JP2010145315A - 振動ジャイロスコープ - Google Patents

Abstract

【課題】振動ジャイロスコープのＳ／Ｎを高める。
【解決手段】支持部と、錘部と、前記支持部と前記錘部とを連結し前記錘部の運動にともなって変形する可撓部と、第一軸と平行な方向に前記錘部を第一振動数において励振する駆動手段と、前記第一軸と直交し前記可撓部を含む平面と平行な第二軸と平行な方向における前記錘部の変位に相関し前記第一軸及び前記第二軸に直交する第三軸周りの角速度に対応する物理量を検出する検出手段と、が形成されたダイを備え、前記第一振動数は前記第一軸と平行な方向における前記錘部の変位の固有振動数であって、前記第二軸と平行な方向における前記錘部の変位の固有振動数である第二振動数と異なる振動数である、振動ジャイロスコープ。
【選択図】図１

Description

本発明はＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）として構成された振動ジャイロスコープに関する。

従来、角速度を検出するための振動ジャイロスコープとして機能するＭＥＭＳが知られている。特許文献１には、円形のダイヤフラムの中央領域に錘部を結合し、ダイヤフラムに設けた圧電素子によって錘部を周回運動させ、錘部に作用するコリオリ力をダイヤフラムに設けた別の圧電素子によって検出する振動ジャイロスコープが記載されている。特許文献２には、十字形に結合された２つの梁の中央領域に錘部を結合し、一方の梁に設けられた圧電素子によって錘部をその梁が延びる方向に振動させ、他方の梁に設けられた圧電素子によって錘部に作用するコリオリ力を検出する振動ジャイロスコープが記載されている。ある軸周りの角速度を検出するときには、その回転軸に対して直交する方向に錘部を振動させ、回転軸と錘部の振動方向とに直交する方向に作用するコリオリ力を検出する。したがって特許文献１、２に記載されているように、錘部を駆動する１組の圧電素子が並ぶ方向とコリオリ力を検出する１組の圧電素子が並ぶ方向は互いに直交する。
特開２００４−２９４４５０号公報 特許第３３０３３７９号公報

しかし、錘部を駆動する圧電素子の位置ずれなどがあるため、特許文献１に記載されているようにダイヤフラムと平行な任意の方向における固有振動数が等しい振動ジャイロスコープや、特許文献２に記載されているように同一形状を有する２つの梁の固有振動数が等しい振動ジャイロスコープでは、特定の方向に錘部を振動させようとしても、その方向に直交する方向にも錘部が振動してしまう。このように錘部を励振する方向とは異なる方向にも錘部が振動する現象を励振の漏れという。励振の漏れが生ずると、コリオリ力を検出するための圧電素子はコリオリ力による歪みと励振の漏れによる歪みとを重畳して検出することになる。したがって特許文献１、２に記載されている振動ジャイロスコープではＳ／Ｎを高めることが困難である。

本発明は振動ジャイロスコープのＳ／Ｎを高めることを目的の１つとする。

（１）上記目的を達成するための振動ジャイロスコープは、支持部と、錘部と、前記支持部と前記錘部とを連結し前記錘部の運動にともなって変形する可撓部と、第一軸と平行な方向に前記錘部を第一振動数において励振する駆動手段と、前記第一軸と直交し前記可撓部を含む平面と平行な第二軸と平行な方向における前記錘部の変位に相関し前記第一軸及び前記第二軸に直交する第三軸周りの角速度に対応する物理量を検出する検出手段と、が形成されたダイを備え、前記第一振動数は前記第一軸と平行な方向における前記錘部の変位の固有振動数であって、前記第二軸と平行な方向における前記錘部の変位の固有振動数である第二振動数と異なる振動数である。

本発明によると、錘部の変位の固有振動数が第一軸と平行な方向と第一軸に直交する方向とで異なるため、第一軸と平行な方向に錘部を固有振動数において励振しても、第二軸に励振が漏れにくい。したがって本発明によると振動ジャイロスコープのＳ／Ｎを高めることができる。

（２）上記目的を達成するための振動ジャイロスコープにおいて、前記可撓部は前記第一軸と平行な方向と前記第二軸と平行な方向とにそれぞれ前記支持部に掛け渡されそれぞれの中央領域において互いに結合し互いの長さが異なる２つの梁からなり、前記錘部は、２つの前記梁の中央領域に結合し、前記駆動手段は前記第一軸と平行な方向に掛け渡された前記梁に配列される１組の圧電素子であって、前記検出手段は前記第二軸と平行な方向に掛け渡された前記梁に配列される他の１組の圧電素子であってもよい。
本発明によると、可撓部を構成する２つの梁の長さが互いに異なるため、一方の梁が延びる第一軸と平行な方向に錘部を固有振動数において励振しても、他方の梁が延びる第二軸と平行な方向に励振が漏れにくい。

（３）上記目的を達成するための振動ジャイロスコープにおいて、前記可撓部は前記支持部に固定されている端が楕円形であって長軸が前記第一軸と平行であり短軸が前記第二軸と平行であるダイヤフラムであって、前記錘部は前記ダイヤフラムの中心領域に結合し、前記駆動手段は前記ダイヤフラムの長軸および短軸の一方に沿って前記ダイヤフラムに配列される１組の圧電素子であって、前記検出手段は前記ダイヤフラムの長軸及び短軸の他方に沿って前記ダイヤフラムに配列される他の１組の圧電素子であってもよい。
本発明によると、可撓部を構成するダイヤフラムの端が楕円形であるため、ダイヤフラムの長軸と平行な第一軸と平行な方向に錘部を固有振動数において励振したとしても、ダイヤフラムの短軸と平行な第二軸と平行な方向に励振が漏れにくい。

（４）上記目的を達成するための振動ジャイロスコープにおいて、前記可撓部は前記支持部に固定されている端が菱形であって対角線の一方は前記第一軸と平行であり前記対角線の他方は前記第二軸と平行であるダイヤフラムであって、前記錘部は前記ダイヤフラムの中央領域に結合し、前記駆動手段は前記ダイヤフラムの対角線の一方に沿って前記ダイヤフラムに配列される１組の圧電素子であって、前記検出手段は前記ダイヤフラムの対角線の他方に沿って前記ダイヤフラムに配列される他の１組の圧電素子であってもよい。
本発明によると、可撓部を構成するダイヤフラムの端が菱形であるため、ダイヤフラムの対角線の一方と平行な第一軸と平行な方向に錘部を固有振動数において励振したとしても、ダイヤフラムの対角線の他方と平行な第二軸と平行な方向に励振が漏れにくい。

