(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一のシリコン基板から形成される駆動振動子と検出振動子とを備える振動ジャイロ振動子であって、
前記駆動振動子は、前記駆動振動子の振動方向と平行な方向の前記シリコン基板の結晶方位におけるヤング率が最大になるように形成され、
前記検出振動子は、前記検出振動子の振動方向と平行な方向の前記シリコン基板の結晶方位におけるヤング率が最小になるように形成される、振動ジャイロ振動子。
【請求項２】
請求項１に記載の振動ジャイロ振動子であって、
前記駆動振動子に接続される第一の基部と、
前記検出振動子に接続される第二の基部と、
前記第一の基部と前記第二の基部とを接続する支持部とを更に備え、
前記検出振動子と前記第二の基部との接続部分は、前記駆動振動子と前記第一の基部との接続部分よりも細く形成されている、振動ジャイロ振動子。
【請求項３】
請求項２に記載の振動ジャイロ振動子であって、
前記検出振動子は、第一の検出振動アームと、第二の検出振動アームとを含み、
前記第一の検出振動アームと前記第二の検出振動アームとは、前記第二の基部において交差するように形成されている、振動ジャイロ振動子。
【請求項４】
同一のシリコン基板から形成される駆動振動子と検出振動子とを備える振動ジャイロセンサであって、
前記駆動振動子は、前記駆動振動子の振動方向と平行な方向の前記シリコン基板の結晶方位におけるヤング率が最大になるように形成され、
前記検出振動子は、前記検出振動子の振動方向と平行な方向の前記シリコン基板の結晶方位におけるヤング率が最小になるように形成される、振動ジャイロセンサ。
【請求項５】
請求項４に記載の振動ジャイロセンサであって、
前記駆動振動子に接続される第一の基部と、
前記検出振動子に接続される第二の基部と、
前記第一の基部と前記第二の基部とを接続する支持部とを更に備え、
前記検出振動子と前記第二の基部との接続部分は、前記駆動振動子と前記第一の基部との接続部分よりも細く形成されている、振動ジャイロセンサ。
【請求項６】
請求項５に記載の振動ジャイロセンサであって、
前記検出振動子は、第一の検出振動アームと、第二の検出振動アームとを含み、
前記第一の検出振動アームと前記第二の検出振動アームとは、前記第二の基部において交差するように形成されている、振動ジャイロセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角速度を検出するための振動ジャイロセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
角速度センサの一つとして、駆動振動子を所定の共振周波数で励振させ、角速度の影響によって生じるコリオリ力を検出振動子で検出することによって角速度を検出する振動ジャイロセンサが広く利用されている。振動ジャイロセンサの構造として、例えば、音叉型ジャイロセンサ（特許文献１）、片持ち梁ジャイロセンサ（特許文献２）、及びＨ型ジャイロセンサ（特許文献３）などが知られている。
【０００３】
ジャイロセンサのセンサ特性を評価する重要な特性として、感度特性（振幅）と応答特性（応答安定性）とがある。振動子の振幅が大きい程、感度特性に優れている。また、振動子が過度状態から安定状態に落ち着く迄の時間が短い程、応答特性に優れている。これらのセンサ特性を振動子のクオリティファクタ（Ｑ値）というパラメータで評価すると、Ｑ値を大きくすれば、感度は大きくなるが、応答特性の悪いセンサ特性となる。一方、Ｑ値を小さくすれば、応答特性は良くなるが、感度の小さいセンサ特性となる。ここで、Ｑ値とは、（振動子が蓄えるエネルギー）／（１周期で振動子に与えるエネルギー）であり、振動子の効率の指標となるパラメータである。振動子の損失が大きくなる程、Ｑ値は小さくなる。
【０００４】
先行技術の中には、駆動振動子の材質と検出振動子の材質とを互いに異なる材質とし、Ｑ値が大きい駆動振動子とＱ値が小さい検出振動子とを組み合わせることで、振動ジャイロセンサを構成するものが知られている（特許文献４）。
【特許文献１】特開２００４−１７７３６７号公報
【特許文献２】特開２００５−２９１８５８号公報
【特許文献３】特開２００４−２４５６０５号公報
【特許文献４】特開２００２−２７７２４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献４に記載の構成では、異質の材質から成る振動子を接合するために、駆動振動子の共振周波数と検出振動子の共振周波数とを精度よく調整することが困難であるという技術的課題に加えて、コリオリ力による微小振動が検出振動子に測定可能な程度の振幅で誘起されるか否かが不明であるという技術的課題が残されている。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の問題点に鑑み、感度特性と応答特性とに優れた振動ジャイロセンサを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明の第一の側面に係わる振動ジャイロセンサは、同一のシリコン基板から形成される駆動振動子と検出振動子とを備える。ここで、駆動振動子は、駆動振動子の振動方向と平行な方向のシリコン基板の結晶方位におけるヤング率が最大になるように形成され、検出振動子は、検出振動子の振動方向と平行な方向のシリコン基板の結晶方位におけるヤング率が最小になるように形成されている。
