JPH11271066A - Angular velocity sensor - Google Patents

Angular velocity sensor

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JPH11271066A
JPH11271066A JP10363025A JP36302598A JPH11271066A JP H11271066 A JPH11271066 A JP H11271066A JP 10363025 A JP10363025 A JP 10363025A JP 36302598 A JP36302598 A JP 36302598A JP H11271066 A JPH11271066 A JP H11271066A
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JP
Japan
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vibrator
angular velocity
axis direction
torsion
driving
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Application number
JP10363025A
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Japanese (ja)
Inventor
Takehiro Watarai
武宏 度會
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Filing date
Publication date
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Priority to US09/234,506 priority patent/US6151965A/en
Priority to DE19902339A priority patent/DE19902339A1/en
Publication of JPH11271066A publication Critical patent/JPH11271066A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the oscillation leak from a driving beam to a detecting beam, and efficiently transmit the oscillation energy by the Coriolis force from the driving beam to the detecting beam to obtain a high-S/N sensor. SOLUTION: An oscillation member G comprises an approximately U-shaped driving oscillator having a pair of beams 2, 3 and coupling and an approximately U-shaped driving oscillator 5 which has a pair of beams 6, 7 and coupling 8 and is disposed analogously around the driving oscillator 1 having a driving electrode 20 for driving the beams 2, 3 in opposite phase in an x-axis direction, while the driving oscillator 1 has detecting electrodes 22-23 for detecting the oscillation of the beams 6, 7 in opposite phase in the x-axis direction upon input of an angular velocity around the x-axis. Both oscillators 1, 5 are coupled by a torsion beam 9 having a shape of a narrower width in the x-axis direction than that of the inner driving oscillator 1.

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、駆動と検出とを別
個の梁にて行う振動子を備える角速度センサに関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an angular velocity sensor having a vibrator for driving and detecting with separate beams.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、駆動と検出とを別個の梁にて行う
振動子を備える角速度センサとして特開平8−2781
41号公報に記載のものが提案されている。これは4本
の平行な梁部(振動腕)とこの梁部の片端部を共通に支
持する支持部を持つ櫛形状の複合音叉(いわゆる4脚振
動子)において、外側の2本の梁部を駆動用梁部(駆動
側音叉)、内側の2本の梁部を検出用梁部(検出側音
叉)として駆動・検出に対応させる構成としたものであ
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an angular velocity sensor having a vibrator for performing driving and detection with separate beams, Japanese Patent Laid-Open No. 8-2781 is disclosed.
Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 41 has proposed the above. This is the outer two beam portions of a comb-shaped composite tuning fork (a so-called four-legged vibrator) having four parallel beam portions (oscillating arms) and a support portion that supports one end of the beam portions in common. Are used as drive beams (drive-side tuning forks), and the two inner beams are used as detection beam portions (detection-side tuning forks) for driving / detection.

【0003】その作動は、まず、駆動用梁部を梁部の配
列方向に逆相に励振させる(駆動振動)。この駆動振動
中に所定軸回りに角速度が入力されたとき、駆動用梁部
が上記励振方向と直交する方向へ振動するエネルギー
を、支持部から検出用梁部に伝達し、この伝達エネルギ
ーによる検出用梁部の逆相の振動(検知振動)を検知し
て角速度を検出するようになっている。この4脚振動子
は梁部を駆動用と検出用とに分離している為、2脚振動
子(音叉)と比較し高S/N(信号とノイズの比)が得
られるとされている。
[0003] In the operation, first, the drive beam is excited in the opposite direction in the arrangement direction of the beam (drive vibration). When an angular velocity is input around a predetermined axis during the driving vibration, energy that the driving beam vibrates in a direction orthogonal to the excitation direction is transmitted from the support to the detection beam, and the detected energy is used to detect the energy. The angular velocity is detected by detecting the opposite-phase vibration (detection vibration) of the beam part. It is said that this four-legged vibrator has a high S / N (signal-to-noise ratio) compared to a two-legged vibrator (tuning fork) because the beam part is separated for driving and detection. .

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者が上記従来技術について検討したところ、以下に述べ
るような問題があり、十分なS/N向上が得られないこ
とがわかった。上記4脚振動子においては、単純に4本
の梁部(脚)を形成し、これら梁部を共通の支持部で支
持しているため、駆動用梁部が振動するとき検出用梁部
にも振動エネルギーが伝わりやすい(いわゆる振動漏
れ)。そのため、検出用梁部を振動させたくないとき、
すなわち、角速度が入力されていないときに、検出用梁
部に駆動振幅に対し1/5という大きな不要な振動が生
じてしまう。
However, the present inventor has studied the above-mentioned prior art and found that there is a problem as described below, and a sufficient improvement in S / N cannot be obtained. In the four-legged vibrator, four beam portions (legs) are simply formed, and these beam portions are supported by the common supporting portion. Therefore, when the driving beam portion vibrates, the beam portion for detection is used. Also easily transmit vibration energy (so-called vibration leakage). Therefore, when you do not want to vibrate the detection beam,
That is, when the angular velocity is not input, a large unnecessary vibration of に 対 し of the drive amplitude is generated in the detection beam.

【0005】一方、駆動用と検出用の梁が分離されてい
るため、高感度を得るのに角速度入力時(つまりコリオ
リ力の入力時)において、駆動用梁部からのコリオリ力
による振動エネルギーを検出用梁部に効率よく伝達する
必要がある。この問題に対し、上記従来技術における単
純に3つのスリットを入れた4脚振動子について検討し
たところ、該振動子では駆動用梁部からのコリオリ力に
よる振動エネルギーが効率良く検出用梁部に伝達されな
いことがわかった。
On the other hand, since the driving beam and the detecting beam are separated from each other, vibration energy due to the Coriolis force from the driving beam portion is required at the time of inputting the angular velocity (that is, at the time of inputting the Coriolis force) to obtain high sensitivity. It is necessary to efficiently transmit to the detection beam. In order to solve this problem, a study was conducted on a four-legged vibrator simply having three slits in the prior art described above. In this vibrator, the vibration energy due to the Coriolis force from the driving beam was efficiently transmitted to the detecting beam. Turned out not to be.

【0006】例えば駆動用梁部だけで構成した振動子
(2脚音叉)にコリオリ力が入力されたときの検出方向
への振幅(すなわち感度)と上記4脚振動子の駆動用梁
部に同じコリオリ力が入力されたときの検出用梁部の検
出方向への振幅とを比較すると、後者は前者に対し1/
10に低下、即ち感度が1/10に低下してしまうこと
がわかった。
For example, the amplitude (ie, sensitivity) in the detection direction when Coriolis force is input to a vibrator (a two-leg tuning fork) composed of only a driving beam portion is the same as the driving beam portion of the four-legged vibrator. Comparing the amplitude of the detection beam in the detection direction when the Coriolis force is input, the latter is 1/1 of the former.
It was found that the sensitivity was reduced to 10, that is, the sensitivity was reduced to 1/10.

