JP3512004B2 - Physical quantity detector - Google Patents

Physical quantity detector

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JP3512004B2
JP3512004B2 JP2000387396A JP2000387396A JP3512004B2 JP 3512004 B2 JP3512004 B2 JP 3512004B2 JP 2000387396 A JP2000387396 A JP 2000387396A JP 2000387396 A JP2000387396 A JP 2000387396A JP 3512004 B2 JP3512004 B2 JP 3512004B2
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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、半導体などで構成
され、基板上に浮かせて設けた振動子の変位により、角
速度などの力学量を検出するための力学量検出装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mechanical quantity detection device for detecting a mechanical quantity such as an angular velocity by displacement of a vibrator which is made of a semiconductor or the like and is floated on a substrate.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、この種の装置は、例えば特許第30
77077号に示されているように、基板上に梁などを介し
て変位可能に支持された一つ若しくは複数の振動子を設
け、同振動子を第1方向に振動させておき、角速度に応
じたコリオリ力による前記第1方向と直角な第2方向へ
の振動子の振動を検出することにより、前記角速度を検
出するようにしている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an apparatus of this type has been disclosed in, for example, Japanese Patent No. 30.
As shown in No. 77077, one or more vibrators supported displaceably on the substrate via beams etc. are provided, and the vibrators are oscillated in the first direction, and the Also, the angular velocity is detected by detecting the vibration of the vibrator in the second direction perpendicular to the first direction due to the Coriolis force.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の装
置では、振動子を第1方向に大きな振幅で安定して振動
させる工夫が十分になされていなかったり、振動子の各
種共振モードに対する十分な配慮がなされていなかった
り、振動子の第1方向への振動に伴う電圧発生に対する
十分な配慮がなされていなかったり、製造上の細部のば
らつきに対する十分な配慮がなされていなかったり、不
要な加速度による慣性の入力に対する十分な配慮がなさ
れていない。したがって、高精度で角速度を検出できな
かったり、不要な加速度の影響を受けて角速度の検出精
度が悪化するという問題がある。
However, in the above-mentioned conventional device, the device for vibrating the vibrator stably with a large amplitude in the first direction has not been sufficiently devised, or the device is not sufficient for various resonance modes of the vibrator. Due to unnecessary acceleration, no consideration was given, no sufficient consideration was given to the voltage generation due to the vibration of the vibrator in the first direction, and no sufficient consideration was given to variations in manufacturing details. Insufficient consideration is given to the input of inertia. Therefore, there is a problem that the angular velocity cannot be detected with high accuracy, or the angular velocity detection accuracy deteriorates due to the influence of unnecessary acceleration.
【0004】[0004]
【発明の概略】本発明は、上記問題に対処するためにな
されたもので、その目的は、不要な加速度の影響を極力
抑えるとともに、角速度などの力学量の検出精度を向上
させるようにした力学量検出装置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 its purpose is to suppress the influence of unnecessary acceleration as much as possible and improve the detection accuracy of mechanical quantities such as angular velocity. An object is to provide a quantity detection device.
【0005】前記目的を達成するために、本発明の特徴
は、基板上にて互いに対向して配置されるとともに前記
基板に対して前記基板表面と平行な第1方向に変位可能
に支持された第1及び第2フレームと、前記基板上にて
前記第1及び第2フレームの間に配置されて前記第1及
び第2フレームに対して前記基板表面と平行かつ前記第
1方向に直角な第2方向に変位可能に支持された第1振
動子と、前記基板上にて前記第1方向における前記第1
及び第2フレームの側方位置に互いに対向して配置され
るとともに前記基板に対して前記第1方向に変位可能に
支持された第3及び第4フレームと、前記基板上にて前
記第3及び第4フレームの間に配置されて前記第3及び
第4フレームに対して前記第2方向に変位可能に支持さ
れた第2振動子と、前記第1フレームと前記第3フレー
ムとを前記第1方向に変位し易くかつ前記第2方向に変
位し難く連結する第1連結手段と、前記第2フレームと
前記第4フレームとを前記第1方向に変位し易くかつ前
記第2方向に変位し難く連結する第2連結手段とを備
え、第1乃至第4フレームを前記第1方向に振動させる
とともに、前記第1及び第2振動子の前記第2方向の振
動を検出するようにしたことにある。
In order to achieve the above-mentioned object, a feature of the present invention is that they are arranged on a substrate so as to face each other and are supported so as to be displaceable with respect to the substrate in a first direction parallel to the substrate surface. A first and a second frame and a first frame disposed on the substrate between the first and second frames, the first and second frames being parallel to the substrate surface and perpendicular to the first direction; A first vibrator movably supported in two directions, and the first oscillator in the first direction on the substrate.
And third and fourth frames, which are arranged to face each other at lateral positions of the second frame and are supported so as to be displaceable in the first direction with respect to the substrate, and the third and fourth frames on the substrate. The second oscillator disposed between the fourth frames and supported to be displaceable in the second direction with respect to the third and fourth frames, the first frame and the third frame, and the first oscillator. The first connecting means for connecting the second frame and the fourth frame that are easily displaced in the first direction and difficult to be displaced in the second direction, and are easily displaced in the first direction and difficult to be displaced in the second direction. And a second connecting means for connecting the first to fourth frames to vibrate in the first direction and to detect vibration of the first and second vibrators in the second direction. .
【0006】この場合、例えば、前記第1連結手段を、
各一端にて前記第1及び第3フレームに接続され前記基
板から浮かせて前記第2方向に互いに平行に延設された
第1及び第3リンク梁と、前記第1及び第3リンク梁の
各他端を連結するとともに前記基板から浮かせて設けた
第1リンクとで構成し、前記第2連結手段を、各一端に
て前記第2及び第4フレームに接続され前記基板から浮
かせて前記第2方向に互いに平行に延設された第2及び
第4リンク梁と、前記第2及び第4リンク梁の各他端を
連結するとともに前記基板から浮かせて設けた第2リン
クとで構成するとよい。
In this case, for example, the first connecting means is
First and third link beams connected to the first and third frames at each end and floating from the substrate and extending parallel to each other in the second direction, and the first and third link beams, respectively. The second linking means is connected to the second and fourth frames at each one end and is floated from the board. The second and fourth link beams extending parallel to each other in the direction and the second link that connects the other ends of the second and fourth link beams and is floated from the substrate are preferable.
【0007】また、前記力学量検出装置において、さら
に、前記基板上に設けられ前記第1乃至第4フレームを
前記第1方向に駆動するための第1乃至第4駆動電極部
と、前記基板上に設けられ前記第1及び第2振動子の前
記第2方向の振動を検出するための第1乃至第4検出電
極部とを設けるとよい。
Further, in the mechanical quantity detection device, further, first to fourth drive electrode portions provided on the substrate for driving the first to fourth frames in the first direction, and on the substrate. It is preferable to provide first to fourth detection electrode portions provided on the first and fourth detection electrode portions for detecting the vibration of the first and second oscillators in the second direction.
【0008】これらの構成においては、第1及び第2連
結手段(第1〜第4リンク梁、第1及び第2リンク)の
作用により、第1〜第4フレーム、第1及び第2振動子
が、基板に対して第1方向に変位し易くかつ第2方向に
変位し難く支持されることになる。したがって、第1及
び第2振動子を、比較的小さな駆動力で第1方向に大き
な振幅で安定して振動させることが可能になり、コリオ
リ力による第1及び第2振動子の第1〜第4フレームに
対する振動の振幅を大きくすることができるようにな
る。その結果、小さな角速度の検出が可能になることを
も含めて、角速度の検出精度を良好にすることができ
る。
In these structures, the action of the first and second connecting means (first to fourth link beams, first and second links) causes the first to fourth frames, the first and second oscillators. However, the substrate is supported so as to be easily displaced in the first direction and difficult to be displaced in the second direction with respect to the substrate. Therefore, it becomes possible to stably vibrate the first and second oscillators in the first direction with a large amplitude by a relatively small driving force, and the first to second oscillators of the first and second oscillators due to the Coriolis force can be vibrated. It is possible to increase the amplitude of vibration for four frames. As a result, it is possible to improve the detection accuracy of the angular velocity, including that it is possible to detect a small angular velocity.
【0009】また、本発明の特徴は、前記第1乃至第4
リンク梁を、それぞれ複数本の長尺状の梁で構成したこ
とにもある。これによれば、第1〜第4リンク梁のばね
定数を変えることなく、第1及び第2振動子の第1方向
の振動に伴う第1〜第4リンク梁一本当たりの応力を低
減することができ、第1及び第2振動子をより安定して
大振幅で振動させることができるようになる。
Further, the features of the present invention are as follows.
It is also possible that each link beam is composed of a plurality of elongated beams. According to this, the stress per 1st-4th link beam accompanying the vibration of the 1st and 2nd vibrator | oscillator in the 1st direction is reduced, without changing the spring constant of 1st-4th link beam. Therefore, the first and second oscillators can be more stably vibrated with a large amplitude.
【0010】また、本発明の特徴は、前記した力学量検
出装置において、さらに、前記基板から浮かせて設けら
れ前記第1及び第2リンクの各一端を連結する第3連結
手段と、前記基板から浮かせて設けられ前記第1及び第
2リンクの各他端を連結する第4連結手段とを設けたこ
とにある。
A feature of the present invention is that, in the above-mentioned mechanical quantity detection device, further, third connecting means provided to be floated from the substrate and connecting each one end of the first and second links, and the substrate The fourth connection means is provided so as to float so as to connect the other ends of the first and second links.
【0011】これらの場合、例えば、前記第3連結手段
を、各一端にて前記第1及び第2リンクの各一端に接続
され前記基板から浮かせて前記第1方向に互いに平行に
延設された第1及び第2サブリンク梁と、前記第1及び
第2サブリンク梁の各他端を連結するとともに前記基板
から浮かせて設けた第1サブリンクとで構成し、前記第
4連結手段を、各一端にて前記第1及び第2リンクの各
他端に接続され前記基板から浮かせて前記第1方向に互
いに平行に延設された第3及び第4サブリンク梁と、前
記第3及び第4サブリンク梁の各他端を連結するととも
に前記基板から浮かせて設けた第2サブリンクとで構成
したことにある。
In these cases, for example, the third connecting means is connected to one end of each of the first and second links at each one end, is floated from the substrate, and extends parallel to each other in the first direction. The first and second sub-link beams and the first sub-links that connect the other ends of the first and second sub-link beams and are floated from the substrate, and the fourth connecting means are provided. Third and fourth sub-link beams, which are connected to the other ends of the first and second links at their one ends, are floated from the substrate, and extend parallel to each other in the first direction, and the third and fourth sub-link beams. The other ends of the four sub-link beams are connected to each other and the second sub-link is provided so as to float from the substrate.
【0012】この構成においては、第3及び第4連結手
段(第1〜第4サブリンク梁、第1及び第2サブリン
ク)の作用により、第1及び第2リンクの第1方向の変
位が抑制されるとともに、第1及び第2リンクの第2方
向への変位が冗長される。これにより、第1及び第2振
動子は、第1及び第2リンクの第2方向の振動を伴いな
がら、第1〜第4リンク梁の作用により、より安定かつ
大振幅で振動可能となる。また、第1〜第4サブリンク
梁、第1及び第2サブリンクの作用により、第1〜第4リ
ンク梁のそれぞれに発生する軸力を低減することも可能
となり、第1及び第2振動子の第1方向への振動を安定
させることができる。さらに、第1〜第4サブリンク
梁、第1及び第2サブリンクを設けたことにより、角速
度の検出のために必要な第1及び第2振動子の振動モー
ド(共振周波数)から、ローテーションモード、パラレ
ルモードなどの前記角速度の検出のために不必要な振動
モード(共振周波数)を遠ざけることもでき、これによ
っても角速度の検出精度を向上させることになる。
In this structure, the displacement of the first and second links in the first direction is caused by the action of the third and fourth connecting means (first to fourth sublink beams, first and second sublinks). While being suppressed, the displacement of the first and second links in the second direction becomes redundant. Accordingly, the first and second oscillators can vibrate more stably and with a large amplitude by the action of the first to fourth link beams, while accommodating the vibrations of the first and second links in the second direction. In addition, the axial force generated in each of the first to fourth link beams can be reduced by the action of the first to fourth sublink beams and the first and second sublinks, and the first and second vibrations can be reduced. The vibration of the child in the first direction can be stabilized. Further, by providing the first to fourth sub-link beams and the first and second sub-links, the rotation mode is changed from the vibration mode (resonance frequency) of the first and second vibrators necessary for detecting the angular velocity. It is also possible to move away an unnecessary vibration mode (resonance frequency) for detecting the angular velocity such as the parallel mode, which also improves the detection accuracy of the angular velocity.
【0013】また、本発明の他の構成上の特徴は、前記
本発明の構成に加えて、前記基板上に前記第1方向に非
対称配置され正負異なる電圧の付与によって前記第1及
び第2振動子を前記第1方向であって互いに反対方向に
振動させる第1及び第2駆動電極部と、前記基板上に設
けられ前記第1及び第2振動子の前記第2方向の振動を
検出するための検出用信号を前記第1及び第2振動子に
付与する第1及び第2検出電極部と、前第2連結手段
に接続されて前記第1及び第2振動子の前記第2方向の
振動を表す信号を取り出すための出力端子とを備えたこ
とにある。
Further, features of the other configurations of the present invention, the
In addition to the configuration of the present invention, non-in the first direction prior SL on the substrate
First and second drive electrode portions that are symmetrically arranged and vibrate the first and second oscillators in the first direction and in opposite directions by applying different positive and negative voltages; and the first and second drive electrode portions provided on the substrate. and a first and a second detection electrode for applying a detection signal for detecting the vibration of the second direction of the second transducer to the first and second vibrators, prior SL connected to the second connecting means And an output terminal for extracting a signal representing the vibration of the first and second vibrators in the second direction.
【0014】この場合、例えば、前記第1及び第2駆動
電極部をそれぞれ一対の櫛歯状電極指で構成するととも
に、前記第1及び第2検出電極部をそれぞれ一対の櫛歯
状電極指で構成し、前記第1及び第2振動子の前記第2
方向の振動に伴う前記第1及び第2検出電極部の静電容
量の変化を表す信号を、前記第1及び第2振動子の前記
第2方向の振動を表す信号として前記出力端子から取り
出すようにするとよい。
In this case, for example, each of the first and second drive electrode portions is composed of a pair of comb-teeth electrode fingers, and each of the first and second detection electrode portions is formed of a pair of comb-teeth electrode fingers. And the second of the first and second oscillators.
A signal representing a change in the capacitance of the first and second detection electrode portions due to the vibration in the direction is extracted from the output terminal as a signal representing the vibration in the second direction of the first and second vibrators. It should be set to.
【0015】また、この場合、前記第1及び第2駆動電
極部に、前記第1及び第2振動子の前記第1方向の共振
周波数にほぼ等しくかつ互いに逆相の交流成分を含む駆
動電圧信号を付与するとともに、前記第1及び第2検出
電極部に、前記第1及び第2振動子の前記第2方向の共
振周波数から離れた周波数領域の高周波信号を付与し、
前記出力端子に増幅器を接続して、前記出力端子から前
記第1及び第2振動子の前記第2方向の振動を表す信号
を取り出すようにするとよい。
In this case, the drive voltage signals, which are substantially equal to the resonance frequencies of the first and second oscillators in the first direction and have opposite phases, are applied to the first and second drive electrode portions. And a high-frequency signal in a frequency range distant from the resonance frequency of the first and second oscillators in the second direction is given to the first and second detection electrode portions.
An amplifier may be connected to the output terminal so that a signal representing the vibration of the first and second oscillators in the second direction is extracted from the output terminal.
【0016】これらの構成においては、駆動電極部に交
流成分を付与して第1及び第2振動子を第1方向に振動
させても、出力端子に現れる交流信号の振幅を小さく抑
えることができる。このことは、出力端子に接続される
増幅器の飽和を避けて、第1及び第2振動子の第1方向
の振動の振幅を大きくできることを意味し、角速度の検
出精度を向上させることができる。
In these configurations, even if an AC component is applied to the drive electrode portion to vibrate the first and second vibrators in the first direction, the amplitude of the AC signal appearing at the output terminal can be suppressed to be small. . This means that the amplitude of the vibration of the first and second oscillators in the first direction can be increased while avoiding the saturation of the amplifier connected to the output terminal, and the angular velocity detection accuracy can be improved.
【0017】また、本発明の他の特徴は、前記本発明の
構成に加えて、各一端にて前記第1及び第2フレームに
それぞれ接続されて前記第1方向に延設され、各他端に
て前記第1振動子にそれぞれ接続されて前記第1振動子
を前記第1及び第2フレームに対して前記基板表面と平
行かつ前記第1方向に直角な第2方向に変位可能に支持
する第1及び第2検出用梁と、前記基板上に設けられ前
記第1振動子の前記第2方向への振動を検出するための
第1検出電極部と、各一端にて前記第3及び第4フレー
ムにそれぞれ接続されて前記第1方向に延設され、各他
端にて前記第2振動子にそれぞれ接続されて前記第2振
動子を前記第3及び第4フレームに対して前記第2方向
に変位可能に支持する第3及び第4検出用梁と、前記基
板上に設けられ前記第2振動子の前記第2方向への振動
を検出するための第2検出電極部とを備え、前記第1及
び第2検出電極部を、前記基板にそれぞれ固定されると
ともに前記第1方向に延設された櫛歯状の固定電極指
と、前記第1及び第2振動子にそれぞれ接続されるとと
もに前記第1方向に延設されて前記固定電極指間に進入
させた櫛歯状の可動電極指とでそれぞれ構成し、前記第
1及び第2検出電極部の各固定電極指と各可動電極指と
の前記第2方向の各ギャップの幅と、前記第1乃至第4
検出用梁の前記第2方向の幅とを等しく設定したことに
ある。
Another feature of the present invention is that
In addition to the configuration, each end is connected to the first and second frames and extended in the first direction, and each other end is connected to the first vibrator and is connected to the first vibrator. First and second detection beams that support the first and second frames so as to be displaceable in a second direction parallel to the substrate surface and perpendicular to the first direction, and provided on the substrate. A first detection electrode portion for detecting a vibration of the first oscillator in the second direction; and a first detection electrode portion connected to the third and fourth frames at each one end and extended in the first direction. Third and fourth detection beams that are respectively connected to the second oscillator at the other end to support the second oscillator so as to be displaceable in the second direction with respect to the third and fourth frames; For detecting the vibration of the second vibrator provided on the substrate in the second direction Two detection electrode portions, each of the first and second detection electrode portions is fixed to the substrate and has a comb-teeth-shaped fixed electrode finger extending in the first direction; and the first and second detection electrode portions. And two comb-shaped movable electrode fingers that are respectively connected to two vibrators and extend in the first direction to enter between the fixed electrode fingers. The width of each gap in the second direction between each fixed electrode finger and each movable electrode finger, and the first to fourth
The width of the detection beam in the second direction is set to be equal.
【0018】この構成においては、第1及び第2検出電
極部の各固定電極指と各可動電極指との第2方向の各ギ
ャップの幅と、第1乃至第4検出用梁の第2方向の幅と
を等しく設定したことにより、第1及び第2検出用梁と
第3及び第4検出用梁との製造上の誤差があっても、第
2方向の加速度に対する感度が低くなる。これにより、
角速度の検出値に対する前記第2方向の加速度の影響が
小さくなり、同角速度の検出精度を向上させることがで
きる。
In this structure, the width of each gap in the second direction between each fixed electrode finger and each movable electrode finger of the first and second detection electrode portions, and the second direction of the first to fourth detection beams. By setting the widths of the first and second detection beams equal to each other, even if there is a manufacturing error between the first and second detection beams and the third and fourth detection beams, the sensitivity to acceleration in the second direction becomes low. This allows
The influence of the acceleration in the second direction on the detected value of the angular velocity is reduced, and the detection accuracy of the same angular velocity can be improved.
