JP2002062135A - 振動型ジャイロ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動型ジャイロ装置の小型化を図る。 【解決手段】 基板３０の表面と裏面の一方に振動型セ
ンサ素子３１を配置し、他方に信号処理回路３２を配置
する。コリオリ力に起因した振動型センサ素子３１の振
動体の検出振動に応じた検出信号を通す第１検出用配線
パターン３４ａと第２検出用配線パターン３４ｂを振動
型センサ素子３１からそれぞれ逆向きに伸長形成する。
振動型センサ素子３１の振動体を駆動振動させるための
互いに位相が１８０°異なる第１種駆動信号と第２種駆
動信号をそれぞれ通す第１種駆動用配線パターン３３ａ
と第２種駆動用配線パターン３３ｂを、配線パターン３
４ａ，３３ａ間の容量Ｃ11と、配線パターン３４ａ，３
３ｂ間の容量Ｃ12と、配線パターン３４ｂ，３３ａ間の
容量Ｃ21と、配線パターン３４ｂ，３３ｂ間の容量Ｃ22
とがほぼ等しいという容量条件を満たすように、配置形
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、姿勢検出センサ等
として利用される振動型ジャイロ装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図７には振動型ジャイロ装置の一例が上
面図により模式的に示されている。この図７に示す振動
型ジャイロ装置１は、基板３０と、振動型センサ素子３
１と、信号処理回路３２と、第１種駆動用配線パターン
３３ａと、第２種駆動用配線パターン３３ｂと、第１検
出用配線パターン３４ａと、第２検出用配線パターン３
４ｂと、補償用配線パターン３５と、配線３６（３６
ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ）とを有して構成されてい
る。

【０００３】上記振動型センサ素子３１と信号処理回路
３２は基板３０の同一面内に並設されており、これら振
動型センサ素子３１と信号処理回路３２は上記駆動用配
線パターン３３ａ，３３ｂと検出用配線パターン３４
ａ，３４ｂと配線３６によって信号接続されている。

【０００４】上記振動型センサ素子３１は例えば図４に
示すような形態を有している。この図４に示す振動型セ
ンサ素子３１は素子基板３を有し、この素子基板３の上
面には、支持固定部４と、櫛歯形状の駆動用固定電極部
５（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆ，５ｇ，５
ｈ）と、検出用固定電極部６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６
ｄ，６ｅ，６ｆ）とがそれぞれ固定配設されており、上
記支持固定部４には支持部７（７ａ，７ｂ）を介して振
動体８が接続されている。

【０００５】この振動体８は素子基板３と間隔を介して
配置され、振動が可能なものであり、駆動梁９（９ａ，
９ｂ，９ｃ，９ｄ）と、外枠１０と、櫛歯形状の駆動用
可動電極部１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１
１ｅ，１１ｆ，１１ｇ，１１ｈ）と、支持部１２ａ，１
２ｂと、検出梁１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３
ｄ）と、内枠１４と、櫛歯形状の検出用可動電極部１５
（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆ）
とを有して構成されている。

【０００６】すなわち、上記駆動梁９ａ，９ｂの各一端
側は共通に上記支持部７ａに接続され、また、駆動梁９
ｃ，９ｄの各一端側は共通に上記支持梁７ｂに接続され
ており、上記駆動梁９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄの各他端側
は共通に外枠１０に接続されている。

【０００７】上記外枠１０は後述するように図４に示す
Ｘ方向に振動可能なものであり、該外枠１０には櫛歯形
状の上記各駆動用可動電極部１１がそれぞれ対応する上
記櫛歯形状の駆動用固定電極部５と互いに間隔を介して
噛み合うように設けられている。上記互いに対向し合う
駆動用固定電極部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄと駆動用可動
電極部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの組は第１の駆
動部を構成し、上記駆動用固定電極部５ｅ，５ｆ，５
ｇ，５ｈと駆動用可動電極部１１ｅ，１１ｆ，１１ｇ，
１１ｈの組は第２の駆動部を構成している。

【０００８】上記第１の駆動部は上記図７に示す第１種
駆動用配線パターン３３ａと第２種駆動用配線パターン
３３ｂの一方側（例えば、第１種駆動用配線パターン３
３ａ）に例えば電極パット（図示せず）およびワイヤ
（図示せず）を介して導通接続され、上記第２の駆動部
は、上記第１種と第２種の各駆動用配線パターン３３
ａ，３３ｂの他方側（例えば、第２種駆動用配線パター
ン３３ｂ）に例えば電極パット（図示せず）およびワイ
ヤ（図示せず）を介して導通接続される。

【０００９】また、上記外枠１０から内側に向かって支
持部１２ａ，１２ｂがそれぞれ伸張形成され、上記支持
部１２ａの先端側からは検出梁１３ａ，１３ｂが、ま
た、支持部１２ｂからは検出梁１３ｃ，１３ｄがそれぞ
れ伸張形成されている。

【００１０】上記各検出梁１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１
３ｄの伸長先端側には内枠１４が共通に接続されてい
る。この内枠１４は後述するように上記外枠１０と一体
的にＸ方向に振動することができ、また、上記外枠１０
に対してＹ方向に振動することもできるものである。該
内枠１４には櫛歯形状の上記各検出用可動電極部１５が
それぞれ対応する上記櫛歯形状の検出用固定電極部６と
互いに間隔を介して噛み合うように設けられている。上
記互いに対向する検出用固定電極部６ａ，６ｂ，６ｃと
検出用可動電極部１５ａ，１５ｂ，１５ｃの組が第１の
検出部を構成し、検出用固定電極部６ｄ，６ｅ，６ｆと
検出用可動電極部１５ｄ，１５ｅ，１５ｆの組が第２の
検出部を構成している。

【００１１】上記第１の検出部は前記図７に示す第１検
出用配線パターン３４ａと第２検出用配線パターン３４
ｂの一方側（例えば、第１検出用配線パターン３４ａ）
に例えば電極パット（図示せず）およびワイヤ（図示せ
ず）を介して導通接続され、上記第２の検出部は上記第
１と第２の各検出用配線パターン３４ａ，３４ｂの他方
側（例えば、第２検出用配線パターン３４ｂ）に例えば
電極パット（図示せず）およびワイヤ（図示せず）を介
して導通接続される。

