(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一様な平面を備えたリング状振動体と、
前記リング状振動体を柔軟に支持するレッグ部と、
前記リング状振動体の前記平面上又はその上方に置かれ、圧電体膜を厚み方向に挟む上層金属膜及び下層金属膜のうちの少なくともいずれかにより形成される複数の電極と
を備え、前記複数の電極は、次の（１）、（２）及び（３）、すなわち、
（１）Ｎを２以上のある自然数とした場合に、ｃｏｓＮθの振動モードで前記リング状振動体の一次振動を励起する、互いに円周方向に（３６０／Ｎ）°離れた角度に配置された駆動電極と、
（２）前記駆動電極の１つを基準駆動電極とし、Ｓを０，１，・・・，Ｎとした場合に、前記リング状振動体に角速度が与えられたときに発生するｃｏｓ（Ｎ＋１）θの振動モードの二次振動を検出し、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×Ｓ〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（１／２）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された検出電極と、
（３）前記検出電極からの信号に基づいて前記二次振動を抑制し、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×Ｓ〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（１／２）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された抑制電極と、
前記駆動電極、前記検出電極、及び前記抑制電極の各々に電気的に接続し、上層金属膜及び下層金属膜により圧電体膜を厚み方向に挟む、前記レッグ部の上方に形成される各々の引き出し電極と、を有しており、
前記駆動電極の各々は、前記リング状振動体の前記平面において、前記リング状振動体の外周縁から前記外周縁の近傍に至るまでの領域と、前記リング状振動体の内周縁から前記内周縁の近傍に至るまでの領域とのいずれか又は両方を含む第１電極配置領域上に配置されており、
前記検出電極の各々及び前記抑制電極の各々は、第２電極配置領域上に配置されるとともに、前記駆動電極のいずれとも電気的に接続しないようにされ、かつ
演算回路によって、前記検出電極から出力される信号の差分を算出する、
振動ジャイロ。
【請求項２】
一様な平面を備えたリング状振動体と、
前記リング状振動体を柔軟に支持するレッグ部と、
前記リング状振動体の前記平面上又はその上方に置かれ、圧電体膜を厚み方向に挟む上層金属膜及び下層金属膜のうちの少なくともいずれかにより形成される複数の電極と
を備え、前記複数の電極は、次の（１）、（２）及び（３）、すなわち、
（１）Ｎを２以上のある自然数とした場合に、ｃｏｓＮθの振動モードで前記リング状振動体の一次振動を励起する、互いに円周方向に（３６０／Ｎ）°離れた角度に配置された駆動電極と、
（２）前記駆動電極の１つを基準駆動電極とし、Ｓを０，１，・・・，Ｎとした場合に、前記リング状振動体に角速度が与えられたときに発生するｃｏｓ（Ｎ＋１）θの振動モードの二次振動を検出し、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（１／４）｝〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（３／４）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された検出電極と、
（３）前記検出電極からの信号に基づいて前記二次振動を抑制し、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（１／４）｝〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（３／４）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された抑制電極と、
前記駆動電極、前記検出電極、及び前記抑制電極の各々に電気的に接続し、上層金属膜及び下層金属膜により圧電体膜を厚み方向に挟む、前記レッグ部の上方に形成される各々の引き出し電極と、を有しており、
前記駆動電極の各々は、前記リング状振動体の前記平面において、前記リング状振動体の外周縁から前記外周縁の近傍に至るまでの領域と、前記リング状振動体の内周縁から前記内周縁の近傍に至るまでの領域とのいずれか又は両方を含む第１電極配置領域上に配置されており、
前記検出電極の各々及び前記抑制電極の各々は、第２電極配置領域上に配置されるとともに、前記駆動電極のいずれとも電気的に接続しないようにされ、かつ
演算回路によって、前記検出電極から出力される信号の差分を算出する、
振動ジャイロ。
【請求項３】
一様な平面を備えたリング状振動体と、
前記リング状振動体を柔軟に支持するレッグ部と、
前記リング状振動体の前記平面又はその上方に置かれ、圧電体膜を厚み方向に挟む上層金属膜及び下層金属膜のうちの少なくともいずれかにより形成される複数の電極と
を備え、前記複数の電極は、次の（１）乃至（５）、すなわち、
（１）Ｎを２以上のある自然数とした場合に、ｃｏｓＮθの振動モードで前記リング状振動体の一次振動を励起する、互いに円周方向に（３６０／Ｎ）°離れた角度に配置された駆動電極と、
（２）前記駆動電極の１つを基準駆動電極とし、Ｓを０，１，・・・，Ｎとした場合に、前記リング状振動体に角速度が与えられたときに発生するｃｏｓ（Ｎ＋１）θの振動モードの第１の二次振動を検出し、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×Ｓ〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（１／２）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかに配置された第１検出電極と、
（３）前記第１の二次振動に対して｛９０／（Ｎ＋１）｝°離れた角度の振動軸の第２の二次振動を検出し、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（１／４）｝〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（３／４）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された第２検出電極と、
（４）前記第１検出電極からの信号に基づいて前記第１の二次振動を抑制し、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×Ｓ〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（１／２）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された第１抑制電極と、
（５）前記第２検出電極からの信号に基づいて前記第２の二次振動を抑制し、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋１／４｝〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（３／４）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された第２抑制電極と、
前記駆動電極、前記第１検出電極、前記第２検出電極、前記第１抑制電極、及び前記第２抑制電極の各々に電気的に接続し、上層金属膜及び下層金属膜により圧電体膜を厚み方向に挟む、前記レッグ部の上方に形成される各々の引き出し電極と、を有しており、
前記駆動電極の各々は、前記リング状振動体の前記平面において、前記リング状振動体の外周縁から前記外周縁の近傍に至るまでの領域と、前記リング状振動体の内周縁から前記内周縁の近傍に至るまでの領域とのいずれか又は両方を含む第１電極配置領域上に配置されており、
前記第１検出電極の各々、前記第２検出電極の各々、前記第１抑制電極の各々、及び前記第２抑制電極の各々は、第２電極配置領域上に配置されるとともに、前記駆動電極のいずれとも電気的に接続しないようにされ、かつ
演算回路によって、前記第１検出電極から出力される信号の差分及び前記第２検出電極から出力される信号の差分を算出する、
振動ジャイロ。
【請求項４】
前記検出電極を第１検出電極とし、前記抑制電極を第１抑制電極とし、前記二次振動を第１の二次振動としたときに、前記複数の電極が、次の（４）、すなわち、
（４）前記第１の二次振動に対して｛９０／（Ｎ＋１）｝°離れた角度の振動軸の第２の二次振動を検出し、且つ前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（１／４）｝〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（３／４）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された第２検出電極
をさらに有しており、
前記第２検出電極の各々が前記第２電極配置領域上に配置される、
請求項１に記載の振動ジャイロ。
【請求項５】
前記検出電極を第２検出電極とし、前記抑制電極を第２抑制電極とし、前記二次振動を第２の二次振動としたときに、前記複数の電極が、次の（４）、すなわち、
（４）前記第２の二次振動に対して｛９０／（Ｎ＋１）｝°離れた角度の振動軸の第１の二次振動を検出し、且つ前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×Ｓ〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（１／２）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された第１検出電極
をさらに有しており、
前記第１検出電極の各々が前記第２電極配置領域上に配置される、
請求項２に記載の振動ジャイロ。
【請求項６】
一様な平面を備えたリング状振動体と、
前記リング状振動体を柔軟に支持するレッグ部と、
前記リング状振動体の前記平面上又はその上方に置かれ、圧電体膜を厚み方向に挟む上層金属膜及び下層金属膜のうちの少なくともいずれかにより形成される複数の電極と
を備え、前記複数の電極は、次の（１）、（２）及び（３）、すなわち、
（１）Ｎを３以上のある自然数とした場合に、ｃｏｓＮθの振動モードで前記リング状振動体の一次振動を励起する、互いに円周方向に（３６０／Ｎ）°離れた角度に配置された駆動電極と、
（２）前記駆動電極の１つを基準駆動電極とし、Ｓを０，１，・・・，Ｎ−２とした場合に、前記リング状振動体に角速度が与えられたときに発生するｃｏｓ（Ｎ−１）θの振動モードの二次振動を検出し、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×Ｓ〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×｛Ｓ＋（１／２）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された検出電極と、
（３）前記検出電極からの信号に基づいて前記二次振動を抑制し、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×Ｓ〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×｛Ｓ＋（１／２）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された抑制電極と、
前記駆動電極、前記検出電極、及び前記抑制電極の各々に電気的に接続し、上層金属膜及び下層金属膜により圧電体膜を厚み方向に挟む、前記レッグ部の上方に形成される各々の引き出し電極と、を有しており、
前記駆動電極の各々は、前記リング状振動体の前記平面において、前記リング状振動体の外周縁から前記外周縁の近傍に至るまでの領域と、前記リング状振動体の内周縁から前記内周縁の近傍に至るまでの領域とのいずれか又は両方を含む第１電極配置領域上に配置されており、
前記検出電極の各々及び前記抑制電極の各々は、第２電極配置領域上に配置されるとともに、前記第１電極配置領域と電気的に接続しないようにされ、かつ
演算回路によって、前記検出電極から出力される信号の差分を算出する、
振動ジャイロ。
【請求項７】
一様な平面を備えたリング状振動体と、
前記リング状振動体を柔軟に支持するレッグ部と、
前記リング状振動体の前記平面上又はその上方に置かれ、圧電体膜を厚み方向に挟む上層金属膜及び下層金属膜のうちの少なくともいずれかにより形成される複数の電極と
を備え、前記複数の電極は、次の（１）、（２）及び（３）、すなわち、
（１）Ｎを３以上のある自然数とした場合に、ｃｏｓＮθの振動モードで前記リング状振動体の一次振動を励起する、互いに円周方向に（３６０／Ｎ）°離れた角度に配置された駆動電極と、
（２）前記駆動電極の１つを基準駆動電極、Ｓを０，１，・・・，Ｎ−２とした場合に、前記リング状振動体に角速度が与えられたときに発生するｃｏｓ（Ｎ−１）θの振動モードの二次振動を検出し、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×｛Ｓ＋（１／４）｝〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×｛Ｓ＋（３／４）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかに配置された検出電極と、
（３）前記検出電極からの信号に基づいて前記二次振動を抑制し、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×｛Ｓ＋（１／４）｝〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×｛Ｓ＋（３／４）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された抑制電極と、
前記駆動電極、前記検出電極、及び前記抑制電極の各々に電気的に接続し、上層金属膜及び下層金属膜により圧電体膜を厚み方向に挟む、前記レッグ部の上方に形成される各々の引き出し電極と、
を有しており、
前記駆動電極の各々は、前記リング状振動体の前記平面内において、前記リング状振動体の外周縁から前記外周縁の近傍に至るまでの領域と、前記リング状振動体の内周縁から前記内周縁の近傍に至るまでの領域とのいずれか又は両方を含む第１電極配置領域上に配置され、
前記検出電極各々、及び前記抑制電極の各々は、第２電極配置領域上に配置されるとともに、前記第１電極配置領域と電気的に接続しないようにされ、かつ
演算回路によって、前記検出電極から出力される信号の差分を算出する、
振動ジャイロ。
【請求項８】
一様な平面を備えたリング状振動体と、
前記リング状振動体を柔軟に支持するレッグ部と、
前記リング状振動体の前記平面上又はその上方に置かれ、圧電体膜を厚み方向に挟む上層金属膜及び下層金属膜のうちの少なくともいずれかにより形成される複数の電極と
を備え、前記複数の電極は、次の（１）乃至（５）、すなわち、
（１）Ｎを３以上のある自然数とした場合に、ｃｏｓＮθの振動モードで前記リング状振動体の一次振動を励起する、互いに円周方向に（３６０／Ｎ）°離れた角度に配置された駆動電極と、
（２）前記駆動電極の１つを基準駆動電極とし、Ｓ＝０，１，・・・，Ｎ−２とした場合に、前記リング状振動体に角速度が与えられたときに発生するｃｏｓ（Ｎ−１）θの振動モードの第１の二次振動を検出し、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×Ｓ〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×｛Ｓ＋（１／２）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかに配置された第１検出電極と、
（３）前記第１の二次振動に対して｛９０／（Ｎ−１）｝°離れた角度の振動軸の第２の二次振動を検出し、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×｛Ｓ＋（１／４）｝〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×｛Ｓ＋（３／４）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された第２検出電極と、
（４）前記第１検出電極からの信号に基づいて前記第１の二次振動を抑制し、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×Ｓ〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×｛Ｓ＋（１／２）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された第１抑制電極と、
（５）前記第２検出電極からの信号に基づいて前記第２の二次振動を抑制し、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×｛Ｓ＋１／４｝〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×｛Ｓ＋（３／４）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された第２抑制電極と、
前記駆動電極、前記第１検出電極、前記第２検出電極、前記第１抑制電極、及び前記第２抑制電極の各々に電気的に接続し、上層金属膜及び下層金属膜により圧電体膜を厚み方向に挟む、前記レッグ部の上方に形成される各々の引き出し電極と、
