JPH10227644A - Angular velocity sensor using vibrator - Google Patents

Angular velocity sensor using vibrator

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JPH10227644A
JPH10227644A JP9043047A JP4304797A JPH10227644A JP H10227644 A JPH10227644 A JP H10227644A JP 9043047 A JP9043047 A JP 9043047A JP 4304797 A JP4304797 A JP 4304797A JP H10227644 A JPH10227644 A JP H10227644A
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angular velocity
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vibrator
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period
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Kazuhiro Okada
和廣 岡田
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Wako KK
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simplify a signal processing for detecting an angular velocity. SOLUTION: A flexible displacement substrate 110 and a stiff, fixed substrate 120 are supported by a device enclosure 140 while they oppose each other. A vibrator 130 is sealed to the displacement substrate 110. An AC drive signal is fed between electrodes E15 and E25 and Coulomb's force is utilized, thus vibrating the vibrator 130 up and down. A capacitor element C1 is constituted of electrodes E11 and E21 and a capacitor element C2 is constituted of electrodes E12 and E22, periodical signals with different phases are given to a CR delay circuit using the capacitor element C1 and a CR delay circuit using the capacitor element C2, and the phase difference between both periodical signals after delay is detected. When an angular velocity ωy is operated, a displacement substrate 110 is inclined due to Coriolis force +Fx, and a difference is generated in the delay time of both delay circuits, thus changing a phase difference. An angular velocity ωy is detected according to the changing form of the phase difference.

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】本発明は振動子を用いた角速
度センサに関し、特に、振動子に作用するコリオリ力を
容量素子の静電容量の変化に基づいて検出する角速度セ
ンサに関する。
The present invention relates to an angular velocity sensor using a vibrator, and more particularly to an angular velocity sensor for detecting a Coriolis force acting on a vibrator based on a change in capacitance of a capacitive element.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車産業や機械産業などでは、運動す
る物体の加速度や角速度を正確に検出できるセンサの需
要が高まっている。一般に、三次元空間内において自由
運動する物体には、任意の向きの加速度および任意の回
転方向の角速度が作用する。このため、この物体の運動
を正確に把握するためには、XYZ三次元座標系におけ
る各座標軸方向ごとの加速度と各座標軸まわりの角速度
とを独立して検出する必要がある。
2. Description of the Related Art In the automobile industry, the machine industry, and the like, there is an increasing demand for a sensor capable of accurately detecting the acceleration and angular velocity of a moving object. Generally, an object moving freely in a three-dimensional space is subjected to an acceleration in an arbitrary direction and an angular velocity in an arbitrary rotation direction. Therefore, in order to accurately grasp the motion of the object, it is necessary to independently detect the acceleration in each coordinate axis direction and the angular velocity around each coordinate axis in the XYZ three-dimensional coordinate system.

【0003】角速度を検出するためのセンサとしては、
振動子を用いた角速度センサが注目を集めている。この
振動子を用いた角速度センサの基本原理は、互いに直交
する3軸について、第1の軸方向に振動子を振動させた
状態において、第2の軸方向に作用するコリオリ力を検
出することにより、第3の軸まわりの角速度を求めるも
のである。これは、第1の方向に移動中の物体に対し
て、第3の軸まわりの角速度が作用すると、第2の軸方
向にコリオリ力が作用するという物理現象を利用したも
のである。この第2の軸方向のコリオリ力を検出すれ
ば、第3の軸まわりの角速度を間接的に求めることがで
きる。
[0003] As a sensor for detecting the angular velocity,
An angular velocity sensor using a vibrator has attracted attention. The basic principle of the angular velocity sensor using this vibrator is to detect the Coriolis force acting on the second axis in a state where the vibrator is vibrated in the first axial direction with respect to three axes orthogonal to each other. , The angular velocity about the third axis. This utilizes a physical phenomenon in which when an angular velocity around a third axis acts on an object moving in a first direction, a Coriolis force acts in a second axis direction. By detecting the Coriolis force in the second axial direction, the angular velocity around the third axis can be obtained indirectly.

【0004】このような原理に基づく角速度センサとし
て、たとえば、特許協力条約に基づく国際公開第WO9
4/23272号公報には、コリオリ力を容量素子の静
電容量の変化に基づいて検出することにより、二軸もし
くは三軸まわりの角速度を検出することができる多軸角
速度センサが開示されている。このセンサは、コリオリ
力が作用すると、容量素子の電極間隔に変化が生じるよ
うな構造を有し、容量素子の静電容量の変化をモニタす
ることにより、作用した角速度を検出することが可能に
なる。
As an angular velocity sensor based on such a principle, for example, International Publication No. WO9 based on the Patent Cooperation Treaty
Japanese Patent Application Laid-Open No. 4/23272 discloses a multi-axis angular velocity sensor capable of detecting an angular velocity around two axes or three axes by detecting Coriolis force based on a change in capacitance of a capacitive element. . This sensor has a structure in which when the Coriolis force acts, a change occurs in the electrode spacing of the capacitive element. By monitoring the change in the capacitance of the capacitive element, it is possible to detect the applied angular velocity. Become.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】振動子に作用するコリ
オリ力を、静電容量素子を利用して検出する上述の角速
度センサは、本体部分の機械的構造が比較的単純になる
ため、大量生産に適し、かなり低コストでの商業利用が
見込まれている。しかしながら、本体部分の構造に比
べ、信号処理回路部分の単純化は不十分であり、実用化
する上でのコスト低下を阻んでいる。すなわち、この種
の角速度センサでは、容量素子の静電容量の変化を何ら
かの電気信号として取り出す信号処理が不可欠である
が、このような信号処理を行うためのアナログ回路はい
くつか提案されているものの、回路構成はかなり複雑な
ものにならざるを得ない。
The above-mentioned angular velocity sensor, which detects the Coriolis force acting on the vibrator by using a capacitance element, is mass-produced because the mechanical structure of the main body is relatively simple. It is suitable for commercial use and is expected to be used at low cost for commercial use. However, the simplification of the signal processing circuit portion is insufficient compared with the structure of the main body portion, which prevents cost reduction in practical use. That is, in this type of angular velocity sensor, signal processing for extracting a change in the capacitance of the capacitive element as some kind of electric signal is indispensable. Although some analog circuits for performing such signal processing have been proposed, However, the circuit configuration must be quite complicated.

【0006】また、デジタル信号を用いた制御技術が一
般化している今日では、角速度センサからの信号を利用
する形態としても、デジタル信号としての利用形態が主
流になってきており、デジタル信号としての利用に適し
た単純な信号処理回路の実現が望まれている。
[0006] Further, in the present day when the control technology using digital signals is generalized, the use form of digital signals is becoming mainstream even when the signals from the angular velocity sensor are used. It is desired to realize a simple signal processing circuit suitable for use.

【0007】そこで本発明は、単純で効率的な信号処理
回路をもった、振動子を用いた角速度センサを提供する
ことを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide an angular velocity sensor using a vibrator having a simple and efficient signal processing circuit.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】 (1) 本発明の第1の態様は、第1の軸方向に振動中の
振動子に対して、この第1の軸に直交する第2の軸方向
に作用するコリオリ力を検出することにより、第1の軸
および第2の軸の双方に直交する第3の軸まわりの角速
度を求める角速度センサにおいて、センサを構成する要
素の一部もしくは全部を収容する装置筐体と、装置筐体
内に収容された振動子と、第1の軸方向に振動すること
ができ、かつ、第2の軸方向のコリオリ力の作用により
傾斜することができるように、振動子を装置筐体に対し
て所定の自由度をもって支持する支持手段と、振動子を
第1の軸方向に、所定の周期φで振動させる駆動手段
と、振動子側に形成された変位電極と、装置筐体側に形
成された固定電極と、を有し、第2の軸の正方向を向い
たコリオリ力が作用したとき、振動子の傾斜により電極
間隔が小さくなり、第2の軸の負方向を向いたコリオリ
力が作用したとき、振動子の傾斜により電極間隔が大き
くなるように配置された第1の容量素子と、振動子側に
形成された変位電極と、装置筐体側に形成された固定電
極と、を有し、第2の軸の正方向を向いたコリオリ力が
作用したとき、振動子の傾斜により電極間隔が大きくな
り、第2の軸の負方向を向いたコリオリ力が作用したと
き、振動子の傾斜により電極間隔が小さくなるように配
置された第2の容量素子と、第1の容量素子と抵抗素子
とを組み合わせてなる第1の遅延回路と、第2の容量素
子と抵抗素子とを組み合わせてなる第2の遅延回路と、
周期φをもった第1の周期信号を発生し、この第1の周
期信号を第1の遅延回路に与える第1の信号供給回路
と、周期φをもち、第1の周期信号に対して所定の位相
差pをもった第2の周期信号を発生し、この第2の周期
信号を第2の遅延回路に与える第2の信号供給回路と、
第1の遅延回路から出力される第1の遅延信号と、第2
の遅延回路から出力される第2の遅延信号と、の位相差
を示す位相差信号を生成する位相差検出回路と、この位
相差信号を周期φ/2ごとの期間に区切り、奇数番目の
期間に示された位相差および偶数番目の期間に示された
位相差の少なくとも一方に基づいて第3の軸まわりの角
速度を検出する角速度検出回路と、を設けたものであ
る。
Means for Solving the Problems (1) In a first aspect of the present invention, a vibrator vibrating in a first axial direction is moved in a second axial direction orthogonal to the first axis. In an angular velocity sensor for detecting an acting Coriolis force to determine an angular velocity about a third axis orthogonal to both the first axis and the second axis, some or all of the elements constituting the sensor are accommodated. The device housing and the vibrator accommodated in the device housing are oscillated in a first axial direction and tilted by the action of a Coriolis force in the second axial direction. Supporting means for supporting the vibrator with a predetermined degree of freedom with respect to the device housing, driving means for vibrating the vibrator in the first axial direction at a predetermined cycle φ, and a displacement electrode formed on the vibrator side. A fixed electrode formed on the device housing side, and a positive direction of the second axis. When the Coriolis force directed to the electrode acts, the electrode interval decreases due to the inclination of the vibrator, and when the Coriolis force directed to the negative direction of the second axis acts, the electrode interval increases due to the inclination of the vibrator. It has a first capacitive element arranged, a displacement electrode formed on the vibrator side, and a fixed electrode formed on the device housing side, and a Coriolis force directed in the positive direction of the second axis acts. In this case, the second capacitor is arranged such that the electrode interval becomes large due to the inclination of the vibrator, and the electrode interval becomes small due to the inclination of the vibrator when the Coriolis force in the negative direction of the second axis acts. An element, a first delay circuit combining a first capacitance element and a resistance element, a second delay circuit combining a second capacitance element and a resistance element,
A first signal supply circuit for generating a first periodic signal having a period φ and supplying the first periodic signal to a first delay circuit; A second signal supply circuit for generating a second periodic signal having a phase difference p of the following, and providing the second periodic signal to a second delay circuit;
A first delay signal output from the first delay circuit;
A phase difference detection circuit that generates a phase difference signal indicating a phase difference between the second delay signal output from the delay circuit and an odd-numbered period And an angular velocity detection circuit for detecting an angular velocity about the third axis based on at least one of the phase difference shown in (1) and the phase difference shown in the even-numbered period.

【0009】(2) 本発明の第2の態様は、上述の第1
の態様に係る振動子を用いた角速度センサにおいて、第
2の容量素子として、振動子側に形成された変位電極
と、装置筐体側に形成された固定電極と、を有する可変
容量素子を用いる代わりに、所定の固定容量をもった固
定容量素子を用いるようにしたものである。
(2) The second aspect of the present invention is the above-mentioned first aspect.
In the angular velocity sensor using the vibrator according to the aspect, instead of using a variable capacitance element having a displacement electrode formed on the vibrator side and a fixed electrode formed on the device housing side as the second capacitance element, Further, a fixed capacitance element having a predetermined fixed capacitance is used.

【0010】(3) 本発明の第3の態様は、上述の第1
または第2の態様に係る振動子を用いた角速度センサに
おいて、角速度検出回路が、奇数番目の期間に示された
位相差と偶数番目の期間に示された位相差との差に基づ
いて角速度を検出するようにしたものである。
(3) A third aspect of the present invention is the above-mentioned first aspect.
Alternatively, in the angular velocity sensor using the vibrator according to the second aspect, the angular velocity detection circuit detects the angular velocity based on a difference between the phase difference shown in the odd-numbered period and the phase difference shown in the even-numbered period. This is to detect.

【0011】(4) 本発明の第4の態様は、上述の第1
または第2の態様に係る振動子を用いた角速度センサに
おいて、位相差検出回路が、第1の遅延信号と第2の遅
延信号との排他的論理和を求める第1の論理素子により
位相差検出を行い、この第1の論理素子が出力する位相
差信号のパルス幅によって位相差を示すようにし、角速
度検出回路が、周期φをもった第3の周期信号を発生す
る第3の信号供給回路と、この第3の周期信号と位相差
信号との論理積を求める第2の論理素子と、を有し、こ
の第2の論理素子により、位相差信号の奇数番目のパル
スと偶数番目のパルスとを分離し、奇数番目のパルスの
パルス幅および偶数番目のパルスのパルス幅の少なくと
も一方に基づいて角速度を検出するようにしたものであ
る。
(4) The fourth aspect of the present invention is the above-mentioned first aspect.
Alternatively, in the angular velocity sensor using the vibrator according to the second aspect, the phase difference detection circuit detects the phase difference using a first logic element that obtains an exclusive OR of the first delay signal and the second delay signal. And a third signal supply circuit for causing the angular velocity detection circuit to generate a third periodic signal having a period φ so that the phase difference is indicated by the pulse width of the phase difference signal output from the first logic element. And a second logic element for obtaining a logical product of the third periodic signal and the phase difference signal, wherein the second logic element generates an odd-numbered pulse and an even-numbered pulse of the phase difference signal. And the angular velocity is detected based on at least one of the pulse width of the odd-numbered pulse and the pulse width of the even-numbered pulse.

【0012】(5) 本発明の第5の態様は、上述の第1
または第2の態様に係る振動子を用いた角速度センサに
おいて、位相差検出回路が、第1の遅延信号と第2の遅
延信号との排他的論理和を求める第1の論理素子により
位相差検出を行い、この第1の論理素子が出力する位相
差信号のパルス幅によって位相差を示すようにし、角速
度検出回路が、周期φをもった第3の周期信号を発生す
る第3の信号供給回路と、この第3の周期信号に対して
論理反転状態にある第4の周期信号を発生する第4の信
号供給回路と、第3の周期信号と位相差信号との論理積
を求める第2の論理素子と、位相差信号に対して論理反
転状態にある反転位相差信号を発生する第3の論理素子
と、第4の周期信号と反転位相差信号との論理積を求め
る第4の論理素子と、第2の論理素子の出力信号と第4
の論理素子の出力信号との論理和を求める第5の論理素
子と、を有し、第5の論理素子の出力信号のパルス幅に
基づいて角速度を検出するようにしたものである。
(5) The fifth aspect of the present invention is the above-mentioned first aspect.
Alternatively, in the angular velocity sensor using the vibrator according to the second aspect, the phase difference detection circuit detects the phase difference using a first logic element that obtains an exclusive OR of the first delay signal and the second delay signal. And a third signal supply circuit for causing the angular velocity detection circuit to generate a third periodic signal having a period φ so that the phase difference is indicated by the pulse width of the phase difference signal output from the first logic element. A fourth signal supply circuit for generating a fourth periodic signal in a logically inverted state with respect to the third periodic signal, and a second signal for obtaining a logical product of the third periodic signal and the phase difference signal A logic element, a third logic element that generates an inverted phase difference signal that is in a logic inversion state with respect to the phase difference signal, and a fourth logic element that obtains a logical product of the fourth periodic signal and the inverted phase difference signal And the output signal of the second logic element and the fourth
And a fifth logic element for calculating a logical sum with the output signal of the logic element of (a), wherein the angular velocity is detected based on the pulse width of the output signal of the fifth logic element.