【００１２】図４に示す振動型センサ素子３１は上記の
ように構成されている。この振動型センサ素子３１で
は、上記駆動用固定電極部５と駆動用可動電極部１１か
ら成る第１の駆動部と第２の駆動部の各々に互いに位相
が１８０°異なる第１種駆動信号と第２種駆動信号がそ
れぞれ前記第１種駆動用配線パターン３３ａ、第２種駆
動用配線パターン３３ｂを通して印加されると、それら
駆動信号に基づいた静電力の大きさの変化によって、保
持部７ａ，７ｂを支点にして振動体８全体が上記各駆動
梁９の弾性を利用して図４に示すＸ方向に駆動振動す
る。

【００１３】このように振動体８全体がＸ方向に駆動し
ている状態で、Ｚ方向（図４では紙面に垂直な方向）を
中心軸にして回転すると、上記振動体８の駆動方向（Ｘ
方向）と回転の中心軸方向（Ｚ方向）に共に直交する方
向、つまり、Ｙ方向にコリオリ力が発生する。このＹ方
向のコリオリ力によって、上記振動体８の内枠１４が支
持部１２ａ，１２ｂを支点とし上記各検出梁１３の弾性
を利用して上記外枠１０に対し相対的にＹ方向に検出振
動する。

【００１４】このＹ方向の検出振動に基づいた上記検出
用固定電極部６と検出用可動電極部１５間の静電容量の
変化を検出することによって、Ｚ軸回りの角速度の大き
さ等を検出することができる。

【００１５】なお、上記のような振動体８は、通常、空
気のダンピング等の悪影響を避けるために、例えば蓋部
材が被せられ当該蓋部材と素子基板３等によって形成さ
れた収容空間内に収容され減圧された状態で封止され
る。この場合、振動型センサ素子３１の上記駆動用固定
電極部５や検出用固定電極部６は例えば上記蓋部材に設
けられたスルーホールを介して外部と導通接続すること
が可能な構成と成している。

【００１６】図５には上記振動型センサ素子３１に信号
接続する信号処理回路３２の一例が上記振動型センサ素
子３１の主要部分と共に示されている。この信号処理回
路３２は、第１検出用のＣ−Ｖ変換部２１と、第２検出
用のＣ−Ｖ変換部２２と、第１初段増幅回路２３ａと、
第２初段増幅回路２３ｂと、加算増幅部２４と、差動増
幅部２５と、ＡＧＣ（Auto Gain Control）部２６と、
位相反転部２７とを有して構成されている。なお、図５
では、信号処理回路３２の構成を分かり易く説明するた
めに、前記振動型センサ素子３１の駆動用固定電極部５
と検出用固定電極部６と振動体８と駆動用可動電極部１
１と検出用可動電極部１５が簡略化されて図示されてい
る。

【００１７】上記第１検出用のＣ−Ｖ変換部２１は前記
振動型センサ素子３１の第１の検出部に例えば第１検出
用配線パターン３４ａを介して信号接続されており、そ
の第１の検出部を構成する検出用固定電極部６（６ａ，
６ｂ，６ｃ）と検出用可動電極部１５（１５ａ，１５
ｂ，１５ｃ）間の総静電容量を電圧に変換して信号出力
する構成を有している。また、上記第２検出用のＣ−Ｖ
変換部２２は前記振動型センサ素子３１の第２の検出部
に例えば第２検出用配線パターン３４ｂを介して信号接
続されており、その第２の検出部を構成する検出用固定
電極部６（６ｄ，６ｅ，６ｆ）と検出用可動電極部１５
（１５ｄ，１５ｅ，１５ｆ）間の総静電容量を電圧に変
換して信号出力する構成を有している。

【００１８】上記振動体８がＸ方向の駆動振動のみであ
る場合には、上記第１検出用のＣ−Ｖ変換部２１から出
力される信号は、例えば、図６（ａ）の鎖線Ａ１に示す
ような波形を持つ信号Ａ１となる。また、上記第２検出
用のＣ−Ｖ変換部２２から出力される信号は、図６
（ｂ）の鎖線Ａ２に示す波形を持つ信号Ａ２となり、そ
の信号Ａ２は上記第１検出用のＣ−Ｖ変換部２１から出
力される信号Ａ１と振幅の大きさおよび位相が等しい信
号である。これら駆動振動に起因した信号Ａ１，Ａ２は
振動体８を駆動振動させるための前記駆動信号と位相が
９０°ずれている。

【００１９】図４に示すＺ軸回りの角速度に起因してコ
リオリ力が発生して振動体８の内枠１４が上記Ｘ方向だ
けでなくＹ方向（コリオリ力方向）にも振動している場
合には、第１検出用のＣ−Ｖ変換部２１の出力信号は、
上記駆動振動に起因した信号成分Ａ１と、図６（ａ）の
実線Ｂ１に示す波形を持つ角速度（コリオリ力）に起因
した信号成分Ｂ１とが重なって成る信号となる。上記信
号成分Ｂ１は角速度の大きさに応じた振幅を持ち、その
位相は上記信号成分Ａ１の位相と９０°ずれている。

【００２０】また、その角速度発生時には、第２検出用
のＣ−Ｖ変換部２２の出力信号は、上記駆動振動に起因
した信号成分Ａ２と、図６（ｂ）の実線Ｂ２に示すよう
な波形を持つ角速度に起因した信号成分Ｂ２とが重なっ
て成る信号となる。上記信号成分Ｂ２は角速度の大きさ
に応じた振幅の大きさを持ち（換言すれば、前記第１検
出用のＣ−Ｖ変換部２１の出力信号における信号成分Ｂ
１の振幅の大きさとほぼ等しい振幅の大きさを持ち）、
その信号成分Ｂ２の位相は上記信号成分Ａ２と９０°位
相がずれ、また、上記第１検出用のＣ−Ｖ変換部２１の
出力信号における信号成分Ｂ１とは１８０°位相がずれ
ている。

