JPH10103960A - 角速度検出装置 - Google Patents
角速度検出装置Info
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- JPH10103960A JPH10103960A JP8274025A JP27402596A JPH10103960A JP H10103960 A JPH10103960 A JP H10103960A JP 8274025 A JP8274025 A JP 8274025A JP 27402596 A JP27402596 A JP 27402596A JP H10103960 A JPH10103960 A JP H10103960A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/5719—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using planar vibrating masses driven in a translation vibration along an axis
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 角速度検出装置において、振動体を検出軸方
向に補正振動させる補正振動発生手段を設け、角速度が
加わっていないときに検出軸方向に発生する漏れ振動を
抑え、角速度の検出感度を高める。 【解決手段】 振動体２６の左，右には振動発生部３
３，３３と変位検出部３４，３４を設けると共に、前，
後には補正振動発生部３５，３５を設ける。そして、振
動体２６を振動軸となるＸ軸方向に矢示ａで振動させた
状態で被検出軸周りに角速度Ωが加わっていないときに
発生する検出軸となるＹ軸方向の漏れ振動を、各補正振
動発生部３５によって発生する補正振動によって相殺す
る。これにより、振動体２６に加わる漏れ振動を低減
し、角速度Ωを正確に検出する。
向に補正振動させる補正振動発生手段を設け、角速度が
加わっていないときに検出軸方向に発生する漏れ振動を
抑え、角速度の検出感度を高める。 【解決手段】 振動体２６の左，右には振動発生部３
３，３３と変位検出部３４，３４を設けると共に、前，
後には補正振動発生部３５，３５を設ける。そして、振
動体２６を振動軸となるＸ軸方向に矢示ａで振動させた
状態で被検出軸周りに角速度Ωが加わっていないときに
発生する検出軸となるＹ軸方向の漏れ振動を、各補正振
動発生部３５によって発生する補正振動によって相殺す
る。これにより、振動体２６に加わる漏れ振動を低減
し、角速度Ωを正確に検出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】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検出装置
に関する。
わる角速度を検出するのに用いて好適な角速度検出装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、角速度検出装置は、Ｘ軸，Ｙ
軸，Ｚ軸の３軸方向において、振動体をある振動軸方向
に振動させた状態で、被検出軸となるＺ軸の周りに回転
力を加えると、振動体にコリオリ力（慣性力）が作用し
て該振動体は検出軸となるＹ軸方向に振動する。そし
て、このコリオリ力による振動体のＹ軸方向の変位を圧
電体に発生する電荷もしくはそれに伴う電圧、静電容量
等の変化として検出するのが角速度検出装置である。そ
の一例として特開平６−１２３６３２号公報（以下、従
来技術という）等に記載された角速度検出装置が知られ
ている。
軸，Ｚ軸の３軸方向において、振動体をある振動軸方向
に振動させた状態で、被検出軸となるＺ軸の周りに回転
力を加えると、振動体にコリオリ力（慣性力）が作用し
て該振動体は検出軸となるＹ軸方向に振動する。そし
て、このコリオリ力による振動体のＹ軸方向の変位を圧
電体に発生する電荷もしくはそれに伴う電圧、静電容量
等の変化として検出するのが角速度検出装置である。そ
の一例として特開平６−１２３６３２号公報（以下、従
来技術という）等に記載された角速度検出装置が知られ
ている。
【０００３】そこで、図７および図８により、従来技術
による角速度検出装置によって説明する。
による角速度検出装置によって説明する。
【０００４】図中、１は従来技術による角速度検出素
子、２は該角速度検出素子１の本体をなす矩形状に形成
された基板をそれぞれ示し、該基板２は例えば高抵抗な
シリコン材料によって形成されている。
子、２は該角速度検出素子１の本体をなす矩形状に形成
された基板をそれぞれ示し、該基板２は例えば高抵抗な
シリコン材料によって形成されている。
【０００５】３は基板２上にＰ，Ｂ，Ｓｂ等がドーピン
グされた低抵抗なポリシリコンまたは単結晶シリコン等
によって形成された可動部を示し、該可動部３は基板２
の四隅に位置して該基板２上に設けられた４個の支持部
４，４，…と、該各支持部４から中央部に向け、Ｘ軸と
平行になる部分とＹ軸と平行になる部分を有するように
Ｌ字状に折曲して形成された４本の支持梁５，５，…
と、該各支持梁５によってＸ軸とＹ軸方向に変位可能に
支持され、前記基板２の表面から離間した状態で支持さ
れた矩形状の振動体６とからなっている。そして、Ｘ軸
方向となる該振動体６の左，右両側面には、複数の電極
板７Ａ，７Ａ，…（４本）をくし状に配設した可動側振
動用電極７，７が突出形成され、Ｙ軸方向となる前，後
両側面には複数の電極板８Ａ，８Ａ，…（４本）をくし
状に配設した可動側検出用電極８，８が突出形成されて
いる。
グされた低抵抗なポリシリコンまたは単結晶シリコン等
によって形成された可動部を示し、該可動部３は基板２
の四隅に位置して該基板２上に設けられた４個の支持部
４，４，…と、該各支持部４から中央部に向け、Ｘ軸と
平行になる部分とＹ軸と平行になる部分を有するように
Ｌ字状に折曲して形成された４本の支持梁５，５，…
と、該各支持梁５によってＸ軸とＹ軸方向に変位可能に
支持され、前記基板２の表面から離間した状態で支持さ
れた矩形状の振動体６とからなっている。そして、Ｘ軸
方向となる該振動体６の左，右両側面には、複数の電極
板７Ａ，７Ａ，…（４本）をくし状に配設した可動側振
動用電極７，７が突出形成され、Ｙ軸方向となる前，後
両側面には複数の電極板８Ａ，８Ａ，…（４本）をくし
状に配設した可動側検出用電極８，８が突出形成されて
いる。
【０００６】そして 可動部３は各支持部４のみが基板
２に固着され、各支持梁５と振動体６は前記基板２から
所定間隔を離間した状態で４点支持されている。また、
各支持梁５はＬ字状に形成されているから、Ｙ軸に平行
な部分を撓ませることにより振動体６をＸ軸方向に変位
させ、Ｘ軸に平行な部分を撓ませることにより振動体６
をＹ軸方向に変位させることができる。
２に固着され、各支持梁５と振動体６は前記基板２から
所定間隔を離間した状態で４点支持されている。また、
各支持梁５はＬ字状に形成されているから、Ｙ軸に平行
な部分を撓ませることにより振動体６をＸ軸方向に変位
させ、Ｘ軸に平行な部分を撓ませることにより振動体６
をＹ軸方向に変位させることができる。
【０００７】９，９は振動体６を左，右両側で挟むよう
に基板２上に設けられた一対の固定側振動用電極を示
し、該各固定側振動用電極９は振動体６の左，右に位置
して基板２上に設けられた固定部９Ａ，９Ａと、前記可
動側振動用電極７の各電極板７Ａと隙間をもって対面す
るように、該各固定部９Ａからくし状に突出形成された
４本の電極板９Ｂ，９Ｂ，…とからなる。
に基板２上に設けられた一対の固定側振動用電極を示
し、該各固定側振動用電極９は振動体６の左，右に位置
して基板２上に設けられた固定部９Ａ，９Ａと、前記可
動側振動用電極７の各電極板７Ａと隙間をもって対面す
るように、該各固定部９Ａからくし状に突出形成された
４本の電極板９Ｂ，９Ｂ，…とからなる。
【０００８】１０，１０は振動体６を前，後両側で挟む
ように基板２上に設けられた一対の固定側検出用電極を
示し、該各固定側検出用電極１０は振動体６の前，後に
位置して基板２上に設けられた固定部１０Ａ，１０Ａ
と、前記可動側検出用電極８の各電極板８Ａと隙間をも
って対面するように、該各固定部１０Ａからくし状に突
出形成された４本の電極板１０Ｂ，１０Ｂ，…とからな
る。
ように基板２上に設けられた一対の固定側検出用電極を
示し、該各固定側検出用電極１０は振動体６の前，後に
位置して基板２上に設けられた固定部１０Ａ，１０Ａ
と、前記可動側検出用電極８の各電極板８Ａと隙間をも
って対面するように、該各固定部１０Ａからくし状に突
出形成された４本の電極板１０Ｂ，１０Ｂ，…とからな
る。
【０００９】１１，１１は振動発生手段となる振動発生
部を示し、該各振動発生部１１は可動側振動用電極７と