【0013】(6) 本発明の第6の態様は、上述の第1
〜第5の態様に係る振動子を用いた角速度センサにおい
て、角速度検出回路が、コリオリ力が作用していない状
態における位相差を基準値として定義し、実際に検出さ
れた位相差が基準値より大きい場合には、その差分を第
1の回転方向に関する角速度として出力し、実際に検出
された位相差が基準値より小さい場合には、その差分
を、第1の回転方向とは逆の第2の回転方向に関する角
速度として出力するようにしたものである。
(6) The sixth aspect of the present invention is the above-mentioned first aspect.
In the angular velocity sensor using the vibrator according to the fifth to fifth aspects, the angular velocity detection circuit defines a phase difference in a state where no Coriolis force is acting as a reference value, and the actually detected phase difference is larger than the reference value. If the difference is larger, the difference is output as the angular velocity in the first rotation direction. If the actually detected phase difference is smaller than the reference value, the difference is converted to the second rotation opposite to the first rotation direction. Are output as angular velocities with respect to the rotation direction.

【0014】(7) 本発明の第7の態様は、上述の第1
〜第6の態様に係る振動子を用いた角速度センサにおい
て、駆動手段に、振動子側に形成された変位電極と装置
筐体側に形成された固定電極とからなる駆動用容量素子
と、この駆動用容量素子に対して周期φの交流駆動信号
を供給する駆動信号供給回路と、を設け、駆動用容量素
子内に作用するクーロン力により振動子を振動させるよ
うにしたものである。
(7) A seventh aspect of the present invention is the above-mentioned first aspect.
In the angular velocity sensor using the vibrator according to any one of the sixth to sixth aspects, the driving means includes a driving capacitive element including a displacement electrode formed on the vibrator side and a fixed electrode formed on the device housing side; And a drive signal supply circuit for supplying an AC drive signal having a period φ to the capacitive element for use, wherein the vibrator is vibrated by Coulomb force acting in the capacitive element for drive.

【0015】(8) 本発明の第8の態様は、上述の第1
〜第6の態様に係る振動子を用いた角速度センサにおい
て、振動子の少なくとも一部を磁性材料によって構成
し、駆動手段に、振動子の磁性材料部分に作用する磁場
を発生させる磁場発生部と、この磁場発生部に周期φの
交流信号を供給する駆動信号供給回路と、を設け、磁場
発生部に交流信号に基づいた周期的磁場を発生させて振
動子を振動させるようにしたものである。
(8) The eighth aspect of the present invention is the above-mentioned first aspect.
In the angular velocity sensor using the vibrator according to the sixth to sixth aspects, at least a part of the vibrator is formed of a magnetic material, and a driving unit includes a magnetic field generating unit configured to generate a magnetic field acting on the magnetic material portion of the vibrator. A driving signal supply circuit that supplies an alternating current signal having a period φ to the magnetic field generating unit, and a vibrator is oscillated by generating a periodic magnetic field based on the alternating current signal in the magnetic field generating unit. .

【0016】(9) 本発明の第9の態様は、上述の第1
の態様に係る振動子を用いた角速度センサにおいて、一
部分が装置筐体に固定され、かつ、一部分に振動子が固
定された可撓性をもった変位基板によって支持手段を構
成し、この変位基板に対向するように、装置筐体に固定
基板を設け、変位基板上に形成された変位電極と、固定
基板上に形成された固定電極と、によって容量素子を構
成するようにしたものである。
(9) The ninth aspect of the present invention is the above-mentioned first aspect.
In the angular velocity sensor using the vibrator according to the aspect, the supporting means is constituted by a flexible displacement substrate partially fixed to the device housing and partially fixed to the vibrator, and the displacement substrate A fixed substrate is provided on the device housing so as to face the device housing, and a displacement element formed on the displacement substrate and a fixed electrode formed on the fixed substrate constitute a capacitive element.

【0017】(10) 本発明の第10の態様は、上述の第
9の態様に係る振動子を用いた角速度センサにおいて、
変位基板に垂直で、かつ、振動子の重心と第3の軸方向
とを含む平面を定義し、この平面に対して第1の側に第
1の容量素子を形成し、この平面に対して第1の側とは
逆の第2の側に第2の容量素子を形成するようにしたも
のである。
(10) A tenth aspect of the present invention relates to an angular velocity sensor using the vibrator according to the ninth aspect described above.
A plane perpendicular to the displacement substrate and including the center of gravity of the vibrator and the third axial direction is defined, a first capacitive element is formed on a first side with respect to this plane, and a plane is defined with respect to this plane. The second capacitance element is formed on a second side opposite to the first side.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示する実施形態
に基づいて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below based on an embodiment shown in the drawings.

【0019】§1. センサ本体部の基本構造 図1は、本発明の一実施形態に係る角速度センサのセン
サ本体部の基本構造を示す側断面図である。この角速度
センサには、この図1に示すセンサ本体部の他に、信号
処理回路が必要であるが、信号処理回路の構成について
は後述する。
§1. Basic Structure of Sensor Body FIG. 1 is a side sectional view showing a basic structure of a sensor body of an angular velocity sensor according to one embodiment of the present invention. The angular velocity sensor requires a signal processing circuit in addition to the sensor main body shown in FIG. 1, and the configuration of the signal processing circuit will be described later.

【0020】図1に示すように、変位基板110と固定
基板120とは、互いに所定間隔を保って対向するよう
に配置されており、変位基板110の下面には、所定の
質量をもった振動子130が固着されている。ここに示
す例では、変位基板110および固定基板120は、い
ずれも円盤状の基板であり、その周囲部分が装置筐体1
40によって固定されている。また、変位基板110の
下面に固着された振動子130は、この実施形態では、
円柱状の錘りである。一方、装置筐体140は、円筒状
の構造体であり、変位基板110の外周部および固定基
板120の外周部は、この装置筐体140の内周部に固
着されている。
As shown in FIG. 1, the displacement substrate 110 and the fixed substrate 120 are arranged so as to face each other at a predetermined distance from each other, and the lower surface of the displacement substrate 110 has a vibration having a predetermined mass. The child 130 is fixed. In the example shown here, each of the displacement substrate 110 and the fixed substrate 120 is a disk-shaped substrate, and its peripheral portion is the device housing 1.
It is fixed by 40. In this embodiment, the vibrator 130 fixed to the lower surface of the displacement substrate 110 is
It is a cylindrical weight. On the other hand, the device housing 140 is a cylindrical structure, and the outer peripheral portion of the displacement substrate 110 and the outer peripheral portion of the fixed substrate 120 are fixed to the inner peripheral portion of the device housing 140.

【0021】ここでは、説明の便宜上、静止状態の振動
子130の重心Gの位置に原点Oを定義し、図の右方に
X軸、紙面に垂直な方向にY軸、図の上方にZ軸をとっ
たXYZ三次元座標系を考えることにする。変位基板1
10は、可撓性を有しており、いわゆるダイヤフラムと
して機能する基板であり、外力を加えることにより、振
動子130をZ軸方向に振動させることができる。これ
に対して、固定基板120は剛性を有し、外力が作用し
ても実質的な撓みは生じない。変位基板110と固定基
板120とは、いずれもXY平面に平行になるように支
持されており、外力が作用しない状態では、両基板は互
いに平行になる。
Here, for convenience of explanation, an origin O is defined at the position of the center of gravity G of the vibrator 130 in the stationary state, the X axis is located on the right side of the figure, the Y axis is perpendicular to the plane of the drawing, and the Z axis is located on the top of the figure. Consider an XYZ three-dimensional coordinate system with axes. Displacement board 1
Reference numeral 10 denotes a substrate having flexibility and functioning as a so-called diaphragm. The vibrator 130 can be vibrated in the Z-axis direction by applying an external force. On the other hand, the fixed substrate 120 has rigidity and does not substantially bend even when an external force acts. Both the displacement substrate 110 and the fixed substrate 120 are supported so as to be parallel to the XY plane, and when no external force is applied, the two substrates are parallel to each other.

【0022】変位基板110の上面には、図2の上面図
に示されているように、5枚の電極E11〜E15が形
成されている。電極E11,E12はいずれもX軸に関
して線対称の同一形状を有し、両者は互いにY軸に関し
て線対称となる位置に配置されている。一方、電極E1
3,E14はいずれもY軸に関して線対称の同一形状を
有し、両者は互いにX軸に関して線対称となる位置に配
置されている。また、電極E15は、その中心がZ軸上
に位置する円盤状の電極である。この5枚の電極E11
〜E15は、変位基板110とともに変位する電極であ
り、以下、変位電極と呼ぶことにする。
As shown in the top view of FIG. 2, five electrodes E11 to E15 are formed on the upper surface of the displacement substrate 110. Each of the electrodes E11 and E12 has the same shape that is line-symmetric with respect to the X axis, and both are disposed at positions that are line-symmetric with respect to the Y axis. On the other hand, the electrode E1
Each of E3 and E14 has the same shape that is line-symmetric with respect to the Y axis, and both are arranged at positions that are line-symmetric with respect to the X axis. The electrode E15 is a disk-shaped electrode whose center is located on the Z axis. These five electrodes E11
Electrodes E15 are displaced together with the displacement substrate 110, and are hereinafter referred to as displacement electrodes.

【0023】一方、固定基板120の下面には、図3の
下面図に示されているように、5枚の電極E21〜E2
5が形成されている。これらの電極は固定基板120側
に固定された電極であるため、以下、固定電極と呼ぶ。
5枚の固定電極E21〜E25は、それぞれ5枚の変位
電極E11〜E25と同じ形状の電極であり、各変位電
極に対して鏡像関係の位置に配置されている。したがっ
て、変位電極E11〜E15とこれに対向する固定電極
E21〜E25とによって、5組の容量素子が形成され
ることになる。ここでは、電極対E11,E21からな
る容量素子を第1の容量素子C1と呼び、電極対E1
2,E22からなる容量素子を第2の容量素子C2と呼
び、電極対E13,E23からなる容量素子を第3の容
量素子C3と呼び、電極対E14,E24からなる容量
素子を第4の容量素子C4と呼び、電極対E15,E2
5からなる容量素子を第5の容量素子C5と呼ぶことに
する。
On the other hand, on the lower surface of the fixed substrate 120, as shown in the bottom view of FIG.
5 are formed. Since these electrodes are electrodes fixed on the fixed substrate 120 side, they are hereinafter referred to as fixed electrodes.
The five fixed electrodes E21 to E25 are electrodes having the same shape as the five displacement electrodes E11 to E25, respectively, and are arranged at mirror image positions with respect to the respective displacement electrodes. Therefore, the displacement electrodes E11 to E15 and the opposing fixed electrodes E21 to E25 form five sets of capacitive elements. Here, the capacitive element including the electrode pair E11 and E21 is referred to as a first capacitive element C1, and the electrode pair E1
The capacitance element composed of the pair of electrodes E14 and E24 is referred to as a third capacitance element C3, and the capacitance element composed of the pair of electrodes E14 and E24 is referred to as a fourth capacitance element. Called element C4, electrode pair E15, E2
5 is referred to as a fifth capacitor C5.

【0024】§2. 角速度の検出原理 ここで述べる実施形態の角速度センサは、装置全体に作
用するX軸まわりの角速度ωxとY軸まわりの角速度ω
yとを同時に検出することができる二軸角速度センサで
ある。たとえば、振動子130をZ軸方向に振動させた
状態において、この装置筐体140に対してY軸まわり
の角速度ωyが作用すると、X軸方向にコリオリ力Fx
が作用する(振動子130の質量をm、速度をVzとす
ると、作用するコリオリ力Fxは、Fx=2・m・Vz
・ωyとなる)。したがって、このコリオリ力Fxを検
出することができれば、Y軸まわりの角速度ωyを間接
的に求めることができる。X軸上に配置された第1の容
量素子C1と第2の容量素子C2とは、このX軸方向の
コリオリ力Fxを検出する機能を有する。ここで、YZ
平面(変位基板110に垂直で、かつ、振動子130の
重心GとY軸とを含む平面)を考えると、第1の容量素
子C1は、このYZ平面の第1の側に位置し、第2の容
量素子C2は、このYZ平面の第2の側に位置する。こ
のように、X軸方向のコリオリ力Fxを効率良く検出す
るためには、YZ平面のそれぞれ反対側に、かつ対称と
なる位置に配置された一対の容量素子C1,C2を用い
るのが好ましい。
§2. Detecting principle of angular velocity The angular velocity sensor according to the embodiment described here has an angular velocity ωx around the X axis and an angular velocity ω around the Y axis which act on the entire device.
This is a two-axis angular velocity sensor that can simultaneously detect y and y. For example, in a state where the vibrator 130 is vibrated in the Z-axis direction, when an angular velocity ωy about the Y-axis acts on the device housing 140, the Coriolis force Fx in the X-axis direction
(If the mass of the vibrator 130 is m and the speed is Vz, the acting Coriolis force Fx is Fx = 2 · m · Vz
-Ωy). Therefore, if the Coriolis force Fx can be detected, the angular velocity ωy about the Y axis can be obtained indirectly. The first capacitive element C1 and the second capacitive element C2 arranged on the X axis have a function of detecting the Coriolis force Fx in the X axis direction. Where YZ
Considering a plane (a plane perpendicular to the displacement substrate 110 and including the center of gravity G of the vibrator 130 and the Y axis), the first capacitive element C1 is located on the first side of the YZ plane, The second capacitive element C2 is located on the second side of the YZ plane. As described above, in order to efficiently detect the Coriolis force Fx in the X-axis direction, it is preferable to use a pair of capacitive elements C1 and C2 disposed on opposite sides of the YZ plane and at symmetrical positions.

【0025】また、振動子130をZ軸方向に振動させ
た状態において、装置筐体140に対してX軸まわりの
角速度ωxが作用すると、Y軸方向にコリオリ力Fyが
作用する。したがって、このコリオリ力Fyを検出する
ことができれば、X軸まわりの角速度ωxを間接的に求
めることができる。Y軸上に配置された第3の容量素子
C3と第4の容量素子C4とは、このY軸方向のコリオ
リ力Fyを検出する機能を有する。ここで、XZ平面
(変位基板110に垂直で、かつ、振動子130の重心
GとX軸とを含む平面)を考えると、第3の容量素子C
3は、このXZ平面の第1の側に位置し、第4の容量素
子C4は、このXZ平面の第2の側に位置する。このよ
うに、Y軸方向のコリオリ力Fyを効率良く検出するた
めには、XZ平面のそれぞれ反対側に、かつ対称となる
位置に配置された一対の容量素子C3,C4を用いるの
が好ましい。
When the angular velocity ωx about the X axis acts on the device housing 140 in a state where the oscillator 130 is vibrated in the Z axis direction, a Coriolis force Fy acts in the Y axis direction. Therefore, if the Coriolis force Fy can be detected, the angular velocity ωx about the X axis can be obtained indirectly. The third capacitive element C3 and the fourth capacitive element C4 arranged on the Y axis have a function of detecting the Coriolis force Fy in the Y axis direction. Here, considering the XZ plane (a plane perpendicular to the displacement substrate 110 and including the center of gravity G of the vibrator 130 and the X axis), the third capacitive element C
3 is located on the first side of the XZ plane, and the fourth capacitive element C4 is located on the second side of the XZ plane. As described above, in order to efficiently detect the Coriolis force Fy in the Y-axis direction, it is preferable to use a pair of capacitive elements C3 and C4 disposed on opposite sides of the XZ plane and at symmetrical positions.

