JP3999452B2 - 振動型ジャイロスコープ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動型ジャイロスコープに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、自動車の車体回転速度フィードバック式の車両制御方法に用いる回転速度センサーに、振動型ジャイロスコープを使用することが検討されている。こうしたシステムにおいては、操舵輪の方向自身は、ハンドルの回転角度によって検出する。これと同時に、実際に車体が回転している回転速度を振動ジャイロスコープによって検出する。そして、操舵輪の方向と実際の車体の回転速度を比較して差を求め、この差に基づいて車輪トルク、操舵角に補正を加えることによって、安定した車体制御を実現する。
【０００３】
こうした振動子は、固定基板などの固定部材に対して固定し、これを所定のパッケージ内に収容し、パッケージを車体へと取り付け可能とする必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
これまで振動型ジャイロスコープが利用されてきた各種分野では、精密な観測機器であることから、周囲環境の温度変化が少ないことが多く、このため測定値に対する温度ドリフトの影響は少なかった。しかし、例えば車体制御システムにおいては、振動型ジャイロスコープおよびその振動子は、幅広い環境温度、即ち高温と低温とにさらされる。このような使用温度範囲は、通常は−３０℃−＋８０℃（更には−３０℃−＋８５℃、特に好ましくは−４０℃−＋８５℃）の範囲にわたっており、一層厳しい仕様では更に広い温度範囲にわたる場合もある。更に、振動子を圧電性単結晶によって形成した場合には、圧電性単結晶の有する温度特性の影響がある。
【０００５】
本発明者は、こうした振動子それ自体の有する温度特性をできる限り除去したが、振動子をパッケージ内に収容した後、−３０℃−＋８５℃の温度範囲でジャイロ出力を測定したところ、大きな変動が見られた。具体的には、本発明者が、振動子が回転していないときのジャイロ出力の温度変化を測定したところ、図１７に示すような結果を得た。このように、特定温度領域において、振動子が回転していないときのジャイロ出力が著しく変動することがあった。
【０００６】
なお、図１７においては、温度を−３０℃から８０℃へと上昇させながら各温度におけるジャイロ出力を測定し、次いで、温度を８０℃から−３０℃へと下降させながら各温度におけるジャイロ出力を測定する。温度上昇時と温度下降時とでは、ジャイロ出力のピークがずれる。このため、ジャイロ出力の真のピークは、４０℃と６０℃との中間、即ち５０℃近辺にあるものと考えられる。
【０００７】
本発明の課題は、振動子、振動子に駆動モードの振動を励振するための駆動手段、振動子の回転に対応して振動子中にコリオリ力によって生ずる検出モードの振動を検出するための検出手段およびパッケージを備えている振動型ジャイロスコープにおいて、振動子が回転していないときのジャイロ出力の温度ドリフトを低減することである。
【０００８】
また、本発明の課題は、所定平面に沿って形成されており、駆動モードの振動が励起される駆動振動片と、駆動振動片と分離されている検出振動片とを備えている振動子、駆動手段、検出手段およびパッケージを備えている振動型ジャイロスコープにおいて、振動子が回転していないときのジャイロ出力の温度ドリフトを低減することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転角速度を所定温度範囲内で検出するための振動型ジャイロスコープであって、振動子、振動子に駆動モードの振動を励振するための駆動手段、振動子の回転に対応して前記振動子中にコリオリ力によって生ずる検出モードの振動を検出するための検出手段、および振動子をパッケージの内部空間に収容するためのパッケージを備えており、パッケージの相対向する一対の内壁面間の間隔が、所定温度範囲内のいずれの温度においても、内部空間内の雰囲気を伝搬する音波の波長の２分の１の整数倍に該当しないとともに、前記振動子が、前記駆動モードの振動が励起される駆動振動片と、前記駆動振動片と分離され、前記検出手段が設けられている検出振動片とを備えており、前記駆動振動片と前記検出振動片との間隔が、前記所定温度範囲内のいずれの温度においても、前記内部空間内の雰囲気の波長の１／２の整数倍に該当しないことを特徴とする。
【００１０】
本発明者は、目的とする温度範囲における振動子が回転していないときのジャイロ出力の変化（以下、「０点温度ドリフト」と呼ぶ）の原因について種々探索した結果、駆動インピーダンスの温度特性が影響していることを突き止めた。即ち、図１７に例示するような０点温度ドリフトが得られた振動型ジャイロスコープについて、種々の特性を測定したところ、図１８に示すように、駆動インピーダンスの温度特性が０点温度ドリフトと著しく相関していることを突き止めた。
【００１１】
本発明者は、この発見に基づき更に検討した結果、パッケージの相対向する一対の内壁面間の間隔が、所定温度範囲内のいずれの温度においても、内部空間内の雰囲気を伝搬する音波の波長の２分の１（以下、半波長と呼ぶ）の整数倍に該当しないようにすることで、図２１に示すように駆動インピーダンスの温度変化が縮小し、０点温度ドリフトが図２０に示すように縮小することを見出した。
【００１２】
特に好ましくは、振動子が圧電性単結晶からなり、振動子が所定平面に沿って形成されており、パッケージが所定平面に略平行な互いに対向する一対の内壁面と、所定平面に略垂直な二対の内壁面とを備えており、所定平面に略垂直な各対の内壁面がそれぞれ互いに対向しており、所定平面に略垂直な各対の内壁面間の間隔が、それぞれ、所定温度範囲内のいずれの温度においても、内部空間内の雰囲気の半波長の整数倍に該当しない。
【００１３】
本発明について、図１を参照しつつ更に説明する。
【００１４】
振動型ジャイロスコープ１Ａは、パッケージ２と、パッケージ２の内部空間に収容された振動子５とを備えている。
【００１５】
振動子５は、圧電単結晶からなる平板状の振動子であり，所定平面に沿って形成されている。振動子５の基部６は、振動子の重心ＧＯを中心として、４回対称の正方形をしている。基部６の周縁部６ａから、四方に向かって放射状に、二つの駆動振動系７Ａ、７Ｂと二つの検出振動系８Ａ、８Ｂとが突出しており、各振動系は互いに分離されている。駆動振動系７Ａと７Ｂとは、重心ＧＯを中心として２回対称であり、検出振動系８Ａと８Ｂとは、重心ＧＯを中心として２回対称である。
