JP3217849B2 - ジャイロ装置 - Google Patents
ジャイロ装置Info
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- JP3217849B2 JP3217849B2 JP12740392A JP12740392A JP3217849B2 JP 3217849 B2 JP3217849 B2 JP 3217849B2 JP 12740392 A JP12740392 A JP 12740392A JP 12740392 A JP12740392 A JP 12740392A JP 3217849 B2 JP3217849 B2 JP 3217849B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ジャイロ装置に関し、
特に、断面四角形の振動子の各壁面に対応させて一対の
検出電極を設け、一対の静電容量の変化により入力角速
度を検出するための新規な改良に関する。
特に、断面四角形の振動子の各壁面に対応させて一対の
検出電極を設け、一対の静電容量の変化により入力角速
度を検出するための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、用いられていたこの種のジャイロ
装置としては、ここでは図示を省略しているが、例え
ば、実開平１−６１６１１号公報に開示された機械式の
構成を挙げることができる。
装置としては、ここでは図示を省略しているが、例え
ば、実開平１−６１６１１号公報に開示された機械式の
構成を挙げることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のジャイロ装置
は、以上のように構成されていたため、次のような課題
が存在していた。すなわち、従来のジャイロ装置の場
合、モータにより回転する回転体に対して角速度が印加
された場合の回転体の変位をトルカーコイルにより電気
的に検出する構成であるため、構成が極めて複雑とな
り、コストダウンを達成し安価な製品として量産するこ
とは不可能であった。
は、以上のように構成されていたため、次のような課題
が存在していた。すなわち、従来のジャイロ装置の場
合、モータにより回転する回転体に対して角速度が印加
された場合の回転体の変位をトルカーコイルにより電気
的に検出する構成であるため、構成が極めて複雑とな
り、コストダウンを達成し安価な製品として量産するこ
とは不可能であった。
【０００４】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、角速度入力時の振動子の変
位をキャパシタンスの差として検出し、超小型の構成と
したジャイロ装置を提供することを目的とする。
めになされたもので、特に、角速度入力時の振動子の変
位をキャパシタンスの差として検出し、超小型の構成と
したジャイロ装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によるジャイロ装
置は、支持部材に振動自在な状態で支持され断面形状が
四角形をなす振動子と、前記振動子の第１壁面に対応し
て平行な第１検出壁面を有する第１検出電極と、前記振
動子の第２壁面に対応して平行な第２検出壁面を有する
第２検出電極と、前記各検出電極を支持するための絶縁
基板と、前記絶縁基板に設けた圧電振動子からなる振動
発生体とを備え、前記振動発生体の振動により前記振動
子を振動させ、前記振動子の前記各壁面と前記各検出電
極間に存在する一対の静電容量の変化により入力角速度
の検出を行う構成である。
置は、支持部材に振動自在な状態で支持され断面形状が
四角形をなす振動子と、前記振動子の第１壁面に対応し
て平行な第１検出壁面を有する第１検出電極と、前記振
動子の第２壁面に対応して平行な第２検出壁面を有する
第２検出電極と、前記各検出電極を支持するための絶縁
基板と、前記絶縁基板に設けた圧電振動子からなる振動
発生体とを備え、前記振動発生体の振動により前記振動
子を振動させ、前記振動子の前記各壁面と前記各検出電
極間に存在する一対の静電容量の変化により入力角速度
の検出を行う構成である。
【０００６】さらに詳細には、前記振動子は前記支持部
材に片持支持されている構成である。
材に片持支持されている構成である。
【０００７】さらに詳細には、前記絶縁基板の凹部に
は、前記振動子の底面に対応して電極部を形成した構成
である。
は、前記振動子の底面に対応して電極部を形成した構成
である。
【０００８】さらに詳細には、前記振動子と各検出電極
は、表面の面方位が１１０面のシリコン板よりなり、異
方性エッチングで形成された構成である。
は、表面の面方位が１１０面のシリコン板よりなり、異
方性エッチングで形成された構成である。
【０００９】
【作用】本発明によるジャイロ装置においては、断面四
角形の振動子と一対の検出電極が、１枚の表面が１１０
面の面方位を有するシリコンを異方性エッチングして得
られているため、振動子の各壁面と各検出電極の各検出
壁面とが完全な平行状態となり、静電容量を検出するた
めのコンデンサを構成するエアギャップの間隔を高精度
に構成することができ、高精度の静電容量の検出を行う
ことができる。従って、前述の構成において、振動子が
振動中に入力角速度が印加された場合、振動子が横方向
に振動を生じ、この時の各検出電極から検出される静電
容量の差を検出することによって入力角速度を得ること
ができる。
角形の振動子と一対の検出電極が、１枚の表面が１１０
面の面方位を有するシリコンを異方性エッチングして得
られているため、振動子の各壁面と各検出電極の各検出
