JP2015087334A - Output adjustment method of vibration element, vibration element, vibrator, electronic apparatus and mobile - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、振動素子の出力調整方法、振動素子、振動子、電子機器および移動体に関する。 The present invention relates to an output adjustment method for a vibration element, a vibration element, a vibrator, an electronic device, and a moving body.
従来から、例えば、車両における車体制御、カーナビゲーションシステムの自車位置検出、デジタルカメラやビデオカメラ等の振動制御補正(いわゆる手ぶれ補正)等に用いられ、角速度、加速度等の物理量を検出する角速度センサー(振動ジャイロセンサー)が知られている。
1対の駆動用振動腕と1対の検出用振動腕とを有する「H型」と呼ばれる振動素子を備える角速度センサーでは、例えば製造時のバラツキ等により、角速度センサーに角速度が加えられていなくても、駆動用振動腕を通電により振動させた状態において、各検出用振動腕が振動してしまう。これは、「振動漏れ」と呼ばれる。そして、その振動漏れにおいて、互いの検出用振動腕の振動が異なり、このため、一方の検出用振動腕に設けられた検出用電極から出力される電流と、他方の検出用振動腕に設けられた検出用電極から出力される電流とが異なり、それがノイズとして検出されてしまうという問題がある。なお、このような問題は、他の形態の振動素子にもある。
そこで、特許文献1には、振動素子の1対の振動片の一方と他方とで、互いに逆方向に振動漏れが生じるように構成し、一方の振動片の出力と他方の振動片の出力との差をとることで、振動漏れによるノイズをキャンセルすることができる角速度センサーが開示されている。
Conventionally, angular velocity sensors that detect physical quantities such as angular velocity and acceleration are used for vehicle body control in vehicles, vehicle position detection of car navigation systems, vibration control correction (so-called camera shake correction) for digital cameras and video cameras, etc. (Vibration gyro sensor) is known.
In an angular velocity sensor provided with a vibration element called “H type” having a pair of drive vibrating arms and a pair of detection vibrating arms, the angular velocity is not applied to the angular velocity sensor due to, for example, variations during manufacturing. However, each vibration arm for detection vibrates in a state where the vibration arm for driving is vibrated by energization. This is called “vibration leakage”. In the vibration leakage, the vibrations of the detection vibrating arms are different from each other. For this reason, the current output from the detection electrode provided in one detection vibrating arm and the other detection vibrating arm are provided. Unlike the current output from the detection electrode, there is a problem that it is detected as noise. Such a problem also exists in other types of vibration elements.
Therefore, in
しかしながら、特許文献1に記載の角速度センサーでは、製造時のバラツキ等により、振動漏れによるノイズを十分に除去することができない。
また、他の方法としては、振動素子の検出用振動腕に錘を設けておき、その錘の一部を研削し、錘の質量を変更することで、1対の検出用振動腕の振動漏れを一致させる方法がある。
しかしながら、前記の方法では、検出用振動腕の質量が変わることで、不本意に、振動素子の共振周波数が変わってしまうという問題がある。
However, the angular velocity sensor described in
As another method, a vibration is leaked from a pair of vibration arms for detection by providing a weight on the vibration arm for detection of the vibration element, grinding a part of the weight and changing the mass of the weight. There is a way to match.
However, the above-described method has a problem that the resonance frequency of the vibration element changes unintentionally due to a change in the mass of the vibrating arm for detection.
本発明の目的は、共振周波数等の特性をほとんど変えることなく、振動漏れによるノイズの影響を抑制することができる振動素子の出力調整方法、振動素子、振動子、電子機器および移動体を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an output adjustment method for a vibration element, a vibration element, a vibrator, an electronic device, and a moving body that can suppress the influence of noise due to vibration leakage without changing characteristics such as a resonance frequency. There is.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
[適用例1]
本発明の振動素子の出力調整方法は、基部と、
前記基部に支持された駆動用振動腕と、
前記駆動用振動腕に設けられた駆動用電極と、
前記基部に前記駆動用振動腕と異なる位置に支持された第1の検出用振動腕および第2の検出用振動腕と、
前記第1の検出用振動腕に設けられた第1の検出用電極と、
前記第2の検出用振動腕に設けられた第2の検出用電極とを有する振動素子の振動調整方法であって、
前記駆動用電極に通電し、前記駆動用振動腕を往復駆動させた状態で、前記第1の検出用電極から出力される電流および前記第2の検出用電極から出力される電流をそれぞれ検出し、
前記第1の検出用電極から出力される前記電流の絶対値と前記第2の検出用電極から出力される前記電流の絶対値との差が小さくなるように、前記第1の検出用電極と前記第2の検出用電極との少なくとも一方の面積を変更することを特徴とする。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[Application Example 1]
The output adjustment method of the vibration element of the present invention includes a base,
A driving vibrating arm supported by the base;
A driving electrode provided on the driving vibrating arm;
A first detection vibrating arm and a second detection vibrating arm supported by the base at a position different from the driving vibration arm;
A first detection electrode provided on the first detection vibrating arm;
A vibration adjustment method for a vibration element having a second detection electrode provided on the second detection vibration arm,
The current output from the first detection electrode and the current output from the second detection electrode are respectively detected while the drive electrode is energized and the drive vibration arm is reciprocally driven. ,
The first detection electrode and the first detection electrode so that a difference between the absolute value of the current output from the first detection electrode and the absolute value of the current output from the second detection electrode is small; The area of at least one of the second detection electrode is changed.
これにより、振動漏れにより第1の検出用電極から出力される電流の絶対値と、振動漏れにより第2の検出用電極から出力される電流の絶対値との差を小さくすることができるので、その振動漏れによるノイズの影響を抑制することができ、これによって、振動素子の出力が安定し、正確に検出を行うことができる。
また、振動素子の出力調整は、第1の検出用電極と第2の検出用電極との少なくとも一方の面積を変更して行うので、振動素子の共振周波数、感度等の特性はほとんど変更されることがない。
Thereby, since the difference between the absolute value of the current output from the first detection electrode due to vibration leakage and the absolute value of the current output from the second detection electrode due to vibration leakage can be reduced, The influence of noise due to the vibration leakage can be suppressed, whereby the output of the vibration element is stabilized and accurate detection can be performed.
Further, since the output adjustment of the vibration element is performed by changing the area of at least one of the first detection electrode and the second detection electrode, characteristics such as the resonance frequency and sensitivity of the vibration element are almost changed. There is nothing.
[適用例2]
本発明の振動素子の出力調整方法では、前記振動素子の出力調整時の前記駆動用電極への印加電圧は、前記振動素子の使用時の前記駆動用電極への印加電圧よりも大きく設定することが好ましい。
これにより、振動素子の出力調整の際、駆動用振動腕が大きく振動し、第1の検出用振動腕および第2の検出用振動腕を大きく振動させることができるので、第1の検出用電極および第2の検出用電極から出力される電流を大きくすることができ、これによって、正確に調整を行うことができる。
[Application Example 2]
In the vibration element output adjustment method of the present invention, the voltage applied to the drive electrode when adjusting the output of the vibration element is set to be larger than the voltage applied to the drive electrode when using the vibration element. Is preferred.
