JPH10221086A - Angular-velocity detecting apparatus - Google Patents

Angular-velocity detecting apparatus

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Publication number
JPH10221086A
JPH10221086A JP9039889A JP3988997A JPH10221086A JP H10221086 A JPH10221086 A JP H10221086A JP 9039889 A JP9039889 A JP 9039889A JP 3988997 A JP3988997 A JP 3988997A JP H10221086 A JPH10221086 A JP H10221086A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
angular velocity
velocity detecting
vibrator
detecting elements
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP9039889A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Hori
憲治 堀
Shinji Kobayashi
真司 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to JP9039889A priority Critical patent/JPH10221086A/en
Publication of JPH10221086A publication Critical patent/JPH10221086A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2400/00Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
    • B60G2400/05Attitude
    • B60G2400/052Angular rate
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2401/00Indexing codes relating to the type of sensors based on the principle of their operation
    • B60G2401/90Single sensor for two or more measurements
    • B60G2401/902Single sensor for two or more measurements the sensor being an xy axis sensor

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the detecting accuracy of every angular velocity in an angular-velocity detecting apparatus which detects an angular velocity around a rotating axis X-X and an angular velocity around a rotating axis Y-Y and which corresponds to the two axes. SOLUTION: Angular-velocity detecting elements 33, 34, 35, 36 which are constituted respectively of a support 36, of support beams 38 and of vibrators 39 are arranged respectively to be a square shape around the central point Q. The extension direction of the support beams 38 at the angular-velocity detecting elements 33, 35 is arranged in parallel with a rotating axis X-X, and the extension direction of the support beams 38 at the angular-velocity detecting elements 34, 36 is arranged in parallel with a rotating axis Y-Y. Therefore, an angular velocity around the rotating axis X-X is detected by the angular- velocity detecting elements 33, 35, and an angular velocity around the rotating axis Y-Y is detected by the angular-velocity detecting elements 34, 36. In addition, when the angular velocity is detected by the angular-velocity detecting elements 33, 35, the remaining angular velocity detecting elements 34, 36 are used as error detecting elements used to detect an ambient temperature or an axis deviation.

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、例えば自動車、カ
メラ等に搭載されるジャイロ等に用いて好適な角速度検
出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an angular velocity detecting device suitable for use in a gyro mounted on, for example, an automobile or a camera.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来技術による角速度検出装置を図6に
基づいて説明する。
2. Description of the Related Art A conventional angular velocity detecting device will be described with reference to FIG.

【0003】1はマイクロマシニング技術により作製さ
れた角速度検出装置である。2は高抵抗な単結晶のシリ
コン材料からなり、表面を酸化させることにより絶縁膜
2Aが形成された基板である。
[0003] Reference numeral 1 denotes an angular velocity detecting device manufactured by a micromachining technique. Reference numeral 2 denotes a substrate made of a high-resistance single crystal silicon material and having an insulating film 2A formed by oxidizing the surface.

【0004】3,3は絶縁膜2Aを介して基板2上に設
けられた一対の支持部で、該支持部3は基板2上に位置
して後述する回転軸Y−Y方向(左右方向)に離間して
配設されている。
[0004] Reference numerals 3 and 3 denote a pair of support portions provided on the substrate 2 via the insulating film 2A. The support portions 3 are located on the substrate 2 and are to be described later in the direction of a rotational axis YY (left-right direction). Are spaced apart from each other.

【0005】4,4,…は左,右に位置する一対の支持
部3,3から伸長して設けられた左,右2本ずつの支持
梁を示す。5は前記一対の支持部3,3間に位置して基
板2の表面から離間した状態で設けられた振動子で、該
振動子5は左,右の位置にそれぞれ2本ずつ配設された
支持梁4,4により、前記各支持部3に対して支持され
ている。そして、前記振動子5は前記各支持梁4を介し
て基板2に対して平行方向、直交方向に変位可能となっ
ている。
[0005] Reference numerals 4, 4, ... denote two left and right support beams extending from a pair of support portions 3, 3 located on the left and right. Reference numeral 5 denotes a vibrator provided between the pair of support portions 3 and 3 and separated from the surface of the substrate 2, and two vibrators 5 are provided at left and right positions, respectively. The support beams 4 support the respective support portions 3. The vibrator 5 can be displaced in parallel and orthogonal directions with respect to the substrate 2 via the support beams 4.

【0006】6,6は絶縁膜2Aを介して基板2上に設
けられた電極支持部で、該各電極支持部6は、振動子5
を挟んで回転軸Y−Yと直交方向(上下方向)に離間し
て配設されている。
Reference numerals 6 and 6 denote electrode supports provided on the substrate 2 with the insulating film 2A interposed therebetween.
Are arranged in a direction perpendicular to the rotation axis Y-Y (vertical direction).

【0007】7,7は振動子5を矢示A1方向に振動さ
せる振動発生手段としての振動発生用電極で、該振動発
生用電極7,7は振動子5と電極支持部6,6との間に
位置して上,下方向に設けられている。ここで、該各振
動発生用電極7は、振動子5にくし状に設けられた電極
板7A,7A,…と、該各電極板7Aと離間した状態で
噛合するように前記各電極支持部6にくし状に設けられ
た電極板7B,7B,…とから構成されている。
[0007] Reference numerals 7 and 7 denote vibration generating electrodes as vibration generating means for vibrating the vibrator 5 in the direction of arrow A1. It is located between and above and below. Here, each of the vibration generating electrodes 7 is provided with a corresponding one of the electrode support portions 7A, 7A,... Provided on the vibrator 5 so as to mesh with the electrode plates 7A while being separated from the respective electrode plates 7A. 6 are provided with electrode plates 7B, 7B,...

【0008】また、振動子5の下側に位置した基板2の
表面には、振動子5がコリオリ力により矢示A2方向に
変位したときに、その変位量を検出する変位検出手段と
しての検出用電極(図示せず)が設けられている。
On the surface of the substrate 2 located below the vibrator 5, when the vibrator 5 is displaced in the direction of arrow A2 by Coriolis force, detection is performed as displacement detection means for detecting the amount of displacement. Electrodes (not shown) are provided.

【0009】ここで、前記各支持部3,各支持梁4,振
動子5,各電極支持部6,電極板7A,7Bは、例え
ば、P,B,Sb等の不純物がドーピングされた低抵抗
なポリシリコンをエッチング処理することにより形成さ
れている。
Here, the support portions 3, the support beams 4, the vibrator 5, the electrode support portions 6, and the electrode plates 7A and 7B are made of a low resistance doped with impurities such as P, B and Sb. It is formed by etching a simple polysilicon.

【0010】従来技術による角速度検出装置は上述した
ような構成を有するもので、次にその動作について説明
する。
The angular velocity detecting device according to the prior art has the above-described configuration, and its operation will be described next.

【0011】各振動発生用電極7に互いに逆位相の振動
子駆動信号を印加すると、振動子5は矢示A1方向に振
動する。この状態で回転軸Y−Yに角速度が作用する
と、この回転の角速度に対応したコリオリ力が発生する
ため、振動子5が矢示A2方向に変位(振動)する。そ
して、該振動子5が矢示A2方向に変位すると、該振動
子5と、該振動子5の下側に設けられた検出用電極との
離間距離が変化し、該振動子5と検出用電極との間の静
電容量が変化する。この静電容量の変化を検出すること
により、角速度検出装置1に作用した角速度を算定す
る。
When vibrator drive signals having phases opposite to each other are applied to the vibration generating electrodes 7, the vibrator 5 vibrates in the direction of arrow A1. When an angular velocity acts on the rotation axis Y-Y in this state, a Coriolis force corresponding to the angular velocity of the rotation is generated, so that the vibrator 5 is displaced (vibrated) in the direction of arrow A2. When the vibrator 5 is displaced in the direction indicated by the arrow A2, the distance between the vibrator 5 and a detection electrode provided below the vibrator 5 changes, and the vibrator 5 and the detection electrode The capacitance between the electrodes changes. By detecting the change in the capacitance, the angular velocity acting on the angular velocity detecting device 1 is calculated.

【0012】一方、上述した従来技術による角速度検出
装置1は、回転軸Y−Y周りの角速度のみを検出する、
いわゆる1軸対応の角速度検出装置であるが、2組の支
持部,振動子,各支持梁等を同一基板に互いに90度ず
らして配設することにより、X軸方向の回転軸周りの角
速度と、Y軸方向の回転軸周りの角速度とをそれぞれ検
出する、いわゆる2軸対応の角速度検出装置が、例えば
特開平5−333038号公報等により知られている。
On the other hand, the above-described conventional angular velocity detecting device 1 detects only the angular velocity around the rotation axis YY.
This is a so-called angular velocity detecting device for one axis. By arranging two sets of supports, vibrators, supporting beams, etc. on the same substrate at 90 degrees from each other, the angular velocity about the rotation axis in the X-axis direction can be improved. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-333038 discloses a so-called two-axis-compatible angular velocity detecting device for detecting an angular velocity around a rotation axis in the Y-axis direction.

【0013】以下、他の従来技術として2軸対応の角速
度検出装置について図7に基づき説明する。
Hereinafter, a description will be given of an angular velocity detecting device for two axes as another conventional technique with reference to FIG.

【0014】11は2軸対応の角速度検出装置である。
12は基板であり、該基板12には平板部13と、該平
板部13の外周側を包囲するように枠部14とが設けら
れ、該平板部13と枠部14との連結部には薄肉部15
が形成されている。そして、該平板部13上に設けられ
た振動発生用の圧電素子16に振動駆動信号を印加する
ことにより、平板部13は枠部14に対して矢示B1方
向に振動する。
Reference numeral 11 denotes an angular velocity detecting device corresponding to two axes.
Reference numeral 12 denotes a substrate. The substrate 12 is provided with a flat plate portion 13 and a frame portion 14 so as to surround the outer peripheral side of the flat plate portion 13, and a connecting portion between the flat plate portion 13 and the frame portion 14 is provided. Thin part 15
Are formed. Then, by applying a vibration drive signal to the vibration generating piezoelectric element 16 provided on the flat plate portion 13, the flat plate portion 13 vibrates in the direction of arrow B <b> 1 with respect to the frame portion 14.