を有しており、前記駆動電極の各々は、前記リング状振動体の前記平面内において、前記リング状振動体の外周縁から前記外周縁の近傍に至るまでの領域と、前記リング状振動体の内周縁から前記内周縁の近傍に至るまでの領域とのいずれか又は両方を含む第１電極配置領域上に配置されており、
前記第１検出電極の各々、前記第２検出電極の各々、前記第１抑制電極の各々、及び前記第２抑制電極の各々は、第２電極配置領域上に配置されるとともに、前記第１電極配置領域と電気的に接続しないようにされ、かつ
演算回路によって、前記第１検出電極から出力される信号の差分及び前記第２検出電極から出力される信号の差分を算出する、
振動ジャイロ。
【請求項９】
前記検出電極を第１検出電極とし、前記抑制電極を第１抑制電極とし、前記二次振動を第１の二次振動としたときに、前記複数の電極が、次の（４）、すなわち、
（４）前記第１の二次振動に対して｛９０／（Ｎ−１）｝°離れた角度の振動軸の第２の二次振動を検出し、且つ前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×｛Ｓ＋（１／４）｝〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×｛Ｓ＋（３／４）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された第２検出電極
をさらに有しており、
前記第２検出電極の各々が、前記第２電極配置領域上に配置される、
請求項６に記載の振動ジャイロ。
【請求項１０】
前記検出電極を第２検出電極とし、前記抑制電極を第２抑制電極とし、前記二次振動を第２の二次振動としたときに、前記複数の電極が、次の（４）、すなわち、
（４）前記第２の二次振動に対して｛９０／（Ｎ−１）｝°離れた角度の振動軸の第１の二次振動を検出し、且つ前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×Ｓ〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×｛Ｓ＋（１／２）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された第１検出電極
をさらに有しており、
前記第１検出電極の各々が、前記第２電極配置領域上に配置される、
請求項７に記載の振動ジャイロ。
【請求項１１】
前記複数の電極が、次の（６）、すなわち、
（６）前記リング状振動体に角速度が与えられたときに発生するｃｏｓＮθの振動モードの第３の二次振動を検出し、Ｍ＝０，１，・・・，Ｎ−１とした場合に、前記基準駆動電極から〔（３６０／Ｎ）×｛Ｍ＋（１／４）｝〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔（３６０／Ｎ）｝×｛Ｍ＋（３／４）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかに配置された第３検出電極
をさらに有しており、
前記第３検出電極の各々が前記第１電極配置領域上に配置される、
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の振動ジャイロ。
【請求項１２】
前記複数の電極が、次の（７）、すなわち、
（７）前記第３検出電極からの信号に基づいて前記第３の二次振動を抑制し、Ｍ＝０，１，・・・，Ｎ−１とした場合に、前記基準駆動電極から〔（３６０／Ｎ）×｛Ｍ＋（１／４）｝〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔（３６０／Ｎ）｝×｛Ｍ＋（３／４）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかに配置された第３抑制電極
をさらに有し、前記第３抑制電極の各々が前記第１電極配置領域上に配置される、
請求項１１に記載の振動ジャイロ。
【請求項１３】
一様な平面を備えたリング状振動体と、
前記リング状振動体を柔軟に支持するレッグ部と、
前記リング状振動体の前記平面上又はその上方に置かれ、圧電体膜を厚み方向に挟む上層金属膜及び下層金属膜のうちの少なくともいずれかにより形成される複数の電極と
を備え、前記複数の電極は、次の（１）、すなわち、
（１）Ｎを２以上のある自然数とした場合に、ｃｏｓＮθの振動モードで前記リング状振動体の一次振動を励起する、互いに円周方向に（３６０／Ｎ）°離れた角度に配置された駆動電極
を有しており、前記複数の電極は、次の（２）と（３）とのうちの少なくともいずれか又は両方、すなわち、
（２）前記駆動電極の１つを基準駆動電極とし、Ｓを０，１，・・・，Ｎとした場合に、前記リング状振動体に角速度が与えられたときに発生するｃｏｓ（Ｎ＋１）θの振動モードの第１の二次振動を検出し、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×Ｓ〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（１／２）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された第１検出電極と、
（３）前記第１の二次振動に対して｛９０／（Ｎ＋１）｝°離れた角度の振動軸の、前記リング状振動体に角速度が与えられたときに発生するｃｏｓ（Ｎ＋１）θの振動モードの第２の二次振動を検出し、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（１／４）｝〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（３／４）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された、前記第１検出電極とは異なる第２検出電極と
のうちのいずれか又は両方を有しており、前記複数の電極は、次の（４）及び（５）、すなわち、
（４）Ｍ＝０，１，・・・，Ｎ−１とした場合に、前記リング状振動体に角速度が与えられたときに発生するｃｏｓＮθの振動モードの、前記一次振動の振動軸から（９０／Ｎ）°離れた角度の振動軸を持つ第３の二次振動を検出し、前記基準駆動電極から〔（３６０／Ｎ）×｛Ｍ＋（１／４）｝〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔（３６０／Ｎ）｝×｛Ｍ＋（３／４）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかに配置された第３検出電極と、
（５）前記第３検出電極からの信号に基づいて前記二次振動を抑制し、Ｍ＝０，１，・・・，Ｎ−１とした場合に、前記基準駆動電極から〔（３６０／Ｎ）×｛Ｍ＋（１／４）｝〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔（３６０／Ｎ）｝×｛Ｍ＋（３／４）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかに配置された抑制電極と、
前記駆動電極、前記第１検出電極、前記第２検出電極、前記第３検出電極、及び前記抑制電極の各々に電気的に接続し、上層金属膜及び下層金属膜により圧電体膜を厚み方向に挟む、前記レッグ部の上方に形成される各々の引き出し電極と、
を有しており、
前記駆動電極の各々は、前記リング状振動体の前記平面において、前記リング状振動体の外周縁から前記外周縁の近傍に至るまでの領域と、前記リング状振動体の内周縁から前記内周縁の近傍に至るまでの領域とのいずれか又は両方を含む第１電極配置領域上に配置されており、
前記第１検出電極の各々、前記第２検出電極の各々は、第２電極配置領域上に配置されるとともに、前記駆動電極のいずれとも電気的に接続しないようにされており、
前記第３検出電極の各々、及び前記抑制電極の各々は、第１電極配置領域に配置されるとともに、前記駆動電極のいずれとも電気的に接続しないようにされ、かつ
演算回路によって、前記第１検出電極から出力される信号の差分、前記第２検出電極から出力される信号の差分、及び前記第３検出電極から出力される信号の差分を算出する、
振動ジャイロ。
【請求項１４】
一様な平面を備えたリング状振動体と、
前記リング状振動体を柔軟に支持するレッグ部と、
前記リング状振動体の前記平面上又はその上方に置かれ、圧電体膜を厚み方向に挟む上層金属膜及び下層金属膜のうちの少なくともいずれかにより形成される複数の電極と
を備え、前記複数の電極は、次の（１）、すなわち、
（１）Ｎを３以上のある自然数とした場合に、ｃｏｓＮθの振動モードで前記リング状振動体の一次振動を励起する、互いに円周方向に（３６０／Ｎ）°離れた角度に配置された駆動電極
を有しており、前記複数の電極は、次の（２）と（３）とのうちの少なくともいずれか又は両方、すなわち、
（２）前記駆動電極の１つを基準駆動電極とし、Ｓを０，１，・・・，Ｎ−２とした場合に、前記リング状振動体に角速度が与えられたときに発生するｃｏｓ（Ｎ−１）θの振動モードの第１の二次振動を検出し、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×Ｓ〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×｛Ｓ＋（１／２）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された第１検出電極と、
（３）前記第１の二次振動に対して｛９０／（Ｎ−１）｝°離れた角度の振動軸の、前記リング状振動体に角速度が与えられたときに発生するｃｏｓ（Ｎ−１）θの振動モードの第２の二次振動を検出し、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×｛Ｓ＋（１／４）｝〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×｛Ｓ＋（３／４）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された、前記第１検出電極とは異なる第２検出電極と
のうちのいずれか又は両方を有しており、前記複数の電極は、次の（４）及び（５）、すなわち、
（４）Ｍ＝０，１，・・・，Ｎ−１とした場合に、前記リング状振動体に角速度が与えられたときに発生するｃｏｓＮθの振動モードの、前記一次振動の振動軸から（９０／Ｎ）°離れた角度の振動軸を持つ第３の二次振動を検出し、前記基準駆動電極から〔（３６０／Ｎ）×｛Ｍ＋（１／４）｝〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔（３６０／Ｎ）｝×｛Ｍ＋（３／４）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかに配置された第３検出電極と、
（５）前記第３検出電極からの信号に基づいて前記二次振動を抑制し、Ｍ＝０，１，・・・，Ｎ−１とした場合に、前記基準駆動電極から〔（３６０／Ｎ）×｛Ｍ＋（１／４）｝〕°離れた角度と、前記基準駆動電極から〔（３６０／Ｎ）｝×｛Ｍ＋（３／４）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかに配置された抑制電極と、
前記駆動電極、前記第１検出電極、前記第２検出電極、前記第３検出電極、及び前記抑制電極の各々に電気的に接続し、上層金属膜及び下層金属膜により圧電体膜を厚み方向に挟む、前記レッグ部の上方に形成される各々の引き出し電極と、
を有しており、
前記駆動電極の各々は、前記リング状振動体の前記平面において、前記リング状振動体の外周縁から前記外周縁の近傍に至るまでの領域と、前記リング状振動体の内周縁から前記内周縁の近傍に至るまでの領域とのいずれか又は両方を含む第１電極配置領域上に配置されており、
前記第１検出電極の各々、前記第２検出電極の各々は、第２電極配置領域上に配置されるとともに、前記駆動電極のいずれとも電気的に接続しないようにされており、
前記第３検出電極の各々、及び前記抑制電極の各々は、第１電極配置領域に配置されるとともに、前記駆動電極のいずれとも電気的に接続しないようにされ、かつ
演算回路によって、前記第１検出電極から出力される信号の差分、前記第２検出電極から出力される信号の差分、及び前記第３検出電極から出力される信号の差分を算出する、
振動ジャイロ。
【請求項１５】
前記複数の電極が、
（８）Ｌ＝０，１，・・・，２Ｎ−１とした場合に、前記基準駆動電極から円周方向に（１８０／Ｎ）×｛Ｌ＋（１／２）｝°離れた角度以外の角度に配置された一群のモニタ電極
をさらに有する、
請求項１乃至請求項１０、及び請求項１３乃至請求項１４のいずれか１項に記載の振動ジャイロ。
【請求項１６】
前記複数の電極が、
（８）Ｍ＝０，１，・・・，Ｎ−１とした場合に、前記基準駆動電極から円周方向に〔（３６０／Ｎ）×｛Ｍ＋（１／２）｝〕°離れた角度に配置されたモニタ電極
をさらに有する、
請求項１乃至請求項１０、及び請求項１３乃至請求項１４のいずれか１項に記載の振動ジャイロ。
【請求項１７】
前記第２電極配置領域が、前記外周縁から前記内周縁までの幅の中央を結ぶ中央線を含む、
請求項１乃至請求項１０、及び請求項１３乃至請求項１４のいずれか１項に記載の振動ジャイロ。
【請求項１８】
前記リング状振動体がシリコン基板から形成され、
正面視で実質的に前記上層金属膜、前記圧電体膜、及び前記下層金属膜のみが観察される
請求項１乃至請求項１０、及び請求項１３乃至請求項１４のいずれか１項に記載の振動ジャイロ。
【請求項１９】
前記リング状振動体がシリコン基板から形成され、
正面視で実質的に前記上層金属膜及び前記下層金属膜のみが観察される
請求項１乃至請求項１０、及び請求項１３乃至請求項１４のいずれか１項に記載の振動ジャイロ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電体膜を用いた振動ジャイロすなわち振動を利用するジャイロスコープ又は角速度センサに関する。より具体的には、本発明は、最大で３軸の角速度変化を測定しうる振動ジャイロに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、圧電材料を用いた振動ジャイロすなわち振動を利用するジャイロスコープ又は角速度センサが盛んに開発されている。従来から、特許文献１に記載されているような振動体自体が圧電材料で構成されるジャイロが開発される。その一方、振動体上に形成される圧電体膜を利用するジャイロも存在する。例えば、特許文献２では、圧電材料であるＰＺＴ膜を用いることによって、振動体の一次振動を励起するとともに、その振動体に角速度が与えられた際に、その振動体に発生するコリオリ力によってジャイロの一部に生じる歪みをも検出する技術が開示されている。【０００３】
他方、ジャイロが搭載される各種機器のサイズが日進月歩で小型化されている中で、ジャイロそれ自体の小型化も重要な課題である。ジャイロの小型化を達成するためには、ジャイロを構成する各部材の加工精度を格段に高めることが必要となる。また、単に小型化をするだけでなく、ジャイロとしての性能、換言すれば、角速度の検出精度を更に高めることが産業界の要望といえる。しかしながら、特許文献２に示されているジャイロの構造は、ここ数年来の小型化及び高性能化の要求を満足するものではない。【０００４】
上述の技術的な課題に対し、本願出願人は、基本的に全ての製造工程をドライプロセスで行うことにより、高い加工精度を達成しつつ、振動ジャイロとしての高性能化の要求を同時に満足する技術思想の一つを提案している（特許文献３）。【０００５】
また、上述の技術課題に加え、複数軸の回転に対する角速度をも測定する振動ジャイロに対する期待も高まっている（例えば、特許文献４）。しかし、小型化を可能にする簡便な構造を有する振動ジャイロの開発は未だ道半ばである。
【特許文献１】特開平８−２７１２５８号公報
【特許文献２】特開２０００−９４７３号公報
【特許文献３】特願２００８−２８８３５号
【特許文献４】特表２００５−５２９３０６号公報
【特許文献５】特表２００２−５０９６１５号公報
【特許文献６】特表２００２−５１０３９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の通り、圧電体膜を用いた振動ジャイロの小型化と高い加工精度を達成しつつ、ジャイロとしての高性能化の要求を同時に満足することは非常に難しい。一般的には、ジャイロが小型化されると、振動体に角速度が与えられた場合に、ジャイロの検出電極によって検出される信号が微弱になるという問題がある。従って、小型化された振動ジャイロは本来検出すべき信号と外部からの不意の衝撃（外乱）によって発生する信号との差が小さくなるため、ジャイロとしての検出精度を高めることが難しくなる。【０００７】
ところで、外部からの不意の衝撃の中には、様々な種類の衝撃が存在する。例えば、上述の特許文献２に記載されたリング状の振動体では、リングの中心の固定ポストを軸として、リングの存在する面の上下方向にシーソーのような動きを与える衝撃がある。この衝撃により、ロッキングモードと呼ばれる振動が励起される。他方、前述の固定ポストに支持された振動体のリング状部材の全周が同時に、リングの存在する面の上方又は下方に曲げられる衝撃も存在する。この衝撃により、バウンスモードと呼ばれる振動が励起される。これらのような衝撃が振動ジャイロに生じたとしても、正確な角速度を検出する技術を確立することは極めて困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の技術課題を解決することにより、単数又は複数の回転軸に対する角速度を測定し得る圧電体膜を用いた振動ジャイロすなわち振動を利用するジャイロスコープ又は角速度センサの小型化及び高性能化に大きく貢献するものである。発明者らは、まず、上記の技術課題のうち、外乱に対する影響が比較的小さいと考えられるリング状の振動ジャイロを基本構造として採用した。その上で、発明者らは、一次振動の励起とコリオリ力により形成される二次振動の検出とを圧電体膜に担わせることによって上記各技術課題を解決する構造について鋭意研究を行った。その結果、圧電体膜によって振動体を振動させたり、圧電体膜によって振動体に生じるひずみを信号として取り出したりするための各種電極の配置とその電極を用いる電気的な処理を工夫することによって、衝撃となる入力がある場合であっても、単数の回転軸に対する角速度のみならず複数の回転軸に対する角速度をも精度よく測定されることを知見した。さらに、発明者らは、振動ジャイロに対して角速度が与えられたときに発生する二次振動による電気信号の処理を工夫することにより、従来に比べて、応答性を犠牲にすることなく、Ｓ／Ｎ比が飛躍的に高まることを見出した。本発明はこのような視点で創出された。なお、本出願では、「円環状又は多角形状の振動ジャイロ」を、簡略化して「リング状振動ジャイロ」とも呼ぶ。【０００９】
