JPH0875474A - 角速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 角速度センサにおいて、Ｈ型振動体を形成
し、第１振動梁と第２振動梁の振動中心を押えることに
より、振動エネルギが外部への漏れるのを低減し、角速
度の検出感度を向上する。 【構成】 基板１２にポスト１４を立設し、そのポスト
１４の先端側には、両側に延びる第１振動梁１６，１６
と各第１振動梁１６の先端から両側に延びる第２振動梁
１７，１７とからなるＨ型振動体１５を形成する。ま
た、各第１振動梁１６には振動発生用圧電体２０、各第
２振動梁１７には捩れ振動検出用圧電体２１を形成し、
第１振動梁１６が矢示Ａ方向に振動しているときに、ポ
スト１４まわりの角速度ωが加わるとコリオリ力によっ
て第２振動梁１７が矢示Ｂ方向に振動し、捩れ振動検出
用圧電体２１でこの振動を検出して、角速度ωを検出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば回転体に加わる
角速度を検出するのに用いて好適な角速度センサに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、角速度センサは振動体に一定の
振動（励振）を与えた状態で、外部から回転力が加えら
れると、振動体にコリオリ力（慣性力）が作用するか
ら、このコリオリ力を圧電抵抗、静電容量等の変化とし
て検出するもので、例えば特開昭６１−１３９７１９号
公報、特開昭６１−１１４１２３号公報等に示される片
持梁や両持梁形式のもの、または米国特許第 5,203,208
号に示される４本梁形式のもの等が知られている。

【０００３】これらの各形式のうち、従来技術による角
速度センサとして米国特許第 5,203,208号明細書に示さ
れた角速度センサを図１０および図１１に示し説明す
る。

【０００４】図中、１は従来技術による角速度センサを
示し、該角速度センサ１は、Ｘ，Ｙ軸方向に形成される
面上に位置した矩形状の枠体２と、該枠体２内に後述す
る支持梁５，５，…を介して支持された振動板３と、該
振動板３に固着された重錘４とから大略構成されてい
る。

【０００５】３はシリコン材料によって枠体２および各
支持梁５と共に形成された正方形状の振動板を示し、該
振動板３は薄板状に形成され、その中心部にはＺ軸方向
に延び質量部となる重錘４が一体形成されている。そし
て、該振動板３は後述する電極板７，９との間で平行平
板型電極となって静電容量を形成する電極板となってい
る。

【０００６】５，５，…は振動板３を枠体２に対して弾
性的に支持する支持梁を示し、該各支持梁５は、基端側
が枠体２の４ケ所の角部に形成された三角形状の固定部
５Ａ，５Ａ，…と、該各固定部５Ａと前記振動板３の各
角部とを連結する梁部５Ｂ，５Ｂ，…とから構成されて
いる。また、前記固定部５Ａ，５Ａ，…には梁部５Ｂの
伸長方向と直交する方向に延びる補助穴５Ｃ，５Ｃ，…
が形成され、該各補助穴５Ｃは、各支持梁５に弾性を与
えることにより、振動板３および重錘４を枠体２に対し
て有効的に振動させるものである。

【０００７】６，６は振動板３を矢示Ａ方向のＸ軸を回
動中心とする振動をさせる振動発生部を示し、該各振動
発生部６は前述した振動板３と、重錘４を挟んでＹ軸上
に位置し、該振動板３との間に微小隙間Ｓを有して対面
した電極板７とからなり、該電極板７には複数個の小孔
７Ａ，７Ａ，…が穿設されている。また、前記各電極板
７の基端部は前記枠体２のＹ軸方向に対向する辺に固着
され、先端は重錘４に向けて伸長し、自由端となってい
る。

【０００８】そして、前記各振動発生部６を構成する振
動板３と電極板７との間に図示しない発振器から電気的
な振動信号を印加すると、微小隙間Ｓ間には静電力が発
生し、振動板３のＹ軸方向に位置した部分が電極板７に
交互に近づくように動作し、Ｘ軸を回動中心とする矢示
Ａ方向の振動を発生させる。

【０００９】８，８は振動板３の矢示Ｂ方向のＹ軸を回
動中心とする捩れ振動を検出する捩れ振動検出部を示
し、該各捩れ振動検出部８は前述した振動板３と、重錘
４を挟んでＸ軸上に位置し、該振動板３との間で微小隙
間Ｓを有して対面した電極板９とからなり、該電極板９
には複数個の小孔９Ａ，９Ａ，…が穿設されている。ま
た、前記各電極板９の基端部は前記枠体２のＸ軸方向に
対向する辺に固着され、先端は重錘４に向けて伸長し、
自由端となっている。

