JP2011027561A - Vibration gyro using piezoelectric film - Google Patents

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Ryuta Araki
隆太 荒木
Takashi Ikeda
隆志 池田
Hiroshi Nishida
宏 西田
Takafumi Moriguchi
孝文 森口
Yasuyuki Hirata
泰之 平田
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Sumitomo Precision Products Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve a reduction in size, to save electric power, and to improve detection sensitivity. <P>SOLUTION: The vibration gyro includes: a ring vibrating body 11 having a uniform plane; a leg part 15 supporting the vibrating body; and electrodes 13a, 13s, 13t, 13h and a fixed-potential electrode 16 sandwiching the piezoelectric film by upper and lower metal electrodes in the thickness direction. The plurality of electrodes include: a group of driving electrodes 13a including driving electrodes arranged at angles separated circumferentially by (360/N)° of exciting the primary vibration of the vibrating body by the vibration mode of cosNθ and electrodes arranged at angles separated by (180/N)° from the respective electrodes; first detection electrodes 13s arranged at angles separated by (90/N)° from the driving electrodes 13a and detecting the secondary vibration of angular velocity; and second detection electrodes 13t arranged at angles further separated by (180/N)° and detecting the secondary vibration. Each driving electrode 13a is arranged in one or both of the areas from the outer periphery of the vibrating body to the vicinity of the outer periphery or from the inner periphery of the vibrating body to the vicinity of the inner periphery. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、圧電体膜を用いた振動ジャイロ、より具体的には、1軸の角速度変化を測定しうる振動ジャイロ及び最大で3軸の角速度変化を測定しうる振動ジャイロに関する。   The present invention relates to a vibration gyro using a piezoelectric film, and more specifically to a vibration gyro capable of measuring a change in angular velocity of one axis and a vibration gyro capable of measuring a change in angular velocity of a maximum of three axes.

近年、圧電材料を用いた振動ジャイロは盛んに開発されている。従来から、特許文献1に記載されているような振動体自体が圧電材料で構成されるジャイロが開発される一方、振動体上に形成される圧電体膜を利用するジャイロも存在する。例えば、特許文献2では、圧電材料であるPZT膜を用いて、振動体の一次振動を励起し、かつその振動体に角速度が与えられた際に発生するコリオリ力によって生じるジャイロの一部の歪みを検出する技術が開示されている。   In recent years, vibration gyros using piezoelectric materials have been actively developed. Conventionally, a gyro, in which the vibrator itself is made of a piezoelectric material as described in Patent Document 1, has been developed, and there is also a gyro that uses a piezoelectric film formed on the vibrator. For example, in Patent Document 2, a PZT film, which is a piezoelectric material, is used to excite the primary vibration of a vibrating body, and a part of the gyro distortion caused by Coriolis force generated when an angular velocity is applied to the vibrating body. A technique for detecting the above is disclosed.

他方、ジャイロが搭載される各種機器のサイズが日進月歩で小型化されている中で、ジャイロ自身の小型化も重要な課題である。ジャイロの小型化を達成するためには、ジャイロを構成する各部材の加工精度を格段に高めることが必要となる。また、単に小型化をするだけでなく、ジャイロとしての性能、換言すれば、角速度の検出精度を更に高めることが産業界の要望といえる。しかしながら、特許文献2に示されているジャイロの構造は、ここ数年来の小型化及び高性能化の要求を満足するものではない。   On the other hand, as the size of various devices on which the gyro is mounted is becoming smaller and smaller, the miniaturization of the gyro itself is also an important issue. In order to achieve downsizing of the gyro, it is necessary to remarkably increase the processing accuracy of each member constituting the gyro. Further, it can be said that the industry demands not only miniaturization but also further improvement of performance as a gyro, in other words, detection accuracy of angular velocity. However, the gyro structure disclosed in Patent Document 2 does not satisfy the demands for miniaturization and high performance over the past several years.

また、上述の技術課題に加え、複数軸の回転に対する角速度をも測定する振動ジャイロに対する期待も高まっている(例えば、特許文献4)。しかし、小型化を可能にする簡便な構造を有する振動ジャイロの開発は未だ道半ばである。   In addition to the above technical problem, there is an increasing expectation for a vibrating gyroscope that measures angular velocities with respect to rotation of a plurality of axes (for example, Patent Document 4). However, the development of a vibrating gyroscope having a simple structure that enables downsizing is still halfway.

特開平8−271258号公報JP-A-8-271258 特開2000−9473号公報JP 2000-9473 A 特願2008−28835号Japanese Patent Application No. 2008-28835 特表2005−529306号公報JP 2005-529306 Gazette 特表2002−509615号公報Special Table 2002-509615 特表2002−510398号公報Japanese translation of PCT publication No. 2002-510398

上述の通り、圧電体膜を用いた振動ジャイロの小型化と高い加工精度を達成しつつ、ジャイロとしての高性能化の要求を同時に満足することは非常に難しい。一般的には、ジャイロが小型化されると、振動体に角速度が与えられた場合に、ジャイロの検出電極によって検出される信号が微弱になるという問題がある。従って、小型化された振動ジャイロは本来検出すべき信号と外部からの不意の衝撃(外乱)によって発生する信号との差が小さくなるため、ジャイロとしての検出精度を高めることが難しくなる。   As described above, it is very difficult to simultaneously satisfy the demand for high performance as a gyro while achieving downsizing and high processing accuracy of a vibration gyro using a piezoelectric film. In general, when the gyro is reduced in size, there is a problem that the signal detected by the detection electrode of the gyro becomes weak when an angular velocity is given to the vibrating body. Therefore, since the size of the vibration gyro reduced in size is small in the difference between the signal that should be detected and the signal that is generated due to an unexpected impact (disturbance) from the outside, it is difficult to improve the detection accuracy of the gyro.

ところで、外部からの不意の衝撃の中には、様々な種類の衝撃が存在する。例えば、上述の特許文献2に記載されたリング状の振動体では、リングの中心の固定ポストを軸として、リングの存在する面の上下方向にシーソーのような動きを与える衝撃がある。この衝撃により、ロッキングモードと呼ばれる振動が励起される。他方、前述の固定ポストに支持された振動体のリング状部材の全周が同時に、リングの存在する面の上方又は下方に曲げられる衝撃も存在する。この衝撃により、バウンスモードと呼ばれる振動が励起される。これらのような衝撃が振動ジャイロに生じたとしても、正確な角速度を検出する技術を確立することは極めて困難である。   By the way, there are various kinds of shocks in the unexpected shock from the outside. For example, in the ring-shaped vibrating body described in Patent Document 2 described above, there is an impact that causes a seesaw-like movement in the vertical direction of the surface on which the ring exists with the fixed post at the center of the ring as an axis. By this impact, vibration called a rocking mode is excited. On the other hand, there is an impact in which the entire circumference of the ring-shaped member of the vibrating body supported by the fixed post is bent simultaneously above or below the surface where the ring exists. Due to this impact, vibration called a bounce mode is excited. Even if such an impact occurs in the vibrating gyroscope, it is extremely difficult to establish a technique for detecting an accurate angular velocity.

加えて、上述のとおり、圧電体膜を用いた振動ジャイロの小型化が進むにつれ、上述の外乱がなくてもジャイロとしての検出感度の向上を図ることが難しくなる。従って、小型化及び省電力化を図りつつ検出感度を向上させることも、振動ジャイロの高性能化に向けた主たる要求の1つである。   In addition, as described above, as the vibration gyro using the piezoelectric film progresses in size, it becomes difficult to improve the detection sensitivity as a gyro even without the above-described disturbance. Therefore, improving the detection sensitivity while reducing the size and power consumption is one of the main requirements for improving the performance of the vibration gyro.

本発明は、上述の技術課題を解決することにより、圧電体膜を用いた振動ジャイロの小型化及び高性能化に大きく貢献するものである。発明者らは、まず、上記の技術課題のうち、外乱に対する影響が比較的小さいと考えられるリング状の振動ジャイロを基本構造として採用した。その上で、発明者らは、一次振動の励起とコリオリ力により形成される二次振動の検出を、圧電体膜に担わせることによって上記各技術課題を解決する構造について鋭意研究を行った。その結果、高い加工精度を達成しうるドライプロセスが圧電体膜を用いた振動ジャイロに適用されるためには、振動ジャイロにおける各種電極の特有の配置が必要であることを見出した。また、一次振動の駆動に着目することにより、小型化及び省電力化を図りつつ検出感度を向上させることが可能になることを見出した。本発明はこのような視点で創出された。なお、本出願では、「円環状又は多角形状の振動ジャイロ」を、簡略化して「リング状振動ジャイロ」とも呼ぶ。   The present invention greatly contributes to miniaturization and high performance of a vibrating gyroscope using a piezoelectric film by solving the above-described technical problems. The inventors first adopted a ring-shaped vibrating gyroscope, which is considered to have a relatively small influence on the disturbance among the above technical problems, as a basic structure. Then, the inventors diligently researched a structure for solving the above technical problems by causing the piezoelectric film to detect the secondary vibration formed by the excitation of the primary vibration and the Coriolis force. As a result, it has been found that in order to apply a dry process capable of achieving high processing accuracy to a vibrating gyroscope using a piezoelectric film, a specific arrangement of various electrodes in the vibrating gyroscope is necessary. Further, it has been found that by focusing on the driving of the primary vibration, it is possible to improve the detection sensitivity while reducing the size and power consumption. The present invention was created from such a viewpoint. In the present application, the “annular or polygonal vibration gyro” is simply referred to as “ring-shaped vibration gyro”.

本発明の1つの振動ジャイロは、一様な平面を備えたリング状振動体と、そのリング状振動体を柔軟に支持するレッグ部と、そのリング状振動体のその平面上又はその上方に置かれ、圧電体膜を厚み方向に挟む上層金属膜及び下層金属膜のうちの少なくともいずれかにより形成される複数の電極とを備えている。ここで、前述の複数の電極は、Nを2以上のある自然数とした場合に、cosNθの振動モードでそのリング状振動体の一次振動を励起する、円周方向に(360/N)°離れた角度に配置された駆動電極と、その駆動電極の各々から(180/N)°離れた角度のいずれかに配置された少なくとも1つの駆動電極とを含む一群の駆動電極と、前述の各々の駆動電極から時計回り又は反時計回りに(90/N)°離れた角度に配置され、かつ前述のリング状振動体に角速度が与えられたときに発生する二次振動を検出する一群の第1検出電極と、前述の各々の第1検出電極から(180/N)°離れた角度に配置され、かつ前述の二次振動を検出する一群の第2検出電極とを含んでいる。さらに、前述の駆動電極の各々、前述の第1検出電極の各々、及び前述の第2検出電極の各々は、前述のリング状振動体の外周縁からその外周縁の近傍に至るまでの領域と、そのリング状振動体の内周縁からその記内周縁の近傍に至るまでの領域とのいずれか又は両方の領域に配置されている。   One vibrating gyroscope according to the present invention includes a ring-shaped vibrating body having a uniform plane, a leg portion that flexibly supports the ring-shaped vibrating body, and a plane on or above the ring-shaped vibrating body. And a plurality of electrodes formed by at least one of an upper metal film and a lower metal film sandwiching the piezoelectric film in the thickness direction. Here, the plurality of electrodes described above excite the primary vibration of the ring-shaped vibrating body in the vibration mode of cosNθ when N is a natural number of 2 or more, and are separated by (360 / N) ° in the circumferential direction. A group of drive electrodes including drive electrodes arranged at different angles and at least one drive electrode arranged at any angle (180 / N) ° from each of the drive electrodes; A first group of first members that are arranged at an angle (90 / N) ° clockwise or counterclockwise from the drive electrode and that detect secondary vibrations generated when an angular velocity is applied to the ring-shaped vibrating body. It includes a detection electrode and a group of second detection electrodes that are disposed at an angle of (180 / N) ° from each of the aforementioned first detection electrodes and that detect the aforementioned secondary vibration. Further, each of the drive electrodes, each of the first detection electrodes, and each of the second detection electrodes includes a region from the outer periphery of the ring-shaped vibrating body to the vicinity of the outer periphery. The ring-shaped vibrating body is disposed in one or both of the region from the inner periphery to the vicinity of the inner periphery.

この振動ジャイロによれば、リング状振動体が備える平面上又はその上方であって、上記の特有の領域に圧電素子に対して電圧を印加したり、圧電素子のひずみによって生じた電圧信号を拾ったりするための電極が形成されているため、1軸の角速度センサとして一次振動の励起と二次振動の検出が可能となる。つまり、この振動ジャイロでは、リング状振動体の側面に圧電素子を形成せずに、リング状振動体上の圧電素子が配置される平面と同一平面内で一次振動が励起され、かつリング状振動体の動きを制御する構造を有しているため、ドライプロセス技術を用いて高精度に電極及びリング状振動体の加工を行うことが可能となる。また、この振動ジャイロでは、上記の特有な領域に圧電素子を配置することにより、Nを2以上のある自然数とした場合のcosNθの振動モードに適用しうる自由度を備えている。加えて、上述の一群の駆動電極を備えることにより、円周方向に(360/N)°離れた角度のみに配置された一群の駆動電極に比べて、振幅の増大又は省電力化が達成される。つまり、例えば、前者は後者に対し、同じ電圧を印加した場合であっても大きな振幅が得られることになるため、振動ジャイロの検出感度が向上する。他の見方をすれば、後者と同じ大きさの一次振動の振幅を得るための前者の必要な電力は抑制され得る。なお、cosNθの振動モードの複数の例は、例えば、特表2005−529306号公報、又は、本願出願人による特許出願である特願2007−209014に記載されている。また、本出願において、「柔軟な」とは「振動体が振動可能な程度に」という意味である。また、本出願では、電極の配置を記述するために、基準となる電極から「離れた角度」との表現が用いられる。ここでの角度は、基準となる電極の方位角を0度としたときの各電極の方位角の値である。各電極の方位角は、リング状振動体の円周又は円環の中央部に取った任意の点(例えば、リング状振動体が円形のときは、例えばその円の中心である。以下、この中心を「基準点」という。)からその電極に向かう直線の方位角とすることができる。この直線は、各電極を通過するような任意の直線とすることができ、代表的には、各電極の図形的な中心、重心、又は、いずれかの頂点と上記の中心点とを通過する直線とすることができる。例えば、基準駆動電極から30°離れた角度に配置された電極とは、その電極の中心と、基準駆動電極の中心とが、上記の基準となる電極の方位角に対して30°の角をなすような配置にある電極をいう。なお、特に断りのない限り、角度の表記は時計回りの向きを角度が増加する方向にとって説明するが、角度が増加する方向を反時計回りに定めても、規定された角度の条件を満たす限り、その角度の表記は本発明の範囲内である。   According to this vibrating gyroscope, a voltage is applied to the piezoelectric element on the plane provided on or above the ring-shaped vibrating body and the voltage signal generated by the distortion of the piezoelectric element is picked up. As a uniaxial angular velocity sensor, excitation of primary vibration and detection of secondary vibration can be performed. In other words, in this vibrating gyroscope, the piezoelectric element is not formed on the side surface of the ring-shaped vibrating body, the primary vibration is excited in the same plane as the plane on which the piezoelectric element on the ring-shaped vibrating body is arranged, and the ring-shaped vibration is generated. Since it has a structure for controlling the movement of the body, it is possible to process the electrode and the ring-shaped vibrating body with high accuracy using a dry process technique. In addition, this vibration gyro has a degree of freedom that can be applied to the vibration mode of cosNθ when N is a natural number greater than or equal to 2 by disposing a piezoelectric element in the above specific region. In addition, by providing the above-described group of drive electrodes, an increase in amplitude or power saving can be achieved as compared with the group of drive electrodes arranged only at an angle of (360 / N) ° in the circumferential direction. The That is, for example, since the former can obtain a large amplitude even when the same voltage is applied to the latter, the detection sensitivity of the vibration gyro is improved. From another viewpoint, the former electric power required to obtain the amplitude of the primary vibration having the same magnitude as the latter can be suppressed. A plurality of examples of cosNθ vibration modes are described in, for example, Japanese Patent Application Publication No. 2005-529306 or Japanese Patent Application No. 2007-209014, which is a patent application by the present applicant. In the present application, “flexible” means “to the extent that the vibrating body can vibrate”. Further, in the present application, the expression “an angle away from the reference electrode” is used to describe the arrangement of the electrodes. The angle here is the value of the azimuth angle of each electrode when the azimuth angle of the reference electrode is 0 degree. The azimuth angle of each electrode is an arbitrary point taken at the circumference of the ring-shaped vibrating body or the center of the ring (for example, when the ring-shaped vibrating body is circular, for example, the center of the circle. The center can be referred to as a “reference point”) and can be an azimuth angle of a straight line from the electrode to the electrode. This straight line can be any straight line that passes through each electrode, and typically passes through the graphical center, center of gravity, or any vertex of each electrode and the center point described above. It can be a straight line. For example, an electrode disposed at an angle of 30 ° from the reference drive electrode means that the center of the electrode and the center of the reference drive electrode have an angle of 30 ° with respect to the azimuth angle of the reference electrode. An electrode in an arrangement as described above. Unless otherwise noted, the angle notation is described in the clockwise direction for the direction in which the angle increases, but even if the direction in which the angle increases is set in the counterclockwise direction, as long as the specified angle condition is satisfied. The angle notation is within the scope of the present invention.

本発明のもう1つの振動ジャイロは、一様な平面を備えたリング状振動体と、そのリング状振動体を柔軟に支持するレッグ部と、そのリング状振動体のその平面上又はその上方に置かれ、圧電体膜を厚み方向に挟む上層金属膜及び下層金属膜のうちの少なくともいずれかにより形成される複数の電極とを備えている。加えて、それらの複数の電極は、次の(1)及び(2)、すなわち、
(1)Nを2以上のある自然数とした場合に、cosNθの振動モードで前記リング状振動体の一次振動を励起する、円周方向に(360/N)°離れた角度に配置された駆動電極と、その駆動電極の各々から(180/N)°離れた角度のいずれかに配置された少なくとも1つの駆動電極とを含む一群の駆動電極と、
(2)前述の駆動電極の1つを基準駆動電極とし、S=0,1,・・・,N(以下、本パラグラフ内において同じ)とした場合に、前述のリング状振動体に角速度が与えられたときに発生するcos(N+1)θの振動モードの二次振動を検出し、且つその基準駆動電極から〔{360/(N+1)}×S〕°離れた角度と、その基準駆動電極から〔{360/(N+1)}×{S+(1/2)}〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された電極を備える一群の検出電極とを有している。
さらに、前述の駆動電極の各々は、前述のリング状振動体の外周縁からその外周縁の近傍に至るまでの領域と、そのリング状振動体の内周縁からその内周縁の近傍に至るまでの領域とのいずれか又は両方の領域を含む前述の平面における第1電極配置領域に配置されており、前述の検出電極の各々は、前述のリング状振動体のその平面における第2電極配置領域に配置されるとともに、前述の駆動電極のいずれとも電気的に接続しないようにされている。
Another vibrating gyroscope of the present invention includes a ring-shaped vibrating body having a uniform plane, a leg portion that flexibly supports the ring-shaped vibrating body, and on or above the plane of the ring-shaped vibrating body. And a plurality of electrodes formed by at least one of an upper metal film and a lower metal film sandwiching the piezoelectric film in the thickness direction. In addition, the plurality of electrodes includes the following (1) and (2):
(1) When N is a natural number equal to or greater than 2, the primary vibration of the ring-shaped vibrating body is excited in the vibration mode of cosNθ, and the drive is arranged at an angle separated by (360 / N) ° in the circumferential direction. A group of drive electrodes including electrodes and at least one drive electrode disposed at any angle (180 / N) ° from each of the drive electrodes;
(2) When one of the aforementioned drive electrodes is a reference drive electrode and S = 0, 1,..., N (hereinafter the same in this paragraph), the angular velocity of the aforementioned ring-shaped vibrating body is The secondary vibration in the vibration mode of cos (N + 1) θ generated at a given time is detected, and an angle [{360 / (N + 1)} × S] ° away from the reference drive electrode, and the reference drive electrode And [{360 / (N + 1)} × {S + (1/2)}] ° apart from a group of detection electrodes including electrodes arranged at at least one of the angles.
Further, each of the drive electrodes described above includes a region from the outer peripheral edge of the ring-shaped vibrating body to the vicinity of the outer peripheral edge, and an inner periphery of the ring-shaped vibrating body to the vicinity of the inner peripheral edge. Each of the detection electrodes is arranged in the second electrode arrangement region in the plane of the ring-shaped vibrating body. It is arranged so that it is not electrically connected to any of the aforementioned drive electrodes.

この振動ジャイロによれば、リング状振動体が備える平面上又はその上方であって上記の特有の領域に、圧電素子に対して電圧を印加したり、圧電素子のひずみによって生じた電圧信号を拾ったりするための電極が形成されているため、1軸の角速度センサとして一次振動の励起と二次振動の検出が可能となる。つまり、この振動ジャイロでは、リング状振動体の側面に圧電素子を形成せずに、リング状振動体上の圧電素子が配置される平面(例えば、X−Y平面)と同一平面内(以下、イン・プレーンともいう)で一次振動が励起され、かつリング状振動体の動きを制御する構造を有しているため、ドライプロセス技術を用いて高精度に電極及びリング状振動体の加工を行うことが可能となる。また、この振動ジャイロは、圧電素子が配置される平面を外れた振動モード(以下、アウト・オブ・プレーンの振動モードともいう)を用いて1軸(例えば、X軸)の角速度を検出することができる点が大きな利点といえる。加えて、上述の一群の駆動電極を備えることにより、円周方向に(360/N)°離れた角度のみに配置された一群の駆動電極に比べて、振幅の増大又は省電力化が達成される。つまり、例えば、前者は後者に対し、同じ電圧を印加した場合であっても大きな振幅が得られることになるため、振動ジャイロの検出感度が向上する。他の見方をすれば、後者と同じ大きさの一次振動の振幅を得るための前者の必要な電力は抑制され得る。   According to this vibrating gyroscope, a voltage is applied to the piezoelectric element on the plane provided on or above the ring-shaped vibrating body and above the specific area, or a voltage signal generated by the distortion of the piezoelectric element is picked up. As a uniaxial angular velocity sensor, excitation of primary vibration and detection of secondary vibration can be performed. That is, in this vibrating gyroscope, the piezoelectric element is not formed on the side surface of the ring-shaped vibrating body, and the same plane as the plane on which the piezoelectric element on the ring-shaped vibrating body is disposed (for example, the XY plane) Because the primary vibration is excited by the in-plane) and the movement of the ring-shaped vibrating body is controlled, the electrode and the ring-shaped vibrating body are processed with high precision using dry process technology. It becomes possible. The vibration gyro detects angular velocity of one axis (for example, X axis) using a vibration mode (hereinafter also referred to as an out-of-plane vibration mode) out of the plane in which the piezoelectric element is disposed. This is a great advantage. In addition, by providing the above-described group of drive electrodes, an increase in amplitude or power saving can be achieved as compared with the group of drive electrodes arranged only at an angle of (360 / N) ° in the circumferential direction. The That is, for example, since the former can obtain a large amplitude even when the same voltage is applied to the latter, the detection sensitivity of the vibration gyro is improved. From another viewpoint, the former electric power required to obtain the amplitude of the primary vibration having the same magnitude as the latter can be suppressed.

また、本発明のもう1つの振動ジャイロは、一様な平面を備えたリング状振動体と、そのリング状振動体を柔軟に支持するレッグ部と、そのリング状振動体のその平面上又はその上方に置かれ、圧電体膜を厚み方向に挟む上層金属膜及び下層金属膜のうちの少なくともいずれかにより形成される複数の電極とを備えている。加えて、それらの複数の電極は、次の(1)及び(2)、すなわち、
(1)Nを2以上のある自然数とした場合に、cosNθの振動モードで前記リング状振動体の一次振動を励起する、円周方向に(360/N)°離れた角度に配置された駆動電極と、その駆動電極の各々から(180/N)°離れた角度のいずれかに配置された少なくとも1つの駆動電極とを含む一群の駆動電極と、
(2)前述の駆動電極の1つを基準駆動電極とし、S=0,1,・・・,N(以下、本パラグラフ内において同じ)とした場合に、前述のリング状振動体に角速度が与えられたときに発生するcos(N+1)θの振動モードの二次振動を検出し、且つその基準駆動電極から〔{360/(N+1)}×{S+(1/4)}〕°離れた角度と、その基準駆動電極から〔{360/(N+1)}×{S+(3/4)}〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された電極とを備える一群の検出電極を有している。
さらに、前述の駆動電極の各々は、前述のリング状振動体の外周縁からその外周縁の近傍に至るまでの領域と、そのリング状振動体の内周縁からその内周縁の近傍に至るまでの領域とのいずれか又は両方の領域を含む前述の平面における第1電極配置領域に配置されており、前述の検出電極の各々は、前述のリング状振動体のその平面における第2電極配置領域に配置されるとともに、前述の駆動電極のいずれとも電気的に接続しないようにされている。
Another vibration gyro according to the present invention includes a ring-shaped vibrating body having a uniform plane, a leg portion that flexibly supports the ring-shaped vibrating body, and the plane of the ring-shaped vibrating body or the And a plurality of electrodes formed by at least one of an upper layer metal film and a lower layer metal film that are placed above and sandwich the piezoelectric film in the thickness direction. In addition, the plurality of electrodes includes the following (1) and (2):
(1) When N is a natural number equal to or greater than 2, the primary vibration of the ring-shaped vibrating body is excited in the vibration mode of cosNθ, and the drive is arranged at an angle separated by (360 / N) ° in the circumferential direction. A group of drive electrodes including electrodes and at least one drive electrode disposed at any angle (180 / N) ° from each of the drive electrodes;
(2) When one of the aforementioned drive electrodes is a reference drive electrode and S = 0, 1,..., N (hereinafter the same in this paragraph), the angular velocity of the aforementioned ring-shaped vibrating body is The secondary vibration of the vibration mode of cos (N + 1) θ generated at a given time is detected, and [{360 / (N + 1)} × {S + (1/4)}] ° away from the reference drive electrode A group of detections comprising an electrode and an electrode arranged at least one of an angle and an angle [{360 / (N + 1)} × {S + (3/4)}] ° away from the reference drive electrode It has an electrode.
Further, each of the drive electrodes described above includes a region from the outer peripheral edge of the ring-shaped vibrating body to the vicinity of the outer peripheral edge, and an inner periphery of the ring-shaped vibrating body to the vicinity of the inner peripheral edge. Each of the detection electrodes is arranged in the second electrode arrangement region in the plane of the ring-shaped vibrating body. It is arranged so that it is not electrically connected to any of the aforementioned drive electrodes.

この振動ジャイロによっても、リング状振動体が備える平面上又はその上方であって上記の特有の領域に、圧電素子に対して電圧を印加したり、圧電素子のひずみによって生じた電圧信号を拾ったりするための電極が形成されているため、1軸の角速度センサとして一次振動の励起と二次振動の検出が可能となる。つまり、この振動ジャイロでは、リング状振動体の側面に圧電素子を形成せずに、リング状振動体上の圧電素子が配置される平面(例えば、X−Y平面)と同一平面内で一次振動が励起され、かつリング状振動体の動きを制御する構造を有しているため、ドライプロセス技術を用いて高精度に電極及びリング状振動体の加工を行うことが可能となる。また、この振動ジャイロは、アウト・オブ・プレーンの振動モードを用いて1軸(例えば、X軸)の角速度を検出することができる点が大きな利点といえる。加えて、上述の一群の駆動電極を備えることにより、円周方向に(360/N)°離れた角度のみに配置された一群の駆動電極に比べて、振幅の増大又は省電力化が達成される。つまり、例えば、前者は後者に対し、同じ電圧を印加した場合であっても大きな振幅が得られることになるため、振動ジャイロの検出感度が向上する。他の見方をすれば、後者と同じ大きさの一次振動の振幅を得るための前者の必要な電力は抑制され得る。   Even with this vibrating gyroscope, a voltage is applied to the piezoelectric element on the plane provided on or above the ring-shaped vibrating body and above the specific area, or a voltage signal generated by distortion of the piezoelectric element is picked up. Since the electrode for this is formed, the excitation of the primary vibration and the detection of the secondary vibration can be performed as a uniaxial angular velocity sensor. That is, in this vibrating gyroscope, the piezoelectric element is not formed on the side surface of the ring-shaped vibrating body, and the primary vibration is generated in the same plane as the plane (for example, the XY plane) on which the piezoelectric element on the ring-shaped vibrating body is arranged. Is excited, and the movement of the ring-shaped vibrating body is controlled, so that it is possible to process the electrode and the ring-shaped vibrating body with high accuracy using a dry process technique. In addition, this vibration gyro has a great advantage in that the angular velocity of one axis (for example, the X axis) can be detected using an out-of-plane vibration mode. In addition, by providing the above-described group of drive electrodes, an increase in amplitude or power saving can be achieved as compared with the group of drive electrodes arranged only at an angle of (360 / N) ° in the circumferential direction. The That is, for example, since the former can obtain a large amplitude even when the same voltage is applied to the latter, the detection sensitivity of the vibration gyro is improved. From another viewpoint, the former electric power required to obtain the amplitude of the primary vibration having the same magnitude as the latter can be suppressed.

また、本発明のもう1つの振動ジャイロは、一様な平面を備えたリング状振動体と、そのリング状振動体を柔軟に支持するレッグ部と、そのリング状振動体のその平面上又はその上方に置かれ、圧電体膜を厚み方向に挟む上層金属膜及び下層金属膜のうちの少なくともいずれかにより形成される複数の電極とを備えている。加えて、それらの複数の電極は、次の(1)及び(2)、すなわち、
(1)Nを3以上のある自然数とした場合に、cosNθの振動モードで前記リング状振動体の一次振動を励起する、円周方向に(360/N)°離れた角度に配置された駆動電極と、その駆動電極の各々から(180/N)°離れた角度のいずれかに配置された少なくとも1つの駆動電極とを含む一群の駆動電極と、
(2)前述の駆動電極の1つを基準駆動電極とし、S=0,1,・・・,N−2(以下、本パラグラフ内において同じ)とした場合に、前述のリング状振動体に角速度が与えられたときに発生するcos(N−1)θの振動モードの二次振動を検出し、且つその基準駆動電極から〔{360/(N−1)}×S〕°離れた角度と、その基準駆動電極から〔{360/(N−1)}×{S+(1/2)}〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された電極を備える一群の検出電極とを有している。
さらに、前述の駆動電極の各々は、前述のリング状振動体の外周縁からその外周縁の近傍に至るまでの領域と、そのリング状振動体の内周縁からその内周縁の近傍に至るまでの領域とのいずれか又は両方の領域を含む前述の平面における第1電極配置領域に配置されており、前述の検出電極の各々は、前述のリング状振動体のその平面における第2電極配置領域に配置されるとともに、前述の駆動電極のいずれとも電気的に接続しないようにされている。
Another vibration gyro according to the present invention includes a ring-shaped vibrating body having a uniform plane, a leg portion that flexibly supports the ring-shaped vibrating body, and the plane of the ring-shaped vibrating body or the And a plurality of electrodes formed by at least one of an upper layer metal film and a lower layer metal film that are placed above and sandwich the piezoelectric film in the thickness direction. In addition, the plurality of electrodes includes the following (1) and (2):
(1) When N is a natural number greater than or equal to 3, the primary vibration of the ring-shaped vibrating body is excited in the vibration mode of cosNθ, and the drive is arranged at an angle separated by (360 / N) ° in the circumferential direction. A group of drive electrodes including electrodes and at least one drive electrode disposed at any angle (180 / N) ° from each of the drive electrodes;
(2) When one of the above-described drive electrodes is a reference drive electrode and S = 0, 1,..., N−2 (hereinafter the same in this paragraph), An angle that detects the secondary vibration of the vibration mode of cos (N−1) θ generated when the angular velocity is given, and is separated from the reference drive electrode by [{360 / (N−1)} × S] °. And a group of detections provided with electrodes arranged at least at any angle between [{360 / (N−1)} × {S + (1/2)}] ° from the reference drive electrode Electrode.
Further, each of the drive electrodes described above includes a region from the outer peripheral edge of the ring-shaped vibrating body to the vicinity of the outer peripheral edge, and an inner periphery of the ring-shaped vibrating body to the vicinity of the inner peripheral edge. Each of the detection electrodes is arranged in the second electrode arrangement region in the plane of the ring-shaped vibrating body. It is arranged so that it is not electrically connected to any of the aforementioned drive electrodes.

この振動ジャイロによっても、リング状振動体が備える平面上又はその上方であって上記の特有の領域に、圧電素子に対して電圧を印加したり、圧電素子のひずみによって生じた電圧信号を拾ったりするための電極が形成されているため、1軸の角速度センサとして一次振動の励起と二次振動の検出が可能となる。つまり、この振動ジャイロでは、リング状振動体の側面に圧電素子を形成せずに、リング状振動体上の圧電素子が配置される平面(例えば、X−Y平面)と同一平面内で一次振動が励起され、かつリング状振動体の動きを制御する構造を有しているため、ドライプロセス技術を用いて高精度に電極及びリング状振動体の加工を行うことが可能となる。また、この振動ジャイロは、アウト・オブ・プレーンの振動モードを用いて1軸(例えば、X軸)の角速度を検出することができる点が大きな利点といえる。加えて、上述の一群の駆動電極を備えることにより、円周方向に(360/N)°離れた角度のみに配置された一群の駆動電極に比べて、振幅の増大又は省電力化が達成される。つまり、例えば、前者は後者に対し、同じ電圧を印加した場合であっても大きな振幅が得られることになるため、振動ジャイロの検出感度が向上する。他の見方をすれば、後者と同じ大きさの一次振動の振幅を得るための前者の必要な電力は抑制され得る。   Even with this vibrating gyroscope, a voltage is applied to the piezoelectric element on the plane provided on or above the ring-shaped vibrating body and above the specific area, or a voltage signal generated by distortion of the piezoelectric element is picked up. Since the electrode for this is formed, the excitation of the primary vibration and the detection of the secondary vibration can be performed as a uniaxial angular velocity sensor. That is, in this vibrating gyroscope, the piezoelectric element is not formed on the side surface of the ring-shaped vibrating body, and the primary vibration is generated in the same plane as the plane (for example, the XY plane) on which the piezoelectric element on the ring-shaped vibrating body is arranged. Is excited, and the movement of the ring-shaped vibrating body is controlled, so that it is possible to process the electrode and the ring-shaped vibrating body with high accuracy using a dry process technique. In addition, this vibration gyro has a great advantage in that the angular velocity of one axis (for example, the X axis) can be detected using an out-of-plane vibration mode. In addition, by providing the above-described group of drive electrodes, an increase in amplitude or power saving can be achieved as compared with the group of drive electrodes arranged only at an angle of (360 / N) ° in the circumferential direction. The That is, for example, since the former can obtain a large amplitude even when the same voltage is applied to the latter, the detection sensitivity of the vibration gyro is improved. From another viewpoint, the former electric power required to obtain the amplitude of the primary vibration having the same magnitude as the latter can be suppressed.

また、本発明のもう1つの振動ジャイロは、一様な平面を備えたリング状振動体と、そのリング状振動体を柔軟に支持するレッグ部と、そのリング状振動体のその平面上又はその上方に置かれ、圧電体膜を厚み方向に挟む上層金属膜及び下層金属膜のうちの少なくともいずれかにより形成される複数の電極とを備えている。それらの複数の電極は、次の(1)及び(2)、すなわち、
(1)Nを3以上のある自然数とした場合に、cosNθの振動モードで前記リング状振動体の一次振動を励起する、円周方向に(360/N)°離れた角度に配置された駆動電極と、その駆動電極の各々から(180/N)°離れた角度のいずれかに配置された少なくとも1つの駆動電極とを含む一群の駆動電極と、
(2)前述の駆動電極の1つを基準駆動電極とし、S=0,1,・・・,N−2(以下、本パラグラフ内において同じ)とした場合に、前述のリング状振動体に角速度が与えられたときに発生するcos(N−1)θの振動モードの二次振動を検出し、且つその基準駆動電極から〔{360/(N−1)}×{S+(1/4)}〕°離れた角度と、その基準駆動電極から〔{360/(N−1)}×{S+(3/4)}〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された電極を備える一群の検出電極とを有している。
さらに、前述の駆動電極の各々は、前述のリング状振動体の外周縁からその外周縁の近傍に至るまでの領域と、そのリング状振動体の内周縁からその内周縁の近傍に至るまでの領域とのいずれか又は両方の領域を含む前述の平面における第1電極配置領域に配置されており、前述の検出電極の各々は、前述のリング状振動体のその平面における第2電極配置領域に配置されるとともに、前述の駆動電極のいずれとも電気的に接続しないようにされている。
Another vibration gyro according to the present invention includes a ring-shaped vibrating body having a uniform plane, a leg portion that flexibly supports the ring-shaped vibrating body, and the plane of the ring-shaped vibrating body or the And a plurality of electrodes formed by at least one of an upper layer metal film and a lower layer metal film that are placed above and sandwich the piezoelectric film in the thickness direction. The plurality of electrodes are the following (1) and (2):
(1) When N is a natural number greater than or equal to 3, the primary vibration of the ring-shaped vibrating body is excited in the vibration mode of cosNθ, and the drive is arranged at an angle separated by (360 / N) ° in the circumferential direction. A group of drive electrodes including electrodes and at least one drive electrode disposed at any angle (180 / N) ° from each of the drive electrodes;
(2) When one of the above-described drive electrodes is a reference drive electrode and S = 0, 1,..., N−2 (hereinafter the same in this paragraph), The secondary vibration in the vibration mode of cos (N−1) θ generated when the angular velocity is given is detected, and {{360 / (N−1)} × {S + (1/4) from the reference drive electrode. )}] [Deg.] Away from the reference drive electrode and [{360 / (N-1)} * {S + (3/4)}] [deg.] Away from the reference drive electrode. And a group of detection electrodes.
Further, each of the drive electrodes described above includes a region from the outer peripheral edge of the ring-shaped vibrating body to the vicinity of the outer peripheral edge, and an inner periphery of the ring-shaped vibrating body to the vicinity of the inner peripheral edge. Each of the detection electrodes is arranged in the second electrode arrangement region in the plane of the ring-shaped vibrating body. It is arranged so that it is not electrically connected to any of the aforementioned drive electrodes.

この振動ジャイロによっても、リング状振動体が備える平面上又はその上方であって上記の特有の領域に、圧電素子に対して電圧を印加したり、圧電素子のひずみによって生じた電圧信号を拾ったりするための電極が形成されているため、1軸の角速度センサとして一次振動の励起と二次振動の検出が可能となる。つまり、この振動ジャイロでは、リング状振動体の側面に圧電素子を形成せずに、リング状振動体上の圧電素子が配置される平面(例えば、X−Y平面)と同一平面内で一次振動が励起され、かつリング状振動体の動きを制御する構造を有しているため、ドライプロセス技術を用いて高精度に電極及びリング状振動体の加工を行うことが可能となる。また、この振動ジャイロは、アウト・オブ・プレーンの振動モードを用いて1軸(例えば、X軸)の角速度を検出することができる点が大きな利点といえる。加えて、上述の一群の駆動電極を備えることにより、円周方向に(360/N)°離れた角度のみに配置された一群の駆動電極に比べて、振幅の増大又は省電力化が達成される。つまり、例えば、前者は後者に対し、同じ電圧を印加した場合であっても大きな振幅が得られることになるため、振動ジャイロの検出感度が向上する。他の見方をすれば、後者と同じ大きさの一次振動の振幅を得るための前者の必要な電力は抑制され得る。   Even with this vibrating gyroscope, a voltage is applied to the piezoelectric element on the plane provided on or above the ring-shaped vibrating body and above the specific area, or a voltage signal generated by distortion of the piezoelectric element is picked up. Since the electrode for this is formed, the excitation of the primary vibration and the detection of the secondary vibration can be performed as a uniaxial angular velocity sensor. That is, in this vibrating gyroscope, the piezoelectric element is not formed on the side surface of the ring-shaped vibrating body, and the primary vibration is generated in the same plane as the plane (for example, the XY plane) on which the piezoelectric element on the ring-shaped vibrating body is arranged. Is excited, and the movement of the ring-shaped vibrating body is controlled, so that it is possible to process the electrode and the ring-shaped vibrating body with high accuracy using a dry process technique. In addition, this vibration gyro has a great advantage in that the angular velocity of one axis (for example, the X axis) can be detected using an out-of-plane vibration mode. In addition, by providing the above-described group of drive electrodes, an increase in amplitude or power saving can be achieved as compared with the group of drive electrodes arranged only at an angle of (360 / N) ° in the circumferential direction. The That is, for example, since the former can obtain a large amplitude even when the same voltage is applied to the latter, the detection sensitivity of the vibration gyro is improved. From another viewpoint, the former electric power required to obtain the amplitude of the primary vibration having the same magnitude as the latter can be suppressed.

