positionen jeder der jeweiligen Pendeleinheiten 21a bis 21d bereitgestellt werden. Aufgrund dessen werden die Vibrationen in der Ebene aller Pendeleinheiten 21a bis 21d stärker zusammen eingestellt, und Produktion der unnötigen Vibration kann unterdrückt werden.
  • Andererseits wird, wie in 15B gezeigt, in einem Fall, bei dem die Vibration außerhalb der Ebene der Pendeleinheiten 21a bis 21d eingestellt wird, die entsprechende Anzahl an Vertiefungen 92 mit geeigneten Größen durch Bestrahlen der Mittellinie 20c der Armeinheit mit Laserlicht ausgebildet. Aufgrund dessen variieren Federkonstanten der Pendeleinheiten 21a bis 21d in Vibration in Richtungen orthogonal zur XY-Ebene, und als ein Ergebnis können die Pendeleinheiten 21a bis 21d veranlasst werden, bei einer gewünschten Detektionsfrequenz (Längsresonanzfrequenz) zu vibrieren.
  • 15C ist ein Diagramm, ein Beispiel schematisch zeigend, bei dem die Mittellinie als zwei separate Hilfsmittellinien 20c1 und 20c2 festgelegt ist. Die Hilfsmittellinien 20c1 und 20c2 sind virtuelle Linien, die symmetrisch um die Mittellinie 20c sind und nahe der Mittellinie 20c gesetzt sind. Die Vertiefungen 92 sind auf den Hilfsmittellinien 20c1 bzw. 20c2 bereitgestellt, und als ein Ergebnis können die Längsresonanzfrequenzen der Pendeleinheiten 21a bis 21d feiner eingestellt werden.
  • 15D zeigt ein Beispiel, bei dem die Vertiefungen 92 auf der Mittellinie 20c (oder den Hilfsmittellinien 20c1 und 20c2) der Pendeleinheiten 21a bis 21d und den Basislinien 20v1 und 20v2 bereitgestellt sind. Gemäß dem Beispiel können die Resonanzfrequenzen in der Ebene und die Resonanzfrequenzen außerhalb der Ebene der Pendeleinheiten 21a bei 21d stärker zusammen eingestellt werden.
  • Jede der in den zweiten Vibrationseinstelleinheiten VA2 enthaltenen Vertiefungen 92 ist durch das ähnliche Verfahren und in der ähnlichen Form strukturiert wie die in den ersten Vibrationseinstelleinheiten VA1 enthaltene Vertiefung 91. Die Form, Größe, Tiefe und ähnliches der Vertiefung 92 sind nicht speziell beschränkt, und werden angemessen in Abhängigkeit von der Länge, Dicke oder ähnlichem der Pendeleinheiten 21a bis 21 festgelegt. Die Form einer Öffnung, Größe der Öffnung (Durchmesser der Öffnung), Tiefe, Intervall und ähnliches der Vertiefung 92 können ähnlich der Vertiefung 91 festgelegt sein.
  • Es ist anzumerken, dass das Beispiel, bei dem die zweiten Vibrationseinstelleinheiten VA2 auf der Armeinheit der Pendeleinheiten 21a bis 21d bereitgestellt sind, oben beschrieben ist, und dass stattdessen, oder zusätzlich dazu, die Vibrationseinstelleinheit auf einer Gewichtseinheit am Ende der Pendeleinheiten 21a bis 21d bereitgestellt sein kann. Darüber hinaus sind die Anzahlen der Basislinien und der Hilfsmittellinien, auf denen die Vertiefungen 92 ausgebildet sind, nicht speziell beschränkt, und die Basislinien und die Hilfsmittellinien können drei oder mehr virtuelle Linien einschließlich der Mittellinie 20c sein.
  • In einem mehrachsigen Gyrosensor, der in der Lage ist, Winkelgeschwindigkeiten um mehrere Achsen zu detektieren, werden mehrere Vibrationserzeuger entsprechend jeder der Detektionsachsen mit einem Sensorelement versehen. Daher gibt es ein Problem, dass eine Einstellung einer Vibrationseigenschaft des einen Vibrationserzeugers die Vibrationseigenschaft eines anderen Vibrationserzeugers beeinflusst, und dass die Vibrationseigenschaft des Vibrationserzeugers jeder der Detektionsachsen möglicherweise nicht einfach eingestellt werden kann.
