JP2002148048A - Angular speed detecting element - Google Patents

Angular speed detecting element

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JP2002148048A
JP2002148048A JP2000340719A JP2000340719A JP2002148048A JP 2002148048 A JP2002148048 A JP 2002148048A JP 2000340719 A JP2000340719 A JP 2000340719A JP 2000340719 A JP2000340719 A JP 2000340719A JP 2002148048 A JP2002148048 A JP 2002148048A
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JP
Japan
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axis
vibration
angular velocity
weight
beams
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Pending
Application number
JP2000340719A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Kawai
浩史 川合
Masaya Tamura
昌弥 田村
Shinji Kobayashi
真司 小林
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance angular speed detection accuracy. SOLUTION: A weight 3 is disposed oppositely to a base 2 through an interval. The weight 3 is supported displaceably by a fixed part 5 through four beams 4. The four beams 4 are arranged such that the angle defined by beams 4a and 4b, and the angle defined by beams 4c and 4d become larger than the angle defined by beams 4a and 4d, and the angle defined by beams 4b and 4c. The weight 3 performs horizontal rotary oscillation about the Z-axis along the surface of the base 2 through a drive means. When the weight 3 rotates about the Y-axis under that oscillatory state, the weight 3 performs rotary oscillation about the X-axis by Coliolis force. Angular speed of rotation about the Y-axis can be detected by detecting that oscillatory state through an electrode 7 for detecting angular speed about the Y-axis. Resonance frequency of horizontal rotary oscillation of the weight 3 and resonance frequency of detected oscillation by Coliolis force can be lowered easily such that they are insusceptible to adverse effect of unnecessary oscillation as compared with resonance frequency of the unnecessary oscillation.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、振動型の角速度検
出素子に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration type angular velocity detecting element.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7には角速度検出素子の一例が斜視図
により示されている。この図7に示す角速度検出素子1
は2軸検出タイプのものであり、基台2と、重り部3
と、4本の梁4(4a,4b,4c,4d)と、固定部
5(5a,5b,5c,5d)と、X軸回り角速度検知
用電極6(6a,6b)と、Y軸回り角速度検知用電極
7(7a,7b)と、駆動手段(図示せず)とを有して
構成されている。
2. Description of the Related Art FIG. 7 is a perspective view showing an example of an angular velocity detecting element. The angular velocity detecting element 1 shown in FIG.
Is a two-axis detection type, and includes a base 2 and a weight 3
, Four beams 4 (4a, 4b, 4c, 4d), a fixed portion 5 (5a, 5b, 5c, 5d), an X-axis angular velocity detection electrode 6 (6a, 6b), and a Y-axis. It comprises an angular velocity detecting electrode 7 (7a, 7b) and a driving means (not shown).

【0003】この角速度検出素子1は、例えば、上記基
台(例えばガラス基板)2の上側に陽極接合手法等によ
って半導体基板を接合し、その半導体基板をマイクロマ
シニング技術により加工して上記重り部3や梁4や固定
部5等を形作って作製されるものである。なお、一般的
には、上記重り部3等の上側には蓋部材(例えばガラス
基板)が配置され、上記基台2と半導体基板と上記蓋部
材の積層体の内部に形成される真空空間内に上記重り部
3と梁4と固定部5等が収容封止される形態と成す。
The angular velocity detecting element 1 is formed, for example, by bonding a semiconductor substrate to the upper side of the base (for example, a glass substrate) 2 by an anodic bonding method or the like, and processing the semiconductor substrate by a micromachining technique to form the weight portion 3. It is manufactured by shaping the beam 4, the fixing portion 5, and the like. Generally, a lid member (for example, a glass substrate) is disposed above the weight portion 3 and the like, and a vacuum space formed inside a laminate of the base 2, the semiconductor substrate, and the lid member is provided. The weight portion 3, the beam 4, the fixing portion 5 and the like are housed and sealed.

【0004】上記角速度検出素子1において、図7に示
すように、基台2の上方側には重り部3が上記基台2の
表面と間隔を介して対向配置されている。この重り部3
を囲むように各固定部5a,5b,5c,5dがそれぞ
れ基台2に固定配置されており、上記重り部3は各梁4
a,4b,4c,4dによって変位可能な状態で上記固
定部5a,5b,5c,5dに支持されている。上記各
梁4a,4b,4c,4dは、それぞれ、基台2の表面
と間隔を介し、かつ、基台2の表面と平行に伸長形成さ
れている。また、上記各梁4a,4b,4c,4dは、
それぞれ、重り部3の周囲を周回する方向に隣り合って
いる梁との成す角度が90度となるように配設されてい
る。
[0004] In the angular velocity detecting element 1, as shown in FIG. 7, a weight 3 is disposed above the base 2 so as to face the surface of the base 2 with a space therebetween. This weight 3
The fixed portions 5a, 5b, 5c, 5d are respectively fixedly arranged on the base 2 so as to surround the beam.
a, 4b, 4c, and 4d displaceably supported by the fixing portions 5a, 5b, 5c, and 5d. Each of the beams 4a, 4b, 4c, and 4d is formed so as to extend from the surface of the base 2 at an interval and in parallel with the surface of the base 2. Each of the beams 4a, 4b, 4c, 4d is
Each of the beams is arranged so that the angle formed between the beams adjacent to each other in the direction orbiting around the weight portion 3 is 90 degrees.

【0005】図8には図7に示す上方側から重り部3と
梁4と固定部5を見た平面図が示されている。上記基台
2の表面には、図8に示す重り部3のA領域とC領域に
それぞれ間隔を介して対向する部位に、図7に示すよう
に、X軸回り角速度検知用電極6(6a,6b)が形成
されている。また、基台2の表面には図8に示す重り部
3のB領域とD領域にそれぞれ間隔を介して対向する部
位に、図7に示すように、Y軸回り角速度検知用電極7
(7a,7b)が形成されている。なお、上記X軸回り
角速度検知用電極6a,6bとY軸回り角速度検知用電
極7a,7bの4つの電極は互いに絶縁用の間隔を介し
て配置されている。
FIG. 8 is a plan view showing the weight 3, beam 4, and fixing portion 5 from above shown in FIG. On the surface of the base 2, as shown in FIG. 7, the X-axis angular velocity detecting electrodes 6 (6 a , 6b) are formed. Further, on the surface of the base 2, the electrodes 7 for detecting the angular velocity around the Y-axis 7 as shown in FIG.
(7a, 7b) are formed. The four electrodes, ie, the X-axis angular velocity detection electrodes 6a and 6b and the Y-axis angular velocity detection electrodes 7a and 7b, are arranged with an insulating space therebetween.

【0006】この角速度検出素子1には、上記重り部3
を図7に示すZ軸を中心軸として基台2の表面に沿って
水平回動振動させるための駆動手段(図示せず)が設け
られている。図9(a)には上記駆動手段によって重り
部3が水平回動振動しているときの重り部3および梁4
の状態例が図7に示す上方側から見た模式的な図により
示されている。
The angular velocity detecting element 1 includes the weight 3
A drive means (not shown) for horizontally rotating and vibrating the base 2 along the surface of the base 2 around the Z axis shown in FIG. 7 is provided. FIG. 9A shows the weight 3 and the beam 4 when the weight 3 is vibrating horizontally by the driving means.
Is shown by a schematic diagram viewed from above shown in FIG.

【0007】上記のように、重り部3が水平回動振動し
ているときに、この水平回動振動の中心軸であるZ軸に
直交し、且つ、基台2の表面に沿う図7に示すX軸を中
心軸として回転すると、そのX軸回りの回転によって、
上記Z軸とX軸の両方に直交する図7に示すY軸を中心
にして回転する方向αのコリオリ力が発生する。このコ
リオリ力が重り部3に作用し、図9(b)に示すように
梁4が撓むと共に、上記重り部3はY軸を中心軸として
回動振動する。つまり、重り部3は、図8に示すA領域
とC領域が交互に基台2に近付くように振動する。この
X軸回りの回転に起因した重り部3の回動振動によっ
て、重り部3とX軸回り角速度検知用電極6a,6b間
の静電容量が大きく変化する。この静電容量変化を上記
X軸回り角速度検知用電極6a,6bから検出して、X
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。
As described above, when the weight portion 3 is vibrating in the horizontal rotation, as shown in FIG. 7 which is orthogonal to the Z axis which is the center axis of the horizontal rotation vibration and along the surface of the base 2. When it rotates around the X axis shown, the rotation around the X axis
A Coriolis force is generated in the direction α that rotates about the Y axis shown in FIG. 7 that is orthogonal to both the Z axis and the X axis. This Coriolis force acts on the weight 3, the beam 4 bends as shown in FIG. 9B, and the weight 3 rotates and vibrates around the Y axis. That is, the weight portion 3 vibrates so that the region A and the region C shown in FIG. Due to the rotational vibration of the weight 3 caused by the rotation about the X axis, the capacitance between the weight 3 and the X-axis angular velocity detecting electrodes 6a and 6b greatly changes. This change in capacitance is detected from the electrodes 6a and 6b for detecting angular velocities around the X-axis.
The magnitude of the angular velocity of rotation around the axis can be detected.

【0008】また、上記のように重り部3が水平回動振
動しているときに、図7に示すY軸を中心軸として回転
すると、そのY軸回りの回転によって図7に示すX軸を
中心にして回転する方向βのコリオリ力が発生する。こ
のコリオリ力が重り部3に作用して、該重り部3は、図
8に示すB領域とD領域とが交互に基台2に近付くよう
に、X軸回りに回動振動する。これにより、重り部3と
Y軸回り角速度検知用電極7a,7b間の静電容量が大
きく変化する。この静電容量変化をY軸回り角速度検知
用電極7a,7bから検出して、Y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。
Further, when the weight portion 3 is rotated about the Y axis shown in FIG. 7 while the weight portion 3 is vibrating horizontally, the X axis shown in FIG. 7 is rotated by the rotation about the Y axis. A Coriolis force in the direction β rotating around the center is generated. This Coriolis force acts on the weight 3, and the weight 3 oscillates around the X axis so that the areas B and D shown in FIG. 8 alternately approach the base 2. As a result, the capacitance between the weight portion 3 and the electrodes 7a and 7b for detecting the angular velocity around the Y-axis greatly changes. This change in capacitance can be detected from the electrodes 7a and 7b for detecting the angular velocity around the Y axis, and the magnitude of the angular velocity of rotation around the Y axis can be detected.