【0015】17は支持梁18を介して平板部13に設
けられた第1振動子であり、該振動子17は、平板部1
3と共に該振動子17が矢示B1方向に振動している状
態で、回転軸X−X周りの角速度が作用したときに、コ
リオリ力により矢示B2方向に変位(振動)する。そし
て、該振動子17の変位は検出素子19により検出され
る。
Reference numeral 17 denotes a first vibrator provided on the flat plate portion 13 via a support beam 18.
In a state where the vibrator 17 is vibrating in the direction of arrow B1 together with 3, when the angular velocity around the rotation axis XX acts, the vibrator 17 is displaced (vibrated) in the direction of arrow B2 by Coriolis force. The displacement of the vibrator 17 is detected by the detecting element 19.

【0016】20は支持梁21を介して平板部13に設
けられた第2振動子であり、該振動子20は、平板部1
3と共に該振動子20が矢示B1方向に振動している状
態で、回転軸Y−Y周りの角速度が作用したときに、コ
リオリ力により矢示B3方向に変位(振動)する。そし
て、該振動子20の変位は検出素子22により検出され
る。
Reference numeral 20 denotes a second vibrator provided on the flat plate portion 13 via a support beam 21.
In the state where the vibrator 20 is vibrating in the direction of arrow B1 together with 3, when the angular velocity about the rotation axis Y-Y acts, the vibrator 20 is displaced (vibrated) in the direction of arrow B3 by Coriolis force. The displacement of the vibrator 20 is detected by the detecting element 22.

【0017】このように構成される角速度検出装置11
によれば、回転軸X−X周りの角速度と回転軸Y−Y周
りの角速度を同時に検出することができる。
The angular velocity detecting device 11 constructed as described above
According to the method, the angular velocity about the rotation axis XX and the angular velocity about the rotation axis YY can be simultaneously detected.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、角速度検出装置1の周囲温度が変化するこ
とによって発生する応力により、電極板7A,7Bや支
持梁4に撓みが生じたり、振動子5に変形や位置ずれが
生じる場合がある。この結果、周囲温度変化の影響によ
り検出誤差が生じ、角速度の検出精度が低下するという
問題がある。
In the above-mentioned prior art, the stress generated by the change in the ambient temperature of the angular velocity detector 1 causes the electrode plates 7A and 7B and the support beam 4 to bend or vibrate. The child 5 may be deformed or misaligned. As a result, there is a problem that a detection error occurs due to the influence of the ambient temperature change, and the detection accuracy of the angular velocity decreases.

【0019】かかる問題を解決するために、角速度検出
装置1とは別に温度補償用の検出装置を設ける手段や、
角速度検出装置1の外部に温度補償用の処理回路を設け
る手段が考えられるが、いずれの手段を採用しても、角
速度の検出精度を十分に向上させることは容易でなく、
また、部品点数が増加することにより製造コストが上昇
するという新たな問題が生じる。
In order to solve such a problem, means for providing a temperature compensation detecting device separately from the angular velocity detecting device 1,
Means for providing a processing circuit for temperature compensation outside the angular velocity detecting device 1 can be considered, but it is not easy to sufficiently improve the detection accuracy of the angular velocity by adopting any of the means.
Further, there is a new problem that the manufacturing cost increases due to the increase in the number of parts.

【0020】また、従来技術による角速度検出装置1で
は、図6に示すように、角速度検出装置1に実際に作用
した角速度の回転軸Y′−Y′が、該角速度検出装置1
に設定された正規の回転軸Y−Yに対して軸ずれした場
合には、角速度の検出精度が低下するという問題があ
る。なお、上述した軸ずれは、角速度検出装置1を例え
ば自動車やカメラ等に設置する際の位置ずれ等によって
生じ得る。
In the angular velocity detecting device 1 according to the prior art, as shown in FIG. 6, the rotational axis Y'-Y 'of the angular velocity actually applied to the angular velocity detecting device 1 is determined by the angular velocity detecting device 1.
When the axis is deviated from the normal rotation axis Y-Y set as described above, there is a problem that the angular velocity detection accuracy is reduced. Note that the above-described axis shift may be caused by a position shift or the like when the angular velocity detecting device 1 is installed in, for example, an automobile or a camera.

【0021】一方、他の従来技術による2軸対応の角速
度検出装置11では、平板部13を圧電素子16で矢示
B1方向に振動させることにより、各振動子17,20
を同時に振動させるようにしている。このように、各振
動子17,20を同一の共振周波数で、かつ同一の位相
で振動させているため、角速度を検出する際に、振動子
17の振動と、振動子20の振動とが互いに干渉し、い
わゆるクロストークが発生するという問題がある。
On the other hand, in another conventional angular velocity detecting device 11 corresponding to two axes, each of the vibrators 17 and 20 is vibrated by vibrating the flat plate portion 13 with the piezoelectric element 16 in the direction of arrow B1.
Are simultaneously vibrated. As described above, since the vibrators 17 and 20 are vibrated at the same resonance frequency and the same phase, when detecting the angular velocity, the vibration of the vibrator 17 and the vibration of the vibrator 20 are mutually different. There is a problem that interference and so-called crosstalk occur.

【0022】例えば、基板12に回転軸X−X周りの角
速度が作用したとき、コリオリ力により振動子17が矢
示B2方向に振動するが、これに干渉して振動子20も
矢示B3方向に振動してしまい、それぞれの角速度の検
出精度が低下するという問題がある。
For example, when an angular velocity about the rotation axis XX acts on the substrate 12, the vibrator 17 vibrates in the direction of arrow B2 due to Coriolis force. Therefore, there is a problem that the detection accuracy of each angular velocity decreases.

【0023】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、温度変化によって角速度の検出精度が低
下するのを効果的に防止できると共に、軸ずれによって
角速度の検出精度が低下するのを防止できるようにした
角速度検出装置を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and it is possible to effectively prevent a decrease in the angular velocity detection accuracy due to a temperature change, and to prevent a decrease in the angular velocity detection accuracy due to an axial deviation. It is an object of the present invention to provide an angular velocity detecting device capable of preventing the angular velocity.

【0024】また、各振動子間にクロストークが発生す
るのを防止でき、角速度の検出精度を向上できるように
した角速度検出装置を提供することを目的としている。
It is another object of the present invention to provide an angular velocity detecting device capable of preventing occurrence of crosstalk between the vibrators and improving the angular velocity detecting accuracy.

【0025】[0025]

【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に係る発明は、単一の基板上に一の点
を中心として点対称となるように4基の角速度検出要素
を配置し、基板に対して平行方向をなす互いに直交し合
う2つの回転軸周りに作用する角速度をそれぞれ検出す
る角速度検出装置であって、該各角速度検出要素は、前
記基板に固着して設けられた支持部と、基端側が該支持
部に設けられ先端側が前記基板に対して平行方向に伸長
する支持梁と、前記基板から離間した状態で該支持梁の
先端側に支持され、前記基板に対して平行方向、直交方
向に変位可能な振動子と、該振動子を一定の振動方向に
振動させる振動発生手段と、該振動発生手段により前記
振動子を振動させた状態で前記基板に対して平行方向を
なす回転軸周りの角速度が作用したときに、該角速度に
対応して前記振動子がその振動方向と異なる一定の変位
方向に変位するのを検出する変位検出手段とからなり、
前記4個の角速度検出要素のうち2基を、その支持梁が
前記一方の回転軸に対して直交するように配置して他方
の回転軸周りに作用する角速度を検出するように構成
し、残りの2個の角速度検出要素を、その支持梁が前記
他方の回転軸に対して直交するように配置して一方の回
転軸周りに作用する角速度を検出するように構成したこ
とにある。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is directed to a four-element angular velocity detecting element on a single substrate so as to be symmetrical about one point. And an angular velocity detecting device for detecting angular velocities acting around two rotation axes orthogonal to each other in a direction parallel to the substrate, wherein each of the angular velocity detecting elements is fixed to the substrate. A support beam, a support beam having a base end side provided on the support portion and a distal end extending in a direction parallel to the substrate, and a support beam spaced apart from the substrate and supported by a distal end side of the support beam. A vibrator capable of being displaced in a parallel direction and a perpendicular direction with respect to the vibrator, vibration generating means for vibrating the vibrator in a constant vibration direction, and Around the axis of rotation When the speed is applied, it consists of a displacement detector for the oscillator in response to the angular velocity is detected from being moved in a certain displacement direction different from the vibration direction,
Two of the four angular velocity detecting elements are arranged so that their support beams are orthogonal to the one rotational axis to detect the angular velocity acting around the other rotational axis, and the remaining The two angular velocity detecting elements are arranged so that their support beams are orthogonal to the other rotational axis to detect angular velocity acting around one rotational axis.

【0026】上記構成により、一方の回転軸に対して角
速度が作用した場合には、この回転軸に平行に配置され
た支持梁を有する2基の角速度検出要素の各振動子がコ
リオリ力によって変位し、他方の回転軸に平行に配置さ
れた支持梁を有する2基の角速度検出要素の各振動子は
コリオリ力によって変位しない。また、他方の回転軸に
対して角速度が作用した場合には、この回転軸に平行に
配置された支持梁を有する2基の角速度検出要素の各振
動子がコリオリ力によって変位し、一方の回転軸に平行
に配置された支持梁を有する2基の角速度検出要素の各
振動子はコリオリ力によって変位しない。
According to the above configuration, when an angular velocity acts on one of the rotation axes, the vibrators of the two angular velocity detection elements having the support beams arranged in parallel with this rotation axis are displaced by Coriolis force. However, the vibrators of the two angular velocity detecting elements having the support beams arranged in parallel with the other rotation axis are not displaced by Coriolis force. Further, when the angular velocity acts on the other rotation axis, each vibrator of the two angular velocity detection elements having the support beams arranged in parallel to this rotation axis is displaced by Coriolis force, and Each vibrator of the two angular velocity detecting elements having the support beam arranged parallel to the axis is not displaced by Coriolis force.

【0027】これにより、一方の回転軸に対して角速度
が作用したとき、或は他方の回転軸に対して角速度が作
用したとき、それぞれの回転軸に平行に配置された支持
梁を有する角速度検出要素の振動子同士が互いに緩衝し
にくくなり、クロストークを低減することができる。
Thus, when the angular velocity acts on one of the rotation axes, or when the angular velocity acts on the other rotation axis, the angular velocity detection having the support beams arranged in parallel with the respective rotation axes is performed. The transducers of the elements are less likely to buffer each other, and crosstalk can be reduced.

【0028】請求項2に係る発明は、各角速度検出要素
の振動発生手段を、各振動子をそれぞれ異なる位相で振
動させる構成としたことにある。
According to a second aspect of the present invention, the vibration generating means of each angular velocity detecting element is configured to vibrate each vibrator at a different phase.

