JP2012112819A - Vibration gyro - Google Patents

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Mitsuharu Chiba
光晴 千葉
Takeshi Mizuno
豪 水野
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Tokin Corp
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NEC Tokin Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small-size vibration gyro eliminating lowering of sensitivity to angular velocity around the Z-axis and having reduced sensitivity in other axial directions.SOLUTION: This vibration gyro includes a detecting element 1 that is disposed in a space represented by three X, Y and Z axes that are orthogonal to each other and is formed with a Z-axial through-hole on a flat plate that is parallel to the XY plane. The detecting element 1 comprises: a plurality of bending arms 3a-3d having a longitudinal direction in the Y-axis direction; a plurality of connecting parts 4a-4d orthogonally connecting the bending arms; drive means for exciting bending vibration of the bending arms; and detecting means for detecting the bending vibration of the bending arms. A first vibrator for detecting an angular velocity around the Y axis and the Z axis, and a second vibrator for detecting the angular velocity around the X axis are disposed in both sides of a Y-axial center line of the flat plate to detect the angular velocities of three axes.

Description

本発明は、カメラの手振れ補正システム、ナビゲーションシステム、姿勢制御システム等に使用される角速度を検出する振動ジャイロに関する。   The present invention relates to a vibration gyro for detecting an angular velocity used in a camera shake correction system, a navigation system, an attitude control system, and the like.

電気−機械変換効率が高い圧電体材料を用いた圧電素子は、小型で高感度なセンサを実現できることから、これを利用した様々なセンサが製造されている。近年では、厚さが数μmの膜状の圧電体、すなわち圧電薄膜を大面積の基板上に再現性良く成膜する技術や、基板などを微細に加工する技術が確立され、これを利用した振動ジャイロが量産性良く製造できるようになってきた。さらに、1つのパッケージ内で複数の軸の角速度を検出できる製品も実用化されている。   Since a piezoelectric element using a piezoelectric material having high electro-mechanical conversion efficiency can realize a small and highly sensitive sensor, various sensors using this are manufactured. In recent years, a film-like piezoelectric body having a thickness of several μm, that is, a technique for forming a piezoelectric thin film on a large-area substrate with good reproducibility and a technique for finely processing a substrate have been established and utilized. Vibrating gyros can be manufactured with high productivity. Furthermore, products that can detect angular velocities of a plurality of axes in one package have been put into practical use.

特許文献1には、1つのパッケージ内で3軸の角速度検出を行えるジャイロモジュールが提案されている。図5は、従来の3軸の角速度検出を行うジャイロモジュールの平面図である。図5に示すように、従来の3軸の角速度検出を行うジャイロモジュールは、第1ジャイロ素子片102、第2ジャイロ素子片103、第4ジャイロ素子片104の3つのジャイロ素子片を有している。図面左上に第4ジャイロ素子片104、図面右上に第1ジャイロ素子片102、図面右下に第2ジャイロ素子片103を配置されている。さらに、第2ジャイロ素子片103は、第1ジャイロ素子片102と同一の構成であるが、XY平面において90度回転して配置されている。これらのジャイロ素子片のうち、第1ジャイロ素子片102および第2ジャイロ素子片103は2つの検出軸を有し、第4ジャイロ素子片104は1つの検出軸を有している。第1ジャイロ素子片102と第2ジャイロ素子片103、第4ジャイロ素子片104は水晶を用いており、水晶結晶のX軸およびY軸で形成されるXY平面で切り出されたZカット水晶基板から形成されている。   Patent Document 1 proposes a gyro module that can detect a triaxial angular velocity in one package. FIG. 5 is a plan view of a conventional gyro module that performs three-axis angular velocity detection. As shown in FIG. 5, the conventional gyro module for detecting the three-axis angular velocity has three gyro element pieces: a first gyro element piece 102, a second gyro element piece 103, and a fourth gyro element piece 104. Yes. A fourth gyro element piece 104 is arranged at the upper left of the drawing, a first gyro element piece 102 is arranged at the upper right of the drawing, and a second gyro element piece 103 is arranged at the lower right of the drawing. Further, the second gyro element piece 103 has the same configuration as that of the first gyro element piece 102, but is rotated 90 degrees in the XY plane. Among these gyro element pieces, the first gyro element piece 102 and the second gyro element piece 103 have two detection axes, and the fourth gyro element piece 104 has one detection axis. The first gyro element piece 102, the second gyro element piece 103, and the fourth gyro element piece 104 are made of quartz crystal, and are taken from a Z-cut quartz crystal substrate cut out on an XY plane formed by the X axis and the Y axis of the quartz crystal. Is formed.

2つの検出軸を有する第1ジャイロ素子片102は、矩形状の基部105を有し、この基部105にはY軸に平行な各端辺の中央からX軸に平行に両方向に伸びた連結腕106が存在する。連結腕106の先端付近からは、それぞれY軸に平行に両方向に伸びた駆動腕107が存在する。そして各駆動腕107の先端にはこの駆動腕107よりもX軸方向の幅を広くした矩形状の錘部108が駆動腕107と一体に存在する。また基部105には、X軸に平行な各端辺の中央からY軸に平行に両方向に伸びた検出腕109が存在する。そして各検出腕109の先端には、検出腕109よりもX軸方向の幅を広くした矩形状の錘部110が検出腕109と一体に存在する。駆動腕107には駆動電極(図示せず)、検出腕109には検出電極(図示せず)がそれぞれ設けられている。   The first gyro element piece 102 having two detection axes has a rectangular base portion 105, and the base portion 105 has a connecting arm extending in both directions parallel to the X axis from the center of each end parallel to the Y axis. 106 exists. From the vicinity of the distal end of the connecting arm 106, there is a driving arm 107 extending in both directions parallel to the Y axis. A rectangular weight 108 having a width in the X-axis direction wider than that of the drive arm 107 is integrally formed with the drive arm 107 at the tip of each drive arm 107. The base 105 has a detection arm 109 extending in both directions parallel to the Y axis from the center of each end parallel to the X axis. A rectangular weight 110 having a width in the X-axis direction wider than that of the detection arm 109 is integrally formed with the detection arm 109 at the tip of each detection arm 109. The drive arm 107 is provided with a drive electrode (not shown), and the detection arm 109 is provided with a detection electrode (not shown).

第1ジャイロ素子片102の駆動腕107の駆動電極に駆動信号が供給されると、駆動腕107は、基部105の重心を通るY軸に平行な線に対して対称的に屈曲振動する。このような駆動振動を行っているときに、Z軸回りの角速度が加えられると駆動腕107にはY軸方向のコリオリ力が働くことになる。そして、コリオリ力の影響を受けて検出腕109が屈曲振動するので、検出腕109の検出電極から検出信号が得られる。また、駆動腕107が駆動振動を行っているときに、Y軸回りの角速度が加えられると検出腕109が捩れ振動する。この捩れ振動はコリオリ力によって生じた検出腕109のX方向の屈曲振動とz方向の屈曲振動とを合成した振動モードである。そしてこの捩れ振動により検出電極から検出信号が得られる。すなわち第1ジャイロ素子片102はZ軸回りとY軸回りの角速度を検出する。第2ジャイロ素子片103は、第1ジャイロ素子片と同一の構成であるが、XY平面において90度回転して配置されている。   When a drive signal is supplied to the drive electrode of the drive arm 107 of the first gyro element piece 102, the drive arm 107 bends and vibrates symmetrically with respect to a line parallel to the Y axis passing through the center of gravity of the base portion 105. When an angular velocity around the Z axis is applied during such driving vibration, a Coriolis force in the Y axis direction acts on the driving arm 107. Since the detection arm 109 bends and vibrates under the influence of the Coriolis force, a detection signal is obtained from the detection electrode of the detection arm 109. Further, when the driving arm 107 is performing driving vibration, if the angular velocity around the Y axis is applied, the detection arm 109 is torsionally vibrated. This torsional vibration is a vibration mode in which the bending vibration in the X direction and the bending vibration in the z direction of the detection arm 109 generated by the Coriolis force are combined. A detection signal is obtained from the detection electrode by this torsional vibration. That is, the first gyro element piece 102 detects angular velocities around the Z axis and the Y axis. The second gyro element piece 103 has the same configuration as the first gyro element piece, but is rotated 90 degrees in the XY plane.

1つの検出軸を有する第4ジャイロ素子片104は、第1ジャイロ素子片102と同様の構成であるが、検出腕109の先端に設けた錘部111のX軸方向の幅が異なり、狭くなっている。幅を狭く設定したのは、Y軸回転系の角速度を検出しないように、検出腕109の捩れ振動を生じさせないためである。第4ジャイロ素子片104の駆動腕107には駆動電極(図示せず)、検出腕109(図示せず)には検出電極がそれぞれ設けられている。   The fourth gyro element piece 104 having one detection axis has the same configuration as the first gyro element piece 102, but the width in the X-axis direction of the weight part 111 provided at the tip of the detection arm 109 is different and narrows. ing. The reason why the width is set narrow is to prevent torsional vibration of the detection arm 109 so that the angular velocity of the Y-axis rotation system is not detected. A drive electrode (not shown) is provided on the drive arm 107 of the fourth gyro element piece 104, and a detection electrode is provided on the detection arm 109 (not shown).

第4ジャイロ素子片104の駆動電極に電気信号が供給されると、駆動腕107が対称的に屈曲振動する。このときに、Z軸回りの角速度が加えられると駆動腕107にはY軸方向のコリオリ力が働くことになる。そしてコリオリ力の影響を受けて検出腕109が屈曲振動するので、検出電極から検出信号が得られる。   When an electric signal is supplied to the drive electrode of the fourth gyro element piece 104, the drive arm 107 is bent and vibrated symmetrically. At this time, if an angular velocity around the Z axis is applied, Coriolis force in the Y axis direction acts on the drive arm 107. Since the detection arm 109 bends and vibrates under the influence of the Coriolis force, a detection signal can be obtained from the detection electrode.

上述した各ジャイロ素子片は、図5に示すように、図面左上に第4ジャイロ素子片104、図面右上に第1ジャイロ素子片102、図面右下に第2ジャイロ素子片103を配置している。このような配置で、基板上に発振回路等を備えたICチップと共に搭載することによって、1つのパッケージで構成することが可能な、3軸の角速度検出を行うジャイロモジュールが得られる。   As shown in FIG. 5, each gyro element piece described above includes a fourth gyro element piece 104 at the upper left of the drawing, a first gyro element piece 102 at the upper right of the drawing, and a second gyro element piece 103 at the lower right of the drawing. . By mounting with an IC chip having an oscillation circuit or the like on the substrate in such an arrangement, a gyro module that performs three-axis angular velocity detection that can be configured by one package is obtained.

また、特許文献2には、圧電薄膜を用いた振動ジャイロとして、折曲部を有するアームを使用することにより、複数の検出軸の慣性力を検出でき、実装面積が低減された小型の慣性力センサが提案されている。図6は、従来の折曲部を有する振動ジャイロの検出素子の平面図である。図6に示すように、従来の折曲部を有する振動ジャイロは、角速度や加速度を検出するための検出素子201と処理回路とを有している。検出素子201は、シリコン基板を材料として一体成形されており、その表面の一部には、Pt下部電極、PZT薄膜、Au上部電極が形成されている。検出素子201は、支持部208でもある基部209と、基部209に接続されたY軸に平行な第1アーム202と、第2アーム204と、錘部218とで構成されている。第1アーム202は第2アーム204と直交方向に連結され、さらに、第2アーム204は両側の折曲部204aで折曲され、その折曲された先のそれぞれの端部204bに錘部218が接続され、第1アーム202を挟んで対称な形状の振動子として構成されており、さらにその振動子が基部209のX軸方向の中心線に対して対称な位置にも配置されている。   Further, Patent Document 2 discloses a small inertial force in which the inertial force of a plurality of detection shafts can be detected by using an arm having a bent portion as a vibration gyro using a piezoelectric thin film, and the mounting area is reduced. Sensors have been proposed. FIG. 6 is a plan view of a detection element of a vibration gyro having a conventional bent portion. As shown in FIG. 6, a conventional vibrating gyroscope having a bent portion has a detection element 201 and a processing circuit for detecting angular velocity and acceleration. The detection element 201 is integrally formed using a silicon substrate as a material, and a Pt lower electrode, a PZT thin film, and an Au upper electrode are formed on a part of the surface thereof. The detection element 201 includes a base portion 209 that is also a support portion 208, a first arm 202 that is connected to the base portion 209 and is parallel to the Y axis, a second arm 204, and a weight portion 218. The first arm 202 is connected to the second arm 204 in the orthogonal direction, and the second arm 204 is bent at the bent portions 204a on both sides, and the weight portion 218 is attached to each of the bent end portions 204b. Are connected to each other and are configured as symmetrical vibrators with the first arm 202 interposed therebetween, and the vibrators are also arranged at symmetrical positions with respect to the center line of the base portion 209 in the X-axis direction.

