JP2006208261A - 慣性センサ素子 - Google Patents

Abstract

【課題】慣性センサ素子として用いる音叉型屈曲水晶振動素子は、小型化すると等価直列抵抗Ｒ１が大きく、且つＱ値が小さくなり、高い感度が得られない等の課題が残されていた。又、このような課題を解決するために従来より行われている振動腕部の中央部に一つの貫通穴を設けた構造の素子おいても、励振用振動腕全体の励振振動形態が不良となる恐れがある。
【解決手段】慣性センサ素子において、振動腕部のうち励振用振動腕部に、この励振用振動腕部の長さ方向に開口部長径を配する形態の貫通穴が、励振用振動腕部の長さ方向に沿って複数個配列し形成されている慣性センサ素子。
【選択図】 図１

Description

本発明は、航空機、船舶、自動車などの姿勢制御や位置検出、カメラの手振れ補正などに用いる慣性センサに関するものである。

慣性センサには様々な種類があるが、組み込むために薄く小型にし、かつ軽量にするという要求を満たすものとして、振動型の角速度センサがある。従来よりある振動型の慣性センサは、四角柱を振動させて回転に伴って働くコリオリの力を検出するものである。このような従来の慣性センサに使用されている慣性センサ素子としては、図７に示すように、Ｈ型振動素子を用いたものがある（後記特許文献１を参照）。

図７は、従来の慣性センサに用いる圧電振動センサ素子として、Ｈ型センサ素子４００の構成例を示す斜視図であり、図８において、（ａ）は、図７に記載の慣性センサ素子４００を同図記載の仮想切断線Ｋ−Ｋ′で切断した場合の断面図を用いて振動腕部に形成した各電極の電気的接続状態を図示した構成図であり、（ｂ）は、図７に記載の慣性センサ素子４００を同図記載の切断線Ｌ−Ｌ′で切断した場合の断面図を用いて振動腕部の各電極の電気的接続状態を図示した構成図である。図７に示す慣性センサ素子４００は、水晶からなり、基部４０１より一方に延在して配設された２つの振動腕部４０２，４０３と、基部４０１より他方に延在して配設された２つの振動腕部４０４，４０５とを形成されている。各振動腕部は、角柱状に形成されている。慣性センサ素子４００は、固定部４０６で固定（支持）される。

慣性センサ素子４００は、水晶結晶体の電気軸、機械軸、光軸に対して所定角度（０〜１５°）回転したアングルでカットし研磨加工した水晶板から形成すればよい。図中Ｘは電気軸より所定角度回転した軸であり、Ｙは機械軸より所定角度回転した軸であり、Ｚは光軸より所定角度回転した軸である。

図８（ａ）に図示したように、振動腕部４０２には貫通穴４０７が形成されており、貫通穴４０７の内部の長さ方向側面には電極４１１，４１２が配置され、これらは同じ電気的極性となるように配置されている。また、振動腕部４０２の外側面には同じ電気的極性の電極４１３，４１４が配置されている。ここで、電極４１１，４１２と振動腕４０２の構造体を挟んで対向している電極４１３，４１４は、各々異なる電気的極性となるように構成されている。同様に振動腕４０３には貫通穴４０８が供えられており、貫通穴４０８内部の長さ方向側面には電極４１５，４１６が配置され、これらは同じ電気的極性となるように配置されている。また、振動腕４０３の外側面には同じ電気的極性となる電極４１７，４１８が配置されている。ここで、電極４１５，４１６と振動腕部４０３の構造体を挟んで対向している電極４１７，４１８は互いに異なる電気的極性となるように構成されている。電極４１１，４１２，４１７，４１８とは同じ電気的極性となるように配置されている。また、電極４１３，４１４，４１５，４１６とは同じ電気的極性となるように配置されている。これらの電極４１１，４１２，４１３，４１４，４１５，４１６，４１７，４１８は振動子励振電極として配置され、電極端子Ｅ４１，Ｅ４２を構成する。