【００１０】ここで、前述した振動発生部６により、振
動板３が矢示Ａ方向に振動した状態で、重錘４（Ｚ軸）
回りの角速度が加わると、コリオリ力によって振動板３
に矢示Ｂ方向の捩れ振動が発生する。そして、この矢示
Ｂ方向の振動は振動板３と電極板９との微小隙間Ｓの変
化となり、当該各捩れ振動検出部８ではこの微小隙間Ｓ
の変化を静電容量の変化として検出するようになってい
る。

【００１１】また、前記各電極板７，９に形成した複数
個の小孔７Ａ，９Ａは振動板３の変位によって発生する
空気を挿通させることにより、振動板３に加わる空気抵
抗を低減するものである。

【００１２】このように構成される従来技術による角速
度センサ１においては、各振動発生部６による振動板３
と電極板７との間に電気的な振動信号が入力されると、
振動板３と電極板７との間には静電力が発生し、この静
電力により振動板３のうちＹ軸方向の部分を交互に電極
板７に近づけ、振動板３を矢示Ａ方向の振動状態（励振
状態）に保持している。

【００１３】この状態で、重錘４（Ｚ軸）回りの角速度
ωが加わると、振動板３のうちＸ軸方向の部分にコリオ
リ力が発生し、該振動板３を矢示Ｂ方向に捩れ振動を発
生させ、該振動板３を変位させる。そして、各捩れ振動
検出部８では、振動板３と電極板９との間の変位を微小
隙間Ｓの静電容量の変化として検出することにより、角
速度ωに対応した信号を検出することができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術による角速度センサ１では、振動板３を支持する
支持梁５，５，…は、振動の節となっていない振動板３
の各角部に対して支持しているため、振動エネルギが各
支持梁５を介して外部に漏れ、振動板３の機械的Ｑ値
（振動状態）を低下させるという問題がある。

【００１５】このため、コリオリ力によって発生する振
動板３の矢示Ｂ方向の捩れ振動が小さくなり、角速度ω
の検出感度が低下してしまうという問題がある。

【００１６】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明は振動板を高い振動状態で振動さ
せることにより、高感度の角速度検出を行うことができ
る角速度センサを提供することを目的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために請求項１の発明による角速度センサは、基板と、
該基板上に立設されたポストと、該ポストの先端側に位
置して設けられ、該ポストから両側に向けて延びる一対
の第１振動梁と該第１振動梁先端から該第１振動梁と直
交する方向に向けて延びる一対の第２振動梁から形成さ
れたＨ型振動体と、該Ｈ型振動体の第１振動梁と第２振
動梁との接続点に位置してそれぞれ設けられた２個の重
錘と、前記第１振動梁に振動を発生させるべく設けられ
た振動発生手段と、前記第２振動梁に発生する捩れ振動
を検出すべく設けられた振動検出手段とを備え、前記振
動発生手段で第１振動梁を振動させた状態で前記ポスト
の軸を回転中心とする角速度が加わったときに、第２振
動梁に発生するコリオリ力による捩れ振動を振動検出手
段で検出するようにしたことにある。

【００１８】請求項２の発明では、基板と、該基板上に
立設されたポストと、該ポストの先端側に位置して設け
られ、該ポストから両側に向けて延びる一対の第１振動
梁と該第１振動梁先端から該第１振動梁と直交する方向
に向けて延びる一対の第２振動梁から形成されたＨ型振
動体と、該Ｈ型振動体の第１振動梁と第２振動梁との接
続点に位置してそれぞれ設けられた２個の重錘と、前記
第２振動梁に振動を発生させるべく設けられた振動発生
手段と、前記第１振動梁に発生する捩れ振動を検出すべ
く設けれた振動検出手段とを備え、前記振動発生手段で
第２振動梁を振動させた状態で前記ポストの軸を回転中
心とする角速度が加わったときに、第１振動梁に発生す
るコリオリ力による捩れ振動を振動検出手段で検出する
ようにしたことにある。

【００１９】請求項３の発明では、前記振動発生手段ま
たは振動検出手段のうち、少なくとも一方を圧電体から
構成したことにある。

【００２０】請求項４の発明では、前記第１振動梁に振
動発生を行う振動発生手段または第１振動梁に発生する
捩れ振動を検出する振動検出手段は、一の電極板となる
重錘と該重錘に対面する基板上に設けられた他の電極板
とから構成したことにある。