【0009】上記のように、図7に示す構成の角速度検
出素子は、X軸回りの回転の角速度と、Y軸回りの回転
の角速度とを検知することが可能な構成を備えている。
As described above, the angular velocity detecting element having the configuration shown in FIG. 7 has a configuration capable of detecting the angular velocity of rotation about the X axis and the angular velocity of rotation about the Y axis.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記構成の
角速度検出素子1では、重り部3は、上記したようなZ
軸回りの水平回動振動(以下、駆動振動と記す)と、X
軸回りの回転あるいはY軸回りの回転に起因したコリオ
リ力による回動振動(以下、検出振動と記す)だけでな
く、それ以外の様々な不要振動が発生する。例えば、不
要振動としては、重り部3が図9(c)に示すようにZ
軸方向に振動するZ軸方向振動や、重り部3が基台2の
表面に沿ってY軸方向に振動するY軸水平振動や、重り
部3が基台2の表面に沿ってX軸方向に振動するX軸水
平振動等がある。
By the way, in the angular velocity detecting element 1 having the above-mentioned structure, the weight portion 3 has the Z
Horizontal rotation vibration around the axis (hereinafter referred to as driving vibration) and X
Not only rotational vibration (hereinafter referred to as detection vibration) due to Coriolis force caused by rotation about the axis or rotation about the Y axis, but also various other unnecessary vibrations are generated. For example, as the unnecessary vibration, as shown in FIG.
Z-axis vibration that vibrates in the axial direction, Y-axis horizontal vibration in which the weight 3 vibrates in the Y-axis direction along the surface of the base 2, and X-axis vibration in which the weight 3 moves along the surface of the base 2 X-axis horizontal vibration, etc.

【0011】前記X軸回りの回転の角速度およびY軸回
りの回転の角速度を精度良く検出するためには、上記重
り部3の駆動振動の共振周波数および検出振動の共振周
波数が両方共に、上記のような不要振動の振動モードの
共振周波数よりも、例えば2〜3kHz以上低いことが望
ましい。換言すれば、不要振動の共振周波数は、上記駆
動振動および検出振動の両方の共振周波数よりも例えば
2〜3kHz以上高いことが望ましい。
In order to accurately detect the angular velocity of rotation about the X-axis and the angular velocity of rotation about the Y-axis, both the resonance frequency of the driving vibration of the weight 3 and the resonance frequency of the detected vibration are set as described above. It is desirable that the resonance frequency is lower than the resonance frequency of the vibration mode of the unnecessary vibration by, for example, 2 to 3 kHz or more. In other words, the resonance frequency of the unnecessary vibration is preferably higher than the resonance frequency of both the driving vibration and the detection vibration by, for example, 2 to 3 kHz or more.

【0012】それというのは、次に示すような理由によ
る。つまり、前記X軸回り角速度検知用電極6やY軸回
り角速度検知用電極7から出力される信号には、上記重
り部3の検出振動に応じた角速度検出用の信号成分や、
上記不要振動に応じたノイズ成分等が含まれる。上記駆
動振動の共振周波数および検出振動の共振周波数が、上
記不要振動の共振周波数と同程度、あるいは、高い場合
には、上記X軸回り角速度検知用電極6やY軸回り角速
度検知用電極7の出力信号から、上記不要振動に起因し
たノイズ成分を取り除くことが困難である。
This is due to the following reasons. That is, the signals output from the electrode 6 for detecting the angular velocity around the X-axis and the electrode 7 for detecting the angular velocity around the Y-axis include a signal component for detecting the angular velocity corresponding to the detected vibration of the weight 3,
A noise component or the like corresponding to the unnecessary vibration is included. When the resonance frequency of the driving vibration and the resonance frequency of the detection vibration are substantially equal to or higher than the resonance frequency of the unnecessary vibration, the X-axis angular velocity detecting electrode 6 and the Y-axis angular velocity detecting electrode 7 It is difficult to remove a noise component caused by the unnecessary vibration from the output signal.

【0013】これに対して、上記駆動振動の共振周波数
および検出振動の共振周波数が両方共に上記不要振動の
共振周波数よりも、例えば、2〜3kHz以上低い場合
(上記不要振動の共振周波数が上記駆動振動の共振周波
数および検出振動の共振周波数よりも2〜3kHz以上高
い場合)には、その周波数の差を利用して、上記X軸回
り角速度検知用電極6やY軸回り角速度検知用電極7の
出力信号から上記不要振動に起因したノイズ成分を取り
除くことが容易となり、角速度検知の精度を高めること
ができる。このことから、上記したように、上記駆動振
動の共振周波数および検出振動の共振周波数が両方共
に、上記不要振動の共振周波数よりも例えば2〜3kHz
以上低いことが望ましい。
On the other hand, when the resonance frequency of the driving vibration and the resonance frequency of the detection vibration are both lower than the resonance frequency of the unnecessary vibration by, for example, 2 to 3 kHz or more (the resonance frequency of the unnecessary vibration is lower than the driving frequency of the driving vibration). In the case where the frequency is higher than the resonance frequency of the vibration and the resonance frequency of the detected vibration by 2 to 3 kHz or more), the difference between the frequencies is used to make the electrode 6 for detecting the angular velocity around the X axis and the electrode 7 for detecting the angular velocity around the Y axis. It is easy to remove the noise component caused by the unnecessary vibration from the output signal, and the accuracy of the angular velocity detection can be improved. From this, as described above, the resonance frequency of the drive vibration and the resonance frequency of the detection vibration are both lower than the resonance frequency of the unnecessary vibration by, for example, 2 to 3 kHz.
It is desirable that it is lower than this.

【0014】しかしながら、上記構成の角速度検出素子
1では、上記不要振動の共振周波数よりも上記駆動振動
の共振周波数および検出振動の共振周波数を共に不要振
動の悪影響を受けない程度に低くすることは非常に困難
である。
However, in the angular velocity detecting element 1 having the above configuration, it is very difficult to make both the resonance frequency of the driving vibration and the resonance frequency of the detected vibration lower than the resonance frequency of the unnecessary vibration so as not to be adversely affected by the unnecessary vibration. Difficult.

【0015】そのことは、次に示すような発明者の実験
からも分かる。発明者は、図8に示す梁4の長さLと梁
4の幅Hと梁4の厚みとの何れか1つをパラメータとし
て可変し、それ以外の条件は同じにして、上記重り部3
の駆動振動の共振周波数と、検出振動の共振周波数と、
複数の不要振動の中から角速度検出に最も悪影響を与え
る上記Z軸方向振動の共振周波数とがどのように変化す
るかを有限要素法(シュミレーション)により調べた。
This can be seen from the following experiments by the inventor. The inventor changes one of the length L of the beam 4, the width H of the beam 4, and the thickness of the beam 4 shown in FIG. 8 as a parameter, and the other conditions are the same.
The resonance frequency of the drive vibration and the resonance frequency of the detection vibration,
From the plurality of unnecessary vibrations, how the resonance frequency of the vibration in the Z-axis direction, which most adversely affects the detection of the angular velocity, changes was examined by a finite element method (simulation).

【0016】その実験結果が図10(a)〜(c)の各
グラフに示されている。図10(a)には梁の厚みを可
変した場合が示され、図10(b)には梁の幅Hを可変
した場合が示され、図10(c)には梁の長さLを可変
した場合が示されており、上記図10(a)〜(c)の
実線Aは上記検出振動の共振周波数変化を表し、点線B
は不要振動(Z軸方向振動)の共振周波数変化を表し、
破線Cは上記駆動振動の共振周波数変化を表している。
The experimental results are shown in the graphs of FIGS. 10 (a) to 10 (c). FIG. 10A shows a case where the thickness of the beam is changed, FIG. 10B shows a case where the width H of the beam is changed, and FIG. 10A to 10C, the solid line A represents the change in the resonance frequency of the detected vibration, and the dotted line B
Represents the resonance frequency change of unnecessary vibration (vibration in the Z-axis direction),
A broken line C indicates a change in the resonance frequency of the driving vibration.

【0017】図10(a)〜(c)の各グラフに示され
るように、梁4の厚みや梁4の幅Hや梁4の長さLを可
変しても、不要振動の共振周波数よりも上記駆動振動お
よび検出振動の両方の共振周波数を低くすることはでき
なかった。
As shown in the graphs of FIGS. 10A to 10C, even if the thickness of the beam 4, the width H of the beam 4, and the length L of the beam 4 are varied, the resonance frequency of the unnecessary vibration is changed. Also, it was impossible to lower the resonance frequencies of both the driving vibration and the detection vibration.

【0018】上記実験結果からも明らかなように、図7
に示すような形態の角速度検出素子1では、駆動振動の
共振周波数および検出振動の共振周波数を共に不要振動
の共振周波数よりも低くすることは非常に困難である。
このため、前記X軸回り角速度検出用電極6やY軸回り
角速度検出用電極7の出力信号に含まれる不要振動に起
因したノイズ成分によって、角速度を精度良く検出する
ことができないという問題が発生する。
As is clear from the above experimental results, FIG.
In the angular velocity detecting element 1 having the form shown in (1), it is very difficult to make both the resonance frequency of the drive vibration and the resonance frequency of the detected vibration lower than the resonance frequency of the unnecessary vibration.
For this reason, there is a problem that the angular velocity cannot be detected with high accuracy due to noise components caused by unnecessary vibration included in the output signals of the X-axis angular velocity detection electrode 6 and the Y-axis angular velocity detection electrode 7. .

【0019】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、重り部の駆動振動の共振周
波数および検出振動の共振周波数を共に不要振動の共振
周波数よりも低くすることができて、角速度検出の精度
を向上させることが可能な角速度検出素子を提供するこ
とにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to make both the resonance frequency of the drive vibration of the weight and the resonance frequency of the detection vibration lower than the resonance frequency of the unnecessary vibration. Accordingly, an object of the present invention is to provide an angular velocity detecting element capable of improving the accuracy of angular velocity detection.

