CN103620343A

CN103620343A - 振子及振动陀螺仪

Info

Publication number: CN103620343A
Application number: CN201280030119.2A
Authority: CN
Inventors: 藤本克己; 米田年麿; 羽田拓生; 堀内秀哉
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2011-07-04
Filing date: 2012-06-28
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2032-06-28
Also published as: CN103620343B; JPWO2013005625A1; US9851373B2; WO2013005625A1; US20140090470A1; JP5716827B2

Abstract

实现一种振子及振动陀螺仪，该振子具有位置固定的节点，且不论厚度及宽度尺寸的调整如何，共振频率都低，该振动陀螺仪能够使用该振子而以高的灵敏度检测角速度。振动陀螺仪(11)的振子(1)具备圆形环状部(2)、矩形环状部(3)、连结部(4A～4D)。矩形环状部(3)配置在圆形环状部(2)的外侧。连结部(4A～4D)将圆形环状部(2)与矩形环状部(3)之间连结。矩形环状部(3)由直线状的梁部(3A～3D)构成。连结部(4A～4D)将圆形环状部(2)与梁部(3A～3D)的中心部连结。

Description

振子及振动陀螺仪

技术领域

本发明涉及具有在振动面内进行面内振动的振动模式的振子和对绕着相对于振动面垂直的旋转轴而施加在振子上的角速度进行检测的振动陀螺仪。

背景技术

检测角速度的振动陀螺仪具备振子，该振子具有沿着与旋转轴正交的驱动轴进行振动的第一振动模式(驱动振动模式)和沿着与旋转轴及驱动轴正交的检测轴进行振动的第二振动模式(检测振动模式)。当以驱动振动模式进行振动的振子绕着旋转轴旋转时，在振子上施加有沿着检测轴的柯氏力。当施加有柯氏力时，振子以检测振动模式进行振动。检测振动模式的振动振幅与旋转运动的角速度的大小、即通过旋转运动的角速度而产生的柯氏力的大小对应。因此，通过对检测振动模式的振动振幅进行检测，能够检测出旋转运动的角速度。

在振动陀螺仪中利用的振子的结构各种各样(例如，参照专利文献1～2。)。某种振子在与旋转轴正交的面内构成为环状(尤其是参照专利文献1。)。

图1(A)是具备现有的环状振子的振动陀螺仪101的俯视图(X-Y面俯视图)。振动陀螺仪101为设有开口的矩形平板形状，具备框部102、支承梁103、连结梁104及振子105。框部102是构成振动陀螺仪101的外周部的矩形框状的部位。支承梁103设置在框部102的四边各自的中央部，与框部102的各边平行，且在长度方向的两端与框部102连结。连结梁104与各支承梁103的中央正交而连结。振子105为圆环状的部位，由连结梁104在四点进行支承。

图1(B)是对振子105的驱动振动模式下的变形进行说明的示意图。振子105被以如下方式驱动，即，沿着X轴和Y轴分别以彼此相反的相位进行伸缩。图1(C)是在振子105上施加有柯氏力的状态，是对振子105的检测振动模式下的变形进行说明的示意图。振子105的由驱动引起的振动和由柯氏力引起的振动在彼此正交的方向上产生。因此，当施加有柯氏力时，振子105沿着从X轴及Y轴倾斜的方向进行伸缩。因此，在振子105中，根据施加在振子105上的柯氏力的大小，节点(振动的波节)或腹点(振动的波腹)的位置发生变化(旋转)。

这样，振子105的节点或腹点的位置因施加在振子105上的柯氏力的大小而变化，在振子105上不存在始终为节点的部位。因此，振子105需要以各点的位移不被阻碍的方式由支承梁103或连结梁104进行支承。

另外，通常，在振动陀螺仪中，期望角速度的检测灵敏度高。角速度的检测灵敏度可以表示为正比于施加在振子上的柯氏力的最大值与每柯氏力1N(牛顿)下输出的检测电压(以下，称为检测效率。)之积的值。柯氏力的最大值可以表示为振子的质量、驱动振动模式下的振子的位移的最大速度及施加在振子上的角速度之积。因此，角速度的检测灵敏度可以表示为正比于检测效率、振子的质量及驱动振动模式下的振子的位移的最大速度之积的值。

上述的检测效率、振子的质量、驱动振动模式下的振子的位移的最大速度等不仅与检测灵敏度相关，而且与振子的厚度、宽度尺寸、刚性、共振模式及其共振频率也相关。

近些年，强烈要求振动陀螺仪的小型化。通常，当振子变小时，振子的共振频率变高。因此，在将具有小的振子的振动陀螺仪搭载于数码相机等时，振子的共振频率与抖动的频率之差变大。因此，存在相对于抖动等的灵敏度降低的情况。

