JPH11257970A - 角速度センサ - Google Patents
角速度センサInfo
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- JPH11257970A JPH11257970A JP10084967A JP8496798A JPH11257970A JP H11257970 A JPH11257970 A JP H11257970A JP 10084967 A JP10084967 A JP 10084967A JP 8496798 A JP8496798 A JP 8496798A JP H11257970 A JPH11257970 A JP H11257970A
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Abstract
振周波数と、第2の振動体を第2の軸方向に振動してい
るときの検出側共振周波数とを近づけることにより、角
速度の検出感度を高めるようにする。 【解決手段】 第1の支持梁5、第1の振動体6、第2
の振動体8は、X軸方向に振動する振動系9とし、第2
の支持梁7と第2の振動体8は、Y軸方向に振動する検
出系10とする。第1の振動体6の上下の辺には振動力
付加部22を設ける。この振動力付加部22は第1の振
動体6がX軸方向に振動するときに第1の振動体6に対
してX軸方向の力を付加し、大きく振動させる。これに
より、第1の支持梁5のばね定数を見掛け上小さくし、
振動系9の振動側共振周波数を低くし、検出系10の検
出側共振周波数に近づける。
Description
体、回転体等に作用する角速度を検出するのに用いて好
適な角速度センサに関する。
しては、特開平5−312576号公等に記載されたも
のが知られている。
報に記載された角速度センサは、基板と、該基板に第1
の支持梁によって支持され、該基板に対して水平な2
軸、垂直な1軸の合わせて3軸のうち第1の軸方向に振
動可能に設けられた第1の振動体と、該第1の振動体に
第2の支持梁によって支持され、前記第1の軸方向と該
第1の軸方向に直交する第2の軸方向に振動可能に設け
られた第2の振動体と、前記第1の振動体を第1の軸方
向に振動させる振動発生手段と、該振動発生手段により
第1の振動体に第1の軸方向に振動を与えている状態
で、第1、第2の軸方向に直交する第3の軸周りに角速
度が加わったとき前記第2の振動体に生じる第2の軸方
向への変位を検出する変位検出手段とから大略構成され
ている。
第2の振動体は、第1の軸方向へ振動する振動系を構成
し、この振動系は振動側共振周波数を有する。さらに、
前記第2の支持梁、第2の振動体は、第2の軸方向へ振
動する検出系を構成し、この検出系は検出側共振周波数
を有する。
手段により第1の振動体を基板に対して平行な第1の軸
方向に振動させると、該第1の振動体に第2の支持梁に
よって支持された第2の振動体も、該第2の振動体の共
振周波数と実質的に等しい周波数で同一軸方向に振動す
る。この第2の振動体が振動している状態で、センサ全
体が該基板と垂直な回転軸(第3の軸)を中心として回
転すると、この回転力に応じたコリオリ力によって、第
2の振動体は第1の振動体の振動方向と直交する方向
(第2の軸方向)に振動される。そして、変位検出手段
は、該第2の振動体の振動時の変位量を検出することに
より、センサ全体に加わった角速度を検出することがで
きる。
来技術による角速度センサでは、その検出精度を高める
ために、振動系の振動側共振周波数と、検出系の検出側
共振周波数とを近づけるように設計している。
は、下記の数1によって定義されている。
数は、梁の幅と長さ(ばね定数)、振動体の重さによっ
て設定されている。しかし、従来技術による角速度セン
サは、シリコン半導体プロセスを用いて製造されるもの
であるから、製造時における加工寸法のばらつきが発生
し、振動体、支持梁等を精度良く形成することは困難で
ある。このため、各振動体を同一の共振周波数で振動さ
せることができず、角速度の検出感度を高めることがで
きないという問題がある。
32514号公報、特開平7−43166号公報、特開