また、本発明のもう1つの振動ジャイロは、一様な平面を備えたリング状振動体と、そのリング状振動体を柔軟に支持するレッグ部と、そのリング状振動体のその平面上又はその上方に置かれ、圧電体膜を厚み方向に挟む上層金属膜及び下層金属膜のうちの少なくともいずれかにより形成される複数の電極とを備えている。それらの複数の電極は、次の(1)乃至(3)、すなわち、
(1)Nを2以上のある自然数とした場合に、cosNθの振動モードで前記リング状振動体の一次振動を励起する、円周方向に(360/N)°離れた角度に配置された駆動電極と、その駆動電極の各々から(180/N)°離れた角度のいずれかに配置された少なくとも1つの駆動電極とを含む一群の駆動電極と、
(2)前述の駆動電極の1つを基準駆動電極とし、S=0,1,・・・,N(以下、本パラグラフ内において同じ)とした場合に、前述のリング状振動体に角速度が与えられたときに発生するcos(N+1)θの振動モードの二次振動を検出し、且つその基準駆動電極から〔{360/(N+1)}×S〕°離れた角度と、その基準駆動電極から〔{360/(N+1)}×{S+(1/2)}〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された電極を備える一群の第1検出電極と、
(3)その二次振動に対して{90/(N+1)}°離れた角度に振動軸を有する二次振動を検出し、且つ前述の基準駆動電極から〔{360/(N+1)}×{S+(1/4)}〕°離れた角度と、その基準駆動電極から〔{360/(N+1)}×{S+(3/4)}〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された電極を備える一群の第2検出電極とを有している。
さらに、前述の駆動電極の各々は、前述のリング状振動体の外周縁からその外周縁の近傍に至るまでの領域と、そのリング状振動体の内周縁からその内周縁の近傍に至るまでの領域とのいずれか又は両方の領域を含む前述の平面における第1電極配置領域に配置されており、前述の第1検出電極の各々及び前述の第2検出電極の各々は、前述のリング状振動体のその平面における第2電極配置領域に配置されるとともに、前述の駆動電極のいずれとも電気的に接続しないようにされている。
Another vibration gyro according to the present invention includes a ring-shaped vibrating body having a uniform plane, a leg portion that flexibly supports the ring-shaped vibrating body, and the plane of the ring-shaped vibrating body or the And a plurality of electrodes formed by at least one of an upper layer metal film and a lower layer metal film that are placed above and sandwich the piezoelectric film in the thickness direction. The plurality of electrodes are the following (1) to (3), that is,
(1) When N is a natural number equal to or greater than 2, the primary vibration of the ring-shaped vibrating body is excited in the vibration mode of cosNθ, and the drive is arranged at an angle separated by (360 / N) ° in the circumferential direction. A group of drive electrodes including electrodes and at least one drive electrode disposed at any angle (180 / N) ° from each of the drive electrodes;
(2) When one of the aforementioned drive electrodes is a reference drive electrode and S = 0, 1,..., N (hereinafter the same in this paragraph), the angular velocity of the aforementioned ring-shaped vibrating body is The secondary vibration in the vibration mode of cos (N + 1) θ generated at a given time is detected, and an angle [{360 / (N + 1)} × S] ° away from the reference drive electrode, and the reference drive electrode A group of first detection electrodes comprising electrodes arranged at least at any angle of [{360 / (N + 1)} × {S + (1/2)}] ° away from
(3) A secondary vibration having a vibration axis at an angle {90 / (N + 1)} ° away from the secondary vibration is detected, and {{360 / (N + 1)} × { S + (1/4)}] [deg.] Away from the reference drive electrode and [{360 / (N + 1)} × {S + (3/4)}] [deg.] Away from the reference drive electrode And a group of second detection electrodes each having an electrode disposed on the surface.
Further, each of the drive electrodes described above includes a region from the outer peripheral edge of the ring-shaped vibrating body to the vicinity of the outer peripheral edge, and an inner periphery of the ring-shaped vibrating body to the vicinity of the inner peripheral edge. Each of the first detection electrodes and each of the second detection electrodes are arranged in the ring-shaped vibration described above. It is arranged in the second electrode arrangement region in the plane of the body and is not electrically connected to any of the aforementioned drive electrodes.

この振動ジャイロによれば、リング状振動体が備える平面上又はその上方であって上記の特有の領域に、圧電素子に対して電圧を印加したり、圧電素子のひずみによって生じた電圧信号を拾ったりするための電極が形成されているため、2軸の角速度センサとして一次振動の励起と二次振動の検出が可能となる。つまり、この振動ジャイロでは、リング状振動体の側面に圧電素子を形成せずに、リング状振動体上の圧電素子が配置される平面(例えば、X−Y平面)と同一平面内で一次振動が励起され、かつリング状振動体の動きを制御する構造を有しているため、ドライプロセス技術を用いて高精度に電極及びリング状振動体の加工を行うことが可能となる。また、この振動ジャイロは、アウト・オブ・プレーンの振動モードを用いて2軸(例えば、X軸及びY軸)の角速度を検出することができる点が大きな利点といえる。加えて、上述の一群の駆動電極を備えることにより、円周方向に(360/N)°離れた角度のみに配置された一群の駆動電極に比べて、振幅の増大又は省電力化が達成される。つまり、例えば、前者は後者に対し、同じ電圧を印加した場合であっても大きな振幅が得られることになるため、振動ジャイロの検出感度が向上する。他の見方をすれば、後者と同じ大きさの一次振動の振幅を得るための前者の必要な電力は抑制され得る。   According to this vibrating gyroscope, a voltage is applied to the piezoelectric element on the plane provided on or above the ring-shaped vibrating body and above the specific area, or a voltage signal generated by the distortion of the piezoelectric element is picked up. As a biaxial angular velocity sensor, excitation of primary vibration and detection of secondary vibration can be performed. That is, in this vibrating gyroscope, the piezoelectric element is not formed on the side surface of the ring-shaped vibrating body, and the primary vibration is generated in the same plane as the plane (for example, the XY plane) on which the piezoelectric element on the ring-shaped vibrating body is arranged. Is excited, and the movement of the ring-shaped vibrating body is controlled, so that it is possible to process the electrode and the ring-shaped vibrating body with high accuracy using a dry process technique. In addition, this vibration gyro has a great advantage in that it can detect angular velocities of two axes (for example, the X axis and the Y axis) using an out-of-plane vibration mode. In addition, by providing the above-described group of drive electrodes, an increase in amplitude or power saving can be achieved as compared with the group of drive electrodes arranged only at an angle of (360 / N) ° in the circumferential direction. The That is, for example, since the former can obtain a large amplitude even when the same voltage is applied to the latter, the detection sensitivity of the vibration gyro is improved. From another viewpoint, the former electric power required to obtain the amplitude of the primary vibration having the same magnitude as the latter can be suppressed.

なお、前述の2軸の振動ジャイロにおける複数の電極のうち、(2)又は(3)の構成を備えた検出電極の代わりに、次の(改訂2又は改訂3)の構成を備えた検出電極が第1検出電極又は第2検出電極として採用されても、前述の2軸の角速度センサと同様の効果が奏される。但し、(改訂2又は改訂3)の構成を備えた検出電極は、前述の第1電極配置領域上に配置され、その検出対象となる2軸は、X軸とZ軸、又はY軸とZ軸となる。
(改訂2又は改訂3)M=0,1,・・・,N−1(以下、本パラグラフ内において同じ)とした場合に、上述のリング状振動体に角速度が与えられたときに発生するcosNθの振動モードの二次振動を検出し、且つ上述の基準駆動電極から〔(360/N)×{M+(1/4)}〕°離れた角度と、その基準駆動電極から〔(360/N)}×{M+(3/4)}〕離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された電極を備える一群の検出電極
Of the plurality of electrodes in the above-described two-axis vibration gyro, instead of the detection electrode having the configuration (2) or (3), the detection electrode having the following configuration (revision 2 or revision 3) Is employed as the first detection electrode or the second detection electrode, the same effect as the biaxial angular velocity sensor described above is exhibited. However, the detection electrode having the configuration of (Revision 2 or Revision 3) is arranged on the first electrode arrangement region described above, and the two axes to be detected are X axis and Z axis, or Y axis and Z axis. It becomes an axis.
(Revision 2 or Revision 3) When M = 0, 1,..., N-1 (hereinafter the same in this paragraph), it occurs when an angular velocity is given to the ring-shaped vibrating body described above. The secondary vibration in the vibration mode of cosNθ is detected, and an angle [[360 / N) × {M + (1/4)}] ° away from the above-described reference drive electrode and [(360 / N)} × {M + (3/4)}] a group of detection electrodes comprising electrodes arranged at at least one of the separated angles

さらに、前述の2軸の振動ジャイロにおける複数の電極に、次の(4)の構成を備えた検出電極が第3検出電極として追加されれば、合計3軸、すなわち、2軸(例えば、X軸とY軸)のアウト・オブ・プレーンの振動モードを用いた角速度の検出に加えて、1軸(例えば、Z軸)のイン・プレーンの振動モードを用いた角速度の検出が可能となる点が大きな利点といえる。但し、(4)の構成を備えた検出電極は、前述の第1電極配置領域上に配置される。
(4)M=0,1,・・・,N−1(以下、本パラグラフ内において同じ)とした場合に、上述のリング状振動体に角速度が与えられたときに発生するcosNθの振動モードの二次振動を検出し、且つ上述の基準駆動電極から〔(360/N)×{M+(1/4)}〕°離れた角度と、その基準駆動電極から〔(360/N)}×{M+(3/4)}〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された電極を備える一群の第3検出電極
Further, if a detection electrode having the following configuration (4) is added as a third detection electrode to a plurality of electrodes in the above-described two-axis vibration gyro, a total of three axes, that is, two axes (for example, X In addition to the angular velocity detection using the out-of-plane vibration mode (axis and Y axis), the angular velocity can be detected using the in-plane vibration mode of one axis (for example, the Z axis). Is a big advantage. However, the detection electrode having the configuration (4) is arranged on the first electrode arrangement region.
(4) When M = 0, 1,..., N−1 (hereinafter the same in this paragraph), the vibration mode of cosNθ generated when an angular velocity is applied to the ring-shaped vibrating body. And ([360 / N) × {M + (1/4)}] ° away from the reference drive electrode and [(360 / N)} × from the reference drive electrode. {M + (3/4)}] a group of third detection electrodes each having an electrode disposed at at least one of the angles separated from each other

また、本発明のもう1つの振動ジャイロは、一様な平面を備えたリング状振動体と、そのリング状振動体を柔軟に支持するレッグ部と、そのリング状振動体のその平面上又はその上方に置かれ、圧電体膜を厚み方向に挟む上層金属膜及び下層金属膜のうちの少なくともいずれかにより形成される複数の電極とを備えている。それらの複数の電極は、次の(1)乃至(3)、すなわち、
(1)Nを3以上のある自然数とした場合に、cosNθの振動モードで前記リング状振動体の一次振動を励起する、円周方向に(360/N)°離れた角度に配置された駆動電極と、その駆動電極の各々から(180/N)°離れた角度のいずれかに配置された少なくとも1つの駆動電極とを含む一群の駆動電極と、
(2)前述の駆動電極の1つを基準駆動電極とし、S=0,1,・・・,N−2(以下、本パラグラフ内において同じ)とした場合に、前述のリング状振動体に角速度が与えられたときに発生するcos(N−1)θの振動モードの二次振動を検出し、且つその基準駆動電極から〔{360/(N−1)}×S〕°離れた角度と、その基準駆動電極から〔{360/(N−1)}×{S+(1/2)}〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された電極を備える一群の第1検出電極と、
(3)その二次振動に対して{90/(N−1)}°離れた角度に振動軸を有する二次振動を検出し、且つ前述の基準駆動電極から〔{360/(N−1)}×{S+(1/4)}〕°離れた角度と、その基準駆動電極から〔{360/(N−1)}×{S+(3/4)}〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された電極を備える一群の第2検出電極とを有している。
さらに、前述の駆動電極の各々は、前述のリング状振動体の外周縁からその外周縁の近傍に至るまでの領域と、そのリング状振動体の内周縁からその内周縁の近傍に至るまでの領域とのいずれか又は両方の領域を含む前述の平面における第1電極配置領域に配置されており、前述の第1検出電極の各々及び前述の第2検出電極の各々は、前述のリング状振動体のその平面における第2電極配置領域に配置されるとともに、前述の駆動電極のいずれとも電気的に接続しないようにされている。
Another vibration gyro according to the present invention includes a ring-shaped vibrating body having a uniform plane, a leg portion that flexibly supports the ring-shaped vibrating body, and the plane of the ring-shaped vibrating body or the And a plurality of electrodes formed by at least one of an upper layer metal film and a lower layer metal film that are placed above and sandwich the piezoelectric film in the thickness direction. The plurality of electrodes are the following (1) to (3), that is,
(1) When N is a natural number greater than or equal to 3, the primary vibration of the ring-shaped vibrating body is excited in the vibration mode of cosNθ, and the drive is arranged at an angle separated by (360 / N) ° in the circumferential direction. A group of drive electrodes including electrodes and at least one drive electrode disposed at any angle (180 / N) ° from each of the drive electrodes;
(2) When one of the above-described drive electrodes is a reference drive electrode and S = 0, 1,..., N−2 (hereinafter the same in this paragraph), An angle that detects the secondary vibration of the vibration mode of cos (N−1) θ generated when the angular velocity is given, and is separated from the reference drive electrode by [{360 / (N−1)} × S] °. And a reference driving electrode [{360 / (N−1)} × {S + (1/2)}] ° apart from the reference driving electrode. 1 detection electrode;
(3) A secondary vibration having a vibration axis at an angle of {90 / (N-1)} ° with respect to the secondary vibration is detected, and [{360 / (N-1 )} × {S + (1/4)}] ° and an angle [{360 / (N−1)} × {S + (3/4)}] ° away from the reference drive electrode. And a group of second detection electrodes each having an electrode disposed at at least one of the angles.
Further, each of the drive electrodes described above includes a region from the outer peripheral edge of the ring-shaped vibrating body to the vicinity of the outer peripheral edge, and an inner periphery of the ring-shaped vibrating body to the vicinity of the inner peripheral edge. Each of the first detection electrodes and each of the second detection electrodes are arranged in the ring-shaped vibration described above. It is arranged in the second electrode arrangement region in the plane of the body and is not electrically connected to any of the aforementioned drive electrodes.

この振動ジャイロによれば、リング状振動体が備える平面上又はその上方であって上記の特有の領域に、圧電素子に対して電圧を印加したり、圧電素子のひずみによって生じた電圧信号を拾ったりするための電極が形成されているため、2軸の角速度センサとして一次振動の励起と二次振動の検出が可能となる。つまり、この振動ジャイロでは、リング状振動体の側面に圧電素子を形成せずに、リング状振動体上の圧電素子が配置される平面(例えば、X−Y平面)と同一平面内で一次振動が励起され、かつリング状振動体の動きを制御する構造を有しているため、ドライプロセス技術を用いて高精度に電極及びリング状振動体の加工を行うことが可能となる。また、この振動ジャイロは、アウト・オブ・プレーンの振動モードを用いて2軸(例えば、X軸及びY軸)の角速度を検出することができる点が大きな利点といえる。加えて、上述の一群の駆動電極を備えることにより、円周方向に(360/N)°離れた角度のみに配置された一群の駆動電極に比べて、振幅の増大又は省電力化が達成される。つまり、例えば、前者は後者に対し、同じ電圧を印加した場合であっても大きな振幅が得られることになるため、振動ジャイロの検出感度が向上する。他の見方をすれば、後者と同じ大きさの一次振動の振幅を得るための前者の必要な電力は抑制され得る。   According to this vibrating gyroscope, a voltage is applied to the piezoelectric element on the plane provided on or above the ring-shaped vibrating body and above the specific area, or a voltage signal generated by the distortion of the piezoelectric element is picked up. As a biaxial angular velocity sensor, excitation of primary vibration and detection of secondary vibration can be performed. That is, in this vibrating gyroscope, the piezoelectric element is not formed on the side surface of the ring-shaped vibrating body, and the primary vibration is generated in the same plane as the plane (for example, the XY plane) on which the piezoelectric element on the ring-shaped vibrating body is arranged. Is excited, and the movement of the ring-shaped vibrating body is controlled, so that it is possible to process the electrode and the ring-shaped vibrating body with high accuracy using a dry process technique. In addition, this vibration gyro has a great advantage in that it can detect angular velocities of two axes (for example, the X axis and the Y axis) using an out-of-plane vibration mode. In addition, by providing the above-described group of drive electrodes, an increase in amplitude or power saving can be achieved as compared with the group of drive electrodes arranged only at an angle of (360 / N) ° in the circumferential direction. The That is, for example, since the former can obtain a large amplitude even when the same voltage is applied to the latter, the detection sensitivity of the vibration gyro is improved. From another viewpoint, the former electric power required to obtain the amplitude of the primary vibration having the same magnitude as the latter can be suppressed.

なお、前述の2軸の振動ジャイロにおける複数の電極のうち、(2)又は(3)の構成を備えた検出電極の代わりに、次の(改訂2又は改訂3)の構成を備えた検出電極が第1検出電極又は第2検出電極として採用されても、前述の2軸の角速度センサと同様の効果が奏される。但し、(改訂2又は改訂3)の構成を備えた検出電極は、前述の第1電極配置領域上に配置され、その検出対象となる2軸は、X軸とZ軸、又はY軸とZ軸となる。
(改訂2又は改訂3)M=0,1,・・・,N−1(以下、本パラグラフ内において同じ)とした場合に、上述のリング状振動体に角速度が与えられたときに発生するcosNθの振動モードの二次振動を検出し、且つその駆動電極から〔(360/N)×{M+(1/4)}〕°離れた角度と、その基準駆動電極から〔(360/N)}×{M+(3/4)}〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された電極を備える一群の検出電極
Of the plurality of electrodes in the above-described two-axis vibration gyro, instead of the detection electrode having the configuration (2) or (3), the detection electrode having the following configuration (revision 2 or revision 3) Is employed as the first detection electrode or the second detection electrode, the same effect as the biaxial angular velocity sensor described above is exhibited. However, the detection electrode having the configuration of (Revision 2 or Revision 3) is arranged on the first electrode arrangement region described above, and the two axes to be detected are X axis and Z axis, or Y axis and Z axis. It becomes an axis.
(Revision 2 or Revision 3) When M = 0, 1,..., N-1 (hereinafter the same in this paragraph), it occurs when an angular velocity is given to the ring-shaped vibrating body described above. The secondary vibration in the vibration mode of cosNθ is detected, and the angle away from the drive electrode [(360 / N) × {M + (1/4)}] ° and the reference drive electrode [(360 / N) } × {M + (3/4)}] ° A group of detection electrodes including electrodes arranged at at least one of the angles separated from each other

さらに、前述の2軸の振動ジャイロにおける複数の電極に、次の(4)の構成を備えた検出電極が第3検出電極として追加されれば、合計3軸、すなわち、2軸(例えば、X軸とY軸)のアウト・オブ・プレーンの振動モードを用いた角速度の検出に加えて、1軸(例えば、Z軸)のイン・プレーンの振動モードを用いた角速度の検出が可能となる点が大きな利点といえる。但し、(4)の構成を備えた検出電極は、前述の第1電極配置領域上に配置される。
(4)M=0,1,・・・,N−1(以下、本パラグラフ内において同じ)とした場合に、上述のリング状振動体に角速度が与えられたときに発生するcosNθの振動モードの二次振動を検出し、且つ上述の基準駆動電極から〔(360/N)×{M+(1/4)}〕°離れた角度と、その基準駆動電極から〔(360/N)}×{M+(3/4)}〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された電極を備える一群の第3検出電極
Further, if a detection electrode having the following configuration (4) is added as a third detection electrode to a plurality of electrodes in the above-described two-axis vibration gyro, a total of three axes, that is, two axes (for example, X In addition to the angular velocity detection using the out-of-plane vibration mode (axis and Y axis), the angular velocity can be detected using the in-plane vibration mode of one axis (for example, the Z axis). Is a big advantage. However, the detection electrode having the configuration (4) is arranged on the first electrode arrangement region.
(4) When M = 0, 1,..., N−1 (hereinafter the same in this paragraph), the vibration mode of cosNθ generated when an angular velocity is applied to the ring-shaped vibrating body. And ([360 / N) × {M + (1/4)}] ° away from the reference drive electrode and [(360 / N)} × from the reference drive electrode. {M + (3/4)}] a group of third detection electrodes each having an electrode disposed at at least one of the angles separated from each other

なお、前述の1軸、2軸、又は3軸の振動ジャイロにおけるN+1個を越える駆動電極の1つが次の(5)の構成を備えたモニタ電極に代わることは、特に小型化されたリング状振動体の限定された平面領域の中で他の電極群の配置と、引き出し電極の配置を容易にすることになる点で好ましい一態様である。
(5)M=0,1,・・・,N−1(以下、本パラグラフ内において同じ)とした場合に、上述の基準駆動電極から円周方向に〔(360/N)×{M+(1/2)}〕°離れた角度に配置されたモニタ電極
Note that one of the N + 1 or more drive electrodes in the one-axis, two-axis, or three-axis vibration gyro described above replaces the monitor electrode having the following configuration (5). This is a preferable aspect in that the arrangement of the other electrode group and the arrangement of the extraction electrode are facilitated within the limited planar region of the vibrating body.
(5) When M = 0, 1,..., N−1 (hereinafter the same in this paragraph), [(360 / N) × {M + ( 1/2)}] Monitor electrodes arranged at an angle apart

また、前述の1軸、2軸、又は3軸の振動ジャイロにおける一群の駆動電極の近傍に、二次振動による影響(検出量)をキャンセルするように、(換言すれば、以下の実施形態で示す振動ジャイロの正面視で1つの駆動電極を挟んで対称の位置となるように)、モニタ電極が配置されることももう1つの好ましい一態様である。   Further, in order to cancel the influence (detection amount) due to the secondary vibration in the vicinity of the group of drive electrodes in the above-described one-axis, two-axis, or three-axis vibration gyro (in other words, in the following embodiment) It is another preferred embodiment that the monitor electrode is disposed so that the drive gyroscope is in a symmetrical position with one drive electrode in between (as viewed from the front).

本発明の1つの振動ジャイロによれば、リング状振動体の側面に圧電素子を形成せずに、リング状振動体上の圧電素子が配置される平面と同一平面内で一次振動が励起され、かつリング状振動体の動きも制御され得る。また、リング状振動体が備える平面に対するドライプロセス技術を用いて高精度に電極及びリング状振動体の加工を行うことが可能となる。また、この振動ジャイロは、特有な領域に圧電素子に対して電圧を印加したり、圧電素子のひずみによって生じた電圧信号を拾ったりするための電極が配置されることにより、Nを2以上のある自然数とした場合のcosNθの振動モードに適用しうる自由度を備えている。加えて、本発明の1つの振動ジャイロは、円周方向に(360/N)°離れた角度に配置された駆動電極と、その駆動電極の各々から(180/N)°離れた角度のいずれかに配置された少なくとも1つの駆動電極とを含む一群の駆動電極を備える。従って、円周方向に(360/N)°離れた角度のみに配置された一群の駆動電極に比べて、振幅の増大又は省電力化が達成される。   According to one vibration gyro of the present invention, the primary vibration is excited in the same plane as the plane on which the piezoelectric element on the ring-shaped vibrating body is disposed without forming the piezoelectric element on the side surface of the ring-shaped vibrating body, In addition, the movement of the ring-shaped vibrator can be controlled. Moreover, it becomes possible to process an electrode and a ring-shaped vibrating body with high precision using a dry process technique for a plane provided in the ring-shaped vibrating body. In addition, this vibrating gyroscope is provided with an electrode for applying a voltage to the piezoelectric element in a specific region or picking up a voltage signal generated by the distortion of the piezoelectric element. It has a degree of freedom that can be applied to the vibration mode of cosNθ when a certain natural number is used. In addition, one vibrating gyroscope according to the present invention includes a drive electrode disposed at an angle separated by (360 / N) ° in the circumferential direction and an angle separated from each of the drive electrodes by (180 / N) °. And a group of drive electrodes including at least one drive electrode arranged in a row. Accordingly, an increase in amplitude or power saving is achieved as compared with a group of drive electrodes arranged only at an angle (360 / N) ° in the circumferential direction.

本発明のもう1つの振動ジャイロによれば、リング状振動体の側面に圧電素子を形成せずに、リング状振動体上の圧電素子が配置される平面と同一平面内で一次振動が励起され、かつリング状振動体の動きも制御され得る。また、リング状振動体が備える平面上又はその上方であって上記の特有の領域に、圧電素子に対して電圧を印加したり、圧電素子のひずみによって生じた電圧信号を拾ったりするための電極が配置されるため、1軸乃至3軸の角速度センサとして一次振動の励起と二次振動の検出が可能となる。つまり、この振動ジャイロでは、リング状振動体の側面に圧電素子を形成せずに、リング状振動体上の圧電素子が配置される平面(例えば、X−Y平面)と同一平面内で一次振動が励起され、かつリング状振動体の動きを制御する構造を有しているため、ドライプロセス技術を用いて高精度に電極及びリング状振動体の加工を行うことが可能となる。また、この振動ジャイロは、アウト・オブ・プレーンの振動モードを含めた2次振動検出手段を用いて1軸乃至3軸の角速度を検出することができる。加えて、本発明のもう1つの振動ジャイロは、円周方向に(360/N)°離れた角度に配置された駆動電極と、その駆動電極の各々から(180/N)°離れた角度のいずれかに配置された少なくとも1つの駆動電極とを含む一群の駆動電極を備える。従って、円周方向に(360/N)°離れた角度のみに配置された一群の駆動電極に比べて、振幅の増大又は省電力化が達成される。   According to another vibration gyro of the present invention, the primary vibration is excited in the same plane as the plane on which the piezoelectric element on the ring-shaped vibrating body is disposed without forming the piezoelectric element on the side surface of the ring-shaped vibrating body. And the movement of the ring-shaped vibrator can also be controlled. In addition, an electrode for applying a voltage to the piezoelectric element or picking up a voltage signal generated by the distortion of the piezoelectric element on or above the plane provided in the ring-shaped vibrating body. Therefore, it is possible to excite primary vibration and detect secondary vibration as a 1-axis to 3-axis angular velocity sensor. That is, in this vibrating gyroscope, the piezoelectric element is not formed on the side surface of the ring-shaped vibrating body, and primary vibration is performed in the same plane as the plane (for example, the XY plane) on which the piezoelectric element on the ring-shaped vibrating body is arranged. Is excited, and the movement of the ring-shaped vibrating body is controlled, so that it is possible to process the electrode and the ring-shaped vibrating body with high accuracy using a dry process technique. The vibration gyro can detect angular velocities of one to three axes using secondary vibration detection means including an out-of-plane vibration mode. In addition, another vibrating gyroscope of the present invention includes a drive electrode disposed at an angle (360 / N) ° circumferentially and an angle (180 / N) ° away from each of the drive electrodes. A group of drive electrodes including at least one drive electrode arranged in any one of them is provided. Accordingly, an increase in amplitude or power saving is achieved as compared with a group of drive electrodes arranged only at an angle (360 / N) ° in the circumferential direction.

本発明の1つの実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。It is a front view of the structure which plays the central role of the ring-shaped vibrating gyroscope in one embodiment of the present invention. 図1に示す構造体の斜視図である。It is a perspective view of the structure shown in FIG. 図2Aの一部(W部)の拡大図である。It is an enlarged view of a part (W section) of FIG. 2A. 図1のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. 本発明の第1の実施形態におけるリング状振動ジャイロの一部の製造工程の過程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of the one part manufacturing process of the ring-shaped vibration gyroscope in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態におけるリング状振動ジャイロの一部の製造工程の過程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of the one part manufacturing process of the ring-shaped vibration gyroscope in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態におけるリング状振動ジャイロの一部の製造工程の過程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of the one part manufacturing process of the ring-shaped vibration gyroscope in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態におけるリング状振動ジャイロの一部の製造工程の過程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of the one part manufacturing process of the ring-shaped vibration gyroscope in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態におけるリング状振動ジャイロの一部の製造工程の過程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of the one part manufacturing process of the ring-shaped vibration gyroscope in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態におけるリング状振動ジャイロの一部の製造工程の過程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of the one part manufacturing process of the ring-shaped vibration gyroscope in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。It is a front view of the structure which plays the central role of the ring-shaped vibration gyroscope in the 2nd Embodiment of this invention. 図5のB−B断面図である。It is BB sectional drawing of FIG. 本発明の第3の実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。It is a front view of the structure which plays the central role of the ring-shaped vibration gyroscope in the 3rd Embodiment of this invention. 図7のC−C断面図である。It is CC sectional drawing of FIG. 第1検出電極と第2検出電極の電気的信号の正負を概念的に説明する図である。It is a figure which illustrates notionally positive / negative of the electrical signal of a 1st detection electrode and a 2nd detection electrode. 本発明の第4の実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。It is a front view of the structure which plays the central role of the ring-shaped vibrating gyroscope in the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態の変形例におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。It is a front view of the structure which plays the central role of the ring-shaped vibration gyro in the modification of the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。It is a front view of the structure which plays the central role of the ring-shaped vibrating gyroscope in the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。It is a front view of the structure which plays the central role of the ring-shaped vibrating gyroscope in the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第7の実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。It is a front view of the structure which plays the central role of the ring-shaped vibration gyroscope in the 7th Embodiment of this invention. 本発明の第7の実施形態の変形例におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。It is a front view of the structure which plays the central role of the ring-shaped vibration gyroscope in the modification of the 7th Embodiment of this invention. 本発明の第8の実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。It is a front view of the structure which plays the central role of the ring-shaped vibrating gyroscope in the 8th Embodiment of this invention. 本発明の第9の実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。It is a front view of the structure which plays the central role of the ring-shaped vibrating gyroscope in the ninth embodiment of the present invention. 図15AのD−D断面図である。It is DD sectional drawing of FIG. 15A. 本発明の第9の実施形態におけるcos3θの振動モードの一次振動を概念的に説明する図である。It is a figure which illustrates notionally the primary vibration of the vibration mode of cos3 (theta) in the 9th Embodiment of this invention. 本発明の第9の実施形態におけるcos3θの振動モードの二次振動を概念的に説明する図である。It is a figure which illustrates notionally the secondary vibration of the vibration mode of cos3 (theta) in the 9th Embodiment of this invention. 本発明の第10の実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。It is a front view of the structure which plays the central role of the ring-shaped vibrating gyroscope in the tenth embodiment of the present invention. 本発明の第11の実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。It is a front view of the structure which plays the central role of the ring-shaped vibrating gyroscope in the eleventh embodiment of the present invention. 本発明の第12の実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。It is a front view of the structure which plays the central role of the ring-shaped vibrating gyroscope in the twelfth embodiment of the present invention. 本発明の他の実施形態における振動体形状を説明する図である。It is a figure explaining the vibrating body shape in other embodiment of this invention. 本発明の第13の実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。It is a front view of the structure which plays the central role of the ring-shaped vibrating gyroscope in the thirteenth embodiment of the present invention. 図21のE−E断面図である。It is EE sectional drawing of FIG. 本発明の第13の実施形態の変形例(1)におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。It is a front view of the structure which plays the central role of the ring-shaped vibrating gyroscope in the modification (1) of the thirteenth embodiment of the present invention. 本発明の第13の実施形態の変形例(2)におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。It is a front view of the structure which plays the central role of the ring-shaped vibrating gyroscope in the modification (2) of the thirteenth embodiment of the present invention. 本発明の第13の実施形態の変形例(3)におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の図2に相当する断面図である。It is sectional drawing equivalent to FIG. 2 of the structure which plays the central role of the ring-shaped vibrating gyroscope in the modification (3) of the 13th Embodiment of this invention. 本発明の第13の実施形態の変形例(5)におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。It is a front view of the structure which plays the central role of the ring-shaped vibrating gyroscope in the modification (5) of the thirteenth embodiment of the present invention. 図26のF−F断面図である。It is FF sectional drawing of FIG. 本発明の第13の実施形態におけるcos2θの振動モードの一次振動を概念的に説明する図である。It is a figure which illustrates notionally the primary vibration of the vibration mode of cos2 (theta) in the 13th Embodiment of this invention. 本発明の第13の実施形態におけるZ軸の回りで角速度が加わる場合のイン・プレーンのcos2θの振動モードの二次振動を概念的に説明する図である。It is a figure which illustrates notionally the secondary vibration of the vibration mode of in-plane cos2 (theta) in case angular velocity is added around the Z-axis in the 13th Embodiment of this invention. 本発明の第13の実施形態におけるX軸の回りで角速度が加わる場合のアウト・オブ・プレーンのcos3θの振動モードの二次振動を概念的に説明する図である。It is a figure which illustrates notionally the secondary vibration of the vibration mode of cos3theta of an out-of-plane when an angular velocity is added around the X-axis in the 13th Embodiment of this invention. 本発明の第13の実施形態におけるY軸の回りで角速度が加わる場合のアウト・オブ・プレーンのcos3θの振動モードの二次振動を概念的に説明する図である。It is a figure which illustrates notionally the secondary vibration of the vibration mode of cos3 (theta) of an out-of-plane when an angular velocity is added around the Y-axis in the 13th Embodiment of this invention. 本発明の第14の実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。It is a front view of the structure which plays the central role of the ring-shaped vibration gyroscope in 14th Embodiment of this invention. 本発明の第14の実施形態におけるcos3θの振動モードの一次振動を概念的に説明する図である。It is a figure which illustrates notionally the primary vibration of the vibration mode of cos3 (theta) in the 14th Embodiment of this invention. 本発明の第14の実施形態におけるX軸の回りで角速度が加わる場合のアウト・オブ・プレーンのcos2θの振動モードの二次振動を概念的に説明する図であるIt is a figure which illustrates notionally the secondary vibration of the vibration mode of cos2theta of an out-of-plane when an angular velocity is added around the X-axis in the 14th Embodiment of this invention. 本発明の第14の実施形態におけるY軸の回りで角速度が加わる場合のアウト・オブ・プレーンのcos2θの振動モードの二次振動を概念的に説明する図である。It is a figure which illustrates notionally the secondary vibration of the vibration mode of cos2theta of an out-of-plane when angular velocity is added around the Y-axis in the 14th Embodiment of this invention. 本発明の第14の実施形態におけるZ軸の回りで角速度が加わる場合のcos3θの振動モードの二次振動を概念的に説明する図である。It is a figure which illustrates notionally the secondary vibration of the vibration mode of cos3 (theta) in case angular velocity is added around the Z-axis in the 14th Embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。It is a front view of the structure which plays the central role of the ring-shaped vibrating gyroscope in other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。It is a front view of the structure which plays the central role of the ring-shaped vibrating gyroscope in other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。It is a front view of the structure which plays the central role of the ring-shaped vibrating gyroscope in other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。It is a front view of the structure which plays the central role of the ring-shaped vibrating gyroscope in other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。It is a front view of the structure which plays the central role of the ring-shaped vibrating gyroscope in other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。It is a front view of the structure which plays the central role of the ring-shaped vibrating gyroscope in other embodiment of this invention.

つぎに、本発明の実施形態を、添付する図面に基づいて詳細に述べる。尚、この説明に際し、全図にわたり、特に言及がない限り、共通する部分には共通する参照符号が付されている。また、図中、本実施形態の要素は必ずしもスケール通りに示されていない。   Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this description, common parts are denoted by common reference symbols throughout the drawings unless otherwise specified. In the drawings, the elements of the present embodiment are not necessarily shown to scale.

<第1の実施形態>
図1は、本実施形態におけるリング状振動ジャイロ100の中心的役割を果たす構造体の正面図である。図2Aは、図1に示す構造体の斜視図であり、図2Bは、図2Aの一部(W部)の拡大図である。また、図3は、図1のA−A断面図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a front view of a structure that plays a central role in a ring-shaped vibrating gyroscope 100 according to this embodiment. 2A is a perspective view of the structure shown in FIG. 1, and FIG. 2B is an enlarged view of a part (W portion) of FIG. 2A. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.

図1乃至図3に示すとおり、本実施形態のリング状振動ジャイロ100は、大きく3つの領域に分類される。第1の構成は、シリコン基板10から形成されるリング状振動体11の上部の平面(以下、上面という)上に、シリコン酸化膜20を備え、さらにその上に、圧電体膜40が下層金属膜30及び上層金属膜50に挟まれることにより形成される複数の電極13a,13s,13t,13hを備えた領域である。本実施形態では、複数の電極13a,13s,13t,13hを構成する上層金属膜50の外側端部は、約40μm幅のリング状平面を有するリング状振動体11の外周縁から約1μm内側に形成され、その幅は約18μmである。また、その上層金属膜50は、リング状振動体11の上面であるリング状平面の幅の両端間の中央を結ぶ線(以下、単に中央線という)よりも外側に形成されている。   As shown in FIGS. 1 to 3, the ring-shaped vibrating gyroscope 100 of this embodiment is roughly classified into three regions. The first configuration includes a silicon oxide film 20 on an upper plane (hereinafter referred to as an upper surface) of a ring-shaped vibrating body 11 formed from a silicon substrate 10, and a piezoelectric film 40 is further formed on the lower layer metal. The region includes a plurality of electrodes 13a, 13s, 13t, and 13h formed by being sandwiched between the film 30 and the upper metal film 50. In the present embodiment, the outer end portion of the upper metal film 50 constituting the plurality of electrodes 13a, 13s, 13t, and 13h is about 1 μm inward from the outer peripheral edge of the ring-shaped vibrating body 11 having a ring-shaped plane having a width of about 40 μm. Formed and its width is about 18 μm. The upper metal film 50 is formed outside a line connecting the centers of both ends of the width of the ring-shaped plane that is the upper surface of the ring-shaped vibrating body 11 (hereinafter simply referred to as a center line).

ところで、本実施形態では、リング状振動体の側面に圧電素子を形成せずに、リング状振動体上の圧電素子が配置される平面と同一平面内(以下、イン・プレーンともいう)のcos2θの振動モードでリング状振動ジャイロ100の一次振動が励起される。従って、前述の複数の電極13a,13s,13t,13hの内訳は、以下の(a)乃至(d)のとおりである。
(a)円周方向に90°離れた角度に配置された3つの駆動電極13a,13a,13a
(b)駆動電極13a,13a,13aの1つから円周方向であって90°離れた角度に配置された1つのモニタ電極13h
(c)リング状振動ジャイロ100に角速度が与えられたときに発生する二次振動を検出する、第1検出電極13s,13s及び第2検出電極13t,13tである。
By the way, in this embodiment, cos 2θ in the same plane as the plane on which the piezoelectric elements on the ring-shaped vibrator are arranged (hereinafter also referred to as in-plane) without forming the piezoelectric elements on the side surfaces of the ring-shaped vibrator. In this vibration mode, the primary vibration of the ring-shaped vibration gyro 100 is excited. Therefore, the breakdown of the plurality of electrodes 13a, 13s, 13t, and 13h is as follows (a) to (d).
(A) Three drive electrodes 13a, 13a, 13a arranged at an angle of 90 ° in the circumferential direction
(B) One monitor electrode 13h arranged at an angle of 90 ° in the circumferential direction from one of the drive electrodes 13a, 13a, 13a
(C) First detection electrodes 13 s and 13 s and second detection electrodes 13 t and 13 t that detect secondary vibration generated when an angular velocity is applied to the ring-shaped vibration gyroscope 100.

本実施形態では、第1検出電極13s,13sは、駆動電極13a,13a,13aのうち、正面視で点対称の位置に配置されている2つの駆動電極13a,13aから円周方向であって時計回りに45°離れた角度に配置される。また、第2検出電極13t,13tは、第1検出電極13s,13sから円周方向であって90°離れた角度、換言すれば、駆動電極13a,13a,13aのうち、正面視で点対称の位置に配置されている2つの駆動電極13a,13aから円周方向であって反時計回りに45°離れた角度に配置される。なお、モニタ電極13hは、励起される一次振動の振幅や周波数をモニタするために用いるので、その目的が達成できるだけの数を用いればよく、必ずしも複数用いる必要はない。   In the present embodiment, the first detection electrodes 13s and 13s are arranged in the circumferential direction from the two drive electrodes 13a and 13a arranged at point-symmetrical positions in the front view among the drive electrodes 13a, 13a and 13a. It is arranged at an angle of 45 ° clockwise. Further, the second detection electrodes 13t, 13t are circumferentially spaced from the first detection electrodes 13s, 13s by 90 °, in other words, the drive electrodes 13a, 13a, 13a are point-symmetric in front view. The two drive electrodes 13a and 13a arranged at the position are arranged at an angle of 45 ° in the counterclockwise direction in the circumferential direction. Since the monitor electrode 13h is used for monitoring the amplitude and frequency of the excited primary vibration, it is sufficient to use a number that can achieve the purpose, and it is not always necessary to use a plurality.

