JP2009058313A - 振動ジャイロ用振動子およびその調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 安価で小型化に適した振動ジャイロを作製するための振動ジャイロ用振動子およびその調整方法を提供すること。
【解決手段】 振動ジャイロ用振動子には、駆動振動モードを励振する駆動電極と検出振動モードを検出する検出電極の他に、調整用電極２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅを振動ジャイロ用振動子の表裏両面にわたって配置した。振動ジャイロ用振動子の裏面は、実装基板と対向して実装されるため、裏面は実装後に露出しておらず、裏面に配置された調整用電極２０ｅは、実装後に調整することができない。しかし、振動ジャイロ用振動子の表側の面に配置した調整用電極２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは、駆動電極と検出電極の間の容量調整に十分な大きさを持ち、表側の面に配置した調整用電極２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの調整のみで、駆動信号の検出電極へのクロストークをバランス調整する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、主として自動車のナビゲーションシステムや姿勢制御装置、カメラ一体型ＶＴＲの手振れ防止装置等に用いられるジャイロスコープで、振動ジャイロ用振動子およびその調整方法に関するものである。

振動ジャイロは、速度を持つ物体に角速度が与えられると、その物体自身に速度方向と直角な方向にコリオリ力が発生するという力学現象を利用した角速度センサである。その振動子に電気的な信号を印加することで機械的な振動（駆動振動モード）を励起させることができ、且つ、駆動振動と直交する方向の機械的な振動（検出振動モード）の大きさを電気的に検出可能とした系において、予め、駆動振動モードを励振した状態で、駆動振動モードの振動面と検出振動モードの振動面との交線と平行な軸を中心とした角速度を与えると、前述のコリオリ力の作用により、検出振動モードが発生し、出力電圧として検出される。検出された出力電圧は駆動振動モードの大きさおよび角速度に比例するため、駆動振動モードの大きさを一定にした状態では、出力電圧の大きさから角速度の大きさを求めることができる。振動ジャイロの中でも、電気的信号と機械的振動の変換を圧電効果で行うものを圧電振動ジャイロと呼ぶ。

小型で安価な圧電振動ジャイロは、デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の手振れ検出用センサとして広く一般に利用されている。近年、これら携帯用デジタル機器の小型化、機能の高集積化が益々進められるに伴い、圧電振動ジャイロへの更に小型・低コスト化の要求も高まってきた。

しかしながら、圧電振動ジャイロの小型化を図る上で、振動子の加工精度、組み立て精度のバラツキの相対的な増加に対し効率の良い補正手段を考える必要が生じている。

これらのバラツキの中に、配線間の静電容量がある。素子の小型化に伴い、全体の静電容量が小さくなっているが、駆動電極と検出電極の間隔も狭くなり、加工精度、組み立て精度のバラツキの相対的な増加が顕著になる。この静電容量のバラツキによって最も問題となるのは、駆動信号の検出電極へのクロストークである。

そこで、上記補正のための振動ジャイロの調整方法として、特許文献１の例がある。図６にその構成を示す。角速度センサ１１１は基板１１２に取付けると共に、基板１１２には角速度センサ１１１の周囲に位置して駆動信号を入力する駆動用配線１１３、１１４と検出用配線１１５、１１６を配設する。また、駆動用配線１１３、１１４には、検出用配線１１５に沿って延びる第１の調整用電極１１７、１１８を設けると共に、検出用配線１１６に沿って延びる第２の調整用電極１１９、１２０を設ける。そして、これらの調整用電極１１７〜１２０を部分的に切除することによって、駆動用配線１１３、１１４と検出用配線１１５、１１６との間の静電容量Ｃ１′〜Ｃ４′を個別に減少させることができ、検出用配線１１５、１１６に対する駆動信号のクロストークをほぼ等しくすることができる。また検出用配線１１５、１１６の角速度による検出信号は、互いに逆位相であり、差動回路によって信号処理を行うことができる。同時に、信号に混入した駆動信号のクロストーク成分は、同位相の信号であり、差動回路によって信号処理を行うことで相殺することができる。

