JP3039625B2 - Angular velocity detector - Google Patents

Angular velocity detector

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JP3039625B2
JP3039625B2 JP9012747A JP1274797A JP3039625B2 JP 3039625 B2 JP3039625 B2 JP 3039625B2 JP 9012747 A JP9012747 A JP 9012747A JP 1274797 A JP1274797 A JP 1274797A JP 3039625 B2 JP3039625 B2 JP 3039625B2
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vibrating
angular velocity
vibration
crystal
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信夫 倉田
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、コリオリの力を検
出することにより、運動中の被検出体の角速度を検出す
る角速度検出装置に関する。本装置は、車両、航空機若
しくは船舶等の移動体のナビゲーションシステム若しく
は姿勢制御又は撮像機器の手ブレ補正等に適用され得
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an angular velocity detecting device for detecting an angular velocity of a moving object by detecting Coriolis force. The present device can be applied to a navigation system or attitude control of a moving object such as a vehicle, an aircraft, or a ship, or a camera shake correction of an imaging device.

【0002】[0002]

【従来の技術】コリオリの力Fcは、被検出体の角速度
Ω及び振動体の振動速度Vの積(Ω×V)に比例して、
当該振動体に働くことが知られている。振動速度Vが一
定であれば、角速度Ωに比例してコリオリの力Fcは大
きくなるため、コリオリの力Fcに応じて振動体の振動
状態が変化する。したがって、この振動状態を検知すれ
ば、角速度Ωを検出することができる。所謂、圧電振動
ジャイロと呼称される角速度検出装置は、振動体とし
て、機械的な振動を電気信号に変換する圧電素子を用い
たものであり、被検出体の角速度Ωに基づく振動体の振
動状態は、電気信号として、この角速度検出装置から出
力される。
2. Description of the Related Art Coriolis force Fc is proportional to the product (Ω × V) of the angular velocity Ω of the object to be detected and the vibration velocity V of the vibrating body.
It is known that it works on the vibrating body. If the vibration velocity V is constant, the Coriolis force Fc increases in proportion to the angular velocity Ω, so that the vibration state of the vibrating body changes according to the Coriolis force Fc. Therefore, if this vibration state is detected, the angular velocity Ω can be detected. An angular velocity detecting device called a so-called piezoelectric vibrating gyroscope uses a piezoelectric element that converts mechanical vibration into an electrical signal as a vibrating body, and the vibration state of the vibrating body based on the angular velocity Ω of the detected body Is output from this angular velocity detecting device as an electric signal.

【0003】このような従来の角速度検出装置は、例え
ば、日本学術振興会弾性波素子技術第150委員会第4
6回研究会資料(平8−1−23)p.198−201
に記載されている。この従来の角速度検出装置は、所定
の平面に沿って延びた2つの振動片の基端を結合して成
る音さ型圧電振動子を備えている。振動片は、その不均
一性に起因して、角速度が零の状態でこれをX軸方向に
振動させている場合においても、これに直交するZ軸方
向の振動成分、所謂、漏れ振動成分を有する。漏れ振動
成分はコリオリの力による振動と同一振動方向に発生す
るので、コリオリの力に基づいて検出される角速度は、
漏れ振動成分に起因する誤差を生じる。上記従来の振動
子の一方の振動片は、これら振動片を連成振動させるた
めの駆動用電極を具備しており、駆動用電極の前記所定
の平面に垂直な面(以下、側面とする)は、その不均一
性を減少させるようにトリミングされており、したがっ
て、振動片の漏れ振動成分が抑制されている。
[0003] Such a conventional angular velocity detecting device is disclosed in, for example, the 150th Committee of the 150th Committee of the Technology of Elastic Wave Devices of the Japan Society for the Promotion of Science
Materials of the 6th meeting (Hei 8-1-23) p. 198-201
It is described in. This conventional angular velocity detecting device includes a tuning-type piezoelectric vibrator formed by connecting the base ends of two vibrating pieces extending along a predetermined plane. Due to the non-uniformity of the vibrating piece, even when the vibrating piece vibrates in the X-axis direction with the angular velocity being zero, a vibration component in the Z-axis direction orthogonal to the vibrating piece, a so-called leak vibration component, is generated. Have. Since the leak vibration component occurs in the same vibration direction as the vibration due to the Coriolis force, the angular velocity detected based on the Coriolis force is
An error occurs due to the leakage vibration component. One vibrating reed of the above-described conventional vibrator includes a driving electrode for causing the vibrating reeds to vibrate in a coupled manner, and a surface (hereinafter, referred to as a side surface) perpendicular to the predetermined plane of the driving electrode. Are trimmed to reduce their non-uniformity, and thus the leakage vibration component of the resonator element is suppressed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記複
数の振動片を有する角速度検出装置において、振動片側
面に設けられた駆動用電極をトリミングする場合には、
振動片の向きを特定するための基準面を、単一のベクト
ルでその伸延方向が規定される1つの振動片の側面上に
設定するため、振動片の向きの特定が十分ではなく、ト
リミングの精度を向上させることができない。トリミン
グの精度は、振動片の漏れ振動成分の抑制度、すなわ
ち、角速度の検出精度を左右するため、上記従来の装置
においては、角速度の検出精度は不十分であった。本発
明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、従
来に比して角速度の検出精度を向上可能な角速度検出装
置を提供することを目的とする。
However, in the angular velocity detecting device having the plurality of vibrating pieces, when trimming the driving electrode provided on the side face of the vibrating piece,
Since the reference plane for specifying the direction of the vibrating bar is set on the side surface of one vibrating bar whose extension direction is defined by a single vector, the direction of the vibrating bar is not sufficiently specified, and trimming is not performed. Accuracy cannot be improved. The accuracy of the trimming affects the degree of suppression of the leakage vibration component of the vibrating reed, that is, the detection accuracy of the angular velocity. Therefore, in the above-described conventional apparatus, the detection accuracy of the angular velocity is insufficient. The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide an angular velocity detection device capable of improving the angular velocity detection accuracy as compared with the related art.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明に係る角速度検出装置は、所定の信号が印加
されることにより連成振動可能な第1及び第2振動部分
を備え、第1及び第2振動部分に所定の軸回りの回転が
加わった場合に、第1及び第2振動部分の振動方向及び
所定の軸の双方に垂直な所定方向に働くコリオリの力か
ら、回転の角速度を検出する角速度検出装置を対象と
し、第1及び第2振動部分は所定の平面に沿って延びて
おり、第1振動部分は上記所定の信号が印加される素子
を備え、この素子は上記所定の平面に略平行な表面領域
を有し、この表面領域の一部分は、角速度が零の場合
に、第1及び第2振動部分の上記所定方向の振動成分が
減少するようにトリミングされていることを特徴とす
る。
In order to solve the above-mentioned problems, an angular velocity detecting device according to the present invention comprises first and second vibrating portions capable of coupled vibration when a predetermined signal is applied, When rotation about a predetermined axis is applied to the first and second vibrating portions, the rotation of the first and second vibrating portions is determined by the Coriolis force acting in a predetermined direction perpendicular to both the vibration direction of the first and second vibrating portions and the predetermined axis. The first and second vibrating portions extend along a predetermined plane, the first vibrating portion includes an element to which the predetermined signal is applied, and the element includes the element described above. A surface region substantially parallel to a predetermined plane is provided, and a portion of the surface region is trimmed such that when the angular velocity is zero, the vibration components of the first and second vibration portions in the predetermined direction are reduced. It is characterized by the following.

【0006】第1及び第2振動部分は、前記素子に所定
の信号が印加されることにより連成振動する。本角速度
検出装置の設けられる被検出体が、所定の軸回りの回転
運動成分を含む運動を行うと、第1及び第2振動部分に
は、この軸回りの回転力が働き、その振動方向及び所定
の軸の双方に垂直な所定方向に、その振動速度V及び被
検出体の角速度Ωに基づくコリオリの力Fcが働く。コ
リオリの力Fcは、被検出体の角速度Ωに対応している
ので、本装置は、被検出体の角速度Ωを検出することが
できる。
The first and second vibrating portions vibrate in a coupled manner when a predetermined signal is applied to the element. When the detected object provided with the present angular velocity detecting device makes a motion including a rotational motion component around a predetermined axis, the first and second vibrating portions are subjected to a rotational force around this axis, and the vibration direction and A Coriolis force Fc based on the vibration velocity V and the angular velocity Ω of the object to be detected acts in a predetermined direction perpendicular to both of the predetermined axes. Since the Coriolis force Fc corresponds to the angular velocity Ω of the detected object, the present apparatus can detect the angular velocity Ω of the detected object.