また、本実施形態では、下層金属膜30及び上層金属膜50の厚みは100nmであり、圧電体膜40の厚みは、3μmである。また、シリコン基板10の厚みは100μmである。なお、図1においてVで示される斜線領域又は図2BにおいてVで示される領域は、リング状振動ジャイロ100を構成する構造体が何も存在しない空間又は空隙部分であり、図面を分かりやすくするために便宜上設けられた領域である。   In the present embodiment, the lower metal film 30 and the upper metal film 50 have a thickness of 100 nm, and the piezoelectric film 40 has a thickness of 3 μm. The thickness of the silicon substrate 10 is 100 μm. Note that the hatched area indicated by V in FIG. 1 or the area indicated by V in FIG. 2B is a space or a gap where no structure constituting the ring-shaped vibrating gyroscope 100 is present, so that the drawing can be easily understood. This area is provided for convenience.

第2の構成は、リング状振動体11の一部と連結しているレッグ部15,・・・,15である。このレッグ部15,・・・,15もシリコン基板10から形成されている。また、レッグ部15,・・・,15上には、リング状振動体11上のそれらと連続する上述のシリコン酸化膜20、下層金属膜30、及び圧電体膜40がレッグ部15,・・・,15の上面全体に形成されている。さらに、圧電体膜40の上面の中央線上には、幅約8μmの引き出し電極14,・・・,14である上層金属膜50が形成されている。   The second configuration is leg portions 15,..., 15 connected to a part of the ring-shaped vibrating body 11. The leg portions 15,..., 15 are also formed from the silicon substrate 10. Further, the above-described silicon oxide film 20, lower metal film 30, and piezoelectric film 40 that are continuous with those on the ring-shaped vibrating body 11 are formed on the leg portions 15,. .. formed on the entire top surface of 15. Further, on the center line of the upper surface of the piezoelectric film 40, an upper metal film 50 that is the extraction electrodes 14,...

第3の構成は、上述のレッグ部15,・・・,15に連結しているシリコン基板10から形成される支柱19及び電極パッド18,・・・,18を備えた電極パッド用固定端部17,・・・,17である。本実施形態では、支柱19が、図示しないリング状振動ジャイロ100のパッケージ部に連結し、固定端としての役割を果たしている。また、本実施形態のリング状振動ジャイロ100は、支柱19以外の固定端として、電極パッド用固定端部17,・・・,17を備えている。この電極パッド用固定端部17,・・・,17は、支柱19及び上述のパッケージ部のみに連結しているため、実質的にリング状振動体11の動きを阻害しない。また、図3に示すように、支柱19及び電極パッド用固定端部17,・・・,17の上面には、グラウンド電極である固定電位電極16を除き、レッグ部15,・・・,15上のそれらと連続する上述のシリコン酸化膜20、下層金属膜30、及び圧電体膜40が形成されている。ここで、シリコン酸化膜20上に形成された下層金属膜30が固定電位電極16の役割を担っている。また、支柱19及び電極パッド用固定端部17,・・・,17上に形成されている圧電体膜20の上面には、レッグ部15,・・・,15上のそれと連続する前述の引き出し電極14,・・・,14及び電極パッド18,・・・,18が形成されている。   The third configuration is a fixed end portion for an electrode pad provided with a support column 19 and electrode pads 18,..., 18 formed from the silicon substrate 10 connected to the leg portions 15,. 17,... In the present embodiment, the support column 19 is connected to a package portion of the ring-shaped vibrating gyroscope 100 (not shown) and serves as a fixed end. Further, the ring-shaped vibrating gyroscope 100 of the present embodiment includes electrode pad fixed ends 17,..., 17 as fixed ends other than the support column 19. The electrode pad fixed end portions 17,..., 17 are connected only to the support column 19 and the above-described package portion, and therefore do not substantially hinder the movement of the ring-shaped vibrating body 11. Further, as shown in FIG. 3, leg portions 15,..., 15 are formed on the upper surfaces of the support pillars 19 and the electrode pad fixed ends 17,. The above-described silicon oxide film 20, lower metal film 30, and piezoelectric film 40 that are continuous with those above are formed. Here, the lower metal film 30 formed on the silicon oxide film 20 serves as the fixed potential electrode 16. In addition, on the upper surface of the piezoelectric film 20 formed on the support column 19 and the electrode pad fixed end portions 17,..., 17, the above-described lead continuous with that on the leg portions 15,. Electrodes 14,..., 14 and electrode pads 18,.

次に、本実施形態のリング状振動ジャイロ100の製造方法について、図4A乃至図4Fに基づいて説明する。なお、図4A乃至図4Fは、図3における一部の範囲に対応する断面図である。   Next, a method for manufacturing the ring-shaped vibrating gyroscope 100 of this embodiment will be described with reference to FIGS. 4A to 4F. 4A to 4F are cross-sectional views corresponding to a part of the range in FIG.

まず、図4Aに示すように、シリコン基板10上に、シリコン酸化膜20、下層金属膜30、圧電体膜40、及び上層金属膜50が積層されている。前述の各膜は公知の成膜手段によって形成されている。本実施形態では、シリコン酸化膜20は公知の手段による熱酸化膜である。また、下層金属膜30、圧電体膜40、及び上層金属膜50は、いずれも公知のスパッタリング法により形成されている。なお、これらの膜の形成は、前述の例に限定されず、他の公知の手段によっても形成され得る。   First, as shown in FIG. 4A, a silicon oxide film 20, a lower metal film 30, a piezoelectric film 40, and an upper metal film 50 are stacked on a silicon substrate 10. Each of the aforementioned films is formed by a known film forming means. In this embodiment, the silicon oxide film 20 is a thermal oxide film by a known means. The lower metal film 30, the piezoelectric film 40, and the upper metal film 50 are all formed by a known sputtering method. In addition, formation of these films | membranes is not limited to the above-mentioned example, It can form also by another well-known means.

次に、上層金属膜50の一部がエッチングされる。本実施形態では、上層金属膜50上に公知のレジスト膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術により形成されたパターンに基づいてドライエッチングを行うことにより、図4Bに示される上層金属膜50が形成される。ここで、上層金属膜50のドライエッチングは、アルゴン(Ar)又はアルゴン(Ar)と酸素(O)の混合ガスを用いた公知のリアクティブイオンエッチング(RIE)条件によって行われた。 Next, a part of the upper metal film 50 is etched. In the present embodiment, after forming a known resist film on the upper metal film 50, the upper metal film 50 shown in FIG. 4B is formed by performing dry etching based on the pattern formed by the photolithography technique. The Here, the dry etching of the upper metal film 50 was performed under known reactive ion etching (RIE) conditions using argon (Ar) or a mixed gas of argon (Ar) and oxygen (O 2 ).

その後、図4Cに示すように、圧電体膜40の一部がエッチングされる。まず、上述の同様、フォトリソグラフィ技術によりパターニングがされたレジスト膜に基づいて、圧電体膜40がドライエッチングされる。なお、本実施形態の圧電体膜40のドライエッチングは、アルゴン(Ar)とCガスの混合ガス、又はアルゴン(Ar)とCガスとCHFガスの混合ガスを用いた公知のリアクティブイオンエッチング(RIE)条件によって行われた。 Thereafter, as shown in FIG. 4C, a part of the piezoelectric film 40 is etched. First, as described above, the piezoelectric film 40 is dry-etched based on the resist film patterned by the photolithography technique. Incidentally, the dry etching of the piezoelectric film 40 of the present embodiment, using argon (Ar) and a mixed gas of C 2 F 6 gas, or argon (Ar) and C 2 F 6 gas and CHF 3 gas mixed gas This was performed under known reactive ion etching (RIE) conditions.

続いて、図4Dに示すように、下層金属膜30の一部がエッチングされる。本実施形態では、下層金属膜30を利用した固定電位電極16が形成されるように、再度、フォトリソグラフィ技術によってパターニングされたレジスト膜を用いてドライエッチングされる。本実施形態では、固定電位電極16は、グラウンド電極として利用される。なお、本実施形態の下層金属膜30のドライエッチングは、アルゴン(Ar)又はアルゴン(Ar)と酸素(O)の混合ガスを用いた公知のリアクティブイオンエッチング(RIE)条件によって行われた。 Subsequently, as shown in FIG. 4D, a part of the lower metal film 30 is etched. In the present embodiment, dry etching is again performed using a resist film patterned by a photolithography technique so that the fixed potential electrode 16 using the lower metal film 30 is formed. In the present embodiment, the fixed potential electrode 16 is used as a ground electrode. In addition, the dry etching of the lower layer metal film 30 of the present embodiment was performed under known reactive ion etching (RIE) conditions using argon (Ar) or a mixed gas of argon (Ar) and oxygen (O 2 ). .

ところで、本実施形態では、前述の再び形成されたレジスト膜をエッチングマスクとして、その後のシリコン酸化膜20及びシリコン基板10を連続的にエッチングするため、このレジスト膜の厚みは、約4μmになるように形成されている。但し、万一、このレジスト膜がシリコン基板10のエッチング中に消失した場合であっても、シリコン基板10に用いられるエッチャントに対するエッチングレートの選択比が有利に働くため、前述のエッチングによって下層金属膜30の性能は実質的に影響を受けない。   By the way, in this embodiment, since the subsequent silicon oxide film 20 and the silicon substrate 10 are continuously etched using the re-formed resist film as an etching mask, the thickness of the resist film is about 4 μm. Is formed. However, even if this resist film disappears during the etching of the silicon substrate 10, the etching rate selectivity with respect to the etchant used for the silicon substrate 10 works advantageously. The performance of 30 is not substantially affected.

次に、図4E及び図4Fに示すように、上述の通り、下層金属膜30をエッチングするためのレジスト膜を利用して、シリコン酸化膜20及びシリコン基板10をドライエッチングする。本実施形態のシリコン酸化膜20のドライエッチングは、アルゴン(Ar)又はアルゴン(Ar)と酸素(O)の混合ガスを用いた公知のリアクティブイオンエッチング(RIE)条件によって行われた。また、本実施形態のシリコン基板10のドライエッチングの条件は、公知のシリコントレンチエッチング技術が適用される。ここで、シリコン基板10は貫通エッチングされる。従って、前述のドライエッチングは、貫通時にシリコン基板10を載置するステージをプラズマに曝さないようにするための保護基板をシリコン基板10の下層に伝熱性の優れたグリース等により貼り付けた状態で行われる。そのため、例えば、貫通後にシリコン基板10の厚さ方向に垂直な方向の面、換言すればエッチング側面が侵食されることを防ぐために、特開2002−158214に記載されているドライエッチング技術が採用されることは好ましい一態様である。 Next, as shown in FIGS. 4E and 4F, the silicon oxide film 20 and the silicon substrate 10 are dry-etched using the resist film for etching the lower metal film 30 as described above. The dry etching of the silicon oxide film 20 of the present embodiment was performed under known reactive ion etching (RIE) conditions using argon (Ar) or a mixed gas of argon (Ar) and oxygen (O 2 ). In addition, a known silicon trench etching technique is applied to the dry etching conditions of the silicon substrate 10 of the present embodiment. Here, the silicon substrate 10 is etched through. Therefore, in the dry etching described above, a protective substrate for preventing the stage on which the silicon substrate 10 is placed from being exposed to plasma during penetration is attached to the lower layer of the silicon substrate 10 with grease having excellent heat conductivity. Done. Therefore, for example, in order to prevent the surface in the direction perpendicular to the thickness direction of the silicon substrate 10 after the penetration, in other words, the etching side surface from being eroded, the dry etching technique described in JP-A-2002-158214 is employed. This is a preferred embodiment.

上述の通り、シリコン基板10及びシリコン基板10上に積層された各膜のエッチングによって、リング状振動ジャイロ100の中心的な構造部が形成されたのち、公知の手段によるパッケージへの収容工程、及び配線工程を経ることにより、リング状振動ジャイロ100が形成される。   As described above, after the central structure of the ring-shaped vibrating gyroscope 100 is formed by etching the silicon substrate 10 and each film laminated on the silicon substrate 10, the process of accommodating the package in a known means, and The ring-shaped vibrating gyroscope 100 is formed through the wiring process.

次に、リング状振動ジャイロ100が備える各電極の作用について説明する。上述の通り、本実施形態は、イン・プレーンのcos2θの振動モードの一次振動が励起される。なお、固定電位電極16が接地されるため、固定電位電極16と連続して形成されている下層電極膜30は一律に0Vになっている。   Next, the operation of each electrode provided in the ring-shaped vibrating gyroscope 100 will be described. As described above, in this embodiment, the primary vibration of the in-plane cos 2θ vibration mode is excited. Since the fixed potential electrode 16 is grounded, the lower electrode film 30 formed continuously with the fixed potential electrode 16 is uniformly at 0V.

最初に、図1に示すように、3つの駆動電極13a,13a,13aに1VP−0の交流電圧が印加される。但し、図1において点対称の位置に配置される2つの駆動電極13a,13aに印加される電圧の位相と、他の1つの駆動電極13aとに印加される電圧の位相とは互いに逆である。その結果、圧電体膜40が伸縮して一次振動が励起される。ここで、本実施形態では上層金属膜50がリング状振動体11の上面における中央線よりも外側に形成されているため、リング状振動体11の側面に形成されることなく圧電体膜40の伸縮運動をリング状振動体11の一次振動に変換することが可能となる。 First, as shown in FIG. 1, an AC voltage of 1V P-0 is applied to the three drive electrodes 13a, 13a, 13a. However, the phase of the voltage applied to the two drive electrodes 13a, 13a arranged at point-symmetric positions in FIG. 1 is opposite to the phase of the voltage applied to the other one drive electrode 13a. . As a result, the piezoelectric film 40 expands and contracts to excite primary vibration. Here, in this embodiment, since the upper metal film 50 is formed outside the center line on the upper surface of the ring-shaped vibrating body 11, the piezoelectric film 40 is not formed on the side surface of the ring-shaped vibrating body 11. The expansion and contraction motion can be converted into the primary vibration of the ring-shaped vibrating body 11.

次に、図1に示すモニタ電極13hが、上述の一次振動の振幅及び共振周波数を検出して、図示しない公知のフィードバック制御回路に信号を送信する。本実施形態のフィードバック制御回路は、駆動電極13a,13a,13aに印加される交流電圧の周波数をリング状振動体11が持つ固有周波数と一致するように制御するとともに、リング状振動体11の振幅をある一定の値となるようにモニタ電極13hの信号を用いて制御している。その結果、リング状振動体11においては、一定の振動が持続される。   Next, the monitor electrode 13h shown in FIG. 1 detects the amplitude and resonance frequency of the primary vibration described above, and transmits a signal to a known feedback control circuit (not shown). The feedback control circuit of the present embodiment controls the frequency of the AC voltage applied to the drive electrodes 13a, 13a, and 13a so as to match the natural frequency of the ring-shaped vibrating body 11, and the amplitude of the ring-shaped vibrating body 11 Is controlled using a signal from the monitor electrode 13h so as to have a certain value. As a result, the ring-shaped vibrating body 11 maintains a constant vibration.

上述の一次振動が励起された後、図1に示すリング状振動ジャイロ100の配置された平面に垂直な軸(紙面に垂直な方向の軸、以下、単に「垂直軸」という)の回りで角速度が加わると、イン・プレーンのcos2θの振動モードである本実施形態では、コリオリ力により一次振動の振動軸に対して両側に45°傾いた新たな振動軸を有する二次振動が生じる。   After the above-described primary vibration is excited, the angular velocity around an axis perpendicular to the plane on which the ring-shaped vibrating gyroscope 100 shown in FIG. 1 is arranged (an axis perpendicular to the paper surface, hereinafter simply referred to as “vertical axis”). In this embodiment, which is an in-plane cos 2θ vibration mode, a secondary vibration having a new vibration axis inclined at 45 ° on both sides with respect to the vibration axis of the primary vibration is generated by the Coriolis force.

この二次振動は、2つの第1検出電極13s,13sと、2つの第2検出電極13t,13tによって検出される。本実施形態では、図1に示すように、第1検出電極13s,13s及び第2検出電極13t,13tは、それぞれ二次振動の振動軸に対応して配置されている。また、全ての第1検出電極13s,13s及び第2検出電極13t,13tは、リング状振動体11の上面における中央線よりも外側に形成されている。従って、角速度を受けて励起される二次振動によって生じる第1検出電極13s,13sと第2検出電極13t,13tの電気的信号の正負が逆になる。これは、図9に示すように、例えば、リング状振動体11が縦に楕円となる振動体11aの振動状態に変化した場合、中央線より外側に配置されている第1検出電極13sの位置の圧電体膜40は、Aに示す矢印の方向に伸びる一方、中央線より外側に配置されている第2検出電極13tの位置の圧電体膜40は、Aに示す矢印の方向に縮むため、それらの電気的信号は逆になる。同様に、リング状振動体11が横に楕円となる振動体11bの振動状態に変化した場合、第1検出電極13sの位置の圧電体膜40は、Bに示す矢印の方向に縮む一方、第2検出電極13tの位置の圧電体膜40は、Bに示す矢印の方向に伸びるため、この場合も、それらの電気的信号が逆になる。なお、本出願において、振動軸とは、記述している振動の振幅が最も大きくなるような方位をいい、リング状振動体上の方向によって示す。 This secondary vibration is detected by the two first detection electrodes 13s and 13s and the two second detection electrodes 13t and 13t. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the first detection electrodes 13s and 13s and the second detection electrodes 13t and 13t are arranged corresponding to the vibration axes of the secondary vibration, respectively. Further, all the first detection electrodes 13 s and 13 s and the second detection electrodes 13 t and 13 t are formed outside the center line on the upper surface of the ring-shaped vibrating body 11. Therefore, the positive and negative of the electrical signals of the first detection electrodes 13s and 13s and the second detection electrodes 13t and 13t generated by the secondary vibration excited by the angular velocity are reversed. As shown in FIG. 9, for example, when the ring-shaped vibrating body 11 changes to a vibrating state of the vibrating body 11 a that is vertically elliptical, the position of the first detection electrode 13 s arranged outside the center line. the piezoelectric film 40, while extending in the direction of the arrow shown in a 1, the piezoelectric film 40 of the position of the second detection electrode 13t which is disposed outside the center line is contracted in directions indicated by arrows a 2 Therefore, their electrical signals are reversed. Similarly, if you change the vibration state of the vibrating body 11b of the ring-shaped vibrating body 11 has an elliptical next, the piezoelectric film 40 of the position of the first detection electrode 13s, while contracts in the direction of the arrow shown in B 1, the piezoelectric film 40 of the position of the second detection electrode 13t, since extending in the direction of the arrow shown in B 2, also in this case, their electrical signal is reversed. In the present application, the vibration axis means an orientation in which the amplitude of the described vibration is the largest, and is indicated by a direction on the ring-shaped vibrating body.

ここで、公知の差分回路である演算回路60において、第1検出電極13s,13sと第2検出電極13t,13tの電気信号の差が算出される。その結果、検出信号は第1検出信号又は第2検出信号のいずれか一方のみの場合と比較して約2倍の検出能力を備えることになる。   Here, in the arithmetic circuit 60 which is a known difference circuit, the difference between the electrical signals of the first detection electrodes 13s and 13s and the second detection electrodes 13t and 13t is calculated. As a result, the detection signal has a detection capability that is approximately twice that of either the first detection signal or the second detection signal.

一方、本実施形態では、レッグ部15,・・・,15上に、引き出し電極14としての上層金属膜50、圧電体膜40、及び下層金属膜30が形成されている。ここで、仮に、リング状振動ジャイロ100に対して既に述べたバウンスモードを励起する振動を伴う外乱(衝撃)が発生した場合、レッグ部15,・・・,15がリング状振動ジャイロ100の垂直軸の一方向に動くため、レッグ部15,・・・,15上の圧電体膜40の伸縮に伴う電気信号が発生する。しかしながら、この場合は、二次振動を検出するための全ての電極に連結するレッグ部の前述の電気信号の正負は一致しているため、演算回路60においてそれらの差分を取ることにより、各レッグ部15からの信号は実質的にキャンセルされることになる。   On the other hand, in the present embodiment, the upper metal film 50, the piezoelectric film 40, and the lower metal film 30 are formed on the leg portions 15,. Here, if the disturbance (impact) accompanied by the vibration that excites the bounce mode described above occurs in the ring-shaped vibrating gyroscope 100, the leg portions 15,. Since the axis moves in one direction, an electrical signal is generated as the piezoelectric film 40 on the legs 15,. However, in this case, since the positive and negative of the above-described electrical signals of the leg portions connected to all the electrodes for detecting the secondary vibration coincide with each other, each difference is obtained by calculating the difference between them in the arithmetic circuit 60. The signal from the unit 15 is substantially canceled.

他方、ロッキングモードの振動を励起する外乱が発生した場合、例えば、図1に示すとおり、第1検出電極13s,13sは、それぞれ円周方向に180°離れた場所に配置されているため、各々の第1検出電極13s,13sに連結するレッグ部上の圧電体膜40の伸縮は逆になる。その結果、各第1検出電極13sの電気信号の正負が逆になる。従って、それらの電気信号は互いに相殺し合うことになる。上述の現象は、各第2検出電極13tに連結するレッグ部の前述の電気信号にも当てはまる。このため、ロッキングモードの振動による演算回路60への実質的な影響はなくなる。   On the other hand, when a disturbance that excites rocking mode vibrations occurs, for example, as shown in FIG. 1, the first detection electrodes 13 s and 13 s are arranged at positions 180 ° apart from each other in the circumferential direction. The expansion and contraction of the piezoelectric film 40 on the leg portion connected to the first detection electrodes 13s and 13s is reversed. As a result, the sign of the electrical signal of each first detection electrode 13s is reversed. Therefore, these electric signals cancel each other. The phenomenon described above also applies to the above-described electrical signal of the leg portion connected to each second detection electrode 13t. For this reason, there is no substantial influence on the arithmetic circuit 60 due to the vibration in the rocking mode.

上述の通り、本実施形態のリング状振動ジャイロ100は、2つの第1検出電極13s,13s及び2つの第2検出電極13t,13tを備えることにより、二次振動の検出能力が高められるとともに、バウンスモードやロッキングモードの振動を励起する外部衝撃に対する耐衝撃性も高められる。   As described above, the ring-shaped vibrating gyroscope 100 according to the present embodiment includes the two first detection electrodes 13s and 13s and the two second detection electrodes 13t and 13t, thereby increasing the secondary vibration detection capability. Impact resistance against external impacts that excite bounce mode and rocking mode vibrations is also improved.

<第2の実施形態>
図5は、本実施形態におけるもう1つのリング状振動ジャイロ200の中心的役割を果たす構造体の正面図である。また、図6は、図5のB−B断面図である。本実施形態のリング状振動ジャイロ200は、第1の実施形態における圧電体膜40及び上層金属膜50を除き、第1の実施形態のリング状振動ジャイロ100と同一の構成を備える。また、その製造方法は一部を除いて第1の実施形態と同じである。さらに、本実施形態の振動モードは、第1の実施形態と同様、イン・プレーンのcos2θの振動モードである。従って、第1の実施形態と重複する説明は省略される。なお、図5では、図面を見易くするため、便宜的に図1における演算回路60が省略されている。
<Second Embodiment>
FIG. 5 is a front view of a structure that plays a central role in another ring-shaped vibrating gyroscope 200 according to this embodiment. 6 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. The ring-shaped vibrating gyroscope 200 of the present embodiment has the same configuration as the ring-shaped vibrating gyroscope 100 of the first embodiment except for the piezoelectric film 40 and the upper metal film 50 in the first embodiment. The manufacturing method is the same as that of the first embodiment except for a part. Furthermore, the vibration mode of the present embodiment is an in-plane cos 2θ vibration mode, as in the first embodiment. Therefore, the description which overlaps with 1st Embodiment is abbreviate | omitted. In FIG. 5, for the sake of convenience, the arithmetic circuit 60 in FIG.

図5及び図6に示すとおり、本実施形態のリング状振動ジャイロ200は、第1の実施形態の第2検出電極13t,13tの代わりに、第2検出電極213t,213tを備える。本実施形態の第2検出電極213t,213tの上層金属膜50の外側端部は、リング状振動体11の内周縁から約1μm内側に形成され、その幅は約18μmである。また、それらの上層金属膜50は、リング状振動体11のリング状平面の中央線よりも内側に形成されている。   As shown in FIGS. 5 and 6, the ring-shaped vibrating gyroscope 200 of the present embodiment includes second detection electrodes 213 t and 213 t instead of the second detection electrodes 13 t and 13 t of the first embodiment. The outer end portions of the upper metal film 50 of the second detection electrodes 213t and 213t of the present embodiment are formed about 1 μm inside from the inner peripheral edge of the ring-shaped vibrating body 11, and the width thereof is about 18 μm. Further, the upper metal film 50 is formed inside the center line of the ring-shaped plane of the ring-shaped vibrating body 11.

本実施形態では、図6に示すように、実質的に上層金属膜50が形成されている領域に合わせて圧電体膜40がエッチングされている。このため、下層金属膜30が形成されている領域に影響されずに、上層金属膜50に印加された交流電圧が鉛直下向きのみに印加されるため、圧電体膜40の望ましくない伸縮や電気信号の発信が防がれる。なお、本実施形態では、上層金属膜50のドライエッチング工程の後、上層金属膜50上の残留レジスト膜又は上記金属膜50自身をエッチングマスクとして、引き続いて第1の実施形態と同条件によるドライエッチングを行うことにより、前述の圧電体膜40が形成される。また、図6に示すように、本実施形態では圧電体膜40が傾斜状(例えば、傾斜角が75°)にエッチングされている。しかしながら、図6のような急峻な傾斜を有する圧電体膜40は、図5に示すリング状振動ジャイロ200の正面視においては、他の領域と比較して実質的に視認されないものとして本出願では取り扱われる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the piezoelectric film 40 is etched in accordance with a region where the upper metal film 50 is substantially formed. For this reason, the AC voltage applied to the upper metal film 50 is applied only vertically downward without being affected by the region where the lower metal film 30 is formed. Transmission is prevented. In the present embodiment, after the dry etching step of the upper metal film 50, the remaining resist film on the upper metal film 50 or the metal film 50 itself is used as an etching mask, and then the dry etching is performed under the same conditions as in the first embodiment. By performing the etching, the above-described piezoelectric film 40 is formed. Further, as shown in FIG. 6, in this embodiment, the piezoelectric film 40 is etched in an inclined shape (for example, an inclination angle is 75 °). However, in the present application, the piezoelectric film 40 having a steep slope as shown in FIG. 6 is not substantially visible in the front view of the ring-shaped vibrating gyroscope 200 shown in FIG. Handled.

ここで、第1の実施形態と同様の一次振動が励起されたリング状振動ジャイロ200に対し、リング状振動ジャイロ200の垂直軸(紙面に垂直な方向)の回りで角速度が加わると、二次振動が2つの第1検出電極13s,13sと、2つの第2検出電極213t,213tによって検出される。   Here, when an angular velocity is applied around the vertical axis (direction perpendicular to the paper surface) of the ring-shaped vibrating gyroscope 200 to the ring-shaped vibrating gyroscope 200 in which the primary vibration is excited as in the first embodiment, the secondary vibration is obtained. The vibration is detected by the two first detection electrodes 13s and 13s and the two second detection electrodes 213t and 213t.

本実施形態では、図5に示すように、第1検出電極13s,13s及び第2検出電極213t,213tは、それぞれ二次振動の振動軸に対応して配置されている。また、第1検出電極13s,13sは、リング状振動体11の上面における中央線よりも外側に形成されている。他方、第2検出電極213t,213tは、リング状振動体11の上面における中央線よりも内側に形成されている。従って、角速度を受けて励起される二次振動によって生じる第1検出電極13s,13sと第2検出電極213t,213tの電気的信号の正負が一致することになる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the first detection electrodes 13s and 13s and the second detection electrodes 213t and 213t are arranged corresponding to the vibration axis of the secondary vibration, respectively. The first detection electrodes 13 s and 13 s are formed outside the center line on the upper surface of the ring-shaped vibrating body 11. On the other hand, the second detection electrodes 213 t and 213 t are formed inside the center line on the upper surface of the ring-shaped vibrating body 11. Accordingly, the positive and negative electrical signals of the first detection electrodes 13s and 13s and the second detection electrodes 213t and 213t generated by the secondary vibration excited by the angular velocity coincide.

ここで、図示しない公知の加算回路である演算回路において、第1検出電極13s,13sと第2検出電極213t,213tの電気信号の和が算出される。その結果、検出信号は第1検出信号又は第2検出信号のいずれか一方のみの場合と比較して約2倍の検出能力を備えることになる。なお、前述の加算回路の代わりに、第1検出電極13s,13sと第2検出電極213t,213tからの引き出し電極14,・・・,14を単に接続することによっても、前述の加算回路と同等の効果が奏されるため、本実施形態のリング状振動ジャイロ200は、回路設計上極めて簡便化される利点を備える。   Here, the sum of the electrical signals of the first detection electrodes 13s and 13s and the second detection electrodes 213t and 213t is calculated in an arithmetic circuit which is a known addition circuit (not shown). As a result, the detection signal has a detection capability that is approximately twice that of either the first detection signal or the second detection signal. In addition, it is equivalent to the above-mentioned addition circuit only by connecting the extraction electrodes 14,..., 14 from the first detection electrodes 13s, 13s and the second detection electrodes 213t, 213t instead of the above-described addition circuit. Therefore, the ring-shaped vibrating gyroscope 200 of this embodiment has an advantage that it is extremely simplified in terms of circuit design.

ところで、本実施形態においてロッキングモードの振動を励起する外乱として発生した場合、例えば、図5に示すとおり、第1検出電極13s,13sは、それぞれ円周方向に180°離れた場所に配置されているため、第1検出電極13s,13sに連結するレッグ部上の圧電体膜40の伸縮は逆になる。その結果、各第1検出電極13sの電気信号の正負が逆になる。従って、それらの電気信号は互いに相殺し合うことになる。上述の現象は、各第2検出電極213tに連結するレッグ部の前述の電気信号にも当てはまる。このため、ロッキングモードの振動に対する演算回路への実質的な影響はなくなる。   By the way, in the present embodiment, when it occurs as a disturbance that excites the rocking mode vibration, for example, as shown in FIG. 5, the first detection electrodes 13 s and 13 s are arranged at positions 180 ° apart from each other in the circumferential direction. Therefore, the expansion and contraction of the piezoelectric film 40 on the leg portion connected to the first detection electrodes 13s and 13s is reversed. As a result, the sign of the electrical signal of each first detection electrode 13s is reversed. Therefore, these electric signals cancel each other. The phenomenon described above also applies to the above-described electrical signal of the leg portion connected to each second detection electrode 213t. For this reason, there is no substantial influence on the arithmetic circuit with respect to the vibration in the rocking mode.

なお、本実施形態では、バウンスモードの振動を励起する外乱(衝撃)が発生した場合、二次振動を検出するための全ての電極に連結するレッグ部の電気信号の正負が一致するため、演算回路においてそれらの和を取ると、第1の実施形態のようにキャンセルされない。従って、本実施形態のリング状振動ジャイロ200は、バウンスモードの振動を励起する耐衝撃性を有しない。   In this embodiment, when a disturbance (impact) that excites bounce mode vibration occurs, the positive and negative of the electrical signals of the leg portions connected to all the electrodes for detecting secondary vibration match, so If they are summed in the circuit, they are not canceled as in the first embodiment. Therefore, the ring-shaped vibrating gyroscope 200 according to the present embodiment does not have impact resistance that excites bounce mode vibration.

上述の通り、本実施形態のリング状振動ジャイロ200は、2つの第1検出電極13s,13s及び2つの第2検出電極213t,213tを備えることにより、二次振動の検出能力が高められる。   As described above, the ring-shaped vibration gyro 200 of the present embodiment includes the two first detection electrodes 13s and 13s and the two second detection electrodes 213t and 213t, so that the detection capability of the secondary vibration is enhanced.

<第3の実施形態>
図7は、本実施形態におけるもう1つのリング状振動ジャイロ300の中心的役割を果たす構造体の正面図である。また、図8は、図7のC−C断面図である。本実施形態のリング状振動ジャイロ300は、第1の実施形態における第1の構成の上層金属膜50の配置を除き、第1の実施形態のリング状振動ジャイロ100と同一の構成を備える。また、その製造方法は一部を除いて第1の実施形態と同じである。さらに、本実施形態の振動モードは、第1の実施形態と同様、イン・プレーンのcos2θの振動モードである。従って、第1の実施形態と重複する説明は省略される。なお、図7でも、図面を見易くするため、便宜的に図1における演算回路60が省略されている。
<Third Embodiment>
FIG. 7 is a front view of a structure that plays a central role in another ring-shaped vibrating gyroscope 300 according to this embodiment. 8 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. The ring-shaped vibrating gyroscope 300 of the present embodiment has the same configuration as the ring-shaped vibrating gyroscope 100 of the first embodiment, except for the arrangement of the upper metal film 50 of the first configuration in the first embodiment. The manufacturing method is the same as that of the first embodiment except for a part. Furthermore, the vibration mode of the present embodiment is an in-plane cos 2θ vibration mode, as in the first embodiment. Therefore, the description which overlaps with 1st Embodiment is abbreviate | omitted. In FIG. 7, the arithmetic circuit 60 in FIG. 1 is omitted for the sake of convenience in order to make the drawing easy to see.

図7及び図8に示すとおり、本実施形態のリング状振動ジャイロ300は、第1の実施形態の第1検出電極13s,13sの代わりに第1検出電極313s,313sを備えるとともに、第1の実施形態の第2検出電極13t,13tの代わりに第2検出電極313t,313tを備える。本実施形態の第1検出電極313s,313s及び第2検出電極313t,313tの上層金属膜50の外側端部は、リング状振動体11の内周縁から約1μm内側に形成され、その幅は約18μmである。また、それらの上層金属膜50は、リング状振動体11の上面における中央線よりも内側に形成されている。   As shown in FIGS. 7 and 8, the ring-shaped vibrating gyroscope 300 of the present embodiment includes first detection electrodes 313 s and 313 s instead of the first detection electrodes 13 s and 13 s of the first embodiment, and the first In place of the second detection electrodes 13t and 13t of the embodiment, second detection electrodes 313t and 313t are provided. The outer end portions of the upper metal film 50 of the first detection electrodes 313s and 313s and the second detection electrodes 313t and 313t of the present embodiment are formed about 1 μm inside from the inner periphery of the ring-shaped vibrating body 11, and the width thereof is about 18 μm. Further, the upper metal film 50 is formed inside the center line on the upper surface of the ring-shaped vibrating body 11.

ここで、第1の実施形態と同様の一次振動が励起されたリング状振動ジャイロ300に対し、リング状振動ジャイロ300の垂直軸(紙面に垂直な方向)の回りで角速度が加わると、二次振動が2つの第1検出電極313s,313sと、2つの第2検出電極313t,313tによって検出される。   Here, when an angular velocity is applied around the vertical axis (direction perpendicular to the paper surface) of the ring-shaped vibrating gyroscope 300 to the ring-shaped vibrating gyroscope 300 in which the primary vibration is excited as in the first embodiment, the secondary vibration is obtained. The vibration is detected by the two first detection electrodes 313s and 313s and the two second detection electrodes 313t and 313t.

本実施形態では、図7に示すように、第1検出電極313s,313s及び第2検出電極313t,313tは、それぞれ二次振動の振動軸に対応して配置されている。また、第1検出電極313s,313s及び第2検出電極313t,313tは、リング状振動体11の上面における中央線よりも内側に形成されている。従って、角速度を受けて励起される二次振動によって生じる第1検出電極313s,313sと第2検出電極313t,313tの電気的信号の正負が逆になる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the first detection electrodes 313s and 313s and the second detection electrodes 313t and 313t are arranged corresponding to the vibration axis of the secondary vibration, respectively. The first detection electrodes 313 s and 313 s and the second detection electrodes 313 t and 313 t are formed on the inner side of the center line on the upper surface of the ring-shaped vibrating body 11. Therefore, the positive and negative of the electrical signals of the first detection electrodes 313s and 313s and the second detection electrodes 313t and 313t generated by the secondary vibration excited by the angular velocity are reversed.

ここで、図示しない公知の差分回路である演算回路において、第1検出電極313s,313sと第2検出電極313t,313tの電気信号の差が算出される。その結果、検出信号は第1検出信号又は第2検出信号のいずれか一方のみの場合と比較して約2倍の検出能力を備えることになる。   Here, in an arithmetic circuit which is a known difference circuit (not shown), the difference between the electrical signals of the first detection electrodes 313s and 313s and the second detection electrodes 313t and 313t is calculated. As a result, the detection signal has a detection capability that is approximately twice that of either the first detection signal or the second detection signal.

一方、本実施形態では、レッグ部15,・・・,15上に、引き出し電極14としての上層金属膜50、圧電体膜40、及び下層金属膜30が形成されている。ここで、仮に、リング状振動ジャイロ300に対して既に述べたバウンスモードの振動を励起する外乱(衝撃)が発生した場合、レッグ部15,・・・,15がリング状振動ジャイロ300の垂直軸の一方向に動くため、レッグ部15,・・・,15上の圧電体膜40の伸縮に伴う電気信号が発生する。しかしながら、この場合は、二次振動を検出するための全ての電極に連結するレッグ部の前述の電気信号の正負は一致しているため、上述の演算回路においてそれらの差分を取ることにより、各レッグ部15からの信号は実質的にキャンセルされることになる。   On the other hand, in the present embodiment, the upper metal film 50, the piezoelectric film 40, and the lower metal film 30 are formed on the leg portions 15,. Here, if the disturbance (impact) that excites the bounce mode vibration described above is generated in the ring-shaped vibration gyro 300, the leg portions 15,... Therefore, an electric signal is generated along with the expansion and contraction of the piezoelectric film 40 on the leg portions 15. However, in this case, since the above-described electrical signals of the leg portions connected to all the electrodes for detecting the secondary vibration match, the above arithmetic circuit calculates the difference between them. The signal from the leg portion 15 is substantially canceled.

他方、ロッキングモードの振動を励起する外乱が発生した場合、例えば、図7に示すとおり、第1検出電極313s,313sは、それぞれ円周方向に180°離れた場所に配置されているため、第1検出電極313s,313sに連結するレッグ部上の圧電体膜40の伸縮は逆になる。その結果、各第1検出電極313sの電気信号の正負が逆になる。従って、それらの電気信号は互いに相殺し合うことになる。上述の現象は、各第2検出電極313tに連結するレッグ部の前述の電気信号にも当てはまる。このため、ロッキングモードの振動に対する演算回路への実質的な影響はなくなる。   On the other hand, when a disturbance that excites a rocking mode vibration occurs, for example, as shown in FIG. 7, the first detection electrodes 313s and 313s are arranged at positions 180 ° apart from each other in the circumferential direction. The expansion and contraction of the piezoelectric film 40 on the leg portion connected to the first detection electrodes 313s and 313s is reversed. As a result, the sign of the electrical signal of each first detection electrode 313s is reversed. Therefore, these electric signals cancel each other. The phenomenon described above also applies to the above-described electrical signal of the leg portion connected to each second detection electrode 313t. For this reason, there is no substantial influence on the arithmetic circuit with respect to the vibration in the rocking mode.

上述の通り、本実施形態のリング状振動ジャイロ300は、2つの第1検出電極313s,313s及び2つの第2検出電極313t,313tを備えることにより、二次振動の検出能力が高められるとともに、バウンスモードやロッキングモードの振動を励起する外部衝撃に対する耐衝撃性も高められる。   As described above, the ring-shaped vibration gyro 300 according to the present embodiment includes the two first detection electrodes 313s and 313s and the two second detection electrodes 313t and 313t, so that the detection capability of the secondary vibration is enhanced. Impact resistance against external impacts that excite bounce mode and rocking mode vibrations is also improved.