  • Allerdings können, gemäß dem Gyrosensor 1 der vorliegenden Ausführungsform (Sensorelement 100), die Vibrationseigenschaften der mehreren Vibrationserzeuger (Rahmen 10 und Pendeleinheiten 21a bis 21d) zusammen eingestellt werden, und der Vibrationserzeuger jeder der Detektionsachsen kann einfach auf eine gewünschte Vibrationseigenschaft eingestellt werden.
  • Darüber hinaus werden, gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die ersten und zweiten Vibrationseinstelleinheiten VA1 und VA2 auf der zweiten Hauptoberfläche 10s2 des Sensorelements 100 bereitgestellt. Als ein Ergebnis können, unabhängig von den Positionen der piezoelektrischen Ansteuerungseinheiten 31 und 32, der piezoelektrischen Detektionseinheiten 51a bis 51d und 71a bis 71d, der Bezugselektroden 61 und ähnliches, die Vibrationseigenschaft eingestellt werden.
  • <Zweite Ausführungsform>
  • Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Technologie beschrieben.
  • 16 ist eine Draufsicht, eine Struktur eines Sensorelements in einem Gyrosensor der vorliegenden Ausführungsform auf der Seite der ersten Hauptoberfläche 10s1 schematisch zeigend. 17 ist eine Draufsicht, das Sensorelement auf der zweiten Hauptoberfläche 10s2 schematisch zeigend.
  • Im Folgenden werden hauptsächlich Strukturen beschrieben, die von den Strukturen der ersten Ausführungsform verschieden sind, und die ähnlichen Bezugssymbole werden an die Strukturen angeheftet, die ähnlich den Strukturen der ersten Ausführungsform sind. Darüber hinaus werden die Beschreibungen davon ausgelassen oder vereinfacht.
  • Das Sensorelement 150 der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen ringförmigen Rahmen 110. An dem in 16 gezeigten Rahmen 110 umfassen das Paar erste Träger 11a und 11b und das Paar zweite Träger 12a und 12b Vorsprungsteile p, die in das Innere eines Quadrats S hineinragen, dessen jeweilige Scheitel die einzelnen Verbindungseinheiten 13a bis 13d sind, und insgesamt in Bügelform ausgebildet sind.
  • Die Vorsprungsteile p der ersten Träger 11a und 11b sind jeweils parallel zur X-Achsrichtung ausgebildet und sind einander in der Y-Achsrichtung zugewandt. Die Vorsprungsteile p der zweiten Träger 12a und 12b sind jeweils parallel zur Y-Achsrichtung ausgebildet und sind einander in der X-Achsrichtung zugewandt. Auf der Oberfläche des Rahmens 110 und der Pendeleinheiten 21a bis 21d (erste Hauptoberfläche 10s1) werden die ersten und zweiten piezoelektrischen Ansteuerungseinheiten 31 und 32, die ersten und zweiten piezoelektrischen Detektionseinheiten 51a bis 51d und 71a bis 71d und die Bezugselektroden 61 bereitgestellt.
  • Auf dem Rahmen 110, der wie oben beschrieben strukturiert ist, ist jeder der Träger 11a, 11b, 12a und 12b in der Bügelform ausgebildet. Als ein Ergebnis wird, selbst wenn ein Belegungsbereich des Rahmens klein ist, die Länge jedes der in dem Rahmen enthaltenen Träger nicht klein sein, und die Resonanzfrequenz im Vibrationsmodus wird nicht stark variieren. Wenn daher eine Winkelgeschwindigkeit um die Z-Achse angewendet wird, wird, beispielsweise, die verzerrte Verformung auf der XY-Ebene, wie in 5 gezeigt, nicht verhindert, und eine Winkelgeschwindigkeits-Detektionsempfindlichkeit um die Z-Achse kann aufrechterhalten werden.
  • Andererseits umfassen die mehreren Kopplungseinheiten 82a bis 82d, die den Rahmen 110 mit der Basiseinheit 81 koppeln, die ersten Enden 821, die mit dem Rahmen 110 verbunden sind, und die zweiten Enden 822, die mit der Basiseinheit 81 verbunden sind (in 16 sind die Zeichen nur in der Kopplungseinheit 82a gezeigt).
