JPH10300476A - Angular velocity detecting device - Google Patents
Angular velocity detecting deviceInfo
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- JPH10300476A JPH10300476A JP9120275A JP12027597A JPH10300476A JP H10300476 A JPH10300476 A JP H10300476A JP 9120275 A JP9120275 A JP 9120275A JP 12027597 A JP12027597 A JP 12027597A JP H10300476 A JPH10300476 A JP H10300476A
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- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、車両等に
作用する角速度の検出や、カメラの手ぶれ検出等に用い
て好適な角速度検出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an angular velocity detecting device suitable for use in, for example, detecting angular velocity acting on a vehicle or the like, or detecting camera shake.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、車両等に作用する角速度の検出
や、カメラの手ぶれ検出等を行う角速度検出装置は、例
えば、特開昭６１−１３９７１９号公報等によって知ら
れている。そこで、特開昭６１−１３９７１９号公報に
記載された角速度検出装置を図１５に基づいて説明す
る。2. Description of the Related Art In general, an angular velocity detecting device for detecting an angular velocity acting on a vehicle or the like, detecting a camera shake, and the like is known from, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-139719. Therefore, an angular velocity detecting device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-139719 will be described with reference to FIG.
【０００３】図において、１は従来技術による角速度検
出装置であり、２はガラス材料等からなる基板である。
３は基板２上に設けられた検出部を示し、該検出部３
は、基板２上に固定して設けられた支持枠４と、基端側
が支持枠４に支持梁５，５を介して支持され、先端側が
自由端となった振動子６とから大略構成されている。ま
た、振動子６の先端側には、振動子６を矢示Ａ方向に振
動させるための駆動信号を付与する電極７が設けられ、
各支持梁５上には、振動子６がコリオリ力により矢示Ｂ
１，Ｂ２方向に捩れるのを検出する圧電体８，８が設け
られている。なお、支持枠４、各支持梁５、振動子６
は、シリコン材料からなる板体にエッチングを行うこと
により形成されている。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a conventional angular velocity detecting device, and reference numeral 2 denotes a substrate made of a glass material or the like.
Reference numeral 3 denotes a detection unit provided on the substrate 2.
Is roughly composed of a support frame 4 fixedly provided on the substrate 2 and a vibrator 6 whose base end is supported by the support frame 4 via support beams 5 and 5 and whose distal end is a free end. ing. An electrode 7 for providing a drive signal for causing the vibrator 6 to vibrate in the direction of arrow A is provided on the tip side of the vibrator 6,
On each support beam 5, a vibrator 6 is indicated by an arrow B by Coriolis force.
Piezoelectric bodies 8, 8 for detecting twisting in directions 1, 1 and B2 are provided. In addition, the support frame 4, each support beam 5, the vibrator 6
Is formed by etching a plate made of a silicon material.
【０００４】ここで、従来技術による角速度検出装置１
の動作を説明すると、発振回路（図示せず）から電極７
に駆動信号を付与すると、静電力により振動子６が矢示
Ａ方向に振動する。この状態で、角速度検出軸α周りの
角速度Ωが作用すると、振動子６がコリオリ力により矢
示Ｂ１，Ｂ２方向に捩れる。これにより、各支持梁５に
は、振動子６の捩れに対応した応力が生じるため、圧電
体８から振動子６の捩れに対応した電圧信号が出力され
る。この電圧信号に基づいて角速度Ωを検出することが
できる。Here, an angular velocity detecting device 1 according to the prior art
The operation of the device will now be described.
, The vibrator 6 vibrates in the direction of arrow A due to electrostatic force. In this state, when an angular velocity Ω around the angular velocity detection axis α acts, the vibrator 6 is twisted in directions indicated by arrows B1 and B2 due to Coriolis force. As a result, a stress corresponding to the torsion of the vibrator 6 is generated in each support beam 5, so that a voltage signal corresponding to the torsion of the vibrator 6 is output from the piezoelectric body 8. The angular velocity Ω can be detected based on this voltage signal.
【０００５】また、他の従来技術として、図１６，図１
７に示すような角速度検出装置が知られている。即ち、
１１は他の従来技術による角速度検出装置であり、１２
はガラス材料等からなる基板である。１３は基板１２上
に設けられた検出部であり、該検出部１３は、基板１２
上に固定して設けられた支持部１４，１４と、該各支持
部１４に複数の支持梁１５，１５，…によって基板１２
上に浮上した状態で支持された振動子１６，１６と、該
各振動子１６間に位置し、基板１２上に固定して設けら
れた第１の固定部１７と、各振動子１６の外側に位置し
て、基板１２上に固定して設けられた第２の固定部１
８，１８とから大略構成されている。FIGS. 16 and 1 show another prior art.
An angular velocity detecting device as shown in FIG. 7 is known. That is,
Reference numeral 11 denotes another conventional angular velocity detecting device,
Is a substrate made of a glass material or the like. Reference numeral 13 denotes a detection unit provided on the substrate 12, and the detection unit 13
A plurality of support beams 14, 15,.
Vibrators 16, 16 supported in a state of floating above, a first fixing portion 17 located between the respective vibrators 16 and fixedly provided on the substrate 12, and an outer side of each of the vibrators 16. And a second fixing portion 1 fixedly provided on the substrate 12.
8 and 18.
【０００６】そして、各振動子１６には、各固定部１
７，１８に向けて伸長するくし状電極１６Ａが設けら
れ、各固定部１７，１８には、各振動子１６のくし状電
極１６Ａを離間した状態で噛合するくし状電極１７Ａ，
１８Ａがそれぞれ設けられている。なお、各支持部１
４、各支持梁１５、各振動子１６、各固定部１７，１
８、くし状電極１６Ａ，１７Ａ，１８Ａは、シリコン材
料からなる板体にエッチングを行うことにより形成され
ている。[0006] Each of the vibrators 16 has a fixed portion 1.
Comb-shaped electrodes 16A are provided extending to the fixed portions 17 and 18, and the comb-shaped electrodes 17A and 17A are engaged with the fixed portions 17 and 18 in a state where the comb-shaped electrodes 16A of the respective vibrators 16 are separated from each other.
18A are provided respectively. Each support 1
4. Each support beam 15, each vibrator 16, each fixed part 17, 1
8. The comb-shaped electrodes 16A, 17A, 18A are formed by etching a plate made of a silicon material.
【０００７】また、図１７に示すように、基板１２上に
は、各振動子１６の下側に位置して検出電極１９，１９
が設けられ、該各検出電極１９は、各振動子１６と基板
１２との間の静電容量の変化を検出するものである。[0007] As shown in FIG. 17, on the substrate 12, detection electrodes 19, 19 are located below the respective vibrators 16.
Are provided, and each of the detection electrodes 19 detects a change in capacitance between each of the vibrators 16 and the substrate 12.
【０００８】ここで、他の従来技術による角速度検出装
置１１の動作を説明すると、発振回路（図示せず）か
ら、各振動子１６のくし状電極１６Ａと各固定部１７，
１８のくし状電極１７Ａ，１８Ａに駆動信号を付与する
と、各振動子１６は静電力により矢示Ｃ１，Ｃ２方向に
振動する。この状態で、角速度検出軸α周りの角速度Ω
が作用すると、コリオリ力により、各振動子１６が矢示
Ｄ１，Ｄ２方向に捩れ振動する。これにより、各振動子
１６と基板１２との離間距離が、角速度Ωの大きさに対
応して変化するため、この各振動子１６と基板１２との
間の静電容量が変化する。この静電容量の変化を各検出
電極１９によって検出することにより、角速度Ωを検出
することができる。Here, the operation of the angular velocity detecting device 11 according to another prior art will be described. An oscillation circuit (not shown) is used to detect the comb-shaped electrode 16A of each vibrator 16 and each fixed portion 17,
When a drive signal is applied to the 18 comb electrodes 17A and 18A, each vibrator 16 vibrates in the directions indicated by arrows C1 and C2 by electrostatic force. In this state, the angular velocity Ω around the angular velocity detection axis α
Is applied, each vibrator 16 is torsively vibrated in the directions indicated by arrows D1 and D2 due to the Coriolis force. Thus, the distance between each oscillator 16 and the substrate 12 changes in accordance with the magnitude of the angular velocity Ω, so that the capacitance between each oscillator 16 and the substrate 12 changes. The angular velocity Ω can be detected by detecting the change in the capacitance by each detection electrode 19.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術による角速度検出装置１では、各支持梁５上に設
けられた圧電体８により、振動子６の捩れを検出する構
成である。The angular velocity detecting device 1 according to the prior art described above has a configuration in which the torsion of the vibrator 6 is detected by the piezoelectric body 8 provided on each support beam 5.
【００１０】しかし、角速度Ωが作用したときに、振動
子６に発生するコリオリ力が非常に小さいため、振動子
６の捩れは微小である。この結果、圧電体８によって振
動子６の捩れを高精度に検出するのは容易でなく、角速
度の検出感度が低いという問題がある。However, since the Coriolis force generated in the vibrator 6 when the angular velocity Ω acts is very small, the torsion of the vibrator 6 is very small. As a result, it is not easy to detect the torsion of the vibrator 6 with high accuracy by the piezoelectric body 8, and there is a problem that the detection sensitivity of the angular velocity is low.
【００１１】一方、上述した他の従来技術による角速度
検出装置１１では、各振動子１６と基板１２との間の静
電容量の変化によって角速度Ωを検出する構成であるた
め、角速度検出装置１と比較すると、角速度Ωの検出感
度は高い。On the other hand, the angular velocity detecting device 11 according to the above-mentioned other conventional technology is configured to detect the angular velocity Ω by a change in the capacitance between each of the vibrators 16 and the substrate 12. By comparison, the detection sensitivity of the angular velocity Ω is high.
【００１２】しかし、角速度検出装置１１は、各振動子
１６を各支持梁１５によって支持し、各振動子１６自体
を振動させる構成であるため、各支持梁１５を細長い形
状に形成し、この細長い支持梁１５によって比較的質量
の大きい振動子１６を基板１２上に浮上した状態で支持
しなければならない。この結果、製造時に支持梁１５が
破損し易く、製造が非常に難しいという問題がある。However, since the angular velocity detecting device 11 has a configuration in which each vibrator 16 is supported by each supporting beam 15 and each vibrator 16 itself vibrates, each supporting beam 15 is formed in an elongated shape, The vibrator 16 having a relatively large mass must be supported by the support beam 15 in a state of floating above the substrate 12. As a result, there is a problem that the support beam 15 is easily damaged at the time of manufacturing, and the manufacturing is very difficult.
