JPH09243374A - 角速度センサ - Google Patents
角速度センサInfo
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- JPH09243374A JPH09243374A JP8082021A JP8202196A JPH09243374A JP H09243374 A JPH09243374 A JP H09243374A JP 8082021 A JP8082021 A JP 8082021A JP 8202196 A JP8202196 A JP 8202196A JP H09243374 A JPH09243374 A JP H09243374A
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/5719—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using planar vibrating masses driven in a translation vibration along an axis
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 振動子の各棒状体と連結部との間に空隙領域
を形成し、この空隙領域に変位検出部を形成したから、
角速度センサの小型化を図ることができる。 【解決手段】 水平方向の２軸に振動可能に支持梁２
５，２５，…によって支持される振動子２６を、Ｙ軸方
向に延びる２本の棒状体２６Ａと、連結部２６Ｂとから
形成し、各棒状体２６Ａと連結部２６Ｂとの間に空隙領
域を形成する。そして、この空隙領域に変位検出部３
４，３４を形成することにより、小型化を図る。また、
変位検出部３４はアンテナ状電極群から構成しているか
ら、アンテナ状電極２８と３２との間の静電容量の変化
を大きくとれるので、もって検出感度を高めることがで
きる。
を形成し、この空隙領域に変位検出部を形成したから、
角速度センサの小型化を図ることができる。 【解決手段】 水平方向の２軸に振動可能に支持梁２
５，２５，…によって支持される振動子２６を、Ｙ軸方
向に延びる２本の棒状体２６Ａと、連結部２６Ｂとから
形成し、各棒状体２６Ａと連結部２６Ｂとの間に空隙領
域を形成する。そして、この空隙領域に変位検出部３
４，３４を形成することにより、小型化を図る。また、
変位検出部３４はアンテナ状電極群から構成しているか
ら、アンテナ状電極２８と３２との間の静電容量の変化
を大きくとれるので、もって検出感度を高めることがで
きる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば回転体に加
わる角速度を検出するのに用いて好適な角速度センサに
関する。
わる角速度を検出するのに用いて好適な角速度センサに
関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、角速度センサはＸ軸，Ｙ軸，Ｚ
軸の３軸方向において、振動板をある方向軸、例えばＸ
軸に対して一定の振動（励振）を与えた状態で、外部か
らＺ軸周りの回転力を加えると、振動板にコリオリ力
（慣性力）が作用して該振動板はＹ軸方向に振動する。
そして、このコリオリ力に振動板のＹ軸方向の変位を圧
電抵抗、静電容量等の変化として検出するのが角速度セ
ンサである。その一例として、特開平６−１２３６３２
号公報等に記載された両持梁形式の角速度センサが広く
知られている。
軸の３軸方向において、振動板をある方向軸、例えばＸ
軸に対して一定の振動（励振）を与えた状態で、外部か
らＺ軸周りの回転力を加えると、振動板にコリオリ力
（慣性力）が作用して該振動板はＹ軸方向に振動する。
そして、このコリオリ力に振動板のＹ軸方向の変位を圧
電抵抗、静電容量等の変化として検出するのが角速度セ
ンサである。その一例として、特開平６−１２３６３２
号公報等に記載された両持梁形式の角速度センサが広く
知られている。
【０００３】この従来技術による角速度センサとして特
開平６−１２３６３２号公報に示された角速度センサを
図７および図８に示し説明する。
開平６−１２３６３２号公報に示された角速度センサを
図７および図８に示し説明する。
【０００４】図中、１は従来技術による角速度センサ、
２は該角速度センサ１の本体をなす矩形状に形成された
基板をそれぞれ示し、該基板２は例えば高抵抗なシリコ
ン材料によって形成されている。
２は該角速度センサ１の本体をなす矩形状に形成された
基板をそれぞれ示し、該基板２は例えば高抵抗なシリコ
ン材料によって形成されている。
【０００５】３は基板２上にＰ，Ｂ，Ｓｂ等がドーピン
グされた低抵抗なポリシリコンまたは単結晶シリコン等
によって形成された可動部を示し、該可動部３は基板２
の四隅に位置して該基板２上に設けられた４個の支持部
４と、該各支持部４から中央部に向け、Ｘ軸と平行にな
る部分とＹ軸と平行になる部分を有するようにＬ字状に
折曲して形成された４本の支持梁５と、該各支持梁５に
よってＸ軸とＹ軸方向に変位可能に支持され、前記基板
２の表面から離間した状態で支持された矩形状の振動板
６とからなっている。そして、Ｘ軸方向となる該振動板
６の前，後両側面には、それぞれ４枚の電極板７Ａから
なる可動側振動用くし状電極７，７が突出形成され、Ｙ
軸方向となる左，右両側面にはそれぞれ４枚の電極板８
Ａからなる可動側検出用くし状電極８，８が突出形成さ
れている。
グされた低抵抗なポリシリコンまたは単結晶シリコン等
によって形成された可動部を示し、該可動部３は基板２
の四隅に位置して該基板２上に設けられた４個の支持部
４と、該各支持部４から中央部に向け、Ｘ軸と平行にな
る部分とＹ軸と平行になる部分を有するようにＬ字状に
折曲して形成された４本の支持梁５と、該各支持梁５に
よってＸ軸とＹ軸方向に変位可能に支持され、前記基板
２の表面から離間した状態で支持された矩形状の振動板
６とからなっている。そして、Ｘ軸方向となる該振動板
６の前，後両側面には、それぞれ４枚の電極板７Ａから
なる可動側振動用くし状電極７，７が突出形成され、Ｙ
軸方向となる左，右両側面にはそれぞれ４枚の電極板８
Ａからなる可動側検出用くし状電極８，８が突出形成さ
れている。
【０００６】そして、可動部３は各支持部４のみが基板
２に固着され、各支持梁５と振動板６は前記基板２から
所定間隔を離間した状態で４点支持されている。また、
各支持梁５はＬ字状に形成されているから、Ｙ軸に平行
な部分を撓ませることにより振動板６をＸ軸方向に変位
させ、Ｘ軸に平行な部分を撓ませることにより振動板６
をＹ軸方向に変位させることができる。
２に固着され、各支持梁５と振動板６は前記基板２から
所定間隔を離間した状態で４点支持されている。また、
各支持梁５はＬ字状に形成されているから、Ｙ軸に平行
な部分を撓ませることにより振動板６をＸ軸方向に変位
させ、Ｘ軸に平行な部分を撓ませることにより振動板６
をＹ軸方向に変位させることができる。
【０００７】９，９は振動板６を前，後両側で挟むよう
に基板２上に設けられた一対の固定側振動用くし状電極
を示し、該各固定側振動用くし状電極９は振動板６の
前，後に位置して基板２上に設けられた固定部９Ａ，９
Ａと、前記可動側振動用くし状電極７の各電極板７Ａと
隙間をもって交互に対面するように、該各固定部９Ａに
突出形成された４枚の電極板９Ｂとからなる。
に基板２上に設けられた一対の固定側振動用くし状電極
を示し、該各固定側振動用くし状電極９は振動板６の
前，後に位置して基板２上に設けられた固定部９Ａ，９
Ａと、前記可動側振動用くし状電極７の各電極板７Ａと
隙間をもって交互に対面するように、該各固定部９Ａに
突出形成された４枚の電極板９Ｂとからなる。
【０００８】１０，１０は振動板６を左，右両側で挟む
ように基板２上に設けられた一対の固定側検出用くし状
電極を示し、該各固定側検出用くし状電極１０は振動板
６の左，右に位置して基板２上に設けられた固定部１０
Ａ，１０Ａと、前記可動側検出用くし状電極８の各電極
板８Ａと隙間をもって交互に対面するように、該各固定
部１０Ａに突出形成された４枚の電極板１０Ｂとからな
る。
ように基板２上に設けられた一対の固定側検出用くし状
電極を示し、該各固定側検出用くし状電極１０は振動板
６の左，右に位置して基板２上に設けられた固定部１０
Ａ，１０Ａと、前記可動側検出用くし状電極８の各電極
板８Ａと隙間をもって交互に対面するように、該各固定
部１０Ａに突出形成された４枚の電極板１０Ｂとからな
る。
【０００９】１１，１１は振動発生手段となる振動発生
部を示し、該各振動発生部１１は可動側振動用くし状電
極７と固定側振動用くし状電極９とから構成され、該可
動側振動用くし状電極７の各電極板７Ａと、固定側振動
用くし状電極９の各電極板９Ｂとの間にはそれぞれ等し
い隙間が形成されている。ここで、可動側振動用くし状
電極７と各固定側振動用くし状電極９との間に逆位相と
なる周波数ｆの振動駆動信号を印加すると、前，後に位
置した各電極板７Ａ，９Ｂ間には静電引力が交互に発生
し、各振動発生部１１で接近，離間を交互に繰り返す。
これによって、振動板６はＸ軸をなす矢示ａ方向に振動
するようになっている。
部を示し、該各振動発生部１１は可動側振動用くし状電
極７と固定側振動用くし状電極９とから構成され、該可
動側振動用くし状電極７の各電極板７Ａと、固定側振動
用くし状電極９の各電極板９Ｂとの間にはそれぞれ等し
い隙間が形成されている。ここで、可動側振動用くし状
電極７と各固定側振動用くし状電極９との間に逆位相と
なる周波数ｆの振動駆動信号を印加すると、前，後に位
置した各電極板７Ａ，９Ｂ間には静電引力が交互に発生
し、各振動発生部１１で接近，離間を交互に繰り返す。
これによって、振動板６はＸ軸をなす矢示ａ方向に振動
するようになっている。
【００１０】１２，１２は変位検出手段となる変位検出
部を示し、該各変位検出部１２は可動側検出用くし状電
極８と固定側検出用くし状電極１０とからなり、該可動
側検出用くし状電極８の各電極板８Ａと、固定側検出用
くし状電極１０の各電極板１０Ｂとの間にはそれぞれ離
間した空間が形成され、該電極８，１０は検出用の平行
平板コンデンサとして構成され、当該各変位検出部１２
は各電極板８Ａ，１０Ｂ間の有効面積の変化を静電容量
の変化として検出する。
部を示し、該各変位検出部１２は可動側検出用くし状電
極８と固定側検出用くし状電極１０とからなり、該可動
側検出用くし状電極８の各電極板８Ａと、固定側検出用
くし状電極１０の各電極板１０Ｂとの間にはそれぞれ離
間した空間が形成され、該電極８，１０は検出用の平行
平板コンデンサとして構成され、当該各変位検出部１２
は各電極板８Ａ，１０Ｂ間の有効面積の変化を静電容量