<第4の実施形態>
図10Aは、本実施形態におけるもう1つのリング状振動ジャイロ400の中心的役割を果たす構造体の正面図である。本実施形態のリング状振動ジャイロ400は、第1の実施形態におけるモニタ電極及び一部の駆動電極に関わる第1の構成の上層金属膜50の配置、一部のレッグ部15,・・・,15上の引き出し電極14の配置、及び一部電極パッド18,・・・,18の配置を除き、第1の実施形態のリング状振動ジャイロ100と同一の構成を備える。また、その製造方法はフォトリソグラフィ技術により形成されたパターンを除いて第1の実施形態と同じである。さらに、本実施形態の振動モードは、第1の実施形態と同様、イン・プレーンのcos2θの振動モードである。従って、第1の実施形態と重複する説明は省略される。なお、図10Aでも、図面を見易くするため、便宜的に演算回路60が省略されている。
<Fourth Embodiment>
FIG. 10A is a front view of a structure that plays a central role in another ring-shaped vibrating gyroscope 400 according to this embodiment. The ring-shaped vibrating gyroscope 400 of the present embodiment includes an arrangement of the upper metal film 50 of the first configuration related to the monitor electrode and a part of the drive electrodes in the first embodiment, a part of the leg parts 15,. 15 has the same configuration as that of the ring-shaped vibrating gyroscope 100 of the first embodiment except for the arrangement of the extraction electrode 14 and the arrangement of some electrode pads 18. The manufacturing method is the same as that of the first embodiment except for a pattern formed by a photolithography technique. Furthermore, the vibration mode of the present embodiment is an in-plane cos 2θ vibration mode, as in the first embodiment. Therefore, the description which overlaps with 1st Embodiment is abbreviate | omitted. In FIG. 10A, the arithmetic circuit 60 is omitted for the sake of convenience in order to make the drawing easy to see.

本実施形態のリング状振動ジャイロ400は、図10Aに示すように4つのモニタ電極413h,413h,423h,423hを備えており、それぞれのモニタ電極413h,413h,423h,423hが引き出し電極を介して電極パッド18,・・・,18と接続している。これらのモニタ電極413h,413h,423h,423hは、第1の実施形態と同様、リング状振動体11の一次振動の振幅及び共振周波数を検出して、図示しない公知のフィードバック制御回路に信号を送信する。その結果、リング状振動体11は、一定の振動が持続される。   As shown in FIG. 10A, the ring-shaped vibrating gyroscope 400 of this embodiment includes four monitor electrodes 413h, 413h, 423h, and 423h. , 18 are connected to the electrode pads 18. These monitor electrodes 413h, 413h, 423h, and 423h detect the amplitude and resonance frequency of the primary vibration of the ring-shaped vibrating body 11 and transmit a signal to a known feedback control circuit (not shown), as in the first embodiment. To do. As a result, the ring-shaped vibrating body 11 maintains constant vibration.

図10Aに示すように、モニタ電極413h,413h,423h,423hは、必ずしも各々の駆動電極13a,13a,13aから(180/2)°、すなわち90°離れた角度に配置される必要はない。図10Aに示すモニタ電極413h,413h,423h,423hの配置であっても、本発明の主たる効果は奏される。なお、本実施形態では、2つのモニタ電極413h,413hが、駆動電極13a,13a,13aのうち、正面視で点対称の位置に配置されている2つの駆動電極13a,13aから90°離れた角度を中心に、それぞれが時計回りおよび反時計回りに等角度ずつ離れた角度に配置されている。加えて、リング状振動体11の二次振動による逆位相の出力が相互に抑制し合うため、新たに発生する二次振動の影響を受けることなく、一次振動の大きさを一定に保つことが可能となる。また、他の2つのモニタ電極423h,423hも、駆動電極13a,13a,13aのうち、正面視で点対称の位置に配置されている2つの駆動電極13a,13aから90°離れた角度を中心にそれぞれが時計回りおよび反時計回りに等角度ずつ離れた角度に、他の駆動電極13aを挟むように配置されている。この配置により、検出対象ではない二次振動による電気信号が互いに相殺し合うことになるため、モニタ電極423h,423hの本来の役割であるリング状振動体11の一次振動の振幅及び共振周波数の検出精度が向上する。   As shown in FIG. 10A, the monitor electrodes 413h, 413h, 423h, and 423h do not necessarily have to be arranged at an angle of (180/2) °, that is, 90 ° from each of the drive electrodes 13a, 13a, and 13a. Even with the arrangement of the monitor electrodes 413h, 413h, 423h, and 423h shown in FIG. 10A, the main effect of the present invention is exhibited. In the present embodiment, the two monitor electrodes 413h and 413h are 90 ° apart from the two drive electrodes 13a and 13a arranged at point-symmetrical positions in the front view among the drive electrodes 13a, 13a and 13a. Centering on the angle, each is arranged at an angle separated by equal angles clockwise and counterclockwise. In addition, since the output of the opposite phase due to the secondary vibration of the ring-shaped vibrating body 11 is mutually suppressed, the magnitude of the primary vibration can be kept constant without being affected by the newly generated secondary vibration. It becomes possible. Further, the other two monitor electrodes 423h and 423h are also centered at an angle of 90 ° from the two drive electrodes 13a and 13a arranged at point-symmetrical positions in the front view among the drive electrodes 13a, 13a and 13a. Are arranged so as to sandwich the other drive electrode 13a at an angle separated by an equal angle clockwise and counterclockwise. With this arrangement, electrical signals due to secondary vibrations that are not detection targets cancel each other, so detection of the primary vibration amplitude and resonance frequency of the ring-shaped vibrating body 11 that is the original role of the monitor electrodes 423h and 423h. Accuracy is improved.

<第4の実施形態の変形例>
図10Bは、本実施形態におけるもう1つのリング状振動ジャイロ420の中心的役割を果たす構造体の正面図である。本実施形態のリング状振動ジャイロ420は、第1の実施形態におけるモニタ電極及び一部の駆動電極に関わる第1の構成の上層金属膜50の配置、一部のレッグ部15,・・・,15上の引き出し電極14の配置、及び一部電極パッド18,・・・,18の配置を除き、第1の実施形態のリング状振動ジャイロ100と同一の構成を備える。また、その製造方法はフォトリソグラフィ技術により形成されたパターンを除いて第1の実施形態と同じである。さらに、本実施形態の振動モードは、第1の実施形態と同様、イン・プレーンのcos2θの振動モードである。従って、第1の実施形態と重複する説明は省略される。なお、図10Bでも、図面を見易くするため、便宜的に演算回路60が省略されている。
<Modification of Fourth Embodiment>
FIG. 10B is a front view of a structure that plays a central role in another ring-shaped vibrating gyroscope 420 according to this embodiment. The ring-shaped vibrating gyroscope 420 of the present embodiment includes an arrangement of the upper metal film 50 of the first configuration related to the monitor electrode and a part of the drive electrodes in the first embodiment, a part of the leg parts 15,. 15 has the same configuration as that of the ring-shaped vibrating gyroscope 100 of the first embodiment except for the arrangement of the extraction electrode 14 and the arrangement of some electrode pads 18. The manufacturing method is the same as that of the first embodiment except for a pattern formed by a photolithography technique. Furthermore, the vibration mode of the present embodiment is an in-plane cos 2θ vibration mode, as in the first embodiment. Therefore, the description which overlaps with 1st Embodiment is abbreviate | omitted. In FIG. 10B, the arithmetic circuit 60 is omitted for the sake of convenience in order to make the drawing easier to see.

本実施形態のリング状振動ジャイロ420は、図10Bに示すように4つの駆動電極13a,・・・,13aを備えている。また、その内の2つの駆動電極13a,13aのそれぞれの近傍に、2つずつモニタ電極423h,423hが配置されている。4つのモニタ電極423h,・・・,423hは、それぞれ、引き出し電極を介して電極パッド18,18と接続している。   As shown in FIG. 10B, the ring-shaped vibrating gyroscope 420 of this embodiment includes four drive electrodes 13a,. Two monitor electrodes 423h and 423h are arranged in the vicinity of each of the two drive electrodes 13a and 13a. The four monitor electrodes 423h,..., 423h are respectively connected to the electrode pads 18 and 18 through extraction electrodes.

図10Bに示すように、4つのモニタ電極423h,・・・,423hは、必ずしも各々の駆動電極13a,13a,13aから(180/2)°、すなわち90°離れた角度に配置される必要はない。図10Bに示す4つのモニタ電極423h,・・・,423hの配置であっても、本発明の主たる効果は奏される。   As shown in FIG. 10B, the four monitor electrodes 423h,..., 423h are not necessarily arranged at an angle of (180/2) °, that is, 90 ° from each of the drive electrodes 13a, 13a, 13a. Absent. Even with the arrangement of the four monitor electrodes 423h,..., 423h shown in FIG. 10B, the main effect of the present invention is exhibited.

ここで、1つの駆動電極13aの近傍の2つのモニタ電極423h,423hは、駆動電極13a,・・・,13aのうち、その近傍にモニタ電極が配置されていない2つの駆動電極13a,13aから90°離れた角度を中心にそれぞれが時計回りおよび反時計回りに等角度ずつ離れた角度に、その1つの駆動電極13aを挟むように配置されている。この配置により、検出対象ではない二次振動による電気信号が互いに相殺し合うことになるため、モニタ電極423h,423hの本来の役割であるリング状振動体11の一次振動の振幅及び共振周波数の検出精度が向上する。   Here, two monitor electrodes 423h and 423h in the vicinity of one drive electrode 13a are two drive electrodes 13a and 13a in which no monitor electrode is disposed in the vicinity of the drive electrodes 13a,. Centering on an angle of 90 °, each drive electrode 13a is sandwiched at an angle that is equidistant clockwise and counterclockwise. With this arrangement, electrical signals due to secondary vibrations that are not detection targets cancel each other, so detection of the primary vibration amplitude and resonance frequency of the ring-shaped vibrating body 11 that is the original role of the monitor electrodes 423h and 423h. Accuracy is improved.

さらに、本実施形態の4つのモニタ電極423h,・・・,423hは、正面視で点対称、換言すれば2回対称となる位置に配置されている2組のモニタ電極の群であるとも言える。この点対称となる位置への配置は、例えば、仮に振動ジャイロの製造過程においてエッチングマスクのズレ等によるパターニングのズレが生じた場合であっても、一方のモニタ電極の検出感度の低下を他方のモニタ電極の検出感度の上昇で補うことができる。   Further, the four monitor electrodes 423h,..., 423h of the present embodiment can be said to be a group of two sets of monitor electrodes arranged at positions that are point-symmetric in front view, in other words, two-fold symmetry. . For example, even if patterning misalignment occurs due to misalignment of the etching mask in the manufacturing process of the vibrating gyroscope, the arrangement at the point symmetric position reduces the detection sensitivity of one monitor electrode to the other. This can be compensated by an increase in the detection sensitivity of the monitor electrode.

<第5の実施形態>
図11は、本実施形態におけるもう1つのリング状振動ジャイロ500の中心的役割を果たす構造体の正面図である。本実施形態のリング状振動ジャイロ500は、第1の実施形態における第1の構成の上層金属膜50の配置、一部のレッグ部15,・・・,15上の引き出し電極14の配置、及び一部電極パッド18,・・・,18の配置を除き、第1の実施形態のリング状振動ジャイロ100と同一の構成を備える。また、その製造方法はフォトリソグラフィ技術により形成されたパターンを除いて第1の実施形態と同じである。さらに、本実施形態の振動モードは、第1の実施形態と同様、イン・プレーンのcos2θの振動モードである。従って、第1の実施形態と重複する説明は省略される。なお、図11でも、図面を見易くするため、便宜的に演算回路60が省略されている。
<Fifth Embodiment>
FIG. 11 is a front view of a structure that plays a central role in another ring-shaped vibrating gyroscope 500 according to this embodiment. The ring-shaped vibrating gyroscope 500 according to the present embodiment includes an arrangement of the upper metal film 50 of the first configuration in the first embodiment, an arrangement of the extraction electrodes 14 on some leg portions 15,. Except for the arrangement of some electrode pads 18,..., 18, the configuration is the same as that of the ring-shaped vibrating gyroscope 100 of the first embodiment. The manufacturing method is the same as that of the first embodiment except for a pattern formed by a photolithography technique. Furthermore, the vibration mode of the present embodiment is an in-plane cos 2θ vibration mode, as in the first embodiment. Therefore, the description which overlaps with 1st Embodiment is abbreviate | omitted. In FIG. 11, the arithmetic circuit 60 is omitted for the sake of convenience in order to make the drawing easy to see.

本実施形態のリング状振動ジャイロ500は、図11に示すように2つのモニタ電極513h,513hを備えており、それぞれのモニタ電極513h,513hが引き出し電極を介して電極パッド18,18と接続している。これらのモニタ電極513h,513hは、第1の実施形態と同様、リング状振動体11の一次振動の振幅及び共振周波数を検出して、図示しない公知のフィードバック制御回路に信号を送信する。その結果、リング状振動体11は、一定の振動が持続される。   The ring-shaped vibrating gyroscope 500 according to this embodiment includes two monitor electrodes 513h and 513h as shown in FIG. 11, and the monitor electrodes 513h and 513h are connected to the electrode pads 18 and 18 through the extraction electrodes. ing. Similar to the first embodiment, these monitor electrodes 513h and 513h detect the amplitude and resonance frequency of the primary vibration of the ring-shaped vibrating body 11, and transmit a signal to a known feedback control circuit (not shown). As a result, the ring-shaped vibrating body 11 maintains constant vibration.

図11に示すように、モニタ電極513h,513hは、必ずしも各々の駆動電極13a,13a,13aから(180/2)°、すなわち90°離れた角度に配置される必要はない。図11に示すモニタ電極513h,513hの配置であっても、本発明の主たる効果は奏される。ここで、本実施形態では、モニタ電極513h,513hが、一群の駆動電極13a,13a,13aのうち、正面視で点対称の位置に配置されている2つの駆動電極13a,13aから90°離れた角度を中心に、それぞれが時計回りに等角度ずつ離れた角度に配置されている。このため、第4の実施形態の変形例(1)と同様に、製造工程のバラつきが引き起こすモニタ電極513h,513hの位置ずれに伴う検出感度の不均一性の影響を低減することが可能となる。なお、モニタ電極513h,513hが、一群の駆動電極13a,13a,13aのうち、正面視で点対称の位置に配置されている2つの駆動電極13a,13aから90°離れた角度を中心に、それぞれが反時計回りに等角度ずつ離れた角度に配置されていても前述と同様の効果が奏される。   As shown in FIG. 11, the monitor electrodes 513h and 513h are not necessarily arranged at an angle of (180/2) °, that is, 90 ° from the drive electrodes 13a, 13a, and 13a. Even with the arrangement of the monitor electrodes 513h and 513h shown in FIG. 11, the main effect of the present invention is exhibited. Here, in the present embodiment, the monitor electrodes 513h and 513h are separated by 90 ° from the two drive electrodes 13a and 13a disposed at point-symmetric positions in the front view among the group of drive electrodes 13a, 13a and 13a. Centering on the angle, each is arranged at an angle separated by an equal angle clockwise. For this reason, similarly to the modification (1) of the fourth embodiment, it is possible to reduce the influence of the nonuniformity of the detection sensitivity due to the positional deviation of the monitor electrodes 513h and 513h caused by the variation in the manufacturing process. . The monitor electrodes 513h and 513h are centered on an angle of 90 ° away from the two drive electrodes 13a and 13a arranged at point-symmetric positions in the front view among the group of drive electrodes 13a, 13a and 13a. The same effect as described above can be obtained even if each of them is arranged at an angle separated by an equal angle counterclockwise.

<第6の実施形態>
図12は、本実施形態におけるもう1つのリング状振動ジャイロ600の中心的役割を果たす構造体の正面図である。本実施形態のリング状振動ジャイロ600は、第1の実施形態における第1の構成の上層金属膜50の配置、一部のレッグ部15,・・・,15上の引き出し電極14の配置、及び一部電極パッド18,・・・,18の配置を除き、第1の実施形態のリング状振動ジャイロ100と同一の構成を備える。また、その製造方法はフォトリソグラフィ技術により形成されたパターンを除いて第1の実施形態と同じである。さらに、本実施形態の振動モードは、第1の実施形態と同様、イン・プレーンのcos2θの振動モードである。従って、第1の実施形態と重複する説明は省略される。なお、図12でも、図面を見易くするため、便宜的に演算回路60が省略されている。
<Sixth Embodiment>
FIG. 12 is a front view of a structure that plays a central role in another ring-shaped vibrating gyroscope 600 according to this embodiment. The ring-shaped vibrating gyroscope 600 of the present embodiment includes an arrangement of the upper metal film 50 of the first configuration in the first embodiment, an arrangement of the extraction electrodes 14 on some leg portions 15,. Except for the arrangement of some electrode pads 18,..., 18, the configuration is the same as that of the ring-shaped vibrating gyroscope 100 of the first embodiment. The manufacturing method is the same as that of the first embodiment except for a pattern formed by a photolithography technique. Furthermore, the vibration mode of the present embodiment is an in-plane cos 2θ vibration mode, as in the first embodiment. Therefore, the description which overlaps with 1st Embodiment is abbreviate | omitted. In FIG. 12, the arithmetic circuit 60 is omitted for the sake of convenience in order to make the drawing easier to see.

本実施形態のリング状振動ジャイロ600は、図12に示すように2つのモニタ電極613h,623hを備えており、それぞれのモニタ電極613h,623hが引き出し電極を介して電極パッド18,18と接続している。これらのモニタ電極613h,623hは、第1の実施形態と同様、リング状振動体11の一次振動の振幅及び共振周波数を検出して、図示しない公知のフィードバック制御回路に信号を送信する。その結果、リング状振動体11は、一定の振動が持続される。   As shown in FIG. 12, the ring-shaped vibrating gyroscope 600 of this embodiment includes two monitor electrodes 613h and 623h, and the monitor electrodes 613h and 623h are connected to the electrode pads 18 and 18 through the extraction electrodes. ing. Similar to the first embodiment, these monitor electrodes 613h and 623h detect the amplitude and resonance frequency of the primary vibration of the ring-shaped vibrating body 11, and transmit signals to a known feedback control circuit (not shown). As a result, the ring-shaped vibrating body 11 maintains constant vibration.

図12に示すように、モニタ電極613h,623hは、必ずしも各々の駆動電極13a,13a,13aから(180/2)°、すなわち90°離れた角度に配置される必要はない。図12に示すモニタ電極613h,623hの配置であっても、本発明の主たる効果は奏される。ここで、本実施形態では、モニタ電極613h,623hが、一群の駆動電極13a,13a,13aのうち、正面視で点対称の位置に配置されている2つの駆動電極13a,13aから90°離れた角度を中心に、1つが反時計回りに、他方が時計回りに等角度ずつ離れた角度に配置されている。その結果、リング状振動体11の二次振動による逆位相の出力が相互に抑制し合うため、新たに発生する二次振動の影響を受けることなく、一次振動の大きさを一定に保つことが可能となる。   As shown in FIG. 12, the monitor electrodes 613h and 623h do not necessarily need to be arranged at an angle of (180/2) °, that is, 90 ° from the drive electrodes 13a, 13a, and 13a. Even with the arrangement of the monitor electrodes 613h and 623h shown in FIG. 12, the main effects of the present invention can be obtained. Here, in the present embodiment, the monitor electrodes 613h and 623h are separated by 90 ° from the two drive electrodes 13a and 13a arranged at point-symmetrical positions in the front view among the group of drive electrodes 13a, 13a and 13a. Centered on the other angle, one is arranged counterclockwise and the other is arranged at an angle separated by an equal angle clockwise. As a result, the output of the opposite phase due to the secondary vibration of the ring-shaped vibrating body 11 mutually suppresses, so that the magnitude of the primary vibration can be kept constant without being affected by the newly generated secondary vibration. It becomes possible.

<第7の実施形態>
図13Aは、本実施形態におけるもう1つのリング状振動ジャイロ700の中心的役割を果たす構造体の正面図である。本実施形態のリング状振動ジャイロ700は、第1の実施形態における第1の構成の上層金属膜50の配置、一部のレッグ部15,・・・,15上の引き出し電極14の配置、及び一部電極パッド18,・・・,18の配置を除き、第1の実施形態のリング状振動ジャイロ100と同一の構成を備える。また、その製造方法はフォトリソグラフィ技術により形成されたパターンを除いて第1の実施形態と同じである。さらに、本実施形態の振動モードは、第1の実施形態と同様、イン・プレーンのcos2θの振動モードである。従って、第1の実施形態と重複する説明は省略される。なお、図13Aでも、図面を見易くするため、便宜的に演算回路60が省略されている。
<Seventh Embodiment>
FIG. 13A is a front view of a structure that plays a central role in another ring-shaped vibrating gyroscope 700 according to this embodiment. The ring-shaped vibrating gyroscope 700 of the present embodiment includes an arrangement of the upper metal film 50 of the first configuration in the first embodiment, an arrangement of the extraction electrodes 14 on some leg portions 15,. Except for the arrangement of some of the electrode pads 18,... The manufacturing method is the same as that of the first embodiment except for a pattern formed by a photolithography technique. Furthermore, the vibration mode of the present embodiment is an in-plane cos 2θ vibration mode, as in the first embodiment. Therefore, the description which overlaps with 1st Embodiment is abbreviate | omitted. In FIG. 13A, the arithmetic circuit 60 is omitted for the sake of convenience in order to make the drawing easy to see.

本実施形態のリング状振動ジャイロ700は、図13Aに示すように2つのモニタ電極713h,713hを備えており、それぞれのモニタ電極713h,713hが引き出し電極を介して電極パッド18,18と接続している。これらのモニタ電極713h,713hは、第1の実施形態と同様、リング状振動体11の一次振動の振幅及び共振周波数を検出して、図示しない公知のフィードバック制御回路に信号を送信する。その結果、リング状振動体11は、一定の振動が持続される。   As shown in FIG. 13A, the ring-shaped vibrating gyroscope 700 of the present embodiment includes two monitor electrodes 713h and 713h, and the monitor electrodes 713h and 713h are connected to the electrode pads 18 and 18 via the extraction electrodes. ing. These monitor electrodes 713h and 713h detect the amplitude and resonance frequency of the primary vibration of the ring-shaped vibrating body 11 and transmit signals to a known feedback control circuit (not shown) as in the first embodiment. As a result, the ring-shaped vibrating body 11 maintains constant vibration.

本実施形態では、一方の713hは外周縁からリング状振動体11の外周縁の近傍に至るまでの領域に配置され、他方の713hはその内周縁からその内周縁の近傍に至るまでの領域に配置されている。図13Aに示すように、モニタ電極713h,713hは、必ずしも各々の駆動電極13a,13a,13aから(180/2)°、すなわち90°離れた角度に配置される必要はない。図13Aに示すモニタ電極713h,713hの配置であっても、本発明の主たる効果は奏される。ここで、本実施形態では、モニタ電極713h,713hが、一群の駆動電極13a,13a,13aのうち、正面視で点対称の位置に配置されている2つの駆動電極13a,13aから90°離れた角度を中心に、それぞれが反時計回りに等角度ずつ離れた角度に配置されている。このため、製造工程のバラつきが引き起こすモニタ電極413h,・・・,413hの位置ずれに伴う検出感度の不均一性の影響が低減される。なお、モニタ電極713h,713hが、各駆動電極13a,13a,13aから90°離れた角度を中心に、それぞれが時計回りに等角度ずつ離れた角度に配置されていても前述と同様の効果が奏される。   In this embodiment, one 713h is arranged in a region from the outer peripheral edge to the vicinity of the outer peripheral edge of the ring-shaped vibrating body 11, and the other 713h is in a region from the inner peripheral edge to the vicinity of the inner peripheral edge. Has been placed. As shown in FIG. 13A, the monitor electrodes 713h and 713h do not necessarily have to be arranged at an angle of (180/2) °, that is, 90 ° from the respective drive electrodes 13a, 13a, and 13a. Even with the arrangement of the monitor electrodes 713h and 713h shown in FIG. 13A, the main effect of the present invention is exhibited. Here, in the present embodiment, the monitor electrodes 713h and 713h are separated by 90 ° from the two drive electrodes 13a and 13a arranged at point-symmetric positions in the front view among the group of drive electrodes 13a, 13a and 13a. Centering on the angle, each is arranged at an angle separated by an equal angle counterclockwise. For this reason, the influence of the nonuniformity of the detection sensitivity accompanying the position shift of the monitor electrodes 413h,..., 413h caused by variations in the manufacturing process is reduced. Even if the monitor electrodes 713h and 713h are arranged at an angle of 90 ° from the drive electrodes 13a, 13a and 13a, respectively, and at an angle apart from each other in the clockwise direction, the same effect as described above can be obtained. Played.

<第7の実施形態の変形例>
図13Bは、本実施形態におけるもう1つのリング状振動ジャイロ750の中心的役割を果たす構造体の正面図である。本実施形態のリング状振動ジャイロ750は、第1の実施形態における第1の構成の上層金属膜50の配置、一部のレッグ部15,・・・,15上の引き出し電極14の配置、及び一部電極パッド18,・・・,18の配置を除き、第1の実施形態のリング状振動ジャイロ100と同一の構成を備える。また、その製造方法はフォトリソグラフィ技術により形成されたパターンを除いて第1の実施形態と同じである。さらに、本実施形態の振動モードは、第1の実施形態と同様、イン・プレーンのcos2θの振動モードである。従って、第1の実施形態と重複する説明は省略される。なお、図13Bでも、図面を見易くするため、便宜的に演算回路60が省略されている。
<Modification of the seventh embodiment>
FIG. 13B is a front view of a structure that plays a central role in another ring-shaped vibrating gyroscope 750 in the present embodiment. The ring-shaped vibrating gyroscope 750 of the present embodiment includes an arrangement of the upper metal film 50 of the first configuration in the first embodiment, an arrangement of the extraction electrodes 14 on some leg portions 15,. Except for the arrangement of some electrode pads 18,..., 18, the configuration is the same as that of the ring-shaped vibrating gyroscope 100 of the first embodiment. The manufacturing method is the same as that of the first embodiment except for a pattern formed by a photolithography technique. Furthermore, the vibration mode of the present embodiment is an in-plane cos 2θ vibration mode, as in the first embodiment. Therefore, the description which overlaps with 1st Embodiment is abbreviate | omitted. In FIG. 13B, the arithmetic circuit 60 is omitted for the sake of convenience in order to make the drawing easier to see.

本実施形態のリング状振動ジャイロ750は、図13Bに示すように2つのモニタ電極753h,753hを備えており、それぞれのモニタ電極753h,753hが引き出し電極を介して電極パッド18,18と接続している。これらのモニタ電極753h,753hは、第1の実施形態と同様、リング状振動体11の一次振動の振幅及び共振周波数を検出して、図示しない公知のフィードバック制御回路に信号を送信する。その結果、リング状振動体11は、一定の振動が持続される。   As shown in FIG. 13B, the ring-shaped vibrating gyroscope 750 of the present embodiment includes two monitor electrodes 753h and 753h, and the monitor electrodes 753h and 753h are connected to the electrode pads 18 and 18 via lead electrodes. ing. These monitor electrodes 753h and 753h detect the amplitude and resonance frequency of the primary vibration of the ring-shaped vibrating body 11 and transmit a signal to a known feedback control circuit (not shown), as in the first embodiment. As a result, the ring-shaped vibrating body 11 maintains constant vibration.

図13Bに示すように、モニタ電極753h,753hは、必ずしも各々の駆動電極13a,13a,13aから(180/2)°、すなわち90°離れた角度に配置される必要はない。図13Bに示すモニタ電極753h,753hの配置であっても、本発明の主たる効果は奏される。ここで、本実施形態では、モニタ電極753h,753hが、一群の駆動電極13a,13a,13aのうち、正面視で点対称の位置に配置されている2つの駆動電極13a,13aから90°離れた角度を中心に、リング状振動体11の外周側にある1つが反時計回りに、リング状振動体11の内周側にある他方が時計回りに等角度ずつ離れた角度に配置されている。その結果、このため、製造工程のバラつきが引き起こすモニタ電極753h,753hの位置ずれに伴う検出感度の不均一性の影響が低減される。   As shown in FIG. 13B, the monitor electrodes 753h and 753h do not necessarily have to be arranged at an angle of (180/2) °, that is, 90 ° from the respective drive electrodes 13a, 13a, and 13a. Even with the arrangement of the monitor electrodes 753h and 753h shown in FIG. 13B, the main effect of the present invention is exhibited. Here, in the present embodiment, the monitor electrodes 753h and 753h are separated by 90 ° from the two drive electrodes 13a and 13a arranged at point-symmetric positions in the front view among the group of drive electrodes 13a, 13a and 13a. Centering on this angle, one on the outer peripheral side of the ring-shaped vibrating body 11 is arranged counterclockwise, and the other on the inner peripheral side of the ring-shaped vibrating body 11 is arranged at an angle separated by equal angles clockwise. . As a result, for this reason, the influence of the nonuniformity of the detection sensitivity accompanying the position shift of the monitor electrodes 753h and 753h caused by the variation in the manufacturing process is reduced.

<第8の実施形態>
図14は、本実施形態におけるもう1つのリング状振動ジャイロ800の中心的役割を果たす構造体の正面図である。本実施形態のリング状振動ジャイロ800は、第1の実施形態におけるレッグ部15,・・・,15の配置及び第1の構成の上層金属膜50の配置を除き、第1の実施形態のリング状振動ジャイロ100と同一の構成を備える。また、その製造方法はフォトリソグラフィ技術により形成されたパターンを除いて第1の実施形態と同じである。さらに、本実施形態の振動モードは、第1の実施形態と同様、イン・プレーンのcos2θの振動モードである。従って、第1の実施形態と重複する説明は省略される。ところで、図14でも、図面を見易くするため、便宜的に演算回路60が省略されている。また、図面の便宜上、駆動電極13a,・・・,13aに接続する交流電源も省略されている。なお、便宜上、その他の図面でも交流電源が省略され得る。
<Eighth Embodiment>
FIG. 14 is a front view of a structure that plays a central role in another ring-shaped vibrating gyroscope 800 according to this embodiment. The ring-shaped vibrating gyroscope 800 of the present embodiment is the same as the ring of the first embodiment except for the arrangement of the leg portions 15,..., 15 and the arrangement of the upper metal film 50 of the first configuration in the first embodiment. The same configuration as that of the vibrating gyroscope 100 is provided. The manufacturing method is the same as that of the first embodiment except for a pattern formed by a photolithography technique. Furthermore, the vibration mode of the present embodiment is an in-plane cos 2θ vibration mode, as in the first embodiment. Therefore, the description which overlaps with 1st Embodiment is abbreviate | omitted. Incidentally, in FIG. 14, the arithmetic circuit 60 is omitted for the sake of convenience in order to make the drawing easy to see. Further, for convenience of drawing, an AC power source connected to the drive electrodes 13a,..., 13a is also omitted. For convenience, the AC power supply may be omitted in other drawings.

本実施形態のリング状振動ジャイロ800は、図14に示すように、各々の駆動電極13a,・・・,13a、各々の第1検出電極13s,・・・,13s、及び各々の第2検出電極13t,・・・,13tが、リング状振動体11の外周縁からその外周縁の近傍に至るまでの領域又はその内周縁からその内周縁の近傍に至るまでの領域に配置されている。   As shown in FIG. 14, the ring-shaped vibrating gyroscope 800 of the present embodiment has each drive electrode 13 a,..., 13 a, each first detection electrode 13 s,. The electrodes 13t,..., 13t are arranged in a region from the outer periphery of the ring-shaped vibrating body 11 to the vicinity of the outer periphery or a region from the inner periphery to the vicinity of the inner periphery.

ここで、本実施形態では、駆動電極13aが6つ形成されているため、一次振動の振幅の増大又は省電力化が達成される。例えば、cosNθの振動モードの一次振動が励起される場合に、本実施形態の一群の駆動電極13a,・・・,13aは、ある基準となる駆動電極13aの角度及びそこから円周方向に(360/N)°離れた角度のみに配置された一群の駆動電極に比べて、振幅の増大又は省電力化が達成される。つまり、例えば、前者は後者に対し、同じ電圧を印加した場合であっても大きな振幅が得られることになるため、振動ジャイロの検出感度が向上する。他の見方をすれば、後者と同じ大きさの一次振動の振幅を得るための前者の必要な電力は抑制され得る。   Here, in the present embodiment, since six drive electrodes 13a are formed, an increase in the amplitude of primary vibration or power saving is achieved. For example, when the primary vibration of the vibration mode of cosNθ is excited, the group of drive electrodes 13a,..., 13a in the present embodiment has an angle of the drive electrode 13a serving as a reference and a circumferential direction ( As compared with a group of drive electrodes arranged only at an angle of 360 / N) °, an increase in amplitude or power saving is achieved. That is, for example, since the former can obtain a large amplitude even when the same voltage is applied to the latter, the detection sensitivity of the vibration gyro is improved. From another viewpoint, the former electric power required to obtain the amplitude of the primary vibration having the same magnitude as the latter can be suppressed.

また、各々のモニタ電極13h,13hは、リング状振動体11の内周縁からその内周縁の近傍に至るまでの領域に配置されている。なお、本実施形態では、モニタ電極13h,13hの配置されている角度と同じ角度の2つの駆動電極13a,13aの位相と、各モニタ電極13hから90°離れた角度の4つの駆動電極のうち、リング状振動体11の内周縁からその内周縁の近傍に至るまでの領域の2つの駆動電極13a,13aの位相とは同じである。他方、その他の2つの駆動電極13a,13aの位相は、前述の4つの駆動電極13a,・・・,13aの位相と逆になる。また、リング状振動体11の外周縁からその外周縁の近傍に至るまでの領域内に配置される第1検出電極13s,13sが検出する位相は、その内周縁からその内周縁の近傍に至るまでの領域の第1検出電極13s,13sが検出する位相と同じになる。また、リング状振動体11の外周縁からその外周縁の近傍に至るまでの領域内に配置される第2検出電極13t,13tが検出する位相は、その内周縁からその内周縁の近傍に至るまでの領域の第2検出電極13t,13tが検出する位相と同じになる。但し、各第1検出電極13sの位相は、各第2検出電極13tの位相に対して逆となる。   Each of the monitor electrodes 13h and 13h is disposed in a region from the inner peripheral edge of the ring-shaped vibrating body 11 to the vicinity of the inner peripheral edge. In the present embodiment, the phase of the two drive electrodes 13a and 13a having the same angle as the angle at which the monitor electrodes 13h and 13h are arranged, and the four drive electrodes having an angle of 90 ° from each monitor electrode 13h The phases of the two drive electrodes 13a and 13a in the region from the inner peripheral edge of the ring-shaped vibrating body 11 to the vicinity of the inner peripheral edge are the same. On the other hand, the phases of the other two drive electrodes 13a, 13a are opposite to the phases of the four drive electrodes 13a,. The phase detected by the first detection electrodes 13s and 13s arranged in the region from the outer peripheral edge of the ring-shaped vibrating body 11 to the vicinity of the outer peripheral edge extends from the inner peripheral edge to the vicinity of the inner peripheral edge. It becomes the same as the phase which the 1st detection electrodes 13s and 13s of the area | region until are detected. The phase detected by the second detection electrodes 13t and 13t arranged in the region from the outer peripheral edge of the ring-shaped vibrating body 11 to the vicinity of the outer peripheral edge extends from the inner peripheral edge to the vicinity of the inner peripheral edge. This is the same as the phase detected by the second detection electrodes 13t and 13t in the area up to. However, the phase of each first detection electrode 13s is opposite to the phase of each second detection electrode 13t.

本実施形態のように、各種の電極が、リング状振動体11の外周縁からその外周縁の近傍に至るまでの領域に配置されると共に、その内周縁からその内周縁の近傍に至るまでの領域に配置された場合であっても、本発明の効果と同様の効果が奏される。特に、リング状振動体11の外周縁からその外周縁の近傍に至るまでの領域に配置されると共に、その内周縁からその内周縁の近傍に至るまでの領域に配置された場合、各種の電極の配置が多少複雑化するが、リング状振動体11の駆動能力や二次振動の検出能力が大幅に向上するため、本実施形態のリング状振動ジャイロ800も好ましい一態様である。   As in this embodiment, various electrodes are arranged in a region from the outer peripheral edge of the ring-shaped vibrating body 11 to the vicinity of the outer peripheral edge, and from the inner peripheral edge to the vicinity of the inner peripheral edge. Even in the case of being arranged in the region, the same effect as the effect of the present invention is exhibited. In particular, when the electrode is disposed in a region from the outer peripheral edge of the ring-shaped vibrating body 11 to the vicinity of the outer peripheral edge and disposed in a region from the inner peripheral edge to the vicinity of the inner peripheral edge, various electrodes are used. However, the ring-shaped vibrating gyroscope 800 of the present embodiment is also a preferable aspect because the driving capability of the ring-shaped vibrating body 11 and the detection capability of secondary vibration are greatly improved.

また、本実施形態のリング状振動ジャイロ800のモニタ電極13h,13hの一部又は全部の配置を、第4乃至第8の実施形態のように配置した場合であっても、第4乃至第8の実施形態の効果と同様の効果が奏される。   In addition, even if the arrangement of part or all of the monitor electrodes 13h and 13h of the ring-shaped vibrating gyroscope 800 of the present embodiment is arranged as in the fourth to eighth embodiments, the fourth to eighth embodiments. The same effect as that of the embodiment is achieved.

<第9の実施形態>
図15Aは、本実施形態におけるもう1つのリング状振動ジャイロ900の中心的役割を果たす構造体の正面図である。また、図15Bは、図15AのD−D断面図である。本実施形態のリング状振動ジャイロ900は、第1の実施形態における第1の構成の上層金属膜50の配置及び電極パッド用固定端部17,・・・,17を除き、第1の実施形態のリング状振動ジャイロ100と実質的に同一の構成を備える。また、その製造方法はフォトリソグラフィ技術により形成された各種パターンを除いて第1の実施形態と同じである。他方、本実施形態の振動モードは、第1の実施形態とは異なり、イン・プレーンのcos3θの振動モードでリング状振動ジャイロ100の一次振動が励起される。従って、第1の実施形態と重複する説明は省略される。なお、図15Aでは、図面を見易くするため、便宜的に演算回路が省略されている。また、説明の便宜上、図15Aには、X軸及びY軸が表記されている。加えて、本実施形態では、他の実施形態の図面内に記載される斜線及びVの文字が省略されている。
<Ninth Embodiment>
FIG. 15A is a front view of a structure that plays a central role in another ring-shaped vibrating gyroscope 900 according to this embodiment. FIG. 15B is a sectional view taken along the line DD of FIG. 15A. The ring-shaped vibrating gyroscope 900 of the present embodiment is the same as that of the first embodiment except for the arrangement of the upper metal film 50 and the electrode pad fixed ends 17,. The ring-shaped vibrating gyroscope 100 has substantially the same configuration. The manufacturing method is the same as that in the first embodiment except for various patterns formed by photolithography. On the other hand, unlike the first embodiment, the vibration mode of the present embodiment excites the primary vibration of the ring-shaped vibration gyro 100 in the in-plane cos 3θ vibration mode. Therefore, the description which overlaps with 1st Embodiment is abbreviate | omitted. In FIG. 15A, an arithmetic circuit is omitted for the sake of convenience in order to make the drawing easy to see. For convenience of explanation, FIG. 15A shows the X axis and the Y axis. In addition, in the present embodiment, the hatched and V letters described in the drawings of the other embodiments are omitted.

図15Aに示すとおり、本実施形態のリング状振動ジャイロ900の各上層金属膜50は、中央線よりも外側に形成されている。   As shown in FIG. 15A, each upper metal film 50 of the ring-shaped vibrating gyroscope 900 of the present embodiment is formed outside the center line.

ところで、本実施形態の一次振動の振動モードは、図16Aに示すイン・プレーンのcos3θの振動モードである。また、本実施形態の二次振動の振動モードとは、図16Bに示すcos3θのイン・プレーンの振動モードである。従って、複数の電極13a〜13eの内訳は、次のとおりである。まず、互いに円周方向に180°離れた角度に配置された4つの駆動電極13a,・・・,13aが配置される。また、前述の4つの駆動電極13a,・・・,13aの内の1つの駆動電極13a(例えば、図15Aにおいて時計の12時方向の駆動電極13a)を基準電極とした場合に、その基準電極から円周方向であって時計回りに120°及び300°離れた角度にモニタ電極13h,13hが配置される。また、第1検出電極13s,13s,13sは、その基準電極から円周方向であって時計回りに30°、150°、及び270°離れた角度に配置される。加えて、第2検出電極13t,13t,13tは、その基準電極から円周方向であって時計回りに90°、210°、及び330°離れた角度に配置される。   By the way, the vibration mode of the primary vibration of the present embodiment is the in-plane cos 3θ vibration mode shown in FIG. 16A. Further, the vibration mode of the secondary vibration of the present embodiment is a cos 3θ in-plane vibration mode shown in FIG. 16B. Therefore, the breakdown of the plurality of electrodes 13a to 13e is as follows. First, four drive electrodes 13a,..., 13a arranged at an angle of 180 ° in the circumferential direction are arranged. In addition, when one of the four drive electrodes 13a,..., 13a is used as a reference electrode (for example, the drive electrode 13a in the 12 o'clock direction in FIG. 15A), the reference electrode is used. The monitor electrodes 13h and 13h are arranged at angles of 120 ° and 300 ° clockwise in the circumferential direction from. The first detection electrodes 13s, 13s, and 13s are arranged at angles that are 30 °, 150 °, and 270 ° clockwise from the reference electrode in the circumferential direction. In addition, the second detection electrodes 13t, 13t, and 13t are disposed at angles that are 90 °, 210 °, and 330 ° clockwise from the reference electrode in the circumferential direction.