平7−190784号公報等では支持梁に加わる張力を
調整することによって、見掛け上ばね定数を変化させ、
振動体による共振周波数を調整する方法がある。一方、
特開平8−114460号公報等のように、振動体に重
りを付与して該重りをレーザビームまたは集中イオンビ
ーム等によってトリミングすることにより、共振周波数
を調整する方法もがある。
法は、1個の振動体を支持梁で支持する構成に適用する
ものであって、第1の振動体に第2の支持梁によって第
2の振動体を支持する構成の角速度センサに適用するも
のではなく、ましてや振動系の振動側共振周波数、また
は検出系の検出側共振周波数を調整して各共振周波数を
近づけるものではなかった。
されたもので、本発明は第1の軸方向へ振動する振動系
の振動側共振周波数と第2の軸方向に振動する検出系の
検出側共振周波数とを近づけることにより、第3の軸周
りに角速度が加わったときに第2の振動体の振幅を大き
くし、角速度の検出感度を高めることのできる角速度セ
ンサを提供することを目的としている。
ために、請求項1の発明では、基板と、該基板に第1の
支持梁によって支持され、該基板に対して水平な2軸、
垂直な1軸の合わせて3軸のうち第1の軸方向に振動可
能に設けられた第1の振動体と、該第1の振動体に第2
の支持梁によって支持され、前記第1の軸方向と該第1
の軸方向に直交する第2の軸方向に振動可能に設けられ
た第2の振動体と、前記第1の振動体を第1の軸方向に
振動させる振動発生手段と、該振動発生手段により第1
の振動体に第1の軸方向に振動を与えている状態で、第
1、第2の軸方向に直交する第3の軸周りに角速度が加
わったとき前記第2の振動体に生じる第2の軸方向への
変位を検出する変位検出手段とからなる角速度センサに
おいて、前記振動発生手段によって第1の軸方向に振動
しているときの振動側共振周波数と、前記第3の軸周り
に角速度が加わって前記第2の振動体が第2の軸方向に
振動するときの検出側共振周波数とを調整する周波数調
整手段を設けたことを特徴とする。
整手段で振動側共振周波数と検出側共振周波数とを近づ
け、第3の軸周りに角速度が加わったときに、コリオリ
力によって第2の振動体をより大きな振幅で振動させる
ことができる。
振動発生手段で第1の振動体に第1の軸方向に振動を与
えている状態で、該第1の振動体に対してさらに第1の
軸方向の力を付加する振動力付加手段とする。
加手段は第1の振動体を第1の軸方向に大きく振動さ
せ、第1の支持梁のばね定数を見掛け上小さくし、振動
側共振周波数を低くすることができる。
第3の軸周りに角速度が加わって前記第2の振動体が第
2の軸方向に振動するとき、該第2の振動体に対してさ
らに第2の軸方向の力を付加する振動力付加手段とす
る。
加手段は第2の振動体を第2の軸方向に大きく振動さ
せ、第2の支持梁のばね定数を見掛け上小さくし、検出
側共振周波数を低くすることができる。
第1の振動体に設けた重りとする。第2の振動体に設け
た重りによって構成したことにある。
動体に重りを設けると、振動側共振周波数が低くなり、
また重りを切削することで、振動側共振周波数を高くす
ることができる。
第2の振動体に設けた重りとする。
動体に重りを設けると、検出側共振周波数が低くなり、
また重りを切削することで検出側共振周波数を高くする
ことができる。
第1の振動体の端面に形成された可動側付加電極と、該
可動側付加電極に対向して基板側に形成された固定側付
加電極とによって構成したことにある。
可動側付加電極と固定側付加電極との間に直流電圧を印
加しておき、第1の振動体に形成した可動側付加電極が
振動時に第1の振動体と共に固定側付加電極に近づく
と、付加電極間の静電引力が増加し、この静電引力の増
加分が付加される振動力となる。この振動力は、第1の
振動体を第1の軸方向に大きく振動させることができ、
第1の支持梁のばね定数を見掛け上小さくし、振動側共
振周波数を低くする。
第2の振動体の端面に形成された可動側付加電極と、該
可動側付加電極に対向して基板側に形成された固定側付
加電極とによって構成したことにある。