【００２１】請求項５の発明では、前記第２振動梁に振
動を発生させる振動発生手段または第２振動梁に発生す
る捩れ振動を検出する振動検出手段は、一の電極板とな
る第２振動梁と該第２振動梁に対面する位置に設けられ
た他の電極板とから構成したことにある。

【００２２】

【作用】請求項１，２の発明のように、ポストの先端に
設けられたＨ型振動体を、該ポストの先端から両側に延
びる一対の第１振動梁と、該第１振動梁の先端から該第
１振動梁から直交する方向に延びる一対の第２振動梁と
から構成したから、当該Ｈ型振動体は第１振動梁の振動
中心をポストで押え、第２振動梁の振動中心を第１振動
梁先端で押えることにより、振動エネルギが漏れるのを
防止でき、第１振動梁と第２振動梁を高い振動状態で振
動させることができる。

【００２３】また、請求項１の発明のように構成するこ
とにより、第１振動梁は振動発生手段によって振動さ
れ、この状態のときに、ポストを回転中心とする角速度
が加わると、この角速度に応じたコリオリ力が第２振動
梁に生じて捩れ振動が発生する。そして、この捩れ振動
による変位を振動検出手段で検出することにより、角速
度に対応した信号を振動検出手段から出力することがで
きる。

【００２４】一方、請求項２の発明のように構成するこ
とにより、第２振動梁は振動発生手段によって振動さ
れ、この状態のときに、ポストを回転中心とする角速度
が加わると、この角速度に応じたコリオリ力が第１振動
梁に生じて捩れ振動が発生する。そして、この捩れ振動
による変位を振動検出手段で検出することにより、角速
度に対応した信号を振動検出手段から出力することがで
きる。

【００２５】請求項３の発明のように、振動発生手段ま
たは振動検出手段を、Ｈ型振動体の第１振動梁と第２振
動梁とに設けた圧電体によって構成することにより、例
えば第１振動梁を振動発生手段で振動させる場合には、
外部から圧電体に電気的な振動信号を入力することによ
り、第１振動梁を振動させる。一方、第２振動梁に発生
するコリオリ力を検出する場合には、捩れ振動を圧電体
の起電圧として検出することができる。

【００２６】請求項４の発明のように、前記第１振動梁
に振動を発生する振動発生手段または第１振動梁に発生
する捩れ振動を検出する振動検出手段を、一の電極板と
なる重錘と他の電極板とから構成したから、第１振動梁
を振動発生手段で振動させる場合には、外部から重錘と
電極板との間に電気的な振動信号を入力することによ
り、該重錘と電極板との間には静電力が発生し、この静
電力によって振動を発生できる。一方、振動梁に発生す
る捩れ振動を検出する場合には、重錘と振動梁との離間
寸法による静電容量の変化を電気信号として検出するこ
とができる。

【００２７】請求項５の発明のように、前記第２振動梁
に振動を発生する振動発生手段または第２振動梁に発生
する捩れ振動を検出する振動検出手段を、一の電極板と
なる第２振動梁と他の電極板とから構成したから、例え
ば、第２振動梁を振動発生手段で振動させる場合には、
外部から第２支持梁と電極板との間に電気的な振動信号
を入力することにより、該第２振動梁と電極板との間に
発生する静電力によって第２振動梁を振動させる。一
方、第２振動梁に発生するコリオリ力を検出する場合に
は、第２振動梁と電極板との離間寸法による静電容量の
変化として検出することができる。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図９に基
づき説明する。なお、実施例では前述した従来技術と同
一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する
ものとする。

【００２９】まず、図１ないし図３に本発明による第１
の実施例を示す。

【００３０】図中、１１は本実施例による角速度センサ
を示し、該角速度センサ１１は後述する絶縁基板１２，
枠体１３，ポスト１４，Ｈ型振動体１５，重錘１９およ
び圧電体２０，２１等から構成されている。

【００３１】１２はＸ，Ｙ軸方向に延びるように平板状
に形成された正方形状の基板、１３は該基板１２上の外
形に沿って固着された枠体をそれぞれ示し、該基板１２
と枠体１３によって当該角速度センサ１１の基台を構成
している。

【００３２】１４は角柱状のポストを示し、該ポスト１
４は前記基板１２の中央部に位置してＺ軸方向に立設さ
れ、その高さ寸法は前記枠体１３のＺ軸方向の高さ寸法
よりも若干短くなっている。

