JP2000193460A - 角速度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 角速度検出装置における検出精度を向上させ
る。 【解決手段】 梁３３−１〜３３−４により連結された
振動子２０及びＹ軸方向に分割されたメインフレーム３
０−１，３０−２が、基板10上面から浮かせて設けられ
ている。メインフレーム３０−１，３０−２及び振動子
２０は、駆動電極部５１−１〜５１−４によりＸ軸方向
に駆動される。Ｘ，Ｙ両軸に直交するＺ軸回りの角速度
により振動子２０はＹ軸方向に振動し、このＹ軸方向の
振動を検出電極部５３−１〜５３−４に付与した高周波
信号を用いて測定することにより、角速度が検出され
る。駆動電極部５１−１〜５１−４を前記Ｙ軸方向に分
割されたメインフレーム３０−１，３０−２にそれぞれ
設けて独立した駆動信号を付与することにより、メイン
フレーム３０−１，３０−２をＸ軸方向に正確に振動さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コリオリ力を利用
して物体の角速度を検出する角速度検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、例えば１９９８年発行の第１
６回センサシンポジウムのテクニカルダイジェスト第３
７頁〜第４０頁（Technical Digest of the 16th Sympo
sium,1998,pp.37〜40）、特開平１０−１０３９６０号
公報、及び１９９７年ＩＥＥＥ発行のトランスデューサ
（Trnsducer '97）第１１２９頁〜第１１３２頁に記載
されているように、基板に支持部材を介して接続されて
なり同基板上にて互いに直交するＸ軸方向及びＹ軸方向
に振動可能な振動部と、基板に設けられて振動部をＸ軸
方向に振動させるための駆動部と、基板に設けられて振
動部のＹ軸方向の振動を検出するための検出部とからな
り、振動部をＸ軸方向に振動させた状態で、Ｘ軸及びＹ
軸に直交したＺ軸回りに作用する角速度を同振動部のＹ
軸方向の振動に基づいて検出する角速度検出装置はよく
知られている。

【０００３】そして、前記ＩＥＥＥ発行のトランスデュ
ーサには、前記振動部を、基板に支持部材としての駆動
用梁を介して接続され同基板上にてＸ軸方向に振動可能
な方形状のフレームと、フレーム内に配置されるととも
に同フレームに支持部材としての検出用梁を介して接続
され基板上にてフレームに対してＹ軸方向に振動可能な
振動子とで構成し、フレームを駆動部により基板に対し
てＸ軸方向に駆動して振動子を基板に対してＸ軸方向に
振動させるとともに、振動子の基板に対するＹ軸方向の
振動を検出部により検出し、振動子にＸ軸方向以外の不
用な駆動力が伝達されないようにするとともに、Ｚ軸回
りの角速度によって振動子がＹ軸方向に振動され易くし
て、角速度の検出精度を良好にすることも示されてい
る。また、前記特開平１０−１０３９６０号公報には、
振動部をＸ軸方向に振動させるための駆動信号の一部が
Ｙ軸方向に漏れ（以下、この漏れ振動をクロストークと
いう）、このクロストークがノイズとなって現れること
を防止するために、振動部をＹ軸方向に振動させる補正
部を設けて前記クロストークを打ち消す分だけ振動部を
Ｙ軸方向に振動させるようにすることも示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この種の角速
度検出装置にあっては、前記クロストークによる角速度
の検出誤差ばかりではなく、振動部（振動子）、駆動
部、フレーム、梁などの加工のばらつきにより、振動部
（振動子）を安定して所望の方向（Ｘ軸方向に）に精度
よく振動させることができなかったり、振動子がコリオ
リ力に応じて安定して所望の方向（Ｙ軸方向に）に精度
よく振動しなかったりするために、角速度の検出精度が
悪化するという問題があった。

【０００５】また、方形状のフレームを駆動用梁を介し
て基板に接続するとともに、同フレームにその内側にて
検出用梁を介して振動子を接続したタイプの上記従来の
角速度検出装置にあっては、温度変化、外力などの外的
要因により基板が変形すると、この基板の変形に伴って
フレーム及び駆動用梁も変形するので、駆動用梁に内部
応力が発生して同駆動用梁のばね定数の非線形性が大き
くなったり、駆動用梁の変形量が制限されたりするため
に、振動子を安定して所望の方向（Ｘ軸方向に）に精度
よく振動させることができず、角速度の検出精度が悪化
するという問題もある。また、このタイプの角速度検出
装置にあっては、フレームの対向する２辺の各両端にそ
れぞれ駆動用梁が設けられているだけであるので、一つ
の梁に作用する応力が大きくなり過ぎて、駆動用梁のば
ね定数の非線形性が大きくなったり、駆動用梁の変形量
が制限されたりするために、振動子を安定かつ大振幅で
所望の方向（Ｘ軸方向に）に精度よく振動させることが
できず、角速度の検出精度が悪化するという問題もあ
る。

【０００６】さらに、上記従来の角速度検出装置にあっ
ては、前記コリオリ力に応じた振動子のＹ軸方向の振動
及びクロストークはフレーム及び梁を介して基板にも入
力され、この入力された振動に対する反作用が基板から
フレーム及び梁を介して振動子に逆に入力される。そし
て、この振動子に入力された振動は検出角速度に対する
ノイズの原因となるので、前記振動子のコリオリ力に応
じたＹ軸方向の振動及びクロストークが大きくなると、
角速度の検出精度が悪化するという問題もある。

【０００７】

【発明の大略】本発明は、上記問題に対処するためにな
されたもので、その目的は、前記加工のばらつき、梁の
非線形性、振動子のコリオリ力による振動による影響を
少なくして、検出誤差をできるだけ小さくするようにし
た角速度検出装置を提供することにある。

【０００８】前記目的を達成するために、本発明の構成
上の特徴は、基板に支持部材を介して接続され同基板上
にて互いに直交するＸ軸方向及びＹ軸方向に振動可能な
振動部と、振動部を基板に対してＸ軸方向に振動させる
ための駆動部と、振動部の基板に対するＹ軸方向の振動
を検出するための検出部とを備え、振動部をＸ軸方向に
振動させた状態でＸ軸及びＹ軸に直交したＺ軸回りに作
用する角速度を同振動部のＹ軸方向の振動に基づいて検
出する角速度検出装置において、前記駆動部を、Ｙ軸方
向の異なる位置に配置されて振動部をＸ軸方向に独立し
て振動させることが可能な複数の分割駆動部で構成した
ことにある。

【０００９】この場合、前記振動部を梁を介して接続し
たフレームと振動子とで構成し、前記複数の分割駆動部
はフレームを基板に対してＸ軸方向に駆動して振動子を
基板に対してＸ軸方向に振動させるように構成されると
ともに、前記検出部は振動子の基板に対するＹ軸方向の
振動を検出するように構成されるようにするとよい。

【００１０】このように構成した本発明に係る角速度検
出装置においては、駆動部、フレームなどに加工のばら
つきがあって、駆動部によって振動部全体（又はフレー
ムを介して振動子全体）をＹ軸方向に沿ってＸ軸方向に
均一に振動させることができない場合、振動部（又はフ
レーム）に対する複数の分割駆動部による駆動力を異な
らせることにより、振動部全体（又はフレームを介して
振動子全体）をＹ軸方向に沿ってＸ軸方向に均一に振動
させることができる。その結果、本発明によれば、駆動
部の駆動による振動部（又はフレーム）の振動に対し
て、振動部（又はフレームを介した振動子）の振動に含
まれるＹ軸方向の不要な振動成分、Ｘ，Ｙ両軸に直交す
るＺ軸回りの不要な回転成分を減少させて、振動部（又
はフレームを介した振動子）を精度よくＸ軸方向に振動
させることができるので、Ｚ軸回りの角速度の検出精度
が良好になる。

【００１１】この場合、好ましくは、前記角速度検出装
置の使用にあたって、例えば複数の分割駆動部に対して
独立した駆動信号をそれぞれ供給するとともに、同複数
の駆動信号のうちの少なくとも一つの駆動信号による駆
動力を変更可能とする駆動信号発生回路を前記角速度検
出装置に接続するようにすればよい。

【００１２】また、前記角速度検出装置において、好ま
しくは、前記各分割駆動部を、Ｘ軸方向の各同一直線上
に配置した一対の駆動電極でそれぞれ構成するとよい。
これによれば、各対をなす駆動電極により振動部がより
安定して駆動されることになるとともに、振動部のＸ軸
方向の振動をより安定させることができて、前記角速度
の検出精度をより良好にできる。

【００１３】そして、この角速度検出装置の使用にあた
っては、複数の分割駆動部をそれぞれ構成する一対の駆
動電極に一組の駆動信号をそれぞれ対応させて複数組の
駆動信号を同複数の分割駆動部に供給するものであっ
て、各一組の駆動信号を互いに逆相に設定するととも
に、複数組の駆動信号のうちの少なくとも一組の駆動信
号による駆動力を変更可能とする駆動信号発生回路を、
前記角速度検出装置に接続することにより、複数の分割
駆動部による振動部に対する駆動力を前述の場合と同様
に調整できる。

【００１４】また、本発明の他の構成上の特徴は、基板
に駆動用梁を介して接続され同基板に対してＸ軸方向に
振動可能に支持されたフレームと、フレームにその内側
にて検出用梁を介して接続され基板に対してＸ軸方向及
び同Ｘ軸と直交するＹ軸方向に振動可能に支持された振
動子と、フレームを基板に対してＸ軸方向に振動させる
ための駆動部と、振動子の基板に対するＹ軸方向の振動
を検出するための検出部とを備え、フレーム及び振動子
をＸ軸方向に振動させた状態でＸ軸及びＹ軸に直交した
Ｚ軸回りに作用する角速度を同振動子のＹ軸方向の振動
に基づいて検出する角速度検出装置において、前記フレ
ームをＹ軸方向に複数に分割したことにある。

【００１５】これによれば、温度変化、外力などの外的
要因により基板が変形しても、フレームはＹ軸方向に複
数に分割され、振動子を介して検出用梁によって互いに
振動可能すなわち弾性的に接続されているので、前記変
形が検出用梁によって吸収され、分割された複数のフレ
ームが互いに影響し合うことを抑制できるとともに、駆
動用梁の変形量を小さく抑えることができる。したがっ
て、前記外的要因による駆動用梁の内部応力を極めて小
さく抑えることができて、同駆動用梁のばね定数の線形
性を良好に保つことができるとともに、駆動用梁の最大
変形量を大きく保つことができるので、振動子を安定か
つ大振幅でＸ軸方向に精度よく振動させることができ、
角速度の検出精度を良好に保つことができる。

【００１６】また、本発明の他の構成上の特徴は、前記
基板、駆動用梁、フレーム、検出用梁、振動子、駆動部
及び検出部を備えた角速度検出装置において、前記駆動
用梁を、前記フレームのＸ軸方向の中心位置に対して対
称位置にそれぞれ設けた一対の駆動用梁と、前記一対の
駆動用梁との間に設けた少なくとも他の一つの駆動用梁
とで構成したことにある。

【００１７】これによれば、多くの駆動用梁によってフ
レームを基板に対して支持できるので、一つの駆動用梁
に作用する応力を小さく保つことができて、駆動用梁の
ばね定数の線形性を良好に保つことができるとともに、
駆動用梁の最大変形量を大きく保つことができるので、
振動子を安定かつ大振幅でＸ軸方向に精度よく振動させ
ることが可能となり、角速度の検出精度を向上させるこ
とができる。

【００１８】また、本発明の他の構成上の特徴は、前記
のような角速度検出装置において、前記フレームを、Ｘ
軸方向に延びた部分を有するとともに検出用梁を介して
振動子を接続したメインフレームと、メインフレームの
Ｘ軸方向に延びた部分に沿って平行に延びたサブフレー
ムとで構成し、前記駆動用梁を、基板とサブフレームと
を接続して同サブフレームを同基板に対してＸ軸方向に
振動可能に支持する第1駆動用梁と、サブフレームとメ
インフレームとを接続してメインフレームを基板に対し
てＸ軸方向に振動可能に支持する第2駆動用梁とで構成
したことにある。

【００１９】このように、メインフレームと基板との間
にサブフレームを設けた角速度検出装置においては、サ
ブフレームが駆動用梁の補強部材として作用するので、
駆動用梁の変形によるメインフレームのＹ軸方向の変位
が抑えられ、メインフレームを安定かつ大振幅でＸ軸方
向に精度よく振動させることができるようになる。そし
て、振動子もメインフレームを介して安定かつ大振幅で
Ｘ軸方向に精度よく振動させることが可能となり、角速
度の検出精度を向上させることができるようになる。

【００２０】また、本発明の他の構成上の特徴は、基板
に駆動用梁を介して接続され同基板に対して振動可能に
支持されたフレームと、フレームに検出用梁を介して接
続され基板に対して振動可能に支持された振動子と、フ
レームを基板に対してＸ軸方向に駆動して振動子を同基
板に対してＸ軸方向に振動させるための駆動部と、Ｘ軸
に直交したＹ軸方向への振動子の基板に対する振動を検
出するための検出部とを備え、フレーム及び振動子をＸ
軸方向に振動させた状態でＸ軸及びＹ軸に直交したＺ軸
回りに作用する角速度を同振動子のＹ軸方向の振動に基
づいて検出する角速度検出装置において、フレームの基
板に対するＹ軸方向の振動成分を取り出すための補正部
を設けたことにある。

【００２１】この場合、前記駆動用梁を、フレームを基
板に対しＹ軸方向に比べてＸ軸方向に振動し易く支持す
るように構成するとともに、前記検出用梁を、振動子を
フレームに対しＸ軸方向に比べてＹ軸方向に振動し易く
フレームに接続するように構成するとよい。

【００２２】このように構成した本発明においては、フ
レームなどの加工のばらつきに起因し、駆動部によるＸ
軸方向の駆動によってフレームにはＹ軸方向の振動成分
が現れ、このフレームのＹ軸方向の振動成分が検出用梁
を介して振動子に伝達されて同振動子に角速度の検出に
とって誤差となる不要なＹ軸方向の振動成分が発生した
としても、補正部によって検出されるフレームの基板に
対するＹ軸方向の振動成分を用いて前記振動子のＹ軸方
向の不要な振動成分を除去できるので、角速度の検出精
度が良好となる。

【００２３】この場合、この角速度検出装置の使用にあ
たって、検出部と補正部とを電気的に接続して、検出部
により検出された振動子のＹ軸方向の振動成分から補正
部により取り出したフレームのＹ軸方向の振動成分を除
去するようにすればよい。また、検出部により検出され
た振動子のＹ軸方向の振動成分から補正部により取り出
したフレームのＹ軸方向の振動成分を除去する演算回路
を設けるようにしてもよい。

【００２４】また、本発明の他の構成上の特徴は、基板
に支持部材を介して接続され基板上にて互いに直交する
Ｘ軸方向及びＹ軸方向に振動可能な振動部と、振動部を
基板に対してＸ軸方向に振動させるための駆動部と、振
動部の基板に対するＹ軸方向の振動を検出するための検
出部とを備え、振動部をＸ軸方向に振動させた状態でＸ
軸及びＹ軸に直交したＺ軸回りに作用する角速度を同振
動部のＹ軸方向の振動に基づいて検出する角速度検出装
置において、振動部のY軸方向の振動を抑制するための
サーボ部と、駆動部と協働して振動部を基板に対して所
定の振幅でＸ軸方向に振動させる駆動回路と、検出部と
協働して振動部の基板に対するＹ軸方向の振動を表す信
号を取り出す取り出し回路と、前記取り出した振動部の
Ｙ軸方向の振動を表す信号に基づいて振動部のＹ軸方向
の振動を抑制するためのサーボ制御信号を形成し、同形
成したサーボ制御信号をサーボ部に供給して振動部のＹ
軸方向の振動を抑制するサーボ制御回路と、前記形成し
たサーボ制御信号に対応した信号を前記角速度を表す信
号として出力する出力回路とを設けたことにある。

