JP2011196823A5

JP2011196823A5 - ジャイロ素子、ジャイロセンサー、および電子機器

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Publication number: JP2011196823A5
Application number: JP2010063901A
Authority: JP
Filing date: 2010-03-19
Publication date: 2013-04-11
Anticipated expiration: 2030-03-19

Description

（１）本発明のジャイロ素子の一態様では、基部と、前記基部から、所定面内で第１方向に延出する検出腕と、前記検出腕の前記基部側の端部と反対側の端部に設けた連結部と、前記連結部から、前記所定面内で前記第１方向と交差する方向である正の第２方向に延出する第１駆動腕と、前記検出腕の前記連結部から、正の第２方向とは逆向きの負の第２方向に延出する第２駆動腕と、前記第１駆動腕に設けられる第１駆動電極と、前記第２駆動腕に設けられる第２駆動電極と、前記検出腕に設けられる検出電極と、を含む。また、前記第１駆動腕は、前記第１駆動電極によって形成される電界による歪みによって、前記所定面に直交する第３方向に振動し、前記第２駆動腕は、前記第２駆動電極によって形成される電界による歪みによって、前記第３方向に振動し、かつ、前記第１駆動腕が正の第３方向に変位するときは、前記第２駆動腕も正の第３方向に変位すると共に、前記第１駆動腕が負の第３方向に変位するときは、前記第２駆動腕も負の第３方向に変位し、前記第１方向の軸回りに作用する角速度によって前記第１駆動腕および前記第２駆動腕の各々に第２方向のコリオリ力が作用し、これによって前記検出腕に第２方向の検出振動が生じ、前記検出振動によって発生する電界によって電荷が移動し、前記電荷の移動による電気信号が前記検出電極から取り出される。

（２）本発明のジャイロ素子の他の態様では、前記第２方向は、前記第１方向に直交する方向であり、前記検出腕、前記第１駆動腕、および前記第２駆動腕の少なくとも一部は、同じ圧電材料で構成される。

（３）本発明のジャイロ素子の他の態様では、前記検出腕は、互いに表裏関係にある第１面および第２面と、前記第１面と前記第２面とを連結する第３面および第４面と、を備え、前記検出電極は、前記第１面に設けられる第１電極と、前記第２面に設けられ、前記第１電極に接続されている第２電極と、前記第３面に設けられ、前記第１電極および前記第２電極から電気的に独立している第３電極と、前記第４面に設けられ、前記第３電極に接続されている第４電極と、を備えることを特徴とする。また、前記第１駆動腕および前記第２駆動腕の各々は、互いに表裏関係にある一対の主面を備え、前記第１駆動電極は、前記第１駆動腕における前記一対の主面の少なくとも一方に設けられた第１櫛歯電極であり、前記第２駆動電極は、前記第２駆動腕における前記一対の主面の少なくとも一方に設けられる第２櫛歯電極である、ことを特徴とする。

（４）本発明のジャイロ素子の他の態様では、前記第１櫛歯電極および前記第２櫛歯電極の各々は、所定距離だけ離れて互いに対向して配置される一対の電極からなる第１対向部分と、前記第１対向部分に隣接して設けられ、かつ、前記所定距離だけ離れて互いに対向して配置される一対の電極からなる第２対向部分と、を備え、前記第１対向部分と第２対向部分は、前記駆動腕の延出方向である前記第２方向に沿って配置されており、かつ、前記所定距離をＬ１とし、前記第１対向部分と前記第２対向部分との間の距離をＬ２としたとき、Ｌ１＜Ｌ２が成立する。

（５）本発明のジャイロ素子の他の態様では、前記第１櫛歯電極および前記第２櫛歯電極の各々は、前記第２対向部分に隣接して設けられ、かつ、前記所定距離だけ離れて互いに対向して配置される一対の電極からなる第３対向部分を備え、前記第１対向部分、前記第２対向部分、前記第３対向部分の順に、前記基部からの距離が大きくなるものとし、かつ、前記第２対向部分と前記第３対向部分との間の距離をＬ３としたとき、Ｌ２＜Ｌ３が成立する。