本発明の１つの振動ジャイロは、一様な平面を備えたリング状振動体と、前述のリング状振動体を柔軟に支持するレッグ部と、前述のリング状振動体の前述の平面上又はその上方に置かれ、圧電体膜を厚み方向に挟む上層金属膜及び下層金属膜のうちの少なくともいずれかにより形成される複数の電極とを備えている。加えて、それらの複数の電極は、次の（１）、（２）及び（３）、すなわち、
（１）Ｎを２以上のある自然数とした場合に、ｃｏｓＮθの振動モードで前述のリング状振動体の一次振動を励起する、互いに円周方向に（３６０／Ｎ）°離れた角度に配置された駆動電極と、
（２）前述の駆動電極の１つを基準駆動電極とし、Ｓを０，１，・・・，Ｎとした場合に、前述のリング状振動体に角速度が与えられたときに発生するｃｏｓ（Ｎ＋１）θの振動モードの二次振動を検出し、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×Ｓ〕°離れた角度と、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（１／２）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された検出電極と、
（３）前述の検出電極からの信号に基づいて前述の二次振動を抑制し、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×Ｓ〕°離れた角度と、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（１／２）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された抑制電極とを有している。
さらに、前述駆動電極の各々は、前述のリング状振動体の前述の平面において、前述のリング状振動体の外周縁から前述の外周縁の近傍に至るまでの領域と、前述のリング状振動体の内周縁から前述の内周縁の近傍に至るまでの領域とのいずれか又は両方を含む第１電極配置領域上に配置されており、前述の検出電極の各々及び前述の抑制電極の各々は、第２電極配置領域上に配置されるとともに、前述の駆動電極のいずれとも電気的に接続しないようにされている。【００１０】
この振動ジャイロによれば、リング状振動体が備える平面上であって上記の特有の領域に、圧電素子が電極として形成されているため、１軸の角速度センサとして一次振動の励起と二次振動の検出が可能となる。つまり、この振動ジャイロでは、リング状振動体の側面に圧電素子を形成せずに、リング状振動体上の圧電素子が配置される平面（例えば、Ｘ−Ｙ平面）と同一平面内（以下、イン・プレーンともいう）で一次振動が励起され、かつリング状振動体の動きを制御する構造を有しているため、ドライプロセス技術を用いて高精度に電極及びリング状振動体の加工を行うことが可能となる。また、この振動ジャイロは、圧電素子が配置される平面を外れた振動モード（以下、アウト・オブ・プレーンの振動モードともいう）を用いて１軸（例えば、Ｘ軸）の角速度を検出することができる点が大きな利点といえる。なお、ｃｏｓＮθの振動モードの複数の例は、例えば、前述の特許文献４乃至６又は、本願出願人による特許出願である特願２００７−２０９０１４に記載されている。また、全ての本出願に係る発明において、「柔軟な」とは「振動体が振動可能な程度に」という意味である。また、本出願では、電極の配置を記述するために、基準となる電極から「離れた角度」との表現が用いられる。ここでの角度は、基準となる電極の方位角を０度としたときの各電極の方位角の値である。各電極の方位角は、リング状振動体の円周又は円環の中央部に取った任意の点（例えば、リング状振動体が円形のときは、例えばその円の中心である。以下、この中心を「基準点」という。）からその電極に向かう直線の方位角とすることができる。この直線は、各電極を通過するような任意の直線とすることができ、代表的には、各電極の図形的な中心、重心、又は、いずれかの頂点と上記の基準点とを通過する直線とすることができる。例えば、基準駆動電極から３０°離れた角度に配置された電極とは、その電極の中心と、基準駆動電極の中心とが、上記の基準となる電極の方位角に対して３０°の角をなすような配置にある電極をいう。なお、特に断りのない限り、角度の表記は時計回りの向きを角度が増加する方向にとって説明するが、角度が増加する方向を反時計回りに定めても、規定された角度の条件を満たす限り、その角度の表記は本発明の範囲内である。【００１１】
また、本発明のもう１つの振動ジャイロは、一様な平面を備えたリング状振動体と、前述のリング状振動体を柔軟に支持するレッグ部と、前述のリング状振動体の前述の平面上又はその上方に置かれ、圧電体膜を厚み方向に挟む上層金属膜及び下層金属膜のうちの少なくともいずれかにより形成される複数の電極とを備えている。加えて、それらの複数の電極は、次の（１）、（２）及び（３）、すなわち、
（１）Ｎを２以上のある自然数とした場合に、ｃｏｓＮθの振動モードで前述のリング状振動体の一次振動を励起する、互いに円周方向に（３６０／Ｎ）°離れた角度に配置された駆動電極と、
（２）前述の駆動電極の１つを基準駆動電極とし、Ｓを０，１，・・・，Ｎとした場合に、前述のリング状振動体に角速度が与えられたときに発生するｃｏｓ（Ｎ＋１）θの振動モードの二次振動を検出し、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（１／４）｝〕°離れた角度と、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（３／４）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された検出電極と、
（３）前述の検出電極からの信号に基づいて前述の二次振動を抑制し、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（１／４）｝〕°離れた角度と、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（３／４）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された抑制電極とを有している。
さらに、前述の駆動電極の各々は、前述のリング状振動体の前述の平面において、前述のリング状振動体の外周縁から前述の外周縁の近傍に至るまでの領域と、前述のリング状振動体の内周縁から前述の内周縁の近傍に至るまでの領域とのいずれか又は両方を含む第１電極配置領域上に配置されており、前述の検出電極の各々及び前述の抑制電極の各々は、第２電極配置領域上に配置されるとともに、前述の駆動電極のいずれとも電気的に接続しないようにされている。【００１２】
この振動ジャイロによっても、リング状振動体が備える平面上であって上記の特有の領域に、圧電素子が電極として形成されているため、１軸の角速度センサとして一次振動の励起と二次振動の検出が可能となる。つまり、この振動ジャイロでは、リング状振動体の側面に圧電素子を形成せずに、リング状振動体上の圧電素子が配置される平面（例えば、Ｘ−Ｙ平面）と同一平面内で一次振動が励起され、かつリング状振動体の動きを制御する構造を有しているため、ドライプロセス技術を用いて高精度に電極及びリング状振動体の加工を行うことが可能となる。また、この振動ジャイロは、アウト・オブ・プレーンの振動モードを用いて１軸（例えば、Ｙ軸）の角速度を検出することができる点が大きな利点といえる。【００１３】
また、本発明のもう１つの振動ジャイロは、一様な平面を備えたリング状振動体と、
前述のリング状振動体を柔軟に支持するレッグ部と、前述のリング状振動体の前述の平面上又はその上方に置かれ、圧電体膜を厚み方向に挟む上層金属膜及び下層金属膜のうちの少なくともいずれかにより形成される複数の電極とを備えている。加えて、それらの複数の電極は、次の（１）、（２）及び（３）、すなわち、
（１）Ｎを３以上のある自然数とした場合に、ｃｏｓＮθの振動モードで前述のリング状振動体の一次振動を励起する、互いに円周方向に（３６０／Ｎ）°離れた角度に配置された駆動電極と、
（２）前述の駆動電極の１つを基準駆動電極とし、Ｓを０，１，・・・，Ｎ−２とした場合に、前述のリング状振動体に角速度が与えられたときに発生するｃｏｓ（Ｎ−１）θの振動モードの二次振動を検出し、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×Ｓ〕°離れた角度と、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×｛Ｓ＋（１／２）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された検出電極と、
（３）前述の検出電極からの信号に基づいて前述の二次振動を抑制し、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×Ｓ〕°離れた角度と、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×｛Ｓ＋（１／２）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された抑制電極とを有している。
さらに、前述の駆動電極の各々は、前述の駆動電極の各々は、前述のリング状振動体の前述の平面において、前述のリング状振動体の外周縁から前述の外周縁の近傍に至るまでの領域と、前述のリング状振動体の内周縁から前述の内周縁の近傍に至るまでの領域とのいずれか又は両方を含む第１電極配置領域上に配置されており、前述の検出電極の各々及び前述の抑制電極の各々は、第２電極配置領域上に配置されるとともに、前述の第１電極配置領域と電気的に接続しないようにされている。【００１４】
この振動ジャイロによっても、リング状振動体が備える平面上であって上記の特有の領域に、圧電素子が電極として形成されているため、１軸の角速度センサとして一次振動の励起と二次振動の検出が可能となる。つまり、この振動ジャイロでは、リング状振動体の側面に圧電素子を形成せずに、リング状振動体上の圧電素子が配置される平面（例えば、Ｘ−Ｙ平面）と同一平面内で一次振動が励起され、かつリング状振動体の動きを制御する構造を有しているため、ドライプロセス技術を用いて高精度に電極及びリング状振動体の加工を行うことが可能となる。また、この振動ジャイロは、アウト・オブ・プレーンの振動モードを用いて１軸（例えば、Ｘ軸）の角速度を検出することができる点が大きな利点といえる。【００１５】
また、本発明のもう１つの振動ジャイロは、一様な平面を備えたリング状振動体と、
前述のリング状振動体を柔軟に支持するレッグ部と、前述のリング状振動体の前述の平面上又はその上方に置かれ、圧電体膜を厚み方向に挟む上層金属膜及び下層金属膜のうちの少なくともいずれかにより形成される複数の電極とを備えている。それらの複数の電極は、次の（１）、（２）及び（３）、すなわち、
（１）Ｎを３以上のある自然数とした場合に、ｃｏｓＮθの振動モードで前述のリング状振動体の一次振動を励起する、互いに円周方向に（３６０／Ｎ）°離れた角度に配置された駆動電極と、
（２）前述の駆動電極の１つを基準駆動電極、Ｓを０，１，・・・，Ｎ−２とした場合に、前述のリング状振動体に角速度が与えられたときに発生するｃｏｓ（Ｎ−１）θの振動モードの二次振動を検出し、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×｛Ｓ＋（１／４）｝〕°離れた角度と、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×｛Ｓ＋（３／４）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかに配置された検出電極と、
（３）前述の検出電極からの信号に基づいて前述の二次振動を抑制し、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×｛Ｓ＋（１／４）｝〕°離れた角度と、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×｛Ｓ＋（３／４）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された抑制電極とを有している。
さらに、前述の駆動電極の各々は、前述のリング状振動体の前述の平面において、前述のリング状振動体の外周縁から前述の外周縁の近傍に至るまでの領域と、前述のリング状振動体の内周縁から前述の内周縁の近傍に至るまでの領域とのいずれか又は両方を含む第１電極配置領域上に配置されており、前述の検出電極の各々及び前述の抑制電極の各々は、第２電極配置領域上に配置されるとともに、前述の第１電極配置領域と電気的に接続しないようにされている。【００１６】
この振動ジャイロによっても、リング状振動体が備える平面上であって上記の特有の領域に、圧電素子が電極として形成されているため、１軸の角速度センサとして一次振動の励起と二次振動の検出が可能となる。つまり、この振動ジャイロでは、リング状振動体の側面に圧電素子を形成せずに、リング状振動体上の圧電素子が配置される平面（例えば、Ｘ−Ｙ平面）と同一平面内で一次振動が励起され、かつリング状振動体の動きを制御する構造を有しているため、ドライプロセス技術を用いて高精度に電極及びリング状振動体の加工を行うことが可能となる。また、この振動ジャイロは、アウト・オブ・プレーンの振動モードを用いて１軸（例えば、Ｙ軸）の角速度を検出することができる点が大きな利点といえる。【００１７】
また、本発明のもう１つの振動ジャイロは、一様な平面を備えたリング状振動体と、前述のリング状振動体を柔軟に支持するレッグ部と、前述のリング状振動体の前述の平面又はその上方に置かれ、圧電体膜を厚み方向に挟む上層金属膜及び下層金属膜のうちの少なくともいずれかにより形成される複数の電極とを備えている。それらの複数の電極は、次の（１）乃至（５）、すなわち、
（１）Ｎを２以上のある自然数とした場合に、ｃｏｓＮθの振動モードで前述のリング状振動体の一次振動を励起する、互いに円周方向に（３６０／Ｎ）°離れた角度に配置された駆動電極と、
（２）前述の駆動電極の１つを基準駆動電極とし、Ｓを０，１，・・・，Ｎとした場合に、前述のリング状振動体に角速度が与えられたときに発生するｃｏｓ（Ｎ＋１）θの振動モードの第１の二次振動を検出し、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×Ｓ〕°離れた角度と、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（１／２）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかに配置された第１検出電極と、
（３）前述の第１の二次振動に対して｛９０／（Ｎ＋１）｝°離れた角度の振動軸の第２の二次振動を検出し、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（１／４）｝〕°離れた角度と、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（３／４）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された第２検出電極と、
（４）前述の第１検出電極からの信号に基づいて前述の第１の二次振動を抑制し、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×Ｓ〕°離れた角度と、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（１／２）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された第１抑制電極と、
（５）前述の第２検出電極からの信号に基づいて前述の第２の二次振動を抑制し、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋１／４｝〕°離れた角度と、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（３／４）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された第２抑制電極とを有している。
さらに、前述の駆動電極の各々は、前述のリング状振動体の前述の平面において、前述のリング状振動体の外周縁から前述の外周縁の近傍に至るまでの領域と、前述のリング状振動体の内周縁から前述の内周縁の近傍に至るまでの領域とのいずれか又は両方を含む第１電極配置領域上に配置されており、前述の第１検出電極の各々、前述の第２検出電極の各々、前述の第１抑制電極の各々、及び前述の第２抑制電極の各々は、第２電極配置領域上に配置されるとともに、前述の駆動電極のいずれとも電気的に接続しないようにされている。【００１８】
この振動ジャイロによれば、リング状振動体が備える平面上であって上記の特有の領域に、圧電素子が電極として形成されているため、２軸の角速度センサとして一次振動の励起と二次振動の検出が可能となる。つまり、この振動ジャイロでは、リング状振動体の側面に圧電素子を形成せずに、リング状振動体上の圧電素子が配置される平面（例えば、Ｘ−Ｙ平面）と同一平面内で一次振動が励起され、かつリング状振動体の動きを制御する構造を有しているため、ドライプロセス技術を用いて高精度に電極及びリング状振動体の加工を行うことが可能となる。また、この振動ジャイロは、アウト・オブ・プレーンの振動モードを用いて２軸（例えば、Ｘ軸及びＹ軸）の角速度を検出することができる点が大きな利点といえる。【００１９】