可動側付加電極と固定側付加電極との間に直流電圧を印
加しておき、第3の軸周りに角速度が加わって第2の振
動体が第2の軸方向への変位したとき、可動側付加電極
が固定側付加電極に近づくと、付加電極間の静電引力が
増加し、この静電引力の増加分が付加される振動力とな
る。この振動力は、第2の振動体を第2の軸方向に大き
く振動させることができ、第2の支持梁のばね定数を見
掛け上小さくし、検出側共振周波数を低くする。
向面と固定側付加電極の対向面とを、それぞれ鋸歯状の
対向面として形成したことにある。
加手段による付加電極間の離間寸法を確保し、静電引力
を大きくできる。
の実施の形態を、図1ないし図8を参照しつつ詳細に説
明する。
による第1の実施の形態に適用される角速度センサにつ
いて述べる。
の基台をなす矩形状に形成された基板で、該基板2は例
えばガラス材料によって形成されている。
グされた低抵抗なポリシリコン、単結晶シリコン等によ
って形成された可動部で、該可動部3は基板2の四隅に
位置して該基板2上に設けられた4個の支持部4と、該
各支持部4から中央部に向けY軸方向に向けて延びる4
本の第1の支持梁5と、該各第1の支持梁5によってX
軸方向に変位可能に前記基板2の表面から離間した状態
で支持された長方形の枠状に形成された第1の振動体6
と、第1の振動体6の短尺辺の中央から突出しX軸方向
に延びる4本の第2の支持梁7と、該各支持梁7によっ
てY軸方向に振動可能に設けられたH字状の第2の振動
体8とからなる。
6、第2の振動体8によって第1の軸方向となるX軸方
向へ振動する振動系9を構成し、前記第2の支持梁7、
第2の振動体8によって第2の軸方向となるY軸方向へ
振動する検出系10を構成する。そして、前記振動系9
は、第1の振動体6と第2の振動体8の質量と、第1の
支持梁5のばね定数によって設定される振動側共振周波
数f1 を有し、検出系10は、第2の振動体8の質量
と、第2の支持梁7のばね定数によって設定される検出
側共振周波数f2 を有している。
尺辺には後述する可動側振動電極11,11が突出形成
され、上下の短尺辺には可動側付加電極13,13が突
出形成され、第2の振動体8の中央辺の中心には上下に
向けて可動側検出電極12,12が形成されている。
辺に形成された可動側振動電極で、該各可動側振動電極
11は7枚の電極板11Aをくし状に配置することによ
って構成されている。そして、該可動側振動電極11は
後述する固定側振動電極15と共に振動発生部20を構
成する。
心から上下に向けて形成された可動側検出電極で、該各
可動側検出電極12は、Y軸方向に延びる腕部12A
と、該腕部12Aに均等間隔で左右方向に向けて延びる
6枚の電極板12Bとによってアンテナ状に形成されて
いる。そして、該可動側検出電極12は後述する固定側
検出電極17と共に変位検出部21を構成する。
辺の側面に形成された可動側付加電極で、該各可動側付
加電極13は、その対向面が鋸歯状の凹凸に形成され、
後述する固定側付加電極19と共に振動力付加部22を
構成している。
2に固着され、第1の支持梁5、第1の振動体6、第2
の支持梁7、第2の振動体8は前記基板2から所定間隔
を離間した状態で4点支持されている。また、各第1の
支持梁5はY軸方向に伸長しているからX軸方向に撓ま
せることにより、第1の振動体6をX軸方向に変位さ
せ、各第2の支持梁7はX軸方向に伸長しているからY
軸方向に撓ませることにより、第2の振動体8をY軸方
向に変位させることができる。
固定部14は第1の振動体6を左右から挟むように基板
2上に設けられている。15,15は固定側振動電極
で、該各固定側振動電極15は、可動側振動電極11の
各電極板11Aと隙間をもって交互に対面するように、
振動用固定部14に突出形成された6枚の電極板15A
からなる。
固定部16は第2の支持梁7と第2の振動体8との空間
内に位置した基板2上に設けられている。17,17は
固定側検出電極で、該各固定側検出電極17は、検出用
固定部16の左右両側から上下方向に延びる腕部17A
と、可動側検出電極12の各電極板12Bと隙間をもっ
て交互に対面するように、該腕部17Aから内側に向け