（６）本発明のジャイロ素子の他の態様は、基部と、前記基部から、所定面内で正の第１方向に延出する第１検出腕と、前記基部から、前記所定面内で、正の第１方向とは逆向きの負の第１方向に延出する第２検出腕と、前記第１検出腕の前記基部側の端部と反対側の端部に設けられた連結部から、前記所定面内で前記第１方向に交差する正の第２方向に延出する第１駆動腕と、前記第１検出腕の前記連結部から前記正の第２方向とは逆向きの負の第２方向に延出する第２駆動腕と、前記基部から、前記正の第２方向に延出する第３駆動腕と、前記基部から、前記負の第２方向に延出する第４駆動腕と、前記第２検出腕の前記基部側の端部と反対側の端部に設けられた連結部から前記正の第２方向に延出する第５駆動腕と、前記第２検出腕の前記連結部から前記負の第２方向に延出する第６駆動腕と、前記第１駆動腕に設けられる第１駆動電極と、前記第２駆動腕に設けられる第２駆動電極と、前記第３駆動腕に設けられる第３駆動電極と、前記第４駆動腕に設けられる第４駆動電極と、前記第５駆動腕に設けられる第５駆動電極と、前記第６駆動腕に設けられる第６駆動電極と、前記第１検出腕に設けられる第１検出電極と、前記第２検出腕に設けられる第２検出電極と、を含むことを特徴とする。
また、前記第１駆動腕は、前記第１駆動電極によって形成される電界による歪みによって、前記所定面に直交する第３方向に振動し、前記第２駆動腕は、前記第２駆動電極によって形成される電界による歪みによって第３方向に振動し、前記第３駆動腕は、前記第３駆動電極によって形成される電界による歪みによって第３方向に振動し、前記第４駆動腕は、前記第４駆動電極によって形成される電界による歪みによって第３方向に振動し、前記第５駆動腕は、前記第５駆動電極によって形成される電界による歪みによって第３方向に振動し、前記第６駆動腕は、前記第６駆動電極によって形成される電界による歪みによって第３方向に振動し、かつ、前記第１駆動腕および前記第２駆動腕が共に正の第３方向に変位するときには、前記第３駆動腕および前記第４駆動腕は共に前記正の第３方向とは逆向きの負の第３方向に変位し、前記第５駆動腕および前記第６駆動腕は共に正の第３方向に変位し、また、前記第１駆動腕および前記第２駆動腕が共に負の第３方向に変位するときには、前記第３駆動腕および前記第４駆動腕は共に正の第３方向に変位し、前記第５駆動腕および前記第６駆動腕は共に負の第３方向に変位する。

