JP2003014464A - Vibration gyro and its adjusting method - Google Patents

Vibration gyro and its adjusting method

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JP2003014464A
JP2003014464A JP2001202252A JP2001202252A JP2003014464A JP 2003014464 A JP2003014464 A JP 2003014464A JP 2001202252 A JP2001202252 A JP 2001202252A JP 2001202252 A JP2001202252 A JP 2001202252A JP 2003014464 A JP2003014464 A JP 2003014464A
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JP
Japan
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adjusting
vibration
frequency
piezoelectric element
base
Prior art date
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Application number
JP2001202252A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuhiro Yamashita
光洋 山下
Tetsuo Ootsuchi
哲郎 大土
Takafumi Koike
隆文 小池
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vibration gyro and its adjusting method capable of adjusting a resonance frequency without processing a vibrator directly. SOLUTION: This gyro is equipped with a piezoelectric element 1 having a beam part 11 and a support part 12, a base 2 where the support part 12 is fixed, and processable frequency adjusting parts 3, 4. The processable frequency adjusting parts 3, 4 are bonded and fixed onto the support part 12 and the base 2.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばビデオカメ
ラやデジタルスチルカメラの手振れ補正用または、車両
の姿勢制御、進行方位算出などに用いられる角速度検出
用の振動ジャイロおよび振動ジャイロの調整方法に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration gyro and a method for adjusting a vibration gyro for correcting a camera shake of a video camera or a digital still camera, or for detecting an angular velocity used for posture control of a vehicle, calculation of a traveling direction, and the like. Is.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、角速度を検出するセンサとして様
々なジャイロが開発されている。その種類は大まかに、
機械式のコマジャイロ、流体式のガスレートジャイロ、
音片・音叉の振動を用いる振動ジャイロ、光学式の光フ
ァイバジャイロとリングレーザージャイロに分類され
る。光学式のジャイロはサニャック効果を、それ以外の
ものは回転体の角運動量保存則の表れであるコリオリ力
を用いて角速度の検出を行う。どのジャイロを選択する
かは、使用用途に適した、精度、価格、寸法等が勘案さ
れ、決定される。
2. Description of the Related Art Conventionally, various gyros have been developed as sensors for detecting angular velocity. The types are roughly
Mechanical coma gyro, fluid type gas rate gyro,
It is classified into a vibration gyro that uses the vibration of a tuning piece and a tuning fork, an optical fiber gyro, and a ring laser gyro. The optical gyro detects the Sagnac effect, and the others use the Coriolis force, which is a manifestation of the law of conservation of angular momentum of the rotating body, to detect the angular velocity. Which gyro is selected is determined in consideration of accuracy, price, size, etc. suitable for the intended use.

【0003】例えば、特許第2780643号公報に、
四角柱音片型の振動ジャイロが開示されている。このジ
ャイロの振動子は、圧電体基板を用いたバイメタル構造
の四角柱音片であり、圧電体の主面上には電極が形成さ
れている。片側の電極は共通電極として用いられ、もう
片方は分割されて駆動兼検出用電極として用いられる。
For example, in Japanese Patent No. 2780643,
A quadrangular prismatic vibrating gyro is disclosed. The vibrator of this gyro is a quadrangular prism sound piece of a bimetal structure using a piezoelectric substrate, and electrodes are formed on the main surface of the piezoelectric body. The electrode on one side is used as a common electrode, and the other electrode is divided and used as a driving / detecting electrode.

【0004】発振回路からの駆動電圧を負荷抵抗を介し
て駆動兼検出用電極に印加して駆動振動を励振させるこ
とで駆動する。一方、コリオリ力Fcは、質量をm、振
動速度をv、回転角速度をΩとすれば、 Fc=2mv×Ω と表される。この場合には、回転軸が角柱の長軸方向に
とられるため、駆動振動に垂直で角柱断面に平行な方向
にコリオリ力Fcが発生する。分割電極に発生する電荷
の差分を増幅することでコリオリ力Fcは算出される。
Driving is performed by applying a drive voltage from an oscillation circuit to a drive / detection electrode through a load resistor to excite drive vibration. On the other hand, the Coriolis force Fc is expressed as Fc = 2mv × Ω, where m is the mass, v is the vibration velocity, and Ω is the rotational angular velocity. In this case, since the rotation axis is set in the long axis direction of the prism, the Coriolis force Fc is generated in the direction perpendicular to the driving vibration and parallel to the prism cross section. The Coriolis force Fc is calculated by amplifying the difference between the charges generated in the divided electrodes.

【0005】また、他の例として、特開平10−325
727号公報には、三角柱音片ジャイロが開示されてい
る。この特許では、振動子はエリンバ等の恒弾性金属で
形成されており、振動体上に圧電体を接着し、負荷抵抗
を介して駆動振動を励振させている。コリオリ力の検出
および負荷抵抗の用い方は、特許第2780643号公
報と同様である。
Further, as another example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-325.
Japanese Patent No. 727 discloses a triangular prismatic piece gyro. In this patent, the oscillator is made of a constant elastic metal such as elinvar, and a piezoelectric substance is bonded onto the oscillator to excite drive vibration through a load resistor. The method of detecting the Coriolis force and using the load resistance is the same as in Japanese Patent No. 2780643.

【0006】振動ジャイロの調整方法は、例えば特開平
10−325727号公報に開示されている。この特許
では、振動子のエッジを切削加工することにより振動子
の振動バランスを調整しコリオリ力に起因する出力とそ
れ以外の出力の位相差を90°になるように調整してい
る。また、特許第2558977号公報では、振動子側
面の幅方向中央部に振動子の長手方向に沿って凹凸部を
形成し、共振周波数を調整している。さらに、特開平1
0−103961号公報では、圧電振動子を用いた四角
柱音片式振動ジャイロにおいて、電極部のトリミングを
行うことで温度特性を調整する手法が開示されている。
A method of adjusting the vibration gyro is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-325727. In this patent, the vibration balance of the vibrator is adjusted by cutting the edge of the vibrator to adjust the phase difference between the output caused by the Coriolis force and the other output to be 90 °. Further, in Japanese Patent No. 2558977, a concavo-convex portion is formed along the longitudinal direction of the vibrator at the widthwise center of the side surface of the vibrator to adjust the resonance frequency. Furthermore, JP-A-1
Japanese Patent Laid-Open No. 0-103961 discloses a method of adjusting temperature characteristics by trimming an electrode portion in a square-column vibrating piece vibrating gyro using a piezoelectric vibrator.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】振動ジャイロの生産歩
留まりを向上させ価格を下げるためには、調整が不可欠
となる。しかし、従来の技術では、振動ジャイロの調整
には振動子自身への切削・質量付加等の直接物理的な加
工操作が必要であった。しかし、これでは振動子の特性
を劣化させる可能性を常に内包しており、調整方法とし
て適切ではなかった。
Adjustment is indispensable in order to improve the production yield of the vibration gyro and reduce the price. However, in the conventional technique, the adjustment of the vibration gyro requires a direct physical processing operation such as cutting or adding a mass to the vibrator itself. However, this always included the possibility of degrading the characteristics of the vibrator, and was not an appropriate adjustment method.

【0008】本発明は、かかる事情に鑑みなされたもの
であり、振動子に直接加工を加えることなく、共振周波
数の調整が可能な振動ジャイロおよびその調整方法を提
供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a vibration gyro that can adjust the resonance frequency without directly processing the vibrator and a method for adjusting the vibration gyro.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の振動ジャイロ
は、梁部と支持部を有する圧電素子と、前記支持部が固
定された基台と、加工が可能とされた周波数調整部とを
備え、前記周波数調整部は、前記支持部と前記基台とに
接着固定されている。それにより、振動子である圧電素
子を加工することなく、周波数調整部に加工を施すこと
で、振動ジャイロの共振周波数を調整することができ
る。そのため、振動ジャイロの測定精度を低下させるこ
となく感度のばらつきを低減することができ、歩留まり
を向上させることが可能になる。
A vibrating gyroscope according to the present invention comprises a piezoelectric element having a beam portion and a supporting portion, a base to which the supporting portion is fixed, and a frequency adjusting portion capable of being processed. The frequency adjusting unit is adhesively fixed to the supporting unit and the base. Accordingly, the resonance frequency of the vibration gyro can be adjusted by processing the frequency adjusting unit without processing the piezoelectric element that is the vibrator. Therefore, variations in sensitivity can be reduced without lowering the measurement accuracy of the vibration gyro, and the yield can be improved.