Accordingly, when the output of the vibration element is adjusted, the driving vibration arm vibrates greatly, and the first detection vibration arm and the second detection vibration arm can be greatly vibrated, so that the first detection electrode In addition, the current output from the second detection electrode can be increased, whereby accurate adjustment can be performed.
[適用例3]
本発明の振動素子の出力調整方法では、前記振動素子は、前記第1の検出用振動腕の根元部が先端部よりも応力が集中し、前記第2の検出用振動腕の根元部が先端部よりも応力が集中するものであり、
前記第1の検出用電極から出力される前記電流の絶対値と前記第2の検出用電極から出力される前記電流の絶対値との差が小さくなるように、前記第1の検出用電極の前記第1の検出用振動腕の根元部に位置する部位と、前記第2の検出用電極の前記第2の検出用振動腕の根元部に位置する部位との少なくとも一方の面積を変更することで粗調整を行い、前記第1の検出用電極から出力される前記電流の絶対値と前記第2の検出用電極から出力される前記電流の絶対値との差が小さくなるように、前記第1の検出用電極の前記第1の検出用振動腕の先端部に位置する部位と、前記第2の検出用電極の前記第2の検出用振動腕の先端部に位置する部位との少なくとも一方の面積を変更することで微調整を行うことが好ましい。
これにより、粗調整により、調整時間を短縮することができ、また、微調整により、正確に調整を行うことができる。
[Application Example 3]
In the output adjustment method of the vibration element according to the aspect of the invention, the vibration element has a stress concentrated on the root part of the first detection vibrating arm more than the tip part, and the root part of the second detection vibration arm has the tip part. Stress is concentrated more than the part,
The first detection electrode has a difference between the absolute value of the current output from the first detection electrode and the absolute value of the current output from the second detection electrode. Changing at least one area of a portion located at a root portion of the first detection vibrating arm and a portion located at a root portion of the second detection vibrating arm of the second detection electrode. Coarse adjustment is performed to reduce the difference between the absolute value of the current output from the first detection electrode and the absolute value of the current output from the second detection electrode. At least one of a portion of the first detection electrode positioned at the tip of the first detection vibrating arm and a portion of the second detection electrode positioned at the tip of the second detection vibrating arm It is preferable to make fine adjustments by changing the area of.
Thereby, adjustment time can be shortened by rough adjustment, and it can adjust accurately by fine adjustment.
[適用例4]
本発明の振動素子の出力調整方法では、前記駆動用電極に通電し、前記駆動用振動腕を往復駆動させた状態で、前記第1の検出用電極から出力される電流の絶対値をA、前記第2の検出用電極から出力される電流の絶対値をB、前記駆動用電極から出力される電流の絶対値をCとしたとき、A/C−B/Cが100ppm以下となるように、前記第1の検出用電極と前記第2の検出用電極との少なくとも一方の面積を変更することが好ましい。
これにより、振動素子の出力がより安定し、より正確に検出を行うことができる。
[Application Example 4]
In the output adjustment method of the vibration element according to the aspect of the invention, the absolute value of the current output from the first detection electrode in the state in which the drive electrode is energized and the drive vibration arm is reciprocated is A, When the absolute value of the current output from the second detection electrode is B and the absolute value of the current output from the drive electrode is C, A / C−B / C is 100 ppm or less. It is preferable to change the area of at least one of the first detection electrode and the second detection electrode.
As a result, the output of the vibration element becomes more stable and detection can be performed more accurately.
[適用例5]
本発明の振動素子の出力調整方法では、互いに交差する第1軸、第2軸、第3軸を想定したとき、前記振動素子は、前記第3軸を法線とし、前記駆動用振動腕は、前記第2軸方向に延在し、前記第1の検出用振動腕および前記第2の検出用振動腕は、それぞれ、前記第2軸方向であって、前記駆動用振動腕とは反対側に延在し、
前記振動素子は、その使用の際は、前記駆動用振動腕が前記第1軸方向に往復駆動しつつ、前記振動素子に前記第2軸回りの回転が加わると、前記駆動用振動腕は、前記第3軸方向に沿って往復駆動し、前記第1の検出用振動腕および前記第2の検出用振動腕は、それぞれ、前記第3軸方向に沿って往復駆動するものであることが好ましい。
これにより、振動素子の出力がより安定し、より正確に検出を行うことができる。
[Application Example 5]
In the output adjustment method of the vibration element according to the present invention, when the first axis, the second axis, and the third axis intersecting each other are assumed, the vibration element has the third axis as a normal line, and the driving vibration arm is The first detection vibrating arm and the second detection vibrating arm extend in the second axial direction, and are respectively in the second axial direction and opposite to the driving vibrating arm. Extending to
When the vibration element is used, when the vibration arm for driving reciprocates in the first axis direction and rotation about the second axis is applied to the vibration element, the vibration arm for driving is Preferably, the first detection vibrating arm and the second detection vibrating arm are reciprocally driven along the third axis direction, respectively. .
As a result, the output of the vibration element becomes more stable and detection can be performed more accurately.
[適用例6]
本発明の振動素子は、基部と、
前記基部に支持された駆動用振動腕と、
前記駆動用振動腕に設けられた駆動用電極と、
前記基部に前記駆動用振動腕と異なる位置に支持された第1の検出用振動腕および第2の検出用振動腕と、
前記第1の検出用振動腕に設けられた第1の検出用電極と、
前記第2の検出用振動腕に設けられ、前記第1の検出電極と面積の異なる第2の検出用電極とを有し、
前記駆動用電極に通電し、前記駆動用振動腕を往復駆動させた状態で、前記第1の検出用電極から出力される電流の絶対値をA、前記第2の検出用電極から出力される電流の絶対値をB、前記駆動用電極から出力される電流の絶対値をCとしたとき、A/C−B/Cが100ppm以下であることを特徴とする。
これにより、A/C−B/Cが100ppm以下であるので、振動漏れによるノイズの影響を抑制することができ、振動素子の出力が安定し、正確に検出を行うことができる。
[Application Example 6]
The vibration element of the present invention includes a base,
A driving vibrating arm supported by the base;
A driving electrode provided on the driving vibrating arm;
A first detection vibrating arm and a second detection vibrating arm supported by the base at a position different from the driving vibration arm;
A first detection electrode provided on the first detection vibrating arm;
A second detection electrode provided on the second detection vibrating arm and having a different area from the first detection electrode;
In the state where the drive electrode is energized and the drive vibration arm is driven to reciprocate, the absolute value of the current output from the first detection electrode is output from the second detection electrode. A / C-B / C is 100 ppm or less, where B is the absolute value of the current and C is the absolute value of the current output from the driving electrode.
Thereby, since A / C-B / C is 100 ppm or less, the influence of noise due to vibration leakage can be suppressed, the output of the vibration element is stabilized, and accurate detection can be performed.