て突出形成された6枚の電極板17Bとから構成され
る。
固定部18は第1の振動体6を上下から挟むように基板
2上に設けられている。19,19は固定側付加電極
で、該各固定側付加電極19は、可動側付加電極13と
隙間をもって対面するように、鋸歯状の凹凸に形成され
ている。
部20は可動側振動電極11と固定側振動電極15とに
よって構成され、該可動側振動電極11の各電極板11
Aと、固定側振動電極15の各電極板15Aとの間には
それぞれ等しい隙間が形成されている。ここで、可動側
振動電極11と固定側振動電極15との間に逆位相とな
る周波数f0 のパルス波または正弦波等の駆動信号を印
加すると、左右に位置した電極板11A,15A間には
静電引力が交互に発生し、各振動発生部20で近接、離
間を繰り返す。これにより、各振動発生部20は、第1
の振動体6、第2の振動体8等をX軸方向(第1の軸方
向)に振動させる。
部21は可動側検出電極12と固定側検出電極17とに
よって構成され、該可動側検出電極12の各電極板12
Bと、固定側検出電極17の各電極板17Bとの間はそ
れぞれ離間している。また、可動側検出電極12と固定
側検出電極17は、検出用の平行平板コンデンサとして
構成され、当該各変位検出部21は各電極板12B,1
7B間の離間寸法の変化を静電容量の変化として検出す
る。
力付加部で、該各振動力付加部22は可動側付加電極1
3と固定側付加電極19とから構成され、該可動側付加
電極13と固定側付加電極19との間には等しい隙間が
形成されている。ここで、上下に位置した可動側付加電
極13と固定側付加電極19との間に直流の付加信号を
印加すると、付加電極13,19間には静電引力が発生
する。しかし、第1の振動体6は第1の支持梁5によっ
てY軸方向への移動が規制され、X軸方向にのみ振動可
能となっているから、当該振動力付加部22は、第1の
振動体6がX軸方向に振動していないときには振動力は
作用しない。一方、第1の振動体6がX軸方向に移動し
たときに、振動力付加部22では左右のバランスが崩
れ、電極間の離間寸法が近づいた方の静電引力が増加
し、この静電引力がX軸方向の力として第1の振動体6
に付加されるものである。
述した如くに構成され、次にZ軸周りに角速度Ωを加え
た場合の基本的な検出動作について説明する。
位相となる駆動信号を印加すると、各電極板11A,1
5A間に静電引力が左右の振動発生部20,20に対し
て交互に作用し、第1の振動体6と第2の振動体8はX
軸方向に振動を発生する。この場合、各第1の支持梁5
がX軸方向に撓むだけで、第2の支持梁7はX軸方向に
は撓まないから、第2の振動体8もX軸方向にのみ振動
する。
度Ωが加わると、Y軸方向(第2の軸方向)に下記の数
2に示すコリオリ力F(慣性力)が発生する。
の振動体8はY軸方向に振動し、この第2の振動体8の
振動変位を、各変位検出部21では、可動側検出電極1
2と固定側検出電極17との間の静電容量の変化として
検出し、Z軸周りの角速度Ωを検出することができる。
加部22の動作について説明する。まず、可動側付加電
極13と固定側付加電極19との間に付加信号を印加し
ておく、このとき第1の振動体6は振動していないか
ら、上下に位置した振動力付加部22から発生する静電
引力は、第1の振動体6の上下を引っ張って釣り合って
いる。
1の振動体6に振動を与えると、可動側付加電極13と
固定側付加電極19との離間寸法が左右のいずれかの方
向に偏り、離間寸法が近づいた方の静電引力が増加す
る。そして、この静電引力の増加分がX軸方向に付加さ
れる力となり、この力は第1の振動体6にさらに加わっ
てX軸方向に大きく振動させることができる。しかも、
振動力付加部22によって付加される振動力は、第1の
振動体6のX軸方向への変位幅に伴って大きくなって付
加される。
振動体6を大きく振動させることにより、第1の支持梁
5のばね定数を見掛け上小さくし、振動系9の振動側共
振周波数f1 を低くすることができる。そして、振動力
付加部22は、電極13,19間に印加する直流の付加
信号を大きくすれば付加される振動力が大きくなり、振