【０００８】
感度特性に強く関係するのは、駆動振動子のＱxであり、Ｑxが大きい方が振動曲率は増大する。一方、応答特性に関係するのは、検出振動子のＱyであり、Ｑyが小さい方が応答特性は向上する。ここで、検出振動子の振動方向と平行な方向の材質のヤング率を、駆動振動子の振動方向と平行な方向の材質のヤング率よりも小さくすることで、振動ジャイロセンサの感度特性に関係する駆動振動子のＱxはそのままにしつつ、応答特性に関係する検出振動子のＱyのみを低下させることが可能となるので、感度特性を維持したまま、応答特性を向上させることができる。
【００１０】
本発明の第二の側面に係わる振動ジャイロセンサは、駆動振動子に接続される第一の基部と、検出振動子に接続される第二の基部と、第一の基部と第二の基部とを接続する支持部とを更に備える。検出振動子と第二の基部との接続部分は、駆動振動子と第一の基部との接続部分よりも細く形成されている。これにより、検出振動子の動作が駆動振動子の動作よりも柔らかくなるので、振動ジャイロセンサの感度特性に関係する駆動振動子のＱxを低下させることなく、応答特性に関係する検出振動子のＱyのみを低下させることが可能となり、感度特性を維持したまま、応答特性を向上させることができる。
【００１１】
本発明の第三の側面に係わる振動ジャイロセンサでは、検出振動子は、第一の検出振動アームと、第二の検出振動アームとを含む。第一の検出振動アームと第二の検出振動アームとは、第二の基部において交差するように形成されている。これにより、第一及び第二の検出振動アームの振動方向と平行な方向の材質の結晶方位におけるヤング率が、駆動振動子の振動方向と平行な方向の材質の結晶方位におけるヤング率よりも小さくなる向きに第一及び第二の検出振動アームを形成できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、振動ジャイロセンサの感度特性を維持したまま、応答特性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本実施形態では、振動ジャイロセンサのセンサ特性を、力学的な振動モデルにより解析する。解析対象とする振動ジャイロセンサの形状は、一般的に広く使用されている音叉型や片持ち梁などであるが、基本的な考え方は、その他の形状に対しても広く適用可能である。
【００１４】
振動ジャイロセンサの動作を、駆動振動方向とそれに直角な検出振動方向とに分け、結合した二つの振動子としてモデル化する。ここでは、それぞれの振動子を駆動振動子、検出振動子と称する。駆動振動子の変位をｘ、検出振動子の変位をｙとして、それぞれの運転方程式を記述すると、（Ｆ１）式〜（Ｆ２）式が成立する。
ｍｄ2x／ｄｔ2＝−ｋxx−２ｍαxｄx／ｄｔ＋Ｆｅjωt  …（Ｆ１）
ｍｄ2y／ｄｔ2＝−ｋyy−２ｍαyｄy／ｄｔ＋γysx＋２ｍβcｄx／ｄｔ  …（Ｆ２）
【００１５】
（Ｆ１）式は、駆動振動子の運動方程式を示している。左辺は、駆動振動子の質量×加速度を示している。ｍは、駆動振動子の質量である。右辺は、駆動振動子に印加される力を示している。変位に対する復元力は、微小変位であれば、一般に変位に比例するものとして近似できるので、右辺の第１項では、その比例定数をｋxとしている。また、駆動振動子に損失を与える損失項として、速度に比例する力を考慮し、右辺の第２項では、その比例定数を２ｍαxとしている。右辺の第３項は、振幅Ｆ、角振動数ωの正弦関数的な振動力を表している。
【００１６】
（Ｆ２）式は、検出振動子の運動方程式を示している。左辺は、検出振動子の質量×加速度を示している。ｍは検出振動子の質量である。右辺は、検出振動子に印加される力を示している。右辺の第１項、及び第２項の意味は、（１）式の右辺の第１項、及び第２項と同じ意味である。但し、材料特性や形状によって振動方向による復元力や損失に差異があると考えられるので、駆動振動子のそれとは異なる比例定数ｋy、及び２ｍαyを用いている。第３項は、駆動振動子から検出振動子への機械的結合を示すものとして、駆動振動の変位ｘに比例する力を表現している。γyxｘは、駆動振動子から検出振動子への機械的結合を示している。振動ジャイロセンサでは、回転が加わった場合、その角速度βcと振動子の速度に比例したコリオリ力がその速度に垂直に働く。即ち、検出振動子は、コリオリ力によって駆動される。右辺の第４項では、その力の比例定数を２ｍβcとし、コリオリ力による駆動振動子と検出振動子との結合を表現している。
【００１７】
ここで、駆動振動子のクオリティファクタをＱxとし、検出振動子のクオリティファクタをＱyとすると、（Ｆ３）式〜（Ｆ４）式が成立する。