[適用例7]
本発明の振動子は、本発明の振動素子と、
前記振動素子を収納したパッケージと、を備えている。
これにより、前記本発明の振動素子と同様の効果が得られる。
[適用例8]
本発明の電子機器は、本発明の振動素子を備えたことを特徴とする。
これにより、前記本発明の振動素子と同様の効果が得られる。
[適用例9]
本発明の移動体は、本発明の振動素子を備えたことを特徴とする。
これにより、前記本発明の振動素子と同様の効果が得られる。
[Application Example 7]
The vibrator of the present invention includes the vibration element of the present invention,
And a package containing the vibration element.
Thereby, the same effect as the vibration element of the present invention can be obtained.
[Application Example 8]
An electronic apparatus according to the present invention includes the vibration element according to the present invention.
Thereby, the same effect as the vibration element of the present invention can be obtained.
[Application Example 9]
The moving body of the present invention includes the vibration element of the present invention.
Thereby, the same effect as the vibration element of the present invention can be obtained.
以下、本発明の振動素子の出力調整方法、振動素子、振動子、電子機器および移動体を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
<実施形態>
図1は、本発明の振動素子の調整方法により調整された振動素子を用いた振動子を模式的に示す平面図である。図2は、図1に示す振動子の横断面図である。図3は、図1に示す振動子の駆動用振動腕を示す図であり、(a)は拡大平面図、(b)は拡大横断面図である。図4は、図1に示す振動子の検出用振動腕を示す図であり、(a)は拡大平面図、(b)は拡大横断面図である。図5は、図1に示す振動子の振動素子の主要部の斜視図である。図6は、図1に示す振動子の振動素子の出力調整を説明するための図である。
Hereinafter, the output adjustment method, the vibration element, the vibrator, the electronic apparatus, and the moving body of the vibration element of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
<Embodiment>
FIG. 1 is a plan view schematically showing a vibrator using a vibration element adjusted by the method for adjusting a vibration element of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of the vibrator shown in FIG. FIGS. 3A and 3B are diagrams showing a driving vibrating arm of the vibrator shown in FIG. 1, wherein FIG. 3A is an enlarged plan view and FIG. 3B is an enlarged cross-sectional view. 4A and 4B are diagrams showing a detection vibrating arm of the vibrator shown in FIG. 1, wherein FIG. 4A is an enlarged plan view and FIG. 4B is an enlarged cross-sectional view. FIG. 5 is a perspective view of a main part of the resonator element of the vibrator shown in FIG. FIG. 6 is a diagram for explaining output adjustment of the vibration element of the vibrator shown in FIG.
なお、以下では、説明の便宜上、互いに直交する(交差する)3つの軸として、x軸(第1軸)、y軸(第1軸)およびz軸(第1軸)を想定し、図1〜図5において、各軸を図示しており、x軸に平行な方向を「x軸方向」、y軸に平行な方向を「y軸方向」、z軸に平行な方向を「z軸方向」という。また、各方向の正負は、図中の矢印に示すとおりである。 In the following, for convenience of explanation, an x-axis (first axis), a y-axis (first axis), and a z-axis (first axis) are assumed as three axes that are orthogonal (intersect) with each other, and FIG. In FIG. 5, each axis is illustrated, a direction parallel to the x-axis is “x-axis direction”, a direction parallel to the y-axis is “y-axis direction”, and a direction parallel to the z-axis is “z-axis direction” " Moreover, the positive / negative of each direction is as showing with the arrow in a figure.
図1および図2に示す振動子(センサーデバイス)1は、角速度を検出するジャイロセンサーである。
このような振動子1は、例えば、撮像機器の手ぶれ補正や、GPS(Global Positioning System)衛星信号を用いた移動体ナビケーションシステムにおける車両などの姿勢検出、姿勢制御等に用いることができる。
この振動子1は、振動素子2と、振動素子2を収納したパッケージ4とを有する。
A vibrator (sensor device) 1 shown in FIGS. 1 and 2 is a gyro sensor that detects an angular velocity.
Such a
The
以下、振動子1を構成する各部を順次説明する。
振動素子2は、1つの軸まわりの角速度を検出するジャイロセンサー素子である。
図1に示すように、振動素子2は、z軸を法線としており、振動基板20と、駆動用電極群51、52と、検出用電極群53、54とを有している。
振動基板20は、基部21と、1対の駆動用振動腕221、222と、1対の検出用振動腕231、232と、支持部25と、4つの連結部261、262、263、264とを有する、いわゆる「H型」の振動基板である。本実施形態では、基部21、駆動用振動腕221、222、検出用振動腕231、232、支持部25および連結部261〜264は、圧電体材料で一体的に形成されている。なお、検出用振動腕231が第1の検出用振動腕、検出用振動腕232が第2の検出用振動腕である。
Hereinafter, each part which comprises the vibrator |
The
As shown in FIG. 1, the
The
圧電体材料としては、特に限定されないが、水晶を用いるのが好ましい。これにより、振動素子2の特性を優れたものとすることができる。水晶は、互いに直交するX軸(電気軸)、Y軸(機械軸)およびZ軸(光学軸)の3本の結晶軸を有する。基部21、駆動用振動腕221、222、検出用振動腕231、232、支持部25および連結部261〜264は、例えば、Z軸が厚さ方向に存在するとともにX軸およびY軸に平行な板面を有する水晶で構成された基板をエッチング加工することにより形成することができる。かかる基板の厚さは、振動素子2の発振周波数(共振周波数)、外形サイズ、加工性等に応じて適宜設定される。なお、本実施形態では、基部21、駆動用振動腕221、222、出用振動腕231、232、支持部25および連結部261〜264が水晶で一体的に構成されている場合を例に説明する。また、本実施形態では、結晶軸のX軸が絶対座標軸のx軸と一致しており、結晶軸のY軸が絶対座標軸のy軸と一致しており、結晶軸のZ軸が絶対座標軸のz軸と一致している。