【0026】上述したように、各容量素子C1〜C4は
いずれもコリオリ力の検出に用いられる検出用容量素子
であるのに対し、第5の容量素子C5は振動子130を
Z軸方向に振動させるために用いられる駆動用容量素子
である。ここでは、この駆動用容量素子C5を用いて、
振動子130を振動させる原理を説明しよう。いま、図
4の側断面図に示すように、変位電極E15に正電荷を
供給し、固定電極E25に負電荷を供給した場合を考え
よう(電荷の極性をそれぞれ逆にしてもよい)。このよ
うに、対向する一対の電極にそれぞれ異なる電荷を供給
すると、両者間にクーロン力が作用し、両電極間に引力
が働くことになる。ここで、固定基板120は剛性をも
った基板であるのに対し、変位基板110は可撓性をも
った基板であるため、このクーロン引力により、図4に
示されているように、変位基板110が撓み(弾性変
形)を生じ、変位電極E15が固定電極E25へ接近す
ることになる。別言すれば、振動子130はZ軸正方向
に速度+Vzをもって運動することになる。
As described above, each of the capacitance elements C1 to C4 is a detection capacitance element used for detecting Coriolis force, whereas the fifth capacitance element C5 vibrates the vibrator 130 in the Z-axis direction. This is a driving capacitive element used for driving. Here, using this driving capacitive element C5,
The principle of vibrating the vibrator 130 will be described. Now, let us consider a case where a positive charge is supplied to the displacement electrode E15 and a negative charge is supplied to the fixed electrode E25 as shown in the side sectional view of FIG. 4 (the polarities of the charges may be reversed). When different charges are supplied to the pair of electrodes facing each other, Coulomb force acts between the two electrodes, and an attractive force acts between the two electrodes. Here, since the fixed substrate 120 is a rigid substrate, while the displacement substrate 110 is a flexible substrate, the displacement substrate 110 is moved by this Coulomb attraction as shown in FIG. 110 is bent (elastic deformation), and the displacement electrode E15 approaches the fixed electrode E25. In other words, the vibrator 130 moves with the velocity + Vz in the positive direction of the Z axis.

【0027】このように、振動子130がZ軸正方向に
移動中に、変位電極E15および固定電極E25への電
荷供給を中止すると、クーロン引力は消滅する。する
と、変位基板110のもつ弾性変形に対する復元力によ
り、振動子130はZ軸負方向に速度−Vzをもって運
動することになる。このとき、振動子130の重心G
は、もとの原点Oの位置(図1に示す静止状態の位置)
を通り越し、図5の側断面図に示されているように、更
に下方へと運動を続けることになる。
As described above, if the supply of charges to the displacement electrode E15 and the fixed electrode E25 is stopped while the oscillator 130 is moving in the positive direction of the Z axis, the Coulomb attraction disappears. Then, the vibrator 130 moves in the negative direction of the Z-axis at a speed -Vz due to the restoring force of the displacement substrate 110 against the elastic deformation. At this time, the center of gravity G of the transducer 130
Is the position of the original origin O (the position in the stationary state shown in FIG. 1)
And will continue to move further downward as shown in the side sectional view of FIG.

【0028】そこで、図6に示すように、周期φをもっ
た交流駆動信号Uを変位電極E15と固定電極E25と
の間に供給すれば、振動子130は周期φをもってZ軸
方向に振動することになる。実際には、たとえば、固定
電極E25を接地し、変位電極E15に対して、図6に
示すような交流駆動信号Uを供給すればよい。もっと
も、交流駆動信号Uによってエネルギーが供給されてい
る期間は、周期φの前半期間t1のみであり、後半期間
t2には、何らエネルギー供給は行われていないので、
振動子130の振動は、原点O(静止状態にあるときの
重心Gの位置)を中心とした単振動にはならない。すな
わち、Z軸正方向への運動は、クーロン力によってZ軸
正方向に積極的に吸引することにより得られる運動であ
るのに対し、Z軸負方向への運動は、Z軸負方向に積極
的に吸引することにより得られる運動ではなく、変位基
板110の復元力に基づく運動である。このため、原点
Oの位置を基準としたとき、Z軸正方向の振幅とZ軸負
方向の振幅とは、必ずしも等価にはならない。しかしな
がら、中心位置が原点Oよりやや上方へ移動するもの
の、振動子130の上下運動はほぼ単振動となり、実用
上は問題はない。もちろん、周期φの後半期間t2にお
いて、Z軸負方向へのクーロン力を作用させるような機
構を付加すれば、原点Oを中心とした単振動を行わせる
ことは可能であるが、構造はより複雑にならざるを得な
い。
Therefore, as shown in FIG. 6, if an AC drive signal U having a period φ is supplied between the displacement electrode E15 and the fixed electrode E25, the vibrator 130 vibrates in the Z-axis direction with a period φ. Will be. In practice, for example, the fixed electrode E25 may be grounded, and an AC drive signal U as shown in FIG. 6 may be supplied to the displacement electrode E15. However, the period during which energy is supplied by the AC drive signal U is only the first half period t1 of the cycle φ, and no energy is supplied during the second half period t2.
The vibration of the vibrator 130 does not become a simple vibration centered on the origin O (the position of the center of gravity G in a stationary state). That is, the movement in the positive direction of the Z axis is a movement obtained by positively sucking in the positive direction of the Z axis by Coulomb force, whereas the movement in the negative direction of the Z axis is positive in the negative direction of the Z axis. The movement is not a movement obtained by the specific suction, but a movement based on the restoring force of the displacement substrate 110. Therefore, when the position of the origin O is used as a reference, the amplitude in the positive direction of the Z-axis and the amplitude in the negative direction of the Z-axis are not necessarily equivalent. However, although the center position moves slightly above the origin O, the up-and-down movement of the vibrator 130 becomes almost a single vibration, and there is no problem in practical use. Of course, if a mechanism for applying a Coulomb force in the negative direction of the Z-axis is added in the latter half period t2 of the cycle φ, it is possible to cause a simple vibration centered on the origin O, but the structure is more It has to be complicated.

【0029】結局、このような交流駆動信号Uを駆動用
容量素子C5に供給することにより、振動子130は、
図6に示すような速度Vzをもって、周期φでZ軸の正
負両方向に運動することになる(実際には、速度Vz
は、図示のような鋸歯状波ではなく、正弦波に近いなだ
らかな波形になると予想されるが、ここでは説明の便宜
上、図示のような単純な波形を示す)。速度Vz=0の
時点は、振動子130が最大振幅位置(最上点もしくは
最下点位置)に到達した時点に相当する。図6の期間P
は、速度Vzが正の値をとる第1の期間P1と、負の値
をとる第2の期間P2とが交互に現れることを示してお
り、各期間P1,P2は、周期φの半分の長さをもった
期間になる。別言すれば、第1の期間P1は、図4に示
すように、振動子130が図の上方へと運動している期
間であり、第2の期間P2は、図5に示すように、振動
子130が図の下方へと運動している期間である。
After all, by supplying such an AC driving signal U to the driving capacitive element C5, the vibrator 130
With the velocity Vz as shown in FIG. 6, the robot moves in both the positive and negative directions of the Z axis at a period φ (actually, the velocity Vz
Is expected to be a gentle waveform close to a sine wave instead of a sawtooth wave as shown in the figure, but here, for convenience of explanation, a simple waveform as shown is shown). The time point when the velocity Vz = 0 corresponds to the time point when the transducer 130 reaches the maximum amplitude position (the highest point or the lowest point). Period P in FIG.
Indicates that the first period P1 in which the speed Vz takes a positive value and the second period P2 in which the speed Vz takes a negative value alternately appear, and each of the periods P1 and P2 is half of the period φ. It will be a long period. In other words, the first period P1 is a period in which the vibrator 130 is moving upward in the figure, as shown in FIG. 4, and the second period P2 is, as shown in FIG. This is a period during which the oscillator 130 is moving downward in the figure.

【0030】このように、振動子130がZ軸に沿って
振動している限りでは、変位基板110と固定基板12
0とは平行な関係を維持している。すなわち、図4に示
す状態では、両基板の間隔は小さくなり、図5に示す状
態では、両基板の間隔は大きくなるが、両基板が平行で
あるという関係は維持されている。ところが、Y軸まわ
りの角速度ωyが作用している状態では、X軸方向のコ
リオリ力が発生するため、この両基板の平行状態は維持
されなくなる。たとえば、図7の側断面図に示すよう
に、装置筐体140に対してY軸まわりの角速度ωyが
作用していた状態において、振動子130が速度+Vz
で図の上方へ運動すると、X軸正方向のコリオリ力+F
xが発生することになる。振動子130に対して、この
ようなコリオリ力+Fxが作用すると、変位基板110
には図示のような撓みが生じ、振動子130は図示のよ
うに傾斜することになる。その結果、通常の状態(角速
度が作用していない状態)に比べると、第1の容量素子
C1を構成する一対の電極E11,E12の電極間隔は
小さくなり、逆に、第2の容量素子C2を構成する一対
の電極E12,E22の電極間隔は大きくなる。別言す
れば、角速度ωyの作用により、第1の容量素子C1の
静電容量値は大きくなり、第2の容量素子C2の静電容
量値は小さくなる。
Thus, as long as the vibrator 130 is vibrating along the Z axis, the displacement substrate 110 and the fixed substrate 12
A relationship parallel to 0 is maintained. That is, in the state shown in FIG. 4, the distance between the two substrates is small, and in the state shown in FIG. 5, the distance between the two substrates is large, but the relationship that the two substrates are parallel is maintained. However, when the angular velocity ωy around the Y axis is acting, a Coriolis force is generated in the X axis direction, so that the parallel state of the two substrates cannot be maintained. For example, as shown in the side sectional view of FIG. 7, when the angular velocity ωy about the Y axis is acting on the device housing 140, the vibrator 130 is driven at the speed + Vz
Moves upward in the figure, the Coriolis force in the positive X-axis direction + F
x will occur. When such Coriolis force + Fx acts on the vibrator 130, the displacement substrate 110
Is caused as shown in the figure, and the vibrator 130 is inclined as shown in the figure. As a result, the distance between the pair of electrodes E11 and E12 constituting the first capacitive element C1 is smaller than that in the normal state (the state where the angular velocity is not acting), and conversely, the second capacitive element C2 The electrode interval between the pair of electrodes E12 and E22 constituting the above becomes large. In other words, due to the action of the angular velocity ωy, the capacitance value of the first capacitance element C1 increases and the capacitance value of the second capacitance element C2 decreases.

【0031】ところが、図8の側断面図に示すように、
振動子130が速度−Vzで図の下方へ運動すると、運
動方向が逆転したために、作用するコリオリ力の方向も
逆転することになり、X軸負方向のコリオリ力−Fxが
発生することになる。振動子130に対して、このよう
なコリオリ力−Fxが作用すると、変位基板110には
図8に示すような撓みが生じ、振動子130は図7とは
逆の方向に傾斜することになる。その結果、通常の状態
(角速度が作用していない状態)に比べると、第1の容
量素子C1を構成する一対の電極E11,E12の電極
間隔は大きくなり、逆に、第2の容量素子C2を構成す
る一対の電極E12,E22の電極間隔は小さくなる。
別言すれば、角速度ωyの作用により、第1の容量素子
C1の静電容量値は小さくなり、第2の容量素子C2の
静電容量値は大きくなる。
However, as shown in the side sectional view of FIG.
When the vibrator 130 moves downward at the speed -Vz in the figure, the direction of the Coriolis force acting is also reversed because the direction of movement is reversed, and a Coriolis force -Fx in the negative X-axis direction is generated. . When such Coriolis force -Fx acts on the vibrator 130, the displacement substrate 110 bends as shown in FIG. 8, and the vibrator 130 is inclined in a direction opposite to that of FIG. . As a result, the distance between the pair of electrodes E11 and E12 constituting the first capacitive element C1 is larger than that in the normal state (the state where the angular velocity is not acting), and conversely, the second capacitive element C2 The electrode interval between the pair of electrodes E12 and E22 constituting the above becomes smaller.
In other words, the capacitance value of the first capacitance element C1 decreases and the capacitance value of the second capacitance element C2 increases due to the action of the angular velocity ωy.

【0032】ここで注意すべき点は、上述の議論で、各
容量素子の静電容量値が「大きくなる」、あるいは「小
さくなる」という表現は、あくまでも角速度ωyが作用
していない通常の状態と、角速度ωyが作用したときの
状態とを比較した表現である。すなわち、振動子130
を振動させた状態においては、角速度が何ら作用してい
なくても、各容量素子の電極間隔は周期φで狭くなった
り広くなったり、周期的に変化を繰り返している。たと
えば、図4に示すように、振動子130が図の上方へと
移動した時点では、各容量素子の電極間隔は狭くなり、
静電容量値は大きくなるのに対し、図5に示すように、
振動子130が図の下方へと移動した時点では、各容量
素子の電極間隔は広くなり、静電容量値は小さくなる。
このように、各容量素子の静電容量値は、周期φで絶え
ず変化していることになる。
It should be noted here that in the above discussion, the expression that the capacitance value of each capacitance element is “increased” or “decreased” is used only in a normal state where the angular velocity ωy does not act. And the state when the angular velocity ωy acts. That is, the vibrator 130
In the state where is vibrated, the electrode spacing of each capacitive element narrows or widens in a cycle φ, and changes periodically, even if no angular velocity acts. For example, as shown in FIG. 4, when the vibrator 130 moves upward in the drawing, the electrode spacing of each capacitance element becomes narrow,
While the capacitance value increases, as shown in FIG.
When the vibrator 130 moves downward in the drawing, the distance between the electrodes of each capacitance element increases, and the capacitance value decreases.
Thus, the capacitance value of each capacitance element is constantly changing in the period φ.

【0033】結局、各容量素子の静電容量値の変化分に
は、振動子130の振動に起因する要素と、角速度の作
用に起因する要素とが含まれていることになる。本発明
に係る角速度センサでは、次の§3で述べる信号処理回
路を採用することにより、角速度の作用に起因する要素
のみを抽出することができる。
After all, the change in the capacitance value of each capacitance element includes an element caused by the vibration of the vibrator 130 and an element caused by the action of the angular velocity. In the angular velocity sensor according to the present invention, by employing the signal processing circuit described in §3 below, it is possible to extract only the elements resulting from the action of the angular velocity.

【0034】§3. 角速度を検出するための信号処理
回路 図9は、本発明に係る角速度センサに用いる信号処理回
路の一部を示す回路図である。この回路図で、可変容量
素子C1,C2は、それぞれ上述したセンサ本体部にお
ける第1の容量素子C1および第2の容量素子C2に相
当する。実際には、この例では、図9の容量素子C1の
接地側の電極が固定電極E21であり、抵抗素子R1に
接続されている電極が変位電極E11である。同様に、
図9の容量素子C2の接地側の電極が固定電極E22で
あり、抵抗素子R2に接続されている電極が変位電極E
12である。ここで、容量素子C1および抵抗素子R1
により第1の遅延回路が構成され、容量素子C2および
抵抗素子R2により第2の遅延回路が構成されており、
抵抗素子R1の抵抗値と抵抗素子R2の抵抗値は互いに
等しい。
§3. Signal processing for detecting angular velocity
Circuit 9 is a circuit diagram showing a part of a signal processing circuit used in an angular velocity sensor according to the present invention. In this circuit diagram, the variable capacitance elements C1 and C2 correspond to the first capacitance element C1 and the second capacitance element C2 in the above-described sensor main body, respectively. Actually, in this example, the ground electrode of the capacitive element C1 in FIG. 9 is the fixed electrode E21, and the electrode connected to the resistive element R1 is the displacement electrode E11. Similarly,
The electrode on the ground side of the capacitance element C2 in FIG. 9 is the fixed electrode E22, and the electrode connected to the resistance element R2 is the displacement electrode E2.
Twelve. Here, the capacitance element C1 and the resistance element R1
Constitutes a first delay circuit, and the capacitor C2 and the resistor R2 constitute a second delay circuit.
The resistance value of the resistance element R1 is equal to the resistance value of the resistance element R2.

