JP2005233706A - 角速度センサ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、検出部の故障診断のために、振動子上に駆動部と検出部とは別の新たな手段を設けることなしに、シンプルな構成、かつ、小型で高精度な検出部の故障診断が可能な角速度センサを提供することを目的とするものである。
【解決手段】外部から故障診断を実施するためのチェック信号ａが端子５４に入力されるとアンプ４５の増幅度が減少し、同時にＡＧＣ回路４３の働きによりアンプ４４の増幅度が逆に増加することで、音叉型振動子のアームの中心線を境に離間した一対の駆動電極の一方には小さな駆動信号が、他方には大きな駆動信号が印加されるように構成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、故障診断機能を備えた角速度センサに関するものである。

従来この種の角速度センサとしては、例えば、特許文献１に記載されているようなものがあった。図９、図１０は前記特許文献１に記載された従来の角速度センサを示している。図９は角速度センサの振動子を示す斜視図、図１０は同側面図である。

図９、図１０において、１０１はエリンバー等からなる正３角柱状の振動体、１０２は振動体１０１に屈曲振動を励起するための駆動部としての両面に電極が形成された圧電体、１０３、１０４は振動体１０１の長手方向の軸周りに角速度Ωが印加された時の屈曲振動の変化として検出するための検出部としての両面に電極が形成された圧電体、１０５、１０６は振動体１０１の長手方向の中央部を境に圧電体１０３、１０４とは反対側に設けられ、振動体１０１の長手方向の軸周りに角速度Ωが印加された時に働くコリオリ力と同じ向きに振動体１０１を屈曲振動させるための疑似コリオリ力発生部としての両面に電極が形成された圧電体である。
特開平１１−１０１６４４号公報

しかしながら前述した従来の角速度センサにおいては、検出部の故障診断のために振動体１０１上に駆動部としての圧電体１０２や検出部としての圧電体１０３、１０４とは別の特別な圧電体１０５、１０６を設けなければならないという問題があった。

本発明は検出部の故障診断のために、振動子上に駆動部と検出部とは別の新たな手段を設けることなしに、シンプルな構成、かつ、小型で高精度な検出部の故障診断が可能な角速度センサを提供することを目的とする。

この目的を達成する為に、本発明の請求項１に記載の発明は、振動子と、この振動子をＸ軸方向とＺ軸方向に励振することが可能な前記振動子上に設けられた駆動部と、前記駆動部に前記振動子をＸ軸方向に励振するための駆動信号を供給するための第１の駆動回路と、前記駆動部に前記振動子をＸ軸方向とＺ軸方向に励振するための駆動信号を供給するための第２の駆動回路と、Ｚ軸方向に振動する前記振動子の撓みを検出するために前記振動子上に設けられた検出部と、前記第１の駆動回路より前記駆動部に駆動信号が供給され、かつ、Ｙ軸周りに角速度が入力された時の前記検出部より出力される信号を増幅し、検波することにより、角速度信号が出力される角速度検出回路と、前記第２の駆動回路より前記駆動部に駆動信号が供給された時の前記検出部より出力される信号を増幅し、検波することにより、前記検出部の故障診断が可能となる信号が出力される自己診断回路とを備えた角速度センサであり、検出部の故障診断のために、振動子上に駆動部と検出部とは別の新たな手段を設けることなしに、シンプルな構成、かつ、小型で高精度な検出部の故障診断が可能であるという作用効果を奏する。

請求項２に記載の発明は、振動子は少なくとも２つのアームとこのアームを連結する少なくとも１つの基部とを有した弾性材料からなる音叉型振動子であり、駆動部はこの音叉型振動子の少なくとも１つのアームの少なくとも１つの主面上の中心線を境に少なくとも上部電極が離間するように設けられた圧電膜であり、さらに検出部は前記音叉型振動子の少なくとも１つのアームの少なくとも１つの主面上に設けられ、両面に電極を有した圧電膜であり、Ｘ軸方向に音叉振動するように前記離間した各上部電極に第１の駆動回路より互いに位相が逆の駆動信号が印加され、また、Ｘ軸方向に音叉振動するとともにＺ軸方向にも振動するように前記離間した各上部電極に第２の駆動回路より互いに位相が逆で、かつ、振幅に差がある駆動信号が印加されるように構成された請求項１に記載の角速度センサであり、音叉型振動子のアームの中心線を境に離間した各上部電極に第１の駆動回路より駆動信号が印加された場合は、アームの中心線を境にアームの左右の部分をＺ軸方向に互いに逆に撓ませようとする力が釣り合い、相殺されてしまうため、Ｘ軸方向への音叉振動しか起こらないが、音叉型振動子のアームの中心線を境に離間した各上部電極に第２の駆動回路より互いに位相が逆で、かつ、振幅に差がある駆動信号が印加されると、アームの中心線を境にアームの左右の部分をＺ軸方向に互いに逆に撓ませようとする力が釣り合わなくなり、その結果相殺されないため、Ｘ軸方向に音叉振動すると同時にあたかも角速度が印加された時のコリオリ力に基づくようなＺ軸方向への撓み振動も起こり、このＺ軸方向への撓みに基づいて、駆動部とは独立に設けられた検出部としての圧電膜上の電極に電荷が誘起される。この信号を自己診断回路により増幅し、検波することで、駆動部とは兼用でない検出部の独立した故障診断が可能となる信号が出力できるという作用効果を奏する。

請求項３に記載の発明は、振動子は少なくとも２つのアームとこのアームを連結する少なくとも１つの基部とを有した弾性材料からなる音叉型振動子であり、駆動部はこの音叉型振動子の少なくとも１つのアームの少なくとも１つの主面上の中心線を境に離間するように設けられ、上面、下面にそれぞれ電極を有した一対の圧電膜であり、さらに検出部は前記音叉型振動子の少なくとも１つのアームの少なくとも１つの主面上に設けられ、両面に電極を有した圧電膜であり、Ｘ軸方向に音叉振動するように前記離間した各上面の電極に第１の駆動回路より互いに位相が逆の駆動信号が印加され、また、Ｘ軸方向に音叉振動するとともにＺ軸方向にも振動するように前記離間した各上面の電極に第２の駆動回路より互いに位相が逆で、かつ、振幅に差がある駆動信号が印加されるように構成された請求項１に記載の角速度センサであり、音叉型振動子のアームの中心線を境に離間した一対の圧電膜の各上面の電極に第１の駆動回路より駆動信号が印加された場合は、アームの中心線を境にアームの左右の部分をＺ軸方向に互いに逆に撓ませようとする力が釣り合い、相殺されてしまうため、Ｘ軸方向への音叉振動しか起こらないが、音叉型振動子のアームの中心線を境に離間した一対の圧電膜の各上面の電極に第２の駆動回路より互いに位相が逆で、かつ、振幅に差がある駆動信号が印加されると、アームの中心線を境にアームの左右の部分をＺ軸方向に互いに逆に撓ませようとする力が釣り合わなくなり、その結果相殺されないため、Ｘ軸方向に音叉振動すると同時にあたかも角速度が印加された時のコリオリ力に基づくようなＺ軸方向への撓み振動も起こり、このＺ軸方向への撓みに基づいて、駆動部とは独立に設けられた検出部としての圧電膜上の電極に電荷が誘起される。この信号を自己診断回路により増幅し、検波することで、駆動部とは兼用でない検出部の独立した故障診断が可能となる信号が出力できるばかりか、音叉型振動子のアームの中心線を境に駆動部が分離されて設けられているため、Ｘ軸方向とＺ軸方向へより高精度な振動を発生させることができるという作用効果を奏する。