【0029】上記構成により、各振動子の振動が互いに
干渉することなく、クロストークが抑制される。
According to the above configuration, crosstalk is suppressed without the vibrations of the vibrators interfering with each other.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に従って詳述する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【0031】ここで、図1ないし図4は本発明の第1の
実施例による角速度検出装置を示している。
FIGS. 1 to 4 show an angular velocity detecting device according to a first embodiment of the present invention.

【0032】31は本実施例による角速度検出装置であ
る。32は基板を示し、該基板32は例えば高抵抗な単
結晶のシリコン材料により平面状に形成されている。ま
た、該基板32の表面には酸化シリコンによる絶縁膜3
2Aが形成されている。なお、基板32をガラス材料に
より形成してもよい。
Reference numeral 31 denotes an angular velocity detecting device according to the present embodiment. Reference numeral 32 denotes a substrate, and the substrate 32 is formed of, for example, a high-resistance single-crystal silicon material in a planar shape. An insulating film 3 made of silicon oxide is formed on the surface of the substrate 32.
2A is formed. Note that the substrate 32 may be formed of a glass material.

【0033】33,34,35,36は基板32上に設
けられた本実施例による4基の角速度検出要素を示し、
該角速度検出要素33〜36は、基板32に対して平行
方向に作用する回転軸X−X周りの角速度および回転軸
Y−Y周りの角速度を検出するものである。また、各角
速度検出要素33,34,35,36の構成は、素子構
成、材料、寸法等の点で総て同一である。
Reference numerals 33, 34, 35, and 36 denote four angular velocity detecting elements provided on the substrate 32 according to the present embodiment.
The angular velocity detecting elements 33 to 36 detect the angular velocity around the rotation axis XX and the angular velocity around the rotation axis YY acting on the substrate 32 in a parallel direction. The configurations of the angular velocity detecting elements 33, 34, 35, 36 are all the same in terms of element configuration, material, dimensions, and the like.

【0034】ここで、角速度検出要素33〜36のう
ち、代表して角速度検出要素33の構成について説明す
る。
Here, among the angular velocity detecting elements 33 to 36, the configuration of the angular velocity detecting element 33 will be described as a representative.

【0035】37,37は絶縁膜32Aを介して基板3
2上に設けられた一対の支持部で、該各支持部37は基
板32上に位置して配設されている。
Reference numerals 37, 37 denote substrates 3 via an insulating film 32A.
Each of the support portions 37 is disposed on the substrate 32.

【0036】38,38,…は一対の支持部37,37
から伸長して設けられた左,右2本ずつの支持梁を示
す。39は前記一対の支持部37,37間に位置して基
板32の表面から離間した状態で設けられた振動子で、
該振動子39は左,右の位置にそれぞれ2本ずつ配設さ
れた支持梁38,38により、前記各支持部37に対し
て支持されている。そして、前記振動子39は前記各支
持梁38を介して基板32に対して平行方向、直交方向
に変位可能となっている。
, 38 are a pair of support portions 37, 37.
2 shows two left and right support beams extending from the support beam. 39 is a vibrator provided between the pair of support portions 37 and 37 and separated from the surface of the substrate 32;
The vibrator 39 is supported by each of the support portions 37 by two support beams 38, 38, which are respectively disposed at left and right positions. The vibrator 39 can be displaced in a direction parallel or orthogonal to the substrate 32 via the support beams 38.

【0037】40は振動子39を図2中の矢示E5方向
に振動させる振動発生手段としての振動発生用電極を示
し、該振動発生用電極40は、振動子39の下側に位置
した基板32上にAu,Cr等の金属薄膜を蒸着するこ
とにより薄膜形成されている。
Numeral 40 denotes a vibration generating electrode as a vibration generating means for vibrating the vibrator 39 in the direction of arrow E5 in FIG. A thin film is formed by depositing a metal thin film of Au, Cr, or the like on 32.

【0038】そして、振動発生用電極40は、図4に示
すように、角速度検出装置31の外部に設けられた後述
の位相設定回路52に電気的に接続されている。そし
て、該振動発生用電極40には、位相設定回路52から
出力される振動駆動信号W1が印加される。これによ
り、振動発生用電極40は、振動子39を図2中の矢示
E5方向に振動させる。
As shown in FIG. 4, the vibration generating electrode 40 is electrically connected to a phase setting circuit 52 described later provided outside the angular velocity detecting device 31. The vibration drive signal W1 output from the phase setting circuit 52 is applied to the vibration generation electrode 40. Thereby, the vibration generating electrode 40 causes the vibrator 39 to vibrate in the direction of arrow E5 in FIG.

【0039】41は基板32の中心点Q近傍に位置し、
該基板32上に設けられた電極支持部である。42は振
動子39と電極支持部41との間に設けられた変位検出
手段としての検出用電極を示し、該検出用電極42は、
振動子39の側面から電極支持部41に向けて突出する
ように設けられたくし状の電極板42A,42A,…
と、該各電極板42Aと離間した状態で噛合するように
前記電極支持部41に突設されたくし状の電極板42
B,42B,…とから構成されている。
41 is located near the center point Q of the substrate 32,
It is an electrode support provided on the substrate 32. Reference numeral 42 denotes a detection electrode as displacement detection means provided between the vibrator 39 and the electrode support 41, and the detection electrode 42
Comb-shaped electrode plates 42A, 42A,... Provided to protrude from the side surface of the vibrator 39 toward the electrode support portion 41.
And a comb-shaped electrode plate 42 protruding from the electrode support portion 41 so as to mesh with the respective electrode plates 42A in a separated state.
B, 42B,...

【0040】そして、該検出用電極42は、それぞれ互
いに対面する各電極板42Aと各電極板42Bとの間の
静電容量を検出することにより振動子39の変位を検出
する。即ち、振動発生用電極40等により振動子39を
振動させた状態で、角速度検出装置31に回転軸Y−Y
周りの角速度が作用すると、振動子39がコリオリ力に
より矢示E2方向に変位する。これにより、各電極板4
2A,42B間の静電容量が変化し、このときの静電容
量を検出することにより、振動子39の変位を検出す
る。
The detection electrode 42 detects the displacement of the vibrator 39 by detecting the capacitance between the electrode plates 42A and 42B facing each other. That is, in a state where the vibrator 39 is vibrated by the vibration generating electrode 40 or the like, the rotational speed Y-Y is applied to the angular velocity detecting device 31.
When the peripheral angular velocity acts, the vibrator 39 is displaced in the direction of arrow E2 by Coriolis force. Thereby, each electrode plate 4
The capacitance between 2A and 42B changes, and the displacement of the vibrator 39 is detected by detecting the capacitance at this time.

【0041】なお、前記各支持部37、各支持梁38、
振動子39、電極支持部41および電極板42A,42
Bは、低抵抗なポリシリコンをエッチング処理すること
により形成されている。
Each of the support portions 37, the support beams 38,
Oscillator 39, electrode support 41 and electrode plates 42A, 42
B is formed by etching low-resistance polysilicon.

【0042】次に、角速度検出要素33〜36のそれぞ
れの配置について説明する。
Next, the arrangement of the angular velocity detecting elements 33 to 36 will be described.

【0043】角速度検出要素33〜36は、図1中の中
心点Qを中心として正方形状にそれぞれ配置されてい
る。即ち、角速度検出要素33〜36の各支持部37が
正方形の頂点に相応し、各支持梁38と各振動子39が
正方形の各辺に相応する。
The angular velocity detecting elements 33 to 36 are respectively arranged in a square with the center point Q in FIG. That is, each support portion 37 of the angular velocity detecting elements 33 to 36 corresponds to a vertex of the square, and each support beam 38 and each vibrator 39 correspond to each side of the square.

【0044】ここで、前記角速度検出要素33,35
は、その各支持梁38の伸長方向が、回転軸X−Xに対
して平行であり、回転軸Y−Yに対して直交するように
配置されている。一方、角速度検出要素34,36は、
その各支持梁38の伸長方向が、回転軸X−Xに対して
直交し、回転軸Y−Yに対して平行となるように配置さ
れている。
Here, the angular velocity detecting elements 33, 35
Are arranged such that the direction of extension of each support beam 38 is parallel to the rotation axis XX and orthogonal to the rotation axis YY. On the other hand, the angular velocity detecting elements 34 and 36
The extending direction of each support beam 38 is arranged so as to be orthogonal to the rotation axis XX and parallel to the rotation axis YY.

【0045】従って、本実施例による角速度検出装置3
1は、角速度検出要素33〜36の各振動子39を各振
動発生用電極40により振動させた状態で、角速度検出
装置31に回転軸X−X周りの角速度が作用すると、角
速度検出要素33,35の各振動子39は矢示E1,E
3方向に変位する。このとき角速度検出要素34,36
は変位しない。
Therefore, the angular velocity detecting device 3 according to the present embodiment
1 indicates that when the angular velocity about the rotation axis XX acts on the angular velocity detecting device 31 in a state where the vibrators 39 of the angular velocity detecting elements 33 to 36 are vibrated by the respective vibration generating electrodes 40, the angular velocity detecting elements 33, The 35 oscillators 39 are indicated by arrows E1, E
Displaced in three directions. At this time, the angular velocity detecting elements 34 and 36
Does not displace.

【0046】一方、角速度検出要素33〜36の各振動
子39を各振動発生用電極40により振動させた状態
で、角速度検出装置31に回転軸Y−Y周りの角速度が
作用すると、角速度検出要素34,36の各振動子39
は矢示E2,E4方向に変位する。このとき角速度検出
要素33,35は変位しない。
On the other hand, when the angular velocity about the rotation axis Y-Y acts on the angular velocity detecting device 31 in a state where the vibrators 39 of the angular velocity detecting elements 33 to 36 are vibrated by the respective vibration generating electrodes 40, the angular velocity detecting element 34, 36 oscillators 39
Is displaced in the directions indicated by arrows E2 and E4. At this time, the angular velocity detecting elements 33 and 35 are not displaced.

【0047】このように、角速度検出装置31は、角速
度検出要素33,35により回転軸X−X周りの角速度
を検出でき、角速度検出要素34,36により回転軸Y
ーY周りの角速度を検出できる。
As described above, the angular velocity detecting device 31 can detect the angular velocity around the rotation axis XX by the angular velocity detection elements 33 and 35, and the rotation axis Y by the angular velocity detection elements 34 and 36.
-Angular velocity around Y can be detected.

【0048】一方、角速度検出装置31の周囲温度が変
化したときには、各支持梁38に撓みが生じたり、各振
動子39に変形や位置ずれが生じるため、角速度検出要
素33,35の各振動子39は角速度の作用とは無関係
に変位する。そして、周囲温度の変化が大きければ、各
支持梁38の撓み量、各振動子39の変形度合い等が大
きくなるため、それに対応して各振動子39の変位量も
大きくなる。従って、角速度検出要素33,35の各振
動子39の変位を各検出用電極42で検出することによ
り、周囲温度の変化に対応したデータ(変数)を得るこ
とができる。
On the other hand, when the ambient temperature of the angular velocity detecting device 31 changes, each support beam 38 is bent, and each vibrator 39 is deformed or displaced. 39 is displaced independently of the action of the angular velocity. If the change in the ambient temperature is large, the amount of deflection of each support beam 38, the degree of deformation of each vibrator 39, and the like increase, and accordingly, the amount of displacement of each vibrator 39 also increases. Therefore, by detecting the displacement of each transducer 39 of the angular velocity detecting elements 33 and 35 by each detecting electrode 42, data (variable) corresponding to a change in the ambient temperature can be obtained.

【0049】また、図3に示すように、例えば角速度検
出装置31に実際に作用する角速度の回転軸Y′−Y′
が、該角速度検出装置31の正規の回転軸Y−Yに対し
て軸ずれしたときには、角速度検出装置31に実際に作
用する角速度の回転軸Y′−Y′が、角速度検出要素3
3,35を構成する各支持梁38の伸長方向に対して直
交しなくなる。これにより、軸ずれが生じたときには、
角速度検出要素33,35の各振動子39がコリオリ力
を受けて矢示E1,E3方向に変位するようになる。ま
た、軸ずれの度合いが大きければ、それに対応して該各
振動子39の変位量も大きくなる。従って、角速度検出
要素33,35の各振動子39の変位を各検出用電極4
2により検出することで、軸ずれの大きさに対応したデ
ータ(変数)を得ることができる。
As shown in FIG. 3, for example, the rotational axis Y'-Y 'of the angular velocity actually acting on the angular velocity detecting device 31 is shown.
Is shifted from the normal rotation axis Y-Y of the angular velocity detecting device 31, the rotational speed Y'-Y 'of the angular velocity actually acting on the angular velocity detecting device 31 becomes the angular velocity detecting element 3.
The support beams 38 forming the members 3 and 35 are not orthogonal to the extending direction. As a result, when an axis shift occurs,
The vibrators 39 of the angular velocity detecting elements 33 and 35 receive the Coriolis force and are displaced in the directions indicated by arrows E1 and E3. Also, the greater the degree of axis deviation, the greater the displacement of each vibrator 39. Accordingly, the displacement of each oscillator 39 of the angular velocity detecting elements 33 and 35 is determined by each of the detecting electrodes 4.
2, the data (variable) corresponding to the magnitude of the axis deviation can be obtained.

【0050】一方、角速度検出要素34と36は、基板
32上に左右方向に対向するように配置され、両者の各
支持梁38の伸長方向と回転軸Y−Yとが平行となるよ
うにそれぞれ配置されている。これにより、角速度検出
要素34,36の各振動子39は、角速度検出装置31
に回転軸Y−Y周りの角速度が作用すると、コリオリ力
により図1の矢示E2,E4方向にそれぞれ変位する。
従って、角速度検出要素34,36の各振動子39の変
位を検出することにより、角速度検出装置31に作用し
た角速度に対応するデータ(変数)を得ることができ
る。
On the other hand, the angular velocity detecting elements 34 and 36 are disposed on the substrate 32 so as to oppose each other in the left-right direction, and the extending directions of the respective support beams 38 and the rotation axis Y-Y are parallel to each other. Are located. Thereby, each vibrator 39 of the angular velocity detecting elements 34 and 36 is connected to the angular velocity detecting device 31.
When an angular velocity about the rotation axis Y-Y acts on, it is displaced in the directions indicated by arrows E2 and E4 in FIG. 1 by Coriolis force.
Therefore, by detecting the displacement of each transducer 39 of the angular velocity detecting elements 34 and 36, data (variable) corresponding to the angular velocity applied to the angular velocity detecting device 31 can be obtained.

【0051】次に、角速度検出装置31に外部に設けら
れた角速度検出回路について図4を参照しつつ説明す
る。
Next, an angular velocity detecting circuit provided outside the angular velocity detecting device 31 will be described with reference to FIG.

【0052】51は高周波信号を発生する発振回路、5
2は該発振回路51から出力された高周波信号に基づい
て振動駆動信号W1,W2,W3,W4を生成する位相
設定回路をそれぞれ示し、該位相設定回路52は発振回
路51から出力された高周波信号を位相変換し、位相が
90度ずつずれた同一周波数の正弦波信号である振動駆
動信号W1,W2,W3,W4を生成する。そして、該
振動駆動信号W1,W2,W3,W4は角速度検出要素
33〜36の各振動発生用電極40にそれぞれ印加され
る。これにより、各振動子39は、同一の周波数で、か
つ各位相が90度ずつずれた状態で図2中の矢示E5方
向に振動する。
Reference numeral 51 denotes an oscillation circuit for generating a high-frequency signal;
Reference numeral 2 denotes a phase setting circuit that generates vibration drive signals W1, W2, W3, and W4 based on the high-frequency signal output from the oscillation circuit 51. The phase setting circuit 52 includes a high-frequency signal output from the oscillation circuit 51. Is converted to generate vibration drive signals W1, W2, W3, and W4, which are sine wave signals having the same frequency and shifted in phase by 90 degrees. The vibration drive signals W1, W2, W3, W4 are applied to the vibration generating electrodes 40 of the angular velocity detecting elements 33 to 36, respectively. Thereby, each vibrator 39 vibrates in the direction of arrow E5 in FIG. 2 at the same frequency and in a state where each phase is shifted by 90 degrees.

【0053】即ち、角速度検出要素33の振動子39の
振動が、該角速度検出要素33と前後方向に対向する角
速度検出要素35の振動子39の振動に対して、位相が
180度ずれ、該各振動子39は互いに逆位相に振動す
る。また、角速度検出要素34の振動子39の振動が、
該角速度検出要素34と左右方向に対向する角速度検出
要素36の振動子39の振動に対して、位相が180度
ずれ、該各振動子39は互いに逆位相に振動する。
That is, the vibration of the vibrator 39 of the angular velocity detecting element 33 is 180 degrees out of phase with the vibration of the vibrator 39 of the angular velocity detecting element 35 facing the angular velocity detecting element 33 in the front-rear direction. The vibrators 39 vibrate in opposite phases. The vibration of the vibrator 39 of the angular velocity detecting element 34 is
The phase is shifted by 180 degrees with respect to the vibration of the vibrator 39 of the angular velocity detecting element 36 facing the angular velocity detecting element 34 in the left-right direction, and the vibrators 39 vibrate in opposite phases.

【0054】53,53,…は差動増幅器等から構成さ
れた増幅回路を示し、該各増幅回路53には、検出用電
極42から出力される検出信号が入力される。そして、
該各増幅回路53は、前記各検出信号を差動増幅するこ
とにより、各振動子39の変位に対応した新たな検出信
号を生成する。
Numerals 53, 53,... Denote amplification circuits composed of differential amplifiers and the like, and a detection signal output from the detection electrode 42 is input to each of the amplification circuits 53. And
Each amplification circuit 53 generates a new detection signal corresponding to the displacement of each oscillator 39 by differentially amplifying each detection signal.

【0055】54,54,…は位相検出回路、55は演
算処理回路をそれぞれ示し、該各位相検出回路54、演
算処理回路55は、各増幅回路53から出力される検出
信号と、前記各位相設定回路52から出力される振動駆
動信号W1,W2,W3,W4とに基づいて、下記の数
1ないし数4に基づく演算を行い、温度変化、軸ずれ等
による検出誤差を補正し、角速度出力信号Rを出力す
る。
.. Designate a phase detection circuit, and 55 designates an arithmetic processing circuit. Each of the phase detection circuits 54 and 55 includes a detection signal output from each amplifier circuit 53 and each of the phase signals. Based on the vibration driving signals W1, W2, W3, and W4 output from the setting circuit 52, calculations based on the following equations 1 to 4 are performed to correct a detection error due to a temperature change, axis deviation, and the like, and to output an angular velocity. The signal R is output.

【0056】次に、前記位相検出回路54、演算処理回
路55による角速度検出信号Rの生成に関する演算方法
ついて説明する。
Next, a method of calculating the angular velocity detection signal R by the phase detection circuit 54 and the arithmetic processing circuit 55 will be described.

【0057】まず、角速度検出装置31に回転軸Y−Y
周りの角速度が作用したとき、各振動子39に作用する
コリオリ力をF1,F2,F3,F4、振動駆動信号W
1,W2,W3,W4の周波数(各振動子39の振動周
波数)をω、各振動子39の質量をM、角速度検出装置
31に作用した角速度をΩ、各振動子39の矢示E5方
向の振幅をA、時間をt、回転軸Y−Yに対する軸ずれ
の角度、即ち、角速度検出装置31に実際に作用する角
速度の回転軸Y′−Y′と、該角速度検出装置31に設
定された正規の回転軸Y−Yとのなす角をθとすると、
下記の数1が成立する。
First, the rotational speed Y-Y is applied to the angular velocity detecting device 31.
When the peripheral angular velocity acts, the Coriolis force acting on each vibrator 39 is represented by F1, F2, F3, F4, and the vibration drive signal W
1, the frequency of W2, W3, and W4 (the vibration frequency of each vibrator 39) is ω, the mass of each vibrator 39 is M, the angular velocity applied to the angular velocity detecting device 31 is Ω, and the direction of each vibrator 39 is indicated by arrow E5. Is the amplitude, A is the time, t is the angle of the axis deviation with respect to the rotation axis Y-Y, that is, the rotation axis Y'-Y 'of the angular velocity actually acting on the angular velocity detection apparatus 31 and the angular velocity detection apparatus 31 are set. If the angle between the normal rotation axis YY and θ is θ,
The following equation 1 holds.

【0058】[0058]

【数1】 F1=2・A・M・ω・Ω・cos(90−θ)・co
sωt F2=−2・A・M・ω・Ω・cosθ・cos(ωt
−90) F3=−2・A・M・ω・Ω・cos(90−θ)・c
os(ωt−180) F4=2・A・M・ω・Ω・cosθ・cos(ωt−
270)
F1 = 2 · A · M · ω · Ω · cos (90−θ) · co
sωt F2 = −2 · A · M · ω · Ω · cos θ · cos (ωt
−90) F3 = −2 · A · M · ω · Ω · cos (90−θ) · c
os (ωt−180) F4 = 2 · A · M · ω · Ω · cos θ · cos (ωt−
270)

【0059】ここで、軸ずれの角度θは、一般に小さい
ので、sinθ=θ、cosθ=1と近似することがで
きる。さらに、前記数1をそれぞれ直流変換すると、下
記の数2のようになる。なお、2・A・M・ω=αとす
る。
Here, since the axis deviation angle θ is generally small, it can be approximated as sin θ = θ and cos θ = 1. Further, when each of the above equations (1) is DC-converted, the following equation (2) is obtained. Note that 2 · A · M · ω = α.

【0060】[0060]

【数2】 F1=α・Ω・θ F2=−α・Ω F3=−α・Ω・θ F4=α・ΩF1 = α · Ω · θ F2 = −α · Ω F3 = −α · Ω · θ F4 = α · Ω

【0061】また、周囲温度変化成分をD1,D2,D
3,D4とし、各コリオリ力F1,F2,F3,F4に
角速度検出装置31の周囲温度変化成分を付加した数値
をS1,S2,S3,S4とすると、下記の数3が成立
する。ここで、この数値S1,S2,S3,S4は、角
速度検出要素33〜36の各振動子39の変位を各検出
用電極42によって検出することにより得ることができ
る。
The ambient temperature change components are D1, D2, D
3, D4, and S1, S2, S3, S4 are the numerical values obtained by adding the ambient temperature change component of the angular velocity detecting device 31 to each of the Coriolis forces F1, F2, F3, F4. Here, the numerical values S1, S2, S3, and S4 can be obtained by detecting the displacement of each vibrator 39 of the angular velocity detecting elements 33 to 36 by each detecting electrode 42.

【0062】[0062]

【数3】 S1=α・Ω・θ+D1 S2=−α・Ω+D2 S3=−α・Ω・θ+D3 S4=α・Ω+D4## EQU00003 ## S1 = .alpha..OMEGA. + D1 S2 =-. Alpha..OMEGA. + D2 S3 =-. Alpha..OMEGA. + D3 S4 = .alpha..OMEGA. + D4

【0063】ここで、角速度検出要素33〜36は、中
心点Qを中心として正方形状にそれぞれ配置されている
と共に、角速度検出要素33〜36の各素子構成、材
料、各寸法等が総て同一である。このため、周囲温度変
化による各支持梁38、各振動子39の撓み、変形、位
置ずれは、角速度検出要素33〜36のいずれにおいて
もほぼ同様に発生する。従って、周囲温度変化成分D
1,D2,D3,D4は、D=D1=D2=D3=D4
とすることができ、下記の数4が成立する。
Here, the angular velocity detecting elements 33 to 36 are arranged in a square shape with the center point Q as the center, and the element configurations, materials, dimensions, etc. of the angular velocity detecting elements 33 to 36 are all the same. It is. For this reason, the bending, deformation, and displacement of each of the support beams 38 and each of the vibrators 39 due to a change in the ambient temperature occur substantially similarly in any of the angular velocity detecting elements 33 to 36. Therefore, the ambient temperature change component D
1, D2, D3 and D4 are D = D1 = D2 = D3 = D4
And the following equation 4 holds.

【0064】[0064]

【数4】 S1=α・Ω・θ+D S2=−α・Ω+D S3=−α・Ω・θ+D S4=α・Ω+D## EQU00004 ## S1 = .alpha..OMEGA..theta. + D S2 =-. Alpha..OMEGA. + DS3 =-. Alpha..OMEGA..theta. + DS4.

【0065】この数4の4式は、角速度検出要素33〜
36の各振動子39の変位と、角速度検出装置31に作
用した角速度と、周囲温度変化に対する角速度検出要素
33〜36の各特性と、軸ずれに対する角速度検出要素
33〜36の各特性とを含む特性方程式である。そし
て、この4つの特性方程式を解くことにより、角速度検
出装置31に作用した角速度Ω、回転軸Y−Yに対する
軸ずれ角度θ、周囲温度変化成分Dを算出する。
The four formulas of the equation (4) represent the angular velocity detecting elements 33 to
36, the displacement of each transducer 39, the angular velocity acting on the angular velocity detecting device 31, the characteristics of the angular velocity detecting elements 33 to 36 with respect to the ambient temperature change, and the characteristics of the angular velocity detecting elements 33 to 36 with respect to the axis deviation. This is a characteristic equation. Then, by solving these four characteristic equations, the angular velocity Ω acting on the angular velocity detecting device 31, the axis deviation angle θ with respect to the rotation axis Y-Y, and the ambient temperature change component D are calculated.

【0066】また、上記数4より、周囲温度変化成分D
は、2通りの方法で得ることができる。即ち、周囲温度
変化成分Dは、上記数4の各式のうちS1に関する第1
式とS3に関する第3式によって得られると共に、上記
数4の各式のうちS2に関する第2式とS4に関する第
4式によっても得ることができる。従って、温度変化の
ない状態でこれら2通りの方法で得た各周囲温度変化成
分Dを、各振動子39間のばらつきを補正する変数とし
て利用することができる。これにより、角速度の検出精
度を高めることができる。
From the above equation (4), the ambient temperature change component D
Can be obtained in two ways. That is, the ambient temperature change component D is the first of the equations (4) relating to S1.
It can be obtained by the expression and the third expression relating to S3, and can also be obtained by the second expression relating to S2 and the fourth expression relating to S4 among the expressions of the above Expression 4. Therefore, each ambient temperature change component D obtained by these two methods in a state where there is no temperature change can be used as a variable for correcting the variation between the vibrators 39. Thereby, the detection accuracy of the angular velocity can be improved.

【0067】本実施例による角速度検出装置31は上述
したような構成を有するものであり、次にその全体的な
動作について説明する。
The angular velocity detecting device 31 according to the present embodiment has the above-described configuration. Next, the overall operation will be described.

【0068】まず、発振回路51、位相設定回路52に
より、振動駆動信号W1,W2,W3,W4を各振動発
生用電極40に印加すると、各振動子39が図2中の矢
示E5方向に振動する。このとき、振動駆動信号W1,
W2,W3,W4にはそれぞれ90度の位相差が設定さ
れているため、各振動子39はそれぞれ90度ずつ異な
る位相で振動する。そして、各振動子39が振動した状
態で、角速度検出装置31に回転軸Y−Y周りの角速度
が作用すると、角速度検出要素34,36の各振動子3
9がコリオリ力により図1中の矢示E2,E4方向にそ
れぞれ変位(振動)する。
First, when the oscillation driving signals W1, W2, W3 and W4 are applied to the respective vibration generating electrodes 40 by the oscillation circuit 51 and the phase setting circuit 52, the respective vibrators 39 are moved in the direction of arrow E5 in FIG. Vibrate. At this time, the vibration drive signal W1,
Since a phase difference of 90 degrees is set for each of W2, W3, and W4, each vibrator 39 vibrates at a different phase by 90 degrees. When an angular velocity around the rotation axis Y-Y acts on the angular velocity detecting device 31 in a state where each of the vibrators 39 vibrates, each of the vibrators 3 of the angular velocity detecting elements 34, 36
9 is displaced (vibrated) in the directions of arrows E2 and E4 in FIG. 1 by Coriolis force.

【0069】また、角速度検出装置31の周囲温度が変
化したとき、または、図3に示すように角速度検出装置
31に実際に作用した角速度の回転軸Y′−Y′が該角
速度検出装置31に設定された正規の回転軸Y−Yに対
して軸ずれしたときには、誤差検出要素となる角速度検
出要素33,35の各振動子39が、周囲温度変化の大
きさまたは軸ずれの大きさに対応して図1中の矢示E
1,E3方向に変位(振動)する。
Further, when the ambient temperature of the angular velocity detecting device 31 changes, or as shown in FIG. 3, the rotational axis Y'-Y 'of the angular velocity actually applied to the angular velocity detecting device 31 is applied to the angular velocity detecting device 31. When the axis is deviated from the set normal rotation axis Y-Y, the vibrators 39 of the angular velocity detecting elements 33 and 35 serving as error detecting elements correspond to the magnitude of the ambient temperature change or the magnitude of the axis deviation. And arrow E in FIG.
It is displaced (vibrated) in the E1 and E3 directions.

【0070】そして、角速度検出要素33〜36の各振
動子39の変位は、各検出用電極42により検出され、
これが検出信号として各増幅回路53に出力される。さ
らに、この検出信号は各増幅回路53によって差動増幅
され、各位相検出回路54、演算処理回路55によっ
て、上記数1ないし数4に基づく演算が行われ、周囲温
度変化による角速度の検出誤差および軸ずれによる角速
度の検出誤差が除去され、真の角速度に対応した角速度
出力信号Rが出力される。
The displacement of each transducer 39 of the angular velocity detecting elements 33 to 36 is detected by each detecting electrode 42,
This is output to each amplifier circuit 53 as a detection signal. Further, the detection signal is differentially amplified by each amplifier circuit 53, and the respective phase detection circuits 54 and the arithmetic processing circuit 55 perform calculations based on the above equations (1) to (4). An angular velocity detection error due to the axis deviation is removed, and an angular velocity output signal R corresponding to the true angular velocity is output.

【0071】さらに、角速度検出要素33,35の各振
動子39は互いに逆位相で振動している。このため、回
転軸X−X周りの角速度が作用したときの各振動子39
の変位量を加算して角速度を求めるようにすれば、回転
軸X−X周りの角速度の検出感度が2倍になる。また、
回転軸Y−Y周りの角速度が作用したときの各振動子3
9の変位量を加算して角速度を求めるようにすれば、回
転軸Y−Y周りの角速度の検出感度が2倍になる。
Further, the vibrators 39 of the angular velocity detecting elements 33 and 35 vibrate in opposite phases. Therefore, each vibrator 39 when the angular velocity around the rotation axis XX acts.
If the angular velocity is obtained by adding the displacement amounts of the above, the detection sensitivity of the angular velocity about the rotation axis XX is doubled. Also,
Each vibrator 3 when an angular velocity around the rotation axis Y-Y acts
If the angular velocities are obtained by adding the displacement amounts of 9, the detection sensitivity of the angular velocities around the rotation axis YY doubles.