動系9の振動側共振周波数f1 を低くすることができ、
Y軸方向への検出系10の検出側共振周波数f2 に近づ
けることができる。
1 を検出系10の検出側共振周波数f2 に近づけ、さら
に振動発生部20に印加される駆動信号の周波数f0 に
近づけることにより、第1の振動体6、第2の振動体8
をX軸方向に大きな振幅で振動させ、数2の振動体の速
度vを大きくできる。これにより、コリオリ力Fを大き
くして第2の振動体8の変位幅を増やし、Z軸周りに加
わる角速度Ωを高精度に検出することができる。
り、第1の支持梁5のばね定数等が変化して振動系9の
振動側共振周波数f1 が変わった場合でも、外部から振
動力付加部22に印加する付加信号を制御することによ
り、振動系9の振動側共振周波数f1 を検出系10の検
出側共振周波数f2 に近づけ、常に高精度な角速度検出
を行うことができ、角速度センサ1の信頼性を高めるこ
とができる。
極13の対向面と固定側付加電極19の対向面とを鋸歯
状の凹凸に形成しているから、対向する電極面が斜めに
なって対向している分だけ、X軸方向に振動する第1の
振動体6の振幅を、振動力付加部22をくし状電極によ
って構成した場合に比べて、大きく確保することができ
る。
実施の形態に適用される角速度センサについて述べる。
本実施の形態の特徴は、検出系に振動力付加手段を設け
たことにある。なお、本実施の形態では、前述した第1
の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、そ
の説明を省略する。
ンサで、該角速度センサ31は第1の実施の形態で述べ
た角速度センサ1とほぼ同様に、正方形状の基板32
と、該基板32上に形成された可動部33とから大略構
成ている。
設けられた4個の支持部34と、該各支持部34から中
央部に向けY軸方向に向けて延びる4本の第1の支持梁
35と、該各第1の支持梁35によってX軸方向に変位
可能に前記基板32の表面から離間した状態で支持され
た正方形の枠状に形成された第1の振動体36と、第1
の振動体36の短尺辺の中央から突出しX軸方向に延び
る4本の第2の支持梁37と、該各支持梁37によって
Y軸方向に振動可能に設けられたH字状の第2の振動体
38とから構成されている。
36、第2の振動体38によって振動側共振周波数f1
となるX軸方向の振動系39を構成し、前記第2の支持
梁37、第2の振動体38によって検出側共振周波数f
2 となるY軸方向の検出系40を構成する。
辺には7枚の電極板41Aからなるくし状の可動側振動
電極41,41が突出形成され、第2の振動体38の中
央辺の中心には上下に向けて腕部42Aと6枚の電極板
42Bからなるアンテナ状の可動側検出電極42,42
が形成されている。さらに、第2の振動体38の左右の
辺には外側面が鋸歯状の凹凸となった可動側付加電極4
3,43が形成されている。
挟むように基板32上に設けられた振動用固定部で、該
各振動用固定部44には6枚の電極板45Aからなる固
定側振動電極45が突出形成されている。
動体38との空間内に位置した基板32上に設けられ検
出用固定部で、該各検出用固定部46には、左右の両側
から上下方向に延びる腕部47Aと、該腕部47Aから
内側に向けて突出形成された6枚の電極板47Bとから
なる固定側検出電極47が形成されている。
固定部48は第1の振動体36と第2の振動体38との
間の左右に位置した基板32上に設けられている。4
9,49は固定側付加電極で、該各固定側付加電極49
は、可動側付加電極43と隙間をもって対面するように
鋸歯状の凹凸によって形成されている。
部50は可動側振動電極41と固定側振動電極45とに
よって構成されている。そして、該各振動発生部50
は、第1の振動体36、第2の振動体38等をX軸方向
(第1の軸方向)に振動させるものである。
部51は可動側検出電極42と固定側検出電極47とに
よって構成されている。そして、該各変位検出部51
は、各電極板42B,47B間の離間寸法の変化を静電
容量の変化として検出する。
数調整手段としての振動力付加部で、該各振動力付加部
52は可動側付加電極43と固定側付加電極49とから
