JP3123301B2 - 角速度センサ - Google Patents
角速度センサInfo
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- JP3123301B2 JP3123301B2 JP05113910A JP11391093A JP3123301B2 JP 3123301 B2 JP3123301 B2 JP 3123301B2 JP 05113910 A JP05113910 A JP 05113910A JP 11391093 A JP11391093 A JP 11391093A JP 3123301 B2 JP3123301 B2 JP 3123301B2
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- torsional
- tuning fork
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- G—PHYSICS
- 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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- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
- Micromachines (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、回転体の角速度の検出
測定を行う角速度センサに関するものである。
測定を行う角速度センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の角速度センサの一般的な構成が図
５と図６に示されている。図５に示す第１の従来例は、
音叉型振動子１の板状振動子１ａ，１ｂの外側面に駆動
用圧電素子２ａ，２ｂが配設されており、音叉型振動子
の底部１ｃには検出部３が突設されており、この検出部
３の両側面にはマグネットや電極などによる角速度の検
出手段（図示せず）が配設されている。底部１ｃは柱
（音叉軸）１ｄを介して固定板１ｅに連結されている。
この角速度センサによれば、駆動用圧電素子２ａ，２ｂ
に励振信号が加わり、板状振動子１ａ，１ｂがそれぞれ
図示の矢印Ｖ１，Ｖ２のような逆方向で同じ大きさに振
動し、この状態でＺ軸周りに音叉型振動子１を回転させ
ると、互いに逆向きの図示Ｆ１とＦ２の方向、すなわ
ち、振動方向に直交し、かつ、回転軸（Ｚ軸）に直交す
る方向に慣性力（コリオリ力）が発生する。この逆向き
のコリオリ力によるトルクが音叉型振動子１に働いて、
音叉型振動子１は捩れ振動を起こし、この捩れ振動の振
幅の大きさを検出手段３により検出して、これを角速度
信号として出力するものである。
５と図６に示されている。図５に示す第１の従来例は、
音叉型振動子１の板状振動子１ａ，１ｂの外側面に駆動
用圧電素子２ａ，２ｂが配設されており、音叉型振動子
の底部１ｃには検出部３が突設されており、この検出部
３の両側面にはマグネットや電極などによる角速度の検
出手段（図示せず）が配設されている。底部１ｃは柱
（音叉軸）１ｄを介して固定板１ｅに連結されている。
この角速度センサによれば、駆動用圧電素子２ａ，２ｂ
に励振信号が加わり、板状振動子１ａ，１ｂがそれぞれ
図示の矢印Ｖ１，Ｖ２のような逆方向で同じ大きさに振
動し、この状態でＺ軸周りに音叉型振動子１を回転させ
ると、互いに逆向きの図示Ｆ１とＦ２の方向、すなわ
ち、振動方向に直交し、かつ、回転軸（Ｚ軸）に直交す
る方向に慣性力（コリオリ力）が発生する。この逆向き
のコリオリ力によるトルクが音叉型振動子１に働いて、
音叉型振動子１は捩れ振動を起こし、この捩れ振動の振
幅の大きさを検出手段３により検出して、これを角速度
信号として出力するものである。
【０００３】しかし、この第１の従来例のものは機械加
工によって作製されるため、微細加工が行えず、検出精
度が悪く、また、大型なものであった。一方、図６に示
す第２の従来例のものは、これらの欠点を改良しようと
したものであり、文献（PROCEEDING FOR MICRO ELECTRO
MECHANICAL SYSTEMS Feb.７−10,1993 ）等で知られて
いる。同図に示す角速度センサは、シリコン基板等の半
導体基板を用いて半導体微細加工技術により形成されて
いる。基板25上の中央部には固定電極５が形成されてお
り、この固定電極５の左右両側には音叉状振動子の振動
板７，８がその角部７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂを固定部14
ｃに連結させて浮遊状態で配設されており、基板25と、
この基板25から浮遊している振動板７，８の各浮遊空間
を挟んだ対向面には電極（図示せず）が配設されてい
る。振動板７，８には複数の穴９が開口されており、各
振動板７，８の左右両側に櫛形電極10ａ，10ｂ，11ａ，
11ｂが突設形成されており、固定電極５にも櫛形電極５
ａ，５ｂが形成されており、この櫛形電極５ａ，５ｂは
振動板７，８の櫛形電極10ａ，11ａと僅かな間隙を介す
るよう形成されている。
工によって作製されるため、微細加工が行えず、検出精
度が悪く、また、大型なものであった。一方、図６に示
す第２の従来例のものは、これらの欠点を改良しようと
したものであり、文献（PROCEEDING FOR MICRO ELECTRO
MECHANICAL SYSTEMS Feb.７−10,1993 ）等で知られて
いる。同図に示す角速度センサは、シリコン基板等の半
導体基板を用いて半導体微細加工技術により形成されて
いる。基板25上の中央部には固定電極５が形成されてお
り、この固定電極５の左右両側には音叉状振動子の振動
板７，８がその角部７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂを固定部14
ｃに連結させて浮遊状態で配設されており、基板25と、
この基板25から浮遊している振動板７，８の各浮遊空間
を挟んだ対向面には電極（図示せず）が配設されてい
る。振動板７，８には複数の穴９が開口されており、各
振動板７，８の左右両側に櫛形電極10ａ，10ｂ，11ａ，
11ｂが突設形成されており、固定電極５にも櫛形電極５
ａ，５ｂが形成されており、この櫛形電極５ａ，５ｂは
振動板７，８の櫛形電極10ａ，11ａと僅かな間隙を介す
るよう形成されている。
【０００４】このような構成の角速度センサは、固定電
極５の櫛形電極５ａ，５ｂと、振動板７，８の櫛形電極
10ａ，11ａ間に振動駆動信号が加わり、振動板７，８が
それぞれ図示のＶ1 ，Ｖ2 のように逆方向で同じ大きさ
に振動し、この状態でＹ軸周りに回転すると、振動板７
には図示のＦ2 方向に、また、振動板８には図示のＦ1
方向に、それぞれ振動方向およびＹ軸に直交するように
慣性力（コリオリ力）が発生する。この逆向きのコリオ
リ力によって振動板７，８に捩れ振動が生じ、この捩れ
振動の振幅変化を基板25と振動板７，８に対向配設され
た電極間の静電容量の変化として検出し、これを角速度
の検出信号として出力するものである。
極５の櫛形電極５ａ，５ｂと、振動板７，８の櫛形電極
10ａ，11ａ間に振動駆動信号が加わり、振動板７，８が
それぞれ図示のＶ1 ，Ｖ2 のように逆方向で同じ大きさ
に振動し、この状態でＹ軸周りに回転すると、振動板７
には図示のＦ2 方向に、また、振動板８には図示のＦ1
方向に、それぞれ振動方向およびＹ軸に直交するように
慣性力（コリオリ力）が発生する。この逆向きのコリオ
リ力によって振動板７，８に捩れ振動が生じ、この捩れ
振動の振幅変化を基板25と振動板７，８に対向配設され
た電極間の静電容量の変化として検出し、これを角速度
の検出信号として出力するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように、第２の従
来例によれば、微細加工技術を用いて製作されるため、
第１の従来例に比べて非常に加工精度よく小型化され
る。
来例によれば、微細加工技術を用いて製作されるため、
第１の従来例に比べて非常に加工精度よく小型化され
る。
【０００６】一方、角速度センサを半導体にて形成した
場合、半導体の優れた機械特性から高いＱ値をもたせる
ように作製することが可能であるが、第２の従来例の場
合には、以下に示すようにＱ値が低くなるという問題を
生じた。すなわち、第２の従来例では、音叉型振動子の
振動板７，８が角部７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂを通じて固
定部14ｃに直結しているため、振動板７，８に発生する
捩れ振動により角部７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂと直結部と
の間に大きな歪みが生じ、捩れ振動を起こす振動エネル
ギの多くが固定部14ｃから外部伝搬エネルギとして消費
される。したがって、音叉振動子のねじれ振動に関する
Ｑ値が低くなり、検出分解能が悪くなった。
場合、半導体の優れた機械特性から高いＱ値をもたせる
ように作製することが可能であるが、第２の従来例の場
合には、以下に示すようにＱ値が低くなるという問題を
生じた。すなわち、第２の従来例では、音叉型振動子の
振動板７，８が角部７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂを通じて固
定部14ｃに直結しているため、振動板７，８に発生する
捩れ振動により角部７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂと直結部と
の間に大きな歪みが生じ、捩れ振動を起こす振動エネル
ギの多くが固定部14ｃから外部伝搬エネルギとして消費
される。したがって、音叉振動子のねじれ振動に関する
Ｑ値が低くなり、検出分解能が悪くなった。
【０００７】また、金属等の材料を用い、機械加工によ
って作製される図５に示す角速度センサでは元々Ｑ値を
高くすることが難しく、それに加えて板状振動子１ａ，
１ｂが底部１ｃと柱１ｄを介して固定板１ｅに連結され
ているため、板状振動子１ａ，１ｂに捩れ振動を起こす
振動エネルギの多くは底部１ｃと柱１ｄを介して固定板
１ｅ側へ外部伝搬エネルギとして消費される。このた
め、板状振動子１ａ，１ｂのＱ値が一層低くなり、角速
度の分解能が高い角速度センサを得ることが大変難しか
った。
って作製される図５に示す角速度センサでは元々Ｑ値を
高くすることが難しく、それに加えて板状振動子１ａ，
１ｂが底部１ｃと柱１ｄを介して固定板１ｅに連結され
ているため、板状振動子１ａ，１ｂに捩れ振動を起こす
振動エネルギの多くは底部１ｃと柱１ｄを介して固定板
１ｅ側へ外部伝搬エネルギとして消費される。このた
め、板状振動子１ａ，１ｂのＱ値が一層低くなり、角速
度の分解能が高い角速度センサを得ることが大変難しか
った。
【０００８】本発明は、上記従来の課題を解決するため
になされたものであり、その目的は、捩れ振動する振動
子のＱ値を高くし、検出分解能の優れた角速度センサを
提供することにある。
になされたものであり、その目的は、捩れ振動する振動
子のＱ値を高くし、検出分解能の優れた角速度センサを
提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、次のように構成されている。すなわち、本
発明は、駆動入力によって音叉振動を行い、音叉軸回り
の回転作用を受けてコリオリ力による音叉軸回りのトル
クを発生する音叉振動子と、前記音叉振動子が発生する
トルクによって捩れ振動を行う検出捩れ振動子とを備
え、前記検出捩れ振動子の振動の大きさによって音叉軸
回りの回転角速度を検出する角速度センサであって、前
記検出捩れ振動子の外側には該検出捩れ振動子の捩れ振
動の外部伝搬エネルギ損失を緩和する緩衝捩れ振動子が
設けられていることを特徴として構成されている。
するために、次のように構成されている。すなわち、本
発明は、駆動入力によって音叉振動を行い、音叉軸回り
の回転作用を受けてコリオリ力による音叉軸回りのトル
クを発生する音叉振動子と、前記音叉振動子が発生する
トルクによって捩れ振動を行う検出捩れ振動子とを備
え、前記検出捩れ振動子の振動の大きさによって音叉軸
回りの回転角速度を検出する角速度センサであって、前
記検出捩れ振動子の外側には該検出捩れ振動子の捩れ振
動の外部伝搬エネルギ損失を緩和する緩衝捩れ振動子が
設けられていることを特徴として構成されている。
【００１０】
【作用】駆動入力によって音叉振動子が音叉振動し、こ
の状態で音叉軸回りの回転作用を受けると、音叉軸と音
叉振動方向にそれぞれ直交するようにコリオリ力が生
じ、このコリオリ力により音叉軸回りにトルクが発生
し、このトルクにより検出捩れ振動子は捩れ振動する。
この捩れ振動の振幅の大きさを検出して、これを角速度
の検出信号として出力する。検出捩れ振動子の外側には
緩衝捩れ振動子が設けられており、検出捩れ振動子の捩
れ振動と共に緩衝捩れ振動子を捩れ振動させることによ
って、検出捩れ振動子の捩れ振動の外部伝搬エネルギ損
失が緩衝捩れ振動子の捩れ振動によって緩和されるの
で、この捩れ振動の外部伝搬エネルギ損失が極めて小さ
くなり、Ｑ値の低下が抑制され、角速度の検出分解能が
高く、検出感度の優れたものとなる。
の状態で音叉軸回りの回転作用を受けると、音叉軸と音
叉振動方向にそれぞれ直交するようにコリオリ力が生
じ、このコリオリ力により音叉軸回りにトルクが発生
し、このトルクにより検出捩れ振動子は捩れ振動する。
この捩れ振動の振幅の大きさを検出して、これを角速度
の検出信号として出力する。検出捩れ振動子の外側には
緩衝捩れ振動子が設けられており、検出捩れ振動子の捩
れ振動と共に緩衝捩れ振動子を捩れ振動させることによ
って、検出捩れ振動子の捩れ振動の外部伝搬エネルギ損
失が緩衝捩れ振動子の捩れ振動によって緩和されるの
で、この捩れ振動の外部伝搬エネルギ損失が極めて小さ
くなり、Ｑ値の低下が抑制され、角速度の検出分解能が
高く、検出感度の優れたものとなる。
【００１１】また、このような構成の角速度センサを半
導体基板上に半導体微細加工技術を用いて形成した場合
には、機械特性のＱ値を高く作製することが可能とな
り、かつ、緩衝捩れ振動子により捩れ振動の外部伝搬エ
ネルギ損失が緩和されるので、機械特性のＱ値は低下が
抑制され、検出分解能は一層優れたものとなる。
導体基板上に半導体微細加工技術を用いて形成した場合
には、機械特性のＱ値を高く作製することが可能とな
り、かつ、緩衝捩れ振動子により捩れ振動の外部伝搬エ
ネルギ損失が緩和されるので、機械特性のＱ値は低下が
抑制され、検出分解能は一層優れたものとなる。
【００１２】
【実施例】以下、本実施例の基本構成を図面に基づいて
説明する。図１には、本発明に係る角速度センサの基本
的な一構成が示されている。同図において、音叉振動子
12は、おもり部17ａ，17ｂと、このおもり部17ａ，17ｂ
を連結支持するコ字形状の板部19ａ，19ｂとを有して構
成されている。音叉振動子12の中央、つまり、おもり部
17ａ，17ｂ間には固定駆動電極18が配設され、おもり部
17ａ，17ｂと固定駆動電極18との各対向面には電極（図
示せず）が形成されている。
説明する。図１には、本発明に係る角速度センサの基本
的な一構成が示されている。同図において、音叉振動子
12は、おもり部17ａ，17ｂと、このおもり部17ａ，17ｂ
を連結支持するコ字形状の板部19ａ，19ｂとを有して構
成されている。音叉振動子12の中央、つまり、おもり部
17ａ，17ｂ間には固定駆動電極18が配設され、おもり部
17ａ，17ｂと固定駆動電極18との各対向面には電極（図
示せず）が形成されている。
【００１３】音叉振動子12の外側には、枠状の検出捩れ
振動子13が音叉軸としての連結部26ａ，26ｂを介して連
結されており、検出捩れ振動子13の外側には、前記検出
捩れ振動子13の捩れ振動のエネルギが外部伝搬エネルギ
として損失されるのを緩和する枠状の緩衝捩れ振動子15
が、連結部27ａ，27ｂを介して連結されている。さら
に、この緩衝捩れ振動子15は、連結部28ａ，28ｂを介し
て固定枠14ｃに連結されている。
振動子13が音叉軸としての連結部26ａ，26ｂを介して連
結されており、検出捩れ振動子13の外側には、前記検出
捩れ振動子13の捩れ振動のエネルギが外部伝搬エネルギ
として損失されるのを緩和する枠状の緩衝捩れ振動子15
が、連結部27ａ，27ｂを介して連結されている。さら
に、この緩衝捩れ振動子15は、連結部28ａ，28ｂを介し
て固定枠14ｃに連結されている。
【００１４】すなわち、緩衝捩れ振動子１５を設けない
場合、つまり、検出捩れ振動子１３を固定枠１４ｃに直
接連結させた場合には、角速度検出の際に生ずる検出捩
れ振動子１３の捩れ振動は、固定枠１４ｃと検出捩れ振
動子１３との間、つまり、それらを連結する部分の固定
枠１４ｃ側の付け根部分に大きな歪みを生じて、捩れ振
動のエネルギの多くは固定枠１４ｃ側へ外部伝搬エネル
ギとして消費されてしまうが、本基本構成では、検出捩
れ振動子１３と固定枠１４ｃとの間に緩衝捩れ振動子１
５を設けることで、捩れ振動のエネルギが検出捩れ振動
子１３を捩れ振動させると共に、緩衝捩れ振動子１５を
検出捩れ振動子１３の動きに連動させ、捩れ振動子の外
部伝搬エネルギ損失を緩和させている。具体的には、緩
衝捩れ振動子１５の固有振動周波数を検出捩れ振動子１
３のそれよりも十分低くすることにより、検出捩れ振動
子１３と緩衝捩れ振動子１５との間、つまり、連結部２
７ａ，２７ｂの付け根部分、および、緩衝捩れ振動子１
５と固定枠１４ｃとの間、つまり、連結部２８ａ，２８
ｂの付け根部分に生ずる歪みを緩和するように、緩衝捩
れ振動子１５を検出捩れ振動子１３の動きに位相差がな
いよう連動させ、捩れ振動の外部伝搬エネルギ損失を緩
和している。
場合、つまり、検出捩れ振動子１３を固定枠１４ｃに直
接連結させた場合には、角速度検出の際に生ずる検出捩
れ振動子１３の捩れ振動は、固定枠１４ｃと検出捩れ振
動子１３との間、つまり、それらを連結する部分の固定
枠１４ｃ側の付け根部分に大きな歪みを生じて、捩れ振
動のエネルギの多くは固定枠１４ｃ側へ外部伝搬エネル
ギとして消費されてしまうが、本基本構成では、検出捩
れ振動子１３と固定枠１４ｃとの間に緩衝捩れ振動子１
５を設けることで、捩れ振動のエネルギが検出捩れ振動
子１３を捩れ振動させると共に、緩衝捩れ振動子１５を
検出捩れ振動子１３の動きに連動させ、捩れ振動子の外
部伝搬エネルギ損失を緩和させている。具体的には、緩
衝捩れ振動子１５の固有振動周波数を検出捩れ振動子１
３のそれよりも十分低くすることにより、検出捩れ振動
子１３と緩衝捩れ振動子１５との間、つまり、連結部２
７ａ，２７ｂの付け根部分、および、緩衝捩れ振動子１
５と固定枠１４ｃとの間、つまり、連結部２８ａ，２８
ｂの付け根部分に生ずる歪みを緩和するように、緩衝捩
れ振動子１５を検出捩れ振動子１３の動きに位相差がな
いよう連動させ、捩れ振動の外部伝搬エネルギ損失を緩
和している。
【００１５】一方、検出捩れ振動子13表面には電極パタ
ーン（図示せず）が形成されており、さらに、この電極
パターンに対向する上部固定側（図示せず）に固定検出
電極が形成されて角速度センサが構成されている。
ーン（図示せず）が形成されており、さらに、この電極
パターンに対向する上部固定側（図示せず）に固定検出
電極が形成されて角速度センサが構成されている。
【００１６】このような構成の角速度センサにおいて
は、固定駆動電極18と音叉振動子12に駆動入力としての
交流電圧等を加えると、固定駆動電極18と音叉振動子12
との間に静電力が発生し、音叉振動子12のおもり部17
ａ，17ｂは、同図の（ｂ）に示すように、図示の矢印Ｖ
1 ，Ｖ2 のように反対方向で同じ大きさに音叉振動す
る。この状態で音叉軸周りに角速度センサが回転する
と、図示のＦ1 ，Ｆ2 方向のように互いに逆方向で、音
叉振動方向および音叉軸方向とは直角方向にコリオリ力
が発生する。この逆方向のコリオリ力Ｆ1 ，Ｆ2 によ
り、検出捩れ振動子13は捩れ振動を起こす。
は、固定駆動電極18と音叉振動子12に駆動入力としての
交流電圧等を加えると、固定駆動電極18と音叉振動子12
との間に静電力が発生し、音叉振動子12のおもり部17
ａ，17ｂは、同図の（ｂ）に示すように、図示の矢印Ｖ
1 ，Ｖ2 のように反対方向で同じ大きさに音叉振動す
る。この状態で音叉軸周りに角速度センサが回転する
と、図示のＦ1 ，Ｆ2 方向のように互いに逆方向で、音
叉振動方向および音叉軸方向とは直角方向にコリオリ力
が発生する。この逆方向のコリオリ力Ｆ1 ，Ｆ2 によ
り、検出捩れ振動子13は捩れ振動を起こす。
【００１７】検出捩れ振動子１３と固定枠１４ｃとの間
には緩衝捩れ振動子１５が設けられているので、検出捩
れ振動子１３の捩れ振動は、緩衝捩れ振動子１５により
緩和されて固定枠１４ｃに伝搬されるため、連結部２７
ａ，２７ｂの緩衝捩れ振動子１５側の付け根部分、およ
び、連結部２８ａ，２８ｂの固定枠１４ｃ側の付け根部
分に大きな歪を生ずることがない。したがって、捩れ振
動のエネルギは、固定枠１４ｃ側へ外部伝搬エネルギと
して消費されることが少くなるため、検出捩れ振動子１
３のＱ値の低下が抑制される。
には緩衝捩れ振動子１５が設けられているので、検出捩
れ振動子１３の捩れ振動は、緩衝捩れ振動子１５により
緩和されて固定枠１４ｃに伝搬されるため、連結部２７
ａ，２７ｂの緩衝捩れ振動子１５側の付け根部分、およ
び、連結部２８ａ，２８ｂの固定枠１４ｃ側の付け根部
分に大きな歪を生ずることがない。したがって、捩れ振
動のエネルギは、固定枠１４ｃ側へ外部伝搬エネルギと
して消費されることが少くなるため、検出捩れ振動子１
３のＱ値の低下が抑制される。
【００１８】このように、緩衝捩れ振動子15により外部
伝搬エネルギ損失が緩和される捩れ振動の振幅を、検出
捩れ振動子13の電極パターンと、これに対向する固定検
出電極との間の静電容量の変化として検出し、これを角
速度の検出信号として出力する。
伝搬エネルギ損失が緩和される捩れ振動の振幅を、検出
捩れ振動子13の電極パターンと、これに対向する固定検
出電極との間の静電容量の変化として検出し、これを角
速度の検出信号として出力する。
【００１９】このように構成される角速度センサは、検
出捩れ振動子13と固定枠14ｃとの間に緩衝捩れ振動子15
が設けられているため、検出捩れ振動子13の捩れ振動の
外部伝搬エネルギ損失は小さいので、検出捩れ振動子13
のＱ値の低下が抑制され、検出分解能は高く、検出感度
が優れたものとなる。
出捩れ振動子13と固定枠14ｃとの間に緩衝捩れ振動子15
が設けられているため、検出捩れ振動子13の捩れ振動の
外部伝搬エネルギ損失は小さいので、検出捩れ振動子13
のＱ値の低下が抑制され、検出分解能は高く、検出感度
が優れたものとなる。
【００２０】次に、以上のような基本構成をもつ角速度
センサの具体的な実施例を、図２を用いて説明する。本
実施例の角速度センサは、シリコン基板等の半導体基板
を利用して半導体微細加工技術によって形成されてい
る。シリコン基板14表面には、ボロンを拡散させたポリ
シリコンよりなる固定枠14ｃ部分と、固定駆動電極18部
分とを残して凹部30が形成されている。この凹部30に
は、固定駆動電極18を囲むように音叉振動子12が、ま
た、この音叉振動子12を囲むように検出捩れ振動子13
が、さらに、検出捩れ振動子13を囲むように緩衝捩れ振
動子15が、それぞれ浮遊状態で形成されている。音叉振
動子12は連結部26ａ，26ｂを介して検出捩れ振動子13
に、検出捩れ振動子13は連結部27ａ，27ｂを介して緩衝
捩れ振動子15に、緩衝捩れ振動子15は連結部28ａ，28ｂ
を介して固定枠14ｃに連結されている。これら音叉振動
子12と検出捩れ振動子13と緩衝捩れ振動子15もボロンを
拡散させたポリシリコンよりなり、低抵抗に形成されて
いる。
センサの具体的な実施例を、図２を用いて説明する。本
実施例の角速度センサは、シリコン基板等の半導体基板
を利用して半導体微細加工技術によって形成されてい
る。シリコン基板14表面には、ボロンを拡散させたポリ
シリコンよりなる固定枠14ｃ部分と、固定駆動電極18部
分とを残して凹部30が形成されている。この凹部30に
は、固定駆動電極18を囲むように音叉振動子12が、ま
た、この音叉振動子12を囲むように検出捩れ振動子13
が、さらに、検出捩れ振動子13を囲むように緩衝捩れ振
動子15が、それぞれ浮遊状態で形成されている。音叉振
動子12は連結部26ａ，26ｂを介して検出捩れ振動子13
に、検出捩れ振動子13は連結部27ａ，27ｂを介して緩衝
捩れ振動子15に、緩衝捩れ振動子15は連結部28ａ，28ｂ
を介して固定枠14ｃに連結されている。これら音叉振動
子12と検出捩れ振動子13と緩衝捩れ振動子15もボロンを
拡散させたポリシリコンよりなり、低抵抗に形成されて
いる。
【００２１】音叉振動子12は、おもり部17ａ，17ｂと、
基部29ａ，29ｂと、おもり部17ａ，17ｂを基部29ａ，29
ｂへと連結支持する一対ずつの板ばね部21，22，23，24
とにより構成されており、おもり部17ａ，17ｂは固定駆
動電極18に対向配置されており、基部29ａ，29ｂは連結
部26ａ，26ｂに連結されている。
基部29ａ，29ｂと、おもり部17ａ，17ｂを基部29ａ，29
ｂへと連結支持する一対ずつの板ばね部21，22，23，24
とにより構成されており、おもり部17ａ，17ｂは固定駆
動電極18に対向配置されており、基部29ａ，29ｂは連結
部26ａ，26ｂに連結されている。
【００２２】周知のように、音叉振動子１２の固有振動
周波数は板ばね部２１，２２，２３，２４のばね定数に
よって、検出捩れ振動子１３のそれは連結部２７ａ，２
７ｂのばね定数によって、緩衝捩れ振動子１５のそれは
連結部２８ａ，２８ｂの各ばね定数によってそれぞれ決
定される。角速度センサの検出精度を上げるために、音
叉振動子１２と検出捩れ振動子１３との固有振動周波数
をほぼ一致させるように板ばね部２１，２２，２３，２
４と連結部２７ａ，２７ｂのばね定数を決定し、捩れ振
動が大きな振幅で発生するようにしている。
周波数は板ばね部２１，２２，２３，２４のばね定数に
よって、検出捩れ振動子１３のそれは連結部２７ａ，２
７ｂのばね定数によって、緩衝捩れ振動子１５のそれは
連結部２８ａ，２８ｂの各ばね定数によってそれぞれ決
定される。角速度センサの検出精度を上げるために、音
叉振動子１２と検出捩れ振動子１３との固有振動周波数
をほぼ一致させるように板ばね部２１，２２，２３，２
４と連結部２７ａ，２７ｂのばね定数を決定し、捩れ振
動が大きな振幅で発生するようにしている。
【００２３】一方、検出捩れ振動子１３上には検出電極
３１が、また、連結部２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７
ｂ，２８ａ，２８ｂを含む検出捩れ振動子１３上と緩衝
捩れ振動子１５上と固定部１４ｃ上の所望領域に所要数
のリードパターンが、酸化シリコン（ＳｉＯ）等の絶縁
層３２を介して形成されている。このリードパターンは
音叉振動子１２や検出電極３１等より引き出されてい
る。
３１が、また、連結部２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７
ｂ，２８ａ，２８ｂを含む検出捩れ振動子１３上と緩衝
捩れ振動子１５上と固定部１４ｃ上の所望領域に所要数
のリードパターンが、酸化シリコン（ＳｉＯ）等の絶縁
層３２を介して形成されている。このリードパターンは
音叉振動子１２や検出電極３１等より引き出されてい
る。
【００２４】また、これら固定駆動電極18、音叉振動子
12、検出捩れ振動子13、緩衝捩れ振動子15、固定枠14ｃ
等の上部全面にはガラス基板20が配設されており、この
ガラス基板20は、固定駆動電極18と、固定枠14ｃとに陽
極接合方法等により接合固定されている。このガラス基
板20には、検出捩れ振動子13上の検出電極31と対向する
位置に、アルミニウム等により電極33が形成されてお
り、角速度を受けたとき捩れ振動によって変化する検出
捩れ振動子13の検出電極31と、ガラス基板20の電極33と
の間の静電容量を角速度信号として検出する。さらに、
ガラス基板20には、固定駆動電極18と検出捩れ振動子13
に対向位置する箇所、および、その他必要箇所に、適当
数の電極取出口25が開口されており、この電極取出口25
を利用して固定駆動電極18は駆動回路（図示せず）等
に、また、検出捩れ振動子13の検出電極31とガラス基板
20の電極33とは信号検出回路（図示せず）等に接続さ
れ、その他所望の箇所に必要な電気的接続が施されて、
本実施例の角速度センサが構成されている。
12、検出捩れ振動子13、緩衝捩れ振動子15、固定枠14ｃ
等の上部全面にはガラス基板20が配設されており、この
ガラス基板20は、固定駆動電極18と、固定枠14ｃとに陽
極接合方法等により接合固定されている。このガラス基
板20には、検出捩れ振動子13上の検出電極31と対向する
位置に、アルミニウム等により電極33が形成されてお
り、角速度を受けたとき捩れ振動によって変化する検出
捩れ振動子13の検出電極31と、ガラス基板20の電極33と
の間の静電容量を角速度信号として検出する。さらに、
ガラス基板20には、固定駆動電極18と検出捩れ振動子13
に対向位置する箇所、および、その他必要箇所に、適当
数の電極取出口25が開口されており、この電極取出口25
を利用して固定駆動電極18は駆動回路（図示せず）等
に、また、検出捩れ振動子13の検出電極31とガラス基板
20の電極33とは信号検出回路（図示せず）等に接続さ
れ、その他所望の箇所に必要な電気的接続が施されて、
本実施例の角速度センサが構成されている。
【００２５】次に、以上のように構成される角速度セン
サの製造工程を、図３を用いて説明する。この角速度セ
ンサは１枚の単結晶シリコンウエハ上に作製される複数
チップのうちの１チップとして半導体微細加工技術を用
いて形成され、これらのチップは単結晶シリコンウエハ
上に複数形成されている。図３に示すものは、１チップ
に形成される角速度センサの、図２に示すもののＢ−
Ｂ′断面部分を示している。図３の（ａ）では、単結晶
シリコンよりなる基板14表面の、図２の凹部30に相当す
る位置に約２μｍ程度の窪み34をエッチング等により形
成する。次に、図３の（ｂ）では、ＰＳＧ（Phosho-Sil
icate Glass ）膜を全面に成膜した後、窪み34部分だけ
にＰＳＧ膜35が残るようレジスト等をマスクにしてパタ
ーニングする。次に、同図の（ｃ）では、ボロン等を拡
散させて低抵抗にしたポリシリコン層36を約５μｍ程度
全面にＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法等によ
り積層形成する。その後、検出捩れ振動子13、連結部26
ａ，26ｂ，27ａ，27ｂ，28ａ，28ｂ上等の所望領域のリ
ードパターン形成部分と検出電極31形成部分に、酸化シ
リコン等の絶縁層32を形成する。次に、この絶縁層32形
成部分に、金属電極としてのアルミニウム薄膜を製膜し
て、検出電極31と、所要数のリードパターンとを形成す
る。
サの製造工程を、図３を用いて説明する。この角速度セ
ンサは１枚の単結晶シリコンウエハ上に作製される複数
チップのうちの１チップとして半導体微細加工技術を用
いて形成され、これらのチップは単結晶シリコンウエハ
上に複数形成されている。図３に示すものは、１チップ
に形成される角速度センサの、図２に示すもののＢ−
Ｂ′断面部分を示している。図３の（ａ）では、単結晶
シリコンよりなる基板14表面の、図２の凹部30に相当す
る位置に約２μｍ程度の窪み34をエッチング等により形
成する。次に、図３の（ｂ）では、ＰＳＧ（Phosho-Sil
icate Glass ）膜を全面に成膜した後、窪み34部分だけ
にＰＳＧ膜35が残るようレジスト等をマスクにしてパタ
ーニングする。次に、同図の（ｃ）では、ボロン等を拡
散させて低抵抗にしたポリシリコン層36を約５μｍ程度
全面にＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法等によ
り積層形成する。その後、検出捩れ振動子13、連結部26
ａ，26ｂ，27ａ，27ｂ，28ａ，28ｂ上等の所望領域のリ
ードパターン形成部分と検出電極31形成部分に、酸化シ
リコン等の絶縁層32を形成する。次に、この絶縁層32形
成部分に、金属電極としてのアルミニウム薄膜を製膜し
て、検出電極31と、所要数のリードパターンとを形成す
る。
【００２６】次に、同図の（ｄ）では、レジスト等をマ
スクとしてＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等のドライ
エッチング技術により、ポリシリコン層36を音叉振動子
12、検出捩れ振動子13、緩衝捩れ振動子15、固定駆動電
極18、連結部26ａ，26ｂ，27ａ，27ｂ，28ａ，28ｂのそ
れぞれの形状に加工する。また、これら音叉振動子12等
の側面が、基板14に対して垂直となるようＲＩＥ等のエ
ッチング工程で、基板14の温度を低温にすることが望ま
しい。その後、弗酸等のエッチング液で前記ＰＳＧ膜35
をエッチングして除去し、音叉振動子12、検出捩れ振動
子13、緩衝捩れ振動子15、連結部26ａ，26ｂ，27ａ，27
ｂ，28ａ，28ｂを基板14から浮いた状態にする。
スクとしてＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等のドライ
エッチング技術により、ポリシリコン層36を音叉振動子
12、検出捩れ振動子13、緩衝捩れ振動子15、固定駆動電
極18、連結部26ａ，26ｂ，27ａ，27ｂ，28ａ，28ｂのそ
れぞれの形状に加工する。また、これら音叉振動子12等
の側面が、基板14に対して垂直となるようＲＩＥ等のエ
ッチング工程で、基板14の温度を低温にすることが望ま
しい。その後、弗酸等のエッチング液で前記ＰＳＧ膜35
をエッチングして除去し、音叉振動子12、検出捩れ振動
子13、緩衝捩れ振動子15、連結部26ａ，26ｂ，27ａ，27
ｂ，28ａ，28ｂを基板14から浮いた状態にする。
【００２７】次に、同図の（ｅ）では、前記同図の
（ｄ）に示す状態の上部全面にガラス基板20を載せる。
このガラス基板20面には、検出捩れ振動子13の検出電極
31と対向する位置にアルミニウム等により電極33が形成
され、さらに、このガラス基板20には、固定駆動電極18
と検出捩れ振動子13に対向する位置や必要な箇所に適当
数の電極取出口25が開口されている。
（ｄ）に示す状態の上部全面にガラス基板20を載せる。
このガラス基板20面には、検出捩れ振動子13の検出電極
31と対向する位置にアルミニウム等により電極33が形成
され、さらに、このガラス基板20には、固定駆動電極18
と検出捩れ振動子13に対向する位置や必要な箇所に適当
数の電極取出口25が開口されている。
【００２８】次に、このガラス基板20を、固定枠14ｃと
固定駆動電極18部分に陽極接合等により接合固定する。
その結果、捩れ振動子13とガラス基板20との間には約１
μｍ程度の間隙ができる。
固定駆動電極18部分に陽極接合等により接合固定する。
その結果、捩れ振動子13とガラス基板20との間には約１
μｍ程度の間隙ができる。
【００２９】次に、同図の（ｆ）では、以上のようにシ
リコンウエハ上に複数形成した角速度センサのチップを
１チップずつ切断し、その後、ガラス基板20の電極取出
口25を利用して、半田37等により固定駆動電極18やガラ
ス基板20の電極33等の所望の箇所のそれぞれにリード線
38が接続固定され、駆動回路や信号検出回路等の所望の
回路に接続され、角速度センサが作製される。
リコンウエハ上に複数形成した角速度センサのチップを
１チップずつ切断し、その後、ガラス基板20の電極取出
口25を利用して、半田37等により固定駆動電極18やガラ
ス基板20の電極33等の所望の箇所のそれぞれにリード線
38が接続固定され、駆動回路や信号検出回路等の所望の
回路に接続され、角速度センサが作製される。
【００３０】以上の製造工程において、同図の（ｅ）と
（ｆ）に示される工程段階で、減圧雰囲気中で製造を行
うと、内部が減圧雰囲気になり、音叉振動子12と検出捩
れ振動子13のＱ値が高くなり、角速度センサを高分解能
にすることができる。
（ｆ）に示される工程段階で、減圧雰囲気中で製造を行
うと、内部が減圧雰囲気になり、音叉振動子12と検出捩
れ振動子13のＱ値が高くなり、角速度センサを高分解能
にすることができる。
【００３１】次に、以上のように構成される角速度セン
サの角速度の検出動作を、図４に示す斜視図を用いて説
明する。同図において、固定駆動電極18と音叉振動子12
に駆動入力としての交流電圧が加わると、低抵抗に形成
されている音叉振動子12と固定駆動電極18との間に静電
力が発生し、音叉振動子12のおもり部17ａ，17ｂは、例
えば、図示の矢印Ｖ1 ，Ｖ2 方向のような反対向きに音
叉振動し、この状態で角速度を受けて音叉軸周りに回転
すると、おもり部17ａ，17ｂに、図示の矢印Ｆ1 ，Ｆ2
方向のような音叉軸および音叉振動方向に直交する逆向
きのコリオリ力が発生する。このコリオリ力による音叉
軸回りのトルクが検出捩れ振動子13に作用して、検出捩
れ振動子13は捩れ振動を起こす。
サの角速度の検出動作を、図４に示す斜視図を用いて説
明する。同図において、固定駆動電極18と音叉振動子12
に駆動入力としての交流電圧が加わると、低抵抗に形成
されている音叉振動子12と固定駆動電極18との間に静電
力が発生し、音叉振動子12のおもり部17ａ，17ｂは、例
えば、図示の矢印Ｖ1 ，Ｖ2 方向のような反対向きに音
叉振動し、この状態で角速度を受けて音叉軸周りに回転
すると、おもり部17ａ，17ｂに、図示の矢印Ｆ1 ，Ｆ2
方向のような音叉軸および音叉振動方向に直交する逆向
きのコリオリ力が発生する。このコリオリ力による音叉
軸回りのトルクが検出捩れ振動子13に作用して、検出捩
れ振動子13は捩れ振動を起こす。
【００３２】検出捩れ振動子１３の捩れ振動により、緩
衝捩れ振動子１５は、連結部２８ａ，２８ｂの固定枠１
４ｃ側に大きな歪みを生ずることなく連動する。したが
って、検出捩れ振動子１３の捩れ振動の振動エネルギ
は、固定枠１４ｃ側へ外部伝搬エネルギとして大きく消
費されることがない。この検出捩れ振動子１３の捩れ振
動の振幅変化を検出捩れ振動子１３に形成されている検
出電極３１と、ガラス基板２０に形成されている電極３
３との間の静電容量の変化として検出して、これを角速
度の検出信号として出力する。
衝捩れ振動子１５は、連結部２８ａ，２８ｂの固定枠１
４ｃ側に大きな歪みを生ずることなく連動する。したが
って、検出捩れ振動子１３の捩れ振動の振動エネルギ
は、固定枠１４ｃ側へ外部伝搬エネルギとして大きく消
費されることがない。この検出捩れ振動子１３の捩れ振
動の振幅変化を検出捩れ振動子１３に形成されている検
出電極３１と、ガラス基板２０に形成されている電極３
３との間の静電容量の変化として検出して、これを角速
度の検出信号として出力する。
【００３３】本実施例によれば、前記基本構成の場合と
同様に、検出捩れ振動子１３と固定枠１４ｃとの間に緩
衝捩れ振動子１５を介設しているので、検出捩れ振動子
１３の捩れ振動は緩衝捩れ振動子１５により緩和されて
固定枠１４ｃに伝搬する。したがって、連結部２８ａ，
２８ｂの固定枠１４ｃ側の付け根部分には従来例のよう
に大きな歪を生ずることがないので、検出捩れ振動子１
３の捩れ振動の外部伝搬エネルギ損失は小さくなり、検
出捩れ振動子１３のＱ値の低下が抑制される。すなわ
ち、角速度センサの検出分解能を高く、検出感度を優れ
たものにすることができる。
同様に、検出捩れ振動子１３と固定枠１４ｃとの間に緩
衝捩れ振動子１５を介設しているので、検出捩れ振動子
１３の捩れ振動は緩衝捩れ振動子１５により緩和されて
固定枠１４ｃに伝搬する。したがって、連結部２８ａ，
２８ｂの固定枠１４ｃ側の付け根部分には従来例のよう
に大きな歪を生ずることがないので、検出捩れ振動子１
３の捩れ振動の外部伝搬エネルギ損失は小さくなり、検
出捩れ振動子１３のＱ値の低下が抑制される。すなわ
ち、角速度センサの検出分解能を高く、検出感度を優れ
たものにすることができる。
【００３４】また、本実施例では、角速度センサをシリ
コン半導体基板を利用してエッチング等の半導体微細加
工技術により作製しているので、機械的特性のＱ値を高
く形成することが可能となる。したがって、本実施例の
ように、検出捩れ振動子13と固定枠14ｃとの間に緩衝捩
れ振動子15を設ければ、検出捩れ振動子13の外部伝搬エ
ネルギ損失によるＱ値の低下を抑制できるので、角速度
センサのＱ値は一層高いものとなり、検出分解能をより
高く、検出感度をより優れたものにすることができる。
コン半導体基板を利用してエッチング等の半導体微細加
工技術により作製しているので、機械的特性のＱ値を高
く形成することが可能となる。したがって、本実施例の
ように、検出捩れ振動子13と固定枠14ｃとの間に緩衝捩
れ振動子15を設ければ、検出捩れ振動子13の外部伝搬エ
ネルギ損失によるＱ値の低下を抑制できるので、角速度
センサのＱ値は一層高いものとなり、検出分解能をより
高く、検出感度をより優れたものにすることができる。
【００３５】なお、本発明は上記実施例に限定されるこ
とはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、音叉
振動子12と検出捩れ振動子13と緩衝捩れ振動子15とを別
々に形成したが、これらを一体に形成して音叉振動子12
と検出捩れ振動子13とを兼用してもよい。この兼用する
振動子を兼用振動子とすれば、兼用振動子には駆動入力
による音叉振動と、コリオリ力による捩れ振動が発生す
ることになる。
とはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、音叉
振動子12と検出捩れ振動子13と緩衝捩れ振動子15とを別
々に形成したが、これらを一体に形成して音叉振動子12
と検出捩れ振動子13とを兼用してもよい。この兼用する
振動子を兼用振動子とすれば、兼用振動子には駆動入力
による音叉振動と、コリオリ力による捩れ振動が発生す
ることになる。
【００３６】また、上記実施例では、音叉振動子12を検
出捩れ振動子13の内側に配設したが、音叉振動子12を緩
衝捩れ振動子15の機能も兼用するように構成すれば、音
叉振動子12を検出捩れ振動子13の外側に配設してもよ
い。
出捩れ振動子13の内側に配設したが、音叉振動子12を緩
衝捩れ振動子15の機能も兼用するように構成すれば、音
叉振動子12を検出捩れ振動子13の外側に配設してもよ
い。
【００３７】さらに、上記実施例では、検出捩れ振動子
13の周囲に緩衝捩れ振動子15を一重だけ形成したが、二
重や三重などの多重に緩衝捩れ振動子15を形成してもよ
い。
13の周囲に緩衝捩れ振動子15を一重だけ形成したが、二
重や三重などの多重に緩衝捩れ振動子15を形成してもよ
い。
【００３８】さらに、ガラス基板20を固定駆動電極18と
固定枠14ｃに陽極接合方法によって接合固定したが、共
晶接合等の他の方法によって接合固定してもよい。
固定枠14ｃに陽極接合方法によって接合固定したが、共
晶接合等の他の方法によって接合固定してもよい。
【００３９】さらに、検出電極31や電極33をアルミニウ
ムにより形成したが、他の導体金属により形成してもよ
い。
ムにより形成したが、他の導体金属により形成してもよ
い。
【００４０】さらに、音叉振動子12と検出捩れ振動子13
の各固有振動周波数が一致して、各振動子12、13が共振
するように角速度センサを作製すると、検出捩れ振動子
13の捩れ振動の振幅を大きくすることができるので検出
精度が向上して望ましいが、そのように角速度センサを
作製することは製作上のばらつきにより大変困難であ
る。そこで、図１の（ａ）に点線で表したように、連結
部26ａ，26ｂ上に振動調整手段として圧電素子39ａ，39
ｂを配設し、圧電素子39ａ，39ｂに電圧を印加して反り
変形させ、音叉振動子12の板ばね部19ａ，19ｂに引っ張
り応力を作用させ、音叉振動子12の固有振動周波数を高
くし、検出捩れ振動子13のそれと等しくなるように制御
できる構成としてもよい。通常、この場合には、予め音
叉振動子12の固有振動周波数を検出捩れ振動子13のそれ
よりも低く形成しておく。このようにすることによっ
て、製作上のばらつきがあっても音叉振動子12と検出捩
れ振動子13の各固有振動周波数が一致して、Ｑ値が飛躍
的に高まり角速度の検出分解能を良くすることができ
る。また、この場合、振動調整手段は圧電素子39ａ，39
ｂでなくとも、歪変形が制御できるものであればその他
の素子でもよい。
の各固有振動周波数が一致して、各振動子12、13が共振
するように角速度センサを作製すると、検出捩れ振動子
13の捩れ振動の振幅を大きくすることができるので検出
精度が向上して望ましいが、そのように角速度センサを
作製することは製作上のばらつきにより大変困難であ
る。そこで、図１の（ａ）に点線で表したように、連結
部26ａ，26ｂ上に振動調整手段として圧電素子39ａ，39
ｂを配設し、圧電素子39ａ，39ｂに電圧を印加して反り
変形させ、音叉振動子12の板ばね部19ａ，19ｂに引っ張
り応力を作用させ、音叉振動子12の固有振動周波数を高
くし、検出捩れ振動子13のそれと等しくなるように制御
できる構成としてもよい。通常、この場合には、予め音
叉振動子12の固有振動周波数を検出捩れ振動子13のそれ
よりも低く形成しておく。このようにすることによっ
て、製作上のばらつきがあっても音叉振動子12と検出捩
れ振動子13の各固有振動周波数が一致して、Ｑ値が飛躍
的に高まり角速度の検出分解能を良くすることができ
る。また、この場合、振動調整手段は圧電素子39ａ，39
ｂでなくとも、歪変形が制御できるものであればその他
の素子でもよい。
【００４１】さらに、音叉振動子12、検出捩れ振動子1
3、緩衝捩れ振動子15の形状は、図１に示した基本構成
や、図２に示した実施例のものに限定されるものではな
い。
3、緩衝捩れ振動子15の形状は、図１に示した基本構成
や、図２に示した実施例のものに限定されるものではな
い。
【００４２】
【発明の効果】本発明は、検出捩れ振動子の外側に緩衝
捩れ振動子を設けたので、検出捩れ振動子の捩れ振動
は、この緩衝捩れ振動子により緩和される。すなわち、
検出捩れ振動子の捩れ振動の外部伝搬エネルギは緩衝捩
れ振動子を捩れ振動させた後外部に伝搬する。したがっ
て、捩れ振動の外部伝搬エネルギ損失は緩和されるた
め、検出捩れ振動子のＱ値の低下が抑制され、角速度セ
ンサの検出分解能は高く、検出感度は優れたものにな
る。
捩れ振動子を設けたので、検出捩れ振動子の捩れ振動
は、この緩衝捩れ振動子により緩和される。すなわち、
検出捩れ振動子の捩れ振動の外部伝搬エネルギは緩衝捩
れ振動子を捩れ振動させた後外部に伝搬する。したがっ
て、捩れ振動の外部伝搬エネルギ損失は緩和されるた
め、検出捩れ振動子のＱ値の低下が抑制され、角速度セ
ンサの検出分解能は高く、検出感度は優れたものにな
る。
【００４３】また、本発明の角速度センサが半導体基板
を利用して半導体微細加工技術によって作製される場合
には、角速度センサのＱ値を高く作製することが可能と
なり、かつ、緩衝捩れ振動子によってＱ値の低下が抑制
されるので、検出分解能は一層高く、検出感度は一層優
れたものになる。
を利用して半導体微細加工技術によって作製される場合
には、角速度センサのＱ値を高く作製することが可能と
なり、かつ、緩衝捩れ振動子によってＱ値の低下が抑制
されるので、検出分解能は一層高く、検出感度は一層優
れたものになる。
【図１】本発明の角速度センサの基本構成の一例を示す
説明図である。
説明図である。
【図２】本発明の角速度センサの一実施例を示す構成図
である。
である。
【図３】同実施例の製造工程図である。
【図４】同実施例の角速度検出動作を示す斜視図であ
る。
る。
【図５】従来の角速度センサを示す説明図である。
【図６】半導体基板上に作製した角速度センサの従来例
を示す説明図である。
を示す説明図である。
12 音叉振動子 13 検出捩れ振動子 15 緩衝捩れ振動子
フロントページの続き (72)発明者 長谷川 友保 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 厚地 健一 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 (56)参考文献 特開 昭51−33491（ＪＰ，Ａ) 米国特許4538461（ＵＳ，Ａ) 米国特許5438870（ＵＳ，Ａ) 国際公開93／5401（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01C 19/56 G01P 9/04
Claims (1)
- 【請求項１】 駆動入力によって音叉振動を行い、音叉
軸回りの回転作用を受けてコリオリ力による音叉軸回り
のトルクを発生する音叉振動子と、前記音叉振動子に連
結され前記音叉振動子が発生するトルクによって捩れ振
動を行う検出捩れ振動子とを備え、前記検出捩れ振動子
の振動の大きさによって音叉軸回りの回転角速度を検出
する角速度センサであって、前記検出捩れ振動子の外側
に配設されて連結され前記検出捩れ振動子の捩れ振動の
外部伝搬エネルギ損失を緩和する緩衝捩れ振動子が設け
られている角速度センサ。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP05113910A JP3123301B2 (ja) | 1993-04-16 | 1993-04-16 | 角速度センサ |
| EP94302706A EP0620415B1 (en) | 1993-04-16 | 1994-04-15 | Angular velocity sensor |
| US08/227,946 US5488863A (en) | 1993-04-16 | 1994-04-15 | Angular velocity sensor making use of tuning fork vibration |
| DE69401607T DE69401607T2 (de) | 1993-04-16 | 1994-04-15 | Winkelgeschwindigkeitsmessaufnehmer |
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|---|---|---|---|
| JP05113910A JP3123301B2 (ja) | 1993-04-16 | 1993-04-16 | 角速度センサ |
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| JP3123301B2 true JP3123301B2 (ja) | 2001-01-09 |
Family
ID=14624254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05113910A Expired - Lifetime JP3123301B2 (ja) | 1993-04-16 | 1993-04-16 | 角速度センサ |
Country Status (4)
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| EP (1) | EP0620415B1 (ja) |
| JP (1) | JP3123301B2 (ja) |
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