因此，通过将振子形成为特定的结构，或使振子以特定的振动模式进行振动，即使振子小，也能够防止振子的共振频率变高的情况。

并且，为了改善振动陀螺仪的漂移特性，在驱动振动模式和检测振动模式这两方中需要具有共用的节点。

通过利用共用的节点对振子进行支承，能够防止振动从支承振子的支承部泄漏或来自外部的不需要的振动的传播，能够得到良好的漂移特性。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6-42971号公报

专利文献2：日本特开2000-249554号公报

发明的概要

发明要解决的课题

振子的共振频率由振动模式、刚性及质量决定，该振动模式由振子的形状决定，通过在该振动模式下调整振子的厚度及宽度尺寸，能够使刚性或质量变化，从而变更共振频率。但是，当通过调整振子的厚度及宽度尺寸来变更共振频率时，存在连共振频率以外的特性也发生变化，从而无法改善角速度的检测灵敏度的情况。

另外，在如具备现有的环状振子的振动陀螺仪101那样根据施加在振子上的柯氏力的大小而节点或腹点的位置发生变化的结构中，在振子上不存在始终为节点的部位。因此，振子的支承由振动的部位进行，从而产生从支承振子的支承部的振动的泄漏或来自外部的不需要的振动的传播。另外，还存在振子的振动被妨碍而共振频率发生变化，从而角速度的检测灵敏度变低的问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于实现一种振子及振动陀螺仪，该振子具有位置固定的节点，且不论厚度及宽度尺寸的调整如何都能够实现低的共振频率，该振动陀螺仪能够使用该振子而以高的灵敏度检测角速度。

用于解决课题的手段

本发明的振子具备第一环状部、第二环状部和连结部。第二环状部配置在第一环状部的外侧。连结部将第一环状部和第二环状部连结。第二环状部通过连结直线状的梁部而构成。连结部将第一环状部与梁部的中心部连结。

该结构的振子具有第一面内振动模式和第二面内振动模式。在第一面内振动模式和第二面内振动模式中，连结第二环状部的梁部的部分成为振动的波节(节点)。另外，在第一面内振动模式中，第一环状部及第二环状部中的与连结部连结的部分成为振动的波腹(腹点)。因此，通过在连结第二环状部的梁部的部分对振子进行支承，由此能够防止振子的振动经由支承振子的支承部而泄漏或来自外部的不需要的振动向振子传递的情况。

在上述的振子中，优选第一环状部的平面形状为圆环状，第二环状部的平面形状为矩形环状。

在该结构中，振子成为以旋转轴为对称轴的形状对称性高的构件。

在上述的振子中，优选所述振子具备悬臂梁部，该悬臂梁部以从第一环状部的与连结部连结的连结位置向第一环状部的径向内侧延伸的方式设置。

在该结构的振子中，在第一面内振动模式中，悬臂梁部沿着其延伸设置的方向进行位移。在第二面内振动模式中，悬臂梁部在振动面内以向与其延伸设置的方向正交的方向挠曲的方式进行振动。由于上述的悬臂梁部的振动方向正交，因此通过使第一、第二面内振动模式的共振频率大致一致，能够使第一、第二面内振动模式成为振动陀螺仪的驱动模式或检测模式而构成振动陀螺仪。

在上述的振子中，优选具备重物部。重物部与悬臂梁部的端部连接。在该结构中，通过重物部来增加振子的质量。因此，能够增大施加在悬臂梁部上的柯氏力。

本发明的振动陀螺仪具备上述的振子、驱动部、检测部。驱动部以使振子以第一面内振动模式进行振动的方式驱动振子。检测部对通过柯氏力而在以第一面内振动模式进行振动的振子上产生的振子的第二面内振动模式的振动进行检测，其中，该柯氏力通过绕着与第一环状部的主面正交的旋转轴的角速度而施加在振子上。优选第二环状部具有多个角部，且具备在角部对振子进行支承的支承部。在该结构中，在第一面内振动模式和第二面内振动模式中的任一个模式中，连结第二环状部的梁部的部分都成为振动的波节(节点)，因此通过在连结第二环状部的梁部的部分对振子进行支承，能够防止来自振子的振动经由支承部的泄漏或来自外部的不需要的振动的传播，从而能够提高角速度的检测灵敏度。