第2アーム204の端部204bには駆動電極(図示せず)が形成されており、端部204bに、X軸方向に振動する駆動振動を与えた状態で、Z軸回りの角速度を加えると、錘部218に発生したコリオリ力が、第2アーム204をY軸方向に変位させる。同様に、Y軸回りの角速度を加えると錘部218に発生したコリオリ力が、第2アーム204をZ軸方向に変位させる。これらの振動の駆動やコリオリ力によって、これらの振動の駆動やコリオリ力によって発生する変位の検出を検出素子201の表面に形成されたPZT薄膜と検出電極(図示せず)によって行うことで振動ジャイロとしての機能が得られる。   A drive electrode (not shown) is formed on the end 204b of the second arm 204, and when an angular velocity about the Z axis is applied to the end 204b in a state where a drive vibration that vibrates in the X-axis direction is applied. The Coriolis force generated in the weight portion 218 displaces the second arm 204 in the Y-axis direction. Similarly, when an angular velocity around the Y axis is applied, the Coriolis force generated in the weight portion 218 displaces the second arm 204 in the Z axis direction. The vibration gyro is performed by detecting the displacement generated by the drive of the vibration and the Coriolis force by the PZT thin film formed on the surface of the detection element 201 and the detection electrode (not shown). The function as is obtained.

特開2010−117375号公報JP 2010-117375 A 国際公開第2007/086337号International Publication No. 2007/086337

特許文献1に記載の発明は、図5に示すように、第2ジャイロ素子片103が第1ジャイロ素子片102に対して、XY平面において90度回転した配置になっている。共振周波数を下げて振幅を大きくし検出感度を高くするためには、駆動腕および検出腕の長さをX方向だけでなくY方向にも寸法を拡大する必要がある。従って、ジャイロモジュール全体として小型化が困難となる課題があった。   In the invention described in Patent Document 1, as shown in FIG. 5, the second gyro element piece 103 is arranged to be rotated 90 degrees in the XY plane with respect to the first gyro element piece 102. In order to increase the amplitude by increasing the amplitude by decreasing the resonance frequency, it is necessary to increase the length of the drive arm and the detection arm not only in the X direction but also in the Y direction. Accordingly, there is a problem that it is difficult to reduce the size of the gyro module as a whole.

また、特許文献2に記載の発明は、図6に示すように、錘部218に発生したコリオリ力によるZ軸方向およびY軸方向の振動を第2アーム204で検出するため、第2アーム204の端部204bがX軸方向に振動する共振周波数と、第2アーム204がY軸方向に振動する共振周波数や第2アーム204がZ軸方向に振動する共振周波数を一致または接近させる必要がある。従って、第2アーム204の端部204bをX軸方向に駆動振動させた際、第2アーム204はY軸方向にも振動する。その結果、第2アーム204の端部204bに接続された錘部218は、X軸方向だけでなく、Y軸方向にも振動速度を持つこととなる。   In the invention described in Patent Document 2, as shown in FIG. 6, the second arm 204 detects vibrations in the Z-axis direction and the Y-axis direction due to the Coriolis force generated in the weight portion 218. The resonance frequency at which the end portion 204b of the second arm 204 vibrates in the X-axis direction needs to coincide with or approach the resonance frequency at which the second arm 204 vibrates in the Y-axis direction and the resonance frequency at which the second arm 204 vibrates in the Z-axis direction. . Therefore, when the end portion 204b of the second arm 204 is driven and vibrated in the X-axis direction, the second arm 204 also vibrates in the Y-axis direction. As a result, the weight portion 218 connected to the end portion 204b of the second arm 204 has a vibration speed not only in the X-axis direction but also in the Y-axis direction.

この2つの振動速度に対し、Z軸回りの角速度を加えると、前述の通り、錘部218のX軸方向の振動速度に発生したコリオリ力が、第2アーム204をY軸方向に変位させる。同時に、錘部218のY軸方向の振動速度に発生したコリオリ力が、第2アーム204をX軸方向に変位させる。ここで、この2つの発生したコリオリ力は第2アーム204の全体で見た時には互いに逆向きに働くため、Z軸回りの角速度の検出感度を低下させてしまう。   When an angular velocity about the Z axis is added to these two vibration speeds, as described above, the Coriolis force generated at the vibration speed in the X axis direction of the weight portion 218 displaces the second arm 204 in the Y axis direction. At the same time, the Coriolis force generated at the vibration speed of the weight portion 218 in the Y-axis direction displaces the second arm 204 in the X-axis direction. Here, since the two generated Coriolis forces work in opposite directions when viewed as a whole of the second arm 204, the detection sensitivity of the angular velocity around the Z axis is lowered.

さらに、第2アーム204の端部204bがZ軸方向へ変位する場合、連結された第2アーム204はZ軸方向へ変位するだけでなく、Y軸方向にも変位する。従って、第2アーム204は、Z軸回りの角速度に対してだけでなく、Y軸回りの角速度に対してもY軸方向へ変位することとなり、Y軸回りの角速度をZ軸回りの角速度として検出してしまう。すなわち、他軸感度を生ずることとなる。この他軸感度は、4つの第2アーム204の出力を加減算回路等の信号処理を施すことにより低減することは可能であるが、信号処理回路の増幅率を決定する抵抗等の回路素子にはバラツキが存在するため、このような信号処理により他軸感度を数%以下程度に低減することは難しい。   Further, when the end portion 204b of the second arm 204 is displaced in the Z-axis direction, the connected second arm 204 is not only displaced in the Z-axis direction but is also displaced in the Y-axis direction. Accordingly, the second arm 204 is displaced in the Y-axis direction not only with respect to the angular velocity around the Z axis but also with respect to the angular velocity around the Y axis, and the angular velocity around the Y axis is taken as the angular velocity around the Z axis. It will be detected. That is, other axis sensitivity is produced. This other-axis sensitivity can be reduced by applying signal processing such as an addition / subtraction circuit to the outputs of the four second arms 204, but there are circuit elements such as resistors that determine the amplification factor of the signal processing circuit. Since there is variation, it is difficult to reduce the sensitivity of other axes to several percent or less by such signal processing.

本発明は、上述したような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型で、Z軸回りの角速度に対する感度の低下がなく、さらに他軸感度を低減した振動ジャイロを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a vibrating gyroscope that is small in size, has no decrease in sensitivity to angular velocity around the Z axis, and further has reduced sensitivity in other axes. It is in.

本発明によれば、互いに直交するX、Y、Zの3軸で表される空間に配置し、XY平面に平行な平板にZ軸方向の貫通穴を形成した検出素子を有する振動ジャイロであって、前記検出素子は、Y軸方向に長手方向を有する複数の屈曲アームと、前記屈曲アームと直角に連結する複数の連結部からなり、前記屈曲アームの屈曲振動を励振する駆動手段と、前記屈曲アームの屈曲振動を検出する検出手段とを備え、前記平板のY軸方向の中心線の両側にY軸回りおよびZ軸回りの角速度を検出する第1振動子とX軸回りの角速度を検出する第2の振動子を配置し、前記3軸の角速度を検出することを特徴とする振動ジャイロが得られる。本発明は、前記屈曲アームの長手方向がY軸方向と平行に構成することを特徴としている。   According to the present invention, there is provided a vibrating gyroscope having a detection element that is arranged in a space represented by three axes X, Y, and Z orthogonal to each other and has a through hole in the Z-axis direction formed on a flat plate parallel to the XY plane. The detection element includes a plurality of bending arms having a longitudinal direction in the Y-axis direction, and a plurality of connecting portions connected at right angles to the bending arms, and driving means for exciting bending vibrations of the bending arms, Detecting means for detecting bending vibration of the bending arm, and detecting a first vibrator for detecting angular velocities around the Y axis and the Z axis on both sides of a center line in the Y axis direction of the flat plate and an angular velocity around the X axis. A vibration gyro characterized by disposing a second vibrator and detecting the angular velocity of the three axes is obtained. The present invention is characterized in that the longitudinal direction of the bending arm is configured to be parallel to the Y-axis direction.

また、本発明によれば、前記第1の振動子は、前記第1の振動子の中心を通りX軸方向に長手方向を有する第1の連結部の中央部から、前記第1の連結部の中央線を通るXZ平面に対して対称に第1の屈曲アームと第2の屈曲アームの一端が直角に接続し、前記第1の屈曲アームの他端には第2の連結部の中央部が直角に接続し、前記第1の屈曲アームの中央線を通るYZ平面に対して対称に第3の屈曲アームと第4の屈曲アームを配し、前記第3の屈曲アームと前記第4の屈曲アームの一端と前記第2の連結部のX軸方向の両端が直角に接続し、前記第2の屈曲アームの他端には第3の連結部の中央部が直角に接続し、前記第2の屈曲アームの中央線を通るYZ平面に対して対称に第5の屈曲アームと第6の屈曲アームを配し、前記第5の屈曲アームと前記第6の屈曲アームの一端と前記第3の連結部のX軸方向の両端が直角に接続して構成され、前記第2の振動子は、前記第2の振動子の中心を通りX軸方向に長手方向を有する第4の連結部の中央部から、前記第4の連結部の中央線を通るXZ平面に対して対称に第7の屈曲アームと第8の屈曲アームの一端が直角に接続し、前記第7の屈曲アームの他端には第5の連結部の中央部が直角に接続し、前記第7の屈曲アームの中央線を通るYZ平面に対して対称に第9の屈曲アームと第10の屈曲アームを配し、前記第9の屈曲アームと前記第10の屈曲アームの一端と前記第5の連結部のX軸方向の両端が直角に接続し、前記第8の屈曲アームの他端には第6の連結部の中央部が直角に接続し、前記第8の屈曲アームの中央線を通るYZ平面に対して対称に第11の屈曲アームと第12の屈曲アームを配し、前記第11の屈曲アームと前記第12の屈曲アームの一端と前記第6の連結部のX軸方向の両端が直角に接続して構成されることを特徴とする振動ジャイロが得られる。   Further, according to the present invention, the first vibrator extends from the center of the first joint having a longitudinal direction in the X-axis direction through the center of the first vibrator. One end of the first bent arm and the second bent arm are connected to each other at right angles symmetrically with respect to the XZ plane passing through the center line, and the center of the second connecting portion is connected to the other end of the first bent arm. Are connected at right angles, and a third bent arm and a fourth bent arm are arranged symmetrically with respect to a YZ plane passing through the center line of the first bent arm, and the third bent arm and the fourth bent arm are arranged. One end of the bending arm and both ends of the second connecting portion in the X-axis direction are connected at a right angle, and the other end of the second bending arm is connected to the central portion of the third connecting portion at a right angle. A fifth bent arm and a sixth bent arm are arranged symmetrically with respect to the YZ plane passing through the center line of the second bent arm, One end of the bending arm, the sixth bending arm, and both ends of the third connecting portion in the X-axis direction are connected at right angles, and the second vibrator is centered on the second vibrator. One end of the seventh bent arm and the eighth bent arm symmetrically with respect to the XZ plane passing through the center line of the fourth connecting portion from the central portion of the fourth connecting portion having a longitudinal direction in the X-axis direction. Are connected at right angles, and the other end of the seventh bent arm is connected to the center of the fifth connecting portion at a right angle, and symmetrically with respect to the YZ plane passing through the center line of the seventh bent arm. 9 bent arms and 10th bent arms, one end of the ninth bent arm, the 10th bent arm and both ends of the fifth connecting portion in the X-axis direction are connected at right angles, The center of the sixth connecting portion is connected to the other end of the 8 bent arm at a right angle, and the center line of the 8 bent arm An eleventh bent arm and a twelfth bent arm are arranged symmetrically with respect to the passing YZ plane, and the eleventh bent arm, one end of the twelfth bent arm, and the sixth connecting portion in the X-axis direction are arranged. A vibrating gyroscope characterized in that both ends are connected at right angles is obtained.