【００２１】上記のように、第１検出用のＣ−Ｖ変換部
２１および第２検出用のＣ−Ｖ変換部２２はそれぞれ振
動体８の振動の状態に応じた信号を図５に示す第１初段
増幅回路２３ａ、第２初段増幅回路２３ｂを介して加算
増幅部２４および差動増幅部２５に出力する。

【００２２】加算増幅部２４は上記第１検出用のＣ−Ｖ
変換部２１の出力信号と、第２検出用のＣ−Ｖ変換部２
２の出力信号とを加算・増幅する。この加算増幅部２４
の信号の加算によって、上記角速度に起因した第１検出
用のＣ−Ｖ変換部２１の出力信号における信号成分Ｂ１
と、第２検出用のＣ−Ｖ変換部２２の出力信号における
信号成分Ｂ２とは相殺されて除去される。これにより、
加算増幅部２４は、上記信号成分Ａ１と信号成分Ａ２の
加算信号のみ、つまり、駆動振動による信号成分のみに
応じた信号を駆動検出信号（モニタ信号）としてＡＧＣ
部２６に出力する。

【００２３】ＡＧＣ部２６は、上記駆動検出信号に基づ
いて、上記振動体８が共振周波数でもって設定の駆動方
向に安定的に振動するように正帰還制御により駆動信号
を出力する。その駆動信号は、前記第１の駆動部を構成
する駆動用固定電極部５（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）と
駆動用可動電極部１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１
ｄ）の組と、第２の駆動部を構成する駆動用固定電極部
５（５ｅ，５ｆ，５ｇ，５ｈ）と駆動用可動電極部１１
（１１ｅ，１１ｆ，１１ｇ，１１ｈ）の組のうちの一方
の駆動部（図５に示す例では上記第２の駆動部）にはそ
のまま例えば第２種駆動信号として第２種駆動用配線パ
ターン３３ｂを介して加えられ、他方の駆動部には上記
駆動信号を位相反転部２７により位相反転させた例えば
第１種駆動信号が第１種駆動用配線パターン３３ａを介
して加えられる。これら第１種と第２種の各駆動信号の
印加によって、前記の如く振動体８は駆動振動する。つ
まり、振動体８は、前記検出された振動体８の駆動方向
（Ｘ方向）の振動状態に基づいて、上記第１と第２の各
駆動部が正帰還制御されて上記振動体８の駆動方向の振
動の安定化が図られている。

【００２４】前記差動増幅部２５は上記第１検出用のＣ
−Ｖ変換部２１から出力された信号と第２検出用のＣ−
Ｖ変換部２２から出力された信号との差を取る。この差
動増幅部２５の信号の差動によって、上記第１検出用の
Ｃ−Ｖ変換部２１の出力信号における駆動振動による信
号成分Ａ１と、第２検出用のＣ−Ｖ変換部２２の出力信
号における駆動振動による信号成分Ａ２とは相殺され
る。これにより、差動増幅部２５は、前記角速度による
前記信号成分Ｂ１と信号成分Ｂ２が加算されて成る信号
を角速度信号として出力する。この角速度信号に基づい
てＺ軸回りの回転の角速度の大きさ等を検出することが
できる。

【００２５】ところで、図７に示すように、振動型セン
サ素子３１と信号処理回路３２を信号接続するための前
記各配線パターン３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂは並
設されている。このために、隣り合っている配線パター
ン間に生じる容量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３によって、上記第１
と第２の各検出用配線パターン３４ａ，３４ｂを流れる
検出信号に、上記駆動用配線パターン３３ａ，３３ｂを
流れる第１種駆動信号、第２種駆動信号に起因したノイ
ズ成分が含まれてしまうこととなる。

【００２６】しかし、前記の如く、第１種駆動用配線パ
ターン３３ａを流れる第１種駆動信号と、第２種駆動用
配線パターン３３ｂを流れる第２種駆動信号とは位相が
１８０°異なることから、上記容量Ｃ１と容量Ｃ２がほ
ぼ等しくなるように第１種駆動用配線パターン３３ａと
第１検出用配線パターン３４ａと第２種駆動用配線パタ
ーン３３ｂをそれぞれ配置形成することによって、上記
第１種駆動用配線パターン３３ａと第２種駆動用配線パ
ターン３３ｂに挟み込まれている第１検出用配線パター
ン３４ａの検出信号においては、第１種駆動信号に起因
したノイズ成分と第２種駆動信号に起因したノイズ成分
を相殺することができることとなり、駆動信号に起因し
たノイズ成分を殆ど含まない検出信号となる。

【００２７】これに対して、第２検出用配線パターン３
４ｂには第２種駆動用配線パターン３３ｂの第２種駆動
信号のみが大きく影響することから、上記第２検出用配
線パターン３４ｂの検出信号には上記第２種駆動信号に
起因したノイズ成分が含まれてしまうこととなる。この
ように、検出信号に上記ノイズ成分が含まれてしまう
と、そのノイズ成分に起因して角速度を正確に検出でき
ないという問題が生じるので、この問題発生を回避する
ために、図７に示す構成では、上記第２検出用配線パタ
ーン３４ｂに導通接続する補償用配線パターン３５を第
１種駆動用配線パターン３３ａに隣接配置している。こ
の場合、第１種駆動用配線パターン３３ａと補償用配線
パターン３５間の容量Ｃｈが上記第２種駆動用配線パタ
ーン３３ｂと第２検出用配線パターン３４ｂ間の容量Ｃ
３とほぼ等しくなるように前記補償用配線パターン３５
が配置される。

【００２８】このように補償用配線パターン３５を設け
ると、該補償用配線パターン３５に第１種駆動用配線パ
ターン３３ａを流れる第１種駆動信号に起因した信号成
分が生じ、該信号成分は検出用配線パターン３４の検出
信号における第２種駆動信号に起因したノイズ成分と相
殺することができ、検出用配線パターン３４の検出信号
の前記駆動信号に起因したノイズ成分を除去することが
できることとなる。