【0020】[0020]

【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
るための手段としている。すなわち、第1の発明は、基
台と、この基台の表面と間隔を介して対向配置する重り
部と、この重り部を変位可能な状態で支持する4本の梁
と、上記基台の表面および重り部に直交するZ軸を中心
軸にして上記重り部を上記基台の表面に沿って水平回動
振動させるための駆動手段とを備えた角速度検出素子に
おいて、上記4本の梁は、それぞれ、重り部から離れる
方向に伸長形成されている形態と成し、これら各梁は、
それぞれ、重り部の周囲を周回する方向に隣り合ってい
る両隣の梁のうちの一方側との成す角度よりも他方側と
の成す角度を大きくして配置されており、上記駆動手段
による上記重り部の駆動振動の共振周波数およびコリオ
リ力に起因した上記重り部の検出振動の共振周波数を両
方共に、上記駆動振動および検出振動以外の振動モード
の共振周波数よりも低くする構成をもって前記課題を解
決する手段としている。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention has the following structure to solve the above-mentioned problem. In other words, the first invention provides a base, a weight portion opposed to the surface of the base with an interval therebetween, four beams for supporting the weight portion in a displaceable manner, A driving means for horizontally rotating and oscillating the weight portion along the surface of the base with the Z-axis perpendicular to the surface and the weight portion as a central axis, wherein the four beams are , Respectively, are formed to extend in the direction away from the weight portion, and each of these beams,
Each of the beams adjacent to each other in the direction of orbiting the periphery of the weight portion is arranged to have an angle formed with one side larger than the angle formed with the other side, and the weight by the driving means is The above-described object is achieved by a configuration in which both the resonance frequency of the drive vibration of the unit and the resonance frequency of the detection vibration of the weight portion caused by the Coriolis force are lower than the resonance frequencies of the vibration modes other than the drive vibration and the detection vibration. Means.

【0021】第2の発明は、上記第1の発明の構成を備
え、重り部は、4本の梁の配置形態によって、基台の表
面に平行なY軸を中心軸とした回転に起因したコリオリ
力が発生した際に上記Y軸およびZ軸の2軸に直交する
X軸を中心軸にして回動振動する構成と成し、この重り
部のY軸回りの回転に起因した回動振動を静電容量を利
用して検出するY軸回り角速度検知部が設けられている
ことを特徴として構成されている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the configuration of the first aspect of the present invention, wherein the weight portion is caused by the rotation about the Y axis parallel to the surface of the base as the center axis due to the arrangement of the four beams. When a Coriolis force is generated, a rotational vibration is generated about the X axis orthogonal to the two axes of the Y axis and the Z axis, and the rotational vibration caused by the rotation of the weight portion around the Y axis. Is provided by using a Y-axis angular velocity detecting unit for detecting the angular velocity using a capacitance.

【0022】第3の発明は、上記第2の発明の構成を備
え、重り部には、X軸を中心軸とした回転に起因したコ
リオリ力によって振動するX軸回り検出振動部が設けら
れており、このX軸回り検出振動部の上記コリオリ力に
起因した振動を静電容量を利用して検知するX軸回り角
速度検知部が設けられていることを特徴として構成され
ている。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the configuration of the second aspect of the present invention, wherein the weight section is provided with an X-axis detection vibration section that vibrates by Coriolis force caused by rotation about the X axis. In addition, an X-axis rotation angular velocity detection unit that detects vibration caused by the Coriolis force of the X-axis rotation detection vibration unit by using capacitance is provided.

【0023】第4の発明は、上記第3の発明の構成を備
え、重り部は枠形状と成し、この重り部である枠の内部
には、上記枠からY軸方向に伸長形成された連結梁と、
この連結梁に支持されてX軸を中心軸とした回転に起因
したコリオリ力によって振動するX軸回り角速度検出用
検出振動部と成す内部重り部とが形成されており、基台
の表面には、上記枠に対向する部位にY軸回り角速度検
知部であるY軸回り角速度検知用電極が形成され、ま
た、上記内部重り部に対向する部位にX軸回り角速度検
知部であるX軸回り角速度検知用電極が形成されている
ことを特徴として構成されている。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the structure of the third aspect of the invention, wherein the weight portion has a frame shape, and the weight portion is formed inside the frame to extend from the frame in the Y-axis direction. Connecting beams,
An internal weight portion formed by a detection vibrator for detecting an angular velocity around the X-axis supported by the connecting beam and vibrating by a Coriolis force caused by rotation about the X-axis is formed on a surface of the base. An electrode for detecting a Y-axis angular velocity, which is a Y-axis angular velocity detecting unit, is formed at a part facing the frame, and an X-axis angular velocity, which is an X-axis angular velocity detecting unit, is formed at a part facing the internal weight. It is characterized in that a detection electrode is formed.

【0024】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、各梁は、基台の表面と間
隔を介し、且つ、基台の表面と平行に伸長形成されてい
ることを特徴として構成されている。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the configuration of any one of the first to fourth aspects of the invention, wherein each beam is spaced from the surface of the base and parallel to the surface of the base. It is configured to be elongated.

【0025】第6の発明は、上記第1〜第5の発明の何
れか1つの発明の構成を備え、4本の梁は2本ずつの組
を成し、同じ組の2本の梁は、それぞれ、重り部の水平
回動の中心軸に対して対称的な位置に配設されているこ
とを特徴として構成されている。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the configuration according to any one of the first to fifth aspects, wherein the four beams form a set of two beams, and the two beams of the same set are formed by two beams. , Respectively, are arranged at positions symmetrical with respect to the center axis of the horizontal rotation of the weight portion.

【0026】上記構成の発明において、4本の梁は、そ
れぞれ、重り部の周囲を周回する方向に隣り合っている
両隣の梁のうちの一方側との成す角度よりも他方側との
成す角度が大きくなるように配置形成されている。この
ような特有な梁の配置形態によって、重り部は、例え
ば、Y軸回りの回転に起因したコリオリ力によって、梁
の配置形態が従来例のような形態である場合よりも、X
軸を中心にして回動振動し易くなる。また、X軸回りの
回転に起因したコリオリ力が発生した際には、上記特有
な梁の配置形態によって、重り部の上記コリオリ力に起
因した振動は抑制されることとなる。
In the invention having the above structure, each of the four beams has an angle formed with one side of one of two adjacent beams adjacent to each other in the direction of orbiting around the weight portion. Are formed so as to be larger. Due to such a peculiar arrangement of the beams, the weight portion is more likely to be moved by the Coriolis force due to the rotation about the Y axis than in the case of the conventional arrangement of the beams.
Rotational vibration about the axis is facilitated. Further, when a Coriolis force is generated due to the rotation around the X axis, the vibration of the weight portion due to the Coriolis force is suppressed by the specific arrangement of the beams.

【0027】このような構成とすることによって、重り
部のZ軸回りの水平回動振動(駆動振動)の共振周波数
および上記Y軸回りの回転に起因したコリオリ力による
回動振動(検出振動)の共振周波数を共に、それら駆動
振動および検出振動以外の振動モードの共振周波数(つ
まり、前記不要振動の共振周波数)よりも低くすること
が容易となる。これにより、Y軸回りの回転の角速度の
検出精度を向上させることが可能となる。
With this configuration, the resonance frequency of the horizontal rotation vibration (drive vibration) around the Z axis of the weight portion and the rotation vibration (detection vibration) due to the Coriolis force caused by the rotation around the Y axis. Of the vibration modes other than the driving vibration and the detected vibration (that is, the resonance frequency of the unnecessary vibration) can be easily reduced. This makes it possible to improve the accuracy of detecting the angular velocity of rotation about the Y axis.

【0028】[0028]

【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。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0029】図1には第1実施形態例の角速度検出素子
の主要構成部分が模式的な斜視図により示され、図2に
は図1に示す重り部と梁を図1に示す上方側から見た平
面図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。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing main components of the angular velocity detecting element according to the first embodiment. FIG. 2 shows the weights and beams shown in FIG. 1 from above shown in FIG. The plan view seen is schematically shown. In the description of the first embodiment, the same components as those of the conventional example are denoted by the same reference numerals, and the description of the common portions will not be repeated.

【0030】この第1実施形態例に示す角速度検出素子
1は図1に示すY軸回りの回転の角速度を検出するタイ
プのものであり、この第1実施形態例において最も特徴
的なことは、図1および図2に示されるように、各梁4
(4a,4b,4c,4d)は、それぞれ、重り部3の
周囲を周回する方向に隣り合っている両隣のうちの一方
側との成す角度が90度未満となり、また、他方側との
成す角度が90度よりも大きくなるように配設されてい
ることである。換言すれば、各梁4(4a,4b,4
c,4d)は、それぞれ、重り部3の周囲を周回する方
向に隣り合っている両隣のうちの一方側との成す角度よ
りも他方側との成す角度が大きくなるように配置形成さ
れていることである。
The angular velocity detecting element 1 shown in the first embodiment is of a type for detecting the angular velocity of rotation about the Y axis shown in FIG. 1. The most characteristic feature of the first embodiment is that: As shown in FIGS. 1 and 2, each beam 4
(4a, 4b, 4c, 4d) each have an angle of less than 90 degrees with one of the two sides adjacent to each other in the direction of circling the weight portion 3 and form with the other side. That is, they are arranged so that the angle is larger than 90 degrees. In other words, each beam 4 (4a, 4b, 4
c, 4d) are arranged and formed such that the angle formed with the other side is larger than the angle formed with the other side of both sides adjacent to each other in the direction of circling the weight portion 3. That is.

【0031】具体例としては、例えば、図2に示すよう
に、梁4aと梁4cはZ軸(つまり、重り部3の水平回
動振動(駆動振動)の中心軸)を通る同一直線上にZ軸
を介して対称的な位置に配設され、また、梁4bと梁4
dも上記同様にZ軸を通る同一直線上にZ軸を介して対
称的な位置に配設されており、上記梁4a,4cに沿う
直線と、梁4b,4dに沿う直線との成す鋭角R1,R
3(換言すれば、梁4aと梁4bの成す角度R1と、梁
4cと梁4dの成す角度R3)を18度とし、梁4a,
4cに沿う直線と、梁4b,4dに沿う直線との成す鈍
角R2,R4(換言すれば、梁4bと梁4cの成す角度
R2と、梁4dと梁4aの成す角度R4)を162度と
する。
As a specific example, for example, as shown in FIG. 2, the beams 4a and 4c are on the same straight line passing through the Z axis (that is, the central axis of the horizontal rotation vibration (drive vibration) of the weight 3). The beams 4b and 4 are disposed at symmetrical positions via the Z axis.
Similarly, d is disposed at a symmetrical position on the same straight line passing through the Z-axis via the Z-axis, and an acute angle formed by the straight line along the beams 4a and 4c and the straight line along the beams 4b and 4d. R1, R
3 (in other words, the angle R1 formed by the beam 4a and the beam 4b and the angle R3 formed by the beam 4c and the beam 4d) are set to 18 degrees,
The obtuse angles R2 and R4 between the straight line along the line 4c and the straight lines along the beams 4b and 4d (in other words, the angle R2 between the beam 4b and the beam 4c and the angle R4 between the beam 4d and the beam 4a) are 162 degrees. I do.