【0007】以上により駆動振動の影響は1/5に低減
出来るが感度が、逆に1/10に低下してしまうため、
従来の2脚音叉に対し、駆動振動の影響が大きくなり、
狙いの高S/Nが得られないという問題がある。本発明
は上記点に鑑みて、駆動と検出とを別個の梁にて行う振
動子を備える角速度センサにおいて、駆動用梁部から検
出用梁部への振動漏れを抑制するとともに、駆動用梁部
からのコリオリ力による振動エネルギーを検出用梁部に
効率良く伝達し、高S/Nなセンサを得ることを目的と
する。
As described above, the influence of the driving vibration can be reduced to 1/5, but the sensitivity is reduced to 1/10.
The effect of driving vibration is greater than the conventional two-leg tuning fork,
There is a problem that a desired high S / N cannot be obtained. In view of the above, the present invention provides an angular velocity sensor including a vibrator that performs driving and detection with separate beams, and suppresses vibration leakage from the driving beam to the detecting beam, It is an object of the present invention to efficiently transmit vibration energy due to Coriolis force from the sensor to a detection beam portion and obtain a sensor with high S / N.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者は、駆動と検出
とを別個の梁にて行う振動子を備える角速度センサにお
いて、振動子及び振動子を支持する支持部の形状を工
夫することで、上記目的の達成を図ることとした。請求
項1記載の発明は、後述の図1等に示す様に、2つの略
U字形状の振動子(1、5)がトーションビーム(9)
で連結支持された構造を主な特徴としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present inventor has devised the shape and the like of a vibrator and a supporting portion for supporting the vibrator in an angular velocity sensor having a vibrator for performing driving and detection by separate beams. Thus, the above-mentioned object was achieved. According to the first aspect of the present invention, as shown in FIG. 1 and the like described later, two substantially U-shaped vibrators (1, 5) include
The main feature is the structure supported by connection.

【0009】すなわち、本発明の角速度センサは、xy
z直交座標系において、一対の第1の梁部(2、3)及
び第1の連結部(4)を有する略U字形状の第1の振動
子(1)と、一対の第2の梁部(6、7)及び第2の連
結部(8)を有する略U字形状を成し第1の振動子
(1)の外周側に相似形に配置された第2の振動子
(5)とが、該第1の連結部との接している箇所におけ
るy軸方向の幅が第1の振動子のy軸方向の幅よりも狭
い形状を有するトーションビーム(9)によって連結さ
れている。
That is, the angular velocity sensor of the present invention has an xy
In the z orthogonal coordinate system, a substantially U-shaped first vibrator (1) having a pair of first beams (2, 3) and a first connecting portion (4), and a pair of second beams A second vibrator (5) having a substantially U-shape having a portion (6, 7) and a second connecting portion (8) and arranged in a similar shape on the outer peripheral side of the first vibrator (1); Are connected by a torsion beam (9) having a shape in which the width in the y-axis direction at a position in contact with the first connection portion is smaller than the width in the y-axis direction of the first vibrator.

【0010】ここで、両振動子(1、5)のうち一方を
駆動用振動子(1)、他方を検出用振動子(5)とし、
駆動用振動子には、駆動用振動子の梁部(2、3)(即
ち駆動用梁部)をy軸方向へ逆相に励振して駆動振動さ
せるための駆動手段(20、60、61、320、42
0)が設けられ、検出用振動子には、z軸回りの角速度
入力時に発生する検出用振動子の梁部(6、7)(即ち
検出用梁部)のx軸方向への逆相の振動を検知振動とし
て検知して上記角速度を検出するための角速度検出手段
(22〜24、63、64、322、323、422)
が設けられている。
Here, one of the two vibrators (1, 5) is a driving vibrator (1) and the other is a detecting vibrator (5).
The driving vibrator includes driving means (20, 60, 61) for exciting the beam portions (2, 3) (that is, the driving beam portions) of the driving vibrator in the y-axis direction in the opposite phase to drive and vibrate. , 320, 42
0) is provided, and the beam (6, 7) (that is, the beam for detection) of the beam for detection, which is generated when an angular velocity around the z-axis is input, has an opposite phase in the x-axis direction. Angular velocity detecting means (22 to 24, 63, 64, 322, 323, 422) for detecting the angular velocity by detecting the vibration as a detection vibration
Is provided.

【0011】本発明では、駆動用梁部(2、3)をy軸
方向へ励振して駆動振動させるが、第1及び第2の振動
子のどちらを駆動用振動子としても、両振動子を連結す
るトーションビーム(9)のy軸方向の幅が第1の振動
子のy軸方向の幅よりも狭いため、y軸方向への駆動振
動は伝達されにくい。従って、駆動用梁部(2、3)か
ら検出用梁部(6、7)への振動漏れを抑制できる。
In the present invention, the driving beams (2, 3) are excited in the y-axis direction to drive and oscillate, but both of the first and second oscillators are used as the driving oscillators. Are narrower than the width of the first vibrator in the y-axis direction, so that the drive vibration in the y-axis direction is hardly transmitted. Therefore, vibration leakage from the driving beam portions (2, 3) to the detection beam portions (6, 7) can be suppressed.

【0012】また、トーションビーム(9)の形状は、
y軸方向に細い幅を有するものとしているので、トーシ
ョンビーム(9)はz軸回りに捩じれやすい。従って、
z軸回りの角速度入力時に発生する駆動用梁部(2、
3)からのコリオリ力による振動(x軸方向への振動)
のエネルギーを、z軸回りの捩じれ振動として効率良く
検出用梁部(6、7)に伝達することができる。
The shape of the torsion beam (9) is
Since it has a narrow width in the y-axis direction, the torsion beam (9) is easily twisted around the z-axis. Therefore,
A driving beam (2, 2) generated when an angular velocity about the z-axis is input.
Vibration due to Coriolis force from 3) (vibration in x-axis direction)
Can be efficiently transmitted to the detection beams (6, 7) as torsional vibration around the z-axis.

【0013】このように、本発明においては、駆動用梁
部から検出用梁部への振動漏れを抑制するとともに、駆
動用梁部からのコリオリ力による振動エネルギーを検出
用梁部に効率良く伝達することができ、高いS/Nを実
現する角速度センサを提供することができる。また、請
求項2記載の発明は、請求項1記載の発明にさらに第2
のトーションビーム(10、50、51、90)を加え
たものである。
As described above, in the present invention, vibration leakage from the driving beam to the detecting beam is suppressed, and vibration energy due to Coriolis force from the driving beam is efficiently transmitted to the detecting beam. And an angular velocity sensor realizing a high S / N can be provided. The invention described in claim 2 is the second invention in addition to the invention described in claim 1.
Torsion beams (10, 50, 51, 90).