The piezoelectric material is not particularly limited, but it is preferable to use quartz. Thereby, the characteristic of the
基部21は、平面視で基部21を囲むように形成された支持部25に、4つの連結部261〜264を介して支持されている。4つの連結部261〜264は、それぞれ、長尺形状をなし、一端が基部21に連結され、他端が支持部25に連結されている。なお、連結部261〜264は、それぞれ、長手方向の途中で複数回屈曲している。
また、基部21は、z軸方向からみたとき、y軸方向に延びる1対の辺と、x軸方向に延びる1対の辺とを有する矩形状をなしている。すなわち、基部21は、平面視したとき、後述するような駆動用振動腕221、222の延出方向に対して平行な1対の辺と、駆動用振動腕221、222の延出方向に対して垂直な1対の辺とを有する矩形状をなしている。これにより、後述するように検出用振動腕231、232を駆動用振動腕221、222の駆動振動に伴って第2の方向(図5に示す矢印E1、E2の方向)により効率的に振動(面内振動)させることができる(図5参照)。
The
The
また、図1に示すように、本実施形態での基部21は、四角形状をなし、そのx軸方向の長さは、y軸方向の長さよりも長いのが好ましい。すなわち、平面視における駆動用振動腕221、222の延出方向に対して垂直な方向での基部21の長さをL1とし、平面視における駆動用振動腕221、222の延出方向に対して平行な方向での基部21の長さをL2としたとき、L1>L2なる関係を満たすのが好ましい。このようなL1およびL2の関係を満たすことにより、検出用振動腕231、232を駆動用振動腕221、222の駆動振動に伴って第2の方向E1、E2により効率的に振動させることができる。
Further, as shown in FIG. 1, the base 21 in the present embodiment has a quadrangular shape, and the length in the x-axis direction is preferably longer than the length in the y-axis direction. That is, the length of the base 21 in the direction perpendicular to the extending direction of the
駆動用振動腕221、222は、それぞれ、基部21からy軸方向(+y方向)に延出(延在)している。これにより、駆動用振動腕221、222は、互いに平行となるように設けられている。また、駆動用振動腕221、222は、互いにx軸方向に離間して配置されている。これにより、駆動用振動腕221、222は、それぞれ、独立して振動することができる。図3(b)に示すように、駆動用振動腕221、222の横断面は、それぞれ、x軸に平行な1対の辺とz軸に平行な1対の辺とで構成された矩形をなしている。
また、駆動用振動腕221、222の先端部には、それぞれ、ハンマーヘッド(錘部)2211、2221が形成されている。これにより、駆動用振動腕221、222の長さを短くすることができ、振動素子2の小型化を図ることができる。なお、ハンマーヘッド2211、2221は、省略されていてもよい。
The
Further, hammer heads (weight portions) 2211 and 2221 are formed at the distal ends of the
そして、駆動用振動腕221には、駆動用電極群51が設けられ、同様に、駆動用振動腕222には、駆動用電極群52が設けられている。以下、駆動用電極群51について代表的に説明する。なお、駆動用電極群52については、4つの駆動用電極521、522、523、524で構成されており、後述する駆動用電極群51と同様であるため、その説明を省略する。なお、駆動用振動腕222、駆動用電極群52、駆動用電極521、522、523、524は、図3中に括弧書きで示す。
The
図3(a)、(b)に示すように、駆動用電極群51は、駆動用振動腕221の上面に設けられた駆動用電極511と、駆動用振動腕221の下面に設けられた駆動用電極512と、駆動用振動腕221の左側面に設けられた駆動用電極513と、駆動用振動腕221の右側面に設けられた駆動用電極514とで構成されている。
駆動用電極511および駆動用電極512は、互いに同電位となるように、図示しない配線を介して互いに電気的に接続されている。また、駆動用電極513および駆動用電極514は、互いに同電位となるように、図示しない配線を介して互いに電気的に接続されている。このような駆動用電極511、512は、図示しない配線を介して、図1に示す支持部25に設けられた端子57aに電気的に接続されている。また、駆動用電極513、514は、図示しない配線を介して、図1に示す支持部25に設けられた端子57bに電気的に接続されている。なお、駆動用電極群52の駆動用電極521、522は、前記駆動用電極513、514に電気的に接続されており、また、駆動用電極群52の駆動用電極523、524は、前記駆動用電極511、512に電気的に接続されている。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the
The
検出用振動腕231、232は、それぞれ、基部21からy軸方向であって、前記駆動用振動腕221、222と反対側(−y方向)に延出(延在)している。これにより、検出用振動腕231、232は、互いに平行となるように設けられている。また、検出用振動腕231、232は、前述した駆動用振動腕221、222とは反対方向に延出している。また、検出用振動腕231、232は、互いにx軸方向に離間して配置されている。これにより、検出用振動腕231、232は、それぞれ、独立して振動することができる。図4(b)に示すように、検出用振動腕231、232の横断面は、それぞれ、x軸に平行な1対の辺とz軸に平行な1対の辺とで構成された矩形をなしている。
The
また、検出用振動腕231、232の先端部には、それぞれ、ハンマーヘッド(錘部)2311、2321が形成されている。これにより、検出用振動腕231、232の長さを短くすることができ、振動素子2の小型化を図ることができる。なお、ハンマーヘッド2311、2321は、省略されていてもよい。
このような検出用振動腕231、232は、それぞれ、後述するように駆動用振動腕221、222に加えられた物理量に応じて第1の方向(図5に示す矢印C1およびD1、C2およびD2)に振動するとともに、駆動用振動腕221、222の駆動振動に伴って第1の方向とは異なる第2の方向(図5に示す矢印E1、E2)に振動するものである。
Further, hammer heads (weight portions) 2311 and 2321 are formed at the distal ends of the
Such
そして、図1に示すように、検出用振動腕231には、検出用電極群(第1の検出用電極群)53が設けられ、同様に、検出用振動腕232には、検出用電極群(第2の検出用電極群)54が設けられている。このように駆動用振動腕221、222とは別体として設けられた検出用振動腕231、232に検出用電極群53、54を設けることにより、検出用電極群53、54の検出用電極の電極面積(電極として機能する部分の面積)を大きくすることができる。そのため、振動素子2の検出感度を向上させることができる。
1, the
以下、検出用電極群53について代表的に説明する。なお、検出用電極群54については、4つの検出用電極(第2の検出用電極)541、542、543、544で構成されており、後述する検出用電極群53と同様であるため、その説明を省略する。なお、検出用振動腕232、検出用電極群54、検出用電極541、542、543、544は、図4中に括弧書きで示す。
Hereinafter, the
図4(a)、(b)に示すように、検出用電極群53は、検出用振動腕231の上面に設けられた検出用電極(第1の検出用電極)531、532と、検出用振動腕231の下面に設けられた検出用電極(第1の検出用電極)533、534とで構成されている。ここで、検出用電極531、533は、それぞれ、検出用振動腕231の幅方向での一方側(図4中の左側)に設けられ、また、検出用電極532、534は、それぞれ、検出用振動腕231の幅方向での他方側(図4中の右側)に設けられている。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the
検出用電極531および検出用電極534は、互いに同電位となるように、図示しない配線を介して互いに電気的に接続されている。また、検出用電極532および検出用電極533は、互いに同電位となるように、図示しない配線を介して互いに電気的に接続されている。このような検出用電極531、534は、図示しない配線を介して、図1に示す支持部25に設けられた端子57cに電気的に接続されている。また、検出用電極532、533は、図示しない配線を介して、図1に示す支持部25に設けられた端子57eに電気的に接続されている。なお、検出用電極群54は、図示しない配線を介して、図1に示す支持部25に設けられた端子57d、57fに電気的に接続されている。
The
なお、検出用電極531〜534は、それぞれ、その一部分が基部21に設けられていてもよく、同様に、検出用電極541〜544は、それぞれ、その一部分が基部21に設けられていてもよい。そして、後述する振動素子2の出力調整においては、検出用電極531〜534のうちの基部21に設けられている部位の面積を変更してもよく、同様に、検出用電極541〜544のうちの基部21に設けられている部位の面積を変更してもよい。