在上述的振动陀螺仪中，优选振子由硅基板构成，驱动部及检测部具备压电体膜和接地电极、及驱动电极或检测电极。在该结构中，振子成为从驱动部或检测部独立的结构。因此，能够将振子的形状形成为变成理想的振动模式的形状，使角速度的检测灵敏度提高。另外，振子通过对硅基板的半导体微细加工而能够实现高的形状精度。并且，压电体膜或电极能够通过薄膜微细加工工艺形成。

在上述的振动陀螺仪中，优选压电体膜、接地电极、驱动电极、检测电极仅设置在振子的一个面上。该结构通过顺次实施半导体微细加工工艺和薄膜微细加工工艺而能够实现，能够使制造工序简化。

在上述的振动陀螺仪中，优选驱动部及检测部具备浮动电极，驱动电极或检测电极以经由压电体膜而与浮动电极对置的方式设置。在该结构中，不需要设置与浮动电极连接的配线，因此不需要为了设置配线而对硅基板或压电体膜进行加工，从而能够使制造工序简化。

在上述的振动陀螺仪中，优选驱动电极具有：以经由压电体膜与接地电极对置的方式设置的第一驱动电极；经由压电体膜而与接地电极对置，且与第一驱动电极相邻设置的第二驱动电极。在该结构中，通过在第一驱动电极和第二驱动电极上施加极性相反的驱动电压，由此与仅施加单一极性的驱动电压的情况相比较，能够使施加在压电体膜上的电场的强度成为2倍。另外，通过变更施加在第一驱动电极和第二驱动电极上的驱动电压的电压极性，能够变更施加在压电体膜上的电场的方向，因此能够容易实现与压电体膜的极化方向相反时同样的变形。

发明效果

根据本发明的振子，连结第二环状部的梁部的部分在第一面内振动模式和第二面内振动模式中成为共用的节点，因此通过在该连结的部分对振子进行支承，能够防止振子的振动经由支承部而泄漏或来自外部的不需要的振动向振子传递的情况。

另外，根据本发明的振动陀螺仪，能够实现高的角速度的检测灵敏度。

附图说明

图1是说明具备现有的振子的振动陀螺仪的结构的图。

图2是说明本发明的第一实施方式的振子的结构的图。

图3是说明本发明的第一实施方式的振子的振动模式的图。

图4是说明本发明的第一实施方式的振动陀螺仪的结构的图。

图5是说明本发明的第二实施方式的振动陀螺仪的结构的图。

图6是说明本发明的第三实施方式的振动陀螺仪的结构的图。

图7是说明本发明的第四实施方式的振动陀螺仪的结构的图。

图8是说明本发明的第五实施方式的振动陀螺仪的结构的图。

具体实施方式

在以下的说明中，将振动陀螺仪的旋转轴作为正交坐标系的Z轴，并将沿着平面形状为矩形的振子的各边的方向分别作为正交坐标系的X轴方向、正交坐标系的Y轴方向。

《第一实施方式》

图2是表示本发明的第一实施方式的振子1的结构的立体图。

振子1由平面形状为正方形的硅基板构成，设有沿厚度方向贯通的开口部8A～8D、9A～9D、10A、10B。振子1具备由开口部8A～8D、9A～9D、10A、10B划分的圆形环状部2、矩形环状部3、连结部4A～4D、悬臂梁部5A～5D、重物部7A～7D。圆形环状部2为第一环状部。矩形环状部3配置在圆形环状部2的外侧。矩形环状部3为第二环状部。矩形环状部3具备角部6A～6D。振子1利用半导体微细加工技术而形成，因此以振子1的Z轴为对称轴的形状对称性极高。

圆形环状部2是平面形状为圆环状的部位，外周侧由开口部8A～8D划分，内周侧由开口部9A～9D划分。在圆形环状部2中，从与连结部4A连结的连结位置到与连结部4B连结的连结位置的区域为部分环状区域2A，从与连结部4B连结的连结位置到与连结部4C连结的连结位置的区域为部分环状区域2B，从与连结部4C连结的连结位置到与连结部4D连结的连结位置的区域为部分环状区域2C，从与连结部4D连结的连结位置到与连结部4A连结的连结位置的区域为部分环状区域2D。矩形环状部3是平面形状为矩形环状的部位，内侧由开口部8A～8D划分。矩形环状部3具备梁部3A～3D，梁部3A～3D由角部6A～6D连结而构成。梁部3A～3D分别为直线状。连结部4A～4D是将各梁部3A～3D的中央部与圆形环状部2连结的部位。悬臂梁部5A～5D是以从圆形环状部2的与连结部4A～4D连结的连结位置向圆形环状部2的径向内侧延伸的方式设置的部位。悬臂梁部5A～5D分别具有一方的端部即固定端和另一方的端部即可动端。悬臂梁部5A～5D的固定端与圆形环状部2连接。悬臂梁部5A～5D的可动端与重物部7A～7D连接。重物部7A～7D是平面形状为扇形的部位，分别由悬臂梁部5A～5D支承。重物部7A～7D由开口部10A、10B划分。重物部7A～7D以增加振子1的质量来施加大的柯氏力的方式设置。