同様に、駆動用配線１１３または１１４と検出用配線１１５または１１６の間に、チップコンデンサ等を実装することによって、駆動用配線１１３、１１４と検出用配線１１５、１１６との間の静電容量Ｃ１′〜Ｃ４′を個別に増加させることができ、検出用配線１１５、１１６に対する駆動信号のクロストークをほぼ等しくすることができる。なお、図６において、１１８Ａは第１の調整用電極の切除部分を示している。また、１１１Ａは振動体、１１１Ｂ、１１１Ｃは駆動電極、１１１Ｄ、１１１Ｅは検出電極、１１３Ａ、１１４Ａ、１１５Ａ、１１６Ａは基板側電極パッド、１１３Ｂ、１１４Ｂ、１１５Ｂ、１１６Ｂはボンディングワイヤ、１１１Ｂ１、１１１Ｃ１、１１１Ｄ１、１１１Ｅ１は電極パッドである。

特開２００３−５７０３８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、基板表側の面のみに調整用電極が配置されており、調整用電極の容量を十分に確保するには、大きな基板の面積が必要となり、小型化、コストには不利である。また、基板上にチップ部品を実装することは、小型化の妨げとなり現実的ではない。部品、実装コスト面においても不利である。

そこで、本発明の課題は、安価で小型化に適した振動ジャイロを作製するための振動ジャイロ用振動子およびその調整方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、振動ジャイロ用振動子には、駆動振動モードを励振する駆動電極と検出振動モードを検出する検出電極の他に、調整用電極を振動ジャイロ用振動子の表裏両面に配置した。振動ジャイロ用振動子の裏面は、実装基板と対向して実装されるため、裏面は実装後に露出しておらず、裏面に配置された調整用電極は、実装後に調整することができない。しかし、振動ジャイロ用振動子の表側の面に配置した調整用電極は、駆動電極と検出電極の間の容量調整に十分な大きさを持ち、表側の面に配置した調整用電極の調整のみで、駆動信号の検出電極へのクロストークをバランス調整する。

すなわち、本発明の振動ジャイロ用振動子は、駆動振動および検出振動の振動を行う可動部、この可動部を接続した基部が平板形状で一体的に形成され、前記可動部および前記基部の主面の一方に駆動電極および検出電極が形成され、前記駆動振動を励振する駆動手段および前記検出振動を検出する検出手段と合わせて振動ジャイロを構成する振動ジャイロ用振動子において、前記平板形状の表側の第１主面および基板に対向する側の第２主面の両面に分配するように、駆動用電極に接続した調整用電極と、検出電極に接続した調整用電極とが形成され、前記第２主面に形成され駆動電極に接続した調整用電極と、同じく第２主面に形成され１つの検出用電極に接続した調整用電極との間に発生する静電容量について所定の作製工程を繰り返して得られる値の平均値をＸとし、標準偏差をσとするとき、前記第１主面に形成され駆動電極に接続した調整用電極と、同じく第１主面に形成され他の検出電極に接続した調整用電極との間の静電容量が前記平均値Ｘと前記標準偏差σの２倍との和であるＸ＋２σより大きいことを特徴とする。こうすると、振動ジャイロ用振動子の両面に調整用電極を配置することができるため、１面のみに電極を配置する場合に比べ、調整可能な静電容量を大きくすることができると共に、表側の面に配置した調整用電極の調整のみでクロストークのバランス調整が可能となる。

また、本発明の振動ジャイロ用振動子の調整方法は、前記振動ジャイロ用振動子の前記第１主面に形成された前記調整用電極の少なくとも一部を除去し、前記駆動電極と前記検出電極との間の静電容量を減少させることで前記駆動電極と複数の検出電極との間の静電容量をほぼ等しくすることを特徴とする。

こうして、振動ジャイロ用振動子の表側の面に配置された調整用電極のみを調整することにより、表側の面の静電容量と裏面の静電容量の大きさを一致させることが可能となり、駆動信号の検出電極へのクロストークの大きさを等しくすることができる。なお、同位相で同じ振幅のクロストークは、差動回路等の信号処理によって、容易に取り除くことが可能である。