【0007】また、第1及び第2振動部分は、所定の平
面に沿って延びており、且つ、上記振動部分を振動させ
るための素子の表面領域は、この平面に略平行である。
したがって、角速度検出装置のこの平面に平行な面を所
定のステージ上に配置すると、素子の表面領域がステー
ジに略平行になるので、例えばレーザビームをこの素子
に照射してトリミングを行う場合においても、正確な角
度からこれにレーザビームを照射することができ、この
素子の一部分を精密にトリミングすることができる。こ
こで、素子の表面領域の一部分は、角速度が零の場合
の、第1及び第2振動部分の上記所定方向の振動成分が
減少するようにトリミングされている。この所定方向
は、上記コリオリの力Fcの方向に一致する。角速度が
零の場合の、この所定方向の振動成分は、上記トリミン
グによって正確に減少させられる。したがって、このト
リミングを行うことにより、コリオリの力Fcによる振
動成分に重畳される上記所定方向の振動成分を、高い精
度で減少させることができる。
The first and second vibrating portions extend along a predetermined plane, and a surface area of an element for vibrating the vibrating portion is substantially parallel to the plane.
Therefore, when a plane parallel to this plane of the angular velocity detecting device is arranged on a predetermined stage, the surface area of the element becomes substantially parallel to the stage, so that, for example, even when the element is irradiated with a laser beam to perform trimming. The laser beam can be irradiated to this from an accurate angle, and a part of this element can be precisely trimmed. Here, a part of the surface area of the element is trimmed so that the vibration components of the first and second vibration portions in the predetermined direction when the angular velocity is zero are reduced. This predetermined direction coincides with the direction of the Coriolis force Fc. The vibration component in the predetermined direction when the angular velocity is zero is accurately reduced by the trimming. Therefore, by performing this trimming, the vibration component in the predetermined direction, which is superimposed on the vibration component due to the Coriolis force Fc, can be reduced with high accuracy.

【0008】上記素子は第1電極であり、第1振動部分
は、第1電極と、第1電極の設けられた水晶と、第1電
極の設けられた水晶の面に対向する水晶の面に設けられ
た第2電極と、第1電極と第2電極との間の水晶の面に
設けられた第3電極とを備え、第1電極は、第2電極よ
りも第3電極に近く配置された電極にトリミングが行わ
れて成ることが望ましい。水晶に配置される電極間の距
離が近い場合、これらの電極により形成される電界が理
想値よりも大きくなり、逆圧電効果にしたがって水晶は
大きく屈曲する。予め、第1電極となる電極を第2電極
よりも第3電極に近く配置した場合には、この電極と第
2電極とによって形成される電界は理想値よりも大きい
ことが判明しているので、この電極をトリミングするこ
とにより第1電極を形成すれば、電界が小さくなり理想
値に近づく。すなわち、このように各電極を設定するこ
とにより、トリミングするべき電極を特定することがで
きる。
The above element is a first electrode, and the first vibrating portion is formed on the first electrode, the crystal provided with the first electrode, and the crystal surface opposed to the crystal surface provided with the first electrode. A second electrode provided, and a third electrode provided on a crystal surface between the first electrode and the second electrode, wherein the first electrode is arranged closer to the third electrode than the second electrode. It is desirable that the trimmed electrode be trimmed. When the distance between the electrodes arranged on the crystal is short, the electric field formed by these electrodes becomes larger than the ideal value, and the crystal bends greatly according to the inverse piezoelectric effect. In the case where the electrode serving as the first electrode is arranged closer to the third electrode than the second electrode in advance, it has been found that the electric field formed by this electrode and the second electrode is larger than an ideal value. If the first electrode is formed by trimming this electrode, the electric field becomes smaller and approaches the ideal value. That is, by setting each electrode in this way, the electrode to be trimmed can be specified.

【0009】また、上記素子は第1電極であり、第1振
動部分は、第1電極と、第1電極の設けられた水晶と、
第1電極の設けられた水晶の面に対向する水晶の面に設
けられた第2電極とを備え、第1電極は、第2電極より
も面積の大きい電極にトリミングが行われて成ることが
望ましい。第1電極の面積は、第2電極の面積よりも大
きいので、第1電極はその法線方向に第2電極と重複し
ない領域を有する。このような領域にレーザビームをそ
の法線方向から照射して、トリミングを行った場合、レ
ーザビームが水晶を透過しても、第2電極がトリミング
されることがない。
The above element is a first electrode, and the first vibrating portion includes a first electrode, a crystal provided with the first electrode,
A second electrode provided on a crystal surface opposite to the crystal surface on which the first electrode is provided, wherein the first electrode is formed by trimming an electrode having a larger area than the second electrode. desirable. Since the area of the first electrode is larger than the area of the second electrode, the first electrode has a region that does not overlap with the second electrode in the normal direction. When trimming is performed by irradiating such a region with a laser beam from its normal direction, the second electrode is not trimmed even if the laser beam passes through the crystal.

【0010】また、上記素子は第1電極であり、第1振
動部分は、第1電極と、第1電極の設けられた水晶とを
備え、第2振動部分は、別の電極と、別の電極の設けら
れた水晶とを備え、第1電極は、別の電極よりも面積の
大きい電極にトリミングが行われて成ることが望まし
い。この場合、第1振動部分の第1電極をトリミングす
るのみで、連成振動する第1及び第2振動部分の漏れ振
動を低減させることができる。
Further, the element is a first electrode, the first vibrating portion includes a first electrode and a crystal provided with the first electrode, and the second vibrating portion includes another electrode and another crystal. It is preferable that the first electrode be formed by trimming an electrode having a larger area than another electrode. In this case, only by trimming the first electrode of the first vibrating portion, it is possible to reduce the leakage vibration of the first and second vibrating portions that are coupled and vibrate.

【0011】また、連成振動可能であって、第1及び第
2振動部分をそれぞれ含む第1及び第2振動片を備え、
第1及び第2振動片の少なくとも一方は、電気的に絶縁
された薄膜を備えることが望ましい。この場合、この薄
膜を用いて、振動片の共振周波数を調整することができ
る。
[0011] Further, there are provided first and second vibrating reeds capable of coupled vibration and including first and second vibrating parts, respectively.
It is desirable that at least one of the first and second vibrating bars includes an electrically insulated thin film. In this case, the resonance frequency of the resonator element can be adjusted using this thin film.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、実施の形態に係る角速度検
出装置について説明する。なお、同一要素には同一符号
を用いるものとし、重複する説明は省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An angular velocity detecting device according to an embodiment will be described below. The same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.

【0013】図1は、本実施の形態に係る角速度検出装
置100を示す。角速度検出装置100は、固定基板1
0、固定基板10の一方の片面(以下、上面)に固定さ
れた振動子20、及び固定基板10の他方の片面(以
下、下面)に固定され、振動子20を振動させる駆動信
号を供給するとともに、振動子20の振動状態に応じて
振動子20から出力される信号を検出する電気回路30
を備えている。
FIG. 1 shows an angular velocity detecting device 100 according to the present embodiment. The angular velocity detecting device 100 includes a fixed substrate 1
0, a vibrator 20 fixed to one surface (hereinafter, upper surface) of the fixed substrate 10 and a driving signal fixed to the other surface (hereinafter, lower surface) of the fixed substrate 10 to vibrate the vibrator 20 An electric circuit 30 for detecting a signal output from the vibrator 20 in accordance with the vibration state of the vibrator 20
It has.

【0014】固定基板10の上面は、主表面11及び主
表面11に隣接する設置表面12を有する。主表面11
と設置表面12との境界は段差Sを構成し、設置表面1
2は、固定基板10の下面に対して主表面11よりも離
隔している。水晶は、同図に示すように、互いに直交す
るX軸、Y軸及びZ軸を有しており、固定基板10の主
表面11及び設置表面12は、共にXY平面に平行であ
る。
The upper surface of the fixed substrate 10 has a main surface 11 and an installation surface 12 adjacent to the main surface 11. Main surface 11
The boundary between the mounting surface 12 and the mounting surface 12 forms a step S, and the mounting surface 1
The reference numeral 2 is more distant from the lower surface of the fixed substrate 10 than the main surface 11. As shown in the drawing, the crystal has an X axis, a Y axis, and a Z axis that are orthogonal to each other, and the main surface 11 and the installation surface 12 of the fixed substrate 10 are both parallel to the XY plane.