【００３３】１５はシリコンの板体によってＨ字状に形
成されたＨ型振動体を示し、該Ｈ型振動体１５は前記ポ
スト１４の先端側に設けられ、Ｙ軸方向両側に向けて延
びる一対の第１振動梁１６，１６と、該各第１振動梁１
６の先端（自由端）からＸ軸方向両側に向けて延びる合
計４個の第２振動梁１７，１７，…と、前記各第１振動
梁１６とポスト１４の接続点からＸ軸方向に向けて延
び、枠体１３と接続される接続板１８とから構成されて
いる。なお、接続板１８は後述する振動発生用圧電体２
０，捩れ振動検出用圧電体２１と外部とをそれぞれ接続
するリード線（図示せず）を保持するものである。

【００３４】ここで、前記第１振動梁１６の固有振動数
と第２振動梁１７の固有振動数とは一致するように設計
され、後述する振動発生用圧電体２０に印加される振動
信号はこの振動数によって印加される。

【００３５】１９，１９はＺ軸方向に延びる２個の重錘
を示し、該各重錘１９は前記Ｈ型振動体１５の各第１振
動梁１６と各第２振動梁１７との接続点に位置して設け
られている。また、該各重錘１９は各振動梁１６，１７
の振動を増幅させるものである。

【００３６】２０，２０は各第１振動梁１６上に着膜形
成された振動発生手段としての振動発生用圧電体を示
し、該各振動発生用圧電体２０は振動発生用として作用
するため、外部に位置した発振器（図示せず）から振動
信号を該各圧電体２０に交互に印加することにより、該
各圧電体２０では二次圧電効果（所謂、逆圧電効果）が
発生する。この結果、各第１振動梁１６をＺ軸方向に交
互に振動させ、矢示Ａ方向のＸ軸を回動中心として振動
させる。

【００３７】２１，２１，…は各第２振動梁１７上に着
膜形成された振動検出手段としての４個の捩れ振動検出
用圧電体を示し、該捩れ振動検出用圧電体２１は捩れ振
動検出用として作用するため、矢示Ｂ方向のＹ軸を回動
中心とする捩れ振動が発生したときの第２振動梁１７に
生じる捩れ振動を圧電効果によって起電圧として検出す
るものである。

【００３８】本実施例による角速度センサ１１は、上述
した如くに構成されるが、次に検出動作について説明す
る。

【００３９】まず、各振動発生用圧電体２０に外部の発
振器から振動信号が入力されると、該各振動発生用圧電
体２０には二次圧電効果が発生し、各振動発生用圧電体
２０が形成された第１振動梁１６を矢示Ａ方向のＸ軸を
回動中心とする振動を発生させ、励振状態に保持する。
この状態にあるときに、ポスト１４（Ｚ軸）回りに角速
度ωが加わると、Ｈ型振動体１５にはＺ軸および矢示Ａ
方向の振動に直交する方向にコリオリ力が発生し、この
コリオリ力によって各第２振動梁１７に矢示Ｂ方向のＹ
軸を回動中心とする捩れ振動が発生する。

【００４０】そして、各捩れ振動検出用圧電体２１で
は、この各第２振動梁１７の捩れ振動の振幅変化を圧電
効果による起電圧として検出し、角速度に応じた検出信
号として外部に導出するようになっている。

【００４１】また、本実施例による角速度センサ１１に
おいては、第１振動梁１６，１６の矢示Ａ方向の回動中
心となる位置をポスト１４で支持し、第２振動梁１７，
１７の矢示Ｂ方向の回動中心となる位置を第１振動梁１
６の先端で支持するようなＨ型振動体１５として形成し
たから、該Ｈ型振動体１５では各振動部１６，１７の振
動中心を押えることができる、この結果、Ｈ型振動板１
５は振動エネルギがポスト１４を介して外部に漏れるの
を低減し、第１振動梁１６を高いＱ値で振動させること
ができる。

【００４２】また、ポスト１４（Ｚ軸）回りの角速度ω
に対するコリオリ力を大きくすることができ、各第２振
動梁１７における捩れ振動を大きくして当該角速度セン
サ１１の検出感度を著しく向上させることができる。

【００４３】また、Ｈ型振動体１５の形状は、各第２振
動梁１７と第１振動梁１６との接続点、各第１振動梁１
６とポスト１４との接続点が振動エネルギによって振動
するのを防止することにより、各接続部における耐久性
を向上させ、当該角速度センサ１１のセンサ寿命を確実
に延ばすことができる。

【００４４】さらに、本実施例による角速度センサ１１
は構造が簡単であり、シリコン加工によるマイクロマシ
ン技術を用いて製造することができるため、量産化に優
れていると共に、小型化を容易にできる。