【0019】また、本発明の他の特徴は、前記本発明の
構成に加えて、前記第1及び第2フレームと前記第1
動子との各間の少なくとも一方の間に、前記第1振動子
の前記第1又は第2フレームに対する前記第2方向への
振動に対してダンピング機能を果たす第1ダンピング部
と、前記第3及び第4フレームと前記第2振動子との各
間の少なくとも一方の間に、前記第2振動子の前記第3
又は第4フレームに対する前記第2方向への振動に対し
てダンピング機能を果たす第2ダンピング部とを設けた
ことにある。
Another feature of the present invention is that
In addition to the configuration, before SL between at least one between each of the first and second frame and the first oscillator, to said second direction with respect to the first or second frame of the first vibrator 1st damping part which fulfills damping function against vibration
And each of the third and fourth frames and the second vibrator.
And at least one of the third oscillators of the second oscillator.
Or for the vibration in the second direction with respect to the fourth frame
And a second damping portion that performs a damping function .
【0020】この場合、 前記第1ダンピング部を、前
記第1又は第2フレーム側に接続されるとともに前記第
1方向に延設された櫛歯状の第1フレーム側櫛歯部材
と、前記第1振動子側に接続されるとともに前記第1方
向に延設されて前記第1フレーム側櫛歯部材間に進入さ
せた櫛歯状の第1振動子側櫛歯部材とで構成するととも
に、前記第2ダンピング部を、前記第3又は第4フレー
ム側に接続されるとともに前記第1方向に延設された櫛
歯状の第2フレーム側櫛歯部材と、前記第2振動子側に
接続されるとともに前記第1方向に延設されて前記第2
フレーム側櫛歯部材間に進入させた櫛歯状の第2振動子
側櫛歯部材とで構成し、前記第1振動子の前記第1又は
第2フレームに対する前記第2方向への振動を減衰させ
とともに、前記第2振動子の前記第3又は第4フレー
ムに対する前記第2方向への振動を減衰させるようにす
るとよい。
In this case, the first damping portion is connected to the first or second frame side and the comb-teeth-shaped first frame-side comb tooth member extending in the first direction and the first damping portion are provided . together when composed of a first oscillator side comb teeth members comb which was entered into between the first extends in the direction of the first frame-side comb teeth members is connected to the first oscillator side
And the second damping part to the third or fourth frame.
Comb that is connected to the column side and extends in the first direction
The tooth-shaped second frame side comb tooth member and the second vibrator side
Is connected and extends in the first direction
Comb-tooth-shaped second vibrator inserted between the frame-side comb-tooth members
And a side comb-teeth member for damping the vibration of the first vibrator in the second direction with respect to the first or second frame, and for the third or fourth frame of the second vibrator.
The vibration in the second direction with respect to the diaphragm may be damped .
【0021】これらの構成においては、第1及び第2
ンピング部により、第1及び第2振動子の第2方向の振
動が抑制され、第1及び第2振動子の第2方向の振動検
出のための共振のQ値を下げることができる。したがっ
て、第1及び第2振動子の第2方向の振動検出のための
共振周波数の近傍の周波数成分を有する同第2方向の加
速度が作用しても、同第1及び第2振動子の第2方向の
振動が抑制され、同加速度のために角速度の検出が不能
になることがなくなる。
[0021] In these configurations, the first and second damping portion, the vibration in the second direction of the first and second oscillator is suppressed, the second direction of the first and second vibrators vibration detection Therefore, the Q value of resonance can be lowered. Therefore, even when the second direction of the acceleration having a frequency component near the resonant frequency for the second direction of vibration detection of the first and second transducer acts, first of the first and second transducer Vibration in two directions is suppressed, and the angular velocity is not disabled due to the same acceleration.
【0022】[0022]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面を用いて説明すると、図1は、半導体で構成した
同実施形態に係る角速度検出素子の概略平面図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic plan view of an angular velocity detecting element according to the embodiment, which is made of a semiconductor.
【0023】この角速度検出素子の各機能を果たす各部
の具体的構成を説明する前に、同素子の全体構成につい
て製造方法をまじえて説明しておく。まず、単結晶シリ
コン層の上面上にシリコン酸化膜(例えば、膜厚4.5
μm)を介して単結晶シリコン層(例えば、膜厚40μ
m)を設けたSOI(Silicon−On−Insulator)基板を用
意し、単結晶シリコン層にリン、ボロン等の不純物をド
ーピングして単結晶シリコン層の上表面部を低抵抗化す
なわち導電帯層とする。そして、最下層の単結晶シリコ
ン層を基板10とし、反応性エッチングなどにより中間
層であるシリコン酸化膜(絶縁層)及び最上層である導
電帯層を除去するとともに、フッ酸水溶液などを用いた
エッチングにより最上層である導電帯層を残してシリコ
ン酸化膜(絶縁層)のみを除去することにより、同基板
10上に各種機能部品を形成する。
Before describing the specific configuration of each part that performs each function of this angular velocity detecting element, the overall configuration of the element will be described including the manufacturing method. First, a silicon oxide film (for example, a film thickness of 4.5 is formed on the upper surface of the single crystal silicon layer).
via a single crystal silicon layer (for example, a film thickness of 40 μm).
m) is provided on an SOI (Silicon-On-Insulator) substrate, and the single crystal silicon layer is doped with impurities such as phosphorus and boron to reduce the resistance of the upper surface portion of the single crystal silicon layer, that is, a conductive band layer. To do. Then, the lowermost single crystal silicon layer was used as the substrate 10, the silicon oxide film (insulating layer) as the intermediate layer and the conductive band layer as the uppermost layer were removed by reactive etching or the like, and an aqueous solution of hydrofluoric acid or the like was used. Various functional components are formed on the substrate 10 by removing only the silicon oxide film (insulating layer) by etching, leaving the uppermost conductive band layer.
【0024】図1において、前者の絶縁層(中間層)及
び導電帯層(最上層)の両方を除去した部分を白色のま
まで示し、後者の絶縁層(中間層)のみを除去した部分
を点模様で示す。この点模様の部分を、以下の説明で
は、基板10から浮いた部分として説明する。また、絶
縁層(中間層)及び導電帯層(最上層)の両方を基板1
0上に残した部分を網模様で示し、以下、この網模様の
部分を基板10に固着した部分として説明する。
In FIG. 1, a portion where both of the former insulating layer (intermediate layer) and the conductive band layer (top layer) are removed is shown in white, and a portion where only the latter insulating layer (intermediate layer) is removed is shown. Shown as a dotted pattern. In the following description, this dotted pattern portion will be described as a portion that floats from the substrate 10. In addition, both the insulating layer (intermediate layer) and the conductive band layer (top layer) are formed on the substrate 1.
The portion left on the surface 0 is indicated by a mesh pattern, and hereinafter, this mesh pattern portion will be described as a portion fixed to the substrate 10.
【0025】基板10は、X軸方向に平行に延設された
2辺及びY軸方向に平行に延設された2辺を有する方形
状に形成されている。基板10上には、一対の振動子2
0−1,20−2が同基板10から浮かせてX軸方向対
称位置に配置されている。振動子20−1のY軸方向両
外側には、長尺かつ幅広のメインフレーム30−1,3
0−2が基板10から浮かせてX軸方向に延設して配置
されている。振動子20−2のY軸方向両外側にも、長
尺かつ幅広のメインフレーム30−3,30−4が基板
10から浮かせてX軸方向に延設して配置されている。
The substrate 10 is formed in a rectangular shape having two sides extending parallel to the X-axis direction and two sides extending parallel to the Y-axis direction. A pair of vibrators 2 is provided on the substrate 10.
0-1 and 20-2 are floated from the substrate 10 and arranged at symmetrical positions in the X-axis direction. On both outer sides of the vibrator 20-1 in the Y-axis direction, the long and wide main frames 30-1 and 3-3 are provided.
0-2 are floated from the substrate 10 and arranged so as to extend in the X-axis direction. On both sides of the vibrator 20-2 in the Y-axis direction, long and wide main frames 30-3 and 30-4 are arranged so as to float from the substrate 10 and extend in the X-axis direction.
【0026】振動子20−1は、そのY軸方向両端にて
X軸方向外側にそれぞれ一体的に延設された長尺かつ幅
広のアーム部21a,21bを有している。アーム部2
1a,21bは、そのX軸方向両端にて、各一対の長尺
かつ幅狭の検出用梁31a,31bを介してメインフレ
ーム30−1,30−2のX軸方向両端にそれぞれ接続
されていて、検出用梁31a,31bは、振動子20−
1をメインフレーム30−1,30−2に対してX軸方
向に変位し難くかつY軸方向に変位し易く支持してい
る。検出用梁31a,31bは、アーム部21a,21
b及びメインフレーム30−1,30−2と一体的に基
板10から浮かせて形成され、X軸方向に延設されてい
る。
The vibrator 20-1 has long and wide arm portions 21a and 21b integrally extended at the both ends in the Y-axis direction to the outside in the X-axis direction. Arm part 2
1a and 21b are respectively connected to both ends of the main frames 30-1 and 30-2 in the X-axis direction through a pair of long and narrow detection beams 31a and 31b at both ends in the X-axis direction. The detection beams 31a and 31b are connected to the vibrator 20-.
1 is supported with respect to the main frames 30-1 and 30-2 with difficulty in displacement in the X-axis direction and with ease in displacement in the Y-axis direction. The detection beams 31a and 31b include arm portions 21a and 21b.
b and the main frames 30-1 and 30-2 are integrally formed to float from the substrate 10 and extend in the X-axis direction.
【0027】振動子20−2も前記アーム部21a,2
1bと同様なアーム部21c,21dを有し、同アーム
部21c,21dは前記検出用梁31a,31bと同様
な検出用梁31c,31dを介してメインフレーム30
−3,30−4のX軸方向両端にそれぞれ接続されてい
る。そして、これらの検出用梁31c,31dも、振動
子20−2をメインフレーム30−3,30−4に対し
てX軸方向に変位し難くかつY軸方向に変位し易く支持
している。
The vibrator 20-2 also includes the arm portions 21a, 2
1b has the same arm portions 21c and 21d, and the arm portions 21c and 21d have main beams 30 through the detection beams 31c and 31d similar to the detection beams 31a and 31b.
-3 and 30-4 are connected to both ends in the X-axis direction. Further, these detection beams 31c and 31d also support the vibrator 20-2 with respect to the main frames 30-3 and 30-4 with difficulty in displacement in the X-axis direction and with ease in displacement in the Y-axis direction.
【0028】各メインフレーム30−1のY軸方向外側
には、長尺かつ幅広のサブフレーム32−1,32−2
が基板10から浮かせてX軸方向に延設されている。サ
ブフレーム32−1は、複数の長尺かつ幅狭の駆動用梁
33aを介してメインフレーム30−1に接続され、複
数の長尺かつ幅狭の駆動用梁34aを介して基板10に
固着された複数のアンカ35aにそれぞれ接続されてい
る。駆動用梁33a,34aは、メインフレーム30−
1及びサブフレーム32−1と一体的に基板10から浮
かせて形成されてY軸方向に延設されており、メインフ
レーム30−1を基板10に対してX軸方向に変位し易
くかつY軸方向に変位し難く支持している。
On the outside of each main frame 30-1 in the Y-axis direction, long and wide sub-frames 32-1 and 32-2 are provided.
Are extended from the substrate 10 and extended in the X-axis direction. The sub-frame 32-1 is connected to the main frame 30-1 through a plurality of long and narrow driving beams 33a, and is fixed to the substrate 10 through a plurality of long and narrow driving beams 34a. The respective anchors 35a are connected to each other. The drive beams 33a and 34a are connected to the main frame 30-
1 and the sub-frame 32-1 are integrally formed so as to be floated from the substrate 10 and extend in the Y-axis direction. The main frame 30-1 is easily displaced in the X-axis direction with respect to the substrate 10 and the Y-axis is formed. It is supported so as not to be displaced in the direction.
【0029】各メインフレーム30−2,30−3,3
0−4のY軸方向外側にも、前記メインフレーム30−
1の場合と同様に、サブフレーム32−2,32−3,
32−4がそれぞれ設けられている。そして、各メイン
フレーム30−2,30−3,30−4も、各複数の駆
動用梁33b〜33d、サブフレーム32−2,32−
3,32−4、各複数の駆動用梁34b〜34d及び各
複数のアンカ35b〜35dを介してそれぞれ基板10
にX軸方向に変位し易くかつY軸方向に変位し難く支持
されている。
Each main frame 30-2, 30-3, 3
The main frame 30-
As in the case of 1, the subframes 32-2, 32-3,
32-4 are provided respectively. Also, each of the main frames 30-2, 30-3, 30-4 also has a plurality of drive beams 33b to 33d and sub-frames 32-2, 32-.
3, 32-4, the plurality of drive beams 34b to 34d, and the plurality of anchors 35b to 35d, respectively.
It is supported so as to be easily displaced in the X-axis direction and hard to be displaced in the Y-axis direction.
【0030】また、メインフレーム30−1とメインフ
レーム30−3は、各複数の長尺かつ幅狭のリンク梁4
1a,41c及び長尺かつ幅広のリンク42aを介して
連結されている。リンク梁41a,41cは、メインフ
レーム30−1,30−3と一体的に基板10から浮か
せて形成され、各一端にてメインフレーム30−1,3
0−3にそれぞれ接続されるとともにY軸方向に延設さ
れて、各他端にてリンク42aにそれぞれ接続されてい
る。リンク42aも、メインフレーム30−1,30−
3と一体的に基板10から浮かせて形成され、X軸方向
に延設されている。
The main frame 30-1 and the main frame 30-3 are each composed of a plurality of long and narrow link beams 4.
1a, 41c and a long and wide link 42a are connected. The link beams 41a and 41c are integrally formed with the main frames 30-1 and 30-3 so as to be floated from the substrate 10.
0-3, and extends in the Y-axis direction, and is connected to the link 42a at the other ends. The link 42a is also the main frame 30-1, 30-
It is formed so as to be floated from the substrate 10 integrally with the substrate 3 and extends in the X-axis direction.
【0031】メインフレーム30−2とメインフレーム
30−4も、前記メインフレーム30−1,30−3の
場合と同様に、各複数の長尺かつ幅狭のリンク梁41
b,41d及び長尺かつ幅広のリンク42bを介して連
結されている。
Similarly to the case of the main frames 30-1 and 30-3, each of the main frames 30-2 and 30-4 has a plurality of long and narrow link beams 41.
b, 41d and a long and wide link 42b.
【0032】リンク42a,42bは、各一端にて、各
複数の長尺かつ幅狭のサブリンク梁43a,43b及び
長尺かつ幅広のサブリンク44aを介して連結されてい
る。サブリンク梁43a,43bは、リンク42a,4
2bと一体的に基板10から浮かせて形成され、各一端
にてリンク42a,42bにそれぞれ接続されるととも
にX軸方向に延設されて、各他端にてサブリンク44a
にそれぞれ接続されている。サブリンク44aも、リン
ク42a,42bと一体的に基板10から浮かせて形成
され、Y軸方向に延設されている。また、これらのリン
ク42a,42bは、各他端にて、前記一端の場合と同
様な各複数の長尺かつ幅狭のサブリンク梁43c,43
d及び長尺かつ幅広のサブリンク44bを介して連結さ
れている。
The links 42a and 42b are connected to each other through a plurality of long and narrow sublink beams 43a and 43b and a long and wide sublink 44a at each end. The sub-link beams 43a, 43b are connected to the links 42a, 4
2b is formed integrally with the substrate 10 so as to float from the substrate 10, is connected to the links 42a and 42b at one end and is extended in the X-axis direction, and the sub link 44a is provided at the other end.
Respectively connected to. The sub link 44a is also formed integrally with the links 42a and 42b so as to float from the substrate 10 and extends in the Y-axis direction. Further, these links 42a, 42b have a plurality of long and narrow sub-link beams 43c, 43 at each of the other ends, similar to the case of the one end.
They are connected via d and a long and wide sublink 44b.
【0033】また、基板10上には、メインフレーム3
0−1〜30−4を基板10に対してX軸方向に駆動す
るための駆動電極部51−1〜51−4と、前記メイン
フレーム30−1〜30−4の基板10に対するX軸方
向の振動をモニタするための駆動モニタ電極部52−1
〜52−4と、振動子20−1,20−2の基板10に
対するY軸方向の振動を検出するための検出電極部53
−1〜53−4と、振動子20−1,20−2のY軸方
向の共振周波数を調整するための調整電極部54−1〜
54−4と、振動子20−1,20−2のY軸方向の振
動を抑制するためのサーボ電極部55−1〜55−4と
が設けられている。
Further, on the substrate 10, the main frame 3
Drive electrode portions 51-1 to 51-4 for driving the 0-1 to 30-4 in the X-axis direction with respect to the substrate 10, and the X-axis direction of the main frames 30-1 to 30-4 with respect to the substrate 10. Drive electrode section 52-1 for monitoring the vibration of the
52 to 52-4, and a detection electrode section 53 for detecting the vibration of the vibrators 20-1 and 20-2 with respect to the substrate 10 in the Y-axis direction.
-1 to 53-4 and adjusting electrode portions 54-1 to 5-14 for adjusting the resonance frequencies of the vibrators 20-1 and 20-2 in the Y-axis direction.
54-4 and servo electrode units 55-1 to 55-4 for suppressing vibration of the vibrators 20-1 and 20-2 in the Y-axis direction are provided.
【0034】駆動電極部51−1,51−2は、メイン
フレーム30−1,30−2のX軸方向外側端部にて一
体的にY軸方向外側に基板10から浮かせて延設した突
出部36a,36bのX軸方向外側にそれぞれ設けられ
ている。これらの駆動電極部51−1,51−2は、X
軸方向に延設された櫛歯状の可動電極指51a1、51
a2と、X軸方向に延設された櫛歯状の固定電極指51
b1,51b2とによりそれぞれ構成されている。
The drive electrode portions 51-1 and 51-2 are integrally projecting at the outer ends of the main frames 30-1 and 30-2 in the X-axis direction and are floated from the substrate 10 to the outside in the Y-axis direction. They are provided outside the X-axis direction of the portions 36a and 36b, respectively. These drive electrode portions 51-1 and 51-2 are
Comb-tooth-shaped movable electrode fingers 51a1 and 51 extending in the axial direction
a2 and a comb-tooth-shaped fixed electrode finger 51 extending in the X-axis direction
b1 and 51b2, respectively.
【0035】各可動電極指51a1、51a2は、基板
10から浮かせて突出部36a,36bからX軸方向外
側に一体的に延設形成され、各固定電極指51b1,5
1b2間のY軸方向各中央位置に侵入して各隣合う固定
電極指51b1,51b2に対向している。各固定電極
51b1,51b2は、基板10上に一体的に固着した
配線部51c1,51c2を介して同基板10上に一体
的に固着したパッド部51d1,51d2に接続されて
いる。パッド部51d1,51d2の上面には、導電金
属(例えばアルミニウム)で形成された電極パッド51
e1,51e2がそれぞれ設けられている。
The movable electrode fingers 51a1 and 51a2 are floated from the substrate 10 and integrally formed to extend outward from the protrusions 36a and 36b in the X-axis direction.
It invades each central position in the Y-axis direction between 1b2 and faces the adjacent fixed electrode fingers 51b1 and 51b2. The fixed electrodes 51b1 and 51b2 are connected to the pad portions 51d1 and 51d2 integrally fixed to the substrate 10 via the wiring portions 51c1 and 51c2 integrally fixed to the substrate 10. Electrode pads 51 made of a conductive metal (for example, aluminum) are formed on the upper surfaces of the pad portions 51d1 and 51d2.
e1 and 51e2 are provided respectively.