【0015】振動子20は、固定基板10の主表面11
と所定距離離隔して配置されている。この振動子20
は、水晶に複数の電極を設けて構成される。振動子20
の水晶の上面及び下面は、水晶のZ軸に略垂直であり、
したがって、これら上面及び下面は水晶のZ軸に直交す
るXY平面に平行である。振動子20は、固定基板11
の設置表面12に固定される固定部1を有する。また、
振動子20は、固定部1から水晶のY軸に沿って延びた
支持部2、支持部2の先端から水晶のX軸の正負の両方
向に沿って延びた基部3、固定部1から離れるように基
部3の両端から延びた一対の励振用振動片4,5、及び
固定部1に近づくように基部3の両端から延びた一対の
検出用振動片6,7を有する。各振動片4,5,6,7
は、その共振周波数を調整するための金属薄膜4e,5
e,6e,7eを、先端部にそれぞれ有している。これ
らの薄膜4e,5e,6e,7eは、いずれの配線にも
接続されておらず、したがって、電気的に絶縁されてい
る。また、固定部1の上面には、複数の電極パッド1a
〜1hが形成されており、振動片4〜7の各電極4a〜
4d、5a〜5d、6a〜6d、7a〜7d(図2参
照)は、図示しない配線及び電極パッド1a〜1hを介
して電気回路30に電気的に接続されている。
The vibrator 20 includes a main surface 11 of the fixed substrate 10.
And a predetermined distance from each other. This vibrator 20
Is configured by providing a plurality of electrodes on a crystal. Vibrator 20
The upper and lower surfaces of the quartz crystal are substantially perpendicular to the Z axis of the quartz crystal,
Therefore, these upper and lower surfaces are parallel to the XY plane orthogonal to the Z axis of the crystal. The vibrator 20 includes the fixed substrate 11
The fixing portion 1 is fixed to the installation surface 12 of the fixing device. Also,
The vibrator 20 is separated from the fixed part 1, the support part 2 extending along the Y axis of the crystal, the base 3 extending from the tip of the support part 2 along both the positive and negative directions of the X axis of the crystal, and away from the fixed part 1. And a pair of excitation vibrating reeds 4 and 5 extending from both ends of the base 3 and a pair of detecting vibrating reeds 6 and 7 extending from both ends of the base 3 so as to approach the fixed portion 1. Each vibrating bar 4, 5, 6, 7
Are metal thin films 4e and 5 for adjusting the resonance frequency.
e, 6e, and 7e are provided at the distal end, respectively. These thin films 4e, 5e, 6e, 7e are not connected to any wiring and are therefore electrically insulated. Also, a plurality of electrode pads 1 a
To 1 h, and each electrode 4 a to 4 b of the resonator element 4 to 7.
4d, 5a to 5d, 6a to 6d, and 7a to 7d (see FIG. 2) are electrically connected to the electric circuit 30 via wiring (not shown) and electrode pads 1a to 1h.

【0016】図2は、図1に示した角速度検出装置10
0のシステム構成図であり、同図には、領域XA内に示
される励振用振動片4,5のA−A矢印断面、領域XB
内に示される検出用振動片6,7のB−B矢印断面、及
び振動子20に電気的に接続された電気回路30が示さ
れている。
FIG. 2 shows the angular velocity detector 10 shown in FIG.
0 is a system configuration diagram of FIG. 5, which shows a cross section taken along the line AA of the excitation vibrating reeds 4 and 5 shown in a region XA, and a region XB.
2 shows a cross section taken along the line BB of the detecting vibrating reeds 6 and 7 shown therein, and an electric circuit 30 electrically connected to the vibrator 20.

【0017】励振用振動片4,5は、水晶のY軸に垂直
な断面形状が略長方形の水晶片4p,5pをそれぞれ有
する。水晶片4p,5pは、図示しない水晶基板(Z
板)を、その上下面からエッチングすることによって形
成される。説明において、略長方形とは、数学上規定さ
れる長方形の他、同図に示すように、水晶片4p,5p
をエッチングする際のエッチングの不完全性に基づい
て、その断面形状が五角形になったものも含むものとす
る。略長方形の断面形状を有する水晶片4p,5pの各
辺上には、それぞれ電極4a〜4d及び5a〜5dが設
けられている。
The excitation vibrating reeds 4 and 5 have crystal pieces 4p and 5p having a substantially rectangular cross section perpendicular to the Y axis of the crystal. The crystal blanks 4p and 5p are mounted on a quartz substrate (Z
Plate) is etched from its upper and lower surfaces. In the description, a substantially rectangular shape means not only a rectangular shape defined mathematically, but also crystal pieces 4p and 5p as shown in FIG.
Pentagonal cross-sectional shape based on the imperfectness of the etching when etching. Electrodes 4a to 4d and 5a to 5d are provided on each side of the crystal blanks 4p and 5p having a substantially rectangular cross-sectional shape, respectively.

【0018】検出用振動片6,7は、水晶のY軸に垂直
な断面形状が略長方形の水晶片6p,7pをそれぞれ有
する。略長方形の断面形状を有する水晶片6p,7pの
各角部上には、それぞれ電極6a〜6d及び7a〜7d
が設けられている。
The detecting vibrating reeds 6, 7 have crystal pieces 6p, 7p having a substantially rectangular cross section perpendicular to the Y axis of the crystal. Electrodes 6a to 6d and 7a to 7d are placed on the corners of crystal blanks 6p and 7p each having a substantially rectangular cross-sectional shape.
Is provided.

【0019】電気回路30は、所定の交流電圧信号を生
成して励振用振動片4の電極4a,4bと電極4c,4
dとの間に印加する自励振回路31、励振用振動片4の
振動に連成して振動する励振用振動片5の電極5a〜5
dから入力された電流信号を電圧信号に変換するインピ
ダンス変換回路32、電圧フォロアなどのバッファ回路
33、信号の直流成分をカットする直流カットコンデン
サ34、復調回路35、及び増幅回路36から構成され
る励振駆動回路を備え、この励振駆動回路から出力され
た信号によって、励振用振動片4,5は水晶のX軸方向
に沿って持続して連成振動する。
The electric circuit 30 generates a predetermined AC voltage signal to generate the electrodes 4a and 4b and the electrodes 4c and 4 of the vibrating piece 4 for excitation.
d, electrodes 5a to 5 of the excitation vibrating reed 5 which vibrate in conjunction with the vibration of the excitation vibrating reed 4
It comprises an impedance conversion circuit 32 for converting a current signal input from d into a voltage signal, a buffer circuit 33 such as a voltage follower, a DC cut capacitor 34 for cutting a DC component of the signal, a demodulation circuit 35, and an amplification circuit 36. An excitation drive circuit is provided, and the excitation vibrating reeds 4, 5 are continuously coupled and vibrated along the X-axis direction of the crystal by the signal output from the excitation drive circuit.

【0020】また、電気回路30は、検出用振動片6,
7のZ軸方向の振動に応じて、その電極6a〜6d、7
a〜7dから入力された電流信号を電圧信号に変換する
インピダンス変換回路37、逆相で入力される2つの信
号の差分を出力する差動増幅回路38、差動増幅回路3
8から出力された信号の位相を、自励振回路31から出
力される信号の位相に一致させるように約90°ずらす
移相回路39、自励振回路31から出力された信号の位
相に同期する信号で、移相回路39から出力された信号
を同期検波し、全波整流を行う同期検波回路40、同期
検波回路40から出力された信号を平滑化する積分回路
41、及び増幅回路42から構成される検出回路を備え
る。したがって、増幅回路42からは、検出用振動片
6,7のZ軸方向の振動振幅に比例した直流電圧信号が
出力される。
The electric circuit 30 includes the detecting vibrating reed 6,
7, the electrodes 6a to 6d, 7
a to 7d, an impedance conversion circuit 37 that converts a current signal input to a voltage signal into a voltage signal, a differential amplifier circuit 38 that outputs a difference between two signals input in opposite phases, and a differential amplifier circuit 3
8, a phase shift circuit 39 for shifting the phase of the signal output from the self-exciting circuit 31 by about 90 ° so as to match the phase of the signal output from the self-exciting circuit 31, a signal synchronized with the phase of the signal output from the self-exciting circuit 31 A synchronous detection circuit 40 performs synchronous detection of a signal output from the phase shift circuit 39 and performs full-wave rectification, an integration circuit 41 for smoothing a signal output from the synchronous detection circuit 40, and an amplification circuit 42. A detection circuit. Therefore, the amplifier circuit 42 outputs a DC voltage signal proportional to the vibration amplitude of the detecting vibrating bars 6 and 7 in the Z-axis direction.

