JP2011196822A - Vibration gyro element, vibration gyro sensor, detection method of angular velocity by vibration gyro sensor and electronic device - Google Patents

Vibration gyro element, vibration gyro sensor, detection method of angular velocity by vibration gyro sensor and electronic device Download PDF

Info

Publication number
JP2011196822A
JP2011196822A JP2010063900A JP2010063900A JP2011196822A JP 2011196822 A JP2011196822 A JP 2011196822A JP 2010063900 A JP2010063900 A JP 2010063900A JP 2010063900 A JP2010063900 A JP 2010063900A JP 2011196822 A JP2011196822 A JP 2011196822A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
detection
arm
electrode
vibration
drive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2010063900A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5560805B2 (en
JP2011196822A5 (en
Inventor
Ryuta Nishizawa
竜太 西澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2010063900A priority Critical patent/JP5560805B2/en
Publication of JP2011196822A publication Critical patent/JP2011196822A/en
Publication of JP2011196822A5 publication Critical patent/JP2011196822A5/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5560805B2 publication Critical patent/JP5560805B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve accuracy of detection in a vibration gyro element.SOLUTION: The vibration gyro element includes: a base 10; a drive arm 20 extending from the base in a first direction in a predetermined plane; a detection arm 30 extending in a second direction intersecting the first direction in the predetermined plane from the base 10; a drive electrode disposed in the drive arm 20; and a detection electrode disposed in the detection arm 30. The driving arm 20 vibrates to a third direction perpendicular to the predetermined plane by the distortion of an electric field formed by the drive electrode, and thereby a drive vibration VA is generated. When a first detection vibration VB is generated in the drive arm 20 by an angular velocity acting around the axis of the first direction, a second detection vibration VC corresponding to the first detection vibration VB is generated, and an electric field is generated in the detection arm 30 by the distortion based on the second detection vibration VC. The movement of electric charge (Q1-Q4) is generated by the electric field generated in the detection arm 30 and the electric signal due to the movement of the electric charge (Q1-Q4) is taken out from the detection electrode.

Description

本発明は、振動型ジャイロ素子、振動型ジャイロセンサー、振動型ジャイロセンサーによる角速度の検出方法および電子機器等に関する。   The present invention relates to a vibration type gyro element, a vibration type gyro sensor, an angular velocity detection method using a vibration type gyro sensor, an electronic apparatus, and the like.

所定速度で動いている物体に角速度が加わると、動きの方向（速度方向）および角速度ベクトルの方向(角速度方向)の各々に直交する方向にコリオリ力が生じる。振動型ジャイロセンサーでは、このコリオリ力に対応して変動する電気信号に基づいて角速度を求める。すなわち、振動腕を励振して駆動振動を生じさせる。角速度が加わると、角速度に対応したコリオリ力によって、振動腕には、駆動振動の方向に直交する方向に検出振動が生じる。圧電材料を使用した振動型ジャイロセンサーでは、検出振動によって振動腕に生じる歪み（応力）によって電界が発生し、電荷が移動する。この電荷の移動によって生じる電気信号（つまり微小な電流信号）の変動量は、加わった角速度の大きさに比例する。よって、電気信号の変動量（例えば直流電圧の振幅の変動）を検出することによって、加わった角速度を検出することができる。   When an angular velocity is applied to an object moving at a predetermined velocity, a Coriolis force is generated in a direction orthogonal to each of the direction of movement (velocity direction) and the direction of the angular velocity vector (angular velocity direction). In the vibration type gyro sensor, the angular velocity is obtained based on an electric signal that varies in accordance with the Coriolis force. That is, the vibration arm is excited to generate drive vibration. When the angular velocity is applied, a detection vibration is generated in the vibrating arm in a direction orthogonal to the direction of the driving vibration due to the Coriolis force corresponding to the angular velocity. In a vibration type gyro sensor using a piezoelectric material, an electric field is generated due to distortion (stress) generated in a vibrating arm by detection vibration, and an electric charge moves. The fluctuation amount of the electric signal (that is, a minute current signal) generated by the movement of the charge is proportional to the magnitude of the applied angular velocity. Therefore, the added angular velocity can be detected by detecting the fluctuation amount of the electric signal (for example, fluctuation of the amplitude of the DC voltage).

近年、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて、超小型の振動型ジャイロ素子（振動型ジャイロセンサー用の振動片）を実現する技術が注目されている。   2. Description of the Related Art In recent years, attention has been focused on a technique for realizing an ultra-small vibrating gyro element (vibrating piece for a vibrating gyro sensor) using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology.

圧電材料（水晶等）で構成された振動型ジャイロ素子は、例えば、特許文献１および特許文献２に記載されている。   For example, Patent Literature 1 and Patent Literature 2 describe vibration gyro elements made of a piezoelectric material (such as quartz).

特許文献１に記載される振動型ジャイロ素子では、基部から、共通の（一体化された）振動腕が所定方向に延出している。振動腕の先端部は二叉に分岐されている。二叉に分岐されて形成される第１腕と第２腕の各先端部には駆動電極が形成されている。また、振動腕の基部に近い側には検出電極が形成されている。共通の振動腕の、二叉に分岐された先端部分は、駆動電極に印加される電圧によって励振され、これによって、振動腕を構成する水晶や石英の結晶面内において、駆動振動が生じる。振動腕に角速度が加わると、コリオリ力は結晶面に垂直に作用して、結晶面に垂直な方向に検出振動が生じる。   In the vibrating gyro element described in Patent Document 1, a common (integrated) vibrating arm extends in a predetermined direction from the base. The tip of the vibrating arm is bifurcated. A drive electrode is formed at each tip of the first arm and the second arm that are bifurcated. Further, a detection electrode is formed on the side close to the base of the vibrating arm. The tip portion of the common vibrating arm that is bifurcated is excited by a voltage applied to the driving electrode, whereby driving vibration occurs in the crystal plane of quartz or quartz constituting the vibrating arm. When an angular velocity is applied to the vibrating arm, the Coriolis force acts perpendicularly to the crystal plane, and detection vibration occurs in a direction perpendicular to the crystal plane.

特許文献２に記載される振動型ジャイロ素子では、駆動腕と検出腕とが分離されている。駆動腕（第１腕）と検出腕（第２腕）は各々、同じ方向に延在している。駆動腕には、振動腕を構成する水晶や石英の結晶面内において、駆動振動が生じる。振動腕に角速度が加わると、コリオリ力は結晶面に垂直に作用して、結晶面に垂直な方向に検出振動が生じる。   In the vibrating gyro element described in Patent Document 2, the drive arm and the detection arm are separated. The drive arm (first arm) and the detection arm (second arm) each extend in the same direction. Drive vibration is generated in the drive arm in the crystal plane of quartz or quartz constituting the vibration arm. When an angular velocity is applied to the vibrating arm, the Coriolis force acts perpendicularly to the crystal plane, and detection vibration occurs in a direction perpendicular to the crystal plane.

特開平５−２５６７２３号公報（特許第３００７２１６号公報）JP-A-5-256723 (Patent No. 3007216) 特開平９―１４９７３号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-14973

特許文献１および特許文献２に記載される技術では、共に、第１腕と第２腕が近接して配置され、各腕には、所定面内の駆動振動が励振される。検出精度を向上するためには、駆動振動の振幅を増大させるのが好ましいが、第１腕と第２腕とが近接して配置されていることから、駆動振動の振幅を大きくすることには限界がある。   In the techniques described in Patent Document 1 and Patent Document 2, both the first arm and the second arm are arranged close to each other, and driving vibration within a predetermined plane is excited in each arm. In order to improve detection accuracy, it is preferable to increase the amplitude of the drive vibration. However, since the first arm and the second arm are arranged close to each other, it is necessary to increase the amplitude of the drive vibration. There is a limit.

また、特許文献１に記載される技術では、共通の振動腕上に、駆動電極と検出電極とが形成されていることから、配線パターンが複雑となる。また、微細化を促進した場合には、駆動電極と検出電極との間隔が小さくなり、各電極間の寄生容量が大きくなることから、静電結合による影響が大きくなる。また、微細化を促進すると、駆動電極と検出電極の電位が異なる場合には、意図しない不要な電界が生じ易くなり、これに伴う不要な振動成分が発生し易くなる。つまり、電気機械結合の影響を受けやすくなる。   Moreover, in the technique described in Patent Document 1, since the drive electrode and the detection electrode are formed on a common vibrating arm, the wiring pattern is complicated. Further, when miniaturization is promoted, the distance between the drive electrode and the detection electrode is reduced, and the parasitic capacitance between the electrodes is increased, so that the influence of electrostatic coupling is increased. Further, when miniaturization is promoted, when the potentials of the drive electrode and the detection electrode are different, an unintended unnecessary electric field is likely to be generated, and an unnecessary vibration component is easily generated. In other words, it becomes susceptible to electromechanical coupling.

特許文献２に記載される技術では、駆動腕と検出腕が分離されていることから、静電結合や電気機械結合の影響は受けにくいといえる。但し、駆動腕に生じる検出振動の方向（コリオリ力の方向）は、所定面に垂直な面外方向である。例えば基部が強固に固定されていると、面外方向の検出振動は基部の接触面（固定面）にて吸収され、駆動腕に生じた検出振動が検出腕に伝播されるときの効率が低下するのは否めない。   In the technique described in Patent Document 2, since the drive arm and the detection arm are separated, it can be said that the technique is hardly affected by electrostatic coupling or electromechanical coupling. However, the direction of detection vibration (direction of Coriolis force) generated in the drive arm is an out-of-plane direction perpendicular to the predetermined plane. For example, if the base is firmly fixed, the detection vibration in the out-of-plane direction is absorbed by the contact surface (fixed surface) of the base, and the efficiency when the detection vibration generated in the drive arm is propagated to the detection arm decreases. I cannot deny it.

本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、振動型ジャイロ素子の検出精度を向上させることができる。   According to at least one embodiment of the present invention, it is possible to improve the detection accuracy of the vibration type gyro element.

（１）本発明の振動型ジャイロ素子の一態様は、基部と、前記基部から、所定面内で第１方向に延出する駆動腕と、前記基部から、前記所定面内において前記第１方向と交差する第２方向に延出する検出腕と、前記駆動腕に設けられる駆動電極と、前記検出腕に設けられる検出電極と、を含み、前記駆動腕は、前記駆動電極によって形成される電界による歪みによって、前記所定面に垂直な第３方向に振動し、前記第１方向の軸回りに作用する角速度によって前記駆動腕に第１検出振動が生じると、前記検出腕に、前記第１検出振動に対応した第２検出振動が生じ、前記第２検出振動に基づく歪みによって前記検出腕に電界が生じ、前記検出腕に生じる電界によって電荷の移動が生じ、前記電荷の移動による電気信号が前記検出電極から出力される。   (1) According to one aspect of the vibration-type gyro element of the present invention, a base, a driving arm extending from the base in a first direction within a predetermined plane, and the base from the base in the first direction A detection arm extending in a second direction intersecting with the drive arm, a drive electrode provided on the drive arm, and a detection electrode provided on the detection arm, wherein the drive arm is an electric field formed by the drive electrode When the first detection vibration is generated in the drive arm due to the angular velocity acting around the axis in the first direction due to the vibration caused by the distortion in the third direction perpendicular to the predetermined surface, the first detection is generated in the detection arm. A second detection vibration corresponding to the vibration is generated, an electric field is generated in the detection arm due to distortion based on the second detection vibration, a charge movement is generated by the electric field generated in the detection arm, and an electric signal due to the movement of the charge is Output from sensing electrode It is.

本態様では、従来例と異なり、駆動腕の駆動振動の方向は、所定面（第１方向の軸と第２方向の軸で定義される平面）に垂直な第３方向である。つまり、駆動腕は面外方向に励振され、駆動振動が生じる。本態様では、駆動腕と検出腕は分離されているため、駆動腕の駆動振動（面外振動）の振幅を十分に大きくとることができる。   In this aspect, unlike the conventional example, the direction of the driving vibration of the driving arm is the third direction perpendicular to the predetermined plane (a plane defined by the first direction axis and the second direction axis). That is, the driving arm is excited in the out-of-plane direction, and driving vibration is generated. In this aspect, since the drive arm and the detection arm are separated, the amplitude of the drive vibration (out-of-plane vibration) of the drive arm can be made sufficiently large.

駆動腕に角速度が加わると、所定面内（第１方向の軸と第２方向の軸で定義される平面内）で、第１方向に検出振動が生じる。この検出振動は基部を介して検出腕に伝播される。駆動腕に生じた検出振動（第１検出振動）は、従来例と異なり、面内振動であることから、同一面内に配設されている検出腕に効率的に伝達され得る。つまり、上述のとおり、基部が強固に固定されていると、従来例のように面外方向に生じた検出振動は、基部の接触面（固定面）にて吸収されるが、本態様の場合、第１検出振動は面内振動であることから、基部の剛性に基づいて、その第１検出振動は、同一面内に配置されている検出腕に効率的に伝播される。よって、検出腕に十分に大きな第２検出振動を生じさせることができる。例えば、駆動腕と検出腕とが直交配置されている場合、駆動腕が検出腕に近づく方向に屈曲とすると、検出腕も駆動腕に近づく方向に屈曲し、駆動腕が検出腕から遠ざかる方向に屈曲とすると、検出腕も駆動腕から遠ざかる方向に屈曲する。   When angular velocity is applied to the drive arm, detection vibration is generated in the first direction within a predetermined plane (in a plane defined by the first direction axis and the second direction axis). This detected vibration is propagated to the detection arm via the base. Unlike the conventional example, the detected vibration (first detected vibration) generated in the drive arm is in-plane vibration and can be efficiently transmitted to the detection arm arranged in the same plane. That is, as described above, when the base is firmly fixed, the detection vibration generated in the out-of-plane direction as in the conventional example is absorbed by the contact surface (fixed surface) of the base. Since the first detection vibration is in-plane vibration, the first detection vibration is efficiently propagated to the detection arms arranged in the same plane based on the rigidity of the base. Therefore, a sufficiently large second detection vibration can be generated in the detection arm. For example, when the drive arm and the detection arm are orthogonally arranged, if the drive arm is bent in the direction approaching the detection arm, the detection arm is also bent in the direction approaching the drive arm, and the drive arm is moved away from the detection arm. When bent, the detection arm also bends away from the drive arm.

検出腕に、第１検出振動に対応した第２検出振動が生じると、第２検出振動に基づく歪みによって検出腕に電界が生じる。検出腕に生じる電界によって電荷の移動が生じる。電荷の移動による電気信号が、検出腕に設けられている検出電極から取り出される。ここで、第２検出振動の振幅が大きいことから、検出腕に生じる電界強度を高くすることができる。よって、移動する電荷量が増える。よって、角速度（物理量）の検出精度を向上させることができる。   When the second detection vibration corresponding to the first detection vibration is generated in the detection arm, an electric field is generated in the detection arm due to distortion based on the second detection vibration. The electric field generated in the detection arm causes the movement of charges. An electric signal due to the movement of electric charge is taken out from a detection electrode provided on the detection arm. Here, since the amplitude of the second detection vibration is large, the electric field strength generated in the detection arm can be increased. Therefore, the amount of charge that moves increases. Therefore, the detection accuracy of the angular velocity (physical quantity) can be improved.

また、本態様では、駆動腕と検出腕とが分離されていることから、駆動電極と検出電極の各々の配線パターンを単純化することができる。また、静電結合の影響および電気機械結合の影響も低減することができる。   In this aspect, since the drive arm and the detection arm are separated, the wiring patterns of the drive electrode and the detection electrode can be simplified. In addition, the influence of electrostatic coupling and the influence of electromechanical coupling can be reduced.

なお、駆動腕および検出腕自体を水晶結晶板のような圧電材料板で構成することができる。また、駆動腕および検出腕における基材を弾性を有する材料で構成し、その基材上に圧電膜を形成してもよい。つまり、圧電膜のもつ圧電特性によって、電界を歪みに変換して駆動腕を振動させたり、検出腕に生じた第２検出振動を電界に変換したりすることができる。   The drive arm and the detection arm itself can be formed of a piezoelectric material plate such as a quartz crystal plate. Moreover, the base material in a drive arm and a detection arm may be comprised with the material which has elasticity, and a piezoelectric film may be formed on the base material. That is, the piezoelectric characteristic of the piezoelectric film can convert the electric field into strain and vibrate the drive arm, or convert the second detection vibration generated in the detection arm into an electric field.

（２）本発明の振動型ジャイロ素子の他の態様では、前記第２方向は、前記第１方向に直交する方向であり、前記駆動腕の少なくとも一部、および前記検出腕の少なくとも一部は、共に同じ圧電材料で構成され、前記駆動腕が、前記駆動腕における前記圧電材料の、前記第１方向の電界による前記第１方向の歪みによって前記第３方向に振動しているときに、前記第１方向の軸回りに角速度が作用すると、前記駆動腕には、前記第２方向の前記第１検出振動が生じ、前記検出腕には、前記第１検出振動に対応して、前記第１方向の前記第２検出振動が生じ、これによって、前記検出腕における前記圧電材料の、前記第２方向の歪みによる前記第１方向の電界によって電荷の移動が生じ、前記電荷の移動による電気信号が前記検出電極から出力される。   (2) In another aspect of the vibration-type gyro element of the present invention, the second direction is a direction orthogonal to the first direction, and at least a part of the drive arm and at least a part of the detection arm are , Both of which are made of the same piezoelectric material, and when the driving arm vibrates in the third direction due to distortion in the first direction due to the electric field in the first direction of the piezoelectric material in the driving arm, When an angular velocity acts around an axis in the first direction, the first detection vibration in the second direction is generated in the drive arm, and the first detection vibration is generated in the detection arm in response to the first detection vibration. The second detection vibration in the direction is generated, and thereby the movement of electric charge is generated by the electric field in the first direction due to the distortion in the second direction of the piezoelectric material in the detection arm, and the electric signal due to the movement of the electric charge is Output from the detection electrode It is.

本態様では、第２方向は第１方向に直交する。すなわち、検出腕と駆動腕は直交して配置される。駆動腕の少なくとも一部および検出腕の少なくとも一部は同じ圧電材料で構成される。例えば、駆動腕および検出腕を同じ圧電材料（例えば水晶板やＧａＰＯ４）で構成し、その水晶板のもつ圧電特性によって駆動腕や検出腕を振動させることができる。また、例えば、駆動腕（あるいは検出腕）の一部を構成する弾性をもつ基材上に圧電膜（駆動腕（あるいは検出腕）の一部を構成する要素である）を形成してもよい。つまり、圧電膜のもつ圧電特性によって、電界を歪みに変換して駆動腕を振動させたり、検出腕に生じた第２検出振動を電界に変換したりすることができる。   In this aspect, the second direction is orthogonal to the first direction. That is, the detection arm and the drive arm are arranged orthogonally. At least a part of the drive arm and at least a part of the detection arm are made of the same piezoelectric material. For example, the drive arm and the detection arm can be made of the same piezoelectric material (for example, a crystal plate or GaPO4), and the drive arm and the detection arm can be vibrated by the piezoelectric characteristics of the crystal plate. Further, for example, a piezoelectric film (which is an element constituting a part of the drive arm (or detection arm)) may be formed on an elastic base material constituting a part of the drive arm (or detection arm). . That is, the piezoelectric characteristic of the piezoelectric film can convert the electric field into strain and vibrate the drive arm, or convert the second detection vibration generated in the detection arm into an electric field.