図８（ｂ）に図示したように、振動腕部４０４には貫通穴４０９が備えられており、貫通穴４０９内部の長さ方向の二つの側面のうち一方の側面に電極４１９，４２０が同一側面内に備えられており、互いに異なる電気的極性となるように構成されている。他方の側面には電極４２１，４２２が互いに異なる電気的極性となるように構成されている。電極４１９，４２１は貫通穴内の空間を介して対向しており、互いに異なる電気的極性であり、電極４２０，４２２も貫通穴内の空間を介して対向しており、互いに異なる電気的極性となるように構成されている。振動腕部４０４の外側面には電極４２３，４２４，４２５，４２６が振動腕部４０４の構造体を挟んで対向している貫通穴内の各電極と異なる電気的極性となるように構成されている。

同様に振動腕部４０５には貫通穴４１０が備えられており、電極４２７，４２８，４２９，４３０，が貫通穴内部の長さ方向側面に形成されており、振動腕部４０５の外側面には電極４３１，４３２，４３３及び４３４が形成されており、同一面内で互いに隣り合う電極間及び振動腕部４０５の構造体を挟んで対向している電極間では異なる電気的極性となるように構成されている。また、電極４１９，４２２，４２４，４２５，４２８，４２９，４３１及び４３４は同じ電気的極性であり、電極４２０，４２１，４２３，４２６，４２７，４３０，４３２及び４３３は同じ電気的極性になるように構成されている。これらの電極４１９，４２０，４２１，４２２，４２３，４２４，４２５，４２６，４２７，４２８，４２９，４３０，４３１，４３２，４３３及び４３４は、角速度検出電極として配置され、電極端子Ｅ４３，Ｅ４４を構成する。

励振電極端子Ｅ４１−Ｅ４２間に交流電圧を印加すると、図８（ａ）に実線と点線の矢印で示したＸ軸方向に電界Ｅｘ４１が交互に働き、振動腕部４０２及び４０３はＸ−Ｙ平面内で屈曲振動をする。慣性センサ素子４００を励振させているとき、Ｙ軸廻りに角速度Ωを加えると、Ｘ−Ｙ平面内に垂直となる方向（Ｚ軸方向）に角速度Ωに応じたコリオリの力が発生しＺ軸方向成分を含んだ屈曲振動を引き起こす。振動腕部４０４，４０５には図８（ｂ）に実線と点線の矢印で示した電界Ｅｘ４２が生じる。このときに基部４０１に発生するＺ軸方向に応じた電荷のみを、電極４１１，４１２，４１３，４１４に誘電すれば、角速度検出端子Ｅ４３，Ｅ４４より角速度の大きさと向きを検出することが可能となる。

前述のような角速度センサ素子を含む慣性センサ素子については、以下のような文献が開示されている。
特開２００４−３０１７３４号公報

尚、出願人は、前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には本発明に関連する先行技術文献を本件出願時までに発見するに到らなかった。

慣性センサ素子として用いる音叉型屈曲水晶振動素子は、小型化すると等価直列抵抗Ｒ１が大きく、且つ、Ｑ値が小さくなり高い感度が得られない等の課題が残されていた。このようなことから、超小型で等価直列抵抗Ｒ１が小さく、Ｑ値が高く、及び大きい角速度検出感度を有する慣性センサ素子が所望されていた。振動腕部の中央部に一つの貫通穴を設けた従来の構造の素子おいて、一つの貫通穴を長くして形成すると励振用振動腕を、屈曲振動させる際に振動の節ができてしまい、電荷を打ち消し合ってしまうため、励振用振動腕部の長さ方向に電極を大きく設けることができず、且つ励振用振動腕全体の励振振動形態が不良となる恐れがある。

上記課題を解決するために、本発明の慣性センサ素子では、基部と、この基部から平行に延びる複数の振動腕部とを備え、この振動腕部に振動腕部の長さ方向に開口部長径を配する形態の貫通穴が形成された慣性センサ素子において、
この振動腕のうち励振用振動腕に、この励振用振動腕の長さ方向に開口部長径を配する形態の貫通穴が、該励振用振動腕の長さ方向に沿って複数個配列形成されていることを特徴とする。

又、前記記載の複数個の貫通穴において、各励振用振動腕おいて最も基部に近い貫通穴の開口部長径が、同じ励振用振動腕内の他の貫通穴の開口部長径に比べ長いことをも特徴とする。