【００２５】この場合、前記サーボ制御回路を、例えば
前記取り出した振動部のＹ軸方向の振動を表す信号を入
力し、同入力した信号に応じて振動部のＹ軸方向の振動
を抑制するための交流サーボ制御信号をサーボ部に供給
して同振動部のＹ軸方向の振動を抑制するサーボ信号供
給回路で構成するとともに、前記出力回路を、前記交流
サーボ制御信号を同交流サーボ制御信号の振幅値に比例
した直流信号に変換する直流化回路で構成するようにす
るとよい。

【００２６】また、前記サーボ制御回路を、駆動回路に
接続されて振動部の角速度による振動の位相に対応する
とともに所定の振幅を有する基準信号を形成する基準信
号形成回路と、前記取り出した振動部のＹ軸方向の振動
を表す信号を同信号の振幅値に比例した直流サーボ制御
信号に変換して出力する直流化回路と、前記基準信号の
振幅を前記直流サーボ制御信号に応じて制御し、同振幅
の制御された基準信号を前記サーボ部に供給して前記振
動部のＹ軸方向の振動を抑制するサーボ信号供給回路と
で構成し、前記出力回路は、前記直流サーボ制御信号を
前記角速度を表す信号として出力するように構成しても
よい。

【００２７】これによれば、サーボ制御回路は、Ｚ軸回
りに作用する角速度による振動部のＹ軸方向の振動を、
同振動の大きさに対応するサーボ制御信号（交流又は直
流サーボ制御信号）により抑制することになるので、振
動部のY軸方向の振動がなくなり、又はその振幅が極め
て小さくなる。一方、前記サーボ制御信号は、前記角速
度による振動部のＹ軸方向の振動に対応しているので、
同サーボ制御信号を角速度を表す信号として取り出すこ
とができる。その結果、角速度による振動部のＹ軸方向
の振動が基板を介して振動部に逆入力されることに伴う
ノイズの発生が防止され、角速度の検出精度を向上させ
ることができる。

【００２８】また、本発明の他の構成上の特徴は、前記
基板、支持部材、振動部、駆動部、検出部、サーボ部、
駆動回路及び取り出し回路を備えた角速度検出装置にお
いて、駆動回路から入力した振動部の角速度による振動
に同期した信号と、取り出し回路から入力した振動部の
Ｙ軸方向の振動を表す信号とに基づいて、角速度に応じ
た振動部のＹ軸方向の振動を抑制するための第1サーボ
制御信号を形成し、同形成した第1サーボ制御信号をサ
ーボ部に供給して前記角速度に応じた振動部のＹ軸方向
の振動を抑制する第1サーボ制御回路と、駆動回路から
入力した振動部の駆動によるＹ軸方向の漏れ振動に同期
した信号と、取り出し回路から入力した振動部のＹ軸方
向の振動を表す信号とに基づいて、前記漏れ振動を抑制
するための第２サーボ制御信号を形成し、同形成した第
２サーボ制御信号をサーボ部に供給して振動部の漏れ振
動を抑制する第２サーボ制御回路と、前記第1サーボ制
御信号に対応した信号を前記角速度を表す信号として出
力する出力回路とを設けたことにある。

【００２９】この場合、前記第1サーボ制御回路を、駆
動回路から入力した振動部の角速度による振動に同期し
た信号の振幅を制御して所定の振幅を有する第1基準信
号を形成する第1基準信号形成回路と、前記取り出した
振動部のＹ軸方向の振動を表す信号を駆動回路から入力
した振動部の角速度による振動に同期した信号で同期検
波して、振動部の角速度によるＹ軸方向の振動の大きさ
に比例する第1サーボ制御信号を形成する第１同期検波
回路と、第1基準信号の振幅を第1サーボ制御信号に応じ
て制御し、同振幅の制御された第1基準信号をサーボ部
に供給して振動部の角速度によるＹ軸方向の振動を抑制
する第1サーボ制御信号供給回路とで構成するととも
に、前記第２サーボ制御回路を、駆動回路から入力した
振動部の駆動によるＹ軸方向の漏れ振動に同期した信号
の振幅を制御して所定の振幅を有する第２基準信号を形
成する第２基準信号形成回路と、前記取り出した振動部
のＹ軸方向の振動を表す信号を駆動回路から入力した振
動部の駆動によるＹ軸方向の漏れ振動に同期した信号で
同期検波して、振動部の駆動による漏れ振動の大きさに
比例する第２サーボ制御信号を形成する第２同期検波回
路と、第２基準信号の振幅を第２サーボ制御信号に応じ
て制御し、同振幅の制御された第2基準信号をサーボ部
に供給して振動部の駆動によるＹ軸方向の漏れ振動を抑
制する第２サーボ制御信号供給回路とで構成し、前記出
力回路は、第1サーボ制御信号を前記角速度を表す信号
としてを出力するように構成するとよい。

【００３０】これによれば、第1サーボ制御回路は角速
度による振動部のＹ軸方向の振動を抑制するので、同角
速度による振動部のＹ軸方向の振動が基板を介して振動
部に逆入力されることに伴うノイズの発生が防止され
る。また、第２サーボ制御回路は振動部の駆動によるＹ
軸方向の漏れ振動を抑制するので、同駆動によるＹ軸方
向の漏れ振動の発生も防止される。したがって、角速度
の検出精度をより向上させることができる。また、前記
振動部の角速度による振動と駆動による漏れ振動は９０
度の位相ずれを有しており、振動部のＹ軸方向の振動は
９０度位相のずれた制御信号でサーボ制御されるので、
振動部の駆動振動周波数の全位相成分についてＹ軸方向
の振動がサーボ制御されることになり、サーボ制御が的
確に行われる。

【００３１】また、本発明の他の構成上の特徴は、前記
第２サーボ制御回路を、前記駆動回路から前記振動部の
角速度による振動に同期した信号とは位相の異なる信号
を入力するとともに、前記取り出し回路から前記振動部
のＹ軸方向の振動を表す検出信号を入力し、同入力した
両信号に基づいて、前記位相の異なる信号に同期した前
記振動部のＹ軸方向の振動成分を抑制するための第２サ
ーボ制御信号を形成し、同形成した第２サーボ制御信号
を前記サーボ部に供給して前記位相の異なる信号に同期
した前記振動部のＹ軸方向の振動を抑制するように構成
したことにある。この場合、前記位相の異なる信号は、
例えば前記角速度による振動に同期した信号に対して９
０度位相の異なる信号である。

【００３２】これによれば、前述した振動部のＹ軸方向
の漏れ振動の問題とは別に、第1サーボ制御回路及び第2
サーボ制御回路により、振動部のＹ軸方向の振動は異な
る位相（９０度異なる位相）で抑制制御されることにな
る。このような位相の異なる２つのサーボ制御により、
振動部の駆動振動周波数の全位相成分についてＹ軸方向
の振動がサーボ制御されることになり、サーボ制御が的
確に行われる。

【００３３】また、本発明の他の構成上の特徴は、サー
ボ制御を行って振動部のＹ軸方向の振動を抑制するよう
にした角速度検出装置において、振動部のＹ軸方向の振
動を表す信号の経路の上流部に所定周波数のダミー信号
を供給して同Ｙ軸方向の振動を表す信号に同ダミー信号
を重畳し、前記ダミー信号を受信しないとき同経路の異
常を判定する異常判定回路を前記経路の下流部に設けた
ことにある。

【００３４】これによれば、Ｙ軸方向の振動を表す信号
の経路が断線していなければ、異常判定回路は前記経路
を通過したダミー信号を受信し、前記経路の一部が断線
すると、異常判定回路がダミー信号を受信しなくなって
同経路の異常を判定する。したがって、振動部のＹ軸方
向の振動がサーボ制御により抑制されて、振動部のＹ軸
方向の振動を表す信号の振幅が「０」又は極めて小さく
ても、前記ダミー信号の有無により、異常判定回路は前
記経路の断線による異常を遅滞なく検出することができ
る。

【００３５】

【発明の実施の形態】

ａ．第１実施形態 以下、本発明の第１実施形態を図面を用いて説明する
と、図１は同実施形態に係る半導体で構成した角速度検
出素子の平面図であり、図２は同素子の各部の断面図で
ある。なお、図１及び図２においては、基板１０上面と
の間に隙間のある部材と隙間のない部材とで模様を異な
らせて示している。

【００３６】この角速度検出素子は、水平面内にて互い
に直交したＸ，Ｙ軸各方向の中心線に対してそれぞれ対
称に形成されており、シリコンで方形状に形成された基
板１０上に、振動子２０、一対のメインフレーム３０−
１，３０−２及び一対のサブフレーム３０−３，３０−
４をその上面から所定距離だけ隔てた水平面内に延設さ
せている。これらの振動子２０及び各フレーム３０−
１，３０−２，３０−３，３０−４は、基板１０上に振
動可能に支持された振動部を構成する。

【００３７】振動子２０は、Ｘ軸方向に振動している状
態で、Ｘ，Ｙ両軸に直交するＺ軸回りの角速度によって
同角速度の大きさに比例した振幅でＹ軸方向に振動する
もので、中央部に設けられて適当な質量を有するととも
にＸ軸及びＹ軸を各辺の延設方向とする方形状のマス部
２１と、同マス部２１の各対角位置からＸ軸方向に延設
された４つのアーム部２２−１〜２２−４とからなるほ
ぼＨ型に形成されている。マス部２１、アーム部２２−
１〜２２−４などの幅広の部分には、複数の方形状の貫
通孔２１ａが設けられている。

【００３８】メインフレーム３０−１，３０−２は、振
動子２０をＸ軸方向に振動させるもので、振動子２０の
アーム部２２−１〜２２−４のＹ軸方向外側位置にてＸ
軸方向にそれぞれ延設された幅広の長尺部３１−１，３
１−２と、両長尺部３１−１，３１−２の両端にてそれ
らの両側にそれぞれＹ軸方向に短く延設された幅広の終
端部３２−１〜３２−４とからなるほぼＩ型にそれぞれ
形成されている。サブフレーム３０−３，３０−４も、
幅広に構成されていて、長尺部３１−１，３１−２の各
外側にてＸ軸方向にそれぞれ延設されている。これらの
メインフレーム３０−１，３０−２及びサブフレーム３
０−３，３０−４においても、前記振動子２０における
貫通孔２１ａと同様な貫通孔が設けられている。

【００３９】この場合、メインフレーム３０−１，３０
−２における終端部３２−１，３２−３のＹ軸方向各内
側端及び終端部３２−２，３２−４のＹ軸方向各内側端
との各間には隙間がそれぞれ設けられている。このこと
は、メインフレーム３０−１，３０−２が振動子２０の
全周囲を囲むことなく、Ｙ軸方向に複数に分割されてい
ることを意味する。

【００４０】メインフレーム３０−１，３０−２は、梁
３３−１〜３３−４により振動子２０に連結されてい
る。梁３３−１〜３３−４も、基板１０上面から所定距
離だけ隔てた水平面内にてＸ軸方向に延設されており、
各一端は振動子２０のアーム部２２−１〜２２−４の根
元付近にそれぞれ接続され、各他端はメインフレーム３
０−１，３０−２の各終端部３２−１〜３２−４にそれ
ぞれ接続されている。また、梁３３−１〜３３−４は、
振動子２０のアーム部２２−１〜２２−４、メインフレ
ーム３０−１，３０−２の長尺部３１−１，３１−２及
び終端部３２−１〜３２−４の幅より細く構成されてい
る。これにより、メインフレーム３０−１，３０−２か
ら振動子２０へＹ軸方向の振動が伝達され難くかつＸ軸
方向の振動が効率よく伝達されるようになるとともに、
振動子２０がメインフレーム３０−１，３０−２に対し
Ｘ軸方向に比べてＹ軸方向に振動し易くなっている。す
なわち、梁３３−１〜３３−４は、振動子２０を、基板
１０、メインフレーム３０−１，３０−２及びサブフレ
ーム３０−３，３０−４に対してＹ軸方向に振動可能に
支持する機能を有する。

【００４１】メインフレーム３０−１は、アンカ４１−
１，４１−２、梁４２−１，４２−２、サブフレーム３
０−３及び梁４３−１，４３−２を介し、基板１０に対
して振動可能に支持されている。アンカ４１−１，４１
−２は、図２(Ａ)に示すように、メインフレーム３０−
１の長尺部３１−１の各外側位置にて、基板１０の上面
に固着されている。アンカ４１−１，４１−２には梁４
２−１，４２−２の各一端がそれぞれ接続されるととも
に、同梁４２−１，４２−２はアンカ４１−１，４１−
２からそれぞれＹ軸方向外側に延設されている。梁４２
−１，４２−２の各先端はサブフレーム３０−３の内側
端にそれぞれ接続されており、サブフレーム３０−３に
は、同フレーム３０−３のＹ軸方向内側に延設された梁
４３−１，４３−２の各一端がそれぞれ接続されてい
る。梁４３−１，４３−２の各他端はメインフレーム３
０−１の長尺部３１−１の外側端にそれぞれ接続されて
いる。梁４２−１，４２−２，４３−１，４３−２は、
振動子２０、メインフレーム３０−１，３０−２及びサ
ブフレーム３０−３，３０−４と同様に、基板１０から
所定距離だけ上方に浮いて設けられており、梁３３−
１，３３−２と同様に狭い幅に構成されている。

【００４２】メインフレーム３０−２は、アンカ４１−
３，４１−４、梁４２−３，４２−４、サブフレーム３
０−４及び梁４３−３，４３−４を介し、基板１０に対
して振動可能に支持されている。これらのアンカ４１−
３，４１−４、梁４２−３，４２−４、サブフレーム３
０−４及び梁４３−３，４３−４は、アンカ４１−１，
４１−２、梁４２−１，４２−２、サブフレーム３０−
３及び梁４３−１，４３−２とＹ軸方向の中心線に対し
て対称かつそれぞれ同様に構成されている。これらの構
成により、メインフレーム３０−１，３０−２は、基板
１０に対しＸ軸方向に振動し易くかつＹ軸方向に振動し
難く支持されている。すなわち、梁４２−１〜４２−
４，４３−１〜４３−４は、メインフレーム３０−１，
３０−２、サブフレーム３０−３，３０−４及び振動子
２０を基板１０に対してＸ軸方向に振動可能に支持する
機能を有する。また、サブフレーム３０−３，３０−４
は、補強部材として作用して、梁４２−１〜４２−４，
４３−１〜４３−４をX軸方向以外に変形し難くする。
なお、これらのアンカ４１−１〜４１−４、梁４２−１
〜４２−４，４３−１〜４３−４，３３−１〜３３−４
が、振動部（振動子２０及びフレーム３０−１〜３０−
４）を基板１０に対して振動可能に支持する支持部材を
構成する。