【００２９】上記のように、検出用配線パターン３４
ａ，３４ｂを流れる各検出信号から前記駆動信号に起因
したノイズ成分を除去することができる結果、それら検
出信号に基づいて、正確な角速度を得ることが容易とな
る。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、振動型ジャ
イロ装置１には小型化が要求されているが、図７に示す
ような構成では、振動型センサ素子３１と信号処理回路
３２を基板３０の同一面に並設しなければならないの
で、基板３０には、振動型センサ素子３１と信号処理回
路３２を並設することができる広い面積を持つ基板面を
備えることが必須であり、このために、基板３０の縮小
化には限界がある。このことから、振動型ジャイロ装置
１の小型化が困難であるという問題があった。

【００３１】また、図７に示す構成では、上記の如く、
第１検出用配線パターン３４ａ，３４ｂを流れる検出信
号のノイズ対策用として、補償用配線パターン３５を設
けており、この補償用配線パターン３５を形成するため
のスペースを確保しなければならないことも、基板３０
の縮小化を難しくしている原因の一つであり、振動型ジ
ャイロ装置１の小型化を妨げている。

【００３２】本発明は上記課題を解決するために成され
たものであり、その目的は、角速度検出の性能悪化を防
止しつつ、小型化が可能な振動型ジャイロ装置を提供す
ることである。

【００３３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決す
る手段としている。すなわち、第１の発明は、振動体を
備えた振動型センサ素子と、この振動体センサ素子に信
号接続する信号処理回路とを有し、上記信号処理回路
は、上記振動体を駆動振動させるための駆動信号を作り
出して上記振動型センサ素子に供給する動作と、コリオ
リ力に起因した上記振動体の検出振動に応じる検出信号
を信号処理する動作とを行う構成を有した振動型ジャイ
ロ装置において、基板の表面と裏面の一方側に上記振動
型センサ素子が配置され、他方側に上記信号処理回路が
配置され、上記振動型センサ素子と信号処理回路はスル
ーホールを介して信号接続されている構成をもって前記
課題を解決する手段としている。

【００３４】第２の発明は、上記第１の発明の構成を備
え、信号処理回路はＩＣ素子であることを特徴として構
成されている。

【００３５】第３の発明は、上記第１又は第２の発明の
構成を備え、振動型センサ素子と信号処理回路は基板を
介して対向配置していることを特徴として構成されてい
る。

【００３６】第４の発明は、上記第３の発明の構成を備
え、振動型センサ素子の中心位置と信号処理回路の中心
位置はほぼ一致していることを特徴として構成されてい
る。

【００３７】第５の発明は、上記第１〜第４の発明の何
れか１つの発明の構成を備え、基板には、対を成す第１
検出用配線パターンと第２検出用配線パターンが振動型
センサ素子からそれぞれ逆向きに伸長形成され、また、
互いに位相が１８０°異なる第１種駆動信号と第２種駆
動信号をそれぞれ通す第１種駆動用配線パターンと第２
種駆動用配線パターンが振動型センサ素子から伸長形成
されており、上記第１検出用配線パターンと第１種駆動
用配線パターン間の容量と、上記第２検出用配線パター
ンと第２種駆動用配線パターン間の容量との乗算値は、
第１検出用配線パターンと第２種駆動用配線パターン間
の容量と、第２検出用配線パターンと第１種駆動用配線
パターン間の容量との乗算値にほぼ等しくなるように上
記各配線パターンが配置されていることを特徴として構
成されている。

【００３８】第６の発明は、上記第５の発明の構成を備
え、第１種駆動用配線パターンと第２種駆動用配線パタ
ーンは振動型センサ素子からそれぞれ逆向きに振動型セ
ンサ素子の中心部を通る同一線上に沿って伸長形成され
ており、第１検出用配線パターンと第２検出用配線パタ
ーンは、上記駆動用配線パターンの伸長方向に略直交
し、かつ、振動型センサ素子の中心部を通る同一線上に
配置されていることを特徴として構成されている。

【００３９】第７の発明は、上記第５又は第６の発明の
構成を備え、第１検出用配線パターンと第１種駆動用配
線パターン間の容量と、第２検出用配線パターンと第２
種駆動用配線パターン間の容量と、第１検出用配線パタ
ーンと第２種駆動用配線パターン間の容量と、第２検出
用配線パターンと第１種駆動用配線パターン間の容量と
がほぼ等しいことを特徴として構成されている。

【００４０】上記構成の発明において、基板の表面と裏
面の一方側に振動型センサ素子が配置され、他方側に信
号処理回路が配置されることによって、振動型センサ素
子と信号処理回路が共に基板の同一面に並設される場合
に比べて、格段に基板の縮小化を図ることができる。

【００４１】また、対を成す第１検出用配線パターンと
第２検出用配線パターンが振動型センサ素子からそれぞ
れ逆向きに伸長形成され、かつ、第１検出用配線パター
ンと第１種駆動用配線パターン間の容量と、第２検出用
配線パターンと第２種駆動用配線パターン間の容量との
乗算値は、第１検出用配線パターンと第２種駆動用配線
パターン間の容量と、第２検出用配線パターンと第１種
駆動用配線パターン間の容量との乗算値にほぼ等しくな
るように上記第１検出用配線パターンと第２検出用配線
パターンと第１種駆動用配線パターンと第２種駆動用配
線パターンが配置されることによって、検出信号のノイ
ズ対策用として専用の配線パターンを設けなくとも、検
出信号に含まれる駆動信号に起因したノイズ成分を除去
することができる。このことから、検出信号のノイズ対
策専用の配線パターンを設けなくて済む分、さらに、角
速度検出の性能悪化を防止しつつ、基板の縮小化を図る
ことができて、振動型ジャイロ装置の小型化を促進させ
ることが可能となる。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下に、この発明に係る実施形態
例を図面に基づいて説明する。