【００１６】
駆動振動系７Ａ、７Ｂは、基部６の周縁部６ａから突出する細長い直線状の支持部１０と、支持部１０の先端１０ｂ側から支持部１０に直交する方向に延びる屈曲振動片９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄとを備えている。各屈曲振動片には、それぞれ駆動電極１２が設けられている。検出振動系８Ａ、８Ｂは、細長い周方向屈曲振動片１３からなり、各屈曲振動片１３には検出電極１４が設けられている。
【００１７】
各屈曲振動片９Ａ−９Ｄを、矢印Ａのように、支持部１０への付け根１１を中心として屈曲振動させる（駆動モード）。この際には、各屈曲振動片９Ａ−９Ｄの振動の全体の重心ＧＤが、ほぼ重心ＧＯまたはその近傍に位置するようにする。この状態で振動子５を所定平面内で回転させると、コリオリ力によって、各支持部１０が、それそれ、基部５への付け根１０ａを中心として矢印Ｂのように屈曲振動する。これに対応して、各屈曲振動片１３が矢印Ｃのように屈曲振動する。この際、各支持部１０および各屈曲振動片１３の矢印Ｂ、Ｃのような屈曲振動の全体の重心が、振動子の重心ＧＯを中心として回転しないようになっている。言い換えると、任意の時点において、各支持部１０の屈曲振動の位相は、重心ＧＯを中心として点対称であり、即ちＧＯを中心として同じ回転方向に向かって変位している。また、任意の時点において、各屈曲振動片１３の屈曲振動の位相は、重心ＧＯを中心として点対称であり、即ちＧＯを中心として同じ回転方向に向かって変位している。そして、任意の時点において、支持部１０の位相と、屈曲振動片１３の位相とは、ＧＯを中心として周方向に見たときに逆方向になっている。
【００１８】
パッケージ２は、振動子５の存在する所定平面内において、二対の内壁面２ａ、２ｂを備えている。一対の内壁面２ａは互いに対向しており、一対の底壁面２ｂも互いに対向しており、内壁面２ａと２ｂとは略垂直をなしている。なお、パッケージ２は、図示しない、所定平面に対して略平行な一対の内壁面をも有している。
【００１９】
本発明に従って、パッケージ２の相対向する一対の内壁面２ａ間の間隔ＰＡ、および相対向する一対の内壁面２ｂ間の間隔ＰＢが、所定温度範囲内のいずれの温度においても、内部空間３内の雰囲気の半波長の整数倍に該当しないようにする。
【００２０】
内部空間３内の雰囲気の波長は、雰囲気を伝搬する音波の速度と音波の周波数とによって決定される。雰囲気を伝搬する音波の速度は、主として雰囲気の種類と温度とによって決定される。雰囲気を伝搬する音波の速度と、雰囲気の種類および温度との関係それ自体は周知である。
【００２１】
例えば−３０℃−＋８５℃の温度範囲内において、例えば図１９に示すように、雰囲気を伝搬する音波の半波長はグラフＡのように変化し、半波長の２倍はグラフＢのように変化し、半波長の３倍はグラフＣのように変化し、半波長の４倍はグラフＤのように変化する。以下に−３０℃と＋８５℃とにおける半波長と半波長の２倍、３倍、４倍の値を示す。
【００２２】
【表１】

【００２３】
この場合には、ＰＡ、ＰＢを、約６．８ｍｍ以下にするか、あるいは約８．６−１３．７ｍｍにするか、あるいは約１７．０−２０．６ｍｍにするか、あるいは約２５．５−２７．５ｍに調節することによって、−３０℃−＋８５℃の温度範囲内において、ＰＡ、ＰＢが音波の半波長の整数倍に該当しないようにする。
【００２４】
好ましくは、パッケージの相対向する一対の内壁面の間隔が、所定温度範囲内で、内部空間内の雰囲気を伝搬する音波の波長の１／２の整数倍から、少なくとも１ｍｍ以上離れていることが特に好ましい。
【００２５】
また、ＰＡ、ＰＢが音波の波長の整数倍に該当した場合には、雰囲気の種類を変化させることによって、音波の半波長を変化させ、ＰＡ、ＰＢが音波の波長の整数倍に該当しないようにすることができる。この際には、０℃、１気圧において窒素よりも早い音速度を有する気体を使用することが好ましく、ネオン、ヘリウム等の不活性ガスを使用することが特に好ましい。窒素よりも速い音速度を有する気体は、窒素や乾燥空気に対して混合できる。
【００２６】
また、雰囲気の圧力を０．１気圧以下とすることによって、駆動インピーダンスの温度変化を更に減少させることができる。
【００２７】
また、本発明は、回転角速度を所定温度範囲内で検出するための振動型ジャイロスコープであって、所定平面に沿って形成されている振動子、振動子に駆動モードの振動を励振するための駆動手段、振動子の回転に対応して前記振動子中にコリオリ力によって生ずる検出モードの振動を検出するための検出手段、振動子をパッケージの内部空間に収容するためのパッケージおよび少なくとも所定平面内でパッケージの内壁面と振動子との間に介在する充填材とを備えているとともに、前記振動子が、前記駆動モードの振動が励起される駆動振動片と、前記駆動振動片と分離され、前記検出手段が設けられている検出振動片とを備えており、前記駆動振動片と前記検出振動片との間隔が、前記所定温度範囲内のいずれの温度においても、前記内部空間内の雰囲気を伝搬する音波の波長の１／２の整数倍に該当しないことを特徴とする、振動型ジャイロスコープに係るものである。これによって、駆動インピーダンスの温度特性を減少させ、０点温度ドリフトを縮小させることができる。
【００２８】
図２は、この実施形態に係る振動型ジャイロスコープ１Ｂを示す部分断面図であり、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。図１に示した各構成部分には図１と同じ符号を付け、その説明は省略する。
【００２９】
本例のパッケージ２は、平板形状の台座２ｄと、蓋２ｃとからなる。パッケージ２の内壁面２ａ、２ｂに沿って、充填材１６Ａが収容されている。充填材１６Ａの本体１６ｃの外形の輪郭は略正方形であり、充填材１６Ａの内部には空間１７が形成されている。充填材１６Ａには、その内部空間１７に面する２対の内壁面１６ａ、１６ｂが設けられている。内部空間１７に振動子５が収容されている。
【００３０】
こうした振動型ジャイロスコープにおいても、パッケージ２の内壁面２ａ間、あるいは２ｂ間の共振現象に起因する駆動インピーダンスの温度変化が顕著に抑制される。
【００３１】
充填材の材質は、音波を反射する性質を有する固体であれば特に制限はないが、音波の反射特性が高く、雰囲気中で長期にわたって安定であり、かつ温度変化に強いものが好ましい。これらの観点から、セラミックス（アルミナ、ジルコニア等）、ガラス、ステンレス、塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、水晶、シリコン等が好ましい。