また、上記の振動ジャイロにおいて、前記第1の振動子は、前記第3の屈曲アームおよび前記第4の屈曲アームの前記第2の連結部に接続されていない他端に、前記第1の屈曲アームの中央線を通るYZ平面に対して対称な形状を有する一対の付加質量部を備え、前記第5の屈曲アームおよび前記第6の屈曲アームの前記第3の連結部に接続されていない他端に、前記第2の屈曲アームの中央線を通るYZ平面に対して対称な形状を有する一対の付加質量部を備えており、前記第2の振動子は、前記第9の屈曲アームおよび第10の屈曲アームの前記第5の連結部に接続されていない他端に、前記第7の屈曲アームの中央線を通るYZ平面に対して対称な形状を有する一対の付加質量部を備え、前記第11の屈曲アームおよび第12の屈曲アームの第6の連結部に接続されていない他端に、前記第8の屈曲アームの中央線を通るYZ平面に対して対称な形状を有する一対の付加質量部を備えていてもよい。   In the vibration gyro described above, the first vibrator is connected to the other end of the third bent arm and the fourth bent arm that is not connected to the second connecting portion. A pair of additional mass portions having a symmetrical shape with respect to the YZ plane passing through the center line of the arm and not connected to the third connecting portion of the fifth bent arm and the sixth bent arm A pair of additional mass portions having a symmetrical shape with respect to a YZ plane passing through the center line of the second bent arm at the end, and the second vibrator includes the ninth bent arm and the A pair of additional mass portions having a symmetrical shape with respect to a YZ plane passing through a center line of the seventh bending arm at the other end not connected to the fifth coupling portion of the ten bending arms, Eleventh bending arm and twelfth bending arm Sixth other end that is not connected to the connecting portion of the arm, may include a pair of additional mass portion having a symmetrical shape with respect to the YZ plane through the center line of the eighth bending arm.

また、上記の振動ジャイロにおいて、前記検出素子は、前記屈曲アームおよび前記連結部のXY平面に平行な面の外形はいずれもX軸方向およびY軸方向の辺からなる矩形形状を有し、前記第1の振動子の、前記第2の連結部および前記第3の連結部のY軸方向の辺の長さは、前記第3の屈曲アーム乃至第6の屈曲アームのX軸方向の辺の長さに対し、2倍以上5倍以下であり、前記第2の振動子の、前記第5の連結部および前記第6の連結部のY軸方向の辺の長さは、前記第9の屈曲アーム乃至第12の屈曲アームのX軸方向の辺の長さに対し、2倍以上5倍以下であってもよい。   Further, in the above vibrating gyroscope, the detection element has a rectangular shape in which the outer shape of the surface parallel to the XY plane of the bending arm and the connecting portion is composed of sides in the X-axis direction and the Y-axis direction, The lengths of the sides of the first vibrator in the Y-axis direction of the second connecting portion and the third connecting portion are the lengths of the sides of the third to sixth bent arms in the X-axis direction. The length of the side of the second vibrator in the Y-axis direction of the fifth coupling portion and the sixth coupling portion is not less than 2 times and not more than 5 times the length. It may be not less than 2 times and not more than 5 times the length of the side in the X-axis direction of the bending arm to the twelfth bending arm.

また、上記の振動ジャイロにおいて、前記検出素子は、前記第1の振動子および前記第2の振動子の外側に前記平板の一部により形成されたフレームを有し、前記第1の連結部および前記第4の連結部のX軸方向の両端と前記フレームが接続され、前記フレームが支持固定されていてもよい。   In the vibration gyro described above, the detection element includes a frame formed by a part of the flat plate outside the first vibrator and the second vibrator, and the first coupling portion and Both ends of the fourth connecting portion in the X-axis direction may be connected to the frame, and the frame may be supported and fixed.

上述した構成によって、本発明は以下のような効果を奏す。すなわち、本発明の振動ジャイロは、X軸、Y軸およびZ軸の3軸の角速度の検出が可能である。また、屈曲アームの長手方向をすべてY軸と平行とすることで、共振周波数がY軸方向の寸法に依存するため、X軸およびZ軸方向の寸法を小さく抑えることが可能となり、小さな素子面積でも高感度に設計できる。また、Q値の高い駆動振動モードを採用することにより高感度である。さらに、連結部の剛性が高く変形しないため、駆動振動方向をX軸方向またはZ軸方向へ限定することが可能で他軸感度が小さく、Z軸回りの角速度に対する感度の低下がない。さらに、フレームを支持固定できるため実装が容易で量産性が高い。   With the configuration described above, the present invention has the following effects. That is, the vibrating gyroscope of the present invention can detect the three-axis angular velocities of the X axis, the Y axis, and the Z axis. In addition, since all the longitudinal directions of the bending arms are parallel to the Y-axis, the resonance frequency depends on the dimensions in the Y-axis direction, so that the dimensions in the X-axis and Z-axis directions can be kept small, and the element area is small. But it can be designed with high sensitivity. Moreover, high sensitivity is achieved by adopting a drive vibration mode having a high Q value. Further, since the rigidity of the connecting portion is high and does not deform, the drive vibration direction can be limited to the X-axis direction or the Z-axis direction, the sensitivity of the other axis is small, and the sensitivity to the angular velocity around the Z axis does not decrease. Furthermore, since the frame can be supported and fixed, mounting is easy and mass productivity is high.

すなわち、本発明により、小型で、Z軸回りの角速度に対する感度の低下がなく、さらに他軸感度を低減した振動ジャイロが得られる。   That is, according to the present invention, it is possible to obtain a vibrating gyroscope that is small in size and has no decrease in sensitivity with respect to the angular velocity around the Z axis and further reduces the sensitivity in the other axis.

本発明による振動ジャイロの実施の形態に係る検出素子の斜視図。1 is a perspective view of a detection element according to an embodiment of a vibration gyro according to the present invention. 第1の屈曲アーム3aの構造の説明図。図2(a)は平面図、図2(b)はA−A線断面図。Explanatory drawing of the structure of the 1st bending arm 3a. 2A is a plan view, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA. 第3の屈曲アーム5aの構造の説明図。図3(a)は平面図、図3(b)はB−B線断面図。Explanatory drawing of the structure of the 3rd bending arm 5a. 3A is a plan view, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line BB. 第9の屈曲アーム5eの構造の説明図。図4(a)は平面図、図4(b)はC−C線断面図。Explanatory drawing of the structure of the 9th bending arm 5e. 4A is a plan view, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line CC. 従来の3軸の角速度検出を行うジャイロモジュールの平面図。The top view of the gyro module which performs the conventional triaxial angular velocity detection. 従来の折曲部を有する振動ジャイロの検出素子の平面図。The top view of the detection element of the vibration gyro which has the conventional bending part.

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

図1は、本発明による振動ジャイロの実施の形態に係る検出素子の斜視図である。本実施の形態の振動ジャイロは、図1に示すように、互いに直交するX、Y、Zの3つの軸で表される空間において、XY平面に平行な平板にZ軸方向の貫通穴を形成した第1の振動子と第2の振動子からなる検出素子1を用い、X軸、Y軸およびZ軸回りの3つの角速度を検出可能な振動ジャイロである。検出素子1は、後述するY軸方向に長手方向を有する複数の屈曲アームと前記屈曲アームと直角に連結する複数の連結部からなり、前記屈曲アームの屈曲振動を励振する駆動手段と、前記屈曲アームの屈曲振動を検出する検出手段とを備えた第1振動子および第2の振動子を有している。   FIG. 1 is a perspective view of a detection element according to an embodiment of a vibration gyro according to the present invention. As shown in FIG. 1, the vibration gyro according to the present embodiment forms a through-hole in the Z-axis direction on a flat plate parallel to the XY plane in a space represented by three axes X, Y, and Z orthogonal to each other. The vibration gyro is capable of detecting three angular velocities around the X axis, the Y axis, and the Z axis using the detection element 1 including the first vibrator and the second vibrator. The detection element 1 includes a plurality of bending arms having a longitudinal direction in the Y-axis direction, which will be described later, and a plurality of connecting portions that are connected to the bending arms at right angles, and driving means for exciting bending vibrations of the bending arms; A first vibrator and a second vibrator provided with a detecting means for detecting the bending vibration of the arm.

図1の左側に位置する第1の振動子は、以下に述べる構成となっている。第1の振動子の中心を通りX軸方向に平行に設けた第1の連結部4eと、第1の連結部4eの中央部から第1の連結部4eの中央線を通るXZ平面に対して対称に第1の屈曲アーム3aと第2の屈曲アーム3bの一端が直角に接続し、第1の屈曲アーム3aの他端には第2の連結部4aの中央部が直角に接続し、第1の屈曲アーム3aの中央線を通るYZ平面に対して対称に第3の屈曲アーム5aと第4の屈曲アーム5bを配し、第3の屈曲アーム5aと第4の屈曲アーム5bの一端と第2の連結部4aのX軸方向の両端が直角に接続している。さらに、第2の屈曲アーム3bの他端には第3の連結部4bの中央部が直角に接続し、第2の屈曲アーム3bの中央線を通るYZ平面に対して対称に第5の屈曲アーム5cと第6の屈曲アーム5dを配し、第5の屈曲アーム5cと第6の屈曲アーム5dの一端と第3の連結部4bのX軸方向の両端が直角に接続している。   The first vibrator located on the left side of FIG. 1 has a configuration described below. A first connecting portion 4e provided parallel to the X-axis direction through the center of the first vibrator, and an XZ plane passing from the central portion of the first connecting portion 4e to the central line of the first connecting portion 4e. Symmetrically, one end of the first bent arm 3a and the second bent arm 3b are connected at a right angle, and the other end of the first bent arm 3a is connected at the center of the second connecting portion 4a at a right angle, The third bent arm 5a and the fourth bent arm 5b are arranged symmetrically with respect to the YZ plane passing through the center line of the first bent arm 3a, and one ends of the third bent arm 5a and the fourth bent arm 5b. And both ends of the second connecting portion 4a in the X-axis direction are connected at right angles. Furthermore, the other end of the second bending arm 3b is connected to the central portion of the third connecting portion 4b at a right angle, and the fifth bending is symmetrical with respect to the YZ plane passing through the center line of the second bending arm 3b. The arm 5c and the sixth bending arm 5d are arranged, and one ends of the fifth bending arm 5c and the sixth bending arm 5d and both ends in the X-axis direction of the third connecting portion 4b are connected at right angles.

第3の屈曲アーム5aおよび第4の屈曲アーム5bの、第2の連結部4aに接続されていない他端には、付加質量部6aおよび付加質量部6bがそれぞれ接続されている。また、第5の屈曲アーム5cおよび第6の屈曲アーム5dの第3の連結部4bに接続されていない他端には、付加質量部6cおよび付加質量部6dがそれぞれ接続されている。第1の振動子は、第1の連結部4eの中心を通るXZ平面およびYZ平面に関して、ほぼ対称な形状となっている。   The additional mass portion 6a and the additional mass portion 6b are connected to the other ends of the third bending arm 5a and the fourth bending arm 5b that are not connected to the second connecting portion 4a. The additional mass portion 6c and the additional mass portion 6d are connected to the other ends of the fifth bent arm 5c and the sixth bent arm 5d that are not connected to the third connecting portion 4b. The first vibrator has a substantially symmetric shape with respect to the XZ plane and the YZ plane passing through the center of the first connecting portion 4e.

また、図1の右側に位置する第2の振動子は、以下に述べる構成となっている。第2の振動子の中心を通りX軸方向に平行に設けた第4の連結部4fと、第4の連結部4fの中央部から第4の連結部4fの中央線を通るXZ平面に対して対称に第7の屈曲アーム3cと第8の屈曲アーム3dの一端が直角に接続し、第7の屈曲アーム3cの他端には第5の連結部4cの中央部が直角に接続し、第7の屈曲アーム3cの中央線を通るYZ平面に対して対称に第9の屈曲アーム5eと第10の屈曲アーム5fを配し、第9の屈曲アーム5eと第10の屈曲アーム5fの一端と第5の連結部4cのX軸方向の両端が直角に接続している。さらに、第8の屈曲アーム3dの他端には第6の連結部4dの中央部が直角に接続し、第8の屈曲アーム3dの中央線を通るYZ平面に対して対称に第11の屈曲アーム5gと第12の屈曲アーム5hを配し、第11の屈曲アーム5gと第12の屈曲アーム5hの一端と第6の連結部4dのX軸方向の両端が直角に接続している。   Further, the second vibrator located on the right side of FIG. 1 has a configuration described below. A fourth connecting portion 4f provided in parallel with the X-axis direction through the center of the second vibrator, and an XZ plane passing from the center of the fourth connecting portion 4f to the center line of the fourth connecting portion 4f. Symmetrically, one end of the seventh bending arm 3c and the eighth bending arm 3d is connected at a right angle, and the other end of the seventh bending arm 3c is connected at the center of the fifth connecting portion 4c at a right angle, The ninth bent arm 5e and the tenth bent arm 5f are arranged symmetrically with respect to the YZ plane passing through the center line of the seventh bent arm 3c, and one ends of the ninth bent arm 5e and the tenth bent arm 5f are arranged. And both ends of the fifth connecting portion 4c in the X-axis direction are connected at right angles. Further, the center of the sixth connecting portion 4d is connected to the other end of the eighth bent arm 3d at a right angle, and the eleventh bent symmetrically with respect to the YZ plane passing through the center line of the eighth bent arm 3d. The arm 5g and the twelfth bent arm 5h are arranged, and one end of the eleventh bent arm 5g and the twelfth bent arm 5h and both ends in the X-axis direction of the sixth connecting portion 4d are connected at right angles.