以上の手段を用いる本発明によれば、静電容量を調整するための調整用電極を振動ジャイロ用振動子の両面に配置することが可能である。そのため、１面だけの電極配置に比べ、大きな静電容量が得られ、小型化に適している。また、静電容量の調整は、振動ジャイロ用振動子の表側の面に配置された調整用電極のみで行う。更に、容易に静電容量を調整し、クロストークを除去することができるため、生産性が高く、高精度な振動ジャイロ用振動子が得られる。すなわち、本発明の効果は、小型化に適した低コストで高精度な振動ジャイロ用振動子およびその調整方法を提供できることである。

本発明による振動ジャイロの調整方法を一実施の形態にて詳細に説明する。

図３は本発明の一実施の形態での振動ジャイロ用振動子を示し、図３（ａ）はその表側の面を示す平面図であり、図３（ｂ）はその裏面を上に向けたときの平面図である。２．７ｍｍ×３．８ｍｍ×厚さ０．２５ｍｍの四辺形状のニオブ酸リチウム圧電単結晶板に穴加工を施すことで、１枚の圧電単結晶板の同一面内に、付加質量部４ａ〜４ｄを、ビーム３ａ〜３ｈによって、枠体２に接続し、振動子１を形成している。付加質量部４ａ〜４ｄには、それぞれ、ビーム３ａ〜３ｄが接続されているが、各付加質量部の左端にビームが接続されているため、本実施の形態では、振動子１は、紙面内で、上下対称、左右非対称な形状となっている。

また、ビーム３ａの表裏面には検出電極６ａ、基準電位電極７ｃ、７ｄを、ビーム３ｂの表裏面には検出電極６ｂ、基準電位電極７ｆ、７ｇを、ビーム３ｃの表裏面には検出電極６ｃ、基準電位電極７ｆ、７ｈを、ビーム３ｄの表裏面には検出電極６ｄ、基準電位電極７ｃ、７ｅを、ビーム３ｅの表裏面には駆動電極５ａ、基準電位電極７ａを、ビーム３ｆの表裏面には駆動電極５ｂ、基準電位電極７ｂを形成した。各電極は、クロムを下地とした金により電極を形成した。なお、本実施の形態では、検出電極、基準電位電極および駆動電極を振動子の表裏両面に設けることで、効率を高め小型化をはかったが、それらの電極を振動子の片面にのみ設けることもできる。

ここで、本実施の形態による振動ジャイロの動作原理について説明する。図１は本実施の形態における振動ジャイロの振動モードを示す図である。すなわち、図１（ａ）、図１（ｂ）、図１（ｃ）は未動作時の変形前の状態を示し、それぞれ、斜視図、正面図、平面図であり、図１（ｄ）、図１（ｅ）、図１（ｆ）はＸモードを示し、それぞれ、斜視図、正面図、平面図であり、図１（ｇ）、図１（ｈ）、図１（ｉ）はＹモードを示し、それぞれ、斜視図、正面図、平面図であり、図１（ｊ）、図１（ｋ）、図１（ｌ）はＺモードを示し、それぞれ、斜視図、正面図、平面図である。

図１（ｄ）〜図１（ｆ）に示すＸモードでは、図３を同時に参照し、２つの同位相の付加質量部４ａおよび４ｃと、２つの同位相の付加質量部４ｂおよび４ｄとが互いに逆位相で、且つ、付加質量部をＸ軸方向に振動する。この駆動モードは、非常に対称性が良く、ビーム３ｅ、３ｆに捩れを発生させるが、ビーム３ｅ、３ｆの接続部で力が相殺され、その結果、ビーム３ｇ、３ｈに接続された枠体２への振動の伝播は少なく、枠体２全体がノード点となる。

Ｘモードを励振した状態で、Ｙ軸（第１の軸）と平行な軸回りの角速度を印加すると、付加質量部には、コリオリ力が働き、付加質量部４ａおよび４ｃと、付加質量部４ｂおよび４ｄとが互いに逆位相で、Ｚ軸方向に振動する。この振動の検出には、図１（ｊ）〜図１（ｌ）に示すＺモードを利用できる。このＺモード（第１の検出モード）は、２つの同位相のビーム３ａおよび３ｃと、２つの同位相のビーム３ｂおよび３ｄとが互いに逆位相で、Ｚ軸方向に屈曲振動する。ビーム３ａおよび３ｂと、ビーム３ｃおよび３ｄが、それぞれ音叉振動する振動モードである。音叉振動であるため、ビーム３ａおよびビーム３ｄの振動による力と、ビーム３ｂおよびビーム３ｃの振動による力とは、ビーム３ｅとビーム３ｆの接続部で相殺され、その結果、ビーム３ｇ、３ｈに接続された枠体２への振動の伝播は少なく、枠体２全体がノード点となる。この時、Ｘモードの振動速度が一定であれば、これらの発生した、Ｚモードの振幅の大きさは、印加した角速度に比例し、これらの振動を電気的に取り出せば、角速度センサとして機能する。

同様に、Ｘモードを励振した状態で、Ｚ軸と平行な軸回りの角速度を印加すると、付加質量部には、コリオリ力が働き、付加質量部４ａおよび４ｃと、付加質量部４ｂおよび４ｄとが互いに逆位相で、Ｙ軸方向に力を受ける。しかし、付加質量部４ａ〜４ｄには、それぞれビーム３ａ〜３ｄが接続され、Ｙ軸方向の変位が制限されている。したがって、それぞれの付加質量部は、回転し、Ｚ軸方向に振動することとなる。

ここで、前述の通り、振動子は、左右非対称な構造を有している。この非対称性により、ビーム３ａおよび３ｄと、ビーム３ｂおよび３ｃとが互いに逆位相で、Ｚ軸方向に屈曲振動する。すなわち、Ｘモードを励振することで、付加質量部４ａおよび４ｃが＋Ｘ方向の速度を持ち、付加質量部４ｂおよび４ｄが−Ｘ方向の速度を持った状態において、Ｚ軸（第２の軸）と平行な軸回りの角速度を印加し、コリオリ力が発生すると、付加質量部４ａおよび４ｃは、−Ｙ方向に力を受け、付加質量部４ｂおよび４ｄは、＋Ｙ方向に力を受ける。しかし、ビーム３ａ〜３ｄの存在により、Ｙ軸方向の変位を制限するため、それぞれの付加質量部は、ビームとの接続部を中心に回転しようとする。その結果、付加質量部４ａおよび４ｄは、−Ｚ方向に変位し、付加質量部４ｂおよび４ｃは、＋Ｚ方向に変位する。したがって、ビーム３ａおよび３ｄと、ビーム３ｂおよび３ｃとが互いに逆位相で、Ｚ軸方向に屈曲振動する。

この振動の検出には、Ｙモードを利用できる。このＹモード（第２の検出モード）は、２つの同位相のビーム３ａおよび３ｄと、２つの同位相のビーム３ｂおよび３ｃとが互いに逆位相で、Ｚ軸方向に屈曲振動する。ビーム３ａおよび３ｂと、ビーム３ｃおよび３ｄが、それぞれ音叉振動する振動モードである。音叉振動であるため、ビーム３ａおよび３ｄの振動による力と、ビーム３ｂおよび３ｃの振動による力は、ビーム３ｅとビーム３ｆの接続部では相殺され、その結果、ビーム３ｇ、３ｈに接続された枠体２への振動の伝播は少なく、枠体２全体がノード点となる。この時、Ｘモードの振動速度が一定であれば、これらの発生した、Ｙモードの振幅の大きさは、印加した角速度に比例し、これらの振動を電気的に取り出せば、角速度センサとして機能する。

上記の振動の励振および検出には、振動子１に配置した電極を用いる。図３に示したビーム３ｅ、３ｆに形成した駆動電極５ａ、５ｂにＸモードの共振周波数の電気信号を入力することでＸモードを励振し、ビーム３ａ〜３ｄに形成した検出電極６ａ〜６ｄに生じる電荷を検出することで、ＹモードおよびＺモードの振動が検出できる。

この各電極の配置は、それぞれの振動モードにおけるビームの表側の面に発生する電荷の分布を解析して決定した。図２は電荷の分布を示す模式図である。図２（ａ）、図２（ｄ）はＸモードでの電荷の分布を示す模式図、図２（ｂ）、図２（ｅ）はＹモードでの電荷の分布を示す模式図、図２（ｃ）、図２（ｆ）はＺモードでの電荷の分布を示す模式図である。また、図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）は、振動子の表側の面の電荷分布を示しており、図２（ｄ）、図２（ｅ）、図２（ｆ）は、振動子の裏面の電荷分布を示している。図２において、「＋」と「−」は、発生電荷の極性を示し、楕円は、その範囲を示している。この電荷分布は、選択した材料によって異なり、更に異方性材料であれば、結晶の方位によっても様々な分布を示す。