（３）本発明の振動型ジャイロ素子の他の態様では、前記駆動腕は、互いに対向する一対の主面を有し、前記検出腕は、第１主面としての第１面と、前記第１面に対向する、第２主面としての第２面と、前記第１面と前記第２面とを連結する第３面と、前記第３面に対向する第４面と、を有し、前記駆動電極は、前記駆動腕における前記一対の主面の少なくとも一方に設けられる櫛歯電極であり、前記検出電極は、前記検出腕の前記第１面に設けられる第１電極と、前記検出腕の前記第２面に設けられ、前記第１電極に接続されている第２電極と、前記検出腕の前記第３面に設けられ、前記第１電極および前記第２電極から電気的に独立している第３電極と、前記検出腕の前記第４面に設けられ、前記第３電極に接続されている第４電極と、を有する。   (3) In another aspect of the vibration-type gyro element of the present invention, the drive arm has a pair of main surfaces facing each other, the detection arm includes a first surface as a first main surface, and the first A second surface serving as a second main surface facing the first surface; a third surface connecting the first surface and the second surface; and a fourth surface facing the third surface. The drive electrode is a comb electrode provided on at least one of the pair of main surfaces of the drive arm, and the detection electrode includes the first electrode provided on the first surface of the detection arm, and the detection A second electrode provided on the second surface of the arm and connected to the first electrode; and provided on the third surface of the detection arm and electrically independent of the first electrode and the second electrode. A fourth electrode provided on the fourth surface of the detection arm and connected to the third electrode; A.

駆動腕に設けられる駆動電極は、櫛歯電極（ＩＤＴ(interdigital transducer)電極）である。この櫛歯電極（ＩＤＴ電極）によって、駆動腕を所定面外に振動させるための電界（駆動腕の延出方向である第１方向の電界）を生じさせることができる。また、検出腕の第１面〜第４面の各々に設けられる第１電極〜第４電極の各々によって、第２検出振動に伴って生じる微小な電気信号を取り出すことができる。   The drive electrode provided on the drive arm is a comb electrode (IDT (interdigital transducer) electrode). The comb-teeth electrode (IDT electrode) can generate an electric field (an electric field in a first direction that is an extending direction of the driving arm) for vibrating the driving arm out of a predetermined plane. In addition, a minute electric signal generated with the second detection vibration can be taken out by each of the first electrode to the fourth electrode provided on each of the first surface to the fourth surface of the detection arm.

（４）本発明の振動型ジャイロ素子の他の態様は、前記駆動電極としての前記櫛歯電極は、所定距離だけ離れて互いに対向して配置される一対の電極からなる第１対向部分と、前記第１対向部分に隣接して設けられ、かつ、前記所定距離だけ離れて互いに対向して配置される一対の電極からなる第２対向部分と、を有し、前記第１対向部分と第２対向部分は、前記駆動腕の延出方向である前記第１方向に沿って配置されており、かつ、前記所定距離をＬ１とし、前記第１対向部分と前記第２対向部分との間の距離をＬ２としたとき、Ｌ１＜Ｌ２が成立する。   (4) According to another aspect of the vibration-type gyro element of the present invention, the comb electrode as the drive electrode includes a first facing portion including a pair of electrodes disposed to be opposed to each other by a predetermined distance; A second opposing portion that is provided adjacent to the first opposing portion and that is disposed to oppose each other at a predetermined distance, and the first opposing portion and the second opposing portion. The facing portion is disposed along the first direction which is the extending direction of the drive arm, and the distance between the first facing portion and the second facing portion is set to L1 as the predetermined distance. When L2 is L2, L1 <L2 is established.

櫛歯電極は、互いに所定距離だけ離間して対向して配置される一対の電極からなる第１対向部分と、この第１対向部分に隣接し、かつ、互いに所定距離だけ離間して対向して配置される一対の電極からなる第２対向部分と、を有する。第１対向部分および第２対向部分の各々において、対向する一対の電極間に電界（有効電界）が生じ、この電界（有効電界）が駆動腕に加えられる。一方、第１対向部分の第２対向部分側の電極と、第２対向部分の第１対向部分側の電極との間にも電界（無効電界）が生じる。第１対向部分および第２対向部分の各々において生じる有効電界の方向と、第１対向部分と第２対向部分との間に生じる無効電界の方向が逆である場合、有効電界の一部が無効電界によって打ち消されるという不都合が生じる。   The comb electrode has a first facing portion composed of a pair of electrodes arranged facing each other with a predetermined distance apart from each other, adjacent to the first facing portion, and facing each other with a predetermined distance from each other. And a second facing portion made of a pair of electrodes disposed. In each of the first facing portion and the second facing portion, an electric field (effective electric field) is generated between a pair of electrodes facing each other, and this electric field (effective electric field) is applied to the drive arm. On the other hand, an electric field (invalid electric field) is also generated between the electrode on the second facing portion side of the first facing portion and the electrode on the first facing portion side of the second facing portion. If the direction of the effective electric field generated in each of the first opposing portion and the second opposing portion is opposite to the reactive electric field generated between the first opposing portion and the second opposing portion, a part of the effective electric field is ineffective There is a disadvantage that it is canceled out by the electric field.

このため、本態様では、第１対向部分および第２対向部分の各々における電極間の距離（Ｌ１）よりも、第１対向部分と第２対向部分との間の距離（Ｌ２：具体的には、第１対向部分の第２対向部分側の電極と第２対向部分の第１対向部分側の電極との間の距離）を大きく設定する。これによって、第１対向部分と第２対向部分との間に生じる無効電界による悪影響（つまり、有効電界の一部が無効電界によって打ち消されること）を軽減することができる。   For this reason, in this aspect, rather than the distance (L1) between the electrodes in each of the first facing portion and the second facing portion, the distance between the first facing portion and the second facing portion (L2: specifically, , The distance between the electrode on the second facing portion side of the first facing portion and the electrode on the first facing portion side of the second facing portion is set large. As a result, it is possible to reduce adverse effects caused by the reactive electric field generated between the first opposing portion and the second opposing portion (that is, a part of the effective electric field is canceled out by the reactive electric field).

（５）本発明の振動型ジャイロ素子の他の態様では、前記駆動電極としての前記櫛歯電極は、前記第２対向部分に隣接して設けられ、かつ、前記所定距離だけ離れて互いに対向して配置される一対の電極からなる第３対向部分を、さらに有し、前記第１対向部分、前記第２対向部分、前記第３対向部分の順に、前記基部からの距離が大きくなるものとし、かつ、前記第２対向部分と前記第３対向部分との間の距離をＬ３としたとき、Ｌ２＜Ｌ３が成立する。   (5) In another aspect of the vibration-type gyro element of the present invention, the comb electrode as the drive electrode is provided adjacent to the second facing portion and is opposed to each other by the predetermined distance. A third opposing portion composed of a pair of electrodes disposed in a distance, and the distance from the base portion increases in the order of the first opposing portion, the second opposing portion, and the third opposing portion, And when the distance between the second opposing portion and the third opposing portion is L3, L2 <L3 is established.

駆動腕に駆動振動（面外振動）を生じさせるためには、駆動腕の主面（例えば表面および裏面の少なくとも一方）において、圧縮や伸張（引っ張り）の歪み（応力）を生じさせる必要がある。駆動腕は、固定端である基部を基準として面外方向に振動することから、駆動腕の屈曲に最も有効な歪みは、基部に近い箇所における歪みである。基部から遠い箇所（先端付近）の歪みは駆動腕の屈曲に与える影響が小さい。   In order to generate drive vibration (out-of-plane vibration) in the drive arm, it is necessary to cause compression or expansion (tensile) distortion (stress) on the main surface (for example, at least one of the front surface and the back surface) of the drive arm. . Since the drive arm vibrates in the out-of-plane direction with the base that is the fixed end as a reference, the distortion that is most effective for bending the drive arm is distortion at a location close to the base. Distortion at a location far from the base (near the tip) has little effect on the bending of the drive arm.

この考察に基づいて、本態様では、櫛歯電極に含まれる３つの対向部分の各々間の間隔を、基部からの距離に応じて変化させる。つまり、第１対向部分と第２対向部分との間の間隔（Ｌ２）よりも、第２対向部分と第３対向部分との間隔（Ｌ３）を大きく設定する。
このようにすれば、駆動腕の延出方向に沿って配置される対向部分の数を、各対向部分を等間隔で配置する場合に比べて減少させることができる。このことは、駆動腕に発生する電界の総量が減ることを意味し、よって、消費電力の削減の効果が得られる。一方、基部から遠い箇所における電界が減少したとしても、その電界が駆動腕の屈曲に寄与する程度は小さいことから、駆動腕には、必要な振幅の駆動振動を生じさせることができる。 Based on this consideration, in this aspect, the interval between each of the three opposing portions included in the comb electrode is changed according to the distance from the base. That is, the interval (L3) between the second opposing portion and the third opposing portion is set larger than the interval (L2) between the first opposing portion and the second opposing portion.
In this way, the number of opposing portions arranged along the extending direction of the drive arm can be reduced as compared with the case where the opposing portions are arranged at equal intervals. This means that the total amount of the electric field generated in the drive arm is reduced, and thus an effect of reducing power consumption can be obtained. On the other hand, even if the electric field at a location far from the base is reduced, the degree to which the electric field contributes to the bending of the driving arm is small, so that the driving vibration of the required amplitude can be generated in the driving arm.

（６）本発明の振動型ジャイロ素子の他の態様では、前記駆動腕は、前記基部から、正の第１方向に延出する第１駆動腕と、前記基部から、前記正の第１方向とは逆向きの負の第１方向に延出する第２駆動腕と、を有し、前記検出腕は、前記基部から、前記第１方向に直交する正の第２方向に延出する第１検出腕と、前記基部から、正の第２方向とは逆向きの負の第２方向に延出する第２検出腕と、を有し、前記駆動電極は、前記第１駆動腕に設けられる第１駆動電極と、前記第２駆動腕に設けられる第２駆動電極と、を有し、前記検出電極は、前記第１検出腕に設けられる第１検出電極と、前記第２検出腕に設けられる第２検出電極と、を有する。   (6) In another aspect of the vibration-type gyro element of the present invention, the drive arm includes a first drive arm extending in a positive first direction from the base, and the positive first direction from the base. And a second drive arm extending in a negative first direction opposite to the first drive arm, and the detection arm extends from the base in a positive second direction orthogonal to the first direction. A first detection arm and a second detection arm extending from the base in a negative second direction opposite to the positive second direction, wherein the drive electrode is provided on the first drive arm. A first drive electrode provided on the second drive arm, and a second drive electrode provided on the second drive arm, wherein the detection electrode is provided on the first detection arm and on the second detection arm. And a second detection electrode provided.

本態様では、第１駆動腕に加えて第２駆動腕を設け、また、第１検出腕に加えて第２検出腕を設ける。駆動腕の数が増えることによって、駆動モードの励振効率（駆動振動の効率）が向上する。例えば、本態様では、第１駆動腕に生じる第１検出振動および第２駆動腕に生じる第１検出振動の双方が、第１検出腕および第２検出腕の各々に伝播するため、第１検出腕および第２検出腕の各々に生じる第２検出振動の振幅が増大する。   In this aspect, a second drive arm is provided in addition to the first drive arm, and a second detection arm is provided in addition to the first detection arm. As the number of drive arms increases, the drive mode excitation efficiency (drive vibration efficiency) improves. For example, in this aspect, both the first detection vibration generated in the first drive arm and the first detection vibration generated in the second drive arm propagate to each of the first detection arm and the second detection arm. The amplitude of the second detection vibration generated in each of the arm and the second detection arm increases.

また、検出腕の数が増えることによって、検出効率が向上する。つまり、第２検出振動に対応して移動する電荷の総量が増え、その電荷を各検出腕に設けた検出電極から取り出すことによって、検出信号（Ｓ／ＮのＳ）を大きくすることができる。   Further, the detection efficiency is improved by increasing the number of detection arms. That is, the total amount of charges moving corresponding to the second detection vibration is increased, and the detection signal (S of S / N) can be increased by taking out the charges from the detection electrodes provided on the respective detection arms.

本態様では、第１駆動腕と第２駆動腕は共に共通の基部に一端が連結されるが、各駆動腕の延出方向（延在方向）は逆向きである。つまり、第１駆動腕が正の第１方向に延出されるときは、第２駆動腕は負の第１方向に延出される。ここでいう正負は、延出方向の向きを具体的に示すために便宜上、使用される。例えば、基部の中心を原点とし、第１方向に沿って延びる軸（例えばＸ軸とする）を想定すると、＋Ｘ軸方向が正の第１方向であり、−Ｘ軸方向が負の第１方向である。   In this aspect, the first driving arm and the second driving arm are both connected at one end to a common base, but the extending direction (extending direction) of each driving arm is opposite. That is, when the first drive arm extends in the positive first direction, the second drive arm extends in the negative first direction. Here, positive and negative are used for convenience in order to specifically indicate the direction of the extending direction. For example, assuming an axis extending from the center of the base portion along the first direction (for example, the X axis), the + X axis direction is the positive first direction, and the -X axis direction is the negative first direction. It is.

同様に、第１検出腕と第２検出腕は共に共通の基部に一端が連結されるが、各検出腕の延出方向（延在方向）は逆向きである。つまり、第１検出腕が正の第２方向に延出されるときは、第２検出腕は負の第２方向に延出される。ここでいう正負は、延出方向の向きを具体的に示すために便宜上、使用される。例えば、基部の中心を原点とし、第２方向に沿って延びる軸（例えばＹ軸とする）を想定すると、＋Ｙ軸方向が正の第２方向であり、−Ｙ軸方向が負の第２方向である。   Similarly, one end of each of the first detection arm and the second detection arm is connected to a common base, but the extending direction (extending direction) of each detecting arm is opposite. That is, when the first detection arm extends in the positive second direction, the second detection arm extends in the negative second direction. Here, positive and negative are used for convenience in order to specifically indicate the direction of the extending direction. For example, assuming an axis extending from the center of the base portion along the second direction (for example, the Y axis), the + Y axis direction is a positive second direction, and the -Y axis direction is a negative second direction. It is.

また、本態様では、第１駆動腕には第１駆動電極が形成され、第２駆動腕には第２駆動電極が形成され、第１検出腕には第１検出電極が形成され、第２検出腕には第２検出電極が形成される。   Further, in this aspect, the first drive electrode is formed on the first drive arm, the second drive electrode is formed on the second drive arm, the first detection electrode is formed on the first detection arm, and the second A second detection electrode is formed on the detection arm.

（７）本発明の振動型ジャイロ素子の他の態様では、前記第１駆動腕および前記第２駆動腕の各々は、互いに対向する一対の主面を有し、前記第１検出腕および前記第２検出腕の各々は、第１主面としての第１面と、前記第１面に対向する、第２主面としての第２面と、前記第１面および第２面の各々に垂直な第３面と、前記第３面に対向する第４面と、を有し、前記第１駆動電極は、前記第１駆動腕における前記一対の主面の少なくとも一方に設けられる第１櫛歯電極であり、前記第２駆動電極は、前記第２駆動腕における前記一対の主面の少なくとも一方に設けられる第２櫛歯電極であり、前記第１検出電極は、前記第１検出腕の前記第１面に設けられる、第１検出腕用の第１電極と、前記第１検出腕の前記第２面に設けられ、前記第１検出腕用の第１電極に接続されている第１検出腕用の第２電極と、前記第１検出腕の前記第３面に設けられ、前記第１検出腕用の第１電極および前記第１検出腕用の前記第２電極から電気的に独立している第１検出腕用の第３電極と、前記第１検出腕の前記第４面に設けられ、前記第１検出腕用の第３電極に接続されている第１検出腕用の第４電極と、を有し、前記第２検出電極は、前記第２検出腕の前記第１面に設けられる、第２検出腕用の第１電極と、前記第２検出腕の前記第２面に設けられ、前記第２検出腕用の第１電極に接続されている第２検出腕用の第２電極と、前記第２検出腕の前記第３面に設けられ、前記第２検出腕用の第１電極および前記第２検出腕用の前記第２電極から電気的に独立している第２検出腕用の第３電極と、前記第２検出腕の前記第４面に設けられ、前記第２検出腕用の第３電極に接続されている第２検出腕用の第４電極と、を有し、かつ、前記第１検出腕用の第１電極および前記第１検出腕用の第２電極は、前記第２検出腕用の第３電極および前記第２検出腕用の第４電極に共通に接続され、前記第１検出腕用の第３電極および前記第１検出腕用の第４電極は、前記第２検出腕用の第１電極および前記第２検出腕用の第２電極に共通に接続されている。   (7) In another aspect of the vibration-type gyro element of the present invention, each of the first drive arm and the second drive arm has a pair of main surfaces facing each other, and the first detection arm and the first drive arm Each of the two detection arms is perpendicular to the first surface as the first main surface, the second surface as the second main surface opposite to the first surface, and each of the first surface and the second surface. A first comb electrode provided on at least one of the pair of main surfaces of the first drive arm; and a fourth surface opposite to the third surface. The second drive electrode is a second comb electrode provided on at least one of the pair of main surfaces of the second drive arm, and the first detection electrode is the first detection arm of the first detection arm. A first electrode for a first detection arm provided on one surface; and a second electrode provided on the second surface of the first detection arm. A second electrode for the first detection arm connected to the first electrode for the arm and the third surface of the first detection arm; the first electrode for the first detection arm and the first electrode; A third electrode for the first detection arm that is electrically independent from the second electrode for the first detection arm; and a fourth electrode for the first detection arm provided on the fourth surface of the first detection arm. A fourth electrode for the first detection arm connected to the three electrodes, the second detection electrode being provided on the first surface of the second detection arm, One electrode, a second electrode for the second detection arm provided on the second surface of the second detection arm and connected to the first electrode for the second detection arm, and the second detection arm A third electrode for a second detection arm provided on the third surface and electrically independent from the first electrode for the second detection arm and the second electrode for the second detection arm; A fourth electrode for a second detection arm provided on the fourth surface of the second detection arm and connected to a third electrode for the second detection arm, and the first detection The first electrode for the arm and the second electrode for the first detection arm are connected in common to the third electrode for the second detection arm and the fourth electrode for the second detection arm, and the first detection The third electrode for the arm and the fourth electrode for the first detection arm are commonly connected to the first electrode for the second detection arm and the second electrode for the second detection arm.

本態様では、上記（６）の態様における電極構造と、電極の接続形態について規定する。すなわち、第１駆動腕には第１駆動電極が形成されるが、この第１駆動電極は、第１駆動腕の一対の主面（第１面および第２面）の少なくとも一方に設けられる第１櫛歯電極である。同様に、第２駆動腕には第２駆動電極が形成され、この第２駆動電極は、第２駆動腕の一対の主面（第１面および第２面）の少なくとも一方に設けられる第２櫛歯電極である。   In this aspect, the electrode structure in the above aspect (6) and the connection form of the electrodes are defined. That is, a first drive electrode is formed on the first drive arm, and the first drive electrode is provided on at least one of a pair of main surfaces (first surface and second surface) of the first drive arm. 1 comb electrode. Similarly, a second drive electrode is formed on the second drive arm, and the second drive electrode is provided on at least one of a pair of main surfaces (first surface and second surface) of the second drive arm. Comb electrode.