【００３２】
本発明において、充填材１６Ａの一対の内壁面１６ａ間、あるいは一対の内壁面１６ｂ間において、前記のような雰囲気の共鳴現象が生じ、温度ドリフトに影響を与える可能性もある。この影響はパッケージの内壁面間の雰囲気の共振現象の影響に比べると小さいと考えられるが、無視できない場合もある。このため、特に好ましくは、充填材の相対向する各対の内壁面間の間隔ＭＡ、ＭＢが、それぞれ、所定温度範囲内のいずれの温度においても、雰囲気を伝搬する音波の半波長の整数倍に該当しないようにする。この具体的な調整方法については前述したとおりである。
【００３３】
また、本発明者は、図１に示す形態の振動型ジャイロスコープにおいて、ＰＡ、ＰＢを調節して、雰囲気を伝搬する音波の半波長の整数倍に該当しないようにすることで、例えば図２１に示すような駆動インピーダンスの温度特性を得、４０−６０℃近辺の特有のピークを消去した。しかし、この後にも、例えば図２０に示すように、０点温度ドリフトには３０℃近辺に別のピークが見られることが分かった。ただし、このピークの絶対値は、図１７に示すピークに比べるとはるかに小さいものであり、かつピークが現れる温度もシフトしていた。
【００３４】
本発明者は、このピークが現れた原因について更に検討した結果、振動子５の駆動振動片９Ａ−９Ｄと、検出振動片１３との間の雰囲気の共鳴現象に起因するという仮説を立てた。そして、駆動振動片９Ａ−９Ｄと検出振動片１３との間隔Ｖ（図１参照）を、目的とする所定温度範囲内において、雰囲気を伝搬する音波の半波長の整数倍に該当しないようにした。この結果、前記の小さい方のピークもほぼ消失することが分かった。
【００３５】
また、前記と同様の考え方から、所定平面内において、駆動振動片と検出振動片との間に音波反射体を介在させることが有効である。こうした音波反射体としては、前記の充填材を使用できる。図４−図９は、本発明のこの実施形態に係る振動型ジャイロスコープを示す。
【００３６】
図４、図５の振動型ジャイロスコープ１Ｃにおいては、充填材１６Ｂの内壁面から、４本の細長い音波反射体１６ｄを突出させている。音波反射体１６ｄは、それぞれ、駆動振動片９Ａ−９Ｄと、検出振動片１３との間に介在している。
【００３７】
また、パッケージ２の内部空間３に占める充填材の体積の割合を大きくし、パッケージの内部空間に占める雰囲気の体積の割合を小さくすることで、０点温度ドリフトを一層低減できる。この観点から、内部空間３に占める充填材の体積の割合は、３０％以上とすることが好ましく、７０％以上とすることが一層好ましい。内部空間３に占める本充填材の体積の割合は、振動子、電子回路部品などの他の部品があることから、通常は最大でも９５％である。
【００３８】
図６、図７の振動型ジャイロスコープ１Ｄにおいては、充填材１６Ｃが、更に４隅のコーナー部１６ｅと、各コーナー部１６ｅから突出する各音波反射体１６ｆとを備えている。各コーナー部１６ｅおよび各音波反射体１６ｆの外周縁の形状を、振動子５の外形に対して近づけることによって、パッケージ２の内部空間３に占める充填材１６Ｃの割合を増加させている。この結果として、充填材１６ｃの内部空間２１が細分されており、具体的には、各駆動振動系を収容する部分２１ｃ、基部を収容する部分２１ｂおよび各検出振動片を収容する部分２１ａに分かれている。
【００３９】
図８、図９の振動型ジャイロスコープ１Ｅは、振動型ジャイロスコープ１Ｄとほぼ同様のものであるが、各検出振動片を収容する部分２１ａの幅が若干大きくなっている。
【００４０】
また、パッケージ２の内部空間に占める充填材の体積の割合を大きくするためには、好ましくは、充填材が、振動子の一方の主面を被覆し、振動子の一方の主面とパッケージとの間に介在する第一の主面被覆部を備えている。更に好ましくは、充填材が、振動子の他方の主面を被覆し、振動子の他方の主面とパッケージとの間に介在する第二の主面被覆部を備えている。図１０、図１１はこうした実施形態に係る振動型ジャイロスコープ１１Ｆを示す。
【００４１】
充填材１６Ｅは、枠部１６ｃと、枠部１６ｃから内側へと突出する４隅のコーナー部１６ｅと、各コーナー部１６ｅから突出する各音波反射体１６ｆとを備えており、これらの形態は図６、図７と同様である。充填材１６Ｅは、更に、枠部１６ｃの上部から内側へと突出する主面被覆部１６ｇを備えている。主面被覆部１６ｇは、振動子の基部、２つの検出振動片および支持部１０のほとんどを被覆している。ただし、主面被覆部には２つの細長い孔２２が形成されており、各孔２２から ４つの駆動振動片９Ａ−９Ｄから上方へと露出している。
【００４２】
本発明においては、音波反射体が充填材から突出していることが好ましいが、必ずしもその必要はなく、単一または複数の音波反射体が駆動振動片と検出振動片との間に介在している場合も含まれる。図１２、図１３の振動型ジャイロスコープ１Ｇはこの実施形態に係るものである。
【００４３】
パッケージ２の台座２ｄの上には、セラミック基板２３が載置されており、セラミック基板２３上には、振動子の支持ピン２５と、例えば２つのプリアンプＩＣ部品２６Ｂと、例えば２つのチップ部品２６Ａが設置されている。各プリアンプＩＣ部品２６Ｂと各チップ部品２６Ａとは、それぞれ、振動子が延びている所定平面内において、駆動振動片９Ａ、９Ｃと各検出振動片１３との間に介在している。
【００４４】
本例では、振動子５の重心ＧＯを取り囲むように支持孔２４が形成されており、支持ピン２５が支持孔２４内に挿入されており、支持孔２４の内壁面と支持ピン２５とが互いに接合されている。この支持方法は種々変更できる。
【００４５】
パッケージとしては、プロジェクション溶接用パッケージ、シーム溶接用パッケージを使用できる。
【００４６】
充填材を設け、充填材が相対向する少なくとも一対の平面状の内壁面を備えている場合には、内壁面間の距離が、所定温度範囲内のいずれの温度においても、内部空間内の雰囲気を伝搬する音波の波長の１／２の整数倍に該当しないようにすることが好ましい。
【００４７】
好ましくは、充填材の相対向する一対の内壁面の間隔が、所定温度範囲内で、内部空間内の雰囲気を伝搬する音波の波長の１／２の整数倍から、少なくとも１ｍｍ以上離れていることが特に好ましい。
【００４８】
また、本発明者は、充填材が所定平面に垂直な曲面状の内壁面を備えており、実質的に平面状の内壁面を備えていない場合にも、振動子の振動と雰囲気との共鳴に起因する温度ドリフトを抑制できることを見出した。図１４は、この実施形態に係る振動型ジャイロスコープ１Ｈを概略的に示す図である。
【００４９】