图3(A)是对振子1的第一面内振动模式进行说明的图。振子1的第一面内振动模式是将X轴及Y轴作为对称轴而使振子1以沿着X轴和Y轴伸缩的方式进行振动的振动模式。在该振动模式中，圆形环状部2及矩形环状部3中的与连结部4A～4D连结的部分成为振动的波腹(腹点)，在X轴方向和Y轴方向上以反相位进行振动。具体而言，如以下这样进行振动。在振子1沿着X轴收缩且沿着Y轴伸长时，圆形环状部2沿着X轴收缩且沿着Y轴伸长而成为椭圆形状，矩形环状部3以梁部3A和梁部3C向中心方向挠曲且梁部3B和梁部3D向外方向挠曲的方式进行变形，从而重物部7A与重物部7C接近，且重物部7B与重物部7D分离。在振子1沿着X轴伸长且沿着Y轴收缩时，圆形环状部2沿着X轴伸长且沿着Y轴收缩而成为椭圆形状，矩形环状部3以梁部3A和梁部3C向外方向挠曲且梁部3B和梁部3D向中心方向挠曲的方式进行变形，从而重物部7A与重物部7C分离，且重物部7B与重物部7D接近。并且，角部6A～6D成为振子1的节点。另外，在振子1的第一面内振动模式中，连结部4A～4D、悬臂梁部5A～5D及重物部7A～7D以沿着X轴或Y轴往复的方式进行振动。

图3(B)是对振子1的第二面内振动模式进行说明的图。振子1的第二面内振动模式是以从X轴倾斜了±45°的方向为对称轴，且以X轴及Y轴为反对称轴，使振子1以沿着从X轴倾斜了±45°的方向伸缩的方式进行振动的振动模式。在该振动模式中，圆形环状部2中与从X轴倾斜了±45°的方向的轴交叉的部分成为振动的波腹(腹点)。具体而言，如以下这样进行振动。在圆形环状部2沿着从X轴倾斜了+45°的方向伸长且沿着从X轴倾斜了-45°的方向收缩而成为椭圆形状时，重物部7A与重物部7B接近，且重物部7C与重物部7D接近。在圆形环状部2沿着从X轴倾斜了-45°的方向伸长且沿着从X轴倾斜了+45°的方向收缩而成为椭圆形状时，重物部7A与重物部7D接近，且重物部7B与重物部7C接近。于是，梁部3A～3D的中心部或角部6A～6D成为振子1的节点。另外，在振子1的第二面内振动模式中，悬臂梁部5A～5D和重物部7A～7D以对置的部分彼此呈反对称地挠曲的方式沿着X轴或Y轴振动。

重物部7A～7D各自的第一面内振动模式下的振动方向与第二面内振动模式下的振动方向错开90°。因此，通过使第一面内振动模式与第二面内振动模式的共振频率大致一致，从而能够将上述的振动模式作为振动陀螺仪中的驱动振动模式和检测振动模式来利用。

另外，在上述的振动模式中，矩形环状部3的角部6A～6D成为在第一面内振动模式和第二面内振动模式中共用的节点。因此，只要通过作为节点的角部6A～6D来支承振子1，就能够防止经由支承振子的部位的振动的泄漏或来自外部的不需要的振动的传播。

接着，对使用了本发明的第一实施方式的振子1的振动陀螺仪11的结构例进行说明。图4(A)是振动陀螺仪11的俯视图。图4(B)是图4(A)中B-B’所示的位置处的振动陀螺仪11的局部放大剖视图。需要说明的是，在此，为了进行电极结构的说明，将振子1的各部分尺寸变更而图示。

振动陀螺仪11具备基板17、浮动电极12、压电体膜13、接地电极14A、14B、驱动电极15A～15D、检测电极16A～16D。

浮动电极12设置在基板17的上表面。压电体膜13是由氮化铝、锆钛酸铅、铌酸钾钠、氧化锌等中的任一种压电材料构成的薄膜，以覆盖浮动电极12和基板17的方式设置。接地电极14A、14B、驱动电极15A～15D及检测电极16A～16D设置在压电体膜13的上表面。基板17由硅基板构成。