【００４３】また、基板１０上には、メインフレーム３
０−１，３０−２を基板１０に対してＸ軸方向に駆動す
るための駆動電極部５１−１〜５１−４と、前記メイン
フレーム３０−１，３０−２の基板１０に対するＸ軸方
向の駆動をモニタするための駆動モニタ電極部５２−１
〜５２−４と、振動子２０の基板１０に対するＹ軸方向
の振動を検出するための検出電極部５３−１〜５３−４
とが設けられている。

【００４４】駆動電極部５１−１〜５１−４は、メイン
フレーム３０−１，３０−２の終端部３２−１〜３２−
４の各Ｘ軸方向外側位置にて同終端部３２−１〜３２−
４に向けてＸ軸方向に延設した複数の電極指を有する櫛
歯状電極５１ａ１〜５１ａ４をそれぞれ備えている。各
櫛歯状電極５１ａ１〜５１ａ４は、図２(Ｂ)に示すよう
に、同電極５１ａ１〜５１ａ４に接続されたパッド部５
１ｂ１〜５１ｂ４と共にそれぞれ一体的に形成されて基
板１０の上面に固着されており、パッド部５１ｂ１〜５
１ｂ４の上面には、導電金属（例えばアルミニウム）で
形成された電極パッド５１ｃ１〜５１ｃ４がそれぞれ設
けられている。終端部３２−１〜３２−４には、Ｘ軸方
向外側に向けて延設した複数の電極指からなる櫛歯状電
極３２ａ１〜３２ａ４が櫛歯状電極５１ａ１〜５１ａ４
に対向してそれぞれ設けられている。櫛歯状電極３２ａ
１〜３２ａ４は、終端部３２−１〜３２−４と一体的に
形成されて基板１０の上面から所定距離だけ浮かして設
けられており、同電極３２ａ１〜３２ａ４の各電極指は
櫛歯状電極５１ａ１〜５１ａ４の各隣合う電極指の幅方
向中心位置に侵入して同隣合う電極指に対向している。

【００４５】駆動モニタ電極部５２−１〜５２−４は、
メインフレーム３０−１，３０−２の終端部３２−１〜
３２−４の各Ｘ軸方向内側位置にて同終端部３２−１〜
３２−４に向けてＸ軸方向に延設した複数の電極指を有
する櫛歯状電極５２ａ１〜５２ａ４をそれぞれ備えてい
る。各櫛歯状電極５２ａ１〜５２ａ４は、図２(Ｂ)及び
図２(Ｃ)に示すように、同電極５２ａ１〜５２ａ４に接
続されたパッド部５２ｂ１〜５２ｂ４と共にそれぞれ一
体的に形成されて基板１０の上面に固着されており、パ
ッド部５２ｂ１〜５２ｂ４の上面には、導電金属（例え
ばアルミニウム）で形成された電極パッド５２ｃ１〜５
２ｃ４がそれぞれ設けられている。終端部３２−１〜３
２−４には、Ｘ軸方向内側に向けて延設した複数の電極
指からなる櫛歯状電極３２ｂ１〜３２ｂ４が櫛歯状電極
５２ａ１〜５２ａ４に対向してそれぞれ設けられてい
る。櫛歯状電極３２ｂ１〜３２ｂ４は、終端部３２−１
〜３２−４と一体的に形成されて基板１０の上面から所
定距離だけ浮かして設けられており、同電極３２ｂ１〜
３２ｂ４の各電極指は櫛歯状電極５２ａ１〜５２ａ４の
各隣合う電極指の幅方向中心位置に侵入して同隣合う電
極指に対向している。

【００４６】検出電極部５３−１〜５３−４は、マス部
２１の各外側位置にてＸ軸方向内外両側に延設された複
数の電極指を有する櫛歯状電極５３ａ１〜５３ａ４をそ
れぞれ備えている。各櫛歯状電極５３ａ１〜５３ａ４
は、図２(Ｄ)に示すように、同電極５３ａ１〜５３ａ４
に接続されたパッド部５３ｂ１〜５３ｂ４と共にそれぞ
れ一体的に形成されて基板１０の上面に固着されてお
り、パッド部５３ｂ１〜５３ｂ４の上面には、導電金属
（例えばアルミニウム）で形成された電極パッド５３ｃ
１〜５３ｃ４がそれぞれ設けられている。振動子２０の
マス部２１には、Ｘ軸方向外側に向けて延設した複数の
電極指からなる櫛歯状電極２１ａ１〜２１ａ４が櫛歯状
電極５３ａ１〜５３ａ４の各一方に対向してそれぞれ設
けられている。振動子２０のアーム部２２−１〜２２−
４の中間部にも、Ｘ軸方向内側に向けて延設した複数の
電極指からなる櫛歯状電極２２ａ１〜２２ａ４が櫛歯状
電極５３ａ１〜５３ａ４の各他方に対向してそれぞれ設
けられている。櫛歯状電極２１ａ１〜２１ａ４，２２ａ
１〜２２ａ４は、マス部２１及びアーム部２２−１〜２
２−４と一体的に形成されて基板１０の上面から所定距
離だけ浮かして設けられており、同電極２１ａ１〜２１
ａ４，２２ａ１〜２２ａ４の各電極指は櫛歯状電極５３
ａ１〜５３ａ４の各隣合う電極指間に侵入して同隣合う
電極指に対向している。この場合、櫛歯状電極２１ａ１
〜２１ａ４，２２ａ１〜２２ａ４の各電極指は櫛歯状電
極５３ａ１〜５３ａ４の隣合う各電極指の幅方向中心位
置から一方にずれて設けられている。

【００４７】さらに、基板１０上には、振動子２０に梁
３３−３，３３−４、メインフレーム３０−２、梁４３
−３，４３−４、サブフレーム３０−４、梁４２−３及
びアンカ４１−３を介して電気的に接続されたパッド部
２０ａが設けられている。パッド部２０ａは、アンカ４
１−３と一体的に形成されて基板１０の上面に固着され
ており、パッド部２０ａの上面には、導電金属（例えば
アルミニウム）で形成された電極パッド２０ｂが設けら
れている。

【００４８】次に、上記構成の角速度検出素子の製造方
法を、図２を参照しながら簡単に説明しておく。まず、
単結晶シリコン層Ａの上面上にシリコン酸化膜Ｂを介し
て単結晶シリコン層Ｃを設けたＳＯＩ(Silicon−On−In
sulator)基板を用意し、単結晶シリコン層Ｃにリン、ボ
ロン等の不純物をドーピングして同層Ｃを低抵抗化す
る。以下、この層を低抵抗層Ｃという。次に、図１の模
様を付けた部分（ただし、振動子２０の貫通孔２１ａ、
メインフレーム３０−１，３０−２及びサブフレーム３
０−３，３０−４の貫通孔を除く）及び各種電極指部分
をレジスト膜にてマスクして、単結晶シリコン層Ｃを反
応性イオンエッチング等でエッチングして、シリコン酸
化膜Ｂ上に、アンカ４１−１〜４１−４、各種櫛歯状電
極５１ａ１〜５１ａ４、５２ａ１〜５２ａ４、５３ａ１
〜５３ａ４、及び各種パッド部２０ａ、５１ｂ１〜５１
ｂ４、５２ｂ１〜５２ｂ４、５３ｂ１〜５３ｂ４など
（上記に基板１０と固着されているとして説明した部
分）を形成する。

【００４９】次に、前記形成した部分以外の部分に残存
する酸化シリコン膜Ｂをフッ酸水溶液などでエッチング
して除去し、振動子２０、梁３３−１〜３３−４、メイ
ンフレーム３０−１，３０−２、サブフレーム３０−
３，３０−４、梁４２−１〜４２−４，４３−１〜４３
−２及び櫛歯状電極３２ａ１〜３２ａ４，３２ｂ１〜３
２ｂ４，２１ａ１〜２１ａ４，２２ａ１〜２２ａ４（上
記に基板１０から所定距離だけ浮いているとして説明し
た部分）を形成する。そして、各種パッド部２０ａ、５
１ｂ１〜５１ｂ４、５２ｂ１〜５２ｂ４、５３ｂ１〜５
３ｂ４上に、アルミニウム等を蒸着して電極パッド２０
ｂ、５１ｃ１〜５１ｃ４、５２ｃ１〜５２ｃ４、５３ｃ
１〜５３ｃ４を形成する。したがって、基板１０上に形
成された上述した各部分は基板１０とは絶縁された低抵
抗層Ｃで構成されるとともに、振動子２０、梁３３−１
〜３３−４、メインフレーム３０−１，３０−２、サブ
フレーム３０−３，３０−４、梁４２−１〜４２−４，
４３−１〜４３−４及び櫛歯状電極３２ａ１〜３２ａ
４，３２ｂ１〜３２ｂ４，２１ａ１〜２１ａ４，２２ａ
１〜２２ａ４が、基板１０から所定距離だけ浮いて位置
するとともにアンカ４１−１〜４１−４により基板１０
に振動可能に支持された構造となる。

【００５０】上記のように構成した角速度検出素子を用
いて角速度を検出するための電気回路装置について説明
すると、図３は同電気回路装置をブロック図により示し
ている。

【００５１】検出電極部５３−１，５３−２の電極パッ
ド５３ｃ１，５３ｃ２には高周波発振器６１が接続され
ており、同発振器６１は、振動子２０の共振周波数より
も極めて高い周波数ｆ₁の検出用信号E₁sin(２πｆ₁ｔ)
を同パッド５３ｃ１，５３ｃ２に供給する。この高周波
発振器６１には位相反転回路６１ａが接続されており、
同回路６１ａは前記検出用信号E₁sin(２πｆ₁ｔ)の位相
を反転した検出用信号E₁sin(２πｆ₁ｔ＋π)を検出電極
部５３−３，５３−４の電極パッド５３ｃ３，５３ｃ４
に供給する。

【００５２】駆動モニタ電極部５２−１，５２−３の電
極パッド５２ｃ１，５２ｃ３には高周波発振器６２が接
続されており、同発振器６２は、振動子２０の共振周波
数よりも極めて高くかつ前記周波数ｆ₁とは異なる周波
数ｆ₂のモニタ用信号E₂sin(２πｆ₂ｔ)を同パッド５２
ｃ１，５２ｃ３に供給する。高周波発振器６２には位相
反転回路６２ａが接続されており、同回路６２ａはモニ
タ用信号E₂sin(２πｆ₂ｔ)の位相を反転したモニタ用信
号E₂sin(２πｆ₂ｔ＋π)を駆動モニタ電極部５２−２，
５２−４の電極パッド５２ｃ２，５２ｃ４に供給する。
これにより、振動子２０のＸ，Ｙ軸方向の各振動をE_0xs
in(２πｆ₀ｔ)，E_0ysin(２πｆ₀ｔ)で表すと、電極パッ
ド２０ｂから出力されて振動子２０のＸ，Ｙ両軸方向の
各振動をそれぞれ表す信号は、E₂・E_0x・sin(２πｆ₀ｔ)・
sin(２πｆ₂ｔ)，E₁・E_0y・sin(２πｆ₀ｔ)・sin(２πｆ₁
ｔ)となる。なお、周波数ｆ₀は、振動子２０の共振周波
数近傍の周波数である。

【００５３】駆動電極部５１−１〜５１−４の各電極パ
ッド５１ｃ１〜５１ｃ４には、駆動回路７０が接続され
ている。駆動回路７０は、電極パッド２０ｂから増幅器
６３を介して入力した信号に基づいて駆動信号を形成し
て各電極パッド５１ｃ１〜５１ｃ４に供給する。

【００５４】駆動回路７０は、増幅器６３に直列接続さ
れた復調回路７１、移相回路７２及び利得制御回路７３
を備えているとともに、復調回路７１に接続されて利得
制御回路７３の利得を制御する検波回路７４を備えてい
る。復調回路７１は、電極パッド２０ｂから出力された
信号を周波数ｆ₂で同期検波して（周波数２πｆ₂の信号
の振幅エンベロープを取り出して）、振動子２０のＸ軸
方向の振動成分を表す信号E_0xsin(２πｆ₀ｔ)を出力す
る。移相回路７２は、振動子２０の振動を表す検出信号
が振動子２０を駆動するための信号に対してπ／２（＝
１／８πｆ₀秒に相当）だけ遅れることを補正するため
に、入力信号の位相をπ／２だけ進めて出力する。検波
回路７４は、前記復調回路７１からの信号を周波数ｆ₀
で同期検波して（振動子２０のＸ軸方向の振動成分の振
幅エンベロープを取り出して）、振動子２０のＸ軸方向
の振動成分の振幅を表す信号E_0xを出力する。利得制御
回路７３は、移相回路７２及び利得制御回路７３の入力
信号の振幅（振動子２０のＸ軸方向の振動成分の振幅）
が一定となるように、移相回路７２からの出力信号の利
得を検波回路７４からの信号E_0xに応じて制御して出力
する、すなわち検波回路７４からの信号が大きくなるに
したがって利得制御回路７３の出力信号の振幅が小さく
なるように制御して出力する。

【００５５】また、駆動回路７０は、利得制御回路７３
の出力に接続された加算器７５−１，７５−３も備えて
いるとともに、利得制御回路７３に位相反転回路７３ａ
を介して接続された加算器７５−２，７５−４も備えて
いる。位相反転回路７３ａは、利得制御回路７３からの
信号を位相反転して出力する。加算器７５−１，７５−
２には可変調整される直流電圧E_Tを出力する可変電圧源
回路７６ａが接続されるとともに、加算器７５−３，７
５−４には固定された直流電圧E_Bを出力する定電圧源回
路７６ｂが接続されている。

【００５６】加算器７５−１は、利得制御回路７３から
の信号E_0x'sin(２πｆ₀ｔ)と可変電圧源回路７６ａから
の直流電圧信号E_Tとを加算して、加算電圧E_T＋E_0x'sin
(２πｆ₀ｔ)を駆動電極部５１−１の電極パッド５１ｃ
１に供給する。加算器７５−２は、位相反転回路７３ａ
からの信号E_0x'sin(２πｆ₀ｔ＋π)と可変電圧源回路７
６ａからの直流電圧信号E_Tとを加算して、加算電圧E_T＋
E_0x'sin(２πｆ₀ｔ＋π)を駆動電極部５１−２の電極パ
ッド５１ｃ２に供給する。加算器７５−３は、利得制御
回路７３からの信号E_0x'sin(２πｆ₀ｔ)と定電圧源回路
７６ｂからの直流電圧信号E_Bとを加算して、加算電圧E_B
＋E_0x'sin(２πｆ₀ｔ)を駆動電極部５１−３の電極パッ
ド５１ｃ３に供給する。加算器７５−４は、位相反転回
路７３ａからの信号E_0x'sin(２πｆ₀ｔ＋π)と定電圧源
回路７６ｂからの直流電圧信号E_Bとを加算して、加算電
圧E_B＋E_0x'sin(２πｆ₀ｔ＋π)を駆動電極部５１−４の
電極パッド５１ｃ４に供給する。