また、第１検出腕の第１面〜第４面の各々には、第１検出腕用の第１電極〜第４電極が設けられる。第２検出腕の第１面〜第４面の各々には、第２検出腕用の第１電極〜第４電極が設けられる。但し、第１検出腕に生じる第２検出振動の向きと、第２検出腕に生じる第２検出振動の向きは、互いに逆向きである。この点を考慮して、第１検出腕における電極と第２検出腕における電極との接続が決定される。つまり、第１検出腕用の第１電極および第１検出腕用の第２電極は、第２検出腕用の第３電極および第２検出腕用の第４電極に共通に接続される。また、第１検出腕用の第３電極および第１検出腕用の第４電極は、第２検出腕用の第１電極および第２検出腕用の第２電極に共通に接続される。上記２つの共通接続点から、第２検出振動に伴って生じる微小な電気信号を取り出すことができる。   Moreover, the first electrode to the fourth electrode for the first detection arm are provided on each of the first surface to the fourth surface of the first detection arm. A first electrode to a fourth electrode for the second detection arm are provided on each of the first surface to the fourth surface of the second detection arm. However, the direction of the second detection vibration generated in the first detection arm and the direction of the second detection vibration generated in the second detection arm are opposite to each other. Considering this point, the connection between the electrode in the first detection arm and the electrode in the second detection arm is determined. That is, the first electrode for the first detection arm and the second electrode for the first detection arm are commonly connected to the third electrode for the second detection arm and the fourth electrode for the second detection arm. The third electrode for the first detection arm and the fourth electrode for the first detection arm are commonly connected to the first electrode for the second detection arm and the second electrode for the second detection arm. From the two common connection points, it is possible to take out a minute electric signal generated with the second detection vibration.

（８）本発明の振動型ジャイロセンサーの一態様では、前記検出電極から出力される前記電気信号に基づいて、前記第１方向の軸回りに作用する角速度を検出する検出回路と、を含む。   (8) One aspect of the vibration gyro sensor of the present invention includes a detection circuit that detects an angular velocity acting around the axis in the first direction based on the electrical signal output from the detection electrode.

これによって、高精度の検出が可能な振動型ジャイロセンサー（振動型ジャイロスコープ）を実現することができる。   As a result, a vibration gyro sensor (vibration gyroscope) capable of highly accurate detection can be realized.

（９）本発明の振動型ジャイロセンサーにおける角速度の検出方法の一態様では、水晶板で構成される基部と、前記基部から、前記水晶板の所定結晶面内で第１方向に延出する、前記水晶板で構成される駆動腕と、前記基部から、前記水晶板の所定結晶面内において前記第１方向と直交する第２方向に延出する、前記水晶板で構成される検出腕と、を有する振動型ジャイロ素子と、前記第１方向の軸回りに作用する角速度を検出する検出回路と、を有する振動型ジャイロセンサーによる角速度の検出方法であって、前記水晶板の、第１方向の電界に対応する第１方向の歪みを用いて、前記駆動腕を、前記所定結晶面に垂直な第３方向に面外振動させ、前記第１方向の軸回りに作用する角速度によって前記駆動腕に第２方向の第１検出振動を生じさせ、前記第１検出振動を、前記基部を介して前記検出腕に伝播させて、前記検出腕に、第１方向の第２検出振動を生じさせ、かつ、前記検出腕に、前記水晶板の、第１方向の電界に対応した第２方向の歪みを用いて、前記第１方向の電界を生じさせ、前記第１方向の電界によって電荷が移動することによって生じる電気信号に基づいて、前記検出回路が角速度を検出する。   (9) In one aspect of the angular velocity detection method in the vibration-type gyro sensor of the present invention, a base portion constituted by a quartz plate, and extending from the base portion in a first direction within a predetermined crystal plane of the quartz plate, A drive arm composed of the crystal plate; and a detection arm composed of the crystal plate extending from the base portion in a second direction orthogonal to the first direction within a predetermined crystal plane of the crystal plate; And a detection circuit for detecting an angular velocity acting around the axis in the first direction, and a method for detecting an angular velocity by a vibration type gyro sensor having a first direction of the quartz plate. Using the strain in the first direction corresponding to the electric field, the driving arm is caused to vibrate out-of-plane in a third direction perpendicular to the predetermined crystal plane, and applied to the driving arm by an angular velocity acting around the axis in the first direction. Generate the first detected vibration in the second direction And propagating the first detection vibration to the detection arm via the base, causing the detection arm to generate a second detection vibration in a first direction, and causing the detection arm to The detection based on an electrical signal generated by generating an electric field in the first direction using a strain in a second direction corresponding to the electric field in the first direction and moving electric charges by the electric field in the first direction. The circuit detects the angular velocity.

本態様の角速度（物理量）検出方法では、水晶結晶板（例えばＺ板（略Ｚ板））によって構成される振動型ジャイロ素子（振動型ジャイロセンサー用の振動片）を使用する。駆動腕は基部から第１方向（例えばＸ軸方向）に延出する。検出腕は基部から第２方向（例えばＹ軸方向）に延出する。第１方向の軸と第２方向の軸とで規定される平面は、例えば水晶板のＺ面を含む平面である。また、本態様では、第１方向と第２方向とは直交する。   In the angular velocity (physical quantity) detection method of this aspect, a vibration type gyro element (vibration piece for a vibration type gyro sensor) constituted by a quartz crystal plate (for example, a Z plate (substantially Z plate)) is used. The drive arm extends in the first direction (for example, the X-axis direction) from the base. The detection arm extends in the second direction (for example, the Y-axis direction) from the base. The plane defined by the first direction axis and the second direction axis is, for example, a plane including the Z plane of the quartz plate. In this aspect, the 1st direction and the 2nd direction are orthogonal.

水晶板の第１方向の電界（例えばＸ軸方向の電界Ｅｘ）に対応する第１方向の歪み（Ｓｘ）を用いて駆動腕に、第３方向（第１方向および第２方向の各々に直交する方向）の駆動振動（面外振動）が励振される。   A first direction distortion (Sx) corresponding to an electric field in the first direction of the quartz plate (for example, an electric field Ex in the X-axis direction) is used to drive the arm and a third direction (perpendicular to each of the first direction and the second direction). Driving vibration (out-of-plane vibration) is excited.

第１方向の軸回りに作用する角速度によって、駆動腕に第２方向（例えばＹ軸方向）の第１検出振動（面内振動）が生じる。第１検出振動は、基部を介して検出腕に伝播される。ここで、第１検出振動は面内振動であるため、基部の接触面（底面あるいは固定面）で吸収されずに、基部の弾性（剛性）によって、同一面内にある検出腕に効率的に伝搬される。よって、検出腕に、振幅が十分に大きい第２検出振動が生じる。なお、第２検出振動の方向は第１方向である。例えば、駆動腕が検出腕に近づく方向に屈曲するときは、検出腕も駆動腕に近づく方向に屈曲し、駆動腕が検出腕から遠ざかる方向に屈曲するときは、検出腕も駆動腕から遠ざかる方向に屈曲する。   A first detection vibration (in-plane vibration) in the second direction (for example, the Y-axis direction) is generated in the drive arm by the angular velocity acting around the axis in the first direction. The first detection vibration is propagated to the detection arm via the base. Here, since the first detection vibration is in-plane vibration, the first detection vibration is not absorbed by the contact surface (bottom surface or fixed surface) of the base, but is efficiently applied to the detection arm in the same plane by the elasticity (rigidity) of the base. Propagated. Therefore, the second detection vibration having a sufficiently large amplitude is generated in the detection arm. The direction of the second detection vibration is the first direction. For example, when the drive arm bends in the direction approaching the detection arm, the detection arm also bends in the direction closer to the drive arm, and when the drive arm bends away from the detection arm, the detection arm also moves away from the drive arm. Bend to.

検出腕には、第２検出振動に対応して電界が生じる。つまり、検出腕を構成する水晶板の、第１方向（Ｘ軸方向）の電界（Ｅｘ）に対応した第２方向の歪み（Ｓｙ）によって、第１方向の電界（Ｅｘ）が生じる。この第１方向の電界（Ｅｘ）によって電荷が移動することによって生じる電気信号に基づいて、検出回路が角速度を検出する。   An electric field is generated in the detection arm corresponding to the second detection vibration. That is, the electric field (Ex) in the first direction is generated by the distortion (Sy) in the second direction corresponding to the electric field (Ex) in the first direction (X-axis direction) of the quartz plate constituting the detection arm. The detection circuit detects the angular velocity based on the electric signal generated by the movement of the electric charge by the electric field (Ex) in the first direction.

本態様では、基部、駆動腕および検出腕自体が水晶板で構成されることから、圧電膜を基材上に形成する構造に比べて、振動ロスが少なく、また耐久性も高い。また、駆動振動として面外振動（ウォークモードの振動）を利用することから、従来の面内の駆動振動を利用する場合に比べて、駆動腕に生じた第１検出振動を、より効率的に検出腕に伝えることができる。よって、物理量の検出効率を格段に高めることができる。また、駆動腕と検出腕が分離されていることから、各腕における電極配置や配線も無理なく行える。また、駆動腕と検出腕が分離されていることから、静電結合や電気機械結合の影響も低減することができる。   In this aspect, since the base, the drive arm, and the detection arm itself are made of a quartz plate, the vibration loss is small and the durability is high as compared with the structure in which the piezoelectric film is formed on the substrate. In addition, since out-of-plane vibration (walk mode vibration) is used as the drive vibration, the first detected vibration generated in the drive arm can be more efficiently compared to the case where the conventional in-plane drive vibration is used. Can be communicated to the detection arm. Therefore, the physical quantity detection efficiency can be significantly increased. Further, since the drive arm and the detection arm are separated, electrode arrangement and wiring in each arm can be performed without difficulty. Further, since the drive arm and the detection arm are separated, the influence of electrostatic coupling and electromechanical coupling can be reduced.

（１０）本発明の電子機器の一態様は、上記いずれか一項に記載の振動型ジャイロ素子を搭載する。   (10) One aspect of the electronic apparatus of the present invention is equipped with the vibration gyro element described in any one of the above.

上記いずれかの態様の振動型ジャイロ素子を用いれば、電子機器の角速度（物理量）の検出精度を向上できる。   If the vibration type gyro element according to any one of the above aspects is used, the detection accuracy of the angular velocity (physical quantity) of the electronic device can be improved.

図１（Ａ）および図１（Ｂ）は、第１実施形態にかかる振動型ジャイロ素子（振動型ジャイロセンサー用振動片）における、角速度の検出原理を説明するための図1A and 1B are diagrams for explaining the principle of detection of angular velocity in the vibration type gyro element (vibration piece for vibration type gyro sensor) according to the first embodiment. 図２（Ａ）〜図２（Ｄ）は、電極の配置例を示す図2A to 2D are diagrams showing examples of electrode arrangement. 振動型ジャイロセンサーの構成の一例を示す図The figure which shows an example of a structure of a vibration type gyro sensor 駆動振動の励振の一例について説明するための図The figure for demonstrating an example of excitation of a drive vibration 図５（Ａ）〜図５（Ｈ）は、本実施形態における振動型ジャイロ素子および振動型ジャイロセンサーの動作を説明するための図5A to 5H are diagrams for explaining the operation of the vibration gyro element and the vibration gyro sensor according to the present embodiment. 図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、第２実施形態にかかる振動型ジャイロ素子の構造の概要と、駆動振動の態様を説明するための図6A to 6C are diagrams for explaining the outline of the structure of the vibration type gyro element according to the second embodiment and the mode of drive vibration. 図７（Ａ）および図７（Ｂ）は、第２実施形態にかかる振動型ジャイロ素子における電極配置の例ならびに配線の形成例を示す図FIG. 7A and FIG. 7B are diagrams showing an example of electrode arrangement and an example of wiring formation in the vibration type gyro element according to the second embodiment. 図８（Ａ）〜図８（Ｃ）は、本実施形態における振動型ジャイロ素子の動作を説明するための図8A to 8C are diagrams for explaining the operation of the vibration type gyro element according to this embodiment. 図９（Ａ）〜図９（Ｄ）は、本実施形態における振動型ジャイロセンサーの動作を説明するための図9A to 9D are diagrams for explaining the operation of the vibration type gyro sensor in the present embodiment. 振動型ジャイロ素子における駆動腕の他の例を示す図The figure which shows the other example of the drive arm in a vibration type gyro element 振動型ジャイロ素子における駆動腕における櫛歯電極の他の構成例を示す図The figure which shows the other structural example of the comb-tooth electrode in the drive arm in a vibration type gyro element 図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）は、振動型ジャイロ素子の他の例（基材上に圧電材料膜を形成する例）について説明するための図12A to 12C are diagrams for explaining another example of the vibration type gyro element (an example in which a piezoelectric material film is formed on a base material). 図１３（Ａ）〜図１３（Ｆ）は、圧電材料膜（圧電セラミック）の特性を説明するための図13A to 13F are diagrams for explaining the characteristics of the piezoelectric material film (piezoelectric ceramic). 駆動振動の励振の他の例について説明するための図The figure for demonstrating the other example of excitation of a drive vibration 振動型ジャイロセンサーを含む電子機器の構成の一例を示す図FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a configuration of an electronic device including a vibration gyro sensor 振動型ジャイロセンサーおける、静電結合、電気機械的結合ならびに機械結合について説明するための図Diagram for explaining electrostatic coupling, electromechanical coupling and mechanical coupling in vibration gyro sensor

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. The present embodiment described below does not unduly limit the contents of the present invention described in the claims, and all the configurations described in the present embodiment are indispensable as means for solving the present invention. Not always.

（第１実施形態）
図１（Ａ）および図１（Ｂ）は、第１実施形態にかかる振動型ジャイロ素子（振動型ジャイロセンサー用振動片）における、角速度の検出原理を説明するための図である。 (First embodiment)
FIG. 1A and FIG. 1B are diagrams for explaining the principle of detection of angular velocity in the vibration type gyro element (vibration piece for vibration type gyro sensor) according to the first embodiment.

図１（Ａ）に示されるように、振動型ジャイロ素子（振動型ジャイロセンサー用振動片）１００は、基部１０と、基部から、所定面内（ＸＹ面内）で第１方向（Ｘ軸方向）に延出する駆動腕２０と、基部１０から、所定面内（ＸＹ面内）において第１方向（Ｘ軸方向）と交差する方向である第２方向（Ｙ軸方向）に延出する検出腕３０と、を有する。なお、駆動腕１０には駆動電極（図１（Ａ）では不図示）が設けられ、検出腕３０には検出電極（図１（Ａ）では不図示）が設けられる。また、基部１０は、センサーケース（不図示）等に、例えば接着剤によって固定される。   As shown in FIG. 1A, a vibration type gyro element (vibration piece for vibration type gyro sensor) 100 includes a base 10 and a first direction (X-axis direction) within a predetermined plane (XY plane) from the base. ) Extending from the drive arm 20 extending to the first direction (in the XY plane) to the second direction (Y axis direction) that intersects the first direction (X axis direction) within a predetermined plane (in the XY plane). Arm 30. The drive arm 10 is provided with a drive electrode (not shown in FIG. 1A), and the detection arm 30 is provided with a detection electrode (not shown in FIG. 1A). Further, the base 10 is fixed to a sensor case (not shown) or the like with, for example, an adhesive.

基部１０、駆動腕２０および検出腕３０自体を水晶結晶板のような圧電材料板で構成することができる。また、基部１０、ならびに駆動腕２０および検出腕３０における基材を弾性を有する材料で構成し、その基材上に圧電膜を形成してもよい。つまり、圧電膜のもつ圧電特性によって、電界を歪みに変換して駆動腕を振動させたり、検出腕に生じた第２検出振動を電界に変換したりすることもできる。但し、基部１０、駆動腕２０および検出板３０自体を水晶板等で構成する構造は、圧電膜を基材上に形成する構造に比べて、振動ロスが少なく、耐久性も高い。   The base 10, the drive arm 20, and the detection arm 30 themselves can be formed of a piezoelectric material plate such as a quartz crystal plate. Alternatively, the base 10 and the base material of the drive arm 20 and the detection arm 30 may be made of an elastic material, and a piezoelectric film may be formed on the base material. That is, the piezoelectric characteristic of the piezoelectric film can convert the electric field into distortion to vibrate the drive arm, or convert the second detection vibration generated in the detection arm into an electric field. However, the structure in which the base 10, the drive arm 20, and the detection plate 30 itself are made of a quartz plate or the like has less vibration loss and higher durability than the structure in which the piezoelectric film is formed on the base material.

本実施形態では、図１（Ａ）の振動型ジャイロ素子（振動型ジャイロセンサー用振動片）は、基部１０、駆動腕２０および検出腕３０自体が、Ｚ板（略Ｚ板）の水晶結晶板によって構成されるものとする。   In the present embodiment, the vibration type gyro element (vibration piece for vibration type gyro sensor) of FIG. 1A has a base 10, a drive arm 20, and a detection arm 30 itself having a crystal plate of a Z plate (substantially Z plate). It shall be comprised by.

上述のとおり、駆動腕２０は、基部１０から第１方向（Ｘ軸方向）に延出する。つまり、駆動腕２０の一端は基部１０に連結され、他端は自由端となっている。検出腕３０は、基部１０から第２方向（Ｙ軸方向）に延出する。つまり、検出腕３０の一端は基部１０に連結され、他端は自由端となっている。第１方向の軸（Ｘ軸）と第２方向の軸（Ｙ軸）とで規定される平面（ＸＹ平面）は、例えば水晶板のＺ面を含む平面である。また、第１方向と第２方向は、広義には互いに交差する方向であり、以下の説明では、互いに直交するものとする。   As described above, the drive arm 20 extends from the base 10 in the first direction (X-axis direction). That is, one end of the drive arm 20 is connected to the base 10 and the other end is a free end. The detection arm 30 extends from the base 10 in the second direction (Y-axis direction). That is, one end of the detection arm 30 is connected to the base 10 and the other end is a free end. A plane (XY plane) defined by the first direction axis (X axis) and the second direction axis (Y axis) is, for example, a plane including the Z plane of the crystal plate. In addition, the first direction and the second direction are directions that intersect each other in a broad sense, and are assumed to be orthogonal to each other in the following description.

図１（Ａ）に示されるように、駆動腕２０における駆動振動ＶＡは面外方向（ＸＹ平面に垂直なＺ軸方向）に生じる。この駆動振動ＶＡは、水晶板の第１方向の電界（Ｘ軸方向の電界Ｅｘ）に対応する第１方向の歪み（Ｓｘ）を利用することによって生じさせることができる。   As shown in FIG. 1A, the drive vibration VA in the drive arm 20 occurs in the out-of-plane direction (Z-axis direction perpendicular to the XY plane). This drive vibration VA can be generated by utilizing a strain (Sx) in the first direction corresponding to the electric field in the first direction (electric field Ex in the X-axis direction) of the quartz plate.

ここで、図１（Ｂ）を参照する。図１（Ｂ）は、水晶板の圧電定数と電界と歪みの関係を示す図である。太線で囲んで示されるように、水晶板は、第１方向の電界Ｅｘに対応する圧電定数として、高い数値を示しているｄ１１とｄ１２の二つを有している。ｄ１１は、第１方向の電界Ｅｘに対応して発生する第１方向（Ｘ軸方向）の歪みの大きさに関係する圧電定数であり、ｄ１２は、第１方向の電界Ｅｘに対応して発生する第２方向（Ｙ軸方向）の歪みの大きさに関係する圧電定数である。図示されるように、ｄ１１、ｄ１２は共に高い数値を示しており、電界Ｅｘによって大きな歪みＳｘ、Ｓｙを生じさせる、逆に歪みＳｘ、Ｓｙによって大きな電界Ｅｘを生じさせることができることを表している。よって、駆動振動の励振や、物理量の検出のために使用することができる。なお、ｄ１２について極性が負になっているのは、Ｘ方向に正の電界（＋Ｅｘ）が生じたとき、Ｙ方向に負の歪み、すなわち収縮が生じることを意味している。   Here, reference is made to FIG. FIG. 1B is a diagram showing the relationship between the piezoelectric constant, electric field, and strain of the quartz plate. As shown by being surrounded by a bold line, the quartz plate has two piezoelectric constants d11 and d12 indicating high numerical values corresponding to the electric field Ex in the first direction. d11 is a piezoelectric constant related to the magnitude of strain in the first direction (X-axis direction) generated corresponding to the electric field Ex in the first direction, and d12 is generated corresponding to the electric field Ex in the first direction. This is a piezoelectric constant related to the magnitude of strain in the second direction (Y-axis direction). As shown in the drawing, d11 and d12 both show high numerical values, which indicate that the electric field Ex can cause large distortions Sx and Sy, and conversely, the distortions Sx and Sy can cause large electric fields Ex. . Therefore, it can be used for excitation of drive vibrations and detection of physical quantities. Note that the negative polarity of d12 means that when a positive electric field (+ Ex) is generated in the X direction, negative distortion, that is, contraction occurs in the Y direction.