の変化として検出する。
【００１１】このように構成される角速度センサ１にお
いては、各振動発生部１１に逆位相となる周波数ｆの振
動駆動信号を印加すると、各電極板７Ａ，９Ｂ間には静
電引力が前，後の振動発生部１１，１１に対して交互に
作用し、振動板６はＸ軸となる矢示ａ方向に接近，離間
を繰返して振動する。
いては、各振動発生部１１に逆位相となる周波数ｆの振
動駆動信号を印加すると、各電極板７Ａ，９Ｂ間には静
電引力が前，後の振動発生部１１，１１に対して交互に
作用し、振動板６はＸ軸となる矢示ａ方向に接近，離間
を繰返して振動する。
【００１２】この状態で角速度センサ１にＺ軸周りの角
速度Ωが加わると、Ｙ軸方向にコリオリ力（慣性力）が
発生して振動板６をＹ軸方向に下記の数２に示すような
コリオリ力Ｆで振動する。
速度Ωが加わると、Ｙ軸方向にコリオリ力（慣性力）が
発生して振動板６をＹ軸方向に下記の数２に示すような
コリオリ力Ｆで振動する。
【００１３】ここで、各振動発生部１１によって振動板
６をＸ軸方向に移動させる変位ｘとその速度Ｖは、次の
数１のようになる。
６をＸ軸方向に移動させる変位ｘとその速度Ｖは、次の
数１のようになる。
【００１４】
【数１】ｘ＝Ａｓｉｎω1ｔ Ｖ＝Ａω1 ｃｏｓω1 ｔ ただし、Ａ ：振動板６の振幅 ω1 ：駆動モードの角周波数 ｔ ：時間
【００１５】さらに、振動板６をＸ軸方向に変位ｘ，速
度Ｖで振動させたときに、Ｚ軸周りに加わる角速度Ωか
ら発生するＹ軸方向のコリオリ力Ｆは数２のようにな
る。
度Ｖで振動させたときに、Ｚ軸周りに加わる角速度Ωか
ら発生するＹ軸方向のコリオリ力Ｆは数２のようにな
る。
【００１６】
【数２】Ｆ＝２ｍΩＶ ただし、ｍ ：振動板６の質量 Ω ：角速度
【００１７】そして、振動板６は数２のコリオリ力Ｆに
よってＹ軸方向に振動し、この振動板６による振動変位
を、各変位検出部１２では可動側検出用くし状電極８と
固定側検出用くし状電極１０との間の静電容量の変化と
して検出し、Ｚ軸周りの角速度Ωを検出することができ
る。
よってＹ軸方向に振動し、この振動板６による振動変位
を、各変位検出部１２では可動側検出用くし状電極８と
固定側検出用くし状電極１０との間の静電容量の変化と
して検出し、Ｚ軸周りの角速度Ωを検出することができ
る。
【００１８】なお、各振動発生部１１は、各電極板７Ａ
からなる可動側振動用くし状電極７と、各電極板９Ｂか
らなる固定側振動用くし状電極９とから構成したから、
電極７，９間の対面する有効面積を大きく確保すること
ができる。これにより、各振動発生部１１に振動駆動信
号を印加したときには、各電極板７Ａ，９Ｂ間に発生す
る静電引力を大きくして振動板６を矢示ａ方向に大きく
振動させる。
からなる可動側振動用くし状電極７と、各電極板９Ｂか
らなる固定側振動用くし状電極９とから構成したから、
電極７，９間の対面する有効面積を大きく確保すること
ができる。これにより、各振動発生部１１に振動駆動信
号を印加したときには、各電極板７Ａ，９Ｂ間に発生す
る静電引力を大きくして振動板６を矢示ａ方向に大きく
振動させる。
【００１９】一方、各変位検出部１２は、各電極板８Ａ
からなる可動側検出用くし状電極８と、各電極板１０Ｂ
からなる固定側検出用くし状電極１０とから構成したか
ら、電極８，１０間の対面する有効面積を大きくでき、
各変位検出部１２によってＹ軸方向に変位する振動板６
の変位量を、各電極板８Ａ，１０Ｂ間の有効面積の変化
を静電容量の変化として検出することができる。
からなる可動側検出用くし状電極８と、各電極板１０Ｂ
からなる固定側検出用くし状電極１０とから構成したか
ら、電極８，１０間の対面する有効面積を大きくでき、
各変位検出部１２によってＹ軸方向に変位する振動板６
の変位量を、各電極板８Ａ，１０Ｂ間の有効面積の変化
を静電容量の変化として検出することができる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術にお
ける角速度センサ１においては、検出方向への振幅がコ
リオリ力に比例することから、数２（Ｆ＝２ｍΩＶ）に
基づいて振動板６の質量（ｍ）をできるだけ大きくする
必要があり、このため振動板６の面積をできるだけ大き
くするように構成していた。
ける角速度センサ１においては、検出方向への振幅がコ
リオリ力に比例することから、数２（Ｆ＝２ｍΩＶ）に
基づいて振動板６の質量（ｍ）をできるだけ大きくする
必要があり、このため振動板６の面積をできるだけ大き
くするように構成していた。
【００２１】従って、従来の角速度センサ１では、その
検出感度を高めるために設けた可動側振動用くし状電極
７および可動側検出用くし状電極８を、振動板６の外
周、即ち前後両側および左右両側に設けなければなら
ず、角速度センサ１がサイズが大きくなってしまうとい
う問題がある。
検出感度を高めるために設けた可動側振動用くし状電極
７および可動側検出用くし状電極８を、振動板６の外
周、即ち前後両側および左右両側に設けなければなら
ず、角速度センサ１がサイズが大きくなってしまうとい
う問題がある。
【００２２】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明は振動子の重さが検出方向に動く
変位量に無関係であることから、振動子を空隙領域を有
するように形成して、この空隙領域に変位検出手段を形
成することにより小型化を図ることのできる角速度セン
サを提供することを目的としている。
されたもので、本発明は振動子の重さが検出方向に動く
変位量に無関係であることから、振動子を空隙領域を有
するように形成して、この空隙領域に変位検出手段を形
成することにより小型化を図ることのできる角速度セン
サを提供することを目的としている。
【００２３】
【課題を解決するための手段】本願発明者達は、上記課
題を解決するために種々検討を行った結果、角速度セン
サにおいて、振動板の質量部の重さは、振動板が検出方
向に動く変位量に対して無関係であるということを見出
し、本願を発明するに到った。
題を解決するために種々検討を行った結果、角速度セン
サにおいて、振動板の質量部の重さは、振動板が検出方
向に動く変位量に対して無関係であるということを見出
し、本願を発明するに到った。
【００２４】まず、コリオリ力によって振動子が検出方
向へ動く変位量をｙとすると、コリオリ力Ｆはフックの
法則によって数３のような関係になる。
向へ動く変位量をｙとすると、コリオリ力Ｆはフックの
法則によって数３のような関係になる。
【００２５】
【数３】Ｆ＝Ｋ2 ｙ ただし、Ｋ2 ：検出方向のばね定数
【００２６】ここで、検出方向へのばね定数Ｋ2 は数４
で表される。
で表される。
【００２７】
【数４】 ただし、ω2 ：検出モードの角周波数
【００２８】次に、コリオリ力によって振動子が検出方
向へ動く変位量ｙは、数３を変形して数５のようにな
る。
向へ動く変位量ｙは、数３を変形して数５のようにな
る。
【００２９】
【数５】
【００３０】さらに、この数５に数２および数４を代入
すると、数６のように表される。
すると、数６のように表される。
【００３１】
【数６】
【００３２】即ち、この数６より明らかなように、コリ
オリ力によって振動板が検出方向へ動く変位量ｙの大き
さは、振動子の重さには無関係であり、高感度とするた
めには、速度Ｖを大きくし、検出モードの角周波数ω2
を小さくすれば良いという知見に到った。
オリ力によって振動板が検出方向へ動く変位量ｙの大き
さは、振動子の重さには無関係であり、高感度とするた
めには、速度Ｖを大きくし、検出モードの角周波数ω2
を小さくすれば良いという知見に到った。
【００３３】そして、本願発明は、このような知見に基
づきなされたものであり、次のような構成を備えたもの
である。
づきなされたものであり、次のような構成を備えたもの
である。
【００３４】請求項１の発明が採用する角速度センサ
は、基板と、該基板に基端側が固着された支持梁と、該
支持梁の先端に位置して前記基板の表面から離間した状
態で水平の２軸方向に変位可能に設けられた振動子と、
該振動子を水平方向の２軸のうち一方の軸方向に振動さ
せる振動発生手段と、該振動発生手段によって前記振動
子を水平方向の２軸のうち一方の軸方向に振動させた状
態で垂直軸周りに角速度が加えられたとき、この角速度
の変化に対応するコリオリ力によって前記振動子が水平
方向の２軸のうち他方の軸方向に変位する変位量を検出
する変位検出手段とを備えた角速度センサにおいて、前
記振動子は、水平方向の２軸のうち他方の軸方向に延び
る２本の棒状体と水平方向の２軸のうち一方の軸方向に
延びて該２本の棒状体を連結する連結部とを有し、前記
変位検出手段の少なくとも一部分は、前記振動子の棒状
体間に位置させる構成としたことを特徴とする。
は、基板と、該基板に基端側が固着された支持梁と、該
支持梁の先端に位置して前記基板の表面から離間した状
態で水平の２軸方向に変位可能に設けられた振動子と、
該振動子を水平方向の２軸のうち一方の軸方向に振動さ
せる振動発生手段と、該振動発生手段によって前記振動
子を水平方向の２軸のうち一方の軸方向に振動させた状
態で垂直軸周りに角速度が加えられたとき、この角速度
の変化に対応するコリオリ力によって前記振動子が水平
方向の２軸のうち他方の軸方向に変位する変位量を検出
する変位検出手段とを備えた角速度センサにおいて、前
記振動子は、水平方向の２軸のうち他方の軸方向に延び
る２本の棒状体と水平方向の２軸のうち一方の軸方向に
延びて該２本の棒状体を連結する連結部とを有し、前記
変位検出手段の少なくとも一部分は、前記振動子の棒状
体間に位置させる構成としたことを特徴とする。
【００３５】上記構成により、例えば振動発生手段によ
って振動子を水平方向の２軸のうち一方の軸方向に振動
させた状態で、垂直軸周りの角速度が加わると、振動子
に水平の２軸のうち他方の軸方向に変位するコリオリ力
が発生し、このコリオリ力による振動子の水平の２軸の
うち他方の軸方向の変位量を変位検出手段によって静電
容量の変化として検出する。また、振動子の各棒状体と
連結部との間に空隙領域を形成でき、この空隙領域に変
位検出手段の少なくとも一部を配置することができ、小
型化を図ることができる。
って振動子を水平方向の２軸のうち一方の軸方向に振動
させた状態で、垂直軸周りの角速度が加わると、振動子
に水平の２軸のうち他方の軸方向に変位するコリオリ力
が発生し、このコリオリ力による振動子の水平の２軸の
うち他方の軸方向の変位量を変位検出手段によって静電
容量の変化として検出する。また、振動子の各棒状体と
連結部との間に空隙領域を形成でき、この空隙領域に変
位検出手段の少なくとも一部を配置することができ、小
型化を図ることができる。
【００３６】請求項２の発明は、前記振動発生手段を、