【0021】励振駆動回路からの電圧信号が励振用振動
片4に入力された場合、水晶片4pの逆圧電効果に従っ
て、励振用振動片4は、X軸方向に沿って屈曲する。励
振駆動回路及び励振用振動片4,5から構成される発振
回路は、発振条件を満たすように各回路のパラメータが
設定されている。また、励振用振動片5は、励振用振動
片4に図1の基部3を介して機械的に結合しており、励
振用振動片4がX軸方向に振動した場合には、これと逆
位相で振動する。したがって、励振用振動片4及び5
は、X軸方向に沿って持続して連成振動する。
When a voltage signal from the excitation drive circuit is input to the excitation vibration piece 4, the excitation vibration piece 4 bends along the X-axis direction according to the inverse piezoelectric effect of the crystal piece 4p. The parameters of each circuit of the oscillation circuit including the excitation drive circuit and the excitation vibrating bars 4 and 5 are set so as to satisfy the oscillation conditions. Further, the excitation vibrating piece 5 is mechanically coupled to the excitation vibrating piece 4 via the base 3 of FIG. 1, and when the excitation vibrating piece 4 vibrates in the X-axis direction, the reverse is applied. Vibrates in phase. Therefore, the excitation vibrating bars 4 and 5
Vibrates continuously along the X-axis.

【0022】励振用振動片4,5がX軸方向に連成振動
している際、本角速度検出装置の設けられた被検出体
が、図1に示す回転軸Y1の回りに角速度Ωの運動を行
うと、励振用振動片4,5のX軸方向の振動速度V及び
角速度Ωの積(V×Ω)に比例したコリオリの力Fc
が、Z軸方向に沿って励振用振動片4,5に働く。この
コリオリの力Fcによって励振用振動片4,5は、Z軸
方向にも振動する。この振動が検出用振動片6,7にも
伝達されることにより、検出用振動片6,7はZ軸方向
に沿って振動する。したがって、検出用振動片6,7の
Z軸方向の振動振幅は、被検出体の角速度Ωに比例す
る。検出用振動片6,7がZ軸方向に振動すると、その
水晶片6p,7pの圧電効果に基づいて、水晶片6p,
7pに設けられた各電極6a〜6d,7a〜7dから、
その振動の振幅に振幅が比例した交流信号SAが出力さ
れる。交流信号SAは、検出回路に入力され、検出回路
からは、交流信号SAの振幅に比例した直流電圧信号SD
が出力される。検出回路から出力される直流電圧信号S
Dのレベルは、交流信号SAの振幅に比例し、交流信号S
Aの振幅は、検出用振動片6,7の振動の振幅に比例
し、検出用振動片6,7の振動の振幅は、被検出体の角
速度Ωに比例している。したがって、検出回路から出力
される直流電圧信号SDのレベルは、被検出体の角速度
Ωに比例している。
When the vibrating vibrating bars 4 and 5 are vibrating in the X-axis direction, the object provided with the angular velocity detecting device moves at the angular velocity Ω around the rotation axis Y1 shown in FIG. Is performed, the Coriolis force Fc proportional to the product (V × Ω) of the vibration velocity V and the angular velocity Ω of the excitation vibrating reeds 4 and 5 in the X-axis direction is obtained.
Acts on the vibrating reeds 4 and 5 along the Z-axis direction. The excitation vibrating reeds 4, 5 also vibrate in the Z-axis direction by the Coriolis force Fc. This vibration is also transmitted to the detecting vibrating reeds 6, 7, so that the detecting vibrating reeds 6, 7 vibrate along the Z-axis direction. Therefore, the vibration amplitude of the detecting vibrating bars 6 and 7 in the Z-axis direction is proportional to the angular velocity Ω of the detected object. When the detecting vibrating pieces 6 and 7 vibrate in the Z-axis direction, the quartz pieces 6p and 7p are set based on the piezoelectric effect of the quartz pieces 6p and 7p.
From each of the electrodes 6a to 6d and 7a to 7d provided on 7p,
An AC signal SA whose amplitude is proportional to the amplitude of the vibration is output. The AC signal SA is input to a detection circuit, and the detection circuit outputs a DC voltage signal SD proportional to the amplitude of the AC signal SA.
Is output. DC voltage signal S output from the detection circuit
The level of D is proportional to the amplitude of the AC signal SA,
The amplitude of A is proportional to the amplitude of the vibration of the detecting vibrating reeds 6, 7, and the amplitude of the vibration of the detecting vibrating reeds 6, 7 is proportional to the angular velocity Ω of the detected object. Therefore, the level of the DC voltage signal SD output from the detection circuit is proportional to the angular velocity Ω of the detected object.

【0023】図3は、励振用振動片4の水晶のY軸に垂
直な断面を示す。水晶片4pのXZ平面内における重心
Oを通るZ軸及びX軸によって4分割される水晶片4p
の領域を、それぞれ領域R1、R2、R3及びR4とす
る。振動片4の上面の電極4aの表面領域の一部40a
は、レーザビームLBをY軸方向に走査しながら、これ
を矢印X1方向に移動させることによりトリミングされ
ている。ある瞬間において、電極4a,4bと、電極4
c,4dとの間に所定の電圧が印加されている場合、逆
圧電効果に従って、領域R1及びR4はY軸方向に沿っ
て伸び、領域R2及びR3はY軸方向に沿って縮み、し
たがって、振動片4は水晶のX軸正方向に沿って屈曲す
るものとする。領域R1の伸長量は、電極4a及び4d
間の電界の大きさに略比例する。同様に、領域R4の伸
長量は電極4b及び4d間の電界の大きさに、領域R2
の収縮量は電極4a及び4c間の電界の大きさに、領域
R3の収縮量は電極4b及び4c間の電界の大きさに、
略比例する。
FIG. 3 shows a cross section perpendicular to the Y-axis of the crystal of the excitation vibrating reed 4. Quartz blank 4p divided into four by Z axis and X axis passing through center of gravity O in XZ plane of crystal blank 4p
Are defined as regions R1, R2, R3 and R4, respectively. Part 40a of the surface area of the electrode 4a on the upper surface of the resonator element 4
Is trimmed by moving the laser beam LB in the direction of the arrow X1 while scanning the laser beam LB in the Y-axis direction. At a certain moment, the electrodes 4a and 4b and the electrode 4
When a predetermined voltage is applied between c and 4d, the regions R1 and R4 extend along the Y-axis direction and the regions R2 and R3 contract along the Y-axis direction according to the inverse piezoelectric effect. The resonator element 4 is bent along the positive X-axis direction of the quartz crystal. The extension amount of the region R1 depends on the electrodes 4a and 4d
It is approximately proportional to the magnitude of the electric field between them. Similarly, the extension amount of the region R4 depends on the magnitude of the electric field between the electrodes 4b and 4d and the region R2.
Is the amount of electric field between the electrodes 4a and 4c, the amount of contraction of the region R3 is the amount of electric field between the electrodes 4b and 4c,
It is almost proportional.

【0024】水晶片4pが理想的な長方形であって、領
域R1と領域R4の伸長量が等しく、領域R2と領域R
3の収縮量が等しい場合は、振動片4は、X軸に一致し
て屈曲する。しかしながら、実際の水晶片4pの断面形
状は理想的な長方形ではなく、また、各領域R1〜R4
の伸縮量も、断面形状の不完全性及び電極4a〜4dの
取付け位置の製造誤差によってばらついているので、振
動片4の屈曲方向は、トリミングが行われる前は、X軸
に一致していない。ここでは、トリミングが行われる前
の、領域R4の伸長量が、領域R1の伸長量よりも大き
いと仮定する。この場合、振動片4は、領域R4から領
域R2に向かう方向の応力に従って屈曲しようする。す
なわち、この屈曲による振動片4の振動は、X軸方向の
振動成分のみならず、Z軸方向の振動成分(以下、漏れ
振動成分)を有することになる。Z軸方向の漏れ振動成
分は、図1に示した検出用振動片6に伝達され、角速度
情報として出力されるので、このZ軸方向の漏れ振動成
分は測定誤差を生ぜしめる。特に、被検出体の角速度が
零である場合においても、漏れ振動成分がある時には、
測定される角速度が零ではない値を示すことになる。そ
こで、領域R2上に設けられた電極4aの一部分40a
をトリミングにより除去すると、電極4a及び4cによ
って形成される電界の大きさが小さくなるので、この電
界によって規定される領域R2の収縮量が小さくなる。
領域R2の収縮量が小さくなると、上記領域R4から領
域R2方向に働く応力に抗することになるので、振動片
4のZ軸方向の振動成分を除去することができる。
The crystal blank 4p is an ideal rectangle, and the extension amounts of the regions R1 and R4 are equal, and the regions R2 and R
When the contraction amounts of the pieces 3 are equal, the resonator element 4 bends along the X axis. However, the cross-sectional shape of the actual crystal blank 4p is not an ideal rectangle, and each of the regions R1 to R4
Of the vibrating piece 4 does not coincide with the X axis before the trimming is performed because the amount of expansion and contraction of the vibrating piece 4 also varies due to imperfect cross-sectional shapes and manufacturing errors in the mounting positions of the electrodes 4a to 4d. . Here, it is assumed that the extension amount of the region R4 before the trimming is performed is larger than the extension amount of the region R1. In this case, the resonator element 4 bends according to the stress in the direction from the region R4 to the region R2. That is, the vibration of the resonator element 4 due to the bending has not only a vibration component in the X-axis direction but also a vibration component in the Z-axis direction (hereinafter, leakage vibration component). Since the leak vibration component in the Z-axis direction is transmitted to the detecting vibrating piece 6 shown in FIG. 1 and is output as angular velocity information, the leak vibration component in the Z-axis direction causes a measurement error. In particular, even when the angular velocity of the object to be detected is zero, when there is a leakage vibration component,
The measured angular velocity will show a non-zero value. Therefore, a portion 40a of the electrode 4a provided on the region R2
Is removed by trimming, the magnitude of the electric field formed by the electrodes 4a and 4c becomes smaller, so that the contraction amount of the region R2 defined by the electric field becomes smaller.
When the amount of contraction of the region R2 is small, it resists the stress applied from the region R4 to the region R2, so that the vibration component of the resonator element 4 in the Z-axis direction can be removed.

【0025】実際には、領域R4の伸長量が、領域R1
の伸長量よりも大きいかどうかは不明であり、いずれの
箇所をトリミングすれば良いかが不明である。そこで、
予め、トリミングされる前の電極4aを、電極4bより
も電極4cに近接させておく。この場合、領域R2の収
縮量は、理想値に比して著しく大きくなるので、結果的
に領域R4から領域R2方向に向かう応力が水晶片4p
内に発生する。すなわち、領域R4の伸長量が領域R1
の伸長量よりも大きい場合には、領域R4の伸長による
Z軸正方向の応力成分に、領域R2の収縮によるZ軸正
方向の応力成分が加算され、Z軸正方向の振動成分はさ
らに大きくなるが、小さい場合には、領域R1の伸長に
よるZ軸負方向の応力成分が、領域R2の収縮によるZ
軸正方向の応力成分によって相殺される。領域R2の収
縮量は、非常に大きく設定されているので、結果的に
は、いずれの場合もトリミングされる前の電極4aによ
って、ある瞬間において、Z軸方向の漏れ振動成分は正
の値を有する。このように設定することにより、領域R
2上の電極4aの一部分40aをトリミングするのみ
で、ある瞬間における、Z軸正方向の漏れ振動成分の大
きさを零に近づけることができる。すなわち、上記電極
配置によれば、漏れ振動成分を低減するためのトリミン
グ箇所を特定することができる。
Actually, the extension amount of the region R4 is equal to that of the region R1.
It is not known whether it is larger than the amount of extension of, and it is unknown which part should be trimmed. Therefore,
The electrode 4a before trimming is made closer to the electrode 4c than the electrode 4b in advance. In this case, the contraction amount of the region R2 is significantly larger than the ideal value, and as a result, the stress from the region R4 toward the region R2 is reduced by the crystal blank 4p.
Occurs within. That is, the extension amount of the region R4 is equal to the region R1.
Is larger than the amount of elongation, the stress component in the positive Z-axis direction due to the contraction of the region R2 is added to the stress component in the positive Z-axis direction due to the expansion of the region R4, and the vibration component in the positive Z-axis direction is further increased. However, when it is small, the stress component in the negative direction of the Z-axis due to the extension of the region R1 is reduced by
It is canceled by the stress component in the positive axis direction. Since the contraction amount of the region R2 is set to be very large, the leakage vibration component in the Z-axis direction has a positive value at a certain moment due to the electrode 4a before being trimmed in any case. Have. With this setting, the region R
Only by trimming a portion 40a of the electrode 4a on the second 2, the magnitude of the leak vibration component in the positive Z-axis direction at a certain moment can be made close to zero. That is, according to the above-described electrode arrangement, it is possible to specify a trimming portion for reducing a leakage vibration component.

【0026】Z軸方向の漏れ振動成分を限りなく零に近
づけ、本角速度検出装置の検出精度を向上させるために
は、トリミングの精度を向上させる必要がある。そこ
で、レーザビームLBによるトリミングを以下のように
して行う。図1を再度参照すると、励振用振動片4,5
の上面電極4a,5aの表面領域は、振動片4,5の伸
延方向によって規定される仮想的な平面(XY平面)に
略平行である。このXY平面に平行な平面に設定された
固定基板10の下面を、図示しないレーザビームトリミ
ング装置のXYステージ上に配置し、レーザビームを垂
直上方からトリミングされる前の電極4aに照射しなが
ら、このステージをXY平面内において移動させること
により、トリミングを行う。このトリミングは、角速度
検出装置を静止したXYステージに固定し(角速度Ω=
0)、図2の出力点Aから出力される交流電圧信号の振
幅を測定しつつ、測定される振幅が零に近づくように行
う。換言すれば、電極4aの一部分40aは、角速度Ω
が零の場合の、励振用振動片4,5のZ軸方向の漏れ振
動成分が減少するようにトリミングされている。
In order to make the leak vibration component in the Z-axis direction as close to zero as possible and to improve the detection accuracy of the present angular velocity detecting device, it is necessary to improve the accuracy of the trimming. Therefore, trimming by the laser beam LB is performed as follows. Referring again to FIG. 1, the excitation vibrating reeds 4, 5
The surface regions of the upper surface electrodes 4a and 5a are substantially parallel to a virtual plane (XY plane) defined by the extension direction of the resonator elements 4 and 5. The lower surface of the fixed substrate 10 set in a plane parallel to the XY plane is arranged on an XY stage of a laser beam trimming device (not shown), and the laser beam is irradiated from above vertically onto the electrode 4a before being trimmed. The trimming is performed by moving the stage in the XY plane. In this trimming, the angular velocity detector is fixed to a stationary XY stage (angular velocity Ω =
0), while measuring the amplitude of the AC voltage signal output from the output point A in FIG. 2, so that the measured amplitude approaches zero. In other words, a portion 40a of the electrode 4a has an angular velocity Ω
Is zero so that leakage vibration components in the Z-axis direction of the excitation vibrating reeds 4 and 5 are trimmed.

【0027】なお、図1の各振動片4〜7には、共振周
波数調整用の電気的に絶縁された金属薄膜4e〜7eが
別に設けられており、これら薄膜4e〜7eは、図2の
自励振回路31の交流出力電圧の周波数を測定しつつ、
測定される周波数が目標設定値になるように、トリミン
グされる。すなわち、励振用振動片4,5のX軸方向の
共振周波数fxと、検出用振動片6,7のZ軸方向の共
振周波数fzとの周波数差(fx−fz)が、共振周波
数fxの2〜2.5%になるようにトリミングが行われ
る。固定基板10の下面をXYステージ上に配置する
と、電極4a,5aの表面領域がステージに略平行にな
る。したがって、この平面を基準として正確な角度から
電極4a,5aにレーザビームを照射することができる
ので、電極4a,5aの一部分を精密にトリミングする
ことができ、検出される角速度の精度を向上させること
ができる。さらに、XYステージの上方にカメラを配置
した場合には、このカメラによる撮影画像を画像処理す
ることにより、その位置検出を自動制御により行うこと
ができ、生産性を向上させることができる。
Each of the vibrating bars 4 to 7 in FIG. 1 is provided with an electrically insulated metal thin film 4 e to 7 e for adjusting the resonance frequency, and these thin films 4 e to 7 e correspond to those in FIG. While measuring the frequency of the AC output voltage of the self-exciting circuit 31,
Trimming is performed so that the measured frequency becomes a target set value. That is, the frequency difference (fx−fx) between the resonance frequency fx of the excitation vibrating reeds 4 and 5 in the X-axis direction and the resonance frequency fz of the detection vibrating reeds 6 and 7 in the Z-axis direction is 2 × the resonance frequency fx. Trimming is performed so as to be 2.5%. When the lower surface of the fixed substrate 10 is arranged on the XY stage, the surface areas of the electrodes 4a and 5a become substantially parallel to the stage. Therefore, since the electrodes 4a and 5a can be irradiated with the laser beam from an accurate angle with respect to this plane, a part of the electrodes 4a and 5a can be trimmed precisely, and the accuracy of the detected angular velocity is improved. be able to. Further, when a camera is arranged above the XY stage, by processing an image captured by the camera, the position can be detected by automatic control, and productivity can be improved.