請求項４に記載の発明は、振動子は少なくとも２つのアームとこのアームを連結する少なくとも１つの基部とを有した弾性材料からなる音叉型振動子であり、駆動部はこの音叉型振動子の２つのアームに設けられ、前記各々のアームの主面上の中心線を境に少なくとも上部電極が離間し、かつ、少なくとも前記各々のアーム間で前記上部電極の面積に差が設けられた第１、第２の圧電膜であり、さらに検出部は前記音叉型振動子の少なくとも１つのアームの少なくとも１つの主面上に設けられ、両面に電極を有した圧電膜であり、Ｘ軸方向に音叉振動するように前記第１、第２の圧電膜上にそれぞれ設けられた前記離間した各上部電極に第１の駆動回路より互いに位相が逆の駆動信号が印加され、また、Ｘ軸方向に音叉振動するとともにＺ軸方向にも振動するように前記第１、第２の圧電膜上にそれぞれ設けられた前記離間した各上部電極に第２の駆動回路より互いに位相が逆で、かつ、振幅に差がある駆動信号が印加されるように構成された請求項１に記載の角速度センサであり、音叉型振動子のアームの中心線を境に離間した各上部電極に第１の駆動回路より駆動信号が印加された場合は、アームの中心線を境にアームの左右の部分をＺ軸方向に互いに逆に撓ませようとする力が釣り合い、相殺されてしまうため、Ｘ軸方向への音叉振動しか起こらないが、音叉型振動子のアームの中心線を境に離間した各上部電極に第２の駆動回路より互いに位相が逆で、かつ、振幅に差がある駆動信号が印加されると、アームの中心線を境にアームの左右の部分をＺ軸方向に互いに逆に撓ませようとする力が釣り合わなくなるばかりか、一方のアームと他方のアームで上部電極の面積に差があり、不釣り合いの度合いが一方のアームと他方のアームで異なるため、結果として、Ｘ軸方向に音叉振動すると同時にあたかも角速度が印加された時のコリオリ力に基づくようなＺ軸方向への撓み振動も起こり、このＺ軸方向への撓みに基づいて、駆動部とは独立に設けられた検出部としての圧電膜上の電極に電荷が誘起される。この信号を自己診断回路により増幅し、検波することで、駆動部とは兼用でない検出部の独立した故障診断が可能となる信号が出力できるという作用効果を奏する。

請求項５に記載の発明は、振動子は少なくとも２つのアームとこのアームを連結する少なくとも１つの基部とを有した弾性材料からなる音叉型振動子であり、駆動部はこの音叉型振動子の２つのアームに設けられ、前記各々のアームの主面上の中心線を境に離間するように設けられ、上面、下面にそれぞれ電極を有し、かつ、少なくとも前記各々のアーム間で前記上面の電極の面積に差が設けられた各一対の圧電膜であり、さらに検出部は前記音叉型振動子の少なくとも１つのアームの少なくとも１つの主面上に設けられ、両面に電極を有した圧電膜であり、Ｘ軸方向に音叉振動するように前記各一対の圧電膜上にそれぞれ設けられた前記離間した各上面の電極に第１の駆動回路より互いに位相が逆の駆動信号が印加され、また、Ｘ軸方向に音叉振動するとともにＺ軸方向にも振動するように前記各一対の圧電膜上にそれぞれ設けられた前記離間した各上面の電極に第２の駆動回路より互いに位相が逆で、かつ、振幅に差がある駆動信号が印加されるように構成された請求項１に記載の角速度センサであり、音叉型振動子のアームの中心線を境に離間した各上面の電極に第１の駆動回路より駆動信号が印加された場合は、アームの中心線を境にアームの左右の部分をＺ軸方向に互いに逆に撓ませようとする力が釣り合い、相殺されてしまうため、Ｘ軸方向への音叉振動しか起こらないが、音叉型振動子のアームの中心線を境に離間した各上面の電極に第２の駆動回路より互いに位相が逆で、かつ、振幅に差がある駆動信号が印加されると、アームの中心線を境にアームの左右の部分をＺ軸方向に互いに逆に撓ませようとする力が釣り合わなくなるばかりか、一方のアームと他方のアームで上面の電極の面積に差があり、不釣り合いの度合いが一方のアームと他方のアームで異なるため、結果として、Ｘ軸方向に音叉振動すると同時にあたかも角速度が印加された時のコリオリ力に基づくようなＺ軸方向への撓み振動も起こり、このＺ軸方向への撓みに基づいて、駆動部とは独立に設けられた検出部としての圧電膜上の電極に電荷が誘起される。この信号を自己診断回路により増幅し、検波することで、駆動部とは兼用でない検出部の独立した故障診断が可能となる信号が出力できるばかりか、音叉型振動子のアームの中心線を境に駆動部が分離されて設けられているため、Ｘ軸方向とＺ軸方向へより高精度な振動を発生させることができるという作用効果を奏する。

請求項６に記載の発明は、振動子は少なくとも２つのアームとこのアームを連結する少なくとも１つの基部とを有した弾性材料からなる音叉型振動子であり、駆動部はこの音叉型振動子の２つのアームに設けられ、前記各々のアームの主面上の中心線を境に少なくとも上部電極が離間し、かつ、少なくとも前記各々のアーム間で前記上部電極のＹ軸方向における位置に差を有した第１、第２の圧電膜であり、さらに検出部は前記音叉型振動子の少なくとも１つのアームの少なくとも１つの主面上に設けられ、両面に電極を有した圧電膜であり、Ｘ軸方向に音叉振動するように前記第１、第２の圧電膜上にそれぞれ設けられた前記離間した各上部電極に第１の駆動回路より互いに位相が逆の駆動信号が印加され、また、Ｘ軸方向に音叉振動するとともにＺ軸方向にも振動するように前記第１、第２の圧電膜上にそれぞれ設けられた前記離間した各上部電極に第２の駆動回路より互いに位相が逆で、かつ、振幅に差がある駆動信号が印加されるように構成された請求項１に記載の角速度センサであり、音叉型振動子のアームの中心線を境に離間した各上部電極に第１の駆動回路より駆動信号が印加された場合は、アームの中心線を境にアームの左右の部分をＺ軸方向に互いに逆に撓ませようとする力が釣り合い、相殺されてしまうため、Ｘ軸方向への音叉振動しか起こらないが、音叉型振動子のアームの中心線を境に離間した各上部電極に第２の駆動回路より互いに位相が逆で、かつ、振幅に差がある駆動信号が印加されると、アームの中心線を境にアームの左右の部分をＺ軸方向に互いに逆に撓ませようとする力が釣り合わなくなるばかりか、一方のアームと他方のアームで上部電極のＹ軸方向における位置に差があり、不釣り合いの度合いが一方のアームと他方のアームで異なるため、結果として、Ｘ軸方向に音叉振動すると同時にあたかも角速度が印加された時のコリオリ力に基づくようなＺ軸方向への撓み振動も起こり、このＺ軸方向への撓みに基づいて、駆動部とは独立に設けられた検出部としての圧電膜上の電極に電荷が誘起される。この信号を自己診断回路により増幅し、検波することで、駆動部とは兼用でない検出部の独立した故障診断が可能となる信号が出力できるという作用効果を奏する。