Note that a part of each of the
このように構成された振動素子2では、使用の際は、端子57aと端子57bとの間に駆動信号(駆動電圧)が印加されること、すなわち、駆動用電極511〜514、521〜524に通電することにより、図5に示すように、駆動用振動腕221と駆動用振動腕222とが互いに接近・離間するように屈曲振動(駆動振動)(x軸方向に往復駆動)する。すなわち、駆動用振動腕221が図5中の矢印A1の方向に屈曲するとともに駆動用振動腕222が図5中の矢印A2の方向に屈曲する状態と、駆動用振動腕221が図5中の矢印B1の方向に屈曲するとともに駆動用振動腕222が図5中の矢印B2の方向に屈曲する状態とを交互に繰り返す。
In the
このように駆動用振動腕221、222を駆動振動させた状態で、振動素子2にy軸まわりの角速度ωが加わると、駆動用振動腕221、222は、コリオリ力により、z軸方向に互いに反対側に屈曲振動する(z軸方向に往復駆動)。これに伴い、検出用振動腕231、232は、z軸方向(第1の方向)に互いに反対側に屈曲振動(検出振動)(z軸方向に往復駆動)する。すなわち、検出用振動腕231が図5中の矢印C1の方向に屈曲するとともに検出用振動腕232が図5中の矢印C2の方向に屈曲する状態と、検出用振動腕231が図5中の矢印D1の方向に屈曲するとともに検出用振動腕232が図5中の矢印D2の方向に屈曲する状態とを交互に繰り返す。
このような検出用振動腕231、232の検出振動により検出用電極群53、54に生じた電荷を検出することにより、振動素子2に加わった角速度ωを求めることができる。
If the angular velocity ω about the y-axis is applied to the vibrating
The angular velocity ω applied to the
また、このとき、検出用振動腕231、232は、駆動用振動腕221、222の駆動振動に伴って互いに接近・離間する方向(第1の方向とは異なる第2の方向)に屈曲振動(x軸方向に往復駆動)する。すなわち、検出用振動腕231、232は、駆動用振動腕221、222に物理量が加えられているか否かにかかわらず、検出用振動腕231が図5中の矢印E1に示す方向に屈曲振動するとともに、検出用振動腕232が図5中の矢印E2に示す方向に屈曲振動する。
Further, at this time, the
なお、検出用電極群53、54に生じた電荷は、電流として検出する。また、例えば、その電流は、検出用電極群53の検出用電極531、534と検出用電極532、533との間の電流と、検出用電極群54の検出用電極541、544と検出用電極542、543との間の電流とを加算して検出する。なお、前記電流の検出では、検出用電極群53と検出用電極群54とで電極の配置が逆であるので、互いの電流の差分をとっているとも言うことができる。これにより、検出用振動腕が1つの場合に比べて、約2倍の大きさの出力電流が得られる。
The charges generated in the
ここで、振動素子2を製造する際は、振動素子2に対して後述する出力調整が行われることにより、振動素子2は、下記の構成や特性を有することとなる。
まず、検出用電極531〜534の少なくとも1つと、検出用電極531〜534の少なくとも1つとは、面積が異なる。
また、駆動用電極511〜514、521〜524の所定の電極に通電し、駆動用振動腕221、222がx軸方向に振動し、振動素子2に物理量が加えられていない状態で、検出用電極531〜534から出力される電流の絶対値をA、検出用電極541〜544からから出力される電流の絶対値をB、駆動用電極511〜514、521〜524の所定の電極から出力される電流の絶対値をCとし、検出用電極531〜534から発生する漏れ信号をA/C、検出用電極541〜544から発生する漏れ信号をB/Cとしたとき、その差、すなわち、A/C−B/Cが100ppm以下である。これにより、振動漏れによるノイズの影響を抑制することができ、振動素子2の出力が安定し、正確に検出を行うことができる。
Here, when manufacturing the
First, at least one of the
Further, when the predetermined electrodes of the
図2に示すように、パッケージ4は、上方に開放する凹部を有するベース部材(ベース)41と、このベース部材41の凹部を覆うように設けられた蓋部材(リッド)42とを備える。そして、ベース部材41と蓋部材42とにより、振動素子2が収納される内部空間が形成されている。
ベース部材41は、平板状の板体(板部)411と、板体411の上面の外周部に接合された枠体(枠部)412とで構成されている。
このようなベース部材41は、例えば、酸化アルニウム質焼結体、水晶、ガラス等で構成されている。
As shown in FIG. 2, the
The
Such a
図2に示すように、ベース部材41の板体411の上面(蓋部材42に覆われる側の面)には、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂等を含んで構成された接着剤のような接合部材81により、前述した振動素子2の支持部25が接合されている。これにより、振動素子2がベース部材41に対して支持・固定されている。
さらに、図1および図2に示すように、ベース部材41の上面には、複数の内部端子71が設けられている。
複数の内部端子71には、例えばボンディングワイヤーで構成された配線を介して、前述した振動素子2の端子57a〜57fが電気的に接続されている。
As shown in FIG. 2, the upper surface of the
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of
The plurality of
一方、ベース部材41の板体411の下面(パッケージ4の底面)には、振動子1が組み込まれる機器(外部機器)に実装される際に用いられる複数の外部端子73が設けられている。
この複数の外部端子73は、図示しない内部配線を介して、板体411に電気的に接続されている。これにより、板体411と複数の外部端子73とが電気的に接続される。
このような各内部端子71および各外部端子73は、それぞれ、例えば、タングステン(W)等のメタライズ層にニッケル(Ni)、金(Au)等の被膜をメッキ等により積層した金属被膜からなる。
On the other hand, a plurality of
The plurality of
Each of the
このようなベース部材41には、蓋部材42が気密的に接合されている。これにより、パッケージ4内が気密封止されている。
この蓋部材42は、例えば、ベース部材41と同材料、または、コバール、42アロイ、ステンレス鋼等の金属で構成されている。
ベース部材41と蓋部材42との接合方法としては、特に限定されず、例えば、ろう材、硬化性樹脂等で構成された接着剤による接合方法、シーム溶接、レーザー溶接等の溶接方法等を用いることができる。また、かかる接合は、減圧下または不活性ガス雰囲気下で行うことにより、パッケージ4内を減圧状態または不活性ガス封入状態に保持することができる。
A
The
The joining method of the
次に、振動素子2の出力調整方法(製造方法)について説明する。
振動素子2では、例えば製造時のバラツキにより、振動素子2に物理量が加えられていなくても、駆動用振動腕221、224を通電により振動させた状態において、検出用振動腕231、232が振動し、検出用電極531〜534と、検出用電極541〜544とに、それぞれ、電荷が生じる。
Next, an output adjustment method (manufacturing method) of the
In the
そこで、この振動素子2の出力調整では、駆動用電極511〜514、521〜524の所定の電極に通電し、駆動用振動腕221、222を振動(往復駆動)させ、振動素子2に物理量が加えられていない状態で、検出用電極531〜534から出力される電流の絶対値と、検出用電極541〜544から出力される電流の絶対値との差が小さくなるように、検出用電極531〜534の少なくとも1つと、検出用電極541〜544の少なくとも1つとのいずれか一方または両方の面積を変更する。この面積の変更は、面積の増加でもよく、また、面積の減少でもよい。また、検出用電極531〜534の面積を変更する箇所は、駆動用振動腕221に設けられる部位と基部21に設けられる部位とのいずれでもよく、同様に、検出用電極541〜544の面積を変更する箇所は、駆動用振動腕222に設けられる部位と基部21に設けられる部位とのいずれでもよい。以下、振動素子2の出力調整について詳細に説明する。
Therefore, in the output adjustment of the