【００５７】また、増幅器６３には、直列接続された復
調回路８１、検波回路８２及び増幅器８３からなる出力
回路８０が接続されている。復調回路８１は、電極パッ
ド２０ｂから出力された信号を周波数ｆ₁で同期検波し
て（周波数ｆ₁の信号の振幅エンベロープを取り出し
て）、振動子２０のＹ軸方向の振動成分を表す信号E_0ys
in(２πｆ₀ｔ)を出力する。検波回路８２は、前記復調
回路８１からの信号を周波数ｆ₀で同期検波して（振動
子２０のＹ軸方向の振動成分の振幅エンベロープを取り
出して）、振動子２０のＹ軸方向の振動成分の振幅を表
す信号E_0yを出力する。増幅器８３は、前記信号E_0yを入
力して出力端子ＯＵＴから振動子２０のＹ軸方向の振動
の大きさを表す直流信号を出力する。

【００５８】上記のように構成した第１実施形態におい
ては、図３に示すように角速度検出素子を電気回路装置
に接続して角速度検出装置を構成した後、同装置の出荷
前にＺ軸回りの角速度を「０」にした状態で出力端子Ｏ
ＵＴから振動子２０のＹ軸方向の振動の大きさを表す信
号を取り出す。この場合、角速度「０」であるから、前
記出力信号は「０」であるはずであるが、「０」でなけ
れば可変電圧源回路７６ａを調整することにより直流電
圧信号E_Tを変更して、同出力信号が「０」になるように
する。

【００５９】この点について説明を加えると、駆動電極
部５１−１，５１−２には駆動電圧信号E_T＋E_0x'sin(２
πｆ₀ｔ)，E_T＋E_0x'sin(２πｆ₀ｔ＋π)＝E_T−E_0x'sin
(２πｆ₀ｔ)が印加されるとともに、駆動電極部５１−
３，５１−４には駆動電圧信号E_B＋E_0x'sin(２πｆ
₀ｔ)，E_B＋E_0x'sin(２πｆ₀ｔ＋π)＝E_B−E_0x'sin(２π
ｆ₀ｔ)が印加されている。角速度検出素子が精度よく構
成されている場合には、可変電圧源回路７６ａからの直
流電圧信号E_Tと定電圧源回路７６ｂからの直流電圧信号
E_Bとを等しく設定すれば、メインフレーム３０−１，３
０−２には静電引力による均等な力がＸ軸方向に作用
し、同メインフレーム３０−１，３０−２は振動周波数
ｆ₀でＸ軸方向に同期するとともに同一振幅でそれぞれ
振動するはずである。そして、この振動は、梁３３−１
〜３３−４を介して振動子２０にも伝達され、同振動子
２０はＸ軸方向にしか振動しないはずである。したがっ
て、出力端子ＯＵＴから取り出された振動子２０のＹ軸
方向の振動の大きさを表す信号は「０」になるはずであ
る。

【００６０】なお、この場合、高周波発振器６２、位相
反転回路６２ａ及び駆動モニタ電極部５２−１〜５２−
４の作用により、Ｘ軸方向の振動成分を表す信号E₂・E_0x
・sin(２πｆ₀ｔ)・sin(２πｆ₂ｔ)が電極パッド２０ｂ及
び増幅器６３を介して駆動回路７０に供給される。そし
て、駆動回路７０を構成する復調回路７１、検波回路７
４、移相回路７２及び利得制御回路７３は、移相回路７
２及び利得制御回路７３の入力信号E_0xsin(２πｆ
₀ｔ)、すなわち電極パッド２０ｂからのＸ軸方向の前記
振動成分が時間的に常に一定になるように作用するの
で、振動子２０はＸ軸方向に常に一定振幅で振動する。

【００６１】一方、角速度検出素子の各部分のばらつ
き、特にメインフレーム３０−１，３０−２、梁３３−
１〜３３−４及び駆動電極部５１−１〜５１−４などの
加工上のばらつきにより、メインフレーム３０−１，３
０−２がＸ軸方向に均等に駆動されない場合には、前記
両直流電圧信号E_T，E_Bが等しくても、振動子２０にＹ軸
方向の振動が発生する。ここで、メインフレーム３０−
１，３０−２への各駆動力Ｆ1，Ｆ2に着目すると、駆動
力Ｆ1は、前記駆動電圧信号E_T＋E_0x'sin(２πｆ₀ｔ)，E
_T−E_0x'sin(２πｆ₀ｔ)によるもので、Ｋを比例定数と
すると下記数１で表される。

【００６２】

【数１】 Ｆ1＝Ｋ・｛(E_T＋E_0x'sin(２πｆ₀ｔ))²−(E_T−E_0x'sin(２πｆ₀ｔ))²｝ ＝４・Ｋ・E_T・E_0x'sin(２πｆ₀ｔ)

【００６３】また、駆動力Ｆ2は、前記駆動電圧信号E_B
＋E_0x'sin(２πｆ₀ｔ)，E_B−E_0x'sin(２πｆ₀ｔ)による
もので、下記数２で表される。

【００６４】

【数２】 Ｆ1＝Ｋ・｛(E_B＋E_0x'sin(２πｆ₀ｔ))²−(E_B−E_0x'sin(２πｆ₀ｔ))²｝ ＝４・Ｋ・E_B・E_0x'sin(２πｆ₀ｔ)

【００６５】これらの数１，数２からも理解できるよう
に、可変電圧源回路７６ａから出力される直流電圧信号
E_Tの大きさを変更することにより、メインフレーム３０
−１，３０−２に対する両駆動力の大きさを調整するこ
とができる。したがって、振動子２０及びメインフレー
ム３０−１，３０−２のＹ軸方向の振動成分を除去でき
る。

【００６６】このように、上記第１実施形態によれば、
振動子２０及びメインフレーム３０−１，３０−２をＸ
軸方向に駆動するための駆動電極部５１−１〜５１−４
を複数に分割するとともに、各駆動電極部５１−１〜５
１−４に加えられる駆動電圧信号を独立して可変調整す
るようにしたので、メインフレーム３０−１，３０−
２、梁３３−１〜３３−４及び駆動電極部５１−１〜５
１−４などに加工上のばらつきがあっても、同加工上の
ばらつきによる振動子２０のＹ軸方向の漏れ振動を簡単
に除去できる。

【００６７】次に、前記調整を終えた角速度検出装置を
使ってＺ軸回りの角速度を検出する動作について説明す
る。まず、この角速度検出装置を角速度を検出しようと
する物体に固定して、前述のように電気回路装置を作動
させる。この状態で、Ｚ軸回りに角速度が作用すると、
振動子２０はコリオリ力によって前記角速度に比例した
振幅でＹ軸方向に振動し始める。

【００６８】この場合、振動子２０のＹ軸方向への振動
により検出電極部５３−１〜５３−４の静電容量が前記
振動に応じて変化する。そして、この静電容量の変化
は、高周波発振器６１及び位相反転回路６１ａから出力
された検出用信号E₁sin(２πｆ ₁ｔ)，E₁sin(２πｆ₁ｔ
＋π)＝−E₁sin(２πｆ₁ｔπ)の振幅を変調した信号、
すなわちE₁・E_0y・sin(２πｆ₀ｔ)・sin(２πｆ₁ｔ)となっ
て電極パッド２０ｂに現れ、増幅器６３を介して出力回
路８０に出力される。出力回路８０は、復調回路８１、
検波回路８２及び増幅器８３の作用により、出力端子Ｏ
ＵＴから前記振動子２０のＹ軸方向の振動の大きさを表
す信号E_0yを出力する。そして、このＹ軸方向の振動の
大きさはＺ軸回りの角速度に比例するので、同角速度を
表す検出信号が出力端子ＯＵＴから出力されることにな
る。

【００６９】上述したように、この第１実施形態に係る
角速度検出素子においては、振動子２０、メインフレー
ム３０−１，３０−２及びサブフレーム３０−３，３０
−４は、駆動用梁（支持部材）として機能するＹ軸方向
に延設された梁４２−１〜４２−４，４３−１〜４３−
４により、基板１０上にＸ軸方向に振動可能に支持され
ると同時に、振動子２０は、検出用梁（支持部材）とし
て機能するＸ軸方向に延設された梁３３−１〜３３−４
により、基板１０上にＹ軸方向に振動可能に支持され
る。そして、基板１０上には、Ｙ軸方向の異なる位置に
配置されて振動子２０、メインフレーム３０−１，３０
−２及びサブフレーム３０−３，３０−４を独立してＸ
軸方向に駆動可能な駆動電極部５１−１〜５１−４が設
けられており、これらの駆動電極部５１−１〜５１−４
による各駆動力が駆動回路７０によって調整されるよう
になっているので、角速度検出素子の各部に加工上のば
らつきがあっても、振動子２０、メインフレーム３０−
１，３０−２及びサブフレーム３０−３，３０−４のＸ
軸方向の振動が精度よくかつ安定して確保され、Ｚ軸回
りの角速度も精度よく検出される。

【００７０】また、上述のように、メインフレーム３０
−１，３０−２は振動子２０の全周囲を囲むことなくＹ
軸方向に複数に分割され、振動子２０を介して梁３３−
１〜３３−４によって弾性的に接続されているので、温
度変化、外力などの外的要因によりＹ軸方向に反りが発
生するなど基板１０が変形しても、同変形が梁３３−１
〜３３−４によって吸収され、メインフレーム３０−
１，３０−２が互いに影響し合うことを抑制することが
できるとともに、梁４２−１〜４２−４，４３−１〜４
３−４の各変形量を小さく抑えることができる。したが
って、前記外的要因による梁４２−１〜４２−４，４３
−１〜４３−４における内部応力の発生を極めて小さく
抑えることができて、駆動用梁のばね定数の線形性を良
好に保つことができるとともに、同梁４２−１〜４２−
４，４３−１〜４３−４の最大変形量を大きくすること
ができるので、振動子２０を安定かつ大振幅でＸ軸方向
に精度よく振動させることができ、この点においても、
前記Ｚ軸回りの角速度の検出精度を高めることができ
る。

【００７１】ｂ．第２実施形態 次に、本発明の第２実施形態に係る角速度検出装置につ
いて説明すると、図４は上記図１と同様な手法で示した
第２実施形態に係る角速度検出素子の平面図である。

【００７２】この角速度検出素子は、上記第１実施形態
の角速度検出素子に、駆動によるメインフレーム３０−
１，３０−２の斜め振動（Ｙ軸方向の振動成分）の影響
を打ち消すための補正電極部５４−１〜５４−４を設け
たことを特徴としている。他の部分に関しては、上記第
１実施形態と同じであるので、同一符号を付してその説
明を省略する。

【００７３】補正電極部５４−１〜５４−４は、メイン
フレーム３０−１，３０−２の各終端部３２−１〜３２
−４のＹ軸方向内側部分にてＸ軸方向内外両側にそれぞ
れ設けられて、Ｘ軸方向に延設した複数の電極指を有す
る櫛歯状電極５４ａ１〜５４ａ４をそれぞれ備えてい
る。各櫛歯状電極５４ａ１〜５４ａ４は、同電極５４ａ
１〜５４ａ４に接続されたパッド部５４ｂ１〜５４ｂ４
と共にそれぞれ一体的に形成されて基板１０の上面に固
着されており、パッド部５４ｂ１〜５４ｂ４の上面に
は、導電金属（例えばアルミニウム）で形成された電極
パッド５４ｃ１〜５４ｃ４がそれぞれ設けられている。
メインフレーム３０−１，３０−２の各終端部３２−１
〜３２−４のＹ軸方向内側部分には、Ｘ軸方向内外両側
に向けて延設した複数の電極指からなる櫛歯状電極３２
ｃ１〜３２ｃ４が櫛歯状電極５４ａ１〜５４ａ４に対向
してそれぞれ設けられている。櫛歯状電極３２ｃ１〜３
２ｃ４は、メインフレーム３０−１，３０−２と一体的
に形成されて基板１０の上面から所定距離だけ浮かして
設けられており、同電極３２ｃ１〜３２ｃ４の各電極指
は櫛歯状電極５４ａ１〜５４ａ４の各隣合う電極指間に
侵入して同隣合う電極指に対向している。

【００７４】この場合も、櫛歯状電極３２ｃ１〜３２ｃ
４の各電極指は櫛歯状電極５４ａ１〜５４ａ４の隣合う
各電極指の幅方向中心位置から一方にずれて設けられて
いるが、この場合には、櫛歯状電極３２ｃ１〜３２ｃ４
の各電極指のずれ方向は、上述した検出電極部５３−１
〜５３−４における各櫛歯状電極５４ａ１〜５４ａ４の
電極指に対する櫛歯状電極２１ａ１〜２１ａ４，２２ａ
１〜２２ａ４の電極指のずれ方向とは逆になっている。
したがって、この場合には、メインフレーム３０−１，
３０−２のＹ軸方向の変位による補正電極部５４−１〜
５４−４の容量（キャパシタンス）変化は、振動子２０
の前記と同じＹ軸方向の変位による検出電極部５３−１
〜５３−４の容量変化と逆に変化する。すなわち、メイ
ンフレーム３０−１，３０−２と振動子２０のＹ軸同一
方向の変位に対して、補正電極部５４−１〜５４−４の
容量が増加（又は減少）するときには、検出電極部５３
−１〜５３−４の容量は減少（又は増加）する。なお、
メインフレーム３０−１，３０−２のＹ軸方向の不要な
振動によってもたらされる補正電極部５４−１〜５４−
４の容量変化が、振動子２０のＹ軸方向の不要な振動に
よってもたらされる検出電極部５３−１〜５３−４の容
量変化に対して反対かつ同じ大きさになるように、補正
電極部５４−１〜５４−４及び検出電極部５３−１〜５
３−４を構成しておく必要がある。

【００７５】次に、この角速度検出素子に接続される第
１電気回路装置について説明すると、図５は同電気回路
装置をブロック図により示している。この電気回路装置
においては、補正電極部５４−１，５４−２のための電
極パッド５４ｃ１，５４ｃ２が、検出電極部５３−１，
５３−２のための電極パッド５３ｃ１，５３ｃ２と共通
に高周波発振器６１の出力に接続されている。また、補
正電極部５４−３，５４−４のための電極パッド５４ｃ
３，５４ｃ４が、検出電極部５３−３，５３−４のため
の電極パッド５３ｃ３，５３ｃ４と共通に位相反転回路
６１ａの出力に接続されている。他の回路については、
上記第１実施形態の場合と同じであるので、同一符号を
付して説明を省略する。

【００７６】このように構成した第２実施形態に係る角
速度検出装置においても、上記第１実施形態と場合と同
様にＺ軸回りの角速度が検出されるが、この場合には、
補正電極部５４−１〜５４−４は次のように機能する。

【００７７】すなわち、駆動電極部５１−１〜５１−４
の駆動によってメインフレーム３０−１，３０−２及び
振動子２０が基板１０に対してＸ軸から傾いた斜め方向
に振動している場合、Ｚ軸回りの角速度が「０」であっ
てもＹ軸方向の振動成分が出力端子ＯＵＴには現れてし
まう。しかし、この場合、高周波発振器６１からの検出
用の高周波信号は、検出電極部５３−１，５３−２の櫛
歯状電極５３ａ１，５３ａ２に供給されるとともに補正
電極部５４−１，５４−２の櫛歯状電極５４ａ１，５４
ａ２にも供給され、また位相反転回路６１ａからの前記
高周波信号の位相を反転した信号は、検出電極部５３−
３，５３−４の櫛歯状電極５３ａ３，５３ａ４に供給さ
れるとともに補正電極部５４−３，５４−４の櫛歯状電
極５４ａ３，５４ａ４にも供給されている。そして、前
述のように、メインフレーム３０−１，３０−２と振動
子２０のＹ軸同一方向の変位に対して、補正電極部５４
−１〜５４−４の容量は検出電極部５３−１〜５３−４
の容量と逆に変化するように構成されているので、振動
子２０及びメインフレーム３０−１，３０−２が同時に
Ｘ軸から傾いた斜め方向に振動すると、振動子２０のＹ
軸方向の振動成分によってもたらされる検出電極部５３
−１〜５３−４の容量変化から、メインフレーム３０−
１，３０−２のＹ軸方向の振動成分によってもたらされ
る補正電極部５４−１〜５４−４の容量変化分が除去さ
れる。