【0010】好ましくは、前記梁部は、二つの平板圧電
体同士を分極軸が対向するようにバイモルフ型に張り合
わせられて構成されており、前記支持部は、前記梁部の
表裏主面の少なくとも一方に形成されている。それによ
り、振動を駆動させることができ、コリオリ力を用い
て、回転角速度を求めることができる。
Preferably, the beam portion is formed by laminating two flat plate piezoelectric bodies in a bimorph type so that their polarization axes are opposed to each other, and the supporting portion is at least the front and back main surfaces of the beam portion. It is formed on one side. Thereby, the vibration can be driven and the rotational angular velocity can be obtained by using the Coriolis force.

【0011】また、好ましくは、前記周波数調整部は少
なくとも二個で一組であり、前記支持部に対して、組を
なして対称的に接着固定されている。それにより、振動
方向のバランスがよい上に、容易に共振周波数を調整す
ることができる。
[0011] Preferably, at least two frequency adjusting sections form one set, and the frequency adjusting sections are symmetrically bonded and fixed to the supporting section in a set. Thereby, the balance of the vibration direction is good, and the resonance frequency can be easily adjusted.

【0012】さらに、好ましくは、前記周波数調整部の
素材は、金属、またはセラミクスである。それにより、
良好な振動が得られるため、精度の高い測定ができる。
Further, preferably, the material of the frequency adjusting section is metal or ceramics. Thereby,
Since good vibration can be obtained, highly accurate measurement can be performed.

【0013】また、本発明の振動ジャイロの調整方法
は、梁部と支持部を有する圧電素子と、前記支持部が固
定された基台と、前記支持部と前記基台とに接着固定さ
れた周波数調整部とを備え、前記梁部は、振動方向がほ
ぼ直交する少なくとも二つの共振振動モードを有してい
る振動ジャイロの調整方法であって、前記周波数調整部
の形状を変化させることにより、前記支持部と前記周波
数調整部との接触面積を変化させ、前記共振振動モード
のそれぞれの周波数差を調整している。それにより、振
動子である圧電素子を加工する必要がないので、測定精
度を低下させずに、容易に周波数差の調整ができる。
Further, in the vibration gyro adjusting method of the present invention, the piezoelectric element having the beam portion and the supporting portion, the base to which the supporting portion is fixed, and the supporting portion and the base are bonded and fixed. A frequency adjusting unit, wherein the beam portion is a method of adjusting a vibration gyro having at least two resonance vibration modes in which vibration directions are substantially orthogonal, by changing the shape of the frequency adjusting unit, The contact area between the supporting part and the frequency adjusting part is changed to adjust the frequency difference between the resonance vibration modes. As a result, it is not necessary to process the piezoelectric element that is the vibrator, so that the frequency difference can be easily adjusted without lowering the measurement accuracy.

【0014】また、本発明の他の振動ジャイロの調整方
法は、梁部と支持部を有する圧電素子と、前記支持部が
固定された基台と、前記支持部と前記基台とに接着固定
された周波数調整部とを備え、前記梁部は、振動方向が
ほぼ直交する少なくとも二つの共振振動モードを有して
いる振動ジャイロの調整方法であって、前記周波数調整
部の材質を変化させることにより、前記周波数調整部の
質量密度を変化させ、前記共振振動モードのそれぞれの
周波数差を調整している。
Further, in another vibration gyro adjusting method of the present invention, a piezoelectric element having a beam portion and a supporting portion, a base to which the supporting portion is fixed, and an adhesive fixing to the supporting portion and the base. A method of adjusting a vibrating gyroscope, wherein the beam part has at least two resonance vibration modes in which vibration directions are substantially orthogonal to each other, and a material of the frequency adjuster is changed. Thus, the mass density of the frequency adjusting unit is changed to adjust the frequency difference between the resonance vibration modes.

【0015】また、本発明の他の振動ジャイロの調整方
法は、梁部と支持部を有する圧電素子と、前記支持部が
固定された基台と、前記支持部と前記基台とに接着固定
された周波数調整部とを備え、前記梁部は、振動方向が
ほぼ直交する少なくとも二つの共振振動モードを有して
いる振動ジャイロの調整方法であって、前記周波数調整
部の、前記支持部との接着面には、前記支持部と接着固
定される規則正しく配列された複数の調整片が形成さ
れ、前記調整片を切削加工により前記周波数調整部から
切り離すことにより、前記共振振動モードのそれぞれの
周波数差を調整している。それにより、離散的に周波数
差の調整ができる。
Further, in another vibration gyro adjusting method of the present invention, a piezoelectric element having a beam portion and a supporting portion, a base to which the supporting portion is fixed, and an adhesive fixing to the supporting portion and the base. A method of adjusting a vibrating gyroscope, wherein the beam portion has at least two resonance vibration modes in which vibration directions are substantially orthogonal to each other. On the adhesive surface of, a plurality of regularly arranged adjustment pieces that are adhesively fixed to the support portion are formed, and by cutting the adjustment pieces from the frequency adjustment portion by cutting, respective frequencies of the resonance vibration modes are obtained. The difference is being adjusted. Thereby, the frequency difference can be adjusted discretely.

【0016】好ましくは、前記調整片は、レーザ加工に
より前記周波数調整部から切り離される。
Preferably, the adjusting piece is separated from the frequency adjusting section by laser processing.

【0017】また、本発明の他の振動ジャイロの調整方
法は、梁部と支持部を有する圧電素子と、前記支持部が
固定された基台と、前記支持部と前記基台とに接着固定
された周波数調整部とを備え、前記梁部は、振動方向が
ほぼ直交する少なくとも二つの共振振動モードを有して
いる振動ジャイロの調整方法であって、前記周波数調整
部にレーザ加工によって切り込みを施すことにより、前
記共振振動モードのそれぞれの周波数差または前記共振
振動モードの振動方向のバランスを調整している。それ
により、振動子である圧電素子を加工することなく、周
波数差または振動方向のバランスの調整ができるので、
測定精度を低下させずに、容易に周波数差または振動方
向のバランスの調整ができる。
Another vibration gyro adjusting method of the present invention is a piezoelectric element having a beam portion and a supporting portion, a base to which the supporting portion is fixed, and an adhesive fixing to the supporting portion and the base. A method for adjusting a vibrating gyroscope, wherein the beam part has at least two resonance vibration modes in which vibration directions are substantially orthogonal to each other, and a cut is made in the frequency adjuster by laser processing. By performing the adjustment, the frequency difference between the resonance vibration modes or the balance in the vibration direction of the resonance vibration modes is adjusted. As a result, the frequency difference or the balance in the vibration direction can be adjusted without processing the piezoelectric element that is the vibrator.
The frequency difference or the balance in the vibration direction can be easily adjusted without lowering the measurement accuracy.

【0018】好ましくは、前記周波数調整部の切り込み
を、切削加工により施している。
Preferably, the notch of the frequency adjusting section is formed by cutting.

【0019】また、好ましくは、前記周波数調整部は少
なくとも二個で一組であり、前記支持部に対して、組を
なして対称的に接着固定されている。それにより、振動
方向のバランスがよい上に、容易に周波数差または振動
方向のバランスを調整することができる。
Further, preferably, at least two of the frequency adjusting sections are a set, and the frequency adjusting sections are symmetrically bonded and fixed to the supporting section in a set. Thereby, the balance in the vibration direction is good, and the frequency difference or the balance in the vibration direction can be easily adjusted.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】(実施の形態1)本発明の実施の
形態1にかかる振動ジャイロおよびその調整方法につい
て図面を参照しながら説明する。なお、全図を通じて同
様の部品には、同一符号を付与する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) A vibration gyroscope and a method of adjusting the same according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the same reference numerals are given to the same parts throughout the drawings.

【0021】図1は、本発明の実施の形態1にかかる振
動ジャイロの構成を示す斜視図である。実施の形態1の
振動ジャイロの主要な構成要素は、振動子である圧電素
子1、基台2、周波数調整部3、4である。図示してい
るように、圧電素子1の長手方向をX軸とし、X軸方向
から見た場合の左右方向をY軸とし、上下方向をZ軸と
する。これら座標軸は、圧電素子が図示された図におい
ても同一であるとする。
FIG. 1 is a perspective view showing the structure of a vibrating gyroscope according to the first embodiment of the present invention. The main components of the vibrating gyroscope according to the first embodiment are the piezoelectric element 1 which is a vibrator, the base 2, and the frequency adjusting units 3 and 4. As shown in the figure, the longitudinal direction of the piezoelectric element 1 is the X axis, the left-right direction when viewed from the X-axis direction is the Y axis, and the vertical direction is the Z axis. It is assumed that these coordinate axes are the same in the drawings in which the piezoelectric element is shown.