ここで、本実施形態では、駆動電極13aが4つ形成されているため、一次振動の振幅の増大又は省電力化が達成される。一般的な表現を用いれば、cosNθの振動モードの一次振動が励起される場合に、本実施形態の一群の駆動電極13a,・・・,13aは、ある基準となる駆動電極13aの角度及びそこから円周方向に(360/N)°離れた角度のみに配置された一群の駆動電極に比べて、振幅の増大又は省電力化が達成される。   Here, in this embodiment, since four drive electrodes 13a are formed, an increase in the amplitude of primary vibration or power saving is achieved. In general terms, when the primary vibration of the vibration mode of cosNθ is excited, the group of drive electrodes 13a,... As compared with a group of drive electrodes arranged only at an angle of (360 / N) ° in the circumferential direction, an increase in amplitude or power saving is achieved.

なお、本実施形態では、図15Aに示すように、各種の電極の幾つかについて、電気信号の偏りを解消するために、それぞれの両端部から引き出し電極14,14が形成されている。なお、各種の電極の片側のみから引き出し電極14が形成されている場合であっても、振動ジャイロとしての機能を失うことはない。   In this embodiment, as shown in FIG. 15A, lead electrodes 14 and 14 are formed from both ends of some of the various electrodes in order to eliminate the bias of the electric signal. Even if the extraction electrode 14 is formed only from one side of various electrodes, the function as a vibrating gyroscope is not lost.

また、本実施形態の第3の構成は、上述のレッグ部15,・・・,15に連結しているシリコン基板10から形成される支柱19である。本実施形態では、この支柱19が第1の実施形態における電極パッド用固定端部17の機能を兼ねている。また、支柱19の上面には、グラウンド電極である固定電位電極16を除き、レッグ部15,・・・,15上のそれらと連続する上述のシリコン酸化膜20、下層金属膜30、及び圧電体膜40が形成されている。ここで、シリコン酸化膜20上に形成された下層金属膜30が固定電位電極16の役割を担っている。また、支柱19の上方に形成されている圧電体膜40の上面には、レッグ部15,・・・,15上のそれと連続する前述の引き出し電極14,・・・,14及び電極パッド18,・・・,18が形成されている。   Moreover, the 3rd structure of this embodiment is the support | pillar 19 formed from the silicon substrate 10 connected with the above-mentioned leg part 15, ..., 15. In this embodiment, this support | pillar 19 has a function of the fixed end part 17 for electrode pads in 1st Embodiment. Further, on the upper surface of the support column 19, the above-described silicon oxide film 20, the lower metal film 30, and the piezoelectric body that are continuous with those on the leg portions 15,..., 15 except for the fixed potential electrode 16 that is a ground electrode. A film 40 is formed. Here, the lower metal film 30 formed on the silicon oxide film 20 serves as the fixed potential electrode 16. Further, on the upper surface of the piezoelectric film 40 formed above the support column 19, the above-described lead electrodes 14,..., 14 and the electrode pads 18 that are continuous with those on the leg portions 15,. ..., 18 are formed.

次に、リング状振動ジャイロ900が備える各電極の作用について説明する。上述の通り、本実施形態はイン・プレーンのcos3θの振動モードの一次振動が励起される。なお、固定電位電極16が接地されるため、固定電位電極16と連続して形成されている下層電極膜30は一律に0Vになっている。   Next, the operation of each electrode provided in the ring-shaped vibrating gyroscope 900 will be described. As described above, in this embodiment, the primary vibration of the in-plane cos 3θ vibration mode is excited. Since the fixed potential electrode 16 is grounded, the lower electrode film 30 formed continuously with the fixed potential electrode 16 is uniformly at 0V.

最初に、4つの駆動電極13a,・・・,13aに1VP−0の交流電圧が印加される。その結果、圧電体膜40が伸縮して一次振動が励起される。但し、図15Aにおける時計の12時方向の駆動電極13aを基準電極とした場合に、その基準電極とその基準電極から時計回りの円周方向であって240°離れた角度に配置される1つの駆動電極13aに印加される電圧の位相は、その他の2つの駆動電極13a,13aに印加される電圧の位相と逆である。ここで、本実施形態では上層金属膜50がリング状振動体11の上面における中央線よりも外側に形成されているため、リング状振動体11の側面に形成されることなく圧電体膜40の伸縮運動をリング状振動体11の一次振動に変換することが可能となる。 First, an AC voltage of 1 V P-0 is applied to the four drive electrodes 13a,. As a result, the piezoelectric film 40 expands and contracts to excite primary vibration. However, when the driving electrode 13a in the 12 o'clock direction of the timepiece of FIG. 15A is used as a reference electrode, the reference electrode and one reference electrode arranged at an angle of 240 ° in the clockwise circumferential direction from the reference electrode. The phase of the voltage applied to the drive electrode 13a is opposite to the phase of the voltage applied to the other two drive electrodes 13a, 13a. Here, in this embodiment, since the upper metal film 50 is formed outside the center line on the upper surface of the ring-shaped vibrating body 11, the piezoelectric film 40 is not formed on the side surface of the ring-shaped vibrating body 11. The expansion and contraction motion can be converted into the primary vibration of the ring-shaped vibrating body 11.

次に、図15Aに示す正面視で点対称の位置に配置された2つのモニタ電極13h,13hが、上述の一次振動の振幅及び共振周波数を検出して、図示しない公知のフィードバック制御回路に信号を送信する。本実施形態のフィードバック制御回路は、駆動電極13a,・・・,13aに印加される交流電圧の周波数とリング状振動体11が持つ固有周波数が一致するように制御するとともに、リング状振動体11の振幅がある一定の値となるようにモニタ電極13h,13hの信号を用いて制御している。その結果、リング状振動体11は、一定の振動が持続される。   Next, the two monitor electrodes 13h and 13h arranged at point-symmetrical positions in front view shown in FIG. 15A detect the amplitude and resonance frequency of the primary vibration described above, and send signals to a known feedback control circuit (not shown). Send. The feedback control circuit of the present embodiment controls the frequency of the alternating voltage applied to the drive electrodes 13a,..., 13a and the natural frequency of the ring-shaped vibrating body 11 to coincide with each other. Is controlled using the signals of the monitor electrodes 13h and 13h so that the amplitude of becomes a certain value. As a result, the ring-shaped vibrating body 11 maintains constant vibration.

ここで、リング状振動ジャイロ900に対し、リング状振動ジャイロ900の垂直軸(紙面、すなわちX−Y平面に垂直な方向)の回りで角速度が加わると、イン・プレーンのcos3θの振動モードである本実施形態では、コリオリ力により、図16Aに示す一次振動の振動軸に対して両側に30°傾いた新たな振動軸を有する図16Bに示す二次振動が生じる。   Here, when an angular velocity is applied to the ring-shaped vibrating gyroscope 900 around the vertical axis of the ring-shaped vibrating gyroscope 900 (paper surface, that is, a direction perpendicular to the XY plane), the vibration mode is in-plane cos 3θ. In the present embodiment, the Coriolis force generates the secondary vibration shown in FIG. 16B having a new vibration axis inclined at 30 ° on both sides with respect to the vibration axis of the primary vibration shown in FIG. 16A.

この二次振動が、3つの第1検出電極13s,13s,13sと3つの第2検出電極13t,13t,13tによって検出される。本実施形態でも、第1の実施形態と同様、公知の差分回路である演算回路において、各検出電極13s,13tの電気信号の差が算出される。その結果、検出信号はいずれか一方の検出電極の場合と比較して約2倍の検出能力を備えることになる。   This secondary vibration is detected by the three first detection electrodes 13s, 13s, 13s and the three second detection electrodes 13t, 13t, 13t. Also in the present embodiment, as in the first embodiment, the difference between the electrical signals of the detection electrodes 13s and 13t is calculated in an arithmetic circuit that is a known difference circuit. As a result, the detection signal has about twice the detection capability as compared with the case of either one of the detection electrodes.

上述の通り、本実施形態のリング状振動ジャイロ900は、第1検出電極13s及び第2検出電極13tを備えることにより、cos3θの振動モードであっても、二次振動の検出能力が高められるとともに、バウンスモードやロッキングモードの振動を励起する外部衝撃に対する耐衝撃性も高められる。なお、ここで、ロッキングモードの振動を励起する外乱への耐衝撃性について、本実施形態及び上述の各実施形態を含むより一般的な表現が可能となる。すなわち、cosNθの振動モードの一次振動が励起される場合に、第1検出電極13s第2検出電極13tが(360/N)°ごとに回転対称を持つ位置に配置されることが、ロッキングモードの振動を励起する外乱への耐衝撃性を向上させることになる。   As described above, the ring-shaped vibrating gyroscope 900 of the present embodiment includes the first detection electrode 13s and the second detection electrode 13t, so that the detection capability of the secondary vibration is enhanced even in the vibration mode of cos3θ. In addition, the impact resistance against external shocks that excite vibrations in the bounce mode and the rocking mode is also improved. It should be noted that here, a more general expression including the present embodiment and the above-described embodiments is possible with respect to the impact resistance against the disturbance that excites the rocking mode vibration. That is, when the primary vibration of the vibration mode of cosNθ is excited, the first detection electrode 13s and the second detection electrode 13t are arranged at positions having rotational symmetry every (360 / N) °. This will improve the shock resistance to disturbances that excite vibration.

また、一群の駆動電極13a,・・・,13aの幾つかが、本実施形態のモニタ電極13h,13hと置き換えられても振動ジャイロとしての機能を失うことはない。むしろ、本実施形態は、モニタ電極が配置されている角度ないし場所を駆動電極に置き換えられるという自由度を備えている。従って、一次振動の振幅の更なる増大、又は更なる省電力化を図りたい場合は、本実施形態のモニタ電極13h,13hの1つを駆動電極に置き換え得る。換言すれば、モニタ電極は最低1つ配置されればよい。   Further, even if some of the group of drive electrodes 13a,..., 13a are replaced with the monitor electrodes 13h and 13h of the present embodiment, the function as a vibration gyro is not lost. Rather, the present embodiment has a degree of freedom that the angle or place where the monitor electrode is disposed can be replaced with the drive electrode. Therefore, when it is desired to further increase the amplitude of the primary vibration or to further reduce power consumption, one of the monitor electrodes 13h and 13h of the present embodiment can be replaced with a drive electrode. In other words, it is sufficient that at least one monitor electrode is disposed.

さらに、本実施形態のリング状振動ジャイロ900のモニタ電極13h,13hの一部又は全部の配置を、第4乃至第8の実施形態のように配置した場合であっても、第4乃至第8の実施形態の効果と同様の効果が奏される。   Furthermore, even if the arrangement of part or all of the monitor electrodes 13h and 13h of the ring-shaped vibrating gyroscope 900 of this embodiment is arranged as in the fourth to eighth embodiments, the fourth to eighth The same effect as that of the embodiment is achieved.

<第10の実施形態>
図17は、本実施形態におけるもう1つのリング状振動ジャイロ920の中心的役割を果たす構造体の正面図である。本実施形態のリング状振動ジャイロ920は、第8の実施形態におけるレッグ部15,・・・,15の配置及び第1の構成の上層金属膜50の配置を除き、第1の実施形態のリング状振動ジャイロ100と同一の構成を備える。また、その製造方法はフォトリソグラフィ技術により形成されたパターンを除いて第1の実施形態と同じである。さらに、本実施形態の振動モードは、第1の実施形態と同様、イン・プレーンのcos2θの振動モードである。従って、第1の実施形態と重複する説明は省略される。ところで、図17でも、図面を見易くするため、便宜的に演算回路60が省略されている。
<Tenth Embodiment>
FIG. 17 is a front view of a structure that plays a central role in another ring-shaped vibrating gyroscope 920 in the present embodiment. The ring-shaped vibrating gyroscope 920 of the present embodiment is the same as the ring of the first embodiment except for the arrangement of the leg portions 15,..., 15 and the arrangement of the upper metal film 50 of the first configuration in the eighth embodiment. The same configuration as that of the vibrating gyroscope 100 is provided. The manufacturing method is the same as that of the first embodiment except for a pattern formed by a photolithography technique. Furthermore, the vibration mode of the present embodiment is an in-plane cos 2θ vibration mode, as in the first embodiment. Therefore, the description which overlaps with 1st Embodiment is abbreviate | omitted. In FIG. 17, the arithmetic circuit 60 is omitted for the sake of convenience in order to make the drawing easy to see.

ところで、本実施形態では、イン・プレーンのcos2θの振動モードでリング状振動ジャイロ100の一次振動が励起される。従って、前述の複数の電極13a,13t,13h,13jの内訳は、以下の(a)乃至(d)のとおりである。なお、本実施形態では、リング状振動ジャイロ920に角速度が与えられたときに発生する二次振動を検出する検出電極は1種類のみである。しかし、これまでの実施形態の記載を踏襲するため、この検出電極を第2検出電極と呼ぶ。
(a)円周方向に90°離れた角度に配置された3つの駆動電極13a,13a,13a
(b)駆動電極13a,13a,13aの1つから円周方向であって90°離れた角度に配置された1つのモニタ電極13h
(c)リング状振動ジャイロ920に角速度が与えられたときに発生する二次振動を検出する、第2検出電極13t,13t
(d)前述の第2検出電極からの電圧信号に基づいて二次振動を抑制する抑制電極13j,13j
By the way, in this embodiment, the primary vibration of the ring-shaped vibration gyro 100 is excited in the in-plane cos 2θ vibration mode. Accordingly, the breakdown of the plurality of electrodes 13a, 13t, 13h, and 13j is as follows (a) to (d). In the present embodiment, there is only one type of detection electrode that detects secondary vibration that occurs when an angular velocity is applied to the ring-shaped vibration gyro 920. However, in order to follow the description of the embodiments so far, this detection electrode is referred to as a second detection electrode.
(A) Three drive electrodes 13a, 13a, 13a arranged at an angle of 90 ° in the circumferential direction
(B) One monitor electrode 13h arranged at an angle of 90 ° in the circumferential direction from one of the drive electrodes 13a, 13a, 13a
(C) Second detection electrodes 13t and 13t for detecting secondary vibration generated when an angular velocity is applied to the ring-shaped vibration gyro 920.
(D) Suppression electrodes 13j and 13j for suppressing secondary vibration based on the voltage signal from the second detection electrode.

本実施形態では、第2検出電極13t,13tは、一群の駆動電極13a,13a,13aのうち、正面視で点対称の位置に配置されている2つの駆動電極13a,13aから円周方向であって反時計回りに45°離れた角度に配置される。また、抑制電極13j,13jは、第2検出電極13t,13tから円周方向であって90°離れた角度、換言すれば、一群の駆動電極13a,13a,13aのうち、正面視で点対称の位置に配置されている2つの駆動電極13a,13aから円周方向であって時計回りに45°離れた角度に配置される。更に、別の言葉で表現すれば、第2検出電極13t,13t及び抑制電極13j,13jは、駆動電極13a,13a,13aによって生じる一次振動の振動軸に対して45°傾いた、リング状振動体11に角速度が与えられたときに発生する二次振動の振動軸上に配置されている。   In the present embodiment, the second detection electrodes 13t and 13t are arranged in a circumferential direction from two drive electrodes 13a and 13a arranged at point-symmetrical positions in the front view among the group of drive electrodes 13a, 13a and 13a. Therefore, they are arranged at an angle of 45 ° counterclockwise. Further, the suppression electrodes 13j and 13j are circumferentially spaced from the second detection electrodes 13t and 13t by 90 °, in other words, of the group of drive electrodes 13a, 13a, and 13a, point-symmetric in front view. The two drive electrodes 13a and 13a arranged at the position are arranged at an angle of 45 ° in the circumferential direction and clockwise. In other words, the second detection electrodes 13t and 13t and the suppression electrodes 13j and 13j are ring-shaped vibrations inclined by 45 ° with respect to the vibration axis of the primary vibration generated by the drive electrodes 13a, 13a, and 13a. It is arranged on the vibration axis of the secondary vibration generated when the body 11 is given an angular velocity.

次に、リング状振動ジャイロ920が備える各電極の作用について説明する。上述の通り、本実施形態はイン・プレーンのcos2θの振動モードの一次振動が励起される。なお、固定電位電極16が接地されるため、固定電位電極16と連続して形成されている下層電極膜30は一律に0Vになっている。   Next, the operation of each electrode provided in the ring-shaped vibrating gyroscope 920 will be described. As described above, in the present embodiment, the primary vibration of the in-plane cos 2θ vibration mode is excited. Since the fixed potential electrode 16 is grounded, the lower electrode film 30 formed continuously with the fixed potential electrode 16 is uniformly at 0V.

最初に、図17に示すように、3つの駆動電極13a,13a,13aに1VP−0の交流電圧が印加される。但し、図17において点対称の位置に配置される2つの駆動電極13a,13aに印加される電圧の位相と、他の1つの駆動電極13aとに印加される電圧の位相とは互いに逆である。その結果、圧電体膜40が伸縮して一次振動が励起される。ここで、本実施形態では上層金属膜50がリング状振動体11の上面における中央線よりも外側に形成されているため、リング状振動体11の側面に形成されることなく圧電体膜40の伸縮運動をリング状振動体11の一次振動に変換することが可能となる。 First, as shown in FIG. 17, an AC voltage of 1 V P-0 is applied to the three drive electrodes 13a, 13a, 13a. However, the phase of the voltage applied to the two drive electrodes 13a, 13a arranged at point-symmetric positions in FIG. 17 is opposite to the phase of the voltage applied to the other one drive electrode 13a. . As a result, the piezoelectric film 40 expands and contracts to excite primary vibration. Here, in this embodiment, since the upper metal film 50 is formed outside the center line on the upper surface of the ring-shaped vibrating body 11, the piezoelectric film 40 is not formed on the side surface of the ring-shaped vibrating body 11. The expansion and contraction motion can be converted into the primary vibration of the ring-shaped vibrating body 11.

次に、図17に示すモニタ電極13hが、上述の一次振動の振幅及び共振周波数を検出して、図示しない公知のフィードバック制御回路に信号を送信する。このフィードバック制御回路は、駆動電極13a,13a,13aに印加される交流電圧の周波数とリング状振動体11が持つ固有周波数が一致するように制御するとともに、リング状振動体11の振幅がある一定の値となるようにモニタ電極13hの信号を用いて制御している。その結果、リング状振動体11は、一定の振動が持続される。   Next, the monitor electrode 13h shown in FIG. 17 detects the amplitude and resonance frequency of the primary vibration described above, and transmits a signal to a known feedback control circuit (not shown). This feedback control circuit controls the frequency of the alternating voltage applied to the drive electrodes 13a, 13a, and 13a to be equal to the natural frequency of the ring-shaped vibrating body 11, and the amplitude of the ring-shaped vibrating body 11 is constant. Is controlled using the signal of the monitor electrode 13h. As a result, the ring-shaped vibrating body 11 maintains constant vibration.

上述の一次振動が励起された後、図17に示すリング状振動ジャイロ920の垂直軸の回りで角速度が加わると、cos2θの振動モードである本実施形態では、コリオリ力により一次振動の振動軸に対して両側に45°傾いた新たな振動軸を有する二次振動が生じる。   When an angular velocity is applied around the vertical axis of the ring-shaped vibrating gyroscope 920 shown in FIG. 17 after the above-described primary vibration is excited, in the present embodiment, which is a cos 2θ vibration mode, the vibration axis of the primary vibration is caused by the Coriolis force. On the other hand, a secondary vibration having a new vibration axis inclined at 45 ° on both sides is generated.

この二次振動が2つの第2検出電極13t,13tによって検出される。ここで、本実施形態のリング状振動ジャイロ920は、これらの第2検出電極13t,13tによって検出された二次振動に関する電圧信号を打ち消すために、換言すればそれらの電圧信号の値をゼロにするために、抑制電極13j,13jに対して特定の電圧を与えるように指示又は制御するフィードバック制御回路61,62を備えている。なお、この特定の電圧が、振動ジャイロとしての結果出力として用いられる。   This secondary vibration is detected by the two second detection electrodes 13t and 13t. Here, the ring-shaped vibration gyro 920 of the present embodiment cancels the voltage signal related to the secondary vibration detected by the second detection electrodes 13t and 13t, in other words, sets the value of the voltage signal to zero. In order to do so, feedback control circuits 61 and 62 for instructing or controlling the suppression electrodes 13j and 13j to apply a specific voltage are provided. This specific voltage is used as a result output as a vibrating gyroscope.

前述のとおり、第2検出電極13t,13tからの電圧信号に基づいて二次振動を抑制する抑制電極13j,13jを備えることにより、リング状振動ジャイロ920は、そのリング状振動体11の二次振動を殆ど振動させることなく、振動ジャイロとしての性能を発揮することができる。なお、本実施形態のリング状振動ジャイロ920は、抑制電極13j,13j及びフィードバック制御回路61,62が設けられていない振動ジャイロと比べて、非常にノイズ性能に優れている。具体的には、本実施形態のリング状振動ジャイロ920は、本願出願人が以前に提案したPCT/JP2008/071372に記載された振動ジャイロの一例(第1の実施形態の振動ジャイロ)と比較して、特に、低周波領域のノイズの大きさが半分以下となる。従って、応答性を犠牲にすることなく、S/N比が飛躍的に高められる。なお、上述のフィードバック制御回路61,62は、公知のフィードバック制御回路が適用できる。   As described above, by providing the suppression electrodes 13j and 13j that suppress the secondary vibration based on the voltage signals from the second detection electrodes 13t and 13t, the ring-shaped vibration gyro 920 can cause the secondary vibration of the ring-shaped vibration body 11 to be secondary. The performance as a vibration gyro can be exhibited with almost no vibration. Note that the ring-shaped vibration gyro 920 of the present embodiment is extremely excellent in noise performance as compared with the vibration gyro in which the suppression electrodes 13j and 13j and the feedback control circuits 61 and 62 are not provided. Specifically, the ring-shaped vibration gyro 920 of the present embodiment is compared with an example of the vibration gyro described in PCT / JP2008 / 071372 previously proposed by the applicant of the present application (vibration gyro of the first embodiment). In particular, the magnitude of noise in the low frequency region is less than half. Therefore, the S / N ratio can be dramatically increased without sacrificing responsiveness. A known feedback control circuit can be applied to the feedback control circuits 61 and 62 described above.

他方、本実施形態においてロッキングモードを励起する振動を伴う外乱が発生した場合、例えば図17に示すとおり、第2検出電極13t,13tは、それぞれ円周方向に180°離れた角度(換言すれば、正面視で点対称の位置)に配置されている。従って、各々の第2検出電極13t,13tに連結するレッグ部上の圧電体膜40の伸縮は、仮に発生したとしても逆になる。その結果、各第2検出電極13tの電気信号の正負が逆になる。従って、それらの電気信号は互いに相殺し合うことになるため、実質的に、ロッキングモードの振動によるリング状振動ジャイロ920の動作への悪影響はなくなる。   On the other hand, when a disturbance with vibration that excites the rocking mode occurs in the present embodiment, for example, as shown in FIG. 17, the second detection electrodes 13t and 13t are each 180 degrees apart in the circumferential direction (in other words, , A point-symmetrical position in front view). Therefore, the expansion and contraction of the piezoelectric film 40 on the leg portion connected to each of the second detection electrodes 13t and 13t is reversed even if it occurs. As a result, the sign of the electrical signal of each second detection electrode 13t is reversed. Therefore, since these electric signals cancel each other, there is substantially no adverse effect on the operation of the ring-shaped vibration gyro 920 due to the vibration in the rocking mode.

上述の通り、本実施形態のリング状振動ジャイロ920は、2つの第2検出電極13t,13t及び2つの抑制電極13j,13jを備えることにより、二次振動の検出能力が高められるとともに、ロッキングモードの振動を励起する外部衝撃に対する耐衝撃性も高められる。   As described above, the ring-shaped vibration gyro 920 of the present embodiment includes the two second detection electrodes 13t and 13t and the two suppression electrodes 13j and 13j, thereby increasing the detection capability of the secondary vibration and the rocking mode. The impact resistance against external impacts that excite the vibrations is enhanced.

<第11の実施形態>
図18は、本実施形態におけるもう1つのリング状振動ジャイロ940の中心的役割を果たす構造体の正面図である。本実施形態のリング状振動ジャイロ940は、第8の実施形態における第1の構成の上層金属膜50の配置を除き、第8の実施形態のリング状振動ジャイロ800と同一の構成を備える。また、その製造方法はフォトリソグラフィ技術により形成されたパターンを除いて第1の実施形態と同じである。さらに、本実施形態の振動モードは、第1の実施形態と同様、イン・プレーンのcos2θの振動モードである。従って、第1の実施形態と重複する説明は省略される。ところで、図18でも、図面を見易くするため、便宜的に演算回路60が省略されている。また、図面の便宜上、駆動電極13a,・・・,13aに接続する交流電源及び第10の実施形態の図17に描かれているフィードバック制御回路も省略されている。
<Eleventh embodiment>
FIG. 18 is a front view of a structure that plays a central role in another ring-shaped vibrating gyroscope 940 in the present embodiment. The ring-shaped vibrating gyroscope 940 of the present embodiment has the same configuration as the ring-shaped vibrating gyroscope 800 of the eighth embodiment except for the arrangement of the upper metal film 50 of the first configuration in the eighth embodiment. The manufacturing method is the same as that of the first embodiment except for a pattern formed by a photolithography technique. Furthermore, the vibration mode of the present embodiment is an in-plane cos 2θ vibration mode, as in the first embodiment. Therefore, the description which overlaps with 1st Embodiment is abbreviate | omitted. In FIG. 18, the arithmetic circuit 60 is omitted for the sake of convenience in order to make the drawing easy to see. For the sake of convenience, the AC power supply connected to the drive electrodes 13a,..., 13a and the feedback control circuit depicted in FIG. 17 of the tenth embodiment are also omitted.

本実施形態では、第10の実施形態とは異なり、二次振動を検出する第1検出電極13s,13s及び第2検出電極13t,13tが配置されている。また、第1検出電極13s,13sは、一群の駆動電極13a,・・・,13aのうち、正面視で点対称の位置に配置され、かつリング状振動体11の内周縁からその内周縁の近傍に至るまでの領域に配置されている2つの駆動電極13a,13aから円周方向であって反時計回りに45°離れた角度に配置される。同様に、第2検出電極13t,13tは、一群の駆動電極13a,・・・,13aのうち、正面視で点対称の位置に配置され、かつリング状振動体11の外周縁からその外周縁の近傍に至るまでの領域に配置されている2つの駆動電極13a,13aから円周方向であって反時計回りに45°離れた角度に配置される。また、4つの抑制電極13j,・・・,13jが、第1検出電極13s,13s及び第2検出電極13t,13tから円周方向であって90°離れた角度、換言すれば、一群の駆動電極13a,・・・,13aのうち、正面視で点対称の位置に配置されている4つの駆動電極13a,・・・,13aから円周方向であって時計回りに45°離れた角度に配置される。更に、別の言葉で表現すれば、第1検出電極13s,13s、第2検出電極13t,13t、及び抑制電極13j,・・・,13jは、駆動電極13a,・・・,13aによって生じる一次振動の振動軸に対して45°傾いた、リング状振動体11に角速度が与えられたときに発生する二次振動の振動軸上に配置されている。   In the present embodiment, unlike the tenth embodiment, first detection electrodes 13s and 13s and second detection electrodes 13t and 13t for detecting secondary vibration are arranged. Further, the first detection electrodes 13s, 13s are arranged at point-symmetrical positions in the front view among the group of drive electrodes 13a, ..., 13a, and from the inner periphery of the ring-shaped vibrating body 11 to the inner periphery thereof. The two drive electrodes 13a, 13a arranged in the region up to the vicinity are arranged at an angle of 45 ° in the circumferential direction and counterclockwise. Similarly, the second detection electrodes 13t, 13t are arranged at point-symmetrical positions in the front view among the group of drive electrodes 13a,..., 13a, and from the outer periphery of the ring-shaped vibrating body 11 to the outer periphery thereof. The two drive electrodes 13a, 13a arranged in the region up to the vicinity of the two electrodes are arranged at an angle of 45 ° in the circumferential direction and counterclockwise. Further, the four suppression electrodes 13j,..., 13j are at an angle of 90 ° in the circumferential direction from the first detection electrodes 13s, 13s and the second detection electrodes 13t, 13t, in other words, a group of drives. Of the electrodes 13a, ..., 13a, the four drive electrodes 13a, ..., 13a arranged at point-symmetrical positions in front view are circumferentially inclined at an angle of 45 ° clockwise. Be placed. In other words, the first detection electrodes 13s, 13s, the second detection electrodes 13t, 13t, and the suppression electrodes 13j, ..., 13j are primary generated by the drive electrodes 13a, ..., 13a. It is arranged on the vibration axis of secondary vibration generated when an angular velocity is applied to the ring-shaped vibrating body 11, which is inclined by 45 ° with respect to the vibration axis of vibration.

本実施形態のリング状振動ジャイロ940は、第1検出電極13s,13s及び第2検出電極13t,13tからの電圧信号に基づいて二次振動を抑制する抑制電極13j,・・・,13jを備える。従って、リング状振動ジャイロ940は、そのリング状振動体11の二次振動を殆ど振動させることなく、振動ジャイロとしての性能を発揮することができる。なお、本実施形態のリング状振動ジャイロ940も、抑制電極13j,・・・,13j及び上述のフィードバック制御回路が設けられていない振動ジャイロと比べて、非常にノイズ性能に優れている。特に、本実施形態では、第1検出電極13s,13s及び第2検出電極13t,13tが配置されているため、抑制電極13j,・・・,13jの存在によって低周波領域のノイズが大幅に低減され得る。従って、応答性を犠牲にすることなく、S/N比が飛躍的に高められる。   The ring-shaped vibrating gyroscope 940 of the present embodiment includes suppression electrodes 13j,..., 13j that suppress secondary vibrations based on voltage signals from the first detection electrodes 13s and 13s and the second detection electrodes 13t and 13t. . Therefore, the ring-shaped vibrating gyroscope 940 can exhibit the performance as a vibrating gyroscope while hardly vibrating the secondary vibration of the ring-shaped vibrating body 11. Note that the ring-shaped vibrating gyroscope 940 of the present embodiment is also excellent in noise performance as compared with a vibrating gyroscope in which the suppression electrodes 13j,..., 13j and the feedback control circuit described above are not provided. In particular, in the present embodiment, since the first detection electrodes 13s and 13s and the second detection electrodes 13t and 13t are arranged, noise in the low frequency region is greatly reduced due to the presence of the suppression electrodes 13j,. Can be done. Therefore, the S / N ratio can be dramatically increased without sacrificing responsiveness.

また、本実施形態においてロッキングモードを励起する振動を伴う外乱が発生した場合、例えば図18に示すとおり、第1検出電極13s,13s及び第2検出電極13t,13tは、それぞれ円周方向に180°離れた角度(換言すれば、正面視で点対称の位置)に配置されている。従って、各々の第1検出電極13s,13s及び各々の第2検出電極13t,13tに連結するレッグ部上の圧電体膜40の伸縮は、仮に発生したとしても逆になる。その結果、各第1検出電極13s及び各第2検出電極13tの電気信号の正負が逆になるため、それらの電気信号は互いに相殺し合うことになる。このため、実質的に、ロッキングモードの振動によるリング状振動ジャイロ940の動作への悪影響はなくなる。また、本実施形態では、第1検出電極13s,13sの位相と第2検出電極13t,13tの位相とは互いに逆であるため、公知の差分回路である演算回路が採用されることにより、バウンスモードを励起する振動を伴う外乱の影響を抑えることができる。   Further, in the present embodiment, when a disturbance with vibration that excites the rocking mode occurs, for example, as shown in FIG. 18, the first detection electrodes 13s and 13s and the second detection electrodes 13t and 13t are 180 in the circumferential direction. They are arranged at an angle apart (in other words, a point-symmetrical position in front view). Therefore, the expansion and contraction of the piezoelectric film 40 on the leg portions connected to the first detection electrodes 13s and 13s and the second detection electrodes 13t and 13t is reversed even if they occur. As a result, the electrical signals of the first detection electrodes 13s and the second detection electrodes 13t are reversed in polarity, and the electrical signals cancel each other. For this reason, there is substantially no adverse effect on the operation of the ring-shaped vibrating gyroscope 940 due to the vibration in the rocking mode. In the present embodiment, the phase of the first detection electrodes 13s and 13s and the phase of the second detection electrodes 13t and 13t are opposite to each other. It is possible to suppress the influence of disturbance accompanied by vibration that excites the mode.

上述の通り、本実施形態のリング状振動ジャイロ940は、2つの第1検出電極13s,13s、2つの第2検出電極13t,13t、及び4つの抑制電極13j,・・・,13jを備えることにより、二次振動の検出能力が高められるとともに、ロッキングモードの振動を励起する外部衝撃に対する耐衝撃性も高められる。   As described above, the ring-shaped vibrating gyroscope 940 of the present embodiment includes the two first detection electrodes 13s and 13s, the two second detection electrodes 13t and 13t, and the four suppression electrodes 13j,. As a result, the detection capability of the secondary vibration is enhanced and the impact resistance against an external impact that excites the rocking mode vibration is also enhanced.

<第12の実施形態>
図19は、本実施形態におけるもう1つのリング状振動ジャイロ960の中心的役割を果たす構造体の正面図である。本実施形態のリング状振動ジャイロ960は、第8の実施形態における第1の構成の上層金属膜50の配置を除き、第8の実施形態のリング状振動ジャイロ800と同一の構成を備える。また、その製造方法はフォトリソグラフィ技術により形成されたパターンを除いて第1の実施形態と同じである。さらに、本実施形態の振動モードは、第1の実施形態と同様、イン・プレーンのcos2θの振動モードである。従って、第1の実施形態と重複する説明は省略される。ところで、図19でも、図面を見易くするため、便宜的に演算回路60が省略されている。また、図面の便宜上、駆動電極13a,・・・,13aに接続する交流電源及び第10の実施形態の図17に描かれているフィードバック制御回路も省略されている。
<Twelfth Embodiment>
FIG. 19 is a front view of a structure that plays a central role in another ring-shaped vibrating gyroscope 960 according to this embodiment. The ring-shaped vibrating gyroscope 960 of the present embodiment has the same configuration as the ring-shaped vibrating gyroscope 800 of the eighth embodiment, except for the arrangement of the upper metal film 50 of the first configuration in the eighth embodiment. The manufacturing method is the same as that of the first embodiment except for a pattern formed by a photolithography technique. Furthermore, the vibration mode of the present embodiment is an in-plane cos 2θ vibration mode, as in the first embodiment. Therefore, the description which overlaps with 1st Embodiment is abbreviate | omitted. In FIG. 19, the arithmetic circuit 60 is omitted for the sake of convenience in order to make the drawing easier to see. For the sake of convenience, the AC power supply connected to the drive electrodes 13a,..., 13a and the feedback control circuit depicted in FIG. 17 of the tenth embodiment are also omitted.

本実施形態では、二次振動を検出する4つの第2検出電極13t,・・・,13tが配置されている。また、本実施形態のリング状振動ジャイロ960は、7つの駆動電極13a,・・・,13a、1つのモニタ電極13h、及び4つの抑制電極13j,・・・,13jを有している。本実施形態の第2検出電極13t,・・・,13t及び抑制電極13j,・・・,13jも、駆動電極13a,・・・,13aによって生じる一次振動の振動軸に対して45°傾いた、リング状振動体11に角速度が与えられたときに発生する二次振動の振動軸上に配置されている。   In the present embodiment, four second detection electrodes 13t,..., 13t for detecting secondary vibration are arranged. Further, the ring-shaped vibrating gyroscope 960 of the present embodiment has seven drive electrodes 13a,..., 13a, one monitor electrode 13h, and four suppression electrodes 13j,. The second detection electrodes 13t,..., 13t and the suppression electrodes 13j,..., 13j of the present embodiment are also inclined by 45 ° with respect to the vibration axis of the primary vibration generated by the drive electrodes 13a,. The ring-shaped vibrating body 11 is disposed on the vibration axis of the secondary vibration generated when an angular velocity is given.

本実施形態のリング状振動ジャイロ960は、第2検出電極13t,・・・,13tからの電圧信号に基づいて二次振動を抑制する抑制電極13j,・・・,13jを備える。従って、リング状振動ジャイロ960は、そのリング状振動体11の二次振動を殆ど振動させることなく、振動ジャイロとしての性能を発揮することができる。なお、本実施形態のリング状振動ジャイロ960も、抑制電極13j,・・・,13j及び上述のフィードバック制御回路が設けられていない振動ジャイロと比べて、非常にノイズ性能に優れている。特に、本実施形態では、リング状振動体11の外周縁からその外周縁の近傍に至るまでの領域及びリング状振動体11の内周縁からその内周縁の近傍に至るまでの領域に配置された第2検出電極13t,・・・,13tが配置されているため、抑制電極13j,・・・,13jの存在によって低周波領域のノイズが大幅に低減され得る。従って、応答性を犠牲にすることなく、S/N比が飛躍的に高められる。また、本実施形態では、第2検出電極13t,13tの位相は全て同じであるため、差分回路を要しない利点があるとともに、第10の実施形態と比較してS/N比が向上する。   The ring-shaped vibration gyroscope 960 of the present embodiment includes suppression electrodes 13j,..., 13j that suppress secondary vibrations based on voltage signals from the second detection electrodes 13t,. Therefore, the ring-shaped vibrating gyroscope 960 can exhibit the performance as a vibrating gyroscope while hardly vibrating the secondary vibration of the ring-shaped vibrating body 11. Note that the ring-shaped vibrating gyroscope 960 of the present embodiment is also excellent in noise performance as compared with a vibrating gyroscope that is not provided with the suppression electrodes 13j,..., 13j and the feedback control circuit described above. In particular, in this embodiment, the ring-shaped vibrating body 11 is arranged in a region from the outer peripheral edge to the vicinity of the outer peripheral edge and a region from the inner peripheral edge of the ring-shaped vibrating body 11 to the vicinity of the inner peripheral edge. Since the second detection electrodes 13t,..., 13t are arranged, noise in the low frequency region can be greatly reduced by the presence of the suppression electrodes 13j,. Therefore, the S / N ratio can be dramatically increased without sacrificing responsiveness. Further, in the present embodiment, since the phases of the second detection electrodes 13t and 13t are all the same, there is an advantage that a differential circuit is not required, and the S / N ratio is improved as compared with the tenth embodiment.

ところで、上述の第9実施形態以外の実施形態では、cos2θの振動モードが採用されているが、本実施形態はこれに限定されるものではない。Nを2以上のある自然数とした場合に、cosNθの振動モードで前記リング状振動体の一次振動を励起する駆動電極を採用することにより、本発明の効果と実質的に同様の効果が奏される。例えば、cos3θの振動モードが採用される第9の実施形態の各電極の配置は、当業者にとって、上述の第1乃至第8の実施形態に相当するcos3θの振動モードの各電極の配置を十分に開示するものである。すなわち、Nを2以上のある自然数とした場合のcosNθの振動モードの各電極の配置は、上述の各実施形態の説明によって十分に開示されている。   By the way, in the embodiments other than the ninth embodiment described above, the cos 2θ vibration mode is employed, but the present embodiment is not limited to this. By adopting a drive electrode that excites the primary vibration of the ring-shaped vibrating body in the vibration mode of cosNθ when N is a natural number of 2 or more, substantially the same effect as the effect of the present invention is achieved. The For example, the arrangement of the electrodes in the ninth embodiment in which the cos 3θ vibration mode is adopted is sufficient for those skilled in the art to arrange the electrodes in the cos 3θ vibration mode corresponding to the first to eighth embodiments described above. Is disclosed. That is, the arrangement of the electrodes in the vibration mode of cosNθ when N is a natural number of 2 or more is sufficiently disclosed by the description of each of the above embodiments.

また、上述の第4乃至第7の実施形態のように、第4乃至第7の実施形態以外の実施形態であっても、ある1つの駆動電極の近傍に、その1つの駆動電極が配置されている角度を中心に時計回り及び/又は反時計回りに等角度ずつ離れた角度に複数のモニタ電極が配置され得る。   Further, as in the fourth to seventh embodiments described above, even in embodiments other than the fourth to seventh embodiments, the one drive electrode is arranged in the vicinity of one drive electrode. A plurality of monitor electrodes may be arranged at an angle apart from each other by an equal angle clockwise and / or counterclockwise around a certain angle.