  • Die Kopplungseinheiten 82a bis 82d umfassen erste Umkehreinheiten wa1, wb1, wc1 bzw. wd1 und zweite Umkehreinheiten wa2, wb2, wc2 bzw. wd2. Die einen Enden der ersten Umkehreinheiten wa1 bis wd1 sind mit den Verbindungseinheiten 13a bis 13d gekoppelt, und die ersten Umkehreinheiten wa1 bis wd1 umfassen Drehungseinheiten 823, die im Wesentlichen um 180° in die X-Achsrichtung zurückgebogen werden. Andererseits sind die einen Enden der zweiten Umkehreinheiten wa2 bis wd2 mit den anderen Enden der ersten Umkehreinheiten wa1 bis wd1 gekoppelt, und die zweiten Umkehreinheiten wa2 bis wd2 umfassen Drehungseinheiten 824, die im Wesentlichen um 180° in die Y-Achsrichtung zurückgebogen werden. Die anderen Enden der zweiten Umkehreinheiten wa2 bis wd2 sind mit der Basiseinheit 81 verbunden.
  • Zu diesem Zeitpunkt werden, wie in 16 gezeigt, die zweiten Umkehreinheiten wa2 bis wd2 teilweise zu den Umfängen der Vorsprungsteile p der zweiten Träger 12a und 12b gebogen, sodass Drehungseinheiten 822 in die Innenseite des Quadrats S, enthalten in der externen Form des Rahmens 110, eintreten. Auf diese Weise ist zumindest ein Teil der Kopplungseinheiten 82a bis 82d entsprechend der äußeren Form des Rahmens 110 konzipiert, und als ein Ergebnis können die sich ausdehnenden Längen der Kopplungseinheiten 82a bis 82d länger gemacht werden, ohne dass die Basiseinheit 81 größer gemacht wird.
  • Das Sensorelement 150, das wie oben beschrieben strukturiert ist, umfasst die ersten Vibrationseinstelleinheiten VA1, die zweiten Vibrationseinstelleinheiten VA2 und die dritten Vibrationseinstelleinheiten VA3 als die Vibrationseinstelleinheiten VA.
  • Die ersten Vibrationseinstelleinheiten VA1 dienen zum Unterdrücken unnötiger Vibrationen des Rahmens 110 und der Pendeleinheiten 21a bis 21d, und ähnlich zur ersten Ausführungsform werden die ersten Vibrationseinstelleinheiten VA1 auf der zweiten Hauptoberfläche 10s2 jedes der Träger 11a, 11b, 12a und 12b, enthalten im Rahmen 110 (siehe 17) bereitgestellt.
  • Die zweiten Vibrationseinstelleinheiten VA2 dienen zum Einstellen von Vibrationen in der Ebene und Vibrationen außerhalb der Ebene der Pendeleinheiten 21a bis 21d, und ähnlich zur ersten Ausführungsform werden die zweiten Vibrationseinstelleinheiten VA2 auf der zweiten Hauptoberfläche 10s2 jeder der Pendeleinheiten 21a bis 12d (siehe 17) bereitgestellt.
  • Dann dienen die dritten Vibrationseinstelleinheiten VA3 zum Einstellen von unnötiger Vibration und einer lateralen Resonanzfrequenz oder eines Verstimmungsgrads des Rahmens 110, und die dritten Vibrationseinstelleinheiten VA3 werden auf der zweiten Hauptoberfläche 10s2 der mehreren Kopplungseinheiten 82a bis 82d bereitgestellt.
  • In der vorliegenden Ausführungsform werden, wie in 17 gezeigt, die dritten Vibrationseinstelleinheiten VA3 auf beiden Rändern von Längsrichtungen der ersten Umkehreinheiten wa1 bis wd1 und der zweiten Umkehreinheiten wa2 bis wd2 (siehe 16.; im Folgenden auch als Umkehreinheiten wa1 bis wd2 bezeichnet) auf den jeweiligen Kopplungseinheiten 82a bis 82d bereitgestellt. Ähnlich zur ersten Ausführungsform umfassen die dritten Vibrationseinstelleinheiten VA3 mehrere Vertiefungen, und die mehreren Vertiefungen ändern mechanische Steifigkeit (Federkonstante) der Kopplungseinheiten 82a bis 82d in vorbestimmten Regionen zum Einstellen der Vibrationseigenschaften.