第9の屈曲アーム5eおよび第10の屈曲アーム5fの、第5の連結部4cに接続されていない他端には、付加質量部6eおよび付加質量部6fがそれぞれ接続されている。また、第11の屈曲アーム5gおよび第12の屈曲アーム5hの、第6の連結部4dに接続されていない他端には、付加質量部6gおよび付加質量部6hがそれぞれ接続されている。第2の振動子は、第4の連結部4fの中心を通るXZ平面およびYZ平面に関して、ほぼ対称な形状となっている。   An additional mass portion 6e and an additional mass portion 6f are connected to the other ends of the ninth bending arm 5e and the tenth bending arm 5f that are not connected to the fifth connecting portion 4c. The additional mass portion 6g and the additional mass portion 6h are connected to the other ends of the eleventh bent arm 5g and the twelfth bent arm 5h that are not connected to the sixth connecting portion 4d. The second vibrator has a substantially symmetric shape with respect to the XZ plane and the YZ plane passing through the center of the fourth connecting portion 4f.

また、本実施の形態の振動ジャイロの屈曲アームと連結部のXY平面に平行な面の外形はいずれもX軸方向およびY軸方向の辺からなる矩形形状を有し、第1の振動子の、第2の連結部4aおよび第3の連結部4bのY軸方向の辺の長さは、第3の屈曲アーム5a乃至第6の屈曲アーム5dのX軸方向の辺の長さに対し、2倍以上5倍以下であり、第2の振動子の、第5の連結部4cおよび第6の連結部4dのY軸方向の辺の長さは、第9の屈曲アーム5e乃至第12の屈曲アーム5hのX軸方向の辺の長さに対し、2倍以上5倍以下となっている。   In addition, the outer shape of the bending arm of the vibrating gyroscope of the present embodiment and the XY plane parallel to the XY plane has a rectangular shape composed of sides in the X-axis direction and the Y-axis direction. The length of the sides in the Y-axis direction of the second connecting portion 4a and the third connecting portion 4b is relative to the length of the sides in the X-axis direction of the third bent arm 5a to the sixth bent arm 5d. The length of the sides of the second vibrator in the Y-axis direction of the fifth coupling portion 4c and the sixth coupling portion 4d is not less than 2 times and not more than 5 times. The length of the side of the bending arm 5h in the X-axis direction is not less than 2 times and not more than 5 times.

さらに、本実施の形態の振動ジャイロの検出素子1は、外周にフレーム2が形成され、第1の振動子の第1の連結部4e、第2の振動子の第4の連結部4fがフレーム2に接続され、第1の振動子と第2の振動子がフレーム2を介して接続される構造となっている。   Further, in the detection element 1 of the vibration gyro according to the present embodiment, a frame 2 is formed on the outer periphery, and the first coupling portion 4e of the first vibrator and the fourth coupling portion 4f of the second vibrator are the frames. 2 and the first vibrator and the second vibrator are connected via the frame 2.

ここで、本実施の形態の振動ジャイロの検出素子1は、振動子を構成する平板である基板の一方の主面上に下部電極を形成し、その上面に圧電薄膜を形成し、さらにその上面に、駆動手段または検出手段となる複数の上部電極を形成した基板に対し、貫通穴加工を施して、第1の振動子および第2の振動子、フレーム2を構成してなるものである。   Here, in the detection element 1 of the vibration gyro according to the present embodiment, a lower electrode is formed on one main surface of a substrate that is a flat plate constituting the vibrator, a piezoelectric thin film is formed on the upper surface, and the upper surface is further formed. In addition, through holes are formed on a substrate on which a plurality of upper electrodes serving as drive means or detection means are formed, so that the first vibrator, the second vibrator, and the frame 2 are configured.

第1の振動子は、第3の屈曲アーム5a乃至第6の屈曲アーム5dをX軸方向へ屈曲振動させる第1の駆動手段(図示せず)と、第1の屈曲アーム3aおよび第2の屈曲アーム3bのX軸方向の屈曲振動を検出する第1の検出手段(図示せず)と、第3の屈曲アーム5a乃至第6の屈曲アーム5dのZ軸方向の屈曲振動を検出する第2の検出手段(図示せず)を備えている。第1の駆動手段および第2の検出手段は、第3の屈曲アーム5a、第4の屈曲アーム5b、第5の屈曲アーム5c、第6の屈曲アーム5dに形成され、第1の検出手段は第1の屈曲アーム3aおよび第2の屈曲アーム3bに形成されている。   The first vibrator includes first driving means (not shown) for bending and vibrating the third bending arm 5a to the sixth bending arm 5d in the X-axis direction, the first bending arm 3a and the second bending arm 5a. First detection means (not shown) for detecting bending vibration in the X-axis direction of the bending arm 3b and second detection means for detecting bending vibration in the Z-axis direction of the third bending arm 5a to the sixth bending arm 5d. Detection means (not shown). The first driving means and the second detecting means are formed on the third bent arm 5a, the fourth bent arm 5b, the fifth bent arm 5c, and the sixth bent arm 5d, and the first detecting means is The first bent arm 3a and the second bent arm 3b are formed.

同様に、第2の振動子は、第9の屈曲アーム5e乃至第12の屈曲アーム5hをZ軸方向へ屈曲振動させる第2の駆動手段(図示せず)と、第7の屈曲アーム3cおよび第8の屈曲アーム3dのX軸方向の屈曲振動を検出する第3の検出手段(図示せず)を備えている。第2の駆動手段は第9の屈曲アーム5e、第10の屈曲アーム5f、第11の屈曲アーム5g、第12の屈曲アーム5hに形成され、第3の検出手段は第7の屈曲アーム3cおよび第8の屈曲アーム3dに形成されている。   Similarly, the second vibrator includes second driving means (not shown) for bending and vibrating the ninth bending arm 5e to the twelfth bending arm 5h in the Z-axis direction, the seventh bending arm 3c, Third detection means (not shown) for detecting bending vibration in the X-axis direction of the eighth bending arm 3d is provided. The second driving means is formed on the ninth bending arm 5e, the tenth bending arm 5f, the eleventh bending arm 5g, and the twelfth bending arm 5h, and the third detection means is the seventh bending arm 3c and It is formed on the eighth bending arm 3d.

図2は、第1の屈曲アーム3aの構造の説明図で、図2(a)は平面図、図2(b)はA−A線断面図である。なお、図1の第7の屈曲アーム3cは、同様の構造で、第2のアーム3b、第8の屈曲アーム3dは、X軸に対して対称である以外は同様の構造で、第2の屈曲アーム3b、第7の屈曲アーム3c、第8の屈曲アーム3dの断面も同一の構成となっている。図1、図2に示すように、基板8の一方の主面上に下部電極9を形成し、その上面に圧電薄膜10を形成し、さらにその上面に上部電極として検出電極13aおよび検出電極13bが形成されている。第1の屈曲アーム3aおよび第2の屈曲アーム3bの検出電極13a、13bが形成された部分が、第1の検出手段であり、第7の屈曲アーム3cおよび第8の屈曲アーム3dの検出電極13a、13bが形成された部分が第3の検出手段である。第1の屈曲アーム3a、第2の屈曲アーム3b、第7の屈曲アーム3c、第8の屈曲アーム3dがX軸方向に変位すると、検出電極13a、13b近傍の圧電薄膜10には、互いに逆向きの歪が発生する。この歪により、検出電極13a、13bには逆位相の電圧が発生する。この電圧を所定の検出回路で検出することで、第1の屈曲アーム3a、第2の屈曲アーム3b、第7の屈曲アーム3c、第8の屈曲アーム3dのX軸方向の変位が検出できる。   2A and 2B are explanatory views of the structure of the first bending arm 3a. FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line AA. The seventh bent arm 3c in FIG. 1 has the same structure, and the second arm 8b and the eighth bent arm 3d have the same structure except that they are symmetrical with respect to the X axis. The cross sections of the bending arm 3b, the seventh bending arm 3c, and the eighth bending arm 3d have the same configuration. As shown in FIGS. 1 and 2, the lower electrode 9 is formed on one main surface of the substrate 8, the piezoelectric thin film 10 is formed on the upper surface, and the detection electrode 13a and the detection electrode 13b are formed as upper electrodes on the upper surface. Is formed. The portions where the detection electrodes 13a and 13b of the first bent arm 3a and the second bent arm 3b are formed are the first detection means, and the detection electrodes of the seventh bent arm 3c and the eighth bent arm 3d. The portion where 13a and 13b are formed is the third detecting means. When the first bending arm 3a, the second bending arm 3b, the seventh bending arm 3c, and the eighth bending arm 3d are displaced in the X-axis direction, the piezoelectric thin film 10 in the vicinity of the detection electrodes 13a and 13b is opposite to each other. Directional distortion occurs. Due to this distortion, voltages having opposite phases are generated in the detection electrodes 13a and 13b. By detecting this voltage with a predetermined detection circuit, the displacement in the X-axis direction of the first bent arm 3a, the second bent arm 3b, the seventh bent arm 3c, and the eighth bent arm 3d can be detected.

図3は、第3の屈曲アーム5aの構造の説明図で、図3(a)は平面図、図3(b)はB−B線断面図である。なお、図1の第4の屈曲アーム5b、第5の屈曲アーム5c、第6の屈曲アーム5dの断面も同一の構成となっている。図1、図3に示すように、基板8の一方の主面上に下部電極9を形成し、その上面に圧電薄膜10を形成し、さらにその上面に上部電極として駆動電極11a、駆動電極11b、検出電極12が形成されている。この駆動電極11a、11bが形成された部分が第1の駆動手段であり、検出電極12が形成された部分が第2の検出手段である。駆動電極11a、11bに逆位相の駆動信号を与えると、駆動電極11a、11b近傍の圧電薄膜10には、Y軸方向に関して、互いに逆向きの歪が発生する。この歪によって、第3の屈曲アーム5a乃至第6の屈曲アーム5dのX軸方向の振動を励振できる。   3A and 3B are explanatory views of the structure of the third bending arm 5a, in which FIG. 3A is a plan view and FIG. 3B is a cross-sectional view along the line BB. The cross sections of the fourth bending arm 5b, the fifth bending arm 5c, and the sixth bending arm 5d in FIG. 1 have the same configuration. As shown in FIGS. 1 and 3, a lower electrode 9 is formed on one main surface of a substrate 8, a piezoelectric thin film 10 is formed on the upper surface thereof, and a driving electrode 11a and a driving electrode 11b are formed as upper electrodes on the upper surface. The detection electrode 12 is formed. The portion where the drive electrodes 11a and 11b are formed is the first drive means, and the portion where the detection electrode 12 is formed is the second detection means. When drive signals having opposite phases are applied to the drive electrodes 11a and 11b, the piezoelectric thin films 10 in the vicinity of the drive electrodes 11a and 11b generate strains in opposite directions with respect to the Y-axis direction. Due to this strain, vibrations in the X-axis direction of the third bending arm 5a to the sixth bending arm 5d can be excited.

また、駆動電極11a、11bは、第3の屈曲アーム5a乃至第6の屈曲アーム5dのX軸方向の変位を検出することもできるため、駆動電極11a、11b、またはその一部を、駆動電極に対しての自励発振回路を構成する際のモニタ電極として利用することも可能である。   Further, since the drive electrodes 11a and 11b can detect the displacement of the third bent arm 5a to the sixth bent arm 5d in the X-axis direction, the drive electrodes 11a and 11b or a part of the drive electrodes 11a and 11b can be detected as the drive electrodes. The self-excited oscillation circuit can be used as a monitor electrode.