更に、上記記載の励振用振動腕に複数個の貫通穴において、この貫通穴内部の長さ方向側面に、同じ電気的極性の電極がそれぞれ形成されてあることをも特徴とする。

本発明の慣性センサ素子では、屈曲振動モードで振動する慣性センサ素子で、励振用振動腕部の幅方向中央に励振用振動腕部の長さ方向に並ぶ複数個の貫通穴を設け、当該貫通穴内部の長さ方向側面に同じ電気的極性となる電極を配置し、振動腕外側面には貫通穴内部側面の電極とは異なる電気的極性の電極を形成したことで、小型で等価直列抵抗Ｒ１が小さく、Ｑ値が高く、更に大きい角速度検出感度を得られる作用を成す。

又、各励振用振動腕おいて最も基部に近い貫通穴の開口部長径が、同じ励振用振動腕内の他の貫通穴の開口部長径に比べ長くなるように形成したことにより、励振用振動腕部を屈曲振動させた際に振動の節が生じることなく励振用振動腕全体の励振振動形態が良好になる。このような作用により、本発明では非常に慣性感度が優れた慣性センサ素子を提供できる効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。尚、各図においては、説明を明りょうにするため構造体の一部を図示していない。又、構造体の寸法も一部誇張して図示している。

図１は、本発明の実施の一形態におけるＨ型慣性センサ素子１００の構成例を示す斜視図であり、図２において、（ａ）は、図１に記載の慣性センサ素子１００を同図記載の仮想切断線Ａ−Ａ′で切断した場合の断面図を用いて振動腕部に形成した各電極の電気的接続状態を図示した構成図であり、（ｂ）は、図１に記載の慣性センサ素子１００を同図記載の切断線Ｂ−Ｂ′で切断した場合の断面図を用いて振動腕部の各電極の電気的接続状態を図示した構成図であり、（ｃ）は、図１に記載の慣性センサ素子１００を同図記載の切断線Ｃ−Ｃ′で切断した場合の断面図を用いて振動腕部の各電極の電気的接続状態を図示した構成図である。

図１に示す慣性センサ素子は、水晶からなり、基部１０１より一方に延在して配設された２つの振動腕部１０２及び１０３と、基部１０１より他方に延在して配設された２つの振動腕部１０４及び１０５とを備える慣性センサ素子１００から構成されている。各振動腕部は、角柱状に形成されている。慣性センサ素子１００は、固定部１０６で、慣性センサ素子を搭載するパッケージ等の密閉空間内に固定（支持）される。

慣性センサ素子１００は、水晶結晶体の電気軸、機械軸、光軸に対して所定角度（０〜１５°）で回転したアングルでカットしたのち外形を研磨加工し、光軸から所定角度回転した方向を法線とする厚さ０．１１０ｍｍの水晶板から切り出すことで形成する。図１中の慣性センサ素子１００のＸ軸は、電気軸より所定角度回転した軸であり、Ｙ軸は、機械軸より所定角度回転した軸であり、Ｚ軸は、光軸より所定角度回転した軸である。慣性センサ素子１００は、例えば、厚さ０．１１０ｍｍ程度に形成され、振動腕部１０２及び１０３は幅０．０８０ｍｍ、長さ１．５０ｍｍ程度に形成され、振動腕部１０４及び１０５は幅０．１６０ｍｍ、長さ１．４０ｍｍ程度に形成されている。振動腕部１０２の延在方向の中心軸と振動腕部１０４の延在方向の中心軸は一致し、振動腕部１０３の延在方向の中心軸と振動腕部１０５の中心軸も一致して形成されている。

図１では、振動腕部１０２及び１０３の幅方向中央に、振動腕部根元から長さ方向に穴開口部の長径が各々配された貫通穴１０７，１０８，１０９，１１０，１１１，１１２が、振動腕部１０４，１０５の幅方向中央には、振動腕部根元から長さ方向に穴開口部の長径を配した貫通穴１１３，１１４，が備えられている。センサ素子外形を形成する際に、各貫通穴もウェットエッチング等の方法で形成する。貫通穴１０７，１１０は開口部長径が０．３５０ｍｍ、短径が０．０４０ｍｍ程度で、貫通穴１０８，１０９，１１１，１１２は開口部長径が０．１５０ｍｍ、短径が０．０４０ｍｍ程度に形成されている。