【００４５】なお、前記第１の実施例では、Ｈ型振動体
１５に接続板１８を形成し、該接続板１８を介してリー
ド線を配設するようにしたが、本発明においてはこの接
続板１８は省略してもよいことは勿論である。

【００４６】次に、図４に本発明による第２の実施例を
示すに、本実施例による角速度センサ１１′の特徴は、
２個からなる第１振動梁１６に振動検出手段としての捩
れ振動検出用圧電体２１′をそれぞれ設け、４個からな
る第２振動梁１７に振動発生用圧電体２０′をそれぞれ
設けたことにある。

【００４７】このように構成する本実施例の角速度セン
サ１１′においては、各振動発生用圧電体２０′に外部
の発振器から振動信号が入力されると、該各振動発生用
圧電体２０′には二次圧電効果が発生し、第２振動梁１
７を矢示Ａ方向のＹ軸を回動中心とする振動を発生させ
る。この状態にあるときに、ポスト１４（Ｚ軸）回りに
角速度ωが加わると、Ｈ型振動体１５にはＺ軸および矢
示Ｂ方向の振動に直交する方向にコリオリ力が発生し、
このコリオリ力によって各第１振動梁１６に矢示Ａ方向
のＹ軸を回動中心とする捩れ振動が発生する。

【００４８】そして、各捩れ振動検出用圧電体２１′で
は、この各第１振動梁１６の捩れ振動の振幅変化を圧電
効果による起電圧として検出し、角速度に応じた検出信
号として外部に導出するようになっている。

【００４９】さらに、本実施例による角速度センサ１
１′においても、前述した第１の実施例とほぼ同様に、
振動板をＨ型振動体１５を用いることにより、振動エネ
ルギがポスト１４を介して外部に漏れるのを低減し、第
１振動梁１６を高いＱ値で振動させることができる。従
って、ポスト１４（Ｚ軸）回りの角速度ωに対するコリ
オリ力を大きくすることができ、当該角速度センサ３１
の検出感度を著しく向上することができる等の効果を奏
する。

【００５０】次に、図５ないし図７に本発明による第３
の実施例を示すに、本実施例の特徴は、振動発生手段と
振動検出手段を静電力と静電容量によって振動発生また
は捩れ振動検出を行うようにしたものである。なお、本
実施例では前述した第１の実施例と同一の構成要素に同
一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

【００５１】図中、３１は本実施例による角速度センサ
を示し、該角速度センサ３１は前述した第１の実施例に
よる角速度センサ１１とほぼ同様に、基板１２，枠体１
３，ポスト１４，Ｈ型振動体１５，重錘１９および後述
する第１電極板３３，第２電極板３５等から構成されて
いる。

【００５２】３２，３２は振動発生手段としての２個の
振動発生部を示し、該振動発生部３２は平行平板型の電
極板を構成するため底面１９Ａが一の電極板となる各重
錘１９と、該各重錘１９の底面１９Ａと対面する基板１
２上に形成された他の電極板としての第１電極板３３，
３３とから構成され、該各第１電極板３３と重錘１９の
底面１９Ａとの間には隙間ＳA が形成されている。

【００５３】そして、前記各振動発生部３２の第１電極
板３３と重錘１９との間に発振器から電気的な振動信号
を交互に印加することにより、隙間ＳA 間に静電力が発
生し、各重錘１９を交互に第１電極板３３に近づけるこ
とができ、これにより、Ｈ型振動体１５は矢示Ａ方向の
Ｘ軸を回動中心とする振動を発生させる。

【００５４】３４，３４，…は振動検出手段としての４
個の捩れ振動検出部を示し、該各捩れ振動検出部３４は
平行平板型の電極板を構成するため上面１７Ａが一の電
極板となる第２振動梁１７と、該第２振動梁１７の上面
１７Ａと隙間ＳB を介して対面して形成された他の電極
板としての４個の第２電極板３５，３５，…とから構成
され、該各第２電極板３５には複数個の小孔３５Ａ，３
５Ａ，…が穿設されている。また、前記各第２電極板３
５の基端部は前記枠体１３のＸ軸方向に抵抗する辺に固
着され、先端は重錘１９に向けて伸長する自由端となっ
ている。