加えて、既に述べたように、cosNθの振動モードの一次振動モードにおいて、互いに円周方向に(180/N)°離れた角度に配置された一群の駆動電極のうちの偶数個を、2個ずつが一対となったモニタ電極に代えて用いるとともに、それらのモニタ電極が振動体の正面視において点対称の位置に配置されること、又は(360/N)°毎にN個配置されることは、他の好ましい一態様である。この構成と配置が採用されることにより、仮に振動ジャイロの製造過程においてエッチングマスクのズレ等によるパターニングのズレが生じた場合であっても、一方のモニタ電極の検出感度の低下を他方のモニタ電極の検出感度の上昇で補うことができる。   In addition, as described above, in the primary vibration mode of the cosNθ vibration mode, two even-numbered drive electrodes arranged at an angle apart from each other in the circumferential direction (180 / N) ° are two Each monitor electrode is used in place of a pair of monitor electrodes, and the monitor electrodes are arranged at point-symmetrical positions in the front view of the vibrating body, or N pieces are arranged every (360 / N) °. Is another preferred embodiment. By adopting this configuration and arrangement, even if patterning misalignment occurs due to misalignment of the etching mask in the manufacturing process of the vibration gyro, the detection sensitivity of one monitor electrode is reduced. This can be compensated by an increase in detection sensitivity.

また、上述の各実施形態は、円環状の振動体を用いた振動ジャイロで説明されているが、円環状の代わりに、多角形状の振動体であってもよい。例えば、正六角形、正八角形、正十二角形、正二十角形等の正多角形状の振動体であっても、本発明の効果と実質的に同様の効果が奏される。また、図20に示すリング状振動ジャイロ980の八角形状の振動体111のような振動体であってもよい。振動体の正面視において、例えば既述の基準点などの任意の点を対称の中心として点対称形状またはn回対称形状(nは任意の自然数)となる多角形を外周縁又は内周縁とするようなリング形状の振動体が採用されれば、振動体の振動時の安定性の観点で好ましい。なお、「円環状」には楕円形状が含まれる。   Moreover, although each above-mentioned embodiment was demonstrated with the vibration gyro using an annular | circular shaped vibrating body, a polygonal vibrating body may be sufficient instead of an annular shape. For example, even with a regular polygonal vibrator such as a regular hexagon, a regular octagon, a regular dodecagon, and a regular icosahedron, substantially the same effect as the effect of the present invention is exhibited. Moreover, a vibrating body such as the octagonal vibrating body 111 of the ring-shaped vibrating gyroscope 980 shown in FIG. 20 may be used. In the front view of the vibrating body, for example, a polygon having a point-symmetrical shape or an n-fold symmetrical shape (n is an arbitrary natural number) with an arbitrary point such as the reference point described above as the center of symmetry is defined as an outer peripheral edge or an inner peripheral edge. If such a ring-shaped vibrating body is employed, it is preferable from the viewpoint of stability during vibration of the vibrating body. The “annular shape” includes an elliptical shape.

<第13の実施形態>
図21は、本実施形態における3軸の角速度を測定するリング状振動ジャイロ1000の中心的役割を果たす構造体の正面図である。図22は、図21のE−E断面図である。なお、説明の便宜上、図21には、X軸及びY軸が表記されている。また、その製造方法はフォトリソグラフィ技術により形成されたパターンを除いて第1の実施形態と同じである。従って、第1の実施形態と重複する説明は省略される。ところで、図21でも、図面を見易くするため、便宜的に演算回路60及び駆動電極13a,13a,13aに接続する交流電源は図示されていない。
<13th Embodiment>
FIG. 21 is a front view of a structure that plays a central role in the ring-shaped vibrating gyroscope 1000 that measures the triaxial angular velocities in the present embodiment. 22 is a cross-sectional view taken along line EE in FIG. For convenience of explanation, FIG. 21 shows the X axis and the Y axis. The manufacturing method is the same as that of the first embodiment except for a pattern formed by a photolithography technique. Therefore, the description which overlaps with 1st Embodiment is abbreviate | omitted. By the way, also in FIG. 21, in order to make the drawing easy to see, the AC power source connected to the arithmetic circuit 60 and the drive electrodes 13a, 13a, 13a is not shown for convenience.

図21及び図22に示すとおり、本実施形態のリング状振動ジャイロ1000も、大きく3つの構成に分類される。第1の構成は、シリコン基板10の上面上に、シリコン酸化膜20を備え、さらにその上に、圧電体膜40が下層金属膜30及び上層金属膜50に挟まれることにより形成される複数の電極13a〜13hを備えた構成である。本実施形態では、複数の電極13a〜13hを構成する上層金属膜50の外側端部又は内側端部は、約40μm幅のリング状平面を有するリング状振動体11の外周縁又は内周縁から約1μm内側に形成され、その幅は約18μmである。また、その上層金属膜50のうち、幾つかの電極は、リング状振動体11の中央線よりも外側に形成され、その他の電極は、中央線よりも内側に形成されている。   As shown in FIGS. 21 and 22, the ring-shaped vibrating gyroscope 1000 of this embodiment is also roughly classified into three configurations. The first configuration includes a silicon oxide film 20 on the upper surface of the silicon substrate 10, and a plurality of piezoelectric films 40 sandwiched between the lower metal film 30 and the upper metal film 50 thereon. It is the structure provided with electrodes 13a-13h. In the present embodiment, the outer end portion or the inner end portion of the upper metal film 50 constituting the plurality of electrodes 13a to 13h is approximately from the outer periphery or inner periphery of the ring-shaped vibrating body 11 having a ring-shaped plane having a width of approximately 40 μm. It is formed inside 1 μm and its width is about 18 μm. Among the upper metal film 50, some electrodes are formed outside the center line of the ring-shaped vibrating body 11, and the other electrodes are formed inside the center line.

ところで、本実施形態では、図28Aに示すイン・プレーンのcos2θの振動モードでリング状振動ジャイロ1000の一次振動が励起される。また、本実施形態の二次振動の振動モードは、図28Cに示すX軸のcos3θのアウト・オブ・プレーンの振動モードと、図28Dに示すY軸のcos3θのアウト・オブ・プレーンの振動モードと、図28Bに示す1軸(Z軸)のcos2θのイン・プレーンの振動モードである。従って、前述の複数の電極13a〜13hの内訳は、以下の(a)乃至(e)のとおりである。
(a)円周方向に90°離れた角度に配置される3つの駆動電極13a,13a,13a
(b)前述の3つの駆動電極13a,13a,13aの内の1つの駆動電極13a(例えば、図21において時計の12時方向の駆動電極13aを基準電極とした場合に、その駆動電極13aから円周方向であって90°離れた角度に配置される1つのモニタ電極13h
(c)基準電極から円周方向であって0°、60°、120°、180°、240°、及び300°離れた角度に配置された第1検出電極13b,13c
(d)基準電極から円周方向であって30°、90°、150°、210°、270°及び330°離れた角度に配置される第2検出電極13d,13e
(e)基準電極から円周方向であって45°、135°、225°、及び315°離れた角度に配置される第3検出電極13f,13g
By the way, in this embodiment, the primary vibration of the ring-shaped vibrating gyroscope 1000 is excited in the in-plane cos 2θ vibration mode shown in FIG. 28A. In addition, the vibration mode of the secondary vibration of the present embodiment includes the X-axis cos 3θ out-of-plane vibration mode illustrated in FIG. 28C and the Y-axis cos 3θ out-of-plane vibration mode illustrated in FIG. 28D. And the in-plane vibration mode of cos 2θ of one axis (Z axis) shown in FIG. 28B. Therefore, the breakdown of the plurality of electrodes 13a to 13h is as follows (a) to (e).
(A) Three drive electrodes 13a, 13a, 13a arranged at an angle of 90 ° in the circumferential direction
(B) One of the three driving electrodes 13a, 13a, 13a described above (for example, when the driving electrode 13a in the 12 o'clock direction of the timepiece in FIG. 21 is used as a reference electrode, the driving electrode 13a One monitor electrode 13h arranged at an angle of 90 ° in the circumferential direction
(C) First detection electrodes 13b and 13c arranged in the circumferential direction from the reference electrode at angles of 0 °, 60 °, 120 °, 180 °, 240 °, and 300 °.
(D) Second detection electrodes 13d and 13e arranged at an angle of 30 °, 90 °, 150 °, 210 °, 270 ° and 330 ° in the circumferential direction from the reference electrode.
(E) Third detection electrodes 13f and 13g disposed in the circumferential direction from the reference electrode at angles of 45 °, 135 °, 225 °, and 315 °.

なお、上述の第1検出電極13b,13cは、リング状振動体1000上の圧電素子が配置される平面、換言すれば、図21における紙面をX‐Y平面とした場合に、リング状振動ジャイロ1000にX軸まわりの角速度が与えられたときに発生する二次振動を検出する。同様に、上述の第2検出電極13d,13eは、リング状振動ジャイロ1000にY軸まわりの角速度が与えられたときに発生する二次振動を検出する。また、上述の第3検出電極13f,13gは、リング状振動ジャイロ1000にZ軸、すなわち、図21に示すリング状振動ジャイロ1000の配置された平面に垂直な軸(紙面に垂直な方向の軸、以下、単に「垂直軸」又は「Z軸」ともいう)のまわりの角速度が与えられたときに発生する二次振動を検出する。   The first detection electrodes 13b and 13c described above are ring-shaped vibrating gyros when the plane on which the piezoelectric elements on the ring-shaped vibrating body 1000 are arranged, in other words, when the paper surface in FIG. The secondary vibration generated when the angular velocity around the X axis is given to 1000 is detected. Similarly, the second detection electrodes 13d and 13e described above detect the secondary vibration that occurs when the ring-shaped vibration gyroscope 1000 is given an angular velocity around the Y axis. Further, the third detection electrodes 13f and 13g described above are provided on the ring-shaped vibrating gyroscope 1000 with the Z axis, that is, the axis perpendicular to the plane on which the ring-shaped vibrating gyroscope 1000 shown in FIG. Hereinafter, the secondary vibration generated when an angular velocity around the “vertical axis” or “Z axis” is given is detected.

また、本実施形態では、下層金属膜30及び上層金属膜50の厚みは100nmであり、圧電体膜40の厚みは、3μmである。また、シリコン基板10の厚みは100μmである。   In the present embodiment, the lower metal film 30 and the upper metal film 50 have a thickness of 100 nm, and the piezoelectric film 40 has a thickness of 3 μm. The thickness of the silicon substrate 10 is 100 μm.

なお、本実施形態及び後述する他の実施形態では、各電極が配置されている領域が2つに分類される。1つは、リング状振動体11の上面の外周縁からその外周縁の近傍に至るまでの領域及び/又はその内周縁からその内周縁の近傍に至るまでの領域に配置される各々の駆動電極13aの領域及び第3検出電極13f,13gの領域である。これを、第1電極配置領域とする。もう1つは、リング状振動体11の上面であって、その第1電極配置領域と電気的に接しないように配置される、第1検出電極13b,13c、第2検出電極13d,13eである。これを、第2電極配置領域とする。より具体的には、第1検出電極13b,13c及び第2検出電極13d,13eは、前述の3つの駆動電極13a,13a,13aのいずれとも電気的に接続しないように配置される。   In the present embodiment and other embodiments described later, the region where each electrode is arranged is classified into two. One is each drive electrode arranged in the region from the outer peripheral edge of the upper surface of the ring-shaped vibrating body 11 to the vicinity of the outer peripheral edge and / or the region from the inner peripheral edge to the vicinity of the inner peripheral edge. 13a and third detection electrodes 13f and 13g. This is defined as a first electrode arrangement region. The other is the first detection electrodes 13b and 13c and the second detection electrodes 13d and 13e arranged on the upper surface of the ring-shaped vibrating body 11 so as not to be in electrical contact with the first electrode arrangement region. is there. This is the second electrode arrangement region. More specifically, the first detection electrodes 13b and 13c and the second detection electrodes 13d and 13e are arranged so as not to be electrically connected to any of the three drive electrodes 13a, 13a, and 13a.

第2の構成は、リング状振動体11の一部と連結しているレッグ部15,・・・,15である。このレッグ部15,・・・,15は、第1の実施形態のそれらと同様に形成されているので、本実施形態での詳細な説明は省略される。   The second configuration is leg portions 15,..., 15 connected to a part of the ring-shaped vibrating body 11. Since the leg portions 15,..., 15 are formed in the same manner as those in the first embodiment, detailed description in the present embodiment is omitted.

なお、本実施形態では、16本のレッグ部15,・・・,15のうち、4本のレッグ部15,・・・,15上には複数の引き出し電極14が形成されている。これらは、リング状振動体11の外周縁からその外周縁の近傍に至るまでの領域に配置された各電極から支柱19上の電極パッド18に引き出すための経路を確保するために創出された。特に、本実施形態では、第2検出電極13d,13eからの電気信号の偏りを解消するために、第2検出電極13d,13eのそれぞれの両端部から引き出し電極14,14が形成されている。なお、それぞれの第2電極検出13d,13eの片側のみから引き出し電極14,14が形成されている場合であっても、振動ジャイロとしての機能を失うことはない。   In the present embodiment, a plurality of lead electrodes 14 are formed on the four leg portions 15,..., 15 out of the 16 leg portions 15,. These were created in order to secure a path for drawing from each electrode arranged in the region from the outer peripheral edge of the ring-shaped vibrating body 11 to the vicinity of the outer peripheral edge to the electrode pad 18 on the support column 19. In particular, in this embodiment, lead electrodes 14 and 14 are formed from both end portions of the second detection electrodes 13d and 13e in order to eliminate the bias of the electric signals from the second detection electrodes 13d and 13e. Even if the extraction electrodes 14 and 14 are formed only from one side of the respective second electrode detections 13d and 13e, the function as a vibrating gyroscope is not lost.

第3の構成は、上述のレッグ部15,・・・,15に連結しているシリコン基板10から形成される支柱19である。本実施形態では、支柱19が、図示しないリング状振動ジャイロ1000のパッケージ部に連結し、固定端としての役割を果たしている。また、支柱19は、電極パッド18,・・・,18を備えている。また、図22に示すように、支柱19の上面には、グラウンド電極である固定電位電極16を除き、レッグ部15,・・・,15上のそれらと連続する上述のシリコン酸化膜20、下層金属膜30、及び圧電体膜40が形成されている。ここで、シリコン酸化膜20上に形成された下層金属膜30が固定電位電極16の役割を担っている。また、支柱19の上方に形成されている圧電体膜40の上面には、レッグ部15,・・・,15上のそれと連続する前述の引き出し電極14,・・・,14及び電極パッド18,・・・,18が形成されている。   A third configuration is a support column 19 formed from the silicon substrate 10 connected to the above-described leg portions 15,. In the present embodiment, the support column 19 is connected to the package portion of the ring-shaped vibrating gyroscope 1000 (not shown) and serves as a fixed end. The support column 19 includes electrode pads 18,. As shown in FIG. 22, on the upper surface of the support column 19, the above-described silicon oxide film 20 continuous with those on the leg portions 15,. A metal film 30 and a piezoelectric film 40 are formed. Here, the lower metal film 30 formed on the silicon oxide film 20 serves as the fixed potential electrode 16. Further, on the upper surface of the piezoelectric film 40 formed above the support column 19, the above-described lead electrodes 14,..., 14 and the electrode pads 18 that are continuous with those on the leg portions 15,. ..., 18 are formed.

次に、リング状振動ジャイロ1000が備える各電極の作用について説明する。上述の通り、本実施形態はイン・プレーンのcos2θの振動モードの一次振動が励起される。なお、固定電位電極16が接地されるため、固定電位電極16と連続して形成されている下層電極膜30は一律に0Vになっている。   Next, the operation of each electrode provided in the ring-shaped vibrating gyroscope 1000 will be described. As described above, in the present embodiment, the primary vibration of the in-plane cos 2θ vibration mode is excited. Since the fixed potential electrode 16 is grounded, the lower electrode film 30 formed continuously with the fixed potential electrode 16 is uniformly at 0V.

最初に、図21に示すように、3つの駆動電極13a,13a,13aに1VP−0の交流電圧が印加される。その結果、圧電体膜40が伸縮して一次振動が励起される。ここで、本実施形態では上層金属膜50がリング状振動体11の上面における中央線よりも外側に形成されているため、リング状振動体11の側面に形成されることなく圧電体膜40の伸縮運動をリング状振動体11の一次振動に変換することが可能となる。 First, as shown in FIG. 21, an AC voltage of 1 V P-0 is applied to the three drive electrodes 13a, 13a, 13a. As a result, the piezoelectric film 40 expands and contracts to excite primary vibration. Here, in this embodiment, since the upper metal film 50 is formed outside the center line on the upper surface of the ring-shaped vibrating body 11, the piezoelectric film 40 is not formed on the side surface of the ring-shaped vibrating body 11. The expansion and contraction motion can be converted into the primary vibration of the ring-shaped vibrating body 11.

ここで、本実施形態ではcos2θの振動モードでリング状振動体1000の一次振動を励起する、円周方向に90°離れた角度に配置された3個の一群の駆動電極が配置されているため、円周方向に180°離れた角度のみに配置された一群の駆動電極に比べて、振幅の増大又は省電力化が達成される。より一般的な表現を用いれば、cosNθの振動モードで一次振動を励起する本実施形態のリング状振動体1000は、円周方向に(360/N)°離れた角度に配置された駆動電極と、その駆動電極の各々から(180/N)°離れた角度のいずれかに配置された少なくとも1つの駆動電極とを含む一群の駆動電極を備える。従って、円周方向に(360/N)°離れた角度のみに配置された一群の駆動電極に比べて、振幅の増大又は省電力化が達成される。   Here, in this embodiment, three groups of drive electrodes arranged at an angle of 90 ° in the circumferential direction are arranged to excite the primary vibration of the ring-shaped vibrating body 1000 in the cos 2θ vibration mode. As compared with a group of drive electrodes arranged only at an angle of 180 ° in the circumferential direction, an increase in amplitude or power saving is achieved. If a more general expression is used, the ring-shaped vibrating body 1000 of the present embodiment that excites the primary vibration in the vibration mode of cosNθ includes a drive electrode disposed at an angle separated by (360 / N) ° in the circumferential direction. A group of drive electrodes including at least one drive electrode disposed at any angle (180 / N) ° from each of the drive electrodes. Accordingly, an increase in amplitude or power saving is achieved as compared with a group of drive electrodes arranged only at an angle (360 / N) ° in the circumferential direction.

次に、図21に示すモニタ電極13hが、上述の一次振動の振幅及び共振周波数を検出して、図示しない公知のフィードバック制御回路に信号を送信する。本実施形態のフィードバック制御回路は、駆動電極13a,13a,13aに印加される交流電圧の周波数とリング状振動体11が持つ固有周波数が一致するように制御するとともに、リング状振動体11の振幅がある一定の値となるようにモニタ電極13hの信号を用いて制御している。その結果、リング状振動体11は、一定の振動が持続される。   Next, the monitor electrode 13h shown in FIG. 21 detects the amplitude and resonance frequency of the primary vibration described above, and transmits a signal to a known feedback control circuit (not shown). The feedback control circuit of the present embodiment controls the frequency of the AC voltage applied to the drive electrodes 13a, 13a, and 13a so that the natural frequency of the ring-shaped vibrating body 11 coincides with the amplitude of the ring-shaped vibrating body 11. Control is performed using the signal of the monitor electrode 13h so as to have a certain value. As a result, the ring-shaped vibrating body 11 maintains constant vibration.

上述の一次振動が励起された後、垂直軸(Z軸)の回りで角速度が加わると、イン・プレーンのcos2θの振動モードである本実施形態では、コリオリ力により図28Aに示す一次振動の振動軸に対して両側に45°傾いた新たな振動軸を有する図28Bに示す二次振動が生じる。   When an angular velocity is applied around the vertical axis (Z axis) after the above-described primary vibration is excited, in this embodiment, which is an in-plane cos 2θ vibration mode, the vibration of the primary vibration shown in FIG. 28A is caused by the Coriolis force. The secondary vibration shown in FIG. 28B occurs with a new vibration axis inclined at 45 ° on both sides with respect to the axis.

この二次振動が2つの検出電極(第3検出電極)13f,13fと、別の2つの検出電極(第3検出電極)13g,13gによって検出される。本実施形態では、図21に示すように、各検出電極13f,13gは、それぞれイン・プレーンの二次振動の振動軸に対応して配置されている。また、上述の各検出電極13f,13gは、リング状振動体11の上面における中央線よりも内側に形成されている。従って、既に、図9の説明で述べたとおり、角速度を受けて励起されるイン・プレーンの二次振動によって生じる各検出電極13f,13gの電気的信号の正負が逆になる。   This secondary vibration is detected by the two detection electrodes (third detection electrodes) 13f and 13f and the other two detection electrodes (third detection electrodes) 13g and 13g. In the present embodiment, as shown in FIG. 21, the detection electrodes 13f and 13g are arranged corresponding to the vibration axes of in-plane secondary vibration, respectively. The detection electrodes 13 f and 13 g described above are formed on the inner side of the center line on the upper surface of the ring-shaped vibrating body 11. Therefore, as already described in the explanation of FIG. 9, the positive and negative of the electrical signals of the detection electrodes 13f and 13g generated by the in-plane secondary vibration excited by the angular velocity are reversed.

ここで、公知の差分回路である演算回路において、各第3検出電極13f,13gの電気信号の差が算出される。その結果、検出信号はいずれか一方の検出電極の場合と比較して約2倍の検出能力を備えることになる。   Here, in an arithmetic circuit which is a known difference circuit, the difference between the electrical signals of the third detection electrodes 13f and 13g is calculated. As a result, the detection signal has about twice the detection capability as compared with the case of either one of the detection electrodes.

次に、上述の一次振動が励起された後、X軸の回りで角速度が加わる場合について説明する。この場合、図28Cに示すcos3θの振動モードの二次振動が生じる。   Next, a case where an angular velocity is applied around the X axis after the above-described primary vibration is excited will be described. In this case, the secondary vibration of the vibration mode of cos 3θ shown in FIG. 28C is generated.

この二次振動が3つの検出電極(第1検出電極)13b,13b,13bと、別の3つの検出電極(第1検出電極)13c,13c,13cによって検出される。本実施形態では、図21に示すように、各検出電極13b,13cは、それぞれアウト・オブ・プレーンのcos3θモードの二次振動の振動軸に対応して配置されている。なお、本実施形態では、上述の各検出電極13b,13cは、リング状振動体11の上面における中央線よりも外側又は内側に形成されているが、本実施形態はこれに限定されるものではない。むしろ、上述の各検出電極13b,13cは、イン・プレーンの一次振動又はZ軸に対応する二次振動によって圧電体膜の歪みが最も生じにくい中央線を含むように配置されていることは好ましい一態様である。その意味では、図33に示すリング状振動ジャイロ1900のような第1検出電極13b,13b,13bの配置は好ましい一態様であるといえる。なお、図33では、説明の便宜上、リング状振動体11以外の構成が描かれていない。また、本実施形態の各検出電極13b,13cの配置により、角速度を受けて励起されるアウト・オブ・プレーンの二次振動によって生じる各検出電極13b,13cの電気的信号の正負が逆になる。   This secondary vibration is detected by three detection electrodes (first detection electrodes) 13b, 13b, 13b and another three detection electrodes (first detection electrodes) 13c, 13c, 13c. In the present embodiment, as shown in FIG. 21, the detection electrodes 13b and 13c are arranged corresponding to the vibration axis of the secondary vibration in the cos 3θ mode of the out-of-plane. In the present embodiment, the detection electrodes 13b and 13c described above are formed on the outer side or the inner side of the center line on the upper surface of the ring-shaped vibrating body 11, but the present embodiment is not limited to this. Absent. Rather, it is preferable that each of the detection electrodes 13b and 13c described above is disposed so as to include a center line in which the distortion of the piezoelectric film is least likely to occur due to the in-plane primary vibration or the secondary vibration corresponding to the Z axis. It is one mode. In that sense, it can be said that the arrangement of the first detection electrodes 13b, 13b, and 13b like the ring-shaped vibrating gyroscope 1900 shown in FIG. In FIG. 33, for convenience of explanation, the configuration other than the ring-shaped vibrating body 11 is not drawn. In addition, the arrangement of the detection electrodes 13b and 13c of the present embodiment reverses the positive and negative of the electrical signals of the detection electrodes 13b and 13c caused by the out-of-plane secondary vibration excited by the angular velocity. .

従って、上述と同様、公知の差分回路である演算回路において、各検出電極13b,13cの電気信号の差が算出される。その結果、検出信号はいずれか一方の検出電極の場合と比較して約2倍の検出能力を備えることになる。   Therefore, in the same manner as described above, the difference between the electrical signals of the detection electrodes 13b and 13c is calculated in an arithmetic circuit that is a known difference circuit. As a result, the detection signal has about twice the detection capability as compared with the case of either one of the detection electrodes.

次に、上述の一次振動が励起された後、Y軸の回りで角速度が加わる場合について説明する。この場合、図28Dに示すcos3θの振動モードの二次振動が生じる。なお、この二次振動は、図28Cに示されたcos3θの振動モードとは振動軸の角度が30°離れたもう一つのアウト・オブ・プレーンのcos3θモードである。   Next, a case where an angular velocity is applied around the Y axis after the above-described primary vibration is excited will be described. In this case, the secondary vibration in the vibration mode of cos 3θ shown in FIG. 28D is generated. This secondary vibration is another out-of-plane cos 3θ mode in which the vibration axis angle is 30 ° apart from the cos 3θ vibration mode shown in FIG. 28C.

この二次振動が3つの検出電極(第2検出電極)13d,13d,13dと、別の3つの検出電極(第2検出電極)13e,13e,13eによって検出される。本実施形態では、図21に示すように、各検出電極13d,13eは、それぞれアウト・オブ・プレーンの二次振動の振動軸に対応して配置されている。なお、本実施形態では、上述の各検出電極13d,13eは、リング状振動体11の上面における中央線よりも外側に形成されているが、本実施形態はこれに限定されるものではない。むしろ、上述の各検出電極13d,13eは、イン・プレーンの一次振動又はZ軸に対応する二次振動によって圧電体膜の歪みが最も生じにくい中央線を含むように配置されていることは好ましい一態様である。その意味では、第1検出電極13b,13b,13bと同様に、図33に示すリング状振動ジャイロ1900のような第2電極13d,13d,13dの配置は好ましい一態様であるといえる。また、本実施形態の各検出電極13d,13eの配置では、角速度を受けて励起されるアウト・オブ・プレーンの二次振動によって生じる各検出電極13d,13eの電気的信号の正負が逆になる。   This secondary vibration is detected by the three detection electrodes (second detection electrodes) 13d, 13d, and 13d and the other three detection electrodes (second detection electrodes) 13e, 13e, and 13e. In the present embodiment, as shown in FIG. 21, each of the detection electrodes 13d and 13e is arranged corresponding to the vibration axis of the out-of-plane secondary vibration. In the present embodiment, the detection electrodes 13d and 13e described above are formed outside the center line on the upper surface of the ring-shaped vibrating body 11, but the present embodiment is not limited to this. Rather, it is preferable that each of the detection electrodes 13d and 13e described above is disposed so as to include a center line in which the piezoelectric film is most unlikely to be distorted by the in-plane primary vibration or the secondary vibration corresponding to the Z axis. It is one mode. In that sense, like the first detection electrodes 13b, 13b, and 13b, the arrangement of the second electrodes 13d, 13d, and 13d such as the ring-shaped vibrating gyroscope 1900 shown in FIG. 33 is a preferable embodiment. Further, in the arrangement of the detection electrodes 13d and 13e of the present embodiment, the positive and negative of the electrical signals of the detection electrodes 13d and 13e generated by the out-of-plane secondary vibration excited by the angular velocity is reversed. .

従って、上述と同様、公知の差分回路である演算回路において、各検出電極13d,13eの電気信号の差が算出される。その結果、検出信号はいずれか一方の検出電極の場合と比較して約2倍の検出能力を備えることになる。   Therefore, in the same manner as described above, the difference between the electrical signals of the detection electrodes 13d and 13e is calculated in an arithmetic circuit that is a known difference circuit. As a result, the detection signal has about twice the detection capability as compared with the case of either one of the detection electrodes.

ところで、上述の第13の実施形態では、便宜上、角速度を検出する対象となる3軸のそれぞれを検出する検出電極に対して第1検出電極乃至第3検出電極の名称を与えていたが、各軸用の検出電極の名称は、第1検出電極乃至第3検出電極のうち、任意の重複しない1つの名称が与えられてもよい。   By the way, in the above-mentioned thirteenth embodiment, for convenience, the names of the first detection electrode to the third detection electrode are given to the detection electrodes that detect each of the three axes that are targets for detecting the angular velocity. As the name of the detection electrode for the axis, any one non-overlapping name among the first detection electrode to the third detection electrode may be given.

また、図33に示すリング状振動ジャイロ1900は、6個の駆動電極13a,・・・,13aを備えているため、第13の実施形態のリング状振動ジャイロ1000と比較して、一次振動の振幅の更なる増大又は更なる省電力化が達成される。さらに、モニタ電極13h,13hの位置的な対象性を考慮しなければ、2つのモニタ電極13h,13hのうち、いずれか一方を駆動電極に代えることも、さらに一次振動の振幅の更なる増大又は更なる省電力化につながる。   Further, since the ring-shaped vibration gyro 1900 shown in FIG. 33 includes six drive electrodes 13a,..., 13a, compared with the ring-shaped vibration gyro 1000 of the thirteenth embodiment, Further increase in amplitude or further power saving is achieved. Further, if the positional objectivity of the monitor electrodes 13h and 13h is not taken into consideration, it is possible to replace one of the two monitor electrodes 13h and 13h with a drive electrode, or to further increase the amplitude of the primary vibration or This leads to further power saving.

<第13の実施形態の変形例(1)>
図23は、第1の実施形態の一部を変形したリング状振動ジャイロ1100の中心的役割を果たす構造体の正面図である。
<Modification (1) of the thirteenth embodiment>
FIG. 23 is a front view of a structure that plays a central role in a ring-shaped vibrating gyroscope 1100 obtained by modifying a part of the first embodiment.

本実施形態のリング状振動ジャイロ1100は、第13の実施形態における第1の構成の上層金属膜50の配置、一部のレッグ部15,・・・,15上の引き出し電極14の配置、及び一部電極パッド18,・・・,18の配置を除き、第1の実施形態のリング状振動ジャイロ1000と同一の構成を備える。また、その製造方法は一部を除いて第13の実施形態と同じである。さらに、本実施形態の一次振動の振動モード及び二次振動の振動モードは、第13の実施形態のそれらと同じ振動モードである。従って、第13の実施形態と重複する説明は省略される。   The ring-shaped vibrating gyroscope 1100 of the present embodiment includes an arrangement of the upper metal film 50 of the first configuration in the thirteenth embodiment, an arrangement of the extraction electrodes 14 on some leg portions 15,. Except for the arrangement of some electrode pads 18,..., 18, the same configuration as the ring-shaped vibrating gyroscope 1000 of the first embodiment is provided. The manufacturing method is the same as that of the thirteenth embodiment except for a part. Furthermore, the vibration mode of the primary vibration and the vibration mode of the secondary vibration in this embodiment are the same vibration modes as those in the thirteenth embodiment. Therefore, the description which overlaps with 13th Embodiment is abbreviate | omitted.

図23に示すように、本実施形態のリング状振動ジャイロ1100は、各検出電極13b,13d,13gが1つずつ配置されている。このような各検出電極の配置であっても、本発明の効果が実質的に奏される。すなわち、各検出電極13b,13d,13gが存在することにより、3軸、すなわち、2軸(X軸とY軸)のアウト・オブ・プレーンの振動モードを用いた角速度の検出及び1軸(Z軸)のイン・プレーンの振動モードを用いた角速度の検出が可能となる。なお、本実施形態では、第13の実施形態に採用された差分回路が不要となるため、回路の単純化が図られる。他方、第13の実施形態それと同じ電極面積の各検出電極13b,13d,13gが1つずつしか存在しないため、第13の実施形態と比較して検出能力が劣る。   As shown in FIG. 23, in the ring-shaped vibrating gyroscope 1100 of this embodiment, the detection electrodes 13b, 13d, and 13g are arranged one by one. Even with such an arrangement of the detection electrodes, the effect of the present invention is substantially achieved. That is, the presence of each of the detection electrodes 13b, 13d, and 13g allows detection of angular velocity using an out-of-plane vibration mode of three axes, that is, two axes (X axis and Y axis) and one axis (Z It is possible to detect the angular velocity using the in-plane vibration mode of the (axis). In the present embodiment, the difference circuit employed in the thirteenth embodiment is not necessary, so that the circuit can be simplified. On the other hand, since there is only one detection electrode 13b, 13d, 13g having the same electrode area as that of the thirteenth embodiment, the detection capability is inferior to that of the thirteenth embodiment.

また、本実施形態では、各電極が偏在しているため、引き出し電極14が形成されていないレッグ部15が存在するが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、引き出し電極14が形成されていないレッグ部15が無くなっても、本実施形態と同等の効果が奏される。但し、無秩序なレッグ部15の不在はリング状振動体11の均質な振動に支障が生じ得るため、均等な角度だけ離れるように割り振られる位置にあるレッグ部15のみを無くした構造が好ましい。   Further, in the present embodiment, since each electrode is unevenly distributed, there is a leg portion 15 where the extraction electrode 14 is not formed, but the present embodiment is not limited to this. For example, even if the leg portion 15 where the extraction electrode 14 is not formed is eliminated, the same effect as that of the present embodiment is achieved. However, since the absence of the disordered leg portions 15 may hinder the uniform vibration of the ring-shaped vibrating body 11, a structure in which only the leg portions 15 located at positions allocated so as to be separated by a uniform angle are eliminated.

<第13の実施形態の変形例(2)>
図24は、第13の実施形態の一部を変形したリング状振動ジャイロ1200の中心的役割を果たす構造体の正面図である。
<Modification (2) of the thirteenth embodiment>
FIG. 24 is a front view of a structure that plays a central role in a ring-shaped vibrating gyroscope 1200 obtained by modifying a part of the thirteenth embodiment.

本実施形態のリング状振動ジャイロ1200は、第13の実施形態における第1の構成の上層金属膜50の配置、一部のレッグ部15,・・・,15上の引き出し電極14の配置、及び一部電極パッド18,・・・,18の配置を除き、第13の実施形態のリング状振動ジャイロ1000と同一の構成を備える。また、その製造方法は一部を除いて第13の実施形態と同じである。さらに、本実施形態の一次振動の振動モード及び二次振動の振動モードは、第13の実施形態のそれらと同じ振動モードである。従って、第13の実施形態と重複する説明は省略される。   The ring-shaped vibrating gyroscope 1200 of the present embodiment includes an arrangement of the upper metal film 50 of the first configuration in the thirteenth embodiment, an arrangement of the extraction electrodes 14 on some leg portions 15,. Except for the arrangement of some of the electrode pads 18,..., 18, the same configuration as the ring-shaped vibrating gyroscope 1000 of the thirteenth embodiment is provided. The manufacturing method is the same as that of the thirteenth embodiment except for a part. Furthermore, the vibration mode of the primary vibration and the vibration mode of the secondary vibration in this embodiment are the same vibration modes as those in the thirteenth embodiment. Therefore, the description which overlaps with 13th Embodiment is abbreviate | omitted.

図24に示すように、本実施形態のリング状振動ジャイロ1200は、各検出電極13b,13c,13d,13e,13gが1つずつ配置されている。また、図24に示すように、第1検出電極13b,13cは、その電極領域が中央線を越えた範囲にまで広がっている。このような各検出電極の配置であっても、本発明の効果が実質的に奏される。すなわち、各検出電極13b,13c,13d,13e,13gが存在することにより、3軸、すなわち、2軸(X軸とY軸)のアウト・オブ・プレーンの振動モードを用いた角速度の検出及び1軸(Z軸)のイン・プレーンの振動モードを用いた角速度の検出が可能となる。特に、第1検出電極13b,13cは、イン・プレーンの振動モードとなる一次振動や二次振動によって圧電体膜の歪みが最も生じにくい中央線を含むように配置されていることは好ましい一態様である。さらに、前述の第1検出電極13b,13cは、イン・プレーンの振動モードでは中央線を境にして歪みの方向が逆になるから、中央線に対して対称な形状となるように配置されていることが、さらに好ましい一様態である。   As shown in FIG. 24, in the ring-shaped vibrating gyroscope 1200 of this embodiment, each detection electrode 13b, 13c, 13d, 13e, 13g is arranged one by one. Further, as shown in FIG. 24, the first detection electrodes 13b and 13c extend to a range where the electrode region exceeds the center line. Even with such an arrangement of the detection electrodes, the effect of the present invention is substantially achieved. That is, the presence of each of the detection electrodes 13b, 13c, 13d, 13e, and 13g allows detection of angular velocity using a 3-axis, that is, 2-axis (X-axis and Y-axis) out-of-plane vibration mode, and Angular velocity can be detected using a single-axis (Z-axis) in-plane vibration mode. In particular, it is preferable that the first detection electrodes 13b and 13c are arranged so as to include a center line that is most unlikely to cause distortion of the piezoelectric film due to primary vibration or secondary vibration that is an in-plane vibration mode. It is. Further, the first detection electrodes 13b and 13c are arranged in a symmetric shape with respect to the center line because in the in-plane vibration mode, the direction of distortion is reversed with respect to the center line. It is a more preferable embodiment.

また、たとえ複数の第1検出電極13b,13cが中央線に対して対称となるように配置されていなくても、採用する振動モードに応じてイン・プレーンの振動モードを検出しにくい各第1検出電極13b,13cの配置は多様に存在する。従って、既述のとおり、各検出電極13b,13c,13d,13eが配置される第2電極配置領域は、第1電極配置領域と電気的に接しないリング状振動体11の上面の領域として定義される。   Further, even if the plurality of first detection electrodes 13b and 13c are not arranged so as to be symmetric with respect to the center line, the first in which the in-plane vibration mode is difficult to detect according to the vibration mode to be employed. There are various arrangements of the detection electrodes 13b and 13c. Therefore, as described above, the second electrode arrangement region in which the detection electrodes 13b, 13c, 13d, and 13e are arranged is defined as a region on the upper surface of the ring-shaped vibrating body 11 that is not in electrical contact with the first electrode arrangement region. Is done.

なお、本実施形態では、第1検出電極13b,13cの単体の電極面積が第13の実施形態のそれらと比較して増えているため、上述の第13の実施形態の変形例(2)と比較して検出能力が向上する。但し、振動軸に対して左右対称に配置されていることが好ましい。また、本実施形態では、第1検出電極13b,13cのみの電極面積が増加されているが、本実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、駆動電極の数及び面積、モニタ電極の面積、又は他の検出電極の面積が増加することにより、駆動能力、又は検出能力が向上することは好ましい一態様である。特に、本実施形態では、cos2θの振動モードでリング状振動体1000の一次振動を励起する、円周方向に90°離れた角度に配置された3個の一群の駆動電極が配置されているため、円周方向に180°離れた角度のみに配置された一群の駆動電極に比べて、振幅の増大又は省電力化が達成される。   In addition, in this embodiment, since the electrode area of the 1st detection electrode 13b, 13c single-piece | unit has increased compared with those of 13th Embodiment, the modification (2) of 13th Embodiment mentioned above and In comparison, the detection capability is improved. However, it is preferable that they are arranged symmetrically with respect to the vibration axis. In the present embodiment, the electrode area of only the first detection electrodes 13b and 13c is increased, but the present embodiment is not limited to this. For example, it is a preferable aspect that the drive capability or the detection capability is improved by increasing the number and area of the drive electrodes, the area of the monitor electrodes, or the area of other detection electrodes. In particular, in this embodiment, three groups of drive electrodes arranged at an angle of 90 ° in the circumferential direction that excite the primary vibration of the ring-shaped vibrating body 1000 in the vibration mode of cos 2θ are disposed. As compared with a group of drive electrodes arranged only at an angle of 180 ° in the circumferential direction, an increase in amplitude or power saving is achieved.

また、本実施形態では、各電極が偏在しているため、引き出し電極14が形成されていないレッグ部15が存在するが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、引き出し電極14が形成されていないレッグ部15が無くなっても、本実施形態と同等の効果が奏される。但し、無秩序なレッグ部15の不在はリング状振動体11の均質な振動に支障が生じ得るため、均等な角度だけ離れるように割り振られる位置にあるレッグ部15のみを無くした構造が好ましい。   Further, in the present embodiment, since each electrode is unevenly distributed, there is a leg portion 15 where the extraction electrode 14 is not formed, but the present embodiment is not limited to this. For example, even if the leg portion 15 where the extraction electrode 14 is not formed is eliminated, the same effect as that of the present embodiment is achieved. However, since the absence of the disordered leg portions 15 may hinder the uniform vibration of the ring-shaped vibrating body 11, a structure in which only the leg portions 15 located at positions allocated so as to be separated by a uniform angle are eliminated.