つまり、水晶板は、第１方向（Ｘ軸方向）の電界＋Ｅｘが生じると、ｄ１１によって第１方向（Ｘ軸方向）に伸張して引っ張り応力が発生し、また、ｄ１２によって、Ｙ方向に収縮して収縮応力が発生する。本実施形態では、圧電定数ｄ１１による歪みを駆動振動の励振に使用する。   In other words, when an electric field + Ex in the first direction (X-axis direction) is generated, the quartz plate expands in the first direction (X-axis direction) by d11 and generates a tensile stress, and contracts in the Y direction by d12. As a result, shrinkage stress is generated. In the present embodiment, distortion due to the piezoelectric constant d11 is used for excitation of drive vibration.

また、逆に、水晶板に、例えば、第２方向（Ｙ軸方向）の収縮歪みＳｙが生じると、圧電定数ｄ１２によって、正の第１方向（＋Ｘ軸方向）に電界＋Ｅｘが生じ、その電界の向きに電荷が移動する。本態様では、この圧電定数ｄ１２を、検出振動を電気信号に変換するために利用する。   Conversely, for example, when a contraction strain Sy in the second direction (Y-axis direction) occurs in the quartz plate, an electric field + Ex is generated in the positive first direction (+ X-axis direction) due to the piezoelectric constant d12, and the electric field The charge moves in the direction of. In this aspect, this piezoelectric constant d12 is used to convert the detected vibration into an electrical signal.

すなわち、駆動腕２０は、圧電定数ｄ１１を利用して、第３方向（第１方向および第２方向の各々に直交する方向であり、ここではＺ軸方向）に励振され、これによって駆動振動（面外振動）ＶＡが生じる。   That is, the driving arm 20 is excited in the third direction (the direction orthogonal to each of the first direction and the second direction, here the Z-axis direction) by using the piezoelectric constant d11, and thereby driving vibration ( Out-of-plane vibration) VA occurs.

この状態で、振動型ジャイロ素子１００が、第１方向（Ｘ軸方向）の軸回りに回転すると、駆動腕に角速度が加わる。３次元空間における角速度は角速度ベクトルによって表すことができる。図１（Ａ）では、Ｘ軸に関して、図中の矢印で示す方向に角速度が生じ、この場合の角速度ベクトルは、右ネジの進行方向（すなわち＋Ｘ軸方向）に生じる。   In this state, when the vibrating gyro element 100 rotates around the axis in the first direction (X-axis direction), an angular velocity is applied to the drive arm. The angular velocity in the three-dimensional space can be represented by an angular velocity vector. In FIG. 1A, with respect to the X axis, an angular velocity is generated in the direction indicated by the arrow in the drawing, and the angular velocity vector in this case is generated in the traveling direction of the right screw (ie, the + X axis direction).

駆動振動中の駆動腕２０に角速度が作用することによって、コリオリ力Ｆｃ（＋Ｆｃ，−Ｆｃ）が第２方向（Ｙ軸方向）に生じる。これによって、駆動腕２０に第２方向（Ｙ軸方向）の第１検出振動（面内振動）ＶＢが生じる。   When the angular velocity acts on the driving arm 20 during driving vibration, a Coriolis force Fc (+ Fc, −Fc) is generated in the second direction (Y-axis direction). As a result, a first detection vibration (in-plane vibration) VB in the second direction (Y-axis direction) is generated in the drive arm 20.

第１検出振動ＶＢは、基部１０を介して検出腕３０に伝播される。ここで、第１検出振動ＶＢは面内振動であるため、基部１０の接触面（底面あるいは固定面）で吸収されずに、基部１０の剛性によって、同一面内にある検出腕に効率的に伝搬される。よって、検出腕３０に、振幅が十分に大きい第２検出振動ＶＣが生じる。第２検出振動ＶＣの方向は第１方向（Ｘ軸方向）である。   The first detection vibration VB is propagated to the detection arm 30 via the base 10. Here, since the first detection vibration VB is in-plane vibration, the first detection vibration VB is not absorbed by the contact surface (the bottom surface or the fixed surface) of the base 10 and is efficiently applied to the detection arm in the same plane by the rigidity of the base 10. Propagated. Therefore, the second detection vibration VC having a sufficiently large amplitude is generated in the detection arm 30. The direction of the second detection vibration VC is the first direction (X-axis direction).

例えば、駆動腕２０が検出腕３０に近づく方向に屈曲するときは、検出腕３０も駆動腕２０に近づく方向に屈曲し、駆動腕２０が検出腕３０から遠ざかる方向に屈曲するときは、検出腕３０も駆動腕２０から遠ざかる方向に屈曲する（この点は、図５を用いて具体的に説明する）。   For example, when the driving arm 20 bends in the direction approaching the detection arm 30, the detection arm 30 also bends in the direction approaching the driving arm 20, and when the driving arm 20 bends in the direction away from the detection arm 30, the detection arm 30 30 also bends away from the drive arm 20 (this point will be specifically described with reference to FIG. 5).

検出腕３０には、第２検出振動ＶＣに対応して電界Ｅｘ（＋Ｅｘ，−Ｅｘ）が生じる。つまり、検出腕３０を構成する水晶板の、第１方向（Ｘ軸方向）の電界（Ｅｘ）に対応した第２方向の歪みＳｙに関係する圧電定数（ｄ１２）によって、第１方向の電界（＋Ｅｘ，−Ｅｘ）が生じる。この第１方向の電界（＋Ｅｘ，−Ｅｘ）によって電荷（Ｑ１〜Ｑ４）の移動が生じる。つまり、微小な電流が生じる。この微小な電気信号（電荷信号あるいは電流信号）に基づいて、検出回路（図１（Ａ）では不図示）が角速度を検出する。   An electric field Ex (+ Ex, −Ex) is generated in the detection arm 30 corresponding to the second detection vibration VC. That is, the electric field in the first direction (d12) is related to the strain Sy in the second direction corresponding to the electric field (Ex) in the first direction (X-axis direction) of the quartz plate constituting the detection arm 30. + Ex, -Ex) occurs. The electric field (+ Ex, −Ex) in the first direction causes the movement of charges (Q1 to Q4). That is, a minute current is generated. Based on this minute electric signal (charge signal or current signal), a detection circuit (not shown in FIG. 1A) detects the angular velocity.

図１（Ａ）に示される振動型ジャイロ素子１００は、駆動振動として面外振動（ウォークモードの振動）を利用することから、従来の面内の駆動振動を利用する場合に比べて、駆動腕２０に生じた第１検出振動ＶＢを、より効率的に検出腕３０に伝えることができる。よって、物理量（角速度等）の検出効率を格段に高めることができる。また、駆動腕２０と検出腕３０が分離されていることから、各腕における電極配置や配線も無理なく行える。また、駆動腕２０と検出腕３０が分離されていることから、静電結合や電気機械結合の影響も低減される。なお、静電結合や電気機械結合については、図１４を用いて後述する。   Since the vibration type gyro element 100 shown in FIG. 1A uses out-of-plane vibration (walk mode vibration) as drive vibration, the drive arm is compared with the conventional case where in-plane drive vibration is used. The first detection vibration VB generated at 20 can be transmitted to the detection arm 30 more efficiently. Therefore, the detection efficiency of the physical quantity (angular velocity or the like) can be significantly increased. Further, since the drive arm 20 and the detection arm 30 are separated, electrode arrangement and wiring in each arm can be performed without difficulty. Further, since the drive arm 20 and the detection arm 30 are separated, the influence of electrostatic coupling and electromechanical coupling is also reduced. The electrostatic coupling and the electromechanical coupling will be described later with reference to FIG.

また、基部１０、駆動腕２０および検出腕３０自体を水晶板で構成し、水晶板自体がもつ圧電定数を用いて駆動振動を励振し、かつ水晶板自体がもつ圧電定数を用いて検出信号（電気信号）を検出することによって、圧電膜を基材上に形成する構造に比べて、振動ロスが少なく、また耐久性を高くすることができる。   Further, the base 10, the drive arm 20 and the detection arm 30 themselves are made of a quartz plate, drive vibration is excited using a piezoelectric constant of the quartz plate itself, and a detection signal (using a piezoelectric constant of the quartz plate itself) is detected. By detecting the electrical signal, vibration loss is reduced and durability can be increased as compared with the structure in which the piezoelectric film is formed on the substrate.

図２（Ａ）〜図２（Ｄ）は、電極の配置例を示す図である。図２（Ａ）は、振動型ジャイロ素子１００の第１面（表面）における電極配置を示す図である。図２（Ｂ）は、振動型ジャイロ素子１００の第２面（裏面）における電極配置を示す透視図である。図２（Ｃ）は、図２（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図２（Ｄ）は、図２（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。   2A to 2D are diagrams illustrating examples of electrode arrangement. FIG. 2A is a diagram showing an electrode arrangement on the first surface (front surface) of the vibration type gyro element 100. FIG. 2B is a perspective view showing the electrode arrangement on the second surface (back surface) of the vibrating gyro element 100. FIG. 2C is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. FIG. 2D is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.

図２（Ａ）に示すように、基部１０の第１面（表面）には、スルーホール部５０（図中、点線で囲んで示される）が設けられ、スルーホール部５０には、第１スルーホール５１と、第２スルーホール５２と、第３スルーホール５３と、が設けられる。また、基部１０には、第１パッド（外部接続端子）Ｐ１と、第２パッドＰ２と、第３パッドＰ３と、第４パッドＰ４と、が設けられる。第１パッドＰ１には、第１スルーホール部５１が電気的に接続される。第２パッドＰ２には、第２スルーホール部５２が電気的に接続される。第３パッドＰ３には、第３スルーホール部５３が電気的に接続される。また、第４パッドＰ４には、配線ｋ２が接続される。なお、図２（Ａ）において、ｋ１は検出腕３０の壁面に設けられる配線であり、ｋ２は基部１０の壁面（側面）に設けられる配線であり、ｋ３〜ｋ５は、基部１０の第１面（表面）に設けられる配線である。   As shown in FIG. 2A, the first surface (front surface) of the base portion 10 is provided with a through hole portion 50 (shown by being surrounded by a dotted line in the drawing). A through hole 51, a second through hole 52, and a third through hole 53 are provided. In addition, the base 10 is provided with a first pad (external connection terminal) P1, a second pad P2, a third pad P3, and a fourth pad P4. The first through hole 51 is electrically connected to the first pad P1. The second through hole portion 52 is electrically connected to the second pad P2. The third through hole portion 53 is electrically connected to the third pad P3. Further, the wiring k2 is connected to the fourth pad P4. In FIG. 2A, k1 is a wiring provided on the wall surface of the detection arm 30, k2 is a wiring provided on the wall surface (side surface) of the base 10, and k3 to k5 are the first surface of the base 10. Wiring provided on the (surface).

まず、駆動腕２０に設けられる駆動電極（櫛歯電極）について説明する。駆動腕２０は一対の主面（第１面（表面）と第２面（裏面））を有する。この一対の主面の少なくとも一方に、櫛歯電極が形成される。本実施形態では、第１面（表面）および第２面（裏面）の双方に櫛歯電極が形成される。   First, the drive electrode (comb electrode) provided on the drive arm 20 will be described. The drive arm 20 has a pair of main surfaces (a first surface (front surface) and a second surface (back surface)). Comb electrodes are formed on at least one of the pair of main surfaces. In the present embodiment, comb electrodes are formed on both the first surface (front surface) and the second surface (back surface).

図２（Ａ）において太い点線で囲んで示されるように、駆動腕２０の第１面（表面）には、櫛歯電極（ＩＤＴ（interdigital transducer)電極）４０ａが設けられる。櫛歯電極４０ａは、電極４１ａ（斜線が施されている電極）と電極４１ｂ（黒塗りの電極）とを有する。   2A, a comb electrode (IDT (interdigital transducer) electrode) 40a is provided on the first surface (front surface) of the drive arm 20 as shown by being surrounded by a thick dotted line. The comb electrode 40a includes an electrode 41a (shaded electrode) and an electrode 41b (black electrode).

また、図２（Ｂ）において太い点線で囲んで示すように、駆動腕２０の第２面（裏面）には、櫛歯電極４０ｂが設けられる。櫛歯電極４０ｂは、電極４１ｃ（斜線が施された電極）と電極４１ｄ（黒塗りの電極）とを有する。電極４１ｃは、電極４１ａに、第１スルーホール部５１を経由して接続されている。また、電極４１ｄは、電極４１ｂに、第２スルーホール部５２を経由して接続されている。なお、図２（Ｂ）において、ｋ１’は検出腕３０の壁面に設けられる配線であり、ｋ２’は基部１０の壁面（側面）に設けられる配線であり、ｋ３’〜ｋ５’は、基部１０の第２面（裏面）に設けられる配線である。   Further, as shown by being surrounded by a thick dotted line in FIG. 2B, a comb-tooth electrode 40b is provided on the second surface (back surface) of the drive arm 20. The comb-tooth electrode 40b includes an electrode 41c (shaded electrode) and an electrode 41d (black electrode). The electrode 41 c is connected to the electrode 41 a via the first through hole portion 51. The electrode 41d is connected to the electrode 41b via the second through-hole portion 52. 2B, k1 ′ is a wiring provided on the wall surface of the detection arm 30, k2 ′ is a wiring provided on the wall surface (side surface) of the base portion 10, and k3 ′ to k5 ′ are the base portion 10. Wiring provided on the second surface (back surface).

ここで、図２（Ｄ）を参照する。駆動電極としての櫛歯電極４０ａ（表面に設けられる櫛歯電極）は、所定距離Ｌ１だけ離れて互いに対向して配置される一対の電極（電極４１ａと電極４１ｂ）からなる第１対向部分４２（１）と、第１対向部分４２（１）に隣接して設けられ、かつ、所定距離Ｌ１だけ離れて互いに対向して配置される一対の電極（４１ａ，４１ｂ）からなる第２対向部分４２（２）と、第２対向部分４２（２）に隣接して設けられ、かつ、所定距離Ｌ１だけ離れて互いに対向して配置される一対の電極（４１ａ，４１ｂ）からなる第３対向部分４２（３）と、を有している。   Here, reference is made to FIG. A comb-tooth electrode 40a (a comb-tooth electrode provided on the surface) as a drive electrode is a first facing portion 42 (a pair of electrodes (electrode 41a and electrode 41b) arranged to face each other at a predetermined distance L1. 1) and a second facing portion 42 (a pair of electrodes (41a, 41b) provided adjacent to the first facing portion 42 (1) and facing each other at a predetermined distance L1. 2) and a third facing portion 42 (a pair of electrodes (41a, 41b) provided adjacent to the second facing portion 42 (2) and disposed to face each other with a predetermined distance L1. And 3).

第１対向部分４１（１）〜第３対向部分４２（３）の各々は、駆動腕２０の延出方向である第１方向（Ｘ軸方向）に沿って配置されている。また、第１対向部分４２（１）と第２対向部分４２（２）との間の距離（あるいは、第２対向部分４２（２）と第３対向部分４２（３）との間の距離）をＬ２としたとき、Ｌ１＜Ｌ２が成立する。   Each of the first facing portion 41 (1) to the third facing portion 42 (3) is disposed along the first direction (X-axis direction) that is the extending direction of the drive arm 20. Further, the distance between the first facing portion 42 (1) and the second facing portion 42 (2) (or the distance between the second facing portion 42 (2) and the third facing portion 42 (3)). When L2 is L2, L1 <L2 is established.

Ｌ１＜Ｌ２とするのは、以下の理由による。以下の説明では、第１対向部分４２（１）および第２対向部分４２（２）に着目する。第１対向部分４２（１）および第２対向部分４２（２）の各々において、対向する一対の電極（４１ａ，４１ｂ）間に電界（有効電界）Ｅｘ（１）が生じ、この電界（有効電界）Ｅｘ（１）が駆動腕２０に加えられ、駆動腕２０に圧縮または伸張（引っ張り）の各応力が生じる。   The reason why L1 <L2 is set is as follows. In the following description, attention is focused on the first facing portion 42 (1) and the second facing portion 42 (2). In each of the first facing portion 42 (1) and the second facing portion 42 (2), an electric field (effective electric field) Ex (1) is generated between the pair of electrodes (41a, 41b) facing each other. ) Ex (1) is applied to the drive arm 20 and compressive or expansion (tensile) stresses are generated in the drive arm 20.

一方、第１対向部分４２（１）における第２対向部分側の電極４１ｂと、第２対向部分４２（２）の第１対向部分側の電極４１ａとの間にも電界（無効電界）Ｅｘ２が生じる。第１対向部分４２（１）および第２対向部分４２（２）の各々において生じる有効電界の方向Ｅｘ（１）と、第１対向部分４２（１）と第２対向部分４２（２）との間に生じる無効電界Ｅｘ（２）の方向が逆である場合、有効電界Ｅｘ（１）の一部が無効電界Ｅｘ（２）によって打ち消されるという不都合が生じる。   On the other hand, an electric field (reactive electric field) Ex2 is also generated between the electrode 41b on the second opposing portion side in the first opposing portion 42 (1) and the electrode 41a on the first opposing portion side in the second opposing portion 42 (2). Arise. The direction Ex (1) of the effective electric field generated in each of the first opposing portion 42 (1) and the second opposing portion 42 (2), and the first opposing portion 42 (1) and the second opposing portion 42 (2) When the direction of the reactive electric field Ex (2) generated between them is reverse, there arises a disadvantage that a part of the effective electric field Ex (1) is canceled out by the reactive electric field Ex (2).

このため、図２（Ｄ）に示される例では、第１対向部分４２（１）および第２対向部分４２（２）の各々における電極間の距離Ｌ１よりも、第１対向部分４２（１）と第２対向部分４２（２）との間の距離（Ｌ２：具体的には、第１対向部分の第２対向部分側の電極４１ｂと第２対向部分の第１対向部分側の電極４１ａとの間の距離）を大きく設定する。これによって、第１対向部分４２（１）と第２対向部分４２（２）との間に生じる無効電界Ｅｘ（２）による悪影響（つまり、有効電界Ｅｘ（１）の一部が無効電界Ｅｘ（２）によって打ち消されること）を軽減することができる。   Therefore, in the example shown in FIG. 2D, the first facing portion 42 (1) is more than the distance L1 between the electrodes in each of the first facing portion 42 (1) and the second facing portion 42 (2). (L2: specifically, the electrode 41b on the second opposing portion side of the first opposing portion and the electrode 41a on the first opposing portion side of the second opposing portion) between the second opposing portion 42 (2) and the second opposing portion 42 (2) (Distance between) is set large. As a result, an adverse effect due to the reactive electric field Ex (2) generated between the first opposing portion 42 (1) and the second opposing portion 42 (2) (that is, a part of the effective electric field Ex (1) becomes the reactive electric field Ex ( 2) can be reduced.