【0035】ここで、図の入力端子T1に周期φをもっ
た第1の周期信号φ1を与えると、第1の遅延回路(R
1,C1)からは第1の遅延信号D1が出力され、図の
入力端子T2に周期φをもった第2の周期信号φ2を与
えると、第2の遅延回路(R2,C2)からは第2の遅
延信号D2が出力されることになる。これら一対の遅延
信号D1,D2は、排他的論理和演算を行う論理素子L
1に与えられ、両遅延信号D1,D2の位相差を示す位
相差信号Aが出力端子T3に得られる。
Here, when a first periodic signal φ1 having a period φ is applied to the input terminal T1 in the figure, the first delay circuit (R
, C1) outputs a first delay signal D1, and when a second periodic signal φ2 having a period φ is applied to an input terminal T2 in the figure, the second delay circuit (R2, C2) outputs a second delayed signal D2. 2 will be output. The pair of delay signals D1 and D2 are used as logic elements L for performing an exclusive OR operation.
1, and a phase difference signal A indicating the phase difference between the two delayed signals D1 and D2 is obtained at an output terminal T3.

【0036】いま、この図9に示す回路に対して、図1
0に示すような第1の周期信号φ1および第2の周期信
号φ2を与えた場合を考える。ここで、第1の周期信号
φ1は、周期φをもったデューティ比50%の矩形波信
号である。また、第2の周期信号φ2は、同じく周期φ
をもったデューティ比50%の矩形波信号であるが、第
1の周期信号φ1に対して所定の移動差pをもった信号
である。ここでは、位相差p=π/2(周期φの1/
4)に設定している。
Now, with respect to the circuit shown in FIG.
Consider a case where a first periodic signal φ1 and a second periodic signal φ2 as shown in FIG. Here, the first periodic signal φ1 is a rectangular wave signal having a period φ and a duty ratio of 50%. Also, the second periodic signal φ2 has a period φ
Is a rectangular wave signal having a duty ratio of 50% and having a predetermined moving difference p with respect to the first periodic signal φ1. Here, the phase difference p = π / 2 (1/3 of the period φ)
4) is set.

【0037】第1の遅延信号D1および第2の遅延信号
D2は、それぞれ第1の周期信号φ1および第2の周期
信号φ2を遅延させて得られる信号であるから、遅延時
間をそれぞれd1,d2とすれば、図10に示すような
信号になる。なお、実際には、CR遅延回路を通った遅
延信号は、波形になまりが生じることになるが、本願の
波形図では、説明の便宜上、各信号をなまりのない状態
で示すことにする。
The first delay signal D1 and the second delay signal D2 are signals obtained by delaying the first periodic signal φ1 and the second periodic signal φ2, respectively, so that the delay times are d1 and d2, respectively. Then, a signal as shown in FIG. 10 is obtained. Actually, the waveform of the delay signal that has passed through the CR delay circuit will be rounded. However, in the waveform diagram of the present application, each signal is shown in a rounded state for convenience of explanation.

【0038】さて、ここではまず、角速度が作用してい
ない通常の状態におけるこの信号処理回路の動作を考え
てみる。いま、振動子130をZ軸方向に周期φで振動
させると、容量素子C1,C2を構成する一対の電極の
間隔は、大きくなったり小さくなったりするので、容量
素子C1,C2の静電容量値は周期φで変化することに
なる。しかしながら、既に述べたように、角速度が作用
していない状態では、振動子130は傾斜することなし
に振動するので、容量素子C1の静電容量値と容量素子
C2の静電容量値とはどの瞬間においても互いに等しく
なる。このため、図9に示す回路図における第1の遅延
回路(R1,C1)による遅延時間d1と、第2の遅延
回路(R2,C2)による遅延時間d2とは等しくな
る。したがって、第1の遅延信号D1と第2の遅延信号
D2との間には、第1の周期信号φ1と第2の周期信号
φ2との位相差p(この例の場合、p=π/2)がその
まま維持され、位相差信号Aとしては、図10に示すよ
うに、期間t10もしくは期間t20に相当するパルス
幅をもったパルス信号が得られる。ここで、期間t10
=t20であり、これは位相差pに相当する期間にな
る。
First, consider the operation of this signal processing circuit in a normal state where no angular velocity is applied. Now, when the vibrator 130 is vibrated at a period φ in the Z-axis direction, the distance between the pair of electrodes constituting the capacitance elements C1 and C2 becomes larger or smaller, so that the capacitance of the capacitance elements C1 and C2 The value will change with the period φ. However, as described above, in a state where the angular velocity is not acting, the vibrator 130 vibrates without tilting, so that the capacitance value of the capacitance element C1 and the capacitance value of the capacitance element C2 are different. Even at the moment, they are equal to each other. Therefore, the delay time d1 by the first delay circuit (R1, C1) in the circuit diagram shown in FIG. 9 is equal to the delay time d2 by the second delay circuit (R2, C2). Therefore, between the first delay signal D1 and the second delay signal D2, the phase difference p between the first periodic signal φ1 and the second periodic signal φ2 (p = π / 2 in this example) ) Is maintained as it is, and as the phase difference signal A, a pulse signal having a pulse width corresponding to the period t10 or the period t20 is obtained as shown in FIG. Here, the period t10
= T20, which is a period corresponding to the phase difference p.

【0039】図10のタイミングチャートの位相差信号
Aにおける期間t10は、奇数番目のパルスの期間を示
し、期間t20は、偶数番目のパルスの期間を示してい
る(ここでは、便宜上、第1の周期信号φ1の最初の立
上がりエッジ部分を起点として、それ以後に最初に現れ
るパルスを奇数番目のパルスとして数えることにす
る)。このように、角速度が作用していない状態では、
t10=t20となる。ここではこのパルス幅を基準幅
と呼ぶことにする。ところが、Y軸まわりの角速度ωy
が作用した環境下では、位相差信号Aに含まれるパルス
のパルス幅が、この基準幅から外れることになる。別言
すれば、第1の遅延信号D1と第2の遅延信号D2との
位相差が、角速度ωyの作用により変化することにな
る。その理由は、§2で述べた検出原理を考慮すれば、
容易に理解できよう。すなわち、角速度ωyが作用する
と、図7あるいは図8に示すように、振動子130が傾
斜するため、容量素子C1の静電容量値と容量素子C2
の静電容量値との間に差が生じることになり、第1の遅
延回路(R1,C1)による遅延時間d1と、第2の遅
延回路(R2,C2)による遅延時間d2とに差が生じ
るからである。
The period t10 of the phase difference signal A in the timing chart of FIG. 10 indicates the period of the odd-numbered pulse, and the period t20 indicates the period of the even-numbered pulse (here, for convenience, the first period is the first period). Starting from the first rising edge portion of the periodic signal φ1, the pulse appearing first thereafter is counted as the odd-numbered pulse). Thus, in the state where the angular velocity is not acting,
t10 = t20. Here, this pulse width is referred to as a reference width. However, the angular velocity ωy about the Y axis
Under the environment in which is applied, the pulse width of the pulse included in the phase difference signal A deviates from this reference width. In other words, the phase difference between the first delay signal D1 and the second delay signal D2 changes due to the action of the angular velocity ωy. The reason is that considering the detection principle described in §2,
Easy to understand. That is, when the angular velocity ωy acts, as shown in FIG. 7 or FIG. 8, the vibrator 130 is inclined, so that the capacitance value of the capacitive element C1 and the capacitive element C2
And a difference between the delay time d1 of the first delay circuit (R1, C1) and the delay time d2 of the second delay circuit (R2, C2). This is because it occurs.

【0040】ここでは、図11に示すタイミングチャー
トを参照しながら、角速度ωyが作用している環境下で
のこの信号処理回路の動作を説明しよう。既に述べたよ
うに、駆動用容量素子C5に対し、周期φをもった交流
駆動信号Uを供給すると、振動子130はZ軸方向の速
度VzをもってZ軸方向に振動することになる。このと
き、図11に期間Pとして示すように、速度Vzが正の
値をとる第1の期間P1と、負の値をとる第2の期間P
2とが交互に現れることになるが、第1の期間P1で
は、図7に示すように振動子130が傾斜し、第2の期
間P2では、図8に示すように振動子130が傾斜す
る。このように、振動子130を振動させた状態におい
て、図9に示す回路に第1の周期信号φ1および第2の
周期信号φ2を供給すると、図11に示すような第1の
遅延信号D1および第2の遅延信号D2が得られること
になる。
Here, the operation of this signal processing circuit in an environment where the angular velocity ωy is acting will be described with reference to a timing chart shown in FIG. As described above, when the AC drive signal U having the cycle φ is supplied to the driving capacitive element C5, the vibrator 130 vibrates in the Z-axis direction at the Z-axis speed Vz. At this time, as shown as a period P in FIG. 11, a first period P1 in which the speed Vz takes a positive value and a second period P1 in which the speed Vz takes a negative value
2 alternately appear, but in the first period P1, the oscillator 130 tilts as shown in FIG. 7, and in the second period P2, the oscillator 130 tilts as shown in FIG. . As described above, when the first periodic signal φ1 and the second periodic signal φ2 are supplied to the circuit shown in FIG. 9 in a state where the oscillator 130 is vibrated, the first delay signal D1 and the second delayed signal D1 shown in FIG. The second delay signal D2 is obtained.

【0041】ここで、図11に示す第1の遅延信号D1
の立上がりエッジの遅延時間d11は、図10に示す遅
延時間d1よりも大きくなり、逆に、立ち下がりエッジ
の遅延時間d12は、図10に示す遅延時間d1よりも
小さくなる。これは、遅延時間d11は第1の期間P1
に得られる遅延時間であるのに対し、遅延時間d12は
第2の期間P2に得られる遅延時間であるためである。
すなわち、第1の期間P1では、図7に示すように振動
子130が傾斜するため、容量素子C1の容量値は、振
動子130が傾斜しない状態(すなわち、角速度が作用
していない状態)に比べて大きくなり、遅延時間d11
はd1よりも大きくなる。逆に、第2の期間P2では、
図8に示すように振動子130が傾斜するため、容量素
子C1の容量値は、振動子130が傾斜しない状態(す
なわち、角速度が作用していない状態)に比べて小さく
なり、遅延時間d12はd1よりも小さくなる。
Here, the first delay signal D1 shown in FIG.
10 is longer than the delay time d1 shown in FIG. 10, and conversely, the delay time d12 of the falling edge is shorter than the delay time d1 shown in FIG. This is because the delay time d11 is the first period P1
This is because the delay time d12 is the delay time obtained in the second period P2.
That is, in the first period P1, the vibrator 130 is inclined as shown in FIG. 7, so that the capacitance value of the capacitive element C1 is in a state where the vibrator 130 is not inclined (that is, a state where the angular velocity is not acting). And the delay time d11
Is greater than d1. Conversely, in the second period P2,
As shown in FIG. 8, since the vibrator 130 is tilted, the capacitance value of the capacitive element C1 is smaller than the state where the vibrator 130 is not tilted (that is, the state where the angular velocity is not acting), and the delay time d12 is It becomes smaller than d1.

【0042】一方、図11に示す第2の遅延信号D2の
立上がりエッジの遅延時間d21は、図10に示す遅延
時間d2よりも小さくなり、逆に、立ち下がりエッジの
遅延時間d22は、図10に示す遅延時間d2よりも大
きくなる。これは、遅延時間d21は第1の期間P1に
得られる遅延時間であるのに対し、遅延時間d22は第
2の期間P2に得られる遅延時間であるためである。す
なわち、第1の期間P1では、図7に示すように振動子
130が傾斜するため、容量素子C2の容量値は、振動
子130が傾斜しない状態(すなわち、角速度が作用し
ていない状態)に比べて小さくなり、遅延時間d21は
d2よりも小さくなる。逆に、第2の期間P2では、図
8に示すように振動子130が傾斜するため、容量素子
C2の容量値は、振動子130が傾斜しない状態(すな
わち、角速度が作用していない状態)に比べて大きくな
り、遅延時間d22はd2よりも大きくなる。
On the other hand, the delay time d21 of the rising edge of the second delay signal D2 shown in FIG. 11 is smaller than the delay time d2 shown in FIG. 10, and conversely, the delay time d22 of the falling edge is Is longer than the delay time d2 shown in FIG. This is because the delay time d21 is a delay time obtained in the first period P1, whereas the delay time d22 is a delay time obtained in the second period P2. That is, in the first period P1, the vibrator 130 is inclined as shown in FIG. 7, so that the capacitance value of the capacitive element C2 is in a state where the vibrator 130 is not inclined (that is, a state where the angular velocity is not acting). The delay time d21 is smaller than d2. Conversely, in the second period P2, since the vibrator 130 is inclined as shown in FIG. 8, the capacitance value of the capacitive element C2 is in a state where the vibrator 130 is not inclined (that is, a state where the angular velocity is not acting). , And the delay time d22 becomes larger than d2.

【0043】このように、角速度ωyの作用により、両
周期信号の遅延時間に変化が生じると、位相差信号Aと
しては、図11に示すように、期間t11もしくは期間
t21に相当するパルス幅をもったパルス信号になる。
ここで、一点鎖線で示すパルスは、図10に示した期間
t10=t20と同じパルス幅、すなわち標準幅をもっ
たパルスを示すものである。この図11のタイミングチ
ャートの位相差信号Aにおける期間t11は、奇数番目
のパルスの期間を示し、期間t21は、偶数番目のパル
スの期間を示している。このように、本発明に係る信号
処理回路では、奇数番目のパルスと偶数番目のパルスと
で、異なる挙動をとることは注目すべきである。すなわ
ち、この例では、奇数番目のパルスは、パルス幅がいず
れも基準幅より小さくなっているのに対し、偶数番目の
パルスは、パルス幅がいずれも基準幅より大きくなって
いる。
As described above, when the delay time of the two-period signal changes due to the action of the angular velocity ωy, the phase difference signal A has a pulse width corresponding to the period t11 or the period t21 as shown in FIG. It becomes a pulse signal with a pulse.
Here, the pulse indicated by the dashed line indicates a pulse having the same pulse width as the period t10 = t20 shown in FIG. 10, that is, a pulse having a standard width. In the timing chart of FIG. 11, the period t11 of the phase difference signal A indicates the period of the odd-numbered pulse, and the period t21 indicates the period of the even-numbered pulse. Thus, it should be noted that in the signal processing circuit according to the present invention, the odd-numbered pulse and the even-numbered pulse behave differently. That is, in this example, the pulse width of each of the odd-numbered pulses is smaller than the reference width, whereas the pulse width of each of the even-numbered pulses is larger than the reference width.

【0044】ここで、実際のパルス幅と基準幅との差
は、作用した角速度ωyの大きさに対応する。すなわ
ち、大きな角速度が作用すれば、それだけ大きなコリオ
リ力が作用し、振動子130は大きく傾斜するので、静
電容量値は大きく変化し、遅延時間も大きく変化するこ
とになる。また、作用する角速度ωyの向き(右まわり
か、左まわりか)は、実際のパルス幅が基準幅より大き
くなるか、小さくなるか、を決定する要因となる。すな
わち、図7あるいは図8の例では、図において左まわり
の矢印で示す角速度ωyが作用した場合を示したが、逆
に、右まわりの矢印で示す角速度−ωyが作用した場合
には(本出願では、図において左まわりの角速度を正、
右まわりの角速度を負と便宜上定義している)、コリオ
リ力の方向が逆転し、これまで述べてきた現象と逆の現
象が起こることになる。その結果、図11に示す位相差
信号Aとは逆に、奇数番目のパルスは、パルス幅が基準
幅より大きくなり、偶数番目のパルスは、パルス幅が基
準幅より小さくなる。
Here, the difference between the actual pulse width and the reference width corresponds to the magnitude of the applied angular velocity ωy. In other words, if a large angular velocity acts, a large Coriolis force acts and the vibrator 130 tilts greatly, so that the capacitance value changes greatly and the delay time also changes greatly. The direction of the acting angular velocity ωy (clockwise or counterclockwise) is a factor for determining whether the actual pulse width is larger or smaller than the reference width. That is, in the example of FIG. 7 or FIG. 8, the case where the angular velocity ωy indicated by the left-handed arrow acts in the figures is shown. In the application, the left-handed angular velocity in the figure is positive,
The clockwise angular velocity is defined as negative for convenience), the direction of the Coriolis force is reversed, and a phenomenon opposite to the phenomenon described so far occurs. As a result, contrary to the phase difference signal A shown in FIG. 11, the pulse width of the odd-numbered pulse is larger than the reference width, and the pulse width of the even-numbered pulse is smaller than the reference width.