Ｑx＝ωx／２αx＝１／２ηx＝ｓｑｒ（ｋx／ｍ）／２αx  …（Ｆ３）
Ｑy＝ωy／２αy＝Ｒ／２ηy＝ｓｑｒ（ｋy／ｍ）／２αy  …（Ｆ４）
【００１８】
ここで、ωx及びωyは、それぞれ、摩擦が存在しない場合（αx＝αy＝０）の駆動振動子及び検出振動子の共振周波数である。αx及びαyは、それぞれ、駆動振動子及び検出振動子の速度に比例する損失項の比例係数である。ηx及びηyは、損失項の比例定数をωxで除した損失の大きさを示すパラメータである。Ｒは、駆動振動子と検出振動子の共振周波数がどれだけ異なるかを比率で示した無次元量で、Ｒ=ωy/ωxである。関数ｓｑｒは、引数の平方根を返値とする関数である。
【００１９】
次に、検出振動子の振幅とＱx及びＱyとの関係について考察する。
損失の小さい振動ジャイロセンサを駆動振動子の共振周波数ωxで動作させた場合、検出振動子の振幅をρy、駆動力をＦとして、（Ｆ５）式〜（Ｆ６）式が成立する。
ρy＝ＦＱx／ｍωx2［（Ｒm4＋４ε2）／｛（Ｒ2−１）2＋Ｒ2／Ｑy2｝］1/2  …（Ｆ５）
Ｒm＝（γyx／ｍ）1/2／ωx  …（Ｆ６）
【００２０】
図１はＱyを一定にしてＱxを変化させたときに得られるグラフである。このグラフにおいて、横軸は共振周波数の比Ｒを示し、縦軸は振幅ρyを示している。このグラフに示すように、検出振動子の振幅ρyは、Ｑxの低下とともに小さくなることが分かる。図２はＱxを一定にしてＱyを変化させたときに得られるグラフである。このグラフにおいて、横軸は共振周波数の比Ｒを示し、縦軸は振幅ρyを示している。実線のグラフと破線のグラフは重なっているため、図面上は実線のグラフのみ表示されている。このグラフに示すように、検出振動子の振幅ρyは、Ｑyの低下に殆ど影響されないことが分かる。以上の考察をまとめると、検出振動子の振幅ρyは、駆動振動子のＱxの低下とともに小さくなる一方、検出振動子のＱyには、影響されないことが判明した。
【００２１】
次に、検出振動子の応答特性とＱx及びＱyとの関係について考察する。
検出振動子の応答特性を表す時定数τyは、Ｑxに依存しない（Ｆ７）式のように記述できる。
τy＝１／αy＝１／ωxηy＝２Ｑy／ωy＝Ｒ／ωyηy  …（Ｆ７）
【００２２】
ステップ状の角速度を振動ジャイロセンサに入力し、駆動振動が最大となるタイミングで検出振動を検出した場合の振幅ρyの過度応答を図３乃至図４に示す。図３はＱy＝５３００のときの過度応答を示し、図４はＱy＝１１０のときの過度応答を示している。なお、図３乃至図４において、横軸は時間を示し、縦軸は正規化振幅を示す。これらの図から分かるように、相対的にＱyが一桁小さい図４に示す過度応答の方が図３に示す過度応答よりも、過度的な振動が安定するまでの時間が一桁以上速い。以上の考察をまとめると、検出振動子の応答特性は、Ｑyを小さくする程、向上することが判明した。
【００２３】
さて、以上の分析結果から、振動ジャイロセンサのセンサ特性について、以下の結論を導くことができる。
（１）感度特性に強く関係するのは、駆動振動子のＱxであり、Ｑxが大きい方が振動振幅は増大する。
（２）応答特性に関係するのは、検出振動子のＱyであり、Ｑyが小さい方が応答特性は向上する。
【００２４】
以上の結論は、振動ジャイロセンサの動作を、駆動振動方向とそれに直角な検出振動方向とに分け、結合した二つの振動子としてモデル化し、検出振動子の振幅及び応答特性とＱx及びＱyとの関係について考察するという本発明者の解析手法によって初めて得られたものである。上記の結論を応用すると、振動ジャイロセンサの感度特性に関係する駆動振動子のＱxはそのままにしておき、応答特性に関係する検出振動子のＱyのみを低下させれば、感度を維持したまま、応答特性を向上させることができる。かかるアプローチは、通常の音叉型、片持ち梁型、又はＨ型の振動ジャイロセンサに適用できるだけでなく、原理的には、あらゆる形状ないし構造の振動ジャイロセンサについて適用可能である。勿論、駆動振動子と検出振動子とが共に同質材質から成る振動ジャイロセンサについても適用可能である。
【００２５】
次に、感度特性に関係する駆動振動子のＱxはそのままにして、応答特性に関係する検出振動子のＱyのみを低下させる方法について考察する。
【００２６】
第一の方法として、αyを大きくする方法が考えられる。検出振動子を電気回路にモデル化して考察すると、αyは直流抵抗と電気的に等価であるので、検出振動子の抵抗値を大きくすることにより、αyを大きくできる。例えば、（１）検出振動子の電極幅を駆動振動子の電極幅より狭くする、（２）検出振動子の電極膜厚を検出振動子の電極膜厚よりも薄くする、（３）検出振動子の電極として、相対的に電気抵抗の高い導電性酸化物（例えば、ＲｕＯ2，ＴｒＯ2，ＲｈＯ2，ＴｉＯ，ＬａＯ，ＲｅＯ3，ＳｒＲｉＯ3，Ｓｒ2ＲｕＯ4，ＣａＲｕＯ3，ＬａＴｉＯ3，ＬａＮｉＯ3，Ｌｎ2Ｏ3，ＳｎＯ2，ＺｎＯ）を使用し、駆動振動子の電極として、相対的に電気抵抗の低い金属材質（Ｃｕ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ａｌ）を使用する方法が考えられる。