  • Die mehreren Vertiefungen sind in Intervallen auf zwei geraden Basislinien angeordnet, die entlang der inneren Randteile und der äußeren Randteile der Umkehreinheiten wa1 bis wd2 verlaufen. Die zwei Basislinien sind virtuelle Linien, die auf Positionen symmetrisch um eine Mittellinie auf der Hauptoberfläche 10s2 der Umkehreinheiten wa1 bis wd2 festgelegt sind. Die Mittellinie 11c ist eine virtuelle gerade Linie, die eine Mitte in Breitenrichtung der Hauptoberfläche 10s2 der Umkehreinheiten wa1 bis wd2 durchläuft und parallel zu den Längsrichtungen der Umkehreinheiten wa1 bis wd2 ist.
  • Wie oben beschrieben, stellen die dritten Vibrationseinstelleinheiten VA3 die Vibrationen in der Ebene der Umkehreinheiten wa1 bis wd2 auf der XY-Ebene ein und unterdrücken aufgrund dessen die Vibration außerhalb der Ebene (unnötige Vibration) des Rahmens 110. Darüber hinaus stellen die dritten Vibrationseinstelleinheiten VA3 die Vibrationen in der Ebene der Umkehreinheiten wa1 bis wd2 auf der XY-Ebene ein und können aufgrund dessen die laterale Resonanzfrequenz oder den Verstimmungsgrad des Rahmens 110 einstellen.
  • Hier ist vorzuziehen, dass die dritten Vibrationseinstelleinheiten VA3 symmetrisch auf jeder der mehreren Kopplungseinheiten 82a bis 82d ausgebildet sind. Beispielsweise sind die Vertiefungen, die auf jeder der Umkehreinheiten wa1 bis wd2 bereitgestellt sind, so ausgebildet, dass die Positionen, Anzahl, Größen, Intervalle und ähnliches der Vertiefungen die gleichen sind wie bei den entsprechenden Umkehreinheiten auf den anderen Kopplungseinheiten. Aufgrund dessen kann auf der Ebene des Sensorelements 150, deren Mittelpunkt der Rahmen 110 ist, die symmetrische Vibrationseigenschaft erhalten werden, und Produktion der unnötigen Vibration kann ebenfalls effektiv unterdrückt werden.
  • Es ist anzumerken, dass, in der vorliegenden Ausführungsform, die dritten Vibrationseinstelleinheiten VA3 auf den ersten und zweiten Umkehreinheiten wa1 bis wd2 auf jeder der Kopplungseinheiten 82a bis 82d bereitgestellt sind, und dass stattdessen die dritten Vibrationseinstelleinheiten VA3 auf jeder beliebigen der ersten Umkehreinheiten wa1 bis wd1 oder der zweiten Umkehreinheiten wa2 bis wd2 bereitgestellt sein können. Alternativ können die dritten Vibrationseinstelleinheiten VA3 in einer anderen Region als die Umkehreinheiten bereitgestellt sein.
  • Die Ausführungsformen der vorliegenden Technologie werden oben beschrieben, aber die vorliegende Technologie ist nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt. Natürlich können verschiedene Modifikationen zu den Ausführungsformen hinzugefügt werden.
  • Beispielsweise umfassen, in den oben beschriebenen Ausführungsformen, die ersten bis dritten Vibrationseinstelleinheiten VA1 bis VA3 die mehreren Vertiefungen 91 bzw. 92, kreisrunde Öffnungsformen aufweisend. Allerdings ist die Form der Vertiefungen nicht auf kreisrunde Form beschränkt, und alternativ kann zumindest ein Teil der Vertiefungen eine nutförmige Vertiefung oder eine streifenförmige Vertiefung umfassen.
  • Darüber hinaus ist keine der Vertiefungen auf den Fall beschränkt, dass jede der Vertiefungen auf der Hauptoberfläche 10s2 ausgebildet ist, und zusätzlich zu einer Hauptoberfläche 10s23 kann jede der Vertiefungen auch auf einer Kammlinie bereitgestellt sein, von der zumindest ein Teil die Hauptoberfläche 10s2 umfasst.
  • Es ist anzumerken, dass die vorliegende Technologie auch die folgenden Auslegungen einsetzen kann.