また、Z軸方向の変位が発生すると、検出電極12近傍の圧電薄膜10には、歪が発生する。この歪により、検出電極12には、歪に対応した電圧が発生する。この電圧を所定の検出回路で検出することで、第3の屈曲アーム5a乃至第6の屈曲アーム5dのZ軸方向の変位を検出できる。このとき、図2に示す第1の屈曲アーム3aおよび第2の屈曲アーム3bに形成された検出電極13a、13bにも、歪に対応した電圧が発生する。この電圧は、検出電極13a、13bで同位相の信号となるため、減算および加算の信号処理を行うことによって、X軸方向の変位とは分離して検出することが可能である。   Further, when displacement in the Z-axis direction occurs, distortion occurs in the piezoelectric thin film 10 in the vicinity of the detection electrode 12. Due to this strain, a voltage corresponding to the strain is generated in the detection electrode 12. By detecting this voltage with a predetermined detection circuit, the displacement in the Z-axis direction of the third bending arm 5a to the sixth bending arm 5d can be detected. At this time, a voltage corresponding to the strain is also generated in the detection electrodes 13a and 13b formed on the first bent arm 3a and the second bent arm 3b shown in FIG. Since this voltage becomes a signal having the same phase at the detection electrodes 13a and 13b, it can be detected separately from the displacement in the X-axis direction by performing signal processing of subtraction and addition.

なお、第3の屈曲アーム5a乃至第6の屈曲アーム5dのX軸方向の変位に対しても、検出電極12近傍の圧電薄膜10に歪が発生する。しかし、この歪は、第3の屈曲アーム5a乃至第6の屈曲アーム5dの幅を2等分する中心線を境に逆向きに分布するため、検出電極12には、電圧がほぼ発生しない。   Note that distortion is generated in the piezoelectric thin film 10 in the vicinity of the detection electrode 12 even when the third bending arm 5a to the sixth bending arm 5d are displaced in the X-axis direction. However, since this strain is distributed in the opposite direction with the center line dividing the width of the third bending arm 5a to the sixth bending arm 5d into two equal parts, almost no voltage is generated in the detection electrode 12.

図4は、第9の屈曲アーム5eの構造の説明図で、図4(a)は平面図、図4(b)はC−C線断面図である。なお、図1の第10の屈曲アーム5f、第11の屈曲アーム5g、第12の屈曲アーム5hの断面も同一の構成となっている。図1、図4に示すように、基板8の一方の主面上に下部電極9を形成し、その上面に圧電薄膜10を形成し、さらにその上面に上部電極として駆動電極14が形成されている。この駆動電極14が形成された部分が第2の駆動手段である。駆動電極14に駆動信号を与えると、駆動電極14近傍の圧電薄膜10には、Y軸方向に歪が発生する。この歪によって、第9の屈曲アーム5e乃至第12の屈曲アーム5hのZ軸方向の振動を励振できる。   4A and 4B are explanatory views of the structure of the ninth bending arm 5e. FIG. 4A is a plan view and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line CC. The cross sections of the tenth bending arm 5f, the eleventh bending arm 5g, and the twelfth bending arm 5h in FIG. 1 have the same configuration. As shown in FIGS. 1 and 4, a lower electrode 9 is formed on one main surface of a substrate 8, a piezoelectric thin film 10 is formed on the upper surface, and a drive electrode 14 is formed on the upper surface as an upper electrode. Yes. The portion where the drive electrode 14 is formed is the second drive means. When a drive signal is given to the drive electrode 14, the piezoelectric thin film 10 near the drive electrode 14 is distorted in the Y-axis direction. Due to this strain, vibrations in the Z-axis direction of the ninth bending arm 5e to the twelfth bending arm 5h can be excited.

また、駆動電極14は、第9の屈曲アーム5e乃至第12の屈曲アーム5hのZ軸方向の変位を検出することもできるため、駆動電極14または、その一部を、駆動電極に対しての自励発振回路を構成する際のモニタ電極として利用することも可能である。   Further, since the drive electrode 14 can also detect the displacement of the ninth bending arm 5e to the twelfth bending arm 5h in the Z-axis direction, the drive electrode 14 or a part of the drive electrode 14 with respect to the drive electrode can be detected. It can also be used as a monitor electrode when configuring a self-excited oscillation circuit.

次に、本発明の検出素子1の角速度を検出する方法について説明する。   Next, a method for detecting the angular velocity of the detection element 1 of the present invention will be described.

(第1の振動子)
図1に示す第3の屈曲アーム5aおよび第4の屈曲アーム5bからなる一対の屈曲アームが、互いに逆向きでX軸方向に変位する振動は、非常に安定な特性が得られる。これらの変位によって発生する力は、第2の連結部4aと第1の屈曲アーム3aの接続部付近で相殺され、ノード点となる。同様に、第5の屈曲アーム5cおよび第6の屈曲アーム5dからなる一対の屈曲アームが、互いに逆向きでX軸方向に変位する振動は、非常に安定な特性が得られる。本実施の形態における安定な特性とは、固定条件等の外乱の影響に関わらず、所望の振動モードについて、高いQm(機械的共振先鋭度)を維持することである。
(First vibrator)
The vibration in which the pair of bending arms including the third bending arm 5a and the fourth bending arm 5b shown in FIG. 1 are displaced in the X-axis direction in opposite directions can provide very stable characteristics. The force generated by these displacements cancels out in the vicinity of the connecting portion between the second connecting portion 4a and the first bending arm 3a, and becomes a node point. Similarly, the vibration in which the pair of bending arms including the fifth bending arm 5c and the sixth bending arm 5d are displaced in the X-axis direction in opposite directions can have very stable characteristics. The stable characteristic in the present embodiment is to maintain a high Qm (mechanical resonance sharpness) for a desired vibration mode regardless of the influence of disturbance such as a fixed condition.

従って、第3の屈曲アーム5aおよび第5の屈曲アーム5cと、第4の屈曲アーム5bおよび第6の屈曲アーム5dが互いに逆向きでX軸方向に変位する振動も非常に安定な特性が得られる。よって、このX軸方向の振動を、Y軸回りおよびZ軸回りの角速度の検出する場合の駆動振動モードとして選択するのが好ましい。この駆動振動モードは、第3の屈曲アーム5a乃至第6の屈曲アーム5dに形成された第1の駆動手段によって励振することができる。ただし、第1の駆動手段に入力される駆動信号の周波数は、それぞれの駆動振動モードの共振周波数近傍の周波数とするのが望ましい。   Therefore, the vibrations in which the third bending arm 5a and the fifth bending arm 5c and the fourth bending arm 5b and the sixth bending arm 5d are opposite to each other and displaced in the X-axis direction also have very stable characteristics. It is done. Therefore, it is preferable to select this vibration in the X-axis direction as a drive vibration mode when detecting angular velocities around the Y-axis and the Z-axis. This driving vibration mode can be excited by the first driving means formed on the third bending arm 5a to the sixth bending arm 5d. However, it is desirable that the frequency of the drive signal input to the first drive means is a frequency near the resonance frequency of each drive vibration mode.

また、第3の屈曲アーム5a乃至第6の屈曲アーム5dの先端には、それぞれ付加質量部6a乃至付加質量部6dが接続しており、この付加質量部は屈曲アームの動作を拡大し、共振周波数を下げ、変位を拡大する機能を持っている。   Further, the additional mass portions 6a to 6d are connected to the tips of the third bending arm 5a to the sixth bending arm 5d, respectively, and this additional mass portion expands the operation of the bending arm and resonates. Has the function of increasing the displacement by lowering the frequency.

なお、上述した変位によって発生する力は、第2の連結部4aと第1の屈曲アーム3a、第3の連結部4bと第2の屈曲アーム3bの接続部付近で相殺され、ノード点となる。従って、第1の屈曲アーム3aと第2の屈曲アーム3bを連結する第1の連結部4eの変位量は比較的小さく、それぞれの屈曲アームへの影響の少ない支持固定が可能である。   The force generated by the displacement described above is canceled out near the connecting portion between the second connecting portion 4a and the first bent arm 3a, and between the third connecting portion 4b and the second bent arm 3b, and becomes a node point. . Therefore, the displacement amount of the first connecting portion 4e that connects the first bending arm 3a and the second bending arm 3b is relatively small, and support and fixation with little influence on each bending arm are possible.

さらに、第2の連結部4aおよび第3の連結部4bは、電気的な接続や振動の伝播を意図して形成されたものであって、振動の励振や検出を目的としていない。従って、第2の連結部4aおよび第3の連結部4bが、第3の屈曲アーム5a乃至第6の屈曲アーム5dに対して、十分な剛性を持っている場合、上述の駆動振動モードを励振しても、第2の連結部4aおよび第3の連結部4bに生ずる変位は非常に小さいので、駆動振動モードの励振時での第3の屈曲アーム5a乃至第6の屈曲アーム5dおよび付加質量部6a乃至付加質量部6dの変位は、X軸方向にほぼ限定される。このように第2の連結部4aおよび第3の連結部4bの変位を抑制する構成は、例えば、以下のように設計することで得られる。すなわち、第3の屈曲アーム5a乃至第6の屈曲アーム5dと、第2の連結部4aおよび第3の連結部4bのXY平面に平行な面の外形を、X軸方向およびY軸方向の辺からなる矩形形状とし、第2の連結部4aおよび第3の連結部4bのY軸方向の辺の長さを、第3の屈曲アーム5a乃至第6の屈曲アーム5dのX軸方向の辺の長さに対し、2倍以上とすることによって得られる。なお、第2の連結部4aおよび第3の連結部4bのY軸方向の辺の長さは、第3の屈曲アーム5a乃至第6の屈曲アーム5dのX軸方向の辺の長さに対し、5倍を超えた場合において、更なる変位の抑制効果は得られないこと、また小型化の弊害となることから、5倍以下とするのが望ましい。   Further, the second connecting portion 4a and the third connecting portion 4b are formed with the intention of electrical connection and propagation of vibration, and are not intended for excitation or detection of vibration. Therefore, when the second connecting portion 4a and the third connecting portion 4b have sufficient rigidity with respect to the third bent arm 5a to the sixth bent arm 5d, the above-described driving vibration mode is excited. Even so, since the displacement generated in the second connecting portion 4a and the third connecting portion 4b is very small, the third bending arm 5a to the sixth bending arm 5d and the additional mass at the time of excitation in the driving vibration mode. The displacement of the portion 6a to the additional mass portion 6d is substantially limited in the X-axis direction. Thus, the structure which suppresses the displacement of the 2nd connection part 4a and the 3rd connection part 4b is obtained by designing as follows, for example. That is, the outer shapes of the third bending arm 5a to the sixth bending arm 5d and the planes parallel to the XY plane of the second connecting portion 4a and the third connecting portion 4b are the sides in the X-axis direction and the Y-axis direction. The length of the sides in the Y-axis direction of the second connecting portion 4a and the third connecting portion 4b is set to the length of the sides in the X-axis direction of the third bent arm 5a to the sixth bent arm 5d. It is obtained by making it twice or more with respect to the length. The lengths of the sides in the Y-axis direction of the second connecting portion 4a and the third connecting portion 4b are relative to the lengths of the sides in the X-axis direction of the third bent arm 5a to the sixth bent arm 5d. In the case of exceeding 5 times, further displacement suppression effect cannot be obtained, and since it is an adverse effect of downsizing, it is desirable to make it 5 times or less.

前述のX軸方向の振動を駆動振動モードとして励振した状態において、Y軸回りの角速度を印加すると、第3の屈曲アーム5aおよび第5の屈曲アーム5cと、第4の屈曲アーム5bおよび第6の屈曲アーム5dは、発生したコリオリ力によって、互いに逆向きでZ軸方向に変位する。このZ軸方向の変位は、第3の屈曲アーム5a乃至第6の屈曲アーム5dに形成された第2の検出手段によって検出することができる。これにより、Y軸回りの角速度を検出する振動ジャイロとして機能させることができる。   When the angular velocity around the Y axis is applied in the state where the vibration in the X axis direction is excited as the driving vibration mode, the third bending arm 5a and the fifth bending arm 5c, the fourth bending arm 5b and the sixth bending arm 5c are applied. The bending arms 5d are displaced in the Z-axis direction in opposite directions by the generated Coriolis force. This displacement in the Z-axis direction can be detected by second detection means formed on the third bending arm 5a to the sixth bending arm 5d. Thereby, it can be made to function as a vibration gyro which detects the angular velocity around the Y axis.