【００５５】ここで、前述したように、Ｈ型振動体１５
を矢示Ａ方向に励振した状態で、Ｚ軸（ポスト１４）回
りの角速度が加わると、コリオリ力によって各第２振動
梁１７に矢示Ｂ方向の捩れ振動が発生する。そして、こ
の矢示Ｂ方向の捩れ振動は第２振動梁１７の上面１７Ａ
と第２電極板３５との隙間ＳB の変化となり、当該各捩
れ振動検出部３４ではこの隙間ＳB の変化を静電容量の
変化として電気信号を外部に導出することができる。

【００５６】また、前記各第２電極板３５に形成した複
数個の小孔３５Ａ，３５Ａ，…は第２振動梁１７の変位
によって発生する空気を挿通させることにより、第２振
動梁１７に加わる空気抵抗を低減するものである。

【００５７】このように構成される第３の実施例による
角速度センサ３１においては、その検出動作は従来技術
によるものとほぼ同様に、各振動発生部３２の第１電極
板３３と重錘１９との間に電気的な振動信号が入力され
ると、重錘１９の底面１９Ａと第１電極板３３との隙間
ＳA には静電力が発生し、この静電力により各第１振動
梁１６を交互に第１電極板３３に近づけ、Ｈ型振動体１
５を矢示Ａ方向のＸ軸を回動中心とする振動状態に保持
する。

【００５８】この状態で、ポスト１４（Ｚ軸）回りの角
速度ωが加わると、Ｈ型振動体１５の各第２振動梁１７
にコリオリ力が発生し、該Ｈ型振動体１５を矢示Ｂ方向
のＹ軸を回動中心とする捩れ振動を発生させ、第２振動
梁１７を変位させる。そして、各捩れ振動検出部３４で
は、この変位を隙間ＳB の静電容量の変化として検出す
ることにより、角速度ωに対応した電気信号を導出する
ようになっている。

【００５９】また、本実施例による角速度センサ３１に
おいても、前述した第１の実施例とほぼ同様に、振動板
をＨ型振動体１５を用いることにより、振動エネルギが
ポスト１４を介して外部に漏れるのを低減し、第１振動
梁１６を高いＱ値で振動させることができる。従って、
ポスト１４（Ｚ軸）回りの角速度ωに対するコリオリ力
を大きくすることができ、当該角速度センサ３１の検出
感度を著しく向上することができる等の効果を奏する。

【００６０】さらに、本実施例においては、第１の実施
例において必要であった圧電体２０，２１と外部とを接
続するリード線を省略することができ、部品点数を削減
することができる。

【００６１】次に、図８に本発明による第４の実施例を
示すに、本実施例による角速度センサ３１′の特徴は、
振動発生手段を第２振動梁１７の上面１７Ａ（図示せ
ず）と第２電極板３５からなる振動発生部３２′として
構成し、振動検出手段を重錘１９の底面１９Ａ（図示せ
ず）と第１電極板３３からなる捩れ振動検出部３４′に
よって構成したことにある。

【００６２】そして、このように構成される角速度セン
サ３１′の検出動作においては、各振動発生部３２′の
第２振動梁１７の上面１７Ａと第２電極板３５との間に
電気的な振動信号が入力されると、第２振動梁１７の上
面１７Ａと第２電極板３５との隙間ＳB には静電力が発
生し、この静電力により各第２振動梁１７を交互に第２
電極板３５に近づけ、Ｈ型振動体１５を矢示Ａ方向のＹ
軸を回動中心とする励振状態に保持する。

【００６３】この状態で、ポスト１４（Ｚ軸）回りの角
速度ωが加わると、Ｈ型振動体１５の各第１振動梁１６
にコリオリ力が発生し、該Ｈ型振動体１５を矢示Ｂ方向
のＸ軸を回動中心とする捩れ振動を発生させ、第１振動
梁１６を変位させる。そして、各捩れ振動検出部３４′
では、重錘１９の底面１９Ａと第１電極板３３との隙間
ＳA を静電容量の変化とし検出し、角速度ωに対応した
信号を出力する。

【００６４】さらに、本実施例による角速度センサ３
１′においても、前述した第１の実施例とほぼ同様の作
用効果を得ることができる。

【００６５】次に、図９に本発明による第５の実施例を
示すに、本実施例による角速度センサ４１の特徴は、振
動発生手段を前記第１の実施例による振動発生用圧電体
２０によって構成し、振動検出手段を前記第３の実施例
による振動検出部３４によって構成したことにある。