【００１３】また、角速度検出装置１１の製造時に、各
支持梁１５の太さにばらつきが生じ易く、各振動子１６
の振動周波数が変動してしまう場合がある。そして、各
振動子１６の振動周波数が変動し、各振動子１６の振動
周波数と、発振回路から各振動子１６に付与する駆動信
号の周波数との間にずれが生じると、各振動子１６の振
動が小さくなり、角速度Ωの検出感度が低下するという
問題がある。In addition, when the angular velocity detecting device 11 is manufactured, the thickness of each support beam 15 is apt to vary, and each vibrator 16
May fluctuate. Then, when the vibration frequency of each vibrator 16 fluctuates and a deviation occurs between the vibration frequency of each vibrator 16 and the frequency of the drive signal applied to each vibrator 16 from the oscillation circuit, the frequency of each vibrator 16 There is a problem that the vibration is reduced and the detection sensitivity of the angular velocity Ω is reduced.
【００１４】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、角速度の検出感度を向上させることがで
きると共に、製造の容易化を図ることができる角速度検
出装置を提供することを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and has as its object to provide an angular velocity detecting device capable of improving the angular velocity detection sensitivity and facilitating manufacture. I have.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために請求項１に係る発明は、基板と、該基板上に固定
して設けられた支持体と、該支持体によって前記基板上
に浮上した状態で支持され、前記基板に対して平行方向
に延びる回動軸を中心として回動可能な回動体と、該回
動体を前記回動軸を中心として回動させる駆動手段と、
基端側が前記回動体の左，右両側にそれぞれ固着され、
先端側が前記回動体の回動軸に対して直交方向に伸長
し、前記回動体が回動することにより前記基板に接近，
離間すると共に、前記回動体の回動軸方向にコリオリ力
が作用したときに前記回動軸方向に変位するように撓み
変形可能な可動電極体と、該各可動電極体に対応して前
記基板上の左，右両側にそれぞれ設けられ、該各可動電
極体と所定の離間距離をもって対向する固定電極体とか
らなり、前記各可動電極体が前記コリオリ力により前記
回動軸方向に変位したときに、前記各可動電極体の変位
を前記各可動電極体と各固定電極体との間の静電容量の
変化によって検出する構成としたことにある。Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 includes a substrate, a support fixedly provided on the substrate, and a support provided on the substrate by the support. A rotating body that is supported in a floating state and is rotatable around a rotating shaft extending in a direction parallel to the substrate, and a driving unit that rotates the rotating body around the rotating shaft;
The base end is fixed to each of the left and right sides of the rotating body,
The tip side extends in a direction perpendicular to the rotation axis of the rotating body, and the rotating body rotates to approach the substrate,
A movable electrode body that is deformable so as to be displaced in the rotation axis direction when Coriolis force acts on the rotation body in the rotation axis direction of the rotation body, and the substrate corresponding to each movable electrode body. When each of the movable electrode bodies is displaced in the direction of the rotation axis by the Coriolis force, the fixed electrode body is provided on each of the upper left and right sides and faces each of the movable electrode bodies with a predetermined separation distance. Further, the present invention is configured to detect a displacement of each of the movable electrode bodies by a change in capacitance between each of the movable electrode bodies and each of the fixed electrode bodies.
【００１６】このように構成したことにより、回動体を
駆動手段によって回動軸を中心に回動させることによ
り、回動体の左，右両側に設けられた各可動電極体が揺
動し、該各可動電極体が、基板に対して接近、離間する
ように変位する。これにより、各可動電極体は、実質的
に、基板に対して直交方向（上下方向）に振動する。With this configuration, when the rotating body is rotated about the rotating shaft by the driving means, the movable electrode bodies provided on both the left and right sides of the rotating body swing. Each movable electrode body is displaced so as to approach and separate from the substrate. Thus, each movable electrode body substantially vibrates in a direction perpendicular to the substrate (up and down direction).
【００１７】そして、このように各可動電極体を基板に
対して直交方向に振動させた状態で、回動体の回動軸に
対して直交方向で、基板に対して平行方向の角速度検出
軸周りの角速度が作用すると、回動軸方向（角速度検出
軸に対して直交方向）のコリオリ力が発生する。このコ
リオリ力を受けて、各可動電極体が撓み変形し、各可動
電極体が回転軸方向に変位する。In the state where each movable electrode body is vibrated in the direction perpendicular to the substrate in this manner, the movable electrode body is rotated about the angular velocity detection axis in the direction perpendicular to the rotation axis of the rotating body and in the direction parallel to the substrate. When this angular velocity acts, a Coriolis force in the direction of the rotation axis (the direction perpendicular to the angular velocity detection axis) is generated. Under the Coriolis force, each movable electrode body is bent and deformed, and each movable electrode body is displaced in the rotation axis direction.
【００１８】これにより、各可動電極体と、該各可動電
極体と対向するように設けられた各固定電極体との間の
離間距離が、角速度の大きさに対応して変化するため、
各可動電極体と各固定電極体との間の静電容量が角速度
の大きさに対応して変化する。従って、この静電容量の
変化を検出することにより角速度を求めることができ
る。Thus, the separation distance between each movable electrode body and each fixed electrode body provided to face each movable electrode body changes in accordance with the magnitude of the angular velocity.
The capacitance between each movable electrode body and each fixed electrode body changes according to the magnitude of the angular velocity. Therefore, the angular velocity can be obtained by detecting the change in the capacitance.
【００１９】請求項２に係る発明は、支持体、回動体、
各可動電極体、各固定電極体を、単結晶シリコンにより
形成したことにある。According to a second aspect of the present invention, a support, a rotating body,
Each movable electrode body and each fixed electrode body are formed of single-crystal silicon.
【００２０】即ち、単結晶シリコンは弾性力を有するた
め、回動体、各可動電極体を単結晶シリコンにより形成
することにより、回動体を回動させるのに十分な弾性力
を得ることができると共に、各可動電極体を前記コリオ
リ力によって撓み変形させるのに十分な弾性力を得るこ
とができる。また、単結晶シリコンにエッチングを行う
ことにより、支持体、回動体、各可動電極体、各固定電
極体を容易に形成することができる。That is, since the single crystal silicon has elastic force, by forming the rotating body and each movable electrode body from single crystal silicon, it is possible to obtain sufficient elastic force for rotating the rotating body. In addition, it is possible to obtain a sufficient elastic force to bend and deform each movable electrode body by the Coriolis force. Further, by etching single-crystal silicon, a support, a rotating body, each movable electrode body, and each fixed electrode body can be easily formed.
【００２１】請求項３に係る発明は、駆動手段を、回動
体の回動軸を挟んで左，右両側に設けられた圧電体によ
り構成したことにある。According to a third aspect of the present invention, the driving means is constituted by piezoelectric bodies provided on both the left and right sides of the rotating shaft of the rotating body.
【００２２】これにより、圧電体に電圧を印加すること
によって、回動体に捩れ応力を付与することができ、回
動体を回動させることができる。Thus, by applying a voltage to the piezoelectric body, a torsional stress can be applied to the rotating body, and the rotating body can be rotated.
【００２３】また、請求項４に係る発明のように、駆動
手段を、基板の表面に設けられた基板電極と、該基板電
極と対向するように回動体の回動軸を挟んで左，右両側
に設けられた回動電極とから構成し、該回動電極と基板
電極との間に静電力を発生させることにより、回動体を
回動させる構成としてもよい。According to a fourth aspect of the present invention, the driving means comprises a substrate electrode provided on the surface of the substrate, and left and right sides of the rotary shaft of the rotary body interposed between the substrate electrode and the substrate electrode. The rotating body may be configured to include a rotating electrode provided on both sides and generate an electrostatic force between the rotating electrode and the substrate electrode to rotate the rotating body.
【００２４】請求項５に係る発明は、可動電極体を、回
動体の左，右両側にそれぞれ１本または複数本設ける構
成としたことにある。According to a fifth aspect of the present invention, one or more movable electrode bodies are provided on each of the left and right sides of the rotating body.
【００２５】このように、可動電極体を回動体の左，右
両側に１本ずつ設け、これに対応して基板の左，右両側
に固定電極体を１個ずつ設ける構成にすれば、各可動電
極体と各固定電極体との間の静電容量の変化を検出する
ことにより、角速度を検出することが可能となる。さら
に、可動電極体を回動体の左，右両側にそれぞれ複数本
ずつ設け、これに対応して基板の左，右両側に固定電極
体をそれぞれ複数個ずつ設ける構成にすれば、各可動電
極体と各固定電極体との間から検出される静電容量の変
化量の総和を増大させることができ、角速度の検出感度
を高めることができる。As described above, by providing one movable electrode body on each of the left and right sides of the rotating body and correspondingly providing one fixed electrode body on each of the left and right sides of the substrate, Angular velocity can be detected by detecting a change in capacitance between the movable electrode body and each fixed electrode body. Further, if a plurality of movable electrode bodies are provided on each of the left and right sides of the rotating body, and a plurality of fixed electrode bodies are provided on each of the left and right sides of the substrate correspondingly, each movable electrode body is provided. And the total amount of change in the capacitance detected from between the fixed electrode body and the fixed electrode body, and the detection sensitivity of the angular velocity can be increased.
【００２６】請求項６に係る発明は、回動体の左，右両
側に設けられた各可動電極体には該各可動電極体をそれ
ぞれ連結する連結梁を設ける構成としたことにある。According to a sixth aspect of the present invention, each of the movable electrode bodies provided on the left and right sides of the rotating body is provided with a connecting beam for connecting each of the movable electrode bodies.
【００２７】上記構成より、コリオリ力が生じたとき
に、複数の可動電極体を一体的に撓み変形させることが
でき、各可動電極体を一体的に変位させることができ
る。これにより、各可動電極体と各固定電極体との間の
静電容量の検出を高精度に行うことができる。According to the above configuration, when a Coriolis force is generated, a plurality of movable electrode bodies can be flexed and deformed integrally, and each movable electrode body can be integrally displaced. Thereby, the capacitance between each movable electrode body and each fixed electrode body can be detected with high accuracy.
【００２８】[0028]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に従って詳述する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
【００２９】ここで、図１ないし図５は本発明の第１の
実施例による角速度検出装置を示している。図におい
て、２１は本実施例による角速度検出装置であり、２２
はガラス材料からなる基板である。FIGS. 1 to 5 show an angular velocity detecting device according to a first embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 21 denotes an angular velocity detecting device according to the present embodiment;
Is a substrate made of a glass material.
【００３０】２３は基板２２上に設けられた検出部であ
り、該検出部２３は、基板２２に対して平行方向に延び
る角速度検出軸α周りの角速度Ωを検出するものであ
る。そして、検出部２３は、後述するように、各支持体
２４，回動体２５，各可動電極板２９、各固定電極支持
体３０、各固定電極板３１等から大略構成されている。
また、検出部２３を構成する各支持体２４，回動体２
５，各可動電極板２９、各固定電極支持体３０、各固定
電極板３１等は導電性を有し、かつ弾性力のある材料、
例えば単結晶シリコンによって形成されている。Reference numeral 23 denotes a detector provided on the substrate 22. The detector 23 detects an angular velocity Ω around an angular velocity detection axis α extending in a direction parallel to the substrate 22. The detection unit 23 is generally constituted by each support 24, a rotating body 25, each movable electrode plate 29, each fixed electrode support 30, each fixed electrode plate 31, and the like, as described later.