【００７８】一方、メインフレーム３０−１，３０−２
は支持部材としての梁４２−１〜４２−４，４３−１〜
４３−４の作用によりＹ軸方向に振動し難く構成されて
いるとともに、振動子２０は支持部材としての梁３３−
１〜３３−４の作用によってＸ軸方向にはメインフレー
ム３０−１，３０−２と一体的に振動し易く、かつＹ軸
方向にはメインフレーム３０−１，３０−２と独立に振
動し易く構成されている。したがって、Ｚ軸回りの角速
度に対しては、コリオリ力によって振動子２０のみが同
コリオリ力に比例してＹ軸方向に振動する。その結果、
基板１０上の各部品、特に前記メインフレーム３０−
１，３０−２の加工上のばらつきによって振動子２０が
Ｘ軸から傾いた方向に駆動されても、前記駆動による振
動子２０の傾いた方向への振動による影響が除去され、
角速度が精度よく検出されるようになる。

【００７９】次に、前記第２実施形態に係る角速度検出
素子に接続される第２電気回路装置について説明する
と、図６は同電気回路装置をブロック図により示してい
る。

【００８０】この電気回路装置においては、補正電極部
５４−１，５４−２のための電極パッド５４ｃ１，５４
ｃ２は、高周波発振器６４の出力に接続されている。補
正電極部５４−３，５４−４のための電極パッド５４ｃ
３，５４ｃ４は、高周波発振器６４の出力を位相反転す
る位相反転回路６４ａの出力に接続されている。高周波
発振器６４及び位相反転回路６４ａは、補正電極部５４
−１，５４−２の容量変化を検出するためのもので、同
発振器６４は、振動子２０の共振周波数よりも極めて高
くかつ高周波発振器６１，６２の各発振周波数ｆ₁，ｆ₂
とは異なる周波数ｆ₃の補正電極用信号E₃sin(２πｆ
₃ｔ)を出力する。

【００８１】また、この電気回路装置においては、増幅
器６３の出力に上記復調回路８１、検波回路８２及び増
幅器８３と並列に、復調回路８４、検波回路８５及び増
幅器８６が接続されている。復調回路８４は、電極パッ
ド２０ｂから出力された信号を周波数ｆ₃で同期検波し
て（周波数ｆ₃の信号の振幅エンベロープを取り出し
て）、メインフレーム３０−１，３０−２のＹ軸方向の
振動成分を表す信号E_3ysin(２πｆ₀ｔ)を出力する。検
波回路８５は、前記復調回路８４からの信号を周波数ｆ
₀で同期検波して（メインフレーム３０−１，３０−２
のＹ軸方向の振動成分の振幅エンベロープを取り出し
て）、メインフレーム３０−１，３０−２のＹ軸方向の
振動成分の振幅を表す信号E_3yを出力する。また、増幅
器８３，８６と出力端子ＯＵＴの間には、増幅器８３の
出力値E_0yから増幅器８６の出力値E_3yを減算して出力す
る減算器８７が接続されている。

【００８２】このように構成した角速度検出装置におい
ても、上記第１実施形態と場合と同様にＺ軸回りの角速
度が検出されるが、この場合も、補正電極部５４−１〜
５４−４によって検出されたメインフレーム３０−１，
３０−２のＹ軸方向の振動成分を用いて、駆動による振
動子２０のＹ軸方向の振動成分が除去される。

【００８３】すなわち、駆動電極部５１−１〜５１−４
の駆動によってメインフレーム３０−１，３０−２及び
振動子２０が基板１０に対してＸ軸から傾いた斜め方向
に振動している場合、この斜め方向の振動におけるメイ
ンフレーム３０−１，３０−２のＹ軸方向の振動成分の
振幅値が、復調回路８４、検波回路８５及び増幅器８６
の作用により出力値E_3yとして取り出される。そして、
減算器８７により、振動子２０のＹ軸方向の振動の大き
さを表す増幅器８３の出力値E_0yから前記出力値E_3yが減
算されて出力端子ＯＵＴから出力される。一方、増幅器
８３から取り出された振動子２０のＹ軸方向の振動を表
す出力値E_0yには、Ｚ軸回りの角速度による振動成分に
加えて、前記メインフレーム３０−１，３０−２の斜め
方向の振動による不要な振動成分も含まれており、この
不要な振動成分が減算器８７の減算によって除去される
ことになる。

【００８４】したがって、この第2電気回路装置を用い
た角速度検出装置においても、基板１０上の各部品、特
に前記メインフレーム３０−１，３０−２の加工上のば
らつきによって振動子２０がＸ軸から傾いた方向に駆動
されても、前記駆動による振動子２０の傾いた方向への
振動による影響が除去され、角速度が精度よく検出され
るようになる。

【００８５】なお、上記第２実施形態に係る角速度検出
装置の第１電気回路装置においては、前記メインフレー
ム３０−１，３０−２のＹ軸方向の不要な振動によって
もたらされる補正電極部５４−１〜５４−４の容量変化
が、前記振動子２０のＹ軸方向の不要な振動によっても
たらされる検出電極部５３−１〜５３−４の容量変化に
対して反対かつ同じ大きさになるように、補正電極部５
４−１〜５４−４及び検出電極部５３−１〜５３−４を
構成する必要がある。しかし、第２電気回路装置によれ
ば、増幅器８３，８６の利得を調整することにより、前
記補正電極部５４−１〜５４−４及び検出電極部５３−
１〜５３−４の各容量変化の大きさが異なっていても、
前記振動子２０のＹ軸方向の不要な振動成分を除去でき
る。

【００８６】また、この第２電気回路装置に角速度検出
素子を適用する場合には、前記補正電極部５４−１〜５
４−４の容量変化と検出電極部５３−１〜５３−４の容
量変化とを反対にする必要もない。したがって、この場
合、櫛歯状電極５４ａ１〜５４ａ４の隣合う各電極指の
幅方向中心位置に対して櫛歯状電極３２ｃ１〜３２ｃ４
の各電極指をずらす方向と、櫛歯状電極５３ａ１〜５３
ａ４の隣合う各電極指の幅方向中心位置に対して櫛歯状
電極２１ａ１〜２１ａ４，２２ａ１〜２２ａ４の各電極
指をずらす方向とを一致させるようにしても、反対にす
るようにしてもよい。

【００８７】ｃ．第３実施形態 次に、本発明の第３実施形態に係る角速度検出装置につ
いて説明すると、図７は上記図１及び図４と同様な手法
で示した第３実施形態に係る角速度検出素子の平面図で
ある。

【００８８】この角速度検出素子は、上記第２実施形態
の角速度検出素子と比べて、メインフレーム３０−１，
３０−２及びサブフレーム３０−３，３０−４の基板１
０に対する支持構造が異なる点、振動子２０の共振周波
数を調整するための調整電極部５５−１〜５５−４を設
けた点、及び振動子２０のＹ軸方向の振動を打ち消すた
めのサーボ電極部５６−１〜５６−４を設けた点で異な
る。また、上記第２実施形態の角速度検出素子の補正電
極部５４−１〜５４−４のためのパット部５４ｂ１〜５
４ｂ４を省略して、検出電極部５３−１〜５３−４のパ
ット部５３ｂ１〜５３ｂ４には補正電極部５４−１〜５
４−４もそれぞれ共通に接続されている。このことは、
上記第２実施形態の第１電気回路装置（図５）の場合の
ように、検出電極部５３−１〜５３−４のパット部５３
ｂ１〜５３ｂ４と、補正電極部５４−１〜５４−４のた
めのパット部５４ｂ１〜５４ｂ４とを基板１０外で接続
した場合と動作上は等価であることを意味する。他の部
分に関しては、上記第２実施形態と同じであるので、同
一符号を付してその説明を省略する。

【００８９】まず、メインフレーム３０−１，３０−２
及びサブフレーム３０−３，３０−４の基板１０に対す
る支持構造について説明する。上記第２実施形態と同様
なアンカ４１−１及び梁４２−１，４３−１からなる１
組の支持部材と、アンカ４１−２及び梁４２−２，４３
−２からなる１組の支持部材との間に、アンカ４４−１
及び梁４５−１，４６−１からなる１組の支持部材と、
アンカ４４−２及び梁４５−２，４６−２からなる１組
の支持部材とがそれぞれ設けられている。

【００９０】梁４５−１，４５−２はＹ軸方向に延設さ
れており、それらの各内側端はアンカ４４−１，４４−
２にそれぞれ接続され、それらの各外側端はサブフレー
ム３０−３の内側端にそれぞれ接続されている。梁４６
−１，４６−２もＹ軸方向に延設されており、それらの
各内側端はメインフレーム３０−１の長尺部３１−１の
外側端にそれぞれ接続され、それらの各外側端はサブフ
レーム３０−３の内側端にそれぞれ接続されている。ま
た、梁４５−１，４５−２，４６−１，４６−２も、梁
４２−１，４２−２，４３−１，４３−２と同様に、狭
い幅に構成されて基板１０から所定距離だけ上方に浮い
て設けられている。

【００９１】この場合、梁４２−１及び梁４２−２は、
サブフレーム３０−３の両端部に同フレーム３０−３及
びメインフレーム３０−１のX軸方向中心位置に対して
対称にそれぞれ設けられており、梁４３−１，４５−
１，４６−１及び梁４３−２，４５−２，４６−２もサ
ブフレーム３０−３及びメインフレーム３０−１のX軸
方向中心位置に対して対称にそれぞれ設けられている。
これらの全ての梁４２−１，４２−２，４３−１，４３
−２，４５−１，４５−２，４６−１，４６−２は、長
さ、幅など構造的に同一であり、同一のばね定数を有す
るように構成されている。なお、前記全ての梁４２−
１，４２−２，４３−１，４３−２，４５−１，４５−
２，４６−１，４６−２を、Ｘ軸方向にほぼ等間隔に配
置すると好ましい。

【００９２】さらに、全ての梁４２−１，４２−２，４
３−１，４３−２，４５−１，４５−２，４６−１，４
６−２が、同一のばね定数でメインフレーム３０−１及
びサブフレーム３０−３をＸ軸方向に正確に振動させる
ために、接続部の構造も工夫されている。この構造につ
いて、梁４５−１，４６−１を例にして図８を用いて説
明する。梁４５−１とアンカ４４−１との接続部と、梁
４６−１とメインフレーム３０−１の長尺部３１−１と
の接続部の構造を合わせるために、アンカ４４−１は、
基盤１０に固着された固着部４４ａ１と、基板１０の上
面から浮かせて設けた固着部４４ａ１のＸ軸方向幅に等
しい接続部４４ｂ１とにより構成されている。長尺部３
１−１側には、アンカ４４−１のＸ軸方向幅に等しい接
続部３１ａ１が基板１０の上面から浮かせて形成されて
いる。これらの両接続部４４ｂ１，３１ａ１には、共に
同一形状の貫通孔４４ｂ１１，３１ａ１１が設けられて
いるとともに、両貫通孔４４ｂ１１，３１ａ１１のＸ軸
方向の各数も等しく設定されている。他のアンカ４１−
１，４１−２，４４−２及び梁４２−１，４２−２，４
３−１，４３−２，４５−２，４６−２についても、前
記アンカ４４−１及び梁４５−１，４６−１と同様に構
成されている。

【００９３】また、メインフレーム３０−２及びサブフ
レーム３０−４側にも、この角速度検出素子のＹ軸方向
中心位置に対して対称に、前記アンカ４１−１，４１−
２，４４−１，４４−２及び梁４２−１，４２−２，４
３−１，４３−２，４５−１，４５−２，４６−１，４
６−２からなる支持部材と同様なアンカ４１−３，４１
−４，４４−３，４４−４及び梁４２−３，４２−４，
４３−３，４３−４，４５−３，４５−４，４６−３，
４６−４からなる支持部材が設けられている。

【００９４】このように、この第３実施形態において
は、振動子２０及びメインフレーム３０−１，３０−２
をＸ軸方向に振動させるために多くの駆動用の梁４２−
１〜４２−４，４３−１〜４３−４，４５−１〜４５−
４，４６−１〜４６−４を設けたので、前記振動子２０
及びメインフレーム３０−１，３０−２の振動の際にも
一つの梁に作用する応力を小さく保つことができる。し
たがって、梁４２−１〜４２−４，４３−１〜４３−
４，４５−１〜４５−４，４６−１〜４６−４のばね定
数の線形性を良好に保つことができるとともに、それら
の最大変形量を大きく保つことができるので、振動子２
０を安定かつ大振幅でＸ軸方向に精度よく振動させるこ
とが可能となり、角速度の検出精度を向上させることが
できる。なお、この第３実施形態では、メインフレーム
３０−１及びメインフレーム３０−２を支持する梁及び
アンカからなる各支持部材の組数をそれぞれ４組とした
が、この各支持部材の組数を３組又は５組以上にしても
よい。

【００９５】また、この第３実施形態においては、各梁
４２−１〜４２−４，４３−１〜４３−４，４５−１〜
４５−４，４６−１〜４６−４の接続構造もほぼ同じに
したので、前記振動子２０及びメインフレーム３０−
１，３０−２の振動の際にも各梁に作用する応力を均等
にすることができる。これにより、梁４２−１〜４２−
４，４３−１〜４３−４，４５−１〜４５−４，４６−
１〜４６−４のばね定数の線形性を良好に保つととも
に、それらの最大変形量を大きく保つことができるよう
になり、また振動子２０及びメインフレーム３０−１，
３０−２のX軸方向の正確かつ安定した振動を確保する
ことにもなるので、角速度の検出精度が向上する。さら
に、サブフレーム３０−３，３０−４は、メインフレー
ム３０−１，３０−２のＸ軸方向以外の変位に対する梁
４２−１〜４２−４，４３−１〜４３−４，４５−１〜
４５−４，４６−１〜４６−４の補強部材として作用す
るので、振動子２０及びメインフレーム３０−１，３０
−２のX軸方向の正確かつ安定した振動が確保され、角
速度の検出精度が向上する。

【００９６】次に、調整電極部５５−１〜５５−４及び
サーボ電極部５６−１〜５６−４について説明する。調
整電極部５５−１〜５５−４は、振動子２０のマス部２
１のＸ軸方向各外側であって基板１０のＹ軸方向中央部
にそれぞれ設けられて、Ｘ軸方向に延設した各一対の電
極指５５ａ１〜５５ａ４をそれぞれ備えている。電極指
５５ａ１，５５ａ３は、同電極指５５ａ１，５５ａ３に
共通に接続されたパッド部５６ｂ１と共にそれぞれ一体
的に形成されて基板１０の上面に固着されている。電極
指５５ａ２，５５ａ４は、同電極指５５ａ２，５５ａ４
に共通に接続されたパッド部５５ｂ２と共にそれぞれ一
体的に形成されて基板１０の上面に固着されている。パ
ッド部５５ｂ１，５５ｂ２上面には、導電金属（例えば
アルミニウム）で形成された電極パッド５５ｃ１，５５
ｃ２がそれぞれ設けられている。