壁面とが完全な平行状態となり、静電容量を検出するた
めのコンデンサを構成するエアギャップの間隔を高精度
に構成することができ、高精度の静電容量の検出を行う
ことができる。従って、前述の構成において、振動子が
振動中に入力角速度が印加された場合、振動子が横方向
に振動を生じ、この時の各検出電極から検出される静電
容量の差を検出することによって入力角速度を得ること
ができる。
【００１０】
【実施例】以下、図面と共に本発明によるジャイロ装置
の好適な実施例について詳細に説明する。図１から図４
迄は本発明によるジャイロ装置を示すもので、図１は概
略斜視図、図２は角速度検出状態を示す構成図、図３は
組立工程を示す構成図である。
の好適な実施例について詳細に説明する。図１から図４
迄は本発明によるジャイロ装置を示すもので、図１は概
略斜視図、図２は角速度検出状態を示す構成図、図３は
組立工程を示す構成図である。
【００１１】図１において符号１で示されるものは断面
四角形をなし棒状に構成された振動子であり、この振動
子１は絶縁性の支持部材２にその一端１ａが固定された
片持式に構成されている。
四角形をなし棒状に構成された振動子であり、この振動
子１は絶縁性の支持部材２にその一端１ａが固定された
片持式に構成されている。
【００１２】前記振動子１の両側には、前記振動子１を
挾持するように一対の第１検出電極３及び第２検出電極
４が設けられており、この第１検出電極３の第１検出壁
面３ａは振動子１の第１壁面１ｂに対して平行な状態で
所定の第１間隔Ｄ1を保持して配設されている。また、
前記第２検出電極４の第２検出壁面４ａは振動子１の第
２壁面１ｃに対して平行な状態で所定の第２間隔Ｄ2を
保持して配設されている。
挾持するように一対の第１検出電極３及び第２検出電極
４が設けられており、この第１検出電極３の第１検出壁
面３ａは振動子１の第１壁面１ｂに対して平行な状態で
所定の第１間隔Ｄ1を保持して配設されている。また、
前記第２検出電極４の第２検出壁面４ａは振動子１の第
２壁面１ｃに対して平行な状態で所定の第２間隔Ｄ2を
保持して配設されている。
【００１３】前記振動子１及び各検出電極３，４は、図
３で示されるように、表面の面方位が１１０面を有する
単結晶のシリコンウェハーを用い、パターニングの後、
異方性エッチングを施すと、振動子１の各壁面１ｂ，１
ｃは１１１面が露出し、同時に各検出壁面３ａ，４ａも
１１１面となる。前記振動子１の各壁面１ｂ，１ｃと各
検出電極３，４の各検出壁面３ａ，４ａは互いに平行な
状態となり、第１コンデンサ２０及び第２コンデンサ２
１を構成している。なお、前述の各壁面１ｂ，１ｃ，３
ａ，３ｂは垂直状に構成されている。
３で示されるように、表面の面方位が１１０面を有する
単結晶のシリコンウェハーを用い、パターニングの後、
異方性エッチングを施すと、振動子１の各壁面１ｂ，１
ｃは１１１面が露出し、同時に各検出壁面３ａ，４ａも
１１１面となる。前記振動子１の各壁面１ｂ，１ｃと各
検出電極３，４の各検出壁面３ａ，４ａは互いに平行な
状態となり、第１コンデンサ２０及び第２コンデンサ２
１を構成している。なお、前述の各壁面１ｂ，１ｃ，３
ａ，３ｂは垂直状に構成されている。
【００１４】前記各検出電極３，４は、ガラスで構成さ
れた絶縁基板３０の表面３０ａ上に添着して設けられて
おり、この絶縁基板３０に形成された凹部３１内には前
記振動子１の底面１ｄに対応して電極部３２が形成され
ている。
れた絶縁基板３０の表面３０ａ上に添着して設けられて
おり、この絶縁基板３０に形成された凹部３１内には前
記振動子１の底面１ｄに対応して電極部３２が形成され
ている。
【００１５】従って、前述の構成において、入力角速度
の検出を行う場合について説明する。まず、振動子１を
外部より加振するため、絶縁基板３０の裏面に設けられ
た圧電振動子等からなる振動発生体４０により振動子１
を振動させた状態下において、外部から入力角速度ωが
印加されると、図２で示すように横方向の振動Ｂが振動
子１に発生する。
の検出を行う場合について説明する。まず、振動子１を
外部より加振するため、絶縁基板３０の裏面に設けられ
た圧電振動子等からなる振動発生体４０により振動子１
を振動させた状態下において、外部から入力角速度ωが
印加されると、図２で示すように横方向の振動Ｂが振動
子１に発生する。
【００１６】この振動子１の横方向の振動Ｂが発生する
と、前記振動子１と各検出電極３，４間の各間隔Ｄ1，
Ｄ2が変化するため、各コンデンサ２０，２１の静電容
量ＣA，ＣBが変化する。この各静電容量ＣA，ＣBの差
（ＣA−ＣB）を求めることにより、入力角速度ωの大き
さを検出することができる。
と、前記振動子１と各検出電極３，４間の各間隔Ｄ1，
Ｄ2が変化するため、各コンデンサ２０，２１の静電容
量ＣA，ＣBが変化する。この各静電容量ＣA，ＣBの差
（ＣA−ＣB）を求めることにより、入力角速度ωの大き
さを検出することができる。
【００１７】なお、前記電極部３２は、前記振動子１の
振動量を検出するための振動量セン シング電極として用
いるものである。
振動量を検出するための振動量セン シング電極として用
いるものである。
【００１８】
【発明の効果】本発明によるジャイロ装置は、以上のよ
うに構成されているため、次のような効果を得ることが
できる。シリコンの異方性エッチングにより振動子と検
出電極を作るため、各壁面間の平行状態を高精度に得る
ことができ、高精度の静電容量検出を行うことができ
る。また、ガラスよりなる絶縁基板に電極を直接形成す
ることができるため、加振電極及び振動量センシング電
極を作ることができる。従って、従来の機械式ジャイロ