<第13の実施形態の変形例(3)>
図25は、第13の実施形態の一部を変形したリング状振動ジャイロ1300の中心的役割を果たす構造体の図22に相当する断面図である。
<Modification (13) of the thirteenth embodiment>
FIG. 25 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 22 of a structure that plays a central role in a ring-shaped vibrating gyroscope 1300 obtained by modifying a part of the thirteenth embodiment.

本実施形態では、図25に示すように、実質的に上層金属膜50が形成されている領域に合わせて圧電体膜40がエッチングされている。このため、下層金属膜30が形成されている領域に影響されずに、上層金属膜50に印加された交流電圧が鉛直下向きのみに印加されるため、圧電体膜40の望ましくない伸縮や電気信号の発信が防がれる。なお、本実施形態では、上層金属膜50のドライエッチング工程の後、上層金属膜50上の残留レジスト膜又は上記金属膜50自身をエッチングマスクとして、引き続いて第13の実施形態と同条件によるドライエッチングを行うことにより、前述の圧電体膜40が形成される。また、図25に示すように、本実施形態では圧電体膜40が傾斜状(例えば、傾斜角が75°)にエッチングされている。しかしながら、図25のような急峻な傾斜を有する圧電体膜40は、図5に示すリング状振動ジャイロ200の平面視においては、他の領域と比較して実質的に視認されないものとして本出願では取り扱われる。加えて、この実施形態で開示された圧電体膜40がエッチングされた態様は、少なくとも本出願の全ての実施形態で適用され得る。   In the present embodiment, as shown in FIG. 25, the piezoelectric film 40 is etched in accordance with a region where the upper metal film 50 is substantially formed. For this reason, the AC voltage applied to the upper metal film 50 is applied only vertically downward without being affected by the region where the lower metal film 30 is formed. Transmission is prevented. In the present embodiment, after the dry etching process of the upper metal film 50, the remaining resist film on the upper metal film 50 or the metal film 50 itself is used as an etching mask, and then the dry etching is performed under the same conditions as in the thirteenth embodiment. By performing the etching, the above-described piezoelectric film 40 is formed. Further, as shown in FIG. 25, in this embodiment, the piezoelectric film 40 is etched in an inclined shape (for example, an inclination angle is 75 °). However, in the present application, the piezoelectric film 40 having a steep inclination as shown in FIG. 25 is not substantially visible in the plan view of the ring-shaped vibrating gyroscope 200 shown in FIG. Handled. In addition, the aspect in which the piezoelectric film 40 disclosed in this embodiment is etched can be applied to at least all the embodiments of the present application.

<第13の実施形態の変形例(4)>
上述の第13の実施形態及びその変形例(1)乃至(3)では、3軸の角速度を検出し得る振動ジャイロの構造が説明されているが、2軸又は1軸の角速度検出のための各検出電極の配置も第13の実施形態から導き出される。
<Modification (4) of the thirteenth embodiment>
In the thirteenth embodiment and the modifications (1) to (3) described above, the structure of a vibrating gyroscope capable of detecting a triaxial angular velocity is described, but for detecting a biaxial or uniaxial angular velocity. The arrangement of each detection electrode is also derived from the thirteenth embodiment.

例えば、第1乃至第3の検出電極13b,13c,13d,13e,13f,13gのうち、X軸の角速度測定用の第1検出電極13b,13cとY軸の角速度測定用の第2検出電極13d,13eのみがリング状振動体11上に配置されることにより、2軸の角速度を検出する振動ジャイロが製造される。すなわち、第1乃至第3の検出電極のうちの2つの軸に対応する検出電極が選択されることにより、2軸の角速度を検出する振動ジャイロを得ることができる。なお、例えば、各第1検出電極13b,13cのうち、1つの第1検出電極(例えば、13b)のみが配置されることにより、本発明の効果が実質的に奏されることは既に述べたとおりである。   For example, among the first to third detection electrodes 13b, 13c, 13d, 13e, 13f, and 13g, the first detection electrodes 13b and 13c for measuring the X-axis angular velocity and the second detection electrode for measuring the angular velocity of the Y-axis. By arranging only 13d and 13e on the ring-shaped vibrating body 11, a vibrating gyroscope that detects a biaxial angular velocity is manufactured. That is, by selecting the detection electrodes corresponding to the two axes among the first to third detection electrodes, it is possible to obtain a vibrating gyroscope that detects the angular velocity of the two axes. For example, it has already been described that the effect of the present invention can be substantially achieved by arranging only one first detection electrode (for example, 13b) among the first detection electrodes 13b and 13c. It is as follows.

また、上述と同様の考え方は、1軸の角速度を検出し得る振動ジャイロの構造にも適用される。例えば、第1乃至第3の検出電極13b,13c,13d,13e,13f,13gのうち、X軸の角速度測定用の第1検出電極13b,13cのみがリング状振動体11上に配置されることにより、1軸の角速度を検出する振動ジャイロが製造される。この1軸の角速度検出用の振動ジャイロも、3つの軸(X軸,Y軸,Z軸)のうち、任意の1つの軸に対応する検出電極が選択されることにより、2軸の角速度を検出する振動ジャイロを得ることができる。なお、例えば、各第1検出電極13b,13cのうち、1つの第1検出電極(例えば、13b)のみが配置されることにより、本発明の効果が実質的に奏されることは既に述べたとおりである。   The same idea as described above is also applied to the structure of a vibrating gyroscope that can detect a uniaxial angular velocity. For example, among the first to third detection electrodes 13b, 13c, 13d, 13e, 13f, and 13g, only the first detection electrodes 13b and 13c for measuring the angular velocity of the X axis are arranged on the ring-shaped vibrating body 11. Thus, a vibrating gyroscope that detects the angular velocity of one axis is manufactured. The vibration gyro for detecting the uniaxial angular velocity also has a biaxial angular velocity by selecting a detection electrode corresponding to any one of the three axes (X axis, Y axis, Z axis). A vibration gyro to be detected can be obtained. For example, it has already been described that the effect of the present invention can be substantially achieved by arranging only one first detection electrode (for example, 13b) among the first detection electrodes 13b and 13c. It is as follows.

<第13の実施形態の変形例(5)>
図26は、第13の実施形態の一部を変形したリング状振動ジャイロ1400の中心的役割を果たす構造体の正面図である。また、図27は、図26のF−F断面図である。
<Modification (13) of the thirteenth embodiment>
FIG. 26 is a front view of a structure that plays a central role in a ring-shaped vibrating gyroscope 1400 obtained by modifying a part of the thirteenth embodiment. FIG. 27 is a cross-sectional view taken along line FF in FIG.

本実施形態のリング状振動ジャイロ1400は、第13の実施形態と比較して、リング状振動体11の周囲に溝又はレッグ部17を介して固定端60が形成されている。また、レッグ部17及び固定端60上には、駆動電極13a,13a及び第2検出電極13d,13eを起点とする引き出し電極14及び電極パッド18が形成されている。さらに、前述のレッグ部17上の引き出し電極14が形成されたために、レッグ部15及び固定端19上の引き出し電極14及び電極パッド18は取り除かれている。本実施形態のリング状振動ジャイロ1400は、上述の点以外は、第13の実施形態と同じ構成を備えている。また、その製造方法は一部を除いて第13の実施形態と同じである。さらに、本実施形態の一次振動の振動モード及び二次振動の振動モードは、第13の実施形態のそれらと同じ振動モードである。従って、第13の実施形態と重複する説明は省略される。また、本実施形態では、図面を見やすくするために、駆動電極13a,13aに接続する交流電源は図示されていない。   In the ring-shaped vibrating gyroscope 1400 of this embodiment, a fixed end 60 is formed around the ring-shaped vibrating body 11 via a groove or leg portion 17 as compared with the thirteenth embodiment. On the leg portion 17 and the fixed end 60, the extraction electrode 14 and the electrode pad 18 starting from the drive electrodes 13a and 13a and the second detection electrodes 13d and 13e are formed. Further, since the lead electrode 14 on the leg portion 17 is formed, the lead electrode 14 and the electrode pad 18 on the leg portion 15 and the fixed end 19 are removed. The ring-shaped vibrating gyroscope 1400 of this embodiment has the same configuration as that of the thirteenth embodiment except for the points described above. The manufacturing method is the same as that of the thirteenth embodiment except for a part. Furthermore, the vibration mode of the primary vibration and the vibration mode of the secondary vibration in this embodiment are the same vibration modes as those in the thirteenth embodiment. Therefore, the description which overlaps with 13th Embodiment is abbreviate | omitted. In the present embodiment, in order to make the drawing easier to see, the AC power source connected to the drive electrodes 13a and 13a is not shown.

本実施形態のリング状振動ジャイロ1400における固定端60及び固定端60とリング状振動体11とを結ぶレッグ部17の形成により、リング状振動体11の内部のレッグ部15上に複数の引き出し電極14を配置する必要がなくなる。従って、製造工程の不具合等による引き出し電極間の短絡の危険性が大きく軽減する。図26に示すとおり、各電極の幅の中央部に引き出し電極14が接合しているため、第13の実施形態における駆動電極13a,13a及び第2検出電極13d,13eからの電気信号の偏りは生じない。他方、固定端60が形成されることにより、振動ジャイロのサイズが第13の実施形態のそれと比較して大きくなる。   In the ring-shaped vibrating gyroscope 1400 of the present embodiment, the fixed end 60 and the leg portion 17 that connects the fixed end 60 and the ring-shaped vibrating body 11 are formed, so that a plurality of lead electrodes are formed on the leg portion 15 inside the ring-shaped vibrating body 11. 14 need not be arranged. Therefore, the risk of a short circuit between the extraction electrodes due to defects in the manufacturing process is greatly reduced. As shown in FIG. 26, since the extraction electrode 14 is joined to the center of the width of each electrode, the bias of the electric signals from the drive electrodes 13a and 13a and the second detection electrodes 13d and 13e in the thirteenth embodiment is Does not occur. On the other hand, the formation of the fixed end 60 increases the size of the vibration gyro as compared with that of the thirteenth embodiment.

<第14の実施形態>
図29は、本実施形態におけるもう一つの3軸の角速度を測定するリング状振動ジャイロ1500の中心的役割を果たす構造体の正面図である。
<Fourteenth embodiment>
FIG. 29 is a front view of a structure that plays a central role in a ring-shaped vibrating gyroscope 1500 that measures another three-axis angular velocity in the present embodiment.

本実施形態のリング状振動ジャイロ1500は、駆動電極13a、モニタ電極13h、第13の実施形態における第1検出電極13b,13c、第2検出電極13d,13e、第3検出電極13f,13gの内の一部の検出電極の配置を除き、第13の実施形態のリング状振動ジャイロ1000と同一の構成を備える。また、その製造方法は、第13の実施形態と同じである。従って、第13の実施形態と重複する説明は省略される。但し、本実施形態の一次振動の振動モードは、図30A示すイン・プレーンのcos3θの振動モードである。また、本実施形態の二次振動の振動モードとは、図30Bに示すX軸のcos2θのアウト・オブ・プレーンの振動モードと、図30Cに示すY軸のcos2θのアウト・オブ・プレーンの振動モードと、図30Dに示す1軸(Z軸)のcos3θのイン・プレーンの振動モードである。   The ring-shaped vibrating gyroscope 1500 according to this embodiment includes a drive electrode 13a, a monitor electrode 13h, the first detection electrodes 13b and 13c, the second detection electrodes 13d and 13e, and the third detection electrodes 13f and 13g in the thirteenth embodiment. The arrangement is the same as that of the ring-shaped vibrating gyroscope 1000 of the thirteenth embodiment except for the arrangement of some of the detection electrodes. The manufacturing method is the same as that in the thirteenth embodiment. Therefore, the description which overlaps with 13th Embodiment is abbreviate | omitted. However, the vibration mode of the primary vibration of the present embodiment is the in-plane cos 3θ vibration mode shown in FIG. 30A. Also, the vibration mode of the secondary vibration of the present embodiment includes the X-axis cos 2θ out-of-plane vibration mode shown in FIG. 30B and the Y-axis cos 2θ out-of-plane vibration shown in FIG. 30C. FIG. 30D is a one-axis (Z-axis) cos 3θ in-plane vibration mode shown in FIG. 30D.

図29に示すとおり、本実施形態のリング状振動ジャイロ60でも、複数の電極13a〜13hを構成する上層金属膜50の外側端部は、約40μm幅のリング状平面を有するリング状振動体11の外周縁から約1μm内側に形成され、その幅は約18μmである。また、その上層金属膜50は、中央線よりも外側又は内側に形成されている。   As shown in FIG. 29, also in the ring-shaped vibrating gyroscope 60 of this embodiment, the outer end portion of the upper metal film 50 constituting the plurality of electrodes 13a to 13h has a ring-shaped vibrating body 11 having a ring-shaped plane having a width of about 40 μm. It is formed about 1 μm inward from the outer peripheral edge, and its width is about 18 μm. The upper metal film 50 is formed outside or inside the center line.

ところで、本実施形態では、イン・プレーンのcos3θの振動モードでリング状振動ジャイロ1500の一次振動が励起される。また、本実施形態の二次振動の振動モードは、図30B乃至図30Dに示す振動モードである。従って、前述の複数の電極13a〜13hの内訳は、次のとおりである。まず、互いに円周方向に120°離れた角度に配置された4つの駆動電極13a,・・・,13aが配置される。また、前述の4つの駆動電極13a,・・・,13aの内の1つの駆動電極13a(例えば、図29において時計の12時方向の駆動電極13a)を基準電極とした場合に、その駆動電極13aから円周方向であって120°及び300°離れた角度に2つのモニタ電極13h,13hが配置される。また、リング状振動体上の圧電素子が配置される平面、換言すれば、図29における紙面をX‐Y平面とした場合に、リング状振動ジャイロ1500にX軸まわりの角速度が与えられたときに発生する二次振動を検出する、第1検出電極13b,13cが、基準電極から円周方向であって0°、90°、180°、及び270°離れた角度に配置される。同様に、リング状振動ジャイロ1500にY軸まわりの角速度が与えられたときに発生する二次振動を検出する第2検出電極13d,13eが、基準電極から円周方向であって45°、135°、225°、及び315°離れた角度に配置される。さらに、リング状振動ジャイロ1500にZ軸、すなわち、図29に示すリング状振動ジャイロ1500の配置された平面に垂直な軸(紙面に垂直な方向の軸、以下、単に「垂直軸」又は「Z軸」ともいう)のまわりの角速度が与えられたときに発生する二次振動を検出する、第3検出電極13f,13gが配置される。なお、本実施形態の第3検出電極13f,13gは、基準電極から円周方向であって30°、90°、150°、210°、270°、及び330°離れた角度に配置される。   By the way, in this embodiment, the primary vibration of the ring-shaped vibration gyroscope 1500 is excited in the in-plane cos 3θ vibration mode. Moreover, the vibration mode of the secondary vibration of this embodiment is a vibration mode shown in FIGS. 30B to 30D. Therefore, the breakdown of the plurality of electrodes 13a to 13h is as follows. First, four drive electrodes 13a,..., 13a arranged at an angle of 120 ° in the circumferential direction are arranged. Further, when one of the four drive electrodes 13a,..., 13a is used as a reference electrode (for example, the drive electrode 13a in the 12 o'clock direction in FIG. 29), the drive electrode Two monitor electrodes 13h and 13h are arranged at angles of 120 ° and 300 ° in the circumferential direction from 13a. Further, when an angular velocity around the X axis is given to the ring-shaped vibrating gyroscope 1500 when the plane on which the piezoelectric element on the ring-shaped vibrating body is arranged, in other words, the paper plane in FIG. 29 is the XY plane. The first detection electrodes 13b and 13c that detect secondary vibrations generated at the same position are arranged in the circumferential direction from the reference electrode at angles of 0 °, 90 °, 180 °, and 270 °. Similarly, the second detection electrodes 13d and 13e for detecting secondary vibration generated when an angular velocity around the Y axis is applied to the ring-shaped vibration gyroscope 1500 are 45 °, 135 ° in the circumferential direction from the reference electrode. It is arranged at an angle of 225 ° and 315 ° apart. Furthermore, the ring-shaped vibrating gyroscope 1500 has a Z-axis, that is, an axis perpendicular to the plane on which the ring-shaped vibrating gyroscope 1500 shown in FIG. Third detection electrodes 13f and 13g for detecting secondary vibration generated when an angular velocity around the axis) is also provided. Note that the third detection electrodes 13f and 13g of the present embodiment are arranged at angles away from the reference electrode by 30 °, 90 °, 150 °, 210 °, 270 °, and 330 ° in the circumferential direction.

次に、リング状振動ジャイロ1500が備える各電極の作用について説明する。上述の通り、本実施形態はイン・プレーンのcos3θの振動モードの一次振動が励起される。なお、固定電位電極16が接地されるため、固定電位電極16と連続して形成されている下層電極膜30は一律に0Vになっている。   Next, the operation of each electrode provided in the ring-shaped vibrating gyroscope 1500 will be described. As described above, in this embodiment, the primary vibration of the in-plane cos 3θ vibration mode is excited. Since the fixed potential electrode 16 is grounded, the lower electrode film 30 formed continuously with the fixed potential electrode 16 is uniformly at 0V.

最初に、4つの駆動電極13a,・・・,13aに1VP−0の交流電圧が印加される。その結果、圧電体膜40が伸縮して一次振動が励起される。ここで、本実施形態では上層金属膜50がリング状振動体11の上面における中央線よりも外側に形成されているため、リング状振動体11の側面に形成されることなく圧電体膜40の伸縮運動をリング状振動体11の一次振動に変換することが可能となる。但し、図29における時計の12時方向の駆動電極13aを基準電極とした場合に、その基準電極とその基準電極から時計回りの円周方向であって240°離れた角度に配置される1つの駆動電極13aに印加される電圧の位相は、その他の2つの駆動電極13a,13aに印加される電圧の位相と逆である。 First, an AC voltage of 1 V P-0 is applied to the four drive electrodes 13a,. As a result, the piezoelectric film 40 expands and contracts to excite primary vibration. Here, in this embodiment, since the upper metal film 50 is formed outside the center line on the upper surface of the ring-shaped vibrating body 11, the piezoelectric film 40 is not formed on the side surface of the ring-shaped vibrating body 11. The expansion and contraction motion can be converted into the primary vibration of the ring-shaped vibrating body 11. However, when the driving electrode 13a in the 12 o'clock direction of the timepiece in FIG. 29 is used as a reference electrode, the reference electrode and one reference electrode arranged at an angle of 240 ° in the clockwise circumferential direction from the reference electrode. The phase of the voltage applied to the drive electrode 13a is opposite to the phase of the voltage applied to the other two drive electrodes 13a, 13a.

次に、図29に示すモニタ電極13h,13hが、上述の一次振動の振幅及び共振周波数を検出して、図示しない公知のフィードバック制御回路に信号を送信する。本実施形態のフィードバック制御回路は、駆動電極13a,・・・,13aに印加される交流電圧の周波数とリング状振動体11が持つ固有周波数が一致するように制御するとともに、リング状振動体11の振幅がある一定の値となるようにモニタ電極13h,13hの信号を用いて制御している。その結果、リング状振動体11は、一定の振動が持続される。   Next, the monitor electrodes 13h and 13h shown in FIG. 29 detect the amplitude and resonance frequency of the primary vibration described above, and transmit a signal to a known feedback control circuit (not shown). The feedback control circuit of the present embodiment controls the frequency of the alternating voltage applied to the drive electrodes 13a,..., 13a and the natural frequency of the ring-shaped vibrating body 11 to coincide with each other. Is controlled using the signals of the monitor electrodes 13h and 13h so that the amplitude of becomes a certain value. As a result, the ring-shaped vibrating body 11 maintains constant vibration.

上述の一次振動が励起された後、垂直軸(Z軸)の回りで角速度が加わると、イン・プレーンのcos3θの振動モードである本実施形態では、コリオリ力により図30Aに示す一次振動の振動軸に対して両側に30°傾いた新たな振動軸を有する図30Dに示す二次振動が生じる。   When the angular velocity is applied around the vertical axis (Z axis) after the above-described primary vibration is excited, in this embodiment, which is an in-plane cos 3θ vibration mode, the vibration of the primary vibration shown in FIG. The secondary vibration shown in FIG. 30D occurs with a new vibration axis tilted 30 ° on either side with respect to the axis.

この二次振動が3つの検出電極(第3検出電極)13f,13f,13fと、別の3つの検出電極(第3検出電極)13g,13g,13gによって検出される。本実施形態でも、第13の実施形態と同様、公知の差分回路である演算回路において、各第3検出電極13f,13gの電気信号の差が算出される。その結果、検出信号はいずれか一方の検出電極の場合と比較して約2倍の検出能力を備えることになる。   This secondary vibration is detected by the three detection electrodes (third detection electrodes) 13f, 13f, 13f and another three detection electrodes (third detection electrodes) 13g, 13g, 13g. Also in the present embodiment, as in the thirteenth embodiment, the difference between the electrical signals of the third detection electrodes 13f and 13g is calculated in an arithmetic circuit that is a known difference circuit. As a result, the detection signal has about twice the detection capability as compared with the case of either one of the detection electrodes.

次に、上述の一次振動が励起された後、X軸の回りで角速度が加わる場合について説明する。この場合、図30Bに示すアウト・オブ・プレーンのcos2θの振動モードの二次振動が生じる。   Next, a case where an angular velocity is applied around the X axis after the above-described primary vibration is excited will be described. In this case, the secondary vibration in the vibration mode of cos 2θ of out-of-plane shown in FIG. 30B occurs.

この二次振動が2つの検出電極(第1検出電極)13b,13bと、別の2つの検出電極(第1検出電極)13c,13cによって検出される。本実施形態では、図29に示すように、各検出電極13b,13cは、それぞれアウト・オブ・プレーンの二次振動の振動軸に対応して配置されている。なお、本実施形態では、上述の各検出電極13b,13cは、リング状振動体11の上面における中央線よりも内側に形成されているが、本実施形態はこれに限定されるものではない。むしろ、上述の各検出電極13b,13cは、イン・プレーンの振動モードとなる一次振動や二次振動によって圧電体膜の歪みが最も生じにくい中央線を含むように配置されていることは好ましい一態様である。さらに、上述の各検出電極13b,13cは、イン・プレーンの振動モードでは中央線を境にして歪みの方向が逆になるから、中央線に対して対称な形状となるように配置されていることが、さらに好ましい一様態である。   This secondary vibration is detected by the two detection electrodes (first detection electrodes) 13b and 13b and the other two detection electrodes (first detection electrodes) 13c and 13c. In this embodiment, as shown in FIG. 29, each of the detection electrodes 13b and 13c is arranged corresponding to the vibration axis of the secondary vibration of the out-of-plane. In the present embodiment, the detection electrodes 13b and 13c described above are formed on the inner side of the center line on the upper surface of the ring-shaped vibrating body 11, but the present embodiment is not limited to this. Rather, it is preferable that each of the detection electrodes 13b and 13c described above is disposed so as to include a center line in which the distortion of the piezoelectric film is least likely to occur due to the primary vibration or the secondary vibration that is an in-plane vibration mode. It is an aspect. Further, the detection electrodes 13b and 13c described above are arranged so as to have a symmetrical shape with respect to the center line because the direction of distortion is reversed with respect to the center line in the in-plane vibration mode. Is a more preferable embodiment.

本実施形態の各検出電極13b,13cの配置により、角速度を受けて励起されるアウト・オブ・プレーンの二次振動によって生じる各検出電極13b,13cの電気的信号の正負が逆になる。従って、第13の実施形態と同様、公知の差分回路である演算回路において、各検出電極13b,13cの電気信号の差が算出される。その結果、検出信号はいずれか一方の検出電極の場合と比較して約2倍の検出能力を備えることになる。   The arrangement of the detection electrodes 13b and 13c of the present embodiment reverses the sign of the electrical signals of the detection electrodes 13b and 13c generated by the out-of-plane secondary vibration excited by the angular velocity. Therefore, as in the thirteenth embodiment, the difference between the electrical signals of the detection electrodes 13b and 13c is calculated in an arithmetic circuit that is a known difference circuit. As a result, the detection signal has about twice the detection capability as compared with the case of either one of the detection electrodes.

次に、上述の一次振動が励起された後、Y軸の回りで角速度が加わる場合について説明する。この場合、前述のcos2θの振動モードとは角度が45°離れた振動軸を持つ図30Cに示すcos2θの振動モードの二次振動が生じる。   Next, a case where an angular velocity is applied around the Y axis after the above-described primary vibration is excited will be described. In this case, the secondary vibration of the vibration mode of cos 2θ shown in FIG. 30C has a vibration axis whose angle is 45 ° apart from the vibration mode of cos 2θ described above.

この二次振動が2つの検出電極(第2検出電極)13d,13dと、別の2つの検出電極(第2検出電極)13e,13eによって検出される。本実施形態では、各検出電極13d,13eは、それぞれアウト・オブ・プレーンの二次振動の振動軸に対応して配置されている。なお、本実施形態では、上述の各検出電極13d,13eは、リング状振動体11の上面における中央線よりも内側に形成されているが、本実施形態はこれに限定されるものではない。むしろ、上述の各検出電極13d,13eは、イン・プレーンの振動モードとなる一次振動や二次振動によって圧電体膜の歪みが最も生じにくい中央線を含むように配置されていることは好ましい一態様である。また、イン・プレーンの振動モードでは中央線を境にして歪みの方向が逆になるから、中央線に対して対称な形状となるように配置されていることが、さらに好ましい一様態である。   This secondary vibration is detected by the two detection electrodes (second detection electrodes) 13d and 13d and the other two detection electrodes (second detection electrodes) 13e and 13e. In the present embodiment, the detection electrodes 13d and 13e are respectively arranged corresponding to the vibration axes of the out-of-plane secondary vibration. In the present embodiment, the detection electrodes 13d and 13e described above are formed on the inner side of the center line on the upper surface of the ring-shaped vibrating body 11, but the present embodiment is not limited to this. Rather, it is preferable that each of the detection electrodes 13d and 13e described above is disposed so as to include a center line in which the distortion of the piezoelectric film is least likely to occur due to the primary vibration or the secondary vibration that is an in-plane vibration mode. It is an aspect. Further, in the in-plane vibration mode, the direction of distortion is reversed with respect to the center line, and therefore, it is more preferable that the in-plane vibration modes are arranged so as to be symmetrical with respect to the center line.

本実施形態の各検出電極13d,13eの配置により、角速度を受けて励起されるアウト・オブ・プレーンの二次振動によって生じる各検出電極13d,13eの電気的信号の正負が逆になる。従って、上述と同様、公知の差分回路である演算回路において、各検出電極13d,13eの電気信号の差が算出される。その結果、検出信号はいずれか一方の検出電極の場合と比較して約2倍の検出能力を備えることになる。   The arrangement of the detection electrodes 13d and 13e of the present embodiment reverses the sign of the electrical signals of the detection electrodes 13d and 13e generated by the secondary vibration of the out-of-plane excited by the angular velocity. Therefore, in the same manner as described above, the difference between the electrical signals of the detection electrodes 13d and 13e is calculated in an arithmetic circuit that is a known difference circuit. As a result, the detection signal has about twice the detection capability as compared with the case of either one of the detection electrodes.

なお、上述の第14の実施形態では、便宜上、角速度を検出する対象となる3軸のそれぞれを検出する検出電極に対して第1検出電極乃至第3検出電極の名称を与えていたが、各軸用の検出電極の名称は、第1検出電極乃至第3検出電極のうち、任意の重複しない1つの名称が与えられてもよい。   In the above-described fourteenth embodiment, for convenience, the names of the first detection electrode to the third detection electrode are given to the detection electrodes that detect each of the three axes that are targets for detecting the angular velocity. As the name of the detection electrode for the axis, any one non-overlapping name among the first detection electrode to the third detection electrode may be given.

ところで、上述の第13の実施形態及びその変形例(1)乃至(5)では、モニタ電極13h,13hが同じ位置乃至領域内に配置されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、モニタ電極13hは、Nを2以上又は3以上のある自然数とした場合であって、駆動電極13aの1つを基準駆動電極とし、且つM=0,1,・・・,N−1(以下、本パラグラフ内において同じ)とした場合に、必ずしも、その基準駆動電極13aから円周方向に〔(360/N)×{M+(1/2)}〕°離れた角度に配置される必要はない。例えば、cosNθの振動モードの場合であって、L=0,1,・・・,2N−1(以下、本パラグラフ内において同じ)とした場合に、各モニタ電極13hが、基準駆動電極から、円周方向に(180/N)×{L+(1/2)}°離れた以外の角度の配置、又はその角度の位置に対して線対称となるような配置を避けるように配置される。加えて、各モニタ電極13hは、中央線に対して対称となるような配置を避けるようにも配置される。各モニタ電極13hがそのように配置されることにより、第13の実施形態又はその変形例による効果が実質的に奏される。   Incidentally, in the thirteenth embodiment and the modifications (1) to (5) described above, the monitor electrodes 13h and 13h are arranged in the same position or region, but the present invention is not limited to this. Absent. That is, the monitor electrode 13h is a case where N is a natural number of 2 or more, or 3 or more, and one of the drive electrodes 13a is used as a reference drive electrode, and M = 0, 1,. (Hereinafter, the same in this paragraph) is necessarily arranged at an angle of [(360 / N) × {M + (1/2)}] ° in the circumferential direction from the reference drive electrode 13a. There is no need. For example, in the case of the vibration mode of cosNθ, where L = 0, 1,..., 2N−1 (hereinafter the same in this paragraph), each monitor electrode 13h is connected to the reference drive electrode by Arrangement is made so as to avoid an arrangement at an angle other than (180 / N) × {L + (1/2)} ° apart in the circumferential direction, or an arrangement that is axisymmetric with respect to the position of the angle. In addition, each monitor electrode 13h is arranged so as to avoid an arrangement that is symmetric with respect to the center line. By arranging each monitor electrode 13h in such a manner, the effect of the thirteenth embodiment or its modification is substantially achieved.

上述の具体的な一例は、図31Aに示すリング状振動ジャイロ1600である。リング状振動ジャイロ1600のモニタ電極13h,13hは、Nを2以上又は3以上のある自然数とした場合であって、駆動電極13aの1つを基準駆動電極とし、且つM=0,1,・・・,N−1(以下、本パラグラフ内において同じ)とした場合に、必ずしも、その基準駆動電極13aから円周方向に〔(360/N)×{M+(1/2)}〕°離れた角度に配置されていない。しかしながら、図12Aに示すモニタ電極13h,13hの配置であっても、第13の実施形態と同様の効果が奏される。   A specific example of the above is a ring-shaped vibrating gyroscope 1600 shown in FIG. 31A. The monitor electrodes 13h and 13h of the ring-shaped vibrating gyroscope 1600 are cases where N is a natural number greater than or equal to 2 or 3, and one of the drive electrodes 13a is a reference drive electrode and M = 0, 1,. .., N-1 (hereinafter the same in this paragraph), it is not necessarily [(360 / N) × {M + (1/2)}] degrees away from the reference drive electrode 13a in the circumferential direction Is not arranged at an angle. However, even with the arrangement of the monitor electrodes 13h and 13h shown in FIG. 12A, the same effect as that of the thirteenth embodiment is exhibited.

なお、図31Aに示すリング状振動ジャイロ1600の2つのモニタ電極13h,13hは、駆動電極13a,13a,13aのうち、正面視で点対称の位置に配置されている2つの駆動電極13a,13aから円周方向に90°離れた角度を中心にそれぞれが時計回りおよび反時計回りに等角度ずつ離れた角度に配置されている。この配置により、検出対象ではない二次振動による電気信号が互いに相殺し合うことになるため、モニタ電極13h,13hの本来の役割であるリング状振動体11の一次振動の振幅及び共振周波数の検出精度が向上する。   Note that the two monitor electrodes 13h and 13h of the ring-shaped vibrating gyroscope 1600 shown in FIG. 31A are two drive electrodes 13a and 13a arranged at point-symmetrical positions in the front view among the drive electrodes 13a, 13a and 13a. Centered at an angle of 90 ° in the circumferential direction from each other, they are arranged at an angle separated by an equal angle clockwise and counterclockwise. With this arrangement, electrical signals due to secondary vibrations that are not to be detected cancel each other. Therefore, detection of the amplitude and resonance frequency of the primary vibration of the ring-shaped vibrating body 11 that is the original role of the monitor electrodes 13h and 13h. Accuracy is improved.

また、他の一例は、図31Bに示すリング状振動ジャイロ1700である。リング状振動ジャイロ780の2つのモニタ電極13h,13hは、リング状振動体11の内周縁から中央線に至るまでの領域上に配置されている。他方、第2検出電極13dの電極面積は縮小されている。しかしながら、図31Bに示すモニタ電極13h,13hの配置であっても第13の実施形態の少なくとも一部の効果が奏される。なお、モニタ電極13h,13hの幾つか又は全てが、中央線に対して対称となるような配置を避けるようにリング状振動体11の外周縁から中央線に至るまでの領域上に配置されることにより、第13の実施形態の少なくとも一部の効果が奏される。   Another example is a ring-shaped vibrating gyroscope 1700 shown in FIG. 31B. The two monitor electrodes 13 h and 13 h of the ring-shaped vibrating gyroscope 780 are disposed on a region from the inner peripheral edge of the ring-shaped vibrating body 11 to the center line. On the other hand, the electrode area of the second detection electrode 13d is reduced. However, even with the arrangement of the monitor electrodes 13h and 13h shown in FIG. 31B, at least some of the effects of the thirteenth embodiment can be achieved. In addition, some or all of the monitor electrodes 13h and 13h are arranged on a region from the outer peripheral edge of the ring-shaped vibrating body 11 to the center line so as to avoid an arrangement that is symmetric with respect to the center line. Thus, at least some of the effects of the thirteenth embodiment are achieved.

上述の各例に示すように、リング状振動体11の平面上又はその上方のモニタ電極の配置の自由度は高い。但し、例えば、第13の実施形態以降の実施形態では、cosNθの振動モードの場合であって、L=0,1,・・・,2N−1(以下、本パラグラフ内において同じ)とした場合に、各モニタ電極13hは、基準駆動電極から、円周方向に(180/N)×{L+(1/2)}°離れた以外の角度の配置、又はその角度の位置に対して線対称となるような配置を避けるように配置される。前者の理由は、その位置に配置されるとリング状振動子11の歪みがゼロ(0)となるからである。また、後者の理由は、歪み方向が互いに逆方向のため、その歪みが相殺されるからである。加えて、各モニタ電極13hは、中央線に対して対称となるような配置を避けるようにも配置される。この理由も、歪み方向が互いに逆方向のため、その歪みが相殺されるからである。なお、特に小型化されたリング状振動体11の限定された平面領域の中では、第13の実施形態で示したようなモニタ電極13hの配置が、他の電極群の配置及び/又は引き出し電極の配置を容易にすることになる。具体的には、モニタ電極13hは、Nを2以上又は3以上のある自然数とした場合であって、駆動電極13aの1つを基準駆動電極とし、且つM=0,1,・・・,N−1(以下、本パラグラフ内において同じ)とした場合に、その基準駆動電極13aから円周方向に〔(360/N)×{M+(1/2)}〕°離れた角度に配置されることは好ましい一態様といえる。   As shown in the above examples, the degree of freedom of arrangement of the monitor electrodes on or above the plane of the ring-shaped vibrating body 11 is high. However, for example, in the thirteenth and subsequent embodiments, when the vibration mode is cosNθ and L = 0, 1,..., 2N−1 (hereinafter the same in this paragraph). Further, each monitor electrode 13h is symmetrical with respect to the arrangement of the angle other than (180 / N) × {L + (1/2)} ° in the circumferential direction from the reference drive electrode, or the position of the angle. Arranged to avoid such an arrangement. The reason for the former is that the distortion of the ring-shaped vibrator 11 becomes zero (0) when arranged at that position. Moreover, the latter reason is because the distortion directions are opposite to each other, so that the distortions are offset. In addition, each monitor electrode 13h is arranged so as to avoid an arrangement that is symmetric with respect to the center line. This is also because the distortion directions are opposite to each other, so that the distortions are offset. In particular, in the limited planar area of the ring-shaped vibrating body 11 that is miniaturized, the arrangement of the monitor electrode 13h as shown in the thirteenth embodiment is different from the arrangement of other electrode groups and / or the extraction electrode. Will be easier to arrange. Specifically, the monitor electrode 13h is a case where N is a natural number greater than or equal to 2 or 3, and one of the drive electrodes 13a is a reference drive electrode, and M = 0, 1,. In the case of N-1 (hereinafter the same in this paragraph), it is arranged at an angle of [(360 / N) × {M + (1/2)}] ° in the circumferential direction from the reference drive electrode 13a. This is a preferable embodiment.

<その他の変形例>
第14の実施形態は、上述の第13の実施形態の各変形例と同様の変形例が適用され得る。従って、それぞれの構成による有利な効果が奏される。
<Other variations>
In the fourteenth embodiment, modifications similar to the modifications of the thirteenth embodiment described above can be applied. Therefore, the advantageous effect by each structure is show | played.

ところで、上述の第13の実施形態以降の各実施形態では、円環状の振動体を用いた振動ジャイロで説明されているが、第13の実施形態以降の各実施形態でも円環状の代わりに、多角形状の振動体が採用され得る。例えば、正六角形、正八角形、正十二角形、正二十角形等の正多角形状の振動体であっても、本発明の効果と実質的に同様の効果が奏される。また、図32に示すリング状振動ジャイロ1800の十二角形状の振動体211のような振動体であってもよい。振動体の正面視において点対称形状となる多角形状の振動体が採用されれば、振動体の振動時の安定性の観点で好ましい。なお、「円環状」には楕円形状が含まれる。また、図32では、図21等とは異なり、図を見やすくするために、レッグ部及び支柱は図示されていない。   By the way, in each embodiment after the thirteenth embodiment described above, a vibration gyro using an annular vibrating body has been described, but in each embodiment after the thirteenth embodiment, instead of the annular shape, A polygonal vibrator may be employed. For example, even with a regular polygonal vibrator such as a regular hexagon, a regular octagon, a regular dodecagon, and a regular icosahedron, substantially the same effect as the effect of the present invention is exhibited. Further, a vibrating body such as a dodecagonal vibrating body 211 of a ring-shaped vibrating gyroscope 1800 shown in FIG. 32 may be used. If a polygonal vibrating body having a point-symmetric shape in the front view of the vibrating body is employed, it is preferable from the viewpoint of stability during vibration of the vibrating body. The “annular shape” includes an elliptical shape. Further, in FIG. 32, unlike FIG. 21 and the like, the leg portion and the support column are not shown in order to make the drawing easy to see.

また、上述の第2の実施形態及び第13の実施形態の変形例(3)以外の実施形態では、圧電体膜40はエッチングされずに、上層金属膜50のパターニングによって各電極が形成されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。第2の実施形態及び第13の実施形態の変形例(3)以外の実施形態においても、実質的に上層金属膜50が形成されている領域に合わせて圧電体膜40がエッチングされることにより、圧電体膜40の望ましくない伸縮や電気信号の発信が防がれる。   In the embodiments other than the above-described second embodiment and the modification (3) of the thirteenth embodiment, each electrode is formed by patterning the upper metal film 50 without etching the piezoelectric film 40. However, the present invention is not limited to this. Also in the embodiments other than the modification (3) of the second embodiment and the thirteenth embodiment, the piezoelectric film 40 is etched in accordance with the region where the upper metal film 50 is substantially formed. Undesirable expansion and contraction of the piezoelectric film 40 and the transmission of electrical signals are prevented.

また、上述の各実施形態では、シリコン基板上の絶縁膜としてシリコン酸化膜が採用されているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、シリコン酸化膜の代わりに、シリコン窒化膜や、シリコン酸窒化膜が形成されていても、本発明の効果と実質的に同様の効果が奏される。   In each of the above-described embodiments, a silicon oxide film is employed as the insulating film on the silicon substrate, but the present invention is not limited to this. For example, even if a silicon nitride film or a silicon oxynitride film is formed instead of the silicon oxide film, substantially the same effect as the effect of the present invention is achieved.

また、上述の各実施形態では、上層金属膜をパターニングすることによって各電極が形成されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、下層金属膜のみ、又は上層金属膜及び下層金属膜の両方がパターニングされることによって各電極が形成されても、本発明の効果と同等の効果が奏され得る。但し、製造の容易性を考慮すれば、上述の各実施形態のように上層金属膜のみがパターニングされることは好ましい一態様である。   In each of the above-described embodiments, each electrode is formed by patterning the upper metal film, but the present invention is not limited to this. For example, even if each electrode is formed by patterning only the lower metal film or both the upper metal film and the lower metal film, the same effect as that of the present invention can be obtained. However, considering the ease of manufacturing, it is a preferable aspect that only the upper metal film is patterned as in the above-described embodiments.