【００４３】図１（ａ）には第１実施形態例の振動型ジ
ャイロ装置が斜視図により模式的に示され、図１（ｂ）
には上記図１（ａ）に示す振動型ジャイロ装置を上方側
から見た状態が模式的に示されている。なお、この第１
実施形態例の説明において、前記従来例と同一構成部分
には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略す
る。

【００４４】この第１実施形態例において特徴的なこと
は、振動型ジャイロ装置１の小型化を図るために、振動
型センサ素子３１と信号処理回路３２の配置、および、
駆動用配線パターン３３ａ，３３ｂと検出用配線パター
ン３４ａ，３４ｂの配置を特有な配置形態としたことに
ある。その配置形態以外の構成は前記従来例とほぼ同様
である。

【００４５】すなわち、この第１実施形態例では、図１
（ａ）、（ｂ）に示すように、基板３０の表面と裏面の
一方側（図１の例では表面）に振動型センサ素子３１が
配置され、また、基板３０の他方側（図１の例では裏
面）に信号処理回路３２が配置されている。この第１実
施形態例では、信号処理回路３２はＩＣ素子により構成
されており、この信号処理回路３２のＩＣ素子と振動型
センサ素子３１とはそれらの中心位置を一致させて対向
配置している。

【００４６】図１（ｂ）に示すように、基板３０の上面
には振動型センサ素子３１から第１種駆動用配線パター
ン３３ａと第２種駆動用配線パターン３３ｂがそれぞれ
逆向きに振動型センサ素子３１の中心部Ｏを通る同一線
上に沿って伸長形成されている。また、基板３０の上面
には振動型センサ素子３１から第１種検出用配線パター
ン３４ａと第２種検出用配線パターン３４ｂがそれぞれ
逆向きに、上記駆動用配線パターン３３ａ，３３ｂの伸
長方向に直交し、かつ、振動型センサ素子３１の中心部
Ｏを通る同一線上に沿って伸長形成されている。換言す
れば、上記第１と第２の各検出用配線パターン３４ａ，
３４ｂを対称中心線として上記第１種と第２種の各駆動
用配線パターン３３ａ，３３ｂが対称的に形成されてい
る。

【００４７】この第１実施形態例では、上記第１種駆動
用配線パターン３３ａと第２種駆動用配線パターン３３
ｂは長さおよび太さがほぼ等しくなるように形成されて
いる。また、第１検出用配線パターン３４ａと第２検出
用配線パターン３４ｂも長さおよび太さがほぼ等しくな
るように形成されている。このため、この第１実施形態
例では、第１検出用配線パターン３４ａと第１種駆動用
配線パターン３３ａ間の容量Ｃ11と、第２検出用配線パ
ターン３４ｂと第１種駆動用配線パターン３３ａ間の容
量Ｃ21と、第２検出用配線パターン３４ｂと第２種駆動
用配線パターン３３ｂ間の容量Ｃ22と、第１検出用配線
パターン３４ａと第２種駆動用配線パターン３３ｂ間の
容量Ｃ12とは全てほぼ等しくなっている（Ｃ11＝Ｃ21＝
Ｃ22＝Ｃ12）。

【００４８】また、図１（ｂ）に示すように、基板３０
には、上記各配線パターン３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３
４ｂの伸長先端となる位置に、スルーホール４０が形成
されており、振動型センサ素子３１と信号処理回路３２
は、上記各配線パターン３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４
ｂと、上記スルーホール４０と、信号処理回路３２のＩ
Ｃ素子の導通接続用爪部４１とを介して信号接続されて
いる。

【００４９】この第１実施形態例によれば、基板３０の
表面と裏面の一方側に振動型センサ素子３１を配置し、
基板３０の他方側に信号処理回路３２を配置して、振動
型センサ素子３１と信号処理回路３２を基板３０を介し
て対向配置したので、従来のように、基板３０の同一面
上に振動型センサ素子３１と信号処理回路３２を並設す
る場合に比べて、格段に振動型ジャイロ装置１の小型化
を促進させることができる。

【００５０】また、この第１実施形態例では、上記のよ
うに、振動型センサ素子３１と信号処理回路３２を対向
配置したので、振動型センサ素子３１から第１検出用配
線パターン３４ａと第２検出用配線パターン３４ｂをそ
れぞれ逆向きに伸長形成することができることとなり、
これにより、前記Ｃ11＝Ｃ21＝Ｃ22＝Ｃ12という容量条
件を満たすことができるように、各配線パターン３３
ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂを配置形成することができ
る。

【００５１】この第１実施形態例に示す如く、各配線パ
ターン３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂを配置形成する
ことによって、従来例に示したような補償用配線パター
ン３５を設けなくとも、第１と第２の各検出用配線パタ
ーン３４ａ，３４ｂを通る検出信号から駆動信号に起因
したノイズ成分を除去することができる。つまり、上記
第１と第２の各検出用配線パターン３４ａ，３４ｂの検
出信号は両方共にそれぞれ第１種駆動用配線パターン３
３ａを通る第１種駆動信号および第２種駆動用配線パタ
ーン３３ｂを通る第２種駆動信号の影響をほぼ同程度ず
つ受けることとなる。

【００５２】前述したように、上記第１種駆動信号と第
２種駆動信号はほぼ同じ振幅を持ち、かつ、互いに位相
が１８０°異なる信号であるために、上記第１と第２の
各検出用配線パターン３４ａ，３４ｂの検出信号におい
て、上記第１種駆動信号に起因したノイズ成分と第２種
駆動信号に起因したノイズ成分とは相殺されて上記検出
用配線パターン３４ａ，３４ｂから上記駆動信号に起因
したノイズ成分を除去することができる。

【００５３】このように、従来例のようなノイズ対策用
の補償用配線パターン３５を設けなくとも、第１と第２
の各検出用配線パターン３４ａ，３４ｂを通る検出信号
から駆動信号に起因したノイズ成分を除去することがで
きるので、上記補償用配線パターン３５を設けなくても
済む分、角速度検出の性能悪化を防止しつつ、振動型ジ
ャイロ装置１の小型化をより促進させることが可能とな
る。