【0014】すなわち、本発明では、請求項1記載のト
ーションビームを第1のトーションビーム(9)とした
上で、さらに、第1及び第2の振動子(1、5)及び第
1のトーションビーム(9)が、両連結部のどちらか一
方の連結部(4、8)からz軸方向に延びる第2のトー
ションビーム(10、50、51、90)によって支持
されたものとしている。そして、この第2のトーション
ビーム(10、50、51、90)の幅は、該第2のト
ーションビームと連結部との接している箇所におけるy
軸方向の幅が第1の振動子のy軸方向の幅よりも狭い形
状を有していることを特徴とする。
That is, in the present invention, the first torsion beam (9) is used as the first torsion beam, and the first and second vibrators (1, 5) and the first torsion beam (9) are further provided. ) Are supported by the second torsion beams (10, 50, 51, 90) extending in the z-axis direction from either one of the connecting portions (4, 8). The width of the second torsion beam (10, 50, 51, 90) is equal to y at the point where the second torsion beam is in contact with the connecting portion.
The width of the first vibrator is smaller than the width of the first vibrator in the y-axis direction.

【0015】本発明では、第1のトーションビーム
(9)によって、上記請求項1記載のトーションビーム
(9)による作用効果を奏することができ、請求項1記
載の発明の効果を実現できる。更に、両振動子及び第1
のトーションビームを支持する第2のトーションビーム
(10、50、51、90)も、上記のy軸方向の幅が
第1の振動子のy軸方向の幅よりも狭いため、外部等か
らの不要振動が両振動子に伝達されるのを抑制できる。
従って、駆動用及び検出用振動子において、各梁部の不
要振動を低減できる。
In the present invention, the function and effect of the torsion beam (9) according to the first aspect can be achieved by the first torsion beam (9), and the effect of the first aspect of the invention can be realized. Further, both oscillators and the first
Of the second torsion beam (10, 50, 51, 90) supporting the torsion beam of the first vibrator is also smaller than the width of the first vibrator in the y-axis direction. Is transmitted to both vibrators.
Therefore, in the driving and detecting vibrators, unnecessary vibration of each beam portion can be reduced.

【0016】また、本発明では、第2のトーションビー
ム(10、50、51、90)における上記のy軸方向
の幅を、第1のトーションビーム(9)と同じく、細い
形状としており、その振動特性は、z軸回りの捩じれ振
動を発生しやすくなるため、z軸回りの角速度入力時に
発生する両振動子及び第1のトーションビームのコリオ
リ力による振動(x軸方向への振動)を効率よく誘発さ
せることができる。
Further, in the present invention, the width of the second torsion beam (10, 50, 51, 90) in the y-axis direction is made narrow like the first torsion beam (9). Causes the torsional vibration around the z-axis to be easily generated, and efficiently induces the vibration (vibration in the x-axis direction) due to the Coriolis force of both vibrators and the first torsion beam generated when the angular velocity is input around the z-axis. be able to.

【0017】次に、請求項3記載の発明においては、請
求項2記載のように両トーションビーム(9、10、5
0、51、90)を備えたものにおいて、該両トーショ
ンビームを両振動子(1、5)の中心軸に配置したもの
である。本発明では、両振動子(1、5)の中心軸をz
軸としている。すなわち、本発明では、xyz直交座標
系において、z軸に対し線対称に配置された第1の梁部
(2、3)と第1の連結部(4)とを有する略U字形状
の第1の振動子(1)と、第1の振動子(1)の外周側
に相似形に配置され第2の梁部(6、7)及び第2の連
結部(8)を有する略U字形状の第2の振動子(5)と
を備えている。そして、本発明では、y軸方向の幅が第
1の振動子のy軸方向の幅よりも狭い形状を有する第1
及び第2のトーションビーム(9、10、50、51、
90)が、それぞれのz軸方向の中心軸がz軸と略一致
するように配置されている。つまり、両トーションビー
ムは、両振動子の中心軸(中心線上)に位置している。
以上が本発明の特徴である。
Next, according to the third aspect of the present invention, as described in the second aspect, both torsion beams (9, 10, 5) are provided.
0, 51, 90), wherein the two torsion beams are arranged on the central axes of the two vibrators (1, 5). In the present invention, the central axes of both vibrators (1, 5) are z
Axis. That is, in the present invention, in the xyz rectangular coordinate system, a substantially U-shaped second beam having the first beam portions (2, 3) and the first connecting portion (4) arranged symmetrically with respect to the z-axis. A first vibrator (1) and a substantially U-shape having a second beam portion (6, 7) and a second connecting portion (8) arranged in a similar shape on the outer peripheral side of the first vibrator (1). A second vibrator (5) having a shape. In the present invention, the first vibrator has a shape in which the width in the y-axis direction is smaller than the width in the y-axis direction of the first vibrator.
And a second torsion beam (9, 10, 50, 51,
90) are arranged such that the respective central axes in the z-axis direction substantially coincide with the z-axis. That is, both torsion beams are located on the center axis (on the center line) of both transducers.
The above is the feature of the present invention.

【0018】本発明でも、上記請求項1及び請求項2記
載の発明と同様の効果を実現できるとともに、第1及び
第2のトーションビーム(10、50、51、90)
は、両振動子の中心軸と略一致するように配置されたも
のとしているので、z軸回りの角速度入力時に発生する
駆動用梁部(2、3)からのコリオリ力による振動(x
軸方向への振動)のエネルギーを、一対の検出用梁部
(6、7)に均等に配分でき、より効率の良い伝達を行
うことができる。
According to the present invention, the same effects as those of the first and second aspects can be realized, and the first and second torsion beams (10, 50, 51, 90) can be realized.
Are arranged so as to be substantially coincident with the central axes of the two vibrators. Therefore, the vibration (x) caused by the Coriolis force from the driving beams (2, 3) generated when the angular velocity about the z-axis is input.
(Vibration in the axial direction) can be evenly distributed to the pair of detection beams (6, 7), and more efficient transmission can be performed.