    1. (1) Ein Gyrosensor, umfassend:
      • einen ringförmigen Rahmen, der eine erste Hauptoberfläche und eine zweite Hauptoberfläche gegenüber der ersten Hauptoberfläche umfasst;
      • eine Ansteuerungseinheit, die auf der ersten Hauptoberfläche bereitgestellt ist und den Rahmen veranlasst, auf einer Ebene parallel zur ersten Hauptoberfläche zu vibrieren;
      • eine erste Detektionseinheit, die auf der ersten Hauptoberfläche bereitgestellt ist und eine Winkelgeschwindigkeit um eine erste Achse orthogonal zur ersten Hauptoberfläche auf Grundlage eines Verformungsbetrags des Rahmens auf der Ebene parallel zur ersten Hauptoberfläche detektiert;
      • mehrere Pendeleinheiten, von denen jede mit dem Rahmen verbunden ist und synchron mit einer Vibration des Rahmens auf der Ebene parallel zur Hauptoberfläche vibriert;
      • eine zweite Detektionseinheit, die mit jeder der mehreren Pendeleinheiten bereitgestellt ist und eine Winkelgeschwindigkeit um eine Achse orthogonal zur ersten Achse auf Grundlage jedes der Verformungsbeträge der mehreren Pendeleinheiten in der ersten Achsrichtung detektiert; und
      • eine erste Vibrationseinstelleinheit, die mit jedem der inneren Randteile bzw. jedem der äußeren Randteile des Rahmens auf der zweiten Hauptoberfläche bereitgestellt ist und mehrere Vertiefungen umfasst.
    2. (2) Der Gyrosensor nach (1), bei dem der Rahmen ein Paar erste Träger, die sich in eine zweite Achsrichtung orthogonal zur ersten Achse erstrecken und einander in einer dritten Achsrichtung orthogonal zur ersten Achse und zur zweiten Achse zugewandt sind, ein Paar zweite Träger, die sich in die dritte Achsrichtung erstrecken und einander in der zweiten Achsrichtung zugewandt sind, und mehrere Verbindungseinheiten, die jeweils zwischen jedem der ersten Träger und jedem der zweiten Träger verbinden und jedes der Enden der mehreren Pendeleinheiten tragen, umfasst, und die erste Vibrationseinstelleinheit mit dem Paar erste Träger und/oder dem Paar zweite Träger bereitgestellt ist.
    3. (3) Der Gyrosensor nach (1) oder (2), ferner umfassend eine zweite Vibrationseinstelleinheit, die mit jeder der mehreren Pendeleinheiten bereitgestellt ist und mehrere Vertiefungen umfasst.
    4. (4) Der Gyrosensor nach (3), bei dem die zweite Vibrationseinstelleinheit an jeder der Positionen entsprechend jeder der mehreren jeweiligen Pendeleinheiten bereitgestellt ist.
    5. (5) Der Gyrosensor nach (3) oder (4), bei dem die zweite Vibrationseinstelleinheit an einer Position symmetrisch um eine Mitte in jeder der Breitenrichtungen der mehreren Pendeleinheiten bereitgestellt ist.
    6. (6) Der Gyrosensor nach einem aus (3) bis (6), bei dem die zweite Vibrationseinstelleinheit auf drei oder mehr virtuellen Linien symmetrisch um eine Mitte in jeder der Längenrichtungen der mehreren Pendeleinheiten bereitgestellt ist.
    7. (7) Der Gyrosensor nach einem aus (1) bis (6), ferner umfassend:
      • eine ringförmige Basiseinheit, die rund um den Rahmen angeordnet ist;
      • mehrere Kopplungseinheiten, von denen jede zwischen dem Rahmen und der Basiseinheit bereitgestellt ist und den Rahmen trägt, um es dem Rahmen zu ermöglichen, bezüglich der Basiseinheit zu vibrieren; und
      • eine dritte Vibrationseinstelleinheit, die mit jeder der mehreren Kopplungseinheiten bereitgestellt ist und mehrere Vertiefungen umfasst.
    8. (8) Der Gyrosensor nach einem aus (1) bis (7), bei dem jede der mehreren Vertiefungen eine kreisrunde Öffnung umfasst und die mehreren Vertiefungen in Intervallen zueinander angeordnet sind.