【0028】なお、トリミングには、上記レーザビーム
を用いるレーザトリマーの他、金属粒子、砂又は研磨剤
をノズルから出射するサンドブラスト等を用いることが
できる。また、励振用振動片5のトリミングも、振動片
4と同様の手法を用いてトリミングすることができる。
但し、振動片5は振動片4とももに連成振動するので、
必ずしも振動片5のトリミングを行う必要はなく、以下
に説明するように、振動片5は振動片4のような電極配
置にしなくてもよい。
For the trimming, a sand blast that emits metal particles, sand, or an abrasive from a nozzle can be used in addition to the laser trimmer using the laser beam. Further, the trimming of the excitation vibrating reed 5 can be performed using the same method as that of the vibrating reed 4.
However, since the vibrating bar 5 is coupled with the vibrating bar 4, the vibrating bar 5 vibrates.
The trimming of the vibrating reed 5 does not necessarily have to be performed, and the vibrating reed 5 does not need to be arranged in an electrode like the vibrating reed 4 as described below.

【0029】図4は、このような励振用振動片5の水晶
のY軸に垂直な断面を示す。この励振用振動片5は、振
動片4と異なり、予め、トリミングされる前の電極5a
が、電極5bよりも電極5cに近接しておらず、また、
電極5aはトリミングされない。この場合、励振用振動
片5は、単独ではZ軸方向に漏れ振動成分を有する。こ
こでは、ある瞬間において、振動片5がZ軸負方向の成
分を有しているとする。この場合、図3に示したトリミ
ングされる前の振動片4は、単独でZ軸正方向の成分を
有するものとしているので、連成振動する励振用振動片
4,5は、これらの振動が結合し、さらに大きなZ軸方
向の漏れ振動成分を有することになる。
FIG. 4 shows a cross section perpendicular to the Y-axis of the crystal of the vibrating piece 5 for excitation. The vibrating piece 5 for excitation is different from the vibrating piece 4 in that the electrode 5a before trimming is used in advance.
Is not closer to the electrode 5c than the electrode 5b,
The electrode 5a is not trimmed. In this case, the excitation vibrating piece 5 alone has a leakage vibration component in the Z-axis direction. Here, it is assumed that, at a certain moment, the resonator element 5 has a component in the negative direction of the Z axis. In this case, the vibrating reed 4 before trimming shown in FIG. 3 independently has a component in the positive direction of the Z-axis. And have a larger leakage vibration component in the Z-axis direction.

【0030】一方の励振用振動片4の電極4aのみを若
干トリミングすると、振動片4単独での漏れ振動成分を
除去することができる。この時、振動片5は依然として
Z軸方向の漏れ振動成分を有しているので、連成振動し
ている場合の振動片4はZ軸方向の漏れ振動成分を有す
る。そこで、単独では、トリミングされる前とは逆方向
のZ軸方向漏れ振動成分を有するようになるまで、振動
片4の電極4aをさらにトリミングする。この場合、連
成振動する振動片4及び5の漏れ振動成分は互いに相殺
し合う。したがって、振動片4の電極4aをトリミング
するのみで、連成振動する振動片4,5の漏れ振動成分
を低減させることができる。このようにトリミングを行
うことにより、振動片5のトリミング工程を省略できる
とともに、電極4aのトリミングされる面積を大きく設
定することができる。このようにトリミングされる電極
4aの面積が大きい場合は、以下の利点がある。
By slightly trimming only the electrode 4a of one of the vibrating reeds 4, the leakage vibration component of the vibrating reed 4 alone can be removed. At this time, since the vibrating reed 5 still has a leak vibration component in the Z-axis direction, the vibrating reed 4 having a coupled vibration has a leak vibration component in the Z-axis direction. Therefore, by itself, the electrode 4a of the resonator element 4 is further trimmed until it has a leak vibration component in the Z-axis direction in a direction opposite to that before the trimming. In this case, the leakage vibration components of the vibrating reeds 4 and 5 that undergo coupled vibration cancel each other. Therefore, only by trimming the electrode 4a of the vibrating reed 4, it is possible to reduce the leakage vibration component of the vibrating reeds 4 and 5 that vibrate in a coupled manner. By performing the trimming in this way, the step of trimming the resonator element 5 can be omitted, and the area of the electrode 4a to be trimmed can be set large. When the area of the trimmed electrode 4a is large, the following advantages are obtained.

【0031】図3において、トリミングされる前の上面
電極4aの面積と、下面電極4bの面積とは等しい。こ
の時、図3に示した断面内において、Z軸方向に重なる
電極領域が存在することになる。この場合、トリミング
により除去される部分40aの直下の電極4bの一部分
が、レーザビームLBが水晶片4pを透過することによ
って除去される場合がある。上述のように、トリミング
される電極4aの面積を対向する電極4bよりも大きく
することができる場合は、レーザビームLBが水晶片4
pを透過した場合においても、対向する電極4bが除去
されないようにすることができる。なお、水晶片4pを
透過するレーザビームの波長は、1.064μm(YA
Gレーザ)以下である。水晶片4pを透過させないため
には、少なくとも1.064μmよりも長い波長のレー
ザビームを用いることが望ましい。また、波長10.6
μm(CO2レーザ)のレーザビームを用いた場合に
は、レーザビームが水晶片4pに吸収されて、水晶片4
pが破損する。したがって、水晶片4pを破損しないた
めには、少なくとも10.6μmよりも短い波長のレー
ザビームを用いることが望ましい。
In FIG. 3, the area of the upper electrode 4a before trimming is equal to the area of the lower electrode 4b. At this time, an electrode region overlapping in the Z-axis direction exists in the cross section shown in FIG. In this case, a portion of the electrode 4b immediately below the portion 40a to be removed by trimming may be removed by transmitting the laser beam LB through the crystal blank 4p. As described above, when the area of the electrode 4a to be trimmed can be made larger than that of the opposing electrode 4b, the laser beam LB is
Even when p is transmitted, the opposing electrode 4b can be prevented from being removed. The wavelength of the laser beam transmitted through the crystal blank 4p is 1.064 μm (YA
G laser). In order not to transmit the crystal piece 4p, it is desirable to use a laser beam having a wavelength longer than at least 1.064 μm. In addition, the wavelength 10.6
When a laser beam of μm (CO2 laser) is used, the laser beam is absorbed by the crystal blank 4p and
p is damaged. Therefore, in order not to damage the crystal blank 4p, it is desirable to use a laser beam having a wavelength shorter than at least 10.6 μm.

【0032】図5は、上述のように、トリミングされる
電極4aの面積を対向する電極4bよりも大きくした励
振用振動片4の断面を示す。この振動片4のトリミング
される前の上面電極4aの面積は、下面電極4bの面積
よりも大きいので、必然的にトリミングされる前の上面
電極4aは、その法線が、下面電極4bを通過しない領
域を有する。この場合、この領域において、レーザビー
ムLBが水晶片4pを透過した場合においても、下面電
極4bは除去されず、高精度のトリミングを行うことが
できる。なお、トリミングの箇所は上記に限られるもの
ではなく、以下に説明する箇所をトリミングしてもよ
い。
FIG. 5 shows a cross section of the excitation vibrating reed 4 in which the area of the electrode 4a to be trimmed is larger than that of the opposing electrode 4b as described above. Since the area of the upper electrode 4a before the trimming of the vibrating reed 4 is larger than the area of the lower electrode 4b, the normal of the upper electrode 4a before the trimming necessarily passes through the lower electrode 4b. Not have areas. In this case, even in the case where the laser beam LB passes through the crystal blank 4p in this region, the lower surface electrode 4b is not removed, and high-precision trimming can be performed. Note that the portion to be trimmed is not limited to the above, and the portion described below may be trimmed.