（５）上記目的を達成するための振動ジャイロスコープにおいて、前記可撓部は前記支持部に固定されている端が長方形であって長辺および短辺の一方は前記第一軸と平行であり長辺及び短辺の他方は前記第二軸と平行であるダイヤフラムであって、前記錘部は前記ダイヤフラムの中央領域に結合し、前記駆動手段は前記ダイヤフラムの長辺および短辺の一方と平行に前記ダイヤフラムに配列される１組の圧電素子であって、前記検出手段は前記ダイヤフラムの長辺及び短辺の他方と平行に前記ダイヤフラムに配列される他の１組の圧電素子であってもよい。
本発明によると、可撓部を構成するダイヤフラムの端が長方形であるため、ダイヤフラムの長辺と平行な第一軸と平行な方向に錘部を固有振動数において励振したとしても、ダイヤフラムの短辺と平行な第二軸と平行な方向に励振が漏れにくい。

（６）上記目的を達成するための振動ジャイロスコープにおいて、前記錘部は前記第一軸の方向の長さと前記第二軸の方向の長さとが異なってもよい。
本発明によると、錘部の長さが第一軸の方向と第二軸の方向とで異なるため、第一軸と平行な方向に錘部を固有振動数において励振したとしても、第二軸と平行な方向に励振が漏れにくい。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。尚、各図において対応する構成要素には同一の符号が付され、重複する説明は省略される。
１．第一実施形態
（構成）
本発明の第一実施形態である振動ジャイロスコープを図１、図２および図３に示す。図１Ａ、図１Ｂは振動ジャイロスコープ１のセンサダイ１Ａを示す断面図であってそれぞれ図１Ｃに示すＡＡ線、ＢＢ線の断面図である。図１Ｃはセンサダイ１Ａの上面図である。図２はセンサダイ１Ａの底面図である。図３は振動ジャイロスコープ１を示す断面図である。図１Ａ、図１Ｂおよび図３において、センサダイ１Ａを構成する層の界面は破線で示し、センサダイ１Ａを構成する機械的構成要素の境界は実線で示している。以下の説明で用いる振動ジャイロスコープ１に固定されたｘｙｚ座標軸は図１に示すように定めている。

振動ジャイロスコープ１はｘ軸、ｙ軸およびｚ軸周りの角速度成分を時分割して検出するＭＥＭＳセンサである。振動ジャイロスコープ１は、図３に示すパッケージ１Ｂと、パッケージ１Ｂに収容されたセンサダイ１Ａとを備える。

センサダイ１Ａは、図１Ａに示すように、ベース層１１と、ベース層１１に接するエッチングストッパ層１２と、エッチングストッパ層１２に接する半導体層１３と、半導体層１３に接する第一絶縁層２０と、第一絶縁層２０に接する電極層３１と、電極層３１に接する圧電層３２と、圧電層３２に接する電極層３３と、電極層３１、３３、圧電層３２および第一絶縁層２０に接する第二絶縁層４０と、第二絶縁層４０に接する表面導線層５０とからなる積層構造体である。ベース層１１と半導体層１３はいずれも単結晶シリコン（Ｓｉ）からなる。ベース層１１はガラス等のバルク材料で構成しても良い。ベース層１１の厚さは６２５μｍである。半導体層１３の厚さは１０μｍである。エッチングストッパ層１２および第一絶縁層２０はシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）からなる。エッチングストッパ層１２の厚さは１μｍである。第一絶縁層２０の厚さは０．５μｍである。電極層３１、３３は、白金（Ｐｔ）からなる。電極層３１、３３はイリジウム（Ｉｒ）、酸化イリジウム（ＩｒＯ_２）、金（Ａｕ）等の導電性材料から構成しても良い。電極層３１、３３の厚さは０．１μｍである。圧電層３２はＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる。圧電層３２の厚さは３μｍである。第二絶縁層４０は感光性ポリイミドからなる。第二絶縁層４０はシリコン酸化膜、シリコン窒化膜（Ｓｉ_ｘＮ_ｙ）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等の無機絶縁材料から構成してもよい。第二絶縁層４０の厚さは５μｍである。表面導線層５０はアルミニウム（Ａｌ）からなる。表面導線層５０は、アルミシリコン（ＡｌＳｉ）、ＡｌＳｉＣｕ等の導電性材料から構成しても良い。表面導線層５０の厚さは０．５μｍである。

振動ジャイロスコープ１のセンサダイ１Ａは、枠形の支持部Ｓと、支持部Ｓの内側において十文字形に結合している２つの梁Ｆ_ｘ、Ｆ_ｙと、２つの梁Ｆ_ｘ、Ｆ_ｙが結合している中央領域に結合している錘部Ｍと、２つの梁Ｆ_ｘ、Ｆ_ｙの上にそれぞれに設けられ２つの梁Ｆ_ｘ、Ｆ_ｙを撓ませることによって錘部Ｍを振動させる駆動用圧電素子３０ｃと、２つの梁Ｆ_ｘ、Ｆ_ｙの上にそれぞれに設けられ２つの梁Ｆ_ｘ、Ｆ_ｙの歪みを検出する検出用圧電素子３０ａとを備える。

支持部Ｓは図１Ｃに示すように矩形枠の形態を有する。支持部Ｓはベース層１１、エッチングストッパ層１２、半導体層１３および第一絶縁層２０を含む。支持部Ｓはバルク材料からなる厚いベース層１１を含み、ベース層１１を介してパッケージ１Ｂに固定されるため、振動ジャイロスコープ１に固定された座標系において不動の実質的な剛体として振る舞う。支持部Ｓの底面はパッケージ１Ｂの底面に接着層９２を介して接合される。