ジャイロスコープ１Ｈにおいては、パッケージ２Ｂ内に充填材３０が収容され、固定されている。充填材３０の外側面３０ｂはパッケージに密着している。充填材３０の内壁面３０ａは、平面的に見て略円形であり、内壁面３０ａには平坦な部分がない。これによって、振動子５が振動したときに、雰囲気中を伝わる振動が、湾曲した内壁面３０ａによって乱雑に反射されるので、共鳴が起こらない。
【００５０】
振動子が、駆動モードの振動が励起される駆動振動片と、駆動振動片と分離され、検出手段が設けられている検出振動片とを備えており、記充填材が所定平面に垂直な三つ以上の平面状の内壁面を備えている場合には、内壁面の各法線が、それぞれ、駆動振動片の振動方向に対して１０°以上の角度をもって傾斜していることが好ましい。図１５は、この実施形態に係る振動型ジャイロスコープ１Ｊを概略的に示す図である。
【００５１】
ジャイロスコープ１Ｊにおいては、パッケージ２Ｂ内に充填材３１が収容され、固定されている。充填材３１の外側面３１ｅはパッケージに密着している。充填材３１は、４つの平坦な内壁面３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを備えている。例えば、内壁面３１ａの法線Ｄと、駆動振動片９Ａ−９Ｄの振動の方向Ｅとの角度θを１０°以上とする。内壁面３１ｂ、３１ｃ、３１ｄについても、同様の関係を満足するものとする。
【００５２】
θが０であると、即ち法線Ｄと振動方向Ｅとが平行であると、駆動振動片が振動したときに、その振動が雰囲気を伝わり、内壁面３１ａで反射され、共鳴現象を引き起こす可能性がある。しかし、θを１０°以上とすることによって、もとの駆動振動片の振動方向とは異なる方向へと、雰囲気を伝搬してきた振動が内壁面で反射される。従って、こうした反射を繰り返すうちに、雰囲気内を伝搬する振動の方向が乱雑となる。この観点から、θは３０°以上とすることが好ましく、４５°以上とすることが更に好ましい。また、幾何学的な関係から、θの上限は通常９０°である。
【００５３】
また、充填材が、所定平面に垂直な相対向する二対の平面状の内壁面を備えている場合には、各対において、相対向する内壁面を、それぞれ互いに１０°以上の角度をもって傾斜させることによって、やはり前記の共鳴現象に起因する問題を解決できる。図１６は、この実施形態に係る振動型ジャイロスコープ１Ｋを概略的に示す図である。
【００５４】
ジャイロスコープ１Ｋにおいては、パッケージ２Ｂ内に充填材３２が収容されており、その内部空間１７に振動子５が収容されている。充填材３２は、一対の相対向する内壁面３２ａ、３２ｃと、一対の相対向する内壁面３２ｂ、３２ｄとを備えている。内壁面３２ａと内壁面３２ｃとがなすα１は１０°以上であり（Ｆ１は内壁面３２ｃに平行な平面を示す）、内壁面３２ｂと内壁面３２ｄとがなすα２は１０°以上である（Ｆ２は内壁面３２ｄに平行な平面を示す）。α１、α２は、前述と同様の理由から、３０°以上とすることが好ましく、４５°以上とすることが更に好ましい。また、幾何学的な関係から、α１、α２の上限は通常１８０°である。
【００５５】
また、内壁面３２ａ、３２ｃの法線Ｄと、駆動振動片９Ａ−９Ｄの振動の方向Ｅとの角度θは１０°以上である。
【００５６】
【実施例】
（比較例）
図１に示す振動型ジャイロスコープ１Ａを作製した。具体的には、厚さ０．３ｍｍの水晶のＺ板のウエハーに、スパッタ法によって、所定位置に、厚さ２００オングストロームのクロム膜と、厚さ５０００オングストロームの金膜とを形成した。ウエハーの両面にレジストをコーティングした。
【００５７】
このウエハーを、ヨウ素とヨウ化カリウムとの水溶液に浸漬し、余分な金膜をエッチングによって除去し、更に硝酸セリウムアンモニウムと過塩素酸との水溶液にウエハーを浸漬し、余分なクロム膜をエッチングして除去した。温度８０℃の重フッ化アンモニウムに２０時間ウエハーを浸漬し、ウエハーをエッチングし、振動子の外形を形成した。メタルマスクを使用して、厚さ２０００オングストロームのアルミニウム膜を電極膜として形成した。
【００５８】
得られた振動子５の基部６の寸法は６ｍｍ×６ｍｍであり、各検出振動片１３の寸法は、幅１ｍｍ×長さ６ｍｍであった。検出電極１４の寸法は、幅０．６ｍｍ×長さ２．８ｍｍであり、検出振動片１３の付け根から１．２−４．０ｍｍの位置に形成されていた。駆動振動片と検出振動片との間隔は７．７ｍｍとした。
【００５９】
振動子の中央部に０．７５ｍｍ×０．７５ｍｍの正方形の支持孔を形成した。アルミナ基板上に、直径０．６ｍｍの金属ピンを固定し、振動子の支持孔にに金属ピンを通し、金属ピンに対して振動子５を接着した。
【００６０】
パッケージ２としては、プロジェクション溶接用パッケージを使用した。パッケージの電極配線部分はガラス封止されており、気密性を保持したままで電気信号の印加、取り出しが可能である。封止溶接に際しては、減圧容器中でパッケージとその内容物を加熱し、吸着ガス、水分を除去し、次いでパッケージとその内容物とを溶接室内に移動させた。溶接室も隔壁によって外部と遮断されている。溶接室内に乾燥空気を満たした。
【００６１】
パッケージ２の内部空間３の寸法ＰＡ、ＰＢは２４．０ｍｍとし、内部空間３の厚さは５ｍｍとした。パッケージ２はプレス成形によって製作した。パッケージ内の雰囲気は乾燥空気とした。こうして振動型ジャイロスコープ１Ａを得た。
【００６２】
駆動振動の共振周波数を２２ｋＨｚとし、目的とする温度範囲を−３０℃−＋８５℃とした。パッケージ内に１気圧の乾燥空気を充填した。−３０℃−＋８５℃の温度範囲において、ジャイロ出力と駆動インピーダンスとを測定したところ、図１７、図１８の結果を得た。
【００６３】
（本発明例１）
比較例と同様にして振動型ジャイロスコープを作製した。ただし、ＰＡ、ＰＢを２７．０ｍｍとした。２７．０ｍｍは、図１９および表１に示した、８５℃での半波長の３倍（２５．４ｍｍ）と、−３０℃での半波長の４倍（２７．６ｍｍ）との間にある。駆動振動の共振周波数を２２Ｈｚとし、目的とする温度範囲を−３０℃−＋８５℃とした。パッケージ内に１気圧の乾燥空気を充填した。−３０℃−＋８５℃の温度範囲において、ジャイロ出力と駆動インピーダンスとを測定したところ、図２０、図２１の結果を得た。０点温度ドリフトは明らかに著しく減少しており、特に図１７に存在していた４０℃、６０℃近辺の各ピークは消滅していた。ただし、より小さいピークが２０℃近辺と３５℃近辺に残留していることが分かった。
【００６４】
（本発明例２）