Further, each support member 24 and the rotating member 2 constituting the detection unit 23
5, each movable electrode plate 29, each fixed electrode support 30, each fixed electrode plate 31, etc. are conductive and have elasticity;
For example, it is formed of single crystal silicon.
【００３１】２４，２４は基板２２上に固定して設けら
れた支持体を示し、該各支持体２４は、図１に示すよう
に、基板２２上の前側と後側の２箇所に配置されてい
る。Reference numerals 24, 24 denote supports fixedly provided on the substrate 22, and each of the supports 24 is disposed at two positions on the front side and the rear side of the substrate 22, as shown in FIG. ing.
【００３２】２５は各支持体２４によって基板２２上に
浮上した状態で支持された回動体であり、該回動体２５
は、直方体状に形成された可動電極支持部２６と、該可
動電極支持部２６の両端側を各支持体２４に連結する捩
れ変形部２７，２７とから構成されている。Numeral 25 denotes a rotating body supported by each support 24 in a state of floating above the substrate 22.
Is composed of a movable electrode supporting portion 26 formed in a rectangular parallelepiped shape, and torsional deformation portions 27 connecting both ends of the movable electrode supporting portion 26 to the respective supports 24.
【００３３】また、各捩れ変形部２７は、図５に示すよ
うに、後述の各圧電体２８によって付与される捩れ応力
によって弾性的に捩れ変形する。これにより、各捩れ変
形部２７は、可動電極支持部２６を、図１に示す回動軸
βを中心に回動させ、可動電極支持部２６の左，右両側
に設けられた後述の各可動電極板２９を、図３に示すよ
うに、矢示Ｅ１，Ｅ２方向に揺動させる。As shown in FIG. 5, each torsionally deformable portion 27 is elastically torsionally deformed by a torsional stress applied by each piezoelectric body 28 described later. As a result, each torsionally deforming portion 27 rotates the movable electrode support portion 26 about the rotation axis β shown in FIG. The electrode plate 29 is swung in the directions indicated by arrows E1 and E2 as shown in FIG.
【００３４】ここで、各捩れ変形部２７は、図５に示す
ように、その幅寸法ａが例えば１００μｍ〜２００μｍ
程度、厚さ寸法ｂが例えば２０μｍ〜５０μｍ程度に形
成されている。これにより、各捩れ変形部２７は、各捩
れ変形部２７自体の強度を維持しつつ、上述したように
捩れ変形するのに適した形状となっている。Here, as shown in FIG. 5, each of the torsional deformation portions 27 has a width a of, for example, 100 μm to 200 μm.
And the thickness dimension b is, for example, about 20 μm to 50 μm. Thereby, each torsionally deformable portion 27 has a shape suitable for being torsionally deformed as described above while maintaining the strength of each torsionally deformable portion 27 itself.
【００３５】２８，２８，…は回動体２５を回動軸βを
中心として回動させる駆動手段としての圧電体であり、
該各圧電体は、図２に示すように、回動軸βを挟んで
左，右両側に位置して各捩れ変形部２７の表面に固着し
て設けられている。また、該各圧電体２８は、直方体状
に形成された圧電素子と、該圧電素子の表面と裏面にそ
れぞれ設けられた電極膜（図示せず）とから構成されて
いる。そして、該各圧電体２８は、前記各電極膜に電圧
を印加することにより、図５に示すように、基板２２と
平行方向に伸長、収縮する。Are piezoelectric members as driving means for rotating the rotating body 25 about the rotating axis β.
As shown in FIG. 2, each of the piezoelectric bodies is located on both the left and right sides of the rotation axis β and is fixed to the surface of each torsionally deformable portion 27. Each of the piezoelectric bodies 28 is composed of a piezoelectric element formed in a rectangular parallelepiped shape, and electrode films (not shown) provided on the front and back surfaces of the piezoelectric element, respectively. Each of the piezoelectric bodies 28 expands and contracts in a direction parallel to the substrate 22 by applying a voltage to each of the electrode films, as shown in FIG.
【００３６】ここで、回動軸βを挟んで左，右両側に設
けられた圧電体２８，２８には、互いに逆位相の交流電
圧が印加される。これにより、図５に示すように、一方
の圧電体２８が伸長変形しているときには、他方の圧電
体２８は収縮変形する。これにより、各捩れ変形部２７
に捩れ応力が作用し、各捩れ変形部２７が捩れ変形す
る。Here, AC voltages having phases opposite to each other are applied to the piezoelectric bodies 28 provided on both the left and right sides of the rotation axis β. As a result, as shown in FIG. 5, when one of the piezoelectric bodies 28 is being expanded and deformed, the other piezoelectric body 28 is contracted and deformed. As a result, each of the torsional deformation portions 27
Is applied to the torsional deformation portions 27 torsionally deform.
【００３７】２９，２９，…は可動電極支持部２６の
左，右両側にそれぞれ４本ずつ設けられた可動電極体と
しての可動電極板を示し、該各可動電極板２９は、その
基端側が可動電極支持部２６に固着され、先端側が回動
軸βに対して直交方向、かつ、基板２２に対して平行方
向に伸長している。Reference numerals 29, 29,... Denote movable electrode plates as movable electrode bodies provided four each on the left and right sides of the movable electrode support portion 26. Each movable electrode plate 29 has a base end side. The distal end side is fixed to the movable electrode support 26 and extends in a direction perpendicular to the rotation axis β and in a direction parallel to the substrate 22.
【００３８】そして、該各可動電極板２９は、図３に示
すように、可動電極支持部２６が回動軸βを中心に回動
すると、回動軸βを支点として矢示Ｅ１，Ｅ２方向に揺
動し、各可動電極板２９の先端部が基板２２の表面に接
近，離間する。これにより、各可動電極板２９の先端部
は、実質的に基板２２に対して直交方向（上下方向）に
振動する。As shown in FIG. 3, when the movable electrode support 26 rotates about the rotation axis β, the movable electrode plates 29 move in the directions indicated by arrows E1 and E2 about the rotation axis β. And the tip of each movable electrode plate 29 approaches and separates from the surface of the substrate 22. As a result, the distal end of each movable electrode plate 29 vibrates substantially in the direction perpendicular to the substrate 22 (vertical direction).
【００３９】また、各可動電極板２９は、図４に示すよ
うに、その基端側から先端側までの長さ寸法ｄが例えば
５００μｍ程度である。さらに、各可動電極板２９は、
図１に示すように、その横断面が基板２２に対して直交
方向に長い長方形状に形成され、その幅寸法ｃは、図４
に示すように、例えば５μｍ程度である。これにより、
各可動電極板２９は、回動軸方向（回動軸βに対して平
行な方向）にコリオリ力が作用したときに、図４に示す
ように基端側から先端側にかけて滑らかに湾曲するよう
に撓み変形し、各可動電極板２９の先端部が回動軸方
向、かつ基板２２に対して平行方向（図４中の矢示Ｆ
１，Ｆ２方向）に変位する。Further, as shown in FIG. 4, each movable electrode plate 29 has a length d from the base end side to the tip end side of, for example, about 500 μm. Furthermore, each movable electrode plate 29
As shown in FIG. 1, the cross section is formed in a rectangular shape that is long in a direction perpendicular to the substrate 22, and the width dimension c is as shown in FIG.
As shown in FIG. This allows
When a Coriolis force acts in the direction of the rotation axis (the direction parallel to the rotation axis β), each movable electrode plate 29 smoothly curves from the base end side to the tip end side as shown in FIG. The tip of each movable electrode plate 29 is rotated in the direction of the rotation axis and in the direction parallel to the substrate 22 (arrow F in FIG. 4).
1, F2 direction).
【００４０】３０，３０は基板２２上に固定して設けら
れた固定電極支持体を示し、該各固定電極支持体３０
は、図１に示すように、基板２２上の左側と右側の２箇
所に配置されている。Numerals 30 and 30 denote fixed electrode supports fixedly provided on the substrate 22. Each of the fixed electrode supports 30
Are arranged at two places on the substrate 22 on the left and right sides, as shown in FIG.
【００４１】３１，３１，…は各固定電極支持体３０と
一体的に基板２２上に固定して設けられた固定電極体と
しての固定電極板を示し、該各固定電極板３１は、各可
動電極板２９に対応して基板２２の左，右両側にそれぞ
れ４個ずつ設けられている。そして、該各固定電極板３
１は、図４に示すように、各可動電極板２９の先端部と
所定の離間距離ｅをもって離間した状態で配置されてい
る。Reference numerals 31, 31,... Denote fixed electrode plates as fixed electrode bodies provided on the substrate 22 integrally with the fixed electrode supports 30, and each fixed electrode plate 31 Four are provided on each of the left and right sides of the substrate 22 corresponding to the electrode plates 29. And each fixed electrode plate 3
As shown in FIG. 4, 1 is arranged in a state of being separated from the tip of each movable electrode plate 29 by a predetermined distance e.
【００４２】これにより、各可動電極板２９の先端部が
コリオリ力により、図４中の矢示Ｆ１，Ｆ２方向に変位
すると、各可動電極板２９の先端部と各固定電極板３１
との間の離間距離ｅが変化し、各可動電極板２９の先端
部と各固定電極板３１との間の静電容量が変化する。こ
の静電容量の変化を検出することによって角速度Ωを求
めることができる。As a result, when the tip of each movable electrode plate 29 is displaced in the directions indicated by arrows F1 and F2 in FIG. 4 by Coriolis force, the tip of each movable electrode plate 29 and each fixed electrode plate 31 are displaced.
Is changed, and the capacitance between the tip end of each movable electrode plate 29 and each fixed electrode plate 31 changes. The angular velocity Ω can be obtained by detecting the change in the capacitance.
【００４３】また、各可動電極板２９の先端部と各固定
電極板３１は、図４に示すように、寸法ｆだけ重なり合
うように構成されている。即ち、各可動電極板２９と各
固定電極板３１が重なり合う面積が小さいほど、各可動
電極板２９が変位したときの静電容量の相対的な変化量
が大きくなる。しかし、各可動電極板２９と各固定電極
板３１が重なり合う面積が小さすぎると、各可動電極板
２９と各固定電極板３１との間の静電容量の初期値（各
可動電極板２９が変位していないときの静電容量）が小
さくなり、却って静電容量変化の検出が困難となる。そ
こで、静電容量変化の検出を最適に行うことができる程
度に寸法ｆは設定されている。As shown in FIG. 4, the tip of each movable electrode plate 29 and each fixed electrode plate 31 overlap each other by a dimension f. That is, the smaller the area where each movable electrode plate 29 and each fixed electrode plate 31 overlap, the larger the relative change in capacitance when each movable electrode plate 29 is displaced. However, if the area where each movable electrode plate 29 and each fixed electrode plate 31 overlap is too small, the initial value of the capacitance between each movable electrode plate 29 and each fixed electrode plate 31 (each movable electrode plate 29 is displaced) Capacitance when not performed) becomes small, and it becomes rather difficult to detect a change in capacitance. Therefore, the dimension f is set to such an extent that the change in capacitance can be detected optimally.