【0072】かくして、本実施例によれば、単一の基板
32上にそれぞれ配置の異なる4基の角速度検出要素3
3〜36を設ける構成としたから、回転軸X−X周りの
角速度と、回転軸Y−Y周りの角速度とを同時に検出す
ることができると共に、各角速度の検出感度が良くな
り、角速度の検出精度を向上させることができる。
Thus, according to the present embodiment, the four angular velocity detecting elements 3 having different arrangements on the single substrate 32 respectively.
Since the configuration is provided with 3 to 36, the angular velocity around the rotation axis XX and the angular velocity around the rotation axis YY can be simultaneously detected, and the detection sensitivity of each angular velocity is improved. Accuracy can be improved.

【0073】また、回転軸X−X周りの角速度または回
転軸Y−Y周りの角速度が作用したとき、その角速度に
より発生したコリオリ力を、角速度検出要素33〜36
の各振動子39の変位として検出し、これにより得られ
る4つの検出結果に基づいて、上記数4に示す4つの特
性方程式を得ることができる。この4つの特性方程式に
基づいて演算を行うことにより、周囲温度変化、軸ずれ
が生じても、常に正確な角速度検出を行うことができ
る。
When an angular velocity about the rotation axis XX or an angular velocity about the rotation axis YY acts, the Coriolis force generated by the angular velocity is applied to the angular velocity detecting elements 33 to 36.
Is detected as the displacement of each vibrator 39, and the four characteristic equations shown in the above Expression 4 can be obtained based on the four detection results obtained thereby. By performing calculations based on these four characteristic equations, it is possible to always perform accurate angular velocity detection even if a change in the ambient temperature or an axis shift occurs.

【0074】また、角速度検出要素33〜36の各振動
子39を、それぞれ90度ずつ異なる位相で振動させる
構成としたから、各振動子39の振動が干渉するのを防
止でき、各振動子39間でクロストークが発生するのを
防止できる。これにより、角速度検出要素33〜36の
各検出用電極42から出力される各検出信号からノイズ
を除去することができ、各検出信号のS/N比を向上で
きる。
Also, since the vibrators 39 of the angular velocity detecting elements 33 to 36 are configured to vibrate at phases different from each other by 90 degrees, it is possible to prevent the vibrations of the vibrators 39 from interfering with each other. Crosstalk can be prevented from occurring between them. Thereby, noise can be removed from each detection signal output from each detection electrode 42 of the angular velocity detection elements 33 to 36, and the S / N ratio of each detection signal can be improved.

【0075】また、回転軸X−X周りの角速度が作用し
たときに角速度検出要素33,35の各検出用電極42
から出力される各検出信号と、回転軸Y−Y周りの角速
度が作用したときに角速度検出要素34,36の各検出
用電極42から出力される各検出信号とを容易に分解す
ることができ、回転軸X−X周りの角速度と回転軸Y−
Y周りの角速度とをそれぞれ独立に取出すことができ
る。これにより、2軸対向の角速度検出装置として性能
を大幅に向上させることができる。
Further, when the angular velocity around the rotation axis XX acts, the detection electrodes 42 of the angular velocity
And the detection signals output from the detection electrodes 42 of the angular velocity detecting elements 34 and 36 when the angular velocity around the rotation axis YY acts on the detection signals can be easily resolved. , The angular velocity around the rotation axis XX and the rotation axis Y−
The angular velocities around Y can be independently taken out. As a result, the performance of the two-axis facing angular velocity detecting device can be greatly improved.

【0076】一方、本実施例によれば、角速度検出要素
33,35を、各支持梁38の伸長方向が回転軸Y−Y
に対して直交するように配置する構成としたから、角速
度検出要素33,35を周囲温度変化および軸ずれを検
出する誤差検出要素として用いることができる。
On the other hand, according to the present embodiment, the angular velocity detecting elements 33 and 35 are set so that the extending direction of each support beam 38 is the rotation axis YY.
, The angular velocity detecting elements 33 and 35 can be used as error detecting elements for detecting a change in ambient temperature and an axis deviation.

【0077】また、角速度検出要素34,36を、各支
持梁38の伸長方向が回転軸X−Xに対して直交するよ
うに配置する構成としたから、角速度検出要素34,3
6を周囲温度変化および軸ずれを検出する誤差検出要素
として用いる。
Further, since the angular velocity detecting elements 34, 36 are arranged so that the extending direction of each support beam 38 is orthogonal to the rotation axis XX, the angular velocity detecting elements 34, 3
6 is used as an error detection element for detecting a change in ambient temperature and an axis shift.

【0078】この結果、回転軸X−Xと回転軸Y−Yの
2軸周りの角速度検出の際の温度補償,軸ずれ補正を行
うことができると共に、角速度検出装置31を小型化す
ることができる。
As a result, it is possible to perform temperature compensation and axis deviation correction when detecting angular velocities around the two axes of the rotation axis XX and the rotation axis YY, and to reduce the size of the angular velocity detector 31. it can.

【0079】さらに、本実施例によれば、角速度検出要
素33〜36を、中心点Qを中心として正方形状にそれ
ぞれ配置したことにより、基板32の平面上における4
方向のバランスが良く、角速度検出装置31をエッチン
グ処理等により製造する際にも、各振動子39、支持梁
38、電極板42A,42Bの寸法ばらつき等を最小限
に抑えることができ、各振動子39の共振周波数の調整
が不要となる。
Further, according to the present embodiment, the angular velocity detecting elements 33 to 36 are arranged in a square with the center point Q as the center, so that
Even when the angular velocity detecting device 31 is manufactured by an etching process or the like with a good balance of directions, dimensional variations of the vibrators 39, the support beams 38, and the electrode plates 42A and 42B can be minimized, and each vibration It is not necessary to adjust the resonance frequency of the element 39.

【0080】さらにまた、本実施例によれば、角速度検
出要素33,35を、両者の各支持梁38が互いに平行
になるように配置したから、角速度検出要素33,35
と回転軸Y−Yとの位置関係がそれぞれ等しくなる。ま
た、角速度検出要素34,36を、両者の各支持梁38
が互いに平行になるように配置したから、角速度検出要
素34,36と回転軸Y−Yとの位置関係がそれぞれ等
しくなる。
Further, according to the present embodiment, the angular velocity detecting elements 33 and 35 are arranged so that the respective support beams 38 are parallel to each other.
And the rotational axis YY have the same positional relationship. Further, the angular velocity detecting elements 34 and 36 are connected to the respective support beams 38 of both.
Are arranged so as to be parallel to each other, so that the positional relationship between the angular velocity detecting elements 34 and 36 and the rotation axis YY becomes equal.

【0081】これにより、例えば、角速度検出装置31
等に電源を投入した直後等のような周囲温度変化がない
ときに、角速度検出要素33〜36を構成する各振動子
39の変位を検出し、各検出結果を比較することによ
り、各振動子39の寸法ばらつき等による変位量の誤差
分を補正することができる。
Thus, for example, the angular velocity detecting device 31
When there is no change in the ambient temperature such as immediately after the power is turned on, the displacement of each of the vibrators 39 constituting the angular velocity detecting elements 33 to 36 is detected, and the respective detection results are compared. It is possible to correct an error in the amount of displacement due to the dimensional variation of 39 and the like.

【0082】次に、本発明の第2の実施例による角速度
検出装置について図5を参照しつつ説明するに、本実施
例の特徴は、4基の角速度検出要素を一の点を中心とし
て放射状に配置したことにある。
Next, an angular velocity detecting device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5. The feature of this embodiment is that four angular velocity detecting elements are radially arranged around one point. It is located in.

【0083】61は本実施例による角速度検出装置であ
る。62は基板を示し、該基板62は前述した第1の実
施例の基板32と同様に高抵抗な単結晶シリコン材料に
より形成されている。
Reference numeral 61 denotes an angular velocity detecting device according to the present embodiment. Reference numeral 62 denotes a substrate. The substrate 62 is formed of a high-resistance single-crystal silicon material, similarly to the substrate 32 of the first embodiment.

【0084】63,64,65,66は、基板62上に
設けられた4基の角速度検出要素を示し、該角速度検出
要素63〜66は、中心点Qを中心にそれぞれ90度の
間隔で放射状に配置され、基板62に対して平行方向に
作用する回転軸X−X周りの角速度および回転軸Y−Y
周りの角速度を検出するものである。
Reference numerals 63, 64, 65 and 66 denote four angular velocity detecting elements provided on the substrate 62. The angular velocity detecting elements 63 to 66 are radially arranged at 90 ° intervals around the center point Q. And an angular velocity about a rotation axis XX acting in a direction parallel to the substrate 62 and a rotation axis YY
This is to detect the angular velocity around.

【0085】ここで、前記角速度検出要素63〜66の
構成は、それぞれ同様の素子構成、材料、寸法等の構成
を有しており、具体的な構成を角速度検出要素63を用
いて説明する。
Here, the configurations of the angular velocity detecting elements 63 to 66 have the same element configuration, material, dimensions, and the like, respectively. The specific configuration will be described using the angular velocity detecting element 63.

【0086】角速度検出要素63は、前述した第1の実
施例で述べた角速度検出要素33と同様の構成となり、
基板62を構成する4辺に設けられた支持部67と、基
板62の中心点Q付近の位置に設けられた支持部68
と、該支持部67,68間に位置して設けられた4つの
支持梁69と、該各支持梁69によって振動可能に支持
された振動子70と、該振動子70の下側に位置して基
板62表面に形成された振動発生手段としての振動発生
用電極(図示せず)と、前記振動子70の両側に位置し
て前記基板62上に設けられた電極支持部71,71
と、該各電極支持部71と振動子70との間に形成され
た変位検出手段としての検出用電極72,72とから大
略構成されている。
The angular velocity detecting element 63 has the same configuration as the angular velocity detecting element 33 described in the first embodiment.
A support portion 67 provided on four sides of the substrate 62 and a support portion 68 provided near the center point Q of the substrate 62
And four support beams 69 provided between the support portions 67 and 68, a vibrator 70 oscillated by the respective support beams 69, and a lower position of the vibrator 70. Electrodes for vibration generation (not shown) as vibration generating means formed on the surface of the substrate 62 and electrode support portions 71, 71 provided on the substrate 62 at both sides of the vibrator 70.
And a detection electrode 72, 72 as a displacement detection means formed between each of the electrode support portions 71 and the vibrator 70.

【0087】また、角速度検出要素63〜66のうち、
角速度検出要素63と角速度検出要素65は、基板62
上の前後の位置に、角速度検出要素63,65の各支持
梁69の伸長方向が回転軸Y−Yに対して平行となるよ
うにそれぞれ配置されている。一方、角速度検出要素6
4と角速度検出要素66は、基板62の左右の位置に、
角速度検出要素64,66の各支持梁69の伸長方向が
回転軸Y−Yに対して直交するようにそれぞれ配置され
ている。
Further, among the angular velocity detecting elements 63 to 66,
The angular velocity detecting element 63 and the angular velocity detecting element 65
The supporting beams 69 of the angular velocity detecting elements 63 and 65 are arranged at the front and rear positions so that the extending directions of the supporting beams 69 are parallel to the rotation axis Y-Y. On the other hand, the angular velocity detecting element 6
4 and the angular velocity detecting element 66 are located at the left and right positions of the substrate 62,
The supporting beams 69 of the angular velocity detecting elements 64 and 66 are arranged such that the extending direction of the supporting beams 69 is orthogonal to the rotation axis Y-Y.

【0088】従って、本実施例による角速度検出装置6
1は、角速度検出要素63〜66の各振動子70を上下
方向に振動させた状態で、角速度検出装置61に回転軸
X−X周りの角速度が作用すると、角速度検出要素6
3,65の各振動子70は矢示G1,G3方向に変位す
る。しかし、角速度検出要素64,66の各振動子70
は変位しない。
Accordingly, the angular velocity detecting device 6 according to the present embodiment
1 indicates that when the angular velocity about the rotation axis XX acts on the angular velocity detecting device 61 in a state where the vibrators 70 of the angular velocity detecting elements 63 to 66 are vibrated in the vertical direction, the angular velocity detecting element 6
Each of the transducers 3 and 65 is displaced in the directions of arrows G1 and G3. However, each transducer 70 of the angular velocity detecting elements 64 and 66
Does not displace.

【0089】一方、角速度検出要素63〜66の各振動
子70を上下方向に振動させた状態で、角速度検出装置
61に回転軸Y−Y周りの角速度が作用すると、角速度
検出要素64,66の各振動子70は矢示G2,G4方
向に変位する。このとき角速度検出要素63,65は変
位しない。
On the other hand, when the angular velocity about the rotation axis Y-Y acts on the angular velocity detecting device 61 in a state where the vibrators 70 of the angular velocity detecting elements 63 to 66 are vibrated in the vertical direction, the angular velocity detecting elements 64 and 66 Each vibrator 70 is displaced in the directions of arrows G2 and G4. At this time, the angular velocity detecting elements 63 and 65 are not displaced.

【0090】このように、角速度検出装置61は、角速
度検出要素63,65により回転軸X−X周りの角速度
を検出でき、角速度検出要素64,66により回転軸Y
ーY周りの角速度を検出できる。
As described above, the angular velocity detecting device 61 can detect the angular velocity around the rotation axis XX by the angular velocity detection elements 63 and 65, and the rotation axis Y by the angular velocity detection elements 64 and 66.
-Angular velocity around Y can be detected.

【0091】一方、回転軸YーY周りの角速度を検出に
際に、角速度検出装置61の周囲温度の変化等の影響
で、各支持梁69に撓みが生じたり、各振動子70に変
形や位置ずれが生じる場合があり、また角速度検出装置
61に実際に角速度が作用する回転軸がずれた場合もあ
る。このような場合は、この軸ずれした回転軸Y′−
Y′と角速度検出要素64,66の各支持梁69の伸長
方向(X−X方向)が直交しなくなり、該角速度検出要
素64,66の各振動子70がコリオリ力によって矢示
G2,G4方向に変位するようになる。
On the other hand, when detecting the angular velocity around the rotation axis Y-Y, each support beam 69 is bent due to the change of the ambient temperature of the angular velocity detecting device 61 or the like, and each vibrator 70 is deformed or deformed. A position shift may occur, or a rotation axis on which the angular velocity actually acts on the angular velocity detection device 61 may shift. In such a case, the rotational axis Y'-
The extension direction (XX direction) of the support beams 69 of the angular velocity detecting elements 64 and 66 is not orthogonal to Y ′, and the vibrators 70 of the angular velocity detecting elements 64 and 66 are moved in the directions of arrows G2 and G4 by Coriolis force. To be displaced.

【0092】この角速度検出要素64,66の各振動子
70の変位量は、周囲温度の影響や軸ずれした回転軸
Y′−Y′の軸ずれの度合いが大きければ、それに対応
して大きくなる。従って、角速度検出要素64,66の
各振動子70の変位を各検出用電極71で容量の変化と
して検出することにより、軸ずれの大きさに対応したデ
ータ(変数)を得ることができる。
The amount of displacement of each of the vibrators 70 of the angular velocity detecting elements 64 and 66 increases correspondingly if the influence of the ambient temperature or the degree of axis deviation of the rotational axis Y′-Y ′ which is displaced is large. . Therefore, by detecting the displacement of each transducer 70 of the angular velocity detecting elements 64 and 66 as a change in capacitance by each detection electrode 71, data (variable) corresponding to the magnitude of the axis deviation can be obtained.

【0093】さらに、角速度検出装置61には、第1の
実施例の角速度検出回路(図4参照)と同様のものが用
いられる。
Further, as the angular velocity detecting device 61, the same one as the angular velocity detecting circuit (see FIG. 4) of the first embodiment is used.

【0094】本実施例による角速度検出装置61は、上
述したような構成を有するものであり、次にその全体的
な動作について説明する。
The angular velocity detecting device 61 according to the present embodiment has the above-described configuration. Next, the overall operation will be described.

【0095】まず、発振回路51、位相設定回路52に
より、それぞれ90度ずつ位相が異なる振動駆動信号W
1,W2,W3,W4を、角速度検出要素63〜66の
各振動発生用電極に印加すると、各振動子70がそれぞ
れ90度の位相差をもってそれぞれ基板62に対して直
交方向に振動する。そして、各振動子70が振動した状
態で、角速度検出装置61に回転軸Y−Y周りの角速度
が作用すると、角速度検出要素63,65の各振動子7
0がコリオリ力により矢示G1,G3方向にそれぞれ変
位する。
First, the oscillating circuit 51 and the phase setting circuit 52 cause the vibration drive signal W having a different phase by 90 degrees, respectively.
When 1, W2, W3, and W4 are applied to the vibration generating electrodes of the angular velocity detecting elements 63 to 66, the vibrators 70 vibrate in a direction orthogonal to the substrate 62 with a phase difference of 90 degrees. Then, when an angular velocity around the rotation axis Y-Y acts on the angular velocity detecting device 61 in a state where each of the vibrators 70 is vibrated, each of the vibrators 7 of the angular velocity detecting elements 63 and 65.
0 is displaced in the directions of arrows G1 and G3 by Coriolis force.

【0096】また、角速度検出装置61が、周囲温度の
変化等の影響で、各支持梁69に撓みが生じたり、各振
動子70に変形や位置ずれが生じたりすることによっ
て、或は角速度検出装置61に実際に角速度が作用した
回転軸がずれた場合に、角速度検出要素64,66の各
振動子70がコリオリ力によって矢示G2,G4方向に
変位する。
Further, the angular velocity detecting device 61 may be caused by the bending of each support beam 69 or the deformation or displacement of each vibrator 70 due to the influence of a change in the ambient temperature or the like. When the rotation axis on which the angular velocity has actually acted on the device 61 is displaced, the vibrators 70 of the angular velocity detecting elements 64 and 66 are displaced in the directions of arrows G2 and G4 by Coriolis force.

【0097】そして、この角速度検出要素63〜66の
各振動子70の変位を各検出用電極72で容量変化とし
て検出信号を取出し、各増幅回路53に出力される。ま
た、検出信号は各増幅回路53によって作動増幅され、
各位相検出回路54、演算処理回路55によって、第3
の実施例と同様の手法に基づく演算が行われ、角速度検
出装置61の周囲温度の変化による角速度の検出誤差や
軸ずれによる角速度の検出誤差が除去され、真の角速度
に対応した角速度出力信号Rが演算処理回路55から出
力される。
The displacement of each transducer 70 of the angular velocity detecting elements 63 to 66 is detected by each detection electrode 72 as a capacitance change, and a detection signal is taken out and output to each amplifier circuit 53. The detection signal is operated and amplified by each amplifier circuit 53,
The third phase detection circuit 54 and the arithmetic processing circuit 55
An arithmetic operation based on the same method as that of the embodiment is performed to remove an angular velocity detection error due to a change in the ambient temperature of the angular velocity detection device 61 and an angular velocity detection error due to an axis deviation, and to output an angular velocity output signal R corresponding to a true angular velocity. Is output from the arithmetic processing circuit 55.

【0098】かくして、本実施例に示すように、4基の
角速度検出要素63〜66を中心点Qを中心にそれぞれ
90度の間隔で放射状に配置する構成としても、前述し
た第1の実施例の角速度検出装置31と同様に、2軸周
りにおける各角速度の検出精度を向上させる等の同様の
効果を得ることができる。
Thus, as shown in the present embodiment, the four angular velocity detecting elements 63 to 66 may be radially arranged at intervals of 90 degrees about the center point Q as in the first embodiment. Similar to the angular velocity detecting device 31 described above, similar effects such as improving the detection accuracy of each angular velocity around two axes can be obtained.

【0099】なお、前記各実施例では、各振動子39
(70)を各振動発生用電極40により基板32(6
2)に対して直交方向に振動させるものとして述べた
が、本発明はこれに限るものではなく、各振動子39
(70)を各検出用電極42(72)により基板32
(62)に対して平行に振動させる構成としてもよい。
In each of the above embodiments, each oscillator 39
(70) is converted to the substrate 32 (6
Although it has been described that the vibrator is vibrated in a direction orthogonal to 2), the present invention is not limited to this.
(70) is converted to the substrate 32 by the detection electrodes 42 (72).
It is good also as a structure which vibrates in parallel with (62).

【0100】この場合、例えば、第1の実施例による角
速度検出装置31の各振動子70を図1中の矢示E1,
E2,E3,E4方向にそれぞれ振動させる。この状態
で、回転軸Y−Y周りの角速度が作用すると、角速度検
出要素33,34の各振動子70はコリオリ力により、
図2中の矢示E5方向に変位する。この変位を検出する
ことにより角速度を求めることができる。
In this case, for example, each vibrator 70 of the angular velocity detecting device 31 according to the first embodiment is replaced by arrows E1, E1 in FIG.
Vibration is performed in the directions of E2, E3, and E4. In this state, when an angular velocity around the rotation axis Y-Y acts, the vibrators 70 of the angular velocity detecting elements 33 and 34 are caused by Coriolis force.
It is displaced in the direction of arrow E5 in FIG. The angular velocity can be obtained by detecting this displacement.

【0101】また、前記各実施例では、各振動子39
(70)を振動発生用電極40により静電力を用いて振
動させるものとして述べたが、本発明はこれに限るもの
ではなく、圧電方式、磁気方式等により振動させてもよ
い。また、前記各実施例では、各振動子39(70)の
変位を検出用電極42(72)により静電容量の変化と
して検出するものとして述べたが、圧電方式、磁気方式
等により各振動子39(70)の変位を検出するように
してもよい。
In each of the above embodiments, each vibrator 39
Although (70) has been described as being vibrated using electrostatic force by the vibration generating electrode 40, the present invention is not limited to this, and it may be vibrated by a piezoelectric method, a magnetic method, or the like. In each of the above embodiments, the displacement of each oscillator 39 (70) is detected as a change in capacitance by the detection electrode 42 (72). However, each oscillator 39 (70) is detected by a piezoelectric method, a magnetic method, or the like. 39 (70) may be detected.

【0102】さらに、前記各実施例では、振動発生用電
極40を基板32(62)上に薄膜形成したものを示し
たが、これに限るものではなく、例えば、Pb,Sb等
の不純物を基板32(62)の表面に高密度にドーピン
グすることによって導電性を有するように形成してもよ
い。
Further, in each of the above embodiments, the vibration generating electrode 40 is formed as a thin film on the substrate 32 (62). However, the present invention is not limited to this. For example, impurities such as Pb and Sb are added to the substrate 32 (62). 32 (62) may be formed to have conductivity by doping the surface at high density.

【0103】[0103]

【発明の効果】以上詳述したとおり、請求項1に係る発
明によれば、単一の基板上に一の点を中心として4基の
角速度検出要素を配置し、該各角速度検出要素の振動子
を振動発生手段により各振動子を異なる位相で振動させ
る構成としたから、回転軸に平行に配置された支持梁を
有する2基の角速度検出要素の各振動子がコリオリ力に
よって変位し、他方の回転軸に平行に配置された支持梁
を有する2基の角速度検出要素の各振動子はコリオリ力
によって変位しない。また、他方の回転軸に対して角速
度が作用した場合には、この回転軸に平行に配置された
支持梁を有する2基の角速度検出要素の各振動子がコリ
オリ力によって変位し、一方の回転軸に平行に配置され
た支持梁を有する2基の角速度検出要素の各振動子はコ
リオリ力によって変位しない。
As described in detail above, according to the first aspect of the present invention, four angular velocity detecting elements are arranged on a single substrate with one point as a center, and the vibration of each angular velocity detecting element is set. Since the vibrators are configured to vibrate each vibrator at different phases by the vibration generating means, each vibrator of the two angular velocity detecting elements having the support beams arranged in parallel with the rotation axis is displaced by Coriolis force, and The vibrators of the two angular velocity detecting elements having the support beams arranged in parallel with the rotation axis of the above are not displaced by Coriolis force. Further, when the angular velocity acts on the other rotation axis, each vibrator of the two angular velocity detection elements having the support beams arranged in parallel to this rotation axis is displaced by Coriolis force, and Each vibrator of the two angular velocity detecting elements having the support beam arranged parallel to the axis is not displaced by Coriolis force.

【0104】これにより、一方の回転軸に対して角速度
が作用したとき、或は他方の回転軸に対して角速度が作
用したとき、それぞれの回転軸に平行に配置された支持
梁を有する角速度検出要素の振動子同士が互いに緩衝し
にくくなり、クロストークを低減することができる。こ
の結果、角速度の検出精度を高めた2軸対応の角速度検
出装置を構成することができる。
Thus, when the angular velocity acts on one of the rotation axes, or when the angular velocity acts on the other rotation axis, the angular velocity detection having the support beams arranged in parallel with the respective rotation axes is performed. The transducers of the elements are less likely to buffer each other, and crosstalk can be reduced. As a result, it is possible to configure a two-axis-compatible angular velocity detecting device with improved angular velocity detection accuracy.

【0105】請求項2に係る発明によれば、各速度検出
要素の振動発生手段を、各振動子をそれぞれ異なる位相
で振動させる構成としたから、各振動子の振動が互いに
干渉することなく、クロストークが抑制され、高精度の
角速度検出を行なうことができる。
According to the second aspect of the present invention, the vibration generating means of each speed detecting element is configured to vibrate each vibrator in a different phase, so that the vibrations of each vibrator do not interfere with each other. Crosstalk is suppressed, and highly accurate angular velocity detection can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例による角速度検出装置を
示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing an angular velocity detecting device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1中の矢示II−II方向断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken in the direction of arrows II-II in FIG.

【図3】第1の実施例による角速度検出装置において回
転軸がずれた場合の各角速度検出要素の配置関係を示す
平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing an arrangement relationship of each angular velocity detecting element when a rotation axis is shifted in the angular velocity detecting device according to the first embodiment.

【図4】第1の実施例による角速度検出装置の角速度検
出回路を示すブロック回路図である。
FIG. 4 is a block circuit diagram showing an angular velocity detection circuit of the angular velocity detection device according to the first embodiment.

【図5】本発明の第2の実施例による角速度検出装置を
示す平面図である。
FIG. 5 is a plan view showing an angular velocity detecting device according to a second embodiment of the present invention.

【図6】従来技術による角速度検出装置を示す斜視図で
ある。
FIG. 6 is a perspective view showing a conventional angular velocity detecting device.

【図7】他の従来技術による角速度検出装置を示す斜視
図である。
FIG. 7 is a perspective view showing an angular velocity detecting device according to another related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31,61 角速度検出装置 32,62 基板 33,34,35,36,63,64,65,66 角
速度検出要素 37,67,68 支持部 38,69 支持梁 39,70 振動子 40 振動発生用電極(振動発生手段) 42,72 検出用電極(変位検出手段)
31, 61 Angular velocity detecting device 32, 62 Substrate 33, 34, 35, 36, 63, 64, 65, 66 Angular velocity detecting element 37, 67, 68 Supporting part 38, 69 Supporting beam 39, 70 Vibrator 40 Vibration generating electrode (Vibration generating means) 42, 72 Detection electrode (displacement detecting means)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 単一の基板上に一の点を中心として点対
称となるように4基の角速度検出要素を配置し、基板に
対して平行方向をなす互いに直交し合う2つの回転軸周
りに作用する角速度をそれぞれ検出する角速度検出装置
であって、該各角速度検出要素は、前記基板に固着して
設けられた支持部と、基端側が該支持部に設けられ先端
側が前記基板に対して平行方向に伸長する支持梁と、前
記基板から離間した状態で該支持梁の先端側に支持さ
れ、前記基板に対して平行方向、直交方向に変位可能な
振動子と、該振動子を一定の振動方向に振動させる振動
発生手段と、該振動発生手段により前記振動子を振動さ
せた状態で前記基板に対して平行方向をなす回転軸周り
の角速度が作用したときに、該角速度に対応して前記振
動子がその振動方向と異なる一定の変位方向に変位する
のを検出する変位検出手段とからなり、前記4個の角速
度検出要素のうち2基を、その支持梁が前記一方の回転
軸に対して直交するように配置して他方の回転軸周りに
作用する角速度を検出するように構成し、残りの2個の
角速度検出要素を、その支持梁が前記他方の回転軸に対
して直交するように配置して一方の回転軸周りに作用す
る角速度を検出するように構成してなる角速度検出装
置。
1. Four angular velocity detecting elements are arranged on a single substrate so as to be symmetrical with respect to one point as a center, and around two rotation axes orthogonal to each other and parallel to the substrate. An angular velocity detecting device that detects an angular velocity acting on each of the angular velocity detecting elements, wherein each of the angular velocity detecting elements includes a support portion fixedly attached to the substrate, a base end side provided on the support portion, and a distal end side relative to the substrate. A support beam extending in a parallel direction, a vibrator supported on a distal end side of the support beam in a state separated from the substrate, and displaceable in a direction parallel to and perpendicular to the substrate; A vibration generating means for vibrating in the vibration direction, and an angular velocity about a rotation axis parallel to the substrate acting on the substrate in a state where the vibrator is vibrated by the vibration generating means. The vibrator has its vibration direction Displacement detecting means for detecting displacement in different constant displacement directions, wherein two of the four angular velocity detecting elements are arranged so that their support beams are orthogonal to the one rotation axis. And the other two angular velocity detecting elements are arranged so that their support beams are orthogonal to the other rotational axis, and one angular velocity is detected. An angular velocity detecting device configured to detect an angular velocity acting around an axis.
【請求項2】 前記各角速度検出要素の振動発生手段
は、各振動子をそれぞれ異なる位相で振動させる構成と
してなる請求項1記載の角速度検出装置。
2. The angular velocity detecting device according to claim 1, wherein the vibration generating means of each angular velocity detecting element vibrates each vibrator at a different phase.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006292504A (en) * 2005-04-08 2006-10-26 Kita Nippon Denshi Kk Vibration type gyroscope sensor and its manufacturing method
JP2007171059A (en) * 2005-12-22 2007-07-05 Univ Nagoya Sensor device
JP2010501831A (en) * 2006-08-18 2010-01-21 ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング Two-axis yaw rate detection unit with tuning fork gyroscope device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006292504A (en) * 2005-04-08 2006-10-26 Kita Nippon Denshi Kk Vibration type gyroscope sensor and its manufacturing method
JP2007171059A (en) * 2005-12-22 2007-07-05 Univ Nagoya Sensor device
JP2010501831A (en) * 2006-08-18 2010-01-21 ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング Two-axis yaw rate detection unit with tuning fork gyroscope device
JP2012198224A (en) * 2006-08-18 2012-10-18 Robert Bosch Gmbh Dual-axis yaw rate sensing unit having tuning fork gyroscope arrangement

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