JP3181368B2 - ジャイロ装置 - Google Patents
ジャイロ装置Info
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- JP3181368B2 JP3181368B2 JP12740292A JP12740292A JP3181368B2 JP 3181368 B2 JP3181368 B2 JP 3181368B2 JP 12740292 A JP12740292 A JP 12740292A JP 12740292 A JP12740292 A JP 12740292A JP 3181368 B2 JP3181368 B2 JP 3181368B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ジャイロ装置に関し、
特に、断面三角形の振動子の各斜面に対応させて一対の
検出電極を設け、一対の静電容量の変化により入力角速
度を検出するための新規な改良に関する。
特に、断面三角形の振動子の各斜面に対応させて一対の
検出電極を設け、一対の静電容量の変化により入力角速
度を検出するための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、用いられていたこの種のジャイロ
装置としては、ここでは図示を省略しているが、例え
ば、実開平１−６１６１１号公報に開示された機械式の
構成を挙げることができる。
装置としては、ここでは図示を省略しているが、例え
ば、実開平１−６１６１１号公報に開示された機械式の
構成を挙げることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のジャイロ装置
は、以上のように構成されているため、次のような課題
が存在していた。すなわち、従来のジャイロ装置の場
合、モータにより回転する回転体に対して角速度が印加
された場合の回転体の変位をトルカーコイルにより電気
的に検出する構成であるため、構成が極めて複雑とな
り、コストダウンを達成し安価な製品として量産するこ
とは不可能であった。
は、以上のように構成されているため、次のような課題
が存在していた。すなわち、従来のジャイロ装置の場
合、モータにより回転する回転体に対して角速度が印加
された場合の回転体の変位をトルカーコイルにより電気
的に検出する構成であるため、構成が極めて複雑とな
り、コストダウンを達成し安価な製品として量産するこ
とは不可能であった。
【０００４】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、角速度入力時の振動子の変
位をキャパシタンスの差として検出し、超小型の構成と
したジャイロ装置を提供することを目的とする。
めになされたもので、特に、角速度入力時の振動子の変
位をキャパシタンスの差として検出し、超小型の構成と
したジャイロ装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によるジャイロ装
置は、支持部材に振動自在な状態で支持され断面形状が
三角形をなす振動子と、前記振動子の第１斜面に対応し
て平行な第１検出斜面を有する第１検出電極と、前記振
動子の第２斜面に対応して平行な第２検出斜面を有する
第２検出電極と、前記各検出電極を表面で支持するため
の絶縁基板とを備え、前記振動子の前記各斜面と前記各
検出電極間に存在する一対の静電容量の変化により入力
角速度の検出を行うようにしたジャイロ装置において、
前記振動子は前記支持部材に片持支持され、前記絶縁基
板の裏面に設けた振動発生体自身の振動によりその振動
が前記絶縁基板を介して前記振動子に伝達されて前記振
動子が振動される構成であり、また、前記絶縁基板の表
面に形成された凹部内には、前記振動子の底面に対応し
て電極部が形成され、前記電極部は前記振動子の振動量
を検出するための振動量センシング電極として用いる構
成である。
置は、支持部材に振動自在な状態で支持され断面形状が
三角形をなす振動子と、前記振動子の第１斜面に対応し
て平行な第１検出斜面を有する第１検出電極と、前記振
動子の第２斜面に対応して平行な第２検出斜面を有する
第２検出電極と、前記各検出電極を表面で支持するため
の絶縁基板とを備え、前記振動子の前記各斜面と前記各
検出電極間に存在する一対の静電容量の変化により入力
角速度の検出を行うようにしたジャイロ装置において、
前記振動子は前記支持部材に片持支持され、前記絶縁基
板の裏面に設けた振動発生体自身の振動によりその振動
が前記絶縁基板を介して前記振動子に伝達されて前記振
動子が振動される構成であり、また、前記絶縁基板の表
面に形成された凹部内には、前記振動子の底面に対応し
て電極部が形成され、前記電極部は前記振動子の振動量
を検出するための振動量センシング電極として用いる構
成である。
【０００６】
【作用】本発明によるジャイロ装置においては、断面三
角形の振動子と一対の検出電極が、１枚の１００面の面
方位を有するシリコンを異方性エッチングして得られて
いるため、振動子の各斜面と各検出電極の各検出斜面と
が完全な平行状態となり、静電容量を検出するためのコ
ンデンサを構成するエアギャップの間隔を高精度に構成
することができ、高精度の静電容量の検出を行うことが
できる。従って、前述の構成において、振動子が振動中
に入力角速度が印加された場合、振動子が横方向に振動
を生じ、この時の各検出電極から検出される静電容量の
差を検出することによって入力角速度を得ることができ
る。
角形の振動子と一対の検出電極が、１枚の１００面の面
方位を有するシリコンを異方性エッチングして得られて
いるため、振動子の各斜面と各検出電極の各検出斜面と
が完全な平行状態となり、静電容量を検出するためのコ
ンデンサを構成するエアギャップの間隔を高精度に構成
することができ、高精度の静電容量の検出を行うことが
できる。従って、前述の構成において、振動子が振動中
に入力角速度が印加された場合、振動子が横方向に振動