    9. (9) Der Gyrosensor nach (8), bei dem jedes der Intervalle so groß wie oder größer als ein Durchmesser der Öffnung ist.
    10. (10) Eine elektronische Einrichtung, umfassend einen Gyrosensor, der Folgendes umfasst einen ringförmigen Rahmen, der eine erste Hauptoberfläche und eine zweite Hauptoberfläche gegenüber der ersten Hauptoberfläche umfasst; eine Ansteuerungseinheit, die auf der ersten Hauptoberfläche bereitgestellt ist und den Rahmen veranlasst, auf einer Ebene parallel zur ersten Hauptoberfläche zu vibrieren; eine erste Detektionseinheit, die auf der ersten Hauptoberfläche bereitgestellt ist und eine Winkelgeschwindigkeit um eine erste Achse orthogonal zur ersten Hauptoberfläche auf Grundlage eines Verformungsbetrags des Rahmens auf der Ebene parallel zur ersten Hauptoberfläche detektiert, mehrere Pendeleinheiten, von denen jede mit dem Rahmen verbunden ist und synchron mit einer Vibration des Rahmens auf der Ebene parallel zur Hauptoberfläche vibriert, eine zweite Detektionseinheit, die mit jeder der mehreren Pendeleinheiten bereitgestellt ist und eine Winkelgeschwindigkeit um eine Achse orthogonal zur ersten Achse auf Grundlage jedes der Verformungsbeträge der mehreren Pendeleinheiten in der ersten Achsrichtung detektiert, und eine erste Vibrationseinstelleinheit, die mit jedem der inneren Randteile bzw. jedem der äußeren Randteile des Rahmens auf der zweiten Hauptoberfläche bereitgestellt ist und mehrere Vertiefungen umfasst.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Gyrosensor
    10, 110
    Rahmen
    10s1
    erste Hauptoberfläche
    10s2
    zweite Hauptoberfläche
    11a, 11b, 12a, 12b
    Träger
    13a bis 13d
    Verbindungseinheit
    21a bis 21d
    Pendeleinheit
    31, 32
    piezoelektrische Ansteuerungseinheit
    51a bis 51d
    erste piezoelektrische Detektionseinheit
    71a bis 71d
    zweite piezoelektrische Detektionseinheit
    91, 92
    Vertiefung
    100, 150
    Sensorelement
    101
    Vibrationserzeugerkörper
    200
    Steuerung
    VA1
    erste Vibrationseinstelleinheit
    VA2
    zweite Vibrationseinstelleinheit
    VA3
    dritte Vibrationseinstelleinheit
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 4858662 [0004]
    • JP 201218174 [0004]

Claims (10)

  1. Gyrosensor, der Folgendes umfasst: einen ringförmigen Rahmen, der eine erste Hauptoberfläche und eine zweite Hauptoberfläche gegenüber der ersten Hauptoberfläche umfasst; eine Ansteuerungseinheit, die auf der ersten Hauptoberfläche bereitgestellt ist und den Rahmen veranlasst, auf einer Ebene parallel zur ersten Hauptoberfläche zu vibrieren; eine erste Detektionseinheit, die auf der ersten Hauptoberfläche bereitgestellt ist und eine Winkelgeschwindigkeit um eine erste Achse orthogonal zur ersten Hauptoberfläche auf einer Grundlage eines Verformungsbetrags des Rahmens auf der Ebene parallel zur ersten Hauptoberfläche detektiert; mehrere Pendeleinheiten, von denen jede mit dem Rahmen verbunden ist und synchron mit einer Vibration des Rahmens auf der Ebene parallel zur ersten Hauptoberfläche vibriert; eine zweite Detektionseinheit, die mit jeder der mehreren Pendeleinheiten bereitgestellt ist und eine Winkelgeschwindigkeit um eine Achse orthogonal zur ersten Achse auf einer Grundlage jedes der Verformungsbeträge der mehreren Pendeleinheiten in der ersten Achsrichtung detektiert; und eine erste Vibrationseinstelleinheit, die mit jedem der inneren Randteile bzw. jedem der äußeren Randteile des Rahmens auf der zweiten Hauptoberfläche bereitgestellt ist und mehrere Vertiefungen umfasst.