【0022】まず、圧電素子1の構成を図を用いて説明
する。図2は、本発明の圧電素子の構成を示す斜視図で
ある。圧電素子1は、二枚の圧電単結晶基板であるニオ
ブ酸リチウム(LiNbO3)基板101、102が分
極方向が対向するように直接接合によって貼り合わせら
れた、バイモルフ構造である。
First, the structure of the piezoelectric element 1 will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the piezoelectric element of the present invention. The piezoelectric element 1 has a bimorph structure in which two lithium niobate (LiNbO 3 ) substrates 101 and 102, which are piezoelectric single crystal substrates, are bonded by direct bonding so that their polarization directions face each other.

【0023】圧電素子1は、四角柱音片型の梁部11
と、基台2または周波数調整部3、4に固定される支持
部12から構成されている。梁部11の表裏主面上に
は、駆動・検出兼用電極103、104と共用電極10
5がそれぞれの面に形成されている。駆動・検出兼用電
極103、104は、同一面上に形成されている。これ
ら、駆動・検出兼用電極103、104と共用電極10
5間に適当な交流の駆動電圧を印加することで、梁部1
1の駆動振動が励振される。駆動振動は、Z軸方向に励
振され、コリオリ力は、Y軸方向の振動として現れる。
なお、図2においては、わかりやすくするために、駆動
・検出兼用電極103、104および共用電極105の
厚みを誇張して図示している。実際には、このように厚
いわけではない。また、支持部12は、梁部11の表裏
主面の少なくとも一方に形成されている。
The piezoelectric element 1 has a beam portion 11 of a square pole piece type.
And a supporting portion 12 fixed to the base 2 or the frequency adjusting portions 3 and 4. The drive / detection electrodes 103 and 104 and the shared electrode 10 are provided on the front and back main surfaces of the beam 11.
5 are formed on each surface. The drive / detection electrodes 103 and 104 are formed on the same surface. These driving / detecting electrodes 103 and 104 and the common electrode 10
By applying an appropriate AC drive voltage between the beams 5,
The driving vibration of No. 1 is excited. The drive vibration is excited in the Z-axis direction, and the Coriolis force appears as vibration in the Y-axis direction.
Note that in FIG. 2, the thicknesses of the drive / detection electrodes 103 and 104 and the shared electrode 105 are exaggerated for the sake of clarity. In reality, it is not this thick. The support portion 12 is formed on at least one of the front and back main surfaces of the beam portion 11.

【0024】圧電素子1の作成における圧電単結晶基板
同士の張り合わせには、上述したように直接接合を用い
る。ここで、直接接合の原理を、図3を用いて説明す
る。図3は、直接接合の原理を説明する摸式図である。
図3(a)、(b)、(c)は、直接結合の工程順とな
っている。106と107は圧電単結晶基板である。図
3(a)、図3(b)、図3(c)におけるL1、L
2、L3は基板106、107間の距離を示しており、
L1>L2>L3の関係が成立している。なお、圧電単
結晶基板106、107の両面は鏡面研磨されている。
To bond the piezoelectric single crystal substrates to each other in the production of the piezoelectric element 1, the direct bonding is used as described above. Here, the principle of direct bonding will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the principle of direct joining.
3A, 3B, and 3C are in the order of steps of direct bonding. 106 and 107 are piezoelectric single crystal substrates. L1 and L in FIGS. 3A, 3B, and 3C
2, L3 indicates the distance between the substrates 106 and 107,
The relationship of L1>L2> L3 is established. Both surfaces of the piezoelectric single crystal substrates 106 and 107 are mirror-polished.

【0025】まず、図3(a)に示すように、最初に基
板106、107に親水化処理を施し、基板106、1
07表面を水酸基(OH基)で終端する。次に、図3
(b)に示すように、親水化処理を行った二枚の基板1
06、107を、互いの分極軸が対向するように張り合
わせる。すると、二枚の基板106、107は水酸基重
合や水素結合等の引力により互いに引き合って接合され
る。最後に、二枚の基板106、107に熱処理を加え
ることで、図3(c)に示すように、基板106、10
7の構成原子が酸素原子(O)を介して共有結合された
状態になり、直接接合が完了する。
First, as shown in FIG. 3 (a), the substrates 106 and 107 are first subjected to a hydrophilic treatment, and then the substrates 106 and 1 are made hydrophilic.
The 07 surface is terminated with a hydroxyl group (OH group). Next, FIG.
As shown in (b), the two substrates 1 subjected to hydrophilic treatment
06 and 107 are attached to each other so that their polarization axes face each other. Then, the two substrates 106 and 107 are attracted to each other by an attractive force such as hydroxyl group polymerization or hydrogen bond to be bonded. Finally, by heat-treating the two substrates 106 and 107, as shown in FIG.
The constituent atoms of 7 are covalently bonded via the oxygen atom (O), and the direct bonding is completed.

【0026】直接接合は、基板106、107間に接着
層を介さず原子レベルで接合しているため、接合強度が
高い上に接着層でのエネルギー損失がない。そのため、
共振効果を積極的に用いる振動ジャイロには適した接合
方法の一つである。
In the direct bonding, since the substrates 106 and 107 are bonded at the atomic level without an adhesive layer interposed therebetween, the bonding strength is high and there is no energy loss in the adhesive layer. for that reason,
This is one of the joining methods suitable for the vibration gyro that positively uses the resonance effect.

【0027】次に、圧電素子1の作成方法について、図
4を用いて説明する。図4は、本発明の圧電素子の作成
工程の説明図である。図4(a)、(b)、(c)、
(d)、(e)は工程順に並んでいる。
Next, a method for producing the piezoelectric element 1 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram of a process for producing the piezoelectric element of the present invention. 4 (a), (b), (c),
(D) and (e) are arranged in the order of steps.

【0028】まず、図4(a)に示すように、基板10
6、107を、分極軸がそれぞれ対向するように、前述
した方法で直接接合する。例えば、106、107は圧
電単結晶ニオブ酸リチウム基板(140°回転Y板)と
し、基板106、107の厚みはそれぞれ、350μ
m、1050μmとする。
First, as shown in FIG. 4A, the substrate 10
6, 107 are directly bonded by the above-described method so that the polarization axes face each other. For example, 106 and 107 are piezoelectric single crystal lithium niobate substrates (140 ° rotated Y plate), and the thickness of each of the substrates 106 and 107 is 350 μm.
m and 1050 μm.

【0029】次に、図4(b)に示すように、厚みのあ
る方の基板107側を研削加工し、基板107に凹状の
溝108を形成する。次に、図4(c)に示すように、
基板106上に金属電極109を形成する。なお、図4
(c)に示す基板106、107は、図4(a)、
(b)の基板106、107を反転させて図示してあ
る。基板106側の電極109形成には、例えばAu−
Cr電極をスパッタで全面形成した後、リフトオフまた
はエッチング等の手法でパターン形成を行う。電極10
9は、図4(c)に示すように、等間隔ごとに形成され
た矩形形状とされる。電極109が形成される位置は、
各圧電素子1が完成した場合の構造を考慮して決定され
る。その際、裏面の溝108との位置合わせが必要とな
るが、それには両面アライナを用いれば良い。
Next, as shown in FIG. 4B, the thicker substrate 107 side is ground to form a concave groove 108 in the substrate 107. Next, as shown in FIG.
A metal electrode 109 is formed on the substrate 106. Note that FIG.
Substrates 106 and 107 shown in FIG.
The substrates 106 and 107 of (b) are shown inverted. For forming the electrode 109 on the substrate 106 side, for example, Au--
After the Cr electrode is formed over the entire surface by sputtering, pattern formation is performed by a technique such as lift-off or etching. Electrode 10
As shown in FIG. 4C, 9 has a rectangular shape formed at equal intervals. The position where the electrode 109 is formed is
It is determined in consideration of the structure when each piezoelectric element 1 is completed. At this time, the alignment with the groove 108 on the back surface is required, and a double-sided aligner may be used for that.