２軸のうち一方の軸方向に延びるように前記振動子の棒
状体の少なくとも一方に設けられた複数の電極板を有す
る可動側くし状電極と、該可動側くし状電極と隙間を介
して対向するように基端側に設けられた固定側くし状電
極とから構成し、前記変位検出手段を、前記くし状電極
が延びる軸方向に対して直交する軸方向に延びるように
前記振動子の連結部の少なくとも一側面に設けられた複
数の支柱および前記くし状電極と同一方向に延びるよう
に該支柱に設けられた複数の電極板を有する可動側アン
テナ状電極と、該可動側アンテナ状電極の支柱と同一軸
方向に延びるように基板側に設けられた複数の支柱およ
び該可動側アンテナ状電極の電極板と隙間を介して対向
するように該支柱に設けられた複数の電極板を有する固
定側アンテナ状電極とから構成したことにある。
２軸のうち一方の軸方向に延びるように前記振動子の棒
状体の少なくとも一方に設けられた複数の電極板を有す
る可動側くし状電極と、該可動側くし状電極と隙間を介
して対向するように基端側に設けられた固定側くし状電
極とから構成し、前記変位検出手段を、前記くし状電極
が延びる軸方向に対して直交する軸方向に延びるように
前記振動子の連結部の少なくとも一側面に設けられた複
数の支柱および前記くし状電極と同一方向に延びるよう
に該支柱に設けられた複数の電極板を有する可動側アン
テナ状電極と、該可動側アンテナ状電極の支柱と同一軸
方向に延びるように基板側に設けられた複数の支柱およ
び該可動側アンテナ状電極の電極板と隙間を介して対向
するように該支柱に設けられた複数の電極板を有する固
定側アンテナ状電極とから構成したことにある。
【００３７】上記構成により、変位検出手段の可動側ア
ンテナ状電極および固定側アンテナ状電極が、振動発生
手段の可動側くし状電極が延びる軸方向と同一軸方向に
延びる電極板を有しており、振動子の振幅が変位検出手
段によって規制されないようになる。また、可動側アン
テナ状電極と固定側アンテナ状電極との対向する有効面
積を大きくできる。
ンテナ状電極および固定側アンテナ状電極が、振動発生
手段の可動側くし状電極が延びる軸方向と同一軸方向に
延びる電極板を有しており、振動子の振幅が変位検出手
段によって規制されないようになる。また、可動側アン
テナ状電極と固定側アンテナ状電極との対向する有効面
積を大きくできる。
【００３８】請求項３の発明は、前記変位検出手段を、
可動側アンテナ状電極の各電極板に隣り合う固定側アン
テナ状電極の電極板の離間寸法が交互に異なるように形
成したことにある。
可動側アンテナ状電極の各電極板に隣り合う固定側アン
テナ状電極の電極板の離間寸法が交互に異なるように形
成したことにある。
【００３９】上記構成により、振動子が水平方向の２軸
のうち他方の軸方向に変化するときの変位量を、それぞ
れ隣り合う電極板間の静電容量の変化として検出するこ
とができる。
のうち他方の軸方向に変化するときの変位量を、それぞ
れ隣り合う電極板間の静電容量の変化として検出するこ
とができる。
【００４０】請求項４の発明は、前記変位検出手段を、
可動側アンテナ状電極および固定側アンテナ状電極の各
電極板の先端部を尖った形状としたことにある。
可動側アンテナ状電極および固定側アンテナ状電極の各
電極板の先端部を尖った形状としたことにある。
【００４１】上記構成により、各アンテナ状電極の先端
部の間隙が大きくなり、振動子が振動したときの空気の
逃げ道を確保することができる。
部の間隙が大きくなり、振動子が振動したときの空気の
逃げ道を確保することができる。
【００４２】請求項５の発明が採用する角速度センサ
は、基板と、該基板に基端側が固着された支持梁と、該
支持梁の先端に位置して前記基板の表面から離間した状
態で水平の２軸方向と垂直方向の併せて３軸方向に変位
可能に設けられた振動子と、該振動子を水平方向の２軸
のうち一方の軸方向に振動させる振動発生手段と、該振
動発生手段によって前記振動子を水平方向の２軸のうち
一方の軸方向に振動させた状態で垂直軸周りに角速度が
加えられたとき、この角速度の変化に対応するコリオリ
力によって前記振動子が水平方向の２軸のうち他方の軸
方向に変位する変位量を検出する第１の変位検出手段
と、前記振動発生手段によって前記振動子を水平方向の
２軸のうち一方の軸方向に振動させた状態で水平方向の
２軸のうち他方の軸周りに角速度が加えられたとき、こ
の角速度の変化に対応するコリオリ力によって前記振動
子が垂直方向に変位する変位量を検出する第２の変位検
出手段とを備えた角速度センサにおいて、前記振動子
は、水平方向の２軸のうち他方の軸方向に延びる２本の
棒状体と水平方向の２軸のうち一方の軸方向に延びて該
２本の棒状体を連結する連結部とを有し、前記変位検出
手段の少なくとも一部分は、前記振動子の棒状体間に位
置させる構成としたことを特徴とする。
は、基板と、該基板に基端側が固着された支持梁と、該
支持梁の先端に位置して前記基板の表面から離間した状
態で水平の２軸方向と垂直方向の併せて３軸方向に変位
可能に設けられた振動子と、該振動子を水平方向の２軸
のうち一方の軸方向に振動させる振動発生手段と、該振
動発生手段によって前記振動子を水平方向の２軸のうち
一方の軸方向に振動させた状態で垂直軸周りに角速度が
加えられたとき、この角速度の変化に対応するコリオリ
力によって前記振動子が水平方向の２軸のうち他方の軸
方向に変位する変位量を検出する第１の変位検出手段
と、前記振動発生手段によって前記振動子を水平方向の
２軸のうち一方の軸方向に振動させた状態で水平方向の
２軸のうち他方の軸周りに角速度が加えられたとき、こ
の角速度の変化に対応するコリオリ力によって前記振動
子が垂直方向に変位する変位量を検出する第２の変位検
出手段とを備えた角速度センサにおいて、前記振動子
は、水平方向の２軸のうち他方の軸方向に延びる２本の
棒状体と水平方向の２軸のうち一方の軸方向に延びて該
２本の棒状体を連結する連結部とを有し、前記変位検出
手段の少なくとも一部分は、前記振動子の棒状体間に位
置させる構成としたことを特徴とする。
【００４３】上記構成により、例えば振動発生手段によ
って振動子を水平方向の２軸のうち一方の軸方向に振動
させた状態で、垂直軸周りの角速度が加わると、振動子
に水平方向の２軸のうち他方の軸方向に変位するコリオ
リ力が発生し、このコリオリ力による振動子の水平の２
軸のうち他方の軸方向の変位量を第１の変位検出手段に
よって静電容量の変化として検出する。一方、水平の２
軸のうち他方の軸周りの角速度が加わると、振動子に垂
直軸方向に変位するコリオリ力が発生し、このコリオリ
力による振動子の垂直軸方向の変位量を第２の変位検出
手段によって静電容量の変化として検出できる。また、
振動子の各棒状体と連結部との間に空隙領域を形成で
き、この空隙領域に変位検出手段の少なくとも一部を配
置でき、小型化を図ることができる。
って振動子を水平方向の２軸のうち一方の軸方向に振動
させた状態で、垂直軸周りの角速度が加わると、振動子
に水平方向の２軸のうち他方の軸方向に変位するコリオ
リ力が発生し、このコリオリ力による振動子の水平の２
軸のうち他方の軸方向の変位量を第１の変位検出手段に
よって静電容量の変化として検出する。一方、水平の２
軸のうち他方の軸周りの角速度が加わると、振動子に垂
直軸方向に変位するコリオリ力が発生し、このコリオリ
力による振動子の垂直軸方向の変位量を第２の変位検出
手段によって静電容量の変化として検出できる。また、
振動子の各棒状体と連結部との間に空隙領域を形成で
き、この空隙領域に変位検出手段の少なくとも一部を配
置でき、小型化を図ることができる。
【００４４】請求項６の発明は、前記振動発生手段を、
２軸のうち一方の軸方向に延びるように前記振動子の棒
状体の少なくとも一方に設けられた複数の電極板を有す
る可動側くし状電極と、該可動側くし状電極と隙間を介
して対向するように基端側に設けられた固定側くし状電
極とから構成し、前記第１の変位検出手段を、前記くし
状電極が延びる軸方向に対して直交する軸方向に延びる
ように前記振動子の連結部の少なくとも一側面に設けら
れた複数の支柱および前記くし状電極と同一方向に延び
るように該支柱に設けられた複数の電極板とを有する可
動側アンテナ状電極と、該可動側アンテナ状電極の支柱
と同一軸方向に延びるように基板側に設けられた複数の
支柱および該可動側アンテナ状電極の電極板と隙間を介
して対向するように該支柱に設けられた複数の電極板を
有する固定側アンテナ状電極とから構成したことにあ
る。
２軸のうち一方の軸方向に延びるように前記振動子の棒
状体の少なくとも一方に設けられた複数の電極板を有す
る可動側くし状電極と、該可動側くし状電極と隙間を介
して対向するように基端側に設けられた固定側くし状電
極とから構成し、前記第１の変位検出手段を、前記くし
状電極が延びる軸方向に対して直交する軸方向に延びる
ように前記振動子の連結部の少なくとも一側面に設けら
れた複数の支柱および前記くし状電極と同一方向に延び
るように該支柱に設けられた複数の電極板とを有する可
動側アンテナ状電極と、該可動側アンテナ状電極の支柱
と同一軸方向に延びるように基板側に設けられた複数の
支柱および該可動側アンテナ状電極の電極板と隙間を介
して対向するように該支柱に設けられた複数の電極板を
有する固定側アンテナ状電極とから構成したことにあ
る。
【００４５】上記構成により、変位検出手段の可動側ア
ンテナ状電極および固定側アンテナ状電極が、振動発生
手段の可動側くし状電極が延びる軸方向と同一軸方向に
延びる電極板を有しており、振動子の振動が変位検出手
段によって規制されないようになる。また、可動側アン
テナ状電極と固定側アンテナ状電極との対向する有効電
極面積が大きくなる。さらに、振動子が振動発生手段に
よって前記振動子を水平の２軸のうち一方の軸方向に振
動させた状態で水平方向の２軸のうち他方の軸周りに角
速度が加えられ、この角速度の変化に対応するコリオリ
力によって前記振動子が垂直方向に変位する変位量を検
出する際、可動側アンテナ状電極と固定側アンテナ状電
極との隙間が空気の逃げ道となる。
ンテナ状電極および固定側アンテナ状電極が、振動発生
手段の可動側くし状電極が延びる軸方向と同一軸方向に
延びる電極板を有しており、振動子の振動が変位検出手
段によって規制されないようになる。また、可動側アン
テナ状電極と固定側アンテナ状電極との対向する有効電
極面積が大きくなる。さらに、振動子が振動発生手段に
よって前記振動子を水平の２軸のうち一方の軸方向に振
動させた状態で水平方向の２軸のうち他方の軸周りに角
速度が加えられ、この角速度の変化に対応するコリオリ
力によって前記振動子が垂直方向に変位する変位量を検
出する際、可動側アンテナ状電極と固定側アンテナ状電
極との隙間が空気の逃げ道となる。