固定側振動用電極９とから構成され、該可動側振動用電
極７の各電極板７Ａと、固定側振動用電極９の各電極板
９Ｂとの間にはそれぞれ等しい隙間が形成されている。
ここで、各可動側振動用電極７と各固定側振動用電極９
との間に逆位相となる周波数ｆの駆動信号を印加する
と、左，右に位置した各電極板７Ａ，９Ｂ間には静電引
力が交互に発生し、各振動発生部１１で接近，離間を交
互に繰返す。これによって、振動体６はＸ軸をなす矢示
ａ方向に振動するようになっている。
部を示し、該各振動発生部１１は可動側振動用電極７と
固定側振動用電極９とから構成され、該可動側振動用電
極７の各電極板７Ａと、固定側振動用電極９の各電極板
９Ｂとの間にはそれぞれ等しい隙間が形成されている。
ここで、各可動側振動用電極７と各固定側振動用電極９
との間に逆位相となる周波数ｆの駆動信号を印加する
と、左，右に位置した各電極板７Ａ，９Ｂ間には静電引
力が交互に発生し、各振動発生部１１で接近，離間を交
互に繰返す。これによって、振動体６はＸ軸をなす矢示
ａ方向に振動するようになっている。
【００１０】１２，１２は変位検出手段となる変位検出
部を示し、該各変位検出部１２は可動側検出用電極８と
固定側検出用電極１０とからなり、該可動側検出用電極
８の各電極板８Ａと、固定側検出用電極１０の各電極板
１０Ｂとの間にはそれぞれ隙間寸法ｄ0 が形成され、該
検出用電極８，１０は検出用の平行平板コンデンサとし
て構成され、該各変位検出部１２は各電極板８Ａ，１０
Ｂ間の有効面積の変化を静電容量の変化として検出す
る。
部を示し、該各変位検出部１２は可動側検出用電極８と
固定側検出用電極１０とからなり、該可動側検出用電極
８の各電極板８Ａと、固定側検出用電極１０の各電極板
１０Ｂとの間にはそれぞれ隙間寸法ｄ0 が形成され、該
検出用電極８，１０は検出用の平行平板コンデンサとし
て構成され、該各変位検出部１２は各電極板８Ａ，１０
Ｂ間の有効面積の変化を静電容量の変化として検出す
る。
【００１１】このように構成される角速度検出素子１に
おいては、各振動発生部１１に逆位相となる周波数ｆの
駆動信号を印加すると、各電極板７Ａ，９Ｂ間には静電
引力が左，右の振動発生部１１，１１に対して交互に作
用し、振動体６はＸ軸となる矢示ａ方向に接近，離間を
繰返して振動する。
おいては、各振動発生部１１に逆位相となる周波数ｆの
駆動信号を印加すると、各電極板７Ａ，９Ｂ間には静電
引力が左，右の振動発生部１１，１１に対して交互に作
用し、振動体６はＸ軸となる矢示ａ方向に接近，離間を
繰返して振動する。
【００１２】この状態で角速度検出素子１にＺ軸周りの
角速度Ωが加わると、Ｙ軸方向にコリオリ力（慣性力）
が発生して振動体６をＹ軸方向に下記の数２に示すよう
なコリオリ力Ｆで振動する。
角速度Ωが加わると、Ｙ軸方向にコリオリ力（慣性力）
が発生して振動体６をＹ軸方向に下記の数２に示すよう
なコリオリ力Ｆで振動する。
【００１３】ここで、各振動発生部１１によって振動体
６をＸ軸方向に移動させる変位ｘとその速度Ｖは、次の
数１のようになる。
６をＸ軸方向に移動させる変位ｘとその速度Ｖは、次の
数１のようになる。
【００１４】
【数１】ｘ＝Ａｓｉｎ（ωｔ） Ｖ＝Ａωｃｏｓ（ωｔ） ただし、Ａ：振動体６の振幅 ω：ω＝２πｆ ｆ：駆動信号の周波数
【００１５】さらに、振動体６をＸ軸方向に変位ｘ，速
度Ｖで振動させたときに、Ｚ軸周りに加わる角速度Ωか
ら発生するＹ軸方向のコリオリ力Ｆは数２のようにな
る。
度Ｖで振動させたときに、Ｚ軸周りに加わる角速度Ωか
ら発生するＹ軸方向のコリオリ力Ｆは数２のようにな
る。
【００１６】
【数２】 Ｆ＝２ｍΩＶ ＝２ｍΩ×［Ａωｃｏｓ（ωｔ）］
【００１７】そして、振動体６は数２のコリオリ力Ｆに
よってＹ軸方向に振動し、この振動体６による振動変位
を、各変位検出部１２では可動側検出用電極８と固定側
検出用電極１０との間の静電容量の変化として検出し、
Ｚ軸周りの角速度Ωを検出することができる。
よってＹ軸方向に振動し、この振動体６による振動変位
を、各変位検出部１２では可動側検出用電極８と固定側
検出用電極１０との間の静電容量の変化として検出し、
Ｚ軸周りの角速度Ωを検出することができる。
【００１８】なお、各振動発生部１１は、各電極板７Ａ
からなる可動側振動用電極７と、各電極板９Ｂからなる
固定側振動用電極９とによって構成しているため、振動
用電極７，９間の対面する有効面積を大きく確保するこ
とができる。これにより、各振動発生部１１に駆動信号
を印加したときには、各電極板７Ａ，９Ｂ間に発生する
静電引力を大きくして振動体６を矢示ａ方向に大きく振
動させる。
からなる可動側振動用電極７と、各電極板９Ｂからなる
固定側振動用電極９とによって構成しているため、振動
用電極７，９間の対面する有効面積を大きく確保するこ
とができる。これにより、各振動発生部１１に駆動信号
を印加したときには、各電極板７Ａ，９Ｂ間に発生する
静電引力を大きくして振動体６を矢示ａ方向に大きく振
動させる。
【００１９】一方、各変位検出部１２は、各電極板８Ａ
からなる可動側検出用電極８と、各電極板１０Ｂからな
る固定側検出用電極１０とによって構成しているため、
検出用電極８，１０間の対面する有効面積を大きくでき
る。これにより、各変位検出部１２によってＹ軸方向に
変位する振動体６の変位量を、各電極板８Ａ，１０Ｂ間
の有効面積の変化、即ち静電容量の変化として検出する
ことができる。
からなる可動側検出用電極８と、各電極板１０Ｂからな
る固定側検出用電極１０とによって構成しているため、
検出用電極８，１０間の対面する有効面積を大きくでき
る。これにより、各変位検出部１２によってＹ軸方向に
変位する振動体６の変位量を、各電極板８Ａ，１０Ｂ間
の有効面積の変化、即ち静電容量の変化として検出する
ことができる。
【００２０】
【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検出素子１では、Ｚ軸周りの角速度
Ωによって生じるコリオリ力は非常に小さく、Ｙ軸方向
の共振を利用して大きな変位を発生させる必要がある。
一方、コリオリ力を大きくするためには、数２からも分
かるように、振動時の速度Ｖを大きくする必要があるた
めに、Ｘ軸方向の共振周波数付近の周波数を駆動信号の
周波数として利用している。従って、検出軸となるＹ軸
方向の振動条件にあっても共振周波数に近い状態にする
ことが感度を高める上で必要である。
来技術による角速度検出素子１では、Ｚ軸周りの角速度
Ωによって生じるコリオリ力は非常に小さく、Ｙ軸方向
の共振を利用して大きな変位を発生させる必要がある。
一方、コリオリ力を大きくするためには、数２からも分
かるように、振動時の速度Ｖを大きくする必要があるた
めに、Ｘ軸方向の共振周波数付近の周波数を駆動信号の
周波数として利用している。従って、検出軸となるＹ軸
方向の振動条件にあっても共振周波数に近い状態にする
ことが感度を高める上で必要である。
【００２１】しかし、このように検出方向の共振周波数
と駆動方向の共振周波数とを近づけると、駆動信号の一
部が基板２等の寄生容量を介して検出方向に漏れる（所
謂、クロストーク）。そして、この漏れた駆動信号は各
変位検出部１２に印加され、可動側検出用電極８と固定
側検出用電極１０との間に静電引力が発生し、角速度Ω
が作用していない状態であっても振動体６に振動（以
下、漏れ振動という）が現れ、ノイズの原因となるとい
う問題がある。
と駆動方向の共振周波数とを近づけると、駆動信号の一
部が基板２等の寄生容量を介して検出方向に漏れる（所
謂、クロストーク）。そして、この漏れた駆動信号は各
変位検出部１２に印加され、可動側検出用電極８と固定
側検出用電極１０との間に静電引力が発生し、角速度Ω
が作用していない状態であっても振動体６に振動（以
下、漏れ振動という）が現れ、ノイズの原因となるとい
う問題がある。
【００２２】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、本発明はノイズの原因となる成分を除去
し、角速度の検出精度を高めることのできる角速度検出
装置を提供することを目的としている。
されたもので、本発明はノイズの原因となる成分を除去
し、角速度の検出精度を高めることのできる角速度検出
装置を提供することを目的としている。
【００２３】
【課題を解決するための手段】ここで、本発明による角
速度検出装置は、基板上に設けられ、互いに直交する振
動軸と検出軸との２軸方向に変位可能な振動体と、駆動
信号を印加することにより該振動体を振動軸方向に振動
させる振動発生手段と、該振動発生手段によって前記振
動体を振動軸方向に振動させた状態で、前記振動軸と検
出軸の２軸に対して直交する被検出軸周りの角速度によ
って振動体が検出軸方向に変位するときの変位量を検出
する変位検出手段とから構成される。
速度検出装置は、基板上に設けられ、互いに直交する振
動軸と検出軸との２軸方向に変位可能な振動体と、駆動
信号を印加することにより該振動体を振動軸方向に振動
させる振動発生手段と、該振動発生手段によって前記振
動体を振動軸方向に振動させた状態で、前記振動軸と検
出軸の２軸に対して直交する被検出軸周りの角速度によ
って振動体が検出軸方向に変位するときの変位量を検出
する変位検出手段とから構成される。
【００２４】そして、上述した課題を解決するために、
請求項１の発明が採用する構成の特徴は、補正信号を印
加することにより前記振動体を検出軸方向に補正振動さ
せる補正振動発生手段を設けたことにある。
請求項１の発明が採用する構成の特徴は、補正信号を印
加することにより前記振動体を検出軸方向に補正振動さ
せる補正振動発生手段を設けたことにある。
【００２５】上記構成により、被検出軸周りに角速度が
加わっていないときに、振動発生手段に印加される駆動
信号の影響によって振動体が検出軸方向に変位する漏れ
振動が発生した場合でも、補正振動発生手段に補正信号
を印加して振動体の漏れ振動に対向した補正振動を発生
させ、検出軸方向の振動体の漏れ振動を抑えることがで
きる。
加わっていないときに、振動発生手段に印加される駆動
信号の影響によって振動体が検出軸方向に変位する漏れ
振動が発生した場合でも、補正振動発生手段に補正信号
を印加して振動体の漏れ振動に対向した補正振動を発生
させ、検出軸方向の振動体の漏れ振動を抑えることがで
きる。
【００２６】請求項２が採用する発明では、補正振動発
生手段に印加される補正信号は、振動発生手段に印加さ
れる駆動信号と同一の周波数を有すると共に、該駆動信
号とで位相の異なる信号としたことにある。
生手段に印加される補正信号は、振動発生手段に印加さ
れる駆動信号と同一の周波数を有すると共に、該駆動信
号とで位相の異なる信号としたことにある。
【００２７】上記構成のように、被検出軸周りに角速度
が加わっていないときに、振動体に発生する漏れ振動は
振動発生手段に印加される駆動信号によって発生してい
るから、駆動信号と同一の周波数で位相の異なった補正
信号を補正振動発生手段に入力することにより振動体に
発生する補正振動によって漏れ振動を相殺することがで
きる。
が加わっていないときに、振動体に発生する漏れ振動は
振動発生手段に印加される駆動信号によって発生してい
るから、駆動信号と同一の周波数で位相の異なった補正
信号を補正振動発生手段に入力することにより振動体に
発生する補正振動によって漏れ振動を相殺することがで
きる。
【００２８】請求項３が採用する発明では、変位検出手
段からの検出信号によって角速度が加わっていないと判
定したときに、補正信号を入力することにより前記振動
体を検出軸方向に変位させ、このときの補正信号と前記
振動体の検出軸方向の変位との関係から、前記振動体が
正常に動作しているか否かを判定する自己診断手段を設
けたことにある。
段からの検出信号によって角速度が加わっていないと判
定したときに、補正信号を入力することにより前記振動
体を検出軸方向に変位させ、このときの補正信号と前記
振動体の検出軸方向の変位との関係から、前記振動体が
正常に動作しているか否かを判定する自己診断手段を設
けたことにある。
【００２９】上記構成のように、角速度が加わっていな
いと判定したときに、振動体は補正振動発生手段に入力
される補正信号により検出軸方向に変位し、この変位は
変位検出手段によって検出される。そして、自己診断手
段では、この振動体の検出軸方向の変位が、予め設定さ
れた振動体が正常であるとみなすときの変位の範囲内に
あるか否かを判定し、振動体が正常に動作しているか否
かの自己診断を行うことができる。
いと判定したときに、振動体は補正振動発生手段に入力
される補正信号により検出軸方向に変位し、この変位は
変位検出手段によって検出される。そして、自己診断手
段では、この振動体の検出軸方向の変位が、予め設定さ
れた振動体が正常であるとみなすときの変位の範囲内に
あるか否かを判定し、振動体が正常に動作しているか否
かの自己診断を行うことができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、本発明による実施の形態を
添付図面に従って詳細に説明するに、図１ないし図６は
本発明による実施例を示す。
添付図面に従って詳細に説明するに、図１ないし図６は
本発明による実施例を示す。
【００３１】なお、実施の形態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。
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。
【００３２】まず、図１ないし図４は本発明による第１
の実施例を示すに、２１は本実施例による角速度検出装
置をなす角速度検出素子、２２は該角速度検出素子２１
の本体をなす矩形状に形成された基板をそれぞれ示し、
該基板２２は例えば高抵抗なシリコン材料によって形成
されている。
の実施例を示すに、２１は本実施例による角速度検出装
置をなす角速度検出素子、２２は該角速度検出素子２１
の本体をなす矩形状に形成された基板をそれぞれ示し、
該基板２２は例えば高抵抗なシリコン材料によって形成
されている。
【００３３】２３は基板２上にＰ，Ｂ，Ｓｂ等がドーピ
ングされた低抵抗なポリシリコンまたは単結晶シリコン
等によって形成された可動部を示し、該可動部２３は従
来技術による可動部３とほぼ同様に、基板２２の四隅に
位置して該基板２２上に設けられた４個の支持部２４，
２４，…と、該各支持部２４から中央部に向け、Ｘ軸と
平行になる部分とＹ軸と平行になる部分を有するように
Ｓ字状に折曲して形成された４本の支持梁２５，２５，
…と、該各支持梁２５によってＸ軸とＹ軸方向に変位可
能に支持され、前記基板２２の表面から離間した状態で
支持された矩形状の振動体２６とからなっている。そし
て、Ｘ軸方向となる該振動体２６の左，右両側面の後側
には、複数の電極板２７Ａ，２７Ａ，…（５本）をくし
状に配設した可動側振動用電極２７，２７が突出形成さ
れ、該振動体２６の左，右両側面の前側には、複数の電
極板２８Ａ，２８Ａ，…（４本）をくし状に配設した可
動側検出用電極２８，２８が突出形成されている。さら
に、Ｙ軸方向となる前，後両側面には複数の電極板２９
Ａ，２９Ａ，…（４本）をくし状に配設した可動側補正
振動用電極２９，２９が突出形成されている。
ングされた低抵抗なポリシリコンまたは単結晶シリコン
等によって形成された可動部を示し、該可動部２３は従
来技術による可動部３とほぼ同様に、基板２２の四隅に
位置して該基板２２上に設けられた４個の支持部２４，
２４，…と、該各支持部２４から中央部に向け、Ｘ軸と
平行になる部分とＹ軸と平行になる部分を有するように
Ｓ字状に折曲して形成された４本の支持梁２５，２５，
…と、該各支持梁２５によってＸ軸とＹ軸方向に変位可
能に支持され、前記基板２２の表面から離間した状態で
支持された矩形状の振動体２６とからなっている。そし
て、Ｘ軸方向となる該振動体２６の左，右両側面の後側
には、複数の電極板２７Ａ，２７Ａ，…（５本）をくし
状に配設した可動側振動用電極２７，２７が突出形成さ
れ、該振動体２６の左，右両側面の前側には、複数の電
極板２８Ａ，２８Ａ，…（４本）をくし状に配設した可
動側検出用電極２８，２８が突出形成されている。さら
に、Ｙ軸方向となる前，後両側面には複数の電極板２９
Ａ，２９Ａ，…（４本）をくし状に配設した可動側補正
振動用電極２９，２９が突出形成されている。
【００３４】そして 可動部２３は各支持部２４のみが
基板２２に固着され、各支持梁２５と振動体２６は前記
基板２２から所定間隔を離間した状態で４点支持されて
いる。また、各支持梁２５はＳ字状に形成されているか
ら、Ｙ軸に平行な部分を撓ませることにより振動体２６
をＸ軸方向に変位させ、Ｘ軸に平行な部分を撓ませるこ
とにより振動体２６をＹ軸方向に変位させることができ
る。
基板２２に固着され、各支持梁２５と振動体２６は前記
基板２２から所定間隔を離間した状態で４点支持されて
いる。また、各支持梁２５はＳ字状に形成されているか
ら、Ｙ軸に平行な部分を撓ませることにより振動体２６
をＸ軸方向に変位させ、Ｘ軸に平行な部分を撓ませるこ
とにより振動体２６をＹ軸方向に変位させることができ
る。
【００３５】３０，３０は振動体２６の左，右両側の後
側に位置して該振動体２６を挟むように基板２２上に設
けられた一対の固定側振動用電極を示し、該各固定側振
動用電極３０は振動体２６の左，右に位置して基板２２
上に設けられた固定部３０Ａ，３０Ａと、前記可動側振
動用電極２７の各電極板２７Ａと隙間をもって対面する
ように、該各固定部３０Ａからくし状に突出形成された
６本の電極板３０Ｂ，３０Ｂ，…とからなる。
側に位置して該振動体２６を挟むように基板２２上に設
けられた一対の固定側振動用電極を示し、該各固定側振
動用電極３０は振動体２６の左，右に位置して基板２２
上に設けられた固定部３０Ａ，３０Ａと、前記可動側振
動用電極２７の各電極板２７Ａと隙間をもって対面する
ように、該各固定部３０Ａからくし状に突出形成された
６本の電極板３０Ｂ，３０Ｂ，…とからなる。
【００３６】３１，３１は振動体２６の左，右両側の前
側に位置して該振動体２６を挟むように基板２２上に設
けられた一対の固定側検出用電極を示し、該各固定側検
出用電極３１は振動体２６の左，右に位置して基板２２
上に設けられた固定部３１Ａ，３１Ａと、前記可動側検
出用電極２８の各電極板２８Ａと隙間をもって対面する
ように、該各固定部３１Ａからくし状に突出形成された
４本の電極板３１Ｂ，３１Ｂ，…とからなる。
側に位置して該振動体２６を挟むように基板２２上に設
けられた一対の固定側検出用電極を示し、該各固定側検
出用電極３１は振動体２６の左，右に位置して基板２２
上に設けられた固定部３１Ａ，３１Ａと、前記可動側検
出用電極２８の各電極板２８Ａと隙間をもって対面する
ように、該各固定部３１Ａからくし状に突出形成された
４本の電極板３１Ｂ，３１Ｂ，…とからなる。
【００３７】３２，３２は振動体２６の前，後両側に位
置して該振動体２６を挟むように基板２２上に設けられ
た一対の固定側補正振動用電極を示し、該各固定側補正
振動用電極３２は振動体２６の前，後に位置して基板２
２上に設けられた固定部３２Ａ，３２Ａと、前記可動側
補正振動用電極２９の各電極板２９Ａと隙間をもって対
面するように、該各固定部３２Ａからくし状に突出形成
された５本の電極板３２Ｂ，３２Ｂ，…とからなる。
置して該振動体２６を挟むように基板２２上に設けられ
た一対の固定側補正振動用電極を示し、該各固定側補正
振動用電極３２は振動体２６の前，後に位置して基板２
２上に設けられた固定部３２Ａ，３２Ａと、前記可動側
補正振動用電極２９の各電極板２９Ａと隙間をもって対
面するように、該各固定部３２Ａからくし状に突出形成
された５本の電極板３２Ｂ，３２Ｂ，…とからなる。
【００３８】３３，３３は振動発生手段となる振動発生
部を示し、該各振動発生部３３は可動側振動用電極２７
と固定側振動用電極３０とから構成され、該可動側振動
用電極２７の各電極板２７Ａと、固定側振動用電極３０
の各電極板３０Ｂとの間にはそれぞれ等しい隙間が形成
されている。ここで、各可動側振動用電極２７と各固定
側振動用電極３０との間に逆位相となる所定周波数ｆの
駆動信号Ｖd を印加すると、左，右に位置した各電極板
２７Ａ，３０Ｂ間には静電引力が交互に発生し、各振動
発生部３３で接近，離間を交互に繰返す。これによっ
て、振動体２６はＸ軸をなす矢示ａ方向に振動するよう
になっている。
部を示し、該各振動発生部３３は可動側振動用電極２７
と固定側振動用電極３０とから構成され、該可動側振動
用電極２７の各電極板２７Ａと、固定側振動用電極３０
の各電極板３０Ｂとの間にはそれぞれ等しい隙間が形成
されている。ここで、各可動側振動用電極２７と各固定
側振動用電極３０との間に逆位相となる所定周波数ｆの
駆動信号Ｖd を印加すると、左，右に位置した各電極板
２７Ａ，３０Ｂ間には静電引力が交互に発生し、各振動
発生部３３で接近，離間を交互に繰返す。これによっ
て、振動体２６はＸ軸をなす矢示ａ方向に振動するよう
になっている。
【００３９】３４，３４は変位検出手段となる変位検出
部を示し、該各変位検出部３４は可動側検出用電極２８
と固定側検出用電極３１とからなり、該可動側検出用電
極２８の各電極板２８Ａと、固定側検出用電極３１の各
電極板３１Ｂとの間にはそれぞれ隣り合った隙間寸法が
異なって形成され、該検出用電極２８，３１は検出用の
平行平板コンデンサとして構成され、該各変位検出部３
４は各電極板２８Ａ，３１Ｂ間の有効面積の変化を静電
容量の変化として検出する。
部を示し、該各変位検出部３４は可動側検出用電極２８
と固定側検出用電極３１とからなり、該可動側検出用電
極２８の各電極板２８Ａと、固定側検出用電極３１の各
電極板３１Ｂとの間にはそれぞれ隣り合った隙間寸法が
異なって形成され、該検出用電極２８，３１は検出用の
平行平板コンデンサとして構成され、該各変位検出部３
４は各電極板２８Ａ，３１Ｂ間の有効面積の変化を静電
容量の変化として検出する。
【００４０】３５，３５は補正振動発生手段となる補正
振動発生部で、該各補正振動発生部３５は可動側補正振
動用電極２９と固定側補正振動用電極３２とからなり、
該可動側補正振動用電極２９の各電極板２９Ａと、固定
側補正振動用電極３２の各電極板３２Ｂとの間にはそれ
ぞれ等しい隙間が形成されている。ここで、各可動側補
正振動用電極２９と各固定側補正振動用電極３２との間
に駆動信号Ｖd と同一の周波数を有する補正信号Ｖr を
入力して各電極板２９Ａ，３２Ｂ間に静電引力を交互に
発生させることにより、振動体２６をＹ軸方向に補正振
動させることができる。
振動発生部で、該各補正振動発生部３５は可動側補正振
動用電極２９と固定側補正振動用電極３２とからなり、
該可動側補正振動用電極２９の各電極板２９Ａと、固定
側補正振動用電極３２の各電極板３２Ｂとの間にはそれ
ぞれ等しい隙間が形成されている。ここで、各可動側補
正振動用電極２９と各固定側補正振動用電極３２との間
に駆動信号Ｖd と同一の周波数を有する補正信号Ｖr を
入力して各電極板２９Ａ，３２Ｂ間に静電引力を交互に
発生させることにより、振動体２６をＹ軸方向に補正振
動させることができる。
【００４１】次に、図３に基づいて角速度検出素子２１
に付加される電気回路の構成について述べる。
に付加される電気回路の構成について述べる。
【００４２】図３中、３６は駆動回路を示し、該駆動回
路３６は所定周波数ｆの正弦波を発生する発振器と正弦
波の振幅を調整する増幅回路によって構成されている。
ここで、周波数ｆの駆動信号Ｖd を振動発生部３３に印
加する。印加された駆動信号Ｖd は、振動発生部３３を
なす可動側振動用電極２７と固定側振動用電極３０とに
作用し、各電極板２７Ａ、３０Ｂ間の静電引力によって
振動体２６を振動軸（Ｘ軸）方向に振動させる。なお、
駆動回路３６は、駆動信号Ｖd の振幅を調整することに
より、振動体２６の振動軸方向の振幅を調整することが
できる。
路３６は所定周波数ｆの正弦波を発生する発振器と正弦
波の振幅を調整する増幅回路によって構成されている。
ここで、周波数ｆの駆動信号Ｖd を振動発生部３３に印
加する。印加された駆動信号Ｖd は、振動発生部３３を
なす可動側振動用電極２７と固定側振動用電極３０とに
作用し、各電極板２７Ａ、３０Ｂ間の静電引力によって
振動体２６を振動軸（Ｘ軸）方向に振動させる。なお、
駆動回路３６は、駆動信号Ｖd の振幅を調整することに
より、振動体２６の振動軸方向の振幅を調整することが
できる。
【００４３】３７は変位量検出回路で、該変位量検出回
路３７は、振動体２６の検出軸（Ｙ軸）方向の変位、即
ち変位検出部３４をなす可動側検出用電極２８と固定側
検出用電極３１との離間寸法の変化を静電容量の変化と
して検出し、この検出信号を電圧変換するものである。
路３７は、振動体２６の検出軸（Ｙ軸）方向の変位、即
ち変位検出部３４をなす可動側検出用電極２８と固定側
検出用電極３１との離間寸法の変化を静電容量の変化と
して検出し、この検出信号を電圧変換するものである。
【００４４】３８は角速度信号変換回路を示し、該角速
度信号変換回路３８の入力側には駆動回路３６と変位量
検出回路３７とが接続され、駆動回路３６から出力され
る駆動信号Ｖd と変位量検出回路３７から出力される検
出信号とに基づいて位相のずれ等を修正して角速度Ωに
対応した出力信号Ｖo として外部に出力する。
度信号変換回路３８の入力側には駆動回路３６と変位量
検出回路３７とが接続され、駆動回路３６から出力され
る駆動信号Ｖd と変位量検出回路３７から出力される検
出信号とに基づいて位相のずれ等を修正して角速度Ωに
対応した出力信号Ｖo として外部に出力する。
【００４５】３９は補正駆動回路を示し、該補正駆動回
路３９は後述するオフセット調整回路４０から出力され
る信号により周波数ｆで位相をずらした補正信号Ｖr を
補正振動発生部３５に印加するものである。また、該補
正振動発生部３５に入力される補正信号Ｖr は、当該角
速度検出装置の出荷前の最終工程で、振動体２６を振動
軸（Ｘ軸）方向に振動させた状態で被検出軸（Ｚ軸）周
りに角速度を加えていない状態のときに、検出軸（Ｙ
軸）方向に発生する振動体２６の漏れ振動の振幅と反転
した波形となる。
路３９は後述するオフセット調整回路４０から出力され
る信号により周波数ｆで位相をずらした補正信号Ｖr を
補正振動発生部３５に印加するものである。また、該補
正振動発生部３５に入力される補正信号Ｖr は、当該角
速度検出装置の出荷前の最終工程で、振動体２６を振動
軸（Ｘ軸）方向に振動させた状態で被検出軸（Ｚ軸）周
りに角速度を加えていない状態のときに、検出軸（Ｙ
軸）方向に発生する振動体２６の漏れ振動の振幅と反転
した波形となる。
【００４６】４０はオフセット調整回路で、該オフセッ
ト調整回路４０は位相調整回路、振幅調整回路等からな
り、該オフセット調整回路４０は前記駆動回路３６との
間で信号の送受信を行うと共に、前記補正駆動回路３９
に向けて信号を出力するものである。また、該オフセッ
ト調整回路４０は可変抵抗や可変コンデンサ等の調整手
段により構成され、該オフセット調整回路４０は、最終
工程において振動体２６を振動軸（Ｘ軸）方向に振動さ
せた状態で被検出軸（Ｚ軸）周りに角速度を加えていな
い状態のときに、角速度信号変換回路３８から出力され
る出力信号Ｖoをモニターし、該出力信号Ｖo が零とな
るように補正信号の位相差と振幅とを調整手段により設
定するものである。
ト調整回路４０は位相調整回路、振幅調整回路等からな
り、該オフセット調整回路４０は前記駆動回路３６との
間で信号の送受信を行うと共に、前記補正駆動回路３９
に向けて信号を出力するものである。また、該オフセッ
ト調整回路４０は可変抵抗や可変コンデンサ等の調整手
段により構成され、該オフセット調整回路４０は、最終
工程において振動体２６を振動軸（Ｘ軸）方向に振動さ
せた状態で被検出軸（Ｚ軸）周りに角速度を加えていな
い状態のときに、角速度信号変換回路３８から出力され
る出力信号Ｖoをモニターし、該出力信号Ｖo が零とな
るように補正信号の位相差と振幅とを調整手段により設
定するものである。
【００４７】本実施例による角速度検出装置は角速度検
出素子２１と前述した電気回路によって構成されるもの
で、その基本的作動は、駆動回路３６から振動発生部３
３に駆動信号Ｖd を印加することにより、振動体２６を
振動軸となるＸ軸方向に矢示ａのように振動させ、該振
動体２６を振動軸方向に振動させた状態で、被検出軸と
なるＺ軸の周りに角速度Ωを加えると、振動体２６はコ
リオリ力Ｆによって検出軸となるＹ軸方向に振動する。
そして、この振動体２６による検出軸方向の振動変位
を、各変位検出部３４をなす可動側検出用電極２８と固
定側検出用電極３１との間の静電容量の変化として検出
し、この検出信号を変位量検出回路３７，角速度信号変
換回路３８を介して角速度Ωに対応した出力信号Ｖo と
して出力することができる。
出素子２１と前述した電気回路によって構成されるもの
で、その基本的作動は、駆動回路３６から振動発生部３
３に駆動信号Ｖd を印加することにより、振動体２６を
振動軸となるＸ軸方向に矢示ａのように振動させ、該振
動体２６を振動軸方向に振動させた状態で、被検出軸と
なるＺ軸の周りに角速度Ωを加えると、振動体２６はコ
リオリ力Ｆによって検出軸となるＹ軸方向に振動する。
そして、この振動体２６による検出軸方向の振動変位
を、各変位検出部３４をなす可動側検出用電極２８と固
定側検出用電極３１との間の静電容量の変化として検出
し、この検出信号を変位量検出回路３７，角速度信号変
換回路３８を介して角速度Ωに対応した出力信号Ｖo と
して出力することができる。
【００４８】次に、振動体２６の振動動作について考え
る。一般に、２軸方向の変位を利用する場合には、その
モデルとして図４に示すように図示できる。即ち、振動
体２６は、振動軸方向であるＸ軸方向には、ばね定数が
ｋx ／２となる２個のばねで支持され、検出軸方向であ
るＹ軸方向には、ばね定数がｋy ／２となる２個のばね
で支持されている。
る。一般に、２軸方向の変位を利用する場合には、その
モデルとして図４に示すように図示できる。即ち、振動
体２６は、振動軸方向であるＸ軸方向には、ばね定数が
ｋx ／２となる２個のばねで支持され、検出軸方向であ
るＹ軸方向には、ばね定数がｋy ／２となる２個のばね
で支持されている。
【００４９】そして、本実施例では、前述したように、
各振動発生部３３に周波数ｆの正弦波となる駆動信号Ｖ
d を印加することにより、振動体２６は振動軸（Ｘ軸）
方向に振動され、この正弦波状の振動を行った状態で、
Ｚ軸周りの角速度Ωが加わると、コリオリ力によって該
振動体２６は検出軸（Ｙ軸）方向に変位する。
各振動発生部３３に周波数ｆの正弦波となる駆動信号Ｖ
d を印加することにより、振動体２６は振動軸（Ｘ軸）
方向に振動され、この正弦波状の振動を行った状態で、
Ｚ軸周りの角速度Ωが加わると、コリオリ力によって該
振動体２６は検出軸（Ｙ軸）方向に変位する。
【００５０】しかし、従来技術の課題でも述べたよう
に、振動体２６にはＺ軸周りの角速度Ωが加わっていな
いにも拘らず、漏れ振動によって振動体２６がＹ軸方向
に変位しているから、これらの動作を運動方程式で表す
と、Ｘ軸方向の運動方程式は数３のようになる。
に、振動体２６にはＺ軸周りの角速度Ωが加わっていな
いにも拘らず、漏れ振動によって振動体２６がＹ軸方向
に変位しているから、これらの動作を運動方程式で表す
と、Ｘ軸方向の運動方程式は数３のようになる。
【００５１】
【数３】 ただし、ｃx ：Ｘ軸方向の減衰係数 Ｆx ：Ｘ軸方向の駆動力の大きさ
【００５２】また、Ｙ軸方向の運動方程式は数４のよう
になる。
になる。
【００５３】
【数４】 ただし、ｃy ：Ｙ軸方向の減衰係数 Ｆy ：Ｙ軸方向の駆動力の大きさ φ ：Ｘ軸方向の駆動力とＹ軸方向の実効的な駆動力の
位相差
位相差
【００５４】ここで、前記数３，４中のΩが積算される
項がコリオリ力の影響を受けている項で、振動体２６が
Ｘ軸方向に正確に振動されていれば振動エネルギの漏れ
がないため、Ｙ軸方向の駆動力の大きさＦy は零とな
る。しかし、従来技術で述べたように、実際には漏れ振
動の影響によってＦy は有限な値となっているから、出
力信号Ｖo のＳ／Ｎ比を低下させると共に、温度ドリフ
ト等のノイズが重畳されてしまう。
項がコリオリ力の影響を受けている項で、振動体２６が
Ｘ軸方向に正確に振動されていれば振動エネルギの漏れ
がないため、Ｙ軸方向の駆動力の大きさＦy は零とな
る。しかし、従来技術で述べたように、実際には漏れ振
動の影響によってＦy は有限な値となっているから、出
力信号Ｖo のＳ／Ｎ比を低下させると共に、温度ドリフ
ト等のノイズが重畳されてしまう。
【００５５】次に、補正振動発生部３５から補正振動を
加えた場合の振動体２６のＹ軸方向の変位Ｙは、前記数
３，４から数５のように導き出される。
加えた場合の振動体２６のＹ軸方向の変位Ｙは、前記数
３，４から数５のように導き出される。
【００５６】
【数５】Ｙ＝αＦx Ωｃｏｓ（ωｔ＋φ1 ）＋βＦy ｃ
ｏｓ（ωｔ＋φ2 ）＋γΔＦｃｏｓ（ωｔ＋φ3 ）
ｏｓ（ωｔ＋φ2 ）＋γΔＦｃｏｓ（ωｔ＋φ3 ）
【００５７】なお、それぞれの項のα，β，γは、数
３，４に示された係数とωによって表すことができるか
ら、略して係数α，β，γとしている。また、φ1 とφ
2 についても同様の変数として表され、φ3 はＹ軸方向
の駆動力の位相にも依存している。また、数５中の変位
Ｙは、振動体２６のＹ軸方向の変位ｙと出力信号Ｖo に
含まれる回路中の誤差も考慮されたもので、当該角速度
検出装置から出力される出力信号Ｖo と角速度Ωとにつ
いて示したものである。
３，４に示された係数とωによって表すことができるか
ら、略して係数α，β，γとしている。また、φ1 とφ
2 についても同様の変数として表され、φ3 はＹ軸方向
の駆動力の位相にも依存している。また、数５中の変位
Ｙは、振動体２６のＹ軸方向の変位ｙと出力信号Ｖo に
含まれる回路中の誤差も考慮されたもので、当該角速度
検出装置から出力される出力信号Ｖo と角速度Ωとにつ
いて示したものである。
【００５８】ここで、数５について説明すると、第１項
は、コリオリ力によって振動体２６がＹ軸方向に変位す
る変位量で、他の第２項、第３項が零でこの第１項のみ
であれば、誤差のない角速度Ωに対向した変位Ｙとして
検出することができる。
は、コリオリ力によって振動体２６がＹ軸方向に変位す
る変位量で、他の第２項、第３項が零でこの第１項のみ
であれば、誤差のない角速度Ωに対向した変位Ｙとして
検出することができる。
【００５９】次に、第２項は、基板２２の寄生容量から
生じるリークによる振動分であり、角速度検出素子２１
の機械的構造、電気回路の構造によって決まる不変的な
ものである。
生じるリークによる振動分であり、角速度検出素子２１
の機械的構造、電気回路の構造によって決まる不変的な
ものである。
【００６０】また、第３項は、補正振動発生部３５によ
って発生する振動体２６の補正振動であり、この第３項
から該補正振動発生部３５に印加される補正信号Ｖr は
数６のようになる。
って発生する振動体２６の補正振動であり、この第３項
から該補正振動発生部３５に印加される補正信号Ｖr は
数６のようになる。
【００６１】
【数６】Ｖr ∝ΔＦｃｏｓ（ωｔ＋φ3 ）
【００６２】従って、補正駆動回路３９から補正振動発
生部３５に印加される補正信号Ｖrは、駆動信号Ｖd と
同一の周波数ｆでΔＦとφ3 とが調整可能、即ち振幅と
位相差が調整可能となる。この結果、補正信号Ｖr を調
整することにより、数５中の第２項と第３項を相殺する
ことができ、数５は第１項のコリオリ力による検出軸方
向のみの変位となる。
生部３５に印加される補正信号Ｖrは、駆動信号Ｖd と
同一の周波数ｆでΔＦとφ3 とが調整可能、即ち振幅と
位相差が調整可能となる。この結果、補正信号Ｖr を調
整することにより、数５中の第２項と第３項を相殺する
ことができ、数５は第１項のコリオリ力による検出軸方
向のみの変位となる。
【００６３】然るに、本実施例による角速度検出装置で
は、該角速度検出装置を構成する角速度検出素子２１に
おいて、各振動発生部３３に印加する駆動信号Ｖd とは
別個の補正信号Ｖr を各補正振動発生部３５に印加する
ことにより、Ｚ軸周りの角速度Ωの有無に拘らず振動体
２６を検出軸方向に補正振動を発生させるようにしたか
ら、振動体２６の検出軸方向に生じる漏れ振動を補正振
動によって抑制することができる。
は、該角速度検出装置を構成する角速度検出素子２１に
おいて、各振動発生部３３に印加する駆動信号Ｖd とは
別個の補正信号Ｖr を各補正振動発生部３５に印加する
ことにより、Ｚ軸周りの角速度Ωの有無に拘らず振動体
２６を検出軸方向に補正振動を発生させるようにしたか
ら、振動体２６の検出軸方向に生じる漏れ振動を補正振
動によって抑制することができる。
【００６４】また、補正信号Ｖr の調整においては、当
該角速度検出装置の最終工程において、駆動回路３６か
ら各振動発生部３３に駆動信号Ｖd を印加し、振動体２
６を振動方向に振動させた状態で、被検出軸周りに角速
度Ωを加えていないときの振動体２６の漏れ振動を角速
度信号変換回路３８からの出力信号Ｖo でモニターしつ
つ、オフセット調整回路の調整手段を調整して出力信号
Ｖo を零にするように、補正信号Ｖr の振幅と位相差を
設定する。
該角速度検出装置の最終工程において、駆動回路３６か
ら各振動発生部３３に駆動信号Ｖd を印加し、振動体２
６を振動方向に振動させた状態で、被検出軸周りに角速
度Ωを加えていないときの振動体２６の漏れ振動を角速
度信号変換回路３８からの出力信号Ｖo でモニターしつ
つ、オフセット調整回路の調整手段を調整して出力信号
Ｖo を零にするように、補正信号Ｖr の振幅と位相差を
設定する。
【００６５】これにより、振動体２６の漏れ振動を各補
正振動発生部３５から振動体２６に加わる補正振動によ
って相殺でき、漏れ振動を抑制することができ、角速度
Ωが加わっていないときに、振動体２６を振動軸方向に
のみ振動させることができる。また、振動体２６に発生
する漏れ振動を抑える補正振動の調整を、角速度信号変
換回路３８からの出力される出力信号Ｖo に基づいて設
定するようにしたから、角速度検出素子２１に付加され
た回路から生じる誤差分も除去することができる。この
結果、被検出軸（Ｚ軸）周り角速度Ωを加えたときに
は、この角速度Ωによるコリオリ力によってのみ振動体
２６を検出軸方向に振動させることができ、角速度Ωを
正確に検出して検出感度を高めることができる。
正振動発生部３５から振動体２６に加わる補正振動によ
って相殺でき、漏れ振動を抑制することができ、角速度
Ωが加わっていないときに、振動体２６を振動軸方向に
のみ振動させることができる。また、振動体２６に発生
する漏れ振動を抑える補正振動の調整を、角速度信号変
換回路３８からの出力される出力信号Ｖo に基づいて設
定するようにしたから、角速度検出素子２１に付加され
た回路から生じる誤差分も除去することができる。この
結果、被検出軸（Ｚ軸）周り角速度Ωを加えたときに
は、この角速度Ωによるコリオリ力によってのみ振動体
２６を検出軸方向に振動させることができ、角速度Ωを
正確に検出して検出感度を高めることができる。
【００６６】また、前記各補正振動発生部３５に印加さ
れる補正信号Ｖr は駆動信号Ｖd と同一周波数で振幅と
位相差が異なった正弦波とすることにより、前記数５に
示したように、漏れ振動を確実に相殺することができ
る。
れる補正信号Ｖr は駆動信号Ｖd と同一周波数で振幅と
位相差が異なった正弦波とすることにより、前記数５に
示したように、漏れ振動を確実に相殺することができ
る。
【００６７】かくして、本実施例による角速度検出装置
では、補正振動発生部３５に補正信号Ｖr を印加して、
振動体２６に補正振動を発生させることにより、振動体
２６に生じる漏れ振動を相殺するようにしたから、被検
出軸周りの角速度Ωを正確に検出して装置の信頼性を高
めると共に、各角速度検出装置毎に、補正振動を設定す
るようにしたから、角速度検出素子２１毎の製造誤差等
によるバラツキを防止し、歩留を向上させることができ
る。
では、補正振動発生部３５に補正信号Ｖr を印加して、
振動体２６に補正振動を発生させることにより、振動体
２６に生じる漏れ振動を相殺するようにしたから、被検
出軸周りの角速度Ωを正確に検出して装置の信頼性を高
めると共に、各角速度検出装置毎に、補正振動を設定す
るようにしたから、角速度検出素子２１毎の製造誤差等
によるバラツキを防止し、歩留を向上させることができ
る。
【００６８】また、本実施例では、振動体２６に発生す
る漏れ振動を、該振動体２６が振動状態にあるときに除
去するようにしたから、振動体２６の漏れ振動による検
出軸方向への変位が各変位検出部３４で検出されるのを
防止でき、出力信号Ｖo を補正する外部回路を不要にで
きる。
る漏れ振動を、該振動体２６が振動状態にあるときに除
去するようにしたから、振動体２６の漏れ振動による検
出軸方向への変位が各変位検出部３４で検出されるのを
防止でき、出力信号Ｖo を補正する外部回路を不要にで
きる。
【００６９】次に、図５および図６に本発明による第２
の実施例を示すに、本実施例の特徴は、角速度が加わっ
ていないときに、所定の補正信号を入力することにより
検出軸方向に振動体を変位させ、このときの補正信号と
変位との関係から振動体２６が正常に動作しているか否
かを判定する自己診断機能を持たせたことにある。
の実施例を示すに、本実施例の特徴は、角速度が加わっ
ていないときに、所定の補正信号を入力することにより
検出軸方向に振動体を変位させ、このときの補正信号と
変位との関係から振動体２６が正常に動作しているか否
かを判定する自己診断機能を持たせたことにある。
【００７０】なお、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。
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。
【００７１】図中、４１は自己診断に使用される疑似信
号発生回路で、該疑似信号発生回路４１の出力側は駆動
回路３６，角速度信号変換回路３８，オフセット調整回
路４０および補正駆動回路３９に接続され、入力側には
外部のコントロールユニット（図示せず）から自己診断
信号Ｖt が入力される。また、自己診断信号Ｖt が疑似
信号発生回路４１に入力されると、該疑似信号発生回路
４１からは補正駆動回路３９に信号を入力され、該補正
駆動回路３９からは直流電圧の所定の補正信号となる疑
似信号Ｖf が補正振動発生部３５に印加される。
号発生回路で、該疑似信号発生回路４１の出力側は駆動
回路３６，角速度信号変換回路３８，オフセット調整回
路４０および補正駆動回路３９に接続され、入力側には
外部のコントロールユニット（図示せず）から自己診断
信号Ｖt が入力される。また、自己診断信号Ｖt が疑似
信号発生回路４１に入力されると、該疑似信号発生回路
４１からは補正駆動回路３９に信号を入力され、該補正
駆動回路３９からは直流電圧の所定の補正信号となる疑
似信号Ｖf が補正振動発生部３５に印加される。
【００７２】４２は装置判定回路を示し、該装置判定回
路４２の入力側には角速度信号変換回路３８が接続さ
れ、出力側には表示器４３が接続され、該装置判定回路
４２は図示しない減算回路，比較回路等から構成されて
いる。なお、前記減算回路には疑似信号Ｖf に対応した
出力信号Ｖ0fが設定され、比較回路には振動体２６の動
作が正常とみなすか否かの判定値αが電圧値として設定
されている。
路４２の入力側には角速度信号変換回路３８が接続さ
れ、出力側には表示器４３が接続され、該装置判定回路
４２は図示しない減算回路，比較回路等から構成されて
いる。なお、前記減算回路には疑似信号Ｖf に対応した
出力信号Ｖ0fが設定され、比較回路には振動体２６の動
作が正常とみなすか否かの判定値αが電圧値として設定
されている。
【００７３】次に、前記装置判定回路４２の動作を、図
６の自己診断処理の流れ図に従って説明する。
６の自己診断処理の流れ図に従って説明する。
【００７４】まず、ステップ１では、振動体２６の検出
軸方向の変位を変位量検出回路３７および角速度信号変
換回路３８を介して出力信号Ｖo として装置判定回路４
２に読出し、ステップ２ではこの出力信号Ｖo がＺ軸周
りの角速度Ωによる変位に対応した信号であるか否かを
判定し、「ＹＥＳ」の場合には、角速度Ωが加わってい
るから加わらない状態になるまで、ステップ１，２の処
理を繰返し、ステップ２で「ＮＯ」と判定した場合に
は、ステップ３に移る。
軸方向の変位を変位量検出回路３７および角速度信号変
換回路３８を介して出力信号Ｖo として装置判定回路４
２に読出し、ステップ２ではこの出力信号Ｖo がＺ軸周
りの角速度Ωによる変位に対応した信号であるか否かを
判定し、「ＹＥＳ」の場合には、角速度Ωが加わってい
るから加わらない状態になるまで、ステップ１，２の処
理を繰返し、ステップ２で「ＮＯ」と判定した場合に
は、ステップ３に移る。
【００７５】ステップ３では、外部のコントロールユニ
ットから自己診断信号Ｖt が疑似信号発生回路４１に入
力され、該疑似信号発生回路４１からは駆動回路３６，
角速度信号変換回路３８，オフセット調整回路４０およ
び補正駆動回路３９に信号が入力される。そして、該補
正駆動回路３９からは補正振動発生部３５に疑似信号Ｖ
f が入力され、振動体２６は検出軸（Ｙ軸）方向に変位
する。
ットから自己診断信号Ｖt が疑似信号発生回路４１に入
力され、該疑似信号発生回路４１からは駆動回路３６，
角速度信号変換回路３８，オフセット調整回路４０およ
び補正駆動回路３９に信号が入力される。そして、該補
正駆動回路３９からは補正振動発生部３５に疑似信号Ｖ
f が入力され、振動体２６は検出軸（Ｙ軸）方向に変位
する。
【００７６】次のステップ４では、振動体２６の検出軸
方向の変位を、変位量検出回路３７および角速度信号変
換回路３８を介して出力信号Ｖo として装置判定回路４
２に出力する。
方向の変位を、変位量検出回路３７および角速度信号変
換回路３８を介して出力信号Ｖo として装置判定回路４
２に出力する。
【００７７】ステップ５では、装置判定回路４２中の減
算回路により、前記角速度信号変換回路３８から出力さ
れた出力信号Ｖo から予め設定された疑似信号Ｖf の大
きさに対する規定の出力信号Ｖofを減算して減算値ΔＶ
を得る。
算回路により、前記角速度信号変換回路３８から出力さ
れた出力信号Ｖo から予め設定された疑似信号Ｖf の大
きさに対する規定の出力信号Ｖofを減算して減算値ΔＶ
を得る。
【００７８】さらに、ステップ６では、装置判定回路４
２中の比較回路によって、ステップ５で算出された減算
値ΔＶが所定の範囲α内にあるか否かを判定し、このス
テップ６で「ＹＥＳ」と判定した場合には、ステップ７
に移り、ステップ７では、振動体２６が正常に動作しい
るとして表示器４３で「良好」を表示する。
２中の比較回路によって、ステップ５で算出された減算
値ΔＶが所定の範囲α内にあるか否かを判定し、このス
テップ６で「ＹＥＳ」と判定した場合には、ステップ７
に移り、ステップ７では、振動体２６が正常に動作しい
るとして表示器４３で「良好」を表示する。
【００７９】一方、ステップ６で「ＮＯ」と判定した場
合には、ステップ８に移り、ステップ８では振動体２６
の動作が不良であるとして表示器４３によって「不良」
を表示する。
合には、ステップ８に移り、ステップ８では振動体２６
の動作が不良であるとして表示器４３によって「不良」
を表示する。
【００８０】このように、本実施例では、Ｚ軸周りにコ
リオリ力Ωが加わっていないときに、補正振動発生部３
５に疑似信号Ｖf を印加し、振動体２６をＹ軸方向に変
位させ、コリオリ力が発生したときと同じ状態をつくり
出す。そして、角速度検出素子２１の振動体２６の変位
に対する異常を診断することができる。
リオリ力Ωが加わっていないときに、補正振動発生部３
５に疑似信号Ｖf を印加し、振動体２６をＹ軸方向に変
位させ、コリオリ力が発生したときと同じ状態をつくり
出す。そして、角速度検出素子２１の振動体２６の変位
に対する異常を診断することができる。
【００８１】しかも、本実施例による自己診断は、角速
度検出装置を例えばナビゲーション装置等に接続した後
に、該ナビゲーション装置のコントロールユニットによ
ってステップ１，２の角速度Ωが加わっていない状態の
判定をしてもよく、この場合には、前記自己診断信号Ｖ
t によって自己診断を自動的に実行させることもでき、
角速度検出装置の信頼性を大幅に高めることができる。
度検出装置を例えばナビゲーション装置等に接続した後
に、該ナビゲーション装置のコントロールユニットによ
ってステップ１，２の角速度Ωが加わっていない状態の
判定をしてもよく、この場合には、前記自己診断信号Ｖ
t によって自己診断を自動的に実行させることもでき、
角速度検出装置の信頼性を大幅に高めることができる。
【００８２】かくして、本実施例によれば、振動体２６
を検出軸方向に変位させる補正振動発生部３５を設ける
ことにより、疑似信号Ｖf によって振動体２６を検出軸
方向に変位させ、角速度検出素子２１の異常を判定する
ことができる。
を検出軸方向に変位させる補正振動発生部３５を設ける
ことにより、疑似信号Ｖf によって振動体２６を検出軸
方向に変位させ、角速度検出素子２１の異常を判定する
ことができる。
【００８３】なお、前記各実施例の角速度検出素子２１
では、図２に示すように、振動体２６の前，後に補正振
動発生部３５，３５を設け、振動体２６の左，右に変位
検出部３４，３４を設けるようにしたが、本発明はこれ
に限らず、振動体２６の前，後に位置した各補正振動発
生部３５を構成する可動側補正振動用電極２９と固定側
補正振動用電極３２によって変位検出部を構成し、振動
体２６の左，右に位置した各変位検出部３４を構成する
可動側検出用電極２８と固定側検出用電極３１によって
補正振動発生部を構成するようにしてもよい。
では、図２に示すように、振動体２６の前，後に補正振
動発生部３５，３５を設け、振動体２６の左，右に変位
検出部３４，３４を設けるようにしたが、本発明はこれ
に限らず、振動体２６の前，後に位置した各補正振動発
生部３５を構成する可動側補正振動用電極２９と固定側
補正振動用電極３２によって変位検出部を構成し、振動
体２６の左，右に位置した各変位検出部３４を構成する
可動側検出用電極２８と固定側検出用電極３１によって
補正振動発生部を構成するようにしてもよい。
【００８４】また、前記各実施例では、振動軸と検出軸
は振動体２６の水平方向の２軸となるＸ軸、Ｙ軸とした
が、本発明はこれに限るものではなく、振動軸をＸ軸、
被検出軸をＹ軸、検出軸をＺ軸としても、振動軸をＺ
軸、被検出軸をＹ軸、検出軸をＸ軸としてもよく、この
場合には変位検出手段，補正振動発生手段または振動発
生手段を振動体２６と基板２２との間に設ければよい。
は振動体２６の水平方向の２軸となるＸ軸、Ｙ軸とした
が、本発明はこれに限るものではなく、振動軸をＸ軸、
被検出軸をＹ軸、検出軸をＺ軸としても、振動軸をＺ
軸、被検出軸をＹ軸、検出軸をＸ軸としてもよく、この
場合には変位検出手段，補正振動発生手段または振動発
生手段を振動体２６と基板２２との間に設ければよい。
【００８５】
【発明の効果】以上詳述した如く、請求項１の本発明に
よれば、振動体を検出軸方向に補正振動させる補正振動
発生手段を設け、被検出軸周りに角速度が加わっていな
いときに、振動発生手段に印加される駆動信号の影響に
よって振動体が検出軸方向に変位する漏れ振動が発生し
た場合でも、前記補正振動発生手段に補正信号を印加し
て検出軸方向の振動体の漏れ振動を抑えることができ、
被検出軸周りに加わる角速度の検出感度を高めることが
できる。
よれば、振動体を検出軸方向に補正振動させる補正振動
発生手段を設け、被検出軸周りに角速度が加わっていな
いときに、振動発生手段に印加される駆動信号の影響に
よって振動体が検出軸方向に変位する漏れ振動が発生し
た場合でも、前記補正振動発生手段に補正信号を印加し
て検出軸方向の振動体の漏れ振動を抑えることができ、
被検出軸周りに加わる角速度の検出感度を高めることが
できる。
【００８６】請求項２の発明では、補正振動発生手段に
印加される補正信号は、駆動信号と同一の周波数で位相
の異なった信号とすることにより、振動発生手段から漏
れた駆動信号によって振動板に生じる漏れ振動を相殺し
て抑制することができる。
印加される補正信号は、駆動信号と同一の周波数で位相
の異なった信号とすることにより、振動発生手段から漏
れた駆動信号によって振動板に生じる漏れ振動を相殺し
て抑制することができる。
【００８７】請求項３の発明では、角速度が加わってい
ないときに補正振動発生手段に所定の補正信号を入力す
ることにより、振動体は検出軸方向に変位する。そし
て、この検出軸方向の振動体の変位を変位検出手段によ
って検出し、自己診断手段では、この変位が予め設定さ
れた振動体の動作が正常であるとみなす判定範囲内にあ
るか否かを判定することにより、振動体の動作が正常で
あるか否かの自己診断を行うことができ、装置の信頼性
を高めることができる。
ないときに補正振動発生手段に所定の補正信号を入力す
ることにより、振動体は検出軸方向に変位する。そし
て、この検出軸方向の振動体の変位を変位検出手段によ
って検出し、自己診断手段では、この変位が予め設定さ
れた振動体の動作が正常であるとみなす判定範囲内にあ
るか否かを判定することにより、振動体の動作が正常で
あるか否かの自己診断を行うことができ、装置の信頼性
を高めることができる。
【図１】第１の実施例による角速度検出装置を構成する
角速度検出素子を示す斜視図である。
角速度検出素子を示す斜視図である。
【図２】第１の実施例による角速度検出素子を上側から
見た平面図である。
見た平面図である。
【図３】第１の実施例による角速度検出装置の全体構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図４】振動体の振動状態をモデルによって示す説明図
である。
である。
【図５】第２の実施例による角速度検出装置の全体構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図６】第２の実施例による自己診断処理を示す流れ図
である。
である。
【図７】従来技術による角速度検出素子を示す斜視図で
ある。
ある。
【図８】従来技術による角速度検出素子を上側から見た
平面図である。
平面図である。
２１ 角速度検出素子 ２２ 基板 ２３ 可動部 ２６ 振動体 ２７ 可動側振動用電極 ２８ 可動側検出用電極 ２９ 可動側補正振動用電極 ３０ 固定側振動用電極 ３１ 固定側検出用電極 ３２ 固定側補正振動用電極 ３３ 振動発生部（振動発生手段） ３４ 変位検出部（変位検出手段） ３５ 補正振動発生部（補正振動発生手段） ３６ 駆動回路 ３７ 変位量検出回路 ３８ 角速度信号変換回路 ３９ 補正駆動回路 ４０ オフセット調整回路 ４１ 疑似信号発生回路 ４２ 装置判定回路
Claims (3)
- 【請求項１】 基板上に設けられ、互いに直交する振動
軸と検出軸との２軸方向に変位可能な振動体と、駆動信
号を印加することにより該振動体を振動軸方向に振動さ
せる振動発生手段と、該振動発生手段によって前記振動
体を振動軸方向に振動させた状態で、前記振動軸と検出
軸の２軸に対して直交する被検出軸周りの角速度によっ
て振動体が検出軸方向に変位するときの変位量を検出す
る変位検出手段とから構成してなる角速度検出装置にお
いて、補正信号を印加することにより前記振動体を検出
軸方向に補正振動させる補正振動発生手段を設けたこと
を特徴とする角速度検出装置。 - 【請求項２】 前記補正振動発生手段に印加される補正
信号は、振動発生手段に印加される駆動信号と同一の周
波数を有すると共に、該駆動信号とで位相の異なる信号
としてなる請求項１記載の角速度検出装置。 - 【請求項３】 前記変位検出手段からの検出信号によっ
て角速度が加わっていないと判定したときに、補正信号
を入力することにより前記振動体を検出軸方向に変位さ
せ、このときの補正信号と前記振動体の検出軸方向の変
位との関係から、前記振動体が正常に動作しているか否
かを判定する自己診断手段を設けてなる請求項１または
２記載の角速度検出装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27402596A JP3603501B2 (ja) | 1996-09-25 | 1996-09-25 | 角速度検出装置 |
| DE69704408T DE69704408T3 (de) | 1996-09-25 | 1997-09-10 | Drehgeschwindigkeitserfassungsvorrichtung |
| EP97115734A EP0833127B2 (en) | 1996-09-25 | 1997-09-10 | Angular-velocity detection apparatus |
| US08/937,961 US5969225A (en) | 1996-09-25 | 1997-09-25 | Angular-velocity detection apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27402596A JP3603501B2 (ja) | 1996-09-25 | 1996-09-25 | 角速度検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10103960A true JPH10103960A (ja) | 1998-04-24 |
| JP3603501B2 JP3603501B2 (ja) | 2004-12-22 |
Family
ID=17535920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27402596A Expired - Lifetime JP3603501B2 (ja) | 1996-09-25 | 1996-09-25 | 角速度検出装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5969225A (ja) |
| EP (1) | EP0833127B2 (ja) |
| JP (1) | JP3603501B2 (ja) |
| DE (1) | DE69704408T3 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6267008B1 (en) | 1998-10-23 | 2001-07-31 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Angular rate detecting device |
| JP2001304872A (ja) * | 2000-02-18 | 2001-10-31 | Denso Corp | 角速度センサ |
| JP2002139322A (ja) * | 2000-10-31 | 2002-05-17 | Murata Mfg Co Ltd | 振動ジャイロの自己診断方法、及び、振動ジャイロ及びそれを用いた電子装置 |
| JP2002228451A (ja) * | 2001-01-29 | 2002-08-14 | Murata Mfg Co Ltd | 振動ジャイロおよび振動ジャイロの自己診断方法 |
| US6543285B2 (en) | 2000-02-15 | 2003-04-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Physical quantity detector apparatus |
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| KR100657424B1 (ko) | 2005-11-23 | 2006-12-14 | 세종대학교산학협력단 | 단일 질량소자 기반 진동형 자이로스코프의 1축 각속도 및2축 선형가속도 측정방법 |
| JP2007248327A (ja) * | 2006-03-17 | 2007-09-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 加速度センサ |
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| JP2011137824A (ja) * | 2011-01-21 | 2011-07-14 | Denso Corp | 力学量センサ |
| JP2013502581A (ja) * | 2009-08-21 | 2013-01-24 | アナログ デバイシス， インコーポレイテッド | 微細加工された慣性センサのオフセット検出および補償 |
| JP2013217650A (ja) * | 2012-04-04 | 2013-10-24 | Seiko Epson Corp | ジャイロセンサー、及び電子機器 |
| US9212908B2 (en) | 2012-04-26 | 2015-12-15 | Analog Devices, Inc. | MEMS gyroscopes with reduced errors |
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