比較例１と同様にして振動型ジャイロスコープを作製した。ただし雰囲気は、窒素とヘリウムとの混合雰囲気とした。前記した溶接室内に窒素とヘリウムとの混合雰囲気とを満たした。ＰＡ、ＰＢはいずれも２４ｍｍである。雰囲気が乾燥空気である場合には、５０℃近辺において、半波長の３倍が約２４ｍｍに相当する。しかし、ヘリウムの音速度は窒素よりもはるかに速い。このため、雰囲気中でのヘリウムの混合比率を３５％−４５％とすることによって、−３０℃−＋８５℃の温度範囲内で雰囲気の共鳴現象が発生せず、温度ドリフトを抑制できた。
【００６５】
（本発明例３）
本発明例１において、駆動振動片と検出振動片との間隔を６．８ｍｍにすると、−３０℃−＋８５℃の温度範囲内における非回転時のジャイロ出力の最大値と最小値との差は、６°／ｓに減少した。
【００６６】
（本発明例４）
本発明例１において、雰囲気の圧力を０．１気圧とした。この結果、−３０℃−＋８５℃の温度範囲内における非回転時のジャイロ出力の最大値と最小値との差は、６°／ｓに減少した。
【００６７】
（本発明例５）
図４、図５に示す形態の振動型ジャイロスコープ１Ｃを作製した。ただし、振動子、パッケージは比較例と同様にした。ポリカーボネート樹脂によって充填材１６Ｂを作製した。充填材１６Ｂの本体１６ｃの外形幅を２４ｍｍとし、厚さを２．３ｍｍとし、高さを４．５ｍｍとし、各音波反射体１６ｄの幅を０．８ｍｍとし、長さを８．５ｍｍとした。非回転時のジャイロ出力の温度変化を図２２に示し、駆動インピーダンスの温度変化を図２3 に示す。−３０℃−＋８５℃の温度範囲内における非回転時のジャイロ出力の最大値と最小値との差は、６°／ｓである。
【００６８】
（本発明例６）
図１０、図１１に示す形態の振動型ジャイロスコープ１Ｆを作製した。ただし、振動子、パッケージは比較例と同様にした。ポリカーボネート樹脂によって充填材１６Ｅを作製した。充填材１６Ｅの本体１６ｃの外形幅を２４ｍｍとし、厚さを２．３−５ｍｍとし、高さを５ｍｍとし、各音波反射体１６ｄの幅を１−３．５ｍｍとし、長さを６ｍｍとした。主面被覆部１６ｇの厚さを２ｍｍとした。非回転時のジャイロ出力の温度変化を図２4 に示し、駆動インピーダンスの温度変化を図２５に示す。
【００６９】
好適な実施形態においては、充填材をプラスチックの射出成形品によって形成できる。この場合には、特に振動子の外形輪郭に合致した複雑な形状の充填材を成形できるので、結果として充填材の内側壁面と振動子との間隔を最小限とし、本発明で問題とするノイズを更に低減できる。
【００７０】
こうしたプラスチックとしては、ポリカーボーネート樹脂、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリプロピレンテレフタレート樹脂等のポリアルキレンテレフタレート樹脂、ポリオキシメチレン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、液晶ポリマー樹脂、ポリアミド樹脂を例示できる。
【００７１】
図２６は、こうした射出成形品からなる充填材１６Ｆを利用した振動型ジャイロスコープ１Ｌを概略的に示す図であり、図２７は、図１６においてＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩ線に沿って切ってみた断面図であり、図２８は、図１６においてＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＶＩＩＩ線に沿って切ってみた断面図である。
【００７２】
本例においては、パッケージ２Ｃは、蓋２ｃと台座２ｄとからなる。台座２ｄと蓋２ｃのフランジ部２ｅとは溶接等により接合されている。台座２ｄ上にはベース３５が取り付けられている。ベース３５上には支持台３４が設置されており、支持台３４上に接着剤層３３を介して振動子５Ａが接着されている。
【００７３】
パッケージ内には充填材１６Ｆが収容されている。図２７に示すように、充填材１６Ｆには、振動子の収容空間２１が形成されており、この中に振動子５Ａおよびピン３７が収容されている。振動子５Ａは、前述した振動子５と同様のものであるが、ただし各検出振動片１３の先端に重量部３９が設けられている。駆動振動片９Ａ−９Ｄと検出振動片１３との間は音波反射体１６ｆが介在している。また、パッケージの内壁面２ｂと各駆動振動片９Ａ−９Ｄとの間も音波反射体１６ｉが介在する。
【００７４】
図２８に示すように、振動子５Ａの上側には、振動子の上側主面を被覆する主面被覆部１６ｇが設けられている。この主面被覆部１６ｇには、所定形状の窓３８および３９が設けられている。
【００７５】
こうした複雑な形状を有する充填材を利用することによって、振動子の周囲の空隙を最小限としつつ、電極用リード線、半導体チップ用リード線等の配線のためのスペースや、半導体チップの設置スペースを容易にとることができる。こうした複雑形状の充填材は、プラスチックの射出成形によって容易に得られる。
【００７６】
好適な実施形態においては、充填材の表面に導電性膜を形成できる。あるいは、充填材を導電性材料によって形成できる。これによって、駆動振動片と検出振動片との間の結合容量に起因するノイズなどを一層低減できる。この理由は明確ではないが、充填材の本体、あるいは充填材の表面を接地電位とできるためと思われる。
【００７７】
導電性膜の材質は限定されないが、金属膜が好ましく、特にＡｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｗ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｆｅなどの膜が好ましい。また、導電性のカーボン樹脂でもよい。また、成膜手段は、特に限定されないが、めっき、蒸着、スパッタ、印刷、吹きつけ塗装などが好ましい。
【００７８】
導電性材料は限定されないが、金属が好ましく、金属板が特に好ましい。金属板の加工によって充填材を形成した場合には、充填材をパッケージに対してスポット溶接によって接合できる。この場合には、パッケージに対して外部から衝撃が加わったときに、振動型ジャイロスコープからのノイズないし誤信号を一層低減できる。
【００７９】
図２９−図３１は、この実施形態に係るものである。図２９（ａ）は、本例で使用するパッケージ用蓋２ｃを示す。図２９（ｂ）は、本例の充填材４１の断面図を示し、図３０は、充填材４１中に振動子５Ａを収容した状態を示す斜視図であり、図３１は、充填材４１中に振動子５Ａを収容した状態を示す平面図である。
【００８０】