【００４６】請求項７の発明は、前記第１の変位検出手
段を、可動側アンテナ状電極の各電極板に隣り合う固定
側アンテナ状電極の電極板の離間寸法が交互に異なるよ
うに形成したことにある。
段を、可動側アンテナ状電極の各電極板に隣り合う固定
側アンテナ状電極の電極板の離間寸法が交互に異なるよ
うに形成したことにある。
【００４７】上記構成により、振動子が水平方向の２軸
のうち他方の軸方向に変化するときの変位量をそれぞれ
隣り合う電極板間で静電容量の変化として検出できる。
のうち他方の軸方向に変化するときの変位量をそれぞれ
隣り合う電極板間で静電容量の変化として検出できる。
【００４８】請求項８の発明は、前記第１の変位検出手
段を、可動側アンテナ状電極および固定側アンテナ状電
極の各電極板の先端部を尖った形状としたことにある。
段を、可動側アンテナ状電極および固定側アンテナ状電
極の各電極板の先端部を尖った形状としたことにある。
【００４９】上記構成により、各アンテナ状電極の先端
部の間隙が大きくなり、振動子が振動したときの空気の
逃げ道を確保することができる。
部の間隙が大きくなり、振動子が振動したときの空気の
逃げ道を確保することができる。
【００５０】請求項９の発明は、前記第２の変位検出手
段を、前記振動子および可動側アンテナ状電極と、前記
基板に設けられた基板側電極とから構成したことにあ
る。
段を、前記振動子および可動側アンテナ状電極と、前記
基板に設けられた基板側電極とから構成したことにあ
る。
【００５１】上記構成により、振動子と対面する面積に
加え可動側アンテナ状電極の分だけ有効面積が大きくな
る。
加え可動側アンテナ状電極の分だけ有効面積が大きくな
る。
【００５２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に従って詳細に説明するに、図１ないし図６は本発
明による実施例を示す。
図面に従って詳細に説明するに、図１ないし図６は本発
明による実施例を示す。
【００５３】まず、第１の実施例による角速度センサ
を、図１ないし図３に基づいて説明する。
を、図１ないし図３に基づいて説明する。
【００５４】図中、２１は本実施例による角速度セン
サ、２２は該角速度センサ２１の本体をなす矩形状に形
成された基板を示し、該基板２２は高抵抗なシリコン材
料によって形成されている。
サ、２２は該角速度センサ２１の本体をなす矩形状に形
成された基板を示し、該基板２２は高抵抗なシリコン材
料によって形成されている。
【００５５】２３は基板２２上に低抵抗なポリシリコン
または単結晶シリコン等によって形成された可動部を示
し、該可動部２３は基板２２の四隅に位置して該基板２
２上に固着された４個の支持部２４と、該各支持部２４
から略コ字状に折曲して形成された４本の支持梁２５
と、該各支持梁２５とによってＸ軸，Ｙ軸方向に変位可
能に支持され、前記基板２２の表面から離間した状態で
支持された振動子２６とからなる。
または単結晶シリコン等によって形成された可動部を示
し、該可動部２３は基板２２の四隅に位置して該基板２
２上に固着された４個の支持部２４と、該各支持部２４
から略コ字状に折曲して形成された４本の支持梁２５
と、該各支持梁２５とによってＸ軸，Ｙ軸方向に変位可
能に支持され、前記基板２２の表面から離間した状態で
支持された振動子２６とからなる。
【００５６】ここで、前記各支持梁２５は、図２に示す
ように各支持部２４からそれぞれ１本ずつ伸長し、Ｘ軸
と平行になる部分とＹ軸と平行になる部分を有する略コ
字状に屈曲して形成されている。これにより、該各支持
梁２５のＸ軸に平行な部分を撓ませることにより振動子
２６をＹ軸方向に変位させ、Ｙ軸に平行な部分を撓ませ
ることにより振動子２６をＸ軸方向に変位させ、該各支
持梁２５によって振動子２６は基板に対してＸ軸，Ｙ軸
方向に変位可能に支持されている。
ように各支持部２４からそれぞれ１本ずつ伸長し、Ｘ軸
と平行になる部分とＹ軸と平行になる部分を有する略コ
字状に屈曲して形成されている。これにより、該各支持
梁２５のＸ軸に平行な部分を撓ませることにより振動子
２６をＹ軸方向に変位させ、Ｙ軸に平行な部分を撓ませ
ることにより振動子２６をＸ軸方向に変位させ、該各支
持梁２５によって振動子２６は基板に対してＸ軸，Ｙ軸
方向に変位可能に支持されている。
【００５７】２６は振動子を示し、該振動子２６は略Ｈ
形に形成され、Ｙ軸方向に伸長しその先端側に前記各支
持梁２５の先端側が固着された２本の棒状体２６Ａ，２
６Ａと、Ｘ軸方向に伸長し、該各棒状体２６Ａを該各棒
状体２６Ａの中間部で連結する連結部２６Ｂとから構成
される。そして、各棒状体２６Ａと連結部２６Ｂとの間
には、該連結部２６Ｂの両側に空隙領域が形成されてい
る。
形に形成され、Ｙ軸方向に伸長しその先端側に前記各支
持梁２５の先端側が固着された２本の棒状体２６Ａ，２
６Ａと、Ｘ軸方向に伸長し、該各棒状体２６Ａを該各棒
状体２６Ａの中間部で連結する連結部２６Ｂとから構成
される。そして、各棒状体２６Ａと連結部２６Ｂとの間
には、該連結部２６Ｂの両側に空隙領域が形成されてい
る。
【００５８】２７，２７は可動側くし状電極を示し、該
各可動側くし状電極２７は前記振動子２６の各棒状体２
６ＡからＸ軸方向の外側に向けて形成された複数の電極
板２７Ａとからなる。
各可動側くし状電極２７は前記振動子２６の各棒状体２
６ＡからＸ軸方向の外側に向けて形成された複数の電極
板２７Ａとからなる。
【００５９】２８，２８，…は可動側アンテナ状電極群
を構成する多数個のアンテナ状電極を示し、該各アンテ
ナ状電極２８は前記振動子２６の連結部２６Ｂの長手方
向に所定間隔毎に形成され、該各アンテナ状電極２８は
連結部２６Ｂの両側でＹ軸方向に向けて延びる支柱２８
Ａと、該支柱２８Ａの左，右に列設された複数枚の電極
板２８Ｂとからなり、アンテナ状電極２８の各電極板２
８Ｂは支柱２８Ａに対して左，右（Ｘ軸方向）両側に形
成されている。なお、連結部２６Ｂの長手方向の端部に
設けられたアンテナ状電極２８は、電極板２８Ｂは支柱
２８Ａの片側にのみ形成されている。
を構成する多数個のアンテナ状電極を示し、該各アンテ
ナ状電極２８は前記振動子２６の連結部２６Ｂの長手方
向に所定間隔毎に形成され、該各アンテナ状電極２８は
連結部２６Ｂの両側でＹ軸方向に向けて延びる支柱２８
Ａと、該支柱２８Ａの左，右に列設された複数枚の電極
板２８Ｂとからなり、アンテナ状電極２８の各電極板２
８Ｂは支柱２８Ａに対して左，右（Ｘ軸方向）両側に形
成されている。なお、連結部２６Ｂの長手方向の端部に
設けられたアンテナ状電極２８は、電極板２８Ｂは支柱
２８Ａの片側にのみ形成されている。
【００６０】２９，２９は振動子２６を前，後両側で挟
むように基板２２上に設けられた一対の振動用の固定
部、３０，３０は振動子２６を左，右両側で挟むように
基板２２上に設けられた一対の検出用の固定部をそれぞ
れ示し、該各検出用の固定部３０には各支持梁２５の内
側に位置してＸ軸方向の延びる基部３０Ａが形成されて
いる。
むように基板２２上に設けられた一対の振動用の固定
部、３０，３０は振動子２６を左，右両側で挟むように
基板２２上に設けられた一対の検出用の固定部をそれぞ
れ示し、該各検出用の固定部３０には各支持梁２５の内
側に位置してＸ軸方向の延びる基部３０Ａが形成されて
いる。
【００６１】３１，３１は固定側くし状電極を示し、該
各固定側くし状電極３１は振動子２６の前，後に位置し
た前記振動用の固定部２９，２９に設けられ、前記可動
側くし状電極２７の各電極板２７Ａと隙間をもって交互
に対面するように突出形成された複数枚の電極板３１Ａ
とからなっている。
各固定側くし状電極３１は振動子２６の前，後に位置し
た前記振動用の固定部２９，２９に設けられ、前記可動
側くし状電極２７の各電極板２７Ａと隙間をもって交互
に対面するように突出形成された複数枚の電極板３１Ａ
とからなっている。
【００６２】３２，３２，…は固定側アンテナ状電極群
を構成する多数個のアンテナ状電極を示し、該各アンテ
ナ状電極３２は前記基部３０Ａの長手方向の所定間隔毎
に形成され、該各アンテナ状電極３２はＹ軸方向に延び
る支柱３２Ａと、該支柱３２Ａの左，右に列設された複
数枚の電極板３２Ｂとからなり、該各アンテナ状電極３
２の各電極板３２Ｂは前記各アンテナ状電極２８の各電
極板２８Ｂと交互に対面するように形成されている。な
お、各アンテナ状電極３２の先端に位置した電極板３２
Ｃはアンカーとして幅寸法を広くして形成されている。
を構成する多数個のアンテナ状電極を示し、該各アンテ
ナ状電極３２は前記基部３０Ａの長手方向の所定間隔毎
に形成され、該各アンテナ状電極３２はＹ軸方向に延び
る支柱３２Ａと、該支柱３２Ａの左，右に列設された複
数枚の電極板３２Ｂとからなり、該各アンテナ状電極３
２の各電極板３２Ｂは前記各アンテナ状電極２８の各電
極板２８Ｂと交互に対面するように形成されている。な
お、各アンテナ状電極３２の先端に位置した電極板３２
Ｃはアンカーとして幅寸法を広くして形成されている。
【００６３】３３，３３は振動発生手段となる振動発生
部を示し、該各振動発生部３３は可動側くし状電極２７
と固定側くし状電極３１とから構成され、図３に示すよ
うに、該可動側くし状電極２７の各電極板２７Ａと固定
側くし状電極３１の各電極板３１Ａとの間にはそれぞれ
等しい隙間が形成されている。ここで、可動側くし状電
極２７と固定側くし状電極３１との間に逆位相となる周
波数ｆの振動駆動信号を印加すると、Ｘ軸方向に向けて
形成した各電極板２７Ａ，３１Ａ間には静電引力が発生
し、振動子２６を矢示Ａ方向に振動させる。
部を示し、該各振動発生部３３は可動側くし状電極２７
と固定側くし状電極３１とから構成され、図３に示すよ
うに、該可動側くし状電極２７の各電極板２７Ａと固定
側くし状電極３１の各電極板３１Ａとの間にはそれぞれ
等しい隙間が形成されている。ここで、可動側くし状電
極２７と固定側くし状電極３１との間に逆位相となる周
波数ｆの振動駆動信号を印加すると、Ｘ軸方向に向けて
形成した各電極板２７Ａ，３１Ａ間には静電引力が発生
し、振動子２６を矢示Ａ方向に振動させる。
【００６４】なお、本実施例では振動子２６の固有振動
数と振動駆動信号の周波数とを一致するように可動部２
３を形成することにより、振動子２６に共振を起こさせ
て、振動子２６のＸ軸方向の振幅を大きくするようにし
ている。
数と振動駆動信号の周波数とを一致するように可動部２
３を形成することにより、振動子２６に共振を起こさせ
て、振動子２６のＸ軸方向の振幅を大きくするようにし
ている。
【００６５】３４，３４は変位検出手段となる変位検出
部を示し、該各変位検出部３４は振動子２６の各棒状体
２６Ａと連結部２６Ｂとの間の空隙領域に形成され、該
各変位検出部３４は、可動側アンテナ状電極群を構成す
る複数個のアンテナ状電極２８と固定側アンテナ状電極
群を構成する複数個のアンテナ状電極３２とからなる。
そして、該各アンテナ状電極２８の各電極板２８Ｂと、
アンテナ状電極３２の各電極板３２Ｂとの間には、それ
ぞれ離間した空間が形成され、該アンテナ状電極２８，
３２は検出用の平行平板コンデンサとして構成されてい
る。
部を示し、該各変位検出部３４は振動子２６の各棒状体
２６Ａと連結部２６Ｂとの間の空隙領域に形成され、該
各変位検出部３４は、可動側アンテナ状電極群を構成す
る複数個のアンテナ状電極２８と固定側アンテナ状電極
群を構成する複数個のアンテナ状電極３２とからなる。
そして、該各アンテナ状電極２８の各電極板２８Ｂと、
アンテナ状電極３２の各電極板３２Ｂとの間には、それ
ぞれ離間した空間が形成され、該アンテナ状電極２８，
３２は検出用の平行平板コンデンサとして構成されてい
る。
【００６６】また、図３に示すように、可動側のアンテ
ナ状電極２８を構成する電極板２８Ｂと固定側のアンテ
ナ状電極３２を構成する電極板３２Ｂと交互に対面させ
るとき、隣り合う電極板２８Ｂ，３２Ｂの離間寸法は、
隙間の小さい離間寸法ｄ1 と、隙間の大きい離間寸法ｄ
2 とが交互に位置するように設けられている。この場
合、連結部２６Ｂを挟んで左，右両側で、離間寸法ｄ1
，ｄ2 の離間関係は線対称になっている。このため、
離間寸法ｄ1 による平行平板コンデンサの静電容量Ｃ1
と離間寸法ｄ2 による平行平板コンデンサの静電容量Ｃ
2 との関係は、Ｃ1≫Ｃ2 となり、離間寸法ｄ1 側のみ
が平行平板コンデンサとして構成されている。この結
果、各変位検出部３４では振動子２６のＹ軸方向の変位
を離間寸法ｄ1の変化による静電容量の変化として検出
する。
ナ状電極２８を構成する電極板２８Ｂと固定側のアンテ
ナ状電極３２を構成する電極板３２Ｂと交互に対面させ
るとき、隣り合う電極板２８Ｂ，３２Ｂの離間寸法は、
隙間の小さい離間寸法ｄ1 と、隙間の大きい離間寸法ｄ
2 とが交互に位置するように設けられている。この場
合、連結部２６Ｂを挟んで左，右両側で、離間寸法ｄ1
，ｄ2 の離間関係は線対称になっている。このため、
離間寸法ｄ1 による平行平板コンデンサの静電容量Ｃ1
と離間寸法ｄ2 による平行平板コンデンサの静電容量Ｃ
2 との関係は、Ｃ1≫Ｃ2 となり、離間寸法ｄ1 側のみ
が平行平板コンデンサとして構成されている。この結
果、各変位検出部３４では振動子２６のＹ軸方向の変位
を離間寸法ｄ1の変化による静電容量の変化として検出
する。
【００６７】さらに、前記各変位検出部３４では、振動
子２６の連結部２６Ｂの上側に位置した変位検出部３４
からの出力と、連結部２６Ｂの下側に位置した変位検出
部３４からの出力とを差算するように接続しているか
ら、各電極板２８Ｂ，３２Ｂ間の離間寸法の変化を静電
容量の変化として検出してその検出信号を差算すること
により、大きい信号として検出するようになっている。
子２６の連結部２６Ｂの上側に位置した変位検出部３４
からの出力と、連結部２６Ｂの下側に位置した変位検出
部３４からの出力とを差算するように接続しているか
ら、各電極板２８Ｂ，３２Ｂ間の離間寸法の変化を静電
容量の変化として検出してその検出信号を差算すること
により、大きい信号として検出するようになっている。
【００６８】即ち、図３において振動子２６がＹ軸方向
一側（図３中で下側）に移動したとき、上側の変位検出
部３４では、離間寸法ｄ1 の減少分Δｄ1 によって静電
容量＋ΔＣの信号が出力され、下側の変位検出部３４で
は、離間寸法ｄ1 の増加分Δｄ1 によって静電容量−Δ
Ｃの信号が出力される。そして、各変位検出部３４から
出力される検出信号は差算によって検出されるように接
続されているから、検出信号は＋ΔＣ−（−ΔＣ）＝２
ΔＣとなって検出され、振動子２６の変位を大きい信号
として検出することができる。一方、振動子２６がＹ軸
方向他側（図３中で上側）に移動したときでも、その検
出動作は同様となる。
一側（図３中で下側）に移動したとき、上側の変位検出
部３４では、離間寸法ｄ1 の減少分Δｄ1 によって静電
容量＋ΔＣの信号が出力され、下側の変位検出部３４で
は、離間寸法ｄ1 の増加分Δｄ1 によって静電容量−Δ
Ｃの信号が出力される。そして、各変位検出部３４から
出力される検出信号は差算によって検出されるように接
続されているから、検出信号は＋ΔＣ−（−ΔＣ）＝２
ΔＣとなって検出され、振動子２６の変位を大きい信号
として検出することができる。一方、振動子２６がＹ軸
方向他側（図３中で上側）に移動したときでも、その検
出動作は同様となる。
【００６９】本実施例による角速度センサ２１は上述の
如き構成を有するもので、次に角速度の検出動作につい
て説明する。
如き構成を有するもので、次に角速度の検出動作につい
て説明する。
【００７０】まず、振動発生部３３，３３に振動駆動信
号を印加すると、可動側くし状電極２７と固定側くし状
電極３１の各電極板２７Ａと３１Ａとの間に静電引力が
発生し、この静電引力によって振動子２６をＸ軸方向
（矢示Ａ方向）に振動させる。
号を印加すると、可動側くし状電極２７と固定側くし状
電極３１の各電極板２７Ａと３１Ａとの間に静電引力が
発生し、この静電引力によって振動子２６をＸ軸方向
（矢示Ａ方向）に振動させる。
【００７１】この状態で、例えばＺ軸周りに角速度ΩZ
が加わると、Ｙ軸方向に変位可能な振動子２６に対して
角速度ΩZ の大きさと振動子２６の振幅に比例したコリ
オリ力がＹ軸方向に発生する。この結果、振動子２６は
このコリオリ力によってＹ軸方向の振動を行い、この変
位に応じて可動側アンテナ状電極群を構成する複数個の
アンテナ状電極２８の電極板２８Ｂと固定側アンテナ状
電極群を構成する複数個のアンテナ状電極３２の電極板
３２Ｂとの離間寸法が変化する。これにより、変位検出
部３４では電極板２８Ｂと３２Ｂの隙間変化を静電容量
の変化として検出することにより、Ｚ軸周りの角速度Ω
Z を検出することができる。
が加わると、Ｙ軸方向に変位可能な振動子２６に対して
角速度ΩZ の大きさと振動子２６の振幅に比例したコリ
オリ力がＹ軸方向に発生する。この結果、振動子２６は
このコリオリ力によってＹ軸方向の振動を行い、この変
位に応じて可動側アンテナ状電極群を構成する複数個の
アンテナ状電極２８の電極板２８Ｂと固定側アンテナ状
電極群を構成する複数個のアンテナ状電極３２の電極板
３２Ｂとの離間寸法が変化する。これにより、変位検出
部３４では電極板２８Ｂと３２Ｂの隙間変化を静電容量
の変化として検出することにより、Ｚ軸周りの角速度Ω
Z を検出することができる。
【００７２】また、振動子２６を連結部２６Ｂを有して
形成し、該連結部２６Ｂの左，右両側に可動側アンテナ
状電極群となる複数個のアンテナ状電極２８を形成した
から、振動子２６の面積を小さくすると共に、アンテナ
状電極２８の各電極板２８Ｂ間が振動時の空気の逃げ道
となる。これにより、従来技術のように面積を有する振
動板に発生していたエアダンピングを小さく抑えること
ができ、図１中に示すエアダンピングによる振動子２６
の矢示Ａ方向の振動規制を低減して、該振動子２６を大
きく振動させることができる。
形成し、該連結部２６Ｂの左，右両側に可動側アンテナ
状電極群となる複数個のアンテナ状電極２８を形成した
から、振動子２６の面積を小さくすると共に、アンテナ
状電極２８の各電極板２８Ｂ間が振動時の空気の逃げ道
となる。これにより、従来技術のように面積を有する振
動板に発生していたエアダンピングを小さく抑えること
ができ、図１中に示すエアダンピングによる振動子２６
の矢示Ａ方向の振動規制を低減して、該振動子２６を大
きく振動させることができる。
【００７３】また、変位検出部３４を複数個のアンテナ
状電極２８からなる可動側アンテナ状電極群と、複数個
のアンテナ状電極３２からなる固定側アンテナ状電極群
とから構成したから、当該変位検出部３４を構成する各
アンテナ状電極２８の電極板２８Ｂと各アンテナ状電極
３２の電極板３２Ｂの個数を多くして、各電極板２８Ｂ
と３２Ｂによって形成される有効面積を大きくすること
ができる。このため、角速度ΩZ が生じたとき、該変位
検出部３４によって大きな静電容量の変化が検出でき、
もって検出感度を高めることができる。
状電極２８からなる可動側アンテナ状電極群と、複数個
のアンテナ状電極３２からなる固定側アンテナ状電極群
とから構成したから、当該変位検出部３４を構成する各
アンテナ状電極２８の電極板２８Ｂと各アンテナ状電極
３２の電極板３２Ｂの個数を多くして、各電極板２８Ｂ
と３２Ｂによって形成される有効面積を大きくすること
ができる。このため、角速度ΩZ が生じたとき、該変位
検出部３４によって大きな静電容量の変化が検出でき、
もって検出感度を高めることができる。
【００７４】一方、可動側のアンテナ状電極２８を構成
する電極板２８Ｂと、固定側のアンテナ状電極３２を構
成する電極板３２Ｂとの離間寸法は、連結部２６Ｂを挟
んで左，右両側で、離間寸法ｄ1 ，ｄ2 の離間関係は線
対称になり、離間寸法の関係はｄ1 ≪ｄ2 となっている
から、各変位検出部３４では振動子２６のＹ軸方向の変
位を離間寸法ｄ1 の変化による静電容量の変化として検
出できる。
する電極板２８Ｂと、固定側のアンテナ状電極３２を構
成する電極板３２Ｂとの離間寸法は、連結部２６Ｂを挟
んで左，右両側で、離間寸法ｄ1 ，ｄ2 の離間関係は線
対称になり、離間寸法の関係はｄ1 ≪ｄ2 となっている
から、各変位検出部３４では振動子２６のＹ軸方向の変
位を離間寸法ｄ1 の変化による静電容量の変化として検
出できる。
【００７５】また、振動子２６の連結部２６Ｂの左，右
両側に位置した変位検出部３４，３４の間で差動の静電
容量として検出するようにしているから、各変位検出部
３４による差動容量に基づく出力信号を大きい信号とし
て出力でき、もって高感度な検出を可能にすることがで
きる。
両側に位置した変位検出部３４，３４の間で差動の静電
容量として検出するようにしているから、各変位検出部
３４による差動容量に基づく出力信号を大きい信号とし
て出力でき、もって高感度な検出を可能にすることがで
きる。
【００７６】さらに、本実施例では前記数３〜６の結果
から、振動子２６のＹ軸方向の変位を大きくするために
は、振動子２６の質量は無関係であるから、変位検出部
３４，３４を振動子２６の各棒状体２６Ａと連結部２６
Ｂとの間の空隙領域に形成することができ、従来技術の
ように変位検出部１２を振動板６の外側に形成するもの
に比べ、基板２２の大きさを小さくでき、角速度センサ
２１の小型化を図ることができる。
から、振動子２６のＹ軸方向の変位を大きくするために
は、振動子２６の質量は無関係であるから、変位検出部
３４，３４を振動子２６の各棒状体２６Ａと連結部２６
Ｂとの間の空隙領域に形成することができ、従来技術の
ように変位検出部１２を振動板６の外側に形成するもの
に比べ、基板２２の大きさを小さくでき、角速度センサ
２１の小型化を図ることができる。
【００７７】かくして、本実施例による角速度センサ２
１では、振動子２６を略Ｈ形にして面積を小さくすると
共に、振動子２６の連結部２６Ｂの左，右両側に複数個
のアンテナ状電極２８からなる可動側アンテナ状電極群
を形成したから、各電極板２８Ｂの隙間を空気の逃げ道
にでき、振動子２６の振動を規制するエアダンピングを
低減できる。これにより、各振動発生部３３によって振
動子２６を矢示Ａ方向に大きい振幅で振動させることが
できる。また、変位検出部３４を構成する可動側アンテ
ナ状電極群のアンテナ状電極２８と固定側アンテナ状電
極群のアンテナ状電極３２との間に形成された静電容量
を大きくし、もってＺ軸周りの角速度ΩZ に対応した検
出信号を大きい信号として検出できる。この結果、角速
度センサ２１全体として角速度ΩZ の検出感度を大幅に
高めることができる。しかも、変位検出部３４を振動子
２６の棒状体２６Ａ間と連結部２６Ｂの内側に形成する
ことができ、当該角速度センサ２１の小型化を図ること
ができる。
１では、振動子２６を略Ｈ形にして面積を小さくすると
共に、振動子２６の連結部２６Ｂの左，右両側に複数個
のアンテナ状電極２８からなる可動側アンテナ状電極群
を形成したから、各電極板２８Ｂの隙間を空気の逃げ道
にでき、振動子２６の振動を規制するエアダンピングを
低減できる。これにより、各振動発生部３３によって振
動子２６を矢示Ａ方向に大きい振幅で振動させることが
できる。また、変位検出部３４を構成する可動側アンテ
ナ状電極群のアンテナ状電極２８と固定側アンテナ状電
極群のアンテナ状電極３２との間に形成された静電容量
を大きくし、もってＺ軸周りの角速度ΩZ に対応した検
出信号を大きい信号として検出できる。この結果、角速
度センサ２１全体として角速度ΩZ の検出感度を大幅に
高めることができる。しかも、変位検出部３４を振動子
２６の棒状体２６Ａ間と連結部２６Ｂの内側に形成する
ことができ、当該角速度センサ２１の小型化を図ること
ができる。
【００７８】次に、図４および図５に本発明による第２
の実施例を示すに、本実施例の特徴は、振動子と各可動
側アンテナ状電極とに対面した基板上に基板側電極を形
成し、該基板側電極と振動子および可動側アンテナ状電
極との離間寸法による静電容量の変化から垂直軸方向の
変位量を検出する第２の変位検出手段を構成したことに
ある。
の実施例を示すに、本実施例の特徴は、振動子と各可動
側アンテナ状電極とに対面した基板上に基板側電極を形
成し、該基板側電極と振動子および可動側アンテナ状電
極との離間寸法による静電容量の変化から垂直軸方向の
変位量を検出する第２の変位検出手段を構成したことに
ある。
【００７９】なお、本実施例では、前述した第１の実施
例と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省
略する。また、前述した第１の実施例中の変位検出部３
４を第１の変位検出手段となる第１の変位検出部３４と
し、前記振動子２６をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の３軸方向に変
位可能とするものである。
例と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省
略する。また、前述した第１の実施例中の変位検出部３
４を第１の変位検出手段となる第１の変位検出部３４と
し、前記振動子２６をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の３軸方向に変
位可能とするものである。
【００８０】図中、４１は本実施例による角速度センサ
を示し、該角速度センサ４１は前述した第１の実施例に
よる角速度センサ２１とほぼ同様に構成されているもの
の、基板２２の表面には振動子２６と可動側アンテナ状
電極群をなす各アンテナ状電極２８とに対面した位置に
後述する基板側電極４３が形成されている。
を示し、該角速度センサ４１は前述した第１の実施例に
よる角速度センサ２１とほぼ同様に構成されているもの
の、基板２２の表面には振動子２６と可動側アンテナ状
電極群をなす各アンテナ状電極２８とに対面した位置に
後述する基板側電極４３が形成されている。
【００８１】４２は可動側電極を示し、該可動側電極４
２は第１の実施例における振動子２６と可動側アンテナ
状電極群をなす複数個のアンテナ状電極２８とから構成
される。
２は第１の実施例における振動子２６と可動側アンテナ
状電極群をなす複数個のアンテナ状電極２８とから構成
される。
【００８２】４３は可動側電極４２と対面する基板側電
極を示し、該基板側電極４３は基板２２上の所定位置に
Ｐ，Ｂ，Ｓｂ等の不純物をイオン注入することにより形
成される。
極を示し、該基板側電極４３は基板２２上の所定位置に
Ｐ，Ｂ，Ｓｂ等の不純物をイオン注入することにより形
成される。
【００８３】４４は第２の変位検出手段となる第２の変
位検出部を示し、該第２の変位検出部４４は可動側電極
４２と基板側電極４３とからなり、該可動側電極４２と
基板側電極４３との間には離間寸法ｄ3 が形成され、該
可動側電極４２をなす振動子２６，各アンテナ状電極２
８と、基板側電極４３との間は平行平板コンデンサとし
て構成されている。即ち、振動子２６と複数個のアンテ
ナ状電極２８によって基板側電極４３との有効面積を確
保している。
位検出部を示し、該第２の変位検出部４４は可動側電極
４２と基板側電極４３とからなり、該可動側電極４２と
基板側電極４３との間には離間寸法ｄ3 が形成され、該
可動側電極４２をなす振動子２６，各アンテナ状電極２
８と、基板側電極４３との間は平行平板コンデンサとし
て構成されている。即ち、振動子２６と複数個のアンテ
ナ状電極２８によって基板側電極４３との有効面積を確
保している。
【００８４】このように構成される本実施例による角速
度センサ４１においても、各振動発生部３３によって振
動子２６を矢示Ａ方向に振動させ、Ｚ軸周りの角速度が
加わったときの、第１の変位検出部３４，３４における
検出動作は前述した第１の実施例と同様に高精度な検出
を行うことができる上、本実施例では、振動子２６をＸ
軸方向に振動させた状態で、Ｙ軸周りに加わる角速度に
よる振動子２６のＺ軸方向の変位を第２の変位検出部４
４によって検出することができ、１個の角速度センサ４
１でＹ軸，Ｚ軸の２軸周りの角速度を検出することがで
きる。
度センサ４１においても、各振動発生部３３によって振
動子２６を矢示Ａ方向に振動させ、Ｚ軸周りの角速度が
加わったときの、第１の変位検出部３４，３４における
検出動作は前述した第１の実施例と同様に高精度な検出
を行うことができる上、本実施例では、振動子２６をＸ
軸方向に振動させた状態で、Ｙ軸周りに加わる角速度に
よる振動子２６のＺ軸方向の変位を第２の変位検出部４
４によって検出することができ、１個の角速度センサ４
１でＹ軸，Ｚ軸の２軸周りの角速度を検出することがで
きる。
【００８５】また、振動子２６と各アンテナ状電極２８
は各電極板２８Ｂによって隙間を有するように形成して
いるから、有効面積を確保した上で、振動子２６の動き
を規制するエアダンピングを低減し、振動子２６と各ア
ンテナ状電極２８のＺ軸方向の変位を円滑にでき、また
第２の変位検出部４４においても可動側電極を構成する
振動子２６および各アンテナ状電極２８と基板側電極４
３との間の有効面積を大きくでき、もってＹ軸周りの角
速度の検出感度を高めることができる。
は各電極板２８Ｂによって隙間を有するように形成して
いるから、有効面積を確保した上で、振動子２６の動き
を規制するエアダンピングを低減し、振動子２６と各ア
ンテナ状電極２８のＺ軸方向の変位を円滑にでき、また
第２の変位検出部４４においても可動側電極を構成する
振動子２６および各アンテナ状電極２８と基板側電極４
３との間の有効面積を大きくでき、もってＹ軸周りの角
速度の検出感度を高めることができる。
【００８６】しかも、振動子２６のＹ軸方向、Ｚ軸方向
の変位を大きくするためには振動子２６の質量は無関係
であり、また第１の変位検出部３４を振動子２６の棒状
体２６Ａ間と連結部２６Ｂの内側に形成し、第２の変位
検出部４４を可動側電極４２（振動子２６＋複数個のア
ンテナ状電極２８）と基板側電極４３とから形成したか
ら、変位検出部３４，４４を振動子２６の領域内に収容
でき、角速度センサ４１の小型化を図ることができる。
の変位を大きくするためには振動子２６の質量は無関係
であり、また第１の変位検出部３４を振動子２６の棒状
体２６Ａ間と連結部２６Ｂの内側に形成し、第２の変位
検出部４４を可動側電極４２（振動子２６＋複数個のア
ンテナ状電極２８）と基板側電極４３とから形成したか
ら、変位検出部３４，４４を振動子２６の領域内に収容
でき、角速度センサ４１の小型化を図ることができる。
【００８７】さらに、図６は本発明による第３の実施例
を示すに、本実施例の特徴は、第１の実施例で述べた各
アンテナ状電極２８の各電極板２８Ｂ、各アンテナ状電
極３２の各電極板３２Ｂ、さらに各可動側くし状電極２
７の各電極板２７Ａ、固定側くし状電極３１の各電極板
３１Ａのそれぞれの先端部を尖った形状にしたことにあ
る。
を示すに、本実施例の特徴は、第１の実施例で述べた各
アンテナ状電極２８の各電極板２８Ｂ、各アンテナ状電
極３２の各電極板３２Ｂ、さらに各可動側くし状電極２
７の各電極板２７Ａ、固定側くし状電極３１の各電極板
３１Ａのそれぞれの先端部を尖った形状にしたことにあ
る。
【００８８】なお、本実施例では、第１の実施例と同一
の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略すると
共に、本実施例の特徴部分には、ダッシュ（′）を付
す。
の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略すると
共に、本実施例の特徴部分には、ダッシュ（′）を付
す。
【００８９】然るに、本実施例では各アンテナ状電極２
８の各電極板２８Ｂ′，各アンテナ状電極３２の各電極
板３２Ｂ′，可動側くし状電極２７の各電極板２７
Ａ′，固定側くし状電極の各電極板３１Ａ′の先端側を
それぞれ尖った尖鋭部２８Ｂ1 ′，３２Ｂ1 ′，２７Ａ
1 ′，３１Ａ1 ′としたから、振動子２６が振動したと
きの空気の逃げ道を前述した第１，第２の実施例よりも
大きく確保することができ、振動子２６の振動時におけ
るエアダンピングの影響をより低減することができ、検