【００９７】各一対の電極指５５ａ１〜５５ａ４には、
振動子２０と一体的振動するとともにＸ軸方向に延設さ
れた各一対の電極指２３ａ１〜２３ａ４がＹ軸方向に対
向して設けられている。電極指２３ａ１〜２３ａ４は、
振動子２０のマス部２１のＸ軸方向両側から同Ｘ軸方向
に突出したＴ字部２３−１〜２３−４の各Ｙ軸方向内側
端に一体的にそれぞれ形成されている。Ｔ字部２３−１
〜２３−４及び電極指２３ａ１〜２３ａ４は、振動子２
０と一体的に形成されて基板１０の上面から所定距離だ
け浮かして設けられている。

【００９８】サーボ電極部５６−１〜５６−４は、各検
出電極部５３−１〜５３−４のＹ軸方向内側にそれぞれ
設けられて、Ｘ軸方向に延設した各一対の電極指５６ａ
１〜５６ａ４をそれぞれ備えている。各一対の電極指５
６ａ１〜５６ａ４は、同電極指５６ａ１〜５６ａ４に接
続されたパッド部５６ｂ１〜５６ｂ４と共にそれぞれ一
体的に形成されて基板１０の上面に固着されており、パ
ッド部５６ｂ１〜５６ｂ４の上面には、導電金属（例え
ばアルミニウム）で形成された電極パッド５６ｃ１〜５
６ｃ４がそれぞれ設けられている。

【００９９】これらの各一対の電極指５６ａ１〜５６ａ
４には、Ｔ字部２３−１〜２３−４の各Ｙ軸方向外側端
に一体的にそれぞれ形成された各一対の電極指２３ｂ１
〜２３ｂ４がＹ軸方向に対向して設けられている。電極
指２３ｂ１〜２３ｂ４も、振動子２０と一体的に形成さ
れて基板１０の上面から所定距離だけ浮かして設けられ
ている。

【０１００】次に、この第３実施形態に係る角速度検出
素子に接続される第１電気回路装置について説明する
と、図９は同電気回路装置をブロック図により示してい
る。この電気回路装置において、検出電極部５３−１及
び補正電極部５４−１のための共通の電極パット５３ｃ
１と、検出電極部５３−２及び補正電極部５４−２のた
めの共通の電極パット５３ｃ２とには、上記高周波発振
器６１が接続されている。検出電極部５３−３及び補正
電極部５４−３のための共通の電極パット５３ｃ３と、
検出電極部５３−４及び補正電極部５４−４のための共
通の電極パット５３ｃ４とには、上記位相反転回路６１
ａが接続されている。

【０１０１】調整電極部５５−１，５５−３のための共
通の電極パット５５ｃ１には直流可変電圧源６５ａが接
続されているとともに、調整電極部５５−２，５５−４
のための共通の電極パット５５ｃ２には直流可変電圧源
６５ｂが接続されている。なお、これらの直流可変電圧
源６５ａ，６５ｂは、複数の電圧源で構成してもよい
が、単一の電圧源を共通に用いてもよい。

【０１０２】サーボ電極部５６−１〜５６−４の電極パ
ット５６ｃ１〜５６ｃ４には、サーボ制御回路９０が接
続されている。サーボ制御回路９０は、振動子２０のＹ
軸方向の振動を抑制するためのもので、復調回路９１、
サーボアンプ９２及び位相反転回路９３からなる。復調
回路９１は、上記第２の実施形態の復調回路９２と同じ
であり、振動子２０のＹ軸方向の振動を表す信号を取り
出して、同信号を交流サーボ制御信号として出力する。
サーボアンプ９２は、前記交流サーボ制御信号を所定の
ゲインで増幅して、振動子２０のＹ軸方向の振動（Ｚ軸
回りの角速度による振動子２０のＹ軸方向の振動）を打
ち消すために、同ゲイン制御された交流サーボ制御信号
をサーボ電極部５６−３，５６−４の電極パット５６ｃ
３，５６ｃ４に供給する。位相反転回路９３は、前記ゲ
インの制御された交流サーボ制御信号の位相を反転し
て、同位相反転した逆相の制御信号をサーボ電極部５６
−１，５６−２の電極パット５６ｃ１，５６ｃ２に供給
する。

【０１０３】出力回路８０は、検波回路８２ａ及び上記
直流用の増幅器８３が接続されている。検波回路８２ａ
は、サーボアンプ９２から交流サーボ制御信号を入力す
るとともに、移相回路７２から駆動による振動子２０の
Ｘ軸方向の振動を表す信号を入力し、交流サーボ制御信
号を前記Ｘ軸方向の振動を表す信号で同期検波して振動
子２０のＹ軸方向の振動の振幅すなわちＺ軸回りの角速
度による振動子２０のＹ軸方向の振動の大きさを表す直
流信号を出力する。ここで、移相回路７２の出力信号を
利用するのは、同信号が振動子２０のＺ軸回りの角速度
によりもたらされるコリオリ力の位相と同期したもので
あり、交流サーボ制御信号すなわち振動子２０のＺ軸回
りの角速度に同期したものであるからである。他の回路
に関しては、上記第２実施形態の第１電気回路装置と同
じであるので、同回路と同一符号を付して説明を省略す
る。

【０１０４】このように構成した第３実施形態に係る角
速度検出装置においては、直流可変電圧源６５ａ，６５
ｂの電圧を変化させると、調整電極部５５−１〜５５−
４による静電引力の大きさが変化し、Ｙ軸方向の力に対
する振動子２０の変位量すなわち検出用の梁３３−１〜
３３−４のばね定数が変更される。その結果、振動子２
０のＹ軸方向の共振周波数が適宜調整される。

【０１０５】また、サーボ制御回路９０はサーボ電極部
５６−１〜５６−４に交流サーボ制御信号を供給するの
で、サーボ電極部５６−１〜５６−４は振動子２０のＹ
軸方向の振動すなわちＺ軸回りの角速度による振動子２
０のＹ軸方向の振動を抑制する。理想的には、振動子２
０のＹ軸方向の振動の振幅を「０」に制御する。このと
き、サーボアンプ９２は振動子２０のＹ軸方向の振動を
打ち消すための信号すなわちＺ軸回りの角速度による振
動子２０のＹ軸方向の振動の大きさを振幅で表す信号を
出力しているので、検波回路８２ａは前記角速度の大き
さを表す直流信号を形成して増幅器８３を介して出力す
る。したがって、実際には、振動子２０はＹ軸方向に振
動していないにもかかわらず、Ｚ軸回りの角速度の大き
さを表す信号が取り出されることになる。

【０１０６】その結果、この第３実施形態によれば、Ｚ
軸回りの角速度による振動子２０のＹ軸方向の振動が基
板１０を介して振動子２０に再入力することがなくな
り、この再入力に伴うノイズの発生が抑えられ、角速度
の検出精度を向上させることができる。

【０１０７】このようなサーボ制御について、図１０の
サーボ制御の原理を表すブロック図を用いて簡単に説明
しておく。図中、ＦｃはＺ軸回りの角速度によって振動
子２０にもたらされるＹ軸方向のコリオリ力を表し、Ｆ
ｓはサーボ力を表し、Rateは角速度を表し、Ｎは電気回
路入力部の電気的なノイズ量を表す。また、Ｑは振動子
２０の共振のＱを表し、Ａはサーボアンプ９２のゲイン
を表し、ｂはフィードバック量を表す。このブロック図
からも分かるように、角速度Rateは下記数３により表さ
れる。

【０１０８】

【数３】Rate＝(Ｎ／Ｑ＋Ｆｃ)／(１／Ｑ・Ａ＋ｂ)

【０１０９】前記数３において、ゲインＡを大きな値
（例えば、実質的に無限大と考えれる程度に大きな値）
に設定できれば、前記数３は下記数４のように変形され
る。

【０１１０】

【数４】Rate＝Ｆｃ／ｂ＋Ｎ／Ｑ・ｂ

【０１１１】この数４において、第１項Ｆｃ／ｂは角速
度の検出感度を表し、第２項Ｎ／Ｑｂはノイズ成分を表
す。ここで、前記のようなサーボ制御を行わない角速度
検出装置（図１０のフィードバックループのないもの）
を想定すると、角速度Rateは下記数５のように表され
る。

【０１１２】

【数５】Rate＝Ｆｃ・Ｑ・Ａ＋Ｎ・Ａ

【０１１３】この数５においても、第１項Ｆｃ・Ｑ・Ａは
角速度の検出感度を表し、第２項Ｎ・Ａはノイズ成分を
表している。これらの数４，５を対比することにより、
サーボ制御を行わない場合には角速度の検出感度は振動
子２０の共振のＱに依存し、ゲインＡをある程度大きく
してサーボ制御を行った場合には角速度の検出感度は振
動子２０の共振のＱに依存しないことが理解できる。し
たがって、振動子２０のＹ軸方向の振動をサーボ制御す
る前記第３実施形態によれば、角速度の検出感度が振動
子２０の共振のＱに依存しなくなって、同検出感度を安
定させることができる。

【０１１４】次に、前記第３実施形態に係る角速度検出
素子に接続される第２電気回路装置について説明する。
この第２電気回路装置について説明する前に、前記第１
電気回路装置を用いた角速度検出装置の課題を説明して
おく。この種のサーボ制御においては、振動子２０の共
振周波数（数〜数１０ＫＨｚ程度）近傍でサーボ制御を
行う必要がある。一方、この種の角速度検出素子におい
ては、図１１(Ｂ)に示すように、機械的な位相遅れのた
めに周波数軸において大きな位相ずれが生じる。この位
相ずれのために、サーボループのゲインを大きく設定す
ると、位相ずれの大きな周波数域においてサーボ制御に
よる発振が生じてしまう。したがって、図１１(Ａ)に示
すように、サーボループのゲインをある程度小さく抑え
て安定したサーボ制御を実現する必要がある。このこと
は、前記数３におけるゲインＡをある程度小さな値に抑
えざるを得ないことを意味し、その結果、前記数４で説
明したような角速度の検出感度が振動子２０の共振のＱ
に依存することになり、同検出感度を充分に安定させる
ことはできない。

【０１１５】このような課題のために考えられたのが第
２電気回路装置であり、同電気回路装置について図１２
のブロック図を用いて説明する。この第２電気回路装置
は、前記第１電気回路装置に対して、出力回路８０及び
サーボ制御回路９０のみが相違するので、両回路８０，
９０についてのみ説明する。

【０１１６】サーボ制御回路９０は、振幅制御回路９４
ａ、検波回路９５ａ、サーボアンプ９６ａ及び乗算回路
９７ａからなって角速度に応じた振動子２０のＹ軸方向
の振動を抑制するための第１サーボ制御回路と、振幅制
御回路９４ｂ、検波回路９５ｂ、サーボアンプ９６ｂ及
び乗算回路９７ｂからなって振動子２０の駆動によるＹ
軸方向の漏れ振動を抑制するための第２サーボ制御回路
とからなる。

【０１１７】振幅制御回路９４ａは、移相回路７２の出
力であって振動子２０に作用するコリオリ力に同期した
信号の振幅を予め決められた基準値に制御することによ
り、振動子２０の角速度によるＹ軸方向の振動に同期し
た一定振幅の第１基準信号を形成する。検波回路９５ａ
は、復調回路９１の出力であって振動子２０のＹ軸方向
の振動を表す信号を、移相回路７２の出力であって振動
子２０に作用するコリオリ力に同期した信号（振動子２
０の角速度によるＹ軸方向の振動に同期した信号）で同
期検波して、振動子２０の角速度によるＹ軸方向の振動
の大きさに比例する第1直流サーボ制御信号を形成す
る。サーボアンプ９６ａは、第１直流サーボ制御信号を
所定のゲインで直流増幅して出力する。乗算回路９７ａ
は、前記第１基準信号とゲイン調整された第１直流サー
ボ制御信号とを乗算することにより第1基準信号の振幅
を同ゲイン調整された第1直流サーボ制御信号に応じて
制御し、同振幅の制御された第1基準信号を振動子２０
の角速度によるＹ軸方向の振動を抑制する制御信号とし
て出力する。

【０１１８】振幅制御回路９４ｂは、復調回路７１の出
力であって振動子２０の駆動によるＹ軸方向の漏れ振動
に同期した信号（前記振動子２０の角速度によるＹ軸方
向の振動に対して９０度位相の遅れた信号）の振幅を予
め決められた基準値に制御することにより、振動子２０
の駆動によるＹ軸方向の漏れ振動に同期した一定振幅の
第２基準信号を形成する。検波回路９５ｂは、復調回路
９１の出力であって振動子２０のＹ軸方向の振動を表す
信号を、復調回路７１の出力であって前記振動子２０の
駆動によるＹ軸方向の漏れ振動に同期した信号で同期検
波して、振動子２０の駆動による漏れ振動の大きさに比
例する第２直流サーボ制御信号を形成する。サーボアン
プ９６ｂは、第２直流サーボ制御信号を所定のゲインで
直流増幅して出力する。乗算回路９７ｂは、前記第２基
準信号とゲイン調整された第２直流サーボ制御信号とを
乗算することにより第２基準信号の振幅を同ゲイン調整
された第２直流サーボ制御信号に応じて制御し、同振幅
の制御された第2基準信号を振動子２０の駆動によるＹ
軸方向の漏れ振動を抑制する制御信号として出力する。

【０１１９】乗算回路９７ａ，９７ｂの出力は加算回路
９８に接続されており、加算回路９８は両乗算回路９７
ａ，９７ｂの各出力を加算合成してサーボ電極部５６−
３，５６−４の電極パット５６ｃ３，５６ｃ４に供給す
る。位相反転回路９３は、上記第１電気回路装置と同様
に、前記加算回路９８による合成信号の位相を反転し
て、同位相反転した逆相の合成信号をサーボ電極部５６
−１，５６−２の電極パット５６ｃ１，５６ｃ２に供給
する。

【０１２０】また、出力回路８０は、上記第１電気回路
装置と同様な増幅器８３を備えていて、同増幅器８３は
サーボアンプ９６ａの出力を直流増幅して出力する。

【０１２１】このように構成した第２電気回路装置にお
いては、第1サーボ制御回路は、角速度に応じた振動子
２０のＹ軸方向の振動を抑制するので、同角速度による
振動子２０のＹ軸方向の振動が基板１０を介して振動子
２０に逆入力されることに伴うノイズの発生が防止され
る。また、第２サーボ制御回路は、振動子２０の駆動に
よるＹ軸方向の漏れ振動を抑制するので、同駆動による
Ｙ軸方向の漏れ振動の発生も防止される。一方、サーボ
アンプ９６ａは、角速度による振動子２０のＹ軸方向の
振動の大きさに比例した直流信号を出力するので、増幅
器８３からは角速度を表す直流信号が得られる。

【０１２２】この第２電気回路装置によれば、サーボア
ンプ９６ａ，９６ｂの前に検波回路９５ａ，９５ｂをそ
れぞれ設けてサーボ制御信号の直流化を図っているの
で、センサの共振周波数帯域にてサーボ制御を行う必要
がなくなるため、前述した位相ずれの問題がなくなり、
上述したサーボループのゲインを大きく設定できる。こ
のことは、上記数３におけるゲインＡを実質的に無限大
に設定できることを意味し、その結果、上記数４で説明
した角速度の検出感度が振動子２０の共振のＱには依存
しなくなり、同検出感度を安定させることができる。ま
た、増幅器６３及び復調回路９１により検出信号に位相
ずれが生じても、サーボ制御のゲインが変化するのみ
で、角速度の検出感度、オフセットなどには全く影響す
ることがない。