図４は、本実施の形態における結晶方位を示す図である。図４に示すように、本実施の形態に使用したニオブ酸リチウムからなる圧電単結晶板は、厚さ０．２５ｍｍにＸカットされた素板から、圧電単結晶のＺ’軸と振動子のＺ軸とが成す角度が５０度になるように切り出されたもので、各モードにおける表側の面に発生する電荷の分布は図２に示した様になる。この電荷分布を考慮して、図３に示すように、ビーム３ｅおよび３ｆの表側の面にＸモードの振動を励振させるための駆動電極５ａ、５ｂと、基準電位電極７ａ、７ｂとをそれぞれ配置した。

同様に、ビーム３ａ〜３ｄの表側の面に、ＹモードおよびＺモードの振動検出用の検出電極６ａ〜６ｄと基準電位電極７ｃ〜７ｈを配置した。検出電極６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄには、ＹモードおよびＺモードの電荷が発生するが、それぞれ発生する電荷の極性が異なるため、加算や差動回路によって、Ｙモードによる発生電荷とＺモードによる発生電荷とを区別することが可能である。

図５は、本発明の一実施の形態における振動ジャイロの回路を示すブロック図である。駆動手段として、電流検出回路９ｅと、移相回路１０ａと、ＡＧＣ回路１１（オートゲインコントロール回路）とを有し、検出手段として、電流検出回路９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄと、加算回路１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄと、差動回路１３ａ、１３ｂと、移相回路１０ｂと、同期検波回路１５ａ、１５ｂと、フィルタ回路１６ａ、１６ｂとを有し、また各回路の動作基準電位を設定するための基準電位回路１２を有する。

Ｘモードの周波数で、駆動電極５ａおよび５ｂを駆動するには、駆動状態を一定に保つためのＡＧＣ回路１１の出力を駆動電極５ａおよび５ｂに接続し、電流検出回路９ｅを基準電位電極７ａおよび７ｂに接続する。電流検出回路９ｅの仮想接地の効果により、基準電位電極７ａおよび７ｂの電位は、基準電位に固定され、駆動電極５ａおよび５ｂと基準電位電極７ａおよび７ｂの間に駆動電圧を印加することが可能となる。

駆動電極５ａおよび５ｂに流れる駆動電流は、電流検出回路９ｅで検出、移相回路１０ａで位相調整、ＡＧＣ回路１１で振幅調整され、駆動電極５ａおよび５ｂに再び印加される。この閉ループにより、Ｘモードの共振周波数で自励発振させることができる。同時に、ＡＧＣ回路１１の出力は、移相回路１０ｂを通り、同期検波回路１５ａおよび１５ｂの参照信号として入力される。Ｘモードを自励発振させた状態で、Ｚ軸回りの角速度を印加すると、Ｙモードの振動が発生する。Ｙモードの振動により、図２（ｂ）、図２（ｅ）に示す電荷が発生する。

したがって、検出電極６ａおよび６ｄと検出電極６ｂおよび６ｃには、互いに逆位相の電荷が発生する。検出電極６ａ〜６ｄには、電流検出回路９ａ〜９ｄがそれぞれ接続され、それぞれの信号が電圧に変換される。加算回路１４ａには、電流検出回路９ａと９ｄ、加算回路１４ｂには、電流検出回路９ｂと９ｃが接続され、同相成分同士の信号を加え合わせる。加算回路１４ａと１４ｂは、逆相の信号が出力されるため、差動回路１３ａで増幅することができ、同期検波回路１５ａ、フィルタ回路１６ａによって、Ｚ軸回りの角速度に比例した電気信号として取り出すことが可能となる。

同様に、Ｙ軸回りの角速度を印加すると、Ｚモードの振動が発生する。Ｚモードの振動により、図２（ｃ）、図２（ｆ）のような電荷が発生する。したがって、検出電極６ａおよび６ｃと検出電極６ｂおよび６ｄには、互いに逆位相の電荷が発生する。加算回路１４ｃには電流検出回路９ａと９ｃ、加算回路１４ｄには電流検出回路９ｂと９ｄが接続され、同相成分同士の信号を加え合わせる。加算回路１４ｃと１４ｄは、逆相の信号が出力されるため、差動回路１３ｂで増幅することができ、同期検波回路１５ｂ、フィルタ回路１６ｂによって、Ｙ軸回りの角速度に比例した電気信号として取り出すことが可能となる。