接地电极14A以从在角部6B设置的外部连接用的焊盘分开成两支而呈线路状延伸的方式设置在梁部3B和梁部3C上，并设置成经由连结部4B、4C及悬臂梁部5B、5C而延伸到重物部7B、7C的前端。另外，接地电极14A以从圆形环状部2与悬臂梁部5B、5C的连结位置再次分成两支而向部分环状区域2A、2B延伸的方式设置。接地电极14B以从在角部6D设置的外部连接用的焊盘分成两支而呈线路状地延伸的方式设置在梁部3D和梁部3A上，并设置成经由连结部4D、4A及悬臂梁部5D、5A而延伸到重物部7D、7A的前端。另外，接地电极14B以从圆形环状部2与悬臂梁部5D、5A的连结位置再次分为两支而向部分环状区域2C、2D延伸的方式设置。

驱动电极15A以从在角部6A的旁边设置的外部连接用的焊盘呈线路状延伸的方式设置在梁部3A上，并设置成经由连结部4A而向部分环状区域2A延伸。驱动电极15B以从在角部6B的旁边设置的外部连接用的焊盘呈线路状延伸的方式设置在梁部3C上，并设置成经由连结部4C而向部分环状区域2B延伸。驱动电极15C以从在角部6C的旁边设置的外部连接用的焊盘呈线路状延伸的方式设置在梁部3C上，并设置成经由连结部4C而向部分环状区域2C延伸。驱动电极15D以从在角部6D的旁边设置的外部连接用的焊盘呈线路状延伸的方式设置在梁部3A上，并设置成经由连结部4A而向部分环状区域2D延伸。

检测电极16A以从在角部6A设置的外部连接用的焊盘呈线路状延伸的方式设置在梁部3A上，并设置成经由连结部4A及悬臂梁部5A而延伸到重物部7A的前端。检测电极16B以从在角部6B的旁边设置的外部连接用的焊盘呈线路状延伸的方式设置在梁部3B上，并设置成经由连结部4B及悬臂梁部5B而延伸到重物部7B的前端。检测电极16C以从在角部6C设置的外部连接用的焊盘呈线路状延伸的方式设置在梁部3C上，并设置成经由连结部4C及悬臂梁部5C而延伸到重物部7C的前端。检测电极16D以从在角部6D的旁边设置的外部连接用的焊盘呈线路状延伸的方式设置在梁部3D上，并设置成经由连结部4D及悬臂梁部5D而延伸到重物部7D的前端。

驱动电极15A～15D与浮动电极12、压电体膜13、接地电极14A、14B一起构成作为驱动部而发挥功能的电气机械转换元件。检测电极16A～16D与浮动电极12、压电体膜13、接地电极14A、14B一起构成作为检测部而发挥功能的电气机械转换元件。

驱动电极15A～15D在部分环状区域2A～2D中以沿着Y轴的方式设置，因此当对驱动电极15A～15D施加交变电压时，振子1以图3(A)所示的第一面内振动模式进行振动。即，振动陀螺仪11将振子1的第一面内振动模式作为驱动振动模式使用。

在振动陀螺仪11中，在振子1以驱动振动模式进行振动的状态下，当在振子1上施加有绕作为旋转轴的Z轴的角速度时，在相对于旋转轴及振子1的驱动振动模式下的振动方向正交的方向上施加有柯氏力。通过该柯氏力，振子1以图3(B)所示的第二面内振动模式进行振动。即，振动陀螺仪11将振子1的第二面内振动模式作为检测振动模式使用。检测振动模式的振动成为与施加在振子1上的角速度的大小、即通过角速度而产生的柯氏力的大小对应的振幅。于是，悬臂梁部5A和悬臂梁部5C以及悬臂梁部5B和悬臂梁部5D分别向相反方向挠曲，在检测电极16A和检测电极16C以及在检测电极16B和检测电极16D上分别以反相位产生检测电压。当对将检测电极16A、16C的检测电压加在一起后的电压与将检测电极16B、16D的检测电压加在一起后的电压进行差动放大时，反相位的检测电压被相加。因此，能够以得到与检测振动模式产生的振动的振幅对应的输出的方式构成检测电路。

另外，在振动陀螺仪11中，在振子1以驱动振动模式进行振动的状态下，当在振动面内的规定方向上施加有加速度时，沿着该加速度方向而施加有惯性力。于是，悬臂梁部5A和悬臂梁部5C以及悬臂梁部5B和悬臂梁部5D分别向同方向挠曲，在检测电极16A和检测电极16C以及在检测电极16B和检测电极16D上分别以同相位产生检测电压。当对将检测电极16A、16C的检测电压加在一起后的电压与将检测电极16B、16D的检测电压加在一起后的电压进行差动放大时，同相位的检测电压相互抵消。因此，能够以不检测该加速度产生的输出的方式构成检测电路。