なお、さらにもう一つの軸の角速度を検出するために、前述の検出電極、すなわち、前述の駆動電極の１つを基準駆動電極とし、Ｓを０，１，・・・，Ｎとした場合に、前述のリング状振動体に角速度が与えられたときに発生するｃｏｓ（Ｎ＋１）θの振動モードの二次振動を検出し、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×Ｓ〕°離れた角度と、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（１／２）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された検出電極を第１検出電極とし、前述の抑制電極、すなわち、上記いずれかの角度に配置された抑制電極を第１抑制電極とし、前述の二次振動を第１の二次振動としたときに、前述の複数の電極が、次の（４）をさらに有し、前述の第２検出電極の各々、及び前述の第２抑制電極の各々が前述の第２電極配置領域上に配置されることができる。
（４）前述の第１の二次振動に対して｛９０／（Ｎ＋１）｝°離れた角度の振動軸の第２の二次振動を検出し、且つ前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（１／４）｝〕°離れた角度と、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（３／４）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された第２検出電極。【００２０】
また、同様に、もう一つの軸の角速度を検出するために、前述の検出電極、すなわち、前述の駆動電極の１つを基準駆動電極とし、Ｓを０，１，・・・，Ｎとした場合に、前述のリング状振動体に角速度が与えられたときに発生するｃｏｓ（Ｎ＋１）θの振動モードの二次振動を検出し、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（１／４）｝〕°離れた角度と、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（３／４）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された検出電極を第２検出電極とし、前述の抑制電極すなわち、上記いずれかの角度に配置された抑制電極を第２抑制電極とし、前述の二次振動を第２の二次振動としたときに、前述の複数の電極が、次の（４）をさらに有し、前述の第１検出電極の各々、及び前述の第１抑制電極の各々が前述の第２電極配置領域上に配置されることができる。
（４）前述の第２の二次振動に対して｛９０／（Ｎ＋１）｝°離れた角度の振動軸の第１の二次振動を検出し、且つ前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×Ｓ〕°離れた角度と、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（１／２）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された第１検出電極。【００２１】
また、本発明のもう１つの振動ジャイロは、一様な平面を備えたリング状振動体と、前述のリング状振動体を柔軟に支持するレッグ部と、前述のリング状振動体の前述の平面上又はその上方に置かれ、圧電体膜を厚み方向に挟む上層金属膜及び下層金属膜のうちの少なくともいずれかにより形成される複数の電極とを備えている。それらの複数の電極は、次の（１）乃至（５）、すなわち、
（１）Ｎを３以上のある自然数とした場合に、ｃｏｓＮθの振動モードで前述のリング状振動体の一次振動を励起する、互いに円周方向に（３６０／Ｎ）°離れた角度に配置された駆動電極と、
（２）前述の駆動電極の１つを基準駆動電極とし、Ｓ＝０，１，・・・，Ｎ−２とした場合に、前述のリング状振動体に角速度が与えられたときに発生するｃｏｓ（Ｎ−１）θの振動モードの第１の二次振動を検出し、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×Ｓ〕°離れた角度と、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×｛Ｓ＋（１／２）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかに配置された第１検出電極と、
（３）前述の第１の二次振動に対して｛９０／（Ｎ−１）｝°離れた角度の振動軸の第２の二次振動を検出し、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×｛Ｓ＋（１／４）｝〕°離れた角度と、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×｛Ｓ＋（３／４）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された第２検出電極と、
（４）前述の第１検出電極からの信号に基づいて前述の第１の二次振動を抑制し、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×Ｓ〕°離れた角度と、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×｛Ｓ＋（１／２）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された第１抑制電極と、
（５）前述の第２検出電極からの信号に基づいて前述の第２の二次振動を抑制し、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×｛Ｓ＋１／４｝〕°離れた角度と、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×｛Ｓ＋（３／４）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された第２抑制電極とを有している。
さらに、前述の駆動電極の各々は、前述のリング状振動体の前述の平面内において、前述のリング状振動体の外周縁から前述の外周縁の近傍に至るまでの領域と、前述のリング状振動体の内周縁から前述の内周縁の近傍に至るまでの領域とのいずれか又は両方を含む第１電極配置領域上に配置されており、
前述の第１検出電極の各々、前述の第２検出電極の各々、前述の第１抑制電極の各々、及び前述の第２抑制電極の各々は、第２電極配置領域上に配置されるとともに、前述の第１電極配置領域と電気的に接続しないようにされている。【００２２】
この振動ジャイロによれば、リング状振動体が備える平面上であって上記の特有の領域に、圧電素子が電極として形成されているため、２軸の角速度センサとして一次振動の励起と二次振動の検出が可能となる。つまり、この振動ジャイロでは、リング状振動体の側面に圧電素子を形成せずに、リング状振動体上の圧電素子が配置される平面（例えば、Ｘ−Ｙ平面）と同一平面内で一次振動が励起され、かつリング状振動体の動きを制御する構造を有しているため、ドライプロセス技術を用いて高精度に電極及びリング状振動体の加工を行うことが可能となる。また、この振動ジャイロは、アウト・オブ・プレーンの振動モードを用いて２軸（例えば、Ｘ軸及びＹ軸）の角速度を検出することができる点が大きな利点といえる。【００２３】
また、本発明のもう１つの振動ジャイロは、一様な平面を備えたリング状振動体と、
前述のリング状振動体を柔軟に支持するレッグ部と、前述のリング状振動体の前述の平面上又はその上方に置かれ、圧電体膜を厚み方向に挟む上層金属膜及び下層金属膜のうちの少なくともいずれかにより形成される複数の電極とを備えている。それらの複数の電極は、次の（１）、すなわち、
（１）Ｎを２以上のある自然数とした場合に、ｃｏｓＮθの振動モードで前述のリング状振動体の一次振動を励起する、互いに円周方向に（３６０／Ｎ）°離れた角度に配置された駆動電極
を有しており、前述の複数の電極は、次の（２）と（３）とのうちの少なくともいずれか又は両方、すなわち、
（２）前述の駆動電極の１つを基準駆動電極とし、Ｓを０，１，・・・，Ｎとした場合に、前述のリング状振動体に角速度が与えられたときに発生するｃｏｓ（Ｎ＋１）θの振動モードの第１の二次振動を検出し、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×Ｓ〕°離れた角度と、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（１／２）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された第１検出電極と、
（３）前述の第１の二次振動に対して｛９０／（Ｎ＋１）｝°離れた角度の振動軸の、前述のリング状振動体に角速度が与えられたときに発生するｃｏｓ（Ｎ＋１）θの振動モードの第２の二次振動を検出し、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（１／４）｝〕°離れた角度と、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ＋１）｝×｛Ｓ＋（３／４）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された、前述の第１検出電極とは異なる第２検出電極と
のうちのいずれか又は両方を有しており、前述の複数の電極は、次の（４）及び（５）、すなわち、
（４）Ｍ＝０，１，・・・，Ｎ−１とした場合に、前述のリング状振動体に角速度が与えられたときに発生するｃｏｓＮθの振動モードの、前述の一次振動の振動軸から（９０／Ｎ）°離れた角度の振動軸を持つ第３の二次振動を検出し、前述の基準駆動電極から〔（３６０／Ｎ）×｛Ｍ＋（１／４）｝〕°離れた角度と、前述の基準駆動電極から〔（３６０／Ｎ）｝×｛Ｍ＋（３／４）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかに配置された第３検出電極と、
（５）前述の第３検出電極からの信号に基づいて前述の二次振動を抑制し、Ｍ＝０，１，・・・，Ｎ−１とした場合に、前述の基準駆動電極から〔（３６０／Ｎ）×｛Ｍ＋（１／４）｝〕°離れた角度と、前述の基準駆動電極から〔（３６０／Ｎ）｝×｛Ｍ＋（３／４）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかに配置された抑制電極とを有している。
さらに、前述の駆動電極の各々は、前述のリング状振動体の前述の平面において、前述のリング状振動体の外周縁から前述の外周縁の近傍に至るまでの領域と、前述のリング状振動体の内周縁から前述の内周縁の近傍に至るまでの領域とのいずれか又は両方を含む第１電極配置領域上に配置されており、
前述の第１検出電極の各々、前述の第２検出電極の各々は、第２電極配置領域上に配置されるとともに、前述の駆動電極のいずれとも電気的に接続しないようにされており、
前述の第３検出電極の各々、及び前述の抑制電極の各々は、第１電極配置領域に配置されるとともに、前述の駆動電極のいずれとも電気的に接続しないようにされている。
【００２４】
また、本発明のもう１つの振動ジャイロは、一様な平面を備えたリング状振動体と、
前述のリング状振動体を柔軟に支持するレッグ部と、前述のリング状振動体の前述の平面上又はその上方に置かれ、圧電体膜を厚み方向に挟む上層金属膜及び下層金属膜のうちの少なくともいずれかにより形成される複数の電極とを備えている。それらの複数の電極は、次の（１）、すなわち、
（１）Ｎを３以上のある自然数とした場合に、ｃｏｓＮθの振動モードで前述のリング状振動体の一次振動を励起する、互いに円周方向に（３６０／Ｎ）°離れた角度に配置された駆動電極
を有しており、前述の複数の電極は、次の（２）と（３）とのうちの少なくともいずれか又は両方、すなわち、
（２）前述の駆動電極の１つを基準駆動電極とし、Ｓを０，１，・・・，Ｎ−２とした場合に、前述のリング状振動体に角速度が与えられたときに発生するｃｏｓ（Ｎ−１）θの振動モードの第１の二次振動を検出し、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×Ｓ〕°離れた角度と、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×｛Ｓ＋（１／２）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された第１検出電極と、
（３）前述の第１の二次振動に対して｛９０／（Ｎ−１）｝°離れた角度の振動軸の、前述のリング状振動体に角速度が与えられたときに発生するｃｏｓ（Ｎ−１）θの振動モードの第２の二次振動を検出し、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×｛Ｓ＋（１／４）｝〕°離れた角度と、前述の基準駆動電極から〔｛３６０／（Ｎ−１）｝×｛Ｓ＋（３／４）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかの角度に配置された、前述の第１検出電極とは異なる第２検出電極と
のうちの少なくともいずれか又は両方を有しており、前述の複数の電極は、次の（４）及び（５）、すなわち、
（４）Ｍ＝０，１，・・・，Ｎ−１とした場合に、前述のリング状振動体に角速度が与えられたときに発生するｃｏｓＮθの振動モードの、前述の一次振動の振動軸から（９０／Ｎ）°離れた角度の振動軸を持つ第３の二次振動を検出し、前述の基準駆動電極から〔（３６０／Ｎ）×｛Ｍ＋（１／４）｝〕°離れた角度と、前述の基準駆動電極から〔（３６０／Ｎ）｝×｛Ｍ＋（３／４）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかに配置された第３検出電極と、
（５）前述の第３検出電極からの信号に基づいて前述の二次振動を抑制し、Ｍ＝０，１，・・・，Ｎ−１とした場合に、前述の基準駆動電極から〔（３６０／Ｎ）×｛Ｍ＋（１／４）｝〕°離れた角度と、前述の基準駆動電極から〔（３６０／Ｎ）｝×｛Ｍ＋（３／４）｝〕°離れた角度とのうちの少なくともいずれかに配置された抑制電極と
を有している。
さらに、前述の駆動電極の各々は、前述のリング状振動体の前述の平面において、前述のリング状振動体の外周縁から前述の外周縁の近傍に至るまでの領域と、前述のリング状振動体の内周縁から前述の内周縁の近傍に至るまでの領域とのいずれか又は両方を含む第１電極配置領域上に配置されており、
前述の第１検出電極の各々、前述の第２検出電極の各々は、第２電極配置領域上に配置されるとともに、前述の駆動電極のいずれとも電気的に接続しないようにされており、
前述の第３検出電極の各々、及び前述の抑制電極の各々は、第１電極配置領域に配置されるとともに、前述の駆動電極のいずれとも電気的に接続しないようにされている。
【００２５】
これらの振動ジャイロによれば、リング状振動体が備える平面上であって上記の特有の領域に、圧電素子が電極として形成されているため、３軸の角速度センサとして一次振動の励起と二次振動の検出が可能となる。つまり、この振動ジャイロでは、リング状振動体の側面に圧電素子を形成せずに、リング状振動体上の圧電素子が配置される平面（例えば、Ｘ−Ｙ平面）と同一平面内で一次振動が励起され、その面におけるリング状振動体の二次振動を検出かつ抑制し、また、その面から外れる向きのリング状振動体の動きを検出する構造を有しているため、ドライプロセス技術を用いて高精度に電極及びリング状振動体の加工を行うことが可能となる。また、この振動ジャイロは、アウト・オブ・プレーンの振動モードを用いて２軸（例えば、Ｘ軸及びＹ軸）の角速度を検出することができ、さらに、Ｚ軸周りの角速度による二次振動を抑制するフィードバックによる検出が可能となり、高いＳ／Ｎ比と応答性を両立できる点が大きな利点といえる。【００２６】
なお、前述の１軸、２軸、又は３軸の振動ジャイロにおける複数の電極に、次の（８）の構成を備えたモニタ電極が追加されることは、特に小型化されたリング状振動体の限定された平面領域の中で他の電極群の配置及び／又は引き出し電極の配置を容易にすることになる点で好ましい一態様である。
（８）Ｌ＝０，１，・・・，２Ｎ−１とした場合に、前記基準駆動電極から円周方向に（１８０／Ｎ）×｛Ｌ＋（１／２）｝°離れた角度以外の角度に配置された一群のモニタ電極。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の１つの振動ジャイロによれば、リング状振動体が備える平面上であって上記の特有の領域に、圧電素子が電極として形成されているため、１軸乃至３軸の角速度センサとして一次振動の励起と二次振動の検出と少なくとも１軸における二次振動の抑制が可能となる。つまり、この振動ジャイロでは、リング状振動体の側面に圧電素子を形成せずに、リング状振動体上の圧電素子が配置される平面（例えば、Ｘ−Ｙ平面）と同一平面内で一次振動が励起され、かつリング状振動体の動きを制御する構造を有しているため、ドライプロセス技術を用いて高精度に電極及びリング状振動体の加工を行うことが可能となる。また、この振動ジャイロは、アウト・オブ・プレーンの振動モードを含めた２次振動検出手段を用いて１軸乃至３軸の角速度を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の１つの実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３Ａ】本発明の１つの実施形態におけるリング状振動ジャイロの一部の製造工程の過程を示す断面図である。
【図３Ｂ】本発明の１つの実施形態におけるリング状振動ジャイロの一部の製造工程の過程を示す断面図である。
【図３Ｃ】本発明の１つの実施形態におけるリング状振動ジャイロの一部の製造工程の過程を示す断面図である。
【図３Ｄ】本発明の１つの実施形態におけるリング状振動ジャイロの一部の製造工程の過程を示す断面図である。
【図３Ｅ】本発明の１つの実施形態におけるリング状振動ジャイロの一部の製造工程の過程を示す断面図である。