【0032】上記のように各梁4a,4b,4c,4d
が配置されることから、梁4aと梁4bは近接し、ま
た、梁4cと梁4dが近接することとなる。このことか
ら、この第1実施形態例では、上記近接している梁4a
と梁4bを共通に支持するための固定部5(5A)と、
上記近接している梁4cと梁4dを共通に支持するため
の固定部5(5B)とを基台2に固定配設している。
As described above, each beam 4a, 4b, 4c, 4d
Is arranged, the beam 4a and the beam 4b are close to each other, and the beam 4c and the beam 4d are close to each other. For this reason, in the first embodiment, the adjacent beams 4a
And a fixing portion 5 (5A) for supporting the beam 4b in common,
A fixed portion 5 (5B) for supporting the adjacent beams 4c and 4d in common is fixedly provided on the base 2.

【0033】また、この第1実施形態例では、前記従来
例と同様に、重り部3をZ軸を中心軸にして水平回動振
動(駆動振動)させるための駆動手段(図示せず)が設
けられている。この駆動手段によって重り部3が駆動振
動しているときに、図1に示すY軸を中心軸として回転
すると、前述したように、このY軸回りの回転に起因し
たコリオリ力が発生する。この第1実施形態例では、上
記のような特有な梁4の配置形態によって、重り部3
は、前記従来例の如く隣り合っている梁4の成す角度が
全て90度である場合に比べて、上記コリオリ力に起因
してX軸を中心軸として回動振動し易い構成と成してい
る。これに対して、X軸回りの回転に起因したコリオリ
力が発生した際には、重り部3は、この第1実施形態例
において特有な梁4の配置形態により、上記X軸回りの
回転によるコリオリ力に起因した振動変位は抑制され
る。
In the first embodiment, similarly to the conventional example, a driving means (not shown) for causing the weight portion 3 to vibrate horizontally (drive vibration) about the Z axis as a center axis is provided. Is provided. When the weight unit 3 is driven and vibrated by the driving means and rotates about the Y axis shown in FIG. 1 as described above, Coriolis force is generated due to the rotation about the Y axis as described above. In the first embodiment, the weight 3
Is configured to be more susceptible to rotational vibration about the X axis as a center axis due to the Coriolis force than in the case where the angles formed by the adjacent beams 4 are all 90 degrees as in the conventional example. I have. On the other hand, when the Coriolis force is generated due to the rotation about the X axis, the weight 3 is rotated by the rotation about the X axis due to the arrangement of the beams 4 unique to the first embodiment. Vibration displacement caused by Coriolis force is suppressed.

【0034】この第1実施形態例では、図1に示される
ように、基台2の表面には、上記Y軸回りの回転に起因
したコリオリ力によって基台2との間隔が大きく変化す
る重り部3の部位に対応する領域に、Y軸回り角速度検
知部であるY軸回り角速度検知用電極7(7a,7b)
が形成されている。これらY軸回り角速度検知用電極7
a,7bと重り部3間の静電容量に応じた信号をY軸回
り角速度検知用電極7a,7bから検出し、この検出信
号に基づいてY軸回りの回転の角速度を検出することが
できる。なお、上記Y軸回り角速度検知用電極7aと7
bは絶縁用の間隔を介して配置されている。
In the first embodiment, as shown in FIG. 1, a weight on the surface of the base 2 whose distance from the base 2 is greatly changed by Coriolis force caused by the rotation about the Y axis. In the area corresponding to the portion of the section 3, the Y-axis angular velocity detecting electrodes 7 (7a, 7b), which are Y-axis angular velocity detecting sections, are provided.
Are formed. These electrodes 7 for detecting the angular velocity around the Y axis
A signal corresponding to the capacitance between the a and b and the weight portion 3 is detected from the electrodes 7a and 7b for detecting the angular velocity around the Y axis, and the angular velocity of rotation around the Y axis can be detected based on the detection signal. . In addition, the electrodes 7a and 7
“b” is disposed via an insulating space.

【0035】この第1実施形態例によれば、各梁4は、
それぞれ、重り部3の周囲を周回する方向に隣り合って
いる両隣のうちの一方側との成す角度よりも他方側との
成す角度が大きくなるように配設されているので、上記
重り部3の駆動振動(Z軸を中心とした水平回動振動)
および検出振動(Y軸回りの回転によるコリオリ力に起
因した重り部3の回動振動)の共振周波数を共に前記不
要振動の共振周波数よりも、不要振動の悪影響を殆ど受
けない程度にまで(例えば、2〜3kHz以上に)低くす
ることが容易となる。
According to the first embodiment, each beam 4 is
Each of the weights 3 is arranged so that the angle formed with one side of the two sides adjacent to each other in the direction of orbiting around the weight 3 is larger than the angle formed with the other side. Drive vibration (horizontal rotation vibration about the Z axis)
And the resonance frequency of the detected vibration (the rotation vibration of the weight portion 3 due to the Coriolis force due to the rotation about the Y axis) is lower than the resonance frequency of the unnecessary vibration to such an extent that the unnecessary vibration is hardly adversely affected (for example, , 2-3 kHz or more).

【0036】このことは、本発明者の実験によって確認
されている。その実験とは、図1に示すような構成を備
えた角速度検出素子1において、前記梁4a,4cに沿
う直線と、梁4b,4dに沿う直線との成す鋭角の大き
さを可変して、前記重り部3の駆動振動の共振周波数
と、重り部3の検出振動の共振周波数と、前記重り部3
の不要振動(前記Z軸方向振動)の共振周波数とがそれ
ぞれどのように変化するのかをシュミレーションによっ
て調べた。なお、この実験では、重り部3の直径は1000
μmとし、梁4の幅は10μmとし、梁4の長さは1000
μmとし、梁4の厚みは50μmとした条件の下で行っ
た。
This has been confirmed by experiments performed by the present inventors. In the experiment, the magnitude of the acute angle formed by the straight line along the beams 4a and 4c and the straight line along the beams 4b and 4d in the angular velocity detecting element 1 having the configuration shown in FIG. The resonance frequency of the driving vibration of the weight 3, the resonance frequency of the vibration detected by the weight 3,
The resonance frequency of the unnecessary vibration (the Z-axis direction vibration) was changed by a simulation. In this experiment, the diameter of the weight 3 was 1000
μm, the width of the beam 4 is 10 μm, and the length of the beam 4 is 1000
μm and the thickness of the beam 4 was set to 50 μm.

【0037】その実験結果が図3のグラフに表されてい
る。この図3に示す実線Aは重り部3の検出振動に関
し、実線Bは重り部3の不要振動に関し、実線Cは重り
部3の駆動振動に関するものである。この図3に示され
るように、例えば、前記梁4a,4cに沿う直線と、梁
4b,4dに沿う直線との成す鋭角が18度であり、鈍
角が162度である場合には、重り部3の検出振動の共
振周波数(実線A参照)が9.11kHzであり、重り部3の
駆動振動の共振周波数(実線C参照)が7.39kHzである
のに対して、不要振動の共振周波数(実線B参照)は1
2.57kHzであり、重り部3の駆動振動の共振周波数およ
び検出振動の共振周波数は両方共に上記不要振動の共振
周波数よりも2kHz以上低くなっている。
The experimental results are shown in the graph of FIG. The solid line A shown in FIG. 3 relates to the detected vibration of the weight 3, the solid line B relates to the unnecessary vibration of the weight 3, and the solid line C relates to the drive vibration of the weight 3. As shown in FIG. 3, for example, when the acute angle between the straight lines along the beams 4a and 4c and the straight lines along the beams 4b and 4d is 18 degrees and the obtuse angle is 162 degrees, 3 is 9.11 kHz, the resonance frequency of the drive vibration of the weight 3 (see the solid line C) is 7.39 kHz, whereas the resonance frequency of the unnecessary vibration (the solid line B) is 7.39 kHz. 1)
2.57 kHz, and the resonance frequency of the driving vibration of the weight 3 and the resonance frequency of the detected vibration are both lower than the resonance frequency of the unnecessary vibration by 2 kHz or more.

【0038】上記実験結果に示されるように、重り部3
の大きさ、梁4の幅H、長さL、厚みを可変しなくと
も、上記4本の梁4の配置位置を可変するだけで、簡単
に、重り部3の駆動振動の共振周波数および検出振動の
共振周波数を共に不要振動の共振周波数よりも、不要振
動の悪影響を殆ど受けない程度にまで低くすることがで
きる。
As shown in the above experimental results, the weight 3
The resonance frequency and the detection of the driving vibration of the weight 3 can be easily obtained by changing the position of the four beams 4 without changing the size of the beam 4, the width H, the length L, and the thickness of the beam 4. Both of the resonance frequencies of the vibration can be made lower than the resonance frequency of the unnecessary vibration to such an extent that the adverse effects of the unnecessary vibration are hardly affected.

【0039】なお、上記図3に示される実験結果では、
前記梁4a,4cに沿う直線と、梁4b,4dに沿う直
線との成す鋭角が約23度よりも大きく、かつ、90度
未満である角度領域において、重り部3の検出振動の共
振周波数は不要振動の共振周波数と同程度あるいは高く
なっているが、上記重り部3の大きさと梁4の幅Hと梁
長さLと梁厚みのうちの1つ以上を可変するだけで、簡
単に、上記約23度よりも大きく、かつ、90度未満で
ある角度領域においても、上記検出振動の共振周波数を
不要振動の共振周波数よりも、不要振動の悪影響を受け
ない程度にまで低くすることができて、重り部3の駆動
振動の共振周波数および検出振動の共振周波数を共に不
要振動の共振周波数よりも低くすることができる。
In the experimental results shown in FIG.
In an angle region where the acute angle formed by the straight lines along the beams 4a and 4c and the straight lines along the beams 4b and 4d is greater than about 23 degrees and less than 90 degrees, the resonance frequency of the vibration detected by the weight 3 is The resonance frequency of the unnecessary vibration is almost the same or higher, but simply by changing at least one of the size of the weight portion 3, the width H of the beam 4, the beam length L, and the beam thickness, Even in the angle region larger than about 23 degrees and smaller than 90 degrees, the resonance frequency of the detected vibration can be made lower than the resonance frequency of the unnecessary vibration to such an extent that the adverse vibration is not adversely affected. Thus, the resonance frequency of the driving vibration of the weight portion 3 and the resonance frequency of the detected vibration can both be lower than the resonance frequency of the unnecessary vibration.