【００４４】３２，３２は各支持体２４の表面に設けら
れた接続パッド、３３，３３は各固定電極支持体３０の
表面に設けられた接続パッドを示し、該接続パッド３
２，３３には、各可動電極板２９と各固定電極板３１間
の静電容量の変化が出力される。３４，３４，…は各支
持体２４の表面に絶縁膜（図示せず）を介して設けられ
た接続パッドを示し、該各接続パッド３４は、各圧電体
２８に印加するための電圧信号を入力するものである。Reference numerals 32, 32 denote connection pads provided on the surface of each support 24, and reference numerals 33, 33 denote connection pads provided on the surface of each fixed electrode support 30.
Changes in capacitance between each movable electrode plate 29 and each fixed electrode plate 31 are output to 2 and 33. Are connection pads provided on the surface of each support 24 via an insulating film (not shown). Each connection pad 34 supplies a voltage signal to be applied to each piezoelectric body 28. What you enter.
【００４５】本実施例による角速度検出装置２１は、上
述したような構成を有するもので、該角速度検出装置２
１の検出部２３を構成する各支持体２４，回動体２５，
各可動電極板２９、各固定電極支持体３０、各固定電極
板３１等は、単結晶シリコン材料からなる板体にエッチ
ングを行うことにより形成することができる。The angular velocity detecting device 21 according to the present embodiment has the above-described configuration.
Each support 24, rotating body 25,
Each movable electrode plate 29, each fixed electrode support 30, each fixed electrode plate 31, and the like can be formed by etching a plate made of a single crystal silicon material.
【００４６】次に、本実施例による角速度検出装置２１
の動作について説明する。まず、外部に設けられた発振
回路から、各接続パッド３４を介して各圧電体２８に電
圧信号を印加し、回動体２５の各捩れ変形部２７を捩れ
変形させる。これにより、回動体２５の可動電極支持部
２６が回動すると共に、各可動電極板２９が、図３に示
すように、回動軸βを支点として矢示Ｅ１，Ｅ２方向に
揺動する。この結果、各可動電極板２９の先端部が、基
板２２に対してほぼ直交方向に振動する。Next, the angular velocity detecting device 21 according to the present embodiment
Will be described. First, a voltage signal is applied to each piezoelectric body 28 via each connection pad 34 from an oscillation circuit provided outside, and each torsionally deformable portion 27 of the rotating body 25 is torsionally deformed. Thereby, the movable electrode support portion 26 of the rotating body 25 rotates, and each movable electrode plate 29 swings in the directions indicated by arrows E1 and E2 about the rotation axis β as a fulcrum, as shown in FIG. As a result, the tip of each movable electrode plate 29 vibrates in a direction substantially orthogonal to the substrate 22.
【００４７】このように、各可動電極板２９の先端部を
基板２２に対してほぼ直交方向に振動させた状態で、角
速度検出軸α周りの角速度Ωが作用すると、回動軸方向
（角速度検出軸αに対して直交方向）のコリオリ力が発
生する。このコリオリ力を受けて各可動電極板２９が、
図４に示すように撓み変形し、各可動電極板２９の先端
部が図４中の矢示Ｆ１，Ｆ２方向に変位する。As described above, when the angular velocity Ω about the angular velocity detection axis α acts while the tip of each movable electrode plate 29 is vibrated in a direction substantially perpendicular to the substrate 22, the rotation axis direction (angular velocity detection (A direction perpendicular to the axis α). Each movable electrode plate 29 receives this Coriolis force,
As shown in FIG. 4, the movable electrode plate 29 is bent and deformed, and the tip of each movable electrode plate 29 is displaced in the directions indicated by arrows F1 and F2 in FIG.
【００４８】これにより、各可動電極板２９の先端部
と、各固定電極板３１との間の離間距離ｅが、角速度Ω
の大きさに対応して変化するため、各可動電極板２９の
先端部と各固定電極板３１との間の静電容量が角速度Ω
の大きさに対応して変化する。そして、この静電容量の
変化は、接続パッド３２，３３から外部に設けられたＣ
Ｖ変換回路等からなる信号処理回路に出力され、この信
号処理回路によって角速度Ωが求められる。As a result, the distance e between the distal end of each movable electrode plate 29 and each fixed electrode plate 31 becomes equal to the angular velocity Ω.
Of the movable electrode plate 29 and the fixed electrode plate 31 have an angular velocity Ω.
It changes according to the size of. The change in the capacitance is caused by the C pad provided outside from the connection pads 32 and 33.
The signal is output to a signal processing circuit including a V conversion circuit and the like, and the angular velocity Ω is obtained by the signal processing circuit.
【００４９】かくして、本実施例によれば、各可動電極
板２９を回動軸βを支点として揺動させることにより、
各可動電極板２９の先端部を基板２２に対してほぼ直交
方向に振動させると共に、コリオリ力によって各可動電
極板２９を撓み変形させ、各可動電極板２９の先端部を
回動軸方向に変位させる構成としたから、各可動電極板
２９をコリオリ力によって大きく撓み変形させることが
でき、各可動電極板２９の先端部と各固定電極板３１と
の間の静電容量を、角速度Ωに対応して大きく変化させ
ることができる。これにより、角速度Ωの検出感度を向
上させることができる。Thus, according to the present embodiment, by swinging each movable electrode plate 29 about the rotation axis β as a fulcrum,
The distal end of each movable electrode plate 29 is vibrated in a direction substantially orthogonal to the substrate 22, and each movable electrode plate 29 is bent and deformed by Coriolis force, thereby displacing the distal end of each movable electrode plate 29 in the direction of the rotation axis. The movable electrode plates 29 can be largely bent and deformed by Coriolis force, and the capacitance between the tip of each movable electrode plate 29 and each fixed electrode plate 31 corresponds to the angular velocity Ω. Can be greatly changed. Thereby, the detection sensitivity of the angular velocity Ω can be improved.
【００５０】また、各可動電極板２９を可動電極支持部
２６の左，右両側に、それぞれ４本ずつ設けると共に、
各固定電極板３１を各可動電極板２９に対応するよう
に、基板２２の左，右両側にそれぞれ４個ずつ設ける構
成とした。このように、可動電極板２９と固定電極板３
１とを複数組設けることによって、可動電極板２９と固
定電極板３１との間から出力される静電容量の変化量の
総和を増加させることができ、角速度Ωの検出感度を向
上させることができる。In addition, four movable electrode plates 29 are provided on each of the left and right sides of the movable electrode support 26, and four movable electrode plates 29 are provided.
Four fixed electrode plates 31 are provided on each of the left and right sides of the substrate 22 so as to correspond to each movable electrode plate 29. Thus, the movable electrode plate 29 and the fixed electrode plate 3
1 can increase the total amount of change in the capacitance output between the movable electrode plate 29 and the fixed electrode plate 31 and improve the detection sensitivity of the angular velocity Ω. it can.
【００５１】さらに、各可動電極板２９は、図３に示す
ように、回動軸βを支点として矢示Ｅ１，Ｅ２方向に揺
動するため、図３中の左側に位置する各可動電極板２９
が、点線で示すように、基板２２に接近する方向に変位
したときには、図３中の右側に位置する各可動電極板２
９は、点線で示すように、基板２２から離間する方向に
変位する。このように、左側の各可動電極板２９と右側
の各可動電極板２９は互いに逆位相で振動する。Further, as shown in FIG. 3, each movable electrode plate 29 swings in the directions indicated by arrows E1 and E2 around the rotation axis β, so that each movable electrode plate 29 located on the left side in FIG. 29
Is displaced in the direction approaching the substrate 22 as shown by the dotted line, the movable electrode plates 2 located on the right side in FIG.
9 is displaced in a direction away from the substrate 22 as shown by a dotted line. Thus, the left movable electrode plates 29 and the right movable electrode plates 29 vibrate in opposite phases.
【００５２】従って、各可動電極板２９が逆位相に振動
した状態で角速度Ωが作用したときには、コリオリ力に
よって、図４中の左側に位置する各可動電極板２９の先
端部は、点線で示すように、各固定電極板３１から離間
する方向に変位し、図４中の右側に位置する各可動電極
板２９の先端部は、点線で示すように、各固定電極板３
１に接近する方向に変位する。このように、左側の各可
動電極板２９と右側の各可動電極板２９は逆位相に変位
する。Therefore, when the angular velocity Ω acts while the movable electrode plates 29 vibrate in opposite phases, the tip of each movable electrode plate 29 located on the left side in FIG. 4 is indicated by a dotted line due to Coriolis force. As described above, the movable electrode plate 29 is displaced in a direction away from each fixed electrode plate 31, and the tip of each movable electrode plate 29 located on the right side in FIG.
It is displaced in the direction approaching 1. Thus, the left movable electrode plates 29 and the right movable electrode plates 29 are displaced in opposite phases.
【００５３】これにより、左側の各可動電極板２９と各
固定電極板３１との間から検出される静電容量と、右側
の各可動電極板２９と各固定電極板３１との間から検出
される静電容量は、互いに正負逆方向に変化する。従っ
て、各静電容量の差を演算することにより、角速度Ωに
対応した静電容量の変化を２倍にして検出することがで
きると共に、温度変化による誤差等（同相成分のノイ
ズ）を除去することができる。As a result, the capacitance detected between each movable electrode plate 29 on the left and each fixed electrode plate 31 and the capacitance detected between each movable electrode plate 29 on the right and each fixed electrode plate 31 are detected. The capacitance changes in the positive and negative directions. Accordingly, by calculating the difference between the respective capacitances, the change in the capacitance corresponding to the angular velocity Ω can be doubled and detected, and an error due to a temperature change (in-phase component noise) is removed. be able to.
【００５４】また、本実施例によれば、各可動電極板２
９を揺動させることによって、各可動電極板２９の先端
部を基板２２に対しほぼ直交方向に振動させる構成とし
たから、基板２２に対して平行方向の角速度検出軸α周
りの角速度Ωを検出することができる。これにより、本
実施例による角速度検出装置２１を同一平面上に９０度
ずらして２つ配置することによって、角速度検出の２軸
化を容易に実現することができる。According to the present embodiment, each movable electrode plate 2
9, the tip of each movable electrode plate 29 is caused to vibrate in a direction substantially orthogonal to the substrate 22, so that the angular velocity Ω around the angular velocity detection axis α in a direction parallel to the substrate 22 is detected. can do. Thus, by arranging the two angular velocity detecting devices 21 according to the present embodiment at 90 degrees on the same plane, it is possible to easily realize two-axis angular velocity detection.
【００５５】また、本実施例によれば、回動体２５の各
捩れ変形部２７を捩れ変形させることによって、可動電
極支持部２６に設けられた各可動電極板２９を基板２２
に対してほぼ直交方向に振動させる構成としたから、回
動体２５を基板２２に支持する支持構造を、従来技術と
比較して頑丈なものとすることができる。Further, according to the present embodiment, each movable electrode plate 29 provided on the movable electrode support portion 26 is connected to the substrate 22 by torsionally deforming each torsional deformation portion 27 of the rotating body 25.
Therefore, the supporting structure for supporting the rotating body 25 on the substrate 22 can be made stronger than that of the related art.
【００５６】即ち、従来技術では、コリオリ力を振動子
の変位によって検出する構成であるため、振動子を細長
い支持梁により支持する必要があった。ところが、本実
施例では、各可動電極板２９の撓み変形によってコリオ
リ力を検出する構成であるため、可動電極支持部２６を
支持する各捩れ変形部２７を、従来技術による支持梁の
ように細く形成する必要はない。従って、各捩れ変形部
２７を、可動電極支持部２６と各可動電極板２９を揺動
させるのに必要な弾性力が得られる程度に太く頑丈に形
成することができる。これにより、角速度検出装置２１
の製造の容易化を図ることができると共に、製造時に捩
れ変形部２７が破損するのを防止でき、歩留を高めるこ
とができる。That is, in the prior art, since the Coriolis force is detected by the displacement of the vibrator, the vibrator has to be supported by the elongated support beam. However, in the present embodiment, since the Coriolis force is detected by the bending deformation of each movable electrode plate 29, each torsional deformation portion 27 supporting the movable electrode support portion 26 is made thinner like a support beam according to the related art. It does not need to be formed. Therefore, each torsionally deformable portion 27 can be formed to be thick and strong enough to obtain the elastic force required to swing the movable electrode support 26 and each movable electrode plate 29. Thereby, the angular velocity detecting device 21
Can be easily manufactured, and at the same time, the torsional deformation portion 27 can be prevented from being damaged at the time of manufacturing, and the yield can be increased.
【００５７】さらに、各捩れ変形部２７を太く頑丈に形
成することができるため、可動電極支持部２６と各可動
電極板２９を揺動させる周波数を設定するのが容易とな
る。即ち、可動電極支持部２６、各可動電極板２９を、
少ないエネルギーで大きく揺動させるためには、可動電
極支持部２６と各可動電極板２９を揺動させる周波数
を、各捩れ変形部２７、可動電極支持部２６が有する機
械的共振周波数に合致するように設定するのが好まし
い。そして、この機械的共振周波数は、各捩れ変形部２
７、可動電極支持部２６等の形状（寸法）によって決定
される。Furthermore, since each torsionally deformable portion 27 can be formed thick and strong, it is easy to set the frequency at which the movable electrode support 26 and each movable electrode plate 29 swing. That is, the movable electrode support 26 and each movable electrode plate 29 are
In order to perform large swinging with small energy, the frequency for swinging the movable electrode support portion 26 and each movable electrode plate 29 should be matched with the mechanical resonance frequency of each torsional deformation portion 27 and movable electrode support portion 26. It is preferable to set This mechanical resonance frequency is
7, determined by the shape (dimensions) of the movable electrode support 26 and the like.
【００５８】従って、本実施例のように、各捩れ変形部
２７が太く頑丈であれば、各捩れ変形部の幅寸法ａや厚
さ寸法ｂを、所定の機械的共振周波数に合致するよう
に、自由に調整でき、設定することが可能となる。これ
により、角速度検出装置２１の製造が容易となり、か
つ、製造時に可動電極支持部２６と各可動電極板２９を
揺動させる周波数にばらつきが生じるのを防止すること
ができる。Therefore, if each torsionally deformable portion 27 is thick and strong as in the present embodiment, the width dimension a and the thickness dimension b of each torsionally deformable portion are adjusted so as to match a predetermined mechanical resonance frequency. , Can be freely adjusted and set. This facilitates the manufacture of the angular velocity detecting device 21 and prevents the frequency at which the movable electrode support 26 and each movable electrode plate 29 swing during the manufacture from being varied.
【００５９】また、本実施例によれば、各捩れ変形部２
７，各可動電極板２９等を単結晶シリコンにより形成し
たから、可動電極支持部２６、各可動電極板２９を揺動
させるのに最適な弾性力を得ることができると共に、各
可動電極板２９を撓み変形させるのに最適な弾性力を得
ることができる。これにより、可動電極支持部２６、各
可動電極板２９を少ないエネルギーを与えるだけで、大
きく揺動させることができると共に、各可動電極板２９
を微小なコリオリ力によって大きく撓み変形させること
ができる。従って、各可動電極板２９と各固定電極板３
１との間の静電容量の変化量を大きくすることができ、
角速度Ωの検出感度を向上させることができる。Further, according to the present embodiment, each of the torsional deformation portions 2
7. Since the movable electrode plates 29 and the like are formed of single-crystal silicon, it is possible to obtain an optimal elastic force for swinging the movable electrode support 26 and the movable electrode plates 29, and to obtain the movable electrode plates 29. It is possible to obtain an optimal elastic force for flexing and deforming. Thereby, the movable electrode support portion 26 and each movable electrode plate 29 can be largely swung by applying a small amount of energy, and each movable electrode plate 29
Can be largely bent and deformed by a minute Coriolis force. Therefore, each movable electrode plate 29 and each fixed electrode plate 3
1, the amount of change in capacitance between the two can be increased,
The detection sensitivity of the angular velocity Ω can be improved.
【００６０】さらに、本実施例によれば、各支持体２
４，回動体２５，各可動電極板２９、各固定電極支持体
３０、各固定電極板３１等を、単結晶シリコン材料から
なる板体にエッチングを行うことにより容易に製造する
ことができる。Further, according to this embodiment, each support 2
4. The rotating body 25, each movable electrode plate 29, each fixed electrode support 30, each fixed electrode plate 31, and the like can be easily manufactured by etching a plate made of a single crystal silicon material.
【００６１】次に、本発明の第２の実施例による角速度
検出装置を図６ないし図８に基づいて説明するに、本実
施例の特徴は、回動体を回動させる駆動手段を、基板の
表面に設けられた基板電極と、該基板電極と対向するよ
うに回動体の回動軸を挟んで左，右両側に設けられた回
動電極とから構成し、該回動電極と基板電極との間に静
電力を発生させることにより、前記回動体を回動させる
構成としたことにある。Next, an angular velocity detecting device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 to 8. The feature of the present embodiment is that a driving means for rotating a rotating body is provided with a substrate. It comprises a substrate electrode provided on the surface, and rotating electrodes provided on both the left and right sides of the rotating shaft of the rotating body so as to face the substrate electrode. And generating the electrostatic force during the rotation to rotate the rotating body.
【００６２】図において、４１は本実施例による角速度
検出装置であり、４２はガラス材料からなる基板であ
る。４３は角速度検出軸α周りの角速度Ωを検出する検
出部であり、該検出部４３は、後述するように、各支持
体４４，回動体４５，各可動電極板４９、各固定電極支
持体５０、各固定電極板５１等から大略構成されてい
る。また、検出部４３を構成する各支持体４４，回動体
４５，各可動電極板４９、各固定電極支持体５０、各固
定電極板５１等は導電性を有し、かつ弾性力のある材
料、例えば単結晶シリコンによって形成されている。In the figure, reference numeral 41 denotes an angular velocity detecting device according to the present embodiment, and reference numeral 42 denotes a substrate made of a glass material. Reference numeral 43 denotes a detection unit that detects an angular velocity Ω around the angular velocity detection axis α. As will be described later, the detection unit 43 includes a support 44, a rotating body 45, a movable electrode plate 49, and a fixed electrode support 50. , And each of the fixed electrode plates 51 and the like. Further, each support 44, rotating body 45, each movable electrode plate 49, each fixed electrode support 50, each fixed electrode plate 51, and the like constituting the detection unit 43 are made of a conductive and elastic material. For example, it is formed of single crystal silicon.
【００６３】４４，４４は基板４２上に固定して設けら
れた支持体であり、４５は各支持体４４によって基板４
２上に浮上した状態で支持された回動体である。そし
て、該回動体４５は、前述した第１の実施例による回動
体２５とほぼ同様に、可動電極支持部４６と、捩れ変形
部４７，４７とから構成されている。そして、回動体４
５の可動電極支持部４６は、各捩れ変形部４７を捩れ変
形させることにより、回動軸βを中心にして回動する。Reference numerals 44, 44 denote supports fixedly provided on the substrate 42. Reference numeral 45 denotes a substrate 4
2 is a rotating body that is supported in a state of floating above the rotating body 2. The rotating body 45 includes a movable electrode supporting portion 46 and torsional deformation portions 47, 47, similarly to the rotating body 25 according to the first embodiment described above. And the rotating body 4
The movable electrode support portion 5 rotates around the rotation axis β by torsionally deforming each of the torsional deformation portions 47.
【００６４】４８，４８，…は回動軸βを挟んで可動電
極支持部４６の左，右両側にそれぞれ２個ずつ設けられ
た回動電極を示し、該回動電極４８は、その基端側が可
動電極支持部４６に固着され、先端側が回動体４５の回
動軸βと直交方向、かつ基板４２と平行方向に伸長して
いる。さらに、各回動電極４８は、基板４２に対して平
行方向に拡がる平板状に形成され、後述する各基板電極
５４と対向している。, 48,..., Two rotating electrodes provided on the left and right sides of the movable electrode support 46 with the rotating shaft β interposed therebetween. The side is fixed to the movable electrode support portion 46, and the tip side extends in a direction perpendicular to the rotation axis β of the rotation body 45 and in a direction parallel to the substrate 42. Further, each rotating electrode 48 is formed in a flat plate shape extending in a direction parallel to the substrate 42, and faces each substrate electrode 54 described later.
【００６５】そして、各回動電極４８は、後述する各基
板電極５４と共に、可動電極支持部４６を回動させる駆
動手段を構成している。即ち、各回動電極４８は、後述
するように、各基板電極５４との間に発生する静電力に
よって、可動電極支持部４６を回動軸βを中心に回動さ
せ、該可動電極支持部４６に設けられた各可動電極板４
９を、回動軸βを支点として図８中の矢示Ｇ１，Ｇ２方
向に揺動させるものである。Each rotating electrode 48, together with each substrate electrode 54 described later, constitutes a driving means for rotating the movable electrode support 46. That is, as described later, each rotating electrode 48 causes the movable electrode support 46 to rotate about the rotation axis β by an electrostatic force generated between the substrate electrode 54 and the movable electrode support 46. Each movable electrode plate 4 provided in
9 is swung in the directions of arrows G1 and G2 in FIG.