【図３Ｆ】本発明の１つの実施形態におけるリング状振動ジャイロの一部の製造工程の過程を示す断面図である。
【図４】本発明の１つの実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。
【図５】本発明の１つの実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。
【図６】本発明の他の実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。
【図７】本発明の他の実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。
【図８】本発明の他の実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の図２に相当する断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。
【図１０】図８のＢ−Ｂ断面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。
【図１２】本発明の他の実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。
【図１３】本発明の他の実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。
【図１４Ａ】本発明の他の実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。
【図１４Ｂ】本発明の他の実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。
【図１４Ｃ】本発明の他の実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。
【図１４Ｄ】本発明の他の実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。
【図１４Ｅ】本発明の他の実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。
【図１５】本発明の他の実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。
【図１６】本発明の他の実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。
【図１７】本発明の他の実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。
【図１８】本発明の他の実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。
【図１９】本発明の他の実施形態におけるリング状振動ジャイロの中心的役割を果たす構造体の正面図である。
【図２０Ａ】本発明の１つの実施形態におけるｃｏｓ２θの振動モードの一次振動を概念的に説明する図である。
【図２０Ｂ】本発明の１つの実施形態におけるＺ軸の回りで角速度が加わる場合のイン・プレーンのｃｏｓ２θの振動モードの二次振動を概念的に説明する図である。
【図２０Ｃ】第３検出電極の電気的信号の正負を概念的に説明する図である。
【図２０Ｄ】本発明の１つの実施形態におけるＸ軸の回りで角速度が加わる場合のアウト・オブ・プレーンのｃｏｓ３θの振動モードの二次振動を概念的に説明する図である。
【図２０Ｅ】本発明の１つの実施形態におけるＹ軸の回りで角速度が加わる場合のアウト・オブ・プレーンのｃｏｓ３θの振動モードの二次振動を概念的に説明する図である。
【図２１Ａ】本発明の他の実施形態におけるｃｏｓ３θの振動モードの一次振動を概念的に説明する図である。
【図２１Ｂ】本発明の他の実施形態におけるＸ軸の回りで角速度が加わる場合のアウト・オブ・プレーンのｃｏｓ２θの振動モードの二次振動を概念的に説明する図である
【図２１Ｃ】本発明の他の実施形態におけるＹ軸の回りで角速度が加わる場合のアウト・オブ・プレーンのｃｏｓ２θの振動モードの二次振動を概念的に説明する図である。
【図２１Ｄ】本発明の他の実施形態におけるＺ軸の回りで角速度が加わる場合のｃｏｓ３θの振動モードの二次振動を概念的に説明する図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０                      シリコン基板
１１，１１ａ，１１ｂ      リング状振動体
１２                      交流電源
１３ａ                    駆動電極
１３ｂ，１３ｃ            第１検出電極
１３ｄ，１３ｅ            第２検出電極
１３ｆ，１３ｇ            第３検出電極
１３ｈ                    モニタ電極
１３ｊ，１３ｋ            第１抑制電極
１３ｍ，１３ｎ            第２抑制電極
１３ｐ，１３ｑ            第３抑制電極
１４                      引き出し電極
１５                      レッグ部
１６                      固定電位電極（グラウンド電極）
１７                      電極パッド用固定端部
１８                      電極パッド
１９                      支柱
２０                      シリコン酸化膜
３０                      下層金属膜
４０                      圧電体膜
５０                      上層金属膜
６０                      固定端
６２，６３，６４          フィードバック制御回路
１００，１１０，１２０，３００，３１０，４００，５００，６００，６１０，６２０，７００，７２０，７４０，７６０，７８０，９００，９１０，９２０，１０００
リング状振動ジャイロ
【発明を実施するための形態】
【００３０】
つぎに、本発明の実施形態を、添付する図面に基づいて詳細に述べる。尚、この説明に際し、全図にわたり、特に言及がない限り、共通する部分には共通する参照符号が付されている。また、図中、本実施形態の要素は必ずしもスケール通りに示されていない。
【００３１】
＜第１の実施形態＞
図１は、本実施形態における３軸の角速度を測定するリング状振動ジャイロ１００の中心的役割を果たす構造体の正面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。なお、説明の便宜上、図１には、Ｘ軸及びＹ軸が表記されている。
【００３２】
図１及び図２に示すとおり、本実施形態のリング状振動ジャイロ１００は、大きく３つの構成に分類される。第１の構成は、シリコン基板１０から形成されるリング状振動体１１の上部の平面（以下、上面という）上に、シリコン酸化膜２０を備え、さらにその上に、圧電体膜４０が下層金属膜３０及び上層金属膜５０に挟まれることにより形成される複数の電極１３ａ〜１３ｈを備えた構成である。本実施形態では、複数の電極１３ａ〜１３ｈを構成する上層金属膜５０の外側端部又は内側端部は、約４０μｍ幅のリング状平面を有するリング状振動体１１の外周縁又は内周縁から約１μｍ内側に形成され、その幅は約１８μｍである。また、その上層金属膜５０のうち、幾つかの電極は、リング状振動体１１の上面であるリング状平面の幅の両端間の中央を結ぶ線（以下、単に中央線という）よりも外側に形成され、その他の電極は、中央線よりも内側に形成されている。
【００３３】
ところで、本実施形態では、図２０Ａに示すイン・プレーンのｃｏｓ２θの振動モードでリング状振動ジャイロ１００の一次振動が励起される。また、本実施形態の二次振動の振動モードは、図２０Ｄに示すＸ軸のｃｏｓ３θのアウト・オブ・プレーンの振動モードと、図２０Ｅに示すＹ軸のｃｏｓ３θのアウト・オブ・プレーンの振動モードと、図２０Ｂに示す１軸（Ｚ軸）のｃｏｓ２θのイン・プレーンの振動モードである。
【００３４】
従って、前述の複数の電極１３ａ〜１３ｈの内訳は、次のとおりである。まず、互いに円周方向に１８０°離れた角度に配置された２つの駆動電極１３ａ，１３ａが配置される。また、前述の２つの駆動電極１３ａ，１３ａの内の１つの駆動電極１３ａ（例えば、図１において時計の１２時方向の駆動電極１３ａ）を基準電極とした場合に、その駆動電極１３ａから円周方向であって９０°及び２７０°離れた角度に２つのモニタ電極１３ｈ，１３ｈが配置される。また、リング状振動体上の圧電素子が配置される平面に沿うように、つまり図１における紙面に含まれるようにＸ‐Ｙ軸を定める場合に、リング状振動ジャイロ１００にＸ軸まわりの角速度が与えられたときに発生する二次振動を検出する、第１検出電極１３ｂが、基準電極から円周方向であって０°、１２０°、及び２４０°離れた角度に配置される。また、上記の第１検出電極に加え、本実施形態では、リング状振動ジャイロ１００のＸ軸まわりの角速度によって発生する二次振動を抑制する信号が印加される第１抑制電極１３ｊが、基準電極からみて、円周方向に６０°、１８０°、及び３００°離れた角度に配置される。
【００３５】
リング状振動ジャイロ１００には、Ｙ軸まわりの角速度が与えられたときに発生する二次振動を検出するために、第２検出電極１３ｄ，１３ｅが、基準電極から円周方向であって３０°、９０°、１５０°、２１０°、２７０°及び３３０°離れた角度にさらに配置される。加えて、リング状振動ジャイロ１００にＺ軸、すなわち、図１に示すリング状振動ジャイロ１００の配置された平面に垂直な軸（紙面に垂直な方向の軸、以下、単に「垂直軸」又は「Ｚ軸」という）のまわりの角速度が与えられたときに発生する二次振動を検出する、第３検出電極１３ｆ，１３ｇが配置される。なお、本実施形態の第３検出電極１３ｆ，１３ｇは、基準電極から円周方向であって４５°、１３５°、２２５°、及び３１５°離れた角度に配置される。
【００３６】
また、本実施形態では、下層金属膜３０及び上層金属膜５０の厚みは１００ｎｍであり、圧電体膜４０の厚みは、３μｍである。また、シリコン基板１０の厚みは１００μｍである。
【００３７】
なお、本実施形態及び後述する他の実施形態では、各電極が配置されている領域が２つに分類される。１つは、リング状振動体１１の上面の外周縁からその外周縁の近傍に至るまでの領域及び／又はその内周縁からその内周縁の近傍に至るまでの領域に配置される各々の駆動電極１３ａの領域及び第３検出電極１３ｆ，１３ｇの領域である。これを、第１電極配置領域とする。もう１つは、リング状振動体１１の上面であって、その第１電極配置領域と電気的に接しないように配置される、第１検出電極１３ｂ、第１抑制電極１３ｊ、第２検出電極１３ｄ，１３ｅ、及び第３検出電極１３ｆ，１３ｇである。これを、第２電極配置領域とする。より具体的には、第１検出電極１３ｂ、第１抑制電極１３ｊ、第２検出電極１３ｄ，１３ｅ、及び第３検出電極１３ｆ，１３ｇは、前述の２つの駆動電極１３ａ，１３ａのいずれとも電気的に接続しないように配置される。
【００３８】
第２の構成は、リング状振動体１１の一部と連結しているレッグ部１５，・・・，１５である。このレッグ部１５，・・・，１５もシリコン基板１０から形成されている。また、レッグ部１５，・・・，１５上には、リング状振動体１１上のそれらと連続する上述のシリコン酸化膜２０、下層金属膜３０、及び圧電体膜４０がレッグ部１５，・・・，１５の上面全体に形成されている。さらに、圧電体膜４０の上面には、幅約８μｍの引き出し電極１４，・・・，１４である上層金属膜５０が形成されている。
【００３９】
なお、本実施形態では、１６本のレッグ部１５，・・・，１５のうち、４本のレッグ部１５，・・・，１５上には複数の引き出し電極１４が形成されている。これらは、リング状振動体１１の外周縁からその外周縁の近傍に至るまでの領域に配置された各電極から支柱１９上の電極パッド１８に引き出すための経路を確保するために創出された。特に、本実施形態では、第２検出電極１３ｄ，１３ｅからの電気信号の偏りを解消するために、第２検出電極１３ｄ，１３ｅのそれぞれの両端部から引き出し電極１４，１４が形成されている。なお、それぞれの第２電極検出１３ｄ，１３ｅの片側のみから引き出し電極１４，１４が形成されている場合であっても、振動ジャイロとしての機能を失うことはない。
【００４０】
第３の構成は、上述のレッグ部１５，・・・，１５に連結しているシリコン基板１０から形成される支柱１９である。本実施形態では、支柱１９が、図示しないリング状振動ジャイロ１００のパッケージ部に連結し、固定端としての役割を果たしている。また、支柱１９は、電極パッド１８，・・・，１８を備えている。また、図２に示すように、支柱１９の上面には、グラウンド電極である固定電位電極１６を除き、レッグ部１５，・・・，１５上のそれらと連続する上述のシリコン酸化膜２０、下層金属膜３０、及び圧電体膜４０が形成されている。ここで、シリコン酸化膜２０上に形成された下層金属膜３０が固定電位電極１６の役割を担っている。また、支柱１９の上方に形成されている圧電体膜４０の上面には、レッグ部１５，・・・，１５上のそれと連続する前述の引き出し電極１４，・・・，１４及び電極パッド１８，・・・，１８が形成されている。
【００４１】
次に、本実施形態のリング状振動ジャイロ１００の製造方法について、図３Ａ乃至図３Ｆに基づいて説明する。なお、図３Ａ乃至図３Ｆは、図２における一部の範囲に対応する断面図である。
【００４２】
まず、図３Ａに示すように、シリコン基板１０上に、シリコン酸化膜２０、下層金属膜３０、圧電体膜４０、及び上層金属膜５０が積層されている。前述の各膜は公知の成膜手段によって形成されている。本実施形態では、シリコン酸化膜２０は公知の手段による熱酸化膜である。また、下層金属膜３０、圧電体膜４０、及び上層金属膜５０は、いずれも公知のスパッタリング法により形成されている。なお、これらの膜の形成は、前述の例に限定されず、他の公知の手段によっても形成され得る。
【００４３】
次に、上層金属膜５０の一部がエッチングされる。本実施形態では、上層金属膜５０上に公知のレジスト膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術により形成されたパターンに基づいてドライエッチングを行うことにより、図３Ｂに示される各電極が形成される。ここで、上層金属膜５０のドライエッチングは、アルゴン（Ａｒ）又はアルゴン（Ａｒ）と酸素（Ｏ２）の混合ガスを用いた公知のリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）条件によって行われる。
【００４４】
その後、図３Ｃに示すように、圧電体膜４０の一部がエッチングされる。まず、上述の同様、フォトリソグラフィ技術によりパターニングがされたレジスト膜に基づいて、圧電体膜４０がドライエッチングされる。なお、本実施形態の圧電体膜４０のドライエッチングは、アルゴン（Ａｒ）とＣ２Ｆ６ガスの混合ガス、又はアルゴン（Ａｒ）とＣ２Ｆ６ガスとＣＨＦ３ガスの混合ガスを用いた公知のリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）条件によって行われる。
【００４５】
続いて、図３Ｄに示すように、下層金属膜３０の一部がエッチングされる。本実施形態では、下層金属膜３０を利用した固定電位電極１６が形成されるように、再度、フォトリソグラフィ技術によってパターニングされたレジスト膜を用いてドライエッチングされる。本実施形態では、固定電位電極１６は、グラウンド電極として利用される。なお、本実施形態の下層金属膜３０のドライエッチングは、アルゴン（Ａｒ）又はアルゴン（Ａｒ）と酸素（Ｏ２）の混合ガスを用いた公知のリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）条件によって行われる。
【００４６】
ところで、本実施形態では、前述の再び形成されたレジスト膜をエッチングマスクとして、その後のシリコン酸化膜２０及びシリコン基板１０を連続的にエッチングするため、このレジスト膜の厚みは、約４μｍになるように形成されている。但し、万一、このレジスト膜がシリコン基板１０のエッチング中に消失した場合であっても、シリコン基板１０に用いられるエッチャントに対するエッチングレートの選択比が有利に働くため、前述のエッチングによって上層金属膜５０、圧電体膜４０、及び下層金属膜３０の性能は実質的に影響を受けない。すなわち、本実施形態では、リング状振動体１１をシリコン基板から形成するため、レジスト膜との選択比も十分に高い公知のシリコントレンチエッチング技術が適用できる。なお、仮にそのレジスト膜が消失しても、その下層にある上層金属膜又は圧電体膜がシリコンのエッチングの際のマスクとしての役割を果たす十分な選択比を備えている。
【００４７】
次に、図３Ｅ及び図３Ｆに示すように、上述の通り、下層金属膜３０をエッチングするためのレジスト膜を利用して、シリコン酸化膜２０及びシリコン基板１０をドライエッチングする。本実施形態のシリコン酸化膜２０のドライエッチングは、アルゴン（Ａｒ）又はアルゴン（Ａｒ）と酸素（Ｏ２）の混合ガスを用いた公知のリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）条件によって行われた。また、本実施形態のシリコン基板１０のドライエッチングの条件は、公知のシリコントレンチエッチング技術が適用される。ここで、シリコン基板１０は貫通エッチングされる。従って、前述のドライエッチングは、貫通時にシリコン基板１０を載置するステージをプラズマに曝さないようにするための保護基板をシリコン基板１０の下層に伝熱性の優れたグリース等により貼り付けた状態で行われる。そのため、例えば、貫通後にシリコン基板１０の厚さ方向に垂直な方向の面、換言すればエッチング側面が侵食されることを防ぐために、特開２００２−１５８２１４号公報に記載されているドライエッチング技術が採用されることは好ましい一態様である。
【００４８】