出感度を高めることができる。
８の各電極板２８Ｂ′，各アンテナ状電極３２の各電極
板３２Ｂ′，可動側くし状電極２７の各電極板２７
Ａ′，固定側くし状電極の各電極板３１Ａ′の先端側を
それぞれ尖った尖鋭部２８Ｂ1 ′，３２Ｂ1 ′，２７Ａ
1 ′，３１Ａ1 ′としたから、振動子２６が振動したと
きの空気の逃げ道を前述した第１，第２の実施例よりも
大きく確保することができ、振動子２６の振動時におけ
るエアダンピングの影響をより低減することができ、検
出感度を高めることができる。
【００９０】なお、前記各実施例では、振動発生手段と
なる振動発生部３３を静電引力を利用したものについて
述べたが、本発明はこれに限らず、例えば圧電材料等を
用いて振動を発生させるようにしてもよい。
なる振動発生部３３を静電引力を利用したものについて
述べたが、本発明はこれに限らず、例えば圧電材料等を
用いて振動を発生させるようにしてもよい。
【００９１】また、前記各実施例では、変位検出部３４
を振動子２６の各連結部２６Ｂの両側に形成したが、本
発明はこれに限らず、連結部２６Ｂの一方側にのみ形成
してもよく、さらに変位検出部３４は各棒状体２６Ａと
連結部２６Ｂとの間に形成された空隙領域からはみ出す
ように形成してもよい。
を振動子２６の各連結部２６Ｂの両側に形成したが、本
発明はこれに限らず、連結部２６Ｂの一方側にのみ形成
してもよく、さらに変位検出部３４は各棒状体２６Ａと
連結部２６Ｂとの間に形成された空隙領域からはみ出す
ように形成してもよい。
【００９２】
【発明の効果】以上詳述した如く、請求項１の本発明に
よれば、振動発生手段によって振動子を水平方向の２軸
のうち一方の軸方向に振動させた状態で垂直軸周りの角
速度が加わると、振動子に水平の２軸のうち他方の軸方
向に変位するコリオリ力が発生し、このコリオリ力によ
る振動子の変位量を変位検出手段によって静電容量の変
化として検出できる。また、振動子の各棒状体と連結部
との間に空隙領域を形成し、該空隙領域に変位検出手段
の少なくとも一部を配置することにより、当該角速度セ
ンサの小型化を図ることができる。
よれば、振動発生手段によって振動子を水平方向の２軸
のうち一方の軸方向に振動させた状態で垂直軸周りの角
速度が加わると、振動子に水平の２軸のうち他方の軸方
向に変位するコリオリ力が発生し、このコリオリ力によ
る振動子の変位量を変位検出手段によって静電容量の変
化として検出できる。また、振動子の各棒状体と連結部
との間に空隙領域を形成し、該空隙領域に変位検出手段
の少なくとも一部を配置することにより、当該角速度セ
ンサの小型化を図ることができる。
【００９３】請求項２の発明では、変位検出手段の可動
側アンテナ状電極および固定側アンテナ状電極が、振動
発生手段の可動側くし状電極が延びる軸方向と同一軸方
向に延びる電極板を有しており、振動子の振幅が変位検
出手段によって規制されないから、振幅を大きくとるこ
とができる。また、可動側アンテナ状電極と固定側アン
テナ状電極との対向する有効電極面積を大きくでき、変
位検出手段による検出感度を高めることができる。
側アンテナ状電極および固定側アンテナ状電極が、振動
発生手段の可動側くし状電極が延びる軸方向と同一軸方
向に延びる電極板を有しており、振動子の振幅が変位検
出手段によって規制されないから、振幅を大きくとるこ
とができる。また、可動側アンテナ状電極と固定側アン
テナ状電極との対向する有効電極面積を大きくでき、変
位検出手段による検出感度を高めることができる。
【００９４】請求項３の発明では、前記変位検出手段
は、可動側アンテナ状電極の各電極板に隣り合う固定側
アンテナ状電極の電極板の離間寸法が交互に異なるよう
に形成することにより、振動子が水平方向の２軸のうち
他方の軸方向に変化するときの変位量をそれぞれ隣り合
う電極板間の静電容量の変化として検出できる。
は、可動側アンテナ状電極の各電極板に隣り合う固定側
アンテナ状電極の電極板の離間寸法が交互に異なるよう
に形成することにより、振動子が水平方向の２軸のうち
他方の軸方向に変化するときの変位量をそれぞれ隣り合
う電極板間の静電容量の変化として検出できる。
【００９５】請求項４の発明では、前記変位検出手段
を、可動側アンテナ状電極および固定側アンテナ状電極
の各電極板の先端部を尖った形状としたから、各電極板
の先端部の間隙が大きくなり、振動子が振動したときの
空気の逃げ道を確保でき、エアダンピングを抑えて検出
感度を高めることができる。
を、可動側アンテナ状電極および固定側アンテナ状電極
の各電極板の先端部を尖った形状としたから、各電極板
の先端部の間隙が大きくなり、振動子が振動したときの
空気の逃げ道を確保でき、エアダンピングを抑えて検出
感度を高めることができる。
【００９６】請求項５の発明によれば、例えば振動発生
手段によって振動子を水平方向の２軸のうち一方の軸方
向に振動させた状態で、垂直軸周りの角速度が加わる
と、振動子に水平方向の２軸のうち他方の軸方向に変位
するコリオリ力が発生し、このコリオリ力による振動子
の水平の２軸のうち他方の軸方向の変位量を第１の変位
検出手段によって静電容量の変化として検出する。一
方、水平の２軸のうち他方の軸周りの角速度が加わる
と、振動子に垂直軸方向に変位するコリオリ力が発生
し、このコリオリ力による振動子の垂直軸方向の変位量
を第２の変位検出手段によって静電容量の変化として検
出できる。また、振動子の棒状体と連結部との間に空隙
領域を形成でき、この空隙領域に変位検出手段の少なく
とも一部を配置することにより、当該角速度センサの小
型化を図ることができる。
手段によって振動子を水平方向の２軸のうち一方の軸方
向に振動させた状態で、垂直軸周りの角速度が加わる
と、振動子に水平方向の２軸のうち他方の軸方向に変位
するコリオリ力が発生し、このコリオリ力による振動子
の水平の２軸のうち他方の軸方向の変位量を第１の変位
検出手段によって静電容量の変化として検出する。一
方、水平の２軸のうち他方の軸周りの角速度が加わる
と、振動子に垂直軸方向に変位するコリオリ力が発生
し、このコリオリ力による振動子の垂直軸方向の変位量
を第２の変位検出手段によって静電容量の変化として検
出できる。また、振動子の棒状体と連結部との間に空隙
領域を形成でき、この空隙領域に変位検出手段の少なく
とも一部を配置することにより、当該角速度センサの小
型化を図ることができる。
【００９７】請求項６の発明は、変位検出手段の可動側
アンテナ状電極および固定側アンテナ状電極が、振動発
生手段の可動側くし状電極が延びる軸方向と同一軸方向
に延びる電極板を有しており、振動子の振動が変位検出
手段によって規制されないから、振幅を大きくとること
ができる。また、可動側アンテナ状電極と固定側アンテ
ナ状電極との対向する有効電極面積が大きくなる。さら
に、振動子が振動発生手段によって前記振動子を水平の
２軸のうち一方の軸方向に振動させた状態で水平方向の
２軸のうち他方の軸周りに角速度が加えられ、この角速
度の変化に対応するコリオリ力によって前記振動子が垂
直方向に変位する変位量を検出する際、可動側アンテナ
状電極と固定側アンテナ状電極との隙間が空気の逃げ道
となり、エアダンピングを抑え、角速度の高精度検出を
行うことができる。
アンテナ状電極および固定側アンテナ状電極が、振動発
生手段の可動側くし状電極が延びる軸方向と同一軸方向
に延びる電極板を有しており、振動子の振動が変位検出
手段によって規制されないから、振幅を大きくとること
ができる。また、可動側アンテナ状電極と固定側アンテ
ナ状電極との対向する有効電極面積が大きくなる。さら
に、振動子が振動発生手段によって前記振動子を水平の
２軸のうち一方の軸方向に振動させた状態で水平方向の
２軸のうち他方の軸周りに角速度が加えられ、この角速
度の変化に対応するコリオリ力によって前記振動子が垂
直方向に変位する変位量を検出する際、可動側アンテナ
状電極と固定側アンテナ状電極との隙間が空気の逃げ道
となり、エアダンピングを抑え、角速度の高精度検出を
行うことができる。
【００９８】請求項７の発明は、前記第１の変位検出手
段は、可動側アンテナ状電極の各電極板に隣り合う固定
側アンテナ状電極の電極板の離間寸法が交互に異なるよ
うに形成することにより、振動子が水平方向の２軸のう
ち他方の軸方向に変化するときの変位量をそれぞれ隣り
合う電極板間で静電容量の変化を検出できる。
段は、可動側アンテナ状電極の各電極板に隣り合う固定
側アンテナ状電極の電極板の離間寸法が交互に異なるよ
うに形成することにより、振動子が水平方向の２軸のう
ち他方の軸方向に変化するときの変位量をそれぞれ隣り
合う電極板間で静電容量の変化を検出できる。
【００９９】請求項８の発明は、前記第１の変位検出手
段は、可動側アンテナ状電極および固定側アンテナ状電
極の各電極板の先端部を尖った形状としたことにより、
各電極板の先端部の間隙が大きくでき、振動子が振動し
たときの空気の逃げ道を確保でき、エアダンピングを抑
えることができる。
段は、可動側アンテナ状電極および固定側アンテナ状電
極の各電極板の先端部を尖った形状としたことにより、
各電極板の先端部の間隙が大きくでき、振動子が振動し
たときの空気の逃げ道を確保でき、エアダンピングを抑
えることができる。
【０１００】請求項９の発明は、前記第２の変位検出手
段は、前記振動子および可動側アンテナ状電極と、前記
基板に設けられた基板側電極との間で垂直方向の変位を
静電容量の変化として検出できるから、可動側アンテナ
状電極の分だけ有効面積が大きくなって、角速度の高精
度検出を行うことができる。
段は、前記振動子および可動側アンテナ状電極と、前記
基板に設けられた基板側電極との間で垂直方向の変位を
静電容量の変化として検出できるから、可動側アンテナ
状電極の分だけ有効面積が大きくなって、角速度の高精
度検出を行うことができる。
【図１】本発明の第１の実施例による角速度センサを示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図２】第１の実施例による角速度センサを上側からみ
た平面図である。
た平面図である。
【図３】第１の実施例による要部を拡大して示す平面図
である。
である。
【図４】本発明の第２の実施例による角速度センサを上
側からみた平面図である。
側からみた平面図である。
【図５】図４中の矢示Ｖ−Ｖ方向からみた縦断面図であ
る。
る。
【図６】本発明の第３の実施例による特徴部分を拡大し
て示す図３と同様の位置からみた平面図である。
て示す図３と同様の位置からみた平面図である。
【図７】従来技術による角速度センサを示す斜視図であ
る。
る。
【図８】従来技術による角速度センサを上側からみた平
面図である。
面図である。
２１，４１ 角速度センサ ２２ 基板 ２４ 支持部 ２５ 支持梁 ２６ 振動子 ２６Ａ 棒状部 ２６Ｂ 連結部 ２７ 可動側くし状電極 ２７Ａ，２８Ｂ，３１Ａ，３２Ｂ，２７Ａ′，２８
Ｂ′，３１Ａ′，３２Ｂ′電極板 ２７Ａ1 ′，２８Ｂ1 ′，３１Ａ1 ′，３２Ｂ1 ′ 尖
鋭部 ２８，３２ アンテナ状電極 ３１ 固定側くし状電極 ３３ 振動発生部（振動発生手段） ３４ 変位検出部（第１の変位検出手段） ４２ 可動側電極 ４３ 基板側電極 ４４ 第２の変位検出部（第２の変位検出手段）
Ｂ′，３１Ａ′，３２Ｂ′電極板 ２７Ａ1 ′，２８Ｂ1 ′，３１Ａ1 ′，３２Ｂ1 ′ 尖
鋭部 ２８，３２ アンテナ状電極 ３１ 固定側くし状電極 ３３ 振動発生部（振動発生手段） ３４ 変位検出部（第１の変位検出手段） ４２ 可動側電極 ４３ 基板側電極 ４４ 第２の変位検出部（第２の変位検出手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴野 富雄 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 大澤 哲夫 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内
Claims (9)
- 【請求項１】 基板と、 該基板に基端側が固着された支持梁と、 該支持梁の先端に位置して前記基板の表面から離間した
状態で水平の２軸方向に変位可能に設けられた振動子
と、 該振動子を水平方向の２軸のうち一方の軸方向に振動さ
せる振動発生手段と、 該振動発生手段によって前記振動子を水平方向の２軸の
うち一方の軸方向に振動させた状態で垂直軸周りに角速
度が加えられたとき、この角速度の変化に対応するコリ
オリ力によって前記振動子が水平方向の２軸のうち他方
の軸方向に変位する変位量を検出する変位検出手段とを
備えた角速度センサにおいて、 前記振動子は、水平方向の２軸のうち他方の軸方向に延
びる２本の棒状体と水平方向の２軸のうち一方の軸方向
に延びて該２本の棒状体を連結する連結部とを有し、 前記変位検出手段の少なくとも一部分は、前記振動子の
棒状体間に位置させる構成としたことを特徴とする角速
度センサ。 - 【請求項２】 前記振動発生手段は、２軸のうち一方の
軸方向に延びるように前記振動子の棒状体の少なくとも
一方に設けられた複数の電極板を有する可動側くし状電
極と、該可動側くし状電極と隙間を介して対向するよう
に基端側に設けられた固定側くし状電極とから構成し、 前記変位検出手段は、前記くし状電極が延びる軸方向に
対して直交する軸方向に延びるように前記振動子の連結
部の少なくとも一側面に設けられた複数の支柱および前
記くし状電極と同一方向に延びるように該支柱に設けら
れた複数の電極板を有する可動側アンテナ状電極と、該
可動側アンテナ状電極の支柱と同一軸方向に延びるよう
に基板側に設けられた複数の支柱および該可動側アンテ
ナ状電極の電極板と隙間を介して対向するように該支柱
に設けられた複数の電極板を有する固定側アンテナ状電
極とから構成してなる請求項１記載の角速度センサ。 - 【請求項３】 前記変位検出手段は、可動側アンテナ状
電極の各電極板に隣り合う固定側アンテナ状電極の電極
板の離間寸法が交互に異なるように形成してなる請求項
２記載の角速度センサ。 - 【請求項４】 前記変位検出手段は、可動側アンテナ状
電極および固定側アンテナ状電極の各電極板の先端部を
尖った形状としてなる請求項２または３記載の角速度セ
ンサ。 - 【請求項５】 基板と、 該基板に基端側が固着された支持梁と、 該支持梁の先端に位置して前記基板の表面から離間した
状態で水平の２軸方向と垂直方向の併せて３軸方向に変
位可能に設けられた振動子と、 該振動子を水平方向の２軸のうち一方の軸方向に振動さ
せる振動発生手段と、 該振動発生手段によって前記振動子を水平方向の２軸の
うち一方の軸方向に振動させた状態で垂直軸周りに角速
度が加えられたとき、この角速度の変化に対応するコリ
オリ力によって前記振動子が水平方向の２軸のうち他方
の軸方向に変位する変位量を検出する第１の変位検出手
段と、 前記振動発生手段によって前記振動子を水平方向の２軸
のうち一方の軸方向に振動させた状態で水平方向の２軸
のうち他方の軸周りに角速度が加えられたとき、この角
速度の変化に対応するコリオリ力によって前記振動子が
垂直方向に変位する変位量を検出する第２の変位検出手
段とを備えた角速度センサにおいて、 前記振動子は、水平方向の２軸のうち他方の軸方向に延
びる２本の棒状体と水平方向の２軸のうち一方の軸方向
に延びて該２本の棒状体を連結する連結部とを有し、 前記変位検出手段の少なくとも一部分は、前記振動子の
棒状体間に位置させる構成としたことを特徴とする角速
度センサ。 - 【請求項６】 前記振動発生手段は、２軸のうち一方の
軸方向に延びるように前記振動子の棒状体の少なくとも
一方に設けられた複数の電極板を有する可動側くし状電
極と、該可動側くし状電極と隙間を介して対向するよう
に基端側に設けられた固定側くし状電極とから構成し、 前記第１の変位検出手段は、前記くし状電極が延びる軸
方向に対して直交する軸方向に延びるように前記振動子
の連結部の少なくとも一側面に設けられた複数の支柱お
よび前記くし状電極と同一方向に延びるように該支柱に
設けられた複数の電極板とを有する可動側アンテナ状電
極と、該可動側アンテナ状電極の支柱と同一軸方向に延
びるように基板側に設けられた複数の支柱および該可動
側アンテナ状電極の電極板と隙間を介して対向するよう
に該支柱に設けられた複数の電極板を有する固定側アン
テナ状電極とから構成してなる請求項５記載の角速度セ
ンサ。 - 【請求項７】 前記第１の変位検出手段は、可動側アン
テナ状電極の各電極板に隣り合う固定側アンテナ状電極
の電極板の離間寸法が交互に異なるように形成してなる
請求項６記載の角速度センサ。 - 【請求項８】 前記第１の変位検出手段は、可動側アン
テナ状電極および固定側アンテナ状電極の各電極板の先
端部を尖った形状としてなる請求項６または７記載の角
速度センサ。 - 【請求項９】 前記第２の変位検出手段は、前記振動子
および可動側アンテナ状電極と、前記基板に設けられた
基板側電極とから構成してなる請求項５，６，７または
８記載の角速度センサ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8082021A JP3039364B2 (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 角速度センサ |
| EP97104070A EP0795737B1 (en) | 1996-03-11 | 1997-03-11 | Angular velocity sensor |
| US08/814,834 US6070463A (en) | 1996-03-11 | 1997-03-11 | Angular velocity sensor |
| DE69726631T DE69726631T2 (de) | 1996-03-11 | 1997-03-11 | Winkelgeschwindigkeitsaufnehmer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8082021A JP3039364B2 (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 角速度センサ |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09243374A true JPH09243374A (ja) | 1997-09-19 |
| JP3039364B2 JP3039364B2 (ja) | 2000-05-08 |
Family
ID=13762880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8082021A Expired - Lifetime JP3039364B2 (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 角速度センサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6070463A (ja) |
| EP (1) | EP0795737B1 (ja) |
| JP (1) | JP3039364B2 (ja) |
| DE (1) | DE69726631T2 (ja) |
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| JP2009014664A (ja) * | 2007-07-09 | 2009-01-22 | Murata Mfg Co Ltd | 櫛歯式可動装置 |
| JP2009502530A (ja) * | 2005-07-28 | 2009-01-29 | フリースケール セミコンダクター インコーポレイテッド | Ｍｅｍｓデバイスにおける応力緩和機構およびその製造方法 |
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| WO2014203903A1 (ja) * | 2013-06-19 | 2014-12-24 | ヤマハ株式会社 | 共振周波数調整モジュール |
| WO2015194479A1 (ja) * | 2014-06-18 | 2015-12-23 | 株式会社村田製作所 | 共振周波数調整モジュール及びｍｅｍｓセンサ |
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- 1996-03-11 JP JP8082021A patent/JP3039364B2/ja not_active Expired - Lifetime
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1997
- 1997-03-11 DE DE69726631T patent/DE69726631T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-03-11 US US08/814,834 patent/US6070463A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-03-11 EP EP97104070A patent/EP0795737B1/en not_active Expired - Lifetime
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