【0040】上記のように、各梁4は、それぞれ、両隣
の梁のうちの一方側との成す角度よりも他方側との成す
角度が大きくなるように、配設されることによって、重
り部3の駆動振動の共振周波数および検出振動の共振周
波数を共に不要振動の共振周波数よりも、不要振動の悪
影響を殆ど受けない程に低くすることが容易となり、こ
のことにより、Y軸回りの回転の角速度の検出精度を高
めることができる。
As described above, each of the beams 4 is disposed such that the angle between the beam 4 and one of the adjacent beams is larger than the angle between the beam 4 and the other beam, thereby forming the weight portion. The resonance frequency of the driving vibration and the resonance frequency of the detected vibration can easily be made lower than the resonance frequency of the unnecessary vibration so as not to be adversely affected by the unnecessary vibration. Angular velocity detection accuracy can be improved.

【0041】また、従来では、重り部3から4本の梁4
がそれぞれ4方向に伸長形成される構成であったのに対
して、この第1実施形態例では、4本の梁4は2本ずつ
重り部3から互いにほぼ反対の2方向に伸長形成される
形態とすることができるので、従来例よりも角速度検出
素子1を細くすることが可能となり、角速度検出素子1
の小型化を図ることができることとなる。
Conventionally, four beams 4
Are formed so as to extend in four directions, respectively, whereas in the first embodiment, four beams 4 are formed to extend from the weight 3 in two directions substantially opposite to each other. Since the angular velocity detecting element 1 can be made thinner than the conventional example, the angular velocity detecting element 1 can be made thinner.
Can be reduced in size.

【0042】さらに、この第1実施形態例では、上記4
本の梁4の配置形態によって、梁4の支持用の固定部5
を2箇所に配置するだけで済むこととなり、従来例のよ
うな固定部5を4箇所に点在配置する構成よりも、半導
体基板から成る重り部3と梁4と固定部5等のパターン
形状が簡素化され、半導体基板のパターン形成が容易と
なる。
Further, in the first embodiment, the above 4
The fixing portion 5 for supporting the beam 4 depends on the arrangement of the beam 4.
Need only be arranged at two places, and the pattern shape of the weight 3, the beam 4, the fixed part 5, and the like made of a semiconductor substrate is different from the conventional configuration in which the fixed parts 5 are scattered at four places. Is simplified, and the pattern formation on the semiconductor substrate is facilitated.

【0043】以下に、第2実施形態例を説明する。な
お、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。
Hereinafter, a second embodiment will be described. In the description of the second embodiment, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the overlapping description of the common portions will be omitted.

【0044】図4には第2実施形態例の角速度検出素子
が模式的な平面図により示されている。この図4に示す
角速度検出素子1は2軸検知タイプのものであり、特徴
的なことは、前記第1実施形態例と同様の構成に加え
て、X軸回りの回転の角速度をも検出可能とするための
構成を備えていることである。つまり、この第2実施形
態例に示す角速度検出素子1は、前記第1実施形態例に
示したような基台2と、重り部3と、4本の梁4(4
a,4b,4c,4d)と、固定部5(5A,5B)
と、Y軸回り角速度検知用電極7(7a,7b)と、駆
動手段である駆動用電極部13(13a,13b)と、
固定部16(16a,16b),17(17a,17
b)とに加えて、X軸回り角速度検知部であるX軸回り
角速度検知用電極6(6a,6b)と、連結梁10と、
X軸回り角速度の検出振動部である内部重り部11(1
1a,11b)とを有し、さらに、この第2実施形態例
では、駆動振動のモニタ手段20(20a,20b,2
0c,20d)と、固定部23とを有して構成されてい
る。
FIG. 4 is a schematic plan view showing an angular velocity detecting element according to the second embodiment. The angular velocity detecting element 1 shown in FIG. 4 is of a two-axis detection type. The characteristic point is that, in addition to the configuration similar to that of the first embodiment, the angular velocity of rotation about the X axis can also be detected. Is provided. That is, the angular velocity detecting element 1 shown in the second embodiment includes a base 2, a weight 3, and four beams 4 (4) as shown in the first embodiment.
a, 4b, 4c, 4d) and the fixing part 5 (5A, 5B)
An electrode 7 for detecting angular velocity around the Y-axis 7 (7a, 7b), and a driving electrode unit 13 (13a, 13b) as driving means;
Fixed portions 16 (16a, 16b), 17 (17a, 17
b), in addition to the X-axis angular velocity detecting electrode 6 (6a, 6b), which is an X-axis angular velocity detector,
The internal weight 11 (1
1a, 11b), and in the second embodiment, the drive vibration monitoring means 20 (20a, 20b, 2)
0c, 20d) and the fixing portion 23.

【0045】すなわち、この第2実施形態例において
も、前記第1実施形態例と同様に、重り部3は基台2の
表面と間隔を介して対向配置されており、この重り部3
は4本の梁4(4a,4b,4c,4d)によって変位
可能な状態に固定部5(5A,5B)に支持されてい
る。また、4本の梁4a,4b,4c,4dの配置形態
も、上記第1実施形態例と同様に、梁4aと梁4cはZ
軸を通る同一直線上にZ軸を介して対称的に配置され、
また、梁4bと梁4dもZ軸を通る同一直線上にZ軸を
介して対称的に配置されており、上記梁4aと梁4cに
沿う直線と、梁4bと梁4dに沿う直線との成す角度は
90度以外の角度と成している。具体例としては、例え
ば、上記梁4aと梁4cに沿う直線と、梁4bと梁4d
に沿う直線との成す鋭角は27度とし、上記梁4aと梁
4cに沿う直線と、梁4bと梁4dに沿う直線との成す
鈍角は153度とする。
That is, also in the second embodiment, similarly to the first embodiment, the weight portion 3 is opposed to the surface of the base 2 with an interval therebetween.
Is supported by the fixed portions 5 (5A, 5B) in a displaceable state by the four beams 4 (4a, 4b, 4c, 4d). Also, the arrangement of the four beams 4a, 4b, 4c, 4d is the same as in the first embodiment, and the beams 4a and 4c are Z
Are arranged symmetrically via the Z axis on the same straight line passing through the axis,
The beams 4b and 4d are also symmetrically arranged on the same straight line passing through the Z-axis via the Z-axis, and the straight lines along the beams 4a and 4c and the straight lines along the beams 4b and 4d are formed. The angle formed is an angle other than 90 degrees. As a specific example, for example, a straight line along the beams 4a and 4c, a beam 4b and a beam 4d
The acute angle formed by the straight line along the line 4a is 27 degrees, and the obtuse angle formed by the straight line along the beams 4a and 4c and the straight line along the beams 4b and 4d is 153 degrees.

【0046】この第2実施形態例では、上記重り部3は
四角形の枠形状と成し、この重り部3である四角枠の辺
3a,3bはX軸方向に沿って配置され、また、上記四
角枠の辺3b,3dはY軸方向に沿って配置されてい
る。このような重り部3では、Y軸回りの回転に起因し
たコリオリ力が発生した際には、重り部3はX軸を中心
軸として上記辺3a,3cが交互に基台2に近付くよう
に回動振動する。この第2実施形態例では、上記重り部
3の辺3a,3cの各々の幅は、上記辺3b,3dの各
々の幅よりも広幅と成している。
In the second embodiment, the weight 3 has a square frame shape, and the sides 3a and 3b of the square frame as the weight 3 are arranged along the X-axis direction. The sides 3b and 3d of the rectangular frame are arranged along the Y-axis direction. In such a weight portion 3, when a Coriolis force is generated due to rotation about the Y axis, the weight portion 3 is arranged such that the sides 3a and 3c alternately approach the base 2 with the X axis as a central axis. Rotate and vibrate. In the second embodiment, the width of each of the sides 3a and 3c of the weight 3 is wider than the width of each of the sides 3b and 3d.

【0047】この第2実施形態例では、図4に示すよう
に、基台2の表面には、上記重り部3の広幅の辺3a,
3cに間隔を介して対向する部位に、それぞれY軸回り
角速度検知用電極7(7a,7b)が形成されている。
In the second embodiment, as shown in FIG. 4, the wide side 3a of the weight 3 is provided on the surface of the base 2.
The electrodes 7 (7a, 7b) for detecting angular velocities around the Y-axis are respectively formed at portions opposed to 3c with an interval therebetween.

【0048】この第2実施形態例において特徴的な連結
梁10および内部重り部11は、上記重り部3である四
角枠の内部に設けられている。つまり、図4に示すよう
に、上記連結梁10は、上記四角枠のX軸方向に沿う辺
3a,3cに掛け渡しY軸に沿って配設されている。上
記内部重り部11a,11bはそれぞれ上記連結梁10
に片持ち梁12a,12bによって支持されている。
The connecting beam 10 and the internal weight 11 which are characteristic in the second embodiment are provided inside a square frame as the weight 3. That is, as shown in FIG. 4, the connecting beam 10 is arranged along the Y axis so as to span the sides 3a and 3c along the X axis direction of the square frame. The internal weights 11a and 11b are connected to the connecting beams 10 respectively.
Are supported by cantilever beams 12a and 12b.

【0049】上記基台2の表面には上記内部重り部11
a,11bに間隔を介して対向する部位にそれぞれX軸
回り角速度検知用電極6(6a,6b)が形成されてい
る。
On the surface of the base 2, the internal weight 11
Electrodes 6 (6a, 6b) for detecting the angular velocity around the X-axis are formed at portions opposed to a and 11b with an interval therebetween.