また、Ｙモードによる発生電荷は、加算回路１４ｃ、１４ｄによって相殺され、Ｚモードによる発生電荷は、加算回路１４ａ、１４ｂによって相殺される。したがって、フィルタ回路１６ａの出力はＺ軸回りのみの角速度に比例した出力、フィルタ回路１６ｂの出力はＹ軸回りのみの回転角速度に比例した出力が得られる。すなわち、本実施の形態による振動ジャイロは、Ｙ軸およびＺ軸の２軸の角速度検出が可能な角速度センサとして機能する。

ここで、製品の製造時において、各電極の配置位置のバラツキ、電極寸法のバラツキ、素子の実装位置のバラツキ、実装基板の内部配線形状のバラツキ等により、各電極間の静電容量に、バラツキを生じる。特に大きな問題となるのが、駆動電極と検出電極との間の静電容量のバラツキである。この静電容量のバラツキにより、駆動信号のそれぞれの検出電極へのクロストークの大きさにバラツキを生じる。前述の回路構成では、差動回路が含まれるため、同位相で同振幅のクロストークであれば、信号処理によりクロストークを除去することが可能である。しかし、クロストークの大きさにバラツキを生じれば、除去することができず、角速度信号となってセンサの出力に現れることとなる。

そこで、図３（ａ）、図３（ｂ）に示す様に振動子表裏の両面にわたって調整用電極２０ａ〜２０ｅを配置する。調整用電極２０ａは、駆動電極５ａおよび５ｂに接続され、調整用電極２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅは、それぞれ、検出電極６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄに接続されている。図３（ｂ）に示した振動子裏面に配置された調整用電極２０ｅと調整用電極２０ａ（表側の面の調整用電極２０ａに接続されている。）との間の静電容量は、作製工程を定めてもバラツキが発生するが、その作製工程での平均値Ｘおよび標準偏差σを予め求める。

次に、図３（ａ）に示した振動子表側の面（第１主面）に配置された調整用電極２０ｂ〜２０ｄと調整用電極２０ａとの間の静電容量（検出電極または駆動電極に接続された状態）が、裏面（第２主面）の調整用電極２０ｅと調整用電極２０ａとの間の静電容量（それぞれ検出電極および駆動電極に接続された状態）の前記平均値Ｘに標準偏差σの２倍を加えた値Ｘ＋２σより大きくなるように調整用電極２０ａ〜２０ｄの形状などを定める。

このように調整用電極を形成すると、裏面の調整用電極２０ｅと調整用電極２０ａとの間に形成された静電容量を調整することなく、表側の面の調整用電極２０ｂ、２０ｃ、２０ｄと調整用電極２０ａとの間の３つの静電容量をそれぞれ減少させる調整加工を施すことで、駆動電極と４つの検出電極との間の静電容量をほぼ等しい値にすることができる。なお、Ｘ＋２σ以下の値に静電容量を設定すると調整の歩留まりが低下する。

ところで、上記平均値Ｘの目標設定値によって、裏面の調整用電極２０ａおよび２０ｅの形状などを決定するが、その際、調整用電極を形成しないときの駆動電極と４つの検出電極との間の静電容量に発生するすべてのバラツキを考慮して、すなわち、調整用電極を持たない振動子の作製工程を繰り返して得られた静電容量の標準偏差から目標設定値を設定すると良い。

前述の通り、表側の面に配置された調整用電極２０ｂ〜２０ｅを調整することにより、調整用電極２０ａと調整用電極２０ｂ〜２０ｅとの間の４つの静電容量をすべて等しい大きさに調整することができる。本実施の形態での調整用電極の調整には、レーザー法を用いた。レーザービームによって、調整用電極２０ｂ〜２０ｄのすべて、または、一部を除去した。なお、調整用電極の静電容量を設定する際、静電容量が大きければ大きいほど、調整の歩留まりを改善することができる。