可撓部としての２つの梁Ｆ_ｘ、Ｆ_ｙはそれぞれ両端が固定端である梁の形態を有する。梁Ｆ_ｘ、Ｆ_ｙは半導体層１３と第一絶縁層２０とを含む。梁Ｆはバルク材料からなる厚いベース層１１を含まないため、可撓性を有する膜として振る舞う。梁Ｆ_ｘ、Ｆ_ｙのそれぞれの両端は支持部Ｓの内側の４辺に結合している。支持部Ｓは不動の剛体として振る舞うため、振動ジャイロスコープ１に固定された座標系において梁Ｆ_ｘ、Ｆ_ｙの両端は固定端となる。梁Ｆ_ｘ、Ｆ_ｙは支持部Ｓの内側の４辺に掛け渡されている。梁Ｆ_ｘはｘ軸と平行な方向（ｘ方向）に支持部Ｓに掛け渡されている。梁Ｆ_ｙはｙ軸と平行な方向（ｙ方向）に支持部Ｓに掛け渡されている。梁Ｆ_ｘ、Ｆ_ｙはそれぞれの中央領域において互いに結合している。梁Ｆ_ｘ、Ｆ_ｙの中央領域は錘部Ｍに結合している。すなわち梁Ｆ_ｘ、Ｆ_ｙによって構成されている１つの十字形の梁の中央領域が錘部Ｍに結合している。錘部Ｍは梁Ｆ_ｘ、Ｆ_ｙにのみ結合し、図３に示すようにパッケージ１Ｂの底面９０ａから浮いているため、梁Ｆ_ｘ、Ｆ_ｙは振動ジャイロスコープ１に固定された座標系において錘部Ｍの運動にともなって変形する梁として振る舞う。

梁Ｆ_ｘ、Ｆ_ｙの長さ（梁Ｆ_ｘについてはｘ方向の長さＸ_ｆ（図２参照）、梁Ｆ_ｙについてはｙ方向の長さＹ_ｆを長さとする。）は互いに異なる。具体的には梁Ｆ_ｘの長さは梁Ｆ_ｙの長さよりも長い。梁Ｆ_ｘ、Ｆ_ｙの長さを互いに異ならせるのは、錘部Ｍのｘ方向の変位における固有振動数とｙ方向の変位における固有振動数とを異ならせるためである。同一の層構造を有する梁Ｆ_ｘ、Ｆ_ｙの厚さは同一である。また梁Ｆ_ｘ、Ｆ_ｙの幅（梁Ｆ_ｘについてはｙ方向の長さ、梁Ｆ_ｙについてはｘ方向の長さを幅とする。）は同一である。なお、梁Ｆ_ｘ、Ｆ_ｙの厚さまたは幅を互いに異ならせることにより錘部Ｍのｘ方向の変位における固有振動数とｙ方向の変位における固有振動数とを異ならせてもよい。また、梁Ｆ_ｘ、Ｆ_ｙの長さ、厚さおよび幅のすべてについて互いに異ならせてもよい。もちろん、梁Ｆ_ｘ、Ｆ_ｙのパターンの一部又は全部を変えることによって錘部Ｍのｘ方向の変位における固有振動数とｙ方向の変位における固有振動数とを異ならせてもよい。

錘部Ｍの底面は、図２に示すように１つの矩形とその４つの角に結合した４つの矩形とが組み合わさったパターン（ｚ方向から見た形状）を有する。錘部Ｍはベース層１１およびエッチングストッパ層１２を含む。錘部Ｍはバルク材料からなる厚いベース層１１を含むため実質的に剛体として振る舞う。錘部Ｍは梁Ｆにのみ結合し、図２に示すようにパッケージ１Ｂの底面９０ａから浮いているため、振動ジャイロスコープ１に固定された座標系において運動する。

錘部Ｍのｘ方向の長さＸ_ｍはｙ方向の長さＹ_ｍよりも長い。錘部Ｍのｘ方向の長さＸ_ｍとｙ方向の長さＹ_ｍとを異ならせるのは、錘部Ｍのｘ方向の変位における固有振動数とｙ方向の変位における固有振動数とを異ならせるためである。錘部Ｍの形状によって錘部Ｍのｘ方向の変位における固有振動数とｙ方向の変位における固有振動数とを異ならせるには、本質的に、錘部Ｍを構成する質点の位置の分散をｘ方向とｙ方向とで異ならせればよい。ここでいう質点とは錘部Ｍを単位質量を持つ有限数の点の集合とみたときに、それらの点を意味する。したがって、錘部Ｍのｘ方向の長さＸ_ｍとｙ方向の長さＹ_ｍとが等しい場合であっても、錘部Ｍの形状によって錘部Ｍのｘ方向の変位における固有振動数とｙ方向の変位における固有振動数とを異ならせることは可能である。

駆動用圧電素子３０ｃおよび検出用圧電素子３０ａはいずれも電極層３１、３３と圧電層３２とからなる。駆動用圧電素子３０ｃおよび検出用圧電素子３０ａの下部電極を構成する電極層３１は圧電素子３０ａ、３０ｃの下部電極とボンディングパッド５０ａとを接続する内部導線３１ｂも構成している。駆動用圧電素子３０ｃおよび検出用圧電素子３０ａの上部電極を構成する電極層３３は第二絶縁層４０に形成されたコンタクトホール４０ｈを介して表面導線５０ｂに接続している。表面導線５０ｂはボンディングパッド５０ａと電極層３３とを接続している。

梁Ｆ_ｘに配列されている２つの駆動用圧電素子３０ｃはそれぞれが梁Ｆ_ｘと支持部Ｓとの境界をまたぐ位置にあり、かつ梁Ｆ_ｘの幅方向の中央に位置している。また２つの駆動用圧電素子３０ｃは梁Ｆ_ｘが延びるｘ方向に整列している。駆動用圧電素子３０ｃは錘部Ｍをｘ方向およびｚ方向に振動させるための駆動手段である。２つの駆動用圧電素子３０ｃには錘部Ｍをｘ方向に振動させる正弦波信号とｚ方向に振動させる正弦波信号とが時分割して印加される。錘部Ｍをｘ方向に振動させる場合、２つの駆動用圧電素子３０ｃに印加する正弦波信号の位相は半周期ずらす。錘部Ｍをｚ方向に振動させる場合、２つの駆動用圧電素子３０ｃに印加する正弦波信号は同期させる。

梁Ｆ_ｘに配列されている２つの検出用圧電素子３０ａは梁Ｆ_ｘと錘部Ｍとの境界をまたぐ位置にあり、かつ梁Ｆ_ｘの幅方向の中央に位置している。また梁Ｆ_ｘに配列されている２つの検出用圧電素子３０ａはｘ方向において整列している。梁Ｆ_ｘに配列されている２つの検出用圧電素子３０ａはｙ軸周りの角速度に応じた錘部Ｍの運動に伴う梁Ｆ_ｘの歪みを検出するための検出手段である。すなわち梁Ｆ_ｘに配列されている２つの検出用圧電素子３０ａはｙ軸周りの角速度に対応する物理量として梁Ｆ_ｘの歪みを検出する。