如以上那样构成本实施方式的振动陀螺仪11。振动陀螺仪11在驱动振动模式和检测振动模式中的任一种振动模式下，角部6A～6D都成为节点，因此通过在作为节点的角部6A～6D对振子1进行支承，由此能够防止振子1的经由支承部的振动的泄漏或来自外部的不需要的振动的传播，从而能够抑制检测电压的漂移而提高角速度的检测灵敏度。

另外，振子1为由硅基板一体形成的结构，且由压电体膜13、电极12、14A、14B、15A～15D、16A～16D构成电气机械转换元件，由此能够使用振子的半导体微细加工工艺和电极及压电体膜的薄膜微细加工工艺来制造振动陀螺仪11。因此，能够使形状精度变得极其高。需要说明的是，通过在压电体膜13与基板17之间设置浮动电极12，能够使施加在压电体膜13上的电场变得垂直，能够使压电体膜13的变形增大。另外，浮动电极12不需要在振子1上设置通孔等来配线，能够使振子1以理想的振动模式进行振动。

《第二实施方式》

接着，对本发明的第二实施方式的振动陀螺仪21进行说明。

图5是振动陀螺仪21的局部放大剖视图。振动陀螺仪21为具有与第一实施方式的振动陀螺仪11不同的电极结构的结构。

振动陀螺仪21具备接地电极22、压电体膜23、第一驱动电极25A、第二驱动电极25B及基板27。接地电极22配置在压电体膜23与基板27之间。接地电极22是将第一实施方式的浮动电极12与地线连接的电极。第一驱动电极25A和第二驱动电极25B以经由压电体膜23而与接地电极22对置的方式设置。在这样的电极结构中，通过在第一驱动电极25A和第二驱动电极25B上施加反相位的驱动电压，即使为与第一实施方式所示的电极结构相同的驱动电压，也能够使施加在压电体膜23上的电场强度成为2倍，能够进一步增大振子1的振动振幅。

《第三实施方式》

接着，对本发明的第三实施方式的振动陀螺仪31进行说明。图6(A)是振动陀螺仪31的俯视图。图6(B)是图6(A)中B-B’所示的位置处的振动陀螺仪31的剖视图。

振动陀螺仪31在振子1的外侧具备对第一实施方式所示的振子1的角部6A～6D进行支承的支承框32。支承框32为支承部。支承框32具备上侧框部33A、SiO₂膜33B、下侧框部33C。上侧框部33A与振子1一体地设置。SiO₂膜33B设置在上侧框部33A的底面。下侧框部33C由矩形框状的硅基板构成，设置在SiO₂膜33B的底面。另外，振动陀螺仪31具备接地电极34A～34D、驱动电极35A、35B、检测电极36A～36D。取代第一实施方式所示的接地电极14A而设置接地电极34B、34C。取代第一实施方式所示的接地电极14B而设置接地电极34A、34D。取代第一实施方式所示的驱动电极15A、15D而设置驱动电极35A。取代第一实施方式所示的驱动电极15B、15C而设置驱动电极35B。取代第一实施方式所示的检测电极16A～16D而设置检测电极36A～36D。接地电极34A～34D、驱动电极35A、35B、检测电极36A～36D的外部连接用焊盘设置在支承框32上。

在这样的结构的情况下，通过将接地电极34A～34D、驱动电极35A、35B及检测电极36A～36D的外部连接用焊盘设置在支承框32上，使通过线键合等的配线变得容易。并且，通过将外部连接用焊盘设置在不振动的支承框32上，由此能够防止键合线阻碍振子1的振动或经由键合线的振动的泄漏。并且，能够利用SOI(Silicon On Insulator)基板来制造振动陀螺仪31。SOI基板是在SiO₂膜的两面设有硅的单晶结构的基板。

在振动陀螺仪31中利用SOI基板的情况下，只要从SOI基板的顶面侧进行以SiO₂膜为蚀刻·停止层的蚀刻来形成振子1和上侧框部33A，且从SOI基板的底面侧以SiO₂膜作为蚀刻·停止层进行蚀刻来形成下侧框部33C即可。通过这样利用SOI基板来制造振动陀螺仪31，能够实现构件供给的稳定性和高品质化、制造成本的低廉化等。