請求項７に記載の発明は、振動子は少なくとも２つのアームとこのアームを連結する少なくとも１つの基部とを有した弾性材料からなる音叉型振動子であり、駆動部はこの音叉型振動子の２つのアームに設けられ、前記各々のアームの主面上の中心線を境に離間するように設けられ、上面、下面にそれぞれ電極を有し、かつ、少なくとも前記各々のアーム間で前記上面の電極のＹ軸方向における位置に差を有した各一対の圧電膜であり、さらに検出部は前記音叉型振動子の少なくとも１つのアームの少なくとも１つの主面上に設けられ、両面に電極を有した圧電膜であり、Ｘ軸方向に音叉振動するように前記各一対の圧電膜上にそれぞれ設けられた前記離間した各上面の電極に第１の駆動回路より互いに位相が逆の駆動信号が印加され、また、Ｘ軸方向に音叉振動するとともにＺ軸方向にも振動するように前記各一対の圧電膜上にそれぞれ設けられた前記離間した各上面の電極に第２の駆動回路より互いに位相が逆で、かつ、振幅に差がある駆動信号が印加されるように構成された請求項１に記載の角速度センサであり、音叉型振動子のアームの中心線を境に離間した各上面の電極に第１の駆動回路より駆動信号が印加された場合は、アームの中心線を境にアームの左右の部分をＺ軸方向に互いに逆に撓ませようとする力が釣り合い、相殺されてしまうため、Ｘ軸方向への音叉振動しか起こらないが、音叉型振動子のアームの中心線を境に離間した各上面の電極に第２の駆動回路より互いに位相が逆で、かつ、振幅に差がある駆動信号が印加されると、アームの中心線を境にアームの左右の部分をＺ軸方向に互いに逆に撓ませようとする力が釣り合わなくなるばかりか、一方のアームと他方のアームで上面の電極のＹ軸方向における位置に差があり、不釣り合いの度合いが一方のアームと他方のアームで異なるため、結果として、Ｘ軸方向に音叉振動すると同時にあたかも角速度が印加された時のコリオリ力に基づくようなＺ軸方向への撓み振動も起こり、このＺ軸方向への撓みに基づいて、駆動部とは独立に設けられた検出部としての圧電膜上の電極に電荷が誘起される。この信号を自己診断回路により増幅し、検波することで、駆動部とは兼用でない検出部の独立した故障診断が可能となる信号が出力できるばかりか、音叉型振動子のアームの中心線を境に駆動部が分離されて設けられているため、Ｘ軸方向とＺ軸方向へより高精度な振動を発生させることができるという作用効果を奏する。

請求項８に記載の発明は、角速度検出回路は、自己診断回路の機能も兼ね備えた一つの回路のみである請求項１に記載の角速度センサであり、よりシンプルな構成にすることができるという作用効果を奏する。

請求項９に記載の発明は、さらに、故障診断を実施するために外部からのチェック信号が入力されるチェック端子を備え、第２の駆動回路内にチェック端子からの出力信号に応じて駆動信号に振幅の差を発生させるための手段が設けられた請求項２乃至７に記載の角速度センサであり、外部から任意の時間に故障診断ができるという作用効果を奏する。

振動子と、この振動子をＸ軸方向とＺ軸方向に励振することが可能な前記振動子上に設けられた駆動部と、前記駆動部に前記振動子をＸ軸方向に励振するための駆動信号を供給するための第１の駆動回路と、前記駆動部に前記振動子をＸ軸方向とＺ軸方向に励振するための駆動信号を供給するための第２の駆動回路と、Ｚ軸方向に振動する前記振動子の撓みを検出するために前記振動子上に設けられた検出部と、前記第１の駆動回路より前記駆動部に駆動信号が供給され、かつ、Ｙ軸周りに角速度が入力された時の前記検出部より出力される信号を増幅し、検波することにより、角速度信号が出力される角速度検出回路と、前記第２の駆動回路より前記駆動部に駆動信号が供給された時の前記検出部より出力される信号を増幅し、検波することにより、前記検出部の故障診断が可能となる信号が出力される自己診断回路とを備えた角速度センサであり、検出部の故障診断のために、振動子上に駆動部と検出部とは別の新たな手段を設けることなしに、シンプルな構成、かつ、小型で高精度な検出部の故障診断が可能である。

以下に本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における角速度センサの分解斜視図、図２は同角速度センサの音叉型振動子の構成図、図３は同振動子のＡ−Ａ断面図、図４は同角速度センサの回路のブロック図、図５は同回路における各部の信号状態及び同振動子のアームの振動状態を示す波形図、図６は故障診断時の駆動信号の振幅の差と自己診断回路の出力信号との関係を説明する図である。

図１において、１は基本骨格がシリコン等の弾性材料からなる音叉型振動子、２は回路としてのＩＣチップ、３は音叉型振動子１とＩＣチップ２が収納されるセラミック製のパッケージ、４はパッケージ３を封止するための蓋、７は蓋４により封止されたパッケージ３とチップ部品５と端子６等の導体とともに樹脂で一体成型されたホルダー、８はホルダー７を覆うケースである。

図２、図３において、１０ａ、１０ｂは音叉型振動子１のアーム、１８は音叉型振動子１の支持部、３０、３１はアーム１０ａ、１０ｂの各々の中心線、３２、３３はアーム１０ａ、１０ｂの各々の主面、１１ｃ、１２ｃは中心線３０を境に互いに離間した主面３２上に設けられた下面の電極、１１ｂ、１２ｂは下面の電極１１ｃ、１２ｃ上にそれぞれ設けられたＰＺＴからなる膜面に垂直方向に分極処理された圧電膜、１１ａ、１２ａは圧電膜１１ｂ、１２ｂ上にそれぞれ設けられた駆動電極としての上面の電極、１３ｃ、１４ｃは中心線３１を境に互いに離間した主面３３上に設けられた下面の電極、１３ｂ、１４ｂは下面の電極１３ｃ、１４ｃ上にそれぞれ設けられたＰＺＴからなる膜面に垂直方向に分極処理された圧電膜、１３ａ、１４ａは圧電膜１３ｂ、１４ｂ上にそれぞれ設けられた駆動電極としての上面の電極、１７はアーム１０ａ、１０ｂがＸ軸方向に音叉振動する振幅をモニターするために主面３２、３３に跨るように設けられたモニター電極、１９、２０、２１、２２、２３は上面の電極１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａ、モニター電極１７にそれぞれつながるパッド電極、１５ａ、１６ａは検出部を構成する上面の電極である。

駆動部は、上述したようにアーム１０ａ上に設けられた上面の電極１１ａ、圧電膜１１ｂと下面の電極１１ｃから構成された部分と上面の電極１２ａ、圧電膜１２ｂと下面の電極１２ｃから構成された部分とからなる一対の構成である。同様に、アーム１０ｂ上にも一対の構成で形成されている。また、駆動部はアーム１０ａ上の中心線３０に対して略対称に構成されると同時に、音叉型振動子１の対称軸を中心に左右にアーム１０ａ、１０ｂ間においても略対称に構成されている。

検出部は、アーム１０ａの主面３２上に設けられた下面の電極（図示せず）、この下面の電極上に設けられたＰＺＴからなる膜面に垂直方向に分極処理された圧電膜（図示せず）とこの圧電膜上に設けられた上面の電極１５ａから構成されている。同様に、アーム１０ｂの主面３３上にも下面の電極（図示せず）、この下面の電極上に設けられたＰＺＴからなる膜面に垂直方向に分極処理された圧電膜（図示せず）とこの圧電膜上に設けられた上面の電極１６ａから構成された検出部が存在する。また、検出部は、音叉型振動子１の対称軸を中心に左右のアーム１０ａ、１０ｂ間においても略対称に構成されている。