構成されている。
あっても、Z軸周りの角速度Ωの検出動作は第1の実施
の形態と同様にして検出することができる。
りに角速度Ωが加わって第2の振動体38がY軸方向に
振動するとき、振動力付加部52によって、第2の振動
体38にY軸方向の力を付加させるものである。これに
より、第2の振動体38をY軸方向に大きく振動させ、
第2の支持梁3のばね定数を見掛け上小さくし、検出系
40の検出側共振周波数f2 を低くし、検出系40の検
出側共振周波数f2 を振動系39の振動側共振周波数f
1 に近づけることができる。この結果、第2の振動体3
8はY軸方向に大きな振幅で振動させることができ、変
位検出部21によって検出される信号を大きくし、検出
感度を高めることができる。
による角速度センサについて説明する。なお、本実施の
形態では、前述した第1の実施の形態で述べた角速度セ
ンサ1の振動力付加部22を除いたもので、その他の構
成要素は同一であるので同一の番号を付し、その説明を
省略するものとする。
61の特徴は、第1の振動体6の左右に位置した長尺辺
の上面に重り62,62を設けたことにある。また、該
各重り62は、AuやAg等の金属を蒸着によって薄膜
状に形成されている。さらに、重り62は、第1の振動
体6の左右の長尺辺にそれぞれ形成されているから、該
第1の振動体6のバランスを保っている。
61では、第1の振動体6の左右の長尺辺に設けた重り
62によって周波数調整手段としているから、重り62
によって第1の振動体8の質量を重くし、振動系9の振
動側共振周波数f1 を低くすることができる。この結
果、振動系9の振動側共振周波数f1 を検出系10の検
出側共振周波数f2 に近づけ、角速度Ωの検出感度を高
めることができる。
成した重り62は、レーザビームまたは集中イオンビー
ム等によってトリミングして重さを調整し、振動側共振
周波数f1 を高くすることもでき、振動側共振周波数f
1 の調整範囲を拡げることができる。
4の実施の形態に適用される角速度センサについて説明
する。なお、本実施の形態では、前述した第1の実施の
形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明
を省略するものとする。
71の特徴は、第2の振動体8の中央辺の上面に重り7
2を形成したことにある。また、該重り72はAuやA
g等の金属を蒸着によって薄膜状に形成されている。そ
して、重り72は、第2の振動体8の中央辺に形成され
ているから、該第2の振動体8のバランスを保ってい
る。
71では、第1の実施の形態で述べた角速度センサ1と
同様に、振動系9に振動力付加部22を設けているか
ら、振動系9の振動側共振周波数f1 は振動力付加部2
2に印加される付加信号を制御することによって調整す
ることができる。一方、第2の振動体8の中央辺に形成
した重り72の重さを調整することにより、検出系10
の検出側共振周波数f2を調整することができる。
72の重さを調整することにより振動側共振周波数f1
と検出側共振周波数f2 とを近づけ、製造誤差、経時劣
化等によって支持梁5,7のばね定数が変化したときで
も、振動力付加部22に印加する付加信号を制御するこ
とによって行うことができ、角速度Ωの検出感度をより
確実に高めることができる。
の実施の形態に適用される角速度センサについて述べ
る。本実施の形態の特徴は、第2の実施の形態による角
速度センサ31の振動系に振動力付加手段を設けたもの
である。なお、本実施の形態では、前述した第2の実施
の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明
を省略するものとする。
ンサで、該角速度センサ81は、第2の実施の形態で述
べた角速度センサ31とほぼ同様に構成されるものの、
基板32上に形成された可動部33の第1の振動体36
の上下の辺には、その外周面が鋸歯状の凹凸となった第
1の可動側付加電極82,82が形成され、第2の振動
体38の左右の辺には、その外側面が鋸歯状の凹凸とな
った第2の可動側付加電極83,83が形成されてい
る。
挟むように基板2上に設けられた第1の付加固定部で、