図２（ａ）及び（ｂ）は、図１に記載の仮想切断線Ａ−Ａ′及びＢ−Ｂ′で切断した場合の断面図を用いて振動腕部に形成した各電極の電気的接続状態を図示した構成図を各々示す。振動腕部１０２には貫通穴１０７，１０８及び１０９が形成されており、貫通穴１０７，１０８及び１０９内部の長さ方向の二側面のうち、それぞれ貫通穴の一方の側面には電極１１５が、他方の側面には電極１１６が、同じ電気的極性で形成されている。また、振動腕部１０２の外側面には同じ電気的極性となる電極１１７及び１１８が、各々の貫通穴１０７，１０８及び１０９内に形成した電極１１５又は１１６に振動腕部１０３の構造体を挟んで対向する形態で形成されている。ここで、それぞれの電極１１５及び１１６と対向しているそれぞれの電極１１７，１１８は互いに異なる電気的極性となるように構成されている。

同様に振動腕部１０３には貫通穴１１０，１１１及び１１２が形成されており、貫通穴１１０，１１１及び１１２内部の長さ方向の二側面のうち、それぞれの貫通穴の一方の側面には電極１１９が、他方の側面には電極１２０が、同じ電気的極性で形成されている。また、振動腕部１０３の外側面には同じ電気的極性となる電極１２１及び１２２が、各々の貫通穴１１０，１１１及び１１２内に形成した電極１１９又は１２０と振動腕部１０３の構造体を挟んで対向する形態で形成されている。ここで、電極１１９又は１２０と対向している電極１２１及び１２２は、互いに異なる電気的極性となるように形成されている。電極１１５，１１６，１２１及び１２２は同じ電気的極性になるように形成されている。また、電極１１７，１１８，１１９及び１２０は同じ電気的極性となるように形成されている。これらの電極１１５，１１６，１１７，１１８，１１９，１２０，１２１及び１２２は振動子励振電極として用いられ、電極端子Ｅ１１，Ｅ１２を構成する。

図２（ｃ）は図１に記載の仮想切断線Ｃ−Ｃ′で切断した場合の断面図を用いて振動腕部に形成した各電極の電気的接続状態を図示した構成図を示す。振動腕部１０４には貫通穴１１３が形成されており、貫通穴１１３内部の長さ方向の二側面のうち一方の側面には電極１２３及び１２４が、互いに異なる電気的極性となるように形成されている。他方の側面には電極１２５及び１２６が互いに異なる電気的極性となるように形成されている。電極１２３及び１２５は貫通穴１１３内空間を介して対向しており、互いに異なる電気的極性であり、電極１２４及び１２６も貫通穴１１３内空間を介して対向しており、互いに異なる電気的極性となるように形成されている。振動腕部１０４の外側の二側面のうち、一方の側面には電極１２７及び１２８が、貫通穴１１３内に形成した電極１２３及び１２４に対し振動腕部１０４の構造体を挟んで対向し、且つ対向する電極間で異なる電気的極性となるように形成されており、他方の側面には電極１２９及び１３０が、貫通穴１１３内に形成した電極１２５又は１２６に対し振動腕部１０４の構造体を挟んで対向し、且つ対向する電極間で異なる電気的極性となるように形成されている。

同様に振動腕部１０５には貫通穴１１４が形成されており、貫通穴１１４内部の長さ方向の二側面のうち一方の側面には電極１３１及び１３２が、互いに異なる電気的極性となるように形成されている。他方の側面には電極１３３及び１３４が互いに異なる電気的極性となるように形成されている。電極１３１及び１３３は貫通穴１１４内空間を介して対向しており、互いに異なる電気的極性であり、電極１３２及び１３４も貫通穴１１４内空間を介して対向しており、互いに異なる電気的極性となるように形成されている。振動腕部１０５の外側の二側面のうち、一方の側面には電極１３５及び１３６が、貫通穴１１４内に形成した電極１３１及び１３２に対し振動腕部１０５の構造体を挟んで対向し、且つ対向する電極間で異なる電気的極性となるように形成されており、他方の側面には電極１３７及び１３８が、貫通穴１１４内に形成した電極１３３又は１３４に対し振動腕部１０５の構造体を挟んで対向し、且つ対向する電極間で異なる電気的極性となるように形成されている。これら電極１２３，１２６，１２８，１２９，１３２，１３３，１３５及び１３８は同じ電気的極性であり、電極１２４，１２５，１２７，１３０，１３１，１３４，１３６及び１３７とは同じ電気的極性になるように形成されている。これら電極１２３，１２４，１２５，１２６，１２７，１２８，１２９，１３０，１３１，１３２，１３３，１３４，１３５，１３６，１３７及び１３８は角速度検出電極として用い、電極端子Ｅ１３，Ｅ１４を構成する。