同様に、前述のX軸方向の振動を駆動振動モードとして励振した状態において、Z軸回りの角速度を印加すると、第3の屈曲アーム5aおよび第5の屈曲アーム5cと、第4の屈曲アーム5bおよび第6の屈曲アーム5dは、発生したコリオリ力によって、互いに逆向きにY軸方向への力を受ける。従って、第3の屈曲アーム5a乃至第6の屈曲アーム5dは、Y軸方向へ変位する。ただし、この力は、屈曲アームの長手方向へ働く力であるため、ほぼ変形を伴わない。すなわち、第3の屈曲アーム5a乃至第6の屈曲アーム5dは、X軸およびZ軸方向に比べ、Y軸方向に対して、十分な剛性を持っているため、この力によって第3の屈曲アーム5a乃至第6の屈曲アーム5dに形成された第1の検出手段に発生する信号は、十分に無視できる大きさである。   Similarly, when an angular velocity around the Z axis is applied in a state where the vibration in the X-axis direction is excited as a driving vibration mode, the third bending arm 5a, the fifth bending arm 5c, and the fourth bending arm 5b are applied. The sixth bending arm 5d receives forces in the Y-axis direction in opposite directions due to the generated Coriolis force. Accordingly, the third bending arm 5a to the sixth bending arm 5d are displaced in the Y-axis direction. However, since this force is a force acting in the longitudinal direction of the bending arm, there is almost no deformation. That is, since the third bending arm 5a to the sixth bending arm 5d have sufficient rigidity in the Y-axis direction as compared with the X-axis and Z-axis directions, the third bending arm is caused by this force. The signal generated in the first detection means formed on the 5a to 6th bending arms 5d is sufficiently negligible.

第3の屈曲アーム5a乃至第6の屈曲アーム5dのY軸方向への変位は、第2の連結部4aおよび第3の連結部4bにZ軸回りのモーメントを与え回転させる。従って、第2の連結部4aおよび第3の連結部4bに接続された第1の屈曲アーム3aおよび第2の屈曲アーム3bは、互いに逆向きにX軸方向へ変位する。このX軸方向の変位は、第1の屈曲アーム3aおよび第2の屈曲アーム3bに形成された第1の検出手段によって検出することができる。これにより、Z軸回りの角速度を検出する振動ジャイロとして機能させることができる。   The displacement of the third bending arm 5a to the sixth bending arm 5d in the Y-axis direction causes the second connecting portion 4a and the third connecting portion 4b to rotate by applying a moment about the Z axis. Accordingly, the first bent arm 3a and the second bent arm 3b connected to the second connecting portion 4a and the third connecting portion 4b are displaced in the X-axis direction in opposite directions. This displacement in the X-axis direction can be detected by first detection means formed on the first bent arm 3a and the second bent arm 3b. Thereby, it can be made to function as a vibration gyro which detects the angular velocity around the Z axis.

(第2の振動子)
図1に示す第9の屈曲アーム5eおよび第11の屈曲アーム5gからなる一対の屈曲アームと、第10の屈曲アーム5fおよび第12の屈曲アーム5hからなる一対の屈曲アームが、互いに逆向きでZ軸方向に変位する振動は、比較的安定な振動特性が得られる。X軸回りの角速度の検出にあたっては、このZ軸方向の振動を駆動振動モードとして選択するのが好ましい。このZ軸方向に変位する駆動振動モードは、第9の屈曲アーム5e乃至第12の屈曲アーム5hに形成された第2の駆動手段によって励振することができる。ただし、第2の駆動手段に入力される駆動信号の周波数は、それぞれの駆動振動モードの共振周波数近傍の周波数とするのが望ましい。
(Second vibrator)
The pair of bending arms including the ninth bending arm 5e and the eleventh bending arm 5g and the pair of bending arms including the tenth bending arm 5f and the twelfth bending arm 5h illustrated in FIG. Vibration that is displaced in the Z-axis direction provides relatively stable vibration characteristics. In detecting the angular velocity around the X-axis, it is preferable to select the vibration in the Z-axis direction as the drive vibration mode. The driving vibration mode displaced in the Z-axis direction can be excited by the second driving means formed on the ninth bending arm 5e to the twelfth bending arm 5h. However, it is desirable that the frequency of the drive signal input to the second drive means is a frequency near the resonance frequency of each drive vibration mode.

また、第9の屈曲アーム5e乃至第12の屈曲アーム5hの先端には、それぞれ付加質量部6e乃至付加質量部6hが接続しており、この付加質量部は屈曲アームの動作を拡大し、共振周波数を下げ、変位を拡大する機能を持っている。   Further, the additional mass portions 6e to 6h are connected to the tips of the ninth bending arm 5e to the twelfth bending arm 5h, respectively, and this additional mass portion expands the operation of the bending arm and resonates. Has the function of increasing the displacement by lowering the frequency.

なお、上述した変位によって発生する力は、第5の連結部4cおよび第6の連結部4dをY軸回りに回転させるが、第5の連結部4cと第7の屈曲アーム3c、第6の連結部4dと第8の屈曲アーム3dの接続部付近がノード点となる。従って、第7の屈曲アーム3cと第8の屈曲アーム3dを連結する第4の連結部4fの変位量は比較的小さく、それぞれの屈曲アームへの影響の少ない支持固定が可能である。   The force generated by the displacement described above causes the fifth connecting portion 4c and the sixth connecting portion 4d to rotate about the Y axis, but the fifth connecting portion 4c, the seventh bent arm 3c, and the sixth The vicinity of the connecting portion between the connecting portion 4d and the eighth bent arm 3d is a node point. Therefore, the amount of displacement of the fourth connecting portion 4f that connects the seventh bent arm 3c and the eighth bent arm 3d is relatively small, and support and fixation with little influence on each bent arm are possible.

さらに、第5の連結部4cおよび第6の連結部4dは、電気的な接続や振動の伝播を意図して形成されたものであって、振動の励振や検出を目的としていない。従って、第5の連結部4cおよび第6の連結部4dが、第9の屈曲アーム5e乃至第12の屈曲アーム5hに対して、十分な剛性を持っている場合、上述の駆動振動モードを励振しても、第5の連結部4cおよび第6の連結部4dに生ずる変位は非常に小さいので、駆動振動モードの励振時での第9の屈曲アーム5e乃至第12の屈曲アーム5hおよび付加質量部6e乃至付加質量部6hの変位は、Z軸方向にほぼ限定される。このように第5の連結部4cおよび第6の連結部4dの変位を抑制する構成は、例えば、以下のように設計することで得られる。すなわち、第9の屈曲アーム5e乃至第12の屈曲アーム5hと、第5の連結部4cおよび第6の連結部4dのXY平面に平行な面の外形を、X軸方向およびY軸方向の辺からなる矩形形状とし、第5の連結部4cおよび第6の連結部4dのY軸方向の辺の長さを、第9の屈曲アーム5e乃至第12の屈曲アーム5hのX軸方向の辺の長さに対し、2倍以上とすることによって得られる。なお、第5の連結部4cおよび第6の連結部4dのY軸方向の辺の長さは、第9の屈曲アーム5e乃至第12の屈曲アーム5hのX軸方向の辺の長さに対し、5倍を超えた場合において、更なる変位の抑制効果は得られないこと、また小型化の弊害となることから、5倍以下とするのが望ましい。   Further, the fifth connecting portion 4c and the sixth connecting portion 4d are formed for the purpose of electrical connection and propagation of vibration, and are not intended for excitation or detection of vibration. Accordingly, when the fifth connecting portion 4c and the sixth connecting portion 4d have sufficient rigidity with respect to the ninth bent arm 5e to the twelfth bent arm 5h, the above-described drive vibration mode is excited. Even so, since the displacement generated in the fifth connecting portion 4c and the sixth connecting portion 4d is very small, the ninth bending arm 5e to the twelfth bending arm 5h and the additional mass at the time of excitation in the drive vibration mode. The displacement of the portion 6e to the additional mass portion 6h is substantially limited in the Z-axis direction. Thus, the structure which suppresses the displacement of the 5th connection part 4c and the 6th connection part 4d is obtained by designing as follows, for example. That is, the outer shapes of the ninth bending arm 5e to the twelfth bending arm 5h and the planes parallel to the XY plane of the fifth connecting portion 4c and the sixth connecting portion 4d are the sides in the X-axis direction and the Y-axis direction. The length of the sides in the Y-axis direction of the fifth connecting portion 4c and the sixth connecting portion 4d is set to the length of the sides in the X-axis direction of the ninth bent arm 5e to the twelfth bent arm 5h. It is obtained by making it twice or more with respect to the length. The length of the sides in the Y-axis direction of the fifth connecting portion 4c and the sixth connecting portion 4d is relative to the length of the sides in the X-axis direction of the ninth bent arm 5e to the twelfth bent arm 5h. In the case of exceeding 5 times, further displacement suppression effect cannot be obtained, and since it is an adverse effect of downsizing, it is desirable to make it 5 times or less.

前述のZ軸方向の振動を駆動振動モードとして励振した状態において、X軸回りの角速度を印加すると、第9の屈曲アーム5eおよび第11の屈曲アーム5gと、第10の屈曲アーム5fおよび第12の屈曲アーム5hは、発生したコリオリ力によって、互いに逆向きにY軸方向への力を受ける。従って、第9の屈曲アーム5e乃至第12の屈曲アーム5hは、Y軸方向へ変位する。ただし、この力は、屈曲アームの長手方向へ働く力であるため、ほぼ変形を伴わない。すなわち、第9の屈曲アーム5e乃至第12の屈曲アーム5hは、X軸およびZ軸方向に比べ、Y軸方向に対して、十分な剛性を持っているため、この力によって第9の屈曲アーム5e乃至第12の屈曲アーム5hに形成された第2の駆動手段に発生する信号は、十分に無視できる大きさである。   In the state where the vibration in the Z-axis direction is excited as the driving vibration mode, when the angular velocity around the X-axis is applied, the ninth bending arm 5e and the eleventh bending arm 5g, the tenth bending arm 5f and the twelfth The bending arm 5h receives forces in the Y-axis direction in opposite directions by the generated Coriolis force. Accordingly, the ninth bending arm 5e to the twelfth bending arm 5h are displaced in the Y-axis direction. However, since this force is a force acting in the longitudinal direction of the bending arm, there is almost no deformation. That is, the ninth bending arm 5e to the twelfth bending arm 5h have sufficient rigidity with respect to the Y-axis direction as compared with the X-axis and Z-axis directions. Signals generated in the second driving means formed on the 5e to 12th bending arms 5h are sufficiently negligible.

第9の屈曲アーム5e乃至第12の屈曲アーム5hのY軸方向への変位は、第5の連結部4cおよび第6の連結部4dにZ軸回りのモーメントを与え回転させる。従って、第5の連結部4cおよび第6の連結部4dに接続された第7の屈曲アーム3cおよび第8の屈曲アーム3dは、互いに逆向きにX軸方向へ変位する。このX軸方向の変位は、第7の屈曲アーム3cおよび第8の屈曲アーム3dに形成された第3の検出手段によって検出することができる。これにより、X軸回りの角速度を検出する振動ジャイロとして機能させることができる。   The displacement of the ninth bending arm 5e to the twelfth bending arm 5h in the Y-axis direction causes the fifth connecting portion 4c and the sixth connecting portion 4d to rotate by applying a moment about the Z axis. Accordingly, the seventh bent arm 3c and the eighth bent arm 3d connected to the fifth connecting portion 4c and the sixth connecting portion 4d are displaced in the X-axis direction in opposite directions. This displacement in the X-axis direction can be detected by third detection means formed on the seventh bent arm 3c and the eighth bent arm 3d. As a result, it can function as a vibration gyro that detects an angular velocity around the X axis.