【００２７】
αyは速度に比例する制動力の比例係数で損失に対応しているので、周囲の空気（粘性流体）との摩擦などの外部的な要因により変化させることができる。具体的には、（４）検出振動子を扁平形状にし、或いは検出振動子に羽などを取り付けて、検出振動子の空気抵抗を大きくする、（５）検出振動を吸収する材料（例えば、樹脂など）や機構などを検出振動子に取り付ける方法が考えられる。
【００２８】
第二の方法として、ｋyを小さくする方法が考えられる。ｋyは検出振動子の変位に対する復元力の比例係数であり、ヤング率（或いはバネ定数）と等価である。具体的には、（６）検出振動子の復元力が弱くなるような結晶方位をとる（ヤング率が小さい結晶方位をとる）、（７）検出振動子の動作が柔らかくなるように、検出振動子の根元に溝や切れ込みなどを入れる方法が考えられる。
【００２９】
第三の方法として、共振周波数の比Ｒを小さくする方法が考えられる。この方法は、結局、第二の方法と同様にｋyを小さくする方法と等価である。但し、駆動振動子と検出振動子とが異なる形状では、検出振動子の質量ｍを大きくすることで、共振周波数の比Ｒを小さくできる。
【００３０】
本実施形態によれば、駆動振動子のＱxと検出振動子のＱyとの役割を明確にし、感度特性に関係する駆動振動子のＱxはそのままにして、応答特性に関係する検出振動子のＱyのみを低下させることにより、感度特性を維持しつつ、応答特性を一層向上させることができる。図２による解析結果からも明らかなように、Ｑyの変化によっても振幅に変動がないことから、できる限りＱyは小さい値が好ましく、具体的には、１００以下が好ましい。なお、駆動振動子のＱxと検出振動子のＱyとの役割を区別せずに、例えば、Ｑx及びＱyを共に大きくすると、感度は大きいものの、応答特性の遅い振動ジャイロセンサとなり、一方、Ｑx及びＱyを共に小さくすると、応答速度は速いものの、感度の小さい振動ジャイロセンサとなってしまう。
【実施例１】
【００３１】
以下、各図を参照しながら本発明に係わる実施例１について説明する。同一符号の部材は同一の部材を示すものとして、重複する説明を省略する。図面は模式的なものであり、説明の便宜上、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率は、現実の振動ジャイロセンサとは異なる。
【００３２】
図５は実施例１に係わる振動ジャイロセンサ１０の平面図である。
同図では、図面右方向をＸ方向、図面上方向をＹ方向、図面に垂直な方向をＺ方向としている。振動ジャイロセンサ１０は、複数の駆動振動アーム１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄと、複数の検出振動アーム１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄと、複数の基部１１，１３Ａ，１３Ｂと、複数の支持部１２Ａ，１２Ｂを備える。基部１１から一対の支持部１２Ａ，１２Ｂが突出している。支持部１２Ａの先端に位置する基部１３Ａからは、支持部１２Ａに直交する方向に一対の駆動振動アーム１４Ａ，１４Ｂが形成されている。同様に、支持部１２Ｂの先端に位置する基部１３Ｂからは、支持部１２Ｂに直交する方向に一対の駆動振動アーム１４Ｃ，１４Ｄが形成されている。基部１１には、第一の一対の検出振動アーム１５Ａ，１５Ｂと、第二の一対の検出振動アーム１５Ｃ，１５Ｄが相互に鋭角（１８０°−θ１−θ３又は１８０°−θ２−θ４）で交差するように形成されている。合計４本の駆動振動アーム１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ、及び合計４本の検出振動アーム１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄは、Ｘ−Ｙ平面内で屈曲振動する。
【００３３】
なお、駆動振動アーム１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄは、上述した力学的な振動モデルにおける「駆動振動子」に相当し、検出振動アーム１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄは、上述した力学的な振動モデルにおける「検出振動子」に相当する。
【００３４】
駆動振動アーム１４Ａの基部１３Ａに対する接続根元部には、駆動振動アーム１４Ａを励振させるための駆動圧電素子が形成されている。他の駆動振動アーム１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄについても同様に、基部１３Ａ又は１３Ｂに対する接続根元部に駆動圧電素子が形成されている。また、検出振動アーム１５Ａの基部１１に対する接続根元には、検出振動アーム１５Ａに励起された検出振動を検出するための検出圧電素子が形成されている。他の検出振動アーム１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄについても同様に、基部１１に対する接続根元部に検出圧電素子が形成されている。振動ジャイロセンサ１０では、駆動圧電素子に駆動信号（交流信号）を供給して、駆動振動アーム１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄを励振させ、その状態で振動ジャイロセンサ１０を回転させつつ、検出振動アーム１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄに励起された検出振動を検出圧電素子によって検出することにより、角速度信号出力を得る。
【００３５】
上述の基部１１，１３Ａ，１３Ｂ，支持部１２Ａ，１２Ｂ，駆動振動アーム１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，及び検出振動アーム１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄは、適度な機械的強度を有し、且つ微細加工に適した材質をエッチング加工することにより、一体的に形成されている。このような材質としては、例えばシリコン基板が好適である。面方位（１００）のシリコン基板のヤング率は、図６に示すように、９０°毎の方位周期となっている。結晶方位＜１００＞，＜０１０＞，＜−１００＞，＜００１＞のヤング率は、全て同一であり、且つ最小値でもある。他方、結晶方位＜１１０＞，＜−１１０＞，＜１−１０＞，＜０１１＞のヤング率は、全て同一であり、且つ最大値でもある。一般的に、ヤング率は、所定の弾性範囲において、応力に対する歪みの値を決定する定数であり、結晶方位に応じて材質固有の値を有する。
【００３６】
（Ｆ２）式に記述されているｋyは、検出振動アーム１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄの変位に対する復元力の比例係数であり、ヤング率（或いはバネ定数）と等価である。駆動振動アーム１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄを励振させつつ、振動ジャイロセンサ１０を回転させたときに、駆動振動アーム１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄに作用する復元力よりも検出振動アーム１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄに作用する復元力の方が弱くなるように、駆動振動アーム１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ及び検出振動アーム１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄのそれぞれの振動方向と結晶方位との組み合わせを選択することで、振動ジャイロセンサ１０の感度特性に関係する駆動振動子のＱxをそのまま維持し、応答特性に関係する検出振動子のＱyのみを低下させることにより、感度特性を維持しつつ、応答特性を一層向上させることができる。
【００３７】
本実施例の好適な具体例として、駆動振動アーム１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄの振動方向Ｐと、最大のヤング率をとる結晶方位（例えば、＜０１１＞）とが平行になるように、駆動振動アーム１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄの向きを調整する。一方、検出振動アーム１５Ａ，１５Ｂの振動方向Ｑ１と、最小のヤング率をとる結晶方位（例えば、＜００１＞）とが平行になるように検出振動アーム１５Ａ，１５Ｂと支持部１２Ａ，１２Ｂとがなす角度θ１，θ２を調整する。もう一対の検出振動アーム１５Ｃ，１５Ｄについては、それらの振動方向Ｑ２と、最小のヤング率をとる結晶方位（例えば、＜０１０＞）とが平行となるように検出振動アーム１５Ｃ，１５Ｄと持部１２Ａ，１２Ｂとがなす角度θ３，θ４を調整する。駆動振動アーム１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ及び検出振動アーム１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄのそれぞれの振動方向と結晶方位との組み合わせを上述のように調整すると、θ１，θ２，θ３，θ４の角度は、それぞれ４５°になる。
【００３８】
なお、本発明は、上記の好適な具体例に限定されるものではなく、駆動振動アーム１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄの振動方向と平行な結晶方位のヤング率よりも、検出振動アーム１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄの振動方向と平行な結晶方位のヤング率の方が相対的に小さくなるように、駆動振動アーム１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ及び検出振動アーム１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄのそれぞれの振動方向と結晶方位との組み合わせを選択すればよい。例えば、駆動振動アーム１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄの振動方向に平行な結晶方位は、最大のヤング率を有する結晶方位から僅かに所定角度ずれた方位であってもよい。この場合、検出振動アーム１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄの振動方向に平行な結晶方位は、その所定角度ずれた方位のヤング率よりも小さいヤング率を有する結晶方位に調整される。また、振動ジャイロセンサ１０の材質は、シリコン基板に限られるものではなく、結晶方位に応じてヤング率の異なる材質であるならば、使用可能である。
【実施例２】
【００３９】
図７は実施例２に係わる振動ジャイロセンサ２０の平面図である。
図５に示す符号と同一符号の部材は同一の部材を示すものとして、その詳細な説明を省略し、実施例２と実施例１との相違点について詳述する。実施例２では、駆動振動アーム１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄのそれぞれの接続根元部１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄよりも、検出振動アーム１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄのそれぞれの接続根元部１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄの方が細くなる（アームの幅が狭くなる）ように加工されている。これらの接続根元部１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄには、振動に伴う応力が集中的に作用するので、接続根元部１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄよりも、接続根元部１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄを細くすることで、検出振動アーム１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄのばね定数が駆動振動アーム１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄのばね定数よりも小さくなり、動作が柔軟になる。ばね定数をこのように調整することで、振動ジャイロセンサ２０の感度特性に関係する駆動振動子のＱxを低下させることなく、応答特性に関係する検出振動子のＱyのみを低下させることができる。これにより、駆動振動アーム１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ及び検出振動アーム１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄのそれぞれの振動方向と結晶方位との関係と相俟って、振動ジャイロセンサ２０の感度特性を維持しつつ、応答特性を一層向上させることができる。なお、上述の振動ジャイロセンサ１０，２０の構造は、「駆動振動子」と「検出振動子」とを備える振動ジャイロ振動子にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】検出振動子の感度特性を示すグラフである。
【図２】検出振動子の感度特性を示すグラフである。
【図３】検出振動子の応答特性を示すグラフである。
【図４】検出振動子の応答特性を示すグラフである。
【図５】実施例１に係わる振動ジャイロセンサの平面図である。
【図６】シリコンの結晶方位とヤング率との関係を示すグラフである。
【図７】実施例２に係わる振動ジャイロセンサの平面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０，２０…振動ジャイロセンサ  １１，１３Ａ，１３Ｂ…基部  １２Ａ，１２Ｂ…支持部  １４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ…駆動振動アーム  １５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ…検出振動アーム  １６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ…接続根元部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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