【0050】また、この第2実施形態例では、重り部3
をZ軸を中心軸にして水平回動振動させるための駆動手
段として、駆動用電極部13(13a,13b)が設け
られている。図5にはその駆動用電極部13の一部分を
拡大した図が示されている。この図5に示されるよう
に、この駆動用電極部13は、複数の櫛歯形状の固定電
極14と、複数の櫛歯形状の可動電極15とを有して構
成されている。
In the second embodiment, the weight 3
A driving electrode unit 13 (13a, 13b) is provided as a driving unit for causing the device to horizontally vibrate around the Z axis. FIG. 5 shows an enlarged view of a part of the driving electrode unit 13. As shown in FIG. 5, the driving electrode unit 13 includes a plurality of comb-shaped fixed electrodes 14 and a plurality of comb-shaped movable electrodes 15.

【0051】上記各可動電極15はそれぞれ上記重り部
3の広幅の辺3a,3cから外側に向けて伸長形成され
ている。また、上記重り部3の広幅の辺3aに間隔を介
して固定部16(16a,16b)が、上記広幅の辺3
bに間隔を介して固定部17(17a,17b)がそれ
ぞれ固定配置されており、これら各固定部16,17か
らそれぞれ上記各固定電極14が上記可動電極15に間
隔を介して噛み合うように伸長形成されている。
Each of the movable electrodes 15 is formed to extend outward from the wide side 3a, 3c of the weight 3 respectively. In addition, the fixing portion 16 (16a, 16b) is spaced apart from the wide side 3a of the weight portion 3 by an interval.
b, fixed portions 17 (17a, 17b) are fixedly arranged at intervals, and the fixed electrodes 14 extend from the fixed portions 16, 17 so as to mesh with the movable electrode 15 at intervals. Is formed.

【0052】このような駆動用電極部13では、上記固
定部16a(17a)から伸長形成されている固定電極
14と、上記固定部16b(17b)から伸長形成され
ている固定電極14とにそれぞれ互いに位相が180度
異なる電圧を印加する。これにより、上記固定電極14
と可動電極15間に静電力が発生し、この静電力は上記
印加電圧に応じて変化するので、固定電極14に対する
可動電極15の位置が変動して重り部3を振動させるこ
とができる。
In such a driving electrode portion 13, the fixed electrode 14 extending from the fixed portion 16a (17a) and the fixed electrode 14 extending from the fixed portion 16b (17b) are respectively provided. Voltages having phases different from each other by 180 degrees are applied. Thereby, the fixed electrode 14
An electrostatic force is generated between the movable electrode 15 and the movable electrode 15, and the electrostatic force changes according to the applied voltage. Therefore, the position of the movable electrode 15 with respect to the fixed electrode 14 fluctuates, and the weight 3 can be vibrated.

【0053】この第2実施形態例では、上記駆動用電極
部13によって、重り部3をZ軸を中心軸として水平回
動振動させるために、上記固定電極14と可動電極15
のそれぞれの伸長方向は上記Z軸を中心とした放射状の
方向と成している。
In the second embodiment, the fixed electrode 14 and the movable electrode 15 are used to cause the driving electrode portion 13 to horizontally vibrate the weight 3 around the Z axis.
Are formed in radial directions about the Z axis.

【0054】また、この第2実施形態例では、重り部3
の駆動振動を監視するためのモニタ手段20(20a,
20b,20c,20d)が設けられている。図6には
上記モニタ手段の一例が模式的に示されている。この図
6に示すモニタ手段20は、櫛歯形状の可動電極21
と、櫛歯形状の固定電極22とを有して構成されてい
る。上記可動電極21は重り部3の四角枠の角部からZ
軸を中心とした放射状の方向に伸長形成されている。ま
た、上記可動電極21の近傍には固定部23が基台2に
固定配設されており、上記固定電極22は上記固定部2
3から上記可動電極21に間隔を介して噛み合うように
伸長形成されている。
In the second embodiment, the weight 3
Monitoring means 20 (20a, 20a,
20b, 20c, and 20d) are provided. FIG. 6 schematically shows an example of the monitoring means. The monitor means 20 shown in FIG.
And a comb-shaped fixed electrode 22. The movable electrode 21 extends from the corner of the square frame of the weight 3 to Z
It is formed to extend in a radial direction about the axis. A fixed portion 23 is fixedly disposed on the base 2 in the vicinity of the movable electrode 21, and the fixed electrode 22 is fixed to the fixed portion 2.
3 is formed to extend so as to mesh with the movable electrode 21 with an interval.

【0055】このモニタ手段20では、前記したような
重り部3の駆動振動によって、上記可動電極21と固定
電極22間の静電容量が変化することから、この静電容
量の変化を上記固定電極22から検出し、この検出信号
に基づいて重り部3の駆動振動の状況を監視することが
できる。なお、上記静電容量変化を利用して、重り部3
の駆動振動の状況を監視する構成には様々な構成があ
り、ここでは、その何れの構成をも採用してよく、その
説明は省略する。
In the monitor means 20, the capacitance between the movable electrode 21 and the fixed electrode 22 changes due to the driving vibration of the weight portion 3 as described above. 22 and the status of the drive vibration of the weight 3 can be monitored based on the detection signal. It should be noted that the weight 3
There are various configurations for monitoring the state of the drive vibration of this embodiment, and any of the configurations may be employed here, and the description thereof will be omitted.

【0056】この第2実施形態例に示す角速度検出素子
1は上記のように構成されている。この第2実施形態例
の角速度検出素子1において、例えば、上記駆動用電極
部13が駆動することにより、上記重り部3は内部重り
部11と共に駆動振動する。この駆動振動状態で、Y軸
回りに回転すると、この回転に起因したコリオリ力によ
って上記重り部3は内部重り部11と共にX軸を中心軸
とした回転方向に回動振動する。
The angular velocity detecting element 1 shown in the second embodiment is configured as described above. In the angular velocity detecting element 1 of the second embodiment, for example, when the driving electrode section 13 is driven, the weight section 3 is driven and vibrated together with the internal weight section 11. When rotated about the Y-axis in this driving vibration state, the weight 3 rotates together with the internal weight 11 in a rotational direction around the X-axis by the Coriolis force caused by the rotation.

【0057】このY軸回りの回転に起因した重り部3の
回動振動によって、重り部3の辺3a,3bと前記Y軸
回り角速度検知用電極7(7a,7b)間の間隔が変動
して、当該重り部3と前記Y軸回り角速度検知用電極7
(7a,7b)間の静電容量が変化する。この静電容量
の変化を上記Y軸回り角速度検知用電極7(7a,7
b)から検出し、この検出信号に基づいてY軸回りの回
転の角速度を検出することができる。
The spacing between the sides 3a, 3b of the weight 3 and the electrodes 7 (7a, 7b) for detecting the angular velocity around the Y-axis fluctuates due to the rotational vibration of the weight 3 caused by the rotation about the Y-axis. The weight portion 3 and the electrode 7 for detecting the angular velocity around the Y-axis.
The capacitance between (7a, 7b) changes. This change in the capacitance is detected by the Y-axis angular velocity detecting electrodes 7 (7a, 7a).
b), and the angular velocity of rotation about the Y axis can be detected based on this detection signal.

【0058】また、上記のように、重り部3が内部重り
部11と共に駆動振動している状態で、X軸を中心軸と
して回転すると、この回転に起因したY軸回りのコリオ
リ力によって内部重り部11(11a,11b)が振動
して、内部重り部11とX軸回り角速度検知用電極6間
の間隔が変化する。これにより、当該内部重り部11と
X軸回り角速度検知用電極6間の静電容量が変化する。
この変化をX軸回り角速度検知用電極6から検出し、こ
の検出信号に基づいてX軸回りの回転の角速度を検出す
ることができる。
As described above, when the weight portion 3 is rotated about the X axis while being driven and vibrated together with the internal weight portion 11, the internal weight is caused by the Coriolis force around the Y axis caused by this rotation. The portion 11 (11a, 11b) vibrates, and the interval between the internal weight 11 and the electrode 6 for detecting the angular velocity around the X-axis changes. Thus, the capacitance between the internal weight 11 and the electrode 6 for detecting the angular velocity around the X-axis changes.
This change is detected from the electrode 6 for detecting the angular velocity around the X axis, and the angular velocity of rotation around the X axis can be detected based on the detection signal.

【0059】上記のように、この第2実施形態例の角速
度検出素子1は、X軸回りの回転の角速度とY軸回りの
回転の角速度とを検出することが可能な2軸検出タイプ
と成している。
As described above, the angular velocity detecting element 1 of the second embodiment is of a two-axis detection type capable of detecting the angular velocity of rotation about the X axis and the angular velocity of rotation about the Y axis. are doing.

【0060】この第2実施形態例によれば、前記第1実
施形態例と同様な4本の梁の配置形態を備えているの
で、重り部3の駆動振動の共振周波数および検出振動の
共振周波数を共に、不要振動の共振周波数よりも低くす
ることが容易となる。これにより、不要振動に起因した
角速度検出の精度悪化を防止することができて、角速度
検出の信頼性を向上させることができる。
According to the second embodiment, the arrangement of the four beams similar to that of the first embodiment is provided, so that the resonance frequency of the driving vibration of the weight 3 and the resonance frequency of the detected vibration are provided. Can easily be made lower than the resonance frequency of the unnecessary vibration. Accordingly, it is possible to prevent the accuracy of the angular velocity detection from being deteriorated due to the unnecessary vibration, and to improve the reliability of the angular velocity detection.

【0061】また、上記のような4本の配置形態によっ
て、重り部3はX軸回りの回転に起因したコリオリ力に
より変位し難い構成と成しているが、この第2実施形態
例では、上記X軸回りの回転に起因したコリオリ力によ
って振動する内部重り部11と、この内部重り部11の
振動を検知するX軸回り角速度検知用電極6とが設けら
れているので、X軸回りの回転の角速度をも検出するこ
とができる。
Further, the weight portion 3 is hardly displaced by the Coriolis force caused by the rotation about the X axis by the four arrangements as described above. However, in the second embodiment, Since the internal weight 11 that vibrates due to the Coriolis force caused by the rotation about the X-axis and the electrode 6 for detecting the angular velocity around the X-axis that detects the vibration of the internal weight 11 are provided, The angular velocity of rotation can also be detected.