【００５４】以下に、第２実施形態例を説明する。この
第２実施形態例では、前記第１実施形態例と異なる図２
に示すような配線パターン３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３
４ｂの配置形態を有している。その配線パターンの配置
形態以外の構成は前記第１実施形態例とほぼ同様であ
り、この第２実施形態例の説明において、前記第１実施
形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部
分の重複説明は省略する。

【００５５】前記第１実施形態例では、第１検出用配線
パターン３４ａと第１種駆動用配線パターン３３ａ間の
容量Ｃ11と、第２検出用配線パターン３４ｂと第１種駆
動用配線パターン３３ａ間の容量Ｃ21と、第２検出用配
線パターン３４ｂと第２種駆動用配線パターン３３ｂ間
の容量Ｃ22と、第１検出用配線パターン３４ａと第２種
駆動用配線パターン３３ｂ間の容量Ｃ12とは全てほぼ等
しくなるように（Ｃ11＝Ｃ21＝Ｃ22＝Ｃ12）、各配線パ
ターン３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂが配置形成され
ていたが、前記容量Ｃ11と容量Ｃ21と容量Ｃ22と容量Ｃ
12が全て等しくなくとも、上記容量Ｃ11と容量Ｃ22の乗
算値が容量Ｃ21と容量Ｃ12の乗算値と等しくなるように
（Ｃ11・Ｃ22＝Ｃ21・Ｃ12）、各配線パターン３３ａ，
３３ｂ，３４ａ，３４ｂが配置形成されていれば、信号
処理回路３２の前記差動増幅部２５の差動動作によっ
て、第１と第２の各検出用配線パターン３４ａ，２４ｂ
の検出信号に含まれる駆動信号に起因したノイズ成分を
除去することができる。

【００５６】このことから、この第２実施形態例では、
前記容量Ｃ11と容量Ｃ21と容量Ｃ22と容量Ｃ12が全て等
しくなくとも、前記Ｃ11・Ｃ22＝Ｃ21・Ｃ12という容量
条件を満たすことができる前記各配線パターン３３ａ，
３３ｂ，３４ａ，３４ｂの配置形態の一例を示す。

【００５７】すなわち、この第２実施形態例では、図２
に示すように、第１検出用配線パターン３４ａと第２検
出用配線パターン３４ｂがそれぞれ振動型センサ素子３
１から互いに逆向きに振動型センサ素子３１の中心部Ｏ
を通る同一線上に沿って伸長形成されている。また、上
記第１種と第２種の各駆動用配線パターン３３ａ，３３
ｂが上記第１検出用配線パターン３４ａを間隔を介して
挟み込む形態で配設されている。

【００５８】この第２実施形態例では、上記Ｃ11・Ｃ22
＝Ｃ21・Ｃ12の容量条件を満たすために、第１検出用配
線パターン３４ａと第１種駆動用配線パターン３３ａ間
の間隔と、第１検出用配線パターン３４ａと第２種駆動
用配線パターン３３ｂ間の間隔とがほぼ等しくなるよう
に、上記第１検出用配線パターン３４ａに対して上記第
１種と第２種の各駆動用配線パターン３３ａ，３３ｂが
配置形成されている。換言すれば、第１と第２の各検出
用配線パターン３４ａ，３４ｂを対称中心線として、上
記第１種と第２種の各駆動用配線パターン３３ａ，３３
ｂが対称的に配置形成されている。

【００５９】上記のように、各配線パターン３３ａ，３
３ｂ，３４ａ，３４ｂが配置形成されることによって、
第１検出用配線パターン３４ａと第１種駆動用配線パタ
ーン３３ａ間の容量Ｃ11と、第１検出用配線パターン３
４ａと第２種駆動用配線パターン３３ｂ間の容量Ｃ12と
がほぼ等しくなる。また、第２検出用配線パターン３４
ｂと第１種駆動用配線パターン３３ａ間の容量Ｃ21と、
第２検出用配線パターン３４ｂと第２種駆動用配線パタ
ーン３３ｂ間の容量Ｃ22とが等しくなる。したがって、
前記Ｃ11・Ｃ22＝Ｃ21・Ｃ12の容量条件が満たされる。

【００６０】この第２実施形態例によれば、前記容量Ｃ
11と容量Ｃ21と容量Ｃ22と容量Ｃ12が全て等しくなくと
も、前記Ｃ11・Ｃ22＝Ｃ21・Ｃ12の容量条件が満たされ
ているので、第１検出用配線パターン３４ａの検出信号
に含まれる駆動信号に起因したノイズ成分と、第２検出
用配線パターン３４ｂの検出信号に含まれる駆動信号に
起因したノイズ成分とは、同位相であり、また、ほぼ同
じ振幅を持つこととなる。このために、信号処理回路３
２の差動増幅部２５の差動動作によって、上記第１検出
用配線パターン３４ａを通って信号処理回路３２に入力
した検出信号の駆動信号に起因したノイズ成分と、第２
検出用配線パターン３４ｂを通って信号処理回路３２に
入力した検出信号の駆動信号に起因したノイズ成分とが
相殺されて除去されることとなる。この結果、駆動信号
に起因したノイズ成分が含まれていない角速度信号を上
記差動増幅部２５から出力させることができ、その角速
度信号に基づいて正確に角速度を検出することが可能と
なる。したがって、小型で、しかも、精度の良い振動型
ジャイロ装置１を提供することができる。

【００６１】なお、この発明は上記各実施形態例に限定
されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例
えば、上記各実施形態例では、振動型センサ素子３１の
中心位置と信号処理回路３２の中心位置とをほぼ一致し
て当該振動型センサ素子３１と信号処理回路３２は対向
配置されていたが、上記振動型センサ素子３１の中心位
置と信号処理回路３２の中心位置とは一致していなくと
もよい。また、上記各実施形態例では、信号処理回路３
２はＩＣ素子の形態であったが、基板３０に直接に信号
処理回路３２が形成されていてもよい。