次に、検出腕３０における検出電極の配置について説明する。ここでは図２（Ｃ）を参照する。図２（Ｃ）に示されるように、検出腕３０は、第１面（表面：Ａ面）と、第１面に対向する第２面（裏面：Ｂ面）と、第１面と第２面を連結する第３面（左側面：Ｃ面）と、第３面に対向する第４面（右側面：Ｄ面）とを有する。   Next, the arrangement of the detection electrodes in the detection arm 30 will be described. Here, reference is made to FIG. As shown in FIG. 2C, the detection arm 30 includes a first surface (front surface: A surface), a second surface (back surface: B surface) opposite to the first surface, a first surface, and a second surface. It has the 3rd surface (left side: C surface) which connects a surface, and the 4th surface (right side: D surface) which opposes a 3rd surface.

検出電極は、検出腕３０の第１面（Ａ面）に設けられる第１電極３２ａと、検出腕３０の第２面（Ｂ面）に設けられ、第１電極３２ａに接続されている第２電極３２ｂと、検出腕３０の第３面（Ｃ面）に設けられ、第１電極３２ａおよび第２電極３２ｂから電気的に独立している第３電極３２ｃと、検出腕３０の第４面（Ｄ面）に設けられ、第３電極３２ｃに接続されている第４電極３２ｄと、を有する。第１電極３２ａと第２電極３２ｂの共通接続点をＪ１とする。第３電極３２ｃと第４電極３２ｃの共通接続点をＪ２とする。共通接続点Ｊ１およびＪ２は、検出回路の入力端子に相当する。   The detection electrode is provided on the first surface (A surface) of the detection arm 30 and on the second surface (B surface) of the detection arm 30 and is connected to the first electrode 32a. The electrode 32b, the third electrode 32c provided on the third surface (C surface) of the detection arm 30 and electrically independent from the first electrode 32a and the second electrode 32b, and the fourth surface ( And a fourth electrode 32d connected to the third electrode 32c. A common connection point of the first electrode 32a and the second electrode 32b is J1. A common connection point of the third electrode 32c and the fourth electrode 32c is J2. The common connection points J1 and J2 correspond to the input terminals of the detection circuit.

図３は、振動型ジャイロセンサーの構成の一例を示す図である。図３において、振動型ジャイロセンサー１０５は、振動型ジャイロ素子１００と、発振駆動回路１１０と、検出回路１４０と、を有する。発振駆動回路１１０は、ＡＧＣ回路１１２を有する。発振駆動回路１１０の入力端子Ｊ３およびＪ４は各々、振動型ジャイロ素子１００の基部１０に設けられるパッドＰ１およびパッドＰ２の各々に接続される。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the configuration of the vibration gyro sensor. In FIG. 3, the vibration type gyro sensor 105 includes a vibration type gyro element 100, an oscillation drive circuit 110, and a detection circuit 140. The oscillation drive circuit 110 has an AGC circuit 112. Input terminals J3 and J4 of the oscillation drive circuit 110 are connected to a pad P1 and a pad P2 provided on the base 10 of the vibration gyro element 100, respectively.

また、検出回路１４０は、Ｑ／Ｖ変換回路１２０と、増幅回路１２２と、移相器１２４と、同期検波回路１２６と、ローパスフィルター（ＬＰＦ）１２８と、Ａ／Ｄ変換回路１３０と、を有する。検出回路１４０の入力端子Ｊ１およびＪ２の各々は、振動型ジャイロ素子１００の基部１０に設けられるパッドＰ３およびパッドＰ４の各々に接続される。なお、同期検波回路１２６は、検出信号に重畳される、不要な駆動振動成分を除去するために設けられている。   The detection circuit 140 includes a Q / V conversion circuit 120, an amplification circuit 122, a phase shifter 124, a synchronous detection circuit 126, a low-pass filter (LPF) 128, and an A / D conversion circuit 130. . Each of the input terminals J1 and J2 of the detection circuit 140 is connected to each of a pad P3 and a pad P4 provided on the base 10 of the vibration type gyro element 100. The synchronous detection circuit 126 is provided to remove unnecessary drive vibration components superimposed on the detection signal.

図４は、駆動振動の励振の一例について説明するための図である。図４の上側には駆動腕２０の平面図が示され、中段には駆動腕のＡ−Ａ線に沿う断面図が示され、下側には面外方向に振動している駆動腕の様子が示されている。図示されるように、櫛歯電極による第１方向（Ｘ軸方向）の電界Ｅｘによって、駆動腕の第１面（Ａ面）および第２面（Ｂ面）に歪み（応力）が発生する。第１面（Ａ）面に収縮応力が発生し、第２面に伸張（引っ張り）応力が発生する場合には、駆動腕２０は、正の第３方向（＋Ｚ方向）に屈曲する。一方、第１面（Ａ）面に伸張（引っ張り）応力が発生し、第２面に収縮応力が発生する場合には、駆動腕２０は、負の第３方向（−Ｚ方向）に屈曲する。正の第３方向（＋Ｚ方向）への屈曲と、負の第３方向（−Ｚ方向）への屈曲は交互に生じる。よって、第３方向（ＸＹ平面に垂直なＺ方向）の駆動振動（面外振動あるいはウォークモードの振動）が定常的に生じる。   FIG. 4 is a diagram for explaining an example of excitation of drive vibration. 4 is a plan view of the drive arm 20, the middle section is a cross-sectional view taken along the line AA of the drive arm, and the lower side is a state of the drive arm vibrating in the out-of-plane direction. It is shown. As shown in the figure, strain (stress) is generated on the first surface (A surface) and the second surface (B surface) of the drive arm by the electric field Ex in the first direction (X-axis direction) due to the comb electrodes. When contraction stress is generated on the first surface (A) and extension (tensile) stress is generated on the second surface, the drive arm 20 bends in the positive third direction (+ Z direction). On the other hand, when an extension (tensile) stress is generated on the first surface (A) and a contraction stress is generated on the second surface, the drive arm 20 bends in the negative third direction (−Z direction). . Bending in the positive third direction (+ Z direction) and bending in the negative third direction (−Z direction) occur alternately. Therefore, drive vibration (out-of-plane vibration or walk mode vibration) in the third direction (Z direction perpendicular to the XY plane) is steadily generated.

なお、図４の中段に示される駆動電極の配置は一例であり、これに限定されるものではない。ここで、図１４を参照する。図１４は、駆動振動の励振の他の例について説明するための図である。   The arrangement of the drive electrodes shown in the middle stage of FIG. 4 is an example, and the present invention is not limited to this. Reference is now made to FIG. FIG. 14 is a diagram for explaining another example of excitation of drive vibration.

図１４の例では、駆動腕２０の第１面（Ａ面）に設けられる一対の櫛歯電極のうちの一方の電極４１ｂ（黒塗りの電極）と、駆動腕２０の第２面（Ｂ面）に設けられる一対の櫛歯電極のうちの一方の電極４１ｄ（黒塗りの電極：電極４１ｂと同電位の電極）とが、対向して設けられている。   In the example of FIG. 14, one electrode 41 b (black electrode) of the pair of comb electrodes provided on the first surface (A surface) of the drive arm 20 and the second surface (B surface) of the drive arm 20. One electrode 41d (black-coated electrode: electrode having the same potential as that of the electrode 41b) of the pair of comb-teeth electrodes provided in FIG.

例えば、電極４１ｂおよび電極４１ｄ（黒塗りの電極）の電位極性を＋とし、電極４１ａおよび電極４１ｃ（斜線の電極）の電位極性を−とする。第１面（Ａ面）に設けられる櫛歯電極の極性の並びは、電極４１ｂを起点として、基部（図中の左端）から遠ざかる方向に沿って、＋，−，＋，−，＋となる。また、第２面（Ｂ面）に設けられる櫛歯電極の極性の並びは、電極４１ｂに対向する電極４１ｄを起点として、基部（図中の左端）から遠ざかる方向に沿って、＋，−，＋，−，＋，−となる。このように、互いに対向する電極を起点として考えると、第１面（Ａ面）の櫛歯電極の極性の並びと、第２面（Ｂ面）の櫛歯電極の極性の並びとが一致していることになる。   For example, the potential polarity of the electrode 41b and the electrode 41d (black electrode) is +, and the potential polarity of the electrode 41a and the electrode 41c (shaded electrode) is −. The arrangement of the polarities of the comb electrodes provided on the first surface (A surface) is +, −, +, −, + along the direction away from the base (left end in the figure) starting from the electrode 41b. . In addition, the arrangement of the polarities of the comb electrodes provided on the second surface (B surface) is +, −, − along the direction away from the base (the left end in the figure) starting from the electrode 41d facing the electrode 41b. +,-, +,-. Thus, considering the electrodes facing each other as the starting point, the polarity sequence of the comb-shaped electrodes on the first surface (A surface) matches the polarity sequence of the comb-shaped electrodes on the second surface (B surface). Will be.

このような電極配置によって、第１面（Ａ面）と第２面（Ｂ面）との間で、無駄な縦方向の電界が生じにくくなる。よって、駆動腕２０に無用な歪みが生じることが抑制される。また、無駄な電界が減少することから、消費電力を抑制することもできる。   Such an electrode arrangement makes it difficult to generate a useless vertical electric field between the first surface (A surface) and the second surface (B surface). Therefore, unnecessary distortion in the drive arm 20 is suppressed. In addition, since a useless electric field is reduced, power consumption can be suppressed.

ここで、図５に戻って説明を続ける。図５（Ａ）〜図５（Ｈ）は、本実施形態における振動型ジャイロ素子および振動型ジャイロセンサーの動作を説明するための図である。図５（Ａ）は、本実施形態の振動型ジャイロ素子１００の平面図を示す。図５（Ｂ）は、駆動腕２０に駆動振動ＶＡが励振された状態を示す。   Here, returning to FIG. FIG. 5A to FIG. 5H are diagrams for explaining operations of the vibration gyro element and the vibration gyro sensor according to the present embodiment. FIG. 5A shows a plan view of the vibrating gyro element 100 of the present embodiment. FIG. 5B shows a state where the driving vibration VA is excited in the driving arm 20.

第１方向の軸（Ｘ軸）回りに角速度Ωが生じると、図５（Ｃ）に示すように、駆動腕２０にコリオリ力Ｆｃ（＋Ｆｃおよび−Ｆｃ）が作用し、駆動腕２０に、第２方向（Ｙ軸方向）の第１検出振動ＶＢが生じる。   When an angular velocity Ω is generated around the axis in the first direction (X axis), as shown in FIG. 5C, Coriolis force Fc (+ Fc and −Fc) acts on the driving arm 20 and the driving arm 20 First detection vibration VB in two directions (Y-axis direction) occurs.

駆動腕２０は、剛性をもつ基部１０を介して検出腕３０に連結されている。よって、駆動腕２０に生じた第１検出振動ＶＢは、図５（Ｄ）に示すように、基部１０を介して検出腕３０に効率的に伝播する。   The drive arm 20 is connected to the detection arm 30 via the rigid base 10. Therefore, the first detection vibration VB generated in the drive arm 20 efficiently propagates to the detection arm 30 via the base 10 as shown in FIG.

上述のとおり、第１検出振動ＶＢは所定面（ＸＹ面）内の面内振動であるため、基部１０の接触面（底面あるいは固定面）で吸収されずに、基部１０の剛性によって、同一面内にある検出腕３０に効率的に伝搬される。よって、検出腕３０に、振幅が十分に大きい第２検出振動ＶＣが生じる。第２検出振動ＶＣの方向は第１方向（Ｘ軸方向）である。つまり、駆動腕２０が検出腕３０に近づく方向に屈曲するときは、機械的なバランスが確保されるように、検出腕３０も駆動腕２０に近づく方向に屈曲する。また、駆動腕２０が検出腕３０から遠ざかる方向に屈曲するときは、機械的なバランスが確保されるように、検出腕３０も駆動腕２０から遠ざかる方向に屈曲する。このようにして、検出腕３０には、第２検出振動ＶＣが生じる。   As described above, since the first detection vibration VB is an in-plane vibration within a predetermined plane (XY plane), the first detection vibration VB is not absorbed by the contact surface (bottom surface or fixed surface) of the base portion 10 and depends on the rigidity of the base portion 10. It is efficiently propagated to the detection arm 30 inside. Therefore, the second detection vibration VC having a sufficiently large amplitude is generated in the detection arm 30. The direction of the second detection vibration VC is the first direction (X-axis direction). That is, when the driving arm 20 is bent in the direction approaching the detection arm 30, the detection arm 30 is also bent in the direction approaching the driving arm 20 so as to ensure mechanical balance. When the driving arm 20 is bent in a direction away from the detection arm 30, the detection arm 30 is also bent in a direction away from the driving arm 20 so as to ensure mechanical balance. In this way, the second detection vibration VC is generated in the detection arm 30.

検出腕３０に第２検出振動ＶＣが生じると、検出腕３０の第２方向の歪に対応して、圧電定数ｄ１２による電界（第１方向の電界）が生じる。つまり、図５（Ｅ）や図５（Ｇ）に示すように、第２検出振動ＶＣに対応して、第１方向の電界Ｅｘ（＋Ｅｘ，−Ｅｘ）が生じる。電界Ｅｘが生じると、この電界Ｅｘに対応して電荷Ｑの移動が生じる。   When the second detection vibration VC is generated in the detection arm 30, an electric field (electric field in the first direction) due to the piezoelectric constant d12 is generated corresponding to the strain in the second direction of the detection arm 30. That is, as shown in FIGS. 5E and 5G, an electric field Ex (+ Ex, −Ex) in the first direction is generated corresponding to the second detected vibration VC. When the electric field Ex is generated, the charge Q is moved corresponding to the electric field Ex.

つまり、図５（Ｅ）に対応して、図５（Ｆ）において矢印で示す方向に、電荷Ｑの移動が生じる。また、図５（Ｇ）に対応して、図５（Ｈ）において矢印で示す方向に、電荷Ｑの移動が生じる。   That is, corresponding to FIG. 5E, the charge Q moves in the direction indicated by the arrow in FIG. Corresponding to FIG. 5G, the charge Q moves in the direction indicated by the arrow in FIG.

電荷の移動によって生じる微小な電流信号（電荷信号）は、検出回路１４０の前段に配置されているＱ／Ｖ変換回路１２０によって電圧に変換される。この電圧信号に基づいて物理量（角速度）が検出される。   A minute current signal (charge signal) generated by the movement of the charge is converted into a voltage by the Q / V conversion circuit 120 arranged in the preceding stage of the detection circuit 140. A physical quantity (angular velocity) is detected based on this voltage signal.

（第２実施形態）
次に、図６〜図９を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。 (Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

本実施形態では、第１駆動腕２０に加えて第２駆動腕２０’を設け、また、第１検出腕３０に加えて第２検出腕３０’を設ける。   In the present embodiment, a second drive arm 20 ′ is provided in addition to the first drive arm 20, and a second detection arm 30 ′ is provided in addition to the first detection arm 30.

図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、第２実施形態にかかる振動型ジャイロ素子の構造の概要と、駆動振動の態様を説明するための図である。図６（Ａ）に示されるように、本実施形態の振動型ジャイロ素子１００’は、基部１０から、正の第１方向（＋Ｘ軸方向）に延出する第１駆動腕２０と、基部１０から、正の第１方向とは逆向きの負の第１方向（−Ｘ軸方向）に延出する第２駆動腕２０’と、基部１０から、第１方向に直交する正の第２方向（＋Ｙ軸方向）に延出する第１検出腕３０と、基部１０から、正の第２方向とは逆向きの負の第２方向（−Ｙ軸方向）に延出する第２検出腕３０’と、を有する。   FIG. 6A to FIG. 6C are diagrams for explaining the outline of the structure of the vibration type gyro element according to the second embodiment and the mode of driving vibration. As shown in FIG. 6A, the vibration type gyro element 100 ′ of the present embodiment includes a first drive arm 20 extending from the base portion 10 in the positive first direction (+ X axis direction), and the base portion 10. The second driving arm 20 ′ extending in the negative first direction (−X axis direction) opposite to the positive first direction and the positive second direction orthogonal to the first direction from the base 10 The first detection arm 30 extending in the (+ Y-axis direction) and the second detection arm 30 extending from the base 10 in the negative second direction (−Y-axis direction) opposite to the positive second direction. And have.

図６（Ｂ）および図６（Ｃ）に示されるように、第１駆動腕２０の、駆動振動ＶＡによる屈曲方向と、第２駆動腕２０’の、駆動振動ＶＡ’による屈曲方向の向きは、互いに逆向きである。これに伴って、第１駆動腕２０の、第１検出振動ＶＢによる屈曲方向と、第２駆動腕２０’の、第１検出振動ＶＢ’による屈曲方向とは互いに逆向きとなる。また、第１検出腕３０の、第２検出振動ＶＣによる屈曲方向と、第２検出腕３０’の、第２検出振動ＶＣ’による屈曲方向とは互いに逆向きとなる（この点については、図８および図９を参照して後述する）。   As shown in FIGS. 6B and 6C, the bending direction of the first driving arm 20 by the driving vibration VA and the bending direction of the second driving arm 20 ′ by the driving vibration VA ′ are as follows. Are opposite to each other. Accordingly, the bending direction of the first drive arm 20 due to the first detection vibration VB and the bending direction of the second drive arm 20 'due to the first detection vibration VB' are opposite to each other. Further, the bending direction of the first detection arm 30 due to the second detection vibration VC and the bending direction of the second detection arm 30 ′ due to the second detection vibration VC ′ are opposite to each other (this point is illustrated in FIG. 8 and FIG. 9 to be described later).

図７（Ａ）および図７（Ｂ）は、第２実施形態にかかる振動型ジャイロ素子における電極配置の例ならびに配線の形成例を示す図である。図７（Ａ）は、第１面（表面）における平面視での電極の配置例を示している。   FIGS. 7A and 7B are diagrams showing an example of electrode arrangement and an example of wiring formation in the vibration type gyro element according to the second embodiment. FIG. 7A shows an arrangement example of the electrodes in plan view on the first surface (front surface).

図７（Ａ）に示されるように、第１駆動腕２０には第１駆動電極の一部としての櫛歯電極４０ａが設けられている。第１駆動腕２０に設けられる櫛歯電極（第１面および第２面の各々に櫛歯電極が設けられる場合を含む）を総称して第１櫛歯電極という。櫛歯電極４０ａは、第１櫛歯電極の構成要素である。   As shown in FIG. 7A, the first drive arm 20 is provided with a comb electrode 40a as a part of the first drive electrode. The comb electrodes provided on the first drive arm 20 (including the case where comb electrodes are provided on each of the first surface and the second surface) are collectively referred to as first comb electrodes. The comb electrode 40a is a component of the first comb electrode.

また、第２駆動腕２０’には、第２駆動電極の一部としての櫛歯電極４０ａ’が設けられている。第２駆動腕２０’に設けられる櫛歯電極（第１面および第２面の各々に櫛歯電極が設けられる場合を含む）を総称して第２櫛歯電極という。櫛歯電極４０ａ’は、第２櫛歯電極の構成要素である。
櫛歯電極４０ａは、電極４１ａと４１ｂを有する。同様に、櫛歯電極４０ａ’は、電極４１ａ’と４１ｂ’を有する。電極４１ａと電極４１ａ’は電気的に接続される。また、電極４１ｂと電極４１ｂ’は電気的に接続される。電極４１ａと電極４１ａ’は互いに、基部１０の中心Ｏに関して点対称の位置関係にある。また、電極４１ｂと電極４１ｂ’は互いに、基部１０の中心Ｏに関して点対称の位置関係にある。 The second drive arm 20 ′ is provided with a comb electrode 40a ′ as a part of the second drive electrode. The comb electrodes provided on the second drive arm 20 ′ (including the case where comb electrodes are provided on each of the first surface and the second surface) are collectively referred to as second comb electrodes. The comb electrode 40a ′ is a component of the second comb electrode.
The comb electrode 40a includes electrodes 41a and 41b. Similarly, the comb electrode 40a ′ has electrodes 41a ′ and 41b ′. The electrode 41a and the electrode 41a ′ are electrically connected. Further, the electrode 41b and the electrode 41b ′ are electrically connected. The electrode 41a and the electrode 41a ′ are in a point-symmetric positional relationship with respect to the center O of the base portion 10. Further, the electrode 41b and the electrode 41b ′ are in a point-symmetric positional relationship with respect to the center O of the base portion 10.