充填材４１は、金属板の曲げ加工によって形成された一対の加工品４１ａと４１ｂとの溶接によって製造されている。加工品４１ａは、略Ｈ字形状の天板４１ｃと、天板４１ｃから見て垂直方向に延びる板状の音波反射体４１ｅと、天板４１ｃから見て垂直方向に延びる板状の音波反射体４１ｆとを備えている。加工品４１ｂは、略Ｉ字形状の天板４１ｃと、天板から垂直方向に延びる板状の音波反射体４１ｄを備えている。加工品４１ａの中央部と加工品４１ｂの中央部とをスポット溶接し、一体化する。
【００８１】
例えば前述した図２６と同様に、回路基板５０上に振動子５Ａを固定し、この上に充填材４１を載せる。充填材４１の上に蓋２ｃを載せる。蓋２ｃを台座と接合し、パッケージ２Ｃを作製する。
【００８２】
この状態では、図３１に示すように、振動子５Ａが存在する平面内において、振動子の各検出振動片１３が、それぞれ加工品４１ｂの音波反射体４１ｄの間に挟まれている。また、振動子の各検出振動片９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄが、それぞれ加工品４１ａの音波反射体４１ｆと４１ｅとの間に挟まれている。
【００８３】
隣接する駆動振動片と検出振動片との間は、それぞれ２つの音波反射体４１ｄおよび４１ｅによって遮蔽されている。駆動振動片と蓋２ｃの内壁面との間は、それぞれ１つの音波反射体４１ｆによって遮蔽されている。
【００８４】
また、好適な実施形態においては、パッケージの蓋を型として使用し、プラスチックを成形することによって、充填材を成形できる。この成形方法としては、射出成形法や流し込み成形法が好ましい。このように蓋を型として充填材を成形する方法によって、パッケージの蓋に充填材を一体化させたものを量産できる。
【００８５】
この実施形態においては、特に粘性の低い樹脂組成物を流し込み成形することが好ましい。樹脂としては、例えばシリコーン樹脂、熱硬化性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アラミド樹脂、テフロン樹脂が好ましい。
【００８６】
図３２（ａ）は、本例の充填材１６Ｇを示す平面図であり、図３２（ｂ）は図３２（ａ）のＸＸＸＩＩｂ−ＸＸＸＩＩｂ線断面図であり、図３３（ａ）は振動型ジャイロスコープ１Ｍを概略的に示す部分断面図であり、図３３（ｂ）は１Ｍの断面図である。
【００８７】
本例のパッケージ２Ｃは蓋２ｃと台座２ｄとからなっている。台座２ｄ上にベース３５が載置されており、ベース３５上にピンを介して回路基板４６が設置されている。回路基板４６上には、例えば支持台３４および接着剤３３を介して振動子５Ａが接着支持されている。また、回路基板４６上には半導体チップ４３が設置されている。
【００８８】
充填材１６Ｇは、音波反射体１６ｉ、１６ｊ、１６ｆを備えている。充填材１６Ｇ内には振動子の収容空間２１が形成されている。空間２１については前述した。また、充填材１６Ｇには半導体チップの収容空間４２が形成されている。
【００８９】
充填材を成形する際には、まず蓋２ｃ内に所定の型を設置する。この型の形状は、空間２１および４２の形状に合わせる。この状態で蓋の中に樹脂組成物を流し込み、充填材１６Ｇを成形する。振動子５Ａおよび半導体チップ４３を回路基板４６上に固定した後、充填材の各空間２１、４２内に収容し、台座２ｄと蓋２ｃとを溶接する。
【００９０】
好適な実施形態においては、パッケージが蓋を備えており、蓋の加工によって音波反射体を形成する。この実施形態では、充填材を利用することなく、蓋の加工によって音波反射体を成形できるので、量産上極めて有利である。
【００９１】
本実施形態において、蓋の材質は限定されないが、例えば樹脂、金属、セラミックスを例示できる。蓋が樹脂からなる場合には、流し込み成形や射出成形法によって音波反射体を成形できる。蓋がセラミックスからなる場合には、セラミックスの鋳込み成形によって音波反射体を成形できる。蓋が金属板からなる場合には、プレス成形や曲げ加工によって音波反射体を容易に成形できる。
【００９２】
図３４は、本実施形態に係る蓋２ｆ、振動子５Ａ、回路基板３５および台座２ｄを概略的に示す分解斜視図である。
【００９３】
蓋２ｆは、プレス成形によって成形された金属板からなる。蓋２ｆは、平坦なフランジ部２ｅ、天板２ｇ、およびフランジ部２ｅと天板２ｇとを連結し、天板２ｇに対して垂直に延びる音波反射体２ｈ、２ｉおよび２ｊを備えている。
【００９４】
本例のピン３７、台座２ｄ、回路基板３５および振動子５Ａは、前述したものと実質的に同じである。これらの各部品を組み立て、振動子５Ａを回路基板３５上に固定する。そして、台座２ｄに対して蓋２ｆのフランジ部２ｅを当接させ、接合することによって、パッケージ２Ｅを形成する。
【００９５】
この状態では、各検出振動片１３は、それぞれ、一対の音波反射体２ｈの間に挟まれ、収容される。各駆動振動片９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄは、それぞれ、一対の音波反射体２ｉと２ｊとの間に挟まれ、収容される。この結果、隣接する検出振動片１３と駆動振動片９Ａ−９Ｄとの間は、それぞれ１つの音波反射体２ｈおよび１つの音波反射体２ｉによって遮蔽される。各駆動振動片とパッケージ内壁面との間は、それぞれ１つの音波反射体２ｊによって遮蔽される。
【００９６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、振動子、振動子に駆動モードの振動を励振するための駆動手段、振動子の回転に対応して振動子中にコリオリ力によって生ずる検出モードの振動を検出するための検出手段、および振動子を収容するためのパッケージを備えている振動型ジャイロスコープにおいて、振動子が回転していないときのジャイロ出力の温度ドリフトを低減することができる。また、所定平面に沿って形成されており、駆動モードの振動が励起される駆動振動片と、駆動振動片と分離された検出振動片とを備えている振動子、駆動手段、検出手段およびパッケージを備えている振動型ジャイロスコープにおいて、振動子が回転していないときのジャイロ出力の温度ドリフトを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る振動型ジャイロスコープ１Ａを概略的に示す部分断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る振動型ジャイロスコープ１Ｂを概略的に示す部分断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る振動型ジャイロスコープ１Ｃを概略的に示す部分断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る振動型ジャイロスコープ１Ｄを概略的に示す部分断面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る振動型ジャイロスコープ１Ｅを概略的に示す部分断面図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る振動型ジャイロスコープ１Ｆを概略的に示す部分断面図である。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線断面図である。