【0030】図示はされていないが、基板107側に
は、全面にAu−Cr電極が形成されている。また、基
板107側は溝108が形成されているため、フォトリ
ソグラフィ技術の適用が難しく、そのため、ステンシル
マスクを用いてスパッタ・蒸着などの手法で電極が形成
されている。
Although not shown, an Au-Cr electrode is formed on the entire surface of the substrate 107 side. Further, since the groove 108 is formed on the substrate 107 side, it is difficult to apply the photolithography technique. Therefore, the electrodes are formed by a method such as sputtering or vapor deposition using a stencil mask.

【0031】次に、基板106、107を各圧電素子1
に分割する。図4(d)に示すように、分割線110に
沿って、ダイシングソーを用いて分割し、各圧電素子1
を切り出す。図4(e)に示すように、圧電素子1が作
成される。
Next, the substrates 106 and 107 are attached to each piezoelectric element 1.
Split into. As shown in FIG. 4D, each piezoelectric element 1 is divided along a dividing line 110 with a dicing saw.
Cut out. As shown in FIG. 4E, the piezoelectric element 1 is created.

【0032】前述した方法で作成した圧電素子1を、基
台2に設置し、支持部12の底面と背面を接着剤で基台
2に固定する。なお、基台2の材料としては、例えば真
鍮等の、比重の重い金属を用いると、支持部12が強固
に固定されるので、測定精度が高くなる。それ以外に
は、圧電素子1と温度特性の近いセラミクスを用いると
よい。また、接着剤としては、例えばエポキシ系接着剤
を用いる。
The piezoelectric element 1 produced by the above-described method is set on the base 2, and the bottom surface and the back surface of the supporting portion 12 are fixed to the base 2 with an adhesive. When a metal having a high specific gravity, such as brass, is used as the material of the base 2, the supporting portion 12 is firmly fixed, so that the measurement accuracy is high. Other than that, it is preferable to use ceramics having temperature characteristics similar to those of the piezoelectric element 1. As the adhesive, for example, an epoxy adhesive is used.

【0033】周波数調整部3、4は、接着剤で圧電素子
1の支持部12の側面に固定されるとともに、基台2に
も、背面および底面にて接着剤で固定される。周波数調
整部3、4は圧電素子1の支持部12と同じ断面積を持
つ立方体形状である。素材としては基台2と同じもの
(例えば真鍮等の様に比重の重い金属または圧電素子と
温度特性の近いセラミクス)を用いる。
The frequency adjusting portions 3 and 4 are fixed to the side surface of the supporting portion 12 of the piezoelectric element 1 with an adhesive agent, and are also fixed to the base 2 with an adhesive agent on the back surface and the bottom surface. The frequency adjusting parts 3 and 4 are cubic shapes having the same cross-sectional area as the supporting part 12 of the piezoelectric element 1. As the material, the same material as the base 2 (for example, a metal having a high specific gravity such as brass or a ceramic having a temperature characteristic close to that of a piezoelectric element) is used.

【0034】圧電素子1に形成された電極は、駆動・検
出兼用電極103、104と共用電極105である。こ
れらの電極103、104、105は、基台2に備えら
れた駆動・検出兼用電極203、204と共用電極20
5と接続されている。図示されていないが、基台2の電
極は、駆動検出回路に接続されており、駆動および検出
用の信号をやり取りする。
The electrodes formed on the piezoelectric element 1 are the driving / detecting electrodes 103 and 104 and the common electrode 105. These electrodes 103, 104 and 105 are the drive / detection combined electrodes 203 and 204 and the common electrode 20 provided on the base 2.
It is connected to 5. Although not shown, the electrodes of the base 2 are connected to a drive detection circuit and exchange signals for drive and detection.

【0035】図5は、本発明の実施の形態1にかかる振
動ジャイロの調整方法を説明するための斜視図である。
図5(a)は、周波数調整部を設置していない振動ジャ
イロの構成を示している。図5(a)のように、周波数
調整部3、4を用いずに、支持部12の背面および底面
を基台2に接着しただけであっても、振動ジャイロとし
て用いることは可能である。
FIG. 5 is a perspective view for explaining a vibrating gyro adjusting method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5A shows the configuration of a vibrating gyroscope in which the frequency adjusting unit is not installed. As shown in FIG. 5A, even if the back surface and the bottom surface of the supporting portion 12 are simply adhered to the base 2 without using the frequency adjusting portions 3 and 4, it can be used as a vibration gyro.

【0036】次に、実施の形態1の振動ジャイロの調整
方法について説明する。一般に、振動ジャイロでは、感
度向上のため、振動ジャイロにおけるZ方向(駆動振動
方向)とY方向(コリオリ力による振動方向)の二つの
共振振動モードの共振周波数ができるだけ近づくように
設定する。この共振周波数の近さを示す指標として、例
えば、離調度(二つの共振周波数の差を、一方の共振周
波数で割った値)が用いられる。離調度が小さい程、す
なわち、二つの共振周波数が近いほど、コリオリ力によ
る振幅が大きくなり、感度はよくなる。
Next, a method of adjusting the vibration gyroscope according to the first embodiment will be described. Generally, in the vibration gyro, in order to improve the sensitivity, the resonance frequencies of the two resonance vibration modes in the Z direction (driving vibration direction) and the Y direction (vibration direction by Coriolis force) in the vibration gyro are set to be as close as possible. For example, a detuning degree (a value obtained by dividing the difference between two resonance frequencies by one resonance frequency) is used as an index indicating the closeness of the resonance frequencies. The smaller the degree of detuning, that is, the closer the two resonance frequencies are, the larger the amplitude due to the Coriolis force and the better the sensitivity.

【0037】振動ジャイロにおいて、支持部12の固定
状態は、圧電素子1の共振周波数に影響を及ぼす。振動
ジャイロにおいては振動子である圧電素子1の一部を必
ず固定する必要があるが、振動子の固定面積が大きくな
る程、振動子である圧電素子1の固定状態が共振振動モ
ードに影響を及ぼす。
In the vibrating gyro, the fixed state of the support 12 affects the resonance frequency of the piezoelectric element 1. In the vibrating gyro, it is necessary to fix a part of the piezoelectric element 1 which is the vibrator, but as the fixing area of the vibrator becomes larger, the fixed state of the piezoelectric element 1 which is the vibrator influences the resonance vibration mode. Exert.

【0038】固定状態によって二つの共振周波数がそれ
ぞれ変化する。したがって、離調度も変化する。つま
り、固定状態を変化させることで、離調度を変化させる
ことができる。周波数調整部3、4の形状を変化させる
と、周波数調整部3、4と支持部12との接触面積が変
化し、固定状態が変化するため、周波数調整部3、4の
形状を変化させることで、離調度を所望の値に設定する
ことができる。
The two resonance frequencies change depending on the fixed state. Therefore, the detuning degree also changes. That is, the degree of detuning can be changed by changing the fixed state. When the shapes of the frequency adjusting units 3 and 4 are changed, the contact areas between the frequency adjusting units 3 and 4 and the supporting unit 12 are changed, and the fixed state is changed. Therefore, the shapes of the frequency adjusting units 3 and 4 should be changed. Thus, the detuning degree can be set to a desired value.

【0039】図5(b)は周波数調整部の形状を変化さ
せた振動ジャイロの構成を示している。図5(b)の振
動ジャイロは、図1の振動ジャイロの周波数調整部3、
4に比べて、高さの低い周波数調整部31、41を用い
て、圧電素子1を固定している。加工ばらつきにより離
調度が規定値を外れた振動ジャイロであっても、高さの
低い周波数調整部31、41を用いることで、離調度を
調整し、規定値内におさめることができる。つまり、周
波数調整部3、4の形状を適宜変更することで、圧電素
子1の固定状態を変化させ、振動ジャイロの離調度を規
定値内に調整することが可能である。
FIG. 5B shows the structure of a vibrating gyro in which the shape of the frequency adjusting section is changed. The vibrating gyro of FIG. 5B is the frequency adjusting unit 3 of the vibrating gyro of FIG.
As compared with 4, the piezoelectric element 1 is fixed by using the frequency adjusting portions 31 and 41 which are lower in height. Even with a vibration gyro whose detuning degree deviates from the specified value due to processing variations, the detuning degree can be adjusted and kept within the specified value by using the low-frequency adjusting units 31 and 41. That is, by appropriately changing the shapes of the frequency adjusting units 3 and 4, it is possible to change the fixed state of the piezoelectric element 1 and adjust the detuning degree of the vibration gyro within a specified value.