同様に、モニター電極１７の下にもＰＺＴからなる膜面に垂直方向に分極処理された圧電膜（図示せず）と下面の電極（図示せず）が設けられている。

図４において、４０はパッド電極２３に接続される端子、４１は端子４０を経由してモニター電極１７に発生した電荷が入力されるカレントアンプ、４２はカレントアンプ４１の出力を整流平滑する全波整流器、４３はカレントアンプ４１の出力と全波整流器４２の出力が入力されアーム１０ａ、１０ｂがＸ軸方向に音叉振動する振幅を所定値になるように駆動信号の振幅を制御するためのＡＧＣ回路、４４はＡＧＣ回路４３の出力が入力され上面の電極１１ａに駆動信号（例えば、プラス信号）を供給するためのアンプ、４５はアンプ４４の出力を反転し上面の電極１２ａにアンプ４４から出力された駆動信号と位相が逆（例えば、マイナス信号）で振幅が同じ駆動信号を供給するためのアンプ、４６はアンプ４４の出力を反転し上面の電極１４ａにアンプ４４から出力された駆動信号と位相が逆（例えば、マイナス信号）で振幅が同じ駆動信号を供給するためのアンプ、４７はアンプ４６の出力をさらに反転し上面の電極１３ａにアンプ４６から出力された駆動信号と位相が逆（例えば、プラス信号）で振幅が同じ駆動信号を供給するためのアンプ、５０、５１、５２、５３はパッド電極２０、１９、２２、２１にそれぞれ接続される端子、５４は故障診断を実施するために外部からのチェック信号が入力され、このチェック信号に応じてアンプ４５、４７の増幅度を変化させるための制御信号が供給される端子、６０、６１は上面の電極１５ａ、１６ａにそれぞれ接続される端子、６２、６３は端子６０、６１を経由して上面の電極１５ａ、１６ａにそれぞれ発生した電荷が入力されるカレントアンプ、６４はカレントアンプ６２、６３の出力を差動増幅するための差動アンプ、６５は差動アンプ６４の出力を位相シフトするための位相器、６６は位相器６５の出力をカレントアンプ４１の出力信号を用いて同期検波するための同期検波器、６７は同期検波器６６の出力を濾波するためのローパスフィルタ、６８はローパスフィルタ６７の出力を外部に供給するための端子である。

まず最初に、本実施の形態の角速度センサにおける通常の角速度検出を行う時の動作について説明する。

上述したように通常の角速度検出を行うモードにおいては、端子５４に故障診断を実施するためのチェック信号が外部から供給されないため、アンプ４５、４７の増幅度を変化させるための制御信号が供給されることはない。したがって、上面の電極１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａに入力される駆動信号の振幅はすべて同じである。また、上面の電極１１ａの駆動信号の位相（プラス）と上面の電極１２ａの駆動信号の位相（マイナス）とは逆、さらに上面の電極１３ａの駆動信号の位相（プラス）と上面の電極１４ａの駆動信号の位相（マイナス）とは逆である。これにより、例えばアーム１０ａの中心線３０を境に圧電膜１１ｂがＹ軸方向に縮むとアーム１０ａをＸ軸方向（外向き）に曲げようとする力が発生すると同時にＺ軸方向（紙面に向かって手前）にも曲げようとする力が発生する。また、アーム１０ａの中心線３０を境に圧電膜１２ｂはＹ軸方向に伸びるため、アーム１０ａをＸ軸方向（外向き）に曲げようとする力が発生すると同時にＺ軸方向（紙面に向かって奥）にも曲げようとする力が発生する。その結果、アーム１０ａの中心線３０を境にアーム１０ａの左右の部分をＺ軸方向に互いに逆に撓ませようとする力が釣り合い、相殺されてしまうため、Ｘ軸方向（外向き）への振動しか起こらない。同様の原理に基づき、アーム１０ｂの中心線３１を境にアーム１０ｂの左右の部分をＺ軸方向に互いに逆に撓ませようとする力が釣り合い、相殺されてしまうため、Ｘ軸方向（外向き）への振動しか起こらない。この音叉振動状態の時のＸ軸方向へのアーム１０ａ、１０ｂの振動変位ｅの波形の位相は、音叉型振動子１が共振振動をしているため、図５に示すように駆動信号ｃの位相と９０°異なる。すなわち、駆動信号ｃの振幅が最大の時、アーム１０ａ、１０ｂの振動変位ｅは、ゼロとなる。また、Ｚ軸方向へのアーム１０ａ、１０ｂの振動変位ｆは、図５に示すように発生しない。このように、アーム１０ａ、１０ｂはＸＹ面内のみで安定した音叉振動を行うことが十分に理解できる。

上述のようなＸＹ面内のみで安定した音叉振動をしている状態でＹ軸周りに角速度Ωが印加されると、上面の電極１５ａから例えばプラスの電荷が発生し、上面の電極１６ａから大きさが同じでマイナスの電荷が発生する。これらの電荷を上述の回路で処理することにより、印加された角速度Ωの大きさに応じた出力信号が端子６８から出力される。

次に、本実施の形態の角速度センサにおける故障診断を実施する時の動作について説明する。

故障診断を実施するために、端子５４にチェック信号ａが外部から供給される（図５に示す）と、アンプ４５、４７の増幅度を変化させるための制御信号が供給される。この制御信号により、例えばアンプ４５、４７の増幅度が同時に減少させられると、上面の電極１２ａに印加される駆動信号ｄの振幅（図５に示す）は、減少する。同様に、上面の電極１３ａに印加される駆動信号の振幅も減少する。この時、ＡＧＣ回路４３の働きにより、アーム１０ａ、１０ｂのＸ軸方向に音叉振動する振幅が所定値になるように、上面の電極１１ａに印加される駆動信号ｃの振幅（図５に示す）は、増加する。同様に、上面の電極１４ａに印加される駆動信号の振幅も増加する。

すなわち、上面の電極１１ａに印加される駆動信号の位相（プラス）と上面の電極１２ａに印加される駆動信号の位相（マイナス）が逆のまま、上面の電極１１ａに印加される駆動信号の振幅と上面の電極１２ａに印加される駆動信号の振幅との間に差が生じる。