【0019】また、本発明者は、上記請求項1〜請求項
3記載の角速度センサにおいて、角速度入力時に角速度
を検出する為の振動モード(検出共振モード)が2つ存
在することに着目し、更に、S/Nの向上を図るために
検討を進めた。駆動用梁部(2、3)を所定方向に互い
に逆相に駆動振動(駆動共振モード)させると、角速度
入力時、駆動用梁部はコリオリ力によって、駆動振動方
向と直交する方向に逆相に振動する。このコリオリ力に
よる振動は、上記のように第1のトーションビーム
(9)によって検出用梁部(6、7)に伝達され、検出
用梁部も駆動振動方向と直交する方向に逆相に振動(検
知振動)する。つまり、4本の梁部はそれぞれ駆動振動
方向とは直交する方向に同期して振動する。この振動が
検出共振モードである。
The present inventor has noted that in the angular velocity sensor according to any one of claims 1 to 3, there are two vibration modes (detection resonance modes) for detecting an angular velocity when an angular velocity is input. Further studies were conducted to improve S / N. When the driving beams (2, 3) are driven and vibrated in a predetermined direction in opposite phases to each other (driving resonance mode), when an angular velocity is input, the driving beams are out of phase by a Coriolis force in a direction orthogonal to the driving vibration direction. Vibrates. The vibration due to the Coriolis force is transmitted to the detection beam portions (6, 7) by the first torsion beam (9) as described above, and the detection beam portions also vibrate in the opposite direction to the direction perpendicular to the driving vibration direction ( Detection vibration). That is, each of the four beams vibrates in synchronization with a direction orthogonal to the driving vibration direction. This vibration is the detection resonance mode.

【0020】ここにおいて、1つの検出共振モードは、
4本の梁部において隣接する各梁部が互いに逆方向に振
動するモード(後述の図8(a)参照、以下、第1の検
出共振モードという)であり、もう1つの検出共振モー
ドは、4本の梁部において振動子の中心軸すなわちz軸
から片側の2本を1組、他側の2本を1組とした場合
に、組内では同方向に振動し、組同士では互いに逆方向
に振動するモード(後述の図8(b)参照、以下、第2
の検出共振モードという)である。
Here, one detection resonance mode is:
A mode in which adjacent beam portions of the four beam portions vibrate in directions opposite to each other (see FIG. 8A described below, hereinafter referred to as a first detection resonance mode), and another detection resonance mode is In the case of four beams, two sets on one side and one set on the other side from the central axis of the vibrator, that is, the z-axis, are set as one set. Mode (see FIG. 8B described later, hereinafter referred to as a second mode).
This is called a detection resonance mode).

【0021】これら各検出共振モードにおいては、振動
子形状、例えば梁部の幅や長さ等を適宜設定することで
所望の検出共振モードを実現できる。そして、各検出共
振モードについて、S/N向上可能な振動子構造を検討
した結果、各検出共振モードにおける内側一対の梁部す
なわち第1の梁部(2、3)の振幅XUと外側一対の梁
部すなわち第2の梁部(6、7)の振幅XSとの比XU
/XSもしくはXS/XUが、感度利得Sと相関性があ
ることを見出した。
In each of these detection resonance modes, a desired detection resonance mode can be realized by appropriately setting the shape of the vibrator, for example, the width and length of the beam. As a result of examining a vibrator structure capable of improving S / N for each detection resonance mode, the amplitude XU of the pair of inner beams, that is, the first pair of beams (2, 3) and the pair of outer beams in each detection resonance mode are examined. The ratio XU of the beam portion, that is, the amplitude XS of the second beam portion (6, 7)
/ XS or XS / XU was found to be correlated with the sensitivity gain S.

【0022】そして、各検出共振モードに応じて、第1
の検出共振モードにおいては比XU/XSを10以下と
し、第2の検出共振モードにおいては、第1の検出共振
モードとは逆の比である比XS/XUを10以下とすれ
ば、上記従来の4脚振動子タイプよりも1桁高いレベル
の感度利得Sを実現できることがわかった。請求項4及
び請求項5記載の発明は、上記比XU/XSもしくはX
S/XUと感度利得Sとの相関性の知見に基づいてなさ
れたものである。
The first resonance mode is selected according to each detection resonance mode.
If the ratio XU / XS is 10 or less in the second detection resonance mode, and the ratio XS / XU, which is the reverse ratio to the first detection resonance mode, is 10 or less in the second detection resonance mode, It has been found that a sensitivity gain S of an order of magnitude higher than that of the four-legged oscillator type can be realized. The invention according to claim 4 and claim 5 is characterized in that the ratio XU / XS or X
This is based on the knowledge of the correlation between S / XU and sensitivity gain S.

【0023】すなわち、請求項4記載の発明において
は、角速度入力時には、各梁部(2、3、6、7)のう
ち隣接する梁部同士がx軸方向へ互いに逆方向に振動
し、且つ、このx軸方向への振動において第1の梁部の
振幅XUと第2の梁部の振幅XSとの比XU/XSが、
10以下となるように両振動子及び両トーションビーム
の寸法が設定されていることを特徴とする。
In other words, according to the fourth aspect of the present invention, at the time of inputting the angular velocity, adjacent beam portions among the beam portions (2, 3, 6, 7) vibrate in opposite directions in the x-axis direction, and The ratio XU / XS between the amplitude XU of the first beam portion and the amplitude XS of the second beam portion in the vibration in the x-axis direction is
The size of both vibrators and both torsion beams is set so as to be 10 or less.

【0024】本発明では、角速度を検出する為の検出共
振モードは、上記第1の検出共振モードを用い、そのモ
ードにおいて第1の梁部(2、3)の振幅XUと第2の
梁部(6、7)の振幅XSの比XU/XSが10以下と
なるように寸法を設定しているため、機械インピーダン
スを小さくでき、駆動用梁部(2、3)に入力されたコ
リオリ力による振動を効率よく検出用梁部(6、7)に
伝達し、感度利得Sを向上させS/Nを向上できる。
In the present invention, the detection resonance mode for detecting the angular velocity uses the above-mentioned first detection resonance mode, in which the amplitude XU of the first beam portion (2, 3) and the second beam portion are used. The dimensions are set so that the ratio XU / XS of the amplitude XS of (6, 7) is 10 or less, so that the mechanical impedance can be reduced and the Coriolis force input to the driving beam (2, 3) Vibration can be efficiently transmitted to the detection beam portions (6, 7), sensitivity gain S can be improved, and S / N can be improved.

【0025】また、請求項5記載の発明においては、角
速度入力時には、各梁部(2、3、6、7)のうちz軸
の片側の2本(6、2)と他側の2本(3、7)とがx
軸方向において互いに逆方向へ振動し、且つ、このx軸
方向への振動において第1の梁部の振幅XUと第2の梁
部の振幅XSとの比XS/XUが、10以下となるよう
に両振動子及び両トーションビームの寸法が設定されて
いることを特徴とする。
According to the fifth aspect of the present invention, when the angular velocity is input, two beams (6, 2) on one side of the z-axis and two beams on the other side of the z-axis of each of the beam portions (2, 3, 6, 7) are provided. (3, 7) is x
Vibrates in opposite directions in the axial direction, and the ratio XS / XU between the amplitude XU of the first beam portion and the amplitude XS of the second beam portion in the vibration in the x-axis direction becomes 10 or less. In which the dimensions of both transducers and both torsion beams are set.