【0040】ここで、実施の形態1の振動ジャイロの離
調度の変化を実際の測定結果を用いて説明する。図10
は、周波数調整部の高さと離調度の関係を示す図であ
る。これは、片方の周波数調整部はそのままで、一方の
周波数調整部の奥行きと幅は一定として、高さのみを変
化させた場合の離調度の測定結果である。図10よりわ
かるように、1つの周波数調整部の高さを変化させるこ
とで、離調度が変化している。
Here, the change in the detuning degree of the vibration gyroscope according to the first embodiment will be described using actual measurement results. Figure 10
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the height of the frequency adjustment unit and the degree of detuning. This is the measurement result of the degree of detuning when one of the frequency adjusting units is left as it is and the depth and width of one of the frequency adjusting units are kept constant and only the height is changed. As can be seen from FIG. 10, the detuning degree is changed by changing the height of one frequency adjusting section.

【0041】また、図11は、周波数調整部の幅と離調
度の関係を示す図である。これは、片方の周波数調整部
はそのままで、一方の周波数調整部の高さと奥行きは一
定として、幅(Y方向)のみを変化させた場合の離調度
の測定結果である。図11よりわかるように、1つの周
波数調整部の幅を変化させることで、離調度が変化して
いる。
FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the width of the frequency adjusting section and the degree of detuning. This is the measurement result of the degree of detuning when one of the frequency adjusting units is left unchanged and one of the frequency adjusting units has the same height and depth and only the width (Y direction) is changed. As can be seen from FIG. 11, the detuning degree is changed by changing the width of one frequency adjusting unit.

【0042】図10および図11から、周波数調整部の
形状を変化させることで、離調度が変化することがわか
る。図10と図11では、離調度の変化の度合いは異な
るが、周波数調整部の高さだけでなく、幅を変化させる
ことでも離調度が変化し、振動ジャイロの調整を行うこ
とができることがわかる。
It can be seen from FIGS. 10 and 11 that the detuning degree is changed by changing the shape of the frequency adjusting section. Although the degree of change of the detuning degree is different between FIG. 10 and FIG. 11, it can be seen that the detuning degree is changed not only by changing the height of the frequency adjusting unit but also by changing the width, and the vibration gyro can be adjusted. .

【0043】以上のように、実施の形態1の振動ジャイ
ロおよびその調整方法によれば、圧電素子1を接着固定
している、周波数調整部3、4の形状を変化させて、圧
電素子1の固定状態を変化させ、離調度を調整するよう
にしたので、振動子である圧電素子1を加工することな
く、所望とされる値に、離調度を調整することができ
る。それによって、離調度が許容範囲外であった振動ジ
ャイロであっても、許容範囲内に離調度を調整すること
ができるので、生産の歩留まりを向上させることができ
る。
As described above, according to the vibrating gyroscope and the adjusting method thereof according to the first embodiment, the shapes of the frequency adjusting portions 3 and 4 to which the piezoelectric element 1 is adhered and fixed are changed to change the shape of the piezoelectric element 1. Since the fixed state is changed to adjust the detuning degree, it is possible to adjust the detuning degree to a desired value without processing the piezoelectric element 1 which is the vibrator. As a result, even with a vibration gyroscope whose detuning degree is outside the allowable range, the detuning degree can be adjusted within the allowable range, so that the production yield can be improved.

【0044】(実施の形態2)本発明の実施の形態2に
かかる振動ジャイロおよびその調整方法について図を用
いて説明する。図6は、実施の形態2にかかる振動ジャ
イロの構成を示す斜視図である。実施の形態2の振動ジ
ャイロの基本構成は、実施の形態1の振動ジャイロと同
一である。異なる点は、周波数調整部の高さまたは幅を
変えることで圧電素子の固定状態を変化させるのではな
く、周波数調整部に切り込みを入れることで、圧電素子
の固定状態を変化させて、離調度を調整する点である。
(Second Embodiment) A vibrating gyroscope and a method of adjusting the same according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a perspective view showing the configuration of the vibrating gyroscope according to the second embodiment. The basic configuration of the vibration gyro of the second embodiment is the same as that of the vibration gyro of the first embodiment. The difference is that the fixed state of the piezoelectric element is not changed by changing the height or width of the frequency adjustment section, but the fixed state of the piezoelectric element is changed by making a notch in the frequency adjustment section to change the detuning degree. Is the point to adjust.

【0045】図6(a)の振動ジャイロの構成について
説明する。圧電素子1は、基台2に設置され、周波数調
整部3、4によって固定されている。周波数調整部3、
4および基台2にはダイシングソーで垂直方向に所定の
深さの切り込み51が、X軸方向に沿って入れられてい
る。
The structure of the vibration gyro shown in FIG. 6A will be described. The piezoelectric element 1 is installed on the base 2 and fixed by the frequency adjusting units 3 and 4. Frequency adjustment unit 3,
A notch 51 having a predetermined depth is vertically formed in the base 4 and the base 2 with a dicing saw along the X-axis direction.

【0046】切り込み51によって、圧電素子1の上部
の固定状態は弱まり、離調度が変化する。周波数調整部
3、4に適宜切り込み51を入れることで、離調度を規
定値の範囲内に調整することができる。なお、この切り
込み51は、周波数調整部3、4に設ければよく、基台
2に設けなくても構わない。しかし、基台2上に周波数
調整部3、4を固定した後に加工する場合は、ダイシン
グソーを使って、周波数調整部3、4だけに切り込み5
1を設けるのは、困難であるため、図6(a)で示すよ
うに、基台2まで加工してある。なお、レーザ加工を用
いれば、周波数調整部3、4のみの加工ができる。
The notch 51 weakens the fixed state of the upper portion of the piezoelectric element 1 and changes the detuning degree. The detuning degree can be adjusted within the range of the specified value by appropriately making the cuts 51 in the frequency adjusting units 3 and 4. The notch 51 may be provided in the frequency adjusting units 3 and 4, and may not be provided in the base 2. However, when processing is performed after fixing the frequency adjusting units 3 and 4 on the base 2, a dicing saw is used to cut only the frequency adjusting units 3 and 4.
Since it is difficult to provide the base 1, the base 2 is machined as shown in FIG. If laser processing is used, only the frequency adjusting units 3 and 4 can be processed.

【0047】また、図6(b)の振動ジャイロにおい
て、周波数調整部32、42には、圧電素子1と接着さ
れる面に、あらかじめ、ダイシングソーを用いて、一定
間隔で溝加工を施して、複数の調整片301を形成して
ある。図7は周波数調整部の構成を示す斜視図である。
図7(a)は図6(b)の振動ジャイロの周波数調整部
32(42)を示す。
Further, in the vibration gyro of FIG. 6B, the frequency adjusting portions 32 and 42 have grooves formed on the surfaces to be bonded to the piezoelectric elements 1 at regular intervals using a dicing saw. A plurality of adjustment pieces 301 are formed. FIG. 7 is a perspective view showing the configuration of the frequency adjusting unit.
FIG. 7A shows the frequency adjusting unit 32 (42) of the vibration gyro of FIG. 6B.

【0048】図7(a)の周波数調整部32(42)
は、圧電素子1の支持部との接着面に、一定の間隔で縦
方向に溝を形成し、その後、一定の間隔で横方向に溝を
形成することで、縦横方向に一定の間隔をおいて、規則
的に配列された調整片301が形成されている。なお、
図7(a)においては、調整片301は、圧電素子1と
の接着面の全面ではなく、上部だけに形成されている
が、これは、必要な分だけ形成されればよく、全面であ
っても構わない。
The frequency adjusting unit 32 (42) in FIG. 7 (a)
Is formed by forming grooves in the vertical direction at regular intervals on the surface of the piezoelectric element 1 that is adhered to the supporting portion, and then forming grooves in the horizontal direction at regular intervals so that the constant intervals are provided in the vertical and horizontal directions. In addition, the regularly arranged adjustment pieces 301 are formed. In addition,
In FIG. 7A, the adjustment piece 301 is formed only on the upper surface of the bonding surface with the piezoelectric element 1 and not on the entire surface. It doesn't matter.