励振電極端子Ｅ１１−Ｅ１２間に交流電圧を印加すると、図２（ａ）及び（ｂ）に図示した実線と点線の矢印で表したように、Ｘ軸方向に電界Ｅｘ１１が交互に働き、振動腕部１０２及び１０３はＸ−Ｙ平面内で屈曲振動をする。上記に示した励振電極構成では、Ｘ軸方向に電界Ｅｘ１１が電気軸方向に平行にかけることが可能であり、根元付近のみでなく先端方向でも振動腕部全範囲に電界を分布させることができるので、効率良く電界をかけることができる。慣性センサ素子１００を励振させているとき、Ｙ軸廻りに角速度Ωを加えると、Ｘ−Ｙ平面内に垂直となる方向（Ｚ軸方向）に角速度Ωに応じたコリオリの力が発生し、Ｚ軸方向成分を含んだ屈曲振動を引き起こす。このとき、振動腕部１０４及び１０５には図２（ｃ）に図示した実線と点線の矢印で表した電界Ｅｘ１２が生じる。この場合、Ｘ軸方向の電界Ｅｘ１２とその和が非常に大きくなり、慣性センサ素子を小型化した場合でも高い角速度検出感度が得られる。

図３は本発明の実施の他の形態におけるＨ型慣性センサ素子２００の構成例を示す斜視図であり、図４において、（ａ）は、図３に記載の慣性センサ素子２００を同図記載の仮想切断線Ｄ−Ｄ′で切断した場合の断面図を用いて振動腕部に形成した各電極の電気的接続状態を図示した構成図であり、（ｂ）は、図３に記載の慣性センサ素子２００を同図記載の切断線Ｅ−Ｅ′で切断した場合の断面図を用いて振動腕部の各電極の電気的接続状態を図示した構成図であり、（ｃ）は、図３に記載の慣性センサ素子２００を同図記載の切断線Ｆ−Ｆ′で切断した場合の断面図を用いて振動腕部の各電極の電気的接続状態を図示した構成図である。図１に示した実施例１の形状の慣性センサ素子１００と角速度検出振動腕部の構造が異なる構成である。

図３に示すように、慣性センサ素子２００は振動腕部２０２，２０３，２０４及び２０５を基部２０１に各々接続した一体構造であり、振動腕部２０２の幅方向中央に、振動腕部２０２の根元から振動腕部２０２の長さ方向に穴開口部の長径を配した貫通穴２０７，２０８及び２０９が形成されている。又、振動腕部２０３の幅方向中央には、振動腕部２０３の根元から振動腕部２０３の長さ方向に穴開口部の長径を配した貫通穴２１０，２１１及び２１２が形成されている。この場合、例えば、振動腕部２０２及び２０３を振動子励振部とし、振動腕部２０４及び２０５を角速度検出部とすればよい。図３に示すような構成においても、図１に示したように振動子励振部、角速度検出部各々に、必要な電極を各々形成するようにすればよい。

例えば、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、振動腕部２０２には貫通穴２０７，２０８及び２０９が形成されており、貫通穴２０７，２０８及び２０９内部の長さ方向の二側面のうち、それぞれ貫通穴の一方の側面には電極２１３が、他方の側面には電極２１４が、同じ電気的極性で形成されている。また、振動腕部２０２の外側面には同じ電気的極性となる電極２１５及び２１６が、各々の貫通穴２０７，２０８及び２０９内に形成した電極２１３又は２１４に振動腕部２０３の構造体を挟んで対向する形態でそれぞれ形成されている。ここで、それぞれの電極２１３及び２１４と、その電極２１３及び２１４にそれぞれ対向している電極２１５及び２１６とは、互いに異なる電気的極性となるように形成されている。又、振動腕部２０３には貫通穴２１０，２１１及び２１２が形成されており、貫通穴２１０，２１１及び２１２内部の長さ方向の二側面のうち、それぞれ貫通穴の一方の側面には電極２２０が、他方の側面には電極２２１が、同じ電気的極性で形成されている。また、振動腕部２０３の外側面には同じ電気的極性となる電極２１９及び２２２が、各々の貫通穴２１０，２１１及び２１２内に形成した電極２２０又は２２１に振動腕部２０３の構造体を挟んで対向する形態でそれぞれ形成されている。ここで、それぞれの電極２２０及び２２１と、その電極２２０及び２２１にそれぞれ対向している電極２１９及び２２２とは、互いに異なる電気的極性となるように形成されている。これら電極２１３，２１４，２１５，２１６，２１９，２２０，２２１及び２２２を振動子励振電極とする。