【0026】本発明では、角速度を検出する為の検出共
振モードは、上記第2の検出共振モードを用い、そのモ
ードにおいて第1の梁部(2、3)の振幅XUと第2の
梁部(6、7)の振幅XSとの比XS/XUが10以下
となるように寸法が設定されているため、上記請求項4
記載の発明と同等の効果が得られる。また、請求項6記
載の発明は、第1の振動子(1)の第1の梁部(2、
3)の間隔WUと第2の振動子(5)の第2の梁部
(6、7)の間隔WSとの比WS/WUを2.5以下と
したことを特徴としている。
In the present invention, the detection resonance mode for detecting the angular velocity uses the second detection resonance mode, and in that mode, the amplitude XU of the first beam portion (2, 3) and the second beam portion are used. The dimensions are set so that the ratio XS / XU to the amplitude XS of (6, 7) is 10 or less,
An effect equivalent to that of the described invention can be obtained. The invention according to claim 6 is characterized in that the first vibrator (1) has a first beam portion (2,
The ratio WS / WU between the interval WU of 3) and the interval WS of the second beams (6, 7) of the second vibrator (5) is set to 2.5 or less.

【0027】即ち、WUとWSとを近付けることによ
り、該第1の振動子と該第2の振動子の回転振動能率
(慣性モーメント)を合わせる、もしくは近付けること
により、振動子の機械インピーダンスを小さくしコリオ
リ力によるレスポンスを向上させ、それによって、該第
1の振動子もしくは該第2の振動子にコリオリ力が入力
されたときに発生する回転捩じれ振動により該第2の振
動子もしくは該第1の振動子の回転捩じれ振動を発生し
やすくし、効率よくコリオリ力による振動エネルギーを
伝達し高感度を得ることが出来る。
That is, the mechanical impedance of the vibrator can be reduced by bringing the WU and the WS closer to each other so that the rotational vibration efficiency (moment of inertia) of the first vibrator and the second vibrator are matched or close to each other. And the response due to the Coriolis force is improved, so that the second vibrator or the first vibrator is caused by rotational torsional vibration generated when Coriolis force is input to the first vibrator or the second vibrator. The torsional vibration of the vibrator can be easily generated, and the vibration energy due to the Coriolis force can be efficiently transmitted to obtain high sensitivity.

【0028】また、請求項7記載の発明は、第1の振動
子(1)の第1の梁部(2、3)の間隔WUと該第1の
梁部の幅HUとの比WU/HUを2.5以上100以下
としたことを特徴としている。即ち、検出側となる該第
2の振動子もしくは該第1の振動子を振動させるべく回
転捩じれ力(軸トルク)を大きくするため、駆動側とな
る該第1の振動子もしくは該第2の振動子のコリオリ力
が作用する力点を、両振動子における一対の梁部の略中
心軸から離すことにより、コリオリ入力時の検出側であ
る第2の振動子もしくは第1の振動子の振幅を大きくす
る、即ち高感度得ることが出来る。尚、比WU/HUが
100以上であると音叉としての機能が低下し、十分な
駆動振幅が得られない。
Further, according to the present invention, the ratio WU / WU of the distance WU between the first beam portions (2, 3) of the first vibrator (1) and the width HU of the first beam portion is provided. It is characterized in that the HU is 2.5 or more and 100 or less. That is, in order to increase the rotational torsional force (axial torque) to vibrate the second vibrator or the first vibrator on the detection side, the first vibrator or the second vibrator on the drive side The amplitude of the second vibrator or the first vibrator on the detection side at the time of Coriolis input is reduced by separating the point of force at which the Coriolis force of the vibrator acts from the substantially central axis of the pair of beams in both vibrators. Larger, that is, higher sensitivity can be obtained. If the ratio WU / HU is more than 100, the function as a tuning fork is reduced, and a sufficient drive amplitude cannot be obtained.

【0029】また、請求項8記載の発明は、y軸方向へ
の振動モードの共振周波数が、第1の梁部(2、3)と
第2の梁部(6、7)とで異なるようにしたことを特徴
とするものであり、第1及び第2の梁部の共振周波数を
互いに異ならせることにより、駆動用梁部(2、3)の
駆動振動(y軸方向への振動)が検出用梁部(6、7)
へ、仮に一部伝達しても、検出用梁部は振動しないか、
もしくはほとんど振動しないようになるため、駆動振動
の影響が更に小さくなり、ノイズNが低減でき、S/N
を向上できる。
According to the present invention, the resonance frequency of the vibration mode in the y-axis direction is different between the first beam portion (2, 3) and the second beam portion (6, 7). By making the resonance frequencies of the first and second beams different from each other, the drive vibration (vibration in the y-axis direction) of the drive beams (2, 3) is reduced. Detection beam (6, 7)
If the beam is not vibrated even if it is partially transmitted,
Alternatively, since almost no vibration occurs, the influence of the driving vibration is further reduced, the noise N can be reduced, and the S / N
Can be improved.

【0030】また、請求項9記載の発明は、駆動用梁部
(2、3)の駆動振動の共振周波数fdと検出用梁部
(6、7)の検知振動の共振周波数fsの比fd/fs
が、0.8≦fd/fs≦0.99又は1.01≦fd
/fs≦1.2、の関係にあることを特徴とするもので
あり、比fd/fsを上記の範囲とすることにより駆動
共振モードと検出共振モードの連成を抑制し、S/Nを
向上できる。
The ninth aspect of the present invention is a device for controlling the ratio of the resonance frequency fd of the driving vibration of the driving beam portions (2, 3) to the resonance frequency fs of the detection vibration of the detecting beam portions (6, 7). fs
Is 0.8 ≦ fd / fs ≦ 0.99 or 1.01 ≦ fd
/Fs≦1.2, and by setting the ratio fd / fs within the above range, the coupling between the drive resonance mode and the detection resonance mode is suppressed, and the S / N is reduced. Can be improved.