【0036】駆動電極部51−3,51−4は、メイン
フレーム30−3,30−4のX軸方向外側端部にて一
体的にY軸方向外側に基板10から浮かせて延設した突
出部36c,36dのX軸方向内側にそれぞれ設けられ
ている。これらの駆動電極部51−3,51−4は、X
軸方向に延設された櫛歯状の可動電極指51a3,51
a4と、X軸方向に延設された櫛歯状の固定電極指51
b3,51b4とによりそれぞれ構成されている。
The drive electrode portions 51-3 and 51-4 are integrally formed at the outer ends of the main frames 30-3 and 30-4 in the X-axis direction so as to be integrally extended outward from the substrate 10 in the Y-axis direction. They are provided inside the portions 36c and 36d in the X-axis direction. These drive electrode parts 51-3 and 51-4 are
Comb-shaped movable electrode fingers 51a3 and 51 extending in the axial direction
a4 and a comb-shaped fixed electrode finger 51 extending in the X-axis direction
b3 and 51b4.
【0037】各可動電極指51a3、51a4は、基板
10から浮かせて突出部36c,36dからX軸方向内
側に一体的に延設形成され、各固定電極指51b3,5
1b4のY軸方向各中央位置に侵入して各隣合う固定電
極指51b3,51b4に対向している。各固定電極指
51b3,51b4は、基板10上に一体的に固着した
配線部51c3,51c4を介して同基板10上に一体
的に固着したパッド部51d3,51d4に接続されて
いる。パッド部51d3,51d4の上面には、導電金
属(例えばアルミニウム)で形成された電極パッド51
e3,51e4がそれぞれ設けられている。
The movable electrode fingers 51a3 and 51a4 are floated from the substrate 10 and integrally formed to extend inward in the X-axis direction from the protrusions 36c and 36d.
1b4 penetrates into each central position in the Y-axis direction and faces the adjacent fixed electrode fingers 51b3 and 51b4. The fixed electrode fingers 51b3 and 51b4 are connected to the pad portions 51d3 and 51d4 integrally fixed to the substrate 10 via the wiring portions 51c3 and 51c4 integrally fixed to the substrate 10. An electrode pad 51 made of a conductive metal (for example, aluminum) is formed on the upper surfaces of the pad portions 51d3 and 51d4.
e3 and 51e4 are provided respectively.
【0038】駆動モニタ電極部52−1,52−2は、
突出部36a,36bのX軸方向内側(駆動電極部51
−1,51−2とX軸方向反対側)にそれぞれ設けられ
ている。これらの駆動モニタ電極部52−1,52−2
は、X軸方向に延設された櫛歯状の可動電極指52a
1、52a2と、X軸方向に延設された櫛歯状の固定電
極指52b1,52b2とによりそれぞれ構成されてい
る。
The drive monitor electrode portions 52-1 and 52-2 are
Inside of the protrusions 36a and 36b in the X-axis direction (the drive electrode portion 51
-1, 51-2 and the opposite side in the X-axis direction). These drive monitor electrode parts 52-1 and 52-2
Is a comb-shaped movable electrode finger 52a extending in the X-axis direction.
1, 52a2 and comb-shaped fixed electrode fingers 52b1 and 52b2 extending in the X-axis direction.
【0039】各可動電極指52a1、52a2は、基板
10から浮かせて突出部36a,36bからX軸方向内
側に一体的に延設形成され、各固定電極指52b1,5
2b2間のY軸方向各中央位置に侵入して各隣合う固定
電極指52b1,52b2に対向している。各固定電極
指52b1,52b2は、基板10上に一体的に固着し
た配線部52c1,52c2を介して同基板10上に一
体的に固着したパッド部52d1,52d2に接続され
ている。パッド部52d1,52d2の上面には、導電
金属(例えばアルミニウム)で形成された電極パッド5
2e1,52e2がそれぞれ設けられている。
The movable electrode fingers 52a1 and 52a2 are floated from the substrate 10 and integrally formed to extend inward in the X-axis direction from the protrusions 36a and 36b.
Each of the two fixed electrode fingers 52b1 and 52b2 adjacent to the fixed electrode fingers 52b1 and 52b2 is invaded at each central position in the Y-axis direction between the two 2b2. The fixed electrode fingers 52b1 and 52b2 are connected to the pad portions 52d1 and 52d2 integrally fixed to the substrate 10 via the wiring portions 52c1 and 52c2 integrally fixed to the substrate 10. The electrode pads 5 made of a conductive metal (for example, aluminum) are formed on the upper surfaces of the pad portions 52d1 and 52d2.
2e1 and 52e2 are provided, respectively.
【0040】駆動モニタ電極部52−3,52−4は、
突出部36c,36dのX軸方向外側(駆動電極部51
−3,51−4とX軸方向反対側)にそれぞれ設けられ
ている。これらの駆動モニタ電極部52−3,52−4
は、X軸方向に延設された櫛歯状の可動電極指52a
3、52a4と、X軸方向に延設された櫛歯状の固定電
極指52b3,52b4とによりそれぞれ構成されてい
る。
The drive monitor electrode sections 52-3 and 52-4 are
Outside the projections 36c and 36d in the X-axis direction (driving electrode portion 51
-3, 51-4 and the opposite side in the X-axis direction). These drive monitor electrode parts 52-3, 52-4
Is a comb-shaped movable electrode finger 52a extending in the X-axis direction.
3, 52a4 and comb-shaped fixed electrode fingers 52b3, 52b4 extending in the X-axis direction.
【0041】各可動電極指52a3、52a4は、基板
10から浮かせて突出部36c,36dからX軸方向外
側に一体的に延設形成され、各固定電極指52b3,5
2b4間のY軸方向各中央位置に侵入して各隣合う固定
電極指52b3,52b4に対向している。各固定電極
指52b3,52b4は、基板10上に一体的に固着し
た配線部52c3,52c4を介して同基板10上に一
体的に固着したパッド部52d3,52d4に接続され
ている。パッド部52d3,52d4の上面には、導電
金属(例えばアルミニウム)で形成された電極パッド5
2e3,52e4がそれぞれ設けられている。
The movable electrode fingers 52a3 and 52a4 are floated from the substrate 10 and integrally formed so as to extend outward from the protrusions 36c and 36d in the X-axis direction.
Each of the two fixed electrode fingers 52b3 and 52b4, which is adjacent to the fixed electrode fingers 52b3 and 52b4, invades each central position in the Y-axis direction between 2b4. The fixed electrode fingers 52b3 and 52b4 are connected to the pad portions 52d3 and 52d4 integrally fixed to the substrate 10 via the wiring portions 52c3 and 52c4 integrally fixed to the substrate 10, respectively. The electrode pads 5 made of a conductive metal (for example, aluminum) are formed on the upper surfaces of the pad portions 52d3 and 52d4.
2e3 and 52e4 are provided respectively.
【0042】検出電極部53−1〜53−4は、アーム
部21a〜21dのY軸方向各内側にそれぞれ設けられ
ている。これらの検出電極部53−1〜53−4は、X
軸方向に延設された櫛歯状の可動電極指53a1〜53
a4と、X軸方向に延設された櫛歯状の固定電極指53
b1〜53b4とによりそれぞれ構成されている。
The detection electrode portions 53-1 to 53-4 are provided inside the arm portions 21a to 21d in the Y-axis direction. These detection electrode units 53-1 to 53-4 are
Comb-tooth-shaped movable electrode fingers 53a1 to 53a extending in the axial direction
a4 and comb-shaped fixed electrode fingers 53 extending in the X-axis direction
and b1 to 53b4.
【0043】各可動電極指53a1〜53a4は、アー
ム部21a〜21dのY軸方向各内側に一体的に基板1
0から浮かせて延設させた複数の突出部及び振動子20
−1,20−2から、基板10に対して浮かせてX軸方
向に一体的に延設形成されている。これらの各可動電極
指53a1〜53a4は、各固定電極指53b1〜53
b4間に侵入して各隣合う固定電極指53b1〜53b
4に対向しているが、各固定電極指53b1〜53b4
間のY軸方向各中央位置よりもY軸方向内側に変位させ
て設けられている。各固定電極指53b1〜53b4
は、基板10上に一体的に固着した配線部53c1〜5
3c4を介して同基板10上に一体的に固着したパッド
部53d1〜53d4に接続されている。パッド部53
d1〜53d4の上面には、導電金属(例えばアルミニ
ウム)で形成された電極パッド53e1〜53e4がそ
れぞれ設けられている。
The movable electrode fingers 53a1 to 53a4 are integrally formed on the insides of the arms 21a to 21d in the Y-axis direction.
A plurality of protrusions and vibrators 20 which are floated from 0 and extended
-1, 20-2 are floated with respect to the substrate 10 and integrally formed in the X-axis direction. Each of these movable electrode fingers 53a1 to 53a4 corresponds to each of the fixed electrode fingers 53b1 to 53b.
Fixed electrode fingers 53b1 to 53b adjacent to each other by penetrating between b4
4, but fixed electrode fingers 53b1 to 53b4
It is provided by being displaced inward in the Y-axis direction with respect to each central position in the Y-axis direction. Each fixed electrode finger 53b1 to 53b4
Is the wiring portions 53c1 to 5c integrally fixed to the substrate 10.
It is connected to the pad portions 53d1 to 53d4 integrally fixed on the substrate 10 via 3c4. Pad part 53
Electrode pads 53e1 to 53e4 made of a conductive metal (for example, aluminum) are provided on the upper surfaces of d1 to 53d4, respectively.
【0044】調整電極部54−1〜54−4は、振動子
20−1,20−2から一体的にX軸方向各外側に基板
10から浮かせて延設した長尺かつ幅広のアーム部22
a〜22dのY軸方向各内側にそれぞれ設けられてい
る。これらの調整電極部54−1〜54−4は、X軸方
向に延設された櫛歯状の可動電極指54a1〜54a4
と、X軸方向に延設された櫛歯状の固定電極指54b1
〜54b4とにより構成されている。
The adjusting electrode portions 54-1 to 54-4 are long and wide arm portions 22 integrally extended from the vibrators 20-1 and 20-2 to the outside in the X-axis direction and floating from the substrate 10.
It is provided inside each of the a to 22d in the Y-axis direction. These adjusting electrode portions 54-1 to 54-4 are comb-tooth-shaped movable electrode fingers 54a1 to 54a4 extending in the X-axis direction.
And comb-shaped fixed electrode fingers 54b1 extending in the X-axis direction
.About.54b4.
【0045】各可動電極指54a1〜54a4は、アー
ム部22a〜22dのY軸方向各内側に一体的に基板1
0から浮かせて延設させた複数の突出部及び振動子20
−1,20−2から、基板10に対して浮かせてX軸方
向に一体的に延設形成されている。これらの各可動電極
指54a1〜54a4は、各固定電極指54b1〜54
b4間に侵入して各隣合う固定電極指54b1〜54b
4に対向しているが、各固定電極指54b1〜54b4
間のY軸方向各中央位置よりもY軸方向外側に変位させ
て設けられている。
The movable electrode fingers 54a1 to 54a4 are integrally formed on the inside of the arm portions 22a to 22d in the Y-axis direction.
A plurality of protrusions and vibrators 20 which are floated from 0 and extended
-1, 20-2 are floated with respect to the substrate 10 and integrally formed in the X-axis direction. These movable electrode fingers 54a1 to 54a4 correspond to the fixed electrode fingers 54b1 to 54b.
Fixed electrode fingers 54b1 to 54b adjacent to each other by penetrating between b4
4, but fixed electrode fingers 54b1 to 54b4
It is provided so as to be displaced outward in the Y-axis direction from each central position in the Y-axis direction.
【0046】固定電極指54b1及び固定電極指54b
2は、基板10上に一体的に固着した配線部54c1を
介して同基板10上に一体的に固着したパッド部54d
1に共通に接続されている。固定電極指54b3及び固
定電極指54b4は、基板10上に一体的に固着した配
線部54c3を介して同基板10上に一体的に固着した
パッド部54d3に共通に接続されている。パッド部5
4d1,54d3の上面には、導電金属(例えばアルミ
ニウム)で形成された電極パッド54e1,54e3が
それぞれ設けられている。
Fixed electrode finger 54b1 and fixed electrode finger 54b
Reference numeral 2 denotes a pad portion 54d integrally fixed to the substrate 10 via a wiring portion 54c1 integrally fixed to the substrate 10.
1 is commonly connected. The fixed electrode fingers 54b3 and 54b4 are commonly connected to a pad portion 54d3 integrally fixed on the substrate 10 via a wiring portion 54c3 integrally fixed on the substrate 10. Pad part 5
Electrode pads 54e1 and 54e3 made of a conductive metal (for example, aluminum) are provided on the upper surfaces of 4d1 and 54d3, respectively.
【0047】サーボ電極部55−1〜55−4は、アー
ム部22a〜22dのY軸方向各外側にそれぞれ設けら
れている。これらのサーボ電極部55−1〜55−4
は、X軸方向に延設された櫛歯状の可動電極指55a1
〜55a4と、X軸方向に延設された櫛歯状の固定電極
指55b1〜55b4とにより構成されている。
The servo electrode portions 55-1 to 55-4 are provided outside the arm portions 22a to 22d in the Y-axis direction. These servo electrode parts 55-1 to 55-4
Is a comb-shaped movable electrode finger 55a1 extending in the X-axis direction.
To 55a4 and comb-teeth-shaped fixed electrode fingers 55b1 to 55b4 extending in the X-axis direction.
【0048】各可動電極指55a1〜55a4は、アー
ム部22a〜22dのY軸方向各外側に一体的に基板1
0から浮かせて延設させた複数の突出部及び振動子20
−1,20−2から、基板10に対して浮かせてX軸方
向に一体的に延設形成されている。これらの各可動電極
指55a1〜55a4は、各固定電極指55b1〜55
b4間に侵入して各隣合う固定電極指55b1〜55b
4に対向しているが、各固定電極指55b1〜55b4
間のY軸方向各中央位置よりもY軸方向内側に変位させ
て設けられている。各固定電極指55b1〜55b4
は、基板10上に一体的に固着した配線部55c1〜5
5c4を介して同基板10上に一体的に固着したパッド
部55d1〜55d4に接続されている。パッド部55
d1〜55d4の上面には、導電金属(例えばアルミニ
ウム)で形成された電極パッド55e1〜55e4がそ
れぞれ設けられている。
The movable electrode fingers 55a1 to 55a4 are integrally formed on the outer sides of the arm portions 22a to 22d in the Y-axis direction.
A plurality of protrusions and vibrators 20 which are floated from 0 and extended
-1, 20-2 are floated with respect to the substrate 10 and integrally formed in the X-axis direction. These movable electrode fingers 55a1 to 55a4 are fixed electrode fingers 55b1 to 55a.
Fixed electrode fingers 55b1 to 55b adjacent to each other by penetrating between b4
4, but fixed electrode fingers 55b1 to 55b4
It is provided by being displaced inward in the Y-axis direction with respect to each central position in the Y-axis direction. Each fixed electrode finger 55b1 to 55b4
Are wiring portions 55c1 to 5c integrally fixed to the substrate 10.
It is connected to the pad portions 55d1 to 55d4 integrally fixed on the substrate 10 via 5c4. Pad part 55
Electrode pads 55e1 to 55e4 made of a conductive metal (for example, aluminum) are provided on the upper surfaces of d1 to 55d4, respectively.
【0049】さらに、基板10上には、振動子20−
1,20−2及びメインフレーム30−1〜30−4
に、駆動用梁33b,34b、サブフレーム32−2、
検出用梁31a〜31d、リンク梁41a〜41d、リ
ンク42a,42b、サブリンク梁43a〜43d、サ
ブリンク44a,44b、配線部23aなどを介して接
続されたパッド部23bが設けられている。配線部23
a及びパッド部23bは、共に基板10の上面に固着さ
れている。パッド部23bの上面には、導電金属(例え
ばアルミニウム)で形成された電極パッド23cが設け
られている。
Further, on the substrate 10, the vibrator 20-
1, 20-2 and main frames 30-1 to 30-4
Drive beams 33b and 34b, sub-frame 32-2,
The detection beam 31a to 31d, the link beams 41a to 41d, the links 42a and 42b, the sub link beams 43a to 43d, the sub links 44a and 44b, and the pad portion 23b connected via the wiring portion 23a are provided. Wiring part 23
Both a and the pad portion 23b are fixed to the upper surface of the substrate 10. An electrode pad 23c made of a conductive metal (for example, aluminum) is provided on the upper surface of the pad portion 23b.
【0050】次に、上記のように構成した角速度検出素
子を用いて角速度を検出するための電気回路装置につい
て説明すると、図2は同電気回路装置をブロック図によ
り示している。
Next, an electric circuit device for detecting an angular velocity using the angular velocity detecting element constructed as described above will be described. FIG. 2 is a block diagram of the electric circuit device.
【0051】検出電極部53−1,53−4の電極パッ
ド53e1,53e4には高周波発振器61が接続され
ており、同発振器61は、振動子20の共振周波数より
も極めて高い周波数f1を有する正弦波状の検出用搬送
波信号を同パッド53e1,53e4に供給する。この
高周波発振器61には位相反転回路61aが接続されて
おり、同回路61aは前記検出用搬送波信号の位相を反
転した反転信号を検出電極部53−2,53−3の電極
パッド53e2,53e3に供給する。
A high frequency oscillator 61 is connected to the electrode pads 53e1 and 53e4 of the detection electrode portions 53-1 and 53-4, and the oscillator 61 has a frequency f 1 extremely higher than the resonance frequency of the vibrator 20. A sinusoidal detection carrier signal is supplied to the pads 53e1 and 53e4. A phase inversion circuit 61a is connected to the high-frequency oscillator 61, and the circuit 61a outputs an inversion signal obtained by inverting the phase of the detection carrier wave signal to the electrode pads 53e2 and 53e3 of the detection electrode portions 53-2 and 53-3. Supply.
【0052】駆動モニタ電極部52−1,52−2の電
極パッド52e1,52e2には高周波発振器62が接
続されており、同発振器62は、振動子20の共振周波
数よりも極めて高くかつ前記周波数f1とは異なる周波
数f2を有する正弦波状のモニタ用搬送波信号を同パッ
ド52e1,52e2に供給する。高周波発振器62に
は位相反転回路62aが接続されており、同回路62a
はモニタ用搬送波信号の位相を反転した反転信号を駆動
モニタ電極部52−3,52−4の電極パッド52e
3,52e4に供給する。これにより、電極パッド23
cからは、振動子20−1、20−2のX軸方向の振動
により振幅変調されたモニタ用搬送波信号と、振動子2
0−1,20−2のY軸方向の振動により振幅変調され
た検出用搬送波信号が出力される。
A high frequency oscillator 62 is connected to the electrode pads 52e1 and 52e2 of the drive monitor electrode portions 52-1 and 52-2, and the oscillator 62 is extremely higher than the resonance frequency of the vibrator 20 and has the frequency f. A sinusoidal monitor carrier signal having a frequency f 2 different from 1 is supplied to the pads 52e1 and 52e2. A phase inversion circuit 62a is connected to the high frequency oscillator 62, and the circuit 62a
Is an electrode pad 52e of the drive monitor electrode portions 52-3 and 52-4, which is an inverted signal obtained by inverting the phase of the monitor carrier signal.
3, 52e4. Thereby, the electrode pad 23
From c, the monitor carrier signal amplitude-modulated by the vibration of the vibrators 20-1 and 20-2 in the X-axis direction and the vibrator 2
The detection carrier signal amplitude-modulated by the vibrations of 0-1 and 20-2 in the Y-axis direction is output.