  2. Gyrosensor nach Anspruch 1, wobei der Rahmen ein Paar erste Träger, die sich in eine zweite Achsrichtung orthogonal zur ersten Achse erstrecken und einander in einer dritten Achsrichtung orthogonal zur ersten Achse und zur zweiten Achse zugewandt sind, ein Paar zweite Träger, die sich in die dritte Achsrichtung erstrecken und einander in der zweiten Achsrichtung zugewandt sind, und mehrere Verbindungseinheiten, die jeweils zwischen jedem der ersten Träger und jedem der zweiten Träger verbinden und jedes der Enden der mehreren Pendeleinheiten tragen, umfasst, und die erste Vibrationseinstelleinheit mit dem Paar erste Träger und/oder dem Paar zweite Träger bereitgestellt ist.
  3. Gyrosensor nach Anspruch 1, der ferner Folgendes umfasst: eine zweite Vibrationseinstelleinheit, die mit jeder der mehreren Pendeleinheiten bereitgestellt ist und mehrere Vertiefungen umfasst.
  4. Gyrosensor nach Anspruch 3, wobei die zweite Vibrationseinstelleinheit an jeder der Positionen entsprechend jeder der mehreren jeweiligen Pendeleinheiten bereitgestellt ist.
  5. Gyrosensor nach Anspruch 3, wobei die zweite Vibrationseinstelleinheit an einer Position symmetrisch um eine Mitte in jeder der Breitenrichtungen der mehreren Pendeleinheiten bereitgestellt ist.
  6. Gyrosensor nach Anspruch 3, wobei die zweite Vibrationseinstelleinheit auf drei oder mehr virtuellen Linien symmetrisch um eine Mitte in jeder der Längenrichtungen der mehreren Pendeleinheiten bereitgestellt ist.
  7. Gyrosensor nach Anspruch 1, der ferner Folgendes umfasst: eine ringförmige Basiseinheit, die rund um den Rahmen angeordnet ist; mehrere Kopplungseinheiten, von denen jede zwischen dem Rahmen und der Basiseinheit bereitgestellt ist und den Rahmen trägt, um es dem Rahmen zu ermöglichen, bezüglich der Basiseinheit zu vibrieren; und eine dritte Vibrationseinstelleinheit, die mit jeder der mehreren Kopplungseinheiten bereitgestellt ist und mehrere Vertiefungen umfasst.
  8. Gyrosensor nach Anspruch 1, wobei jede der mehreren Vertiefungen eine kreisrunde Öffnung umfasst und die mehreren Vertiefungen in Intervallen zueinander angeordnet sind.
  9. Gyrosensor nach Anspruch 8, wobei jedes der Intervalle so groß wie oder größer als ein Durchmesser der Öffnung ist.
  10. Elektronische Einrichtung, die Folgendes umfasst einen Gyrosensor, der Folgendes umfasst einen ringförmigen Rahmen, der eine erste Hauptoberfläche und eine zweite Hauptoberfläche gegenüber der ersten Hauptoberfläche umfasst; eine Ansteuerungseinheit, die auf der ersten Hauptoberfläche bereitgestellt ist und den Rahmen veranlasst, auf einer Ebene parallel zur ersten Hauptoberfläche zu vibrieren; eine erste Detektionseinheit, die auf der ersten Hauptoberfläche bereitgestellt ist und eine Winkelgeschwindigkeit um eine erste Achse orthogonal zur ersten Hauptoberfläche auf einer Grundlage eines Verformungsbetrags des Rahmens auf der Ebene parallel zur ersten Hauptoberfläche detektiert, mehrere Pendeleinheiten, von denen jede mit dem Rahmen verbunden ist und synchron mit einer Vibration des Rahmens auf der Ebene parallel zur Hauptoberfläche vibriert, eine zweite Detektionseinheit, die mit jeder der mehreren Pendeleinheiten bereitgestellt ist und eine Winkelgeschwindigkeit um eine Achse orthogonal zur ersten Achse auf einer Grundlage jedes der Verformungsbeträge der mehreren Pendeleinheiten in der ersten Achsrichtung detektiert, und eine erste Vibrationseinstelleinheit, die mit jedem der inneren Randteile bzw. jedem der äußeren Randteile des Rahmens auf der zweiten Hauptoberfläche bereitgestellt ist und mehrere Vertiefungen umfasst.
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