まず、図6に示すように振動素子2に、検出用電極531〜534から出力される電流を検出する電流検出部91を検出用電極531〜534に電気的に接続し、同様に、検出用電極541〜544から出力される電流を検出する電流検出部92を検出用電極541〜544に電気的に接続する。なお、図6には、電流検出部91は、検出用電極531、532のみに接続されているように図示されているが、検出用電極531、534は、図示しない配線を介して互いに電気的に接続され、検出用電極532、533は、図示しない配線を介して互いに電気的に接続されているので、電流検出部91は、検出用電極533、534にも電気的に接続される。同様に、図6には、電流検出部92は、検出用電極541、542のみに接続されているように図示されているが、検出用電極541、544は、図示しない配線を介して互いに電気的に接続され、検出用電極542、543は、図示しない配線を介して互いに電気的に接続されているので、電流検出部92は、検出用電極543、544にも電気的に接続される。なお、電流検出部91、92としては、例えば、電流計等を用いる。
First, as shown in FIG. 6, the
次に、駆動用電極511〜514、521〜524の所定の電極に通電し、駆動用振動腕221、222を振動(往復駆動)させる。そして、振動素子2に物理量が加えられていない状態で、電流検出部91により、検出用電極531〜534から出力される電流を検出し、同様に、電流検出部92により、検出用電極541〜544から出力される電流を検出する。
Next, power is supplied to predetermined electrodes of the
この振動素子2の出力調整時の駆動用電極511〜514、521〜524への印加電圧は、振動素子2の使用時の駆動用電極511〜514、521〜524への印加電圧よりも大きく設定することが好ましい。これにより、振動素子2の出力調整の際、駆動用振動腕221、222が大きく振動し、検出用振動腕231、232を大きく振動させることができるので、検出用電極531〜534から出力される電流および検出用電極541〜544から出力される電流を大きくすることができ、これによって、正確に調整を行うことができる。
なお、振動素子2の出力調整時の駆動用電極511〜514、521〜524への印加電圧は、振動素子2の使用時の駆動用電極511〜514、521〜524への印加電圧の1.5倍以上、3倍以下であることが好ましく、2倍以上、3倍以下であることがより好ましい。
The applied voltage to the
Note that the voltages applied to the
次に、検出用電極531〜534から出力される電流と、検出用電極541〜544から出力される電流とを比較し、検出用電極531〜534から出力される電流の絶対値と、検出用電極541〜544から出力される電流の絶対値との差が小さくなるように、検出用電極531〜534の少なくとも1つと、検出用電極541〜544の少なくとも1つとのいずれか一方または両方の面積を変更する。なお、検出用電極531〜534の面積を変更する場合、面積を変更する検出用電極は、そのうちの1つでもよく、2つでもよく、3つでもよく、すべてでもよいが、以下では、代表的に、検出用電極531の面積を変更する場合を説明する。同様に、検出用電極541〜544の面積を変更する場合、面積を変更する検出用電極は、そのうちの1つでもよく、2つでもよく、3つでもよく、すべてでもよいが、以下では、代表的に、検出用電極541の面積を変更する場合を説明する。
Next, the current output from the
検出用電極531〜534から出力される電流の絶対値が、検出用電極541〜544から出力される電流の絶対値よりも大きい場合は、検出用電極531の面積を減少させるか、または、検出用電極541の面積を増加させるか、または、検出用電極531の面積を減少させ、かつ、検出用電極541の面積を増加させる。但し、これらのうちでは、処理を容易かつ迅速に行うことができるという観点から、検出用電極531の面積を減少させることが好ましい。
When the absolute value of the current output from the
また、検出用電極541〜544から出力される電流の絶対値が、検出用電極531〜534から出力される電流の絶対値よりも大きい場合は、検出用電極541の面積を減少させるか、または、検出用電極531の面積を増加させるか、または、検出用電極541の面積を減少させ、かつ、検出用電極531の面積を増加させる。但し、これらのうちでは、前記と同様の理由で、検出用電極541の面積を減少させることが好ましい。
なお、検出用電極531、541の面積を減少させる方法としては、特に限定されず、例えば、レーザトリミング、研削等が挙げられる。また、検出用電極531、541の面積を増加させる方法としては、特に限定されず、例えば、FIB(収束イオンビーム)を用いたスパッタリング等の蒸着等が挙げられる。
When the absolute value of the current output from the
The method for reducing the area of the
前記検出用電極531〜534から出力される電流と検出用電極541〜544から出力される電流とを検出する電流検出と、検出用電極531、541の面積の変更する面積変更処理とは、検出用電極531〜534から出力される電流の絶対値と、検出用電極541〜544から出力される電流の絶対値との差が目標値以下になるまで、繰り返し行う。この場合、検出用電極531〜534から発生する漏れ信号A/Cと、検出用電極541〜544から発生する漏れ信号B/Cの差(A/C−B/C)を100ppm以下にすることが好ましい。これにより、振動漏れによるノイズの影響を抑制することができ、振動素子2の出力が安定し、正確に検出を行うことができる。
The current detection for detecting the current output from the
また、振動素子2は、検出用振動腕231、232の根元部の方が先端部よりも応力が集中し、その根元部に加わる応力が大きくなる。
これにより、検出用振動腕231、232が振動する際、検出用電極531〜534の検出用振動腕231の根元部に位置する部位には、検出用電極531〜534の検出用振動腕531の先端部に位置する部位よりも、大きな電荷が発生する。
このため、検出用電極531〜534の検出用振動腕231の根元部に位置する部位の面積を変更すると、検出用電極531〜534の検出用振動腕231の先端部に位置する部位の面積を変更する場合よりも、出力電流が大きく変化する。検出用電極541〜544も同様である。
Further, in the
Thus, when the
For this reason, if the area of the part located in the base part of the
したがって、振動素子2の出力調整では、まず、検出用電極531の検出用振動腕231の根元部に位置する部位と、検出用電極541の検出用振動腕232の根元部に位置する部位との少なくとも一方の面積を変更することで粗調整を行う。そして、この後、検出用電極531の検出用振動腕231の先端部に位置する部位と、検出用電極541の検出用振動腕232の先端部に位置する部位との少なくとも一方の面積を変更することで微調整を行う。これにより、粗調整により、調整時間を短縮することができ、また、微調整により、正確に調整を行うことができる。
Therefore, in the output adjustment of the
また、振動素子2の出力調整では、振動子1の駆動回路を介さずに、外部電源を駆動用電極511〜514、521〜524に電気的に接続し、その外部電源により駆動用電極511〜514、521〜524に通電するようにしてもよい。これにより、振動子1の駆動回路の制約を受けることなく、駆動用電極511〜514、521〜524に任意の大きさの電圧を印加することができる。
In the output adjustment of the
以上説明したように、この振動素子2の出力調整方法によれば、駆動用電極511〜514、521〜524に通電し、駆動用振動腕221、222を振動(往復駆動)させ、振動素子2に物理量が加えられていない状態で、検出用電極541〜544から出力される電流の絶対値と、検出用電極541〜544から出力される電流の絶対値との差を小さくすることができるので、振動漏れによるノイズの影響を抑制することができ、これによって、振動素子2の出力が安定し、正確に検出を行うことができる。
また、振動素子2の出力調整は、検出用電極531〜434、541〜544のいずれかの面積を変更して行うので、振動素子2の共振周波数、感度等の特性はほとんど変更さることがない。
As described above, according to the output adjustment method of the
Further, since the output adjustment of the
<電子機器の実施形態>
次いで、振動素子2を適用した電子機器について、図7〜図9に基づき、詳細に説明する。
図7は、本発明の振動素子を備える電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。
<Embodiment of Electronic Device>
Next, an electronic device to which the
FIG. 7 is a perspective view illustrating a configuration of a mobile (or notebook) personal computer to which an electronic device including the resonator element according to the invention is applied.