加えて、上述の第10乃至第12の実施形態以外の実施形態では、抑制電極が用いられていなかったが、本発明はこれに限定されるものではない。全ての実施施形態で抑制電極を配置することにより第10乃至第12の実施形態の効果と同等の効果が奏される。例えば、図34に示す振動ジャイロ2000は、第14の実施形態の変形例の1つである。この振動ジャイロ2000は、垂直軸(Z軸)まわりの角速度の検出について抑制電極13jが作用する振動ジャイロである。従って、抑制電極が採用される第10乃至第12の実施形態の各電極の配置は、当業者にとって、X軸やY軸、及び複数の軸(例えば、X,Y,及びZ軸の3軸全て)のまわりの角速度の検出のために抑制電極を備えた振動ジャイロの各電極の配置を十分に開示するものである。具体例の1つは、図35に示すような、X,Y,及びZ軸の3軸全てについて抑制電極が作用するリング状振動ジャイロ2100である。   In addition, in the embodiments other than the tenth to twelfth embodiments described above, the suppression electrode is not used, but the present invention is not limited to this. By arranging the suppression electrode in all the embodiments, the same effects as the effects of the tenth to twelfth embodiments can be obtained. For example, the vibrating gyroscope 2000 shown in FIG. 34 is one of the modified examples of the fourteenth embodiment. This vibrating gyroscope 2000 is a vibrating gyroscope in which the suppression electrode 13j acts on detection of angular velocity around the vertical axis (Z axis). Accordingly, the arrangement of the electrodes in the tenth to twelfth embodiments in which the suppression electrode is adopted is, for those skilled in the art, an X axis, a Y axis, and a plurality of axes (for example, three axes of X, Y, and Z axes). The arrangement of each electrode of a vibrating gyroscope with a suppression electrode for the detection of the angular velocity around all) is fully disclosed. One specific example is a ring-shaped vibrating gyroscope 2100 in which suppression electrodes act on all three axes of the X, Y, and Z axes as shown in FIG.

さらに、上述の各実施形態では、シリコンを母材とするリング状振動ジャイロが採用されているが、これにも限定されない。例えば、振動ジャイロの母材がゲルマニウム又はシリコンゲルマニウムであってもよい。上述のうち、特に、シリコン又はシリコンゲルマニウムの採用は、公知の異方性ドライエッチング技術を適用することができるため、振動体を含めたジャイロ全体の加工精度の向上に大きく寄与する。以上、述べたとおり、各実施形態の他の組合せを含む本発明の範囲内に存在する変形例もまた、特許請求の範囲に含まれるものである。   Furthermore, in each of the embodiments described above, a ring-shaped vibrating gyroscope using silicon as a base material is employed, but the present invention is not limited to this. For example, the base material of the vibration gyro may be germanium or silicon germanium. Among the above, in particular, adoption of silicon or silicon germanium can greatly improve the processing accuracy of the entire gyro including the vibrating body because a known anisotropic dry etching technique can be applied. As described above, modifications that exist within the scope of the present invention including other combinations of the embodiments are also included in the scope of the claims.

本発明は、振動ジャイロとして種々のデバイスの一部に適用され得る。   The present invention can be applied to a part of various devices as a vibrating gyroscope.

10 シリコン基板
11,11a,11b リング状振動体
12 交流電源
13a 駆動電極
13b,13c,213b,213c,313c,13s,313s 第1検出電極
13d,13e,13t,213t,313t 第2検出電極
13f,13g 第3検出電極
13h,413h,423h,513h,613h,623h,713h,753h モニタ電極
13j 抑制電極
14 引き出し電極
15,95 レッグ部
16 固定電位電極(グラウンド電極)
17 電極パッド用固定端部
18 電極パッド
19 支柱
20 シリコン酸化膜
30 下層金属膜
40 圧電体膜
50 上層金属膜
60 固定端
61,62 フィードバック制御回路
100,200,300,400,420,500,600,700,750,800,900,920,940,960,980,1000,1100,1200,1300,1400,1500,1600,1700,1800,1900,2000,2100 リング状振動ジャイロ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Silicon substrate 11, 11a, 11b Ring-shaped vibrating body 12 AC power supply 13a Drive electrode 13b, 13c, 213b, 213c, 313c, 13s, 313s First detection electrode 13d, 13e, 13t, 213t, 313t Second detection electrode 13f, 13g Third detection electrode 13h, 413h, 423h, 513h, 613h, 623h, 713h, 753h Monitor electrode 13j Suppression electrode 14 Lead electrode 15, 95 Leg portion 16 Fixed potential electrode (ground electrode)
Reference Signs List 17 Electrode Pad Fixed End 18 Electrode Pad 19 Support 20 Silicon Oxide Film 30 Lower Metal Film 40 Piezoelectric Film 50 Upper Metal Film 60 Fixed End 61, 62 Feedback Control Circuit 100, 200, 300, 400, 420, 500, 600 , 700, 750, 800, 900, 920, 940, 960, 980, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 2100 Ring-shaped vibrating gyroscope

Claims (22)

一様な平面を備えたリング状振動体と、
前記リング状振動体を柔軟に支持するレッグ部と、
前記リング状振動体の前記平面上又はその上方に置かれ、圧電体膜を厚み方向に挟む上層金属膜及び下層金属膜のうちの少なくともいずれかにより形成される複数の電極とを備え、
前記複数の電極は、Nを2以上のある自然数とした場合に、cosNθの振動モードで前記リング状振動体の一次振動を励起する、円周方向に(360/N)°離れた角度に配置された駆動電極と、前記駆動電極の各々から(180/N)°離れた角度のいずれかに配置された少なくとも1つの駆動電極とを含む一群の駆動電極と、前記各々の駆動電極から時計回り又は反時計回りに(90/N)°離れた角度に配置され、かつ前記リング状振動体に角速度が与えられたときに発生する二次振動を検出する一群の第1検出電極と、前記各々の第1検出電極から(180/N)°離れた角度に配置され、かつ前記二次振動を検出する一群の第2検出電極とを含み、
前記駆動電極の各々、前記第1検出電極の各々、及び前記第2検出電極の各々は、前記リング状振動体の外周縁から前記外周縁の近傍に至るまでの領域と、前記リング状振動体の内周縁から前記内周縁の近傍に至るまでの領域とのいずれか又は両方の領域に配置されている
振動ジャイロ。
A ring-shaped vibrating body with a uniform plane;
A leg portion that flexibly supports the ring-shaped vibrating body;
A plurality of electrodes placed on or above the plane of the ring-shaped vibrator and formed by at least one of an upper metal film and a lower metal film sandwiching the piezoelectric film in the thickness direction;
The plurality of electrodes are arranged at an angle separated by (360 / N) ° in the circumferential direction to excite the primary vibration of the ring-shaped vibrating body in a vibration mode of cosNθ when N is a natural number of 2 or more. A group of drive electrodes including a plurality of drive electrodes and at least one drive electrode disposed at any angle (180 / N) ° from each of the drive electrodes, and clockwise from each of the drive electrodes Or a group of first detection electrodes that are disposed at an angle of (90 / N) ° counterclockwise and that detect secondary vibrations generated when an angular velocity is applied to the ring-shaped vibrating body, A group of second detection electrodes disposed at an angle of (180 / N) ° from the first detection electrodes of the first detection electrodes, and detecting the secondary vibration,
Each of the drive electrodes, each of the first detection electrodes, and each of the second detection electrodes includes a region extending from an outer peripheral edge of the ring-shaped vibrating body to a vicinity of the outer peripheral edge, and the ring-shaped vibrating body. The vibrating gyroscope is disposed in one or both of the region from the inner peripheral edge to the vicinity of the inner peripheral edge.
前記複数の電極は、前記駆動電極の少なくとも1つから(180/N)°離れた角度に配置されたモニタ電極をさらに含み、
前記モニタ電極が、前記リング状振動体の外周縁から前記外周縁の近傍に至るまでの領域と、前記リング状振動体の内周縁から前記内周縁の近傍に至るまでの領域とのいずれか又は両方の領域に配置されている
請求項1に記載の振動ジャイロ。
The plurality of electrodes further include a monitor electrode disposed at an angle (180 / N) ° away from at least one of the drive electrodes;
Either the area from the outer peripheral edge of the ring-shaped vibrating body to the vicinity of the outer peripheral edge and the area from the inner peripheral edge of the ring-shaped vibrating body to the vicinity of the inner peripheral edge, or The vibrating gyroscope according to claim 1, wherein the vibrating gyroscope is disposed in both regions.
前記複数の電極は、前記駆動電極の少なくとも1つから(180/N)°離れた角度を除く、{(180/N)−(45/N)}°から{(180/N)+(45/N)}°までの領域内に配置されたモニタ電極をさらに含み、
前記モニタ電極が、前記リング状振動体の外周縁から前記外周縁の近傍に至るまでの領域と、前記リング状振動体の内周縁から前記内周縁の近傍に至るまでの領域とのいずれか又は両方の領域に配置されている
請求項1に記載の振動ジャイロ。
The plurality of electrodes may exclude {(180 / N) − (45 / N)} ° from {(180 / N) + (45), excluding an angle (180 / N) ° away from at least one of the drive electrodes. / N)} further including monitor electrodes disposed in the region up to
Either the area from the outer peripheral edge of the ring-shaped vibrating body to the vicinity of the outer peripheral edge and the area from the inner peripheral edge of the ring-shaped vibrating body to the vicinity of the inner peripheral edge, or The vibrating gyroscope according to claim 1, wherein the vibrating gyroscope is disposed in both regions.
前記全ての第1検出電極及び前記全ての第2検出電極が、前記リング状振動体の外周縁から前記外周縁の近傍に至るまでの領域又はその内周縁から前記内周縁の近傍に至るまでの領域のいずれか一方のみに配置されており、
演算回路によって前記各々の第1検出電極及び前記各々の第2検出電極から出力される信号の差分を算出する
請求項1に記載の振動ジャイロ。
All the first detection electrodes and all the second detection electrodes are in a region from the outer periphery of the ring-shaped vibrating body to the vicinity of the outer periphery or from the inner periphery to the vicinity of the inner periphery. Placed in only one of the areas,
The vibration gyro according to claim 1, wherein a difference between signals output from the first detection electrodes and the second detection electrodes is calculated by an arithmetic circuit.
前記全ての第1検出電極及び前記全ての第2検出電極が、前記リング状振動体の外周縁から前記外周縁の近傍に至るまでの領域又はその内周縁から前記内周縁の近傍に至るまでの領域の互いに異なる領域に配置されており、
演算回路又は前記第1検出電極及び前記第2検出電極から引き出される電極の接続によって前記各々の第1検出電極及び前記各々の第2検出電極から出力される信号の和を算出する
請求項1に記載の振動ジャイロ。
All the first detection electrodes and all the second detection electrodes are in a region from the outer periphery of the ring-shaped vibrating body to the vicinity of the outer periphery or from the inner periphery to the vicinity of the inner periphery. Are located in different areas of the area,
The sum of signals output from each of the first detection electrodes and each of the second detection electrodes is calculated by connecting an arithmetic circuit or electrodes extracted from the first detection electrode and the second detection electrode. The vibration gyro described.
一様な平面を備えたリング状振動体と、
前記リング状振動体を柔軟に支持するレッグ部と、
前記リング状振動体の前記平面上又はその上方に置かれ、圧電体膜を厚み方向に挟む上層金属膜及び下層金属膜のうちの少なくともいずれかにより形成される複数の電極とを備え、
前記複数の電極は、次の(1)及び(2)、すなわち、
(1)Nを2以上のある自然数とした場合に、cosNθの振動モードで前記リング状振動体の一次振動を励起する、円周方向に(360/N)°離れた角度に配置された駆動電極と、前記駆動電極の各々から(180/N)°離れた角度のいずれかに配置された少なくとも1つの駆動電極とを含む一群の駆動電極
(2)前記駆動電極の1つを基準駆動電極とし、S=0,1,・・・,N(以下、同じ)とした場合に、前記リング状振動体に角速度が与えられたときに発生するcos(N+1)θの振動モードの二次振動を検出し、且つ前記基準駆動電極から〔{360/(N+1)}×S〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔{360/(N+1)}×{S+(1/2)}〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された電極を備える一群の検出電極
を有し、
前記駆動電極の各々は、前記リング状振動体の外周縁から前記外周縁の近傍に至るまでの領域と、前記リング状振動体の内周縁から前記内周縁の近傍に至るまでの領域とのいずれか又は両方の領域を含む前記平面における第1電極配置領域に配置されており、
前記検出電極の各々は、前記リング状振動体の前記平面における第2電極配置領域に配置されるとともに、前記駆動電極のいずれとも電気的に接続しないようにされている
振動ジャイロ。
A ring-shaped vibrating body with a uniform plane;
A leg portion that flexibly supports the ring-shaped vibrating body;
A plurality of electrodes placed on or above the plane of the ring-shaped vibrator and formed by at least one of an upper metal film and a lower metal film sandwiching the piezoelectric film in the thickness direction;
The plurality of electrodes are the following (1) and (2), that is,
(1) When N is a natural number equal to or greater than 2, the primary vibration of the ring-shaped vibrating body is excited in the vibration mode of cosNθ, and the drive is arranged at an angle separated by (360 / N) ° in the circumferential direction. A group of drive electrodes including an electrode and at least one drive electrode disposed at any angle (180 / N) ° from each of the drive electrodes. (2) one of the drive electrodes is a reference drive electrode And S = 0, 1,..., N (hereinafter the same), the secondary vibration of the vibration mode of cos (N + 1) θ generated when an angular velocity is applied to the ring-shaped vibrating body. And {{360 / (N + 1)} × S] ° away from the reference drive electrode and [{360 / (N + 1)} × {S + (1/2)}] from the reference drive electrode At an angle of at least one of Has a group of detection electrodes comprising an electrode,
Each of the drive electrodes may be either a region from the outer peripheral edge of the ring-shaped vibrating body to the vicinity of the outer peripheral edge or a region from the inner peripheral edge of the ring-shaped vibrating body to the vicinity of the inner peripheral edge. Or disposed in the first electrode arrangement region in the plane including both regions,
Each of the detection electrodes is arranged in a second electrode arrangement region in the plane of the ring-shaped vibrating body, and is not electrically connected to any of the drive electrodes.
一様な平面を備えたリング状振動体と、
前記リング状振動体を柔軟に支持するレッグ部と、
前記リング状振動体の前記平面上又はその上方に置かれ、圧電体膜を厚み方向に挟む上層金属膜及び下層金属膜のうちの少なくともいずれかにより形成される複数の電極とを備え、
前記複数の電極は、次の(1)及び(2)、すなわち、
(1)Nを2以上のある自然数とした場合に、cosNθの振動モードで前記リング状振動体の一次振動を励起する、円周方向に(360/N)°離れた角度に配置された駆動電極と、前記駆動電極の各々から(180/N)°離れた角度のいずれかに配置された少なくとも1つの駆動電極とを含む一群の駆動電極
(2)前記駆動電極の1つを基準駆動電極とし、S=0,1,・・・,N(以下、同じ)とした場合に、前記リング状振動体に角速度が与えられたときに発生するcos(N+1)θの振動モードの二次振動を検出し、且つ前記基準駆動電極から〔{360/(N+1)}×{S+(1/4)}〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔{360/(N+1)}×{S+(3/4)}〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された電極を備える一群の検出電極
を有し、
前記駆動電極の各々は、前記リング状振動体の外周縁から前記外周縁の近傍に至るまでの領域と、前記リング状振動体の内周縁から前記内周縁の近傍に至るまでの領域とのいずれか又は両方の領域を含む前記平面における第1電極配置領域に配置されており、
前記検出電極の各々は、前記リング状振動体の前記平面における第2電極配置領域に配置されるとともに、前記駆動電極のいずれとも電気的に接続しないようにされている
振動ジャイロ。
A ring-shaped vibrating body with a uniform plane;
A leg portion that flexibly supports the ring-shaped vibrating body;
A plurality of electrodes placed on or above the plane of the ring-shaped vibrator and formed by at least one of an upper metal film and a lower metal film sandwiching the piezoelectric film in the thickness direction;
The plurality of electrodes are the following (1) and (2), that is,
(1) When N is a natural number equal to or greater than 2, the primary vibration of the ring-shaped vibrating body is excited in the vibration mode of cosNθ, and the drive is arranged at an angle separated by (360 / N) ° in the circumferential direction. A group of drive electrodes including an electrode and at least one drive electrode disposed at any angle (180 / N) ° from each of the drive electrodes. (2) one of the drive electrodes is a reference drive electrode And S = 0, 1,..., N (hereinafter the same), the secondary vibration of the vibration mode of cos (N + 1) θ generated when an angular velocity is applied to the ring-shaped vibrating body. And {{360 / (N + 1)} × {S + (1/4)}] ° away from the reference drive electrode and [{360 / (N + 1)} × {S +] from the reference drive electrode. (3/4)}] at least one of an angle apart Has a group of detection electrodes comprising electrodes disposed at an angle,
Each of the drive electrodes may be either a region from the outer peripheral edge of the ring-shaped vibrating body to the vicinity of the outer peripheral edge or a region from the inner peripheral edge of the ring-shaped vibrating body to the vicinity of the inner peripheral edge. Or disposed in the first electrode arrangement region in the plane including both regions,
Each of the detection electrodes is arranged in a second electrode arrangement region in the plane of the ring-shaped vibrating body, and is not electrically connected to any of the drive electrodes.
一様な平面を備えたリング状振動体と、
前記リング状振動体を柔軟に支持するレッグ部と、
前記リング状振動体の前記平面上又はその上方に置かれ、圧電体膜を厚み方向に挟む上層金属膜及び下層金属膜のうちの少なくともいずれかにより形成される複数の電極とを備え、
前記複数の電極は、次の(1)乃至(3)、すなわち、
(1)Nを2以上のある自然数とした場合に、cosNθの振動モードで前記リング状振動体の一次振動を励起する、円周方向に(360/N)°離れた角度に配置された駆動電極と、前記駆動電極の各々から(180/N)°離れた角度のいずれかに配置された少なくとも1つの駆動電極とを含む一群の駆動電極
(2)前記駆動電極の1つを基準駆動電極とし、S=0,1,・・・,N(以下、同じ)とした場合に、前記リング状振動体に角速度が与えられたときに発生するcos(N+1)θの振動モードの二次振動を検出し、且つ前記基準駆動電極から〔{360/(N+1)}×S〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔{360/(N+1)}×{S+(1/2)}〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された電極を備える一群の第1検出電極
(3)前記二次振動に対して{90/(N+1)}°離れた角度に振動軸を有する二次振動を検出し、且つ前記基準駆動電極から〔{360/(N+1)}×{S+(1/4)}〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔{360/(N+1)}×{S+(3/4)}〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された電極を備える一群の第2検出電極
を有し、
前記駆動電極の各々は、前記リング状振動体の外周縁から前記外周縁の近傍に至るまでの領域と、前記リング状振動体の内周縁から前記内周縁の近傍に至るまでの領域とのいずれか又は両方の領域を含む前記平面における第1電極配置領域に配置されており、
前記第1検出電極の各々及び前記第2検出電極の各々は、前記リング状振動体の前記平面における第2電極配置領域に配置されるとともに、前記駆動電極のいずれとも電気的に接続しないようにされている
振動ジャイロ。
A ring-shaped vibrating body with a uniform plane;
A leg portion that flexibly supports the ring-shaped vibrating body;
A plurality of electrodes placed on or above the plane of the ring-shaped vibrator and formed by at least one of an upper metal film and a lower metal film sandwiching the piezoelectric film in the thickness direction;
The plurality of electrodes are the following (1) to (3), that is,
(1) When N is a natural number equal to or greater than 2, the primary vibration of the ring-shaped vibrating body is excited in the vibration mode of cosNθ, and the drive is arranged at an angle separated by (360 / N) ° in the circumferential direction. A group of drive electrodes including an electrode and at least one drive electrode disposed at any angle (180 / N) ° from each of the drive electrodes. (2) one of the drive electrodes is a reference drive electrode And S = 0, 1,..., N (hereinafter the same), the secondary vibration of the vibration mode of cos (N + 1) θ generated when an angular velocity is applied to the ring-shaped vibrating body. And {{360 / (N + 1)} × S] ° away from the reference drive electrode and [{360 / (N + 1)} × {S + (1/2)}] from the reference drive electrode At an angle of at least one of A group of first detection electrodes each including an electrode; (3) detecting a secondary vibration having a vibration axis at an angle of {90 / (N + 1)} ° with respect to the secondary vibration; 360 / (N + 1)} × {S + (1/4)}] ° apart, and an angle {{360 / (N + 1)} × {S + (3/4)}] ° away from the reference drive electrode, A group of second sensing electrodes comprising electrodes arranged at at least one of the angles,
Each of the drive electrodes may be either a region from the outer peripheral edge of the ring-shaped vibrating body to the vicinity of the outer peripheral edge or a region from the inner peripheral edge of the ring-shaped vibrating body to the vicinity of the inner peripheral edge. Or disposed in the first electrode arrangement region in the plane including both regions,
Each of the first detection electrodes and each of the second detection electrodes is arranged in a second electrode arrangement region in the plane of the ring-shaped vibrating body and is not electrically connected to any of the drive electrodes. A vibrating gyro.
前記検出電極を第1検出電極としたときに、前記複数の電極が、次の(3)、すなわち、
(3)M=0,1,・・・,N−1(以下、同じ)とした場合に、前記リング状振動体に角速度が与えられたときに発生するcosNθの振動モードの二次振動を検出し、且つ前記基準駆動電極から〔(360/N)×{M+(1/4)}〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔(360/N)}×{M+(3/4)}〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された電極を備える一群の第2検出電極
をさらに有し、
前記各々の第2検出電極が、前記第1電極配置領域上に配置される
請求項6又は請求項7に記載の振動ジャイロ。
When the detection electrode is a first detection electrode, the plurality of electrodes are the following (3):
(3) When M = 0, 1,..., N−1 (hereinafter the same), the secondary vibration of the vibration mode of cosNθ that occurs when an angular velocity is applied to the ring-shaped vibrating body. The angle detected and [(360 / N) × {M + (1/4)}] ° from the reference drive electrode, and [(360 / N)} × {M + (3/4) from the reference drive electrode. )}] Further comprising a group of second detection electrodes comprising electrodes arranged at least one of the angles apart from each other;
The vibrating gyroscope according to claim 6 or 7, wherein each of the second detection electrodes is arranged on the first electrode arrangement region.
前記検出電極を第1検出電極としたときに、前記複数の電極が、次の(3)及び(4)、すなわち、
(3)前記二次振動に対して{90/(N+1)}°離れた角度に振動軸を有する二次振動を検出し、且つ前記基準駆動電極から〔{360/(N+1)}×{S+(1/4)}〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔{360/(N+1)}×{S+(3/4)}〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された電極を備える一群の第2検出電極
(4)M=0,1,・・・,N−1(以下、同じ)とした場合に、前記リング状振動体に角速度が与えられたときに発生するcosNθの振動モードの二次振動を検出し、且つ前記基準駆動電極から〔(360/N)×{M+(1/4)}〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔(360/N)}×{M+(3/4)}〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された電極を備える一群の第3検出電極
をさらに有し、
前記各々の第2検出電極が、前記第2電極配置領域上に配置されるとともに、前記各々の第3検出電極が、前記第1電極配置領域上に配置される
請求項6に記載の振動ジャイロ。
When the detection electrode is a first detection electrode, the plurality of electrodes are the following (3) and (4), that is,
(3) A secondary vibration having a vibration axis at an angle {90 / (N + 1)} ° away from the secondary vibration is detected, and [{360 / (N + 1)} × {S +] from the reference drive electrode. (1/4)}] ° and at least one of an angle separated from the reference drive electrode by [{360 / (N + 1)} × {S + (3/4)}] °. A group of second detection electrodes each having an electrode disposed thereon (4) When M = 0, 1,..., N-1 (hereinafter the same), an angular velocity is given to the ring-shaped vibrating body The secondary vibration in the vibration mode of cosNθ generated at the angle is detected, and the angle away from the reference drive electrode by [(360 / N) × {M + (1/4)}] ° and the reference drive electrode [( 360 / N)} × {M + (3/4)}] ° at least one of the angles Further comprising a set of third detection electrodes comprising a location has been electrode,
The vibrating gyroscope according to claim 6, wherein each of the second detection electrodes is arranged on the second electrode arrangement region, and each of the third detection electrodes is arranged on the first electrode arrangement region. .
一様な平面を備えたリング状振動体と、
前記リング状振動体を柔軟に支持するレッグ部と、
前記リング状振動体の前記平面上又はその上方又はその上方に置かれ、圧電体膜を厚み方向に挟む上層金属膜及び下層金属膜のうちの少なくともいずれかにより形成される複数の電極とを備え、
前記複数の電極は、次の(1)及び(2)、すなわち、
(1)Nを3以上のある自然数とした場合に、cosNθの振動モードで前記リング状振動体の一次振動を励起する、円周方向に(360/N)°離れた角度に配置された駆動電極と、前記駆動電極の各々から(180/N)°離れた角度のいずれかに配置された少なくとも1つの駆動電極とを含む一群の駆動電極
(2)前記駆動電極の1つを基準駆動電極とし、S=0,1,・・・,N−2(以下、同じ)とした場合に、前記リング状振動体に角速度が与えられたときに発生するcos(N−1)θの振動モードの二次振動を検出し、且つ前記基準駆動電極から〔{360/(N−1)}×S〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔{360/(N−1)}×{S+(1/2)}〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された電極を備える一群の検出電極
を有し、
前記駆動電極の各々は、前記リング状振動体の外周縁から前記外周縁の近傍に至るまでの領域と、前記リング状振動体の内周縁から前記内周縁の近傍に至るまでの領域とのいずれか又は両方の領域を含む前記平面における第1電極配置領域に配置されており、
前記検出電極の各々は、前記リング状振動体の前記平面における第2電極配置領域に配置されるとともに、前記駆動電極のいずれとも電気的に接続しないようにされている
振動ジャイロ。
A ring-shaped vibrating body with a uniform plane;
A leg portion that flexibly supports the ring-shaped vibrating body;
A plurality of electrodes that are placed on or above or above the plane of the ring-shaped vibrating body and are formed by at least one of an upper metal film and a lower metal film that sandwich the piezoelectric film in the thickness direction. ,
The plurality of electrodes are the following (1) and (2), that is,
(1) When N is a natural number greater than or equal to 3, the primary vibration of the ring-shaped vibrating body is excited in the vibration mode of cosNθ, and the drive is arranged at an angle separated by (360 / N) ° in the circumferential direction. A group of drive electrodes including an electrode and at least one drive electrode disposed at any angle (180 / N) ° from each of the drive electrodes. (2) one of the drive electrodes is a reference drive electrode And S = 0, 1,..., N-2 (hereinafter the same), the vibration mode of cos (N−1) θ generated when an angular velocity is applied to the ring-shaped vibrating body. And {{360 / (N−1)} × S] ° from the reference driving electrode, and {{360 / (N−1)} × {from the reference driving electrode. S + (1/2)}] arranged at least one of the angles apart It has a group of detection electrodes comprising electrodes,
Each of the drive electrodes may be either a region from the outer peripheral edge of the ring-shaped vibrating body to the vicinity of the outer peripheral edge or a region from the inner peripheral edge of the ring-shaped vibrating body to the vicinity of the inner peripheral edge. Or disposed in the first electrode arrangement region in the plane including both regions,
Each of the detection electrodes is arranged in a second electrode arrangement region in the plane of the ring-shaped vibrating body, and is not electrically connected to any of the drive electrodes.
一様な平面を備えたリング状振動体と、
前記リング状振動体を柔軟に支持するレッグ部と、
前記リング状振動体の前記平面上又はその上方に置かれ、圧電体膜を厚み方向に挟む上層金属膜及び下層金属膜のうちの少なくともいずれかにより形成される複数の電極とを備え、
前記複数の電極は、次の(1)及び(2)、すなわち、
(1)Nを3以上のある自然数とした場合に、cosNθの振動モードで前記リング状振動体の一次振動を励起する、円周方向に(360/N)°離れた角度に配置された駆動電極と、前記駆動電極の各々から(180/N)°離れた角度のいずれかに配置された少なくとも1つの駆動電極とを含む一群の駆動電極
(2)前記駆動電極の1つを基準駆動電極とし、S=0,1,・・・,N−2(以下、同じ)とした場合に、前記リング状振動体に角速度が与えられたときに発生するcos(N−1)θの振動モードの二次振動を検出し、且つ前記基準駆動電極から〔{360/(N−1)}×{S+(1/4)}〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔{360/(N−1)}×{S+(3/4)}〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された電極を備える一群の検出電極
を有し、
前記駆動電極の各々は、前記リング状振動体の外周縁から前記外周縁の近傍に至るまでの領域と、前記リング状振動体の内周縁から前記内周縁の近傍に至るまでの領域とのいずれか又は両方の領域を含む前記平面における第1電極配置領域に配置されており、
前記検出電極の各々は、前記リング状振動体の前記平面における第2電極配置領域に配置されるとともに、前記駆動電極のいずれとも電気的に接続しないようにされている
振動ジャイロ。
A ring-shaped vibrating body with a uniform plane;
A leg portion that flexibly supports the ring-shaped vibrating body;
A plurality of electrodes placed on or above the plane of the ring-shaped vibrator and formed by at least one of an upper metal film and a lower metal film sandwiching the piezoelectric film in the thickness direction;
The plurality of electrodes are the following (1) and (2), that is,
(1) When N is a natural number greater than or equal to 3, the primary vibration of the ring-shaped vibrating body is excited in the vibration mode of cosNθ, and the drive is arranged at an angle separated by (360 / N) ° in the circumferential direction. A group of drive electrodes including an electrode and at least one drive electrode disposed at any angle (180 / N) ° from each of the drive electrodes. (2) one of the drive electrodes is a reference drive electrode And S = 0, 1,..., N-2 (hereinafter the same), the vibration mode of cos (N−1) θ generated when an angular velocity is applied to the ring-shaped vibrating body. And {{360 / (N−1)} × {S + (1/4)}] ° away from the reference drive electrode and {{360 / ( N-1)} × {S + (3/4)}] ° apart from at least one of the angles Has a group of detection electrodes comprising electrodes placed Kano angle,
Each of the drive electrodes may be either a region from the outer peripheral edge of the ring-shaped vibrating body to the vicinity of the outer peripheral edge or a region from the inner peripheral edge of the ring-shaped vibrating body to the vicinity of the inner peripheral edge. Or disposed in the first electrode arrangement region in the plane including both regions,
Each of the detection electrodes is arranged in a second electrode arrangement region in the plane of the ring-shaped vibrating body, and is not electrically connected to any of the drive electrodes.
一様な平面を備えたリング状振動体と、
前記リング状振動体を柔軟に支持するレッグ部と、
前記リング状振動体の前記平面上又はその上方に置かれ、圧電体膜を厚み方向に挟む上層金属膜及び下層金属膜のうちの少なくともいずれかにより形成される複数の電極とを備え、
前記複数の電極は、次の(1)乃至(3)、すなわち、
(1)Nを3以上のある自然数とした場合に、cosNθの振動モードで前記リング状振動体の一次振動を励起する、円周方向に(360/N)°離れた角度に配置された駆動電極と、前記駆動電極の各々から(180/N)°離れた角度のいずれかに配置された少なくとも1つの駆動電極とを含む一群の駆動電極
(2)前記駆動電極の1つを基準駆動電極とし、S=0,1,・・・,N−2(以下、同じ)とした場合に、前記リング状振動体に角速度が与えられたときに発生するcos(N−1)θの振動モードの二次振動を検出し、且つ前記基準駆動電極から〔{360/(N−1)}×S〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔{360/(N−1)}×{S+(1/2)}〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された電極を備える一群の第1検出電極
(3)前記二次振動に対して{90/(N−1)}°離れた角度に振動軸を有する二次振動を検出し、且つ前記基準駆動電極から〔{360/(N−1)}×{S+(1/4)}〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔{360/(N−1)}×{S+(3/4)}〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された電極を備える一群の第2検出電極
を有し、
前記駆動電極の各々は、前記リング状振動体の外周縁から前記外周縁の近傍に至るまでの領域と、前記リング状振動体の内周縁から前記内周縁の近傍に至るまでの領域とのいずれか又は両方の領域を含む前記平面における第1電極配置領域に配置されており、
前記第1検出電極の各々及び前記第2検出電極の各々は、前記リング状振動体の前記平面における第2電極配置領域に配置されるとともに、前記駆動電極のいずれとも電気的に接続しないようにされている
振動ジャイロ。
A ring-shaped vibrating body with a uniform plane;
A leg portion that flexibly supports the ring-shaped vibrating body;
A plurality of electrodes placed on or above the plane of the ring-shaped vibrator and formed by at least one of an upper metal film and a lower metal film sandwiching the piezoelectric film in the thickness direction;
The plurality of electrodes are the following (1) to (3), that is,
(1) When N is a natural number greater than or equal to 3, the primary vibration of the ring-shaped vibrating body is excited in the vibration mode of cosNθ, and the drive is arranged at an angle separated by (360 / N) ° in the circumferential direction. A group of drive electrodes including an electrode and at least one drive electrode disposed at any angle (180 / N) ° from each of the drive electrodes. (2) one of the drive electrodes is a reference drive electrode And S = 0, 1,..., N-2 (hereinafter the same), the vibration mode of cos (N−1) θ generated when an angular velocity is applied to the ring-shaped vibrating body. And {{360 / (N−1)} × S] ° from the reference driving electrode, and {{360 / (N−1)} × {from the reference driving electrode. S + (1/2)}] arranged at least one of the angles apart A group of first detection electrodes each provided with an electrode (3) detecting a secondary vibration having a vibration axis at an angle of {90 / (N-1)} ° with respect to the secondary vibration, and performing the reference drive [{360 / (N−1)} × {S + (1/4)}] ° away from the electrode and [{360 / (N−1)} × {S + (3/4) from the reference drive electrode. )}] Having a group of second detection electrodes comprising electrodes arranged at at least one of the angles apart from each other;
Each of the drive electrodes may be either a region from the outer peripheral edge of the ring-shaped vibrating body to the vicinity of the outer peripheral edge or a region from the inner peripheral edge of the ring-shaped vibrating body to the vicinity of the inner peripheral edge. Or disposed in the first electrode arrangement region in the plane including both regions,
Each of the first detection electrodes and each of the second detection electrodes is arranged in a second electrode arrangement region in the plane of the ring-shaped vibrating body and is not electrically connected to any of the drive electrodes. A vibrating gyro.
前記検出電極を第1検出電極としたときに、前記複数の電極が、次の(3)、すなわち、
(3)M=0,1,・・・,N−1(以下、同じ)とした場合に、前記リング状振動体に角速度が与えられたときに発生するcosNθの振動モードの二次振動を検出し、且つ前記基準駆動電極から〔(360/N)×{M+(1/4)}〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔(360/N)}×{M+(3/4)}〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された電極を備える一群の第2検出電極
をさらに有し、
前記各々の第2検出電極が、前記第1電極配置領域上に配置される
請求項11又は請求項12に記載の振動ジャイロ。
When the detection electrode is a first detection electrode, the plurality of electrodes are the following (3):
(3) When M = 0, 1,..., N−1 (hereinafter the same), the secondary vibration of the vibration mode of cosNθ that occurs when an angular velocity is applied to the ring-shaped vibrating body. The angle detected and [(360 / N) × {M + (1/4)}] ° from the reference drive electrode, and [(360 / N)} × {M + (3/4) from the reference drive electrode. )}] Further comprising a group of second detection electrodes comprising electrodes arranged at least one of the angles apart from each other;
The vibrating gyroscope according to claim 11 or 12, wherein each of the second detection electrodes is arranged on the first electrode arrangement region.
前記検出電極を第1検出電極としたときに、前記複数の電極が、次の(3)及び(4)、すなわち、
(3)前記二次振動に対して{90/(N−1)}°離れた角度に振動軸を有する二次振動を検出し、且つ前記基準駆動電極から〔{360/(N−1)}×{S+(1/4)}〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔{360/(N−1)}×{S+(3/4)}〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された電極を備える一群の第2検出電極
(4)M=0,1,・・・,N−1(以下、同じ)とした場合に、前記リング状振動体に角速度が与えられたときに発生するcosNθの振動モードの二次振動を検出し、且つ前記基準駆動電極から〔(360/N)×{M+(1/4)}〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔(360/N)}×{M+(3/4)}〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された電極を備える一群の第3検出電極
をさらに有し、
前記各々の第2検出電極が、前記第2電極配置領域上に配置されるとともに、前記各々の第3検出電極が、前記第1電極配置領域上に配置される
請求項11に記載の振動ジャイロ。
When the detection electrode is a first detection electrode, the plurality of electrodes are the following (3) and (4), that is,
(3) A secondary vibration having a vibration axis at an angle {90 / (N−1)} ° away from the secondary vibration is detected, and [{360 / (N−1)] from the reference drive electrode. } × {S + (1/4)}] ° and an angle [{360 / (N−1)} × {S + (3/4)}] ° away from the reference drive electrode. A group of second detection electrodes including electrodes arranged at least at any angle (4) When M = 0, 1,..., N−1 (hereinafter the same), Detecting a secondary vibration of a vibration mode of cosNθ generated when an angular velocity is given, and an angle away from the reference drive electrode by [(360 / N) × {M + (1/4)}] °; At least one of the angles [(360 / N)} × {M + (3/4)}] degrees away from the reference drive electrode Further comprising a set of third detection electrodes comprising a location has been electrode,
The vibrating gyroscope according to claim 11, wherein each of the second detection electrodes is arranged on the second electrode arrangement region, and each of the third detection electrodes is arranged on the first electrode arrangement region. .
前記複数の電極が、さらに、
(5)L=0,1,・・・,2N−1(以下、同じ)とした場合に、前記基準駆動電極から円周方向に(180/N)×{L+(1/2)}°離れた角度以外の角度に配置されたモニタ電極と
を有する
請求項6乃至請求項15のいずれかに記載の振動ジャイロ。
The plurality of electrodes further includes:
(5) When L = 0, 1,..., 2N−1 (hereinafter the same), (180 / N) × {L + (1/2)} ° in the circumferential direction from the reference drive electrode. The vibrating gyroscope according to claim 6, further comprising a monitor electrode disposed at an angle other than the separated angle.
前記複数の電極が、さらに、
(5)M=0,1,・・・,N−1(以下、同じ)とした場合に、前記駆動電極の少なくとも1つから円周方向に〔(360/N)×{M+(1/2)}〕°離れた角度に配置されたモニタ電極と
を有する
請求項6乃至請求項15のいずれかに記載の振動ジャイロ。
The plurality of electrodes further includes:
(5) When M = 0, 1,..., N−1 (hereinafter the same), [(360 / N) × {M + (1 / The vibration gyro according to any one of claims 6 to 15, further comprising: 2)}] monitor electrodes disposed at an angle apart from each other.
前記第2電極配置領域が、前記外周縁から前記内周縁までの幅の中央を結ぶ中央線を含む
請求項6乃至請求項15のいずれかに記載の振動ジャイロ。
The vibrating gyroscope according to any one of claims 6 to 15, wherein the second electrode arrangement region includes a center line connecting a center of a width from the outer peripheral edge to the inner peripheral edge.
前記リング状振動体がシリコン基板から形成され、
正面視で実質的に前記上層金属膜、前記圧電体膜、及び前記下層金属膜のみが観察される
請求項1乃至請求項15のいずれかに記載の振動ジャイロ。
The ring-shaped vibrator is formed of a silicon substrate;
The vibrating gyroscope according to any one of claims 1 to 15, wherein substantially only the upper metal film, the piezoelectric film, and the lower metal film are observed in a front view.
前記リング状振動体がシリコン基板から形成され、
正面視で実質的に前記上層金属膜及び前記下層金属膜のみが観察される
請求項1乃至請求項15のいずれかに記載の振動ジャイロ。
The ring-shaped vibrator is formed of a silicon substrate;
The vibrating gyroscope according to any one of claims 1 to 15, wherein substantially only the upper metal film and the lower metal film are observed in a front view.
前記駆動電極の少なくとも1つの近傍に、正面視でN回対称の位置となるように複数のモニタ電極が配置される
請求項3又は請求項16に記載の振動ジャイロ。
17. The vibration gyro according to claim 3, wherein a plurality of monitor electrodes are arranged in the vicinity of at least one of the drive electrodes so as to be N times symmetrical in a front view.
前記駆動電極の少なくとも1つの近傍に、その1つの駆動電極が配置されている角度を中心に時計回りおよび反時計回りに等角度ずつ離れた角度に複数のモニタ電極が配置される
請求項3又は請求項16に記載の振動ジャイロ。
The plurality of monitor electrodes are arranged in the vicinity of at least one of the drive electrodes at an angle separated by an equal angle clockwise and counterclockwise around the angle at which the one drive electrode is arranged. The vibrating gyroscope according to claim 16.
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