【００６６】そして、このように構成される角速度セン
サ４１の検出動作においては、各振動発生用圧電体２０
に外部の発振器から振動信号が入力されると、該各振動
発生用圧電体２０には二次圧電効果が発生し、第１振動
梁１６を矢示Ａ方向のＸ軸を回動中心とする振動を発生
させる。この状態にあるときに、ポスト１４（Ｚ軸）回
りに角速度ωが加わると、Ｈ型振動体１５にはＺ軸およ
び矢示Ａ方向の振動に直交する方向にコリオリ力が発生
し、このコリオリ力によって各第２振動梁１７に矢示Ｂ
方向のＹ軸を回動中心とする捩れ振動が発生させ、第２
振動梁１７を変位させる。そして、各捩れ振動検出部３
４では、第２振動梁１７の上面１７Ａと第２電極板３５
との隙間ＳB を静電容量の変化として検出し、角速度ω
に対応した信号を出力する。

【００６７】さらに、本実施例による角速度センサ４１
においても、前述した第１の実施例とほぼ同様の作用効
果を得ることができる。

【００６８】なお、前記第５の実施例においては、振動
発生手段を第１の実施例による振動発生用圧電体２０で
構成し、振動検出手段を前記第３の実施例による捩れ振
動検出部３４で構成するようにしたが、本発明はこれに
限らず、振動発生手段を第３の実施例による振動発生部
３２で構成し、振動検出手段を第１の実施例による捩れ
振動検出用圧電体２１で構成してもよい。

【００６９】さらに、振動発生手段を第２の実施例によ
る振動発生用圧電体２０′で構成し、振動検出手段を第
４の実施例による捩れ振動検出部３４′で構成してもよ
く。また、振動発生手段を第４の実施例による振動発生
部３２′で構成し、振動検出手段を第２の実施例による
捩れ振動検出用圧電体２１′で構成してもよい。

【００７０】

【発明の効果】以上詳述した如く、請求項１，２の本発
明によれば、ポストの先端に設けられたＨ型振動体を、
該ポストの先端から両側に延びる一対の第１振動梁と、
該第１振動梁の先端から該第１振動梁に直交方向する延
びる一対の第２振動梁とから構成したから、当該Ｈ型振
動体は第１振動梁の振動中心と第２振動梁の振動中心と
を押えることができ、各振動部の振動エネルギが外部に
漏れるのを確実に防止することができる。

【００７１】また、請求項１の発明による角速度の検出
動作においては、第１振動梁は振動発生手段によって振
動され、この状態のときに、ポストを回転中心とする角
速度が加わると、この角速度に応じたコリオリ力が第２
振動梁に生じて捩れ振動が発生する。そして、この捩れ
振動による変位を振動検出手段で検出することにより、
角速度に対応した信号を振動検出手段から出力すること
ができる。

【００７２】一方、請求項２の発明による検出動作にお
いては、第２振動梁は振動発生手段によって振動され、
この状態のときに、ポストを回転中心とする角速度が加
わると、この角速度に応じたコリオリ力が第１振動梁に
生じて捩れ振動が発生する。そして、この捩れ振動によ
る変位を振動検出手段で検出することにより、角速度に
対応した信号を振動検出手段から出力することができ
る。

【００７３】これにより、第１振動梁と第２振動梁とを
高い振動状態で振動させることができるから、請求項
１，２の発明においては角速度センサの検出感度を著し
く向上させることができる。

【００７４】請求項３の発明のように、振動発生手段ま
たは振動検出手段を、Ｈ型振動体の第１振動梁と第２振
動梁とに設けた圧電体によって構成することにより、第
１振動梁を振動発生手段で振動させる場合には、外部か
ら圧電体に電気的な振動信号を入力することにより、第
１振動梁を振動させることができる。

【００７５】一方、第２振動梁に発生するコリオリ力を
検出する場合には、捩れ振動を圧電体の起電圧として検
出することができ、角速度を高精度に検出できる。

【００７６】請求項４の発明のように、前記第１振動梁
に振動を発生させる振動発生手段または第１振動梁に発
生する捩れ振動を検出する振動検出手段を、一の電極板
となる重錘と他の電極板とから構成したから、第１振動
梁を振動発生手段で振動させる場合には、外部から重錘
と電極板との間に電気的な振動信号を入力することによ
り、該重錘と電極板との間に静電力を発生させ、この静
電力によって振動を発生できる。

【００７７】一方、第１振動梁に発生する捩れ振動を検
出する場合には、重錘と振動梁との離間寸法による静電
容量の変化を電気信号として検出し、角速度を高精度に
検出することができる。