又、図４（ｃ）に図示したように、振動腕部２０４の長さ方向の二側面のうち一方の側面には電極２２３及び２２４が，他方の側面には電極２２５及び２２６が、それぞれ隣り合う電極及び振動腕部２０４の構造体を挟んで対向する電極において、互いに異なる電気的極性となるように形成されている。又、振動腕部２０５の長さ方向の二側面のうち一方の側面には電極２２７及び２２８が、他方の側面には電極２２９及び２３０が、それぞれ同一側面で隣り合う電極及び振動腕２０５の構造体を挟んで対向する電極において、互いに異なる電気的極性となるように形成されている。電極２２１，２２２，２２３，２２４，２２５，２２６，２２７及び２２８を角速度検出電極とする。

電極端子Ｅ２１−Ｅ２２に交流電圧を印加すると、図４（ａ）及び（ｂ）に図示した実線と点線の矢印で表したＸ軸方向に電界Ｅｘ２１が交互に働き、振動腕部２０２及び２０３はＸ−Ｙ平面内で屈曲振動をする。この時Ｙ軸廻りで角速度Ωを加えると、Ｘ−Ｙ平面内に垂直となる方向（Ｚ軸方向）に角速度Ωに応じたコリオリの力が発生し、Ｚ軸方向成分を含んだ屈曲振動を引き起こす。このとき、振動腕部２０４及び２０５には図４（ｃ）に図示した実線と点線の矢印で表した電界Ｅｘ２２が生じる。この場合においても、慣性センサ素子を小型化した場合でも高い角速度検出感度が得られる。

図５は本発明の実施の他の形態におけるＨ型慣性センサ素子３００の構成例を示す斜視図であり、図６において、（ａ）は、図５に記載の慣性センサ素子３００を同図記載の仮想切断線Ｇ−Ｇ′で切断した場合の断面図を用いて振動腕部に形成した各電極の電気的接続状態を図示した構成図であり、（ｂ）は、図５に記載の慣性センサ素子３００を同図記載の仮想切断線Ｈ−Ｈ′で切断した場合の断面図を用いて振動腕部の各電極の電気的接続状態を図示した構成図であり、（ｃ）は、図５に記載の慣性センサ素子３００を同図記載の仮想切断線Ｊ−Ｊ′で切断した場合の断面図を用いて振動腕部の各電極の電気的接続状態を図示した構成図である。図１に示した実施例１の形状の慣性センサ素子１００とは角速度検出電極構造が異なる構成である。

図５に示すように、慣性センサ素子３００は振動腕部３０２，３０３，３０４及び３０５を基部３０１に各々接続した一体構造であり、振動腕部３０２の幅方向中央には、振動腕部３０２の根元から振動腕部３０２の長さ方向に穴開口部の長径を配した貫通穴３０７，３０８及び３０９が、振動腕部３０３の幅方向中央には、振動腕部３０３の根元から振動腕部３０３の長さ方向に穴開口部の長径を配した貫通穴３１０，３１１及び３１２が、振動腕部３０４の幅方向中央には、振動腕部３０４の根元から振動腕部３０４の長さ方向に穴開口部の長径を配した貫通穴３１３が、振動腕部３０５の幅方向中央には、振動腕部３０５の根元から振動腕部３０５の長さ方向に穴開口部の長径を配した貫通穴３１４がそれぞれ形成されている。この場合、例えば、振動腕部３０２及び３０３を振動子励振部とし、振動腕部３０４及び３０３を角速度検出部とする。図５に示すような構成においても、図１に示したように振動子励振部、角速度検出部各々に、必要な電極をそれぞれ形成する。