【0045】このように、位相差信号Aに含まれる1つ
のパルスのパルス幅を測定し、交流駆動信号φとの位相
関係に基づいて、この1つのパルスが奇数番目のパルス
か偶数番目のパルスかを特定し、測定したパルス幅を基
準幅と比較することにより、瞬時の角速度ωyの向きと
大きさとを認識することができる。したがって、時系列
で得られるパルスのパルス幅を次々と測定してゆけば、
角速度の値を連続的に得ることができる。また、パルス
幅の積算値を求めるようにすれば、ある程度の期間内の
平均的な角速度値を得ることができる。
As described above, the pulse width of one pulse included in the phase difference signal A is measured, and based on the phase relationship with the AC drive signal φ, this one pulse is an odd-numbered pulse or an even-numbered pulse. By identifying the above and comparing the measured pulse width with the reference width, the direction and magnitude of the instantaneous angular velocity ωy can be recognized. Therefore, if the pulse width of the pulse obtained in time series is measured one after another,
The value of the angular velocity can be obtained continuously. Further, if the integrated value of the pulse width is obtained, an average angular velocity value within a certain period can be obtained.

【0046】ただ、位相差信号Aに含まれる奇数番目の
パルスと偶数番目のパルスとは、互いに異なる挙動をと
るため、別個の取り扱いをする必要がある。たとえば積
算値を求める場合、全パルスについてのパルス幅をその
まま積算してしまうと正しい結果は得られない。すなわ
ち、図11に示す位相差信号Aの全パルスについてのパ
ルス幅を積算すると、基準幅よりも小さなパルス幅をも
った奇数番目のパルスと基準幅よりも大きなパルス幅を
もった偶数番目のパルスとが相殺されてしまう。そこ
で、位相差信号Aを周期φ/2ごとの期間に区切り、奇
数番目のパルスが存在する奇数番目の期間と、偶数番目
のパルスが存在する偶数番目の期間とを定義し、奇数番
目のパルスについてのパルス幅と偶数番目のパルスにつ
いてのパルス幅とを別個独立して求めるようにすればよ
い。
However, since the odd-numbered pulses and the even-numbered pulses included in the phase difference signal A behave differently from each other, they must be treated separately. For example, when obtaining an integrated value, a correct result cannot be obtained if the pulse widths of all the pulses are integrated as they are. That is, when the pulse widths of all the pulses of the phase difference signal A shown in FIG. 11 are integrated, odd-numbered pulses having a pulse width smaller than the reference width and even-numbered pulses having a pulse width larger than the reference width are obtained. Will be offset. Therefore, the phase difference signal A is divided into periods of every cycle φ / 2, and an odd-numbered period in which an odd-numbered pulse exists and an even-numbered period in which an even-numbered pulse exists are defined. And the pulse width for the even-numbered pulse may be obtained separately and independently.

【0047】たとえば、図11に示すように、第3の周
期信号φ3を用意する。この第3の周期信号φ3は、周
期φをもつデューティー比50%の矩形波信号である
が、図にハッチングを施したハイレベルの区間に、位相
差信号Aの奇数番目のパルス(期間t11のパルス幅を
もつパルス)が含まれるように位相を調整した信号であ
る。たとえば、試作用のセンサ本体部と試作用の回路と
を用いて、位相差信号Aを実験的に求め、この位相差信
号Aに含まれる奇数番目のパルスの中心位置が、第3の
周期信号φ3のハイレベル区間の中心位置に一致するよ
うに、位相差の調整を行うようにすればよい。そして、
この第3の周期信号φ3と、位相差信号Aとの論理積に
相当する信号を求めれば、この信号には、奇数番目のパ
ルスのみが含まれることになるので、奇数番目のパルス
のパルス幅のみを選択的に取り出すことが可能になる。
逆に、図11に示すように、第3の周期信号φ3に対し
て論理反転状態にある第4の周期信号φ3を用意し、
この第4の周期信号φ3と、位相差信号Aとの論理積
に相当する信号を求めれば、この信号には、偶数番目の
パルスのみが含まれることになるので、偶数番目のパル
スのパルス幅のみを選択的に取り出すことが可能にな
る。
For example, as shown in FIG. 11, a third periodic signal φ3 is prepared. The third periodic signal φ3 is a rectangular wave signal having a period φ and a duty ratio of 50%, and is provided with an odd-numbered pulse of the phase difference signal A (a period t11) in a high-level section hatched in the drawing. (Pulse having a pulse width). For example, a phase difference signal A is experimentally obtained using a trial sensor body and a trial circuit, and the center position of an odd-numbered pulse included in the phase difference signal A is determined by a third periodic signal. The phase difference may be adjusted so as to coincide with the center position of the high-level section of φ3. And
If a signal corresponding to the logical product of the third periodic signal φ3 and the phase difference signal A is obtained, this signal includes only the odd-numbered pulses, so that the pulse width of the odd-numbered pulses is obtained. Only one can be selectively extracted.
Conversely, as shown in FIG. 11, a fourth periodic signal φ3 *, which is in a logically inverted state with respect to the third periodic signal φ3, is prepared.
If a signal corresponding to the logical product of the fourth periodic signal φ3 * and the phase difference signal A is obtained, this signal includes only the even-numbered pulses. Only the width can be selectively extracted.

【0048】なお、パルス幅を積算するには、たとえ
ば、選択的に取り出した一方のパルスを含んだ信号を平
滑用コンデンサに与えて平滑化し、アナログ電圧値とし
て積算値を得る手法を採ることもできるし、あるいは、
周期φに対して十分に短い周期で動作するカウンタによ
りパルス幅をカウントし、デジタルカウント値として積
算値を得る手法を採ることもできる。
In order to integrate the pulse width, for example, a method may be employed in which a signal including one of the selectively extracted pulses is applied to a smoothing capacitor for smoothing, and an integrated value is obtained as an analog voltage value. Can, or
It is also possible to adopt a method in which the pulse width is counted by a counter that operates with a sufficiently short cycle with respect to the cycle φ, and an integrated value is obtained as a digital count value.

【0049】こうして得られた奇数番目のパルスについ
てのパルス幅も、偶数番目のパルスについてのパルス幅
も、いずれも角速度ωyの向きおよび大きさに関する情
報を有している。すなわち、前者は、図11に示す位相
差信号Aの期間t11に相当するものであるから、標準
幅よりも小さければ、左まわりの角速度ωyの作用を示
し、標準幅よりも大きければ、右まわりの角速度−ωy
の作用を示すことになる。逆に、後者は、図11に示す
位相差信号Aの期間t21に相当するものであるから、
標準幅よりも大きければ、左まわりの角速度ωyの作用
を示し、標準幅よりも小さければ、右まわりの角速度−
ωyの作用を示すことになる。また、いずれの場合も、
標準幅と実際のパルス幅との差が、作用した角速度の大
きさを示すことになる。
Both the pulse width of the odd-numbered pulse and the pulse width of the even-numbered pulse thus obtained have information on the direction and magnitude of the angular velocity ωy. In other words, the former corresponds to the period t11 of the phase difference signal A shown in FIG. 11, so that if it is smaller than the standard width, it indicates the action of the counterclockwise angular velocity ωy. Angular velocity -ωy
Will be shown. Conversely, the latter corresponds to the period t21 of the phase difference signal A shown in FIG.
If it is larger than the standard width, the effect of the counterclockwise angular velocity ωy is shown. If it is smaller than the standard width, the clockwise angular velocity −
The effect of ωy will be shown. In both cases,
The difference between the standard width and the actual pulse width will indicate the magnitude of the applied angular velocity.

【0050】このように、奇数番目のパルスについての
パルス幅も、偶数番目のパルスについてのパルス幅も、
いずれも角速度ωyの向きおよび大きさに関する情報を
有しているので、原理的には、いずれか一方だけを用い
て角速度の検出が可能である。しかしながら、精度の高
い検出値を得る上では、両方のパルス幅をともに利用す
るのが好ましい。そのためには、奇数番目のパルスにつ
いてのパルス幅と、偶数番目のパルスについてのパルス
幅との差をとるようにすればよい。同じ角速度が作用し
た場合、奇数番目のパルスと偶数番目のパルスとは、一
方のパルス幅が大きくなると、他方のパルス幅は小さく
なるという相補的な挙動をとるため、両者の差をとるこ
とにより、両方をともに利用した検出が可能になる。こ
のように、奇数番目のパルスと偶数番目のパルスとの双
方を利用した検出を行うことができる、より実用的な信
号処理回路を以下に述べる。
Thus, both the pulse width of the odd-numbered pulse and the pulse width of the even-numbered pulse are:
Since each of them has information on the direction and the magnitude of the angular velocity ωy, the angular velocity can be detected using only one of them in principle. However, to obtain a highly accurate detection value, it is preferable to use both pulse widths. For this purpose, the difference between the pulse width of the odd-numbered pulse and the pulse width of the even-numbered pulse may be calculated. When the same angular velocity is applied, the odd-numbered pulse and the even-numbered pulse have complementary behaviors in which one pulse width increases and the other pulse width decreases. , Both of which can be detected. A more practical signal processing circuit capable of performing detection using both the odd-numbered pulse and the even-numbered pulse will be described below.

【0051】§4. 角速度を検出するための実用的な
信号処理回路 図12は、本発明に係る角速度センサに用いる実用的な
信号処理回路を示す回路図である。この信号処理回路
は、検出用回路71と駆動用回路72とによって構成さ
れている。検出用回路71は、図1に示すセンサ本体部
を用いて、Y軸まわりに作用する角速度ωyを検出する
ための回路であり、駆動用回路72は、そのような検出
を行う際に、振動子130をZ軸方向に振動させるため
の駆動を行う回路である。
§4. Practical for detecting angular velocity
Signal Processing Circuit FIG. 12 is a circuit diagram showing a practical signal processing circuit used for the angular velocity sensor according to the present invention. This signal processing circuit includes a detection circuit 71 and a drive circuit 72. The detection circuit 71 is a circuit for detecting the angular velocity ωy acting around the Y axis by using the sensor main body shown in FIG. 1, and the drive circuit 72 is configured to detect vibration when performing such detection. This is a circuit for driving the vibrator 130 to vibrate in the Z-axis direction.

【0052】ここで、検出用回路71の上段に示された
抵抗素子R1,R2、容量素子C1,C2、排他的論理
和演算を行う論理回路L1は、図9に示した回路の各構
成要素と全く同じものである。また、第1の信号供給回
路10は、第1の周期信号φ1を発生させる回路を示し
ており、第2の信号供給回路20は、第2の周期信号φ
2を発生させる回路を示している。この信号処理回路で
は、更に、第3の周期信号φ3を発生させて入力端子T
4に与える第3の信号供給回路30と、第4の周期信号
φ3を発生させて入力端子T5に与える第4の信号供
給回路40とが設けられている。ここで、第3の周期信
号φ3,第4の周期信号φ3は、図11のタイミング
チャートに示された各信号である。
Here, the resistance elements R1 and R2, the capacitance elements C1 and C2, and the logic circuit L1 for performing an exclusive OR operation shown in the upper part of the detection circuit 71 are the respective components of the circuit shown in FIG. Is exactly the same. The first signal supply circuit 10 is a circuit that generates a first periodic signal φ1, and the second signal supply circuit 20 is a circuit that generates a second periodic signal φ1.
2 is shown. This signal processing circuit further generates a third periodic signal φ3 to
4 and a fourth signal supply circuit 40 that generates a fourth periodic signal φ3 * and supplies the signal to the input terminal T5. Here, the third periodic signal φ3 and the fourth periodic signal φ3 * are the signals shown in the timing chart of FIG.

【0053】論理回路L2は、出力端子T3に得られた
位相差信号Aと、入力端子T4に与えられた第3の周期
信号φ3との論理積演算を行い、出力信号A1を得る回
路である。また、論理回路L3は、出力端子T3に得ら
れた位相差信号Aを論理反転し、反転位相差信号A
求める回路であり、論理回路L4は、この反転位相差信
号Aと、入力端子T5に与えられた第4の周期信号φ
との論理積演算を行い、出力信号A2を得る回路で
ある。更に、論理回路L5は、出力信号A1と出力信号
A2との論理和演算を行い、出力信号Bを求める回路で
あり、その後段に接続された積算回路50は、出力信号
Bに含まれる全パルスのパルス幅を積算し、積算値を示
す出力信号Cを出力する回路である。かくして、出力端
子T6には、所定の積算値を示す出力信号Cが得られる
ことになる。
The logic circuit L2 performs a logical AND operation of the phase difference signal A obtained at the output terminal T3 and the third periodic signal φ3 provided at the input terminal T4 to obtain an output signal A1. . The logic circuit L3 logically inverts the phase difference signal A obtained at the output terminal T3 to obtain an inverted phase difference signal A * . The logic circuit L4 outputs the inverted phase difference signal A * and the input signal. Fourth periodic signal φ applied to terminal T5
3 * is a circuit for performing an AND operation with * to obtain an output signal A2. Further, the logic circuit L5 is a circuit that performs a logical sum operation of the output signal A1 and the output signal A2 to obtain the output signal B, and the integrating circuit 50 connected to the subsequent stage performs a logical sum operation on all the pulses included in the output signal B. And outputs an output signal C indicating the integrated value. Thus, an output signal C indicating a predetermined integrated value is obtained at the output terminal T6.

【0054】一方、駆動用回路72は、実質的に、駆動
信号供給回路60によって構成される回路である。この
駆動信号供給回路60は、駆動用容量素子C5に対して
供給する交流駆動信号Uを発生させる回路である。交流
駆動信号Uは、既に述べたように、周期φをもった周期
信号であり、この交流駆動信号Uを第5の容量素子C5
に供給することにより、振動子130をZ軸方向に振動
させることができる。
On the other hand, the drive circuit 72 is substantially a circuit constituted by the drive signal supply circuit 60. The drive signal supply circuit 60 is a circuit that generates an AC drive signal U to be supplied to the drive capacitance element C5. As described above, the AC drive signal U is a periodic signal having a cycle φ, and the AC drive signal U is connected to the fifth capacitive element C5.
, The vibrator 130 can be vibrated in the Z-axis direction.