图6(C)是本实施方式的变形例的振动陀螺仪41的局部放大剖视图。振动陀螺仪41具备支承框42。支承框42具备上侧框部43A、SiO₂膜43B、下侧框部43C。上侧框部43A与振子1一体地设置。SiO₂膜43B设置在上侧框部43A的底面。下方框部43C由矩形形状的硅基板构成，设置在SiO₂膜43B的底面。

在这样的结构的情况下，也能够利用SOI基板来制造振动陀螺仪41。具体而言，只要从SOI基板的顶面侧进行以SiO₂膜为蚀刻·停止层的蚀刻来形成振子1和上侧框部43A，并从该蚀刻产生的开口部对SiO₂膜进行蚀刻，由此来图案形成SiO₂膜43B即可。这种情况下利用SOI基板来制造振动陀螺仪41，也能够实现构件供给的稳定性和高品质化、制造成本的低廉化等。

《第四实施方式》

接着，对本发明的第四实施方式的振动陀螺仪51进行说明。图7(A)是振动陀螺仪51的俯视图。图7(B)是图7(A)中B-B’所示的位置处的振动陀螺仪51的局部放大剖视图。

振动陀螺仪5在第一实施方式所示的开口部8A～8D(符号未图示)的内侧具备对振子1的角部6A～6D进行支承的支承柱52A～52D。支承柱52A～52D为支承部。支承柱52A～52D具备上侧柱部53A、SiO₂膜53B及下侧柱部53C。上侧柱部53A与振子1一体地设置。SiO₂膜53B设置在上侧柱部53A的底面。下侧柱部53C由硅基板构成，设置在SiO₂膜53B的底面。另外，振动陀螺仪51具备接地电极54A、54B、驱动电极55A～55D及检测电极56A～56D。取代第一实施方式所示的接地电极14A、14B而设置接地电极54A、54B。取代第一实施方式所示的驱动电极15A～15D而设置驱动电极55A～55D。取代第一实施方式所示的检测电极16A～16D而设置检测电极56A～56D。除了上述的点以外，振动陀螺仪51具有与第一实施方式所示的振动陀螺仪11同样的结构。接地电极54A、54B、驱动电极55A～55D、检测电极56A～56D的外部连接用焊盘设置在支承柱52A～52D上。

在这样的结构的情况下，将对振子1的角部6A～6D进行支承的支承柱52A～52D设置在位于矩形环状部3与圆形环状部2之间的开口部8A～8D(符号未图示)的内侧，因此能够将振动陀螺仪51构成为极其小型。另外，通过在支承柱52A～52D上设置接地电极54A、54B、驱动电极55A～55D、检测电极56A～56D的外部连接用焊盘，从而通过线键合等的配线变得容易。并且，通过将外部连接用焊盘设置在不振动的支承柱52A～52D上，由此能够防止键合线阻碍振子1的振动或经由键合线的振动的泄漏。并且，能够利用SOI(Silicon On Insulator)基板来制造振动陀螺仪51。具体而言，只要从SOI基板的顶面侧进行以SiO₂膜为蚀刻·停止层的蚀刻来形成振子1和上侧柱部53A，并从SOI基板的底面侧以SiO₂膜作为蚀刻·停止层进行蚀刻来形成下侧柱部53C即可。通过这样利用SOI基板来制造振动陀螺仪51，能够实现构件供给的稳定性和高品质化、制造成本的低廉化等。

图7(C)是本实施方式的变形例的振动陀螺仪61的局部放大剖视图。振动陀螺仪61具备支承柱62A～62D。支承柱62A～62D具备上侧柱部63A、SiO₂膜63B及下侧部63C。上侧柱部63A与振子1一体地设置。SiO₂膜63B设置在上侧柱部63A的底面。下侧部63C由硅基板构成，设置在SiO₂膜63B的底面。

在这样的结构的情况下，也能够利用SOI基板来制造振动陀螺仪61。具体而言，只要从SOI基板的顶面侧进行以SiO₂膜为蚀刻·停止层的蚀刻来形成振子1和上侧柱部63A，并从该蚀刻形成的开口部对SiO₂膜进行蚀刻，由此来图案形成SiO2膜63B即可。这种情况下利用SOI基板来制造振动陀螺仪61，也能够实现构件供给的稳定性和高品质化、制造成本的低廉化等。