【図１２】本発明の振動型ジャイロスコープ１Ｇを概略的に示す部分断面図である。
【図１３】図１２の振動型ジャイロスコープ１Ｇを示す断面図である。
【図１４】振動型ジャイロスコープ１Ｈを概略的に示す図である。
【図１５】振動型ジャイロスコープ１Ｊを概略的に示す図である。
【図１６】振動型ジャイロスコープ１Ｋを概略的に示す図である。
【図１７】比較例の振動型ジャイロスコープの非回転時のジャイロ出力の温度変化を示すグラフである。
【図１８】比較例の振動型ジャイロスコープの非回転時の駆動インピーダンスの温度変化を示すグラフである。
【図１９】本発明例１において、雰囲気内を伝搬する音波の波長の２倍、３倍、４倍の温度変化を示すグラフである。
【図２０】本発明例１において、振動型ジャイロスコープの非回転時のジャイロ出力の温度変化を示すグラフである。
【図２１】本発明例１の振動型ジャイロスコープの非回転時の駆動インピーダンスの温度変化を示すグラフである。
【図２２】本発明例５において、振動型ジャイロスコープの非回転時のジャイロ出力の温度変化を示すグラフである。
【図２３】本発明例５の振動型ジャイロスコープの非回転時の駆動インピーダンスの温度変化を示すグラフである。
【図２４】本発明例６において、振動型ジャイロスコープの非回転時のジャイロ出力の温度変化を示すグラフである。
【図２５】本発明例６の振動型ジャイロスコープの非回転時の駆動インピーダンスの温度変化を示すグラフである。
【図２６】本発明の一実施形態に係る振動型ジャイロスコープ１Ｌを概略的に示す図であり、充填材１６Ｆが樹脂の射出成形によって成形されている。
【図２７】図２６の振動型ジャイロスコープ１ＬをＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩ線に沿って切ってみた断面図である。
【図２８】図２６の振動型ジャイロスコープ１ＬをＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＶＩＩＩ線に沿って切ってみた断面図である。
【図２９】図２９−図３１は、金属板の加工によって得た充填材を使用した例であり、図２９（ａ）は蓋２ｃを示す斜視図であり、図２９（ｂ）は充填材４１を示す断面図である。
【図３０】回路基板５０上に振動子および充填材４１を設置した状態を示す斜視図である。
【図３１】充填材４１内に振動子５Ａを収容した状態を示す平面図である。
【図３２】図３２および図３３は、蓋内での射出成形あるいは流し込み成形によって成形された充填材を利用した例であり、図３２（ａ）は充填材１６Ｇを示す平面図であり、図３２（ｂ）は、図３２（ａ）のＸＸＸＩＩｂ−ＸＸＸＩＩｂ線断面図である。
【図３３】（ａ）は、パッケージ２Ｃ内に充填材１６Ｇ、振動子５Ａおよび回路基板４６を収容した状態を示す模式図であり、（ｂ）は（ａ）の断面図である。
【図３４】蓋の加工によって音波反射体を成形した例を示し、蓋２ｆ、振動子５Ａ、回路基板３５および台座２ｄを概略的に示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ、１Ｈ、１Ｊ、１Ｋ、１Ｌ、１Ｍ 振動型ジャイロスコープ ２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｅ パッケージ ２ａ 所定平面に対して略垂直な一対の相対向する内壁面２ｂ 所定平面に対して略垂直な一対の相対向する内壁面 ２ｃ、２ｆ 蓋
２ｄ パッケージを構成する台座 ２ｅ 蓋２ｃのフランジ部
２ｇ 天板 ２ｈ、２ｉ、２ｊ 蓋の加工によって形成された音波反射体
３ パッケージの内部空間 ５、５Ａ 振動子 ６ 基部 ９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄ 駆動振動片 １０ 支持部１３ 検出振動片 １６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ、１６Ｅ、１６Ｆ、１６Ｇ、４１ 充填材 １７、２１ 充填材の内部空間 １６ｆ、４１ｄ、４１ｅ 駆動振動片と検出振動片との間の音波反射体 １６ｉ、４１ｆ 振動子とパッケージとの間の音波反射体 １６ｇ 主面被覆部ＭＡ、ＭＢ 充填材の一対の内壁面の間隔 ＰＡ パッケージの一対の内壁面２ａの間隔 ＰＢパッケージの一対の内壁面２ｂの間隔 Ｖ 駆動振動片と検出振動片との間隔

Claims (25)

1. 回転角速度を所定温度範囲内で検出するための振動型ジャイロスコープであって、
   振動子、
   前記振動子に駆動モードの振動を励振するための駆動手段、
   前記振動子の回転に対応して前記振動子中にコリオリ力によって生ずる検出モードの振動を検出するための検出手段、および
   前記振動子をパッケージの内部空間に収容するためのパッケージを備えており、
   前記パッケージの相対向する一対の内壁面の間隔が、前記所定温度範囲内のいずれの温度においても、前記内部空間内の雰囲気を伝搬する音波の波長の１／２の整数倍に該当しないとともに、前記振動子が、前記駆動モードの振動が励起される駆動振動片と、前記駆動振動片と分離され、前記検出手段が設けられている検出振動片とを備えており、前記駆動振動片と前記検出振動片との間隔が、前記所定温度範囲内のいずれの温度においても、前記内部空間内の雰囲気の波長の１／２の整数倍に該当しないことを特徴とする、振動型ジャイロスコープ。
2. 前記振動子が圧電性単結晶からなり、前記振動子が所定平面に沿って形成されており、前記パッケージが前記所定平面に略平行な互いに対向する一対の内壁面と、前記所定平面に略垂直な二対の内壁面とを備えており、前記所定平面に略垂直な各対の内壁面がそれぞれ互いに対向しており、前記所定平面に略垂直な各対の内壁面の間隔が、それぞれ、前記所定温度範囲内のいずれの温度においても、前記内部空間内の雰囲気を伝搬する音波の波長の１／２の整数倍に該当しないことを特徴とする、請求項１記載の振動型ジャイロスコープ。