梁Ｆ_ｙに配列されている２つの検出用圧電素子３０ａは梁Ｆ_ｙと錘部Ｍとの境界をまたぐ位置にあり、かつ梁Ｆ_ｙの幅方向の中央に位置している。また梁Ｆ_ｙに配列されている２つの検出用圧電素子３０ａはｙ方向において整列している。梁Ｆ_ｙに配列されている２つの検出用圧電素子３０ａはｘ軸周りの角速度およびｚ軸周りの角速度に応じた錘部Ｍの運動に伴う梁Ｆ_ｙの変形を検出するための検出手段である。すなわち梁Ｆ_ｙに配列されている２つの検出用圧電素子３０ａはｘ軸周りの角速度とｚ軸周りの角速度に対応する物理量として梁Ｆ_ｙの歪みを検出する。

実質的に剛体として振る舞う錘部Ｍと可撓性を有する梁Ｆとの境界には、梁Ｆの変形に伴う応力と歪みが集中する。このため、検出用圧電素子３０ａを錘部Ｍと梁Ｆとの境界をまたいで設けることにより、効率よく梁Ｆの変形にともなう歪みを検出することができる。なお、駆動用圧電素子３０ｃを錘部Ｍと梁Ｆとのそれぞれの境界をまたいで設けてもよい。また検出用圧電素子３０ａを支持部Ｓと梁Ｆとのそれぞれの境界をまたいで設けてもよい。いずれにしても、梁Ｆとそれに結合している実質的な剛体との境界（振動端）近傍に駆動用圧電素子３０ｃと検出用圧電素子３０ａとを設けることが望ましい。

図２に示すパッケージ１Ｂは、無蓋箱型のパッケージベース９０とパッケージベース９０の内部空間を閉塞するカバー９４とを備える。パッケージベース９０とカバー９４とは接着層９３を介して接合されている。パッケージベース９０には複数の貫通電極９１が設けられている。ワイヤ９５は一端がセンサダイ１Ａのボンディングパッド５０ａに接合され他端がパッケージ１Ｂの貫通電極９１に接合される。センサダイ１Ａの支持部Ｓの底面はパッケージベース９０の内側の底面９０ａに接着層９２によって接着されている。底面９０ａに形成する凹部の深さや接着層９２の厚さによってセンサダイ１Ａの錘部Ｍとパッケージベース９０の内側の底面９０ａとの間の空隙の高さが設定されている。なお、駆動用圧電素子３０ｃに駆動信号を印加し、検出用圧電素子３０ａから出力される検出信号から３軸の角速度成分に相当する信号を生成するＬＳＩダイをパッケージ１Ｂの内部に収容してもよい。

（作動）
図４から図１７に基づいて振動ジャイロスコープ１の作動について説明する。以下、検出用圧電素子３０ａのうち、図４に示すようにｘ方向に延びる梁Ｆ_ｘに配置されているものを角速度のｙ軸成分を検出するために用いるものとして圧電素子Ｓ_ｙ１、Ｓ_ｙ２と表し、ｙ方向に延びる梁Ｆ_ｙに配置されているものを角速度のｘ軸成分およびｚ軸成分を検出するために用いるものとして圧電素子Ｓ_ｘｚ１、Ｓ_ｘｚ２と表す。また駆動用圧電素子３０ｃを圧電素子Ｄ_１、Ｄ_２と表す。なお、図４はセンサダイ１Ａの上面視を簡略化して示した図である。

角速度のｚ軸周りの成分を検出するとき、圧電素子Ｄ_１、Ｄ_２には図５に示すように互いに位相が半周期ずれた正弦波信号が印加される。すると圧電素子Ｄ_１、Ｄ_２は一方が縮むときに他方が延びるため、錘部Ｍの重心は図６に示すようにｘ方向に振動する。錘部Ｍのｘ方向の変位の固有振動数は梁Ｆ_ｘ、Ｆ_ｙおよび錘部Ｍの形態によって決まる。錘部Ｍのｘ方向の変位の固有振動数において錘部Ｍを励振することにより錘部Ｍの振幅は大きくなる。そこで錘部Ｍをｘ方向に励振するときに圧電素子Ｄ_１、Ｄ_２に印加する正弦波信号の振動数である第一振動数は錘部Ｍのｘ方向の変位の固有振動数と等しく設定する。

圧電素子Ｄ_１、Ｄ_２に互いに位相が半周期ずれた正弦波信号を印加して錘部Ｍをｘ方向に励振しているとき、ｙ方向に延びる梁Ｆ_ｙはねじれる。しかし、圧電素子Ｓ_ｘｚ１、Ｓ_ｘｚ２が配置されている梁Ｆ_ｙの幅方向の中央においてはねじれによる圧縮応力と伸張応力が相殺され、また図６Ｂに示すように撓むこともない。したがって、圧電素子Ｄ_１、Ｄ_２に互いに位相が半周期ずれた正弦波信号を印加して錘部Ｍの重心をｘ方向に振動させるとき、梁Ｆ_ｙに配置された圧電素子Ｓ_ｘｚ１、Ｓ_ｘｚ２からは梁Ｆ_ｙの歪みに伴う信号は図７に示すように検出されない。

また梁Ｆ_ｘが梁Ｆ_ｙよりも長く、錘部Ｍがｙ方向よりもｘ方向において長いため、錘部Ｍのｙ方向の変位の固有振動数である第二振動数は錘部Ｍのｘ方向の変位の固有振動数である第一振動数よりも低くなる。すなわち、錘部Ｍのｙ方向の変位の固有振動数は錘部Ｍのｘ方向の変位の固有振動数とは異なる。したがって、仮に圧電素子Ｄ_１、Ｄ_２が設計からずれた位置に形成されていたとしても、圧電素子Ｄ_１、Ｄ_２に第一振動数の正弦波信号を与えていれば、励振がｙ方向に漏れにくいため、錘部Ｍのｙ方向の振幅はｘ方向の振幅に比べて十分小さくなる。

このようにして錘部Ｍをｘ方向に励振しているとき、ｚ軸周りの角速度が生ずると、図８に示すようにｙ方向にコリオリ力Ｃが作用する。その結果、ｙ方向に延びる梁Ｆ_ｙがその長さ方向の中心点を対象点として点対称に撓み、梁Ｆ_ｙに配置されている圧電素子Ｓ_ｘｚ１、Ｓ_ｘｚ２が歪みを検出する。コリオリ力Ｃの大きさは錘部Ｍの速度に比例するため、錘部Ｍの重心はｙ方向においても第一振動数において振動する。その結果、図９に示すようにｚ軸周りの角速度の大きさに対応する正弦波信号が圧電素子Ｓ_ｘｚ１、Ｓ_ｘｚ２から出力される。錘部Ｍがｙ方向に振動するとき、圧電素子Ｓ_ｘｚ１、Ｓ_ｘｚ２が設けられている位置において梁の撓みが逆方向になるため、圧電素子Ｓ_ｘｚ１、Ｓ_ｘｚ２から出力される信号の極性は逆転する。したがって圧電素子Ｓ_ｘｚ１、Ｓ_ｘｚ２から出力される信号の差を取って同期検波すると、ｚ軸周りの角速度成分を得ることができる。