上述の通り、シリコン基板１０及びシリコン基板１０上に積層された各膜のエッチングによって、リング状振動ジャイロ１００の中心的な構造部が形成されたのち、公知の手段によるパッケージへの収容工程、及び配線工程を経ることにより、リング状振動ジャイロ１００が形成される。従って、この振動ジャイロ１００によれば、リング状振動体１１の側面に圧電素子を形成せずに、リング状振動体１１の平面上に形成された圧電素子のみにより、イン・プレーンの一次振動の励起と、最大で３軸のアウト・オブ・プレーン及びイン・プレーンの二次振動の検出が可能となる。その結果、上述の高精度で安価に量産が可能なドライプロセス技術を用いて振動ジャイロ１００を製造することが可能となる。
【００４９】
次に、リング状振動ジャイロ１００が備える各電極の作用について説明する。上述の通り、本実施形態はイン・プレーンのｃｏｓ２θの振動モードの一次振動が励起される。なお、固定電位電極１６が接地されるため、固定電位電極１６と連続して形成されている下層電極膜３０は一律に０Ｖになっている。
【００５０】
最初に、図１に示すように、２つの駆動電極１３ａ，１３ａに１ＶＰ−０の交流電圧が印加される。その結果、圧電体膜４０が伸縮して一次振動が励起される。ここで、本実施形態では、正面視においてリング状振動体１１の上面における中央線よりも外側に上層金属膜５０が形成されている。このため、リング状振動体１１の側面に圧電素子を形成しなくても、圧電体膜４０の伸縮運動をリング状振動体１１の一次振動に変換することが可能となる。なお、実際の交流電源１２は、導電性ワイヤに接続される電極パッド１８を介して駆動電極１３ａに印加するが、本実施形態及び他の実施形態では、説明の便宜上、省略される。
【００５１】
次に、図１に示すモニタ電極１３ｈ，１３ｈが、上述の一次振動の振幅及び共振周波数を検出して、図示しない公知のフィードバック制御回路に信号を送信する。本実施形態のフィードバック制御回路は、モニタ電極１３ｈ，１３ｈの信号を用いて、駆動電極１３ａ，１３ａに印加される交流電圧の周波数をリング状振動体１１が持つ固有周波数と一致するように制御するとともに、リング状振動体１１の振幅がある一定の値となるように制御している。その結果、リング状振動体１１においては、一定の振動が持続される。
【００５２】
上述の一次振動が励起された後、垂直軸（Ｚ軸）の回りで角速度が加わると、イン・プレーンのｃｏｓ２θの振動モードである本実施形態では、コリオリ力により図２０Ａに示す一次振動の振動軸に対して両側に４５°傾いた新たな振動軸を有する図２０Ｂに示す二次振動が生じる。
【００５３】
この二次振動が２つの検出電極（第３検出電極）１３ｆ，１３ｆと、別の２つの検出電極（第３検出電極）１３ｇ，１３ｇによって検出される。本実施形態では、図１に示すように、各検出電極１３ｆ，１３ｇは、それぞれイン・プレーンの二次振動の振動軸に対応して配置されている。また、上述の各検出電極１３ｆ，１３ｇは、リング状振動体１１の上面における中央線よりも内側に形成されている。従って、角速度を受けて励起されるイン・プレーンの二次振動によって生じる各検出電極１３ｆ，１３ｇの電気的信号の正負が逆になる。これは、図２０Ｃに示すように、例えば、リング状振動体１１が縦に楕円となる振動体１１ａの振動状態に変化した場合、中央線より内側に配置されている第３検出電極１３ｆの角度の圧電体膜４０は、Ａ１に示す矢印の方向に縮む一方、中央線より内側に配置されている第３検出電極１３ｇの角度の圧電体膜４０は、Ａ２に示す矢印の方向に伸びるため、それらの電気的信号は逆になる。同様に、リング状振動体１１が横に楕円となる振動体１１ｂの振動状態に変化した場合、第３検出電極１３ｆの角度の圧電体膜４０は、Ｂ１に示す矢印の方向に伸びる一方、第３検出電極１３ｇの角度の圧電体膜４０は、Ｂ２に示す矢印の方向に縮むため、この場合も、それらの電気的信号が逆になる。
【００５４】
ここで、公知の差分回路である演算回路において、各第３検出電極１３ｆ，１３ｇの電気信号の差が算出される。その結果、検出信号はいずれか一方の検出電極の場合と比較して約２倍の検出能力を備えることになる。
【００５５】
次に、上述の一次振動が励起された後、Ｘ軸の回りで角速度が加わる場合について説明する。この場合、図２０Ｄに示すｃｏｓ３θの振動モードの二次振動が生じる。
【００５６】
この二次振動が３つの検出電極（第１検出電極）１３ｂ，１３ｂ，１３ｂによって検出される。本実施形態では、図１に示すように、それぞれアウト・オブ・プレーンのｃｏｓ３θモードの二次振動の振動軸に対応して各検出電極１３ｂが配置されている。
【００５７】
なお、本実施形態では、上述の各検出電極１３ｂは、リング状振動体１１の上面における中央線よりも外側又は内側に形成されているが、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。他の電極配置の態様としては、図１の３つの検出電極１３ｂ，１３ｂ，１３ｂのうち、１２時方向にある検出電極１３ｂを１２時方向にある駆動電極１３ａと入れ替え、かつ、３つの第１抑制電極１３ｊ，１３ｊ，１３ｊのうち、６時方向にある第１抑制電極１３ｊを６時方向にある駆動電極１３ａと入れ替える配置を用いることができる。この場合であっても、Ｘ軸周りの角速度に対応するｃｏｓ３θモードの二次振動（図２０Ｄ）において、３つの検出電極１３ｂ，１３ｂ，１３ｂによって出力される信号は互いに同位相の信号となるため適切に二次振動を検出することができ、また、３つの第１抑制電極１３ｊ，１３ｊ，１３ｊに対して与える電圧によってその様な二次振動を適切に抑制することができる。
【００５８】
また、さらに他の電極配置の態様として、上述の各検出電極１３ｂを、リング状振動体１１の平面において中央線を含むように配置することができる。この態様は、上記の電極配置の態様に比べて、イン・プレーンの一次振動又はＺ軸に対応する二次振動によって圧電体膜の歪みが最も生じにくいため、一層好ましい一態様となる。
【００５９】
各検出電極１３ｂの電気信号は、電圧を検出することができる公知の回路によって検出される。ここで、本実施形態のリング状振動ジャイロ１００は、これらの第１検出電極１３ｂによって検出された二次振動に関する電圧信号を打ち消すように、すなわち、それらの電圧信号の値をゼロにするように、第１抑制電極１３ｊに与える電圧を指示又は制御する第１の二次振動抑制用フィードバック制御回路６２を備えている。振動ジャイロとしてのＸ軸まわりの角速度に関する結果出力には、その第１抑制電極１３ｊに与える電圧値、又はその電圧に対応する値が用いられる。なお、本出願において、振動軸とは、記述している振動の振幅が最も大きくなるような方位をいい、リング状振動体上の方向によって示す。例えば、図２０Ｄに示した二次振動では、時計の１２時方向から反時計回りに方向をとって、０°、６０°、１２０°１８０°、２４０°、３００°の位置が振動軸となる。
【００６０】
次に、上述の一次振動が励起された後、Ｙ軸の回りで角速度が加わる場合について説明する。この場合、図２０Ｅに示すｃｏｓ３θの振動モードの二次振動が生じる。なお、この二次振動は、図２０Ｄに示されたｃｏｓ３θの振動モードとは振動軸の角度が３０°離れたもう一つのアウト・オブ・プレーンのｃｏｓ３θモードである。
【００６１】
この二次振動が３つの検出電極（第２検出電極）１３ｄ，１３ｄ，１３ｄと、別の３つの検出電極（第２検出電極）１３ｅ，１３ｅ，１３ｅによって検出される。本実施形態では、図１に示すように、各検出電極１３ｄ，１３ｅは、それぞれアウト・オブ・プレーンの二次振動の振動軸に対応して配置されている。なお、本実施形態では、上述の各検出電極１３ｄ，１３ｅは、リング状振動体１１の上面における中央線よりも外側に形成されているが、これに限定されない。むしろ、上述の各検出電極１３ｄ，１３ｅは、イン・プレーンの一次振動又はＺ軸に対応する二次振動によって圧電体膜の歪みが最も生じにくい中央線を含むように配置されていることは好ましい一態様である。本実施形態の各検出電極１３ｄ，１３ｅの配置では、角速度を受けて励起されるアウト・オブ・プレーンの二次振動によって生じる各検出電極１３ｄ，１３ｅの電気的信号の正負が逆になる。
【００６２】
従って、上述と同様、公知の差分回路である演算回路において、各検出電極１３ｄ，１３ｅの電気信号の差が算出される。その結果、検出信号はいずれか一方の検出電極の場合と比較して約２倍の検出能力を備えることになる。
【００６３】
本実施形態では、第１検出電極１３ｂからの電圧信号に基づいて二次振動を抑制するための第１抑制電極１３ｊを備え、そこに第１の二次振動抑制用フィードバック制御回路６２によって二次振動を抑制するような電気信号を印加する。これにより、リング状振動ジャイロ１００は、Ｘ軸周りの角速度によってリング状振動体１１に発生する二次振動、すなわち、図２０Ｄのようなモードの二次振動を殆ど発生させることなく、振動ジャイロとしての性能を発揮することができる。なお、本実施形態のリング状振動ジャイロ１００は、第１抑制電極１３ｊ及び第１の二次振動抑制用フィードバック制御回路が設けられていない振動ジャイロと比べて、ノイズ性能に非常に優れている。具体的には、本実施形態のリング状振動ジャイロ１００は、本願の出願人が以前に提案したＰＣＴ／ＪＰ２００９／０５２９６０に記載された振動ジャイロの一例（第１の実施形態の振動ジャイロ）と比較して、Ｘ軸周りの角速度の検出における低周波領域のノイズの大きさが半分以下となる。従って、Ｘ軸周りの角速度の検出において、応答性を犠牲にすることなく、Ｓ／Ｎ比が飛躍的に高められる。なお、上述の第１の二次振動抑制用フィードバック制御回路６２は、公知のフィードバック制御回路を適用することができる。
【００６４】
ところで、上述の第１の実施形態では、便宜上、角速度を検出する対象となる３軸のそれぞれを検出する検出電極に対して第１検出電極乃至第３検出電極の名称を与えていたが、各軸用の検出電極の名称は、第１検出電極乃至第３検出電極のうち、任意の重複しない１つの名称が与えられてもよい。
【００６５】
＜第１の実施形態の変形例（１）＞
次に、図４によって、第１の実施形態の変形例（１）について説明する。図４は、３軸の角速度を測定するリング状振動ジャイロ１１０の中心的役割を果たす構造体の正面図である。
【００６６】
本変形例のリング状振動ジャイロ１１０では、Ｚ軸周りの角速度が与えられたときに発生する二次振動を抑制するための第３抑制電極１３ｐを用いる。なお、リング状振動ジャイロ１１０においては、図１に示した実施形態のリング状振動ジャイロ１００における第１抑制電極１３ｊを用いず、それらの角度には第１検出電極１３ｃを用いる。このため、リング状振動ジャイロ１１０では、Ｘ軸まわりの角速度の検出についても、リング状振動ジャイロ１００のＹ軸まわりの角速度の検出と同様に、公知の差分回路である演算回路を用いて各検出電極１３ｂ，１３ｃの電気信号の差を算出する。
【００６７】
リング状振動ジャイロ１１０において、第３抑制電極１３ｐは、図中１２時方向に記載された基準電極から、円周方向に１３５°、及び３１５°離れた角度に配置され、図１のリング状振動ジャイロ１００の第３検出電極１３ｇを置き換えるように配置される。そして、第３抑制電極１３ｐには、第３の二次振動抑制用フィードバック制御回路６４を接続する。この第３の二次振動抑制用フィードバック制御回路６４には、第３検出電極１３ｆからの出力信号が入力される。第３の二次振動抑制用フィードバック制御回路６４としては、公知のフィードバック制御回路を用いることができる。
【００６８】
第３の二次振動抑制用フィードバック制御回路６４は、第３検出電極１３ｆによって検出された二次振動に関する電圧信号を打ち消すように、換言すればそれらの電圧信号の値をゼロにするように、第３抑制電極１３ｐに与える電圧を指示又は制御する。振動ジャイロとしてのＺ軸周りの角速度の結果出力には、その第３抑制電極１３ｐに与える電圧値、又はその電圧に対応する値が用いられる。
【００６９】
この変形例の場合、上述の第１の実施形態においてＸ軸周りの角速度に応じた二次振動を抑制したのと同様に、Ｚ軸周りの角速度に応じた二次振動（図２０Ｂの二次振動）が抑制される。このため、Ｚ軸周りの角速度の測定について、Ｓ／Ｎ比と応答性の両立が実現する。
【００７０】
＜第１の実施形態の変形例（２）＞
次に、図５によって、第１の実施形態の変形例（２）について説明する。図５は、３軸の角速度を測定するリング状振動ジャイロ１２０の中心的役割を果たす構造体の正面図である。本変形例においては、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の周りの角速度が与えられたときに発生する二次振動を抑制するために抑制電極を用いる。
【００７１】
まず、本変形例のリング状振動ジャイロ１２０におけるリング状振動体１１の平面における電極配置を、図１に示した実施形態のリング状振動ジャイロ１００からの変更点によって説明する。図１に示した実施形態では、Ｘ軸周りの角速度によって生じる二次振動を抑制するために、基準電極からの円周方向が６０°、１８０°、及び３００°離れた角度に第１抑制電極１３ｊが配置されるが、これらに加え、上述の変形例（１）のリング状振動ジャイロ１１０と同様に、Ｚ軸周りの角速度によって生じる二次振動を抑制するために、第３抑制電極１３ｐも用いる。第３抑制電極１３ｐの配置は、リング状振動ジャイロ１１０と同様である。そしてこれらに加え、リング状振動ジャイロ１２０では、Ｙ軸周りの角速度によって生じる二次振動を抑制するために、第２抑制電極１３ｍを配置する。この第２抑制電極１３ｍの配置は、基準電極からの円周方向が９０°、２１０°、及び３３０°離れた角度であり、図１のリング状震動ジャイロ１００の第２検出電極１３ｂを置き換えるように配置される。
【００７２】
そして、本変形例のリンク状振動ジャイロ１２０では、第１抑制電極１３ｊに接続される第１の二次振動抑制用フィードバック制御回路６２に加え、リング状振動ジャイロ１１０と同様に、第３の二次振動抑制用フィードバック制御回路６４が第３抑制電極１３ｐに接続され、さらに、第２の二次振動抑制用フィードバック制御回路６３が第２抑制電極１３ｍに接続される。第１の二次振動抑制用フィードバック制御回路６２及び第３の二次振動抑制用フィードバック制御回路６４は、それぞれ、リング状振動ジャイロ１００及び１１０と同様に動作する。
【００７３】
第２の二次振動抑制用フィードバック制御回路６３は、第２検出電極１３ｄによって検出された二次振動（図２０Ｅの二次振動）に関する電圧信号を打ち消すように、換言すればそれらの電圧信号の値をゼロにするように、第２抑制電極１３ｍに与える電圧を指示又は制御する。Ｙ軸まわりの角速度の結果出力は、その第２抑制電極１３ｍに与える電圧値、又はその電圧に対応する値が用いられる。
【００７４】
この変形例では、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸のいずれの軸の周りの角速度に対して、二次振動を抑制する動作が実現するため、任意の方向を軸とする角速度に対して、Ｓ／Ｎ比と応答性の両立が実現する。
＜第１の実施形態の変形例（３）＞
図６は、第１の実施形態の一部を変形したリング状振動ジャイロ３００の中心的役割を果たす構造体の正面図である。
【００７５】
本実施形態のリング状振動ジャイロ３００は、第１の実施形態における上層金属膜５０を除き、第１の実施形態のリング状振動ジャイロ１００と同一の構成を備える。また、その製造方法は一部を除いて第１の実施形態と同じである。さらに、本実施形態の一次振動の振動モード及び二次振動の振動モードは、第１の実施形態のそれらと同じ振動モードである。従って、第１の実施形態と重複する説明は省略される。
【００７６】
図６に示すように、本実施形態のリング状振動ジャイロ３００においては、各検出電極１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，および１３ｇ、ならびに第２抑制電極１３ｍが１つずつ配置されている。また、図６に示すように、第１検出電極１３ｂ，１３ｃは、その電極領域が中央線を越えた範囲にまで広がっている。このような各検出電極の配置であっても、本発明の効果が実質的に奏される。すなわち、各検出電極１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｇが存在することにより、３軸、すなわち、２軸（Ｘ軸とＹ軸）のアウト・オブ・プレーンの振動モードを用いた角速度の検出及び１軸（Ｚ軸）のイン・プレーンの振動モードを用いた角速度の検出が可能となる。
【００７７】
ここで、第２抑制電極１３ｍには、第２の二次振動抑制用フィードバック制御回路（図示しない）が接続される。第２の二次振動抑制用フィードバック制御回路には第２検出電極１３ｄからの信号が入力される。第２の二次振動抑制用フィードバック制御回路は、第２検出電極１３ｄによって検出されたＹ軸まわりの角速度によって生じる二次振動（図２０Ｅの二次振動）に関する電圧信号を打ち消すように、換言すればそれらの電圧信号の値をゼロにするように、第２検出電極１３ｄの出力に基づいて、第２抑制電極１３ｍに与える電圧を指示又は制御する。Ｙ軸まわりの角速度の結果出力は、その第２抑制電極１３ｍに与える電圧値、又はその電圧に対応する値が用いられる。このため、この変形例の場合、上述の第１の実施形態においてＸ軸周りの角速度に応じた二次振動を抑制したのと同様に、Ｙ軸周りの角速度に応じた二次振動（図２０Ｅの二次振動）が抑制される。このため、リング状振動ジャイロ３００においてはＹ軸周りの角速度の測定について、Ｓ／Ｎ比と応答性の両立が実現する。
【００７８】
なお、本実施形態において、リング状振動ジャイロ３００のように、第１検出電極１３ｂ，１３ｃを中央線を含むように配置することは好ましい一態様である。この理由は、イン・プレーンの振動モードとなる一次振動や二次振動によって圧電体膜の歪みが最も生じにくいためである。さらに、前述の第１検出電極１３ｂ，１３ｃは、イン・プレーンの振動モードでは中央線を境にして歪みの方向が逆になるから、中央線に対して対称な形状となるように配置されていることが、さらに好ましい一様態である。
【００７９】
