JP4386170B2 - 振動型ジャイロスコープ - Google Patents
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Description
振動子が実質的に平面に沿って形成されており、基部、基部から突出する接続部、接続部から突出し、駆動電極が設けられた駆動振動片、および基部から突出し、検出電極が設けられた検出振動片を備えており,駆動振動において駆動振動片が接続部への付け根を中心として平面内で屈曲振動し、振動子の幅が10mm以下であり、振動子の厚さが0.3mm以下であり、駆動振動モードの振動の共振周波数をfdが29342〜63246ヘルツであり、
fd/2に最も近い共振周波数を有する振動モードにおいて、接続部が基部への付け根を中心として平面外に屈曲振動し、駆動振動片が接続部への付け根を中心として平面外に屈曲振動し、接続部の屈曲振動の前記平面に対する位相と駆動振動片の屈曲振動の前記平面に対する位相とが互いに同相であり、
fd/2に最も近い共振周波数を有する前記振動モードの共振周波数をZ(Hz)とし、前記自励発振回路における回路電流値をI(μA)としたとき、以下の関係が満足されていることを特徴とする。
5.445×10−5×I≦ |(fd/2)−Z|/fd
本発明は、fd/2の比較的近くに共振周波数を有する振動モードが存在するような振動子系に対して特に効果的である。|(fd/2)−Z|/fdの上限値は特にないが、この観点からは、416.7×10−5×I以下であることが好ましく、166.7×10−5×I以下であることが最も好ましい。
本発明においては、振動子が、駆動電極が設けられた駆動振動片、検出電極が設けられた検出振動片、および駆動振動片と検出振動片との間に設けられた基部を備えている。この基部と駆動振動片とを接続する細長い接続部を備えている。図1、2に示すように、振動子が実質的に平面に沿って形成されており、fd/2に最も近い共振周波数を有する振動モードにおいて、接続部がその基部への付け根を中心として平面外に屈曲振動し、駆動振動片がその接続部への付け根を中心として平面外に屈曲振動し、接続部と駆動振動片との屈曲振動の平面に対する位相が同相である。
本例の振動子1Aは、基部2と、基部2から突出する一対の検出振動片13A、13Bと、基部2から突出する一対の接続部5と、各接続部5の先端に設けられている各駆動振動片14A、14B、14C、14Dとを備えている。
各駆動振動片14A〜14Dの各主面には、それぞれ細長い溝が形成されており、各駆動振動片14A〜14Dの横断面形状は略H字形状となっている。溝内に駆動電極19が形成されている。各駆動振動片14A〜14Dの各先端にはそれぞれ幅広部または重量部15A、15B、15C、15Dが設けられており、各幅広部にはそれぞれ貫通孔17が形成されている。各検出振動片13A、13Bの各主面には、それぞれ細長い溝が形成されており、各検出振動片13A、13Bの横断面形状は略H字形状となっている。溝内に検出電極20が形成されている。各検出振動片13A、13Bの各先端にはそれぞれ幅広部または重量部16A、16Bが設けられており、各幅広部にはそれぞれ貫通孔18が形成されている。
図16は駆動振動系の発振ループ32を示す模式図である。振動子1Aには駆動手段14A〜14Dが取り付けられており、駆動手段14A〜14Dは自励発振回路22に対して接続されている。まず自励発振回路22内の増幅器の利得(ゲイン)の大きい状態でスタートする。この時点では増幅器への入力は雑音のみである。この雑音は、目的とする駆動振動の固有共振周波数を含む幅広い周波数の波動を含んでいる。この雑音を矢印Hのように振動子1Aに入力する。
(1) 駆動振動の共振周波数を変更する。
(2) fd/2に最も近い周波数を有する振動モードの共振周波数を変更する。このためには、振動子を支持する際の支持位置、支持手段(例えばワイヤーボンディング)の幅、厚さ、本数を変更することが考えられる。
銅、金、アルミ、銀、タングステン、ステンレス、鉄、ニッケル、錫、真鍮またはそれらの合金。これらの金属、合金にはメッキ等が施されていてもよい、例えば金メッキが施された銅箔が特に好ましい。
このウエハーを、ヨウ素とヨウ化カリウムとの水溶液に浸漬し、余分な金膜をエッチングによって除去し、更に硝酸セリウムアンモニウムと過塩素酸との水溶液にウエハーを浸漬し、余分なクロム膜をエッチングして除去した。温度80℃の重フッ化アンモニウムに20時間ウエハーを浸漬し、ウエハーをエッチングし、振動子1Aの外形を形成した。メタルマスクを使用して、厚さ100オングストロームのクロム膜上に厚さ2000オングストロームの金膜を電極膜として形成した。振動子1Aの寸法は、縦3.8mm、横4.5mm、厚さ0.1mmであり、重量は約0.8mgであった。
Claims (4)
- 圧電単結晶製の振動子、前記振動子に自励発振回路を用いて駆動振動を励振する駆動電極および前記振動子に加わる回転角速度に応じて前記振動子に励振される検出振動を検出する検出電極を備えている振動型ジャイロスコープであって、
前記振動子が実質的に平面に沿って形成されており、基部、この基部から突出する接続部、この接続部から突出し、前記駆動電極が設けられた駆動振動片、および前記基部から突出し、前記検出電極が設けられた検出振動片を備えており,前記駆動振動において前記駆動振動片が前記接続部への付け根を中心として前記平面に沿って屈曲振動し、前記振動子の幅が10mm以下であり、前記振動子の厚さが0.3mm以下であり、前記駆動振動モードの振動の共振周波数fdが29342〜63246ヘルツであり、
fd/2に最も近い共振周波数を有する振動モードにおいて、前記接続部が前記基部への付け根を中心として前記平面外に屈曲振動し、前記駆動振動片が前記接続部への付け根を中心として前記平面外に屈曲振動し、前記接続部の屈曲振動の前記平面に対する位相と前記駆動振動片の屈曲振動の前記平面に対する位相とが互いに同相であり、
fd/2に最も近い共振周波数を有する前記振動モードの共振周波数をZ(Hz)とし、前記自励発振回路における回路電流値をI(μA)としたとき、以下の関係が満足されていることを特徴とする、振動型ジャイロスコープ。
5.445×10−5×I≦ |(fd/2)−Z|/fd
- 前記回路電流値Iが30μAであり、|(fd/2)−Z|/fdが0.163%以上であることを特徴とする、請求項1記載の振動型ジャイロスコープ。
- 前記回路電流値Iが30μAであり、|(fd/2)−Z|/fdが12.5%以下であることを特徴とする、請求項1または2記載の振動型ジャイロスコープ。
- |(fd/2)−Z|/fdが416.7×10 −5 ×I以下であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一つの請求項に記載の振動型ジャイロスコープ。
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