なお、ｙ方向における錘部Ｍの変位の固有振動数は第一振動数と異なるため、ｙ方向における錘部Ｍの変位の固有振動数が第一振動数と等しい場合に比べると、コリオリ力Ｃに伴うｙ方向の振動の振幅は小さくなる。しかし、励振の漏れによるノイズを十分小さくでき、また励振の駆動力に比べてコリオリ力は一般に十分小さいため、励振の漏れの抑制効果によってＳ／Ｎが向上する。

また、錘部Ｍの重心をｘ方向に振動させているとき、ｙ軸周りの角速度が生ずると、図１０Ａに示すようにｚ方向にコリオリ力Ｃが作用する。その結果、ｙ方向に延びる梁Ｆ_ｙがその長さ方向の中心点を対象点として線対称に撓み、梁Ｆ_ｙに配置されている圧電素子Ｓ_ｘｚ１、Ｓ_ｘｚ２が歪みを検出する。このとき、圧電素子Ｓ_ｘｚ１、Ｓ_ｘｚ２が設けられている位置において梁_ｙが同方向に撓むため、圧電素子Ｓ_ｘｚ１、Ｓ_ｘｚ２から出力される信号の極性は図１０Ｂおよび図１０Ｃに示すように一致する。したがって圧電素子Ｓ_ｘｚ１、Ｓ_ｘｚ２から出力される信号の差を取ると、ｙ軸周りの角速度成分は相殺される。換言すれば、圧電素子Ｓ_ｘｚ１、Ｓ_ｘｚ２から出力される信号の和を取って同期検波すると、ｙ軸周りの角速度成分を得ることもできる。ただし、本実施形態においては次のようにしてｙ軸周りの角速度成分を得る。

角速度のｙ軸周りの成分を検出するとき、圧電素子Ｄ_１、Ｄ_２には図１１に示すように同期した正弦波信号が印加される。すると圧電素子Ｄ_１、Ｄ_２は一方が延びるときは他方も延び一方が縮む時には他方も縮むため、錘部Ｍの重心は図１２に示すようにｚ方向に振動する。錘部Ｍをｚ方向に励振するために圧電素子Ｄ_１、Ｄ_２に印加する正弦波信号の振動数である第三振動数は、梁Ｆ_ｘ、Ｆ_ｙおよび錘部Ｍの形態によって決まる錘部Ｍのｚ方向の変位の固有振動数と等しく設定する。

錘部Ｍをｚ方向に励振しているとき、梁Ｆ_ｙに設けられた圧電素子Ｓ_ｘｚ１、Ｓ_ｘｚ２からは、梁Ｆ_ｙの撓みに伴って図１３に示すように互いに同期した正弦波信号が検出される。なお、このとき梁Ｆ_ｘに設けられた圧電素子Ｓ_ｙ１、Ｓ_ｙ２からも互いに同期した正弦波信号が検出される。ところで、錘部Ｍのｚ方向の変位の固有振動数は錘部Ｍのｘ方向の変位の振動数ともｙ方向の変位の振動数とも、一般に当然に大きく異なる。したがって、錘部Ｍをｚ方向に励振するときにはｘ方向またはｙ方向に励振が漏れにくい。そこで、錘部Ｍをｘ方向に励振してｙ軸周りの角速度成分を検出するよりも、錘部Ｍをｚ方向に励振してｙ軸周りの角速度成分を検出するものとする。

このようにして錘部Ｍをｚ方向に励振しているとき、ｙ軸周りの角速度が生ずると、図１４に示すようにｘ方向にコリオリ力Ｃが作用する。コリオリ力Ｃの大きさは錘部Ｍの速度に比例するため、錘部Ｍの重心はｘ方向においても第三振動数において振動する。その結果、ｘ方向に延びる梁Ｆ_ｘに配列されている圧電素子Ｓ_ｙ１、Ｓ_ｙ２は図１５に示すようにｚ方向の励振成分とｙ軸周りの角速度成分とが重畳した検出信号を出力する。錘部Ｍの重心のｘ方向の振動に伴う梁Ｆ_ｘの撓みは梁Ｆ_ｘの長さ方向の中心点を対象点として点対称になるため、圧電素子Ｓ_ｙ１、Ｓ_ｙ２が出力する信号のｙ軸周りの角速度成分の極性は反転する。また圧電素子Ｓ_ｙ１、Ｓ_ｙ２が出力するｚ方向の励振成分の極性は同じである。したがって、圧電素子Ｓ_ｙ１、Ｓ_ｙ２から出力される信号の差を取って同期検波すると、ｙ軸周りの角速度成分を得ることができる。

角速度のｘ軸周りの成分を検出するときには、錘部Ｍをｙ方向又はｚ方向に励振すればよい。錘部Ｍの励振方向を切り替える場合には、錘部Ｍの振動が励振しようとする方向において安定するまで角速度の検出を待つ必要がある。そこで本実施形態では角速度のｘ軸周りの成分を検出するためにも錘部Ｍをｚ方向に励振するものとする。

第三振動数において錘部Ｍをｚ方向に励振しているとき、ｘ軸周りの角速度が生ずると、図１６に示すようにｙ方向にコリオリ力Ｃが作用する。コリオリ力Ｃの大きさは錘部Ｍの速度に比例するため、錘部Ｍの重心はｙ方向においても第三振動数において振動する。その結果、ｙ方向に延びる梁Ｆ_ｙに配列されている圧電素子Ｓ_ｘｚ１、Ｓ_ｘｚ２は図１７に示すようにｚ方向の励振成分とｘ軸周りの角速度成分とが重畳した検出信号を出力する。錘部Ｍの重心のｙ方向の振動に伴う梁Ｆ_ｙの撓みは梁Ｆ_ｙの長さ方向の中心点を対象点として点対称になるため、圧電素子Ｓ_ｘｚ１、Ｓ_ｘｚ２が出力する信号のｘ軸周りの角速度成分の極性は反転する。また圧電素子Ｓ_ｘｚ１、Ｓ_ｘｚ２が出力するｚ方向の励振成分の極性は同じである。したがって、圧電素子Ｓ_ｘｚ１、Ｓ_ｘｚ２から出力される信号の差を取って同期検波すると、ｘ軸周りの角速度成分を得ることができる。