【0053】駆動電極部51−1〜51−4の各電極パ
ッド51e1〜51e4には、駆動回路70が接続され
ている。駆動回路70は、電極パッド23cからチャー
ジアンプ63を介して入力した信号に基づいて駆動信号
を形成して各電極パッド51e1〜51e4に供給す
る。チャージアンプ63は演算増幅器で構成され、その
非反転入力端は接地されている。チャージアンプ63の
反転入力端は電極パッド23cに接続され、同反転入力
端と出力端との間にはコンデンサ64が接続されてい
る。
A drive circuit 70 is connected to the electrode pads 51e1 to 51e4 of the drive electrode portions 51-1 to 51-4. The drive circuit 70 forms a drive signal based on the signal input from the electrode pad 23c via the charge amplifier 63, and supplies the drive signal to each of the electrode pads 51e1 to 51e4. The charge amplifier 63 is composed of an operational amplifier, and its non-inverting input terminal is grounded. The inverting input terminal of the charge amplifier 63 is connected to the electrode pad 23c, and the capacitor 64 is connected between the inverting input terminal and the output terminal.
【0054】駆動回路70は、チャージアンプ63に直
列接続された復調回路71、移相回路72及び利得制御
回路73を備えているとともに、復調回路71に接続さ
れて利得制御回路73の利得を制御する整流回路74を
備えている。復調回路71は、電極パッド23cから出
力された信号を周波数f2で同期検波して(周波数f2
信号の振幅エンベロープを取り出して)、振動子20−
1,20−2のX軸方向の振動を表す信号を出力する。
移相回路72は、振動子20の振動を表す検出信号が振
動子20−1,20−2を駆動するための信号に対して
π/2だけ遅れることを補正するために、入力信号の位
相をπ/2だけ進めて出力する。整流回路74は、前記
復調回路71からの信号を全波整流して(振動子20−
1,20−2のX軸方向の振動成分の振幅エンベロープ
を取り出して)、振動子20−1,20−2のX軸方向
の振動の振幅を表す信号を出力する。ただし、整流回路
74の出力信号中に含まれるリップルは利得制御回路7
3で除去される。利得制御回路73は、移相回路72及
び整流回路74に入力される信号の振幅(振動子20−
1,20−2のX軸方向の振動の振幅)が一定となるよ
うに、移相回路72からの出力信号の振幅を制御した制
御信号を出力する、すなわち整流回路74からの信号が
大きくなるにしたがって利得制御回路73の出力信号の
振幅が小さくなるように制御して出力する。
The drive circuit 70 includes a demodulation circuit 71, a phase shift circuit 72 and a gain control circuit 73 which are connected in series to the charge amplifier 63, and is connected to the demodulation circuit 71 to control the gain of the gain control circuit 73. The rectifying circuit 74 is provided. Demodulation circuit 71 (retrieves an amplitude envelope of the frequency f 2 of the signal) the signal output from the electrode pad 23c with synchronous detection at the frequency f 2, the transducer 20-
A signal representing the vibration of the X-axis direction of 1, 20-2 is output.
The phase shift circuit 72 corrects the phase of the input signal in order to correct that the detection signal representing the vibration of the vibrator 20 is delayed by π / 2 with respect to the signal for driving the vibrators 20-1 and 20-2. Is advanced by π / 2 and output. The rectification circuit 74 performs full-wave rectification on the signal from the demodulation circuit 71 (the oscillator 20-
The amplitude envelope of the vibration component of the X-axis direction of 1 and 20-2 is taken out), and the signal showing the amplitude of the vibration of the vibrators 20-1 and 20-2 in the X-axis direction is output. However, the ripple included in the output signal of the rectifier circuit 74 is the gain control circuit 7.
Removed in 3. The gain control circuit 73 controls the amplitude of the signal input to the phase shift circuit 72 and the rectifier circuit 74 (the oscillator 20-
A control signal that controls the amplitude of the output signal from the phase shift circuit 72 is output, that is, the signal from the rectifier circuit 74 becomes large so that the amplitude of the vibrations of the vibrations 1 and 20-2 in the X-axis direction becomes constant. In accordance with this, the output signal of the gain control circuit 73 is controlled so as to have a small amplitude and is output.
【0055】利得制御回路73の出力端は加算器75−
1の一方の入力端に接続されているとともに、位相反転
回路76を介して加算器75−2の一方の入力端に接続
されている。位相反転回路76は、利得制御回路73か
らの制御信号を位相反転して出力する。加算器75−
1,75−2の各他方の入力端には可変調整される直流
電圧を出力する可変電圧源回路77が接続されている。
加算器75−1は、利得制御回路73からの制御信号と
可変電圧源回路77からの直流電圧信号とを加算して駆
動電極部51−1,51−2の電極パッド51e1,5
1e2に供給する。加算器75−2は、位相反転回路7
6からの信号と可変電圧源回路77からの直流電圧信号
とを加算して駆動電極部51−3,51−4の電極パッ
ド51e3,51e4に供給する。
The output terminal of the gain control circuit 73 is an adder 75-
1 and one input end of the adder 75-2 via the phase inverting circuit 76. The phase inversion circuit 76 inverts the phase of the control signal from the gain control circuit 73 and outputs it. Adder 75-
A variable voltage source circuit 77 that outputs a DC voltage that is variably adjusted is connected to the other input terminal of each of 1 and 75-2.
The adder 75-1 adds the control signal from the gain control circuit 73 and the DC voltage signal from the variable voltage source circuit 77 to add the electrode pads 51e1 and 5e of the drive electrode units 51-1 and 51-2.
Supply to 1e2. The adder 75-2 is the phase inversion circuit 7
The signal from 6 and the DC voltage signal from the variable voltage source circuit 77 are added and supplied to the electrode pads 51e3 and 51e4 of the drive electrode portions 51-3 and 51-4.
【0056】調整電極部54−1,54−2のための共
通の電極パット54e1には直流可変電圧源65aが接
続されているとともに、調整電極部54−3,54−4
のための共通の電極パット54e3には直流可変電圧源
65bが接続されている。なお、これらの直流可変電圧
源65a,65bは、複数の電圧源で構成してもよい
が、単一の電圧源を共通に用いてもよい。
A DC variable voltage source 65a is connected to the common electrode pad 54e1 for the adjustment electrode portions 54-1 and 54-2, and the adjustment electrode portions 54-3 and 54-4 are also provided.
A DC variable voltage source 65b is connected to the common electrode pad 54e3 for. The DC variable voltage sources 65a and 65b may be composed of a plurality of voltage sources, but a single voltage source may be commonly used.
【0057】サーボ電極部55−1〜55−4の電極パ
ット55e1〜55e4には、サーボ制御回路80が接
続されている。サーボ制御回路80は、振動子20−
1,20−2のY軸方向の振動を抑制するためのもの
で、復調回路81、サーボアンプ82及び位相反転回路
83からなる。復調回路81は、電極パッド23cから
出力されている信号を周波数fで同期検波して(周波
数fの信号の振幅エンベロープを取り出して)、振動
子20−1,20−2のY軸方向の振動を表す信号を取
り出し、同信号を交流サーボ制御信号として出力する。
サーボアンプ82は、前記交流サーボ制御信号を所定の
ゲインで増幅して、振動子20−1,20−2のY軸方
向の振動(Z軸回りの角速度による振動子20−1,2
0−2のY軸方向の振動)を抑制するために、同ゲイン
制御された交流サーボ制御信号をサーボ電極部55−
2,55−3の電極パット55e2,55e3に供給す
る。位相反転回路83は、前記ゲインの制御された交流
サーボ制御信号の位相を反転して、同位相反転した逆相
の制御信号をサーボ電極部55−1,55−4の電極パ
ット55e1,55e4に供給する。
A servo control circuit 80 is connected to the electrode pads 55e1 to 55e4 of the servo electrode portions 55-1 to 55-4. The servo control circuit 80 includes a vibrator 20-
This is for suppressing the vibrations of the 1 and 20-2 in the Y-axis direction, and includes a demodulation circuit 81, a servo amplifier 82, and a phase inversion circuit 83. The demodulation circuit 81 synchronously detects the signal output from the electrode pad 23c at the frequency f 1 (takes out the amplitude envelope of the signal of the frequency f 1 ) and then moves the transducers 20-1 and 20-2 in the Y-axis direction. The signal that represents the vibration is extracted and is output as an AC servo control signal.
The servo amplifier 82 amplifies the AC servo control signal with a predetermined gain to vibrate the vibrators 20-1 and 20-2 in the Y-axis direction (the vibrators 20-1 and 20-2 depending on the angular velocity around the Z-axis).
In order to suppress (0-2 vibration in the Y-axis direction), the AC servo control signal having the same gain control is applied to the servo electrode unit 55-.
The electrode pads 55e2 and 55e3 of 2, 55-3 are supplied. The phase inversion circuit 83 inverts the phase of the gain-controlled AC servo control signal, and outputs the inversion control signal of the same phase inversion to the electrode pads 55e1 and 55e4 of the servo electrode units 55-1 and 55-4. Supply.
【0058】また、サーボ制御回路80には、検波回路
91及び増幅器92からなる出力回路90が接続されて
いる。検波回路91は、サーボアンプ82から交流サー
ボ制御信号を入力するとともに、移相回路72から駆動
による振動子20−1,20−2のX軸方向の振動を表
す信号を入力し、交流サーボ制御信号を前記X軸方向の
振動を表す信号で同期検波して振動子20−1,20−
2のY軸方向の振動の振幅すなわちZ軸回りの角速度に
よる振動子20−1,20−2のY軸方向の振動の振幅
(振動の大きさ)を表す直流信号を出力する。ここで、
移相回路72の出力信号を利用するのは、同信号が振動
子20−1,20−2のZ軸回りの角速度によりもたら
されるコリオリ力の位相と同期したものであり、交流サ
ーボ制御信号すなわち振動子20−1,20−2のZ軸
回りの角速度に同期したものであるからである。増幅器
92は、検波回路91からの信号を入力して出力端子O
UTから振動子20−1,20−2のY軸方向の振動の
大きさを表す直流信号を出力する。
An output circuit 90 including a detection circuit 91 and an amplifier 92 is connected to the servo control circuit 80. The detection circuit 91 inputs the AC servo control signal from the servo amplifier 82, and also inputs the signal representing the vibration of the vibrators 20-1 and 20-2 in the X-axis direction by the drive from the phase shift circuit 72 to perform the AC servo control. The signal is synchronously detected by the signal representing the vibration in the X-axis direction, and the vibrators 20-1 and 20-
A DC signal representing the amplitude of the vibration in the Y-axis direction 2 (ie, the amplitude of the vibration in the Y-axis direction of the vibrators 20-1 and 20-2 depending on the angular velocity around the Z-axis) is output. here,
The output signal of the phase shift circuit 72 is used in synchronization with the phase of the Coriolis force produced by the angular velocity of the oscillators 20-1 and 20-2 around the Z axis, and the AC servo control signal, This is because the oscillators 20-1 and 20-2 are synchronized with the angular velocity around the Z axis. The amplifier 92 inputs the signal from the detection circuit 91 and outputs the output terminal O.
The UT outputs a DC signal indicating the magnitude of vibration of the vibrators 20-1 and 20-2 in the Y-axis direction.
【0059】次に、上記のように構成した角速度検出装
置の調整について説明すると、図2に示すように配線し
た後、可変電圧源回路77及び直流可変電圧源65a,
65bからの各出力直流電圧の大きさを調整する。ま
ず、可変電圧源回路77を調節することにより直流電圧
信号を適宜設定して、振動子20−1,20−2のX軸
方向の振動の大きさを調整する。また、直流可変電圧源
65a,65bの電圧を調整することにより、振動子2
0のY軸方向の共振周波数を調整する。すなわち、直流
可変電圧源65a,65bの電圧を変化させると、調整
電極部54−1〜54−4による静電引力の大きさが変
化し、Y軸方向の力に対する振動子20−1,20−2
の変位量すなわち検出用梁31a〜31dのばね定数が
変更される。これにより、振動子20−1,20−2の
Y軸方向の共振周波数が適宜調整される。
Next, the adjustment of the angular velocity detecting device constructed as described above will be explained. After wiring as shown in FIG. 2, the variable voltage source circuit 77 and the DC variable voltage source 65a,
The magnitude of each output DC voltage from 65b is adjusted. First, the DC voltage signal is appropriately set by adjusting the variable voltage source circuit 77, and the magnitude of vibration of the vibrators 20-1 and 20-2 in the X-axis direction is adjusted. Further, by adjusting the voltages of the DC variable voltage sources 65a and 65b, the vibrator 2
The resonance frequency of 0 in the Y-axis direction is adjusted. That is, when the voltage of the DC variable voltage sources 65a and 65b is changed, the magnitude of the electrostatic attractive force by the adjustment electrode units 54-1 to 54-4 is changed, and the vibrators 20-1 and 20 to the force in the Y-axis direction are changed. -2
Is changed, that is, the spring constant of the detection beams 31a to 31d is changed. Thereby, the resonance frequencies of the vibrators 20-1 and 20-2 in the Y-axis direction are adjusted appropriately.
【0060】次に、上記のように構成した角速度検出装
置の動作を説明する。上記角速度検出装置においては、
駆動電極部51−1〜51−4は、駆動回路70から電
極パッド51e1〜51e4を介した駆動信号の供給に
より、メインフレーム30−1〜30−4をX軸方向に
振動させる。このメインフレーム30−1〜30−4の
振動は検出用梁31a〜31dを介して振動子20−
1,20−2にも伝達され、同振動子20−1,20−
2もX軸方向に振動する。この場合、駆動電極部51−
1,51−2には加算器75−1からの電圧信号が入力
されているとともに、駆動電極部51−3,51−4に
は加算器75−2からの電圧信号が入力されている。言
い換えれば、駆動電極部51−1,51−2に付与され
る電圧の交流成分の位相と、駆動電極部51−3,51
−4に付与される電圧の交流成分の位相とは互いに逆相
になる。
Next, the operation of the angular velocity detecting device configured as described above will be described. In the angular velocity detection device,
The drive electrode portions 51-1 to 51-4 vibrate the main frames 30-1 to 30-4 in the X-axis direction when a drive signal is supplied from the drive circuit 70 via the electrode pads 51e1 to 51e4. The vibrations of the main frames 30-1 to 30-4 are transmitted to the vibrator 20- via the detection beams 31a to 31d.
1, 20-2 are transmitted to the same oscillators 20-1, 20-
2 also vibrates in the X-axis direction. In this case, the drive electrode portion 51-
The voltage signal from the adder 75-1 is input to 1, 51-2, and the voltage signal from the adder 75-2 is input to the drive electrode units 51-3 and 51-4. In other words, the phase of the AC component of the voltage applied to the drive electrode portions 51-1 and 51-2 and the drive electrode portions 51-3 and 51
The phases of the AC components of the voltage applied to −4 are opposite to each other.
【0061】したがって、駆動電極部51−1,51−
2がメインフレーム30−1,30−2及び振動子20
−1を図1の右方向に押し出しているときには、駆動電
極部51−3,51−4はメインフレーム30−3,3
0−4及び振動子20−2を図1の左方向に引き込むよ
うに作用する。逆に、駆動電極部51−1,51−2が
メインフレーム30−1,30−2及び振動子20−1
を図1の左方向に引き込んでいるときには、駆動電極部
51−3,51−4はメインフレーム30−3,30−
4及び振動子20−2を図1の右方向に押し出すように
作用する。その結果、振動子20−1,20−2のX軸
方向の振動は互い逆相になる。
Therefore, the drive electrode portions 51-1 and 51-
2 is the mainframes 30-1 and 30-2 and the vibrator 20.
-1 is pushed rightward in FIG. 1, the drive electrode portions 51-3 and 51-4 are connected to the main frames 30-3 and 3-3.
0-4 and the vibrator 20-2 act so as to be pulled to the left in FIG. On the contrary, the drive electrode portions 51-1 and 51-2 are connected to the main frames 30-1 and 30-2 and the vibrator 20-1.
1 is pulled to the left in FIG. 1, the drive electrode portions 51-3 and 51-4 are not connected to the main frames 30-3 and 30-.
4 and the vibrator 20-2 are operated so as to be pushed rightward in FIG. As a result, the vibrations of the vibrators 20-1 and 20-2 in the X-axis direction have mutually opposite phases.
【0062】また、この振動子20−1,20−2のX
軸方向の振動は、駆動回路70によって常に一定振幅に
なるように制御される。高周波発振器62からのモニタ
用搬送波信号が、電極パッド51e1,51e2を介し
て駆動モニタ電極部52−1,52−2に付与されてい
る。一方、位相反転回路62aからの前記モニタ用搬送
波信号を位相反転した反転信号が、電極パッド51e
3,51e4を介して駆動モニタ電極部52−3,52
−4に付与されている。そして、これらの信号が振動子
20−1,20−2の振動により振幅変調されて、電極
パッド23cから取り出される。
Further, X of the vibrators 20-1 and 20-2
The vibration in the axial direction is controlled by the drive circuit 70 so as to always have a constant amplitude. The monitor carrier signal from the high frequency oscillator 62 is applied to the drive monitor electrode units 52-1 and 52-2 via the electrode pads 51e1 and 51e2. On the other hand, the inverted signal obtained by phase-inverting the monitor carrier signal from the phase inversion circuit 62a is the electrode pad 51e.
Drive monitor electrode sections 52-3, 52 via 3, 51e4
-4 is assigned. Then, these signals are amplitude-modulated by the vibrations of the vibrators 20-1 and 20-2 and taken out from the electrode pad 23c.
【0063】振動子20−1,20−2のX軸方向の振
動は互いに逆相であり、振動子20−1が図1の右方向
に変位してモニタ電極部52−1,52−2の静電容量
が大きくなっているときには、振動子20−2は図1の
左方向に変位していてモニタ電極部52−3,52−4
の静電容量は小さくなっている。逆に、振動子20−1
が図1の左方向に変位してモニタ電極部52−1,52
−2の静電容量が小さくなっているときには、振動子2
0−2は図1の右方向に変位していてモニタ電極部52
−3,52−4の静電容量は大きくなっている。そし
て、電極パッド23cからは、振動子20−1,20−
2のX軸方向の各振動を合計した振動を表す信号が出力
される。したがって、電極パッド23cから出力される
信号は、振動子20−1,20−2の図1のX軸方向各
外側及び各内側への変位の合計値を表している。
The vibrations of the vibrators 20-1 and 20-2 in the X-axis direction are in opposite phases to each other, and the vibrator 20-1 is displaced rightward in FIG. 1 to monitor electrode portions 52-1 and 52-2. , The vibrator 20-2 is displaced to the left in FIG. 1 and the monitor electrode portions 52-3, 52-4 are displaced.
Has a smaller capacitance. On the contrary, the oscillator 20-1
Is displaced to the left in FIG.
-2 when the electrostatic capacitance is small, the vibrator 2
0-2 is displaced to the right in FIG.
The electrostatic capacitances of -3 and 52-4 are large. Then, from the electrode pad 23c, the vibrators 20-1, 20-
A signal representing the total vibration of the two vibrations in the X-axis direction is output. Therefore, the signal output from the electrode pad 23c represents the total value of the displacement of the vibrators 20-1 and 20-2 to the outside and the inside in the X-axis direction in FIG.
【0064】そして、この電極パッド23cから出力さ
れた信号は、チャージアンプ63を介して駆動回路70
に供給される。駆動回路70は、復調回路71、整流回
路74、移相回路72及び利得制御回路73の作用によ
り、振動子20−1,20−2の振動をフィードバック
制御するための制御信号を出力する。これにより、振動
子20−1,20−2のX軸方向の各振動の振幅が常に
一定になる。なお、振動子20−1,20−2のX軸方
向の振動の振幅はほぼ同じであり、前記各振幅はほぼ等
しい。
The signal output from the electrode pad 23c is supplied to the drive circuit 70 via the charge amplifier 63.