【0031】次に、請求項10記載の発明は、上記両振
動子(1、5)及びトーションビーム(9、10、5
0、51、90)が圧電体より一体に形成されたことを
特徴とするものであり、安価な構成とした角速度センサ
を提供することができる。次に、請求項11記載の発明
は、上記両振動子(1、5)とトーションビーム(9、
10)とが別体に形成され、接合連結されたことを特徴
とするものであり、耐衝撃性に最も弱いトーションビー
ムを耐久性の高い材料(例えば金属等)で形成すること
ができるため、上記駆動用梁部の振動エネルギーを閉じ
込めるべく各トーションビームを極力細くでき、上記振
動漏れをより効果的に抑制できるとともに、耐衝撃性の
高い信頼性に優れた角速度センサを提供することができ
る。
Next, the invention according to claim 10 is characterized in that the two oscillators (1, 5) and the torsion beams (9, 10, 5) are used.
0, 51, and 90) are formed integrally from the piezoelectric body, and an angular velocity sensor having an inexpensive configuration can be provided. Next, the invention according to claim 11 is characterized in that the two oscillators (1, 5) and the torsion beam (9,
And 10) are formed separately and joined and connected. The torsion beam having the weakest impact resistance can be formed of a highly durable material (for example, metal or the like). Each of the torsion beams can be made as thin as possible in order to confine the vibration energy of the driving beam, and the vibration leakage can be more effectively suppressed, and an angular velocity sensor having high impact resistance and excellent reliability can be provided.

【0032】また、請求項12記載の発明は、第2のト
ーションビーム(10、50)が第2の連結部(8)か
ら第2の梁部(6、7)とは反対方向に延びるように形
成されていることを特徴とするものであり、上記請求項
2〜請求項11の発明における第2のトーションビーム
の構成の一手段を提供するものである。また、請求項1
3記載の発明は、上記請求項2〜請求項11の発明にお
ける第2のトーションビーム(51、90)が、第1の
連結部(4)から第1の梁部(2、3)と同一方向に延
びるように形成されていることを特徴とするものであ
り、両振動子(1、5)の重心を保持することが容易に
可能であり、外部振動に対して強く、スペース効率に優
れたものにできる。
According to a twelfth aspect of the present invention, the second torsion beam (10, 50) extends from the second connecting portion (8) in the direction opposite to the second beam portion (6, 7). It is characterized by being formed, and provides one means of the configuration of the second torsion beam in the invention of claims 2 to 11. Claim 1
According to a third aspect of the present invention, the second torsion beam (51, 90) in the second to the eleventh aspects is arranged such that the second torsion beam (51, 90) extends from the first connecting portion (4) in the same direction as the first beam portion (2, 3). It is characterized in that it is formed so as to extend in the direction, and it is possible to easily maintain the center of gravity of the two vibrators (1, 5), to be strong against external vibration, and to be excellent in space efficiency. Can be something.

【0033】また、請求項14記載の発明は、上記請求
項2〜請求項11の発明における第2のトーションビー
ム(50、51)が、第2の連結部(8)から第2の梁
部(6、7)とは反対方向、及び第1の連結部(4)か
ら第1の梁部(2、3)とは同一方向の、両方向に形成
されたことを特徴とするものであり、両方向からの支持
により外部の衝撃に強いものにできる。
According to a fourteenth aspect of the present invention, the second torsion beams (50, 51) according to the second to eleventh aspects are arranged such that the second torsion beams (50, 51) extend from the second connecting part (8) to the second beam part (50). 6, 7) and in the same direction as the first beam portion (2, 3) from the first connecting portion (4) to the first beam portion (2, 3). It can be made strong against external impacts by supporting from the outside.

【0034】また、請求項15記載の発明は、請求項2
及び請求項3の発明のように、第1の振動子(1)とそ
の外側の第2の振動子(5)とを第1のトーションビー
ム(9)で連結し、更にこれらを第2のトーションビー
ム(10)で支持するようにした構成において、以下の
構成を付与したことを特徴とするものである。即ち、付
与された構成とは、第2の連結部(8)より、第2のト
ーションビーム(10)を挟むように一対の第2の梁部
(6、7)とは反対方向のz軸方向に延びる少なくとも
2本のフレーム(15a、15b)と、該2本のフレー
ムを連結する第3の連結部(16)と、該第3の連結部
よりz軸方向に延びる第3のトーションビーム(17)
とを備え、該第2および第3のトーションビームによっ
て、該両振動子及び該第1及び第2のトーションビーム
とが支持された構成である。
The invention according to claim 15 is the second invention.
And the first vibrator (1) and the second vibrator (5) outside the first vibrator are connected by a first torsion beam (9), and these are connected to a second torsion beam. In the configuration supported by (10), the following configuration is added. That is, the added configuration means that the second connecting portion (8) is in the z-axis direction opposite to the pair of second beam portions (6, 7) so as to sandwich the second torsion beam (10). , At least two frames (15a, 15b), a third connecting portion (16) connecting the two frames, and a third torsion beam (17) extending from the third connecting portion in the z-axis direction. )
And both oscillators and the first and second torsion beams are supported by the second and third torsion beams.

【0035】本発明によれば、各振動子に別々に設けら
れた駆動及び角速度検出の各手段(420、422)を
外部回路と結線するにあたって、外周側の第2の振動子
は、内周側の第1の振動子及び第1のトーションビーム
とは別部位に配設されたフレーム(15a、15b)を
利用して配線スペースを確保できるから、両手段の間隔
を離すことができ、両手段間に相互的に発生する電気的
ノイズ等の影響を低減させることができる。
According to the present invention, when the driving and angular velocity detecting means (420, 422) separately provided for each transducer are connected to an external circuit, the second transducer on the outer peripheral side is connected to the inner peripheral section. Since the wiring space can be secured by using the frames (15a, 15b) provided in a portion different from the first vibrator and the first torsion beam on the side, the distance between both means can be increased, and both means can be separated. It is possible to reduce the influence of electrical noise and the like generated mutually between them.

【0036】また、請求項22記載の発明によれば、請
求項1〜請求項21の角速度センサにおいて、第1の連
結部(4)のz軸方向の幅(L1)よりも第2の連結部
(8)のz軸方向の幅(L2)の方を広くしたことを特
徴としており、第1の梁部(2、3)の振幅XUと第2
の梁部(6、7)の振幅XSとの比XU/XSもしくは
XS/XUを適切に小さくでき、良好な感度を有する角
速度センサを提供することができる。
According to the invention as set forth in claim 22, in the angular velocity sensor according to any of claims 1 to 21, the second connection is larger than the width (L1) of the first connection portion (4) in the z-axis direction. The width (L2) of the portion (8) in the z-axis direction is wider, and the amplitude XU of the first beam portion (2, 3) and the second
The ratio XU / XS or XS / XU to the amplitude XS of the beam portions (6, 7) can be appropriately reduced, and an angular velocity sensor having good sensitivity can be provided.