3. 前記雰囲気が、０℃、１気圧において窒素よりも速い音速度を有することを特徴とする、請求項１または２記載の振動型ジャイロスコープ。
4. 前記雰囲気の圧力が０．１気圧以下であることを特徴とする、請求項１−３のいずれか一つの請求項に記載の振動型ジャイロスコープ。
5. 前記振動子が、前記駆動モードの振動が励起される駆動振動片と、前記駆動振動片と分離され、前記検出手段が設けられている検出振動片とを備えており、少なくとも前記所定平面内で前記駆動振動片と前記検出振動片との間に介在する音波反射体を備えていることを特徴とする、請求項１−４のいずれか一つの請求項に記載の振動型ジャイロスコープ。
6. 回転角速度を所定温度範囲内で検出するための振動型ジャイロスコープであって、
   所定平面に沿って形成されている振動子、
   前記振動子に駆動モードの振動を励振するための駆動手段、
   前記振動子の回転に対応して前記振動子中にコリオリ力によって生ずる検出モードの振動を検出するための検出手段、
   前記振動子をパッケージの内部空間に収容するためのパッケージおよび
   少なくとも前記所定平面内でパッケージと前記振動子との間に介在する充填材とを備えているとともに、前記振動子が、前記駆動モードの振動が励起される駆動振動片と、前記駆動振動片と分離され、前記検出手段が設けられている検出振動片とを備えており、前記駆動振動片と前記検出振動片との間隔が、前記所定温度範囲内のいずれの温度においても、前記内部空間内の雰囲気を伝搬する音波の波長の１／２の整数倍に該当しないことを特徴とする、振動型ジャイロスコープ。
7. 前記パッケージの内部空間の雰囲気が、０℃、１気圧において窒素よりも早い音速度を有することを特徴とする、請求項６記載の振動型ジャイロスコープ。
8. 前記パッケージの内部空間の雰囲気の圧力が０．１気圧以下であることを特徴とする、請求項６または７記載の振動型ジャイロスコープ。
9. 前記振動子が、前記駆動モードの振動が励起される駆動振動片と、前記駆動振動片と分離され、前記検出手段が設けられている検出振動片とを備えており、前記充填材が、少なくとも前記所定平面内で前記駆動振動片と前記検出振動片との間に介在する音波反射体を備えていることを特徴とする、請求項６−８のいずれか一つの請求項に記載の振動型ジャイロスコープ。
10. 前記充填材が、前記振動子の一方の主面を被覆し、前記振動子の前記一方の主面と前記パッケージとの間に介在する第一の主面被覆部を備えていることを特徴とする、請求項６−９のいずれか一つの請求項に記載の振動型ジャイロスコープ。
11. 前記充填材が、前記振動子の他方の主面を被覆し、前記振動子の前記他方の主面と前記パッケージとの間に介在する第二の主面被覆部を備えていることを特徴とする、請求項１０記載の振動型ジャイロスコープ。
12. 前記充填材が相対向する少なくとも一対の平面状の内壁面を備えており、前記内壁面間の距離が、前記所定温度範囲内のいずれの温度においても、前記内部空間内の雰囲気を伝搬する音波の波長の１／２の整数倍に該当しないことを特徴とする、請求項６−１１のいずれか一つの請求項に記載の振動型ジャイロスコープ。
13. 前記振動子が、前記駆動モードの振動が励起される駆動振動片と、前記駆動振動片と分離され、前記検出手段が設けられている検出振動片とを備えており、前記充填材が前記所定平面に対して垂直な三つ以上の平面状の内壁面を備えており、前記内壁面の各法線が、それぞれ、前記駆動振動片の振動方向に対して１０°以上の角度をもって傾斜していることを特徴とする、請求項６−１１のいずれか一つの請求項に記載の振動型ジャイロスコープ。
14. 前記充填材が前記所定平面に対して垂直な相対向する二対の平面状の内壁面を備えており、各対の内壁面が、それぞれ互いに１０°以上の角度をもって傾斜していることを特徴とする、請求項６−１１のいずれか一つの請求項に記載の振動型ジャイロスコープ。
15. 前記充填材が前記所定平面に対して垂直な曲面状の内壁面を備えていることを特徴とする、請求項６−１１のいずれか一つの請求項に記載の振動型ジャイロスコープ。
16. 前記充填材の表面に導電性膜が形成されていることを特徴とする、請求項６−１５のいずれか一つの請求項に記載の振動型ジャイロスコープ。
17. 前記充填材が導電性材料からなることを特徴とする、請求項６−１５のいずれか一つの請求項に記載の振動型ジャイロスコープ。
18. 前記充填材がプラスチックの射出成形品からなることを特徴とする、請求項６−１６のいずれか一つの請求項に記載の振動型ジャイロスコープ。
19. 前記振動子が圧電性単結晶からなることを特徴とする、請求項６−１８のいずれか一つの請求項に記載の振動型ジャイロスコープ。
20. 回転角速度を所定温度範囲内で検出するための振動型ジャイロスコープであって、
    所定平面に沿って形成されており、駆動モードの振動が励起される駆動振動片と、前記駆動振動片と分離されている検出振動片とを備えている振動子、
    前記振動子に前記駆動モードの振動を励振するための駆動手段、
    前記振動子の回転に対応して前記検出振動片にコリオリ力によって生ずる検出モードの振動を検出するための検出手段、
    前記振動子をパッケージの内部空間に収容するためのパッケージ、および
    少なくとも前記所定平面内で前記駆動振動片と前記検出振動片との間に介在する音波反射体を備えていることを備えていることを特徴とする、振動型ジャイロスコープ。
21. 前記パッケージが前記所定平面に略平行な互いに対向する一対の内壁面と、前記所定平面に略垂直な二対の内壁面とを備えており、前記所定平面に略垂直な各対の内壁面がそれぞれ互いに対向しており、前記所定平面に略垂直な各対の内壁面の間隔が、それぞれ、前記所定温度範囲内のいずれの温度においても、前記内部空間内の雰囲気の波長の１／２の整数倍に該当しないことを特徴とする、請求項２０記載の振動型ジャイロスコープ。
22. 前記雰囲気が、０℃、１気圧において窒素よりも早い音速度を有することを特徴とする、請求項２０または２１記載の振動型ジャイロスコープ。
23. 前記雰囲気の圧力が０．１気圧以下であることを特徴とする、請求項２０−２２のいずれか一つの請求項に記載の振動型ジャイロスコープ。
24. 少なくとも前記所定平面内でパッケージの内壁面と前記振動子との間に介在する充填材とを備えていることを特徴とする、請求項２０−２３のいずれか一つの請求項に記載の振動型ジャイロスコープ。
25. 前記パッケージが蓋を備えており、この蓋の加工によって前記音波反射体が形成されていることを特徴とする、請求項２０−２３のいずれか一つの請求項に記載の振動型ジャイロスコープ。

Images