Is supplied to. The drive circuit 70 outputs a control signal for feedback-controlling the vibration of the vibrators 20-1 and 20-2 by the actions of the demodulation circuit 71, the rectifier circuit 74, the phase shift circuit 72, and the gain control circuit 73. As a result, the amplitude of each vibration of the vibrators 20-1 and 20-2 in the X-axis direction is always constant. The vibrations of the vibrators 20-1 and 20-2 in the X-axis direction have substantially the same amplitude, and the respective amplitudes are substantially the same.
【0065】この状態で、X軸及びY軸に直交するZ軸
回りに角速度が作用すると、検出用梁31a〜31dの
撓みを伴って、振動子20−1,20−2はコリオリ力
によって前記角速度に比例した振幅でY軸方向に振動し
始める。この場合、振動子20−1,20−2のX軸方
向の振動は互い逆相であるので、前記コリオリ力による
振動子20−1,20−2のY軸方向の振動も互いに逆
相になる。すなわち、振動子20−1が図1の上方に変
位しているときには、振動子20−2は図1の下方に変
位している。逆に、振動子20−1が図1の下方に変位
しているときには、振動子20−2は図1の上方に変位
している。
In this state, when an angular velocity acts on the Z axis orthogonal to the X axis and the Y axis, the transducers 20-1 and 20-2 are deflected by the Coriolis force due to the bending of the detection beams 31a to 31d. It begins to vibrate in the Y-axis direction with an amplitude proportional to the angular velocity. In this case, since the vibrations of the vibrators 20-1 and 20-2 in the X-axis direction are in opposite phases to each other, the vibrations of the vibrators 20-1 and 20-2 in the Y-axis direction due to the Coriolis force are also in opposite phases to each other. Become. That is, when the vibrator 20-1 is displaced upward in FIG. 1, the vibrator 20-2 is displaced downward in FIG. On the contrary, when the vibrator 20-1 is displaced downward in FIG. 1, the vibrator 20-2 is displaced upward in FIG.
【0066】この振動子20−1,20−2のY軸方向
への振動により検出電極部53−1〜53−4の静電容
量が前記振動に応じて変化する。この場合、振動子20
−1が図1の上方に変位したときには、可動電極指53
a1は固定電極指53b1から離れる方向に変位するの
で検出電極部53−1の静電容量は減少し、可動電極指
53a2は固定電極指53b2に近づく方向に変位する
ので検出電極部53−2の静電容量は増加する。逆に、
振動子20−1が図1の下方に変位したときには、可動
電極指53a1は固定電極指53b1に近づく方向に変
位するので検出電極部53−1の静電容量は増加し、可
動電極指53a2は固定電極指53b2から離れる方向
に変位するので検出電極部53−2の静電容量は減少す
る。
Due to the vibration of the vibrators 20-1 and 20-2 in the Y-axis direction, the electrostatic capacitances of the detection electrode portions 53-1 to 53-4 change according to the vibration. In this case, the oscillator 20
-1 is displaced upward in FIG. 1, the movable electrode finger 53
Since a1 is displaced in the direction away from the fixed electrode finger 53b1, the capacitance of the detection electrode portion 53-1 is reduced, and the movable electrode finger 53a2 is displaced in the direction toward the fixed electrode finger 53b2. The capacitance increases. vice versa,
When the vibrator 20-1 is displaced downward in FIG. 1, the movable electrode finger 53a1 is displaced in a direction approaching the fixed electrode finger 53b1, so that the capacitance of the detection electrode portion 53-1 is increased and the movable electrode finger 53a2 is moved. Since it is displaced in the direction away from the fixed electrode finger 53b2, the capacitance of the detection electrode portion 53-2 decreases.
【0067】また、振動子20−2が図1の上方に変位
したときには、可動電極指53a3は固定電極指53b
3から離れる方向に変位するので検出電極部53−3の
静電容量は減少し、可動電極指53a4は固定電極指5
3b4に近づく方向に変位するので検出電極部53−4
の静電容量は増加する。逆に、振動子20−2が図1の
下方に変位したときには、可動電極指53a3は固定電
極指53b3に近づく方向に変位するので検出電極部5
3−3の静電容量は増加し、可動電極指53a4は固定
電極指53b4から離れる方向に変位するので検出電極
部53−4の静電容量は減少する。
When the vibrator 20-2 is displaced upward in FIG. 1, the movable electrode finger 53a3 is moved to the fixed electrode finger 53b.
3, the capacitance of the detection electrode portion 53-3 decreases, so that the movable electrode finger 53a4 moves to the fixed electrode finger 5a.
3b4 is displaced toward the detection electrode portion 53-4.
Capacitance increases. On the other hand, when the vibrator 20-2 is displaced downward in FIG. 1, the movable electrode finger 53a3 is displaced in the direction approaching the fixed electrode finger 53b3, so that the detection electrode unit 5
The capacitance of 3-3 increases, and the movable electrode finger 53a4 is displaced in the direction away from the fixed electrode finger 53b4, so that the capacitance of the detection electrode portion 53-4 decreases.
【0068】そして、これらの静電容量の変化は、高周
波発振器61及び位相反転回路61aから出力された搬
送波信号の振幅を変調した信号として電極パッド23c
に現れる。具体的には、振動子20−1のY軸方向の振
動を表す信号と、振動子20−2のY軸方向の振動を表
す信号とを加算した信号が電極パッド23cに現われ
る。この場合、高周波発振器61からの検出用搬送波信
号は電極パッド53e1,53e4を介して検出電極部
53−1,53−4に供給されているとともに、位相反
転回路61aからの搬送波信号は電極パッド53e2,
53e3を介して検出電極部53−2,53−3に供給
されている。また、振動子20−1,20−2のY軸方
向の振動は、前記のように互いに逆相である。したがっ
て、電極パッド23cからは、前記コリオリ力による振
動子20−1,20−2のY軸方向の各振動を表す信号
を加算した信号が出力される。
The change in these electrostatic capacitances is used as a signal obtained by modulating the amplitude of the carrier wave signal output from the high frequency oscillator 61 and the phase inverting circuit 61a.
Appear in. Specifically, a signal obtained by adding a signal representing the vibration of the vibrator 20-1 in the Y-axis direction and a signal representing the vibration of the vibrator 20-2 in the Y-axis direction appears on the electrode pad 23c. In this case, the carrier wave signal for detection from the high frequency oscillator 61 is supplied to the detection electrode portions 53-1 and 53-4 via the electrode pads 53e1 and 53e4, and the carrier wave signal from the phase inversion circuit 61a is supplied to the electrode pad 53e2. ,
It is supplied to the detection electrode portions 53-2 and 53-3 via 53e3. Further, the vibrations of the vibrators 20-1 and 20-2 in the Y-axis direction are in opposite phases to each other as described above. Therefore, the electrode pad 23c outputs a signal obtained by adding signals representing the respective vibrations of the vibrators 20-1 and 20-2 in the Y-axis direction due to the Coriolis force.
【0069】一方、この角速度検出装置に、コリオリ力
とは無関係な力が作用する場合がある。例えば、この角
速度検出装置を車両、航空機などに搭載した場合、車
両、航空機などの振動を含む加減速時には、慣性力が振
動子20−1,20−2に作用する場合がある。前記慣
性力によって振動子20−1,20−2がY軸方向に振
動した場合を想定すると、この場合の振動子20−1,
20−2のY軸方向の振動成分は互いに同相(図1の上
下方向の変位方向が同じ)になる。したがって、この振
動子20−1,20−2のY軸方向の各振動成分を表す
信号は互いに打ち消されて、電極パッド23cには現わ
れない。
On the other hand, a force unrelated to the Coriolis force may act on the angular velocity detecting device. For example, when the angular velocity detecting device is mounted on a vehicle, an aircraft, etc., an inertial force may act on the oscillators 20-1, 20-2 during acceleration / deceleration including vibration of the vehicle, aircraft, etc. Assuming that the vibrators 20-1 and 20-2 vibrate in the Y-axis direction due to the inertial force, the vibrators 20-1 and
The vibration components in the Y-axis direction of 20-2 are in phase with each other (the displacement direction in the vertical direction in FIG. 1 is the same). Therefore, the signals representing the respective vibration components of the vibrators 20-1 and 20-2 in the Y-axis direction cancel each other out and do not appear on the electrode pad 23c.
【0070】また、前記慣性力によって振動子20−
1,20−2がX軸方向に振動した場合を想定すると、
この場合の振動子20−1,20−2のX軸方向の振動
成分も互いに同相(図1の左右方向の変位方向が同じ)
になる。したがって、この振動子20−1,20−2の
X軸方向の各振動成分に関係して、コリオリ力により振
動子20−1,20−2がY軸方向に振動しても、この
Y軸方向の振動子20−1,20−2の振動は互いに同
相になる。したがって、この振動子20−1,20−2
のX軸方向の振動に起因した信号も電極パッド23cに
は現われない。その結果、前記慣性力などによる振動子
20−1,20−2の振動を表す信号は電極パッド23
cには現われず、コリオリ力による振動子20−1,2
0−2の振動を表す信号のみが電極パッド23cには現
われる。なお、振動子20−1,20−2の前記振動の
振幅は、ほぼ等しい。
Further, the vibrator 20-
Assuming that 1 and 20-2 vibrate in the X-axis direction,
In this case, the vibration components of the vibrators 20-1 and 20-2 in the X-axis direction are also in phase with each other (the displacement direction in the left-right direction in FIG. 1 is the same).
become. Therefore, even if the oscillators 20-1 and 20-2 vibrate in the Y-axis direction due to the Coriolis force in relation to the respective vibration components of the oscillators 20-1 and 20-2 in the X-axis direction, the Y-axis The vibrations of the vibrators 20-1 and 20-2 in the same direction are in phase with each other. Therefore, the oscillators 20-1, 20-2
The signal caused by the vibration of the X-axis direction does not appear on the electrode pad 23c. As a result, the signal representing the vibration of the vibrators 20-1 and 20-2 due to the inertial force is transmitted to the electrode pad 23.
The oscillators 20-1 and 20-2 due to the Coriolis force do not appear in c.
Only the signal representing the vibration of 0-2 appears on the electrode pad 23c. The amplitudes of the vibrations of the vibrators 20-1 and 20-2 are almost equal.
【0071】この電極パッド23cに現われた信号は、
チャージアンプ63を介して取り出されて、サーボ制御
回路80に供給される。サーボ制御回路80において
は、復調回路81によって復調された振動子20−1,
20−2のY軸方向の振動を表す信号が取り出される。
サーボアンプ82及び反転回路83は、前記復調された
信号に基づき、電極パッド55e1〜55e4を介して
サーボ電極部55−1〜55−4に交流サーボ制御信号
すなわち振動子20−1,20−2のY軸方向の振動を
抑制するための制御信号を供給するので、サーボ電極部
55−1〜55−4は振動子20−1,20−2のY軸
方向の振動すなわちZ軸回りの角速度による振動子20
のY軸方向の振動を抑制する。
The signal appearing on this electrode pad 23c is
It is taken out through the charge amplifier 63 and supplied to the servo control circuit 80. In the servo control circuit 80, the oscillators 20-1 demodulated by the demodulation circuit 81,
A signal representing the vibration of 20-2 in the Y-axis direction is extracted.
Based on the demodulated signal, the servo amplifier 82 and the inverting circuit 83 send AC servo control signals to the servo electrode units 55-1 to 55-4 via the electrode pads 55e1 to 55e4, that is, the vibrators 20-1 and 20-2. Since the control signal for suppressing the vibration in the Y-axis direction is supplied to the servo electrode units 55-1 to 55-4, the vibrations of the vibrators 20-1 and 20-2 in the Y-axis direction, that is, the angular velocity around the Z-axis. Oscillator 20
Vibration in the Y-axis direction is suppressed.
【0072】また、サーボアンプ82からの交流サーボ
制御信号は出力回路90の検波回路91にも供給されて
いる。この交流サーボ制御信号は、振動子20−1,2
0−2のY軸方向の振動を表す信号に比例した信号であ
り、検波回路91は振動子の共振周波数で前記比例した
信号を検波するので、検波回路91からはY軸方向の振
動の大きさ(振幅)を表す直流信号が出力される。そし
て、この直流信号が増幅器92を介して出力される。し
たがって、実際には、振動子20−1,20−2はY軸
方向に小さな振幅で振動しているにもかかわらず、Z軸
回りの角速度の大きさを表す大きな信号が取り出される
ことになる。
The AC servo control signal from the servo amplifier 82 is also supplied to the detection circuit 91 of the output circuit 90. This AC servo control signal is applied to the vibrators 20-1 and 20-2.
0-2 is a signal that is proportional to the signal indicating the vibration in the Y-axis direction. Since the detection circuit 91 detects the proportional signal at the resonance frequency of the oscillator, the detection circuit 91 indicates the magnitude of the vibration in the Y-axis direction. A DC signal indicating the amplitude (amplitude) is output. Then, this DC signal is output via the amplifier 92. Therefore, in reality, although the oscillators 20-1 and 20-2 vibrate with a small amplitude in the Y-axis direction, a large signal representing the magnitude of the angular velocity about the Z-axis is extracted. .
【0073】これにより、Z軸回りの角速度による振動
子20−1,20−2のY軸方向の振動が基板10を介
して振動子20に再入力することがなくなり、この再入
力に伴うノイズの発生が抑えられ、角速度の検出精度を
向上させることができる。また、本実施形態において
は、振動子20−1,20−2をX軸方向に互いに逆相
で振動させておき、慣性力などによるコリオリ力とは無
関係な振動子20−1,20−2の振動を表す信号が電
極パッド23cに現われないようにしたので、角速度の
検出精度がより良好になる。
As a result, the vibration of the vibrators 20-1 and 20-2 in the Y-axis direction due to the angular velocity around the Z-axis is not re-input to the vibrator 20 via the substrate 10, and the noise accompanying this re-input is eliminated. It is possible to suppress the occurrence of noise and improve the detection accuracy of the angular velocity. In addition, in the present embodiment, the vibrators 20-1 and 20-2 are vibrated in the X-axis direction in opposite phases to each other, and the vibrators 20-1 and 20-2 that are irrelevant to the Coriolis force due to inertial force or the like are used. Since the signal representing the vibration of No. 1 does not appear on the electrode pad 23c, the angular velocity detection accuracy becomes better.
【0074】このように動作する角速度検出装置におい
ては、駆動信号の印加及び検出信号の取り出しのため
に、振動子20−1と振動子20−2とを電気的に連結
する必要がある。この電気的な接続機能は、本実施形態
では、振動子20−1と振動子20−2を、リンク梁4
1a〜41d及びリンク42a,42bにより連結する
ことで果たされている。また、一方では、コリオリ力に
よる振動子20−1,20−2のY軸方向の振動を大き
くするために、振動子20−1,20−2のX軸方向の
振動の振幅はなるべく大きいことが望ましい。そのため
に、本実施形態では、リンク42a,42bを基板10
から浮かせる構造としたことを一つの特徴としている。
In the angular velocity detecting device which operates in this manner, it is necessary to electrically connect the vibrator 20-1 and the vibrator 20-2 in order to apply the drive signal and take out the detection signal. In this embodiment, the electrical connection function is to connect the vibrator 20-1 and the vibrator 20-2 to the link beam 4
It is achieved by connecting with 1a to 41d and links 42a and 42b. On the other hand, in order to increase the vibration of the vibrators 20-1 and 20-2 in the Y-axis direction due to the Coriolis force, the amplitude of the vibration of the vibrators 20-1 and 20-2 in the X-axis direction should be as large as possible. Is desirable. Therefore, in this embodiment, the links 42a and 42b are connected to the substrate 10.
One of the features is that it can be floated from above.
【0075】これは、リンク42a,42bを基板10
に固定した場合には、振動子20−1,20−2のX軸
方向の振動の際に、リンク梁41a〜41dを軸方向に
伸ばす力が必要になる。しかし、前記特徴のようにリン
ク42a,42bを基板10から浮かせることにより、
リンク42a,42bのY軸方向の変位が許容され、比
較的小さな力により、振動子20−1,20−1のX軸
方向の振動の振幅を大きくすることができる。
This is because the links 42a and 42b are connected to the substrate 10
When the vibrators 20-1 and 20-2 are vibrated in the X-axis direction, a force for extending the link beams 41a to 41d in the axial direction is required. However, by floating the links 42a and 42b from the substrate 10 as described above,
Displacement of the links 42a and 42b in the Y-axis direction is allowed, and the amplitude of vibration of the vibrators 20-1 and 20-1 in the X-axis direction can be increased with a relatively small force.
【0076】また、この振動子20−1,20−2のX
軸方向の振動の振幅の増大化によって、リンク梁41a
〜41dに発生する応力が大きくなり、同応力が大きく
なると同リンク梁41a〜41dの非線形性が発生し
て、振動子20−1,20−2の振動が安定しなくな
り、さらに応力が大きくなるとリンク梁41a〜41d
が破壊される場合もある。また、一方では、リンク梁4
1a〜41dの強度を高めるために同リンク梁41a〜
41dのばね定数を大きくすることは、振動子20−
1,20−2のX軸方向の振動の振幅が小さくなること
を意味し、好ましいことではない。これらの理由によ
り、本実施形態では、リンク梁41a〜41dを複数本
で構成したことも一つの特徴としている。
Further, X of the vibrators 20-1 and 20-2
By increasing the amplitude of the axial vibration, the link beam 41a
The stress generated in ~ 41d increases, and when the stress increases, nonlinearity of the link beams 41a-41d occurs, the vibrations of the vibrators 20-1 and 20-2 become unstable, and the stress further increases. Link beams 41a-41d
May be destroyed. On the other hand, on the other hand, the link beam 4
In order to increase the strength of 1a-41d, the same link beam 41a-
Increasing the spring constant of 41d means that the oscillator 20-
This means that the amplitude of the vibration of the X-axis direction of 1 and 20-2 becomes small, which is not preferable. For these reasons, the present embodiment is also characterized in that the plurality of link beams 41a to 41d are configured.
【0077】この構成上の特徴の利点を、リンク梁41
a〜41dを各1本ずつで構成した場合と、複数本(n
本)ずつで構成した場合とを例にして説明すると、前者
のリンク梁1本当たりの応力σ1及び後者のリンク梁1
本当たりの応力σ2は下記数1,2のように表される。
ただし、Aはリンク梁41a〜41dの振動の振幅であ
り、L1,L2は各場合のリンク梁41a〜41dの長さ
である。
The advantage of this structural feature is that the link beam 41
a to 41d composed of one each, and a plurality of (n
For example, the stress σ 1 per link beam of the former and the link beam 1 of the latter will be described as an example.
The stress σ 2 per line is expressed by the following mathematical expressions 1 and 2.
However, A is the amplitude of vibration of the link beams 41a to 41d, and L 1 and L 2 are the lengths of the link beams 41a to 41d in each case.
【0078】[0078]
【数1】σ1∝A/L1 2 [Equation 1] σ 1 ∝A / L 1 2
【0079】[0079]
【数2】σ2∝A/L2 2 [Formula 2] σ 2 ∝A / L 2 2
【0080】一方、リンク梁41a〜41d全体のばね
定数k1,k2は、下記数3,4で表される。
On the other hand, the spring constants k 1 and k 2 of the link beams 41a to 41d as a whole are expressed by the following equations 3 and 4.
【0081】[0081]
【数3】k1∝1/L1 3 [Equation 3] k 1 ∝ 1 / L 1 3
【0082】[0082]
【数4】k2∝n/L2 3 [Formula 4] k 2 ∝n / L 2 3
【0083】ここで、両場合におけるばね定数k1,k2
を等しくすると、前記応力σ1,σ2との間には下記数5
の関係が成立する。
Here, the spring constants k 1 and k 2 in both cases
And the stresses σ 1 and σ 2 are equal to
The relationship is established.