の構成と比較すると、その機械的構成は大幅に簡略化さ
れ、超小型、超低価格、超軽量のジャイロを得ることに
より、超小型の電子機器に適用できるものである。
うに構成されているため、次のような効果を得ることが
できる。シリコンの異方性エッチングにより振動子と検
出電極を作るため、各壁面間の平行状態を高精度に得る
ことができ、高精度の静電容量検出を行うことができ
る。また、ガラスよりなる絶縁基板に電極を直接形成す
ることができるため、加振電極及び振動量センシング電
極を作ることができる。従って、従来の機械式ジャイロ
の構成と比較すると、その機械的構成は大幅に簡略化さ
れ、超小型、超低価格、超軽量のジャイロを得ることに
より、超小型の電子機器に適用できるものである。
【図１】本発明によるジャイロ装置の概略構成を示す要
部の斜視図である。
部の斜視図である。
【図２】図１の拡大正面図である。
【図３】本発明によるジャイロ装置の製造工程を示す概
略構成図である。
略構成図である。
１ 振動子 １ｂ 第１壁面 １ｃ 第２壁面 １ｄ 底面 ２ 支持部材 ３ 第１検出電極 ４ 第２検出電極部 ３ａ 第１検出壁面 ４ａ 第２検出壁面 ３０ 絶縁基板 ３１ 凹部 ３２ 電極部 ４０ 振動発生体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01C 19/00 - 19/72 G01P 9/04
Claims (4)
- 【請求項１】 支持部材(2)に振動自在な状態で支持さ
れ断面形状が四角形をなす振動子(1)と、前記振動子(1)
の第１壁面(1b)に対応して平行な第１検出壁面(3a)を有
する第１検出電極(3)と、前記振動子(1)の第２壁面(1c)
に対応して平行な第２検出壁面(4a)を有する第２検出電
極(4)と、前記各検出電極(3,4)を支持するための絶縁基
板(30)と、前記絶縁基板(30)に設けた圧電振動子からな
る振動発生体(40)とを備え、前記振動発生体(40)の振動
により前記振動子(1)を振動させ、前記振動子(1)の前記
各壁面(1b,1c)と前記各検出電極(3,4)間に存在する一対
の静電容量の変化により入力角速度の検出を行うことを
特徴とするジャイロ装置。 - 【請求項２】 前記振動子(1)は前記支持部材(2)に片持
支持されていることを特徴とする請求項１記載のジャイ
ロ装置。 - 【請求項３】 前記絶縁基板(30)の凹部(31)には、前記
振動子(1)の底面(1d)に対応して電極部(32)を形成して
いることを特徴とする請求項１記載のジャイロ装置。 - 【請求項４】 前記振動子(1)と各検出電極(3,4)は、表
面の面方位が１１０面のシリコン板よりなり、異方性エ
ッチングを形成された構成よりなることを特徴とする請
求項１記載のジャイロ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12740392A JP3217849B2 (ja) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | ジャイロ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12740392A JP3217849B2 (ja) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | ジャイロ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05322579A JPH05322579A (ja) | 1993-12-07 |
| JP3217849B2 true JP3217849B2 (ja) | 2001-10-15 |
Family
ID=14959130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12740392A Expired - Fee Related JP3217849B2 (ja) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | ジャイロ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3217849B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1026532A (ja) * | 1996-07-12 | 1998-01-27 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体角速度検出装置 |
| JPH10246639A (ja) * | 1997-03-05 | 1998-09-14 | Mitsubishi Electric Corp | 角速度検出装置 |
| JP4603135B2 (ja) * | 2000-08-07 | 2010-12-22 | 住友精密工業株式会社 | 振動型ジャイロセンサ |
| JP3972790B2 (ja) * | 2001-11-27 | 2007-09-05 | 松下電器産業株式会社 | 薄膜微小機械式共振子および薄膜微小機械式共振子ジャイロ |
-
1992
- 1992-05-20 JP JP12740392A patent/JP3217849B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05322579A (ja) | 1993-12-07 |
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