【０１２３】ｄ．上記第３実施形態の異常判定について 上記第３実施形態においては、振動子２０のＹ軸方向の
振動をサーボ制御することにより同振動を抑制するよう
にしているので、サーボ制御回路９０内を通過する振動
子２０のＹ軸方向の振動を表す信号は極めて小さなもの
である。したがって、サーボ制御回路９０内に断線など
の異常が生じたために振動子２０のＹ軸方向の振動を表
す信号が「０」になっているのか、前記振動子２０のＹ
軸方向の振動抑制のために同Ｙ軸方向の振動を表す信号
がほぼ「０」であるのかを判定することが難しい場合が
あり、前記異常の判定に遅れが生じることがある。な
お、前記断線異常は、検波回路８２ａの出力部、増幅器
８３、サーボアンプ９６ａ，９６ｂの出力部などに設け
たローパスフィルタ、及び増幅器６３、復調回路９１な
どに設けたハイパスフィルタなどを構成する回路部品
（例えば、コンデンサ、抵抗）などの端子が開放した場
合に生じることが多い。

【０１２４】この異常判定装置について説明すると、図
１３は第１の異常判定装置例をブロック図により示して
いる。この第１の異常判定装置例においては、振動子２
０のＹ軸方向の振動を表す検出信号の経路に、オペアン
プＯＰ１、抵抗Ｒ１，Ｒ２、コンデンサＣ１及び直流電
源ＤＣ１からなるローパスフィルタ１０１を介装してい
る。この信号経路の上流すなわちローパスフィルタ１０
１の入力側には、抵抗Ｒ３を介してダミー信号発生回路
１０２が接続されている。ダミー信号発生回路１０２
は、ローパスフィルタ１０１のカットオフ周波数より高
くかつ前記検出信号に使用されないとともに同検出信号
に含まれない周波数の信号をダミー信号として出力し、
同ダミー信号を検出信号に抵抗Ｒ３を介して重畳する。

【０１２５】検出信号経路の下流すなわちローパスフィ
ルタ１０１の出力には、比較器ＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ
２、抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６及びオア回路ＯＲ１からなり
異常判定回路を構成するウインドコンパレータ１０３が
接続されている。この場合、検出信号は抵抗Ｒ４，Ｒ
５，Ｒ６によって定まる第１及び第２基準電圧Ｖref1，
Ｖref2の間に収まるように設定されており、ダミー信号
は前記第１及び第２基準電圧Ｖref1，Ｖref2の範囲を超
える大振幅に設定されている。

【０１２６】この第1の異常判定装置例の動作を説明す
ると、コンデンサＣ１などの回路部品に断線異常が発生
していなくてローパスフィルタ１０１が正常に動作して
いれば、ダミー信号発生回路１０２から発生されたダミ
ー信号はローパスフィルタ１０１を通過しないので、ウ
インドコンパレータ１０３は検出信号に応答しないでオ
ア回路ＯＲ１から正常を表すローレベル信号を出力す
る。一方、コンデンサＣ１などの回路部品に断線異常が
発生してローパスフィルタ１０１が正常に動作しなくな
ると、ダミー信号はローパスフィルタ１０１を通過す
る。この場合、ウインドコンパレータ１０３はダミー信
号に応答してオア回路ＯＲ１から異常を表すハイレベル
信号を出力する。これにより、ウインドコンパレータ１
０３は、ダミー信号の通過の有無によりローパスフィル
タ１０１を含む信号経路の異常を遅滞なく検出でき、同
ウインドコンパレータ１０３に接続されたフェイル処理
回路（図示しない）は前記信号経路の異常に遅滞なく対
処できる。

【０１２７】また、図１４は第２の異常判定装置例をブ
ロック図により示しており、この装置例においては、振
動子２０のＹ軸方向の振動を表す検出信号の経路に、オ
ペアンプＯＰ２，ＯＰ３、抵抗Ｒ７，Ｒ８、Ｒ９、コン
デンサＣ２及び直流電源ＤＣ２からなるハイパスフィル
タ１０４を介装している。この信号経路の上流すなわち
ハイパスフィルタ１０４の入力側には、上記第１の異常
判定装置例と同様に抵抗Ｒ３を介してダミー信号発生回
路１０２が接続されている。この場合、ダミー信号発生
回路１０２は、ハイパスフィルタ１０４のカットオフ周
波数より高くかつ前記検出信号に使用されないとともに
同検出信号に含まれない周波数の信号をダミー信号とし
て出力し、同ダミー信号を検出信号に抵抗Ｒ３を介して
重畳する。

【０１２８】検出信号経路の下流すなわちハイパスフィ
ルタ１０４の出力には、検波回路１０５と、上記第１の
異常判定装置例と同様なウインドコンパレータ１０３と
が接続されている。これらの検波回路１０５及びウイン
ドコンパレータ１０３は異常判定回路を構成する。検波
回路１０５にはダミー信号も供給されており、同回路１
０５はハイパスフィルタ１０４の出力をダミー信号で同
期検波して、同ダミー信号をその振幅を表す直流信号に
変換してウインドコンパレータ１０３に出力する。この
場合には、ダミー信号の振幅は、抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６
に設定される第１及び第２基準電圧Ｖref1，Ｖref2の間
に収まるように設定されている。

【０１２９】この第２の異常判定装置例の動作を説明す
ると、コンデンサＣ２などの回路部品に断線異常が発生
していなくてハイパスフィルタ１０４が正常に動作して
いれば、ダミー信号発生回路１０２から出力されたダミ
ー信号はハイパスフィルタ１０４を通過する。そして、
検波回路１０５が前記ダミー信号を同期検波して直流電
圧信号を出力するので、ウインドコンパレータ１０３は
前記直流電圧信号に応答しないで正常を表すローレベル
信号を出力する。一方、コンデンサＣ２などの回路部品
に断線異常が発生すると、ダミー信号はハイパスフィル
タ１０４を通過しないので、ウインドコンパレータ１０
３は、検波回路１０５から出力される「０」レベルの信
号に応答してオア回路ＯＲ１から異常を表すハイレベル
信号を出力する。これにより、ウインドコンパレータ１
０３は、ダミー信号の通過の有無によりハイパスフィル
タ１０４を含む信号経路の異常を遅滞なく検出でき、同
ウインドコンパレータ１０３に接続されたフェイル処理
回路（図示しない）は前記信号経路の異常に遅滞なく対
処できる。

【０１３０】また、図１５は第３の異常判定装置例をブ
ロック図により示している。この第３の異常判定装置例
においては、前記第２の異常判定装置例の検波回路１０
５およびウインドコンパレータ１０３に代えて、周波数
検出回路１０６を用いている。周波数検出回路１０６
は、ダミー信号の周波数を検出することにより、同ダミ
ー信号の到来時にハイレベル信号を出力し、それ以外の
ときローレベル信号を出力する。この場合も、ダミー信
号は、ハイパスフィルタ１０４のカットオフ周波数より
高くかつ前記検出信号に使用されないとともに同検出信
号に含まれない周波数の信号である。

【０１３１】このように構成した第３の異常判定装置例
においても、コンデンサＣ２などの回路部品に断線異常
が発生していなくてハイパスフィルタ１０４が正常に動
作していれば、ダミー信号発生回路１０２から出力され
たダミー信号はハイパスフィルタ１０４を通過する。そ
して、周波数検出回路１０６がこのダミー信号の到来に
応答して正常を表すハイレベル信号を出力する。一方、
コンデンサＣ２などの回路部品に断線異常が発生する
と、ダミー信号はハイパスフィルタ１０４を通過しない
ので、周波数検出回路１０６は異常を表すローレベル信
号を出力する。これによっても、周波数検出回路１０６
は、ダミー信号の通過の有無によりハイパスフィルタ１
０４を含む信号経路の異常を遅滞なく検出でき、同周波
数検出回路１０６に接続されたフェイル処理回路（図示
しない）は前記信号経路の異常に遅滞なく対処できる。

【０１３２】したがって、上記第１〜第３の異常判定装
置を用いれば、振動子２０のＹ軸方向の振動がサーボ制
御により抑制されて、振動子２０のＹ軸方向の振動を表
す信号の振幅が「０」又は極めて小さくても、前記ダミ
ー信号の有無により、前記経路の断線による異常を遅滞
なく検出することができる。

【０１３３】ｅ．その他の変形例 なお、上記第１〜第３実施形態においては、メインフレ
ーム３０−１，３０−２を介して振動子２０をＸ軸方向
に振動させるために、Ｘ軸方向の同一直線上に配置した
１対の駆動電極部５１−１，５１−２と、Ｘ軸方向の同
一直線上に配置した１対の駆動電極部５１−３，５１−
４とをＹ軸方向の異なる位置に設けるようにしたが、さ
らに、Ｘ軸方向の同一直線上に配置した他の１対又は複
数対の駆動電極部を前記駆動電極部５１−１〜５１−４
とはＹ軸方向の異なる位置に配置するようにしてもよ
い。この場合も、全ての対の駆動電極部に逆相の駆動信
号をそれぞれ供給するようにするとともに、少なくとも
一対の駆動電極部に対する駆動信号による駆動力を変更
可能にする。

【０１３４】また、上記第１〜第３実施形態において
は、加算器７５−１，７５−２に可変電圧源回路７６ａ
を接続するとともに、加算器７５−３，７５−４には定
電圧源回路７６ａを接続するようにした。しかし、これ
らの可変電圧源回路７６ａ及び定電圧源回路７６ｂは、
駆動電極部５１−１，５１−２に印加される電圧と駆動
電極部５１−３，５１−４に印加される電圧とを相対的
に調整することができるようにするものであればよいの
で、加算器７５−１，７５−２に定電圧源回路を接続す
るとともに、加算器７５−３，７５−４に可変電圧源回
路を接続するようにしたり、両電圧源回路７６ａ，７６
ｂを共に可変にするようにしてもよい。

【０１３５】また、上記第１〜第３実施形態において
は、加算器７５−１〜７５−４により直流信号に利得制
御回路７３及び位相反転回路７３ａからの交流信号を重
畳させて駆動電極部５１−１〜５１−４に対する駆動信
号としたが、利得制御回路７３及び位相反転回路７３ａ
からの交流信号を駆動電極部５１−１〜５１−４に対す
る駆動信号とするようにしてもよい。この場合、駆動電
極部５１−１，５１−２による駆動力と駆動電極部５１
−３，５１−４による駆動力とを相対的に変更可能とす
るために、駆動電極部５１−１，５１−２に対する前記
交流信号からなる駆動信号及び駆動電極部５１−３，５
１−４に対する前記交流信号からなる駆動信号の少なく
とも一方の振幅値を変更可能とするとよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態に係る角速度検出素子
の平面図である。

【図２】 (Ａ)〜(Ｄ)は図１の各部の断面図である。

【図３】 前記第１実施形態に係る角速度検出素子を用
いて角速度を検出するための電気回路装置のブロック図
である。

【図４】 本発明の第２実施形態に係る角速度検出素子
の平面図である。

【図５】 前記第２実施形態に係る角速度検出素子を用
いて角速度を検出するための第１電気回路装置のブロッ
ク図である。

【図６】 前記第２実施形態に係る角速度検出素子を用
いて角速度を検出するための第２電気回路装置のブロッ
ク図である。

【図７】 本発明の第３実施形態に係る角速度検出素子
の平面図である。

【図８】 図７のメインフレームの支持構造を詳細に示
す拡大部分図である。

【図９】 前記第３実施形態に係る角速度検出素子を用
いて角速度を検出するための第１電気回路装置のブロッ
ク図である。

【図１０】 前記第３実施形態のサーボ制御の原理図を
示すブロック図である。

【図１１】 (Ａ)は前記サーボ制御におけるサーボルー
プゲインの周波数特性を示すグラフであり、(Ｂ)は同サ
ーボ制御におけるサーボループ位相の周波数特性を示す
グラフである。

【図１２】 前記第３実施形態に係る角速度検出素子を
用いて角速度を検出するための第２電気回路装置のブロ
ック図である。

【図１３】 前記第３実施形態のサーボ制御回路に組み
込まれるのに適した第１の異常判定回路装置を示すブロ
ック図である。

【図１４】 前記第３実施形態のサーボ制御回路に組み
込まれるのに適した第２の異常判定回路装置を示すブロ
ック図である。

【図１５】 前記第３実施形態のサーボ制御回路に組み
込まれるのに適した第３の異常判定回路装置を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１０…基板、２０…振動子、３０−１，３０−２…メイ
ンフレーム、３０−３，３０−４…サブフレーム、３３
−１〜３３−４…梁（検出用梁）、４１−１〜４１−
４，４４−１〜４４−４…アンカ、４２−１〜４２−
４，４３−１〜４３−４，４５−１〜４５−４，４６−
１〜４６−４…梁（駆動用梁）、５１−１〜５１−４…
駆動電極部（駆動部）、５２−１〜５２−４…駆動モニ
タ電極部（駆動モニタ部）、５３−１〜５３−４…検出
電極部（検出部）、５４−１〜５４−４…補正電極部
（補正部）、５５−１〜５５−４…調整電極部（調整
部）、５６−１〜５６−４…サーボ電極部（サーボ
部）、６１，６２，６４…高周波発振器、７０…駆動回
路、７１，８１，８４，９１…復調回路、７４，８２，
８２ａ，８５，９５ａ，９５ｂ…検波回路、７５−１〜
７５−４…加算器、７６ａ…可変電圧源回路、７６ｂ…
定電圧源回路、８０…出力回路、９０…サーボ制御回
路、９２，９６ａ，９６ｂ…サーボアンプ、９４ａ，９
４ｂ…振幅制御回路、９７ａ，９７ｂ…乗算回路、１０
１…ローパスフィルタ、１０２…ダミー信号発生回路、
１０３…ウインドコンパレータ、１０４…ハイパスフィ
ルタ、１０５…検波回路、１０６…周波数検出回路。