【0033】図6は、励振用振動片4の断面を示す。こ
の振動片4において、領域R1の伸長量が、他の領域R
2〜R4の伸縮量よりも大きいとする。この場合、領域
R1上の電極4aの一部40aをトリミングによって除
去することにより、電極4a及び4dによる電界を小さ
くすることができ、その伸長量を小さくし、振動片4の
Z軸方向漏れ振動成分を低減することができる。また、
領域R3の収縮量が、他の領域R1,R2,R4の伸縮
量よりも大きい場合も、領域R1上の電極4aの一部4
0aをトリミングによって除去することにより、領域R
1の伸長量を小さくして、領域R3の収縮を制限し、振
動片4のZ軸方向漏れ振動成分を低減することができ
る。
FIG. 6 shows a cross section of the excitation vibrating reed 4. In this resonator element 4, the extension amount of the region R1 is different from that of the other regions R.
It is assumed that it is larger than the expansion and contraction amount of 2 to R4. In this case, by removing a portion 40a of the electrode 4a on the region R1 by trimming, the electric field by the electrodes 4a and 4d can be reduced, the amount of extension can be reduced, and the Z-axis leakage vibration of the resonator element 4 can be reduced. Components can be reduced. Also,
Even when the contraction amount of the region R3 is larger than the contraction amounts of the other regions R1, R2, and R4, a portion of the electrode 4a on the region R1
Oa is removed by trimming to obtain the region R
By reducing the amount of expansion of the vibration element 1, the contraction of the region R3 can be limited, and the vibration component in the Z-axis direction of the resonator element 4 can be reduced.

【0034】以上、説明したように、本実施の形態に係
る角速度検出装置100は、所定の信号が印加されるこ
とにより連成振動可能な第1及び第2振動部分4,5を
備え、第1及び第2振動部分4,5に所定の軸(Y1
軸)回りの回転が加わった場合に、第1及び第2振動部
分4,5の振動方向(X軸)及び所定の軸(Y1軸)の
双方に垂直な所定方向(Z軸)に働くコリオリの力Fc
から、回転の角速度Ωを検出する角速度検出装置におい
て、第1及び第2振動部分4,5は所定の平面(XY平
面)に沿って延びており、第1振動部分4は上記所定の
信号が印加される素子(電極)4aを備え、この素子4
aは所定の平面(XY平面)に略平行な表面領域を有
し、この表面領域の一部分40aは、角速度Ωが零の場
合に、第1及び第2振動部分4,5の上記所定方向(Z
軸)の振動成分が減少するようにトリミングされてい
る。上述のように、本実施の形態によれば、精密にZ軸
方向の漏れ振動成分を低減させることができるので、角
速度検出装置の検出精度を向上させることができる。
As described above, the angular velocity detecting device 100 according to the present embodiment includes the first and second vibrating portions 4 and 5 capable of coupled vibration by applying a predetermined signal. A predetermined axis (Y1
Coriolis that acts in a predetermined direction (Z-axis) perpendicular to both the vibration direction (X-axis) and a predetermined axis (Y1-axis) of the first and second vibrating portions 4 and 5 when rotation about the axis is applied. Force Fc
Therefore, in the angular velocity detecting device that detects the angular velocity Ω of rotation, the first and second vibrating parts 4 and 5 extend along a predetermined plane (XY plane), and the first vibrating part 4 receives the predetermined signal. An element (electrode) 4a to be applied is provided.
a has a surface area substantially parallel to a predetermined plane (XY plane), and a part 40a of this surface area has the above-mentioned predetermined direction (1) of the first and second vibrating parts 4, 5 when the angular velocity Ω is zero. Z
The shaft is trimmed to reduce the vibration component. As described above, according to the present embodiment, since the leakage vibration component in the Z-axis direction can be precisely reduced, the detection accuracy of the angular velocity detecting device can be improved.

【0035】上記実施の形態においては、振動状態とし
て、振動の振幅について説明したが、これは振動の位相
又はモード等の物理量を示す状態であってもよい。
In the above embodiment, the amplitude of the vibration is described as the vibration state. However, this may be a state indicating a physical quantity such as the phase or mode of the vibration.

【0036】上記実施の形態においては、素子4aとし
て電極を用いたが、これは信号の印加によって振動部分
4,5が連成振動するものであれば、電極4aの代わり
に圧電素子から構成されるトランスデューサを用いても
よい。この場合、このトランスデューサを金属柱に取付
けて、第1振動部分4を構成してもよい。
In the above embodiment, an electrode is used as the element 4a. However, if the vibrating parts 4 and 5 are coupled and vibrate by application of a signal, the element 4a is constituted by a piezoelectric element instead of the electrode 4a. Transducers may be used. In this case, the first vibrating portion 4 may be configured by attaching the transducer to a metal column.

【0037】図3を用いて説明した実施の形態において
は、この素子4aは第1電極であり、第1振動部分4
は、第1電極4aと、第1電極4aの設けられた水晶4
pと、第1電極4aの設けられた水晶4pの面に対向す
る水晶4pの面に設けられた第2電極4bと、第1電極
4aと第2電極4bとの間の水晶4pの面に設けられた
第3電極4cとを備え、第1電極4aは、第2電極4b
よりも第3電極4cに近く配置された電極にトリミング
が行われて成る。上述したように、このように電極4a
〜4cの位置を設定することにより、電極4aのトリミ
ング箇所を特定することができる。このトリミングによ
って、角速度が零の場合の、第1及び第2振動部分4,
5の振動方向に直交する方向の振動成分の大きさを零に
近づけることができる。
In the embodiment described with reference to FIG. 3, the element 4a is a first electrode and the first vibrating portion 4
Are a first electrode 4a and a quartz crystal 4 provided with the first electrode 4a.
p, the second electrode 4b provided on the surface of the crystal 4p opposite to the surface of the crystal 4p provided with the first electrode 4a, and the surface of the crystal 4p between the first electrode 4a and the second electrode 4b. Provided with a third electrode 4c provided, and the first electrode 4a is provided with a second electrode 4b.
An electrode arranged closer to the third electrode 4c is trimmed. As described above, the electrode 4a
By setting the positions of 〜4c, the trimming portion of the electrode 4a can be specified. By this trimming, the first and second vibrating parts 4, when the angular velocity is zero,
The magnitude of the vibration component in the direction orthogonal to the vibration direction of No. 5 can be made close to zero.

【0038】図5を用いて説明した実施の形態において
は、上記素子4aは第1電極であり、第1振動部分4
は、第1電極4aと、第1電極4aの設けられた水晶4
pと、第1電極4aの設けられた水晶4pの面に対向す
る水晶4pの面に設けられた第2電極4bとを備え、第
1電極4aは、第2電極4bよりも面積の大きい電極に
トリミングが行われて成る。第1電極4aの面積は、第
2電極4bの面積よりも大きいので、第1電極4aはそ
の法線方向に第2電極4bと重複しない領域を有する。
このような領域にレーザビームLBをその法線方向から
照射して、トリミングを行った場合、レーザビームLB
が水晶4pを透過しても、第2電極4bがトリミングさ
れることがない。
In the embodiment described with reference to FIG. 5, the element 4a is a first electrode and the first vibrating portion 4
Are a first electrode 4a and a quartz crystal 4 provided with the first electrode 4a.
p, and a second electrode 4b provided on the surface of the crystal 4p opposed to the surface of the crystal 4p provided with the first electrode 4a, wherein the first electrode 4a has an area larger than that of the second electrode 4b. Is trimmed. Since the area of the first electrode 4a is larger than the area of the second electrode 4b, the first electrode 4a has a region that does not overlap with the second electrode 4b in the normal direction.
When such a region is irradiated with a laser beam LB from its normal direction and trimmed, the laser beam LB
Is not transmitted through the crystal 4p, the second electrode 4b is not trimmed.