《第五实施方式》

接着，对本发明的第五实施方式的振动陀螺仪71的结构进行说明。图8是振动陀螺仪71的俯视图。

振动陀螺仪71具备悬臂梁部75A～75D和重物部77A～77D。取代第一实施方式所示的悬臂梁部5A～5D而设置悬臂梁部75A～75D。取代第一实施方式所示的重物部7A～7D而设置重物部77A～77D。在悬臂梁部75A～75D与重物部77A～77D的连结部分上沿着悬臂梁部75A～75D设置狭缝。由此，使悬臂梁部75A～75D变长。由此，振子1的第二面内振动模式的共振频率变得更低。若为这样的结构，则通过调整在悬臂梁部75A～75D与重物部77A～77D的连结部分上设置的狭缝的长度，能够调整振子1的第二面内振动模式的共振频率，并能够调整第一面内振动模式的共振频率与第二面内振动模式的共振频率的频率差。

虽然能够如以上的各实施方式所示那样实施本发明，但本发明的范围不局限于实施方式，而是包括权利要求书及等同的范围内的任意变更。

例如，驱动部或检测部不局限于利用了压电体膜的电气机械转换元件，也可以构成为静电电容等利用了其他原理的元件。另外，在此，将振子和电气机械转换元件形成为分别独立的结构，但也可以将两者一体地构成。各部分的原料或制造方法、形状不局限于上述的原料或制造方法、形状，可以使圆形环状部或矩形环状部为多边形的环状，或者将驱动部和检测部配置在振子的不同的主面上。

符号说明：

1…振子

2…圆形环状部

2A～2D…部分环状区域

3…矩形环状部

3A～3D…梁部

4A～4D…连结部

5A～5D、75A～75D…悬臂梁部

6A～6D…角部

7A～7D、77A～77D…重物部

8A～8D、9A～9D、10A、10B…开口部

11、21、31、41、51、61、71…振动陀螺仪

12…浮动电极

13…压电体膜

14A、14B…接地电极

15A～15D…驱动电极

16A～16D…检测电极

17…基板

22…接地电极

23…压电体膜

25A…第一驱动电极

25B…第二驱动电极

27…基板

32、42…支承框

33A、43A…上侧框部

33B、43B、53B、63B…SiO₂膜

33C、43C…下侧框部

34A～34D…接地电极

35A、35B…驱动电极

36A～36D…检测电极

52A～52D、62A～62D…支承柱

53A、63A…上侧柱部

53C…下侧柱部

54A、54B…接地电极

55A～55D…驱动电极

56A～56D…检测电极

63C…下侧部

Claims

1.一种振子，其具备：

第一环状部；

第二环状部，其配置在所述第一环状部的外侧；以及

连结部，其将所述第一环状部和所述第二环状部连结，其中，

所述第二环状部通过连结直线状的梁部而构成，

所述连结部将所述第一环状部和所述梁部的中心部连结。

2.根据权利要求1所述的振子，其中，

所述第一环状部的平面形状为圆环状，

所述第二环状部的平面形状为矩形环状。

3.根据权利要求1或2所述的振子，其中，

所述振子具备悬臂梁部，该悬臂梁部以从所述第一环状部的与所述连结部连结的连结位置向所述第一环状部的径向内侧延伸的方式设置。

4.根据权利要求3所述的振子，其中，

所述振子具备与所述悬臂梁部的端部连接的重物部。

5.一种振动陀螺仪，其具备：

权利要求1～4中任一项所述的振子；

驱动部，其以使所述振子以第一面内振动模式进行振动的方式驱动所述振子；以及

检测部，其对通过柯氏力而在以所述第一面内振动模式进行振动的所述振子上产生的所述振子的第二面内振动模式的振动进行检测，其中，该柯氏力通过绕着与所述第一环状部的主面正交的旋转轴的角速度而施加在所述振子上。

6.根据权利要求5所述的振动陀螺仪，其中，

所述第二环状部具有多个角部，

并具备在所述角部支承所述振子的支承部。

7.根据权利要求5或6所述的振动陀螺仪，其中，

所述振子由硅基板构成，

所述驱动部及所述检测部具备压电体膜和接地电极、以及驱动电极或检测电极。

8.根据权利要求7所述的振动陀螺仪，其中，

所述压电体膜、所述接地电极、所述驱动电极、所述检测电极仅设置在所述振子的一个面上。

9.根据权利要求8所述的振动陀螺仪，其中，

所述驱动部及所述检测部具备浮动电极，

所述驱动电极或所述检测电极以经由所述压电体膜而与所述浮动电极对置的方式设置。

10.根据权利要求8所述的振动陀螺仪，其中，

所述驱动电极具有：以经由所述压电体膜而与所述接地电极对置的方式设置的第一驱动电极；经由所述压电体膜与所述接地电极对置，且与所述第一驱动电极相邻设置的第二驱动电极。