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板に支持部材を介して接続され同基板
   上にて互いに直交するＸ軸方向及びＹ軸方向に振動可能
   な振動部と、前記振動部を前記基板に対してＸ軸方向に
   振動させるための駆動部と、前記振動部の前記基板に対
   するＹ軸方向の振動を検出するための検出部とを備え、
   前記振動部をＸ軸方向に振動させた状態でＸ軸及びＹ軸
   に直交したＺ軸回りに作用する角速度を同振動部のＹ軸
   方向の振動に基づいて検出する角速度検出装置におい
   て、 前記駆動部を、Ｙ軸方向の異なる位置に配置されて前記
   振動部をＸ軸方向に独立して振動させることが可能な複
   数の分割駆動部で構成したことを特徴とする角速度検出
   装置。
2. 【請求項２】 前記請求項１に記載した角速度検出装置
   において、 前記振動部を梁を介して接続したフレームと振動子とで
   構成し、 前記複数の分割駆動部は前記フレームを前記基板に対し
   てＸ軸方向に駆動して前記振動子を前記基板に対してＸ
   軸方向に振動させるように構成されるとともに、前記検
   出部は前記振動子の前記基板に対するＹ軸方向の振動を
   検出するように構成された角速度検出装置。
3. 【請求項３】 前記請求項１又は２に記載した角速度検
   出装置において、 前記複数の分割駆動部に対して独立した駆動信号をそれ
   ぞれ供給するとともに、同複数の駆動信号のうちの少な
   くとも一つの駆動信号による駆動力を変更可能とする駆
   動信号発生回路を設けた角速度検出装置。
4. 【請求項４】 前記請求項１又は２に記載した角速度検
   出装置において、 前記各分割駆動部を、前記Ｘ軸方向の各同一直線上に配
   置した一対の駆動電極でそれぞれ構成した角速度検出装
   置。
5. 【請求項５】 前記請求項４に記載した角速度検出装置
   において、 前記複数の分割駆動部をそれぞれ構成する一対の駆動電
   極に一組の駆動信号をそれぞれ対応させて複数組の駆動
   信号を同複数の分割駆動部にそれぞれ供給するものであ
   って、各一組の駆動信号を互いに逆相に設定するととも
   に、複数組の駆動信号のうちの少なくとも一組の駆動信
   号による駆動力を変更可能とする駆動信号発生回路を設
   けたことを特徴とする角速度検出装置。
6. 【請求項６】 基板に駆動用梁を介して接続され同基板
   に対してＸ軸方向に振動可能に支持されたフレームと、
   前記フレームにその内側にて検出用梁を介して接続され
   前記基板に対してＸ軸方向及び同Ｘ軸と直交するＹ軸方
   向に振動可能に支持された振動子と、前記フレームを前
   記基板に対してＸ軸方向に振動させるための駆動部と、
   前記振動子の前記基板に対するＹ軸方向の振動を検出す
   るための検出部とを備え、前記フレーム及び振動子をＸ
   軸方向に振動させた状態でＸ軸及びＹ軸に直交したＺ軸
   回りに作用する角速度を同振動子のＹ軸方向の振動に基
   づいて検出する角速度検出装置において、 前記フレームをＹ軸方向に複数に分割したことを特徴と
   する角速度検出装置。
7. 【請求項７】 基板に駆動用梁を介して接続され同基板
   に対してＸ軸方向に振動可能に支持されたフレームと、
   前記フレームにその内側にて検出用梁を介して接続され
   前記基板に対してＸ軸方向及び同Ｘ軸と直交するＹ軸方
   向に振動可能に支持された振動子と、前記フレームを前
   記基板に対してＸ軸方向に振動させるための駆動部と、
   前記振動子の前記基板に対するＹ軸方向の振動を検出す
   るための検出部とを備え、前記フレーム及び振動子をＸ
   軸方向に振動させた状態でＸ軸及びＹ軸に直交したＺ軸
   回りに作用する角速度を同振動子のＹ軸方向の振動に基
   づいて検出する角速度検出装置において、 前記駆動用梁を、前記フレームのＸ軸方向の中心位置に
   対して対称位置にそれぞれ設けた一対の駆動用梁と、前
   記一対の駆動用梁との間に設けた少なくとも他の一つの
   駆動用梁とで構成したことを特徴とする角速度検出装
   置。
8. 【請求項８】 前記請求項６又は７に記載した角速度検
   出装置において、 前記フレームを、Ｘ軸方向に延びた部分を有するととも
   に前記検出用梁を介して前記振動子を接続したメインフ
   レームと、前記メインフレームのＸ軸方向に延びた部分
   に沿って平行に延びたサブフレームとで構成し、 前記駆動用梁を、前記基板と前記サブフレームとを接続
   して同サブフレームを同基板に対してＸ軸方向に振動可
   能に支持する第1駆動用梁と、前記サブフレームと前記
   メインフレームとを接続して前記メインフレームを前記
   基板に対してＸ軸方向に振動可能に支持する第2駆動用
   梁とで構成したことを特徴とする角速度検出装置。
9. 【請求項９】 基板に駆動用梁を介して接続され同基板
   に対して振動可能に支持されたフレームと、前記フレー
   ムに検出用梁を介して接続され前記基板に対して振動可
   能に支持された振動子と、前記フレームを前記基板に対
   してＸ軸方向に駆動して前記振動子を同基板に対してＸ
   軸方向に振動させるための駆動部と、Ｘ軸に直交したＹ
   軸方向への前記振動子の前記基板に対する振動を検出す
   るための検出部とを備え、前記フレーム及び振動子をＸ
   軸方向に振動させた状態でＸ軸及びＹ軸に直交したＺ軸
   回りに作用する角速度を同振動子のＹ軸方向の振動に基
   づいて検出する角速度検出装置において、 前記フレームの前記基板に対するＹ軸方向の振動成分を
   取り出すための補正部を設けたことを特徴とする角速度
   検出装置。
10. 【請求項１０】 前記請求項９に記載した角速度検出装
    置において、 前記駆動用梁を、前記フレームを前記基板に対しＹ軸方
    向に比べてＸ軸方向に振動し易く支持するように構成す
    るとともに、 前記検出用梁を、前記振動子を前記基板に対しＸ軸方向
    に比べてＹ軸方向に振動し易く前記フレームに接続する
    ように構成した角速度検出装置。
11. 【請求項１１】 前記請求項９又は１０に記載した角速
    度検出装置において、 前記検出部と前記補正部とを電気的に接続して、前記検
    出部により検出される振動子のＹ軸方向の振動成分から
    前記補正部により取り出したフレームのＹ軸方向の振動
    成分を除去するようにしたことを特徴とする角速度検出
    装置。
12. 【請求項１２】 前記請求項９又は１０に記載した角速
    度検出装置において、前記検出部により検出される振動
    子のＹ軸方向の振動成分から前記補正部により取り出し
    た前記フレームのＹ軸方向の振動成分を除去する演算回
    路を設けた角速度検出装置。
13. 【請求項１３】 基板に支持部材を介して接続され同基
    板上にて互いに直交するＸ軸方向及びＹ軸方向に振動可
    能な振動部と、前記振動部を前記基板に対してＸ軸方向
    に振動させるための駆動部と、前記振動部の前記基板に
    対するＹ軸方向の振動を検出するための検出部とを備
    え、前記振動部をＸ軸方向に振動させた状態でＸ軸及び
    Ｙ軸に直交したＺ軸回りに作用する角速度を同振動部の
    Ｙ軸方向の振動に基づいて検出する角速度検出装置にお
    いて、 前記振動部のY軸方向の振動を抑制するためのサーボ部
    と、 前記駆動部と協働して前記振動部を前記基板に対して所
    定の振幅でＸ軸方向に振動させる駆動回路と、 前記検出部と協働して前記振動部の前記基板に対するＹ
    軸方向の振動を表す信号を取り出す取り出し回路と、 前記取り出した振動部のＹ軸方向の振動を表す信号に基
    づいて同振動部のＹ軸方向の振動を抑制するためのサー
    ボ制御信号を形成し、同形成したサーボ制御信号を前記
    サーボ部に供給して同振動部のＹ軸方向の振動を抑制す
    るサーボ制御回路と、 前記形成したサーボ制御信号に対応した信号を前記角速
    度を表す信号として出力する出力回路とを設けたことを
    特徴とする角速度検出装置。
14. 【請求項１４】 前記請求項１３に記載した角速度検出
    装置において、 前記サーボ制御回路を、前記取り出した振動部のＹ軸方
    向の振動を表す信号を入力し、同入力した信号に応じて
    前記振動部のＹ軸方向の振動を抑制するための交流サー
    ボ制御信号を前記サーボ部に供給して同振動部のＹ軸方
    向の振動を抑制するサーボ信号供給回路で構成するとと
    もに、 前記出力回路を、前記交流サーボ制御信号を同交流サー
    ボ制御信号の振幅値に比例した直流信号に変換する直流
    化回路で構成した角速度検出装置。
15. 【請求項１５】 前記請求項１３に記載した角速度検出
    装置において、 前記サーボ制御回路を、 前記駆動回路に接続されて前記振動部の角速度による振
    動の位相に対応するとともに所定の振幅を有する基準信
    号を形成する基準信号形成回路と、 前記取り出した振動部のＹ軸方向の振動を表す信号を同
    信号の振幅値に比例した直流サーボ制御信号に変換して
    出力する直流化回路と、 前記基準信号の振幅を前記直流サーボ制御信号に応じて
    制御し、同振幅の制御された基準信号を前記サーボ部に
    供給して前記振動部のＹ軸方向の振動を抑制するサーボ
    信号供給回路とで構成し、 前記出力回路は、前記直流サーボ制御信号を前記角速度
    を表す信号として出力するものである角速度検出装置。
16. 【請求項１６】 基板に支持部材を介して接続され同基
    板上にて互いに直交するＸ軸方向及びＹ軸方向に振動可
    能な振動部と、前記振動部を前記基板に対してＸ軸方向
    に振動させるための駆動部と、前記振動部の前記基板に
    対するＹ軸方向の振動を検出するための検出部とを備
    え、前記振動部をＸ軸方向に振動させた状態でＸ軸及び
    Ｙ軸に直交したＺ軸回りに作用する角速度を同振動部の
    Ｙ軸方向の振動に基づいて検出する角速度検出装置にお
    いて、 前記振動部のY軸方向の振動を抑制するためのサーボ部
    と、 前記駆動部と協働して前記振動部を前記基板に対し所定
    の振幅でＸ軸方向に振動させる駆動回路と、 前記検出部と協働して前記振動部の前記基板に対するＹ
    軸方向の振動を表す信号を取り出す取り出し回路と、 前記駆動回路から入力した前記振動部の角速度による振
    動に同期した信号と、前記取り出し回路から入力した前
    記振動部のＹ軸方向の振動を表す信号とに基づいて、前
    記角速度に応じた前記振動部のＹ軸方向の振動を抑制す
    るための第1サーボ制御信号を形成し、同形成した第1サ
    ーボ制御信号を前記サーボ部に供給して前記角速度に応
    じた前記振動部のＹ軸方向の振動を抑制する第1サーボ
    制御回路と、 前記駆動回路から入力した前記振動部の駆動によるＹ軸
    方向の漏れ振動に同期した信号と、前記取り出し回路か
    ら入力した前記振動部のＹ軸方向の振動を表す信号とに
    基づいて、前記漏れ振動を抑制するための第２サーボ制
    御信号を形成し、同形成した第２サーボ制御信号を前記
    サーボ部に供給して前記振動部のＹ軸方向の漏れ振動を
    抑制する第２サーボ制御回路と、 前記第1サーボ制御信号に対応した信号を前記角速度を
    表す信号として出力する出力回路とを設けたことを特徴
    とする角速度検出装置。
17. 【請求項１７】 前記請求項１６に記載した角速度検出
    装置において、 前記第1サーボ制御回路を、 前記駆動回路から入力した前記振動部の角速度による振
    動に同期した信号の振幅を制御して所定の振幅を有する
    第1基準信号を形成する第1基準信号形成回路と、 前記取り出した振動部のＹ軸方向の振動を表す信号を前
    記駆動回路から入力した前記振動部の角速度による振動
    に同期した信号で同期検波して、前記振動部の角速度に
    よるＹ軸方向の振動の大きさに比例する第1サーボ制御
    信号を形成する第１同期検波回路と、 前記第1基準信号の振幅を前記第1サーボ制御信号に応じ
    て制御し、同振幅の制御された第1基準信号を前記サー
    ボ部に供給して前記振動部の角速度によるＹ軸方向の振
    動を抑制する第1サーボ制御信号供給回路とで構成する
    とともに、 前記第２サーボ制御回路を、 前記駆動回路から入力した前記振動部の駆動によるＹ軸
    方向の漏れ振動に同期した信号の振幅を制御して所定の
    振幅を有する第２基準信号を形成する第２基準信号形成
    回路と、 前記取り出した振動部のＹ軸方向の振動を表す信号を前
    記駆動回路から入力した前記振動部の駆動によるＹ軸方
    向の漏れ振動に同期した信号で同期検波して、前記振動
    部の駆動による漏れ振動の大きさに比例する第２サーボ
    制御信号を形成する第２同期検波回路と、 前記第２基準信号の振幅を前記第２サーボ制御信号に応
    じて制御し、同振幅の制御された第2基準信号を前記サ
    ーボ部に供給して前記振動部の駆動によるＹ軸方向の漏
    れ振動を抑制する第２サーボ制御信号供給回路とで構成
    し、 前記出力回路は、第1サーボ制御信号を前記角速度を表
    す信号としてを出力するものである角速度検出装置。
18. 【請求項１８】 基板に支持部材を介して接続され同基
    板上にて互いに直交するＸ軸方向及びＹ軸方向に振動可
    能な振動部と、前記振動部を前記基板に対してＸ軸方向
    に振動させるための駆動部と、前記振動部の前記基板に
    対するＹ軸方向の振動を検出するための検出部とを備
    え、前記振動部をＸ軸方向に振動させた状態でＸ軸及び
    Ｙ軸に直交したＺ軸回りに作用する角速度を同振動部の
    Ｙ軸方向の振動に基づいて検出する角速度検出装置にお
    いて、 前記振動部のY軸方向の振動を抑制するためのサーボ部
    と、 前記駆動部と協働して前記振動部を前記基板に対し所定
    の振幅でＸ軸方向に振動させる駆動回路と、 前記検出部と協働して前記振動部の前記基板に対するＹ
    軸方向の振動を表す信号を取り出す取り出し回路と、 前記駆動回路から前記振動部の角速度による振動に同期
    した信号を入力するとともに、前記取り出し回路から前
    記振動部のＹ軸方向の振動を表す信号を入力して、同入
    力した両信号に基づいて、前記角速度に応じた前記振動
    部のＹ軸方向の振動を抑制するための第1サーボ制御信
    号を形成し、同形成した第1サーボ制御信号を前記サー
    ボ部に供給して前記角速度に応じた前記振動部のＹ軸方
    向の振動を抑制する第1サーボ制御回路と、 前記駆動回路から前記振動部の角速度による振動に同期
    した信号とは位相の異なる信号を入力するとともに、前
    記取り出し回路から前記振動部のＹ軸方向の振動を表す
    検出信号を入力し、同入力した両信号に基づいて、前記
    位相の異なる信号に同期した前記振動部のＹ軸方向の振
    動成分を抑制するための第２サーボ制御信号を形成し、
    同形成した第２サーボ制御信号を前記サーボ部に供給し
    て前記位相の異なる信号に同期した前記振動部のＹ軸方
    向の振動成分を抑制する第２サーボ制御回路と、 前記第1サーボ制御信号に対応した信号を前記角速度を
    表す信号として出力する出力回路とを設けたことを特徴
    とする角速度検出装置。
19. 【請求項１９】 前記請求項１８に記載した角速度検出
    装置において、 前記位相の異なる信号は、前記角速度による振動に同期
    した信号に対して９０度位相の異なる信号である角速度
    検出装置。
20. 【請求項２０】 前記請求項１３乃至１９のいずれか一
    つに記載の角速度検出装置において、 前記振動部のＹ軸方向の振動を表す信号の経路の上流部
    に所定周波数のダミー信号を供給して同Ｙ軸方向の振動
    を表す信号に同ダミー信号を重畳し、前記ダミー信号を
    受信しないとき同経路の異常を判定する異常判定回路を
    前記経路の下流部に設けたことを特徴とする角速度検出
    装置。