また、たとえ複数の第１検出電極１３ｂ，１３ｃが中央線に対して対象となるように配置されていなくても、採用する振動モードに応じてイン・プレーンの振動モードを検出しにくい各第１検出電極１３ｂ，１３ｃの配置は多様に存在する。従って、既述のとおり、各検出電極１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｍが配置される第２電極配置領域は、第１電極配置領域と電気的に接しないリング状振動体１１の上面の領域として定義される。
【００８０】
なお、本実施形態では、第１検出電極１３ｂ，１３ｃの単体の電極面積が第１の実施形態のそれらと比較して増えている。このような第１検出電極１３ｂ，１３ｃは、これらの電極によって検出する二次振動（図２０Ｄの二次振動）の振動軸に対して左右対称に配置されていることが好ましい。また、本実施形態では、第１検出電極１３ｂ，１３ｃのみの電極面積が増加されているが、これに限定されない。例えば、駆動電極の面積、モニタ電極の面積、又は他の検出電極の面積が増加することにより、駆動能力、又は検出能力が向上することは好ましい一態様である。
【００８１】
また、本実施形態では、各電極が偏在しているため、引き出し電極１４が形成されていないレッグ部１５が存在するが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、引き出し電極１４が形成されていないレッグ部１５が無くなっても、本実施形態と同等の効果が奏される。但し、無秩序なレッグ部１５の不在はリング状振動体１１の均質な振動に支障が生じ得るため、均等な角度だけ離れるように割り振られる位置にあるレッグ部１５のみを無くした構造が好ましい。
【００８２】
＜第１の実施形態の変形例（４）＞
図７は、第１の実施形態の一部を変形したリング状振動ジャイロ３１０の中心的役割を果たす構造体の正面図である。
【００８３】
本実施形態のリング状振動ジャイロ３１０は、第１の実施形態における上層金属膜５０を除き、第１の実施形態のリング状振動ジャイロ１００と同一の構成を備えており、特に、リング状振動ジャイロ３００における第１検出電極１３ｃを第１抑制電極１３ｊに置き換えものである。これに応じて、第１抑制電極１３ｊには、第１の二次振動抑制用フィードバック制御回路（図示しない）が接続される。第１の二次振動抑制用フィードバック制御回路には第１検出電極１３ｂからの信号が入力される。第１の二次振動抑制用フィードバック制御回路は、第１検出電極１３ｂによって検出されたＸ軸まわりの角速度によって生じる二次振動（図２０Ｄの二次振動）に関する電圧信号を打ち消すように、換言すればそれらの電圧信号の値をゼロにするように、第１検出電極１３ｂの出力に基づいて、第１抑制電極１３ｊに与える電圧を指示又は制御する。Ｘ軸まわりの角速度の結果出力は、その第１抑制電極１３ｊに与える電圧値、又はその電圧に対応する値が用いられる。
本実施形態のリング状振動ジャイロ３１０では、本実施形態のリング状振動ジャイロ３００と同様にＹ軸周りの角速度の検出におけるＳ／Ｎ比と応答性の両立に加え、Ｘ軸周りの角速度の検出においても、Ｓ／Ｎ比と応答性を両立させることができる。
【００８４】
＜第１の実施形態の変形例（５）＞
図８は、第１の実施形態の一部を変形したリング状振動ジャイロ４００の中心的役割を果たす構造体の図２に相当する断面図である。
【００８５】
本実施形態では、図８に示すように、実質的に上層金属膜５０が形成されている領域に合わせて圧電体膜４０がエッチングされている。このため、下層金属膜３０が形成されている領域に影響されずに、上層金属膜５０に印加された交流電圧が鉛直下向きのみに印加されるため、圧電体膜４０の望ましくない伸縮や電気信号の発信を防止することができる。なお、本実施形態では、上層金属膜５０のドライエッチング工程の後、上層金属膜５０上の残留レジスト膜又は上記金属膜５０それ自体をエッチングマスクとして、引き続いて第１の実施形態と同条件によるドライエッチングを行うことにより、前述の圧電体膜４０が形成される。また、図８に示すように、本実施形態では圧電体膜４０が傾斜状（例えば、傾斜角が７５°）にエッチングされている。しかしながら、図８のような急峻な傾斜を有する圧電体膜４０は、図１に示すリング状振動ジャイロ１００の正面視においては、他の領域と比較して実質的に視認されないものとして本出願では取り扱われる。加えて、この実施形態で開示された圧電体膜４０がエッチングされた態様は、少なくとも本出願の全ての実施形態で適用され得る。
【００８６】
＜第１の実施形態の変形例（６）＞
上述の第１の実施形態及びその変形例（１）乃至（５）では、３軸の角速度を検出し得る振動ジャイロの構造が説明され、１軸、２軸および３軸のまわりの角速度に関する二次振動が抑制されるような抑制電極を備えているが、２軸又は１軸の角速度検出のための各検出電極の配置も第１の実施形態から導き出される。
【００８７】
例えば、第１乃至第３検出電極１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇのうち、Ｘ軸の角速度測定用の第１検出電極１３ｂ，１３ｃとＹ軸の角速度測定用の第２検出電極１３ｄ，１３ｅのみがリング状振動体１１上に配置されることにより、２軸の角速度を検出する振動ジャイロが製造される。すなわち、第１乃至第３検出電極のうちの２つの軸に対応する検出電極が選択されることにより、２軸の角速度を検出する振動ジャイロを得ることができる。なお、例えば、各第１検出電極１３ｂ，１３ｃのうち、１つの第１検出電極（例えば、１３ｂ）のみをリング状振動体１１上に配置し、第１抑制電極１３ｊを用いることによって、第１検出電極１３ｂの出力によってＸ軸周りの角速度による二次振動を抑制することができる。
【００８８】
また、上述と同様の考え方は、１軸の角速度を検出し得る振動ジャイロの構造にも適用される。例えば、第１乃至第３検出電極１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇのうち、Ｘ軸の角速度測定用の第１検出電極１３ｂのみをリング状振動体１１上に配置することにより、１軸の角速度を検出する振動ジャイロを製造することができる。第１抑制電極１３ｊを用いて二次振動を抑制しうる点についても同様である。
【００８９】
＜第１の実施形態の変形例（７）＞
図９は、第１の実施形態の一部を変形したリング状振動ジャイロ５００の中心的役割を果たす構造体の正面図である。また、図１０は、図９のＢ−Ｂ断面図である。
【００９０】
本実施形態のリング状振動ジャイロ５００は、第１の実施形態と比較して、リング状振動体１１の周囲に溝又はレッグ部１７を介して固定端６０が形成されている。また、レッグ部１７及び固定端６０上には、駆動電極１３ａ，１３ａ及び第２検出電極１３ｄ，１３ｅを起点とする引き出し電極１４及び電極パッド１８が形成されている。さらに、前述のレッグ部１７上の引き出し電極１４が形成されたために、レッグ部１５及び固定端１９上の引き出し電極１４及び電極パッド１８は取り除かれている。本実施形態のリング状振動ジャイロ５００は、上述の点以外は、第１の実施形態と同じ構成を備えている。また、その製造方法は一部を除いて第１の実施形態と同じである。さらに、本実施形態の一次振動の振動モード及び二次振動の振動モードは、第１の実施形態のそれらと同じ振動モードである。従って、第１の実施形態と重複する説明は省略される。また、本実施形態では、図面を見やすくするために、駆動電極１３ａ，１３ａに接続する交流電源は図示されていない。
【００９１】
本実施形態のリング状振動ジャイロ５００における固定端６０及び固定端６０とリング状振動体１１とを結ぶレッグ部１７の形成により、リング状振動体１１の内部のレッグ部１５上に複数の引き出し電極１４を配置する必要がなくなる。従って、製造工程の不具合等による引き出し電極間の短絡の危険性が大きく軽減する。図９に示すとおり、各電極の幅の中央部に引き出し電極１４が接続しているため、第１の実施形態における駆動電極１３ａ，１３ａ及び第２検出電極１３ｄ，１３ｅからの電気信号の偏りは生じない。他方、固定端６０が形成されることにより、振動ジャイロのサイズが第１の実施形態のそれと比較して大きくなる。
【００９２】
このリング状振動ジャイロ５００の構成においても、第１抑制電極１３ｊを用いるため、Ｘ軸周りの角速度によって発生する二次振動を抑制することができる。
【００９３】
＜第２の実施形態＞
図１１は、本実施形態におけるもう一つの３軸の角速度を測定するリング状振動ジャイロ６００の中心的役割を果たす構造体の正面図である。
【００９４】
本実施形態のリング状振動ジャイロ６００は、駆動電極１３ａ、モニタ電極１３ｈ、第１の実施形態における第１検出電極１３ｂ、第１抑制電極１３ｊ、第２検出電極１３ｄ，１３ｅ、第３検出電極１３ｆ，１３ｇの内の一部の検出電極の配置、及び交流電源１２の配置と数を除き、第１の実施形態のリング状振動ジャイロ１００と同一の構成を備える。また、その製造方法は、第１の実施形態と同じである。従って、第１の実施形態と重複する説明は省略される。但し、本実施形態の一次振動の振動モードは、図２１Ａ示すイン・プレーンのｃｏｓ３θの振動モードである。また、本実施形態の二次振動の振動モードとは、図２１Ｂに示すＸ軸のｃｏｓ２θのアウト・オブ・プレーンの振動モードと、図２１Ｃに示すＹ軸のｃｏｓ２θのアウト・オブ・プレーンの振動モードと、図２１Ｄに示す１軸（Ｚ軸）のｃｏｓ３θのイン・プレーンの振動モードである。
【００９５】
図１１に示すとおり、本実施形態のリング状振動ジャイロ６００でも、複数の電極１３ａ〜１３ｈを構成する上層金属膜５０の外側端部は、約４０μｍ幅のリング状平面を有するリング状振動体１１の外周縁から約１μｍ内側に形成され、その幅は約１８μｍである。また、その上層金属膜５０は、中央線よりも外側又は内側に形成されている。
【００９６】
ところで、本実施形態では、イン・プレーンのｃｏｓ３θの振動モードでリング状振動ジャイロ６００の一次振動が励起される。また、本実施形態の二次振動の振動モードは、図２１Ｂ乃至図２１Ｄに示す振動モードである。従って、前述の複数の電極１３ａ〜１３ｈの内訳は、次のとおりである。まず、互いに円周方向に１２０°離れた角度に配置された３つの駆動電極１３ａ，１３ａ，１３ａが配置される。また、前述の３つの駆動電極１３ａ，１３ａ，１３ａの内の１つの駆動電極１３ａ（例えば、図１１において時計の１２時方向の駆動電極１３ａ）を基準電極とした場合に、その駆動電極１３ａから円周方向であって６０°、１８０°、及び３００°離れた角度に３つのモニタ電極１３ｈ，１３ｈ，１３ｈが配置される。また、リング状振動体上の圧電素子が配置される平面、換言すれば、図１１における紙面をＸ‐Ｙ平面とした場合に、リング状振動ジャイロ６００にＸ軸まわりの角速度が与えられたときに発生する二次振動を検出する、第１検出電極１３ｂが、基準電極から円周方向であって０°、及び１８０°離れた角度に配置される。また、第１抑制電極１３ｊが、基準電極から円周方向であって９０°及び２７０°方向に配置される。リング状振動ジャイロ６００にＹ軸まわりの角速度が与えられたときに発生する二次振動を検出するためには、第２検出電極１３ｄ，１３ｅが、基準電極から円周方向であって４５°、１３５°、２２５°、及び３１５°離れた角度に配置される。さらに、リング状振動ジャイロ６００にＺ軸、すなわち、図１１に示すリング状振動ジャイロ６００の配置された平面に垂直な軸（紙面に垂直な方向の軸、以下、単に「垂直軸」又は「Ｚ軸」という）のまわりの角速度が与えられたときに発生する二次振動を検出する、第３検出電極１３ｆ，１３ｇが配置される。なお、本実施形態の第３検出電極１３ｆ，１３ｇは、基準電極から円周方向であって３０°、９０°、１５０°、２１０°、２７０°、及び３３０°離れた角度に配置される。
【００９７】
次に、リング状振動ジャイロ６００が備える各電極の作用について説明する。上述の通り、本実施形態はイン・プレーンのｃｏｓ３θの振動モードの一次振動が励起される。なお、固定電位電極１６が接地されるため、固定電位電極１６と連続して形成されている下層電極膜３０は一律に０Ｖになっている。
【００９８】
最初に、図１１に示すように、３つの駆動電極１３ａ，１３ａ，１３ａに１ＶＰ−０の交流電圧が印加される。その結果、圧電体膜４０が伸縮して一次振動が励起される。ここで、本実施形態では上層金属膜５０がリング状振動体１１の上面における中央線よりも外側に形成されているため、リング状振動体１１の側面に形成されることなく圧電体膜４０の伸縮運動をリング状振動体１１の一次振動に変換することが可能となる。
【００９９】
次に、図１１に示すモニタ電極１３ｈ，１３ｈ，１３ｈが、上述の一次振動の振幅及び共振周波数を検出して、図示しない公知のフィードバック制御回路に信号を送信する。本実施形態のフィードバック制御回路は、駆動電極１３ａ，１３ａ，１３ａに印加される交流電圧の周波数とリング状振動体１１が持つ固有周波数が一致するように制御するとともに、リング状振動体１１の振幅がある一定の値となるようにモニタ電極１３ｈ，１３ｈ，１３ｈの信号を用いて制御している。その結果、リング状振動体１１は、一定の振動が持続される。
【０１００】
上述の一次振動が励起された後、垂直軸（Ｚ軸）の回りで角速度が加わると、イン・プレーンのｃｏｓ３θの振動モードである本実施形態では、コリオリ力により図２１Ａに示す一次振動の振動軸に対して両側に３０°傾いた新たな振動軸を有する図２１Ｄに示す二次振動が生じる。
【０１０１】
この二次振動が３つの検出電極（第３検出電極）１３ｆ，１３ｆ，１３ｆと、別の３つの検出電極（第３検出電極）１３ｇ，１３ｇ，１３ｇによって検出される。本実施形態でも、第１の実施形態と同様、公知の差分回路である演算回路において、各第３検出電極１３ｆ，１３ｇの電気信号の差が算出される。その結果、検出信号はいずれか一方の検出電極の場合と比較して約２倍の検出能力を備えることになる。
【０１０２】
次に、上述の一次振動が励起された後、Ｘ軸の回りで角速度が加わる場合について説明する。この場合、図２１Ｂに示すアウト・オブ・プレーンのｃｏｓ２θの振動モードの二次振動が生じる。
【０１０３】
この二次振動が２つの検出電極（第１検出電極）１３ｂによって検出される。そして、その出力信号は図示しない第１の二次振動抑制用フィードバック制御回路に入力されて、第１抑制電極１３ｊには、第１の二次振動抑制用フィードバック制御回路からの出力が入力される。本実施形態では、図１１に示すように、各検出電極１３ｂ及び第１抑制電極１３ｊは、それぞれアウト・オブ・プレーンの二次振動の振動軸に対応して配置されている。なお、本実施形態では、上述の各検出電極１３ｂ及び第１抑制電極１３ｊは、リング状振動体１１の上面における中央線よりも内側に形成されているが、これに限定されない。むしろ、上述の各検出電極１３ｂ及び第１抑制電極１３ｊは、イン・プレーンの振動モードとなる一次振動や二次振動によって圧電体膜の歪みが最も生じにくい中央線を含むように配置されていることは好ましい一態様である。さらに、上述の各検出電極１３ｂ及び第１抑制電極１３ｊは、イン・プレーンの振動モードでは中央線を境にして歪みの方向が逆になるから、中央線に対して対称な形状となるように配置されていることが、さらに好ましい一様態である。
【０１０４】
本実施形態の２つの第１検出電極１３ｂの配置により、角速度を受けて励起されるアウト・オブ・プレーンの二次振動によって生じる２つの第１検出電極１３ｂの電気的信号は、本来は全く同じ波形の信号となる。しかし、実際のリング状振動ジャイロでは、多少なりとも、各電極を形成するパターンと、リング状振動体１１を形成するパターンとがアライメントのエラーを起こす。このような場合には、１２時方向にある第１検出電極１３ｂと６時方向にある第１検出電極１３ｂとが、リング状振動体１１に対して互いに逆にずれる。例えば、１２時方向の第１検出電極１３ｂがリング状振動体１１の外周縁側にずれると、６時方向の第１検出電極１３ｂは、内周縁側にずれる。このため、リング状振動体１１の平面上の位置、特に、円環の半径方向のズレが互いにキャンセルするようにずれる。この性質は、第１検出電極１３ｂ，１３ｂによって検出される電気信号を並列接続して取り出す場合には、出力の絶対値がアライメントエラーの影響を受けにくくなることを意味するため、好適である。
【０１０５】
次に、上述の一次振動が励起された後、Ｙ軸の回りで角速度が加わる場合について説明する。この場合、前述のｃｏｓ２θの振動モードとは角度が４５°離れた振動軸を持つ図２１Ｃに示すｃｏｓ２θの振動モードの二次振動が生じる。
【０１０６】
この二次振動が２つの検出電極（第２検出電極）１３ｄ，１３ｄと、別の２つの検出電極（第２検出電極）１３ｅ，１３ｅによって検出される。本実施形態では、図１１に示すように、各検出電極１３ｄ，１３ｅは、それぞれアウト・オブ・プレーンの二次振動の振動軸に対応して配置されている。なお、本実施形態では、上述の各検出電極１３ｄ，１３ｅは、リング状振動体１１の上面における中央線よりも内側に形成されているが、これに限定されない。むしろ、上述の各検出電極１３ｄ，１３ｅは、イン・プレーンの振動モードとなる一次振動や二次振動によって圧電体膜の歪みが最も生じにくい中央線を含むように配置されていることは好ましい一態様である。また、イン・プレーンの振動モードでは中央線を境にして歪みの方向が逆になるから、中央線に対して対称な形状となるように配置されていることが、さらに好ましい一様態である。
【０１０７】
本実施形態の各検出電極１３ｄ，１３ｅの配置により、角速度を受けて励起されるアウト・オブ・プレーンの二次振動によって生じる各検出電極１３ｄ，１３ｅの電気的信号の正負が逆になる。従って、公知の差分回路である演算回路において、各検出電極１３ｄ，１３ｅの電気信号の差が算出される。その結果、検出信号はいずれか一方の検出電極の場合と比較して約２倍の検出能力を備えることになる。
【０１０８】
なお、上述の第１の実施形態では、便宜上、角速度を検出する対象となる３軸のそれぞれを検出する検出電極に対して第１検出電極乃至第３検出電極の名称を与えていたが、各軸用の検出電極の名称は、第１検出電極乃至第３検出電極のうち、任意の重複しない１つの名称が与えられてもよい。
【０１０９】
＜第２の実施形態の変形例（１）＞
次に、図１２によって、第２の実施形態の変形例（１）について説明する。図１２は、３軸の角速度を測定するリング状振動ジャイロ６１０の中心的役割を果たす構造体の正面図である。
【０１１０】