【0084】[0084]
【数5】σ2/σ1=1/n2/3 [Formula 5] σ 2 / σ 1 = 1 / n 2/3
【0085】これにより、リンク梁41a〜41dの本
数を複数(n本)で構成することにより、リンク梁41
a〜41d全体のばね定数を変えることなく、振動子2
0−1,20−2のX軸方向の振動に伴うリンク梁41
a〜41d一本当たりの応力を低減することができ、振
動子20−1,20−2の安定した振動を期待できる。
Thus, the link beams 41a to 41d are constituted by a plurality (n) of the link beams 41a to 41d.
a-41d without changing the spring constant of the whole vibrator 2
Link beam 41 associated with vibrations of 0-1 and 20-2 in the X-axis direction
The stress per a to 41d can be reduced, and stable vibration of the vibrators 20-1 and 20-2 can be expected.
【0086】さらに、上記実施形態においては、基板1
0から浮かせたサブリンク梁43a,〜43d及びサブ
リンク44a,44bを設けることにより、振動子20
−1,20−2のX軸方向の振動を安定させることをも
特徴の一つにしている。例えば、サブリンク梁43a〜
43d及びサブリンク44a,44bを設けない場合に
は、振動子20−1,20−2のX軸方向の振動に伴っ
てリンク42a,42b自体がX軸方向に振動し易い。
これに対して、サブリンク梁43a〜43d及びサブリ
ンク44a,44bはリンク42a,42bのX軸方向
の変位を抑制するとともに、リンク42a,42bのY
軸方向への変位を冗長する。これにより、振動子20−
1,20−2は、リンク42a,42bのY軸方向の振
動を伴いながら、リンク梁41a〜41dの作用によ
り、X軸方向に安定かつ大振幅で振動可能となる。
Further, in the above embodiment, the substrate 1
By providing the sublink beams 43a to 43d and the sublinks 44a and 44b which are floated from 0, the vibrator 20
One of the features is to stabilize the vibrations of the -1, 20-2 in the X-axis direction. For example, the sub-link beams 43a-
When 43d and the sub-links 44a and 44b are not provided, the links 42a and 42b themselves are likely to vibrate in the X-axis direction as the vibrators 20-1 and 20-2 vibrate in the X-axis direction.
On the other hand, the sub link beams 43a to 43d and the sub links 44a and 44b suppress the displacement of the links 42a and 42b in the X-axis direction, and the Y of the links 42a and 42b.
Redundant axial displacement. As a result, the oscillator 20-
1, 20-2 can vibrate stably and with a large amplitude in the X-axis direction by the action of the link beams 41a to 41d, while accommodating the vibrations of the links 42a, 42b in the Y-axis direction.
【0087】また、サブリンク梁43a〜43d及びサ
ブリンク44a,44bを設けることにより、リンク梁
41a〜41dに発生する軸力σTを低減することも可
能である。サブリンク梁43a〜43d及びサブリンク
44a,44bを設けない場合には、リンク梁41a〜
41dのそれぞれに発生する軸力σTは下記数6で表さ
れる。ただし、Aはリンク梁41a〜41dの振動の振
幅であり、Lはリンク梁41a〜41dの長さであり、
Eはヤング率を表す予め決めた定数である。
Further, by providing the sub link beams 43a to 43d and the sub links 44a and 44b, it is possible to reduce the axial force σT generated in the link beams 41a to 41d. When the sub link beams 43a to 43d and the sub links 44a and 44b are not provided, the link beams 41a to 41a to
The axial force σT generated in each of 41d is expressed by the following mathematical expression 6. However, A is the amplitude of the vibration of the link beams 41a to 41d, L is the length of the link beams 41a to 41d,
E is a predetermined constant representing the Young's modulus.
【0088】[0088]
【数6】σT≒E・A2/2・L2 [6] σT ≒ E · A 2/2 · L 2
【0089】これに対して、サブリンク梁43a〜43
d及びサブリンク44a,44bを設けたことにより、
振動子20−1,20−2のX軸方向への駆動時におけ
るY軸方向への軸力σTは、サブリンク梁43a〜43
dのY軸方向の撓みによって開放されて低下する。すな
わち、サブリンク梁43a〜43dのY軸方向への撓み
量をΔLsとすると、前記数6の軸力σTは、下記数7
に示すように、低減される。
On the other hand, the sub-link beams 43a-43
By providing d and sublinks 44a and 44b,
The axial force σT in the Y-axis direction when driving the vibrators 20-1 and 20-2 in the X-axis direction is equal to the sub-link beams 43 a to 43.
It is released and lowered by the bending of d in the Y-axis direction. That is, assuming that the amount of bending of the sub-link beams 43a to 43d in the Y-axis direction is ΔLs, the axial force σT of the above equation 6 is given by the following equation 7
As shown in FIG.
【0090】[0090]
【数7】σT≒E・(A2/2・L2−ΔLs/L)[Equation 7] σT ≒ E · (A 2/ 2 · L 2 -ΔLs / L)
【0091】また、サブリンク梁43a〜43d及びサ
ブリンク44a,44bを設けたことにより、振動子2
0−1,20−2の共振モード(共振周波数)を調整し
て角速度の検出精度を向上させることもできる。本実施
形態の角速度検出素子においては、振動子20−1,2
0−2がX軸方向に互いに逆相で振動する共振周波数
(駆動モード)fdと、コリオリ力により振動子20−
1,20−2がY軸方向に振動する共振周波数(検出モ
ード)fsと、各振動子20−1,20−2のY軸方向
両端が互いにX軸方向の逆方向に変位して各振動子20
−1,20−2が回転する共振周波数(ローテーション
モード)frと、振動子20−1,20−2がX軸方向
に互いに同相で振動する共振周波数(パラレルモード)
fpとが存在する。
Since the sub link beams 43a to 43d and the sub links 44a and 44b are provided, the vibrator 2
It is also possible to improve the detection accuracy of the angular velocity by adjusting the resonance modes (resonance frequencies) of 0-1, 20-2. In the angular velocity detecting element of this embodiment, the vibrators 20-1 and 20-2
The resonance frequency (drive mode) fd at which 0-2 vibrate in opposite phases in the X-axis direction and the oscillator 20-
Resonance frequency (detection mode) fs at which 1 and 20-2 vibrate in the Y-axis direction and both ends in the Y-axis direction of each of the transducers 20-1 and 20-2 are displaced in the opposite directions of the X-axis direction to cause each vibration. Child 20
A resonance frequency fr in which -1, 20-2 rotates (rotation mode) fr and a resonance frequency in which the vibrators 20-1 and 20-2 vibrate in the same phase in the X-axis direction (parallel mode).
fp and exist.
【0092】そして、サブリンク梁43a〜43d及び
サブリンク44a,44bを設けない場合には、これら
の各モードfd,fs,fr,fpは、図3に示すように、
比較的近傍の周波数領域に位置している。しかし、上記
実施形態のように、サブリンク梁43a〜43d及びサ
ブリンク44a,44bを設けたことにより、リンク4
2a,42b間の相対変位の抑制、ひいてはメインフレ
ーム30−1,30−3が一緒になってX方向の一方
に、メインフレーム30−2,30−4が一緒になって
X方向の他方に動くことが抑制され、各振動子20−
1,20−2は独立して回転する傾向が増し、ローテー
ションモードfrが高共振点化して、駆動モードfd及び
検出モードfsから離れる。また、サブリンク44a,
44bを基板10から浮かせたことにより、各振動子2
0−1,20−2はX軸方向に互いに同相に一体的に変
位する傾向が増し、パラレルモードfpが低共振点化し
て、駆動モードfd及び検出モードfsから離れる。これ
により、振動子20−1,20−2の不要な共振振動を
抑制することができるとともに、同不要な共振振動を角
速度によるものと区別して取り出し易くなり、角速度の
検出精度が向上する。
When the sub-link beams 43a to 43d and the sub-links 44a and 44b are not provided, these modes fd, fs, fr and fp are as shown in FIG.
It is located in a relatively close frequency range. However, since the sub-link beams 43a to 43d and the sub-links 44a and 44b are provided as in the above embodiment, the link 4
Suppression of relative displacement between 2a and 42b, and by extension, the main frames 30-1 and 30-3 are joined together in one X direction, and the main frames 30-2 and 30-4 are joined together in the other X direction. Movement is suppressed, and each transducer 20-
1 and 20-2 tend to rotate independently, the rotation mode fr becomes a high resonance point, and the rotation mode fr separates from the drive mode fd and the detection mode fs. In addition, the sublink 44a,
By floating 44b from the substrate 10, each oscillator 2
0-1 and 20-2 have an increasing tendency to be integrally displaced in phase with each other in the X-axis direction, and the parallel mode fp becomes a low resonance point, and separates from the drive mode fd and the detection mode fs. Thereby, unnecessary resonance vibrations of the vibrators 20-1 and 20-2 can be suppressed, and the unnecessary resonance vibrations can be easily extracted by distinguishing them from those due to the angular velocity, and the accuracy of detecting the angular velocity is improved.
【0093】また、上記実施形態においては、駆動電極
部51−1,51−2をメインフレーム30−1,30
−2の突出部36a,36bのX軸方向外側に設けると
ともに、駆動電極部51−3,51−4をメインフレー
ム30−3,30−4の突出部36c,36dのX軸方
向内側に設けたこと、及び駆動モニタ電極部52−1,
52−2をメインフレーム30−1,30−2の突出部
36a,36bのX軸方向内側に設けるとともに、駆動
モニタ電極部52−3,52−4をメインフレーム30
−3,30−4の突出部36c,36dのX軸方向外側
に設けたことも特徴の一つとしている。言い換えれば、
駆動電極部51−1〜51−4及び駆動モニタ電極部5
2−1〜52−4を、X軸方向に非対称配置したことも
特徴の一つとしている。これにより、チャージアンプ6
3の飽和を避けた上で、駆動電圧の増大を図ることがで
きる。
Further, in the above embodiment, the drive electrode portions 51-1 and 51-2 are connected to the main frames 30-1 and 30.
-2 is provided outside the projections 36a and 36b in the X-axis direction, and the drive electrode portions 51-3 and 51-4 are provided inside the projections 36c and 36d of the main frames 30-3 and 30-4 in the X-axis direction. And drive monitor electrode section 52-1
52-2 is provided inside the projecting portions 36a, 36b of the main frames 30-1, 30-2 in the X-axis direction, and the drive monitor electrode portions 52-3, 52-4 are provided in the main frame 30.
Another feature is that the protrusions 36c and 36d of -3 and 30-4 are provided outside in the X-axis direction. In other words,
Drive electrode parts 51-1 to 51-4 and drive monitor electrode part 5
One of the features is that 2-1 to 52-4 are asymmetrically arranged in the X-axis direction. As a result, the charge amplifier 6
It is possible to increase the drive voltage while avoiding the saturation of 3.
【0094】以下、この点について説明する。図2の駆
動電極部51−1〜51−4、チャージアンプ63及び
コンデンサ64の機能を模擬的に表すと、図4(A)のよ
うになる。ただし、図4(A)においては、駆動電極部5
1−1〜51―4をコンデンサ51−1〜51―4とし
て示している。一方、駆動電極部51−1〜51−4及
び駆動モニタ電極部52−1〜52−4をX軸方向に対
称配置した場合、すなわち全ての駆動電極部51−1〜
51−4をメインフレーム30−1〜30−4の突出部
36a〜36dのX軸方向内側又は外側に設けた場合、
図4(A)の模擬的機能図は図4(B)に示すようになる。
This point will be described below. The functions of the drive electrode units 51-1 to 51-4, the charge amplifier 63, and the capacitor 64 in FIG. 2 are schematically shown in FIG. 4 (A). However, in FIG. 4A, the drive electrode portion 5
1-1 to 51-4 are shown as capacitors 51-1 to 51-4. On the other hand, when the drive electrode portions 51-1 to 51-4 and the drive monitor electrode portions 52-1 to 52-4 are symmetrically arranged in the X-axis direction, that is, all the drive electrode portions 51-1 to 51-2.
When 51-4 is provided inside or outside the X-axis direction of the protrusions 36a to 36d of the main frames 30-1 to 30-4,
The simulated functional diagram of FIG. 4 (A) is as shown in FIG. 4 (B).
【0095】この対称配置の場合、振動子20−1,2
0−2のX軸方向の振動を互い逆相にするためには、全
ての駆動電極部51−1〜51−4に同相の交流成分を
付与する必要がある。言い換えれば、図2の反転回路7
6が省略されて、利得制御回路73からの交流電圧信号
と可変電圧源回路77からの直流電圧とを加算した同一
の電圧信号が、全ての駆動電極部51−1〜51―4
(コンデンサ51−1〜51―4)に付与される。前記
交流電圧信号をV1cosωtとするとともに、前記直流電
圧をV0とすると、電極パッド51e1〜51e4を介
して駆動電極部51−1〜51―4(コンデンサ51−
1〜51―4)に付与される電圧信号は、それぞれV0
+V1cosωtとなる。なお、ωは、振動子20−1,2
0−2及びメインフレーム30−1〜30−4のX軸方
向の共振角周波数にほぼ等しい。
In the case of this symmetrical arrangement, the oscillators 20-1 and 20-2
In order to make the vibrations of 0-2 in the X-axis direction opposite to each other, it is necessary to apply in-phase AC components to all the drive electrode units 51-1 to 51-4. In other words, the inverting circuit 7 of FIG.
6 is omitted, the same voltage signal obtained by adding the AC voltage signal from the gain control circuit 73 and the DC voltage from the variable voltage source circuit 77 is the same for all the drive electrode units 51-1 to 51-4.
(Capacitors 51-1 to 51-4). When the AC voltage signal is V 1 cos ωt and the DC voltage is V 0 , the drive electrode units 51-1 to 51-4 (capacitor 51-1) are connected via the electrode pads 51e1 to 51e4.
1 to 51-4) are voltage signals V 0
It becomes + V 1 cos ωt. In addition, ω is the oscillators 20-1 and 20-2.
0-2 and the main frame 30-1 to 30-4 are substantially equal to the resonance angular frequency in the X-axis direction.
【0096】また、この場合、駆動電極部51−1,5
1―2の可動電極指51a1,51a2が固定電極指5
1b1,51b2から離れる方向に変位するときには、
駆動電極部51−3,51―4の可動電極指51a3,
51a4も固定電極指51b3,51b4から離れる方
向に変位する。逆に、駆動電極部51−1,51―2の
可動電極指51a1,51a2が固定電極指51b1,
51b2に近づく方向に変位するときには、駆動電極部
51−3,51―4の可動電極指51a3,51a4も
固定電極指51b3,51b4に近づく方向に変位す
る。したがって、駆動電極部51−1〜51―4(コン
デンサ51−1〜51―4)の静電容量は、それぞれC
0+C1cos(ωt−π/2)のように変化する。なお、
0,C1は、駆動電極部51−1〜51―4(コンデン
サ51−1〜51―4)の構成及び可動電極指51a1
〜51a4の振動の振幅によって決まる定数である。
Further, in this case, the drive electrode portions 51-1, 5
1-2 movable electrode fingers 51a1 and 51a2 are fixed electrode fingers 5
When displacing in the direction away from 1b1 and 51b2,
The movable electrode fingers 51a3 of the drive electrode portions 51-3 and 51-4
51a4 is also displaced in the direction away from the fixed electrode fingers 51b3 and 51b4. Conversely, the movable electrode fingers 51a1 and 51a2 of the drive electrode portions 51-1 and 51-2 are fixed electrode fingers 51b1 and 51b1.
When displacing toward the direction 51b2, the movable electrode fingers 51a3 and 51a4 of the drive electrode portions 51-3 and 51-4 are also displaced toward the fixed electrode fingers 51b3 and 51b4. Therefore, the electrostatic capacitances of the drive electrode portions 51-1 to 51-4 (capacitors 51-1 to 51-4) are respectively C
It changes like 0 + C 1 cos (ωt−π / 2). In addition,
C 0 and C 1 are the structures of the drive electrode portions 51-1 to 51-4 (capacitors 51-1 to 51-4) and the movable electrode finger 51a1.
It is a constant determined by the amplitude of the vibration of ˜51a4.
【0097】これらの付与電圧V0+V1cosωt及び静
電容量C0+C1cos(ωt−π/2)からチャージアンプ6
3の出力電圧Voutを計算すると、同電圧Voutは下記数
8のようになる。なお、コンデンサ64の静電容量をC
fとする。また、φは、tan-1(C01/C10)である。
[0097] charge amplifier from these grant voltages V 0 + V 1 cosωt and the capacitance C 0 + C 1 cos (ωt -π / 2) 6
When the output voltage V out of 3 is calculated, the same voltage V out is given by the following Expression 8. Note that the capacitance of the capacitor 64 is C
Let f . Further, φ is tan −1 (C 0 V 1 / C 1 V 0 ).
【0098】[0098]
【数8】Vout=2C00/Cf+C11/Cfsin2ωt+
[2{(C10)2+(C01)2}1/2/Cf]sin(ωt+φ)
(8) V out = 2C 0 V 0 / C f + C 1 V 1 / C f sin2ωt +
[2 {(C 1 V 0 ) 2 + (C 0 V 1 ) 2 } 1/2 / C f ] sin (ωt + φ)
【0099】これに対して、本実施形態のように駆動電
極部51−1,51−2と駆動電極部51−3,51−
4をX軸方向に非対称に配置した場合には、前述のよう
に、振動子20−1,20−2のX軸方向の振動を互い
逆相にするために、図4(A)に示すように、駆動電極部
51−1,51−2と駆動電極部51−3,51−4と
に逆相の交流成分を付与することになる。駆動電極部5
1−1,51―2(コンデンサ51−1,51―2)に
は、電極パッド51e1,51e2を介して駆動電圧V
0+V1cosωtが付与されるとともに、駆動電極部51
−3,51―4(コンデンサ51−3,51―4)に
は、電極パッド51e3,51e4を介して駆動電圧V
0−V1cosωtが付与される。
On the other hand, as in the present embodiment, the drive electrode portions 51-1, 51-2 and the drive electrode portions 51-3, 51- are formed.
4 is arranged asymmetrically in the X-axis direction, as shown in FIG. 4A, in order to make the vibrations of the vibrators 20-1 and 20-2 in the X-axis direction opposite to each other, as described above. As described above, an alternating-phase alternating-current component is applied to the drive electrode portions 51-1 and 51-2 and the drive electrode portions 51-3 and 51-4. Drive electrode part 5
The drive voltage V is supplied to the 1-1 and 51-2 (capacitors 51-1 and 51-2) via the electrode pads 51e1 and 51e2.
0 + V 1 cos ωt is given and the drive electrode portion 51
-3, 51-4 (capacitors 51-3, 51-4) are supplied with a drive voltage V via electrode pads 51e3, 51e4.
0 −V 1 cos ωt is added.
【0100】また、この場合、駆動電極部51−1,5
1―2の可動電極指51a1,51a2が固定電極指5
1b1,51b2から離れる方向に変位するときには、
駆動電極部51−3,51―4の可動電極指51a3,
51a4は固定電極指51b3,51b4に近づく方向
に変位する。逆に、駆動電極部51−1,51―2の可
動電極指51a1,51a2が固定電極指51b1,5
1b2に近づく方向に変位するときには、駆動電極部5
1−3,51―4の可動電極指51a3,51a4は固
定電極指51b3,51b4から離れる方向に変位す
る。したがって、駆動電極部51−1,51―2(コン
デンサ51−1,51―2)の静電容量がC 0+C1cos
(ωt−π/2)のように変化するとき、駆動電極部51
−3,51―4(コンデンサ51−3,51―4)の静
電容量はC0−C1cos(ωt−π/2)のように変化する。
Further, in this case, the drive electrode portions 51-1, 5
1-2 movable electrode fingers 51a1 and 51a2 are fixed electrode fingers 5
When displacing in the direction away from 1b1 and 51b2,
The movable electrode fingers 51a3 of the drive electrode portions 51-3 and 51-4
51a4 is a direction approaching the fixed electrode fingers 51b3 and 51b4
Is displaced to. On the contrary, the drive electrodes 51-1 and 51-2 may be
The moving electrode fingers 51a1 and 51a2 are fixed electrode fingers 51b1 and 5b.