【0062】さらに、この第2実施形態例の構成では、
重り部3を枠形状に形成し、この重り部3である枠の内
部にY軸に沿う連結梁10と、この連結梁10に支持さ
れている内部重り部11とを設ける構成としたので、上
記内部重り部11のX軸回りの回転に起因した振動の共
振周波数と、重り部3のY軸回りの回転に起因した検出
振動の共振周波数と、重り部3のZ軸を中心とした駆動
振動の共振周波数とをそれぞれ要求される周波数となる
ように、角速度検出素子1を設計することが容易とな
る。
Further, in the configuration of the second embodiment,
The weight portion 3 is formed in a frame shape, and the connecting beam 10 along the Y axis and the internal weight portion 11 supported by the connecting beam 10 are provided inside the frame as the weight portion 3. The resonance frequency of the vibration caused by the rotation of the internal weight 11 about the X axis, the resonance frequency of the detected vibration caused by the rotation of the weight 3 around the Y axis, and the driving of the weight 3 about the Z axis It becomes easy to design the angular velocity detecting element 1 so that the resonance frequency of the vibration becomes the required frequency.

【0063】つまり、重り部3の上記駆動振動や検出振
動の共振周波数は、上記4本の梁4に大きく影響される
ことから、それら4本の梁4の幅や長さや厚み等を適宜
に設定することによって、設定の周波数とすることがで
きる。
That is, since the resonance frequency of the driving vibration and the detection vibration of the weight 3 is greatly affected by the four beams 4, the width, length, thickness, and the like of the four beams 4 are appropriately adjusted. By setting, the frequency can be set.

【0064】また、内部重り部11の検出振動の共振周
波数は、連結梁10の梁幅を可変させることによって、
重り部3の駆動振動やY軸回りの回転に起因した検出振
動に殆ど影響を与えずに、可変制御することができる。
換言すれば、内部重り部11のX軸回りの回転に起因し
た検出振動の共振周波数は、重り部3の駆動振動の共振
周波数および重り部3のY軸回りの回転に起因した検出
振動の共振周波数とほぼ独立した状態で可変制御するこ
とができる。このため、上記したように、上記各共振周
波数がそれぞれ設定の周波数となるように、角速度検出
素子1を設計することが容易となり、設計に要する時間
を短縮することができる。
The resonance frequency of the vibration detected by the internal weight 11 can be changed by changing the beam width of the connecting beam 10.
The variable control can be performed without substantially affecting the driving vibration of the weight portion 3 and the detection vibration caused by the rotation about the Y axis.
In other words, the resonance frequency of the detected vibration caused by the rotation of the internal weight 11 about the X axis is the resonance frequency of the drive vibration of the weight 3 and the resonance of the detected vibration caused by the rotation of the weight 3 about the Y axis. Variable control can be performed in a state almost independent of the frequency. For this reason, as described above, it becomes easy to design the angular velocity detecting element 1 so that the resonance frequencies become the set frequencies, and the time required for the design can be reduced.

【0065】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、各梁4は直線形状であっ
たが、梁4の形態は限定されるものではなく、様々な形
態を採り得る。例えば、より弾性を持たせるために、各
梁4の形状を曲線状に形成してもよいし、また、折曲部
を備えた形態の梁4としてもよい。但し、梁4は重り部
3から離れる方向に伸長するように設けられることとな
る。
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, but can take various embodiments. For example, in each of the above embodiments, each beam 4 has a linear shape, but the shape of the beam 4 is not limited, and can take various forms. For example, in order to provide more elasticity, each beam 4 may be formed in a curved shape, or may be a beam 4 having a bent portion. However, the beam 4 is provided so as to extend in a direction away from the weight portion 3.

【0066】また、上記第1実施形態例では、重り部3
の形状は円形であり、第2実施形態例では、重り部3で
ある枠の形状は四角形状であったが、重り部3の形状は
上記各実施形態例に示した形状に限定されるものではな
い。重り部3の形状に限定されることなく、4本の梁4
を上記各実施形態例に示したような特有な配置形態とす
ることによって、上記各実施形態例と同様に、重り部3
の駆動振動の共振周波数および検出振動の共振周波数を
共に、重り部3の不要振動の共振周波数よりも低くする
ことができて、角速度検出の精度を高めることができ
る。
In the first embodiment, the weight 3
Is circular, and in the second embodiment, the shape of the frame that is the weight 3 is square, but the shape of the weight 3 is limited to the shape shown in each of the above embodiments. is not. The four beams 4 are not limited to the shape of the weight 3
Are arranged in a specific manner as shown in each of the above embodiments, so that the weight 3
Both the resonance frequency of the drive vibration and the resonance frequency of the detection vibration can be made lower than the resonance frequency of the unnecessary vibration of the weight portion 3, and the accuracy of the angular velocity detection can be improved.

【0067】さらに、上記第2実施形態例では、内部重
り部11(11a,11b)の形状は四角形状であった
が、この内部重り部11(11a,11b)の形状は四
角形状に限定されるものではなく、様々な形状を採り得
るものである。また、連結梁10は、重り部3の辺3a
と辺3cに掛け渡して設けられていたが、この連結梁1
0はY軸に沿って伸長形成されている構成を備えていれ
ばよく、例えば内部重り部11の形状によっては、上記
重り部3の辺3aと辺3cに掛け渡していなくともよ
い。
Further, in the second embodiment, the shape of the internal weight 11 (11a, 11b) is square, but the shape of the internal weight 11 (11a, 11b) is limited to a square. Instead, it can take various shapes. The connecting beam 10 is connected to the side 3 a of the weight 3.
And the side 3c.
It is sufficient that 0 has a configuration extending along the Y axis. For example, depending on the shape of the internal weight 11, it may not be spanned between the sides 3 a and 3 c of the weight 3.

【0068】さらに、上記第2実施形態例では、モニタ
手段20が形成されていたが、このモニタ手段20は必
要に応じて設けられるものであり、省略してもよい。
Further, in the second embodiment, the monitoring means 20 is formed, but this monitoring means 20 is provided as necessary and may be omitted.

【0069】[0069]

【発明の効果】この発明によれば、4本の梁は、それぞ
れ、重り部の周囲を周回する方向に隣り合っている両隣
の梁のうちの一方側との成す角度よりも他方側との成す
角度を大きくして配置される構成としたので、重り部の
駆動振動の共振周波数および検出振動の共振周波数を共
に不要振動(換言すれば、上記駆動振動や検出振動以外
の振動モード)の共振周波数よりも、不要振動の悪影響
を殆ど受けない程に低くすることが容易となる。
According to the present invention, each of the four beams is closer to the other side than the angle between one of the two adjacent beams adjacent to each other in the direction of orbiting the weight. Since the angle formed is set to be large, the resonance frequency of the driving vibration of the weight and the resonance frequency of the detection vibration are both set to the resonance of the unnecessary vibration (in other words, the vibration mode other than the driving vibration and the detection vibration). It becomes easier to make the frequency lower than the frequency so as to be hardly affected by the unnecessary vibration.

【0070】このことから、上記不要振動に起因した角
速度検出の精度悪化を防止することができて、角速度検
出の精度を高めることができ、角速度検出素子の角速度
検出の信頼性を高めることができる。
As a result, it is possible to prevent the accuracy of the angular velocity detection from deteriorating due to the unnecessary vibration, to improve the accuracy of the angular velocity detection, and to enhance the reliability of the angular velocity detection of the angular velocity detecting element. .

【0071】重り部は、Y軸回りの回転に起因したコリ
オリ力によって、X軸回りに回動振動する構成と成し、
この重り部のY軸回りの回転に起因した回動振動を検出
するY軸回り角速度検知部が設けられているものにあっ
ては、上記したような特有な4本の梁の配置位置によっ
て、不要振動に起因したY軸回りの回転の角速度検出の
精度悪化を防止することができ、Y軸回りの角速度を精
度良く検出することができる。
The weight portion is configured to rotate and vibrate around the X axis by Coriolis force caused by rotation around the Y axis.
In the case where the Y-axis rotation angular velocity detecting unit for detecting the rotational vibration caused by the rotation of the weight part around the Y-axis is provided, depending on the arrangement position of the four unique beams as described above, It is possible to prevent the accuracy of detection of the angular velocity of rotation around the Y axis from deteriorating due to unnecessary vibration, and to accurately detect the angular velocity around the Y axis.

【0072】重り部に、X軸回り検出振動部が設けられ
ると共に、このX軸回り検出振動部のX軸回りの回転に
起因した振動を検出するX軸回り角速度検知部が設けら
れているものにあっては、重り部は、上記したような特
有な4本の梁の配置形態により、X軸回りの回転に起因
したコリオリ力によって振動し難くなっているけれど
も、この重り部には、上記X軸回りの回転に起因したコ
リオリ力によって振動する上記X軸回り検出振動部が備
えられているので、X軸回りに回転した際には該X軸回
りの回転に起因したコリオリ力によって上記X軸回り検
出振動部が振動し、この振動が上記X軸回り角速度検知
部によって検出されることとなる。このような構成を備
えることによって、角速度検出素子は、X軸回りの回転
の角速度と、Y軸回りの回転の角速度とを検出すること
が可能な2軸検知タイプの角速度検出素子とすることが
できる。
The weight section is provided with an X-axis detection vibration section and an X-axis angular velocity detection section for detecting vibration caused by rotation of the X-axis detection vibration section about the X-axis. In the above, the weight portion is hardly oscillated by the Coriolis force caused by the rotation around the X-axis due to the unique four beam arrangement as described above. The X-axis detection vibrating section vibrates by the Coriolis force caused by the rotation about the X-axis. Therefore, when the X-axis rotation is performed, the X-axis detection vibration section is rotated by the Coriolis force caused by the rotation about the X-axis. The axis detection vibration unit vibrates, and this vibration is detected by the X-axis angular velocity detection unit. With such a configuration, the angular velocity detecting element may be a two-axis detection type angular velocity detecting element capable of detecting the angular velocity of rotation around the X axis and the angular velocity of rotation around the Y axis. it can.

【0073】重り部は枠形状と成し、この重り部である
枠の内部には、連結梁と、X軸回り検出振動部として機
能する内部重り部とが設けられ、また、上記内部重り部
のX軸回りの回転に起因した振動を検出するX軸回り角
速度検知部であるX軸回り角速度検知用電極が設けられ
ているものにあっては、上記連結梁の梁幅を可変するこ
とによって、上記内部重り部のX軸回りの回転に起因し
た振動の共振周波数を可変することができ、この共振周
波数の可変制御は、重り部のZ軸を中心とした水平回動
振動の共振周波数や、重り部のY軸回りの回転に起因し
た回動振動の共振周波数を殆ど変化させずに行うことが
できる。
The weight portion has a frame shape, and a connecting beam and an internal weight portion functioning as an X-axis detection vibration portion are provided inside the frame as the weight portion. In the case where the X-axis angular velocity detecting electrode, which is an X-axis angular velocity detecting unit for detecting vibration caused by rotation about the X-axis, is provided, the beam width of the connecting beam is varied. The resonance frequency of the vibration caused by the rotation of the internal weight around the X axis can be varied. The variable control of the resonance frequency can be performed by changing the resonance frequency of the horizontal rotation vibration about the Z axis of the weight. The resonance frequency of the rotational vibration caused by the rotation of the weight portion about the Y axis can be substantially changed.