【0049】図6(b)に示すように、周波数調整部3
2、42を圧電素子1に接着すると、各調整片301と
圧電素子1の支持部とが接着される。図6(a)と同様
に、周波数調整部32、42に垂直方向に所定の深さの
切り込み52をX軸方向に入れる。このとき、切り込み
52によって、調整片301が周波数調整部32、42
から切断されるようにする。調整片は、規則正しく配列
されているので、切り離される調整片301の個数や位
置によって離散的に固定状態が変化する。すなわち、離
調度を離散的に調整することができる。なお、所望とさ
れる各調整片301を切断しなければいけないので、所
望とされる位置の加工が確実にできるレーザ加工によっ
て、切り込み52は入れられる。
As shown in FIG. 6B, the frequency adjusting section 3
When 2 and 42 are bonded to the piezoelectric element 1, the adjustment pieces 301 and the supporting portion of the piezoelectric element 1 are bonded. Similar to FIG. 6A, a cut 52 having a predetermined depth is vertically formed in the frequency adjusting units 32 and 42 in the X-axis direction. At this time, the notch 52 causes the adjustment piece 301 to move to the frequency adjustment sections 32, 42.
To be disconnected from. Since the adjustment pieces are regularly arranged, the fixed state changes discretely depending on the number and position of the adjustment pieces 301 to be separated. That is, the detuning degree can be adjusted discretely. Since each of the desired adjustment pieces 301 must be cut, the cut 52 is made by laser processing that can surely perform processing at a desired position.

【0050】また、図7(b)は周波数調整部の他の例
を示す。図7(b)に示すように、調整片302の形状
は、板状のものとしてもよく、規則正しく配列されてい
ればよい。
FIG. 7B shows another example of the frequency adjusting section. As shown in FIG. 7B, the shape of the adjustment pieces 302 may be a plate shape as long as they are regularly arranged.

【0051】以上のように、実施の形態2の振動ジャイ
ロおよびその調整方法によれば、圧電素子1を接着固定
している周波数調整部3、4に、切り込み51を入れる
ことで圧電素子1の固定状態を変化させ、離調度を調整
するようにしたので、振動子である圧電素子を加工する
ことなく、所望とされる値に、離調度を調整することが
できる。それによって、離調度が許容範囲外であった振
動ジャイロであっても、許容範囲内に離調度を調整する
ことができるので、生産の歩留まりを向上させることが
できる。
As described above, according to the vibrating gyroscope and the method of adjusting the same according to the second embodiment, the notch 51 is formed in the frequency adjusting portions 3 and 4 to which the piezoelectric element 1 is adhesively fixed so that the piezoelectric element 1 can be made. Since the fixed state is changed and the detuning degree is adjusted, the detuning degree can be adjusted to a desired value without processing the piezoelectric element that is the vibrator. As a result, even with a vibration gyroscope whose detuning degree is outside the allowable range, the detuning degree can be adjusted within the allowable range, so that the production yield can be improved.

【0052】(実施の形態3)本発明の実施の形態3に
かかる振動ジャイロおよびその調整方法について図を用
いて説明する。図8は、実施の形態3にかかる振動ジャ
イロの構成を示す斜視図である。実施の形態3の振動ジ
ャイロの基本構成は、実施の形態1の振動ジャイロと同
一である。異なる点は、周波数調整部の高さまたは幅を
変えることで圧電素子の固定状態を変化させるのではな
く、周波数調整部に水平に切り込みを入れることで、圧
電素子の固定状態を変化させる点である。また、振動ジ
ャイロの離調度を調整するのではなく、振動バランスを
調整する。
(Third Embodiment) A vibrating gyroscope and a method of adjusting the same according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is a perspective view showing the configuration of the vibrating gyroscope according to the third embodiment. The basic configuration of the vibrating gyroscope of the third embodiment is the same as that of the vibrating gyroscope of the first embodiment. The difference is that the fixed state of the piezoelectric element is not changed by changing the height or width of the frequency adjustment section, but the fixed state of the piezoelectric element is changed by making a horizontal cut in the frequency adjustment section. is there. Also, the vibration balance is adjusted instead of adjusting the detuning degree of the vibration gyro.

【0053】図8の振動ジャイロの構成について説明す
る。圧電素子1は、基台2に設置され、周波数調整部
3、4によって固定されている。周波数調整部3、4の
下部には、ダイシングソーで水平方向に所定の深さの切
り込み53が、X軸方向に沿って入れられている。この
切り込み53によって、振動ジャイロの振動バランスを
調整することができる。
The structure of the vibration gyro shown in FIG. 8 will be described. The piezoelectric element 1 is installed on the base 2 and fixed by the frequency adjusting units 3 and 4. A notch 53 having a predetermined depth in the horizontal direction is made by a dicing saw in the lower portion of the frequency adjusting units 3 and 4 along the X-axis direction. With the notch 53, the vibration balance of the vibration gyro can be adjusted.

【0054】ここで、振動バランスの調整とは、振動方
向がずれないようにすることである。図8の振動ジャイ
ロではZ軸方向の振動モードを駆動振動としている。こ
の振動方向のずれは、検出信号のノイズの増加に直結す
る。そのため、振動方向がずれないように、バランスを
調整する必要がある。
Here, the adjustment of the vibration balance is to prevent the vibration direction from shifting. In the vibration gyro shown in FIG. 8, the vibration mode in the Z-axis direction is used as drive vibration. This deviation in the vibration direction directly leads to an increase in noise of the detection signal. Therefore, it is necessary to adjust the balance so that the vibration direction does not shift.

【0055】周波数調整部3、4に水平方向の切り込み
53を入れることで、圧電素子1のY軸方向の固定状態
が変化する。振動方向のずれは、Y軸方向の成分である
ので、周波数調整部3、4に切り込み53を適宜入れる
ことで、振動バランスの調整ができる。
By making a horizontal cut 53 in the frequency adjusting portions 3 and 4, the fixed state of the piezoelectric element 1 in the Y-axis direction changes. Since the deviation in the vibration direction is a component in the Y-axis direction, the vibration balance can be adjusted by appropriately making the cuts 53 in the frequency adjusting units 3 and 4.

【0056】以上のように、実施の形態3の振動ジャイ
ロおよびその調整方法によれば、圧電素子1を接着固定
している周波数調整部3、4に、切り込み53を適宜入
れることで圧電素子1の固定状態を変化させ、圧電素子
1の振動バランスを調整するようにしたので、振動子で
ある圧電素子を加工することなく振動バランスを調整す
ることができる。それによって、振動方向がずれること
はなく、振動軸の誤差に起因するノイズの増加が防が
れ、コリオリ力検出のS/N比が向上し、質の高い測定
ができる。
As described above, according to the vibrating gyroscope and the adjusting method thereof according to the third embodiment, the piezoelectric element 1 is formed by appropriately making the cuts 53 in the frequency adjusting portions 3 and 4 to which the piezoelectric element 1 is adhered and fixed. Since the fixed state is changed to adjust the vibration balance of the piezoelectric element 1, the vibration balance can be adjusted without processing the piezoelectric element that is the vibrator. As a result, the vibration direction does not shift, the increase of noise due to the error of the vibration axis is prevented, the S / N ratio of Coriolis force detection is improved, and high quality measurement can be performed.

【0057】なお、実施の形態3においては、周波数調
整部3、4と基台2との接着面の近辺をレーザで加工し
たが、基台2の近くを加工する必要はなく、周波数調整
部3、4の一部であればどこを加工してもよい。また、
レーザ加工に限定する必要はなく、切削加工でも問題な
い。
In the third embodiment, the vicinity of the bonding surface between the frequency adjusting units 3 and 4 and the base 2 is processed by laser. However, it is not necessary to process the vicinity of the base 2, and the frequency adjusting unit is not necessary. Any part of 3 and 4 may be processed. Also,
It is not necessary to limit to laser processing, and there is no problem in cutting processing.

【0058】なお、本発明の実施の形態にかかる振動ジ
ャイロは、振動子である圧電素子を、圧電単結晶をバイ
モルフ構造にした片持梁音片式のものとしたが、これは
圧電セラミクスで形成され、梁部と支持部を分離し、支
持部を点ではなく面で固定できるような構造の圧電素子
であればよい。また、エリンバなどの恒弾性金属を振動
子の素材としその表面に圧電平板を貼り付けた構造であ
っても、梁部と、面で固定可能な支持部を有しているも
のであればよい。
In the vibrating gyroscope according to the embodiment of the present invention, the piezoelectric element serving as a vibrator is of the cantilever beam type in which a piezoelectric single crystal has a bimorph structure. This is a piezoelectric ceramic. Any piezoelectric element having a structure in which the beam portion and the support portion are formed separately and the support portion can be fixed not by a point but by a surface may be used. Also, even if the structure is one in which a constant elastic metal such as elinvar is used as the material of the vibrator and a piezoelectric flat plate is attached to the surface thereof, it is sufficient if it has a beam portion and a support portion that can be fixed by the surface. .