例えば、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、貫通穴３０７，３０８及び３０９それぞれの内部の長さ方向の二側面のうち一方の側面に電極３１５が、他方の側面に電極３１６が、同じ電気的極性で形成されており、振動腕部３０２の外側面には、電極３１５又は３１６と振動腕部３０２の構造体を介して対向する形態に、電極３１５及び３１６とは異なる電気的極性の電極３１７及び３１８が形成されている。又、貫通穴３１０，３１１及び３１２それぞれの内部に長さ方向の二側面のうち一方の側面に電極３１９が，他方の側面には電極３２０が、同じ電気的極性で形成されており、振動腕部３０３の外側面には、電極３１９又は３２０と振動腕部３０３の構造体を介して対向する形態に、電極３１９及び３２０とは異なる電気的極性の電極３２１及び３２２が形成されている。電極３１５，３１６，３１７，３１８，３１９，３２０，３２１，３２２を振動子励振電極とする。

又、図６（ｃ）に示すように、振動腕部３０４の貫通穴３１３内部の二側面のうち一方の側面に電極３２３が、他方の側面に電極３２４が、同じ電気的極性で形成されており、振動腕部３０４の外側の二側面にのうち一方の側面に電極３２５及び３２６が，他方の側面に電極３２７及び３２８が、それぞれ隣り合う電極と、振動腕部３０４の構造体及び貫通穴３１３を介して対向する電極で、互いに異なる電気的極性となるように形成されている。振動腕部３０５の貫通穴３１４内部の二側面のうち一方の側面に電極３２９が、他方の側面に電極３３０が、同じ電気的極性で形成されており、振動腕部３０５の外側の二側面にのうち一方の側面に電極３３１及び３３２が，他方の側面に電極３３３及び３３４が、それぞれ隣り合う電極、及び振動腕部３０５の構造体及び貫通穴３１４を介して対向する電極で、互いに異なる電気的極性となるように形成されている。電極３２３，３２４，３２５，３２６，３２７，３２８，３２９，３３０，３３１，３３２，３３３及び３３４を角速度検出電極とする。

電極端子Ｅ３１−Ｅ３２に交流電圧を印加すると、図６（ａ）及び（ｂ）に図示した実線と点線の矢印で表したＸ軸方向に電界Ｅｘ３１が交互に働き、振動腕部３０２及び３０３はＸ−Ｙ平面内で屈曲振動をする。この時Ｙ軸廻りで角速度Ωを加えると、Ｘ−Ｙ平面内に垂直となる方向（Ｚ軸方向）に角速度Ωに応じたコリオリの力が発生しＺ軸方向成分を含んだ屈曲振動を引き起こす。電極３２３，３２４，３２９及び３３０をアナロググランドとすると、振動腕部３０４及び３０５には図６（ｃ）に図示した実線と点線の矢印で表した電界Ｅｘ３２が生じる。この場合においても、Ｘ軸方向の電界Ｅｘ３２とその和が非常に大きくなり、慣性センサ素子を小型化した場合でも高い角速度検出感度が得られる。

尚、上述した各実施例では励振用の振動腕部に形成する貫通穴の数がそれぞれ３つの場合を例示したが、本発明における励振用振動腕部に形成された貫通穴の数は、各実施例開示の数に限定するものではなく、励振用振動腕部の長さや励振用振動腕部の屈曲振動特性などにより最適な複数個に設定するものである。