該各第1の付加固定部84の側面には、第1の可動側付
加電極82と隙間をもって対向するように鋸歯状の凹凸
となった第1の固定側付加電極85が形成されている。
動体38との間の左右に位置した基板32上に設けられ
た第2の付加固定部で、該各第2の付加固定部86の側
面には、第2の可動側付加電極83と隙間をもって対向
するように鋸歯状の凹凸となった第2の固定側付加電極
87が形成されている。
数調整手段としての第1の振動力付加部で、該各第1の
振動力付加部88は第1の可動側付加電極82と第1の
固定側付加電極85とから構成されている。
数調整手段としての第2の振動力付加部で、該各第2の
振動力付加部89は第2の可動側付加電極83と第2の
固定側付加電極87とから構成されている。
サ81では、振動系39に第1の振動力付加部88を設
け、検出系40に第2の振動力付加部89を設けている
から、振動系39の振動側共振周波数f1 は第1の振動
力付加部88に印加される付加信号を制御することによ
って調整することができ、検出系40の検出側共振周波
数f2 は第2の振動力付加部89に印加される付加信号
を制御することにより調整することができる。
動力付加部88,89に印加する付加信号を調整するこ
とにより振動側共振周波数f1 と検出側共振周波数f2
とを近づけることができ、第1の振動体36のX軸方向
への振幅、第2の振動体38のY軸方向への振幅を大き
くして、検出感度を確実に高めることができる。
等を構成する可動側付加電極13と固定側付加電極19
の形状を鋸歯状の凹凸に形成するものとして述べたが、
本発明はこれに限らず、くし状、アンテナ状の電極を用
いてこれを複数個設けるようにしてもよい。
系に対して振動力付加手段と重りを個々に設けるものと
して述べたが、振動系に振動力付加手段と重りの両方を
設けても、検出系に振動力付加手段と重りの両方と設け
てもよく、さらに、種々の組合せによって周波数調整手
段を構成してもよい。
1(41)の電極板11A(41A)を7枚、固定側振
動電極15(45)の電極板15A(45A)を6枚と
した場合を例示したが、これに限らず、7枚以上にして
もよく、枚数を増やすことにより、振動発生部20(5
0)で発生する駆動力を増やすことができる。
12(42)の電極板12B(42B)を6枚、固定側
検出電極16(47)の電極板16B(47B)を6枚
とした場合を例示したが、これに限らず、8枚以上にし
てもよく、枚数を増やすことにより、変位検出部21
(51)での検出感度を高めることができる。
よれば、振動発生手段によって第1の軸方向に振動して
いるときの振動側共振周波数と、第3の軸周りに角速度
が加わって第2の振動体が第2の軸方向に振動するとき
の検出側共振周波数とを調整する周波数調整手段を設け
たから、該周波数調整手段によって、振動側共振周波数
と検出側共振周波数とを近づける。これにより、第3の
軸周りに角速度が加わったとき第2の振動体に生じる第
2の軸方向への変位を大きくし、角速度の検出感度を高
めることができる。
振動発生手段で第1の振動体に第1の軸方向に振動を与
えている状態で、該第1の振動体に対してさらに第1の
振動方向の力を付加する振動力付加手段としたから、該
振動力付加手段によって第1の振動体を第1の軸方向に
大きく振動させることにより、第1の支持梁のばね定数
を見掛け上小さし、振動側共振周波数を低くすることが
できる。
第3の軸周りに角速度が加わって第2の振動体が第2の
軸方向に振動するとき、該第2の振動体に対してさらに
第2の振動方向の力を付加する振動力付加手段としたか
ら、該振動力付加手段によって第2の振動体を第2の軸
方向に大きく振動させることにより、第2の支持梁のば
ね定数を見掛け上小さくし、検出側共振周波数を低くす
ることができる。
第1の振動体に設けた重りとしたから、第1の振動体に
重りを設けることにより、振動側共振周波数が低くな
り、また重りを切削することで、振動側共振周波数を高
くすることができる。
第2の振動体に設けた重りとしたから、第2の振動体に
重りを設けることにより、検出側共振周波数が低くな
り、また重りを切削することで、検出側共振周波数を高