（８）本発明のジャイロセンサーの一態様は、上記いずれかのジャイロ素子と、前記ジャイロ素子に接続された検出回路を含む。

（９）本発明の電子機器の一態様は、上記いずれかのジャイロ素子を含む。

Claims

基部と、
前記基部から、所定面内で第１方向に延出する検出腕と、
前記検出腕の前記基部側の端部と反対側の端部に設けた連結部と、
前記連結部から、前記所定面内で前記第１方向と交差する方向である正の第２方向に延出する第１駆動腕と、
前記検出腕の前記連結部から、正の第２方向とは逆向きの負の第２方向に延出する第２駆動腕と、
前記第１駆動腕に設けられる第１駆動電極と、
前記第２駆動腕に設けられる第２駆動電極と、
前記検出腕に設けられる検出電極と、
を含むことを特徴とするジャイロ素子。
請求項１に記載のジャイロ素子であって、
前記第１駆動腕は、前記第１駆動電極によって形成される電界による歪みによって、前記所定面に直交する第３方向に振動し、
前記第２駆動腕は、前記第２駆動電極によって形成される電界による歪みによって、前記第３方向に振動し、かつ、前記第１駆動腕が正の第３方向に変位するときは、前記第２駆動腕も正の第３方向に変位すると共に、前記第１駆動腕が負の第３方向に変位するときは、前記第２駆動腕も負の第３方向に変位し、
前記第１方向の軸回りに作用する角速度によって前記第１駆動腕および前記第２駆動腕の各々に第２方向のコリオリ力が作用し、これによって前記検出腕に第２方向の検出振動が生じ、前記検出振動によって発生する電界によって電荷が移動し、前記電荷の移動による電気信号が前記検出電極から取り出される、
ことを特徴とするジャイロ素子。
請求項１または請求項２に記載のジャイロ素子であって、
前記検出腕、前記第１駆動腕、および前記第２駆動腕は、同じ圧電材料で構成されることを特徴とするジャイロ素子。
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のジャイロ素子であって、
前記検出腕は、互いに表裏関係にある第１面および第２面と、前記第１面と前記第２面とを連結する第３面および第４面と、を備え、
前記検出電極は、
前記第１面に設けられる第１電極と、
前記第２面に設けられ、前記第１電極に接続されている第２電極と、
前記第３面に設けられ、前記第１電極および前記第２電極から電気的に独立している第３電極と、
前記第４面に設けられ、前記第３電極に接続されている第４電極と、
を備えることを特徴とするジャイロ素子。
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のジャイロ素子であって、
前記第１駆動腕および前記第２駆動腕の各々は、互いに表裏関係にある一対の主面を備え、
前記第１駆動電極は、前記第１駆動腕における前記一対の主面の少なくとも一方に設けられた第１櫛歯電極であり、
前記第２駆動電極は、前記第２駆動腕における前記一対の主面の少なくとも一方に設けられる第２櫛歯電極である、
ことを特徴とするジャイロ素子。
請求項５に記載のジャイロ素子であって、
前記第１櫛歯電極および前記第２櫛歯電極の各々は、
所定距離だけ離れて互いに対向して配置される一対の電極からなる第１対向部分と、
前記第１対向部分に隣接して設けられ、かつ、前記所定距離だけ離れて互いに対向して配置される一対の電極からなる第２対向部分と、
を備え、
前記第１対向部分と第２対向部分は、前記駆動腕の延出方向である前記第１方向に沿って配置されており、かつ、前記所定距離をＬ１とし、前記第１対向部分と前記第２対向部分との間の距離をＬ２としたとき、Ｌ１＜Ｌ２が成立することを特徴とするジャイロ素子。
請求項６に記載のジャイロ素子であって、
前記第１櫛歯電極および前記第２櫛歯電極の各々は、
前記第２対向部分に隣接して設けられ、かつ、前記所定距離だけ離れて互いに対向して配置される一対の電極からなる第３対向部分を、備え、
前記第１対向部分、前記第２対向部分、前記第３対向部分の順に、前記基部からの距離が大きくなるものとし、かつ、前記第２対向部分と前記第３対向部分との間の距離をＬ３としたとき、Ｌ２＜Ｌ３が成立することを特徴とするジャイロ素子。
基部と、
前記基部から、所定面内で正の第１方向に延出する第１検出腕と、
前記基部から、前記所定面内で、正の第１方向とは逆向きの負の第１方向に延出する第２検出腕と、
前記第１検出腕の前記基部側の端部と反対側の端部に設けられた連結部から、前記所定面内で前記第１方向に交差する正の第２方向に延出する第１駆動腕と、
前記第１検出腕の前記連結部から前記正の第２方向とは逆向きの負の第２方向に延出する第２駆動腕と、
前記基部から、前記正の第２方向に延出する第３駆動腕と、
前記基部から、前記負の第２方向に延出する第４駆動腕と、
前記第２検出腕の前記基部側の端部と反対側の端部に設けられた連結部から前記正の第２方向に延出する第５駆動腕と、
前記第２検出腕の前記連結部から前記負の第２方向に延出する第６駆動腕と、
前記第１駆動腕に設けられる第１駆動電極と、
前記第２駆動腕に設けられる第２駆動電極と、
前記第３駆動腕に設けられる第３駆動電極と、
前記第４駆動腕に設けられる第４駆動電極と、
前記第５駆動腕に設けられる第５駆動電極と、
前記第６駆動腕に設けられる第６駆動電極と、
前記第１検出腕に設けられる第１検出電極と、
前記第２検出腕に設けられる第２検出電極と、
を含むことを特徴とするジャイロ素子。
請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載のジャイロ素子と、
前記ジャイロ素子に接続された検出回路と、
を含むことを特徴とするジャイロセンサー。
請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載のジャイロ素子を備えたことを特徴とする特徴とする電子機器。