図１は、本発明の実施の一形態における慣性センサ素子の構成例を示す外観斜視図である。 図２において、（ａ）は、図１に記載の慣性センサ素子を同図記載の仮想切断線Ａ−Ａ′で切断した場合の断面図を用いて振動腕部に形成した各電極の電気的接続状態を図示した構成図であり、（ｂ）は、図１に記載の慣性センサ素子を同図記載の仮想切断線Ｂ−Ｂ′で切断した場合の断面図を用いて振動腕部の各電極の電気的接続状態を図示した構成図であり、（ｃ）は、図１に記載の慣性センサ素子を同図記載の仮想切断線Ｃ−Ｃ′で切断した場合の断面図を用いて振動腕部の各電極の電気的接続状態を図示した構成図である。 図３は、本発明の実施の他の形態における慣性センサ素子の構成例を示す外観斜視図である。 図４において、（ａ）は、図３に記載の慣性センサ素子を同図記載の仮想切断線Ｄ−Ｄ′で切断した場合の断面図を用いて振動腕部に形成した各電極の電気的接続状態を図示した構成図であり、（ｂ）は、図３に記載の慣性センサ素子を同図記載の切断線Ｅ−Ｅ′で切断した場合の断面図を用いて振動腕部の各電極の電気的接続状態を図示した構成図であり、（ｃ）は、図３に記載の慣性センサ素子を同図記載の仮想切断線Ｆ−Ｆ′で切断した場合の断面図を用いて振動腕部の各電極の電気的接続状態を図示した構成図である。 図５は、本発明の実施の他の形態における慣性センサ素子の構成例を示す外観斜視図である。 図６において、（ａ）は、図５に記載の慣性センサ素子を同図記載の仮想切断線Ｇ−Ｇ′で切断した場合の断面図を用いて振動腕部に形成した各電極の電気的接続状態を図示した構成図であり、（ｂ）は、図５に記載の慣性センサ素子を同図記載の切断線Ｈ−Ｈ′で切断した場合の断面図を用いて振動腕部の各電極の電気的接続状態を図示した構成図であり、（ｃ）は、図５に記載の慣性センサ素子を同図記載の仮想切断線Ｊ−Ｊ′で切断した場合の断面図を用いて振動腕部の各電極の電気的接続状態を図示した構成図である。 図７は、従来の慣性センサ素子の構成例を示す外観斜視図である。 図８において、（ａ）は、図７に記載の慣性センサ素子を同図記載の仮想切断線Ｋ−Ｋ′で切断した場合の断面図を用いて振動腕部に形成した各電極の電気的接続状態を図示した構成図であり、（ｂ）は、図７に記載の慣性センサ素子を同図記載の切断線Ｌ−Ｌ′で切断した場合の断面図を用いて振動腕部の各電極の電気的接続状態を図示した構成図である。

符号の説明

１００，２００，３００…慣性センサ素子
１０１，２０１，３０１…基部
１０２，１０３，１０４，１０５，２０２，２０３，２０４，２０５，３０２，３０３，３０４，３０５…振動腕部
１０６，２０６，３０６…固定部
１０７，１０８，１０９，１１０，１１１，１１２，１１３，１１４，２０７，２０８，２０９，２１０，２１１，２１２，３０７，３０８，３０９，３１０，３１１，３１２，３１３，３１４…貫通穴
１１５，１１６，１１７，１１８，１１９，１２０，１２１，１２２，２１３，２１４，２１５，２１６，２１９，２２０，２２１，２２２，３１５，３１６，３１７，３１８，３１９，３２０，３２１，３２２…振動子励振用電極
１２３，１２４，１２５，１２６，１２７，１２８，１２９，１３０，１３１，１３２，１３３，１３４，１３５，１３６，１３７，１３８，２２３，２２４，２２５，２２６，２２７，２２８，２２９，２３０，３２３，３２４，３２５，３２６，３２７，３２８，３２９，３３０，３３１，３３２，３３３，３３４…角速度検出用電極

Claims (3)

1. 基部と、この基部から平行に延びる複数の振動腕部とを備え、該振動腕部に該振動腕部の長さ方向に開口部長径を配する形態の貫通穴が形成された慣性センサ素子において、
   該振動腕部のうち励振用振動腕部に、該励振用振動腕部の長さ方向に開口部長径を配する形態の貫通穴が、該励振用振動腕部の長さ方向に沿って複数個配列し形成されていることを特徴とする慣性センサ素子。
2. 請求項１記載の該励振用振動腕部に形成された複数個の該貫通穴において、各々の該励振用振動腕部で最も該基部に近い該貫通穴の開口部長径が、同じ該励振用振動腕部内の他の貫通穴の開口部長径に比べ長いことを特徴とする請求項１記載の慣性センサ素子。
3. 請求項１及び請求項２に記載の該励振用振動腕部に複数個の該貫通穴において、該貫通穴内部の長さ方向側面に同じ電気的極性の電極がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１及び請求項２に記載の慣性センサ素子。

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