【００６２】さらに、上記各実施形態例では、第１種駆
動用配線パターン３３ａと第２種駆動用配線パターン３
３ｂはそれぞれ１本ずつ設けられていたが、それら第１
種駆動用配線パターン３３ａと第２種駆動用配線パター
ン３３ｂの少なくとも一方は複数本設ける構成としても
よい。その一例が図３（ａ）に示されている。この図３
（ａ）に示す例では、振動型センサ素子３１から第１検
出用配線パターン３４ａと第２検出用配線パターン３４
ｂがそれぞれ逆向きに伸長形成されており、それら各第
１検出用配線パターン３４ａと第２検出用配線パターン
３４ｂをそれぞれ挟み込む形態で第１種駆動用配線パタ
ーン３３ａと第２種駆動用配線パターン３３ｂが振動型
センサ素子３１から伸長形成されている。

【００６３】この図３（ａ）に示す例においても、上記
各実施形態例と同様に、第１検出用配線パターン３４ａ
とその隣の第１種駆動用配線パターン３３ａ間の容量Ｃ
11と、第２検出用配線パターン３４ｂとその隣の第２種
駆動用配線パターン３３ｂ間の容量Ｃ22との乗算値は、
第１検出用配線パターン３４ａとその隣の第２種駆動用
配線パターン３３ｂ間の容量Ｃ12と、第２検出用配線パ
ターン３４ｂとその隣の第１種駆動用配線パターン３３
ａ間の容量Ｃ21との乗算値にほぼ等しくなるように（Ｃ
11・Ｃ22＝Ｃ12・Ｃ21）、各配線パターン３３ａ，３３
ｂ，３４ａ，３４ｂ間の間隔や、各配線パターン３３
ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂの太さおよび長さ等が設定
されて形成されている。なお、より望ましくは、各配線
パターン３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂが、上記容量
Ｃ11＝容量Ｃ12＝容量Ｃ21＝容量Ｃ22という容量条件を
満たして配置形成されることである。

【００６４】また、図３（ａ）に示す複数本の各駆動用
配線パターン３３ａを流れる第１種駆動信号は同じ位相
かつ同じ振幅を持つ信号と成している。また、同様に、
複数本の各第２種駆動用配線パターン３３ｂを流れる第
２種駆動信号は上記第１種駆動信号と１８０°位相が異
なり、かつ、同じ振幅の信号と成している。

【００６５】この図３（ａ）に示す例においても、上記
各実施形態例と同様に、上記第１と第２の各検出用配線
パターン３４ａ，３４ｂの検出信号に含まれる駆動信号
に基づいたノイズ成分をほぼ除去することができて、角
速度の検出性能を高めた状態を維持しつつ、振動型ジャ
イロ装置１の小型化を促進させることができる。

【００６６】また、図３（ｂ）に示すような形態として
もよい。この図３（ｂ）に示す例では、振動型センサ素
子３１から第１検出用配線パターン３４ａと第２検出用
配線パターン３４ｂがそれぞれ逆向きに左右方向に伸長
形成されている。また、２本の第１種駆動用配線パター
ン３３ａがそれぞれ振動型センサ素子３１から図３
（ｂ）に示す上方向に伸長形成され、２本の第２種駆動
用配線パターン３３ｂがそれぞれ振動型センサ素子３１
から図３（ｂ）に示す下方向に伸長形成されている。

【００６７】この図３（ｂ）に示す例においても、上記
各実施形態例と同様に、第１検出用配線パターン３４ａ
と第１種駆動用配線パターン３３ａ間の容量Ｃ11と第２
検出用配線パターン３４ｂと第２種駆動用配線パターン
３３ｂ間の容量Ｃ22との乗算値は、第１検出用配線パタ
ーン３４ａと第２種駆動用配線パターン３３ｂ間の容量
Ｃ12と第２検出用配線パターン３４ｂと第１種駆動用配
線パターン３３ａ間の容量Ｃ21との乗算値にほぼ等しく
なるように、各配線パターン３３ａ，３３ｂ，３４ａ，
３４ｂ間の間隔や、各配線パターン３３ａ，３３ｂ，３
４ａ，３４ｂの太さや長さが設定されて形成されてい
る。

【００６８】また、この場合にも、上記図３（ａ）に示
す例と同様に、２本の第１種駆動用配線パターン３３ａ
に流れる第１種駆動信号は同じ位相かつ同じ振幅を持つ
ものであり、また同様に、２本の第２種駆動用配線パタ
ーン３３ｂを流れる第２種駆動信号は上記第１種駆動信
号と１８０°異なる位相を持ち、かつ、同じ振幅を持つ
ものである。

【００６９】この図３（ｂ）に示す例においても、第１
と第２の各検出用配線パターン３４ａ，３４ｂを通る検
出信号に含まれる駆動信号に起因したノイズ成分を除去
することができて、角速度の検出性能を高めた状態を維
持しつつ、振動型ジャイロ装置１の小型化を促進させる
ことができる。

【００７０】

【発明の効果】この発明によれば、基板の表面と裏面の
一方側に振動型センサ素子が配置され、他方側に信号処
理回路が配置されているので、従来のように基板の同一
面上に振動型センサ素子と信号処理回路が並設されてい
る場合に比べて、振動型ジャイロ装置の小型化を促進さ
せることができる。

【００７１】信号処理回路がＩＣ素子であるものにあっ
ては、振動型ジャイロ装置のより一層の小型化が可能と
なる。また、振動型ジャイロ装置の組み立て製造工程を
簡略化することができる。

【００７２】振動型センサ素子と信号処理回路が基板を
介して対向配置しているものや、そのように対向配置し
ている振動型センサ素子の中心位置と信号処理回路の中
心位置がほぼ一致しているものにあっては、振動型セン
サ素子と信号処理回路が大きくずれて配設されている場
合に比べて、格段に振動型ジャイロ装置の小型化を図る
ことができる。