本変形例のリング状振動ジャイロ６１０では、Ｚ軸周りの角速度が与えられたときに発生する二次振動を抑制するための第３抑制電極１３ｐ，１３ｐ，１３ｐを用いる。なお、リング状振動ジャイロ６１０においては、図１１に示した実施形態のリング状振動ジャイロ６００における第１抑制電極１３ｊを用いず、それらの角度には第１検出電極１３ｃを用いる。このため、リング状振動ジャイロ６１０では、Ｘ軸まわりの角速度の検出についても、リング状振動ジャイロ６００のＹ軸まわりの角速度の検出と同様に、公知の差分回路である演算回路を用いて各検出電極１３ｂ，１３ｃの電気信号の差を算出する。
【０１１１】
リング状振動ジャイロ６１０において、第３抑制電極１３ｐは、図中１２時方向に記載された基準電極から、円周方向に９０°、２１０°、及び３３０°離れた角度に配置され、図１１のリング状振動ジャイロ６００の第３検出電極１３ｇを置き換えるように配置される。そして、第３抑制電極１３ｐには、第３の二次振動抑制用フィードバック制御回路（図示しない）を接続する。この第３の二次振動抑制用フィードバック制御回路には、第３検出電極１３ｆからの出力信号が入力される。第３の二次振動抑制用フィードバック制御回路としては、公知のフィードバック制御回路を用いることができるのはこれまでの各実施形態と同様である。
【０１１２】
第３の二次振動抑制用フィードバック制御回路は、第３検出電極１３ｆによって検出された二次振動に関する電圧信号を打ち消すように、換言すればそれらの電圧信号の値をゼロにするように、第３抑制電極１３ｐに与える電圧を指示又は制御する。振動ジャイロとしてのＺ軸周りの角速度の結果出力には、その第３抑制電極１３ｐに与える電圧値、又はその電圧に対応する値が用いられる。
【０１１３】
この変形例の場合、上述の第１の実施形態においてＸ軸周りの角速度に応じた二次振動を抑制したのと同様に、Ｚ軸周りの角速度に応じた二次振動（図２１Ｄの二次振動）が抑制される。このため、Ｚ軸周りの角速度の測定について、Ｓ／Ｎ比と応答性の両立が実現する。
【０１１４】
＜第２の実施形態の変形例（２）＞
次に、図１３によって、第２の実施形態の変形例（２）について説明する。図１３は、３軸の角速度を測定するリング状振動ジャイロ６２０の中心的役割を果たす構造体の正面図である。本変形例においては、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の周りの角速度が与えられたときに発生する二次振動を抑制するために抑制電極を用いる。
【０１１５】
本変形例のリング状振動ジャイロ６２０におけるリング状振動体１１の平面における電極配置を、図１１に示した実施形態のリング状振動ジャイロ６００からの変更点によって説明すると、第１の実施形態のリング状振動ジャイロ１００からの変更点によって第１の実施形態の変形例（２）のリング状振動ジャイロ１２０の構成を説明したのと同様の説明になる。つまり、リング状振動ジャイロ６２０では、図１１に示した実施形態のリング状振動ジャイロ６００と同様の第１抑制電極１３ｊを用い、第２抑制電極１３ｍを用い、そして、上述の変形例（１）のリング状振動ジャイロ６１０と同様の第３抑制電極１３ｐも用いる。
【０１１６】
そして、本変形例のリンク状振動ジャイロ６２０においても、第１、第２、及び第３抑制電極１３ｊ，１３ｍ，１３ｐには、それぞれ、第１、第２、及び第３の二次振動抑制用フィードバック制御回路が接続される。第１、第２、及び第３の二次振動抑制用フィードバック制御回路には、第１、第２及び第３検出電極１３ｂ，１３ｄ，１３ｆからの信号が入力される。このような構成によって、第１、第２、及び第３検出電極１３ｂ，１３ｄ，１３ｆよって検出された二次振動（順に、図１７Ｂ、Ｃ、及びＤの二次振動）に関する電圧信号を打ち消すように、第１、第２、及び第３抑制電極に電圧が印加される。そうして、この変形例では、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸のいずれの軸の周りの角速度に対して、二次振動を抑制する動作が実現するため、任意の方向を軸とする角速度に対して、Ｓ／Ｎ比と応答性の両立が実現する。
【０１１７】
ところで、上述の第１の実施形態及びその変形例（１）乃至（７）並びに第２の実施形態及びその変形例（１）及び（２）においては、各実施形態内でモニタ電極１３ｈ，１３ｈが同じ位置乃至領域内に配置されていたが、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。すなわち、モニタ電極１３ｈは、Ｎを２以上又は３以上の自然数とした場合であって、駆動電極１３ａの１つを基準駆動電極とし、且つＭ＝０，１，・・・，Ｎ−１（以下、本パラグラフ内において同じ）とした場合に、必ずしも、その基準駆動電極１３ａから円周方向に〔（３６０／Ｎ）×｛Ｍ＋（１／２）｝〕°離れた角度に配置される必要はない。例えば、ｃｏｓＮθの振動モードの場合であって、Ｌ＝０，１，・・・，２Ｎ−１（以下、本パラグラフ内において同じ）とした場合に、各モニタ電極１３ｈが、基準駆動電極から、円周方向に（１８０／Ｎ）×｛Ｌ＋（１／２）｝°離れた以外の角度の配置、又はその角度の位置に対して線対称となるような配置を避けるように配置される。加えて、各モニタ電極１３ｈは、リング幅方向の中央線に対して対称となるような配置を避けるようにも配置される。各モニタ電極１３ｈがそのように配置されることにより、第１の実施形態又はその変形例による効果が実質的に奏される。
【０１１８】
上述の具体的な一例は、図１４Ａに示すリング状振動ジャイロ７００である。リング状振動ジャイロ７００のモニタ電極１３ｈ，・・・，１３ｈは、Ｎを２以上又は３以上の自然数とした場合であって、駆動電極１３ａの１つを基準駆動電極とし、且つＭ＝０，１，・・・，Ｎ−１（以下、本パラグラフ内において同じ）とした場合に、必ずしも、その基準駆動電極１３ａから円周方向に〔（３６０／Ｎ）×｛Ｍ＋（１／２）｝〕°離れた角度に配置されていない。しかしながら、図１４Ａに示すモニタ電極１３ｈ，・・・，１３ｈの配置であっても、第１の実施形態と同様の効果が奏される。
【０１１９】
また、他の一例は、図１４Ｂに示すリング状振動ジャイロ７２０である。リング状振動ジャイロ７２０のモニタ電極１３ｈ，１３ｈは、図１４Ａのリング状振動ジャイロ７００のモニタ電極１３ｈ，・・・，１３ｈのうちの２つが取り除かれた状態となるように配置されている。しかしながら、図１４Ｂに示すモニタ電極１３ｈ，１３ｈの配置であっても、第１の実施形態と同様の効果が奏される。
【０１２０】
また、他の一例は、図１４Ｃに示すリング状振動ジャイロ７４０である。リング状振動ジャイロ７４０のモニタ電極１３ｈ，１３ｈは、図１４Ａのリング状振動ジャイロ７００のモニタ電極１３ｈ，・・・，１３ｈのうちの他の２つが取り除かれた状態となるように配置されている。しかしながら、図１４Ｃに示すモニタ電極１３ｈ，１３ｈの配置であっても、第１の実施形態と同様の効果が奏される。
【０１２１】
加えて、他の一例は、図１４Ｄに示すリング状振動ジャイロ７６０である。リング状振動ジャイロ７６０のモニタ電極１３ｈ，１３ｈは、図１４Ａのリング状振動ジャイロ７００のモニタ電極１３ｈ，・・・，１３ｈのうちの上述とは別の２つが取り除かれた状態となるように配置されている。しかしながら、図１４Ｄに示すモニタ電極１３ｈ，１３ｈの配置であっても、第１の実施形態と同様の効果が奏される。
【０１２２】
さらに、他の一例は、図１４Ｅに示すリング状振動ジャイロ７８０である。リング状振動ジャイロ７８０のモニタ電極１３ｈ，・・・，１３ｈの幾つかは、リング状振動体１１の内周縁から中央線に至るまでの領域上に配置されている。他方、第２検出電極１３ｄの電極面積は縮小されている。しかしながら、図１４Ｅに示すモニタ電極１３ｈ，・・・，１３ｈの配置であっても第１の実施形態の少なくとも一部の効果が奏される。但し、モニタ電極１３ｈの対象性を考慮すれば、図１４Ｅに示すリング状振動ジャイロ７６０よりも、第１の実施形態のリング状振動ジャイロ１００の方が好ましい。同様に、モニタ電極１３ｈ，・・・，１３ｈの幾つか又は全てが、中央線に対して対称となるような配置を避けるようにリング状振動体１１の外周縁から中央線に至るまでの領域上に配置されていても、第１の実施形態と同様の効果が奏される。
【０１２３】
上述の各例に示すように、本発明のリング状振動ジャイロは、いずれもイン・プレーンの振動モードの一次振動が励起されるため、リング状振動体１１の平面上のモニタ電極の配置は、高い自由度が与えられることになる。但し、例えば、ｃｏｓＮθの振動モードの場合であって、Ｌ＝０，１，・・・，２Ｎ−１（以下、本パラグラフ内において同じ）とした場合に、各モニタ電極１３ｈは、基準駆動電極から、円周方向に（１８０／Ｎ）×｛Ｌ＋（１／２）｝°離れた以外の角度の配置、又はその角度の位置に対して線対称となるような配置を避けるように配置される。前者の理由は、その位置に配置されるとリング状振動子１１の歪みがゼロ（０）となるからである。また、後者の理由は、歪み方向が互いに逆方向のため、その歪みが相殺されるからである。加えて、各モニタ電極１３ｈは、中央線に対して対称となるような配置を避けるようにも配置される。この理由も、歪み方向が互いに逆方向のため、その歪みが相殺されるからである。なお、特に小型化されたリング状振動体１１の限定された平面領域の中では、第１の実施形態で示したようなモニタ電極１３ｈの配置が、他の電極群の配置及び／又は引き出し電極の配置を容易にすることになる。具体的には、モニタ電極１３ｈは、Ｎを２以上又は３以上の自然数とした場合であって、駆動電極１３ａの１つを基準駆動電極とし、且つＭ＝０，１，・・・，Ｎ−１（以下、本パラグラフ内において同じ）とした場合に、その基準駆動電極１３ａから円周方向に〔（３６０／Ｎ）×｛Ｍ＋（１／２）｝〕°離れた角度に配置されることは好ましい一態様といえる。
【０１２４】
＜第３の実施形態＞
上記第１の実施形態のより好ましい実施形態を第３の実施形態として図１５乃至図１８を用いて説明する。
図１５は、本実施形態における３軸の角速度を測定するリング状振動ジャイロ９００の中心的役割を果たす構造体の正面図である。
【０１２５】
リング状振動ジャイロ９００のリング状振動体１１では、中央線を含む平面状の領域にも電極を配置し、リング状振動体の円環部分には、内周縁から内周縁近傍までの部分、中央線を含む部分、そして、外周縁から外周縁近傍までの部分の３つの部分に電極が配置される。このリング状振動ジャイロ９００は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の全ての軸に対する角速度が生じさせる二次振動を抑制するものである。
【０１２６】
このように配置すると、イン・プレーンの振動（励起される振動、Ｚ軸周りの角速度による二次振動）にかかわる電極である駆動電極１３ａ、モニタ電極１３ｈ、第３検出電極１３ｆ、第３抑制電極１３ｐを、内周縁から内周縁近傍までの部分と外周縁から外周縁近傍までの部分とに配置し、アウト・オブ・プレーンの振動（Ｘ軸およびＹ軸周りの角速度による二次振動）かかわる電極である第１及び第２検出電極１３ｂ，１３ｄと第１及び第２抑制電極１３ｊ，１３ｍとを中央線を含む部分に配置することができる。このため、図１５に示すリング状振動ジャイロ９００においては、イン・プレーンの振動とアウト・オブ・プレーンの振動との間において、駆動のための信号、検出信号、抑制のための信号が、それぞれが目的としない振動と関連しにくくなり、好ましい一態様となる。
【０１２７】
図１６には、リング状振動ジャイロ９００において、二次振動の抑制をＺ軸まわりの角速度のみに利用するように変形した変形例のリング状振動ジャイロ９１０の電極配置を示す。この場合も、上述のように、イン・プレーンの振動とアウト・オブ・プレーンの振動との間において、駆動のための信号、検出信号、抑制のための信号が、それぞれが目的としない振動と関連しにくくなり、好ましい一態様となる。
【０１２８】
図１７には、リング状振動ジャイロ９００において、Ｚ軸周りの角速度の検出の精度を高めるように変形した二次振動の抑制をＺ軸まわりの角速度のみに利用するように変形した変形例のリング状振動ジャイロ９２０の電極配置を示す。このリング状振動ジャイロ９２０では、第３検出電極として検出電極１３ｆに加え、検出電極１３ｇも用い、さらに、第３抑制電極として抑制電極１３ｐに加え、抑制電極１３ｑも用いる。Ｚ軸周りの角速度の検出の際には、に関しては、第３検出電極１３ｆ，１３ｇを用いて正負の信号を得ることができ、これらに接続する公知の差分回路（図示しない）によって、高い精度での検出が可能となる。また、Ｚ軸周りの角速度による二次振動を抑制するために、第３抑制電極１３ｐ，１３ｑを用いてリング状振動体１１を内周縁付近と外周縁付近との両側から抑制するための駆動力を作用させることができ、Ｓ／Ｎ比と応答性の両立をさらに良好に行うことができる。
【０１２９】
図１８には、さらに他の変形例を示す。ここに示すリング状振動ジャイロ１０００は、リング状振動ジャイロ９００に比べて、内周縁から内周縁近傍までの部分と、外周縁から外周縁近傍までの部分とにおける電極配置が異なる。すなわち、外周縁から外周縁近傍までの部分には、一次振動にかかわる電極すなわち駆動電極１３ａとモニタ電極１３ｈが配置され、内周縁から内周縁近傍までの部分には、Ｚ軸周りの角速度による二次振動にかかわる電極すなわち第３検出電極１３ｆ、第３抑制電極１３ｐが配置される。
【０１３０】
このような配置では、電極の広がりすなわち角度方向の範囲を広く確保できるため、一次振動の励起が容易となり、また、Ｚ軸周りの角速度による二次振動の検出及び抑制が容易となる。これらによって、Ｚ軸周りのみならずＸ軸及びＹ軸周りの角速度の検出においても、高いＳ／Ｎ比と応答性の両立に有利となる。
【０１３１】
＜その他の変形例＞
第２の実施形態は、上述の第１の実施形態の各変形例と同様の変形例が適用され得る。従って、それぞれの構成による有利な効果が奏される。
【０１３２】
ところで、上述の各実施形態は、円環状の振動体を用いた振動ジャイロで説明されているが、円環状の代わりに、多角形状の振動体であってもよい。例えば、正六角形、正八角形、正十二角形、正二十角形等の正多角形状の振動体であっても、本発明の効果と実質的に同様の効果が奏される。また、図１９に示すリング状振動ジャイロ８００の十二角形状の振動体１１１のような振動体であってもよい。振動体の正面視において点対称形状またはｎ回対称形状（ｎは任意の自然数）となる多角形を外周縁又は内周縁とするようなリング形状の振動体が採用されれば、振動体の振動時の安定性の観点で好ましい。なお、「円環状」には楕円形状が含まれる。また、図１９では、図１等とは異なり、図を見やすくするために、レッグ部及び支柱は図示されていない。
【０１３３】
さらに、上述の各実施形態では、シリコンを母材とするリング状振動ジャイロが採用されているが、これにも限定されない。例えば、振動ジャイロの母材がゲルマニウム又はシリコンゲルマニウムであってもよい。上述のうち、特に、シリコン又はシリコンゲルマニウムの採用は、公知の異方性ドライエッチング技術を適用することができるため、振動体を含めたジャイロ全体の加工精度の向上に大きく寄与する。
【０１３４】
また、上述の各実施形態では、上層金属膜をパターニングすることによって各電極が形成されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、下層金属膜のみ、又は上層金属膜及び下層金属膜の両方がパターニングされることによって各電極が形成されても、本発明の効果と同等の効果が奏され得る。但し、製造の容易性を考慮すれば、上述の各実施形態のように上層金属膜のみがパターニングされることは好ましい一態様である。以上、述べたとおり、各実施形態の他の組合せを含む本発明の範囲内に存在する変形例もまた、特許請求の範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１３５】
本発明は、振動ジャイロとして種々のデバイスの一部として適用され得る。
【図１】
0005632842.tif 000002
【図２】
0005632842.tif 000003
【図３Ａ】
0005632842.tif 000004
【図３Ｂ】
0005632842.tif 000005
【図３Ｃ】
0005632842.tif 000006
【図３Ｄ】
0005632842.tif 000007
【図３Ｅ】
0005632842.tif 000008
【図３Ｆ】
0005632842.tif 000009
【図４】
0005632842.tif 000010
【図５】
0005632842.tif 000011
【図６】
0005632842.tif 000012
【図７】
0005632842.tif 000013
【図８】
0005632842.tif 000014
【図９】
0005632842.tif 000015
【図１０】
0005632842.tif 000016
【図１１】
0005632842.tif 000017
【図１２】
0005632842.tif 000018
【図１３】
0005632842.tif 000019
【図１４Ａ】
0005632842.tif 000020
【図１４Ｂ】
0005632842.tif 000021
【図１４Ｃ】
0005632842.tif 000022
【図１４Ｄ】
0005632842.tif 000023
【図１４Ｅ】
0005632842.tif 000024
【図１５】
0005632842.tif 000025
【図１６】
0005632842.tif 000026
【図１７】
0005632842.tif 000027
【図１８】
0005632842.tif 000028
【図１９】
0005632842.tif 000029
【図２０Ａ】
0005632842.tif 000030
【図２０Ｂ】
0005632842.tif 000031
【図２０Ｃ】
0005632842.tif 000032
【図２０Ｄ】
0005632842.tif 000033
【図２０Ｅ】
0005632842.tif 000034
【図２１Ａ】
0005632842.tif 000035
【図２１Ｂ】
0005632842.tif 000036
【図２１Ｃ】
0005632842.tif 000037
【図２１Ｄ】
0005632842.tif 000038