以上説明したようにｘ、ｙ、ｚ軸周りの角速度成分すなわち角速度のｘｙｚ軸成分を検出するためには、錘部Ｍを時分割してｘ方向とｚ方向とに励振する。すなわち圧電素子Ｄ_１、Ｄ_２に印加する駆動信号を時分割して切り替える。具体的には錘部Ｍをｘ方向に励振するために圧電素子Ｄ_１、Ｄ_２に印加する駆動信号の振動数とｙ方向に励振するために圧電素子Ｄ_１、Ｄ_２に印加する駆動信号の振動数とを切り替えるとともに圧電素子Ｄ_１、Ｄ_２に印加する駆動信号の位相を切り替える。また圧電素子Ｓ_ｘｚ１、Ｓ_ｘｚ２から角速度のｘ軸成分を検出するときにはそれらの出力の差を取って第三振動数において同期検波し、ｚ軸成分を検出するときには、それらの出力の和を取って第一振動数において同期検波する。このようにして錘部Ｍを時分割駆動し、角速度のｘｙｚ軸成分を時分割検出するためにセレクタが必要になる。

（製造方法）
図１８から図２５に基づいて振動ジャイロスコープ１の製造方法の一例を説明する。図１８から図２６の断面図は図２３Ａを除いて全て図１Ｃに示すＡＡ線に対応する断面図である。図２３Ａは図１Ｃに示すＢＢ線に対応する断面図である。

はじめに図１８に示すように、ベース層１１、エッチングストッパ層１２および半導体層１３となるＳＯＩウエハ１０を用意する。ＳＯＩウエハ１０のベース層１１は厚さ６２５μｍの単結晶シリコンからなる。ＳＯＩウエハ１０のエッチングストッパ層１２は厚さ１μｍの酸化シリコンからなる。ＳＯＩウエハ１０の半導体層１３は厚さ１０μｍの単結晶シリコンからなる。なお、ベース層１１となる単結晶シリコンウエハの表面に、熱酸化、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等によって酸化シリコンからなるエッチングストッパ層１２を形成し、エッチングストッパ層１２の表面にＣＶＤ等によって多結晶シリコンからなる半導体層１３を形成してもよい。次に半導体層１３の表面に第一絶縁層２０を形成する。第一絶縁層２０として、例えば熱酸化またはＣＶＤにより厚さ０．５μｍの酸化シリコンの膜を形成する。

次に、第一絶縁層２０の表面全体に圧電素子の下部電極となる電極層３１を積層し、電極層３１の表面全体に圧電層３２を積層し、圧電層３２の表面全体に上部電極となる電極層３３を積層する。電極層３１、３３としては、スパッタリング等によって白金からなる膜を形成する。白金と酸化シリコンの密着層として厚さ３０ｎｍのチタン（Ｔｉ）を成膜してもよい。また電極層３１の材料には酸化イリジウム（ＩｒＯ_２）を用いても良い。電極層３３の材料にはイリジウム、酸化イリジウム、金（Ａｕ）などを用いても良い。圧電層３２としては、スパッタリング、ゾルゲル法、水熱合成法等によってＰＺＴからなる膜を形成する。白金とＰＺＴの密着層として厚さ３０ｎｍのチタンを成膜しても良い。

次に図１９に示すように、電極層３３と圧電層３２とをフォトレジストからなる保護膜Ｒ１を用いてエッチングすることにより、電極層３３と圧電層３２とをパターニングする。具体的には、白金からなる電極層３３はアルゴン（Ａｒ）イオンを用いたイオンミリングによってパターニングする。ＰＺＴからなる圧電層３２は塩素（Ｃｌ_２）をエッチングガスとして用いた反応性イオンエッチングまたはフッ酸によるウェットエッチングによってパターニングする。

次に図２０に示すように、電極層３１をフォトレジストからなる保護膜Ｒ２を用いてエッチングすることにより、電極層３１をパターニングする。その結果、図１に示す内部導線３１ｂと圧電素子３０ａ、３０ｃが形成される。

次に図２１に示すように圧電素子３０ａ、３０ｂおよび第一絶縁層２０の表面にコンタクトホール４０ｈを有する所定パターンの第二絶縁層４０を形成する。例えば厚さ５μｍの感光性ポリイミドを圧電素子３０ａ、３０ｂおよび第一絶縁層２０の表面全体に塗布し、露光・現像によって所定形状にパターニングすることによってコンタクトホール４０ｈと後の工程で第一絶縁層２０および半導体層１３を部分的にエッチングするための開口部４０ｂとを有する第二絶縁層４０を形成する。

次に図２２に示すように第二絶縁層４０の表面に表面導線層５０を積層し表面導線層５０をエッチングすることによって、表面導線５０ｂとボンディングパッド５０ａとを形成する。表面導線層５０として、例えばスパッタリングによって０．５μｍの厚さのアルミニウム（Ａｌ）の膜を形成する。表面導線層５０としてアルミシリコン（ＡｌＳｉ）の膜を形成してもよい。表面導線層５０のパターンは、例えば塩素（Ｃｌ_２）ガスを用いた反応性イオンエッチングにより形成する。アルミニウムの密着層として厚さ３０ｎｍのチタン膜を形成しても良い。表面導線層５０は、例えばＣｌ_２ガスを用いた反応性イオンエッチングや、イオンミリング法、燐酸、硝酸、酢酸の混合液を用いたウエットエッチングによってパターニングしてもよい。

次に図２３に示すように第二絶縁層４０を保護膜として用いて第一絶縁層２０と半導体層１３とを所定形状にパターニングする。その結果、梁Ｆ_ｘ、Ｆ_ｙが形成される。第一絶縁層２０はＣＨＦ_３ガスまたはＣＦ_４＋Ｈ_２ガスを用いた反応性イオンエッチングによってパターニングする。半導体層１３はＣＦ_４＋Ｏ_２ガスを用いた反応性イオンエッチングによってパターニングする。テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）や水酸化カリウム（ＫＯＨ）を用いたウエットエッチングによって梁Ｆ_ｘ、Ｆ_ｙのパターンを形成してもよい。

次に上述の工程によって形成された積層構造体Ｗの圧電素子３０ａ、３０ｃが形成されている面を図２４に示すように犠牲基板９９に接着する。接着層９８として、例えばワックス、フォトレジスト、両面粘着シート等を用いる。