したがって、アーム１０ａの中心線３０を境に圧電膜１１ｂがＹ軸方向に縮む力が、アーム１０ａの中心線３０を境に圧電膜１２ｂがＹ軸方向に伸びる力を超えるため、アーム１０ａの中心線３０を境にアーム１０ａの左右の部分をＺ軸方向に互いに逆に撓ませようとする力が釣り合わなくなり、その結果この力は相殺されず、アーム１０ａをＸ軸方向（外向き）へ振動させると同時にあたかも角速度が印加された時のコリオリ力に基づくようなＺ軸方向への撓み振動のように、紙面に向かって手前にも曲げようとする力が発生する。同様のことは、アーム１０ｂでも発生している。すなわち、アーム１０ｂの中心線３１を境に圧電膜１４ｂがＹ軸方向に伸びる力が、アーム１０ｂの中心線３１を境に圧電膜１３ｂがＹ軸方向に縮む力を超えるため、アーム１０ｂの中心線３１を境にアーム１０ｂの左右の部分をＺ軸方向に互いに逆に撓ませようとする力が釣り合わなくなり、その結果この力は相殺されず、アーム１０ｂをＸ軸方向（外向き）へ振動させると同時にあたかも角速度が印加された時のコリオリ力に基づくようなＺ軸方向への撓み振動のように、紙面に向かって奥にも曲げようとする力が発生する。これらのアーム１０ａ、１０ｂをＺ軸方向へ曲げようとする力により、Ｚ軸方向へのアーム１０ａ、１０ｂの振動変位ｆは図５に示すようになる。このＺ軸方向へのアーム１０ａ、１０ｂの振動変位ｆの波形の位相は、駆動信号ｃの波形の位相と同相になる。何故ならば、アーム１０ａ、１０ｂの幅と厚みを適宜コントロールすることにより、Ｘ軸方向への共振周波数とＺ軸方向への共振周波数が異なるように設計されているため、アーム１０ａ、１０ｂをＸ軸方向への共振周波数で駆動する時、アーム１０ａ、１０ｂのＺ軸方向への振動はＸ軸方向への共振周波数では、共振せず、非共振となる。その結果、駆動信号ｃの振幅が最大の時、アーム１０ａ、１０ｂの振動変位ｆも最大となる。さらに、このアーム１０ａ、１０ｂのＺ軸方向への振動変位ｆの波形の位相は、Ｙ軸周りに角速度Ωが印加された時に、アーム１０ａ、１０ｂがＺ軸方向へ振動変位する時の波形の位相と同じになる。したがって、このアーム１０ａ、１０ｂのＺ軸方向への振動変位ｆに基づく上面の電極１５ａ、１６ａに発生する電荷をカレントアンプ６２、６３に入力し、カレントアンプ６２、６３からの出力をそれぞれ差動アンプ６４に入力し、差動増幅し、差動アンプ６４からの出力を位相器６５を通して出力した出力波形ｇは、図５に示すようになる。この出力波形ｇは、あたかも実際にＹ軸周りに角速度Ωが印加された時の出力波形と同じである。この出力波形ｇをカレントアンプ４１からの出力信号（モニター信号）を用いて、同期検波器６６により同期検波した後の信号波形ｈは、図５に示すようになる。この信号波形ｈをローパスフィルタ６７を通した出力ｉは、図５に示すようにΔＶとなる。この出力ｉ＝ΔＶが端子６８から外部に供給される。

端子５４にチェック信号が外部から供給された時の上面の電極１２ａに印加される駆動信号ｄの振幅をＤＭ、上面の電極１１ａに印加される駆動信号ｃの振幅をＤＰと定義すると、（ＤＰ−ＤＭ）と出力ｉには一定の関係｛ｉ＝ｋ（ＤＰ−ＤＭ）、ｋは関数｝がある（図６参照）。図６において、横軸は（ＤＰ−ＤＭ）、縦軸は出力ｉである。図６に示すように、ＤＰ−ＤＭ＝αまでは、出力ｉが線形で、ＤＰ−ＤＭ＝αの時、出力ｉ＝ΔＶとなる。

上述したように、実際に印加された角速度Ωを検出するための角速度検出回路を用いて、端子５４に外部から供給されたチェック信号ａに従って、検出部の故障診断が可能な信号を出力することができる。すなわち、この例では、角速度検出回路が自己診断回路を兼ねる。

本実施の形態においては、検出部の故障診断のために、振動子上に駆動部と検出部とは別の新たな手段を設けることなしに、シンプルな構成、かつ、小型で高精度な検出部の故障診断が可能である。また、駆動部と検出部が独立に振動子上に設けられているため、駆動部とは兼用でない検出部の独立した故障診断が可能となる信号が出力できる。

また、本実施の形態においては、駆動部を両アームに設けた例について説明したが、駆動部は少なくとも１つのアームの少なくとも１つの主面上に設けられていればよい。同様に、検出部に関しても、少なくとも１つのアームの少なくとも１つの主面上に設けられていればよい。

また、本実施の形態においては、１つのアーム上で中心線を境に駆動部をそれぞれ独立させて設けた例について説明したが、少なくとも上部の電極がアーム上の中心線を境に離間されて設けられていればよい。

また、本実施の形態においては、端子５４に外部からチェック信号ａが供給できる構成になっているため、外部から任意の時間に故障診断を行うことができる。

また、本実施の形態においては、角速度検出回路が自己診断回路を兼ねる構成について説明したが、当然、角速度検出回路と自己診断回路をそれぞれ独立して設けることは可能である。

また、本実施の形態においては、端子６８から故障診断が可能となる信号が出力ｉとして得られるが、さらに、端子６８の後段にこの出力ｉを判定する回路を角速度センサ内に内蔵させる構成も可能である。

（実施の形態２）
図７は本発明の実施の形態２における角速度センサの音叉型振動子の斜視図である。本実施の形態２において、実施の形態１において述べた構成と同一構成部分には同一番号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分についてのみ詳述する。

図７において、７０ａ、７１ａ、７２ａ、７３ａは駆動電極としての上面の電極、７４は上面の電極７０ａ、７２ａにそれぞれつながるパッド電極、７５は上面の電極７１ａ、７３ａにそれぞれつながるパッド電極である。

図７において、アーム１０ａの主面３２上の中心線３０を境に左側に下面の電極（図示せず）、ＰＺＴからなる膜面に垂直方向に分極処理された圧電膜（図示せず）と上面の電極７０ａが設けられ、中心線３０を境に右側に略対称に下面の電極（図示せず）、ＰＺＴからなる膜面に垂直方向に分極処理された圧電膜（図示せず）と上面の電極７１ａが設けられている。

また、アーム１０ｂの主面３３上の中心線３１を境に左側に下面の電極（図示せず）、ＰＺＴからなる膜面に垂直方向に分極処理された圧電膜（図示せず）と上面の電極７３ａが設けられ、中心線３１を境に右側に略対称に下面の電極（図示せず）、ＰＺＴからなる膜面に垂直方向に分極処理された圧電膜（図示せず）と上面の電極７２ａが設けられている。ただし、実施の形態１の構成と異なり、駆動部は音叉型振動子１の対称軸を中心に左右のアーム１０ａ、１０ｂで対称ではなく、アーム１０ｂ上の駆動部の面積の方がアーム１０ａ上の駆動部の面積より大きく構成されている。

また、パッド電極７４は図４に示す端子５１とつながり、パッド電極７５は図４に示す端子５０とつながっている。ただし、実施の形態１の構成と異なり、図４に示す端子５２、５３を用いる必要がないため、アンプ４６、４７も不要となり、回路構成がよりシンプルになる。

以下、本実施の形態の角速度センサにおける通常の角速度検出を行う時の動作について簡略に説明する。

通常の角速度検出を行うモードにおいては、実施の形態１と同様に、端子５４に故障診断を実施するためのチェック信号ａが外部から供給されないため、アンプ４５の増幅度を変化させるための制御信号が供給されることはない。したがって、上面の電極７０ａ、７１ａ、７２ａ、７３ａに入力される駆動信号の振幅はすべて同じである。

また、上面の電極７０ａの駆動信号の位相（プラス）と上面の電極７１ａの駆動信号の位相（マイナス）とは逆、さらに上面の電極７２ａの駆動信号の位相（プラス）と上面の電極７３ａの駆動信号の位相（マイナス）とは逆である。したがって、アーム１０ａの中心線３０を境にアーム１０ａの左右の部分をＺ軸方向に互いに逆に撓ませようとする力が釣り合い、相殺されてしまうため、Ｘ軸方向（外向き）への振動しか起こらない。同様の原理に基づき、アーム１０ｂの中心線３１を境にアーム１０ｂの左右の部分をＺ軸方向に互いに逆に撓ませようとする力が釣り合い、相殺されてしまうため、Ｘ軸方向（外向き）への振動しか起こらない。結果として、実施の形態１と同じように、アーム１０ａ、１０ｂはＸＹ面内のみで安定した音叉振動を行う。これにより、実施の形態１と同様に、Ｙ軸周りに印加された角速度Ωの大きさに応じた出力信号が端子６８から出力される。