【００７３】対を成す第１検出用配線パターンと第２検
出用配線パターンは振動型センサ素子からそれぞれ逆向
きに伸長形成され、また、互いに位相が１８０°異なる
第１種駆動信号と第２種駆動信号をそれぞれ通す第１種
駆動用配線パターンと第２種駆動用配線パターンがそれ
ぞれ振動型センサ素子から伸長形成されており、上記第
１検出用配線パターンと第１種駆動用配線パターン間の
容量と、第２検出用配線パターンと第２種駆動用配線パ
ターン間の容量との乗算値は、第１検出用配線パターン
と第２種駆動用配線パターン間の容量と、第２検出用配
線パターンと第１種駆動用配線パターン間の容量との乗
算値にほぼ等しくなるように上記第１検出用配線パター
ンと第２検出用配線パターンと第１種駆動用配線パター
ンと第２種駆動用配線パターンが配置されているものに
あっては、上記第１と第２の各検出用配線パターンを振
動型センサ素子からそれぞれ逆向きに伸長形成すると共
に、上記したような容量条件を満たすように第１種と第
２種の各駆動用配線パターンを配置形成することによっ
て、上記各配線パターンとは別個にノイズ対策用の配線
パターンを設ける必要が無くなり、ノイズ対策用の配線
パターンを設けなくて済む分、振動型ジャイロ装置のよ
り一層の小型化を図ることができる。

【００７４】第１種と第２種の各駆動用配線パターンは
それぞれ逆向きに振動型センサ素子の中心部を通る同一
線上に沿って伸長形成され、また、第１と第２の各検出
用配線パターンはそれぞれ上記駆動用配線パターンの伸
長方向に略直交し、かつ、振動型センサ素子の中心部を
通る同一線上に配置されているものや、第１検出用配線
パターンと第１種駆動用配線パターン間の容量と、第１
検出用配線パターンと第２種駆動用配線パターン間の容
量と、第２検出用配線パターンと第１種駆動用配線パタ
ーン間の容量と、第２検出用配線パターンと第２種駆動
用配線パターン間の容量とがほぼ等しいものにあって
は、より精度良く、検出信号に含まれる駆動信号に起因
したノイズ成分を除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態例の振動型ジャイロ装置を示す説
明図である。

【図２】第２実施形態例を説明するための図である。

【図３】その他の実施形態例を示す説明図である。

【図４】振動型センサ素子の一例を示す説明図である。

【図５】信号処理回路の一例を示す説明図である。

【図６】検出信号の波形例を説明するための波形図であ
る。

【図７】従来の振動型ジャイロ装置の一例を示す説明図
である。

【符号の説明】

１ 振動型ジャイロ装置 ８ 振動体 ３０ 基板 ３１ 振動型センサ素子 ３２ 信号処理回路 ３３ａ 第１種駆動用配線パターン ３３ｂ 第２種駆動用配線パターン ３４ａ 第１検出用配線パターン ３４ｂ 第２検出用配線パターン ４０ スルーホール

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｆターム(参考） 2F105 AA10 BB03 BB13 BB15 CC04 CD03 CD05 CD11 CD13

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動体を備えた振動型センサ素子と、こ
   の振動体センサ素子に信号接続する信号処理回路とを有
   し、上記信号処理回路は、上記振動体を駆動振動させる
   ための駆動信号を作り出して上記振動型センサ素子に供
   給する動作と、コリオリ力に起因した上記振動体の検出
   振動に応じる検出信号を信号処理する動作とを行う構成
   を有した振動型ジャイロ装置において、基板の表面と裏
   面の一方側に上記振動型センサ素子が配置され、他方側
   に上記信号処理回路が配置され、上記振動型センサ素子
   と信号処理回路はスルーホールを介して信号接続されて
   いることを特徴とした振動型ジャイロ装置。
2. 【請求項２】 信号処理回路はＩＣ素子であることを特
   徴とした請求項１記載の振動型ジャイロ装置。
3. 【請求項３】 振動型センサ素子と信号処理回路は基板
   を介して対向配置していることを特徴とした請求項１又
   は請求項２記載の振動型ジャイロ装置。
4. 【請求項４】 振動型センサ素子の中心位置と信号処理
   回路の中心位置はほぼ一致していることを特徴とした請
   求項３記載の振動型ジャイロ装置。
5. 【請求項５】 基板には、対を成す第１検出用配線パタ
   ーンと第２検出用配線パターンが振動型センサ素子から
   それぞれ逆向きに伸長形成され、また、互いに位相が１
   ８０°異なる第１種駆動信号と第２種駆動信号をそれぞ
   れ通す第１種駆動用配線パターンと第２種駆動用配線パ
   ターンが振動型センサ素子から伸長形成されており、上
   記第１検出用配線パターンと第１種駆動用配線パターン
   間の容量と、上記第２検出用配線パターンと第２種駆動
   用配線パターン間の容量との乗算値は、第１検出用配線
   パターンと第２種駆動用配線パターン間の容量と、第２
   検出用配線パターンと第１種駆動用配線パターン間の容
   量との乗算値にほぼ等しくなるように上記各配線パター
   ンが配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求
   項４の何れか１つに記載の振動型ジャイロ装置。
6. 【請求項６】 第１種駆動用配線パターンと第２種駆動
   用配線パターンは振動型センサ素子からそれぞれ逆向き
   に振動型センサ素子の中心部を通る同一線上に沿って伸
   長形成されており、第１検出用配線パターンと第２検出
   用配線パターンは、上記駆動用配線パターンの伸長方向
   に略直交し、かつ、振動型センサ素子の中心部を通る同
   一線上に配置されていることを特徴とした請求項５記載
   の振動型ジャイロ装置。
7. 【請求項７】 第１検出用配線パターンと第１種駆動用
   配線パターン間の容量と、第２検出用配線パターンと第
   ２種駆動用配線パターン間の容量と、第１検出用配線パ
   ターンと第２種駆動用配線パターン間の容量と、第２検
   出用配線パターンと第１種駆動用配線パターン間の容量
   とがほぼ等しいことを特徴とする請求項５又は請求項６
   記載の振動型ジャイロ装置。