次にフォトレジストからなる保護膜Ｒ３を用いてベース層１１をエッチングすることによってベース層１１を所定形状にパターニングする。具体的には例えば、ＳＦ_６プラズマガスを用いたパッシベーションとＣ_４Ｆ_８プラズマガスを用いたエッチングのステップを短い時間間隔で交互に繰り返すＤｅｅｐ−ＲＩＥ（いわゆるボッシュプロセス）によってベース層１１を異方的にエッチングする。なお、ベース層１１のパターニングを最初に実施しても良いし、半導体層１３の表面側を処理する工程の間に実施しても良い。

次に、図２５に示すようにエッチングストッパ層１２の露出部分をエッチングにより除去する。その結果、梁Ｆと錘部Ｍとがリリースされる。具体的には緩衝フッ酸を用いたウエットエッチングによってエッチングストッパ層１２の露出部分を除去する。その後、ダイシング、パッケージングなどの後工程を実施することによって、図３に示す振動ジャイロスコープ１が完成する。

２．他の実施形態
本発明の技術的範囲は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、ｘｙ軸が膜状の可撓部と平行な平面に平行であるとすれば、可撓部の形態と錘部の形態とはｘ軸方向における錘部の変位の固有振動数とｙ軸方向における錘部の変位の固有振動数とが異なる範囲でどのように設計しても良い。図２６から図２８はセンサダイ１Ａの変形例の上面を簡略化して示した図である。

具体的には、図２６に示すように可撓部としてのダイヤフラムＦの端（すなわち破線によって示している支持部ＳとダイヤフラムＦとの境界線）を楕円形にしてもよい。この場合、ダイヤフラムＦの中心領域（中心の近傍領域）に結合している錘部Ｍが円柱形であったとしても、ダイヤフラムＦの長軸Ａｘと平行なｘ方向に比べ、ダイヤフラムＦの短軸Ａｙと平行なｙ方向では錘部Ｍの変位の固有振動数が高くなる。ダイヤフラムＦがこのような楕円形である場合、圧電素子Ｄ_１、Ｄ_２、Ｓ_ｙ１、Ｓ_ｙ２はダイヤフラムＦの長軸（または短軸）に沿って配列し、圧電素子Ｓ_ｘｚ１、Ｓ_ｘｚ２はダイヤフラムＦの短軸（または長軸）に沿って配列すればよい。このように構成すれば、第一実施形態と同様にダイヤフラムＦの長軸Ａ_ｘ（または短軸）と平行なｘ方向に錘部を固有振動数において励振することができ、ダイヤフラムＦの短軸Ａ_ｙ（または長軸）と平行な方向に励振が漏れにくくなる。

また図２７に示すように可撓部としてのダイヤフラムＦの端を菱形にしても良い。またダイヤフラムＦの中心領域（重心の近傍領域）に結合している錘部Ｍを底面が菱形の柱形にしてもよい。ダイヤフラムＦおよび錘部Ｍのパターン（ｚ方向からみた形状）がこのような菱形である場合、ダイヤフラムＦの長い方の対角線Ａ_ｘと平行なｘ方向に比べ、ダイヤフラムＦの短い方の対角線Ａ_ｙと平行なｙ方向では錘部Ｍの変位の固有振動数が高くなる。この場合、圧電素子Ｄ_１、Ｄ_２はダイヤフラムＦの対角線の一方に沿って配列し、圧電素子Ｓ_ｘｚ１、Ｓ_ｘｚ２はダイヤフラムＦの対角線の他方に沿って配列すればよい。このように構成すれば、第一実施形態と同様にダイヤフラムＦの長い方（または長い方）の対角線Ａ_ｘと平行なｘ方向に錘部を固有振動数において励振することができ、ダイヤフラムＦの短い方（または短い方）の対角線Ａ_ｙと平行な方向に励振が漏れにくくなる。

また図２８に示すように可撓部としてのダイヤフラムＦの端を長方形にしても良い。この場合、ダイヤフラムＦの長辺と平行なｘ方向に比べ、ダイヤフラムＦの短辺と平行なｙ方向では錘部Ｍの変位の固有振動数が高くなる。ダイヤフラムＦがこのような長方形である場合、圧電素子Ｄ_１、Ｄ_２、Ｓ_ｙ１、Ｓ_ｙ２はダイヤフラムＦの長辺と平行に配列し、圧電素子Ｓ_ｘｚ１、Ｓ_ｘｚ２はダイヤフラムＦの短辺と平行に配列すればよい。このように構成すれば、第一実施形態と同様にダイヤフラムＦの長辺（または短辺）と平行なｘ方向に錘部を固有振動数において励振することができ、ダイヤフラムＦの短辺（または長辺）と平行な方向に励振が漏れにくくなる。

以上述べたように可撓部を楕円形、菱形または長方形のダイヤフラムとしたり、錘部Ｍを円柱形や底面が菱形の柱形にする場合であっても、その他の構成と作用と製造方法は第一実施形態と実質的に同一である。

また図２９に示すように、図１に示す内部導線３１ｂと表面導線５０ｂとの層間絶縁膜として圧電層３２を用いても良い。すなわち圧電層３２のパターンを圧電素子３０ａ、３０ｃ毎に分断するのではなく、すべての圧電素子３０ａ、３０ｃにわたって連続するパターンにしてもよい。この場合、第二絶縁層４０を省略できるため、第二絶縁層４０と梁Ｆとの間に生ずる熱応力によって梁Ｆが撓むことを防止できる。

また本発明は振動ジャイロスコープの他、角速度および加速度を検出するモーションセンサ等の他のＭＥＭＳセンサに適用することもできる。また例えば、上記実施形態で示した材質や寸法や成膜方法やパターン転写方法はあくまで例示であるし、当業者であれば自明である工程の追加や削除や工程順序の入れ替えについては説明が省略されている。また例えば、上述した製造工程において、膜の組成、成膜方法、膜の輪郭形成方法、工程順序などは、膜材料の組み合わせや、膜厚や、要求される輪郭形状精度などに応じて適宜選択されるものであって、特に限定されない。