以上説明したとおり、本発明の振動ジャイロは、比較的安定な駆動モードが得られることにより、高いQ値の振動が期待でき、さらに、一対の付加質量部により、共振周波数を低く設計できる。このように、本発明は、高いQ値と低い周波数設計により、変位を大きくすることが可能であり、高感度な振動ジャイロに適している。また、屈曲アームの長手方向をすべてY軸方向と平行とした。振動ジャイロとして必要な振動モードのすべての共振周波数がY軸方向のアームの長さに大きく依存する。従って、高感度化のために低周波数化する場合は、Y軸方向へのみ素子を長くすれば良いので、より小さな素子面積で共振周波数の低い、高感度な振動ジャイロが得られる。さらに、Y軸およびZ軸検出のための駆動振動モードをX軸方向の振動に限定することで、他軸感度がなく、Z軸回りの角速度の検出の効率の良い振動ジャイロが得られる。   As described above, the vibration gyro of the present invention can be expected to have a high Q value vibration by obtaining a relatively stable drive mode, and can be designed to have a low resonance frequency by the pair of additional mass portions. As described above, the present invention can increase the displacement by a high Q value and a low frequency design, and is suitable for a highly sensitive vibration gyro. Further, all the longitudinal directions of the bending arms were made parallel to the Y-axis direction. All the resonance frequencies of the vibration modes required as a vibration gyro greatly depend on the length of the arm in the Y-axis direction. Accordingly, when the frequency is lowered for higher sensitivity, it is only necessary to lengthen the element only in the Y-axis direction, so that a highly sensitive vibration gyro with a smaller element area and a low resonance frequency can be obtained. Furthermore, by limiting the drive vibration mode for Y-axis and Z-axis detection to vibration in the X-axis direction, it is possible to obtain a vibration gyro having no other-axis sensitivity and efficient detection of angular velocity around the Z-axis.

また、本発明の複数の屈曲アームと、本発明で選択した検出振動モードを組み合わせることによって、並進運動での加速度に対する誤差出力を低減できる。通常、振動ジャイロの検出出力は、駆動信号等を参照信号とした同期検波による信号処理によって行われるため、駆動振動モードの周波数以外の信号成分は除去されるが、片持ち梁等の1素子での振動ジャイロの構成では、加速度に対する検出信号と、角速度に対する検出信号の分離が難しく、加速度による誤差出力を無視できない場合もある。   Further, by combining the plurality of bending arms of the present invention and the detection vibration mode selected in the present invention, an error output with respect to acceleration in translational motion can be reduced. Normally, the detection output of the vibration gyro is performed by signal processing by synchronous detection using the drive signal or the like as a reference signal, so that signal components other than the frequency of the drive vibration mode are removed, but with one element such as a cantilever beam. In the configuration of the vibration gyro, it is difficult to separate a detection signal for acceleration and a detection signal for angular velocity, and an error output due to acceleration may not be negligible.

本発明の振動ジャイロにおいて、X軸回りの角速度を検出する検出振動モードは、第2の振動子の第7の屈曲アーム3cおよび第8の屈曲アーム3dが互いに逆向きにX軸方向へ振動する。また、Y軸回りの角速度を検出する検出振動モードは、第3の屈曲アーム5aおよび第5の屈曲アーム5cと、第4の屈曲アーム5bおよび第6の屈曲アーム5dが互いに逆向きにZ軸方向へ振動する。さらに、Z軸回りの角速度を検出する検出振動モードは、第1の屈曲アーム3aおよび第2の屈曲アーム3bが互いに逆向きにX軸方向へ振動する。   In the vibration gyro according to the present invention, the detection vibration mode for detecting the angular velocity around the X axis is such that the seventh bending arm 3c and the eighth bending arm 3d of the second vibrator vibrate in the X axis direction in opposite directions. . Further, the detection vibration mode for detecting the angular velocity around the Y axis is such that the third bending arm 5a and the fifth bending arm 5c, and the fourth bending arm 5b and the sixth bending arm 5d are opposite to each other in the Z axis. Vibrates in the direction. Further, in the detection vibration mode for detecting the angular velocity around the Z axis, the first bending arm 3a and the second bending arm 3b vibrate in the X axis direction in opposite directions.

上述した通り、本発明の振動ジャイロによる検出振動モードは、互いに逆向きとなる振動を採用し、角速度の検出に際しては、差動検出構成となる。従って、X軸、Y軸およびZ軸方向への加速度を印加した場合において、本発明の検出振動モードが励振されることはなく、加速度による検出信号への影響は小さく、誤差出力を低減することが期待できる。   As described above, the vibration modes detected by the vibration gyro of the present invention employ vibrations that are opposite to each other, and have a differential detection configuration when detecting angular velocity. Therefore, when acceleration in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions is applied, the detection vibration mode of the present invention is not excited, and the influence of the acceleration on the detection signal is small, and error output is reduced. Can be expected.

本発明では、X軸、Y軸およびZ軸の3軸の角速度について検出可能な振動ジャイロが得られる。本発明の振動ジャイロにおける検出素子1は、高精度なフォトリソグラフィー技術による同時加工によって製造される。従って、3つの検出軸の直交性が非常に良い。複数の素子を個別に加工し、組み立てるような製法に比べ、他軸感度を低減できる。   According to the present invention, a vibration gyro capable of detecting the three-axis angular velocities of the X axis, the Y axis, and the Z axis is obtained. The detection element 1 in the vibration gyro according to the present invention is manufactured by simultaneous processing using a high-precision photolithography technique. Therefore, the orthogonality of the three detection axes is very good. Compared to a manufacturing method in which a plurality of elements are individually processed and assembled, the sensitivity of other axes can be reduced.

さらに、本発明によれば、検出素子1の外周部にフレーム2を形成し、第1の連結部4eおよび第4の連結部4fを接続することができる。上述した通り、本発明の振動ジャイロの駆動振動モードは、比較的対称性の良い振動モードとなっており、第1の連結部4eおよび第4の連結部4fでの変位は小さく、ほぼノード点と考えることができる。即ち、第1の連結部4eおよび第4の連結部4fは、駆動振動モードの振動特性を損なうことなく、容易に支持固定が可能である。従って、これら第1の連結部4eおよび第4の連結部4fをフレーム2に容易に接続できる。周囲に形成されたフレーム2には、信号の入出力に必要な電極パッドの形成が容易であり、さらに、フレーム2を他の実装基板に実装することも容易である。   Furthermore, according to the present invention, the frame 2 can be formed on the outer peripheral portion of the detection element 1, and the first connecting portion 4e and the fourth connecting portion 4f can be connected. As described above, the drive vibration mode of the vibration gyro according to the present invention is a vibration mode having relatively good symmetry, and the displacement at the first connecting portion 4e and the fourth connecting portion 4f is small, and is almost the node point. Can be considered. That is, the first connecting part 4e and the fourth connecting part 4f can be easily supported and fixed without impairing the vibration characteristics of the drive vibration mode. Therefore, the first connecting portion 4e and the fourth connecting portion 4f can be easily connected to the frame 2. It is easy to form electrode pads necessary for signal input / output on the frame 2 formed in the periphery, and it is also easy to mount the frame 2 on another mounting board.

次に、本発明の振動ジャイロの具体的な実施例について説明する。   Next, specific examples of the vibrating gyroscope of the present invention will be described.

本実施例では、図1に示す振動ジャイロを作製した。図1に示すように、検出素子1は、基板8として厚さ50μmのシリコン基板を用い、その主面上に下部電極9を形成し、その上面に、圧電薄膜10として厚さ2μmのPZT薄膜を形成し、さらにその上面に、上部電極を形成して、ドライエッチング加工による貫通穴加工を施したものを使用した。下部電極9は、シリコン基板の表面を酸化処理して形成した厚さ1μmの二酸化シリコン(SiO)膜と、その上面に、スパッタ法で形成した厚さ35nmのチタン膜と、さらにその上面に、スパッタ法で形成した厚さ200nmの白金膜とで構成した。上部電極は、駆動電極11a、11b、14、検出電極12、13a、13bに相当し、PZT薄膜の上面に、スパッタ法で形成した厚さ35nmのクロム膜と、その上面に、スパッタ法で形成した厚さ300nmの金の膜とで構成した。ここで、PZT薄膜上へ配線電極を形成する場合、静電容量を小さくするため、PZT薄膜上へ低誘電率の絶縁層を形成して、その上に配線電極を形成してもよい。 In this example, the vibrating gyroscope shown in FIG. 1 was produced. As shown in FIG. 1, the detection element 1 uses a 50 μm thick silicon substrate as a substrate 8, a lower electrode 9 is formed on the main surface, and a PZT thin film 2 μm thick as a piezoelectric thin film 10 on the upper surface. Further, an upper electrode was formed on the upper surface, and a through hole was formed by dry etching. The lower electrode 9 includes a silicon dioxide (SiO 2 ) film having a thickness of 1 μm formed by oxidizing the surface of a silicon substrate, a titanium film having a thickness of 35 nm formed by sputtering, and a top surface thereof. And a platinum film having a thickness of 200 nm formed by sputtering. The upper electrode corresponds to the drive electrodes 11a, 11b, and 14, and the detection electrodes 12, 13a, and 13b. A 35 nm-thick chromium film formed by sputtering on the upper surface of the PZT thin film, and formed by sputtering on the upper surface. And a gold film having a thickness of 300 nm. Here, when the wiring electrode is formed on the PZT thin film, an insulating layer having a low dielectric constant may be formed on the PZT thin film and the wiring electrode may be formed thereon in order to reduce the capacitance.

第2の連結部4a、第3の連結部4b、第5の連結部4c、第6の連結部4dのY軸方向の辺の長さは約100μmとし、第3の屈曲アーム5a乃至第6の屈曲アーム5d、第9の屈曲アーム5e乃至第12の屈曲アーム5hのX軸方向の辺の長さは約50μmとした。即ち、第2の連結部4a、第3の連結部4b、第5の連結部4c、第6の連結部4dのY軸方向の辺の長さは、第3の屈曲アーム5a乃至第6の屈曲アーム5d、第9の屈曲アーム5e乃至第12の屈曲アーム5hのX軸方向の辺の長さの2倍とした。   The second connecting portion 4a, the third connecting portion 4b, the fifth connecting portion 4c, and the sixth connecting portion 4d have a side length in the Y-axis direction of about 100 μm, and the third bent arms 5a to 6 The lengths of the sides in the X-axis direction of the bending arms 5d and the ninth bending arm 5e to the twelfth bending arm 5h were about 50 μm. That is, the lengths of the sides in the Y-axis direction of the second connecting portion 4a, the third connecting portion 4b, the fifth connecting portion 4c, and the sixth connecting portion 4d are the third bending arm 5a to the sixth bending arm 5a. The bending arm 5d and the ninth bending arm 5e to the twelfth bending arm 5h are twice the length of the side in the X-axis direction.

第2の連結部4a、第3の連結部4b、第5の連結部4c、第6の連結部4dのX軸方向の辺の長さは約500μmとし、第3の屈曲アーム5a乃至第6の屈曲アーム5d、第9の屈曲アーム5e乃至第12の屈曲アーム5hのY軸方向の長さは約500μmとした。付加質量部6a乃至付加質量部6hの形状は一辺が約400μmの矩形形状とした。   The second connecting portion 4a, the third connecting portion 4b, the fifth connecting portion 4c, and the sixth connecting portion 4d have side lengths in the X-axis direction of about 500 μm, and the third bent arms 5a to 6 The bending arm 5d and the ninth bending arm 5e to the twelfth bending arm 5h have a length in the Y-axis direction of about 500 μm. The additional mass portion 6a to the additional mass portion 6h have a rectangular shape with a side of about 400 μm.