この図において、パーソナルコンピューター1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示部1108を備えた表示ユニット1106とにより構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター1100には、角速度検知手段(ジャイロセンサー)として機能する振動子1(振動素子2)が内蔵されている。
In this figure, a
図8は、本発明の振動素子を備える電子機器を適用した携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図である。
この図において、携帯電話機1200は、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206を備え、操作ボタン1202と受話口1204との間には、表示部1208が配置されている。このような携帯電話機1200には、角速度検知手段(ジャイロセンサー)として機能する振動子1(振動素子2)が内蔵されている。
FIG. 8 is a perspective view illustrating a configuration of a mobile phone (including PHS) to which an electronic device including the vibration element of the invention is applied.
In this figure, a
図9は、本発明の振動素子を備える電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)などの撮像素子により光電変換して撮像信号(画像信号)を生成する。
FIG. 9 is a perspective view illustrating a configuration of a digital still camera to which an electronic device including the resonator element according to the invention is applied. In this figure, connection with an external device is also simply shown. Here, an ordinary camera sensitizes a silver halide photographic film with a light image of a subject, whereas a
ディジタルスチルカメラ1300におけるケース(ボディー)1302の背面には、表示部が設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部1310は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。
また、ケース1302の正面側(図中裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCDなどを含む受光ユニット1304が設けられている。
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、メモリー1308に転送・格納される。
A display unit is provided on the back of a case (body) 1302 in the
A
When the photographer confirms the subject image displayed on the display unit and presses the
また、このディジタルスチルカメラ1300においては、ケース1302の側面に、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子1312にはテレビモニター1430が、デ−タ通信用の入出力端子1314にはパーソナルコンピューター1440が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー1308に格納された撮像信号が、テレビモニター1430や、パーソナルコンピューター1440に出力される構成になっている。
このようなディジタルスチルカメラ1300には、角速度検知手段(ジャイロセンサー)として機能する振動子1(振動素子2)が内蔵されている。
In the
Such a
なお、振動素子を備える電子機器は、図7のパーソナルコンピューター(モバイル型パーソナルコンピューター)、図8の携帯電話機、図9のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、インクジェット式吐出装置(例えばインクジェットプリンター)、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、POS端末、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシュミレーター等に適用することができる。 In addition to the personal computer (mobile personal computer) in FIG. 7, the mobile phone in FIG. 8, and the digital still camera in FIG. 9, the electronic device including the vibration element is, for example, an ink jet type ejection device (for example, an ink jet printer). , Laptop personal computers, TVs, video cameras, video tape recorders, car navigation devices, pagers, electronic notebooks (including those with communication functions), electronic dictionaries, calculators, electronic game devices, word processors, workstations, videophones, crime prevention TV monitors, electronic binoculars, POS terminals, medical devices (eg, electronic thermometers, blood pressure monitors, blood glucose meters, electrocardiogram measuring devices, ultrasonic diagnostic devices, electronic endoscopes), fish detectors, various measuring devices, instruments (eg, , Vehicle, aircraft, ship instrumentation , It can be applied to a flight simulator or the like.
<移動体の実施形態>
次いで、振動素子を適用した移動体について、図10に基づき、詳細に説明する。
図10は、本発明の振動素子を備える移動体を適用した自動車の構成を示す斜視図である。
自動車1500には、角速度検知手段(ジャイロセンサー)として機能する振動子1(振動素子2)が内蔵されており、振動素子2によって車体1501の姿勢を検出することができる。振動素子2の検出信号は、車体姿勢制御装置1502に供給され、車体姿勢制御装置1502は、その信号に基づいて車体1501の姿勢を検出し、検出結果に応じてサスペンションの硬軟を制御したり、個々の車輪1503のブレーキを制御したりすることができる。その他、このような姿勢制御は、二足歩行ロボットやラジコンヘリコプターで利用することができる。以上のように、各種移動体の姿勢制御の実現にあたって、振動子1(振動素子2)が組み込まれる。
<Embodiment of moving body>
Next, a moving body to which the vibration element is applied will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 10 is a perspective view illustrating a configuration of an automobile to which a moving body including the vibration element of the present invention is applied.
The
以上、本発明の振動素子の出力調整方法、振動素子、振動子、電子機器および移動体を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物や工程が付加されていてもよい。
また、前述した実施形態では、振動腕の本数は、4本であったが、これに限定されず、例えば、1本、2本、3本または5本以上であってもよい。
また、前述した実施形態では、いわゆる「H型」の振動素子を例に説明したが、これに限定されず、例えば、「ダブルT型」、「二脚音叉」、「三脚音叉」、「くし歯型」、「直交型」、「角柱型」等、種々の振動素子(ジャイロ素子)に適用することが可能である。
As described above, the output adjustment method, the vibration element, the vibrator, the electronic device, and the moving body of the vibration element of the present invention have been described based on the illustrated embodiment, but the present invention is not limited to this, The configuration can be replaced with any configuration having a similar function. Moreover, other arbitrary structures and processes may be added to the present invention.
In the above-described embodiment, the number of vibrating arms is four. However, the number of vibrating arms is not limited to this, and may be one, two, three, or five or more, for example.
In the above-described embodiment, a so-called “H-type” vibration element has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, “double T-type”, “bipod tuning fork”, “tripod tuning fork”, “comb tuning fork” The present invention can be applied to various vibration elements (gyro elements) such as “tooth type”, “orthogonal type”, and “prism type”.