くすることができる。
第1の振動体の端面に形成された可動側付加電極と、該
可動側付加電極に対向して基板側に形成された固定側付
加電極とから構成したから、可動側付加電極と固定側付
加電極との間に直流電圧を印加しておくことにより、第
1の振動体に対して第1の軸方向の力を付加し該振動体
を大きく振動させる。こにより、第1の支持梁のばね定
数を見掛け上小さくし、振動側共振周波数を低くする。
第2の振動体の端面に形成された可動側付加電極と、該
可動側付加電極に対向して基板側に形成された固定側付
加電極とから構成したから、可動側付加電極と固定側付
加電極との間に直流電圧を印加しておくことにより、第
2の振動体に対して第2の軸方向の力を付加し該振動体
を大きく振動させる。これにより、支持梁のばね定数を
見掛け上小さくし、振動側共振周波数または検出側共振
周波数を低くする。
向面と固定側付加電極の対向面とを、それぞれ鋸歯状に
形成したから、付加電極間の離間寸法を確保し、静電引
力を大きくできる。
面図である。
る。
である。
付加部を拡大して示す斜視図である。
面図である。
面図である。
面図である。
面図である。
調整手段) 62,72 重り(周波数調整手段) 82 第1の可動側付加電極 83 第2の可動側付加電極 85 第1の固定側付加電極 87 第2の固定側付加電極 88 第1の振動力付加部(振動力付加手段)(周波数
調整手段) 89 第2の振動力付加部(振動力付加手段)(周波数
調整手段) f1 振動側共振周波数 f2 検出側共振周波数
Claims (8)
- 【請求項1】 基板と、該基板に第1の支持梁によって
支持され、該基板に対して水平な2軸、垂直な1軸の合
わせて3軸のうち第1の軸方向に振動可能に設けられた
第1の振動体と、該第1の振動体に第2の支持梁によっ
て支持され、前記第1の軸方向と該第1の軸方向に直交
する第2の軸方向に振動可能に設けられた第2の振動体
と、前記第1の振動体を第1の軸方向に振動させる振動
発生手段と、該振動発生手段により第1の振動体に第1
の軸方向に振動を与えている状態で、第1、第2の軸方
向に直交する第3の軸周りに角速度が加わったとき前記
第2の振動体に生じる第2の軸方向への変位を検出する
変位検出手段とからなる角速度センサにおいて、 前記振動発生手段によって第1の軸方向に振動している
ときの振動側共振周波数と、前記第3の軸周りに角速度
が加わって前記第2の振動体が第2の軸方向に振動する
ときの検出側共振周波数とを調整する周波数調整手段を
設けたことを特徴とする角速度センサ。 - 【請求項2】 前記周波数調整手段は、前記振動発生手
段で前記第1の振動体に第1の軸方向に振動を与えてい
る状態で、該第1の振動体に対してさらに第1の軸方向
の力を付加する振動力付加手段である請求項1記載の角
速度センサ。 - 【請求項3】 前記周波数調整手段は、前記第3の軸周
りに角速度が加わって前記第2の振動体が第2の軸方向
に振動するとき、該第2の振動体に対してさらに第2の
軸方向の力を付加する振動力付加手段である請求項1ま
たは2記載の角速度センサ。 - 【請求項4】 前記周波数調整手段は、前記第1の振動
体に設けた重りである請求項1記載の角速度センサ。 - 【請求項5】 前記周波数調整手段は、前記第2の振動
体に設けた重りである請求項1記載の角速度センサ。 - 【請求項6】 前記振動力付加手段は、前記第1の振動
体の端面に形成された可動側付加電極と、該可動側付加
電極に対向して前記基板側に形成された固定側付加電極
とによって構成してなる請求項2記載の角速度センサ。 - 【請求項7】 前記振動力付加手段は、前記第2の振動
体の端面に形成された可動側付加電極と、該可動側付加
電極に対向して前記基板側に形成された固定側付加電極
とによって構成してなる請求項3記載の角速度センサ。 - 【請求項8】 前記可動側付加電極の対向面と固定側付
加電極の対向面とは、それぞれ鋸歯状の対向面として形
成してなる請求項6または7記載の角速度センサ。
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