【0037】また、請求項23記載の発明によれば、請
求項1〜請求項22の角速度センサにおいて、第1のト
ーションビーム(9)のy軸方向の幅(W5)及び第2
のトーションビームのy軸方向の幅(W5)を、第1の
連結部(4)のy軸方向の幅(W6)の3/5以下とし
たことを特徴としており、上述のように細いトーション
ビームによる振動漏れの抑制および振動エネルギーの効
率的な伝達という効果を、適切に実現でき、高いS/N
を実現する角速度センサを提供することができる。
According to the twenty-third aspect of the present invention, in the angular velocity sensor of the first to twenty-second aspects, the width (W5) of the first torsion beam (9) in the y-axis direction and the second
The width (W5) of the torsion beam in the y-axis direction is set to not more than 3/5 of the width (W6) of the first connecting portion (4) in the y-axis direction. The effect of suppressing vibration leakage and efficiently transmitting vibration energy can be appropriately realized, and high S / N
Can be provided.

【0038】また、請求項24記載の発明は、駆動用梁
部(2、3)には、駆動振動をモニタするためのモニタ
手段(21、62、321、421)が設けられ、駆動
振動においてモニタ手段(21、62、321、42
1)からのモニタ信号に基づいて駆動用梁部を自励振動
させるようにしたことを特徴とするもので、温度変化等
に対して安定した駆動振動が得られる。
According to a twenty-fourth aspect of the present invention, the driving beams (2, 3) are provided with monitoring means (21, 62, 321, 421) for monitoring the driving vibration. Monitor means (21, 62, 321, 42
The driving beam portion is caused to self-excitedly vibrate based on the monitor signal from 1), and a stable driving vibration can be obtained with respect to a temperature change or the like.

【0039】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。
The reference numerals in parentheses of the above-mentioned means indicate the correspondence with the concrete means described in the embodiments described later.

【0040】[0040]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。なお、以下各実施形態で述べる各図
において、後述の各電極は外観を示すものであり、便宜
上斜線のハッチングで示してあるが断面を示すものでは
ない。 (第1実施形態)本実施形態の基本構成を図1に示す。
図1は本実施形態の角速度センサの斜視図である。Gは
振動部材であり、大きくは、駆動用振動子1、検出用振
動子5、第1のトーションビーム9及び第2のトーショ
ンビーム10とから構成されている。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention. In each of the drawings described in the embodiments below, each electrode described below shows an external appearance, and for convenience, is hatched with diagonal lines, but does not show a cross section. (First Embodiment) The basic configuration of this embodiment is shown in FIG.
FIG. 1 is a perspective view of the angular velocity sensor according to the present embodiment. G is a vibrating member, which is roughly composed of a driving vibrator 1, a detecting vibrator 5, a first torsion beam 9, and a second torsion beam 10.

【0041】駆動用振動子(第1の振動子)1は、略平
行に配列された2本の四角柱状の駆動用梁部(第1の梁
部)2、3を有している。両駆動用梁部2、3は片端部
を共通の連結部(第1の連結部)4にて固定支持されて
おり、駆動用振動子1は略U字形状を成す。検出用振動
子(第2の振動子)5は、略平行に配列された2本の四
角柱状の検出用梁部(第2の梁部)6、7を有し、両検
出用梁部6、7は片端部を共通の連結部(第2の連結
部)8にて固定支持されている。検出用振動子5は、略
U字形状を成しており、検出用振動子5のU字形状の内
周面が、駆動用振動子1のU字形状の外周面と対向する
ように配置されている。
The driving vibrator (first vibrator) 1 has two rectangular pillar-shaped driving beams (first beams) 2, 3 arranged substantially in parallel. One end of each of the drive beam portions 2 and 3 is fixedly supported by a common connection portion (first connection portion) 4, and the drive vibrator 1 has a substantially U-shape. The detection vibrator (second vibrator) 5 includes two quadrangular prism-shaped detection beam portions (second beam portions) 6 and 7 arranged substantially in parallel. , 7 are fixedly supported at one end by a common connecting portion (second connecting portion) 8. The detection oscillator 5 has a substantially U-shape, and is arranged such that the U-shaped inner peripheral surface of the detection oscillator 5 faces the U-shaped outer peripheral surface of the drive oscillator 1. Have been.

【0042】換言すれば、駆動用振動子1の外周側に検
出用振動子5が、相似形に配置されており、各梁部2、
3、6、7は互いに平行であり、各連結部4、8は互い
に平行である。ここで、図1に示す様に、両連結部4、
8の長手方向すなわち各梁部2、3、6、7の配列方向
をy軸、上記各梁部の長手方向をz軸、上記各梁部及び
上記両連結部の厚み方向をx軸としてxyz直交座標系
が構成される。ここで、z軸は駆動用梁部2と駆動用梁
部3との間の中央部及び検出用梁部6と検出用梁部7と
の間の中央部に位置する。換言すれば、z軸に対して、
梁部2及び6と、梁部3及び7とは線対称に配置されて
おり、z軸は両振動子1、5の中心軸をなしている。
In other words, the detecting vibrator 5 is arranged on the outer peripheral side of the driving vibrator 1 in a similar shape.
3, 6, 7 are parallel to each other, and each connecting portion 4, 8 is parallel to each other. Here, as shown in FIG.
Xyz with the longitudinal direction of 8, ie, the arrangement direction of each beam portion 2, 3, 6, 7 as the y-axis, the longitudinal direction of each of the beam portions as the z-axis, and the thickness direction of each of the beam portions and the two connecting portions as the x-axis. An orthogonal coordinate system is configured. Here, the z-axis is located at the center between the drive beam 2 and the drive beam 3 and at the center between the detection beam 6 and the detection beam 7. In other words, with respect to the z-axis,
The beams 2 and 6 and the beams 3 and 7 are arranged line-symmetrically, and the z-axis forms the central axis of both vibrators 1 and 5.

【0043】以下、このxyz直交座標系に基づいて説
明する。なお、以下x軸方向というのはx軸と平行な方
向をいうものとし、y軸、z軸についても同様である。
第1のトーションビーム9は、片端部が第1の連結部4
に、他端部が第2の連結部8にそれぞれ固定されるとと
もに、第1の連結部4から駆動用梁部2及び3とは反対
方向に延びて両振動子1と5を連結している。第2のト
ーションビーム10は、片端部が第2の連結部8に固定
されて、第1のトーションビームとは反対方向すなわち
各梁部2、3、6、7とは反対方向に延び、他端部に
は、後述のスペーサ12と接合される接続部11が形成
されている。
Hereinafter, description will be made based on the xyz rectangular coordinate system. Hereinafter, the x-axis direction refers to a direction parallel to the x-axis, and the same applies to the y-axis and the z-axis.
One end of the first torsion beam 9 has a first connecting portion 4.
The other end is fixed to the second connecting portion 8, and extends from the first connecting portion 4 in the opposite direction to the driving beams 2 and 3 to connect the two vibrators 1 and 5. I have. The second torsion beam 10 has one end fixed to the second connecting portion 8 and extends in the direction opposite to the first torsion beam, that is, in the direction opposite to the beams 2, 3, 6, and 7, and the other end. Is formed with a connecting portion 11 to be joined to a spacer 12 described later.