前述のごとく、本発明によれば、静電容量を調整するための調整用電極を振動ジャイロ用振動子の両面に配置することが可能である。そのため、１面だけの調整用電極配置に比べ、大きな静電容量が得られ、小型化に適している。また、静電容量の調整は、振動ジャイロ用振動子の表側の面に配置された調整用電極のみで行う。そうすると容易に静電容量を調整し、クロストークを除去することができるため、生産性が高く、高精度な振動ジャイロ用振動子が得られる。すなわち、本発明により、小型化に適した低コストで高精度な振動ジャイロ用振動子およびその調整方法を提供できる。

本発明の一実施の形態での振動ジャイロの振動モードを示す図。図１（ａ）、図１（ｂ）、図１（ｃ）は未動作時の変形前の状態を示し、それぞれ、斜視図、正面図、平面図であり、図１（ｄ）、図１（ｅ）、図１（ｆ）はＸモードを示し、それぞれ、斜視図、正面図、平面図であり、図１（ｇ）、図１（ｈ）、図１（ｉ）はＹモードを示し、それぞれ、斜視図、正面図、平面図であり、図１（ｊ）、図１（ｋ）、図１（ｌ）はＺモードを示し、それぞれ、斜視図、正面図、平面図。 電荷の分布を示す模式図。図２（ａ）、図２（ｄ）はＸモードでの電荷の分布を示す模式図、図２（ｂ）、図２（ｅ）はＹモードでの電荷の分布を示す模式図、図２（ｃ）、図２（ｆ）はＺモードでの電荷の分布を示す模式図であり、図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）は、振動子の表側の面の電荷分布を示す模式図、図２（ｄ）、図２（ｅ）、図２（ｆ）は、振動子の裏面の電荷分布を示す模式図。 本発明の一実施の形態での振動ジャイロ用振動子を示す上面図。図３（ａ）は表側の面を示す図。図３（ｂ）は裏面を示す図。 本発明の一実施の形態での結晶方位を示す図。 本発明の一実施の形態での振動ジャイロの回路を示すブロック図。 従来の振動ジャイロ用振動子を示す斜視図。

符号の説明

１ 振動子
２ 枠体
３ａ〜３ｈ ビーム
４ａ〜４ｄ 付加質量部
５ａ、５ｂ 駆動電極
６ａ〜６ｄ 検出電極
７ａ〜７ｈ 基準電位電極
９ａ〜９ｅ 電流検出回路
１０ａ、１０ｂ 移相回路
１１ ＡＧＣ回路
１２ 基準電位回路
１３ａ、１３ｂ 差動回路
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ 加算回路
１５ａ、１５ｂ 同期検波回路
１６ａ、１６ｂ フィルタ回路
２０ａ〜２０ｅ 調整用電極

Claims (2)

1. 駆動振動および検出振動の振動を行う可動部と、この可動部に接続した基部とが平板形状で一体的に形成され、
   前記平板形状の主面の一方に駆動電極および検出電極が形成され、
   前記駆動振動を励振する駆動手段および前記検出振動を検出する検出手段と合わせて振動ジャイロを構成する振動ジャイロ用振動子において、
   前記平板形状の表側の第１主面および実装基板に対向する側の第２主面の両面に分配するように、駆動用電極に接続した調整用電極と、検出電極に接続した調整用電極とが形成され、
   前記第２主面に形成され駆動電極に接続した調整用電極と、同じく第２主面に形成され１つの検出用電極に接続した調整用電極との間に発生する静電容量について所定の作製工程を繰り返して得られる値の平均値をＸとし、標準偏差をσとするとき、
   前記第１主面に形成され駆動電極に接続した調整用電極と、同じく第１主面に形成され他の検出電極に接続した調整用電極との間の静電容量が、前記平均値Ｘと前記標準偏差σの２倍との和であるＸ＋２σより大きいことを特徴とする振動ジャイロ用振動子。
2. 前記振動ジャイロ用振動子の前記第１主面に形成された前記調整用電極の少なくとも一部を除去し、前記駆動電極と前記検出電極との間の静電容量を減少させ、前記駆動電極と複数の検出電極との間の静電容量をほぼ等しくすることを特徴とする、請求項１記載の振動ジャイロ用振動子の調整方法。

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