When it is displaced toward 1b2, the drive electrode portion 5
The movable electrode fingers 51a3 and 51a4 of 1-3 and 51-4 are fixed.
Displace in the direction away from the constant electrode fingers 51b3 and 51b4
It Therefore, the drive electrode portions 51-1 and 51-2 (con
The capacitance of the capacitors 51-1 and 51-2) is C 0+ C1cos
When changing like (ωt−π / 2), the driving electrode portion 51
-3, 51-4 (capacitors 51-3, 51-4) static
The capacitance is C0-C1It changes like cos (ωt−π / 2).
【0101】これらの付与電圧V0±V1cosωt及び静
電容量C0±C1cos(ωt−π/2)からチャージアンプ6
3の出力電圧Voutを計算すると、同電圧Voutは下記数
9のようになる。なお、この場合もコンデンサ64の静
電容量をCfとする。
[0102] charge amplifier These imparts voltage V 0 ± V 1 cosωt and the capacitance C 0 ± C 1 cos (ωt -π / 2) 6
When the output voltage V out of 3 is calculated, the same voltage V out is given by the following Expression 9. In this case as well, the capacitance of the capacitor 64 is C f .
【0102】[0102]
【数9】Vout=2C00/Cf+C11/Cfsin2ωt[Formula 9] V out = 2C 0 V 0 / C f + C 1 V 1 / C f sin2ωt
【0103】この数9を前記数8と比べると、数9は数
8の第3項である[2{(C10)2+(C01)2}1/2/Cf]s
in(ωt+φ)が除去されたものに等しい。この第3項
は、駆動電圧の直流電圧分V0及び駆動電極部51−
1,51―2(コンデンサ51−1,51―2)の定常
的な静電容量分C0を含むものであって、前記数8,9
の第2項であるC11/Cfsin2ωtに比べてかなり大
きく、チャージアンプ63の飽和の原因になる。また、
前記数8,9の第1項である2C00/Cfは直流成分で
あって、交流信号を取り出すためのチャージアンプ63
では無視されるものである。これらに対し、前記数8,
9の第2項であるC11/Cfsin2ωtが純粋に駆動電
極部51−1〜51―4の可動電極指51a1〜51a
4のX軸方向の振動に関係したものであるが、この値は
小さくてチャージアンプ63の飽和には至らない。
Comparing this equation 9 with the equation 8, the equation 9 is the third term of the equation [2 {(C 1 V 0 ) 2 + (C 0 V 1 ) 2 } 1/2 / C f ] s
in (ωt + φ) is equal to the removed one. The third term is the direct current voltage component V 0 of the drive voltage and the drive electrode portion 51-
1, 51-2 (capacitors 51-1 and 51-2) including the steady electrostatic capacitance C 0 ,
It is considerably larger than the second term of C 1 V 1 / C f sin2ωt, which causes saturation of the charge amplifier 63. Also,
2C 0 V 0 / C f, which is the first term of the equations 8 and 9, is a direct current component, and is a charge amplifier 63 for extracting an alternating current signal.
Then it is ignored. For these, the above equation 8,
C 1 V 1 / C f sin2ωt, which is the second term of 9, is purely the movable electrode fingers 51a1 to 51a of the drive electrode portions 51-1 to 51-4.
4 is related to the vibration in the X-axis direction, but this value is too small to saturate the charge amplifier 63.
【0104】したがって、本実施形態のように駆動電極
部51−1,51−2と駆動電極部51−3,51−4
をX軸方向に非対称に配置することにより、駆動電極部
51−1〜51−4の可動電極指51a1〜51a4の
X軸方向の振動の振幅を大きくすることが可能となる。
このことは、振動子20−1,20−2のX軸方向の振
動の振幅を大きくできることを意味し、その結果、角速
度の検出精度を向上できる。
Therefore, as in the present embodiment, the drive electrode portions 51-1, 51-2 and the drive electrode portions 51-3, 51-4 are used.
Is asymmetrical in the X-axis direction, it is possible to increase the amplitude of vibration of the movable electrode fingers 51a1 to 51a4 of the drive electrode units 51-1 to 51-4 in the X-axis direction.
This means that the amplitude of vibration of the vibrators 20-1 and 20-2 in the X-axis direction can be increased, and as a result, the angular velocity detection accuracy can be improved.
【0105】また、本実施形態に係る角速度検出装置に
おいては、振動子20−1,20−2のX軸方向の振動
を互いに逆相にしたことにより、Y軸方向の加速度の影
響を小さくするようにしたことは上述したとおりである
が、このY軸方向の加速度の影響をさらに小さくするよ
うにした工夫もなされている。この工夫とは、検出電極
部53−1〜53−4の各検出電極ギャップdsと検出
用梁31a〜31dの幅Wを一致させることであり、同
工夫も本実施形態の特徴の一つである。なお、検出電極
ギャップdsとは、検出電極部53−1〜53−4の一
部を拡大して示す図5(A)のように、各可動電極指53
a1〜53a4と各固定電極指53b1〜53b4との
距離の短い方のギャップである。また、検出用梁31a
〜31dの幅Wとは、振動子20−1,20−2のアー
ム部21a〜21dの一部を拡大して示す図5(B)のよ
うに、検出用梁31a〜31dのY軸方向の幅である。
Further, in the angular velocity detecting apparatus according to this embodiment, the vibrations of the vibrators 20-1 and 20-2 in the X-axis direction are made opposite in phase to each other, thereby reducing the influence of the acceleration in the Y-axis direction. Although this has been done as described above, some efforts have been made to further reduce the influence of this acceleration in the Y-axis direction. One of the ideas and is to match the width W of the detection beam 31a~31d the respective detection electrode gap d s of the detection electrode 53-1 to 53-4, the contrivance of the present embodiment, wherein Is. The detection electrode gap d s means each movable electrode finger 53 as shown in FIG. 5A in which a part of the detection electrode portions 53-1 to 53-4 is enlarged.
It is a gap having a shorter distance between a1 to 53a4 and the fixed electrode fingers 53b1 to 53b4. Also, the detection beam 31a
The width W of .about.31d is the direction of the Y-axis of the detection beams 31a to 31d, as shown in FIG. Is the width of.
【0106】この特徴について説明すると、本角速度検
出素子に作用するY軸方向の加速度がGであったとする
と、一つの可動電極指53a1〜53a4と一つの固定
電極指53b1〜53b4とによって構成されるコンデ
ンサの容量変化Cg0は下記数10で与えられる。ただ
し、εは各可動電極指53a1〜53a4と各固定電極
指53b1〜53b4との間の物質の誘電率である。S
sは各可動電極指53a1〜53a4と各固定電極指5
3b1〜53b4との対向面積である。gは重力加速度
である。ωsは検出用共振角周波数(振動子20−1、
20−2のY軸方向の共振角周波数)である。
Explaining this feature, if the acceleration in the Y-axis direction acting on the main angular velocity detecting element is G, it is composed of one movable electrode finger 53a1 to 53a4 and one fixed electrode finger 53b1 to 53b4. The capacitance change C g0 of the capacitor is given by the following expression 10. Here, ε is the dielectric constant of the substance between the movable electrode fingers 53a1 to 53a4 and the fixed electrode fingers 53b1 to 53b4. S
s is each movable electrode finger 53a1 to 53a4 and each fixed electrode finger 5
3b1-53b4 facing area. g is the gravitational acceleration. ω s is the resonance angular frequency for detection (transducer 20-1,
20-2 is the resonance angular frequency in the Y-axis direction).
【0107】[0107]
【数10】Cg0=εSsgG/(ωs 2s 2)[Formula 10] C g0 = εS s gG / (ω s 2 d s 2 ).
【0108】そして、製造上の寸法のばらつきΔWによ
り、dsがds−ΔWになり、かつWがW+ΔWになった
とすると、本角速度検出素子に作用するY軸方向の加速
度Gに対して、一つの可動電極指53a1〜53a4と
一つの固定電極指53b1〜53b4とによって構成さ
れるコンデンサの容量変化の差ΔCgは前記容量変化C
g0を用いた下記数11で与えられる。
[0108] Then, the variation [Delta] W dimension in manufacturing, with respect to d s is d s -ΔW becomes, and W is When becomes W + [Delta] W, the acceleration G in the Y-axis direction acting on the angular velocity detecting element, The difference ΔC g in capacitance change of the capacitor constituted by one movable electrode finger 53a1 to 53a4 and one fixed electrode finger 53b1 to 53b4 is the capacitance change C.
It is given by the following equation 11 using g0 .
【0109】[0109]
【数11】ΔCg=−2ΔW(1/W−1/ds)Cg0 ΔC g = -2ΔW (1 / W-1 / d s ) C g0
【0110】したがって、前述のように、検出電極部5
3−1〜53−4の各検出電極ギャップdsと検出用梁
31a〜31dの幅Wを一致させれば、寸法のばらつき
ΔWが発生しても、前記容量変化の差ΔCgは常に
「0」となる。したがって、このように各検出電極ギャ
ップdsと幅Wとを一致させるように設計すれば、本角
速度検出素子に作用するY軸方向の加速度の影響を極め
て小さくできる。
Therefore, as described above, the detection electrode portion 5
If ask each detection electrode gap d s of 3-1~53-4 match the width W of the detection beam 31 a to 31 d, even if the variation ΔW dimension occurs, the difference [Delta] C g of the capacitance change constantly " It becomes "0". Therefore, by designing the detection electrode gaps ds and the width W to coincide with each other in this way, the influence of the acceleration in the Y-axis direction that acts on the main angular velocity detection element can be made extremely small.
【0111】次に、上記実施形態の変形例について説明
する。この変形例は、図6に示すように、メインフレー
ム30−1〜30−4と振動子20−1,20−2との
各間に、振動子20−1,20−2のY軸方向の振動検
出のための共振のQ値を下げる機能を果たすダンピング
部24−1〜24−4をそれぞれ設けたものである。他
の部分に関しては、上記図1の実施形態と同じであり、
また図2の電気回路装置への接続方法も同じである。
Next, a modification of the above embodiment will be described. In this modification, as shown in FIG. 6, between the main frames 30-1 to 30-4 and the vibrators 20-1 and 20-2, the vibrators 20-1 and 20-2 are arranged in the Y-axis direction. The damping units 24-1 to 24-4 having a function of lowering the Q value of resonance for detecting the vibration are respectively provided. Other parts are the same as those in the embodiment of FIG.
The method of connecting to the electric circuit device of FIG. 2 is also the same.
【0112】ダンピング部24−1,24−2は、X軸
方向に基板10から浮かせて延設され振動子20−1と
一体的に変位する複数の櫛歯24a1,24a2と、X
軸方向に基板10から浮かせて延設され前記櫛歯24a
1,24a2の各間のY軸方向中央位置に侵入して同櫛
歯24a1,24a2に対向するとともにメインフレー
ム30−1,30−2とそれぞれ一体的に変位する複数
の櫛歯24b1,24b2とを備えている。複数の櫛歯
24a1,24a2は、振動子20−1のアーム部21
a,21bからそれぞれY軸方向外側に基板10から浮
かせて延設した突出部に接続されている。複数の櫛歯2
4b1,24b2は、メインフレーム30−1,30−
2からそれぞれY軸方向内側に一体的に基板10から浮
かせて延設した突出部に接続されている。
The damping portions 24-1 and 24-2 are provided with a plurality of comb teeth 24a1, 24a2 extending in the X-axis direction from the substrate 10 and displaced integrally with the vibrator 20-1, and X.
The comb teeth 24a are provided so as to extend from the substrate 10 in the axial direction.
A plurality of comb teeth 24b1 and 24b2 that enter the central position between the Y and Y axes in the Y-axis direction to face the comb teeth 24a1 and 24a2 and that are displaced integrally with the main frames 30-1 and 30-2, respectively. Is equipped with. The plurality of comb teeth 24a1 and 24a2 correspond to the arm portion 21 of the vibrator 20-1.
It is connected to the protrusions that are extended from the substrate 10 and extend outward from the a and 21b in the Y-axis direction. Multiple comb teeth 2
4b1 and 24b2 are main frames 30-1 and 30-
2 are connected to the protrusions that are integrally extended from the substrate 10 inward in the Y-axis direction.
【0113】ダンピング部24−3,24−4は、X軸
方向に基板10から浮かせて延設され振動子20−2と
一体的に変位する複数の櫛歯24a3,24a4と、X
軸方向に基板10から浮かせて延設され前記櫛歯24a
3,24a4の各間のY軸方向中央位置に侵入して同櫛
歯24a3,24a4に対向するとともにメインフレー
ム30−3,30−4とそれぞれ一体的に変位する複数
の櫛歯24b3,24b4とを備えている。複数の櫛歯
24a3,24a3は、振動子20−2のアーム部21
c,21dからそれぞれY軸方向外側に基板10から浮
かせて延設した突出部に接続されている。複数の櫛歯2
4b3,24b4は、メインフレーム30−3,30−
4からそれぞれY軸方向内側に一体的に基板10から浮
かせて延設した突出部に接続されている。
The damping portions 24-3 and 24-4 are provided with a plurality of comb teeth 24a3 and 24a4 which are extended from the substrate 10 in the X-axis direction and are displaced integrally with the vibrator 20-2.
The comb teeth 24a are provided so as to extend from the substrate 10 in the axial direction.
A plurality of comb teeth 24b3, 24b4 that enter the central position in the Y-axis direction between the three, 24a4 and face the comb teeth 24a3, 24a4 and are displaced integrally with the main frames 30-3, 30-4, respectively. Is equipped with. The plurality of comb teeth 24a3 and 24a3 correspond to the arm portion 21 of the vibrator 20-2.
It is connected to the protrusions that are provided so as to float from the substrate 10 outward from the c and 21d in the Y-axis direction. Multiple comb teeth 2
4b3 and 24b4 are mainframes 30-3 and 30-.
4 are respectively connected to the protrusions which are integrally floated and extended from the substrate 10 inward in the Y-axis direction.
【0114】このように構成した変形例においては、駆
動電極部51−1〜51−4への駆動電圧の付与によ
り、振動子20−1,20−2及びメインフレーム30
−1〜30−4がX軸方向に振動する際には、櫛歯24
a1〜24a4と櫛歯24b1〜24b4とは共にX軸
方向に一体的に変位する。したがって、ダンピング部2
4−1〜24−4は、振動子20−1,20−2のX軸
方向の振動に対してはダンピング作用を発揮することな
く、同振動子20−1,20−2は上記実施形態の場合
と同様にX軸方向に振動する。
In the modified example configured as described above, by applying the drive voltage to the drive electrode portions 51-1 to 51-4, the vibrators 20-1 and 20-2 and the main frame 30 are provided.
When the -1 to 30-4 vibrate in the X-axis direction, the comb teeth 24
Both a1 to 24a4 and comb teeth 24b1 to 24b4 are integrally displaced in the X-axis direction. Therefore, the damping unit 2
4-1 to 24-4 do not exert a damping action on the vibration of the vibrators 20-1 and 20-2 in the X-axis direction, and the vibrators 20-1 and 20-2 are the same as those in the above-described embodiment. It vibrates in the X-axis direction as in the case of.
【0115】一方、振動子20−1,20−2がコリオ
リ力及びY軸方向の加速度に関係した慣性力によってY
軸方向に振動する際には、同振動子20−1,20−2
は検出用梁31a〜31dの作用によりメインフレーム
30−1〜30−2に対してY軸方向に振動する。した
がって、この場合には、櫛歯24a1〜24a4が櫛歯
24b1〜24b4に対してY軸方向に振動することに
なり、同振動時には、櫛歯24a1〜24a4と櫛歯2
4b1〜24b4と間の気体が移動することになる。こ
れにより、ダンピング部24−1〜24−4は、振動子
20−1,20−2のY軸方向の振動に対してダンピン
グ作用を発揮し、同振動子20−1,20−2のY軸方
向の振動を抑制する。すなわち、ダンピング部24−1
〜24−4を振動子20−1,20−2のY軸方向の振
動検出のための共振のQ値を下げる機能を果たすように
構成できる。
On the other hand, the vibrators 20-1 and 20-2 are moved by the Coriolis force and the inertial force related to the acceleration in the Y-axis direction to Y.
When vibrating in the axial direction, the vibrators 20-1 and 20-2
Vibrates in the Y-axis direction with respect to the main frames 30-1 to 30-2 by the action of the detection beams 31a to 31d. Therefore, in this case, the comb teeth 24a1 to 24a4 vibrate in the Y-axis direction with respect to the comb teeth 24b1 to 24b4, and at the same time, the comb teeth 24a1 to 24a4 and the comb teeth 2
The gas between 4b1 to 24b4 will move. As a result, the damping units 24-1 to 24-4 exert a damping action on the vibration of the vibrators 20-1 and 20-2 in the Y-axis direction, and the Y of the vibrators 20-1 and 20-2. Suppresses axial vibration. That is, the damping unit 24-1
24 to 4-4 can be configured to perform a function of lowering the Q value of resonance for detecting the vibration of the vibrators 20-1 and 20-2 in the Y-axis direction.
【0116】その結果、この変形例に係る角速度検出素
子に関しては、振動子20−1,20−2のY軸方向の
振動検出のための共振周波数の近傍の周波数成分を有す
るY軸方向の加速度(詳しくは、加速度による慣性力)
が作用しても、同振動子20−1,20−2のY軸方向
の振動が抑制され、同加速度のために角速度の検出が不
能になることはない。
As a result, in the angular velocity detecting element according to this modification, the acceleration in the Y-axis direction having a frequency component near the resonance frequency for detecting the vibration of the vibrators 20-1 and 20-2 in the Y-axis direction. (For details, inertial force due to acceleration)
Even if the action is performed, the vibration of the oscillators 20-1 and 20-2 in the Y-axis direction is suppressed, and the angular velocity is not disabled due to the acceleration.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】 本発明の一実施形態に係る角速度検出素子の
概略平面図である。
FIG. 1 is a schematic plan view of an angular velocity detecting element according to an embodiment of the present invention.
【図2】 前記角速度検出素子を用いて角速度を検出す
るための電気回路装置のブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram of an electric circuit device for detecting an angular velocity using the angular velocity detecting element.
【図3】 前記角速度検出素子の各種共振モード(共振
周波数)の周波数軸上の位置を説明するための図であ
る。
FIG. 3 is a diagram for explaining positions on a frequency axis of various resonance modes (resonance frequencies) of the angular velocity detecting element.
【図4】 (A)は図2の駆動電極部、チャージアンプ及
びコンデンサの機能を表す模式図であり、(B)は前記
(A)の駆動電極部をX軸方向に対称配置した場合の模式
図である。
FIG. 4A is a schematic diagram showing the functions of the drive electrode section, charge amplifier, and capacitor of FIG. 2, and FIG.
It is a schematic diagram at the time of arranging the drive electrode part of (A) symmetrically in the X-axis direction.
【図5】 (A)は図1における検出電極部の一部を拡大
して示す平面図であり、(B)は図1における振動子のア
ーム部の一部を拡大して示す平面図である。
5 (A) is an enlarged plan view showing a part of the detection electrode section in FIG. 1, and FIG. 5 (B) is an enlarged plan view showing a part of the arm section of the vibrator in FIG. is there.