【0059】また、圧電素子の形状としては、片持梁音
片式の以外であっても、支持部が梁主面の両側に張り出
した形状でもよく、支持部の幅が梁部と異なっても何ら
問題ない。また、音叉形式であっても、圧電素子は、面
で固定可能な支持部を有していれば、音片形式と同様の
効果が得られる。
Further, the piezoelectric element may have a shape other than the cantilever beam type, and the supporting portion may be formed on both sides of the main surface of the beam, and the width of the supporting portion is different from that of the beam portion. There is no problem. Further, even in the tuning fork type, if the piezoelectric element has a supporting portion that can be fixed on the surface, the same effect as in the tuning piece type can be obtained.

【0060】また、図9に、平板型基台の振動ジャイロ
の構成を示しているが、基台の形状は、図1に示すよう
な、L型の基台2でなくとも、例えば、図9(a)や図
9(b)に示すような平板型の基台21や基台22を用
いてもよい。さらに、周波数調整部の形状は、立方体に
限定する必要はなく、基台と振動子の形状から最適形状
を設定すれば良い。例えば図9(a)のに示す、周波数
調整部33、43のようにL型構造で、圧電素子1の支
持部の側面全体を固定するようなものでもよい。
FIG. 9 shows the structure of a vibrating gyroscope of a flat plate type base, but the shape of the base is not limited to the L type base 2 as shown in FIG. A flat plate type base 21 or base 22 as shown in FIG. 9A or FIG. 9B may be used. Further, the shape of the frequency adjusting unit does not have to be limited to a cube, and the optimum shape may be set based on the shapes of the base and the vibrator. For example, an L-shaped structure such as the frequency adjusting portions 33 and 43 shown in FIG. 9A may be used to fix the entire side surface of the supporting portion of the piezoelectric element 1.

【0061】また、周波数調整部の個数も、二個一組で
ある必要はなく、圧電素子を固定可能な側面の数だけ設
置しても良いし、特定の面だけを一個の周波数調整部で
固定してもよい。さらに、周波数調整部の素材として
は、圧電素子の固定状態をよくするため、できるだけ質
量の重いものが望ましく、例えば、真鍮等の金属がよ
い。また、圧電素子と温度特性が近いほうが、良好な振
動が得られるので、圧電素子に用いられる素材と、温度
特性が近いセラミクスでもよい。
Further, the number of frequency adjusting sections does not have to be a set of two, and the piezoelectric elements may be installed as many as the number of side surfaces to which the piezoelectric element can be fixed, or only one specific surface can be provided by one frequency adjusting section. You may fix it. Further, as a material of the frequency adjusting section, in order to improve the fixed state of the piezoelectric element, a material having a heavy mass is desirable, and a metal such as brass is preferable. Further, since better vibration can be obtained when the temperature characteristics are closer to those of the piezoelectric element, ceramics whose temperature characteristics are closer to those of the material used for the piezoelectric element may be used.

【0062】また、調整効果の強弱はあるが、周波数調
整部の素材の質量密度を変化(たとえばセラミクスから
金属に交換)させることでも離調度を調整することがで
きる。
Although the adjustment effect is strong or weak, the detuning degree can be adjusted by changing the mass density of the material of the frequency adjusting section (for example, changing ceramics to metal).

【0063】[0063]

【発明の効果】以上のように、本発明の振動ジャイロお
よびその調整方法によれば、梁部と支持部を有した圧電
素子と、支持部が固定された基台と、支持部と基台とに
接着固定された周波数調整部を備え、周波数調整部を加
工することで振動ジャイロを調整するので、振動子であ
る圧電素子を加工することなく、周波数調整部に加工を
施すことで、振動ジャイロの調整ができる。そのため、
精度を低下させることなく感度のばらつきを低減するこ
とができ、歩留まりを向上させることができる。
As described above, according to the vibration gyro and the adjusting method thereof of the present invention, the piezoelectric element having the beam portion and the supporting portion, the base to which the supporting portion is fixed, the supporting portion and the base are provided. Since the vibration gyro is adjusted by processing the frequency adjustment unit, the frequency adjustment unit is fixedly bonded to the and, so that the frequency adjustment unit can be processed without processing the piezoelectric element that is the vibrator. You can adjust the gyro. for that reason,
Variation in sensitivity can be reduced without lowering accuracy, and yield can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の実施の形態1にかかる振動ジャイロ
の構成を示す斜視図
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a vibrating gyroscope according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の圧電素子の構成を示す斜視図FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a piezoelectric element of the present invention.

【図3】 直接接合の原理を説明する摸式図であり、図
3(a)は直接接合の第1工程を示す断面図、図3
(b)は直接接合の第2工程を示す断面図、図3(c)
は直接接合の第3工程を示す断面図
3A and 3B are schematic diagrams for explaining the principle of direct bonding, and FIG. 3A is a cross-sectional view showing a first step of direct bonding.
FIG. 3B is a sectional view showing the second step of direct bonding, and FIG.
Is a sectional view showing the third step of the direct bonding.

【図4】 本発明の圧電素子の作成工程の説明図であ
り、図4(a)は第1工程を示す斜視図、図4(b)は
第2工程を示す斜視図、図4(c)は第3工程を示す斜
視図、図4(d)は第4工程を示す平面図、図4(e)
は第5工程を示す図
4A and 4B are explanatory views of a process for producing a piezoelectric element of the present invention, FIG. 4A is a perspective view showing a first process, FIG. 4B is a perspective view showing a second process, and FIG. 4D is a perspective view showing the third step, FIG. 4D is a plan view showing the fourth step, and FIG.
Shows the 5th step

【図5】 本発明の実施の形態1にかかる振動ジャイロ
の調整方法を説明するための斜視図であり、図5(a)
は周波数調整部を設置していない振動ジャイロの構成を
示す斜視図、図5(b)は周波数調整部の形状を変化さ
せた振動ジャイロの構成を示す斜視図
FIG. 5 is a perspective view for explaining the method of adjusting the vibration gyroscope according to the first embodiment of the present invention, and FIG.
Is a perspective view showing the configuration of a vibration gyro without a frequency adjustment unit installed, and FIG. 5B is a perspective view showing the configuration of a vibration gyro with the shape of the frequency adjustment unit changed.

【図6】 本発明の実施の形態2にかかる振動ジャイロ
の構成を示す斜視図であり、図6(a)は調整片を有さ
ない周波数調整部を備える振動ジャイロの構成を示す斜
視図、図6(b)は調整片を有する周波数調整部を備え
る振動ジャイロの構成を示す斜視図
FIG. 6 is a perspective view showing a configuration of a vibrating gyroscope according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 6A is a perspective view showing a configuration of a vibrating gyroscope provided with a frequency adjusting unit having no adjusting piece; FIG.6 (b) is a perspective view which shows the structure of the vibration gyro provided with the frequency adjustment part which has an adjustment piece.

【図7】 本発明の実施の形態2にかかる振動ジャイロ
の周波数調整部を示す斜視図であり、図7(a)は図6
(b)の振動ジャイロに設置される周波数調整部を示す
斜視図、図7(b)は周波数調整部の他の例を示す斜視
FIG. 7 is a perspective view showing a frequency adjusting unit of the vibration gyroscope according to the second embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 7B is a perspective view showing a frequency adjusting unit installed in the vibration gyro, and FIG. 7B is a perspective view showing another example of the frequency adjusting unit.

【図8】 本発明の実施の形態3にかかる振動ジャイロ
の構成を示す斜視図
FIG. 8 is a perspective view showing a configuration of a vibrating gyroscope according to a third embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の振動ジャイロの他の例を示す斜視図
であり、図9(a)は第1の平板型基台の振動ジャイロ
の構成を示す斜視図、図9(b)は第2の平板型基台の
振動ジャイロの構成を示す斜視図
9A and 9B are perspective views showing another example of the vibration gyro of the present invention, FIG. 9A is a perspective view showing the structure of the vibration gyro of the first flat plate base, and FIG. The perspective view which shows the structure of the vibration gyro of the flat plate type base of FIG.