を生じ、この時の各検出電極から検出される静電容量の
差を検出することによって入力角速度を得ることができ
る。
【０００７】
【実施例】以下、図面と共に本発明によるジャイロ装置
の好適な実施例について詳細に説明する。図１から図３
迄は本発明によるジャイロ装置を示すもので、図１は概
略斜視図、図２は角速度検出状態を示す構成図、図３は
組立工程を示す構成図である。
の好適な実施例について詳細に説明する。図１から図３
迄は本発明によるジャイロ装置を示すもので、図１は概
略斜視図、図２は角速度検出状態を示す構成図、図３は
組立工程を示す構成図である。
【０００８】図１において符号１で示されるものは断面
三角形をなし棒状に構成された振動子であり、この振動
子１は絶縁性の支持部材２にその一端１ａが固定された
片持式に構成されている。
三角形をなし棒状に構成された振動子であり、この振動
子１は絶縁性の支持部材２にその一端１ａが固定された
片持式に構成されている。
【０００９】前記振動子１の両側には、前記振動子１を
挟持するように一対の第１検出電極３及び第２検出電極
４が設けられており、この第１検出電極３の第１検出斜
面３ａは振動子１の第１斜面１ｂに対して平行な状態で
所定の第１間隔Ｄ1を保持して配設されている。また、
前記第２検出電極４の第２検出斜面４ａは振動子１の第
２斜面１ｃに対して平行な状態で所定の第２間隔Ｄ2を
保持して配設されている。
挟持するように一対の第１検出電極３及び第２検出電極
４が設けられており、この第１検出電極３の第１検出斜
面３ａは振動子１の第１斜面１ｂに対して平行な状態で
所定の第１間隔Ｄ1を保持して配設されている。また、
前記第２検出電極４の第２検出斜面４ａは振動子１の第
２斜面１ｃに対して平行な状態で所定の第２間隔Ｄ2を
保持して配設されている。
【００１０】前記振動子１及び各検出電極３，４は、図
３で示されるように、表面の面方位が１００面を有する
単結晶のシリコンウェハー１０を用い、パターニングの
後、異方性エッチングを施すと、振動子１の各斜面１
ｂ，１ｃは１１１面が露出し、同時に各検出斜面３ａ，
４ａも１１１面となる。その後、各検出電極３，４を図
３で示すように反転させると、振動子１の各斜面１ｂ，
１ｃと各検出電極３，４の各検出斜面３ａ，４ａは互い
に平行な状態となり、第１コンデンサ２０及び第２コン
デンサ２１を構成している。
３で示されるように、表面の面方位が１００面を有する
単結晶のシリコンウェハー１０を用い、パターニングの
後、異方性エッチングを施すと、振動子１の各斜面１
ｂ，１ｃは１１１面が露出し、同時に各検出斜面３ａ，
４ａも１１１面となる。その後、各検出電極３，４を図
３で示すように反転させると、振動子１の各斜面１ｂ，
１ｃと各検出電極３，４の各検出斜面３ａ，４ａは互い
に平行な状態となり、第１コンデンサ２０及び第２コン
デンサ２１を構成している。
【００１１】前記各検出電極３，４は、ガラスで構成さ
れた絶縁基板３０の表面３０ａ上に添着して設けられて
おり、この絶縁基板３０に形成された凹部３１内には前
記振動子１の底面１ｄに対応して電極部３２が形成され
ている。
れた絶縁基板３０の表面３０ａ上に添着して設けられて
おり、この絶縁基板３０に形成された凹部３１内には前
記振動子１の底面１ｄに対応して電極部３２が形成され
ている。
【００１２】従って、前述の構成において、入力角速度
の検出を行う場合について説明する。まず、振動子１を
外部より加振するため、絶縁基板３０の裏面に設けられ
た圧電振動子等からなる振動発生体４０自身を振動させ
ると、その振動が絶縁基板３０を介して振動子１に伝達
されて振動子１が加振され、振動子１を振動させた状態
下において、外部から入力角速度ωが印加されると、図
２で示すように横方向の振動Ｂが振動子１に発生する。
の検出を行う場合について説明する。まず、振動子１を
外部より加振するため、絶縁基板３０の裏面に設けられ
た圧電振動子等からなる振動発生体４０自身を振動させ
ると、その振動が絶縁基板３０を介して振動子１に伝達
されて振動子１が加振され、振動子１を振動させた状態
下において、外部から入力角速度ωが印加されると、図
２で示すように横方向の振動Ｂが振動子１に発生する。
【００１３】この振動子１の横方向の振動Ｂが発生する
と、前記振動子１と各検出電極３，４間の各間隔Ｄ1，
Ｄ2が変化するため、各コンデンサ２０，２１の静電容
量ＣA，ＣBが変化する。この各静電容量ＣA，ＣBの差
（ＣA−ＣB）を求めることにより、入力角速度ωの大き
さを検出することができる。
と、前記振動子１と各検出電極３，４間の各間隔Ｄ1，
Ｄ2が変化するため、各コンデンサ２０，２１の静電容
量ＣA，ＣBが変化する。この各静電容量ＣA，ＣBの差
（ＣA−ＣB）を求めることにより、入力角速度ωの大き
さを検出することができる。
【００１４】なお、前記電極部３２は、前記振動子１の
振動量を検出するための振動量センシング電極として用
いることもできる。
振動量を検出するための振動量センシング電極として用
いることもできる。
【００１５】
【発明の効果】本発明によるジャイロ装置は、以上のよ
うに構成されているため、次のような効果を得ることが
できる。シリコンの異方性エッチングにより振動子と検
出電極を作るため、各斜面間の平行状態を高精度に得る
ことができ、高精度の静電容量検出を行うことができ
る。また、ガラスよりなる基板に電極を直接形成するこ
とができるため、加振電極及び振動量センシング電極を
作ることができる。従って、従来の機械式ジャイロの構
成と比較すると、その機械的構成は大幅に簡略化され、
超小型、超低価格、超軽量のジャイロを得ることによ
り、超小型の電子機器に適用できるものである。
うに構成されているため、次のような効果を得ることが
できる。シリコンの異方性エッチングにより振動子と検
出電極を作るため、各斜面間の平行状態を高精度に得る
ことができ、高精度の静電容量検出を行うことができ
る。また、ガラスよりなる基板に電極を直接形成するこ
とができるため、加振電極及び振動量センシング電極を
作ることができる。従って、従来の機械式ジャイロの構
成と比較すると、その機械的構成は大幅に簡略化され、
超小型、超低価格、超軽量のジャイロを得ることによ
り、超小型の電子機器に適用できるものである。
【図１】本発明によるジャイロ装置の概略構成を示す要
部の斜視図である。
部の斜視図である。
【図２】図１の拡大正面図である。
【図３】本発明によるジャイロ装置の製造工程を示す概
略構成図である。
略構成図である。
１ 振動子 １ｂ 第１斜面 １ｃ 第２斜面 １ｄ 底面 ２ 支持部材 ３ 第１検出電極 ４ 第２検出電極 ３０ 絶縁基板 ３０ａ 表面 ３０ｂ 裏面 ３１ 凹部 ３２ 電極部 ４０ 振動発生体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−114123（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−160067（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−73414（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−51066（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−139719（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−203449（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−39924（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01C 19/00 - 19/72 G01P 9/04
Claims (2)
- 【請求項１】 支持部材(2)に振動自在な状態で支持さ
れ断面形状が三角形をなす振動子(1)と、前記振動子(1)
の第１斜面(1b)に対応して平行な第１検出斜面(3a)を有
する第１検出電極(3)と、前記振動子(1)の第２斜面(1c)
に対応して平行な第２検出斜面(4a)を有する第２検出電
極(4)と、前記各検出電極(3、4)を表面(30a)で支持する
ための絶縁基板(30)とを備え、前記振動子(1)の前記各
斜面(1a、1b)と前記各検出電極(3、4)間に存在する一対
の静電容量の変化により入力角速度の検出を行うように
したジャイロ装置において、前記振動子(1)は前記支持
部材(2)に片持支持され、前記絶縁基板(30)の裏面(30b)
に設けた振動発生体(40)自身の振動によりその振動が前
記絶縁基板(30)を介して前記振動子(1)に伝達されて前
記振動子(1)が振動されるように構成したことを特徴と
するジャイロ装置。 - 【請求項２】 前記絶縁基板(30)の表面(30a)に形成さ
れた凹部(31)内には、前記振動子(1)の底面(1d)に対応
して電極部(32)が形成され、前記電極部(32)は前記振動
子(1)の振動量を検出するための振動量センシング電極
として用いることを特徴とする請求項１記載のジャイロ
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12740292A JP3181368B2 (ja) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | ジャイロ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12740292A JP3181368B2 (ja) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | ジャイロ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05322578A JPH05322578A (ja) | 1993-12-07 |
| JP3181368B2 true JP3181368B2 (ja) | 2001-07-03 |
Family
ID=14959106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12740292A Expired - Fee Related JP3181368B2 (ja) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | ジャイロ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3181368B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3409520B2 (ja) * | 1995-08-01 | 2003-05-26 | 日産自動車株式会社 | 角速度センサ |
| WO1998041818A1 (fr) * | 1997-03-19 | 1998-09-24 | Hitachi, Ltd. | Detecteur avec gyroscope et camera video l'utilisant |
| US10634499B2 (en) * | 2015-06-11 | 2020-04-28 | Georgia Tech Research Corporation | MEMS inertial measurement apparatus having slanted electrodes for quadrature tuning |
-
1992
- 1992-05-20 JP JP12740292A patent/JP3181368B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05322578A (ja) | 1993-12-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |