JP3217849B2 - ジャイロ装置 - Google Patents
ジャイロ装置Info
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- JP3217849B2 JP3217849B2 JP12740392A JP12740392A JP3217849B2 JP 3217849 B2 JP3217849 B2 JP 3217849B2 JP 12740392 A JP12740392 A JP 12740392A JP 12740392 A JP12740392 A JP 12740392A JP 3217849 B2 JP3217849 B2 JP 3217849B2
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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、断面四角形の振動子の各壁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、断面四角形の振動子の各壁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たため、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たため、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
四角形をなす振動子と、前記振動子の第1壁面に対応し
て平行な第1検出壁面を有する第1検出電極と、前記振
動子の第2壁面に対応して平行な第2検出壁面を有する
第2検出電極と、前記各検出電極を支持するための絶縁
基板と、前記絶縁基板に設けた圧電振動子からなる振動
発生体とを備え、前記振動発生体の振動により前記振動
子を振動させ、前記振動子の前記各壁面と前記各検出電
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
四角形をなす振動子と、前記振動子の第1壁面に対応し
て平行な第1検出壁面を有する第1検出電極と、前記振
動子の第2壁面に対応して平行な第2検出壁面を有する
第2検出電極と、前記各検出電極を支持するための絶縁
基板と、前記絶縁基板に設けた圧電振動子からなる振動
発生体とを備え、前記振動発生体の振動により前記振動
子を振動させ、前記振動子の前記各壁面と前記各検出電
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
の検出を行う構成である。
【0006】さらに詳細には、前記振動子は前記支持部
材に片持支持されている構成である。
材に片持支持されている構成である。
【0007】さらに詳細には、前記絶縁基板の凹部に
は、前記振動子の底面に対応して電極部を形成した構成
である。
は、前記振動子の底面に対応して電極部を形成した構成
である。
【0008】さらに詳細には、前記振動子と各検出電極
は、表面の面方位が110面のシリコン板よりなり、異
方性エッチングで形成された構成である。
は、表面の面方位が110面のシリコン板よりなり、異
方性エッチングで形成された構成である。
【0009】
【作用】本発明によるジャイロ装置においては、断面四
角形の振動子と一対の検出電極が、1枚の表面が110
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、振動子の各壁面と各検出電極の各検出
壁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枚の表面が110
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、振動子の各壁面と各検出電極の各検出
壁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。
【0010】
【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4
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4
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。
【0011】図1において符号1で示されるものは断面
四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。
四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。
【0012】前記振動子1の両側には、前記振動子1を
挾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検出壁
面3aは振動子1の第1壁面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検出壁面4aは振動子1の第
2壁面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。
挾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検出壁
面3aは振動子1の第1壁面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検出壁面4aは振動子1の第
2壁面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。
【0013】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110面を有する
単結晶のシリコンウェハーを用い、パターニングの後、
異方性エッチングを施すと、振動子1の各壁面1b,1
cは111面が露出し、同時に各検出壁面3a,4aも
111面となる。前記振動子1の各壁面1b,1cと各
検出電極3,4の各検出壁面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2
1を構成している。なお、前述の各壁面1b,1c,3
a,3bは垂直状に構成されている。
3で示されるように、表面の面方位が110面を有する
単結晶のシリコンウェハーを用い、パターニングの後、
異方性エッチングを施すと、振動子1の各壁面1b,1
cは111面が露出し、同時に各検出壁面3a,4aも
111面となる。前記振動子1の各壁面1b,1cと各
検出電極3,4の各検出壁面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2
1を構成している。なお、前述の各壁面1b,1c,3
a,3bは垂直状に構成されている。
【0014】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。
【0015】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により振動子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により振動子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。
【0016】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。
【0017】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
いるものである。
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
いるものである。
【0018】
【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、各壁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、ガラスよりなる絶縁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、各壁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、ガラスよりなる絶縁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壁面 1c 第2壁面 1d 底面 2 支持部材 3 第1検出電極 4 第2検出電極部 3a 第1検出壁面 4a 第2検出壁面 30 絶縁基板 31 凹部 32 電極部 40 振動発生体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01C 19/00 - 19/72 G01P 9/04
Claims (4)
- 【請求項1】 支持部材(2)に振動自在な状態で支持さ
れ断面形状が四角形をなす振動子(1)と、前記振動子(1)
の第1壁面(1b)に対応して平行な第1検出壁面(3a)を有
する第1検出電極(3)と、前記振動子(1)の第2壁面(1c)
に対応して平行な第2検出壁面(4a)を有する第2検出電
極(4)と、前記各検出電極(3,4)を支持するための絶縁基
板(30)と、前記絶縁基板(30)に設けた圧電振動子からな
る振動発生体(40)とを備え、前記振動発生体(40)の振動
により前記振動子(1)を振動させ、前記振動子(1)の前記
各壁面(1b,1c)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ことを
特徴とするジャイロ装置。 - 【請求項2】 前記振動子(1)は前記支持部材(2)に片持
支持されていることを特徴とする請求項1記載のジャイ
ロ装置。 - 【請求項3】 前記絶縁基板(30)の凹部(31)には、前記
振動子(1)の底面(1d)に対応して電極部(32)を形成して
いることを特徴とする請求項1記載のジャイロ装置。 - 【請求項4】 前記振動子(1)と各検出電極(3,4)は、表
面の面方位が110面のシリコン板よりなり、異方性エ
ッチングを形成された構成よりな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 |
---|---|---|---|
JP12740392A JP3217849B2 (ja) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | ジャイロ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12740392A JP3217849B2 (ja) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | ジャイロ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05322579A JPH05322579A (ja) | 1993-12-07 |
JP3217849B2 true JP3217849B2 (ja) | 2001-10-15 |
Family
ID=14959130
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12740392A Expired - Fee Related JP3217849B2 (ja) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | ジャイロ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3217849B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1026532A (ja) * | 1996-07-12 | 1998-01-27 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体角速度検出装置 |
JPH10246639A (ja) * | 1997-03-05 | 1998-09-14 | Mitsubishi Electric Corp | 角速度検出装置 |
JP4603135B2 (ja) * | 2000-08-07 | 2010-12-22 | 住友精密工業株式会社 | 振動型ジャイロセンサ |
JP3972790B2 (ja) | 2001-11-27 | 2007-09-05 | 松下電器産業株式会社 | 薄膜微小機械式共振子および薄膜微小機械式共振子ジャイロ |
-
1992
- 1992-05-20 JP JP12740392A patent/JP3217849B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05322579A (ja) | 1993-12-07 |
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Legal Events
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