また、第１検出腕３０に設けられる第１検出電極は、第１検出腕３０の第１面に設けられる第１検出腕用の第１電極３２ａと、第１検出腕の第２面に設けられ、第１検出腕用の第１電極に接続されている第１検出腕用の第２電極３２ｂ（図７では不図示、図９の右側の図参照）と、第１検出腕３０の第３面に設けられ、第１検出腕用の第１電極および第１検出腕用の第２電極から電気的に独立している第１検出腕用の第３電極３２ｃと、第１検出腕の第４面に設けられ、第１検出腕用の第３電極３２ｃに接続されている第１検出腕用の第４電極３２ｄと、を有する。   The first detection electrode provided on the first detection arm 30 is provided on the first electrode 32a for the first detection arm provided on the first surface of the first detection arm 30 and on the second surface of the first detection arm. The second electrode 32b for the first detection arm connected to the first electrode for the first detection arm (not shown in FIG. 7, see right side of FIG. 9) and the first electrode of the first detection arm 30 A third electrode 32c for the first detection arm provided on three surfaces and electrically independent from the first electrode for the first detection arm and the second electrode for the first detection arm; And a fourth electrode 32d for the first detection arm provided on the fourth surface and connected to the third electrode 32c for the first detection arm.

また、第２検出腕３０’に設けられる第２検出電極は、第２検出腕３０’の第１面に設けられる第２検出腕用の第１電極３２ａ’と、第２検出腕３０’の第２面に設けられ、第２検出腕用の第１電極に接続されている第２検出腕用の第２電極３２ｂ’（図７では不図示、図９の右側の図参照）と、第２検出腕３０’の第３面に設けられ、第２検出腕用の第１電極および第２検出腕用の第２電極から電気的に独立している第２検出腕用の第３電極３２ｃ’と、第２検出腕３０’の第４面に設けられ、第２検出腕用の第３電極に接続されている第２検出腕用の第４電極３２ｄ’と、を有する。   Further, the second detection electrode provided on the second detection arm 30 ′ includes the first electrode 32a ′ for the second detection arm provided on the first surface of the second detection arm 30 ′ and the second detection arm 30 ′. A second electrode 32b ′ for the second detection arm provided on the second surface and connected to the first electrode for the second detection arm (not shown in FIG. 7, see right side of FIG. 9); 3rd electrode 32c for the 2nd detection arm which is provided in the 3rd surface of 2 detection arm 30 ', and is electrically independent from the 1st electrode for the 2nd detection arm, and the 2nd electrode for the 2nd detection arm And a fourth electrode 32d ′ for the second detection arm provided on the fourth surface of the second detection arm 30 ′ and connected to the third electrode for the second detection arm.

このように、第１検出腕３０の第１面〜第４面の各々には、第１検出腕用の第１電極３２ａ〜第４電極３２ｄが設けられ、第２検出腕３０’の第１面〜第４面の各々には、第２検出腕用の第１電極３２ａ’〜第４電極３２ｄ’が設けられる。   As described above, the first electrode 4a to the fourth electrode 32d for the first detection arm are provided on each of the first surface to the fourth surface of the first detection arm 30, and the first detection arm 30 'has the first electrode. A first electrode 32a ′ to a fourth electrode 32d ′ for the second detection arm are provided on each of the surface to the fourth surface.

但し、第１検出腕３０の、第２検出振動ＶＣによる屈曲方向と、第２検出腕３０’の、第２検出振動による屈曲方向は、上述したように互いに逆向きである。この点を考慮して、第１検出腕３０における各電極と第２検出腕３０’における各電極との接続が決定されている。   However, the bending direction of the first detection arm 30 due to the second detection vibration VC and the bending direction of the second detection arm 30 ′ due to the second detection vibration are opposite to each other as described above. Considering this point, the connection between each electrode in the first detection arm 30 and each electrode in the second detection arm 30 'is determined.

つまり、第１検出腕用の第１電極３２ａおよび第１検出腕用の第２電極３２ｂは、第２検出腕用の第３電極３２ｃ’および第２検出腕用の第４電極３２ｄ’に共通に接続される。また、第１検出腕用の第３電極３２ｃおよび第１検出腕用の第４電極３２ｄは、第２検出腕用の第１電極３２ａ’および第２検出腕用の第２電極３２ｂ’に共通に接続される。上記２つの共通接続点から、第２検出振動に伴って生じる微小な電気信号を取り出すことができる。   That is, the first electrode 32a for the first detection arm and the second electrode 32b for the first detection arm are common to the third electrode 32c ′ for the second detection arm and the fourth electrode 32d ′ for the second detection arm. Connected to. The third electrode 32c for the first detection arm and the fourth electrode 32d for the first detection arm are common to the first electrode 32a ′ for the second detection arm and the second electrode 32b ′ for the second detection arm. Connected to. From the two common connection points, it is possible to take out a minute electric signal generated with the second detection vibration.

図７（Ｂ）は、第１面（表面）における平面視での配線やスルーホールの配置例を示している。図７（Ｂ）において、ｋ１０は第１検出腕３０の壁面に形成される配線であり、ｋ１１は第２駆動腕２０’の壁面に形成される配線であり、ｋ１３は第２検出腕３０’の壁面に形成される配線であり、ｋ１４は第１駆動腕２０の壁面に形成される配線である。   FIG. 7B shows an arrangement example of wirings and through holes in a plan view on the first surface (front surface). In FIG. 7B, k10 is a wiring formed on the wall surface of the first detection arm 30, k11 is a wiring formed on the wall surface of the second drive arm 20 ′, and k13 is the second detection arm 30 ′. K14 is a wiring formed on the wall surface of the first drive arm 20.

また、図７（Ｂ）において、Ｐ１’は第１パッドであり、Ｐ２’は第２パッドであり、Ｐ３’は第３パッドであり、Ｐ４’は第４パッドである。   In FIG. 7B, P1 'is a first pad, P2' is a second pad, P3 'is a third pad, and P4' is a fourth pad.

また、図７（Ｂ）において、太い点線で囲まれて示される領域５１は、第１スルーホール部であり、同様に、太い点線で囲まれて示される領域５１’は、第１スルーホール部５１に隣接して設けられるスルーホール部である。第１スルーホール部５１および第１スルーホール部５１に隣接して設けられる第２スルーホール部５１’の各々には複数のスルーホールが含まれる。これらのスルーホールは、例えば、第１面上に形成される電極と、第２面上に形成される電極とを相互に接続するために使用され、また例えば、第１面上の配線と第２面上の配線とで立体交差を実現するために使用される。   In FIG. 7B, a region 51 surrounded by a thick dotted line is a first through hole portion, and similarly, a region 51 ′ surrounded by a thick dotted line is a first through hole portion. 51 is a through-hole portion provided adjacent to 51. Each of the first through hole portion 51 and the second through hole portion 51 ′ provided adjacent to the first through hole portion 51 includes a plurality of through holes. These through holes are used, for example, to connect an electrode formed on the first surface and an electrode formed on the second surface to each other. It is used to realize a three-dimensional intersection with wiring on two surfaces.

図８（Ａ）〜図８（Ｃ）は、本実施形態における振動型ジャイロ素子の動作を説明するための図である。また、図９（Ａ）〜図９（Ｄ）は、本実施形態における振動型ジャイロセンサーの動作を説明するための図である。   FIG. 8A to FIG. 8C are diagrams for explaining the operation of the vibration gyro element in the present embodiment. FIGS. 9A to 9D are diagrams for explaining the operation of the vibration type gyro sensor in the present embodiment.

図８（Ａ）は、本実施形態の振動型ジャイロ素子１００’の平面図を示す。第１駆動腕２０には駆動振動ＶＡが励振され、第２駆動腕２０’には駆動振動ＶＡ’が励振される（屈曲方向は互いに逆向き）。   FIG. 8A shows a plan view of the vibration type gyro element 100 ′ of this embodiment. Drive vibration VA is excited in the first drive arm 20, and drive vibration VA 'is excited in the second drive arm 20' (the bending directions are opposite to each other).

第１方向の軸（Ｘ軸）回りに角速度Ωが生じると、図８（Ｂ）に示すように、駆動腕２０にコリオリ力Ｆｃ（＋Ｆｃおよび−Ｆｃ）が作用し、第１駆動腕２０に、第２方向（Ｙ軸方向）の第１検出振動ＶＢが生じ、第２駆動腕２０’に、第２方向（Ｙ軸方向）の第１検出振動ＶＢ’が生じる（屈曲方向は互いに逆向き）。   When the angular velocity Ω is generated around the axis in the first direction (X axis), as shown in FIG. 8B, the Coriolis force Fc (+ Fc and −Fc) acts on the driving arm 20 and the first driving arm 20 is applied. First detection vibration VB in the second direction (Y-axis direction) is generated, and first detection vibration VB ′ in the second direction (Y-axis direction) is generated in the second drive arm 20 ′ (the bending directions are opposite to each other). ).

第１駆動腕２０および第２駆動腕２０’の各々は、剛性をもつ基部１０を介して第１検出腕３０および第２検出腕３０’の各々に連結されている。よって、第１駆動腕２０に生じた第１検出振動ＶＢ、ならびに第２駆動腕２０’に生じた第１検出振動ＶＢ’は、図８（Ｃ）に示すように、基部１０を介して、第１検出腕３０および第２検出腕３０’の各々に効率的に伝播する。   Each of the first drive arm 20 and the second drive arm 20 ′ is connected to each of the first detection arm 30 and the second detection arm 30 ′ via the rigid base 10. Therefore, the first detection vibration VB generated in the first drive arm 20 and the first detection vibration VB ′ generated in the second drive arm 20 ′ are, as shown in FIG. It efficiently propagates to each of the first detection arm 30 and the second detection arm 30 ′.

上述のとおり、第１検出振動ＶＢ，ＶＢ’は所定面（ＸＹ面）内の面内振動であるため、基部１０の接触面（底面あるいは固定面）で吸収されずに、基部１０の剛性によって、同一面内にある第１検出腕３０および第２検出腕３０’に効率的に伝搬される。よって、第１検出腕３０に振幅が十分に大きい第２検出振動ＶＣが生じ、同様に、第２検出腕３０’に振幅が十分に大きい第２検出振動ＶＣ’が生じる。第２検出振動ＶＣ，ＶＣ’の方向は第１方向（Ｘ軸方向）である。   As described above, since the first detection vibrations VB and VB ′ are in-plane vibrations within a predetermined plane (XY plane), the first detection vibrations VB and VB ′ are not absorbed by the contact surface (bottom surface or fixed surface) of the base 10 and depend on the rigidity of the base 10. , And efficiently transmitted to the first detection arm 30 and the second detection arm 30 ′ in the same plane. Therefore, the second detection vibration VC having a sufficiently large amplitude is generated in the first detection arm 30, and similarly, the second detection vibration VC 'having a sufficiently large amplitude is generated in the second detection arm 30'. The direction of the second detection vibrations VC and VC ′ is the first direction (X-axis direction).

つまり、第１駆動腕２０が第１検出腕３０に近づく方向に屈曲し、かつ、第２駆動腕２０’が第１検出腕３０から遠ざかる方向に屈曲する場合には、機械的なバランスが確保されるように、第１検出腕３０は、第１駆動腕２０に近づく方向であって、かつ、第２駆動腕２０’から遠ざかる方向に屈曲する（図８（Ｃ）において、実線で示す動き）。   That is, when the first drive arm 20 is bent in a direction approaching the first detection arm 30 and the second drive arm 20 ′ is bent in a direction away from the first detection arm 30, a mechanical balance is ensured. As shown, the first detection arm 30 bends in a direction approaching the first drive arm 20 and away from the second drive arm 20 ′ (the movement indicated by the solid line in FIG. 8C). ).

また、第１駆動腕２０が第２検出腕３０’から遠ざかる方向に屈曲し、かつ、第２駆動腕２０’が第２検出腕３０’に近づく方向に屈曲する場合には、機械的なバランスが確保されるように、第２検出腕３０’は、第１駆動腕２０から遠ざかる方向であって、かつ、第２駆動腕２０’に近づく方向に屈曲する（図８（Ｃ）において、実線で示す動き）。   Further, when the first drive arm 20 is bent in a direction away from the second detection arm 30 ′ and the second drive arm 20 ′ is bent in a direction approaching the second detection arm 30 ′, the mechanical balance is increased. The second detection arm 30 ′ is bent in a direction away from the first drive arm 20 and closer to the second drive arm 20 ′ (in FIG. 8C, a solid line). The movement shown by).

次に、各腕は、図８（Ｃ）において、点線で示すとおりに屈曲する。以降、実線で示される屈曲と点線で示される屈曲とが交互に生じる。このようにして、第１検出腕３０に第２検出振動ＶＣが生じ、第２検出腕３０’に第２検出振動ＶＣ’が生じる（屈曲方向は互いに逆向き）。   Next, each arm is bent as shown by a dotted line in FIG. Thereafter, the bending shown by the solid line and the bending shown by the dotted line occur alternately. In this way, the second detection vibration VC is generated in the first detection arm 30, and the second detection vibration VC 'is generated in the second detection arm 30' (the bending directions are opposite to each other).

次に、図９（Ａ）〜図９（Ｄ）を参照する。第１検出腕３０に第２検出振動ＶＣが生じ、また、第２検出腕３０’に第２検出振動ＶＣ’が生じると、第１検出腕３０および第２検出腕３０’の各々における第２方向の歪（応力）に対応して、圧電定数ｄ１２による電界（第１方向の電界）が生じる。つまり、図９（Ａ）や図９（Ｃ）に示すように、第２検出振動ＶＣ，ＶＣ’に対応して、第１検出腕３０および第２検出腕３０’の各々に第１方向の電界Ｅｘ（＋Ｅｘ，−Ｅｘ）が生じる。電界Ｅｘが生じると、この電界Ｅｘに対応して電荷Ｑの移動が生じる。   Next, FIG. 9A to FIG. 9D will be referred to. When the second detection vibration VC is generated in the first detection arm 30 and the second detection vibration VC ′ is generated in the second detection arm 30 ′, the second detection vibration 30 ′ in each of the first detection arm 30 and the second detection arm 30 ′. Corresponding to the strain (stress) in the direction, an electric field (electric field in the first direction) is generated by the piezoelectric constant d12. That is, as shown in FIGS. 9A and 9C, each of the first detection arm 30 and the second detection arm 30 ′ has a first direction corresponding to the second detection vibrations VC and VC ′. An electric field Ex (+ Ex, −Ex) is generated. When the electric field Ex is generated, the charge Q is moved corresponding to the electric field Ex.

つまり、図９（Ａ）に対応して、図９（Ｂ）において矢印で示す方向に、電荷Ｑの移動が生じる。また、図９（Ｃ）に対応して、図９（Ｄ）において矢印で示す方向に、電荷Ｑの移動が生じる。   That is, corresponding to FIG. 9A, the movement of the charge Q occurs in the direction indicated by the arrow in FIG. 9B. Corresponding to FIG. 9C, the charge Q moves in the direction indicated by the arrow in FIG. 9D.

電荷の移動によって生じる微小な電流信号（電荷信号）は、検出回路１４０の前段に配置されているＱ／Ｖ変換回路１２０によって電圧に変換される。この電圧信号に基づいて物理量（角速度）が検出される。   A minute current signal (charge signal) generated by the movement of the charge is converted into a voltage by the Q / V conversion circuit 120 arranged in the preceding stage of the detection circuit 140. A physical quantity (angular velocity) is detected based on this voltage signal.

（第３実施形態）
図１０は、振動型ジャイロ素子における駆動腕の他の例を示す図である。図１０の上側には、駆動腕２０の平面図が示され、下側には、駆動腕２０のＡ−Ａ線に沿う断面図が示される。 (Third embodiment)
FIG. 10 is a diagram illustrating another example of the driving arm in the vibration type gyro element. A plan view of the drive arm 20 is shown on the upper side of FIG. 10, and a cross-sectional view along the line AA of the drive arm 20 is shown on the lower side.

図１０の下側の断面図に示されるように、駆動腕２０の第１面（表面）には、凸部６０ａ〜６０ｃが設けられている。そして櫛歯電極を構成する、対向する一対の電極４１ａおよび４１ｂは、凸部６０ａ〜６０ｃの各々を挟むように形成されている。同様に、駆動腕２０の第２面（裏面）には、凸部６０ａ’〜６０ｃ’が設けられている。そして、櫛歯電極を構成する、対向する一対の電極４１ｃおよび４１ｄは、凸部６０ａ’〜６０ｃ’の各々を挟むように形成されている。   As shown in the lower cross-sectional view of FIG. 10, convex portions 60 a to 60 c are provided on the first surface (front surface) of the drive arm 20. A pair of opposing electrodes 41a and 41b constituting the comb electrode are formed so as to sandwich each of the convex portions 60a to 60c. Similarly, convex portions 60 a ′ to 60 c ′ are provided on the second surface (back surface) of the drive arm 20. A pair of opposing electrodes 41c and 41d constituting the comb electrode are formed so as to sandwich each of the convex portions 60a 'to 60c'.

この構造によれば、無駄な電界が減少することから、対向する電極（４１ａと４１ｂ、４１ｃと４１ｄ）間に生じる電界Ｅｘの強度を大きくすることができる。よって、より効率的に駆動振動を励振することができる。   According to this structure, since the useless electric field is reduced, the intensity of the electric field Ex generated between the opposing electrodes (41a and 41b, 41c and 41d) can be increased. Therefore, drive vibration can be excited more efficiently.

また、各対向部分間に生じる無効な電界（図中、点線で示される）は、空気（減圧パッケージ内では例えば真空に近い）の誘電率が、振動腕の材料（水晶や石英）等の誘電率よりも小さいことから弱められる。よって、無効電界によって有効電界が打ち消されることが効果的に低減される。この点も効率的な駆動振動の励振に寄与する。   In addition, an invalid electric field (indicated by a dotted line in the figure) generated between the opposing portions is such that the dielectric constant of air (such as near vacuum in a reduced pressure package) is a dielectric such as a vibrating arm material (crystal or quartz). It is weakened because it is smaller than the rate. Therefore, canceling out the effective electric field by the reactive electric field is effectively reduced. This point also contributes to efficient drive vibration excitation.

よって、本実施形態によれば、効率的に駆動振動を励振することができるため駆動振動の振幅が増加し、角速度によって生じる検出振動振幅も大きくなることから、振動型ジャイロセンサーの、より高感度化が実現される。   Therefore, according to the present embodiment, since the drive vibration can be efficiently excited, the amplitude of the drive vibration is increased and the detected vibration amplitude generated by the angular velocity is also increased. Therefore, the sensitivity of the vibration type gyro sensor is higher. Is realized.

（第４の実施形態）
図１１は、振動型ジャイロ素子における駆動腕における櫛歯電極の他の構成例を示す図である。 (Fourth embodiment)
FIG. 11 is a diagram showing another configuration example of the comb electrode in the driving arm in the vibration type gyro element.

先に説明した図２（Ｄ）の例では、櫛歯電極における、各対向部分間の距離は等間隔であったが、図１１の例では、各対向部分間の距離を、基部１０からの距離に応じて異ならせる。   In the example of FIG. 2D described above, the distance between the opposing portions in the comb electrode is equal. However, in the example of FIG. 11, the distance between the opposing portions is changed from the base 10. Different depending on the distance.

図１１において、櫛歯電極の第１対向部分４２（１）、第２対向部分４２（２）、第３対向部分４２（３）の各々は、記載の順に、基部１０からの距離が遠くなる。そして、第１対向部分４２（１）と第２対向部分４２（２）との間隔をＬ２とし、第２対向部分４２（２）と第３対向部分４２（３）との間の距離をＬ３としたとき、Ｌ２＜Ｌ３が成立する。この理由は以下のとおりである。   In FIG. 11, each of the first facing portion 42 (1), the second facing portion 42 (2), and the third facing portion 42 (3) of the comb electrode is increased in distance from the base 10 in the order described. . The distance between the first facing portion 42 (1) and the second facing portion 42 (2) is L2, and the distance between the second facing portion 42 (2) and the third facing portion 42 (3) is L3. Then, L2 <L3 is established. The reason for this is as follows.

駆動腕２０に駆動振動（面外振動）を生じさせるためには、駆動腕２０の主面（例えば表面および裏面の少なくとも一方）において、圧縮や伸張（引っ張り）の歪み（応力）を生じさせる必要がある。駆動腕２０は、固定端である基部１０を基準として面外方向に振動することから、駆動腕の屈曲に最も有効な歪みは、基部１０に近い箇所における歪みである。基部から遠い箇所（先端付近）の歪みは駆動腕の屈曲に与える影響が小さい。   In order to generate drive vibration (out-of-plane vibration) in the drive arm 20, it is necessary to generate a compression (stretch) strain (stress) on the main surface (for example, at least one of the front surface and the back surface) of the drive arm 20. There is. Since the drive arm 20 vibrates in the out-of-plane direction with the base 10 that is a fixed end as a reference, the distortion that is most effective for bending the drive arm is a distortion at a location close to the base 10. Distortion at a location far from the base (near the tip) has little effect on the bending of the drive arm.

この考察に基づいて、本実施形態では、櫛歯電極に含まれる３つの対向部分の各々間の間隔を、基部からの距離に応じて変化させる。つまり、第１対向部分４２（１）と第２対向部分４２（２）との間の間隔Ｌ２よりも、第２対向部分４２（２）と第３対向部分４２（３）との間隔Ｌ３を大きく設定する。   Based on this consideration, in this embodiment, the interval between each of the three facing portions included in the comb electrode is changed according to the distance from the base. That is, the distance L3 between the second facing portion 42 (2) and the third facing portion 42 (3) is set to be larger than the distance L2 between the first facing portion 42 (1) and the second facing portion 42 (2). Set larger.

図１１の例では、第１地点Ｎ１〜第２地点Ｎ２までの距離をＬ４としたとき、第２地点Ｎ２から第３地点Ｎ３までの距離Ｌ５が、２・Ｌ４となるように設定されている。   In the example of FIG. 11, when the distance from the first point N1 to the second point N2 is L4, the distance L5 from the second point N2 to the third point N3 is set to be 2 · L4. .

このようにすれば、駆動腕２０の延出方向に沿って配置される対向部分の数を、各対向部分を等間隔で配置する場合に比べて減少させることができる（特に、駆動腕が長い場合には、対向部分の数の削減効果が顕在化する）。このことは、駆動腕２０に発生する電界の総量が減ることを意味し、よって、消費電力の削減の効果が得られる。一方、基部１０から遠い箇所における電界が減少したとしても、その電界が駆動腕の屈曲に寄与する程度は小さいことから、駆動腕２０には、必要な振幅の駆動振動を生じさせることができる。   In this way, the number of opposing portions arranged along the extending direction of the driving arm 20 can be reduced as compared with the case where the opposing portions are arranged at equal intervals (particularly, the driving arm is long). In some cases, the effect of reducing the number of opposing parts becomes obvious). This means that the total amount of the electric field generated in the drive arm 20 is reduced, and thus an effect of reducing power consumption can be obtained. On the other hand, even if the electric field at a location far from the base 10 is reduced, the degree to which the electric field contributes to the bending of the drive arm is small, so that the drive arm 20 can generate drive vibration with a required amplitude.

（第５実施形態）
本実施形態では、基材上に圧電材料膜を形成する例について説明する。図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）は、振動型ジャイロ素子の他の例（基材上に圧電材料膜を形成する例）について説明するための図である。 (Fifth embodiment)
In this embodiment, an example in which a piezoelectric material film is formed on a substrate will be described. FIGS. 12A to 12C are diagrams for explaining another example (an example in which a piezoelectric material film is formed on a base material) of a vibration type gyro element.

図１２（Ａ）は、基材上に圧電材料膜（圧電膜）を形成した振動型ジャイロ素子１０２の平面図である。図１２（Ｂ）は，駆動腕２０のＡ−Ａ線に沿う断面図である。また、図１２（Ｃ）は、検出腕３０のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図１２（Ａ）に示される振動型ジャイロ素子１０２の基本的な動作は第１実施形態で示したものと同じである。但し、図１２の例では、駆動振動の励振ならびに検出腕の歪みの電気信号への変換に、基材上に形成される圧電材料膜を使用する。   FIG. 12A is a plan view of a vibrating gyro element 102 in which a piezoelectric material film (piezoelectric film) is formed on a base material. FIG. 12B is a cross-sectional view of the drive arm 20 along the line AA. FIG. 12C is a cross-sectional view of the detection arm 30 taken along line BB. The basic operation of the vibrating gyro element 102 shown in FIG. 12A is the same as that shown in the first embodiment. However, in the example of FIG. 12, a piezoelectric material film formed on a substrate is used for exciting drive vibration and converting detection arm distortion into an electrical signal.

基材は剛性を有する材料（例えば水晶やＳｉ）であり、圧電材料としては、例えば、ＺｎＯ，ＡｌＮ、ＬｉＮｂＯ３、ＫＮｂＯ３のいずれかを使用することができる。図１２（Ｂ）において、弾性を有する基材９１上には、下部駆動電極９２と、圧電材料膜９３と、上部電極９４とで構成される積層体９０が設けられている。下部電極９２と上部電極９４との間に電界を加えることによって、圧電材料膜９３を伸縮させることができる。これによって、駆動腕に駆動振動（第３方向の面外振動）を生じさせることができる。 The base material is a material having rigidity (for example, quartz or Si), and as the piezoelectric material, for example, any one of ZnO, AlN, LiNbO 3 , and KNbO 3 can be used. In FIG. 12B, a stacked body 90 including a lower drive electrode 92, a piezoelectric material film 93, and an upper electrode 94 is provided over an elastic base material 91. The piezoelectric material film 93 can be expanded and contracted by applying an electric field between the lower electrode 92 and the upper electrode 94. As a result, drive vibration (out-of-plane vibration in the third direction) can be generated in the drive arm.

また、図１２（Ｃ）に示すように、検出腕３０の、例えば第１面上には、第１検出用積層体１１０ａと、第２検出用積層体１１０ｂと、が形成されている。第１検出用積層体１１０ａは、下部駆動電極１１２ａと、圧電材料膜９３ａと、上部電極１１４ａとで構成される。また、第２検出用積層体１１０ｂは、下部駆動電極１１２ｂと、圧電材料膜９３ｂと、上部電極１１４ｂとで構成される。   Also, as shown in FIG. 12C, a first detection laminate 110a and a second detection laminate 110b are formed on the detection arm 30, for example, on the first surface. The first detection laminate 110a includes a lower drive electrode 112a, a piezoelectric material film 93a, and an upper electrode 114a. The second detection laminate 110b includes a lower drive electrode 112b, a piezoelectric material film 93b, and an upper electrode 114b.

検出腕３０の先端が、例えば負の第２方向（−Ｙ側）に屈曲したときは、第２積層体１１０ｂの圧電材料膜９３ｂに圧縮力に伴う電界＋Ｅｚが発生し、第１積層体１１０ａの圧電材料膜９３ａに伸張力（引っ張り力）に伴う電界−Ｅｚが発生し、各電界によって、電荷の移動が生じる。各電荷の移動による変動電圧を差動検出すれば、検出腕の曲げ応力の大きさを検出することができ、よって、角速度を検出するがことができる。   For example, when the tip of the detection arm 30 is bent in the negative second direction (−Y side), an electric field + Ez associated with the compressive force is generated in the piezoelectric material film 93b of the second stacked body 110b, and the first stacked body 110a. The piezoelectric material film 93a generates an electric field -Ez associated with the stretching force (tensile force), and each electric field causes a charge movement. If the fluctuation voltage due to the movement of each charge is differentially detected, the magnitude of the bending stress of the detection arm can be detected, and therefore the angular velocity can be detected.

図１３（Ａ）〜図１３（Ｆ）は、圧電材料膜（圧電セラミック）の特性を説明するための図である。図１３において、（＋）や（−）は極性を示し、丸で囲まれて示されている−は、分極されたマイナスイオンを示し、丸で囲まれて示されている＋は、分極されたプラスイオンを示す。図１３（Ａ）は、無負荷状態を示す。図１３（Ｂ）のように、圧電材料膜９３に圧縮が生じると、正極性の電圧が生じる。また、図１３（Ｃ）のように、圧電材料膜９３に引っ張りが生じると、負極性の電圧が生じる。   FIG. 13A to FIG. 13F are diagrams for explaining the characteristics of the piezoelectric material film (piezoelectric ceramic). In FIG. 13, (+) and (−) indicate polarities, and circled − indicates a polarized negative ion, and circled + indicates polarized. Show positive ions. FIG. 13A shows a no-load state. As shown in FIG. 13B, when the piezoelectric material film 93 is compressed, a positive voltage is generated. Further, as shown in FIG. 13C, when the piezoelectric material film 93 is pulled, a negative voltage is generated.

また、図１３（Ｄ）に示すように、圧電材料膜９３に正極性の電圧が印加されると、圧電材料膜９３に引っ張り応力が発生する。また、図１３（Ｅ）に示すように、圧電材料膜９３に負極性の電圧が印加されると、圧電材料膜９３に収縮応力が生じる。よって、図１３（Ｆ）に示すように、圧電材料膜９３に交流信号を供給すると、圧電材料膜９３に伸縮（伸張と収縮）を生じさせることができる。このような圧電材料膜の特性を利用すれば、図１２の例で説明したように、駆動腕に駆動振動（第３方向の面外振動）を生じさせることができ、また、駆動腕に生じる応力を電気信号に変換することもできる。   Further, as shown in FIG. 13D, when a positive voltage is applied to the piezoelectric material film 93, a tensile stress is generated in the piezoelectric material film 93. As shown in FIG. 13E, when a negative voltage is applied to the piezoelectric material film 93, contraction stress is generated in the piezoelectric material film 93. Therefore, as shown in FIG. 13F, when an AC signal is supplied to the piezoelectric material film 93, the piezoelectric material film 93 can be expanded and contracted (expanded and contracted). By utilizing such characteristics of the piezoelectric material film, as described in the example of FIG. 12, it is possible to cause drive vibration (out-of-plane vibration in the third direction) to be generated in the drive arm, and to be generated in the drive arm. Stress can also be converted into an electrical signal.

（第６実施形態）
本実施形態では、電子機器の一例について説明する。図１５は、振動型ジャイロセンサーを含む電子機器について説明する。図１５は、振動型ジャイロセンサーを含む電子機器の構成の一例を示す図である。 (Sixth embodiment)
In this embodiment, an example of an electronic device will be described. FIG. 15 illustrates an electronic device including a vibration gyro sensor. FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a configuration of an electronic device including a vibration gyro sensor.

図１５において、上記いずれかの実施形態の振動型ジャイロ素子１００（あるいは１０２）ならびに他の種類の検出素子（ここでは加速度検出素子とする）５００を組み合わせることによって、高機能なセンサーユニット（電子機器の一種）６００を実現することができる。   In FIG. 15, by combining the vibration type gyro element 100 (or 102) of any one of the above embodiments and another type of detection element (here, referred to as an acceleration detection element) 500, a highly functional sensor unit (electronic device) 600) can be realized.

また、このセンサーユニット６００（ならびに、例えばＣＰＵ７００等）を、カメラやＦＡ機器等の電子機器８００に搭載すれば、電子機器８００を、より高機能化することができる。すなわち、振動型ジャイロセンサー１００（１０２）は、従来に比べて格段に高精度な角速度の検出が可能であり、よって、電子機器（６００、８００）の性能が向上する。   Further, if this sensor unit 600 (and CPU 700, for example) is mounted on an electronic device 800 such as a camera or FA device, the electronic device 800 can be made more sophisticated. That is, the vibration type gyro sensor 100 (102) can detect the angular velocity much more accurately than the conventional one, and thus the performance of the electronic device (600, 800) is improved.

（静電結合、電気機械的結合、機械結合についての説明）
図１６は、振動型ジャイロセンサーおける、静電結合、電気機械的結合ならびに機械結合について説明するための図である。図１６において、駆動電極４００と検出電極４３０とが近接して配置されると、各電極間には寄生容量が形成される。よって、各電極間で静電結合（クロストーク）ＣＰ１が生じ易くなる。 (Explanation of electrostatic coupling, electromechanical coupling, mechanical coupling)
FIG. 16 is a diagram for explaining electrostatic coupling, electromechanical coupling, and mechanical coupling in the vibration type gyro sensor. In FIG. 16, when the drive electrode 400 and the detection electrode 430 are arranged close to each other, a parasitic capacitance is formed between the electrodes. Therefore, electrostatic coupling (crosstalk) CP1 is likely to occur between the electrodes.

また、駆動電極４００と検出電極４３０が近接して配置され、かつ、駆動電極４００と検出電極４３０の電位が異なる場合には、意図しない不要な電界が生じ、これに伴う不要な振動成分が発生する。つまり、電気機械結合ＣＰ２およびＣＰ３が生じる。なお、機械結合Ｃ４により、駆動振動が検出腕に漏れ込む場合も有り得る。   In addition, when the drive electrode 400 and the detection electrode 430 are arranged close to each other and the potentials of the drive electrode 400 and the detection electrode 430 are different, an unintended unnecessary electric field is generated, and an unnecessary vibration component is generated accordingly. To do. That is, electromechanical coupling CP2 and CP3 are generated. Note that drive vibration may leak into the detection arm due to the mechanical coupling C4.

上述した、本発明の各実施形態にかかる振動型ジャイロセンサーでは、駆動腕と検出腕が分離されていることから、各腕における電極配置や配線も無理なく行える。また、駆動腕と検出腕が分離されていることから、静電結合や電気機械結合の影響も低減される。なお、機械的結合によって検出腕に漏れ込む駆動振動は、同期検波の採用によって除去することが可能である。   In the above-described vibration type gyro sensor according to each embodiment of the present invention, since the driving arm and the detection arm are separated, the electrode arrangement and wiring in each arm can be easily performed. Further, since the drive arm and the detection arm are separated, the influence of electrostatic coupling and electromechanical coupling is also reduced. Note that the drive vibration that leaks into the detection arm due to mechanical coupling can be eliminated by employing synchronous detection.

このように、本発明の少なくとも一つの実施形態にかかる振動型ジャイロ素子では、駆動振動として面外振動（ウォークモードの振動）を利用することから、従来の面内の駆動振動を利用する場合に比べて、駆動腕に生じた検出振動を、より効率的に検出腕に伝えることができ、高精度の検出が可能な振動型ジャイロセンサー（振動型ジャイロスコープ）を実現することができる。よって、物理量の検出効率を格段に高めることができる。なお、振動型ジャイロセンサーは、上記いずれかの実施形態の振動型ジャイロ素子と、検出電極から出力される電気信号に基づいて、例えば第１方向の軸回りに作用する角速度を検出する検出回路（図３の参照符号１４０）と、を含む。   As described above, since the vibration type gyro element according to at least one embodiment of the present invention uses out-of-plane vibration (walk-mode vibration) as drive vibration, the conventional in-plane drive vibration is used. In comparison, the vibration detected in the drive arm can be transmitted to the detection arm more efficiently, and a vibration gyro sensor (vibration gyroscope) capable of highly accurate detection can be realized. Therefore, the physical quantity detection efficiency can be significantly increased. The vibration gyro sensor is a detection circuit (for example, detecting an angular velocity acting around the axis in the first direction based on the vibration gyro element of any of the above embodiments and an electric signal output from the detection electrode ( 3).

以上、本発明をいくつかの実施形態を用いて説明したが、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で、種々の変形が可能であることは当業者には容易に理解できるものである。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、本願発明の振動型ジャイロセンサーはデジタルカメラ、カーナビゲーションシステム、携帯電話、モバイルＰＣ、およびゲームコントローラ等の電子機器にも適用可能である。本願発明の振動型ジャイロ素子および振動型ジャイロセンサーを用いれば、電子機器の角速度（物理量）の検出精度を向上できる。   Although the present invention has been described using several embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the technical idea of the present invention. It can be easily understood by the contractor. Accordingly, all such modifications are intended to be included in the scope of the present invention. For example, a term described at least once together with a different term having a broader meaning or the same meaning in the specification or the drawings can be replaced with the different term in any part of the specification or the drawings. The vibration gyro sensor of the present invention can also be applied to electronic devices such as digital cameras, car navigation systems, mobile phones, mobile PCs, and game controllers. If the vibration type gyro element and the vibration type gyro sensor of the present invention are used, the detection accuracy of the angular velocity (physical quantity) of the electronic device can be improved.

１０ 基部、２０ 駆動腕（駆動アーム）、３０ 検出腕（検出アーム）、
３２ａ〜３２ｄ 検出電極、４０ａ，４０ｂ 櫛歯電極、
４１ａ，４１ｂ 櫛歯電極を構成する一対の電極、５０ スルーホール部、
１００ 振動型ジャイロ素子（振動型ジャイロセンサー用振動片）、
１０５ 振動型ジャイロセンサー、Ｐ１〜Ｐ４ パッド部、
Ｓｘ，Ｓｙ 第１方向電界に対応した圧電材料の圧電定数、Ｅｘ 第１方向電界 10 base, 20 drive arm (drive arm), 30 detection arm (detection arm),
32a to 32d detection electrodes, 40a, 40b comb electrodes,
41a, 41b A pair of electrodes constituting a comb electrode, 50 through-hole portions,
100 Vibrating gyro element (vibrating piece for vibrating gyro sensor),
105 Vibration type gyro sensor, P1-P4 pad part,
Sx, Sy Piezoelectric constant of piezoelectric material corresponding to first direction electric field, Ex first direction electric field

Claims (10)

基部と、
前記基部から、所定面内で第１方向に延出する駆動腕と、
前記基部から、前記所定面内において前記第１方向と交差する第２方向に延出する検出腕と、
前記駆動腕に設けられる駆動電極と、
前記検出腕に設けられる検出電極と、
を含み、
前記駆動腕は、前記駆動電極によって形成される電界による歪みによって、前記所定面に垂直な第３方向に振動し、前記第１方向の軸回りに作用する角速度によって前記駆動腕に第１検出振動が生じると、前記検出腕に、前記第１検出振動に対応した第２検出振動が生じ、前記第２検出振動に基づく歪みによって前記検出腕に電界が生じ、前記検出腕に生じる電界によって電荷の移動が生じ、前記電荷の移動による電気信号が前記検出電極から出力される、
ことを特徴とする振動型ジャイロ素子。 The base,
A driving arm extending from the base in a first direction within a predetermined plane;
A detection arm extending from the base in a second direction intersecting the first direction within the predetermined plane;
A drive electrode provided on the drive arm;
A detection electrode provided on the detection arm;
Including
The drive arm vibrates in a third direction perpendicular to the predetermined plane due to distortion caused by an electric field formed by the drive electrode, and a first detected vibration occurs in the drive arm due to an angular velocity acting about an axis in the first direction. Occurs, a second detection vibration corresponding to the first detection vibration is generated in the detection arm, an electric field is generated in the detection arm due to distortion based on the second detection vibration, and an electric charge generated by the electric field generated in the detection arm is generated. Movement occurs, and an electric signal generated by the movement of the electric charge is output from the detection electrode.
A vibration type gyro element characterized by that. 請求項１記載の振動型ジャイロ素子であって、
前記第２方向は、前記第１方向に直交する方向であり、
前記駆動腕の少なくとも一部、および前記検出腕の少なくとも一部は、共に同じ圧電材料で構成され、
前記駆動腕が、前記駆動腕における前記圧電材料の、前記第１方向の電界による前記第１方向の歪みによって前記第３方向に振動しているときに、前記第１方向の軸回りに角速度が作用すると、前記駆動腕には、前記第１方向の前記第２検出振動が生じ、
前記検出腕には、前記第１検出振動に対応して、前記第１方向の前記第２検出振動が生じ、これによって、前記検出腕における前記圧電材料の、前記第２方向の歪みによる前記第１方向の電界によって電荷の移動が生じ、前記電荷の移動による電気信号が前記検出電極から出力される、
ことを特徴とする振動型ジャイロ素子。 The vibratory gyro element according to claim 1,
The second direction is a direction orthogonal to the first direction;
At least a part of the drive arm and at least a part of the detection arm are both made of the same piezoelectric material,
When the driving arm vibrates in the third direction due to distortion in the first direction due to the electric field in the first direction of the piezoelectric material in the driving arm, an angular velocity is generated around the axis in the first direction. When acted, the second detection vibration in the first direction is generated in the drive arm,
The detection arm generates the second detection vibration in the first direction corresponding to the first detection vibration, and thereby causes the piezoelectric material in the detection arm to be deformed due to distortion in the second direction. The movement of charge is caused by an electric field in one direction, and an electric signal due to the movement of the charge is output from the detection electrode.
A vibration type gyro element characterized by that. 請求項１または請求項２記載の振動型ジャイロ素子であって、
前記駆動腕は、互いに対向する一対の主面を有し、
前記検出腕は、第１主面としての第１面と、前記第１面に対向する、第２主面としての第２面と、前記第１面と前記第２面を連結する第３面と、前記第３面に対向する第４面と、を有し、
前記駆動電極は、前記駆動腕における前記一対の主面の少なくとも一方に設けられる櫛歯電極であり、
前記検出電極は、
前記検出腕の前記第１面に設けられる第１電極と、
前記検出腕の前記第２面に設けられ、前記第１電極に接続されている第２電極と、
前記検出腕の前記第３面に設けられ、前記第１電極および前記第２電極から電気的に独立している第３電極と、
前記検出腕の前記第４面に設けられ、前記第３電極に接続されている第４電極と、
を有することを特徴とする振動型ジャイロ素子。 A vibrating gyro element according to claim 1 or 2, wherein
The drive arm has a pair of main surfaces facing each other,
The detection arm includes a first surface serving as a first main surface, a second surface serving as a second main surface facing the first surface, and a third surface connecting the first surface and the second surface. And a fourth surface facing the third surface,
The drive electrode is a comb electrode provided on at least one of the pair of main surfaces of the drive arm,
The detection electrode is
A first electrode provided on the first surface of the detection arm;
A second electrode provided on the second surface of the detection arm and connected to the first electrode;
A third electrode provided on the third surface of the detection arm and electrically independent from the first electrode and the second electrode;
A fourth electrode provided on the fourth surface of the detection arm and connected to the third electrode;
A vibrating gyro element characterized by comprising: 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の振動型ジャイロ素子であって、
前記駆動電極としての前記櫛歯電極は、
所定距離だけ離れて互いに対向して配置される一対の電極からなる第１対向部分と、
前記第１対向部分に隣接して設けられ、かつ、前記所定距離だけ離れて互いに対向して配置される一対の電極からなる第２対向部分と、
を有し、
前記第１対向部分と第２対向部分は、前記駆動腕の延出方向である前記第１方向に沿って配置されており、かつ、前記所定距離をＬ１とし、前記第１対向部分と前記第２対向部分との間の距離をＬ２としたとき、Ｌ１＜Ｌ２が成立する、
ことを特徴とする振動型ジャイロ素子。 It is a vibration type gyro element as described in any one of Claims 1-3,
The comb electrode as the drive electrode is:
A first opposing portion consisting of a pair of electrodes arranged facing each other at a predetermined distance;
A second opposing portion comprising a pair of electrodes provided adjacent to the first opposing portion and disposed opposite to each other by the predetermined distance;
Have
The first facing portion and the second facing portion are disposed along the first direction, which is the extending direction of the drive arm, and the predetermined distance is L1, and the first facing portion and the first facing portion are When the distance between the two opposing portions is L2, L1 <L2 holds.
A vibration type gyro element characterized by that. 請求項４記載の振動型ジャイロ素子であって、
前記駆動電極としての前記櫛歯電極は、
前記第２対向部分に隣接して設けられ、かつ、前記所定距離だけ離れて互いに対向して配置される一対の電極からなる第３対向部分を、さらに有し、
前記第１対向部分、前記第２対向部分、前記第３対向部分の順に、前記基部からの距離が大きくなるものとし、かつ、前記第２対向部分と前記第３対向部分との間の距離をＬ３としたとき、Ｌ２＜Ｌ３が成立する、
ことを特徴とする振動型ジャイロ素子。 The vibration type gyro element according to claim 4,
The comb electrode as the drive electrode is:
A third opposing portion comprising a pair of electrodes provided adjacent to the second opposing portion and disposed opposite to each other by the predetermined distance;
The distance from the base increases in the order of the first facing portion, the second facing portion, and the third facing portion, and the distance between the second facing portion and the third facing portion is When L3, L2 <L3 holds,
A vibration type gyro element characterized by that. 請求項１または請求項２記載の振動型ジャイロ素子であって、
前記駆動腕は、前記基部から、正の第１方向に延出する第１駆動腕と、前記基部から、前記正の第１方向とは逆向きの負の第１方向に延出する第２駆動腕と、を有し、
前記検出腕は、前記基部から、前記第１方向に直交する正の第２方向に延出する第１検出腕と、前記基部から、正の第２方向とは逆向きの負の第２方向に延出する第２検出腕と、を有し、
前記駆動電極は、前記第１駆動腕に設けられる第１駆動電極と、前記第２駆動腕に設けられる第２駆動電極と、を有し、
前記検出電極は、前記第１検出腕に設けられる第１検出電極と、前記第２検出腕に設けられる第２検出電極と、を有する、
ことを特徴とする振動型ジャイロ素子。 A vibrating gyro element according to claim 1 or 2, wherein
The drive arm includes a first drive arm extending from the base in a positive first direction, and a second drive arm extending from the base in a negative first direction opposite to the positive first direction. A driving arm, and
The detection arm includes a first detection arm that extends from the base in a positive second direction orthogonal to the first direction, and a negative second direction that is opposite to the positive second direction from the base. A second detection arm extending to
The drive electrode includes a first drive electrode provided on the first drive arm and a second drive electrode provided on the second drive arm,
The detection electrode includes a first detection electrode provided on the first detection arm and a second detection electrode provided on the second detection arm.
A vibration type gyro element characterized by that. 請求項６記載の振動型ジャイロ素子であって、
前記第１駆動腕および前記第２駆動腕の各々は、互いに対向する一対の主面を有し、
前記第１検出腕および前記第２検出腕の各々は、第１主面としての第１面と、前記第１面に対向する、第２主面としての第２面と、前記第１面と前記第２面とを連結する第３面と、前記第３面に対向する第４面と、を有し、
前記第１駆動電極は、前記第１駆動腕における前記一対の主面の少なくとも一方に設けられる第１櫛歯電極であり、
前記第２駆動電極は、前記第２駆動腕における前記一対の主面の少なくとも一方に設けられる第２櫛歯電極であり、
前記第１検出電極は、
前記第１検出腕の前記第１面に設けられる、第１検出腕用の第１電極と、
前記第１検出腕の前記第２面に設けられ、前記第１検出腕用の第１電極に接続されている第１検出腕用の第２電極と、
前記第１検出腕の前記第３面に設けられ、前記第１検出腕用の第１電極および前記第１検出腕用の前記第２電極から電気的に独立している第１検出腕用の第３電極と、
前記第１検出腕の前記第４面に設けられ、前記第１検出腕用の第３電極に接続されている第１検出腕用の第４電極と、
を有し、
前記第２検出電極は、
前記第２検出腕の前記第１面に設けられる、第２検出腕用の第１電極と、
前記第２検出腕の前記第２面に設けられ、前記第２検出腕用の第１電極に接続されている第２検出腕用の第２電極と、
前記第２検出腕の前記第３面に設けられ、前記第２検出腕用の第１電極および前記第２検出腕用の前記第２電極から電気的に独立している第２検出腕用の第３電極と、
前記第２検出腕の前記第４面に設けられ、前記第２検出腕用の第３電極に接続されている第２検出腕用の第４電極と、
を有し、
かつ、前記第１検出腕用の第１電極および前記第１検出腕用の第２電極は、前記第２検出腕用の第３電極および前記第２検出腕用の第４電極に共通に接続され、
前記第１検出腕用の第３電極および前記第１検出腕用の第４電極は、前記第２検出腕用の第１電極および前記第２検出腕用の第２電極に共通に接続されている、
ことを特徴とする振動型ジャイロ素子。 The vibratory gyro element according to claim 6, wherein
Each of the first drive arm and the second drive arm has a pair of main surfaces facing each other,
Each of the first detection arm and the second detection arm includes a first surface as a first main surface, a second surface as a second main surface opposite to the first surface, and the first surface. A third surface connecting the second surface; and a fourth surface facing the third surface;
The first drive electrode is a first comb electrode provided on at least one of the pair of main surfaces of the first drive arm,
The second drive electrode is a second comb electrode provided on at least one of the pair of main surfaces of the second drive arm,
The first detection electrode includes:
A first electrode for a first detection arm provided on the first surface of the first detection arm;
A second electrode for the first detection arm provided on the second surface of the first detection arm and connected to the first electrode for the first detection arm;
The first detection arm is provided on the third surface of the first detection arm and is electrically independent from the first electrode for the first detection arm and the second electrode for the first detection arm. A third electrode;
A fourth electrode for the first detection arm provided on the fourth surface of the first detection arm and connected to the third electrode for the first detection arm;
Have
The second detection electrode is
A first electrode for a second detection arm provided on the first surface of the second detection arm;
A second electrode for a second detection arm provided on the second surface of the second detection arm and connected to the first electrode for the second detection arm;
The second detection arm is provided on the third surface of the second detection arm, and is electrically independent from the first electrode for the second detection arm and the second electrode for the second detection arm. A third electrode;
A fourth electrode for a second detection arm provided on the fourth surface of the second detection arm and connected to a third electrode for the second detection arm;
Have
The first electrode for the first detection arm and the second electrode for the first detection arm are commonly connected to the third electrode for the second detection arm and the fourth electrode for the second detection arm. And
The third electrode for the first detection arm and the fourth electrode for the first detection arm are commonly connected to the first electrode for the second detection arm and the second electrode for the second detection arm. Yes,
A vibration type gyro element characterized by that. 請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の振動型ジャイロ素子と、
前記検出電極から出力される前記電気信号に基づいて、前記第１方向の軸回りに作用する角速度を検出する検出回路と、
を含むことを特徴とする振動型ジャイロセンサー。 The vibration type gyro element according to any one of claims 1 to 7,
A detection circuit for detecting an angular velocity acting around the axis in the first direction based on the electrical signal output from the detection electrode;
A vibration-type gyro sensor characterized by including: 水晶板で構成される基部と、前記基部から、前記水晶板の所定結晶面内で第１方向に延出する、前記水晶板で構成される駆動腕と、前記基部から、前記水晶板の所定結晶面内において前記第１方向と直交する第２方向に延出する、前記水晶板で構成される検出腕と、を有する振動型ジャイロ素子と、前記第１方向の軸回りに作用する角速度を検出する検出回路と、を有する振動型ジャイロセンサーによる角速度の検出方法であって、
前記水晶板の、第１方向の電界に対応する第１方向の歪みを用いて、前記駆動腕を、前記所定結晶面に垂直な第３方向に面外振動させ、
前記第１方向の軸回りに作用する角速度によって前記駆動腕に第２方向の第１検出振動を生じさせ、
前記第１検出振動を、前記基部を介して前記検出腕に伝播させて、前記検出腕に、第１方向の第２検出振動を生じさせ、かつ、前記検出腕に、前記水晶板の、第１方向の電界に対応した第２方向の歪みを用いて、前記第１方向の電界を生じさせ、
前記第１方向の電界によって電荷が移動することによって生じる電気信号に基づいて、前記検出回路が角速度を検出する、
ことを特徴とする振動型ジャイロセンサーによる角速度の検出方法。 A base composed of a crystal plate; a drive arm composed of the crystal plate extending in a first direction within a predetermined crystal plane of the crystal plate from the base; and a predetermined portion of the crystal plate from the base A vibration type gyro element having a detection arm composed of the quartz plate extending in a second direction orthogonal to the first direction in a crystal plane, and an angular velocity acting around an axis in the first direction. An angular velocity detection method using a vibration gyro sensor having a detection circuit for detecting,
Using the strain in the first direction corresponding to the electric field in the first direction of the quartz plate, the drive arm is vibrated out of plane in a third direction perpendicular to the predetermined crystal plane,
Causing the drive arm to generate a first detected vibration in a second direction by an angular velocity acting about an axis in the first direction;
The first detection vibration is propagated to the detection arm through the base to cause the detection arm to generate a second detection vibration in a first direction, and the detection arm has a first of the quartz plate. Using the strain in the second direction corresponding to the electric field in one direction to generate the electric field in the first direction;
The detection circuit detects an angular velocity based on an electric signal generated by the movement of electric charge by the electric field in the first direction;
An angular velocity detection method using a vibration type gyro sensor. 請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の振動型ジャイロ素子を搭載した電子機器。   The electronic device carrying the vibration gyro element as described in any one of Claims 1-7.
JP2010063900A 2010-03-19 2010-03-19 Gyro element, gyro sensor, and electronic device Expired - Fee Related JP5560805B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010063900A JP5560805B2 (en) 2010-03-19 2010-03-19 Gyro element, gyro sensor, and electronic device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010063900A JP5560805B2 (en) 2010-03-19 2010-03-19 Gyro element, gyro sensor, and electronic device

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2011196822A true JP2011196822A (en) 2011-10-06
JP2011196822A5 JP2011196822A5 (en) 2013-04-11
JP5560805B2 JP5560805B2 (en) 2014-07-30

Family

ID=44875239

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010063900A Expired - Fee Related JP5560805B2 (en) 2010-03-19 2010-03-19 Gyro element, gyro sensor, and electronic device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5560805B2 (en)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0584813U (en) * 1991-07-26 1993-11-16 日本電気ホームエレクトロニクス株式会社 Vibrating gyro
JPH08145691A (en) * 1994-11-24 1996-06-07 Taiyo Yuden Co Ltd Piezoelectric oscillation gyro
JPH10307028A (en) * 1997-05-02 1998-11-17 Murata Mfg Co Ltd Vibration gyro
JPH1114372A (en) * 1997-06-27 1999-01-22 Ngk Insulators Ltd Vibration gyroscope
JP2003114127A (en) * 2001-10-02 2003-04-18 Murata Mfg Co Ltd Oscillator, oscillation gyro using the same, and electronic apparatus using the same
JP2005245151A (en) * 2004-02-27 2005-09-08 Olympus Corp Electrostatic actuator
JP2008209389A (en) * 2006-10-13 2008-09-11 Seiko Epson Corp Acceleration sensor
JP2009264863A (en) * 2008-04-24 2009-11-12 Microstone Corp Gyro sensor vibrating body
JP2010044005A (en) * 2008-08-18 2010-02-25 Epson Toyocom Corp Piezoelectric vibrator, and piezo-electric device

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0584813U (en) * 1991-07-26 1993-11-16 日本電気ホームエレクトロニクス株式会社 Vibrating gyro
JPH08145691A (en) * 1994-11-24 1996-06-07 Taiyo Yuden Co Ltd Piezoelectric oscillation gyro
JPH10307028A (en) * 1997-05-02 1998-11-17 Murata Mfg Co Ltd Vibration gyro
JPH1114372A (en) * 1997-06-27 1999-01-22 Ngk Insulators Ltd Vibration gyroscope
JP2003114127A (en) * 2001-10-02 2003-04-18 Murata Mfg Co Ltd Oscillator, oscillation gyro using the same, and electronic apparatus using the same
JP2005245151A (en) * 2004-02-27 2005-09-08 Olympus Corp Electrostatic actuator
JP2008209389A (en) * 2006-10-13 2008-09-11 Seiko Epson Corp Acceleration sensor
JP2009264863A (en) * 2008-04-24 2009-11-12 Microstone Corp Gyro sensor vibrating body
JP2010044005A (en) * 2008-08-18 2010-02-25 Epson Toyocom Corp Piezoelectric vibrator, and piezo-electric device

Also Published As

Publication number Publication date
JP5560805B2 (en) 2014-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5560806B2 (en) Gyro element, gyro sensor, and electronic device
JP2013024721A (en) Vibration gyro element, gyro sensor and electronic apparatus
JP3805837B2 (en) Angular velocity detector
US11054259B2 (en) Angular velocity sensor, sensor element, and multi-axis angular velocity sensor
US20110221312A1 (en) Vibrator element, vibrator, sensor, and electronic apparatus
JP2009250859A (en) Acceleration sensing device
US8136398B2 (en) Vibration gyro sensor, control circuit, and electronic apparatus
JP2005233706A (en) Angular velocity sensor
JP2013007656A (en) Flexural vibration piece and electronic apparatus
JP6401911B2 (en) Angular velocity sensor and sensor element
JP2011191091A (en) Tuning-fork type vibrator element, vibrator, and sensor device
JP2010008300A (en) Inertia sensor
JP6337444B2 (en) Vibrating piece, angular velocity sensor, electronic device and moving object
JP6337443B2 (en) Vibrating piece, angular velocity sensor, electronic device and moving object
JP2001194155A (en) Motion sensor
JP5560805B2 (en) Gyro element, gyro sensor, and electronic device
JP5516119B2 (en) Vibrating gyro element, vibrating gyro sensor, and angular velocity detection method using vibrating gyro sensor
JP4163031B2 (en) Tuning fork type angular velocity sensor
US11656078B2 (en) Sensor element and angular velocity sensor
JP4600590B2 (en) Angular velocity sensor
JP2001324332A (en) Piezoelectric gyro
JP2010169498A (en) Angular velocity sensor element
JP2012122741A (en) Vibrating reed, vibrator, sensor, and electronic device
JP5166585B2 (en) Inertial sensor element
JP2015152305A (en) Piezoelectric sensor, and manufacturing method for the same

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130225

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130225

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130705

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130709

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130909

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20130909

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20130909

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140513

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140526

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5560805

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees