JP2000028366A - 角速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加速度が加わったときでも、加速度による影
響を受けることなく角速度を検出し、角速度の検出感度
を高める。 【解決手段】 基板１には、支持部２、回転支持梁３を
介して回転振動体４を取付け、この回転振動体４を振動
発生部１２Ａ〜１２Ｄによって軸線Ｏ1 −Ｏ1 を中心に
回転振動させる。また、回転振動体４の左側のロ字状枠
部４Ａ内には第１の支持梁５を介して第１のＨ字状振動
部６を配設すると共に、右側の枠部４Ｂ内には第２の支
持梁５を介して第２のＨ字状振動部８を配設する。そし
て、回転振動体４を回転振動させた状態で軸線Ｏ1 −Ｏ
1 の周りに角速度Ωが加わると、第１，第２のＨ字状振
動部６，８は軸線Ｏ1 −Ｏ1 を中心としてＸ軸方向で点
対称に振動する。このときの第１，第２のＨ字状振動部
６，８の変位を第１，第２の変位検出部１６Ｌ，１６
Ｒ，２０Ｌ，２０Ｒによって検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば移動する物
体、回転体等に作用する角速度を検出するのに用いて好
適な角速度センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、従来技術による角速度センサと
しては、特開平５−３１２５７６号公報等に記載された
ものが知られている。

【０００３】ここで、この特開平５−３１２５７６号公
報に記載された角速度センサは、基板、第１，第２の振
動体、振動発生手段、変位検出手段とから大略構成され
ている。

【０００４】そして、第１の振動体は、第１の支持梁に
よって基板に支持されると共に、基板に対して水平な第
１の軸の方向に振動可能に設けられている。また、第２
の振動体は、第２の支持梁によって第１の振動体に支持
され、第１の軸方向に直交し基板に対して水平な第２の
軸の方向に振動可能となっている。このため、第２の振
動体は、基板に対して水平な状態で第１，第２の軸の方
向に振動可能となっている。

【０００５】そして、振動発生手段は、第１の振動体に
第１の軸方向に振動を与える。この状態で、第１，第２
の軸の方向に直交する第３の軸、即ち基板に垂直な回転
軸の周りに角速度が加わったときには、この角速度に応
じたコリオリ力によって第２の振動体が第２の軸方向に
変位する。このため、変位検出手段は、この第２の振動
体に生じる第２の軸方向に変位を検出し、角速度を検出
するものである。

【０００６】

【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センサでは、第２の軸の方向に加速
度が加わったときには、この加速度によって第２の振動
体が第２の軸の方向に変位する。このとき、変位検出手
段は、このような加速度による第２の振動体の変位量も
角速度によるものとして検出する。即ち、センサ全体が
基板に垂直な第３の軸を中心として回転しないときであ
っても、第２の軸の方向に加速度が加わったときには、
角速度検出手段は、第２の振動体の変位量を検出してし
まう。

【０００７】このように、第２の軸の方向に加速度が加
わったときには、この加速度による第２の振動体の変位
量がノイズとして加わってしまうため、角速度の検出精
度が低下するという問題がある。

【０００８】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明は第２の軸の方向に加速度が加わ
ったときでも、第３の軸の周りに加わる角速度が検出可
能な角速度センサを提供することを目的としている。

【０００９】

【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の発明による角速度センサの構成は、
平板状の基板と、回転振動の中心である該基板に垂直な
中心軸から基板上を左，右方向に伸長して形成され、該
中心軸の位置に回転支持梁によって回転振動可能に支持
された回転振動体と、該回転振動体の左，右方向の一端
側に位置して設けられ、第１の支持梁によって左，右方
向に振動可能に支持された第１の振動体と、前記回転振
動体の左，右方向の他端側に位置して設けられ、第２の
支持梁によって左，右方向に振動可能に支持された第２
の振動体と、前記回転振動体を回転振動させて第１の振
動体を前，後方向に振動させたときには第２の振動体を
後，前方向に振動させる回転振動発生手段と、該回転振
動発生手段により回転振動体に回転振動を与えている状
態で、回転振動体の中心軸の周りに角速度が加わったと
きに左，右方向に振動する前記第１の振動体の変位を検
出する第１の変位検出手段と、該回転振動発生手段によ
り回転振動体に回転振動を与えている状態で、回転振動
体の中心軸の周りに角速度が加わったときに左，右方向
に振動する前記第２の振動体の変位を検出する第２の変
位検出手段とからなる。

【００１０】このように構成したことにより、回転振動
発生手段は回転振動体を基板上で回転振動させて第１の
振動体を前，後方向に振動させたときに第２の振動体を
後，前方向に振動させる。そして、回転振動体が回転振
動している状態で、センサ全体に回転振動体の回転軸周
りに角速度が加わったときには、この角速度に応じたコ
リオリ力が第１，第２の振動体に作用する。このとき、
第１，第２の振動体は前，後方向で互いに逆方向に振動
しているから、第１，第２の振動体に作用するコリオリ
力は逆方向に作用し、第１，第２の振動体は回転振動体
の中心軸を中心にして左，右方向で点対称に振動する。
即ち、第１の振動体が左，右方向の一側に向けて変位し
たときには、第２の振動体は左，右方向の他側に向けて
変位する。

【００１１】そして、第１の変位検出手段によって第１
の振動体の左，右方向の一側への変位を検出したときに
は、第２の変位検出手段によって第２の振動体の左，右
方向の他側への変位を検出する。このため、第１，第２
の変位検出手段からの検出信号を用いることによって、
センサ全体に加わった角速度を検出することができる。

【００１２】また、センサ全体に例えば左，右方向の一
側に向けて加速度が加わったときには、この加速度によ
って第１，第２の振動体がその慣性によって左，右方向
の他側に向けて変位する。この状態で、センサ全体に回
転振動体の中心軸周りに角速度が加わったときには、例
えば第１の振動体の左，右方向への変位量は大きくな
り、第１の振動体の変位量は角速度による変位量と加速
度による変位量とを加算した値になる。一方、第２の振
動体の左，右方向への変位量は小さくなり、第２の振動
体の変位量は角速度による変位量と加速度による変位量
とを減算した値になる。このため、第１，第２の変位検
出手段からの検出信号を加算することによって、加速度
による検出信号を相殺し、角速度による検出信号のみを
取り出すことができる。

【００１３】また、請求項２の発明は、回転支持梁を中
心軸の位置で基板上に設けられた支持部と前記回転振動
体との間に渦巻状に配置したことにある。

【００１４】これにより、回転支持梁は全体に亘って撓
み変形することによって、回転振動体を中心軸を中心に
回転振動可能に支持することができる。

【００１５】また、請求項３の発明は、第１の振動体と
第２の振動体とを中心軸を中心として左，右方向で対称
な位置に設けたことにある。

【００１６】これにより、回転振動体を回転振動させた
ときに、第１の振動体と第２の振動体とを左，右方向に
沿って対称に同一の速度で振動させることができる。こ
れにより、角速度によって第１，第２の振動体が変位す
るときの変位寸法をほぼ等しくすることができる。この
ため、第１の変位検出部による変位信号と第２の変位検
出器による変位信号とのうち、角速度による信号の大き
さをほぼ等しくすることができる。

【００１７】また、請求項４の発明は、第１，第２の支
持梁のばね定数をほぼ等しい値に設定すると共に、第
１，第２の振動体の質量をほぼ等しい値に設定したこと
にある。

【００１８】このように構成したことにより、回転振動
体の接線方向に加速度が加わったときには、第１の振動
体と第２の振動体とがほぼ等しい寸法だけ変位する。こ
のため、種々の演算を施すことなく、第１の変位検出部
による変位信号と第２の変位検出器による変位信号とを
用いることによって、加速度による変位容量を容易に相
殺することができる。

【００１９】また、請求項５の発明は、回転振動体は、
左，右方向の両端側にロ字状枠部を有し、前記第１の振
動体は、左，右方向の一端側のロ字状枠部内に配設され
た第１のＨ字状振動部からなり、前記第２の振動体は、
左，右方向の他端側のロ字状枠部内に配設された第２の
Ｈ字状振動部からなり、前記第１の変位検出手段を、前
記第１のＨ字状振動部に設けられた第１の可動側電極
と、前記回転振動体の左，右方向の一端側のロ字状枠部
内に配置され基板上に設けられた第１の固定側電極とか
ら構成し、前記第２の変位検出手段を、前記第２のＨ字
状振動部に設けられた第２の可動側電極と、前記回転振
動体の左，右方向の他端側のロ字状枠部内に配置され基
板上に設けられた第２の固定側電極とから構成したこと
にある。

【００２０】これにより、回転振動体が回転振動したと
きには、左，右方向の一端側のロ字状枠部は前，後方向
に振動し、他端側のロ字状枠部は後，前方向に振動す
る。このため、各ロ字状枠部内に配設された第１，第２
のＨ字状振動部は、前，後方向で互いに逆方向に振動す
る。

【００２１】そして、第１の可動側電極と第１の固定側
電極とは、これら第１の可動側電極と第１の固定側電極
との間の静電容量を検出し、第１のＨ字状振動部の左，
右方向の変位量を検出する。また、第２の可動側電極と
第２の固定側電極とは、これら第１の可動側電極と第１
の固定側電極との間の静電容量を検出し、第２のＨ字状
振動部の左，右方向の変位量を検出する。

【００２２】さらに、請求項６は、回転振動発生手段
を、前記回転振動体の左，右方向の一端側に位置して前
記回転振動体の前，後方向に離間して設けられ、第１の
振動体を前，後方向に振動させる第１，第２の振動発生
器と、前記回転振動体の左，右方向の他端側に位置して
前記回転振動体の前，後方向に離間して設けられ第２の
振動体を前，後方向に振動させる第３，第４の振動発生
器とから構成し、中心軸を中心として点対称となる位置
に配設された第１，第４の振動発生器には同位相の駆動
信号を入力して第１の振動体を前側に変位させるときに
は第２の振動体を後側に変位させ、中心軸を中心として
点対称となる位置に配設された第２，第３の振動発生器
には同位相の駆動信号を入力して第１の振動体を後側に
変位させるときには第２の振動体を前側に変位させたこ
とにある。

【００２３】このように構成したことにより、第１〜第
４の振動発生器は、中心軸を中心として回転振動体を回
転振動させることができる。そして、第１，第４の振動
発生器は、中心軸を中心として点対称となる位置に配設
されると共に、同位相の駆動信号によって駆動する。こ
のため、第１，第４の振動発生器は、第１の振動体を前
側に変位させるときには第２の振動体を後側に変位させ
ることができる。

【００２４】また、第２，第３の振動発生器は、中心軸
を中心として点対称となる位置に配設されると共に、同
位相の駆動信号によって駆動する。このため、第２，第
３の振動発生器は、第１の振動体を後側に変位させると
きには第２の振動体を前側に変位させることができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る角速度センサ
の実施の形態を、図１ないし図５を参照しつつ詳細に説
明する。

【００２６】１は角速度センサの基台をなして前，後方
向と左，右方向とに向って平板状に形成された基板で、
該基板１は例えばガラス材料によって矩形状に形成され
ている。ここで、例えば基板１の前，後方向がＹ軸方向
とし、該Ｙ軸方向に直交して基板１の左，右方向がＸ軸
方向とする。そして、基板１に垂直な方向をＺ軸方向と
する。

【００２７】２は基板１のほぼ中心位置に設けられた支
持部で、該支持部２は略直方体状に形成され、支持部２
の四隅には後述する回転支持梁３の基端側が取付けられ
ている。そして、支持部２は、後述の回転振動体４、第
１，第２の支持梁５，７、第１，第２のＨ字状振動部
６，８等と共に、Ｐ，Ｓｂ等がドーピングされた低抵抗
なポリシリコン、単結晶シリコン等によって一体的に形
成されている。

【００２８】３，３，…は支持部２から基板１の外側に
向けて略渦巻状に延びる４本の回転支持梁で、該各回転
支持梁３は、支持部２と回転振動体４との間に配設さ
れ、その基端側は支持部２の四隅に取付けられると共
に、先端側は回転振動体４に取付けられている。また、
各回転支持梁３は、略渦巻状に延びる途中に屈曲部を有
し、略く字状に形成されている。そして、これら４本の
回転支持梁３は、支持部２を中心として回転振動体４を
基板１に水平な状態に支持している。

【００２９】４は回転支持梁３によって基板１の表面か
ら離間した状態で支持された回転振動体で、該回転振動
体４は、基板１に垂直な中心軸となる軸線Ｏ1 −Ｏ1 か
ら基板１上をＸ軸方向に向って伸長して形成されてい
る。そして、回転振動体４は、回転支持梁３によって軸
線Ｏ1 −Ｏ1 を中心として回転振動可能に支持されてい
る。

【００３０】そして、回転振動体４は、左，右方向（Ｘ
軸方向）の両端側に設けられた略四角形状の左側，右側
のロ字状枠部４Ａ，４Ｂと、該ロ字状枠部４Ａ，４Ｂ間
に設けられた略四角形状の中央のロ字状枠部４Ｃとから
構成され、これらのロ字状枠部４Ａ〜４Ｃによって略梯
子状に形成されている。

【００３１】また、中央のロ字状枠部４Ｃ内には支持部
２が配置されると共に、ロ字状枠部４Ｃの角隅部には各
回転支持梁３の先端側が取付けられている。このため、
回転振動体４は、４本の回転支持梁３を介して支持部２
に取付けられ、基板１に水平な状態で軸線Ｏ1 −Ｏ1 を
中心に図１中の矢示Ａ方向に回転振動が可能となってい
る。そして、回転振動体４は、回転振動体４の質量、第
１，第２のＨ字状振動部６，８の質量、回転支持梁３の
ばね定数によって設定される共振周波数ｆ1 で回転振動
するものである。

【００３２】５，５，…は４本の第１の支持梁で、該各
支持梁５は、基端側が回転振動体４のロ字状枠部４Ａ内
に位置して前，後方向（Ｙ軸方向）に延びる辺の中央に
取付けられ、Ｙ軸方向に向けて延びている。そして、各
支持梁５の先端側は、第１のＨ字状振動部６に取付けら
れている。

【００３３】６は回転振動体４の左側のロ字状枠部４Ａ
内に配設された第１の振動体としての第１のＨ字状振動
部で、該Ｈ字状振動部６は、Ｘ軸方向に向って延びる２
本の腕部６Ａと、該各腕部６Ａを連結する連結部６Ｂと
によって略Ｈ字状に形成され、各腕部６Ａの両端側が各
支持梁５の先端側に取付けられている。このため、第１
のＨ字状振動部６は、４本の支持梁５を介して回転振動
体４に取付けられ、Ｘ軸方向に振動可能となっている。
また、第１のＨ字状振動部６の連結部６Ｂには、Ｘ軸方
向に向けて後述する第１の可動側検出電極１５，１５が
形成されている。

【００３４】そして、第１のＨ字状振動部６は、第１の
Ｈ字状振動部６の質量、第１の支持梁５のばね定数によ
って設定される共振周波数ｆ2 で振動するものである。
また、第１のＨ字状振動部６の共振周波数ｆ2 と回転振
動体４の共振周波数ｆ1 とはほぼ等しい値に設定されて
いる。これにより、第１のＨ字状振動部６に作用するコ
リオリ力Ｆを大きくし、軸線Ｏ1 −Ｏ1 の周りに角速度
Ωが加わったときに、第１のＨ字状振動部６をより大き
くＸ軸方向に変位させることができる。

【００３５】７，７，…は４本の第２の支持梁で、該各
支持梁７は、第１の支持梁５とほぼ同様に形成され、基
端側が回転振動体４のロ字状枠部４Ｂ内に位置して前，
後方向（Ｙ軸方向）に延びる辺の中央に取付けられ、Ｙ
軸方向に向けて延びている。そして、各支持梁７の先端
側は、第２のＨ字状振動部８に取付けられている。

【００３６】８は回転振動体４の右側のロ字状枠部４Ｂ
内に配設された第２の振動体としての第２のＨ字状振動
部で、該Ｈ字状振動部８は、第１のＨ字状振動部６とほ
ぼ同様にＸ軸方向に向って延びる２本の腕部８Ａと、該
各腕部８Ａを連結する連結部８Ｂとによって略Ｈ字状に
形成され、各腕部８Ａの両端側が各支持梁７の先端側に
取付けられている。このため、第２のＨ字状振動部８
は、４本の支持梁７を介して回転振動体４に取付けら
れ、Ｘ軸方向に振動可能となっている。また、第２のＨ
字状振動部８の連結部８Ｂには、Ｘ軸方向に向けて後述
する第２の可動側検出電極１９，１９が形成されてい
る。

【００３７】そして、支持部２、第１，第２の支持梁
５，７、第１，第２のＨ字状振動部６，８のうち支持部
２のみが基板１に固着され、第１，第２の支持梁５，
７、第１，第２のＨ字状振動部６，８は前記基板１から
所定間隔を離間した水平状態で支持されている。また、
各第１の支持梁５はＹ軸方向に伸長しているから、Ｘ軸
方向に撓ませることにより、第１のＨ字状振動部６をＸ
軸方向に変位させることができる。同様に、各第２の支
持梁７もＹ軸方向に伸長しているから、Ｘ軸方向に撓ま
せることにより、第２のＨ字状振動部８をＸ軸方向に変
位させることができる。

【００３８】また、第２のＨ字状振動部８の質量は第１
のＨ字状振動部６の質量とほぼ等しい値に設定されると
共に、第２の支持梁７のばね定数は第１の支持梁５のば
ね定数とほぼ等しい値に設定されている。このため、第
２のＨ字状振動部８は、第１のＨ字状振動部６の共振周
波数ｆ2 とほぼ等しい値の共振周波数ｆ3 で振動するも
のである。

【００３９】そして、第２のＨ字状振動部８は、回転振
動体４が回転振動している状態で、軸線Ｏ1 −Ｏ1 の周
りに角速度Ωが加わったときには、軸線Ｏ1 −Ｏ1 を中
心として第１のＨ字状振動部６とはＸ軸方向で点対称と
なる振動を行うものである。

【００４０】即ち、図２に示すように第１のＨ字状振動
部６が軸線Ｏ1 −Ｏ1 に接近する方向となる矢示Ｂ1 方
向に向けて変位するときには、第２のＨ字状振動部８も
軸線Ｏ1 −Ｏ1 に接近する方向となる矢示Ｃ1 方向に向
けて変位する。また、第１のＨ字状振動部６が軸線Ｏ1
−Ｏ1 から離間する方向となる矢示Ｂ2 方向に向けて変
位するときには、第２のＨ字状振動部８も軸線Ｏ1 −Ｏ
1 から離間する方向となる矢示Ｃ2 方向に向けて変位す
るものである。

【００４１】９，９，…は基板１上の四隅側に離間して
設けられた４個の振動用固定部で、該各振動用固定部９
は、図１に示すように回転振動体４のロ字状枠部４Ａ，
４Ｂを前，後から挟み、基板１上に固定されている。

【００４２】１０，１０，…は振動用固定部９から回転
振動体４に向けて突出して形成された固定側振動電極
で、該各固定側振動電極１０は、振動用固定部９に向け
て突出して形成された９枚の電極板１０Ａによって構成
されている。また、各電極板１０Ａは、回転振動体４の
回転方向に沿って延びるものの、軸線Ｏ2 −Ｏ2 から
前，後方向（Ｙ軸方向）に離間して設けられるため、Ｙ
軸方向に対して僅かに傾斜している。そして、各電極板
１０Ａは、回転振動体４に一体形成された後述の各電極
板１１Ａと隙間をもって交互に対面している。

【００４３】１１，１１，…は回転振動体４に形成され
た可動側振動電極で、該各可動側振動電極１１は、ロ字
状枠部４Ａ，４Ｂの外側に配設されている。そして、可
動側振動電極１１は、振動用固定部９に向けて前，後方
向（Ｙ軸方向）に突出した９枚の電極板１１Ａによって
構成されている。また、電極板１１Ａは、回転振動体４
の回転方向に向って延び、Ｙ軸方向に対して僅かに傾斜
すると共に、これらの電極板１１Ａはくし状に配置され
ている。そして、可動側振動電極１１は、固定側振動電
極１０と共に振動発生部１２Ａ〜１２Ｄを構成するもの
である。

【００４４】１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄは回転振
動体４の周囲に位置して４箇所に設けられた回転振動発
生手段としての振動発生部で、該各振動発生部１２Ａ〜
１２Ｄは、固定側振動電極１０と可動側振動電極１１と
によって第１〜第４の振動発生器を構成している。そし
て、固定側振動電極１０の各電極板１０Ａと、可動側振
動電極１１の各電極板１１Ａとの間にはそれぞれ等しい
隙間が形成されている。

【００４５】また、振動発生部１２Ａ〜１２Ｄのうち第
１，第２の振動発生部１２Ａ，１２Ｂは、回転振動体４
の左側に位置して前，後方向に離間して配設され、第
３，第４の振動発生部１２Ｃ，１２Ｄは、回転振動体４
の右側に位置して前，後方向に離間して配設されてい
る。

【００４６】ここで、固定側振動電極１０と可動側振動
電極１１との間には、周波数ｆ0 のパルス波または正弦
波等の駆動信号を印加される。このとき、前，後に位置
した電極板１０Ａ，１１Ａ間には静電引力が周期的に発
生する。また、各振動発生部１２Ａ〜１２Ｄのうち軸線
Ｏ1 −Ｏ1 を中心として点対称な位置に配置された第
１，第４の振動発生部１２Ａ，１２Ｄには同位相の駆動
信号が印加される。一方、第２，第３の振動発生部１２
Ｂ，１２Ｃには、振動発生部１２Ａ，１２Ｄに印加され
る駆動信号に対して逆位相の駆動信号が印加される。

【００４７】これにより、第１，第４の振動発生部１２
Ａ，１２Ｄは、回転振動体４のロ字状枠部４Ａと共に第
１のＨ字状振動部６を前側に変位させたときには、ロ字
状枠部４Ｂと共に第２のＨ字状振動部８は振動発生部１
２Ｃを後側に変位させる。一方、第２，第３の振動発生
部１２Ｂ，１２Ｃは、回転振動体４のロ字状枠部４Ａと
共に第１のＨ字状振動部６を後側に変位させたときに
は、ロ字状枠部４Ｂと共に第２のＨ字状振動部８は振動
発生部１２Ｃを前側に変位させる。

【００４８】そして、回転振動体４はこのような運動を
繰り返すから、振動発生部１２Ａ〜１２Ｄは、回転振動
体４、第１，第２のＨ字状振動部６，８等を軸線Ｏ1 −
Ｏ1を中心に矢示Ａ方向に回転振動させるものである。

【００４９】１３，１３は回転振動体４のロ字状枠部４
Ａ内に配設された第１の検出用固定部で、該検出用固定
部１３は、左，右方向に離間して基板１に固定されると
共に、第１の支持梁５と第１のＨ字状振動部６とによっ
て取囲まれた空間内に配設されている。

【００５０】１４，１４は検出用固定部１３に設けられ
た第１の固定側電極としての第１の固定側検出電極で、
該各固定側検出電極１４は、検出用固定部１３の前，後
両側から左，右方向に延びる腕部１４Ａと、後述する可
動側検出電極１５の各電極板１５Ｂと隙間をもって交互
に対面するように、該腕部１４Ａから内側に向けて突出
して形成された６枚の電極板１４Ｂとから構成される。

【００５１】１５，１５は第１のＨ字状振動部６の連結
部６Ｂの中心から軸線Ｏ1 −Ｏ1 を通りＸ軸方向に受け
て延びる軸線Ｏ2 −Ｏ2 に沿って左，右に突出して形成
された第１の可動側電極としての第１の可動側検出電極
で、該各可動側検出電極１５は、Ｘ軸方向に延びる腕部
１５Ａと、該腕部１５Ａに均等間隔で前，後方向（Ｙ軸
方向）に向けて延びる６枚の電極板１５Ｂとによってア
ンテナ状に形成されている。そして、可動側検出電極１
５は固定側検出電極１４と共に後述する第１の変位検出
部１６Ｌ，１６Ｒを構成するものである。

【００５２】１６Ｌ，１６Ｒは第１の変位検出手段とし
て左，右に位置する第１の変位検出部で、該各変位検出
部１６Ｌ，１６Ｒは固定側検出電極１４と可動側検出電
極１５とによって構成されている。

【００５３】また、各変位検出部１６Ｌ，１６Ｒは、初
期時においては図３に示す状態にあり、固定側検出電極
１４の電極板１４Ｂと可動側検出電極１５の電極板１５
Ｂとを交互に対面させるとき、左側の変位検出部１６Ｌ
の隣合う電極板１４Ｂ，１５Ｂの離間寸法は、隙間の狭
い離間寸法ｄ0 と隙間の広い離間寸法ｄ0 ′とが交互に
位置した状態にある。

【００５４】一方、右側の変位検出部１６Ｒも左側の変
位検出部１６Ｌと同様に構成され、隣合う電極板１４
Ｂ，１５Ｂの離間寸法は、隙間の狭い離間寸法ｄ0 と隙
間の広い離間寸法ｄ0 ′とが交互に位置した状態にあ
る。そして、左側の変位検出部１６Ｌの電極板１４Ｂ，
１５Ｂの離間寸法ｄ0 ，ｄ0 ′と右側の変位検出部１６
Ｒの電極板１４Ｂ，１５Ｂの離間寸法ｄ0 ，ｄ0 ′と
は、連結部６Ｂを挟んで左，右両側で線対称の関係にな
っている。

【００５５】このため、初期時において、隙間の狭い離
間寸法ｄ0 による平行平板コンデンサの静電容量Ｃ0
と、同じく初期時において隙間の広い離間寸法ｄ0 ′に
よる平行平板コンデンサの静電容量Ｃ0 ′との関係は、
下記数１のようになる。

【００５６】

【数１】Ｃ0 ≫Ｃ0 ′

【００５７】このため、角速度センサが作動していない
初期時には、隙間の狭い離間寸法ｄ0 側のみが平行平板
コンデンサとして構成されている。この結果、角速度セ
ンサに角速度Ωが作用したときには、各変位検出部１６
Ｌ，１６Ｒは、各電極板１４Ｂ，１５Ｂ間の離間寸法ｄ
0 の変化を静電容量の変化として検出するものである。

【００５８】１７，１７は回転振動体４のロ字状枠部４
Ｂ内に配設された第２の検出用固定部で、該検出用固定
部１７は、左，右方向に離間して基板１に固定されると
共に、第２の支持梁７と第２のＨ字状振動部８とによっ
て取囲まれた空間内に配設されている。

【００５９】１８，１８は検出用固定部１７に設けられ
た第２の固定側電極としての第２の固定側検出電極で、
該各固定側検出電極１８は、検出用固定部１７の前，後
両側から左，右方向に延びる腕部１８Ａと、後述する可
動側検出電極１９の各電極板１９Ｂと隙間をもって交互
に対面するように、該腕部１８Ａから内側に向けて突出
して形成された６枚の電極板１８Ｂとから構成される。

【００６０】１９，１９は第２のＨ字状振動部８の連結
部８Ｂの中心から軸線Ｏ2 −Ｏ2 に沿って左，右に向け
て突出して形成された第２の可動側電極としての第２の
可動側検出電極で、該各可動側検出電極１９は、Ｘ軸方
向に延びる腕部１９Ａと、該腕部１９Ａに均等間隔で
前，後方向（Ｙ軸方向）に向けて延びる６枚の電極板１
９Ｂとによってアンテナ状に形成されている。そして、
可動側検出電極１５は固定側検出電極１４と共に後述す
る第２の変位検出部２０Ｌ，２０Ｒを構成するものであ
る。

【００６１】２０Ｌ，２０Ｒは第２の変位検出手段とし
て左，右に位置する第２の変位検出部で、該各変位検出
部２０Ｌ，２０Ｒは、第１の変位検出部１６Ｌ，１６Ｒ
とほぼ同様に固定側検出電極１８と可動側検出電極１９
とによって構成されている。

【００６２】また、各変位検出部２０Ｌ，２０Ｒは、初
期時においては図３に示す状態にあり、固定側検出電極
１８の電極板１８Ｂと可動側検出電極１９の電極板１９
Ｂとを交互に対面させるとき、左側の変位検出部２０Ｌ
の隣合う電極板１８Ｂ，１９Ｂの離間寸法は、隙間の狭
い離間寸法ｄ0 と隙間の広い離間寸法ｄ0 ′とが交互に
位置した状態にある。

【００６３】一方、右側の変位検出部２０Ｒも左側の変
位検出部２０Ｌと同様に構成され、隣合う電極板１８
Ｂ，１９Ｂの離間寸法は、隙間の狭い離間寸法ｄ0 と隙
間の広い離間寸法ｄ0 ′とが交互に位置した状態にあ
る。そして、左側の変位検出部２０Ｌの電極板１８Ｂ，
１９Ｂの離間寸法ｄ0 ，ｄ0 ′と右側の変位検出部２０
Ｒの電極板１８Ｂ，１９Ｂの離間寸法ｄ0 ，ｄ0 ′と
は、連結部８Ｂを挟んで左，右両側で線対称の関係にな
っている。

【００６４】このため、第２の変位検出器２０Ｌ，２０
Ｒは、第１の変位検出器１６Ｌ，１６Ｒと同様に隙間の
狭い離間寸法ｄ0 側のみに平行平板コンデンサとして構
成され、離間寸法ｄ0 側の静電容量Ｃ1 は、第１の変位
検出器１６Ｌ，１６Ｒの静電容量Ｃ0 とほぼ等しい値に
設定されている。この結果、角速度センサに角速度Ωが
作用したときには、各変位検出部２０Ｌ，２０Ｒは、各
電極板１８Ｂ，１９Ｂ間の離間寸法ｄ0 の変化を静電容
量の変化として検出するものである。

【００６５】本実施の形態による角速度センサは、上述
した如くに構成され、次に軸線Ｏ1−Ｏ1 （Ｚ軸）の周
りに角速度Ωを加えた場合の基本的な検出動作について
図４を参照しつつ説明する。

【００６６】まず、振動発生部１２Ａ〜１２Ｄに駆動信
号を印加すると、各電極板１０Ａ，１１Ａ間に静電引力
が交互に作用し、回転振動体４は軸線Ｏ1 −Ｏ1 を中心
に回転振動する。

【００６７】このとき、第１，第２のＨ字状振動部６，
８はＹ軸方向に振動する。また、第１のＨ字状振動部６
がＹ軸方向の後側に変位したときには、第２のＨ字状振
動部８がＹ軸方向の前側に変位する。一方、第１のＨ字
状振動部６がＹ軸方向の前側に変位したときには、第２
のＨ字状振動部８がＹ軸方向の後側に変位する。

【００６８】この状態で、軸線Ｏ1 −Ｏ1 の周りに角速
度Ωが加わると、Ｘ軸方向に下記の数２に示すコリオリ
力Ｆ（慣性力）が発生する。

【００６９】

【数２】Ｆ＝２ｍΩｖ ｍ：第１，第２のＨ字状振動部６，８の質量 Ω：角速度 ｖ：第１，第２のＨ字状振動部６，８のＹ軸方向の速度

【００７０】そして、このコリオリ力Ｆによって、第
１，第２のＨ字状振動部６，８はＸ軸方向に振動する。
このとき、第１の変位検出部１６Ｌ，１６Ｒは、第１の
Ｈ字状振動部６の振動変位を、固定側検出電極１４と可
動側検出電極１５との間の静電容量の変化として検出
し、変位信号を出力する。また、第２の変位検出部２０
Ｌ，２０Ｒは、第２のＨ字状振動部８の振動変位を、固
定側検出電極１８と可動側検出電極１９との間の静電容
量の変化として検出し、変位信号を出力する。このた
め、第１の変位検出部１６Ｌ，１６Ｒによる変位信号と
第２の変位検出部２０Ｌ，２０Ｒによる変位信号とを用
いることによって、軸線Ｏ1 −Ｏ1 の周りの角速度Ωを
検出することができる。

【００７１】次に、軸線Ｏ1 −Ｏ1 の周りの角速度Ωを
検出するときの、第１の変位検出部１６Ｌ，１６Ｒによ
る変位信号と第２の変位検出部２０Ｌ，２０Ｒによる変
位信号との演算方法について説明する。

【００７２】まず、図４に示すように第１，第２のＨ字
状振動部６，８が基板１の右方向，左方向となる矢示Ｂ
1 ，Ｃ1 方向に変位したときについて説明する。ここ
で、第１の変位検出部１６Ｌ，１６Ｒの各電極板１４
Ｂ，１５Ｂは、連結部６Ｂを挟んで左，右両側で、離間
寸法ｄ0 ，ｄ0 ′の離間関係が線対称となるように配設
されている。このため、第１の変位検出部１６Ｌ，１６
Ｒのうち左側の変位検出部１６Ｌでは、電極板１４Ｂ，
１５Ｂ間の離間寸法ｄ0 が変位寸法（＋Δｄc0）だけ大
きくなる。このとき、左側の変位検出部１６Ｌは、変位
容量（−ΔＣc0）の変位信号を出力する。

【００７３】ここで、変位寸法（＋Δｄc0）とは、コリ
オリ力Ｆによって第１のＨ字状振動部６が変位し、電極
板１４Ｂ，１５Ｂ間の離間寸法が初期時の離間寸法ｄ0
に対して増加したときの離間寸法の変化分を示してい
る。また、変位容量（−ΔＣc0）とは、電極板１４Ｂ，
１５Ｂ間の離間寸法が変位寸法（＋Δｄc0）だけ増加
し、電極板１４Ｂ，１５Ｂ間の静電容量が初期時の静電
容量Ｃ0 に対して減少したときの静電容量の変化分を示
している。

【００７４】一方、連結部６Ｂの右側の変位検出部１６
Ｒでは、電極板１４Ｂ，１５Ｂ間の離間寸法ｄ0 が変位
寸法（−Δｄc0）だけ小さくなる。このとき、右側の変
位検出部１６Ｒは、変位容量（＋ΔＣc0）の変位信号を
出力する。即ち、第１のＨ字状振動部６が左側に変位し
たときには、左側，右側の変位検出部１８Ｌ，１８Ｒの
変位寸法、変位容量は下記表１に示すようになる。

【００７５】ここで、変位寸法（−Δｄc0）とは、コリ
オリ力Ｆによって第１のＨ字状振動部６が変位し、電極
板１４Ｂ，１５Ｂ間の離間寸法が初期時の離間寸法ｄ0
に対して減少したときの離間寸法の変化分を示してい
る。また、変位容量（＋ΔＣc0）とは、電極板１４Ｂ，
１５Ｂ間の離間寸法が変位寸法（−Δｄc0）だけ減少
し、電極板１４Ｂ，１５Ｂ間の静電容量が初期時の静電
容量Ｃ0 に対して増加したときの静電容量の変化分を示
している。

【００７６】次に、第２の変位検出部２０Ｌ，２０Ｒに
よる変位信号について説明する。ここで、第１，第２の
Ｈ字状振動部６，８はＹ軸方向に対して互いに逆方向に
振動しているから、第２のＨ字状振動部８に作用するコ
リオリ力Ｆの方向は、第１のＨ字状振動部６に作用する
コリオリ力Ｆの方向に対して逆方向となる。このため、
第１のＨ字状振動部６が基板１の右方向となる矢示Ｂ1
方向に変位したときには、第２のＨ字状振動部８は基板
１の左方向となる矢示Ｃ1 方向に変位する。

【００７７】また、第１，第２の支持梁５，７のばね定
数をほぼ等しい値に設定される共に、第１，第２のＨ字
状振動部６，８の質量はほぼ等しい値に設定されてい
る。このため、第２のＨ字状振動部８がコリオリ力Ｆに
よって矢示Ｃ1 方向に変位するときの変位寸法は、第１
のＨ字状振動部６がコリオリ力Ｆによって矢示Ｂ1 方向
に変位するときの変位寸法とほぼ等しい値になる。

【００７８】このため、第２の変位検出部２０Ｌ，２０
Ｒのうち左側の変位検出部２０Ｌでは、電極板１８Ｂ，
１９Ｂ間の離間寸法ｄ0 が変位寸法（−Δｄc0）だけ小
さくなる。そして、左側の変位検出部２０Ｌは、変位容
量（＋ΔＣc0）の変位信号を出力する。

【００７９】一方、右側の変位検出部２０Ｒでは、電極
板１８Ｂ，１９Ｂ間の離間寸法ｄ0が変位寸法（＋Δｄc
0）だけ大きくなる。そして、右側の変位検出部２０Ｒ
は、変位容量（−ΔＣc0）の変位信号を出力する。即
ち、第１のＨ字状振動部６が矢示Ｂ1 方向に変位すると
共に、第２のＨ字状振動部８が矢示Ｃ1 方向に変位した
ときには、各変位検出部１６Ｌ，１６Ｒ，２０Ｌ，２０
Ｒの変位寸法、変位容量は下記表１に示すようになる。

【００８０】

【表１】

【００８１】そして、右側の変位検出部１６Ｒによる変
位信号から左側の変位検出部１６Ｌによる変位信号を下
記数３に示す如く減算することにより、（２×ΔＣc0）
の変位信号を検出することができる。

【００８２】

【数３】（２×ΔＣc0）＝＋ΔＣc0−（−ΔＣc0）

【００８３】また、左側の変位検出部２０Ｌによる変位
信号から右側の変位検出部２０Ｒによる変位信号を下記
数４に示す如く減算することにより、（２×ΔＣc0）の
変位信号を検出することができる。

【００８４】

【数４】（２×ΔＣc0）＝＋ΔＣc0−（−ΔＣc0）

【００８５】そして、これら２つの変位信号を下記数５
に示す如く加算することによって、（４×ΔＣc0）の変
位信号を検出することができ、例えば左側の変位検出部
１６Ｌのみで静電容量の変化を検出したときに比べて、
角速度Ωの検出精度を高めることができる。

【００８６】

【数５】 （４×ΔＣc0）＝（２×ΔＣc0）＋（２×ΔＣc0）

【００８７】なお、第１，第２のＨ字状振動部６，８が
角速度Ωのコリオリ力Ｆによって矢示Ｂ1 ，Ｃ1 方向に
変位したときについて説明したが、第１，第２のＨ字状
振動部６，８がコリオリ力Ｆによって矢示Ｂ2 ，Ｃ2 方
向に変位したときであっても、変位容量の符号が変わる
以外はほぼ同様の変位信号を検出することができる。

【００８８】即ち、第１の変位検出部１６Ｌ，１６Ｒで
は変位容量（＋ΔＣc0），（−ΔＣc0）の変位信号を出
力し、第２の変位検出部２０Ｌ，２０Ｒでは変位容量
（−ΔＣc0），（＋ΔＣc0）の変位信号を出力する。こ
のため、数３、数４と同様に２つの変位信号を減算する
ことによって、｛２×（−ΔＣc0）｝の変位信号を検出
することができる。そして、数５と同様にこれら２つの
変位信号を加算することによって、｛４×（−ΔＣc
0）｝の変位信号を検出することができる。

【００８９】次に、軸線Ｏ1 −Ｏ1 周りに角速度Ωを加
えつつ、軸線Ｏ2 −Ｏ2 の方向に加速度Ｇを加えた場合
の検出動作について図５を参照しつつ説明する。

【００９０】まず、振動発生部１２Ａ〜１２Ｄに駆動信
号を印加し、回転振動体４を回転振動させる。これによ
り、第１，第２のＨ字状振動部６，８はＹ軸の方向に振
動する。この状態で、軸線Ｏ1 −Ｏ1 の周りに角速度Ω
が加わると、コリオリ力Ｆによって、第１，第２のＨ字
状振動部６，８はＸ軸の方向に振動する。

【００９１】また、角速度センサの全体にＸ軸方向に沿
って例えば右側に向う加速度Ｇが作用したときには、第
１，第２のＨ字状振動部６，８は、この加速度Ｇとは逆
方向となる左側に向ってＸ軸の方向に変位する。このよ
うに、第１，第２のＨ字状振動部６，８には、角速度Ω
によるコリオリ力Ｆと加速度Ｇとが作用することにな
る。

【００９２】そこで、図５に示すように、角速度Ωによ
るコリオリ力Ｆによって第１，第２のＨ字状振動部６，
８が基板１の右方向，左方向となる矢示Ｂ1 ，Ｃ1 方向
に変位したときについて説明する。

【００９３】角速度Ωによって第１，第２のＨ字状振動
部６，８は矢示Ｂ1 ，Ｃ1 方向に変位するから、第１の
変位検出部１６Ｌ，１６Ｒのうち左側の変位検出部１６
Ｌでは、コリオリ力Ｆによって電極板１４Ｂ，１５Ｂ間
の離間寸法ｄ0 が変位寸法（＋Δｄc0）だけ大きくな
り、変位信号は変位容量（−ΔＣc0）だけ減少する。ま
た、右側の変位検出部１６Ｒでは、コリオリ力Ｆによっ
て電極板１４Ｂ，１５Ｂ間の離間寸法ｄ0 が変位寸法
（−Δｄc0）だけ小さくなり、変位信号は変位容量（＋
ΔＣc0）だけ増加する。

【００９４】一方、第２の変位検出部２０Ｌ，２０Ｒの
うち左側の変位検出部２０Ｌでは、コリオリ力Ｆによっ
て電極板１８Ｂ，１９Ｂ間の離間寸法ｄ0 が変位寸法
（−Δｄc0）だけ小さくなり、変位信号は変位容量（＋
ΔＣc0）だけ増加する。また、右側の変位検出部２０Ｒ
では、コリオリ力Ｆによって電極板１４Ｂ，１５Ｂ間の
離間寸法ｄ0 が変位寸法（＋Δｄc0）だけ大きくなり、
変位信号は変位容量（−ΔＣc0）だけ減少する。

【００９５】さらに、加速度Ｇによって第１，第２のＨ
字状振動部６，８はいずれも矢示Ｃ1 方向に変位するか
ら、第１の変位検出部１６Ｌ，１６Ｒのうち左側の変位
検出部１６Ｌでは、加速度Ｇによって電極板１４Ｂ，１
５Ｂ間の離間寸法ｄ0 が変位寸法（−Δｄg0）だけ小さ
くなり、変位信号は変位容量（＋ΔＣg0）だけ増加す
る。また、右側の変位検出部１６Ｒでは、加速度Ｇによ
って電極板１４Ｂ，１５Ｂ間の離間寸法ｄ0 が変位寸法
（＋Δｄg0）だけ小さくなり、変位信号は変位容量（−
ΔＣg0）だけ減少する。

【００９６】ここで、変位寸法（−Δｄg0）とは、加速
度Ｇによって第１のＨ字状振動部６が変位し、電極板１
４Ｂ，１５Ｂ間の離間寸法が初期時の離間寸法ｄ0 に対
して減少したときの離間寸法の変化分を示している。そ
して、変位容量（＋ΔＣg0）とは、電極板１４Ｂ，１５
Ｂ間の離間寸法が変位寸法（−Δｄg0）だけ減少し、電
極板１４Ｂ，１５Ｂ間の静電容量が初期時の静電容量Ｃ
0 に対して増加したときの静電容量の変化分を示してい
る。

【００９７】また、変位寸法（＋Δｄg0）とは、加速度
Ｇによって第１のＨ字状振動部６が変位し、電極板１４
Ｂ，１５Ｂ間の離間寸法が初期時の離間寸法ｄ0 に対し
て増加したときの離間寸法の変化分を示している。そし
て、変位容量（−ΔＣg0）とは、電極板１４Ｂ，１５Ｂ
間の離間寸法が変位寸法（＋Δｄg0）だけ増加し、電極
板１４Ｂ，１５Ｂ間の静電容量が初期時の静電容量Ｃ0
に対して減少したときの静電容量の変化分を示してい
る。

【００９８】一方、第２の変位検出部２０Ｌ，２０Ｒの
うち左側の変位検出部２０Ｌでは、加速度Ｇによって電
極板１８Ｂ，１９Ｂ間の離間寸法ｄ0 が変位寸法（−Δ
ｄg0）だけ小さくなり、変位信号は変位容量（＋ΔＣg
0）だけ増加する。また、右側の変位検出部１６Ｒで
は、加速度Ｇによって電極板１４Ｂ，１５Ｂ間の離間寸
法ｄ0 が変位寸法（＋Δｄg0）だけ大きくなり、変位信
号は変位容量（−ΔＣg0）だけ減少する。

【００９９】即ち、角速度Ωによって第１，第２のＨ字
状振動部６，８が矢示Ｂ1 ，Ｃ1 方向に変位すると共
に、加速度Ｇによって第１，第２のＨ字状振動部６，８
が矢示Ｃ1 方向に変位したときには、各変位検出部１６
Ｌ，１６Ｒ，２０Ｌ，２０Ｒの変位寸法、変位容量は下
記表２に示すようになる。

【０１００】

【表２】

【０１０１】そして、右側の変位検出部１６Ｒによる変
位信号から左側の変位検出部１６Ｌによる変位信号を下
記数６に示す如く減算したときには、（２×ΔＣc0−２
×ΔＣg0）の変位信号を検出することになる。

【０１０２】

【数６】（２×ΔＣc0−２×ΔＣg0）＝＋ΔＣc0−ΔＣ
g0−（−ΔＣc0＋ΔＣg0）

【０１０３】また、左側の変位検出部２０Ｌによる変位
信号から右側の変位検出部２０Ｒによる変位信号を下記
数７に示す如く減算することにより、（２×ΔＣc0＋２
×ΔＣg0）の変位信号を検出することができる。

【０１０４】

【数７】（２×ΔＣc0＋２×ΔＣg0）＝＋ΔＣc0＋ΔＣ
g0−（−ΔＣc0−ΔＣg0）

【０１０５】そして、これら２つの変位信号を下記数８
に示す如く加算することによって、（４×ΔＣc0）の変
位信号を検出することができ、加速度Ｇに基づく変位信
号（２×ΔＣg0）を相殺し、角速度Ωに基づく変位信号
（４×ΔＣc0）のみを取り出すことができる。

【０１０６】

【数８】（４×ΔＣc0）＝（２×ΔＣc0＋２×ΔＣg0）
＋（２×ΔＣc0−２×ΔＣg0）

【０１０７】これにより、Ｘ軸方向に加わる加速度Ｇの
影響を受けずに角速度Ωに基づく変位信号のみを取り出
すことができ、角速度Ωの検出精度を向上させることが
できる。

【０１０８】なお、第１，第２のＨ字状振動部６，８が
角速度Ωのコリオリ力Ｆによって矢示Ｂ1 ，Ｃ1 方向に
変位したときについて説明したが、第１，第２のＨ字状
振動部６，８がコリオリ力Ｆによって矢示Ｂ2 ，Ｃ2 方
向に変位したときであっても、角速度Ωによる変位容量
の符号が変わる以外はほぼ同様の変位信号を検出するこ
とができる。

【０１０９】即ち、第１の変位検出部１６Ｌ，１６Ｒで
は変位容量（＋ΔＣc0＋ΔＣg0），（−ΔＣc0−ΔＣg
0）の変位信号を出力し、第２の変位検出部２０Ｌ，２
０Ｒでは変位容量（−ΔＣc0＋ΔＣg0），（＋ΔＣc0−
ΔＣg0）の変位信号を出力する。このため、数６、数７
と同様に２つの変位信号を減算することによって、｛２
×（−ΔＣc0）−２×ΔＣg0｝，｛２×（−ΔＣc0）＋
２×ΔＣg0｝の変位信号を検出することができる。そし
て、数８と同様にこれら２つの変位信号を加算すること
によって、加速度Ｇに基づく変位信号（２×ΔＣg0）を
相殺し、角速度Ωに基づく変位信号｛４×（−ΔＣc
0）｝のみを取り出すことができる。

【０１１０】かくして、本実施の形態では、回転振動体
４の両側にＸ軸方向に振動可能な第１，第２のＨ字状振
動部６，８を設け、第１のＨ字状振動部６に生じるＸ軸
方向への変位容量を検出する第１の変位検出部１６Ｌ，
１６Ｒと、第２のＨ字状振動部８に生じるＸ軸方向への
変位容量を検出する第２の変位検出部２０Ｌ，２０Ｒと
を設けている。第１の変位検出部１６Ｌ，１６Ｒによっ
て検出された第１のＨ字状振動部６の変位容量を用い
て、角速度Ωによる変位容量と加速度Ｇによる変位容量
とを加算した信号を検出することができる。一方、第２
の変位検出部２０Ｌ，２０Ｒによって検出された第２の
Ｈ字状振動部８の変位容量を用いて、角速度Ωによる変
位容量と加速度Ｇによる変位容量とを減算した信号を検
出することができる。

【０１１１】このため、第１，第２のＨ字状振動部６，
８が角速度Ωによって変位するのに加えて、加速度Ｇに
よって変位したときでも、第１の変位検出部１６Ｌ，１
６Ｒによって検出された変位信号と第２の変位検出部２
０Ｌ，２０Ｒによって検出された変位容量とを用いて、
加速度Ｇによる変位容量を相殺することができる。これ
により、角速度Ωの検出感度を向上することができる。

【０１１２】また、４本の回転支持梁３を基板１上に設
けられた支持部２と回転振動体４との間に渦巻状に配置
したから、各回転支持梁３を全体に亘って撓み変形させ
ることによって、回転振動体４を軸線Ｏ1 −Ｏ1 を中心
として回転振動させることができる。

【０１１３】また、第１のＨ字状振動部６と第２のＨ字
状振動部８とを軸線Ｏ1 −Ｏ1 を中心としてＸ軸方向で
点対称な位置に設けたから、回転振動体４を回転振動さ
せたときに、第１のＨ字状振動部６と第２のＨ字状振動
部８とをＹ軸方向に沿ってほぼ反対方向に同一の速度で
振動させることができる。これにより、角速度Ωによっ
て第１，第２のＨ字状振動部６，８が変位するときの変
位寸法をほぼ等しくすることができる。このため、第１
の変位検出部１６Ｌ，１６Ｒによる変位信号と第２の変
位検出器２０Ｌ，２０Ｒによる変位信号とのうち、角速
度Ωによる信号の大きさをほぼ等しくすることができ、
いずれか一方の変位信号が小さいときに比べて角速度Ω
の検出精度を高めることができる。

【０１１４】また、第１，第２の支持梁５，７のばね定
数をほぼ等しい値に設定すると共に、第１，第２のＨ字
状振動部６，８の質量をほぼ等しい値に設定したから、
Ｘ軸の方向に加速度Ｇが加わったときには、第１のＨ字
状振動部６と第２のＨ字状振動部８とがほぼ等しい寸法
だけ変位する。このため、種々の演算を施すことなく、
第１の変位検出部１６Ｌ，１６Ｒによる変位信号と第２
の変位検出器２０Ｌ，２０Ｒによる変位信号とを用いる
ことによって、加速度Ｇによる変位容量を容易に相殺す
ることができる。

【０１１５】また、回転振動体４は、左，右両側にロ字
状枠部４Ａ，４Ｂを有し、各ロ字状枠部４Ａ，４Ｂ内に
は第１，第２のＨ字状振動部６，８を配設すると共に、
第１の変位検出器１６Ｌ，１６Ｒを第１のＨ字状振動部
６に設けられた第１の可動側検出電極１５と基板１上に
設けられた第１の固定側検出電極１４とから構成し、前
記第２の変位検出器２０Ｌ，２０Ｒを、第２のＨ字状振
動部８に設けられた第２の可動側検出電極１９と基板１
上に設けられた第２の固定側検出電極１８とから構成し
ている。これにより、回転振動体４が回転振動したとき
には、各ロ字状枠部４Ａ，４Ｂ内に配設された第１，第
２のＨ字状振動部６，８を、前，後方向で互いに逆方向
に振動させることができる。

【０１１６】そして、第１の固定側検出電極１４と第１
の可動側検出電極１５とによって、これらの電極板１４
Ｂ，１５Ｂ間の静電容量を検出し、第１のＨ字状振動部
６のＸ軸方向の変位量を検出することができる。また、
第２の固定側検出電極１８と第２の可動側検出電極１９
とによって、これらの電極板１８Ｂ，１９Ｂ間の静電容
量を検出し、第２のＨ字状振動部８のＸ軸方向の変位量
を検出することができる。

【０１１７】さらに、第１，第４の振動発生器１２Ａ，
１２Ｄには同位相の駆動信号を入力して第１のＨ字状振
動部６を前側に変位させるときには第２のＨ字状振動部
８を後側に変位させると共に、第２，第３の振動発生部
１２Ｂ，１２Ｃには同位相の駆動信号を入力して第１の
Ｈ字状振動部６を後側に変位させるときには第２のＨ字
状振動部８を前側に変位させる構成としている。これに
より、第１〜第４の振動発生部１２Ａ〜１２Ｄは、中心
軸を中心として回転振動体を回転振動させることができ
ると共に、第１，第２のＨ字状振動部６，８を前，後方
向（Ｙ軸方向）で互いに逆方向に変位させることができ
る。

【０１１８】なお、実施の形態では、固定側振動電極１
０の電極板１０Ａを９枚、可動側振動電極１１の電極板
１１Ａを９枚とした場合を例示したが、これに限らず、
９枚以上にしてもよく、枚数を増やすことにより、振動
発生部１２Ａ〜１２Ｄで発生する駆動力を増やすことが
できる。

【０１１９】また、実施の形態では、第１，第２の固定
側検出電極１４，１８の電極板１４Ｂ，１８Ｂを６枚、
第１，第２の可動側検出電極１５，１９の電極板１５
Ｂ，１９Ｂを６枚とした場合を例示したが、これに限ら
ず、８枚以上にしてもよく、枚数を増やすことにより、
変位検出部１６Ｌ，２０Ｌ（１６Ｒ，２０Ｒ）での検出
感度を高めることができる。

【０１２０】

【発明の効果】以上詳述した如く、請求項１の発明によ
れば、回転振動体の両側に左，右方向に振動可能な第
１，第２の振動体を設け、第１の振動体に生じる左，右
方向への変位を検出する第１の変位検出部と、第２の振
動体に生じる左，右方向への変位を検出する第２の変位
検出部とを設けている。これにより、第１の変位検出部
によって検出された第１の振動体の変位容量を用いて、
角速度による変位容量と加速度による変位容量とを加算
した信号を検出することができる。一方、第２の変位検
出部によって検出された第２の振動体の変位容量を用い
て、角速度による変位容量と加速度による変位容量とを
減算した信号を検出することができる。

【０１２１】このため、第１，第２の振動体が角速度に
よって変位するのに加えて、加速度によって変位したと
きでも、第１の変位検出部によって検出された変位信号
と第２の変位検出部によって検出された変位容量とを用
いて、加速度による変位容量を相殺することができる。
これにより、角速度の検出感度を向上することができ
る。

【０１２２】また、請求項２の発明によれば、回転支持
梁を基板上に設けられた支持部と回転振動体との間に渦
巻状に配置したから、回転支持梁を全体に亘って撓み変
形させることによって、回転振動体を中心軸を中心とし
て回転振動可能に支持することができる。

【０１２３】また、請求項３の発明によれば、第１の振
動体と第２の振動体とを回転軸を中心として左，右方向
に点対称な位置に設けたから、回転振動体を回転振動さ
せたときに、第１の振動体と第２の振動体とを前，後方
向に沿ってほぼ反対方向に同一の速度で振動させること
ができる。これにより、角速度によって第１，第２の振
動体が変位するときの変位寸法をほぼ等しくすることが
できる。このため、第１の変位検出部による変位信号と
第２の変位検出器による変位信号とのうち、角速度によ
る信号の大きさをほぼ等しくすることができ、いずれか
一方の変位信号が小さいときに比べて角速度の検出精度
を高めることができる。

【０１２４】また、請求項４の発明によれば、第１，第
２の支持梁のばね定数をほぼ等しい値に設定すると共
に、第１，第２の振動体の質量をほぼ等しい値に設定し
たから、左，右方向に加速度が加わったときには、第１
の振動体と第２の振動体とがほぼ等しい寸法だけ変位す
る。このため、種々の演算を施すことなく、第１，第２
の変位検出部による変位信号とを用いることによって、
加速度による変位容量を容易に相殺することができる。

【０１２５】また、請求項５の発明によれば、回転振動
体は、左，右両側にロ字状枠部を有し、各ロ字状枠部内
には第１，第２の振動体となる第１，第２のＨ字状振動
部を配設すると共に、第１の変位検出手段を第１のＨ字
状振動部に設けられた第１の可動側電極と基板上に設け
られた第１の固定側電極とから構成し、前記第２の変位
検出手段を、第２のＨ字状振動部に設けられた第２の可
動側電極と基板上に設けられた第２の固定側電極とから
構成している。これにより、回転振動体が回転振動した
ときには、各ロ字状枠部内に配設された第１，第２のＨ
字状振動部を、前，後方向で互いに逆方向に振動させる
ことができる。

【０１２６】そして、第１の固定側電極と第１の可動側
電極とによって、これらの間の静電容量を検出し、第１
のＨ字状振動部の左，右方向の変位量を検出することが
できる。また、第２の固定側電極と第２の可動側電極と
によって、これらの間の静電容量を検出し、第２のＨ字
状振動部の左，右方向の変位量を検出することができ
る。

【０１２７】さらに、請求項６の発明によれば、振動発
生手段を第１〜第４の振動発生器によって構成し、第
１，第４の振動発生器には同位相の駆動信号を入力して
第１の振動体を前側に変位させるときには第２の振動体
を後側に変位させると共に、第２，第３の振動発生器に
は同位相の駆動信号を入力して第１の振動体を後側に変
位させるときには第２の振動体を前側に変位させる構成
としている。これにより、第１〜第４の振動発生器は、
中心軸を中心として回転振動体を回転振動させることが
できると共に、第１，第２の振動体を前，後方向で互い
に逆方向に変位させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態による角速度センサを示す正面図で
ある。

【図２】図１中の矢示II−II方向からみた縦断面図であ
る。

【図３】初期時の第１，第２のＨ字状振動部等の状態を
拡大して示す正面図である。

【図４】軸線Ｏ1 −Ｏ1 周りに角速度Ωが加わったとき
の第１，第２のＨ字状振動部等の状態を拡大して示す正
面図である。

【図５】軸線Ｏ1 −Ｏ1 周りに角速度Ωを加えつつ、Ｘ
軸方向に加速度Ｇを加えたときの第１，第２のＨ字状振
動部等の状態を拡大して示す正面図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 支持部 ３ 回転支持梁 ４ 回転振動体 ４Ａ，４Ｂ ロ字状枠部 ５ 第１の支持梁 ６ 第１のＨ字状振動部（第１の振動体） ７ 第２の支持梁 ８ 第２のＨ字状振動部（第２の振動体） １２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ 振動発生部（回転振
動発生手段） １４ 第１の固定側検出電極（第１の固定側電極） １５ 第１の可動側検出電極（第１の可動側電極） １６Ｌ，１６Ｒ 第１の変位検出部（第１の変位検出手
段） １８ 第２の固定側検出電極（第２の固定側電極） １９ 第２の可動側検出電極（第２の可動側電極） ２０Ｌ，２０Ｒ 第２の変位検出部（第２の変位検出手
段）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平板状の基板と、 回転振動の中心である該基板に垂直な中心軸から基板上
   を左，右方向に伸長して形成され、該中心軸の位置に回
   転支持梁によって回転振動可能に支持された回転振動体
   と、 該回転振動体の左，右方向の一端側に位置して設けら
   れ、第１の支持梁によって左，右方向に振動可能に支持
   された第１の振動体と、 前記回転振動体の左，右方向の他端側に位置して設けら
   れ、第２の支持梁によって左，右方向に振動可能に支持
   された第２の振動体と、 前記回転振動体を回転振動させて第１の振動体を前，後
   方向に振動させたときには第２の振動体を後，前方向に
   振動させる回転振動発生手段と、 該回転振動発生手段により回転振動体に回転振動を与え
   ている状態で、回転振動体の中心軸の周りに角速度が加
   わったときに左，右方向に振動する前記第１の振動体の
   変位を検出する第１の変位検出手段と、 該回転振動発生手段により回転振動体に回転振動を与え
   ている状態で、回転振動体の中心軸の周りに角速度が加
   わったときに左，右方向に振動する前記第２の振動体の
   変位を検出する第２の変位検出手段とから構成してなる
   角速度センサ。
2. 【請求項２】 前記回転支持梁は、中心軸の位置で基板
   上に設けられた支持部と前記回転振動体との間に渦巻状
   に配置してなる請求項１に記載の角速度センサ。
3. 【請求項３】 前記回転振動体に対し、前記第１の振動
   体と第２の振動体とは中心軸を中心として左，右方向で
   対称な位置に設けてなる請求項１または２に記載の角速
   度センサ。
4. 【請求項４】 前記第１の支持梁のばね定数と前記第２
   の支持梁のばね定数とがほぼ等しい値に設定し、前記第
   １の振動体の質量と前記第２の振動体の質量とがほぼ等
   しい値に設定してなる請求項１，２または３に記載の角
   速度センサ。
5. 【請求項５】 前記回転振動体は、左，右方向の両端側
   にロ字状枠部を有し、前記第１の振動体は、左，右方向
   の一端側のロ字状枠部内に配設された第１のＨ字状振動
   部からなり、前記第２の振動体は、左，右方向の他端側
   のロ字状枠部内に配設された第２のＨ字状振動部からな
   り、前記第１の変位検出手段は、前記第１のＨ字状振動
   部に設けられた第１の可動側電極と、前記回転振動体の
   左，右方向の一端側のロ字状枠部内に配置され基板上に
   設けられた第１の固定側電極とから構成し、前記第２の
   変位検出手段は、前記第２のＨ字状振動部に設けられた
   第２の可動側電極と、前記回転振動体の左，右方向の他
   端側のロ字状枠部内に配置され基板上に設けられた第２
   の固定側電極とから構成してなる請求項１，２，３また
   は４に記載の角速度センサ。
6. 【請求項６】 前記回転振動発生手段は、前記回転振動
   体の左，右方向の一端側に位置して前記回転振動体の
   前，後方向に離間して設けられ、第１の振動体を前，後
   方向に振動させる第１，第２の振動発生器と、前記回転
   振動体の左，右方向の他端側に位置して前記回転振動体
   の前，後方向に離間して設けられ第２の振動体を前，後
   方向に振動させる第３，第４の振動発生器とから構成
   し、 中心軸を中心として点対称となる位置に配設された第
   １，第４の振動発生器には同位相の駆動信号を入力して
   第１の振動体を前側に変位させるときには第２の振動体
   を後側に変位させ、中心軸を中心として点対称となる位
   置に配設された第２，第３の振動発生器には同位相の駆
   動信号を入力して第１の振動体を後側に変位させるとき
   には、第２の振動体を前側に変位させてなる請求項１，
   ２，３，４または５に記載の角速度センサ。