【0039】図3及び図4を用いて説明した実施の形態
においては、上記素子4aは第1電極であり、第1振動
部分4は、第1電極4aと、第1電極4aの設けられた
水晶4pとを備え、第2振動部分5は、別の電極5a
と、別の電極5aの設けられた水晶5pとを備え、第1
電極4aは、別の電極5aよりも面積の大きい電極にト
リミングが行われて成る。この場合、第1振動部分4の
第1電極4aをトリミングするのみで、連成振動する第
1及び第2振動部分4,5の漏れ振動を低減させること
ができる。このようにトリミングを行うことにより、第
2振動部分5のトリミング工程を省略することもできる
とともに、第1電極4aのトリミングされる面積を大き
く設定することができる。
In the embodiment described with reference to FIGS. 3 and 4, the element 4a is a first electrode, and the first vibrating portion 4 is provided with the first electrode 4a and the first electrode 4a. The second vibrating portion 5 includes another electrode 5a.
And a crystal 5p provided with another electrode 5a.
The electrode 4a is formed by trimming an electrode having a larger area than another electrode 5a. In this case, only by trimming the first electrode 4a of the first vibrating part 4, it is possible to reduce the leakage vibration of the first and second vibrating parts 4 and 5, which are coupled and vibrate. By performing the trimming in this way, the trimming step of the second vibrating portion 5 can be omitted, and the trimmed area of the first electrode 4a can be set large.

【0040】また、図1を用いて説明した実施の形態に
おいては、連成振動可能であって、第1及び第2振動部
分4,5をそれぞれ含む第1及び第2振動片4,5を備
え、第1及び第2振動片4,5の少なくとも一方は、電
気的に絶縁された薄膜4e,5eを備える。この薄膜4
e,5eは、振動片4,5の共振周波数が目標設定値に
なるようにトリミングされることもできる。
Further, in the embodiment described with reference to FIG. 1, the first and second vibrating reeds 4, 5 which are capable of coupled vibration and include the first and second vibrating portions 4, 5 respectively are provided. At least one of the first and second vibrating reeds 4, 5 includes thin films 4e, 5e that are electrically insulated. This thin film 4
e and 5e can be trimmed so that the resonance frequencies of the resonator elements 4 and 5 become the target set values.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の角速度
検出装置によれば、振動部分を振動させるための素子の
一部分を精密にトリミングすることができるので、角速
度の検出精度を向上させることができる。
As described above, according to the angular velocity detecting device of the present invention, it is possible to precisely trim a part of the element for vibrating the vibrating part, thereby improving the angular velocity detection accuracy. Can be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施の形態に係る角速度検出装置の斜視図。FIG. 1 is a perspective view of an angular velocity detecting device according to an embodiment.

【図2】図1に示した角速度検出装置のシステム構成
図。
FIG. 2 is a system configuration diagram of the angular velocity detection device shown in FIG.

【図3】励振用振動片の断面図。FIG. 3 is a sectional view of an excitation vibrating reed.

【図4】励振用振動片の断面図。FIG. 4 is a sectional view of an excitation vibrating reed.

【図5】励振用振動片の断面図。FIG. 5 is a sectional view of an excitation vibrating piece.

【図6】励振用振動片の断面図。FIG. 6 is a sectional view of an excitation vibrating reed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100…角速度検出装置、4,5…振動部分、4a…素
子、40a…一部分。
100: angular velocity detecting device, 4, 5: vibration part, 4a: element, 40a: part.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−89568(JP,A) 特開 平3−276013(JP,A) 特開 昭62−250309(JP,A) 特開 平10−96632(JP,A) 特開 平5−71966(JP,A) 特開 平6−194117(JP,A) 特開 平6−258333(JP,A) 特開 平7−280572(JP,A) 特開 平3−291517(JP,A) 特開 昭64−31015(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01C 19/56 G01P 9/04 Continuation of the front page (56) References JP-A-9-89568 (JP, A) JP-A-3-276013 (JP, A) JP-A-62-250309 (JP, A) JP-A-10-96632 (JP, A) JP-A-5-71966 (JP, A) JP-A-6-194117 (JP, A) JP-A-6-258333 (JP, A) JP-A-7-280572 (JP, A) 3-291517 (JP, A) JP-A-64-31015 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01C 19/56 G01P 9/04

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 所定の信号が印加されることにより連成
振動可能な第1及び第2振動部分を備え、前記第1及び
第2振動部分に所定の軸回りの回転が加わった場合に、
前記第1及び第2振動部分の振動方向及び前記所定の軸
の双方に垂直な所定方向に働くコリオリの力から、前記
回転の角速度を検出する角速度検出装置において、 前記第1及び第2振動部分は所定の平面に沿って延びて
おり、前記第1振動部分は前記所定の信号が印加される
素子を備え、前記素子は前記所定の平面に略平行な表面
領域を有し、この表面領域の一部分は、前記角速度が零
の場合に、前記第1及び第2振動部分の前記所定方向の
振動成分が減少するようにトリミングされていることを
特徴とする角速度検出装置。
A first vibration section that is coupled to a predetermined signal to be applied to the first vibration section and a second vibration section that is coupled to the first vibration section when a rotation about a predetermined axis is applied to the first vibration section and the second vibration section;
An angular velocity detecting device for detecting the angular velocity of rotation from Coriolis force acting in a predetermined direction perpendicular to both the vibration direction of the first and second vibration parts and the predetermined axis, wherein the first and second vibration parts Extends along a predetermined plane, the first vibrating portion includes an element to which the predetermined signal is applied, the element has a surface area substantially parallel to the predetermined plane, and An angular velocity detecting device, wherein a part is trimmed so that when the angular velocity is zero, the vibration component of the first and second vibration parts in the predetermined direction is reduced.
【請求項2】 前記素子は第1電極であり、前記第1振
動部分は、前記第1電極と、前記第1電極の設けられた
水晶と、前記第1電極の設けられた前記水晶の面に対向
する前記水晶の面に設けられた第2電極と、前記第1電
極と前記第2電極との間の前記水晶の面に設けられた第
3電極とを備え、前記第1電極は、前記第2電極よりも
前記第3電極に近く配置された電極に前記トリミングが
行われて成ることを特徴とする請求項1に記載の角速度
検出装置。
2. The device according to claim 1, wherein the element is a first electrode, and the first vibrating portion includes the first electrode, a crystal provided with the first electrode, and a surface of the crystal provided with the first electrode. A second electrode provided on the surface of the crystal opposite to the first electrode, and a third electrode provided on the surface of the crystal between the first electrode and the second electrode, wherein the first electrode comprises: The angular velocity detecting device according to claim 1, wherein the trimming is performed on an electrode arranged closer to the third electrode than the second electrode.
【請求項3】 前記素子は第1電極であり、前記第1振
動部分は、前記第1電極と、前記第1電極の設けられた
水晶と、前記第1電極の設けられた前記水晶の面に対向
する前記水晶の面に設けられた第2電極とを備え、前記
第1電極は、前記第2電極よりも面積の大きい電極に前
記トリミングが行われて成ることを特徴とする請求項1
に記載の角速度検出装置。
3. The device according to claim 1, wherein the element is a first electrode, and the first vibrating portion includes the first electrode, a crystal provided with the first electrode, and a surface of the crystal provided with the first electrode. And a second electrode provided on a surface of the crystal opposed to the first electrode, wherein the first electrode is formed by performing the trimming on an electrode having a larger area than the second electrode.
3. The angular velocity detecting device according to claim 1.
【請求項4】 前記素子は第1電極であり、前記第1振
動部分は、前記第1電極と、前記第1電極の設けられた
水晶とを備え、前記第2振動部分は、別の電極と、前記
別の電極の設けられた水晶とを備え、前記第1電極は、
前記別の電極よりも面積の大きい電極に前記トリミング
が行われて成ることを特徴とする請求項1に記載の角速
度検出装置。
4. The device according to claim 1, wherein the element is a first electrode, the first vibrating portion includes the first electrode, and a crystal provided with the first electrode, and the second vibrating portion includes another electrode. And a crystal provided with the another electrode, wherein the first electrode comprises:
The angular velocity detecting device according to claim 1, wherein the trimming is performed on an electrode having a larger area than the another electrode.
【請求項5】 連成振動可能であって、前記第1及び第
2振動部分をそれぞれ含む第1及び第2振動片を備え、
前記第1及び第2振動片の少なくとも一方は、電気的に
絶縁された薄膜を備えることを特徴とする請求項1に記
載の角速度検出装置。
5. A method according to claim 1, further comprising: first and second vibrating pieces that are capable of coupled vibration and include the first and second vibrating portions, respectively.
The angular velocity detecting device according to claim 1, wherein at least one of the first and second vibrating bars includes a thin film that is electrically insulated.
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