図１Ａは本発明の第一実施形態にかかる断面図。図１Ｂは本発明の第一実施形態にかかる断面図。図１Ｃは本発明の第一実施形態にかかる上面図。 本発明の第一実施形態にかかる底面図。 本発明の第一実施形態にかかる断面図。 本発明の第一実施形態にかかる簡略化した上面図。 図５Ａは本発明の第一実施形態にかかる波形図。図５Ｂは本発明の第一実施形態にかかる波形図。 図６Ａは本発明の第一実施形態にかかる模式図。図６Ｂは本発明の第一実施形態にかかる模式図。 図７Ａは本発明の第一実施形態にかかる波形図。図７Ｂは本発明の第一実施形態にかかる波形図。 本発明の第一実施形態にかかる模式図。 図９Ａは本発明の第一実施形態にかかる波形図。図９Ｂは本発明の第一実施形態にかかる波形図。 図１０Ａは本発明の第一実施形態にかかる模式図。図１０Ｂは本発明の第一実施形態にかかる波形図。図１０Ｃは本発明の第一実施形態にかかる波形図。 図１１Ａは本発明の第一実施形態にかかる波形図。図１１Ｂは本発明の第一実施形態にかかる波形図。 図１２Ａは本発明の第一実施形態にかかる模式図。図１２Ｂは本発明の第一実施形態にかかる模式図。 図１３Ａは本発明の第一実施形態にかかる波形図。図１３Ｂは本発明の第一実施形態にかかる波形図。 本発明の第一実施形態にかかる模式図。 図１５Ａは本発明の第一実施形態にかかる波形図。図１５Ｂは本発明の第一実施形態にかかる波形図。 本発明の第一実施形態にかかる模式図。 図１７Ａは本発明の第一実施形態にかかる波形図。図１７Ｂは本発明の第一実施形態にかかる波形図。 本発明の第一実施形態にかかる断面図。 本発明の第一実施形態にかかる断面図。 本発明の第一実施形態にかかる断面図。 図２１Ａは本発明の第一実施形態にかかる断面図。図２１Ｂは本発明の第一実施形態にかかる上面図。 本発明の第一実施形態にかかる断面図。 図２３Ａは本発明の第一実施形態にかかる断面図。図２３Ｂは本発明の第一実施形態にかかる平面図。 本発明の第一実施形態にかかる断面図。 本発明の第一実施形態にかかる断面図。 本発明の他の実施形態にかかる簡略化した上面図。 本発明の他の実施形態にかかる簡略化した上面図。 本発明の他の実施形態にかかる簡略化した上面図。 本発明の他の実施形態にかかる断面図。

符号の説明

１：振動ジャイロスコープ、１Ａ：センサダイ、１Ｂ：パッケージ、１０：ウエハ、１１：ベース層、１２：エッチングストッパ層、１３：半導体層、２０：第一絶縁層、３０ａ：検出用圧電素子、３０ｃ：駆動用圧電素子、３１：電極層、３１ｂ：内部導線、３２：圧電層、３３：電極層、４０：第二絶縁層、４０ｂ：開口部、４０ｈ：コンタクトホール、５０：表面導線層、５０ａ：ボンディングパッド、５０ｂ：表面導線、９０：パッケージベース、９０ａ：底面、９１：貫通電極、９２：接着層、９３：接着層、９４：カバー、９５：ワイヤ、９８：接着層、９９：犠牲基板、Ｄ_１：圧電素子、Ｆ：ダイヤフラム、Ｆ：梁、Ｍ：錘部、Ｒ１：保護膜、Ｒ２：保護膜、Ｒ３：保護膜、Ｓ：支持部、Ｓ_ｘｚ：圧電素子、Ｓ_ｙ：圧電素子、Ｗ：積層構造体

Claims (6)

1. 支持部と、
   錘部と、
   前記支持部と前記錘部とを連結し前記錘部の運動にともなって変形する可撓部と、
   第一軸と平行な方向に前記錘部を第一振動数において励振する駆動手段と、
   前記第一軸と直交し前記可撓部を含む平面と平行な第二軸と平行な方向における前記錘部の変位に相関し前記第一軸及び前記第二軸に直交する第三軸周りの角速度に対応する物理量を検出する検出手段と、
   が形成されたダイを備え、
   前記第一振動数は前記第一軸と平行な方向における前記錘部の変位の固有振動数であって、前記第二軸と平行な方向における前記錘部の変位の固有振動数である第二振動数と異なる振動数である、
   振動ジャイロスコープ。
2. 前記可撓部は前記第一軸と平行な方向と前記第二軸と平行な方向とにそれぞれ前記支持部に掛け渡されそれぞれの中央領域において互いに結合し互いの長さが異なる２つの梁からなり、
   前記錘部は、２つの前記梁の中央領域に結合し、
   前記駆動手段は前記第一軸と平行な方向に掛け渡された前記梁に配列される１組の圧電素子であって、
   前記検出手段は前記第二軸と平行な方向に掛け渡された前記梁に配列される他の１組の圧電素子である、
   請求項１に記載の振動ジャイロスコープ。
3. 前記可撓部は前記支持部に固定されている端が楕円形であって長軸が前記第一軸と平行であり短軸が前記第二軸と平行であるダイヤフラムであって、
   前記錘部は前記ダイヤフラムの中心領域に結合し、
   前記駆動手段は前記ダイヤフラムの長軸および短軸の一方に沿って前記ダイヤフラムに配列される１組の圧電素子であって、
   前記検出手段は前記ダイヤフラムの長軸及び短軸の他方に沿って前記ダイヤフラムに配列される他の１組の圧電素子である、
   請求項１に記載の振動ジャイロスコープ。
4. 前記可撓部は前記支持部に固定されている端が菱形であって対角線の一方は前記第一軸と平行であり前記対角線の他方は前記第二軸と平行であるダイヤフラムであって、
   前記錘部は前記ダイヤフラムの中央領域に結合し、
   前記駆動手段は前記ダイヤフラムの対角線の一方に沿って前記ダイヤフラムに配列される１組の圧電素子であって、
   前記検出手段は前記ダイヤフラムの対角線の他方に沿って前記ダイヤフラムに配列される他の１組の圧電素子である、
   請求項１に記載の振動ジャイロスコープ。
5. 前記可撓部は前記支持部に固定されている端が長方形であって長辺および短辺の一方は前記第一軸と平行であり長辺及び短辺の他方は前記第二軸と平行であるダイヤフラムであって、
   前記錘部は前記ダイヤフラムの中央領域に結合し、
   前記駆動手段は前記ダイヤフラムの長辺および短辺の一方と平行に前記ダイヤフラムに配列される１組の圧電素子であって、
   前記検出手段は前記ダイヤフラムの長辺及び短辺の他方と平行に前記ダイヤフラムに配列される他の１組の圧電素子である、
   請求項１に記載の振動ジャイロスコープ。
6. 前記錘部は前記第一軸の方向の長さと前記第二軸の方向の長さとが異なる、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の振動ジャイロスコープ。

Images