次に、本実施の形態の角速度センサにおける故障診断を実施する時の動作について説明する。

故障診断を実施するために、実施の形態１と同様に、端子５４にチェック信号ａが外部から供給されると、アンプ４５の増幅度を変化させるための制御信号が供給される。この制御信号により、例えばアンプ４５の増幅度が減少させられると、上面の電極７１ａ、７３ａに印加される駆動信号の振幅は、減少する。この時、ＡＧＣ回路４３の働きにより、アーム１０ａ、１０ｂのＸ軸方向に音叉振動する振幅が所定値になるように、上面の電極７０ａ、７２ａに印加される駆動信号の振幅は、増加する。

すなわち、上面の電極７０ａに印加される駆動信号の位相（プラス）と上面の電極７１ａに印加される駆動信号の位相（マイナス）が逆のまま、上面の電極７０ａに印加される駆動信号の振幅が上面の電極７１ａに印加される駆動信号の振幅より大きくなり、駆動信号の振幅に差が生じる。

したがって、アーム１０ａの中心線３０を境に左側の圧電膜がＹ軸方向に縮む力が、アーム１０ａの中心線３０を境に右側の圧電膜がＹ軸方向に伸びる力を超えるため、アーム１０ａの中心線３０を境にアーム１０ａの左右の部分をＺ軸方向に互いに逆に撓ませようとする力が釣り合わなくなり、その結果この力は相殺されず、アーム１０ａをＸ軸方向（外向き）へ振動させると同時にあたかも角速度が印加された時のコリオリ力に基づくようなＺ軸方向への撓み振動のように、紙面に向かって手前にも曲げようとする力が発生する。同様のことは、アーム１０ｂでも発生している。すなわち、アーム１０ｂの中心線３１を境に右側の圧電膜がＹ軸方向に縮む力が、アーム１０ｂの中心線３１を境に左側の圧電膜がＹ軸方向に伸びる力を超えるため、アーム１０ｂの中心線３１を境にアーム１０ｂの左右の部分をＺ軸方向に互いに逆に撓ませようとする力が釣り合わなくなり、その結果この力は相殺されず、アーム１０ｂをＸ軸方向（外向き）へ振動させると同時にあたかも角速度が印加された時のコリオリ力に基づくようなＺ軸方向への撓み振動のように、紙面に向かって手前にも曲げようとする力が発生する。但し、実施の形態１の場合と異なり、アーム１０ａ、１０ｂともに紙面に向かって手前に曲げようとする力が発生するが、アーム１０ｂ側の駆動部の面積の方がアーム１０ａ側の駆動部の面積より大きいため、アーム１０ｂ側の曲げようとする力の大きさがアーム１０ａ側の曲げようとする力の大きさを超える（すなわち、差分の力が発生する）ため、結果としてこの差分の力に基づきアーム１０ａは、矢印７６（紙面に向かって奥）の方に回転し、アーム１０ｂは、矢印７７（紙面に向かって手前に）の方に回転する。

したがって、実施の形態１の場合と同様に、このアーム１０ａ、１０ｂのＺ軸方向への振動変位に基づく上面の電極１５ａ、１６ａに発生する電荷を実際に印加された角速度Ωを検出するための角速度検出回路を用いて、検出部の故障診断を可能とする信号を端子６８から出力することができる。

本実施の形態においては、検出部の故障診断のために、振動子上に駆動部と検出部とは別の新たな手段を設けることなしに、シンプルな構成、かつ、小型で高精度な検出部の故障診断が可能である。また、駆動部と検出部が独立に振動子上に設けられているため、駆動部とは兼用でない検出部の独立した故障診断が可能となる信号が出力できる。

また、本実施の形態においては、検出部を両アームに設けた例について説明したが、検出部は少なくとも１つのアームの少なくとも１つの主面上に設けられていればよい。

また、本実施の形態においては、１つのアーム上で中心線を境に駆動部をそれぞれ独立させて設けた例について説明したが、少なくとも上部の電極がアーム上の中心線を境に離間させて設けられていればよい。

また、本実施の形態においては、端子５４に外部からチェック信号ａが供給できる構成になっているため、外部から任意の時間に故障診断を行うことができる。

また、本実施の形態においては、角速度検出回路が自己診断回路を兼ねる構成について説明したが、当然、角速度検出回路と自己診断回路をそれぞれ独立して設けることは可能である。

また、本実施の形態においては、端子６８から故障診断が可能となる信号が出力ｉとして得られるが、さらに、端子６８の後段にこの出力ｉを判定する回路を角速度センサ内に内蔵させる構成も可能である。

（実施の形態３）
図８は本発明の実施の形態３における角速度センサの音叉型振動子の斜視図である。本実施の形態３において、実施の形態１、２において述べた構成と同一構成部分には同一番号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分についてのみ詳述する。

図８において、８０ａ、８１ａ、８２ａ、８３ａは駆動電極としての上面の電極である。上面の電極８０ａ、８２ａはそれぞれパッド電極７４につながり、上面の電極８１ａ、８３ａはそれぞれパッド電極７５につながっている。

図８において、アーム１０ａの主面３２上の中心線３０を境に左側に下面の電極（図示せず）、ＰＺＴからなる膜面に垂直方向に分極処理された圧電膜（図示せず）と上面の電極８０ａが設けられ、中心線３０を境に右側に略対称に下面の電極（図示せず）、ＰＺＴからなる膜面に垂直方向に分極処理された圧電膜（図示せず）と上面の電極８１ａが設けられている。

また、アーム１０ｂの主面３３上の中心線３１を境に左側に下面の電極（図示せず）、ＰＺＴからなる膜面に垂直方向に分極処理された圧電膜（図示せず）と上面の電極８３ａが設けられ、中心線３１を境に右側に略対称に下面の電極（図示せず）、ＰＺＴからなる膜面に垂直方向に分極処理された圧電膜（図示せず）と上面の電極８２ａが設けられている。ただし、実施の形態１、２の構成とも異なり、駆動部は音叉型振動子１の対称軸を中心に左右のアーム１０ａ、１０ｂで対称ではなく、アーム１０ａ上の駆動部のＹ軸方向の位置がアーム１０ｂ上の駆動部のＹ軸方向の位置より、アーム１０ａのより先端側に配設され、かつ、アーム１０ａ上の駆動部の面積とアーム１０ｂ上の駆動部の面積は略同じである。

また、パッド電極７４は図４に示す端子５１とつながり、パッド電極７５は図４に示す端子５０とつながっている。ただし、実施の形態１の構成と異なり、図４に示す端子５２、５３を用いる必要がないため、アンプ４６、４７も不要となり、回路構成がよりシンプルになる。

以下、本実施の形態の角速度センサにおける通常の角速度検出を行う時の動作について簡略に説明する。

通常の角速度検出を行うモードにおいては、実施の形態１と同様に、端子５４に故障診断を実施するためのチェック信号ａが外部から供給されないため、アンプ４５の増幅度を変化させるための制御信号が供給されることはない。したがって、上面の電極８０ａ、８１ａ、８２ａ、８３ａに入力される駆動信号の振幅はすべて同じである。