【0074】つまり、上記内部重り部のX軸回りの回転
に起因した振動の共振周波数の可変制御は、上記重り部
の水平回動振動やY軸回りの回転に起因した回動振動の
共振周波数とほぼ独立した状態で行うことができること
となり、上記したような内部重り部のX軸回りの回転に
起因した振動の共振周波数や、重り部の水平回動振動の
共振周波数や、重り部のY軸回りの回転に起因した回動
振動の共振周波数がそれぞれ要求される周波数となるよ
うに、角速度検出素子を設計することが容易となる。
That is, the variable control of the resonance frequency of the vibration caused by the rotation of the internal weight around the X axis is performed by controlling the resonance frequency of the horizontal vibration of the weight and the rotation vibration caused by the rotation of the weight around the Y axis. And the resonance frequency of the vibration caused by the rotation of the internal weight around the X axis, the resonance frequency of the horizontal rotation vibration of the weight, and the Y of the weight as described above. It becomes easy to design the angular velocity detecting element so that the resonance frequency of the rotational vibration caused by the rotation around the axis becomes the required frequency.

【0075】各梁は、基台の表面と間隔を介して、且
つ、基台の表面と平行に伸長形成されているものや、4
本の梁は2本ずつの組と成し、同じ組の2本の梁は、そ
れぞれ、重り部の水平回動の中心軸に対して対称的な位
置に配設されているものにあっては、簡単な構成で、重
り部を安定的に前記の如く振動させることができて、角
速度検出の精度を向上させることができる。
Each of the beams is formed so as to extend from the surface of the base and to extend in parallel with the surface of the base.
The two beams are formed in pairs, and the two beams in the same group are arranged at positions symmetrical with respect to the center axis of the horizontal rotation of the weight. With a simple configuration, the weight can be stably vibrated as described above, and the accuracy of angular velocity detection can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1実施形態例の角速度検出素子の主要な構成
部分を模式的に示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing main components of an angular velocity detecting element according to a first embodiment.

【図2】第1実施形態例の角速度検出素子の特有な構成
部分を抜き出して模式的に示した説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing specific components of the angular velocity detecting element according to the first embodiment;

【図3】本発明者の実験から得られた、4本の梁の成す
角度と重り部の各種振動の共振周波数との関係例を示す
グラフである。
FIG. 3 is a graph showing an example of a relationship between angles formed by four beams and resonance frequencies of various vibrations of a weight portion, obtained from an experiment performed by the present inventors.

【図4】第2実施形態例の角速度検出素子を模式的に示
す平面図である。
FIG. 4 is a plan view schematically showing an angular velocity detecting element according to a second embodiment.

【図5】第2実施形態例に示した駆動手段の一例を説明
するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining an example of a driving unit shown in the second embodiment.

【図6】第2実施形態例に示したモニタ手段の一例を説
明するための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining an example of a monitor shown in the second embodiment.

【図7】角速度検出素子の従来例を示すモデル図であ
る。
FIG. 7 is a model diagram showing a conventional example of an angular velocity detecting element.

【図8】図7の角速度検出素子の重り部と梁を抜き出し
て模式的に示したモデル図である。
8 is a model diagram schematically showing a weight portion and a beam of the angular velocity detecting element of FIG. 7 extracted.

【図9】図7に示す重り部の各種振動の状態例を模式的
に示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram schematically showing an example of various vibration states of the weight shown in FIG. 7;

【図10】4本の梁を従来の配置形態でもって配設した
場合に、梁の厚みと幅と長さの何れか1つをパラメータ
ーとして可変したときに重り部の各種振動の共振周波数
がどのように変化するかを調べた実験結果を示すグラフ
である。
FIG. 10 shows a case where four beams are arranged in a conventional arrangement, and when any one of the thickness, width and length of the beam is varied as a parameter, the resonance frequency of various vibrations of the weight portion is changed. It is a graph which shows the experimental result which investigated how it changes.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 角速度検出素子 2 基台 3 重り部 4 梁 6 X軸回り角速度検知用電極 7 Y軸回り角速度検知用電極 10 連結梁 11 内部重り部 13 駆動用電極部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Angular velocity detection element 2 Base 3 Weight part 4 Beam 6 Electrode for X-axis angular velocity detection 7 Electrode for Y-axis angular velocity detection 10 Connecting beam 11 Internal weight part 13 Drive electrode part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 真司 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 BB01 CC04 CD03 CD05  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Shinji Kobayashi 2-26-10 Tenjin, Nagaokakyo-shi, Kyoto Murata Manufacturing Co., Ltd. F-term (reference) 2F105 BB01 CC04 CD03 CD05

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基台と、この基台の表面と間隔を介して
対向配置する重り部と、この重り部を変位可能な状態で
支持する4本の梁と、上記基台の表面および重り部に直
交するZ軸を中心軸にして上記重り部を上記基台の表面
に沿って水平回動振動させるための駆動手段とを備えた
角速度検出素子において、上記4本の梁は、それぞれ、
重り部から離れる方向に伸長形成されている形態と成
し、これら各梁は、それぞれ、重り部の周囲を周回する
方向に隣り合っている両隣の梁のうちの一方側との成す
角度よりも他方側との成す角度を大きくして配置されて
おり、上記駆動手段による上記重り部の駆動振動の共振
周波数およびコリオリ力に起因した上記重り部の検出振
動の共振周波数を両方共に、上記駆動振動および検出振
動以外の振動モードの共振周波数よりも低くする構成と
したことを特徴とする角速度検出素子。
1. A base, a weight portion opposed to a surface of the base with an interval, four beams for supporting the weight portion in a displaceable manner, a surface of the base and a weight Driving means for horizontally rotating and vibrating the weight portion along the surface of the base with the Z axis perpendicular to the central axis as the central axis, wherein the four beams are respectively
Each of these beams is formed to extend in a direction away from the weight portion, and each of these beams is larger than an angle formed with one side of both adjacent beams adjacent to each other in a direction around the weight portion. An angle formed with the other side is increased, and both the resonance frequency of the driving vibration of the weight portion by the driving means and the resonance frequency of the detection vibration of the weight portion caused by the Coriolis force are equal to the driving vibration. An angular velocity detecting element, wherein the angular velocity detecting element is configured to be lower than a resonance frequency of a vibration mode other than the detected vibration.
【請求項2】 重り部は、4本の梁の配置形態によっ
て、基台の表面に平行なY軸を中心軸とした回転に起因
したコリオリ力が発生した際に上記Y軸およびZ軸の2
軸に直交するX軸を中心軸にして回動振動する構成と成
し、この重り部のY軸回りの回転に起因した回動振動を
静電容量を利用して検出するY軸回り角速度検知部が設
けられていることを特徴とした請求項1記載の角速度検
出素子。
2. A weight portion, when a Coriolis force is generated due to rotation about a Y-axis parallel to a surface of a base due to an arrangement of four beams, the Y-axis and the Z-axis. 2
Angular velocity detection around the Y-axis that uses a capacitance to detect the rotational vibration caused by the rotation of the weight around the Y-axis by using the capacitance as the center axis about the X-axis orthogonal to the axis. The angular velocity detecting element according to claim 1, wherein a portion is provided.
【請求項3】 重り部には、X軸を中心軸とした回転に
起因したコリオリ力によって振動するX軸回り検出振動
部が設けられており、このX軸回り検出振動部の上記コ
リオリ力に起因した振動を静電容量を利用して検知する
X軸回り角速度検知部が設けられていることを特徴とし
た請求項2記載の角速度検出素子。
3. The weight portion is provided with an X-axis detection vibration portion that vibrates due to a Coriolis force caused by rotation about the X-axis as a center axis. 3. The angular velocity detecting element according to claim 2, further comprising: an X-axis angular velocity detecting unit for detecting the vibration caused by using the capacitance.
【請求項4】 重り部は枠形状と成し、この重り部であ
る枠の内部には、上記枠からY軸方向に伸長形成された
連結梁と、この連結梁に支持されてX軸を中心軸とした
回転に起因したコリオリ力によって振動するX軸回り検
出振動部と成す内部重り部とが形成されており、基台の
表面には、上記枠に対向する部位にY軸回り角速度検知
部であるY軸回り角速度検知用電極が形成され、また、
上記内部重り部に対向する部位にX軸回り角速度検知部
であるX軸回り角速度検知用電極が形成されていること
を特徴とした請求項3記載の角速度検出素子。
4. The weight portion has a frame shape, and a connecting beam extending in the Y-axis direction from the frame and a X-axis supported by the connecting beam are provided inside the frame serving as the weight portion. An X-axis detection vibration part vibrating due to the Coriolis force caused by the rotation about the center axis and an internal weight part are formed. An electrode for detecting the angular velocity around the Y axis, which is a portion, is formed.
The angular velocity detecting element according to claim 3, wherein an electrode for detecting an angular velocity around the X-axis, which is an angular velocity detecting section around the X-axis, is formed at a portion facing the internal weight portion.
【請求項5】 各梁は、基台の表面と間隔を介し、且
つ、基台の表面と平行に伸長形成されていることを特徴
とした請求項1乃至請求項4の何れか1つに記載の角速
度検出素子。
5. The apparatus according to claim 1, wherein each of the beams is formed so as to extend at a distance from the surface of the base and parallel to the surface of the base. The angular velocity detecting element as described in the above.
【請求項6】 4本の梁は2本ずつの組を成し、同じ組
の2本の梁は、それぞれ、重り部の水平回動の中心軸に
対して対称的な位置に配設されていることを特徴とした
請求項1乃至請求項5の何れか1つに記載の角速度検出
素子。
6. The four beams form a set of two beams, and the two beams of the same set are respectively disposed at positions symmetrical with respect to the center axis of horizontal rotation of the weight. The angular velocity detecting element according to any one of claims 1 to 5, wherein:
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