1……振動子(センサーデバイス) 2……振動素子 20……振動基板 21……基部 221……駆動用振動腕 2211……ハンマーヘッド 222……駆動用振動腕 2221……ハンマーヘッド 231……検出用振動腕 2311……ハンマーヘッド 232……検出用振動腕 2321……ハンマーヘッド 25……支持部 261……連結部 262……連結部 263……連結部 264……連結部 4……パッケージ 41……ベース部材(ベース) 411……板体(板部) 412……枠体(枠部) 42……蓋部材(リッド) 51……駆動用電極群 511……駆動用電極 512……駆動用電極 513……駆動用電極 514……駆動用電極 52……駆動用電極群 53……検出用電極群 531……検出用電極 532……検出用電極 533……検出用電極 534……検出用電極 54……検出用電極群 57a……端子 57b……端子 57c……端子 57d……端子 57e……端子 57f……端子 71……内部端子 73……外部端子 81……接合部材 91、92……電流検出部 1100……パーソナルコンピューター 1102……キーボード 1104……本体部 1106……表示ユニット 1108……表示部 1200……携帯電話機 1202……操作ボタン 1204……受話口 1206……送話口 1208……表示部 1300……ディジタルスチルカメラ 1302……ケース 1304……受光ユニット 1306……シャッターボタン 1308……メモリー 1310……表示部 1312……ビデオ信号出力端子 1314……入出力端子 1430……テレビモニター 1440……パーソナルコンピューター 1500……自動車 1501……車体 1502……車体姿勢制御装置 1503……車輪 A1……矢印 A2……矢印 B1……矢印 B2……矢印 C1……矢印 C2……矢印 D1……矢印 D2……矢印 E1……矢印 E2……矢印 L1……長さ L2……長さ ω……角速度
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記基部に支持された駆動用振動腕と、
前記駆動用振動腕に設けられた駆動用電極と、
前記基部に前記駆動用振動腕と異なる位置に支持された第1の検出用振動腕および第2の検出用振動腕と、
前記第1の検出用振動腕に設けられた第1の検出用電極と、
前記第2の検出用振動腕に設けられた第2の検出用電極とを有する振動素子の出力調整方法であって、
前記駆動用電極に通電し、前記駆動用振動腕を往復駆動させた状態で、前記第1の検出用電極から出力される電流および前記第2の検出用電極から出力される電流をそれぞれ検出し、
前記第1の検出用電極から出力される前記電流の絶対値と前記第2の検出用電極から出力される前記電流の絶対値との差が小さくなるように、前記第1の検出用電極と前記第2の検出用電極との少なくとも一方の面積を変更することを特徴とする振動素子の出力調整方法。 The base,
A driving vibrating arm supported by the base;
A driving electrode provided on the driving vibrating arm;
A first detection vibrating arm and a second detection vibrating arm supported by the base at a position different from the driving vibration arm;
A first detection electrode provided on the first detection vibrating arm;
A method for adjusting the output of a vibration element having a second detection electrode provided on the second detection vibration arm,
The current output from the first detection electrode and the current output from the second detection electrode are respectively detected while the drive electrode is energized and the drive vibration arm is reciprocally driven. ,
The first detection electrode and the first detection electrode so that a difference between the absolute value of the current output from the first detection electrode and the absolute value of the current output from the second detection electrode is small; A method for adjusting an output of a vibration element, wherein an area of at least one of the second detection electrode and the second detection electrode is changed.
前記第1の検出用電極から出力される前記電流の絶対値と前記第2の検出用電極から出力される前記電流の絶対値との差が小さくなるように、前記第1の検出用電極の前記第1の検出用振動腕の根元部に位置する部位と、前記第2の検出用電極の前記第2の検出用振動腕の根元部に位置する部位との少なくとも一方の面積を変更することで粗調整を行い、前記第1の検出用電極から出力される前記電流の絶対値と前記第2の検出用電極から出力される前記電流の絶対値との差が小さくなるように、前記第1の検出用電極の前記第1の検出用振動腕の先端部に位置する部位と、前記第2の検出用電極の前記第2の検出用振動腕の先端部に位置する部位との少なくとも一方の面積を変更することで微調整を行う請求項1または2に記載の振動素子の出力調整方法。 In the vibration element, the stress is concentrated at the root part of the first detection vibrating arm than the tip part, and the stress is concentrated at the root part of the second detection vibrating arm than the tip part,
The first detection electrode has a difference between the absolute value of the current output from the first detection electrode and the absolute value of the current output from the second detection electrode. Changing at least one area of a portion located at a root portion of the first detection vibrating arm and a portion located at a root portion of the second detection vibrating arm of the second detection electrode. Coarse adjustment is performed to reduce the difference between the absolute value of the current output from the first detection electrode and the absolute value of the current output from the second detection electrode. At least one of a portion of the first detection electrode positioned at the tip of the first detection vibrating arm and a portion of the second detection electrode positioned at the tip of the second detection vibrating arm The vibration element according to claim 1, wherein fine adjustment is performed by changing an area of the vibration element. Output adjustment method.
前記振動素子は、その使用の際は、前記駆動用振動腕が前記第1軸方向に往復駆動しつつ、前記振動素子に前記第2軸回りの回転が加わると、前記駆動用振動腕は、前記第3軸方向に往復駆動し、前記第1の検出用振動腕および前記第2の検出用振動腕は、それぞれ、前記第3軸方向に往復駆動するものである請求項1ないし4のいずれか1項に記載の振動素子の出力調整方法。 Assuming a first axis, a second axis, and a third axis that intersect each other, the vibration element has the third axis as a normal line, and the driving vibrating arm extends in the second axis direction, Each of the first detection vibrating arm and the second detection vibrating arm extends in a direction opposite to the drive vibrating arm in the second axial direction,
When the vibration element is used, when the vibration arm for driving reciprocates in the first axis direction and rotation about the second axis is applied to the vibration element, the vibration arm for driving is The reciprocating drive in the third axis direction, and the first detection vibrating arm and the second detection vibrating arm are reciprocatingly driven in the third axis direction, respectively. The method for adjusting the output of the vibration element according to claim 1.
前記基部に支持された駆動用振動腕と、
前記駆動用振動腕に設けられた駆動用電極と、
前記基部に前記駆動用振動腕と異なる位置に支持された第1の検出用振動腕および第2の検出用振動腕と、
前記第1の検出用振動腕に設けられた第1の検出用電極と、
前記第2の検出用振動腕に設けられ、前記第1の検出電極と面積の異なる第2の検出用電極とを有し、
前記駆動用電極に通電し、前記駆動用振動腕を往復駆動させた状態で、前記第1の検出用電極から出力される電流の絶対値をA、前記第2の検出用電極から出力される電流の絶対値をB、前記駆動用電極から出力される電流の絶対値をCとしたとき、A/C−B/Cが100ppm以下であることを特徴とする振動素子。 The base,
A driving vibrating arm supported by the base;
A driving electrode provided on the driving vibrating arm;
A first detection vibrating arm and a second detection vibrating arm supported by the base at a position different from the driving vibration arm;
A first detection electrode provided on the first detection vibrating arm;
A second detection electrode provided on the second detection vibrating arm and having a different area from the first detection electrode;
In the state where the drive electrode is energized and the drive vibration arm is driven to reciprocate, the absolute value of the current output from the first detection electrode is output from the second detection electrode. A vibration element, wherein A / C-B / C is 100 ppm or less, where B is an absolute value of current and C is an absolute value of current output from the driving electrode.
前記振動素子を収納したパッケージと、を備えていることを特徴とする振動子。 The vibration element according to claim 6;
And a package containing the vibration element.
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