【００６６】４９，４９，…は回動体４５の可動電極支
持部４６の左，右両側にそれぞれ４本ずつ設けられた可
動電極体としての可動電極板を示し、該各可動電極板４
９は、第１の実施例による可動電極板２９と同様に構成
されており、該各可動電極板４９は、可動電極支持部４
６が回動することにより、図８中の矢示Ｇ１，Ｇ２方向
に揺動すると共に、コリオリ力によって撓み変形し、そ
の先端部が回動軸平行方向に変位する。Reference numerals 49, 49,... Denote movable electrode plates as movable electrode members provided on the left and right sides of the movable electrode support portion 46 of the rotating body 45, respectively.
9 has the same configuration as the movable electrode plate 29 according to the first embodiment.
By rotating, 6 swings in the directions indicated by arrows G1 and G2 in FIG. 8, and is bent and deformed by Coriolis force, and its tip is displaced in the direction parallel to the rotation axis.
【００６７】５０，５０は基板４２上に固定して設けら
れた固定電極支持体、５１，５１，…は各固定電極体５
０と一体的に基板４２上に固定して設けられた固定電極
体としての固定電極板を示し、該各固定電極支持体５
０、各固定電極板５１は、第１の実施例によるものとほ
ぼ同様に構成されている。また、各支持体４４の表面に
は接続パッド５２，５２が設けられ、各固定電極支持体
５０の表面には、接続パッド５３，５３が設けられてい
る。Reference numerals 50, 50 denote fixed electrode supports fixedly provided on the substrate 42, 51, 51,.
0 shows a fixed electrode plate as a fixed electrode body fixedly provided on the substrate 42 integrally with the fixed electrode support 5.
0, each fixed electrode plate 51 is configured substantially the same as that according to the first embodiment. Further, connection pads 52, 52 are provided on the surface of each support 44, and connection pads 53, 53 are provided on the surface of each fixed electrode support 50.
【００６８】５４，５４，…は基板４２の表面に複数設
けられた基板電極を示し、該各基板電極５４は、例え
ば、導電性材料を基板４２の表面に蒸着することにより
形成され、各回動電極４８と対向するように各回動電極
４８の下側に配置されている。そして、基板４２の左側
に配置された２個の基板電極５４，５４は、配線５５に
より接続され、これら２個の基板電極５４，５４のうち
一方の基板電極５４には、接続パッド５６が設けられて
いる。また、基板４２の右側に配置された２個の基板電
極５４，５４も左側と同様に構成されている。.. Denote a plurality of substrate electrodes provided on the surface of the substrate 42. The substrate electrodes 54 are formed, for example, by depositing a conductive material on the surface of the substrate 42. It is arranged below each rotating electrode 48 so as to face the electrode 48. The two substrate electrodes 54, 54 disposed on the left side of the substrate 42 are connected by a wiring 55, and one of the two substrate electrodes 54, 54 is provided with a connection pad 56. Have been. The two substrate electrodes 54 arranged on the right side of the substrate 42 have the same configuration as the left side.
【００６９】本実施例による角速度検出装置４１は、上
述したような構成を有するもので、次に、その動作につ
いて説明する。The angular velocity detecting device 41 according to the present embodiment has the above-described configuration. Next, the operation thereof will be described.
【００７０】まず、外部に設けられた発振回路から、各
接続パッド５２，５６を介して各回動電極４８と各基板
電極５４に電圧信号を印加する。このとき、基板４２の
右側に配置された各基板電極５４と、基板４２の左側に
配置された各基板電極５４には、互いに逆位相の電圧信
号を印加する。この結果、回動軸βを境に右側に配置さ
れた各回動電極４８と各基板電極５４との間と、左側に
配置された各回動電極４８と各基板電極５４との間に
は、交互に静電力が発生する。これにより、可動電極支
持部４６、各可動電極板４９は、回動軸βを支点として
図８中の矢示Ｇ１，Ｇ２方向に揺動し、各可動電極板４
９の先端部が、基板４２に対してほぼ直交方向に振動す
る。First, a voltage signal is applied to each of the rotating electrodes 48 and each of the substrate electrodes 54 via the connection pads 52 and 56 from an externally provided oscillation circuit. At this time, voltage signals having phases opposite to each other are applied to each of the substrate electrodes 54 disposed on the right side of the substrate 42 and each of the substrate electrodes 54 disposed on the left side of the substrate 42. As a result, between the rotating electrodes 48 and the substrate electrodes 54 arranged on the right side with respect to the rotating axis β, and between the rotating electrodes 48 and the substrate electrodes 54 arranged on the left side alternately. Generates electrostatic force. As a result, the movable electrode support 46 and each movable electrode plate 49 swing in the directions of arrows G1 and G2 in FIG.
9 vibrate in a direction substantially orthogonal to the substrate 42.
【００７１】このように、各可動電極板４９の先端部を
基板４２に対してほぼ直交方向に振動させた状態で、角
速度検出軸α周りの角速度Ωが作用すると、回動軸方向
（角速度検出軸αに対して直交方向）のコリオリ力が発
生する。このコリオリ力を受けて各可動電極板４９が撓
み変形し、各可動電極板４９の先端部と各固定電極板５
１との間の離間距離が、角速度Ωの大きさに対応して変
化する。これにより、各可動電極板４９の先端部と各固
定電極板５１との間の静電容量が角速度Ωの大きさに対
応して変化し、この静電容量の変化は、各接続パッド５
３から外部に設けられたＣＶ変換回路等からなる信号処
理回路に出力され、この信号処理回路によって角速度Ω
が求められる。As described above, when the angular velocity Ω about the angular velocity detection axis α acts while the tip of each movable electrode plate 49 is vibrated in a direction substantially perpendicular to the substrate 42, the rotation axis direction (angular velocity detection (A direction perpendicular to the axis α). Under the Coriolis force, each movable electrode plate 49 bends and deforms, and the tip of each movable electrode plate 49 and each fixed electrode plate 5
1 changes in accordance with the magnitude of the angular velocity Ω. As a result, the capacitance between the tip of each movable electrode plate 49 and each fixed electrode plate 51 changes in accordance with the magnitude of the angular velocity Ω.
3 to a signal processing circuit including an external CV conversion circuit and the like.
Is required.
【００７２】かくして、本実施例によっても、前述した
第１の実施例とほぼ同様の作用効果を得ることができる
が、特に、本実施例によれば、可動電極支持部４６に各
回動電極４８を設けると共に、基板４２の表面には各基
板電極５４を設け、各回動電極４８と各基板電極５４と
の間に静電力を発生させることによって、可動電極支持
部４６、各可動電極板４９を揺動させる構成としたか
ら、静電力を用いて各可動電極板４９を容易に揺動させ
ることができる。また、各回動電極４８を、単結晶シリ
コンにエッチングを行うことにより、可動電極支持部４
６、各可動電極板４９と一体的に形成することができる
ため、製造の容易化を図ることができる。Thus, according to the present embodiment, substantially the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained. In particular, according to the present embodiment, each rotating electrode 48 is attached to the movable electrode support 46. Are provided, and each substrate electrode 54 is provided on the surface of the substrate 42, and an electrostatic force is generated between each rotating electrode 48 and each substrate electrode 54, so that the movable electrode support 46 and each movable electrode plate 49 are formed. Since the swinging structure is adopted, each movable electrode plate 49 can be easily swung using electrostatic force. Further, by etching each rotating electrode 48 on single crystal silicon, the movable electrode support 4
6. Since the movable electrode plate 49 can be formed integrally with the movable electrode plate 49, manufacturing can be facilitated.
【００７３】次に、本発明の第３の実施例による角速度
検出装置を図９、図１０に基づいて説明する。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ものとする。Next, an angular velocity detecting device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the same components as those in the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【００７４】即ち、本実施例による角速度検出装置６１
の特徴は、回動体２５を構成する可動電極支持部２６の
左側に設けられた４本の可動電極板２９，２９，…を３
本の連結梁６２，６２，６２によって連結すると共に、
可動電極支持部２６の右側に設けられた４本の可動電極
板２９，２９，…を３本の連結梁６２，６２，６２によ
り連結する構成としたことにある。That is, the angular velocity detecting device 61 according to this embodiment
Is characterized in that four movable electrode plates 29, 29,... Provided on the left side of a movable electrode
While being connected by the connecting beams 62, 62, 62 of the book,
.. Provided on the right side of the movable electrode support portion 26 are connected by three connecting beams 62, 62, 62.
【００７５】このように構成することにより、コリオリ
力によって各可動電極板２９の先端部が変位するとき
に、各可動電極板２９を一体的に変位させることができ
る。これにより、各可動電極板２９の変位のばらつきを
防止して、角速度Ωの検出精度を高めることができる。With this configuration, when the tip of each movable electrode plate 29 is displaced by Coriolis force, each movable electrode plate 29 can be displaced integrally. Thus, it is possible to prevent the variation of the displacement of each movable electrode plate 29 and to improve the detection accuracy of the angular velocity Ω.
【００７６】また、各連結梁６２は、各固定電極板３１
と接触しない程度に、各可動電極板２９の先端側に位置
して設けられている。これにより、各連結梁６２は、各
可動電極板２９を大きく撓み変形させる重りとしての役
割をも有する。これにより、各可動電極板２９を大きく
撓み変形させることによって、各可動電極板２９と各固
定電極板３１との間の静電容量の変化量を増大させるこ
とができ、角速度Ωの検出感度を向上させることができ
る。Each connecting beam 62 is connected to each fixed electrode plate 31.
The movable electrode plates 29 are provided so as not to come into contact with each other. Thereby, each connecting beam 62 also has a role as a weight that largely deforms each movable electrode plate 29. Thus, the amount of change in the capacitance between each movable electrode plate 29 and each fixed electrode plate 31 can be increased by greatly deforming each movable electrode plate 29, and the detection sensitivity of the angular velocity Ω can be increased. Can be improved.
【００７７】次に、本発明の第４の実施例による角速度
検出装置を図１１、図１２に基づいて説明する。なお、
本実施例では、前述した第３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ものとする。Next, an angular velocity detecting device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition,
In the present embodiment, the same components as those in the third embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【００７８】即ち、本実施例による角速度検出装置７１
の特徴は、回動体２５を構成する可動電極支持部２６の
左右両側に、回動体２５の前，後端面に位置して左右方
向に延びる２本の長尺な可動電極板７２，７２と、該各
可動電極板７２間に設けられた２本の短尺な可動電極板
７３，７３とからなる４本の可動電極を設け、長尺な可
動電極板７２に対して短尺な可動電極板７３を３本の連
結梁７４，７４，７４によって連結したことにある。That is, the angular velocity detecting device 71 according to the present embodiment
Is characterized by two long movable electrode plates 72, 72 located on the left and right sides of the movable electrode supporting portion 26 constituting the rotating body 25 and located at the front and rear end faces of the rotating body 25 and extending in the left-right direction; Four movable electrodes including two short movable electrode plates 73 and 73 provided between the movable electrode plates 72 are provided, and the short movable electrode plate 73 is connected to the long movable electrode plate 72. That is, they are connected by three connecting beams 74, 74, 74.
【００７９】このような構成とすることによっても、第
３の実施例と同様に、各可動電極板２９の変位のばらつ
きを防止して、角速度Ωの検出精度を高めることができ
るという効果を奏する。With such a configuration, as in the third embodiment, it is possible to prevent a variation in displacement of each movable electrode plate 29 and to improve the detection accuracy of the angular velocity Ω. .
【００８０】なお、前記各実施例では、各可動電極板２
９（４９，７２，７３）を可動電極支持部２６（４６）
の左，右両側に４本ずつ設けるものとして述べたが、本
発明はこれに限らず、可動電極支持部２６（４６，７
２，７３）の左，右両側に１〜３本、５本以上ずつ設け
る構成としてもよい。In each of the above embodiments, each movable electrode plate 2
9 (49, 72, 73) to the movable electrode support 26 (46).
Is described as being provided on each of the left and right sides of the movable electrode support portion 26 (46, 7).
2, 73) may be provided on each of the left and right sides by 1 to 3, 5 or more.
【００８１】また、前記各実施例では、可動電極支持部
２６（４６）を直方体状に形成したが、本発明はこれに
限らず、円形、楕円形等、他の形状に形成してもよい。In each of the above embodiments, the movable electrode support 26 (46) is formed in a rectangular parallelepiped. However, the present invention is not limited to this, and the movable electrode support 26 (46) may be formed in another shape such as a circle or an ellipse. .
【００８２】また、前記各実施例では、検出部２３を構
成する各支持体２４（４４），回動体２５（４５），各
可動電極板２９（４９，７２，７３）、各固定電極支持
体３０（５０）、各固定電極板３１（５１）等を単結晶
シリコンによって形成するものとして述べたが、本発明
はこれに限らず、導電性で、かつ弾性力を有する材料で
あれば、多結晶シリコンや金属等で形成してもよい。In each of the above embodiments, each support 24 (44), rotating body 25 (45), movable electrode plate 29 (49, 72, 73), and fixed electrode support constituting the detecting section 23 are provided. 30 (50), each fixed electrode plate 31 (51), etc. are described as being formed of single-crystal silicon. However, the present invention is not limited to this, and any material that is conductive and has elasticity may be used. It may be formed of crystalline silicon or metal.
【００８３】また、前記第１の実施例では、図５に示す
ように、回動体２５の各捩れ変形部２７の表面に、回動
軸βを挟んで左，右両側に１個ずつ圧電体２８を設ける
場合を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、図１３に
示すように、圧電体８１を各捩れ変形部２７の表面だけ
でなく裏面にも設ける構成としてもよい。また、図１４
に示すように、圧電体９１を各捩れ変形部２７の表面と
内部にそれぞれ設ける構成としてもよい。これにより、
各捩れ変形部２７をより一層大きく捩れ変形させること
ができ、各可動電極板２９をより一層大きく揺動させる
ことができる。また、合計４つの圧電体８１（９１）に
より大きな捩れ応力を得ることができるため、各捩れ変
形部２７をより頑丈に形成することができる。In the first embodiment, as shown in FIG. 5, one piezoelectric body is provided on each of the left and right sides of the rotating shaft β on the surface of each torsionally deforming portion 27 of the rotating body 25. Although the case where 28 is provided is taken as an example, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 13, the piezoelectric body 81 may be provided not only on the front surface of each torsionally deformable portion 27 but also on the back surface. FIG.
As shown in (1), the piezoelectric body 91 may be provided on the surface and inside of each torsionally deformable portion 27, respectively. This allows
Each torsionally deformable portion 27 can be further greatly torsionally deformed, and each movable electrode plate 29 can be further greatly swung. Further, since a large torsional stress can be obtained by the total of four piezoelectric bodies 81 (91), each torsionally deformable portion 27 can be formed more robustly.
【００８４】さらに、前記第２の実施例では、各回動電
極４８の下側に位置して基板４２の表面に基板電極５
４，５４，…を設ける構成としたが、本発明はこれに限
らず、基板電極を、可動電極板４９の下側にも設ける構
成としてもよい。これにより、各可動電極板４９の裏面
と基板電極との間にも静電力を付与することができ、可
動電極支持部４６、各可動電極板４９をより一層大きく
揺動させることができる。Further, in the second embodiment, the substrate electrode 5
Are provided, but the present invention is not limited to this, and the substrate electrode may be provided below the movable electrode plate 49 as well. Thus, an electrostatic force can be applied also between the back surface of each movable electrode plate 49 and the substrate electrode, and the movable electrode support 46 and each movable electrode plate 49 can be swung more greatly.
【００８５】[0085]
【発明の効果】以上詳述したとおり、請求項１に係る発
明によれば、基板と、該基板上に固定して設けられた支
持体と、該支持体によって前記基板上に浮上した状態で
支持され、前記基板に対して平行方向に延びる回動軸を
中心として回動可能な回動体と、該回動体を前記回動軸
を中心として回動させる駆動手段と、基端側が前記回動
体の左，右両側にそれぞれ固着され、先端側が前記回動
体の回動軸に対して直交方向に伸長し、前記回動体が回
動することにより前記基板に接近，離間すると共に、前
記回動体の回動軸方向にコリオリ力が作用したときに前
記回動軸方向に変位するように撓み変形可能な可動電極
体と、該各可動電極体に対応して前記基板上の左，右両
側にそれぞれ設けられ、該各可動電極体と所定の離間距
離をもって対向する固定電極体とからなり、前記各可動
電極体が前記コリオリ力により前記回動軸方向に変位し
たときに、前記各可動電極体の変位を前記各可動電極体
と各固定電極体との間の静電容量の変化によって検出す
る構成としたから、コリオリ力によって各可動電極体を
回動体の回動軸方向に大きく変位させることができ、各
可動電極体と各固定電極体との間の静電容量の変化量を
大きくすることができる。従って、角速度の検出感度を
向上させることができる。As described above in detail, according to the first aspect of the present invention, a substrate, a support fixedly provided on the substrate, and a supporter floating on the substrate by the support. A rotating body supported and rotatable about a rotation axis extending in a direction parallel to the substrate, driving means for rotating the rotation body about the rotation axis, and Are fixed to the left and right sides of the rotating body, respectively, and the tip side extends in a direction perpendicular to the rotating axis of the rotating body, and the rotating body approaches and separates from the substrate by rotating. A movable electrode body that can be bent and deformed so as to be displaced in the direction of the rotation axis when a Coriolis force acts in the direction of the rotation axis; and a left and right side on the substrate corresponding to each movable electrode body. And is opposed to each of the movable electrode bodies at a predetermined separation distance. When each of the movable electrode bodies is displaced in the direction of the rotation axis by the Coriolis force, the displacement of each of the movable electrode bodies is changed between each of the movable electrode bodies and each of the fixed electrode bodies. Since the detection is performed based on the change in capacitance, each movable electrode body can be largely displaced in the rotation axis direction of the rotating body by the Coriolis force, and the static electricity between each movable electrode body and each fixed electrode body can be changed. The amount of change in capacitance can be increased. Therefore, the angular velocity detection sensitivity can be improved.
【００８６】また、回動体を回動させることによって、
該回動体に設けられた各可動電極体を基板に対して接
近，離間するように変位させる構成としたから、回動体
を基板に支持する支持構造を、従来技術と比較して頑丈
なものにすることができる。即ち、従来技術では、振動
子を細長い支持梁により支持する構造であったが、本発
明では、回動体を回動させるのに十分な弾性力を得られ
ればよいため、回動体を基板に支持する部分を比較的太
く形成できる。従って、製造の容易化を図ることがで
き、製造時の破損を防止でき、歩留を高めることができ
る。By rotating the rotating body,
Since each movable electrode body provided on the rotating body is displaced so as to approach and separate from the substrate, the supporting structure for supporting the rotating body on the substrate is made stronger than that of the prior art. can do. That is, in the related art, the vibrator is supported by the elongated support beam. However, in the present invention, it is sufficient that an elastic force sufficient to rotate the rotating body can be obtained. The part to be formed can be formed relatively thick. Therefore, manufacturing can be facilitated, breakage during manufacturing can be prevented, and the yield can be increased.
【００８７】さらに、回動体を基板に支持する部分を比
較的太く形成することができるため、回動体を回動させ
る周波数を設定するのが容易となる。従って、製造時に
回動体を回動させる周波数にばらつきが発生するのを防
止できる。Further, since the portion for supporting the rotating body on the substrate can be formed relatively thick, it is easy to set the frequency for rotating the rotating body. Accordingly, it is possible to prevent the frequency at which the rotating body is rotated during manufacturing from being varied.
【００８８】請求項２に係る発明によれば、支持体、回
動体、各可動電極体、各固定電極体を、単結晶シリコン
により形成する構成としたから、回動体を回動させるの
に最適な弾性力と、各可動電極体を撓み変形させるのに
最適な弾性力を得ることができる。これにより、回動体
を容易にかつ大きく回動させることができると共に、各
可動電極体を容易にかつ大きく撓み変形させることがで
きる。従って、各可動電極体と各固定電極体との間の静
電容量の変化量を大きくすることができ、角速度の検出
感度を向上させることができる。また、単結晶シリコン
にエッチングを行うことにより、支持体、回動体、各可
動電極体、各固定電極体を容易に形成することができ
る。According to the second aspect of the present invention, since the support, the rotating body, each movable electrode body, and each fixed electrode body are formed of single-crystal silicon, it is most suitable for rotating the rotating body. And an optimal elastic force for flexing and deforming each movable electrode body can be obtained. Thus, the rotating body can be easily and largely rotated, and each movable electrode body can be easily and largely bent and deformed. Therefore, the amount of change in the capacitance between each movable electrode body and each fixed electrode body can be increased, and the detection sensitivity of the angular velocity can be improved. Further, by etching single-crystal silicon, a support, a rotating body, each movable electrode body, and each fixed electrode body can be easily formed.
【００８９】請求項３に係る発明によれば、駆動手段
を、回動体の回動軸を挟んで左，右両側に設けられた圧
電体により構成したから、圧電体によって回動体を容易
に回動させることができる。According to the third aspect of the present invention, since the driving means is constituted by the piezoelectric members provided on both the left and right sides with respect to the rotating shaft of the rotating member, the rotating member can be easily rotated by the piezoelectric member. Can be moved.
【００９０】請求項４に係る発明によれば、駆動手段
を、基板の表面に設けられた基板電極と、該基板電極と
対向するように回動体の回動軸を挟んで左，右両側に設
けられた回動電極とから構成し、該回動電極と基板電極
との間に静電力を発生させることにより、回動体を回動
させる構成としたから、請求項３に係る発明と同様に、
回動体を容易に回動させることができる。According to the fourth aspect of the present invention, the driving means is provided on both the left and right sides of the rotating electrode of the rotating body so as to face the substrate electrode provided on the surface of the substrate. And a rotating electrode provided between the rotating electrode and the substrate electrode. By generating an electrostatic force between the rotating electrode and the substrate electrode, the rotating body is rotated. ,
The rotating body can be easily rotated.
【００９１】また、請求項５に係る発明のように、可動
電極体を回動体の左，右両側にそれぞれ１本ずつ設け、
固定電極体を該各可動電極体に対応するように基板の
左，右両側にそれぞれ１個ずつ設ける構成とすれば、各
可動電極体と固定電極体との間の静電容量の変化を検出
でき、角速度を求めることができる。さらに、可動電極
体を回動体の左，右両側にそれぞれ複数本ずつ設け、固
定電極体を各可動電極体に対応するように基板の左，右
両側に複数個ずつ設ける構成とすれば、各可動電極体と
各固定電極体との間の静電容量の変化量の総和を増大さ
せることができ、角速度の検出感度を向上させることが
できる。Also, as in the invention according to claim 5, one movable electrode body is provided on each of the left and right sides of the rotating body,
If one fixed electrode body is provided on each of the left and right sides of the substrate so as to correspond to each movable electrode body, a change in capacitance between each movable electrode body and the fixed electrode body is detected. And the angular velocity can be determined. Further, if a plurality of movable electrode bodies are provided on each of the left and right sides of the rotating body, and a plurality of fixed electrode bodies are provided on each of the left and right sides of the substrate so as to correspond to each movable electrode body, The total amount of change in capacitance between the movable electrode body and each fixed electrode body can be increased, and the detection sensitivity of angular velocity can be improved.
【００９２】請求項６に係る発明によれば、回動体の
左，右両側に設けられた各可動電極体には該各可動電極
体をそれぞれ連結する連結梁を設ける構成としたから、
コリオリ力を受けて各可動電極体が変位するときに、各
可動電極体を一体的に変位させることができる。これに
より、各可動電極体の変位のばらつきを防止して、角速
度の検出精度を高めることができる。According to the sixth aspect of the present invention, the movable electrodes provided on both the left and right sides of the rotating body are provided with connecting beams for connecting the respective movable electrode bodies.
When each movable electrode body is displaced by Coriolis force, each movable electrode body can be integrally displaced. Thereby, it is possible to prevent the variation of the displacement of each movable electrode body, and to improve the detection accuracy of the angular velocity.
【図１】本発明の第１の実施例による角速度検出装置を
示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an angular velocity detecting device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１中の角速度検出装置を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing the angular velocity detecting device in FIG.
【図３】図２中の角速度検出装置を矢示III −III 方向
からみた拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the angular velocity detection device in FIG. 2 as viewed from the direction of arrows III-III.
【図４】図１中の要部を拡大して示す平面図である。FIG. 4 is an enlarged plan view showing a main part in FIG. 1;
【図５】第１の実施例による角速度検出装置の捩れ変形
部が捩れ変形した状態を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing a state in which a torsionally deformable portion of the angular velocity detecting device according to the first embodiment is torsionally deformed.
【図６】本発明の第２の実施例による角速度検出装置を
示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing an angular velocity detecting device according to a second embodiment of the present invention.
【図７】図６中の角速度検出装置を示す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing the angular velocity detecting device in FIG. 6;
【図８】図７中の角速度検出装置を矢示VIII−VIII方向
からみた拡大断面図である。8 is an enlarged sectional view of the angular velocity detecting device in FIG. 7 as viewed from the direction of arrows VIII-VIII.
【図９】本発明の第３の実施例による角速度検出装置を
示す斜視図である。FIG. 9 is a perspective view showing an angular velocity detecting device according to a third embodiment of the present invention.
【図１０】第３の実施例による角速度検出装置の可動電
極板、連結梁等を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing a movable electrode plate, connecting beams, and the like of an angular velocity detecting device according to a third embodiment.
【図１１】本発明の第４の実施例による角速度検出装置
を示す斜視図である。FIG. 11 is a perspective view showing an angular velocity detecting device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図１２】第４の実施例による角速度検出装置の長尺な
可動電極板、短尺な可動電極板、連結梁等を示す平面図
である。FIG. 12 is a plan view showing a long movable electrode plate, a short movable electrode plate, a connecting beam and the like of an angular velocity detecting device according to a fourth embodiment.
【図１３】本発明の第１の実施例による角速度検出装置
の捩れ変形部、圧電体の変形例を示す断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view showing a modification of the torsional deformation portion and the piezoelectric body of the angular velocity detecting device according to the first embodiment of the present invention.
【図１４】本発明の第１の実施例による角速度検出装置
の捩れ変形部、圧電体の他の変形例を示す断面図であ
る。FIG. 14 is a sectional view showing another modified example of the torsional deformation portion and the piezoelectric body of the angular velocity detecting device according to the first embodiment of the present invention.
【図１５】従来技術による角速度検出装置を示す一部破
断の斜視図である。FIG. 15 is a partially broken perspective view showing an angular velocity detecting device according to a conventional technique.
【図１６】他の従来技術による角速度検出装置を示す斜
視図である。FIG. 16 is a perspective view showing an angular velocity detecting device according to another related art.
【図１７】図１６中の角速度検出装置を矢示XVII−XVII
方向からみた断面図である。17 shows the angular velocity detector shown in FIG. 16 by arrows XVII-XVII.
It is sectional drawing seen from the direction.
２１，４１，６１，７１ 角速度検出装置 ２２，４２ 基板 ２４，４４ 支持体 ２５，４５ 回動体 ２８，８１，９１ 圧電体（駆動手段） ２９，４９，７２，７３ 可動電極板（可動電極体） ３１，５１ 固定電極板（固定電極体） ４８ 回動電極（駆動手段） ５４ 基板電極（駆動手段） ６２ 連結梁 21, 41, 61, 71 Angular velocity detecting device 22, 42 Substrate 24, 44 Supporting body 25, 45 Rotating body 28, 81, 91 Piezoelectric body (driving means) 29, 49, 72, 73 Movable electrode plate (movable electrode body) 31, 51 Fixed electrode plate (fixed electrode body) 48 Rotating electrode (driving means) 54 Substrate electrode (driving means) 62 Connecting beam
Claims (6)
れ、前記基板に対して平行方向に延びる回動軸を中心と
して回動可能な回動体と、 該回動体を前記回動軸を中心として回動させる駆動手段
と、 基端側が前記回動体の左，右両側にそれぞれ固着され、
先端側が前記回動体の回動軸に対して直交方向に伸長
し、前記回動体が回動することにより前記基板に接近，
離間すると共に、前記回動体の回動軸方向にコリオリ力
が作用したときに前記回動軸方向に変位するように撓み
変形可能な可動電極体と、 該各可動電極体に対応して前記基板上の左，右両側にそ
れぞれ設けられ、該各可動電極体と所定の離間距離をも
って対向する固定電極体とからなり、 前記各可動電極体が前記コリオリ力により前記回動軸方
向に変位したときに、前記各可動電極体の変位を前記各
可動電極体と各固定電極体との間の静電容量の変化によ
って検出する構成としてなる角速度検出装置。1. A substrate, a support fixedly provided on the substrate, and a rotating shaft supported by the support while floating on the substrate and extending in a direction parallel to the substrate. A rotating body rotatable about a center; driving means for rotating the rotating body about the rotating shaft; and a base end fixed to each of the left and right sides of the rotating body,
The tip side extends in a direction perpendicular to the rotation axis of the rotating body, and the rotating body rotates to approach the substrate,
A movable electrode body that can be flexed and deformed so as to be displaced in the direction of the rotation axis when Coriolis force acts on the rotation body in the direction of the rotation axis of the rotation body, and the substrate corresponding to each of the movable electrode bodies. A fixed electrode body that is provided on each of the upper left and right sides and faces each of the movable electrode bodies with a predetermined separation distance, and when each of the movable electrode bodies is displaced in the rotation axis direction by the Coriolis force. An angular velocity detecting device configured to detect a displacement of each movable electrode body by a change in capacitance between each movable electrode body and each fixed electrode body.
固定電極体を単結晶シリコンにより形成してなる請求項
１に記載の角速度検出装置。2. The angular velocity detecting device according to claim 1, wherein the support, the rotating body, each movable electrode body, and each fixed electrode body are formed of single crystal silicon.
挟んで左，右両側に設けられた圧電体により構成してな
る請求項１または２に記載の角速度検出装置。3. The angular velocity detecting device according to claim 1, wherein the driving means is constituted by piezoelectric bodies provided on both the left and right sides of the rotating shaft of the rotating body.
られた基板電極と、該基板電極と対向するように前記回
動体の回動軸を挟んで左，右両側に設けられた回動電極
とから構成し、該回動電極と基板電極との間に静電力を
発生させることにより、前記回動体を回動させる構成と
してなる請求項１または２に記載の角速度検出装置。4. A driving device comprising: a substrate electrode provided on a surface of the substrate; and a rotating means provided on both left and right sides of a rotating shaft of the rotating body so as to face the substrate electrode. The angular velocity detecting device according to claim 1, wherein the angular velocity detecting device is configured to include an electrode and generate an electrostatic force between the rotating electrode and the substrate electrode to rotate the rotating body.
側にそれぞれ１本または複数本設ける構成としてなる請
求項１，２，３または４に記載の角速度検出装置。5. The angular velocity detecting device according to claim 1, wherein one or more movable electrode bodies are provided on each of the left and right sides of the rotating body.
可動電極体には該各可動電極体をそれぞれ連結する連結
梁を設ける構成としてなる請求項５に記載の角速度検出
装置。6. The angular velocity detecting device according to claim 5, wherein each movable electrode body provided on both the left and right sides of said rotating body is provided with a connecting beam for connecting each movable electrode body.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9120275A JPH10300476A (en) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | Angular velocity detecting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9120275A JPH10300476A (en) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | Angular velocity detecting device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10300476A true JPH10300476A (en) | 1998-11-13 |
Family
ID=14782210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9120275A Pending JPH10300476A (en) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | Angular velocity detecting device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10300476A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006153514A (en) * | 2004-11-25 | 2006-06-15 | Matsushita Electric Works Ltd | Gyro sensor and angular velocity detection method |
| JP2007212355A (en) * | 2006-02-10 | 2007-08-23 | Seiko Instruments Inc | Piezoelectric vibrator for angular velocity sensor |
| KR100899812B1 (en) | 2006-12-05 | 2009-05-27 | 한국전자통신연구원 | Capacitive accelerometer |
| CN104089613A (en) * | 2014-07-18 | 2014-10-08 | 深迪半导体(上海)有限公司 | Capacitor-type gyroscope sensitive-end capacitor configuration device and configuration method |
-
1997
- 1997-04-23 JP JP9120275A patent/JPH10300476A/en active Pending
Cited By (6)
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| US8113054B2 (en) | 2006-12-05 | 2012-02-14 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Capacitive accelerometer |
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