【図10】 周波数調整部の高さと離調度の関係を示す
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the height of the frequency adjustment unit and the degree of detuning.

【図11】 周波数調整部の幅と離調度の関係を示す図FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the width of the frequency adjustment unit and the degree of detuning.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 圧電素子 11 梁部 12 支持部 105 共用電極 108 溝 109 金属電極 110 分割線 2、21、22 基台 3、4、31、32、33、41、42、43 周波数
調整部 51、52 切り込み 101、102 圧電単結晶基板 103、104 駆動・検出兼用電極 106、107 圧電単結晶ニオブ酸リチウム基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric element 11 Beam part 12 Support part 105 Shared electrode 108 Groove 109 Metal electrode 110 Dividing line 2, 21, 22 Base 3, 4, 31, 32, 33, 41, 42, 43 Frequency adjusting part 51, 52 Notch 101 , 102 piezoelectric single crystal substrates 103, 104 drive / detection combined electrodes 106, 107 piezoelectric single crystal lithium niobate substrates

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小池 隆文 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 2F105 AA02 AA08 BB15 CC04 CD02 CD06 CD13 CD20    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Takafumi Koike             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. F term (reference) 2F105 AA02 AA08 BB15 CC04 CD02                       CD06 CD13 CD20

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 梁部と支持部を有する圧電素子と、前記
支持部が固定された基台と、加工が可能とされた周波数
調整部とを備え、前記周波数調整部は、前記支持部と前
記基台とに接着固定されていることを特徴とする振動ジ
ャイロ。
1. A piezoelectric element having a beam portion and a supporting portion, a base to which the supporting portion is fixed, and a frequency adjusting portion capable of being processed, the frequency adjusting portion including the supporting portion. A vibrating gyro, which is fixedly bonded to the base.
【請求項2】 前記梁部は、二つの平板圧電体同士を分
極軸が対向するようにバイモルフ型に張り合わせられて
構成されており、前記支持部は、前記梁部の表裏主面の
少なくとも一方に形成されていることを特徴とする請求
項1に記載の振動ジャイロ。
2. The beam portion is formed by laminating two flat plate piezoelectric bodies in a bimorph type so that their polarization axes are opposed to each other, and the supporting portion is at least one of front and back main surfaces of the beam portion. The vibrating gyro according to claim 1, wherein
【請求項3】 前記周波数調整部は少なくとも二個で一
組であり、前記支持部に対して、組をなして対称的に接
着固定されたことを特徴とする請求項1または請求項2
に記載の振動ジャイロ。
3. The frequency adjusting unit is a set of at least two frequency adjusting units and is symmetrically bonded and fixed to the supporting unit in a pair.
Vibration gyro described in.
【請求項4】 前記周波数調整部の素材は、金属、また
はセラミクスであることを特徴とする請求項1ないし請
求項3のいずれかに記載の振動ジャイロ。
4. The vibrating gyroscope according to claim 1, wherein a material of the frequency adjusting unit is metal or ceramics.
【請求項5】 梁部と支持部を有する圧電素子と、前記
支持部が固定された基台と、前記支持部と前記基台とに
接着固定された周波数調整部とを備え、前記梁部は、振
動方向がほぼ直交する少なくとも二つの共振振動モード
を有している振動ジャイロの調整方法であって、 前記周波数調整部の形状を変化させることにより、前記
支持部と前記周波数調整部との接触面積を変化させ、前
記共振振動モードのそれぞれの周波数差を調整すること
を特徴とする振動ジャイロの調整方法。
5. A piezoelectric element having a beam portion and a support portion, a base to which the support portion is fixed, and a frequency adjusting portion that is adhesively fixed to the support portion and the base, the beam portion Is a method of adjusting a vibration gyro having at least two resonance vibration modes in which the vibration directions are substantially orthogonal to each other, and by changing the shape of the frequency adjusting unit, the supporting unit and the frequency adjusting unit are A method for adjusting a vibration gyro, wherein a contact area is changed to adjust a frequency difference between the resonance vibration modes.
【請求項6】 梁部と支持部を有する圧電素子と、前記
支持部が固定された基台と、前記圧電素子の前記支持部
と前記基台とに接着固定された周波数調整部とを備え、
前記梁部は、振動方向がほぼ直交する少なくとも二つの
共振振動モードを有している振動ジャイロの調整方法で
あって、 前記周波数調整部の材質を変化させることにより、前記
周波数調整部の質量密度を変化させ、前記共振振動モー
ドのそれぞれの周波数差を調整することを特徴とする振
動ジャイロの調整方法。
6. A piezoelectric element having a beam portion and a supporting portion, a base to which the supporting portion is fixed, and a frequency adjusting portion that is adhesively fixed to the supporting portion and the base of the piezoelectric element. ,
The beam part is a method of adjusting a vibration gyro having at least two resonance vibration modes in which vibration directions are substantially orthogonal to each other, wherein a mass density of the frequency adjustment part is changed by changing a material of the frequency adjustment part. Is adjusted to adjust the frequency difference between the resonance vibration modes, thereby adjusting the vibration gyro.
【請求項7】 梁部と支持部を有する圧電素子と、前記
支持部が固定された基台と、前記圧電素子の前記支持部
と前記基台とに接着固定された周波数調整部とを備え、
前記梁部は、振動方向がほぼ直交する少なくとも二つの
共振振動モードを有している振動ジャイロの調整方法で
あって、 前記周波数調整部の、前記支持部との接着面には、前記
支持部と接着固定される規則正しく配列された複数の調
整片が形成され、 前記調整片を切削加工により前記周波数調整部から切り
離すことにより、前記共振振動モードのそれぞれの周波
数差を調整することを特徴とする振動ジャイロの調整方
法。
7. A piezoelectric element having a beam portion and a support portion, a base to which the support portion is fixed, and a frequency adjusting portion that is adhesively fixed to the support portion and the base of the piezoelectric element. ,
The beam part is a method of adjusting a vibrating gyroscope having at least two resonance vibration modes in which vibration directions are substantially orthogonal to each other, and the supporting part is provided on a surface of the frequency adjusting part that is adhered to the supporting part. A plurality of regularly arranged adjustment pieces that are adhesively fixed to each other are formed, and the adjustment pieces are separated from the frequency adjustment unit by cutting, thereby adjusting the respective frequency differences of the resonance vibration modes. How to adjust the vibration gyro.
【請求項8】 前記調整片は、レーザ加工により前記周
波数調整部から切り離されることを特徴とする請求項7
に記載の振動ジャイロの調整方法。
8. The adjusting piece is separated from the frequency adjusting section by laser processing.
The method of adjusting the vibration gyro described in.
【請求項9】 梁部と支持部を有する圧電素子と、前記
支持部が固定された基台と、前記圧電素子の前記支持部
と前記基台とに接着固定された周波数調整部とを備え、
前記梁部は、振動方向がほぼ直交する少なくとも二つの
共振振動モードを有している振動ジャイロの調整方法で
あって、 前記周波数調整部にレーザ加工によって切り込みを施す
ことにより、前記共振振動モードのそれぞれの周波数差
または前記共振振動モードの振動方向のバランスを調整
することを特徴とする振動ジャイロの調整方法。
9. A piezoelectric element having a beam portion and a supporting portion, a base to which the supporting portion is fixed, and a frequency adjusting portion that is adhesively fixed to the supporting portion and the base of the piezoelectric element. ,
The beam part is a method of adjusting a vibration gyro having at least two resonance vibration modes in which vibration directions are substantially orthogonal to each other. A method of adjusting a vibration gyro, comprising adjusting the respective frequency differences or the balance of the vibration directions of the resonance vibration modes.
【請求項10】 前記周波数調整部の切り込みを、切削
加工により施すことを特徴とする請求項9に記載の振動
ジャイロの調整方法。
10. The method of adjusting a vibration gyro according to claim 9, wherein the cut of the frequency adjusting unit is performed by cutting.
【請求項11】 前記周波数調整部は少なくとも二個で
一組であり、前記支持部に対して、組をなして対称的に
接着固定されたことを特徴とする請求項9または請求項
10に記載の振動ジャイロの調整方法。
11. The method according to claim 9 or 10, wherein at least two frequency adjusting units form a set, and the frequency adjusting units form a set and are symmetrically bonded and fixed to the supporting unit. How to adjust the vibration gyro described.
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KR101293615B1 (en) 2010-12-01 2013-08-13 한국기술교육대학교 산학협력단 Vibration experimental apparatus for education
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