【図6】 前記実施形態の変形例に係りY軸方向中央部
を省略して示す角速度検出素子の概略平面図である。
FIG. 6 is a schematic plan view of an angular velocity detecting element according to a modified example of the embodiment with the central portion in the Y-axis direction omitted.
【符号の説明】[Explanation of symbols]
10…基板、20−1,20−2…振動子、24−1〜
24−4…ダンピング部、30−1〜30−4…メイン
フレーム、33a〜33d,34a〜34d…駆動用
梁、31a〜31d…検出用梁、41a〜41d…リン
ク梁、42a,42b…リンク、43a〜43d…サブ
リンク梁、44a,44b…サブリンク、51−1〜5
1−4…駆動電極部、52−1〜52−4…駆動モニタ
電極部、53−1〜53−4…検出電極部、54−1〜
54−4…調整電極部、55−1〜55−4…サーボ電
極部、63…チャージアンプ、70…駆動回路、80…
サーボ制御回路、90…出力回路。
10 ... Substrate, 20-1, 20-2 ... Oscillator, 241-1
24-4 ... Damping part, 30-1 to 30-4 ... Main frame, 33a to 33d, 34a to 34d ... Driving beam, 31a to 31d ... Detection beam, 41a to 41d ... Link beam, 42a, 42b ... Link , 43a to 43d ... Sub-link beams, 44a, 44b ... Sub-links, 51-1 to 5-5
1-4 ... drive electrode section, 52-1 to 52-4 ... drive monitor electrode section, 53-1 to 53-4 ... detection electrode section, 54-1 to
54-4 ... adjustment electrode section, 55-1 to 55-4 ... servo electrode section, 63 ... charge amplifier, 70 ... drive circuit, 80 ...
Servo control circuit, 90 ... Output circuit.
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−170276(JP,A) Kei Ishihara ,An Inertial Sensor Te chnology using DRI E and Wafer Bondin g with Enhanced In terconnect Capabil ity,Transducers’99, 日本,1999年 6月,P.254−P.257 Byeung−Leul Lee,A Novel Resonant Ac celerometer; Varia ble Electrostatic Stiffeness Type,Tr ansducers’99,日本,1999年 6月,P.1546−P.1549 Zhihong Li,A Bulk Micromachined Vib ratory Lateral Gyr oscope Fabricated with Wafer Bonding and Deep Trench E tc..,Traansducers’ 99,日本,1999年 6月,P.1594− P.1597,Etching(タイトル続 き) Kun Wang,Frequenc y Trimming and Q−F actor Enhancement of Micromechanical Resonators Via Lo calized Filament ...,Transducers’ 97,米国,1997年 6月,P.109−P. 112,Annealing(タイトル続 き) Ki Bang Lee,Frequ ency Tuning of a L aterally Driven Mi croresonator Using an Electrostatic Comb Array of Line arly ,Transducers’ 97,米国,1997年 6月,P.113−P. 116,Varied Length(タ イトル続き) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01C 19/56 G01P 9/04 H01L 29/84 Continuation of the front page (56) References Japanese Patent Laid-Open No. 10-170276 (JP, A) Kei Ishihara, An Inertial Sensor Technology using DRI E and Wafer Bonded in 1999, 1999. June, P. 254-P. 257 Byeung-Leul Lee, A Novel Resonant Accelerator; Variable Electrostatic Stiffness Type, Transducers'99, Japan, June 1999, P.P. 1546-P. 1549 Zhihong Li, A Bulk Micromachined Vibratory Lateral Gyr osso Fabricated with Wafer Bonding and Deep Trench Etc. . , Transducers' 99, Japan, June 1999, p. 1594-P. 1597, Etching (continuation of title) Kun Wang, Frequency Trimming and Q-F actor Enhancement of Micromechanical Resonators Via Loated Filament. . . , Transducers' 97, USA, June 1997, P.P. 109-P. 112, Annealing (Title continued) Ki Bang Lee, Frequently Tuning of a Laterally Driven Microprosonator Using an Electrical Comb, April, 1997, June, 2010. 113-P. 116, Variable Length (continued from Title) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G01C 19/56 G01P 9/04 H01L 29/84

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】(57) [Claims]
  1. 【請求項1】基板上にて互いに対向して配置されるとと
    もに前記基板に対して前記基板表面と平行な第1方向に
    変位可能に支持された第1及び第2フレームと、 前記基板上にて前記第1及び第2フレームの間に配置さ
    れて前記第1及び第2フレームに対して前記基板表面と
    平行かつ前記第1方向に直角な第2方向に変位可能に支
    持された第1振動子と、 前記基板上にて前記第1方向における前記第1及び第2
    フレームの側方位置に互いに対向して配置されるととも
    に前記基板に対して前記第1方向に変位可能に支持され
    た第3及び第4フレームと、 前記基板上にて前記第3及び第4フレームの間に配置さ
    れて前記第3及び第4フレームに対して前記第2方向に
    変位可能に支持された第2振動子と、 前記第1フレームと前記第3フレームとを前記第1方向
    に変位し易くかつ前記第2方向に変位し難く連結する第
    1連結手段と、 前記第2フレームと前記第4フレームとを前記第1方向
    に変位し易くかつ前記第2方向に変位し難く連結する第
    2連結手段とを備え、 第1乃至第4フレームを前記第1方向に振動させるとと
    もに、前記第1及び第2振動子の前記第2方向の振動を
    検出するようにしたことを特徴とする力学量検出装置。
    1. A first frame and a second frame, which are arranged to face each other on a substrate and are supported so as to be displaceable in a first direction parallel to the substrate surface with respect to the substrate, and on the substrate. And a first vibration disposed between the first and second frames and displaceably supported in the second direction parallel to the substrate surface and perpendicular to the first direction with respect to the first and second frames. A child, and the first and second on the substrate in the first direction.
    Third and fourth frames, which are arranged at lateral positions of the frame so as to face each other and are supported so as to be displaceable in the first direction with respect to the substrate, and the third and fourth frames on the substrate. A second vibrator that is disposed between the first and second frames and is supported so as to be displaceable in the second direction with respect to the third and fourth frames; and displaces the first frame and the third frame in the first direction. And a first connecting means for connecting the second frame and the fourth frame so that they are easily displaced in the first direction and difficult to be displaced in the second direction. 2 coupling means for vibrating the first to fourth frames in the first direction and detecting vibrations of the first and second oscillators in the second direction. Quantity detection device.
  2. 【請求項2】前記請求項1に記載した力学量検出装置に
    おいて、 前記第1連結手段を、 各一端にて前記第1及び第3フレームに接続され前記基
    板から浮かせて前記第2方向に互いに平行に延設された
    第1及び第3リンク梁と、 前記第1及び第3リンク梁の各他端を連結するとともに
    前記基板から浮かせて設けた第1リンクとで構成し、 前記第2連結手段を、 各一端にて前記第2及び第4フレームに接続され前記基
    板から浮かせて前記第2方向に互いに平行に延設された
    第2及び第4リンク梁と、 前記第2及び第4リンク梁の各他端を連結するとともに
    前記基板から浮かせて設けた第2リンクとで構成した力
    学量検出装置。
    2. The mechanical quantity detection device according to claim 1, wherein the first connecting means is connected to the first and third frames at each one end and is floated from the substrate so as to be mutually in the second direction. The first and third link beams extending parallel to each other, and the first link connecting the other ends of the first and third link beams and floating from the substrate, the second connection Second and fourth link beams, which are connected to the second and fourth frames at each one end, are floated from the substrate, and extend parallel to each other in the second direction; and the second and fourth links. A mechanical quantity detection device configured by connecting the other ends of the beams and a second link provided so as to float from the substrate.
  3. 【請求項3】前記請求項2に記載した力学量検出装置に
    おいて、 前記第1乃至第4リンク梁を、それぞれ複数本の長尺状
    の梁で構成したことを特徴とする力学量検出装置。
    3. The mechanical quantity detecting device according to claim 2, wherein each of the first to fourth link beams is composed of a plurality of elongated beams.
  4. 【請求項4】前記請求項2又は請求項3に記載した力学
    量検出装置において、さらに、 前記基板から浮かせて設けられ前記第1及び第2リンク
    の各一端を連結する第3連結手段と、 前記基板から浮かせて設けられ前記第1及び第2リンク
    の各他端を連結する第4連結手段とを設けたことを特徴
    とする力学量検出装置。
    4. The mechanical quantity detecting device according to claim 2 or 3, further comprising a third connecting means which is provided so as to be floated from the substrate and which connects one end of each of the first and second links. A mechanical quantity detection device comprising: a fourth connection means that is provided so as to be floated from the substrate and connects the other ends of the first and second links.
  5. 【請求項5】前記請求項4に記載した力学量検出装置に
    おいて、 前記第3連結手段を、 各一端にて前記第1及び第2リンクの各一端に接続され
    前記基板から浮かせて前記第1方向に互いに平行に延設
    された第1及び第2サブリンク梁と、 前記第1及び第2サブリンク梁の各他端を連結するとと
    もに前記基板から浮かせて設けた第1サブリンクとで構
    成し、 前記第4連結手段を、 各一端にて前記第1及び第2リンクの各他端に接続され
    前記基板から浮かせて前記第1方向に互いに平行に延設
    された第3及び第4サブリンク梁と、 前記第3及び第4サブリンク梁の各他端を連結するとと
    もに前記基板から浮かせて設けた第2サブリンクとで構
    成した力学量検出装置。
    5. The mechanical quantity detecting device according to claim 4, wherein the third connecting means is connected to one end of each of the first and second links at one end thereof and is floated from the substrate. The first and second sub-link beams extending parallel to each other in the direction, and the first sub-links that connect the other ends of the first and second sub-link beams and are floated from the substrate. The fourth connecting means is connected to each of the other ends of the first and second links at one end thereof, and is floated from the substrate so as to extend parallel to each other in the first direction. A mechanical quantity detection device configured by a link beam and a second sub-link that connects the other ends of the third and fourth sub-link beams and is floated from the substrate.
  6. 【請求項6】前記請求項1乃至請求項5のうちのいずれ
    か一つに記載した力学量検出装置において、さらに、 前記基板上に設けられ前記第1乃至第4フレームを前記
    第1方向に駆動するための第1乃至第4駆動電極部と、 前記基板上に設けられ前記第1及び第2振動子の前記第
    2方向の振動を検出するための第1乃至第4検出電極部
    とを設けた力学量検出装置。
    6. The mechanical quantity detection device according to any one of claims 1 to 5, further comprising: the first to fourth frames provided on the substrate in the first direction. First to fourth drive electrode portions for driving, and first to fourth detection electrode portions provided on the substrate for detecting vibration of the first and second oscillators in the second direction. The mechanical quantity detection device provided.
  7. 【請求項7】前記請求項1に記載した力学量検出装置に
    おいて、 記基板上に前記第1方向に非対称配置され正負異なる
    電圧の付与によって前記第1及び第2振動子を前記第1
    方向であって互いに反対方向に振動させる第1及び第2
    駆動電極部と、 前記基板上に設けられ前記第1及び第2振動子の前記第
    2方向の振動を検出するための検出用信号を前記第1及
    び第2振動子に付与する第1及び第2検出電極部と、第2連結手段に接続されて前記第1及び第2振動子
    の前記第2方向の振動を表す信号を取り出すための出力
    端子とを備えたことを特徴とする力学量検出装置。
    7. The mechanical quantity detection device according to claim 1.
    Oite, before Symbol said first said first and second transducer by applying positive and negative voltage different asymmetrically arranged in the first direction on the substrate
    First and second vibrating in opposite directions.
    A drive electrode portion; and first and second detection signals provided on the substrate for applying detection signals to the first and second vibrators for detecting vibrations of the first and second vibrators in the second direction. mechanics, wherein the second detection electrode unit, further comprising a front SL output terminal for being connected to the second connecting means extracting a signal representative of the vibrations in the second direction of the first and second transducer Quantity detection device.
  8. 【請求項8】前記請求項7に記載した力学量検出装置に
    おいて、 前記第1及び第2駆動電極部をそれぞれ一対の櫛歯状電
    極指で構成するとともに、前記第1及び第2検出電極部
    をそれぞれ一対の櫛歯状電極指で構成し、前記第1及び
    第2振動子の前記第2方向の振動に伴う前記第1及び第
    2検出電極部の静電容量の変化を表す信号を、前記第1
    及び第2振動子の前記第2方向の振動を表す信号として
    前記出力端子から取り出すようにしたことを特徴とする
    力学量検出装置。
    8. The mechanical quantity detection device according to claim 7, wherein each of the first and second drive electrode portions is composed of a pair of comb-teeth electrode fingers, and the first and second detection electrode portions are provided. Each of which is composed of a pair of comb-teeth-shaped electrode fingers, and outputs a signal representing a change in capacitance of the first and second detection electrode portions due to vibration of the first and second oscillators in the second direction, The first
    And a mechanical quantity detection device, which is taken out from the output terminal as a signal indicating the vibration of the second vibrator in the second direction.
  9. 【請求項9】前記請求項7又は請求項8に記載した力学
    量検出装置において、 前記第1及び第2駆動電極部に、前記第1及び第2振動
    子の前記第1方向の共振周波数にほぼ等しくかつ互いに
    逆相の交流成分を含む駆動電圧信号を付与するととも
    に、 前記第1及び第2検出電極部に、前記第1及び第2振動
    子の前記第2方向の共振周波数から離れた周波数領域の
    高周波信号を付与し、 前記出力端子に増幅器を接続して、前記出力端子から前
    記第1及び第2振動子の前記第2方向の振動を表す信号
    を取り出すようにしたことを特徴とする力学量検出装
    置。
    9. The mechanical quantity detection device according to claim 7 or 8, wherein the first and second drive electrode portions have resonance frequencies in the first direction of the first and second oscillators. A drive voltage signal including AC components that are substantially equal to each other and opposite in phase to each other is applied, and a frequency distant from the resonance frequency of the first and second oscillators in the second direction to the first and second detection electrode portions. A high frequency signal of a region is applied, an amplifier is connected to the output terminal, and a signal representing the vibration of the first and second oscillators in the second direction is extracted from the output terminal. Mechanical quantity detection device.
  10. 【請求項10】前記請求項1に記載した力学量検出装置
    において、 一端にて前記第1及び第2フレームにそれぞれ接続さ
    れて前記第1方向に延設され、各他端にて前記第1振動
    子にそれぞれ接続されて前記第1振動子を前記第1及び
    第2フレームに対して前記基板表面と平行かつ前記第1
    方向に直角な第2方向に変位可能に支持する第1及び第
    2検出用梁と、 前記基板上に設けられ前記第1振動子の前記第2方向へ
    の振動を検出するための第1検出電極部と、 一端にて前記第3及び第4フレームにそれぞれ接続さ
    れて前記第1方向に延設され、各他端にて前記第2振動
    子にそれぞれ接続されて前記第2振動子を前記第3及び
    第4フレームに対して前記第2方向に変位可能に支持す
    る第3及び第4検出用梁と、 前記基板上に設けられ前記第2振動子の前記第2方向へ
    の振動を検出するための第2検出電極部とを備え、 前記第1及び第2検出電極部を、 前記基板にそれぞれ固定されるとともに前記第1方向に
    延設された櫛歯状の固定電極指と、 前記第1及び第2振動子にそれぞれ接続されるとともに
    前記第1方向に延設されて前記固定電極指間に進入させ
    た櫛歯状の可動電極指とでそれぞれ構成し、 前記第1及び第2検出電極部の各固定電極指と各可動電
    極指との前記第2方向の各ギャップの幅と、前記第1乃
    至第4検出用梁の前記第2方向の幅とを等しく設定した
    ことを特徴とする力学量検出装置。
    10. The mechanical quantity detection device according to claim 1.
    At each one end , the first vibrator is connected to the first and second frames and extended in the first direction, and the other end is connected to the first vibrator, respectively, and the first vibrator is connected to the first vibrator. The first and second frames are parallel to the surface of the substrate and the first
    First and second detection beams that are displaceably supported in a second direction perpendicular to the direction, and first detection for detecting vibration of the first vibrator provided on the substrate in the second direction. an electrode portion, to extend in the third and the respectively connected to the fourth frame the first direction at each end, the second oscillator is connected to the second transducer at the other ends Third and fourth detection beams that support the third and fourth frames so as to be displaceable in the second direction, and vibration of the second vibrator provided on the substrate in the second direction. A second detection electrode portion for detecting, wherein the first and second detection electrode portions are fixed to the substrate, respectively, and fixed electrode fingers having a comb-teeth shape extending in the first direction, Is connected to each of the first and second oscillators and extends in the first direction. Comb-shaped movable electrode fingers inserted between the fixed electrode fingers, respectively, and each gap in the second direction between each fixed electrode finger and each movable electrode finger of the first and second detection electrode portions. And the widths of the first to fourth detection beams in the second direction are set to be equal to each other.
  11. 【請求項11】前記請求項1に記載した力学量検出装置
    において、 記第1及び第2フレームと前記第1振動子との各間の
    少なくとも一方の間に、前記第1振動子の前記第1又は
    第2フレームに対する前記第2方向への振動に対してダ
    ンピング機能を果たす第1ダンピング部と、 前記第3及び第4フレームと前記第2振動子との各間の
    少なくとも一方の間に、前記第2振動子の前記第3又は
    第4フレームに対する前記第2方向への振動に対してダ
    ンピング機能を果たす第2ダンピング部と を設けたこと
    を特徴とする力学量検出装置。
    11. A mechanical quantity detection device according to claim 1.
    In the previous SL between at least one between each of the first and second frame and the first oscillator, to vibrations of the second direction with respect to the first or second frame of the first vibrator And a first damping unit that performs a damping function between the third and fourth frames and the second vibrator.
    Between at least one of the third and third oscillators of the second oscillator.
    The vibration against the fourth frame in the second direction is reduced.
    And a second damping unit that performs a damping function .
  12. 【請求項12】前記請求項11に記載した力学量検出装
    置において、 前記第1ダンピング部を、 前記第1又は第2フレーム側に接続されるとともに前記
    第1方向に延設された櫛歯状の第1フレーム側櫛歯部材
    と、 前記第1振動子側に接続されるとともに前記第1方向に
    延設されて前記第1フレーム側櫛歯部材間に進入させた
    櫛歯状の第1振動子側櫛歯部材とで構成するとともに、 前記第2ダンピング部を、 前記第3又は第4フレーム側に接続されるとともに前記
    第1方向に延設された櫛歯状の第2フレーム側櫛歯部材
    と、 前記第2振動子側に接続されるとともに前記第1方向に
    延設されて前記第2フレーム側櫛歯部材間に進入させた
    櫛歯状の第2振動子側櫛歯部材とで構成し、 前記第1振動子の前記第1又は第2フレームに対する前
    記第2方向への振動を減衰させるとともに、前記第2振
    動子の前記第3又は第4フレームに対する前記第2方向
    への振動を減衰させるようにしたことを特徴とする力学
    量検出装置。
    12. The mechanical quantity detection device according to claim 11, wherein the first damping portion is connected to the first or second frame side and extends in the first direction. A first frame-side comb tooth member, and a comb tooth-shaped first vibration that is connected to the first vibrator side and extends in the first direction to enter between the first frame side comb tooth members. together constituting between slave comb teeth members, wherein said second damping portion, which is connected to the third or fourth frame side
    Comb-tooth-shaped second frame-side comb tooth member extending in the first direction
    And is connected to the second oscillator side, and in the first direction
    It was extended and made to enter between the second frame side comb tooth members.
    Constituted by a comb-shaped second transducer side comb teeth members, together with damping vibrations of the second direction with respect to the first or second frame of the first vibrator, the second vibration
    The second direction of the pendulum with respect to the third or fourth frame
    A mechanical quantity detection device characterized by damping vibrations to the .
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