また、上面の電極８０ａの駆動信号の位相（プラス）と上面の電極８１ａの駆動信号の位相（マイナス）とは逆、さらに上面の電極８２ａの駆動信号の位相（プラス）と上面の電極８３ａの駆動信号の位相（マイナス）とは逆である。したがって、アーム１０ａの中心線３０を境にアーム１０ａの左右の部分をＺ軸方向に互いに逆に撓ませようとする力が釣り合い、相殺されてしまうため、Ｘ軸方向（外向き）への振動しか起こらない。同様の原理に基づき、アーム１０ｂの中心線３１を境にアーム１０ｂの左右の部分をＺ軸方向に互いに逆に撓ませようとする力が釣り合い、相殺されてしまうため、Ｘ軸方向（外向き）への振動しか起こらない。結果として、実施の形態１と同じように、アーム１０ａ、１０ｂはＸＹ面内のみで安定した音叉振動を行う。これにより、実施の形態１と同様に、Ｙ軸周りに印加された角速度Ωの大きさに応じた出力信号が端子６８から出力される。

次に、本実施の形態の角速度センサにおける故障診断を実施する時の動作について説明する。

故障診断を実施するために、実施の形態１と同様に、端子５４にチェック信号ａが外部から供給されると、アンプ４５の増幅度を変化させるための制御信号が供給される。この制御信号により、例えばアンプ４５の増幅度が減少させられると、上面の電極８１ａ、８３ａに印加される駆動信号の振幅は、減少する。この時、ＡＧＣ回路４３の働きにより、アーム１０ａ、１０ｂのＸ軸方向に音叉振動する振幅が所定値になるように、上面の電極８０ａ、８２ａに印加される駆動信号の振幅は、増加する。

すなわち、上面の電極８０ａに印加される駆動信号の位相（プラス）と上面の電極８１ａに印加される駆動信号の位相（マイナス）が逆のまま、上面の電極８０ａに印加される駆動信号の振幅が上面の電極８１ａに印加される駆動信号の振幅より大きくなり、駆動信号の振幅に差が生じる。

したがって、アーム１０ａの中心線３０を境に左側の圧電膜がＹ軸方向に縮む力が、アーム１０ａの中心線３０を境に右側の圧電膜がＹ軸方向に伸びる力を超えるため、アーム１０ａの中心線３０を境にアーム１０ａの左右の部分をＺ軸方向に互いに逆に撓ませようとする力が釣り合わなくなり、その結果この力は相殺されず、アーム１０ａをＸ軸方向（外向き）へ振動させると同時にあたかも角速度が印加された時のコリオリ力に基づくようなＺ軸方向への撓み振動のように、紙面に向かって手前にも曲げようとする力が発生する。同様のことは、アーム１０ｂでも発生している。すなわち、アーム１０ｂの中心線３１を境に右側の圧電膜がＹ軸方向に縮む力が、アーム１０ｂの中心線３１を境に左側の圧電膜がＹ軸方向に伸びる力を超えるため、アーム１０ｂの中心線３１を境にアーム１０ｂの左右の部分をＺ軸方向に互いに逆に撓ませようとする力が釣り合わなくなり、その結果この力は相殺されず、アーム１０ｂをＸ軸方向（外向き）へ振動させると同時にあたかも角速度が印加された時のコリオリ力に基づくようなＺ軸方向への撓み振動のように、紙面に向かって手前にも曲げようとする力が発生する。但し、実施の形態１、２の場合とそれぞれ異なり、アーム１０ａ、１０ｂともに紙面に向かって手前に曲げる力が発生はするが、アーム１０ａ上の駆動部のＹ軸方向の位置がアーム１０ｂ上の駆動部のＹ軸方向の位置より、アーム１０ａのより先端側に配設されているため、アーム１０ｂの方がアーム１０ａより、より大きく曲がろうとする（すなわち、差分の力が発生する）ため、結果としてこの差分の力に基づきアーム１０ａは、矢印８６（紙面に向かって奥）の方に回転し、アーム１０ｂは、矢印８７（紙面に向かって手前に）の方に回転する。

したがって、実施の形態１の場合と同様に、このアーム１０ａ、１０ｂのＺ軸方向への振動変位に基づく上面の電極１５ａ、１６ａに発生する電荷を実際に印加された角速度Ωを検出するための角速度検出回路を用いて、検出部の故障診断を可能とする信号を端子６８から出力することができる。

本実施の形態においては、検出部の故障診断のために、振動子上に駆動部と検出部とは別の新たな手段を設けることなしに、シンプルな構成、かつ、小型で高精度な検出部の故障診断が可能である。また、駆動部と検出部が独立に振動子上に設けられているため、駆動部とは兼用でない検出部の独立した故障診断が可能となる信号が出力できる。

また、本実施の形態においては、検出部を両アームに設けた例について説明したが、検出部は少なくとも１つのアームの少なくとも１つの主面上に設けられていればよい。

また、本実施の形態においては、１つのアーム上で中心線を境に駆動部をそれぞれ独立させて設けた例について説明したが、少なくとも上部の電極がアーム上の中心線を境に離間されて設けられていればよい。

また、本実施の形態においては、端子５４に外部からチェック信号ａが供給できる構成になっているため、外部から任意の時間に故障診断を行うことができる。

また、本実施の形態においては、角速度検出回路が自己診断回路を兼ねる構成について説明したが、当然、角速度検出回路と自己診断回路をそれぞれ独立して設けることは可能である。

また、本実施の形態においては、端子６８から故障診断が可能となる信号が出力ｉとして得られるが、さらに、端子６８の後段にこの出力ｉを判定する回路を角速度センサ内に内蔵させる構成も可能である。

また、本実施の形態１、２、３においては、音叉型振動子として非圧電材料からなるシリコンの例について説明したが、これに限定されるものではなく、例えばダイヤモンド、溶融石英、アルミナ、ＧａＡｓ等を用いることも可能である。また、水晶、ＬｉＴａＯ₃、ＬｉＮｂＯ₃等の圧電材料を用いることも可能である。

また、本実施の形態１、２、３においては、振動子として音叉型振動子について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば棒状の振動子等、様々な形状のものを用いることも可能である。

本発明の角速度センサは、検出部の故障診断のために、振動子上に駆動部と検出部とは別の新たな手段を設けることなしに、シンプルな構成、かつ、小型で高精度な検出部の故障診断が可能な角速度センサとして有用である。

本発明の実施の形態１における角速度センサの分解斜視図 同角速度センサの音叉型振動子の構成図 同振動子のＡ−Ａ断面図 同角速度センサの回路のブロック図 同回路における各部の信号状態及び同振動子のアームの振動状態を示す波形図 故障診断時の駆動信号の振幅の差と自己診断回路の出力信号との関係を説明する図 本発明の実施の形態２における角速度センサの音叉型振動子の斜視図 本発明の実施の形態３における角速度センサの音叉型振動子の斜視図 従来の角速度センサの振動子を示す斜視図 同側面図

符号の説明

１ 音叉型振動子
２ ＩＣチップ
３ パッケージ
４ 蓋
５ チップ部品
６ 端子
７ ホルダー
８ ケース
１０ａ、１０ｂ アーム
１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａ、１５ａ、１６ａ 上面の電極
１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、１４ｂ 圧電膜
１１ｃ、１２ｃ、１３ｃ、１４ｃ 下面の電極
１７ モニター電極
１８ 支持部
１９、２０、２１、２２、２３、７４、７５ パッド電極
３０、３１ 中心線
３２、３３ 主面
４０、５０、５１、５２、５３、５４、６０、６１、６８ 端子
４１、６２、６３ カレントアンプ
４２ 全波整流回路
４３ ＡＧＣ回路
４４、４５、４６、４７ アンプ
６４ 差動アンプ
６５ 位相器
６６ 同期検波器
６７ ローパスフィルタ
７０ａ、７１ａ、７２ａ、７３ａ 上面の電極
７６、７７ 回転する方向を示す矢印
８０ａ、８１ａ、８２ａ、８３ａ 上面の電極
８６、８７ 回転する方向を示す矢印