【００７８】請求項５の発明のように、前記第２振動梁
に振動を発生させる振動発生手段または第２振動梁に発
生する捩れ振動を検出する振動検出手段を、一の電極板
となる第２振動梁と他の２電極板とから構成したから、
例えば、第２振動梁を振動発生手段で振動させる場合に
は、外部から第２支持梁と電極板との間に電気的な振動
信号を入力することにより、該第２振動梁と電極板との
間に発生する静電力によって第２振動梁を振動させる。
一方、第２振動梁に発生するコリオリ力を検出する場合
には、第２振動梁と電極板との離間寸法による静電容量
の変化として検出することができ、角速度を高精度に検
出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す角速度センサの斜
視図である。

【図２】図１中の矢示II−II方向からみた縦断面図であ
る。

【図３】図１中の矢示III −III 方向からみた縦断面図
である。

【図４】本発明の第２の実施例を示す角速度センサの斜
視図である。

【図５】本発明の第３の実施例を示す角速度センサの斜
視図である。

【図６】図５中の矢示VI−VI方向からみた縦断面図であ
る。

【図７】図５中の矢示VII −VII 方向からみた縦断面図
である。

【図８】本発明の第４の実施例を示す角速度センサの斜
視図である。

【図９】本発明の第５の実施例を示す角速度センサの斜
視図である。

【図１０】従来技術による角速度センサを示す斜視図で
ある。

【図１１】図１０中の矢示XI−XI方向からみた縦断面図
である。

【符号の説明】 １１，３１ 角速度センサ １２ 基板 １４ ポスト １５ Ｈ型振動体 １６ 第１振動梁 １７ 第２振動梁 １７Ａ 上面（一の電極板） １９ 重錘 １９Ａ 底面（一の電極板） ２０，２０′ 振動発生用圧電体（振動発生手段） ２１，２１′ 捩れ振動検出用圧電体（振動検出手段） ３２，３２′ 振動発生部（振動発生手段） ３３ 第１電極板 ３４，３４′ 捩れ振動検出部（振動検出手段） ３５ 第２電極板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 持田 洋一 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、該基板上に立設されたポスト
   と、該ポストの先端側に位置して設けられ、該ポストか
   ら両側に向けて延びる一対の第１振動梁と該第１振動梁
   先端から該第１振動梁と直交する方向に向けて延びる一
   対の第２振動梁から形成されたＨ型振動体と、該Ｈ型振
   動体の第１振動梁と第２振動梁との接続点に位置してそ
   れぞれ設けられた２個の重錘と、前記第１振動梁に振動
   を発生させるべく設けられた振動発生手段と、前記第２
   振動梁に発生する捩れ振動を検出すべく設けられた振動
   検出手段とを備え、前記振動発生手段で第１振動梁を振
   動させた状態で前記ポストの軸を回転中心とする角速度
   が加わったときに、第２振動梁に発生するコリオリ力に
   よる捩れ振動を振動検出手段で検出してなる角速度セン
   サ。
2. 【請求項２】 基板と、該基板上に立設されたポスト
   と、該ポストの先端側に位置して設けられ、該ポストか
   ら両側に向けて延びる一対の第１振動梁と該第１振動梁
   先端から該第１振動梁と直交する方向に向けて延びる一
   対の第２振動梁から形成されたＨ型振動体と、該Ｈ型振
   動体の第１振動梁と第２振動梁との接続点に位置してそ
   れぞれ設けられた２個の重錘と、前記第２振動梁に振動
   を発生させるべく設けられた振動発生手段と、前記第１
   振動梁に発生する捩れ振動を検出すべく設けれた振動検
   出手段とを備え、前記振動発生手段で第２振動梁を振動
   させた状態で前記ポストの軸を回転中心とする角速度が
   加わったときに、第１振動梁に発生するコリオリ力によ
   る捩れ振動を振動検出手段で検出してなる角速度セン
   サ。
3. 【請求項３】 前記振動発生手段または振動検出手段の
   うち、少なくとも一方を圧電体から構成してなる請求項
   １または２記載の角速度センサ。
4. 【請求項４】 前記第１振動梁に振動発生を行う振動発
   生手段または第１振動梁に発生する捩れ振動を検出する
   振動検出手段は、一の電極板となる重錘と該重錘に対面
   する基板上に設けられた他の電極板とから構成してなる
   請求項１または２記載の角速度センサ。
5. 【請求項５】 前記第２振動梁に振動を発生させる振動
   発生手段または第２振動梁に発生する捩れ振動を検出す
   る振動検出手段は、一の電極板となる第２振動梁と該第
   ２振動梁に対面する位置に設けられた他の電極板とから
   構成してなる請求項１または２記載の角速度センサ。