本構成において、有限要素法解析で振動子の変位分布を解析したところ、第2の連結部4aおよび第3の連結部4bの最大変位量は、第3の屈曲アーム5a乃至第6の屈曲アーム5dの最大変位量に対して約1%であり、変位は非常に少なかった。これにより、第2の連結部4a、第3の連結部4bのY軸方向の辺の長さを、第3の屈曲アーム5a乃至第6の屈曲アーム5dのX軸方向の辺の長さの2倍以上とすることによる変位抑制効果を確認した。第5の連結部4c、第6の連結部4dの変位と、第9の屈曲アーム5e乃至第12の屈曲アーム5hの変位についても同様の結果が得られた。   In this configuration, when the displacement distribution of the vibrator is analyzed by the finite element method analysis, the maximum displacement amount of the second connecting portion 4a and the third connecting portion 4b is the third bending arm 5a to the sixth bending arm. It was about 1% with respect to the maximum displacement amount of 5d, and the displacement was very small. Accordingly, the lengths of the sides in the Y-axis direction of the second connecting portion 4a and the third connecting portion 4b are set to the lengths of the sides in the X-axis direction of the third bent arm 5a to the sixth bent arm 5d. The displacement suppression effect by making it 2 times or more was confirmed. Similar results were obtained for the displacement of the fifth connecting portion 4c and the sixth connecting portion 4d and the displacement of the ninth bending arm 5e to the twelfth bending arm 5h.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記の実施の形態や実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれることは勿論である。例えば、上述の実施の形態に係る振動ジャイロにおいて、PZT薄膜などの圧電薄膜を有したシリコン基板を用いたものを例示したが、これに限らず、圧電単結晶基板や圧電多結晶体基板、単純なシリコン基板等であってもよく、また、駆動手段および検出手段における駆動電極や検出電極の形状、数および配置、さらに各アームや各連結部の形状なども目的、用途に応じて設計可能であり、例示したものに制限されない。連結部を駆動振動によって変形しにくい構造とする方法についても、その平面形状を屈曲アームの形状と大きく異ならしめることや矩形以外の形状とすることなどによって剛性を強めること又はその共振周波数を駆動振動の周波数から遠ざけること、さらには、その上に剛性を強くする膜を形成することなど、様々な手段が可能である。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and the present invention can be applied even if there is a design change without departing from the gist of the present invention. include. That is, it goes without saying that the present invention also includes various variations and modifications that would be obvious to those skilled in the art. For example, in the vibrating gyroscope according to the above-described embodiment, a silicon substrate having a piezoelectric thin film such as a PZT thin film has been exemplified. The shape, number and arrangement of drive electrodes and detection electrodes in the drive means and detection means, and the shape of each arm and each connecting part can be designed according to the purpose and application. Yes, and not limited to those illustrated. For the method of making the connecting part difficult to be deformed by driving vibration, the rigidity of the connecting part is made different from the shape of the bent arm or by using a shape other than a rectangle, or the resonance frequency is driven and driven. It is possible to use various means such as moving away from the above-mentioned frequency, and forming a film having increased rigidity on the film.

1、201 検出素子
2 フレーム
3a 第1の屈曲アーム
3b 第2の屈曲アーム
3c 第7の屈曲アーム
3d 第8の屈曲アーム
4a 第2の連結部
4b 第3の連結部
4c 第5の連結部
4d 第6の連結部
4e 第1の連結部
4f 第4の連結部
5a 第3の屈曲アーム
5b 第4の屈曲アーム
5c 第5の屈曲アーム
5d 第6の屈曲アーム
5e 第9の屈曲アーム
5f 第10の屈曲アーム
5g 第11の屈曲アーム
5h 第12の屈曲アーム
6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g、6h 付加質量部
8 基板
9 下部電極
10 圧電薄膜
11a、11b、14 駆動電極
12、13a、13b 検出電極
102 第1ジャイロ素子片
103 第2ジャイロ素子片
104 第4ジャイロ素子片
105、209 基部
106 連結腕
107 駆動腕
108、110、111、218 錘部
109 検出腕
202 第1アーム
204 第2アーム
204a 折曲部
204b 端部
208 支持部
1,201 detection element 2 frame 3a first bent arm 3b second bent arm 3c seventh bent arm 3d eighth bent arm 4a second connecting portion 4b third connecting portion 4c fifth connecting portion 4d 6th connecting portion 4e 1st connecting portion 4f 4th connecting portion 5a 3rd bent arm 5b 4th bent arm 5c 5th bent arm 5d 6th bent arm 5e 9th bent arm 5f 10th Bending arm 5g eleventh bending arm 5h twelfth bending arm 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f, 6g, 6h additional mass 8 substrate 9 lower electrode 10 piezoelectric thin film 11a, 11b, 14 driving electrode 12, 13a, 13b Detection electrode 102 First gyro element piece 103 Second gyro element piece 104 Fourth gyro element piece 105, 209 Base 106 Connecting arm 107 Driving arm 108, 110, 11 , 218 weight portion 109 detects arm 202 first arm 204 and the second arm 204a bent portion 204b end 208 support unit

Claims (5)

互いに直交するX、Y、Zの3軸で表される空間に配置し、XY平面に平行な平板にZ軸方向の貫通穴を形成した検出素子を有する振動ジャイロであって、前記検出素子は、Y軸方向に長手方向を有する複数の屈曲アームと、前記屈曲アームと直角に連結する複数の連結部からなり、前記屈曲アームの屈曲振動を励振する駆動手段と、前記屈曲アームの屈曲振動を検出する検出手段とを備え、前記平板のY軸方向の中心線の両側にY軸回りおよびZ軸回りの角速度を検出する第1振動子とX軸回りの角速度を検出する第2の振動子を配置し、前記3軸の角速度を検出することを特徴とする振動ジャイロ。   A vibrating gyroscope having a detection element arranged in a space represented by three axes X, Y, and Z orthogonal to each other and having a through-hole in the Z-axis direction formed on a flat plate parallel to the XY plane, , A plurality of bending arms having a longitudinal direction in the Y-axis direction, and a plurality of connecting portions connected at right angles to the bending arms, driving means for exciting bending vibrations of the bending arms, and bending vibrations of the bending arms. A first vibrator for detecting angular velocities around the Y axis and the Z axis on both sides of a center line in the Y axis direction of the flat plate, and a second vibrator for detecting the angular velocity around the X axis. And an angular velocity of the three axes is detected. 前記第1の振動子は、前記第1の振動子の中心を通りX軸方向に長手方向を有する第1の連結部の中央部から、前記第1の連結部の中央線を通るXZ平面に対して対称に第1の屈曲アームと第2の屈曲アームの一端が直角に接続し、前記第1の屈曲アームの他端には第2の連結部の中央部が直角に接続し、前記第1の屈曲アームの中央線を通るYZ平面に対して対称に第3の屈曲アームと第4の屈曲アームを配し、前記第3の屈曲アームと前記第4の屈曲アームの一端と前記第2の連結部のX軸方向の両端が直角に接続し、前記第2の屈曲アームの他端には第3の連結部の中央部が直角に接続し、前記第2の屈曲アームの中央線を通るYZ平面に対して対称に第5の屈曲アームと第6の屈曲アームを配し、前記第5の屈曲アームと前記第6の屈曲アームの一端と前記第3の連結部のX軸方向の両端が直角に接続して構成され、前記第2の振動子は、前記第2の振動子の中心を通りX軸方向に長手方向を有する第4の連結部の中央部から、前記第4の連結部の中央線を通るXZ平面に対して対称に第7の屈曲アームと第8の屈曲アームの一端が直角に接続し、前記第7の屈曲アームの他端には第5の連結部の中央部が直角に接続し、前記第7の屈曲アームの中央線を通るYZ平面に対して対称に第9の屈曲アームと第10の屈曲アームを配し、前記第9の屈曲アームと前記第10の屈曲アームの一端と前記第5の連結部のX軸方向の両端が直角に接続し、前記第8の屈曲アームの他端には第6の連結部の中央部が直角に接続し、前記第8の屈曲アームの中央線を通るYZ平面に対して対称に第11の屈曲アームと第12の屈曲アームを配し、前記第11の屈曲アームと前記第12の屈曲アームの一端と前記第6の連結部のX軸方向の両端が直角に接続して構成されることを特徴とする請求項1に記載の振動ジャイロ。   The first vibrator extends from a central portion of the first connecting portion having a longitudinal direction in the X-axis direction through the center of the first vibrator to an XZ plane passing through the central line of the first connecting portion. Symmetrically, one end of the first bent arm and the second bent arm are connected at a right angle, and the other end of the first bent arm is connected at the center of the second connecting portion at a right angle, A third bent arm and a fourth bent arm are arranged symmetrically with respect to the YZ plane passing through the center line of one bent arm, and the third bent arm, one end of the fourth bent arm, and the second bent arm. Both ends of the connecting portion in the X-axis direction are connected at right angles, the center portion of the third connecting portion is connected at right angles to the other end of the second bent arm, and the center line of the second bent arm is connected A fifth bending arm and a sixth bending arm are arranged symmetrically with respect to the passing YZ plane, and the fifth bending arm and the sixth bending arm are arranged. One end of the bending arm and both ends of the third connecting portion in the X-axis direction are connected at right angles, and the second vibrator passes through the center of the second vibrator and is longitudinal in the X-axis direction. From the central part of the fourth connecting part having the above, the ends of the seventh bent arm and the eighth bent arm are connected at right angles to the XZ plane passing through the center line of the fourth connecting part, The other end of the seventh bending arm is connected to the center of the fifth connecting portion at a right angle, and the ninth bending arm and the tenth are symmetrical with respect to the YZ plane passing through the center line of the seventh bending arm. Bending arms, one end of the ninth bending arm, the tenth bending arm, and both ends of the fifth connecting portion in the X-axis direction are connected at right angles, and the other end of the eighth bending arm Is connected to the center of the sixth connecting portion at a right angle with respect to the YZ plane passing through the center line of the eighth bending arm. The eleventh bending arm and the twelfth bending arm are arranged, and one end of the eleventh bending arm, the twelfth bending arm, and both ends in the X-axis direction of the sixth connecting portion are connected at right angles. The vibrating gyroscope according to claim 1, wherein the vibrating gyroscope is configured as follows. 前記第1の振動子は、前記第3の屈曲アームおよび前記第4の屈曲アームの前記第2の連結部に接続されていない他端に、前記第1の屈曲アームの中央線を通るYZ平面に対して対称な形状を有する一対の付加質量部を備え、前記第5の屈曲アームおよび前記第6の屈曲アームの前記第3の連結部に接続されていない他端に、前記第2の屈曲アームの中央線を通るYZ平面に対して対称な形状を有する一対の付加質量部を備えており、前記第2の振動子は、前記第9の屈曲アームおよび第10の屈曲アームの前記第5の連結部に接続されていない他端に、前記第7の屈曲アームの中央線を通るYZ平面に対して対称な形状を有する一対の付加質量部を備え、前記第11の屈曲アームおよび第12の屈曲アームの第6の連結部に接続されていない他端に、前記第8の屈曲アームの中央線を通るYZ平面に対して対称な形状を有する一対の付加質量部を備えていること特徴とする請求項1または請求項2に記載の振動ジャイロ。   The first vibrator has a YZ plane that passes through the center line of the first bent arm at the other end of the third bent arm and the fourth bent arm that is not connected to the second connecting portion. A pair of additional mass portions having a symmetric shape with respect to the second bent portion at the other end not connected to the third connecting portion of the fifth bent arm and the sixth bent arm. A pair of additional mass portions having a symmetrical shape with respect to a YZ plane passing through the center line of the arm, and the second vibrator includes the fifth bending arm and the fifth bending arm. A pair of additional mass portions having a symmetric shape with respect to a YZ plane passing through the center line of the seventh bent arm at the other end not connected to the connecting portion of the eleventh bent arm and the twelfth portion. Not connected to the sixth connecting part of the bending arm 3. The vibrating gyroscope according to claim 1, further comprising a pair of additional mass portions having a symmetrical shape with respect to a YZ plane passing through a center line of the eighth bent arm at the other end. . 前記屈曲アームおよび前記連結部のXY平面に平行な面の外形はいずれもX軸方向およびY軸方向の辺からなる矩形形状を有し、前記第1の振動子の、前記第2の連結部および前記第3の連結部のY軸方向の辺の長さは、前記第3の屈曲アーム乃至第6の屈曲アームのX軸方向の辺の長さに対し、2倍以上5倍以下であり、前記第2の振動子の、前記第5の連結部および前記第6の連結部のY軸方向の辺の長さは、前記第9の屈曲アーム乃至第12の屈曲アームのX軸方向の辺の長さに対し、2倍以上5倍以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の振動ジャイロ。   The outer shapes of the surfaces parallel to the XY plane of the bending arm and the connecting portion both have a rectangular shape composed of sides in the X-axis direction and the Y-axis direction, and the second connecting portion of the first vibrator The length of the side in the Y-axis direction of the third connecting portion is not less than 2 times and not more than 5 times the length of the side in the X-axis direction of the third to sixth bent arms. The lengths of the sides in the Y-axis direction of the fifth connecting portion and the sixth connecting portion of the second vibrator are in the X-axis direction of the ninth to twelfth bent arms. The vibrating gyroscope according to any one of claims 1 to 3, wherein the length is 2 to 5 times the length of the side. 前記検出素子は、前記第1の振動子および前記第2の振動子の外側に前記平板の一部により形成されたフレームを有し、前記第1の連結部および前記第4の連結部のX軸方向の両端と前記フレームが接続され、前記フレームが支持固定されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の振動ジャイロ。   The detection element includes a frame formed by a part of the flat plate outside the first vibrator and the second vibrator, and the X of the first coupling portion and the fourth coupling portion. 5. The vibrating gyroscope according to claim 1, wherein both ends in the axial direction are connected to the frame, and the frame is supported and fixed.
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