Claims (9)

1. 振動子と、この振動子をＸ軸方向とＺ軸方向に励振することが可能な前記振動子上に設けられた駆動部と、前記駆動部に前記振動子をＸ軸方向に励振するための駆動信号を供給するための第１の駆動回路と、前記駆動部に前記振動子をＸ軸方向とＺ軸方向に励振するための駆動信号を供給するための第２の駆動回路と、Ｚ軸方向に振動する前記振動子の撓みを検出するために前記振動子上に設けられた検出部と、前記第１の駆動回路より前記駆動部に駆動信号が供給され、かつ、Ｙ軸周りに角速度が入力された時の前記検出部より出力される信号を増幅し、検波することにより、角速度信号が出力される角速度検出回路と、前記第２の駆動回路より前記駆動部に駆動信号が供給された時の前記検出部より出力される信号を増幅し、検波することにより、前記検出部の故障診断が可能となる信号が出力される自己診断回路とを備えた角速度センサ。
2. 振動子は少なくとも２つのアームとこのアームを連結する少なくとも１つの基部とを有した弾性材料からなる音叉型振動子であり、駆動部はこの音叉型振動子の少なくとも１つのアームの少なくとも１つの主面上の中心線を境に少なくとも上部電極が離間するように設けられた圧電膜であり、さらに検出部は前記音叉型振動子の少なくとも１つのアームの少なくとも１つの主面上に設けられ、両面に電極を有した圧電膜であり、Ｘ軸方向に音叉振動するように前記離間した各上部電極に第１の駆動回路より互いに位相が逆の駆動信号が印加され、また、Ｘ軸方向に音叉振動するとともにＺ軸方向にも振動するように前記離間した各上部電極に第２の駆動回路より互いに位相が逆で、かつ、振幅に差がある駆動信号が印加されるように構成された請求項１に記載の角速度センサ。
3. 振動子は少なくとも２つのアームとこのアームを連結する少なくとも１つの基部とを有した弾性材料からなる音叉型振動子であり、駆動部はこの音叉型振動子の少なくとも１つのアームの少なくとも１つの主面上の中心線を境に離間するように設けられ、上面、下面にそれぞれ電極を有した一対の圧電膜であり、さらに検出部は前記音叉型振動子の少なくとも１つのアームの少なくとも１つの主面上に設けられ、両面に電極を有した圧電膜であり、Ｘ軸方向に音叉振動するように前記離間した各上面の電極に第１の駆動回路より互いに位相が逆の駆動信号が印加され、また、Ｘ軸方向に音叉振動するとともにＺ軸方向にも振動するように前記離間した各上面の電極に第２の駆動回路より互いに位相が逆で、かつ、振幅に差がある駆動信号が印加されるように構成された請求項１に記載の角速度センサ。
4. 振動子は少なくとも２つのアームとこのアームを連結する少なくとも１つの基部とを有した弾性材料からなる音叉型振動子であり、駆動部はこの音叉型振動子の２つのアームに設けられ、前記各々のアームの主面上の中心線を境に少なくとも上部電極が離間し、かつ、少なくとも前記各々のアーム間で前記上部電極の面積に差が設けられた第１、第２の圧電膜であり、さらに検出部は前記音叉型振動子の少なくとも１つのアームの少なくとも１つの主面上に設けられ、両面に電極を有した圧電膜であり、Ｘ軸方向に音叉振動するように前記第１、第２の圧電膜上にそれぞれ設けられた前記離間した各上部電極に第１の駆動回路より互いに位相が逆の駆動信号が印加され、また、Ｘ軸方向に音叉振動するとともにＺ軸方向にも振動するように前記第１、第２の圧電膜上にそれぞれ設けられた前記離間した各上部電極に第２の駆動回路より互いに位相が逆で、かつ、振幅に差がある駆動信号が印加されるように構成された請求項１に記載の角速度センサ。
5. 振動子は少なくとも２つのアームとこのアームを連結する少なくとも１つの基部とを有した弾性材料からなる音叉型振動子であり、駆動部はこの音叉型振動子の２つのアームに設けられ、前記各々のアームの主面上の中心線を境に離間するように設けられ、上面、下面にそれぞれ電極を有し、かつ、少なくとも前記各々のアーム間で前記上面の電極の面積に差が設けられた各一対の圧電膜であり、さらに検出部は前記音叉型振動子の少なくとも１つのアームの少なくとも１つの主面上に設けられ、両面に電極を有した圧電膜であり、Ｘ軸方向に音叉振動するように前記各一対の圧電膜上にそれぞれ設けられた前記離間した各上面の電極に第１の駆動回路より互いに位相が逆の駆動信号が印加され、また、Ｘ軸方向に音叉振動するとともにＺ軸方向にも振動するように前記各一対の圧電膜上にそれぞれ設けられた前記離間した各上面の電極に第２の駆動回路より互いに位相が逆で、かつ、振幅に差がある駆動信号が印加されるように構成された請求項１に記載の角速度センサ。
6. 振動子は少なくとも２つのアームとこのアームを連結する少なくとも１つの基部とを有した弾性材料からなる音叉型振動子であり、駆動部はこの音叉型振動子の２つのアームに設けられ、前記各々のアームの主面上の中心線を境に少なくとも上部電極が離間し、かつ、少なくとも前記各々のアーム間で前記上部電極のＹ軸方向における位置に差を有した第１、第２の圧電膜であり、さらに検出部は前記音叉型振動子の少なくとも１つのアームの少なくとも１つの主面上に設けられ、両面に電極を有した圧電膜であり、Ｘ軸方向に音叉振動するように前記第１、第２の圧電膜上にそれぞれ設けられた前記離間した各上部電極に第１の駆動回路より互いに位相が逆の駆動信号が印加され、また、Ｘ軸方向に音叉振動するとともにＺ軸方向にも振動するように前記第１、第２の圧電膜上にそれぞれ設けられた前記離間した各上部電極に第２の駆動回路より互いに位相が逆で、かつ、振幅に差がある駆動信号が印加されるように構成された請求項１に記載の角速度センサ。
7. 振動子は少なくとも２つのアームとこのアームを連結する少なくとも１つの基部とを有した弾性材料からなる音叉型振動子であり、駆動部はこの音叉型振動子の２つのアームに設けられ、前記各々のアームの主面上の中心線を境に離間するように設けられ、上面、下面にそれぞれ電極を有し、かつ、少なくとも前記各々のアーム間で前記上面の電極のＹ軸方向における位置に差を有した各一対の圧電膜であり、さらに検出部は前記音叉型振動子の少なくとも１つのアームの少なくとも１つの主面上に設けられ、両面に電極を有した圧電膜であり、Ｘ軸方向に音叉振動するように前記各一対の圧電膜上にそれぞれ設けられた前記離間した各上面の電極に第１の駆動回路より互いに位相が逆の駆動信号が印加され、また、Ｘ軸方向に音叉振動するとともにＺ軸方向にも振動するように前記各一対の圧電膜上にそれぞれ設けられた前記離間した各上面の電極に第２の駆動回路より互いに位相が逆で、かつ、振幅に差がある駆動信号が印加されるように構成された請求項１に記載の角速度センサ。
8. 角速度検出回路は、自己診断回路の機能も兼ね備えた一つの回路のみである請求項１に記載の角速度センサ。
9. さらに、故障診断を実施するために外部からのチェック信号が入力されるチェック端子を備え、第２の駆動回路内にチェック端子からの出力信号に応じて駆動信号に振幅の差を発生させるための手段が設けられた請求項２乃至７に記載の角速度センサ。

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