【0055】さて、この図12に示す信号処理回路の動
作を図13のタイミングチャートに基づいて説明しよ
う。この回路の出力端子T3に、図13に示すような位
相差信号Aが得られることは既に§3で述べたとおりで
ある。ここで、一点鎖線で示すパルスは、角速度が作用
していない状態で得られる標準幅をもったパルスであ
る。この例では、左まわりの角速度ωyの作用により、
奇数番目のパルスのパルス幅(期間t11)は標準幅よ
り小さくなり、偶数番目のパルスのパルス幅(期間t2
1)は標準幅より大きくなっている。論理回路L2で
は、この位相差信号Aと第3の周期信号φ3との論理積
演算が行われ、出力信号A1が得られる。出力信号A1
は、位相差信号A内の奇数番目のパルスのみを抽出した
信号になる。一方、論理回路L3で反転された反転位相
差信号Aの波形と、入力端子T5に与えられる第4の
周期信号φ3の波形とは、図13に示すとおりにな
り、論理回路L4の出力信号A2は、図示のように、所
定の期間t21に相当するパルス幅をもったパルスに
なる。ここで、期間t21と期間t21とは、相補的
な関係にある。すなわち、t21+2・t21=φ/
2(半周期)の関係にあるので、期間t21が大きくな
れば、期間t21は小さくなり、期間t21が小さく
なれば、期間t21は大きくなる。
Now, the operation of the signal processing circuit shown in FIG. 12 will be described with reference to the timing chart of FIG. As described in §3, a phase difference signal A as shown in FIG. 13 is obtained at the output terminal T3 of this circuit. Here, the pulse indicated by the dashed line is a pulse having a standard width obtained in a state where the angular velocity is not acting. In this example, by the action of the counterclockwise angular velocity ωy,
The pulse width of the odd-numbered pulse (period t11) is smaller than the standard width, and the pulse width of the even-numbered pulse (period t2)
1) is larger than the standard width. In the logic circuit L2, an AND operation of the phase difference signal A and the third periodic signal φ3 is performed, and an output signal A1 is obtained. Output signal A1
Is a signal obtained by extracting only the odd-numbered pulses in the phase difference signal A. On the other hand, the waveform of the inverted phase difference signal A * inverted by the logic circuit L3 and the waveform of the fourth periodic signal φ3 * applied to the input terminal T5 are as shown in FIG. The signal A2 is a pulse having a pulse width corresponding to a predetermined period t21 * as shown in the figure. Here, the period t21 and the period t21 * have a complementary relationship. That is, t21 + 2 · t21 * = φ /
Since there is a relationship of 2 (half cycle), as the period t21 increases, the period t21 * decreases, and as the period t21 decreases, the period t21 * increases.

【0056】論理回路L5では、信号A1と信号A2と
の論理和信号Bが得られるが、この論理和信号Bは、図
13に示すように、期間t11(奇数番目のパルスのパ
ルス幅)をもったパルスと、期間t21(偶数番目の
パルスのパルス幅に対して相補的な値)をもったパルス
と、を含む信号になる。このため、論理和信号Bに含ま
れる全パルスのパルス幅の積算値Sは、位相差信号Aの
奇数番目のパルスについての積算値と、偶数番目のパル
スについての積算値との差に相当する値になる。積算回
路50は、この積算値Sを示す出力信号Cを出力端子T
6に与える。積算値Sは、図13の最下段に示すハッチ
ング部分の面積の合計に相当する。
In the logic circuit L5, a logical sum signal B of the signal A1 and the signal A2 is obtained. The logical sum signal B has a period t11 (pulse width of an odd-numbered pulse) as shown in FIG. And a pulse having a period t21 * (a value complementary to the pulse width of the even-numbered pulse). Therefore, the integrated value S of the pulse widths of all the pulses included in the OR signal B corresponds to the difference between the integrated value of the odd-numbered pulse of the phase difference signal A and the integrated value of the even-numbered pulse. Value. The integrating circuit 50 outputs an output signal C indicating the integrated value S to an output terminal T
Give to 6. The integrated value S corresponds to the total area of the hatched portion shown at the bottom of FIG.

【0057】この積算値Sと角速度ωyとの間には、た
とえば、図14のグラフに示すような関係がある。な
お、図14では、説明の便宜上、両者間の線形関係を示
すグラフを示したが、実際には、両者間の関係は必ずし
も線形関係にはならない。しかしながら、両者の関係は
必ず単調増加(あるいは単調減少)関数となり、積算値
Sと角速度ωyとの間には、必ず1対1の対応関係が得
られる。したがって、積算値Sが特定されれば、必ず角
速度ωyの値が特定されることになる。図14に示す線
形関係のグラフの場合、積算値Sが基準積算値S0(角
速度のない状態で得られる標準幅をもったパルスについ
ての積算値)をとる場合には、Y軸まわりの角速度ωy
=0であることを示しており、基準積算値S0よりも大
きな積算値S0+ΔSをとる場合には、Y軸まわりの角
速度ωyが正の値(たとえば左まわり)であることを示
し、基準積算値S0よりも小さな積算値S0−ΔSをと
る場合には、Y軸まわりの角速度ωyが負の値(たとえ
ば右まわり)であることを示している。
There is a relationship between the integrated value S and the angular velocity ωy, for example, as shown in the graph of FIG. Although FIG. 14 shows a graph showing a linear relationship between the two for convenience of explanation, the relationship between the two is not necessarily a linear relationship. However, the relationship between them is always a monotonically increasing (or monotonically decreasing) function, and a one-to-one correspondence is always obtained between the integrated value S and the angular velocity ωy. Therefore, if the integrated value S is specified, the value of the angular velocity ωy is always specified. In the case of the graph of the linear relationship shown in FIG. 14, when the integrated value S takes the reference integrated value S0 (integrated value of a pulse having a standard width obtained without an angular velocity), the angular velocity ωy about the Y axis is used.
= 0, and when the integrated value S0 + ΔS is larger than the reference integrated value S0, it indicates that the angular velocity ωy about the Y axis is a positive value (for example, counterclockwise). When the integrated value S0−ΔS smaller than S0 is taken, it indicates that the angular velocity ωy around the Y axis is a negative value (for example, clockwise).

【0058】なお、第1の周期信号φ1と第2の周期信
号φ2との間に所定の位相差pを設定する理由は、基準
積算値S0を零でない所定の値に設定するためである。
すなわち、位相差p=0に設定すると、基準積算値S0
=0となってしまい、角速度の向き(右まわりか、左ま
わりか)について正しい情報を得ることができなくな
る。位相差pを予め設けておけば、基準積算値S0を零
でない所定の値に設定することができ、実際に得られた
積算値Sが、この基準積算値S0より大きいか、小さい
か、という情報により、作用した角速度の向きを認識す
ることができ、実際に得られた積算値Sと基準積算値S
0との差ΔSにより、作用した角速度の大きさを認識す
ることができるのである。ΔSがある程度大きくなって
も、角速度の向きを正しく認識できるようにするために
は、基準積算値S0をできるだけ大きな値に設定するの
が好ましい。そのためには、位相差p=π/2に設定す
るのが最も好ましい。
The reason for setting the predetermined phase difference p between the first periodic signal φ1 and the second periodic signal φ2 is to set the reference integrated value S0 to a predetermined value other than zero.
That is, when the phase difference is set to p = 0, the reference integrated value S0
= 0, so that it is impossible to obtain correct information on the direction of the angular velocity (clockwise or counterclockwise). If the phase difference p is provided in advance, the reference integrated value S0 can be set to a predetermined value other than zero, and whether the actually obtained integrated value S is larger or smaller than the reference integrated value S0 is determined. The direction of the applied angular velocity can be recognized from the information, and the actually obtained integrated value S and the reference integrated value S are obtained.
The magnitude of the applied angular velocity can be recognized from the difference ΔS from 0. It is preferable that the reference integrated value S0 be set to a value as large as possible so that the direction of the angular velocity can be correctly recognized even if ΔS increases to some extent. For that purpose, it is most preferable to set the phase difference p = π / 2.

【0059】§5. その他の実施形態 以上、本発明を図示する基本的な実施形態に基づいて説
明したが、ここでは、本発明の別な実施形態をいくつか
述べておく。
§5. Other Embodiments While the present invention has been described based on the basic embodiment illustrating the present invention, some other embodiments of the present invention will be described here.

【0060】(1) 角速度ωxの検出 これまで、図1に示す構造をもったセンサ本体部を用い
て、Y軸まわりに作用した角速度ωyを検出するための
信号処理回路を述べてきたが、この図1に示す角速度セ
ンサは、Y軸まわりの角速度ωyとともに、X軸まわり
の角速度ωxを検出する機能を有する。Y軸まわりの角
速度ωyは、質量mの振動子130を速度VzでZ軸方
向に振動させながら、X軸方向に作用するコリオリ力F
x(Fx=2・m・Vz・ωy)を測定すれば求めるこ
とができた。同様に、X軸まわりの角速度ωxは、質量
mの振動子130を速度VzでZ軸方向に振動させなが
ら、Y軸方向に作用するコリオリ力Fy(Fy=2・m
・Vz・ωx)を測定すればよい。
(1) Detection of angular velocity ωx So far, a signal processing circuit for detecting the angular velocity ωy acting around the Y axis using the sensor main body having the structure shown in FIG. 1 has been described. The angular velocity sensor shown in FIG. 1 has a function of detecting an angular velocity ωx about the X axis together with an angular velocity ωy about the Y axis. The angular velocity ωy about the Y axis is determined by the Coriolis force F acting in the X axis direction while vibrating the vibrator 130 having the mass m in the Z axis direction at the speed Vz.
x (Fx = 2 · m · Vz · ωy) could be determined. Similarly, the angular velocity ωx about the X-axis is determined by the Coriolis force Fy (Fy = 2 · m) acting in the Y-axis direction while vibrating the vibrator 130 having the mass m in the Z-axis direction at the speed Vz.
Vz · ωx) may be measured.

【0061】図12の検出用回路71は、X軸上に配置
された第1の容量素子C1および第2の容量素子C2を
組み込んだ信号処理回路であり、出力端子T6には、コ
リオリ力Fxに基づく角速度ωyの検出値が得られた。
そこで、この検出用回路71と全く同じ回路を用意し、
第1の容量素子C1および第2の容量素子C2の部分
を、それぞれ第3の容量素子C3および第4の容量素子
C4に置き換えれば、出力端子T6には、コリオリ力F
yに基づく角速度ωxの検出値が得られることになる。
ここでは、このように、検出用回路71におけるC1,
C2を、C3,C4に置き換えた回路を検出用回路73
と呼ぶことにする。
The detection circuit 71 shown in FIG. 12 is a signal processing circuit incorporating a first capacitance element C1 and a second capacitance element C2 arranged on the X axis. The output terminal T6 has a Coriolis force Fx The detected value of the angular velocity ωy based on the above was obtained.
Therefore, a circuit exactly the same as the detection circuit 71 is prepared.
If the first capacitance element C1 and the second capacitance element C2 are replaced with the third capacitance element C3 and the fourth capacitance element C4, respectively, the Coriolis force F is applied to the output terminal T6.
A detection value of the angular velocity ωx based on y is obtained.
Here, as described above, C1,
A circuit in which C2 is replaced with C3 and C4 is a detection circuit 73.
I will call it.

【0062】図1に示すセンサ本体部は、本来、角速度
ωx,ωyを同時に検出することができる構造をもって
いる。すなわち、図2および図3に示す各電極のうち、
電極E15,E25(容量素子C5)は、振動子130
をZ軸方向に振動させるために用いられ、電極E11,
E21(容量素子C1)および電極E12,E22(容
量素子C2)はコリオリ力Fxに基づいて角速度ωyを
検出するために用いられ、電極E13,E23(容量素
子C3)および電極E14,E24(容量素子C4)は
コリオリ力Fyに基づいて角速度ωxを検出するために
用いられる。したがって、このセンサ本体部に二軸角速
度センサとしての機能をもたせるためには、図12に示
す検出用回路71および駆動用回路72の他に、上述し
た検出用回路73を用意しておけばよい。駆動用回路7
2を用いて振動子130をZ軸方向に振動させれば、検
出用回路71の出力端子T6には、角速度ωyが得ら
れ、検出用回路73の出力端子T6には、角速度ωxが
得られることになる。
The sensor body shown in FIG. 1 has a structure capable of simultaneously detecting the angular velocities ωx and ωy. That is, of the electrodes shown in FIGS. 2 and 3,
The electrodes E15 and E25 (capacitance element C5) are
To vibrate in the Z-axis direction.
E21 (capacitance element C1) and electrodes E12 and E22 (capacitance element C2) are used to detect the angular velocity ωy based on the Coriolis force Fx, and electrodes E13 and E23 (capacitance element C3) and electrodes E14 and E24 (capacitance element). C4) is used to detect the angular velocity ωx based on the Coriolis force Fy. Therefore, in order to make this sensor body function as a two-axis angular velocity sensor, the above-described detection circuit 73 may be prepared in addition to the detection circuit 71 and the drive circuit 72 shown in FIG. . Driving circuit 7
When the vibrator 130 is vibrated in the Z-axis direction by using 2, the angular velocity ωy is obtained at the output terminal T6 of the detection circuit 71, and the angular velocity ωx is obtained at the output terminal T6 of the detection circuit 73. Will be.

【0063】(2) 単一の容量素子を用いた検出 これまで述べてきた例では、1つの軸まわりの角速度検
出に、一対の容量素子を用いている。たとえば、角速度
ωyの検出には、容量素子C1,C2が用いられ、角速
度ωxの検出には、容量素子C3,C4が用いられる。
このように一対の容量素子を用いる形態は、単一の容量
素子を用いる形態に比べて検出精度を高めることができ
るので、実用上は好ましい実施形態である。しかしなが
ら、本発明の技術思想は、一対の容量素子を用いた形態
に限定されるものではない。ここでは、参考のために、
単一の容量素子を用いた場合でも、角速度の検出が可能
なことを示しておく。
(2) Detection Using a Single Capacitive Element In the examples described above, a pair of capacitive elements is used for detecting the angular velocity around one axis. For example, capacitive elements C1 and C2 are used to detect angular velocity ωy, and capacitive elements C3 and C4 are used to detect angular velocity ωx.
In this manner, the mode using a pair of capacitors can improve the detection accuracy as compared with the mode using a single capacitor, and is a practically preferable embodiment. However, the technical idea of the present invention is not limited to a mode using a pair of capacitors. Here, for reference,
It is shown that the angular velocity can be detected even when a single capacitance element is used.

【0064】たとえば、単一の容量素子C1のみを用い
ても、角速度ωyの検出が可能なことを示そう。この場
合、容量素子C2は不要になるが、その代わりに、所定
の固定容量をもった固定容量素子C0を用いるようにす
ればよい。すなわち、図12に示す検出用回路71にお
いて、容量素子C2を固定容量素子C0に置き換えれば
よい。容量素子C2は、図1に示すセンサ本体部の電極
E12,E22によって構成される可変容量素子であっ
たが、ここで用いる固定容量素子C0は、静電容量値が
固定の素子であり、どこに設けてもかまわない。たとえ
ば、検出用回路71を実装するための回路基板上に、コ
ンデンサ素子として設けておけば十分である。
For example, it will be shown that the angular velocity ωy can be detected by using only the single capacitive element C1. In this case, the capacitor C2 becomes unnecessary, but instead, a fixed capacitor C0 having a predetermined fixed capacitance may be used. That is, in the detection circuit 71 shown in FIG. 12, the capacitor C2 may be replaced with the fixed capacitor C0. The capacitance element C2 is a variable capacitance element constituted by the electrodes E12 and E22 of the sensor main body shown in FIG. 1, but the fixed capacitance element C0 used here is an element having a fixed capacitance value. It may be provided. For example, it is sufficient to provide a capacitor element on a circuit board on which the detection circuit 71 is mounted.

【0065】いま、図7に示すように、振動子130が
速度+Vzをもって運動中に、角速度ωyが作用したと
きの状態を考えると、既に述べたように、コリオリ力+
Fxの作用により、容量素子C1の電極間隔は、角速度
ωyが作用していなかった場合に比べて小さくなる。同
様に、図8に示すように、振動子130が速度−Vzを
もって運動中に、角速度ωyが作用したときの状態を考
えると、既に述べたように、コリオリ力−Fxの作用に
より、容量素子C1の電極間隔は、角速度ωyが作用し
ていなかった場合に比べて大きくなる。このように、単
一の容量素子C1にのみ着目しても、やはりコリオリ力
の作用による静電容量値の変化は生じているのである。
したがって、単一の容量素子C1のみを用いた場合で
も、図11に示すタイミングチャートにおいて、遅延信
号D1が得られることには変わりはない。
Now, as shown in FIG. 7, when the angular velocity ωy acts while the oscillator 130 is moving at the velocity + Vz, as described above, the Coriolis force +
Due to the action of Fx, the electrode spacing of the capacitive element C1 becomes smaller than when no angular velocity ωy is acting. Similarly, as shown in FIG. 8, considering the state when the angular velocity ωy acts while the vibrator 130 is moving at the velocity -Vz, as described above, the capacitive element is actuated by the action of the Coriolis force -Fx. The electrode interval of C1 is larger than when the angular velocity ωy is not acting. Thus, even if attention is paid only to the single capacitive element C1, the capacitance value changes due to the action of the Coriolis force.
Therefore, even when only a single capacitance element C1 is used, the delay signal D1 is still obtained in the timing chart shown in FIG.

【0066】ただ、可変容量素子C2の代わりに、固定
容量素子C0を用いた場合、もう一方の遅延信号D2
は、図11のタイミングチャートに示すものとは若干異
なってくる。すなわち、静電容量値が固定であるため、
周期信号φ2を常に一定の遅延時間だけ遅らせた固定の
信号になる。しかしながら、遅延信号D1は角速度の作
用に応じて変化する信号であるため、両者の位相差を示
す位相差信号Aには、角速度の作用を示す信号成分が含
まれていることになり、既に述べたとおりの動作によ
り、角速度の検出が可能である。
However, when the fixed capacitance element C0 is used instead of the variable capacitance element C2, the other delay signal D2
Are slightly different from those shown in the timing chart of FIG. That is, since the capacitance value is fixed,
This is a fixed signal obtained by always delaying the periodic signal φ2 by a fixed delay time. However, since the delay signal D1 is a signal that changes in accordance with the action of the angular velocity, the phase difference signal A indicating the phase difference between the two signals includes a signal component indicating the action of the angular velocity. As described above, the angular velocity can be detected.

【0067】(3) 別な振動態様 これまで述べた例は、電極E15,E25からなる第5
の容量素子に交流駆動信号Uを与えて、振動子130を
Z軸方向に振動させていたが、振動子130の振動方向
は必ずしもZ軸方向に限定する必要はない。たとえば、
図15に示すような2種類の交流駆動信号U1,U2
(互いに位相差がπであるデューティ比50%の矩形波
信号)を用意し、第1の交流駆動信号U1を第1の容量
素子C1に与え、第2の交流駆動信号U2を第2の容量
素子C2に与えれば、振動子130は、図示のようなX
軸方向の速度成分VxをもってX軸方向に振動すること
になる。
(3) Another Mode of Vibration In the example described so far, the fifth embodiment composed of the electrodes E15 and E25
The AC drive signal U is given to the capacitive element to vibrate the vibrator 130 in the Z-axis direction. However, the vibrating direction of the vibrator 130 is not necessarily limited to the Z-axis direction. For example,
Two types of AC drive signals U1 and U2 as shown in FIG.
(A rectangular wave signal having a duty ratio of 50% and a phase difference of π) is provided, the first AC drive signal U1 is supplied to the first capacitive element C1, and the second AC drive signal U2 is supplied to the second capacitor. If given to the element C2, the vibrator 130 will have X
It vibrates in the X-axis direction with the axial velocity component Vx.

【0068】このように、振動子130をX軸方向に振
動させた状態において、たとえば、容量素子C3,C4
を用いてY軸方向に作用するコリオリ力Fyを検出する
ようにすれば、Z軸まわりの角速度ωzを検出すること
が可能になる。あるいは、容量素子C5および固定容量
素子C0を用いてZ軸方向に作用するコリオリ力Fzを
検出するようにすれば、Y軸まわりの角速度ωyを検出
することが可能になる。
As described above, when the vibrator 130 is vibrated in the X-axis direction, for example, the capacitance elements C3 and C4
Is used to detect the Coriolis force Fy acting in the Y-axis direction, it is possible to detect the angular velocity ωz about the Z-axis. Alternatively, if the Coriolis force Fz acting in the Z-axis direction is detected using the capacitance element C5 and the fixed capacitance element C0, the angular velocity ωy around the Y axis can be detected.

【0069】なお、いずれの振動態様をとる場合でも、
振動子130を最も効率的に振動させることができる共
振周波数をもった交流駆動信号Uを与え、この共振周波
数で振動させるのが好ましい。共振周波数の値は、たと
えば、試作品について種々の周波数の交流駆動信号を与
える実験を行えば求めることができる。
It should be noted that in any of the vibration modes,
It is preferable that an AC drive signal U having a resonance frequency capable of causing the vibrator 130 to vibrate most efficiently be provided and vibrated at this resonance frequency. The value of the resonance frequency can be obtained, for example, by conducting an experiment for applying AC drive signals of various frequencies to a prototype.

【0070】(4) センサ本体部のより実用的な構造 図1に示すセンサ本体部の構造は、本発明の一実施形態
を示すものであり、この他にも種々の構造のものを用い
ることが可能である。たとえば、図16は、本発明に用
いるセンサ本体部のより実用的な構造を示す側断面図で
ある。可撓性をもった変位基板210の上に、固定基板
220が取り付けられている。固定基板220の外周部
には脚部221が形成されており、この脚部221の底
面が変位基板210の上面に固着されている。したがっ
て、変位基板210と固定基板220とは所定間隔を隔
てて、平行な状態に支持されている。変位基板210の
下面中央部には、振動子230が固着されている。ま
た、この振動子230の周囲には、台座240が設けら
れており、この台座240によって、変位基板210は
ベース基板250に対して支持されている。振動子23
0の上方および下方には、若干の空間が確保されている
ため、図の上下方向への振動が可能である。
(4) More Practical Structure of Sensor Body The structure of the sensor body shown in FIG. 1 shows one embodiment of the present invention, and various other structures may be used. Is possible. For example, FIG. 16 is a side sectional view showing a more practical structure of the sensor body used in the present invention. A fixed substrate 220 is mounted on a flexible displacement substrate 210. A leg 221 is formed on the outer periphery of the fixed substrate 220, and the bottom surface of the leg 221 is fixed to the upper surface of the displacement substrate 210. Therefore, the displacement substrate 210 and the fixed substrate 220 are supported in parallel at a predetermined interval. A vibrator 230 is fixed to the center of the lower surface of the displacement substrate 210. A pedestal 240 is provided around the vibrator 230, and the pedestal 240 supports the displacement substrate 210 with respect to the base substrate 250. Vibrator 23
Since a small space is secured above and below 0, vibration in the vertical direction in the figure is possible.

【0071】図17は、変位基板210の上面図であ
る。この図に示されているように、変位基板210の上
面には5枚の変位電極E31〜E35が形成されてい
る。これらは、図2に示す実施形態における変位電極E
11〜E15に相当するものである。一方、図18は、
固定基板220の下面図である。この固定基板220の
下面には、単一の共通電極E40が形成されている。こ
の共通電極E40は、図3に示す実施形態における固定
電極E21〜E25に相当するものである。図12の回
路図を見ればわかるように、実際の信号処理回路では、
各容量素子C1〜C5の一方の電極はいずれも接地され
ることになる。したがって、一方を共通電極E40と
し、この共通電極E40を接地するようにすれば、実用
上は支障は生じない。むしろ、構造を単純化する上で
は、このように一方を共通電極にするのが好ましい。特
に、固定基板220にセンサ筐体を兼ねさせるととも
に、これを導電性材料で構成すれば、固定基板220自
体を共通電極として用いることが可能になり、構造は更
に単純化される。
FIG. 17 is a top view of the displacement substrate 210. As shown in this figure, five displacement electrodes E31 to E35 are formed on the upper surface of the displacement substrate 210. These are the displacement electrodes E in the embodiment shown in FIG.
These correspond to 11 to E15. On the other hand, FIG.
FIG. 4 is a bottom view of the fixed substrate 220. On the lower surface of the fixed substrate 220, a single common electrode E40 is formed. The common electrode E40 corresponds to the fixed electrodes E21 to E25 in the embodiment shown in FIG. As can be seen from the circuit diagram of FIG. 12, in an actual signal processing circuit,
One electrode of each of the capacitance elements C1 to C5 is grounded. Therefore, if one of them is used as the common electrode E40 and the common electrode E40 is grounded, no practical problem occurs. Rather, in order to simplify the structure, it is preferable to use one of the electrodes as a common electrode. In particular, if the fixed substrate 220 also serves as a sensor housing and is made of a conductive material, the fixed substrate 220 itself can be used as a common electrode, and the structure is further simplified.

【0072】(5) 振動子の別な駆動方法 これまで述べた実施形態は、駆動用の容量素子に交流駆
動信号を与えることにより、振動子を振動させていた
が、振動子に振動エネルギーを供給する方法としては、
どのような方法を採ってもかまわない。たとえば、図1
9に示す実施形態は、図16に示す実施形態において、
振動子の駆動方法を磁力を利用した方法に変えた例であ
る。すなわち、台座245の桁上げを行い、振動子23
0の下方に、磁場発生部300を設置するようにし、こ
の磁場発生部300に対して、駆動信号供給回路310
から周期φの交流信号を供給するようにしている。磁場
発生部300としては、たとえば、一般的な電磁コイル
を用いればよい。振動子230の少なくとも一部を鉄,
コバルト,ニッケルなどの磁性材料によって構成してお
き、磁場発生部300に周期φの交流信号に基づいた周
期磁場を発生させれば、振動子230を図の上下方向に
振動させることができる。この場合、駆動用の容量素子
C5を構成する変位電極E35は不要になる。
(5) Another method of driving the vibrator In the above-described embodiments, the vibrator is vibrated by supplying an AC drive signal to the driving capacitive element. However, vibration energy is applied to the vibrator. As a supply method,
Any method is acceptable. For example, FIG.
The embodiment shown in FIG. 9 is different from the embodiment shown in FIG.
This is an example in which the driving method of the vibrator is changed to a method using magnetic force. That is, carry of the pedestal 245 is performed, and the vibrator 23
0, a magnetic field generating unit 300 is provided, and a driving signal supply circuit 310
Supplies an AC signal having a period φ. As the magnetic field generator 300, for example, a general electromagnetic coil may be used. At least a part of the vibrator 230 is made of iron,
If the oscillator 230 is made of a magnetic material such as cobalt or nickel and generates a periodic magnetic field based on an AC signal having a period φ in the magnetic field generator 300, the vibrator 230 can be vibrated up and down in the figure. In this case, the displacement electrode E35 constituting the driving capacitive element C5 becomes unnecessary.

【0073】[0073]

【発明の効果】以上のとおり本発明に係る振動子を用い
た角速度センサによれば、コリオリ力の作用により振動
子に傾斜が生じるような構成とし、この傾斜に基づく静
電容量の変化を2つの周期信号の位相差として検出する
ようにしたため、信号処理回路を単純化することがで
き、効率的な角速度検出が可能になる。
As described above, according to the angular velocity sensor using the vibrator according to the present invention, the vibrator is inclined by the action of the Coriolis force, and the change of the capacitance based on the inclination is reduced by two. Since the detection is performed as the phase difference between the two periodic signals, the signal processing circuit can be simplified, and the angular velocity can be detected efficiently.

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

【図1】本発明の一実施形態に係る角速度センサのセン
サ本体部の基本構造を示す側断面図である。
FIG. 1 is a side sectional view showing a basic structure of a sensor main body of an angular velocity sensor according to one embodiment of the present invention.

【図2】図1に示すセンサ本体部における変位基板11
0の上面図である。
FIG. 2 shows a displacement substrate 11 in the sensor body shown in FIG.
0 is a top view.

【図3】図1に示すセンサ本体部における固定基板12
0の下面図である。
FIG. 3 shows a fixed substrate 12 in the sensor body shown in FIG.
0 is a bottom view.

【図4】図1に示すセンサ本体部において、振動子13
0を図の上方へ運動させた状態を示す側断面図である。
FIG. 4 shows a vibrator 13 in the sensor main body shown in FIG.
FIG. 7 is a side sectional view showing a state where 0 is moved upward in the figure.

【図5】図1に示すセンサ本体部において、振動子13
0を図の下方へ運動させた状態を示す側断面図である。
FIG. 5 shows a vibrator 13 in the sensor body shown in FIG.
It is a sectional side view showing the state where 0 was moved below the figure.

【図6】図1に示すセンサ本体部において、振動子13
0を図の上下方向へ振動させるために供給する交流駆動
信号Uおよび振動子130の速度成分Vzの波形を示す
タイミングチャートである。
FIG. 6 shows a vibrator 13 in the sensor body shown in FIG.
6 is a timing chart showing waveforms of an AC drive signal U supplied to vibrate 0 in the vertical direction in the figure and a velocity component Vz of the vibrator 130.

【図7】図1に示すセンサ本体部において、振動子13
0が図の上方へ運動中に、Y軸まわりの角速度ωyに基
づくX軸方向のコリオリ力+Fxが作用した状態を示す
側断面図である。
FIG. 7 shows a vibrator 13 in the sensor body shown in FIG.
0 is a side sectional view showing a state in which a Coriolis force + Fx in the X-axis direction based on an angular velocity ωy around the Y-axis acts while 0 moves upward in the drawing.

【図8】図1に示すセンサ本体部において、振動子13
0が図の下方へ運動中に、Y軸まわりの角速度ωyに基
づくX軸方向のコリオリ力−Fxが作用した状態を示す
側断面図である。
FIG. 8 is a diagram showing a vibrator 13 in the sensor main body shown in FIG.
0 is a side cross-sectional view showing a state in which a Coriolis force −Fx in the X-axis direction based on the angular velocity ωy around the Y-axis acts while 0 moves downward in the figure.

【図9】本発明に係る角速度センサに用いる信号処理回
路の一部を示す回路図である。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a part of a signal processing circuit used in the angular velocity sensor according to the present invention.

【図10】図9に示す信号処理回路の動作を説明するた
めのタイミングチャートである。
FIG. 10 is a timing chart for explaining an operation of the signal processing circuit shown in FIG. 9;

【図11】図9に示す信号処理回路の動作を説明するた
めの更に別なタイミングチャートである。
FIG. 11 is another timing chart for explaining the operation of the signal processing circuit shown in FIG. 9;

【図12】本発明に係る角速度センサに用いる実用的な
信号処理回路を示す回路図である。
FIG. 12 is a circuit diagram showing a practical signal processing circuit used for the angular velocity sensor according to the present invention.

【図13】図12に示す信号処理回路の動作を説明する
ためのタイミングチャートである。
FIG. 13 is a timing chart for explaining the operation of the signal processing circuit shown in FIG.

【図14】図12に示す信号処理回路によって得られる
積算値Sと角速度ωyとの関係を示すグラフである。
14 is a graph showing a relationship between an integrated value S obtained by the signal processing circuit shown in FIG. 12 and an angular velocity ωy.

【図15】図1に示すセンサ本体部において、振動子1
30を図の左右方向へ振動させるために供給する交流駆
動信号U1,U2および振動子130の速度成分Vxの
波形を示すタイミングチャートである。
FIG. 15 shows a vibrator 1 in the sensor body shown in FIG.
6 is a timing chart showing waveforms of AC drive signals U1 and U2 supplied to vibrate the actuator 30 in the left-right direction in the figure and a velocity component Vx of the vibrator 130.

【図16】本発明に用いるセンサ本体部のより実用的な
構造を示す側断面図である。
FIG. 16 is a side sectional view showing a more practical structure of a sensor main body used in the present invention.

【図17】図16に示すセンサ本体部における変位基板
210の上面図である。
FIG. 17 is a top view of the displacement substrate 210 in the sensor main body shown in FIG.

【図18】図16に示すセンサ本体部における固定基板
220の下面図である。
18 is a bottom view of the fixed substrate 220 in the sensor main body shown in FIG.

【図19】図16に示すセンサ本体部において、振動子
の駆動方法を変えた実施形態の構造を示す側断面図であ
る。
FIG. 19 is a side sectional view showing a structure of an embodiment in which a method of driving a vibrator is changed in the sensor main body shown in FIG. 16;

【符号の説明】 10〜40…信号供給回路 50…積算回路 60…駆動信号供給回路 71…検出用回路 72…駆動用回路 110…変位基板 120…固定基板 130…振動子 140…装置筐体 210…変位基板 220…固定基板 221…脚部 230…振動子 240,245…台座 250…ベース基板 300…磁場発生部 310…駆動信号供給回路 A…位相差信号 A1,A2…論理積信号 A…反転位相差信号 B…出力信号 C…出力信号 C1〜C5…容量素子 D1,D2…遅延信号 d1,d2,d11,d12,d21,d22,t21
…遅延時間 E11〜E15…変位電極 E21〜E25…固定電極 E31〜E35…変位電極 E40…共通電極 G…重心 L1〜L5…論理素子 p…位相差 P1,P2…奇数番目の期間,偶数番目の期間 R1,R2…抵抗素子 S…積算値 S0…基準積算値 T1〜T6…入出力端子 t1,t2,t10,t11,t20,t21…期間
(パルス幅) U,U1,U2…交流駆動信号 Vx,Vz…X軸,Z軸方向の速度成分 φ1,φ2,φ3,φ3…周期φの周期信号 ωy…Y軸まわりの角速度
[Description of Signs] 10 to 40 Signal supply circuit 50 Integration circuit 60 Drive signal supply circuit 71 Detection circuit 72 Drive circuit 110 Displacement substrate 120 Fixed substrate 130 Vibrator 140 Device housing 210 ... displacement board 220 ... fixed board 221 ... leg part 230 ... vibrator 240, 245 ... pedestal 250 ... base board 300 ... magnetic field generation part 310 ... drive signal supply circuit A ... phase difference signal A1, A2 ... logical product signal A * ... Inverted phase difference signal B: output signal C: output signal C1 to C5: capacitive element D1, D2: delay signal d1, d2, d11, d12, d21, d22, t21
* : Delay time E11 to E15: Displacement electrode E21 to E25: Fixed electrode E31 to E35: Displacement electrode E40: Common electrode G: Center of gravity L1 to L5: Logic element p: Phase difference P1, P2: Odd number period, even number R1, R2: resistance element S: integrated value S0: reference integrated value T1 to T6: input / output terminals t1, t2, t10, t11, t20, t21: period (pulse width) U, U1, U2: AC drive signal Vx, Vz: velocity components in the X-axis and Z-axis directions φ1, φ2, φ3, φ3 * : periodic signal with period φ ωy: angular velocity around Y-axis

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の軸方向に振動中の振動子に対し
て、前記第1の軸に直交する第2の軸方向に作用するコ
リオリ力を検出することにより、前記第1の軸および前
記第2の軸の双方に直交する第3の軸まわりの角速度を
求める角速度センサであって、 センサを構成する要素の一部もしくは全部を収容する装
置筐体と、 前記装置筐体内に収容された振動子と、 前記第1の軸方向に振動することができ、かつ、前記第
2の軸方向のコリオリ力の作用により傾斜することがで
きるように、前記振動子を前記装置筐体に対して所定の
自由度をもって支持する支持手段と、 前記振動子を前記第1の軸方向に、所定の周期φで振動
させる駆動手段と、 前記振動子側に形成された変位電極と、前記装置筐体側
に形成された固定電極と、を有し、前記第2の軸の正方
向を向いたコリオリ力が作用したとき、前記振動子の傾
斜により電極間隔が小さくなり、前記第2の軸の負方向
を向いたコリオリ力が作用したとき、前記振動子の傾斜
により電極間隔が大きくなるように配置された第1の容
量素子と、 前記振動子側に形成された変位電極と、前記装置筐体側
に形成された固定電極と、を有し、前記第2の軸の正方
向を向いたコリオリ力が作用したとき、前記振動子の傾
斜により電極間隔が大きくなり、前記第2の軸の負方向
を向いたコリオリ力が作用したとき、前記振動子の傾斜
により電極間隔が小さくなるように配置された第2の容
量素子と、 前記第1の容量素子と抵抗素子とを組み合わせてなる第
1の遅延回路と、 前記第2の容量素子と抵抗素子とを組み合わせてなる第
2の遅延回路と、 前記周期φをもった第1の周期信号を発生し、この第1
の周期信号を前記第1の遅延回路に与える第1の信号供
給回路と、 前記周期φをもち、前記第1の周期信号に対して所定の
位相差pをもった第2の周期信号を発生し、この第2の
周期信号を前記第2の遅延回路に与える第2の信号供給
回路と、 前記第1の遅延回路から出力される第1の遅延信号と、
前記第2の遅延回路から出力される第2の遅延信号と、
の位相差を示す位相差信号を生成する位相差検出回路
と、 前記位相差信号を周期φ/2ごとの期間に区切り、奇数
番目の期間に示された位相差および偶数番目の期間に示
された位相差の少なくとも一方に基づいて第3の軸まわ
りの角速度を検出する角速度検出回路と、 を備えることを特徴とする振動子を用いた角速度セン
サ。
1. A method for detecting a Coriolis force acting on a vibrator vibrating in a first axis direction in a second axis direction orthogonal to the first axis, thereby detecting the first axis and the first axis. An angular velocity sensor for obtaining an angular velocity around a third axis orthogonal to both of the second axes, an apparatus housing accommodating a part or all of elements constituting the sensor, and being housed in the apparatus housing. The vibrator with respect to the device housing so that the vibrator can vibrate in the first axial direction and can be inclined by the action of the Coriolis force in the second axial direction. A driving means for vibrating the vibrator at a predetermined cycle φ in the first axial direction; a displacement electrode formed on the vibrator side; A fixed electrode formed on the body side; When the Coriolis force directed in the positive direction of the axis acts, the electrode interval becomes smaller due to the inclination of the vibrator, and when the Coriolis force directed in the negative direction of the second axis acts, the inclination of the vibrator causes A first capacitive element arranged so as to increase an electrode interval; a displacement electrode formed on the vibrator side; and a fixed electrode formed on the device housing side, wherein the second shaft is provided. When a Coriolis force directed in the positive direction is applied, the gap between the electrodes is increased by the inclination of the vibrator. When a Coriolis force directed in the negative direction of the second axis is applied, the electrode is inclined by the inclination of the vibrator. A second capacitance element arranged so as to have a smaller spacing, a first delay circuit formed by combining the first capacitance element and a resistance element, and a combination of the second capacitance element and a resistance element And a second delay circuit Generating a first periodic signal having a period phi, the first
A first signal supply circuit for supplying the first periodic signal to the first delay circuit; and generating a second periodic signal having the period φ and having a predetermined phase difference p with respect to the first periodic signal. A second signal supply circuit that supplies the second periodic signal to the second delay circuit; a first delay signal output from the first delay circuit;
A second delay signal output from the second delay circuit;
A phase difference detection circuit for generating a phase difference signal indicating a phase difference between the phase difference signal and the phase difference signal shown in the odd-numbered period and the even-numbered period. An angular velocity detection circuit that detects an angular velocity about a third axis based on at least one of the phase differences.
【請求項2】 請求項1に記載の角速度センサにおい
て、 第2の容量素子として、振動子側に形成された変位電極
と、装置筐体側に形成された固定電極と、を有する可変
容量素子を用いる代わりに、所定の固定容量をもった固
定容量素子を用いるようにしたことを特徴とする振動子
を用いた角速度センサ。
2. The angular velocity sensor according to claim 1, wherein a variable capacitance element having a displacement electrode formed on the vibrator side and a fixed electrode formed on the device housing side is used as the second capacitance element. An angular velocity sensor using a vibrator, wherein a fixed capacitance element having a predetermined fixed capacitance is used instead of using the fixed capacitance element.
【請求項3】 請求項1または2に記載の角速度センサ
において、 角速度検出回路が、奇数番目の期間に示された位相差と
偶数番目の期間に示された位相差との差に基づいて角速
度を検出することを特徴とする振動子を用いた角速度セ
ンサ。
3. The angular velocity sensor according to claim 1, wherein the angular velocity detection circuit detects an angular velocity based on a difference between a phase difference indicated in an odd-numbered period and a phase difference indicated in an even-numbered period. Angular velocity sensor using a vibrator characterized by detecting the following.
【請求項4】 請求項1または2に記載の角速度センサ
において、 位相差検出回路が、第1の遅延信号と第2の遅延信号と
の排他的論理和を求める第1の論理素子により位相差検
出を行い、この第1の論理素子が出力する位相差信号の
パルス幅によって位相差を示すようにし、 角速度検出回路が、周期φをもった第3の周期信号を発
生する第3の信号供給回路と、この第3の周期信号と前
記位相差信号との論理積を求める第2の論理素子と、を
有し、この第2の論理素子により、前記位相差信号の奇
数番目のパルスと偶数番目のパルスとを分離し、前記奇
数番目のパルスのパルス幅および前記偶数番目のパルス
のパルス幅の少なくとも一方に基づいて角速度を検出す
ることを特徴とする振動子を用いた角速度センサ。
4. The angular velocity sensor according to claim 1, wherein the phase difference detection circuit uses a first logic element for calculating an exclusive OR of the first delay signal and the second delay signal. Detection, and the phase difference is indicated by the pulse width of the phase difference signal output by the first logic element. The angular velocity detection circuit generates a third signal having a period φ. And a second logic element for obtaining a logical product of the third periodic signal and the phase difference signal. The second logic element allows the odd-numbered pulse and the even number pulse of the phase difference signal to be obtained. An angular velocity sensor using a vibrator, wherein an angular velocity is detected based on at least one of a pulse width of the odd-numbered pulse and a pulse width of the even-numbered pulse.
【請求項5】 請求項1または2に記載の角速度センサ
において、 位相差検出回路が、第1の遅延信号と第2の遅延信号と
の排他的論理和を求める第1の論理素子により位相差検
出を行い、この第1の論理素子が出力する位相差信号の
パルス幅によって位相差を示すようにし、 角速度検出回路が、周期φをもった第3の周期信号を発
生する第3の信号供給回路と、この第3の周期信号に対
して論理反転状態にある第4の周期信号を発生する第4
の信号供給回路と、前記第3の周期信号と前記位相差信
号との論理積を求める第2の論理素子と、前記位相差信
号に対して論理反転状態にある反転位相差信号を発生す
る第3の論理素子と、前記第4の周期信号と前記反転位
相差信号との論理積を求める第4の論理素子と、前記第
2の論理素子の出力信号と前記第4の論理素子の出力信
号との論理和を求める第5の論理素子と、を有し、前記
第5の論理素子の出力信号のパルス幅に基づいて角速度
を検出することを特徴とする振動子を用いた角速度セン
サ。
5. The angular velocity sensor according to claim 1, wherein the phase difference detection circuit uses a first logic element for calculating an exclusive OR of the first delay signal and the second delay signal. Detection, and the phase difference is indicated by the pulse width of the phase difference signal output by the first logic element. The angular velocity detection circuit generates a third signal having a period φ. A circuit for generating a fourth periodic signal in a logically inverted state with respect to the third periodic signal;
A second logic element for obtaining a logical product of the third periodic signal and the phase difference signal; and a second logic element for generating an inverted phase difference signal that is in a logically inverted state with respect to the phase difference signal. A third logical element, a fourth logical element for obtaining a logical product of the fourth periodic signal and the inverted phase difference signal, an output signal of the second logical element, and an output signal of the fourth logical element And a fifth logic element for calculating a logical sum of the first and second logic elements, wherein an angular velocity is detected based on a pulse width of an output signal of the fifth logic element.
【請求項6】 請求項1〜5のいずれかに記載の角速度
センサにおいて、 角速度検出回路が、コリオリ力が作用していない状態に
おける位相差を基準値として定義し、実際に検出された
位相差が前記基準値より大きい場合には、その差分を第
1の回転方向に関する角速度として出力し、実際に検出
された位相差が前記基準値より小さい場合には、その差
分を、前記第1の回転方向とは逆の第2の回転方向に関
する角速度として出力することを特徴とする振動子を用
いた角速度センサ。
6. The angular velocity sensor according to claim 1, wherein the angular velocity detection circuit defines a phase difference in a state where no Coriolis force is acting as a reference value, and the actually detected phase difference Is larger than the reference value, the difference is output as the angular velocity in the first rotation direction. If the actually detected phase difference is smaller than the reference value, the difference is used as the first rotation. An angular velocity sensor using a vibrator, which outputs an angular velocity in a second rotation direction opposite to the direction.
【請求項7】 請求項1〜6のいずれかに記載の角速度
センサにおいて、 駆動手段に、振動子側に形成された変位電極と装置筐体
側に形成された固定電極とからなる駆動用容量素子と、
この駆動用容量素子に対して周期φの交流駆動信号を供
給する駆動信号供給回路と、を設け、前記駆動用容量素
子内に作用するクーロン力により振動子を振動させるこ
とを特徴とする振動子を用いた角速度センサ。
7. The driving capacitive element according to claim 1, wherein the driving means includes a displacement electrode formed on the vibrator side and a fixed electrode formed on the apparatus housing side. When,
A drive signal supply circuit for supplying an AC drive signal having a period φ to the drive capacitance element, wherein the vibrator is vibrated by Coulomb force acting in the drive capacitance element. Angular velocity sensor using.
【請求項8】 請求項1〜6のいずれかに記載の角速度
センサにおいて、 振動子の少なくとも一部を磁性材料によって構成し、 駆動手段に、前記振動子の磁性材料部分に作用する磁場
を発生させる磁場発生部と、この磁場発生部に周期φの
交流信号を供給する駆動信号供給回路と、を設け、前記
磁場発生部に前記交流信号に基づいた周期的磁場を発生
させて振動子を振動させることを特徴とする振動子を用
いた角速度センサ。
8. The angular velocity sensor according to claim 1, wherein at least a part of the vibrator is made of a magnetic material, and a driving means generates a magnetic field acting on a magnetic material portion of the vibrator. A magnetic field generator for generating the magnetic field, and a drive signal supply circuit for supplying an alternating current signal having a period of φ to the magnetic field generator. The vibrator is oscillated by generating a periodic magnetic field based on the alternating current signal in the magnetic field generator. An angular velocity sensor using a vibrator.
【請求項9】 請求項1に記載の角速度センサにおい
て、 一部分が装置筐体に固定され、かつ、一部分に振動子が
固定された可撓性をもった変位基板によって支持手段を
構成し、 前記変位基板に対向するように、前記装置筐体に固定基
板を設け、前記変位基板上に形成された変位電極と、前
記固定基板上に形成された固定電極と、によって容量素
子を構成するようにしたことを特徴とする振動子を用い
た角速度センサ。
9. The angular velocity sensor according to claim 1, wherein the supporting means is constituted by a flexible displacement substrate having a part fixed to the apparatus housing and a vibrator fixed to a part. A fixed substrate is provided in the device housing so as to face the displacement substrate, and a displacement element formed on the displacement substrate and a fixed electrode formed on the fixed substrate constitute a capacitive element. An angular velocity sensor using a vibrator characterized in that:
【請求項10】 請求項9に記載の角速度センサにおい
て、 変位基板に垂直で、かつ、振動子の重心と第3の軸方向
とを含む平面を定義し、この平面に対して第1の側に第
1の容量素子を形成し、この平面に対して前記第1の側
とは逆の第2の側に第2の容量素子を形成したことを特
徴とする振動子を用いた角速度センサ。
10. The angular velocity sensor according to claim 9, wherein a plane perpendicular to the displacement substrate and including a center of gravity of the vibrator and a third axial direction is defined, and a first side is defined with respect to the plane. An angular velocity sensor using a vibrator, wherein a first capacitive element is formed on the second surface, and a second capacitive element is formed on a second side of the plane opposite to the first side.
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