【0044】両トーションビーム9、10のy軸方向の
幅は、駆動用振動子1のy軸方向の幅よりも狭く、且
つ、それぞれのトーションビーム9、10のz軸方向の
中心軸は、z軸と略一致するように配置されている。換
言すれば、両トーションビーム9、10は、実質的に振
動子1の中心線上に位置する。振動部材Gすなわち両振
動子1、5及び両トーションビーム9、10は例えば水
晶のような圧電単結晶からなり、エッチングにより形状
を形成されている。本例では、Zcut 水晶板を用いてエ
ッチングにより形成し、電極を配置したものである。
The width of the torsion beams 9 and 10 in the y-axis direction is smaller than the width of the driving vibrator 1 in the y-axis direction, and the center axis of each torsion beam 9 and 10 in the z-axis direction is the z-axis. It is arranged so as to substantially match with. In other words, the two torsion beams 9 and 10 are located substantially on the center line of the vibrator 1. The vibrating member G, that is, the two vibrators 1 and 5 and the two torsion beams 9 and 10 are made of, for example, a piezoelectric single crystal such as quartz, and have shapes formed by etching. In this example, the electrode is formed by etching using a Z cut quartz plate and electrodes are arranged.

【0045】そして、接続部11は、図1に示す様に、
上記スペーサ12を介して基板(ベース)13と接着等
により接合固定されている。なお、スペーサ12と基板
13との接合も接着等により行われている。従って、駆
動用振動子1は第1のトーションビーム9を介して検出
用振動子5に支持され、両振動子1、5及び第1のトー
ションビーム9は第2のトーションビーム10に支持さ
れ、振動部材Gは全体として、接続部11及びスペーサ
12を介し、基板13に対して自由に振動出来るように
浮遊した状態で支持される。なお、接続部11はスペー
サ12との接合を確実にするためのものであり、無くと
もよく、直接第2のトーションビーム10の他端部がス
ペーサ12に接合されてもよい。
The connecting portion 11 is, as shown in FIG.
It is bonded and fixed to the substrate (base) 13 via the spacer 12 by adhesion or the like. The bonding between the spacer 12 and the substrate 13 is also performed by bonding or the like. Accordingly, the driving vibrator 1 is supported by the detecting vibrator 5 via the first torsion beam 9, the two vibrators 1, 5 and the first torsion beam 9 are supported by the second torsion beam 10, and the vibrating member G Is supported in a floating state via the connecting portion 11 and the spacer 12 so as to be able to freely vibrate with respect to the substrate 13. The connecting portion 11 is for ensuring the bonding with the spacer 12, and may not be provided, and the other end of the second torsion beam 10 may be directly bonded to the spacer 12.

【0046】さらに、振動部材及びトーションビームの
寸法関係は、後述するように、第1の梁部2、3の振
幅XUと第2の梁部6、7の振幅XSとの比XU/XS
を10以下とすること、y軸方向への振動モードの共
振周波数を第1の梁部2、3(fd)と第2の梁部6、
7(fd0 )とで異なるようにすること、駆動用梁部
(本例では第1の梁部)2、3の駆動振動の共振周波数
fdと検出用梁部(本例では第2の梁部)6、7の検知
振動の検知共振周波数fsの比fd/fsが所定範囲に
なるようにすること、等の制約条件を満足するように設
定されている。
Further, as will be described later, the dimensional relationship between the vibrating member and the torsion beam is determined by the ratio XU / XS between the amplitude XU of the first beams 2 and 3 and the amplitude XS of the second beams 6 and 7.
Is set to 10 or less, and the resonance frequencies of the vibration modes in the y-axis direction are set to the first beam portions 2 and 3 (fd) and the second beam portion 6,
7 (fd 0 ), the resonance frequency fd of the driving vibration of the driving beam portions (first beam portion in this example) 2 and 3 and the detection beam portion (second beam in this example). The ratio is set so that the ratio fd / fs of the detection resonance frequency fs of the detection vibrations of the parts 6 and 7 falls within a predetermined range.

【0047】ここで、図2の説明図を参照して、上記振
動部材Gの各部の具体的寸法の一例を挙げる。図2は振
動部材Gをx軸方向から示したものである。まず、z軸
方向の寸法を述べる。駆動用梁部2、3の長さL1は6
mmであり、連結部4の寸法L2は0.5mmであり、
第1のトーションビームの長さL3は1.0mmであ
る。検出用梁部6、7の長さL4は6.5mmであり、
連結部8の寸法L5は1.5mmであり、第2のトーシ
ョンビームの長さL6は1.0mmである。
Here, an example of specific dimensions of each part of the vibration member G will be described with reference to the explanatory view of FIG. FIG. 2 shows the vibration member G from the x-axis direction. First, the dimension in the z-axis direction will be described. The length L1 of the driving beams 2 and 3 is 6
mm, the dimension L2 of the connecting portion 4 is 0.5 mm,
The length L3 of the first torsion beam is 1.0 mm. The length L4 of the detection beams 6, 7 is 6.5 mm,
The dimension L5 of the connecting portion 8 is 1.5 mm, and the length L6 of the second torsion beam is 1.0 mm.

【0048】次に、y軸方向の寸法を述べる。各梁部
2、3、6、7の寸法(梁部の幅)W1は、いずれも
0.25mmである。隣接する各梁部の間隔(スリット
幅)については、梁部6と梁部2との間隔W2、及び、
梁部3と梁部7との間隔W3が、それぞれ0.3mmで
あり、梁部2と梁部3との間隔W4が3.0mmであ
る。また、両トーションビーム9、10の寸法(W5)
は共に0.4mmとしている。さらに、本例では、梁部
2、3の中心軸間隔WUと梁部6、7の中心軸間隔WS
の比WS/WUは約1.6となるようにしてある。な
お、各トーションビーム9、10の寸法(W5)は各々
異なっていてもよい。
Next, the dimension in the y-axis direction will be described. The dimension (width of the beam portion) W1 of each of the beam portions 2, 3, 6, and 7 is 0.25 mm. Regarding the interval (slit width) between adjacent beam portions, the interval W2 between the beam portion 6 and the beam portion 2, and
An interval W3 between the beam 3 and the beam 7 is 0.3 mm, and an interval W4 between the beam 2 and the beam 3 is 3.0 mm. The dimensions (W5) of both torsion beams 9, 10
Are both 0.4 mm. Further, in this example, the central axis interval WU of the beam portions 2 and 3 and the central axis interval WS of the beam portions 6 and 7 are set.
The ratio WS / WU is set to about 1.6. The dimensions (W5) of the torsion beams 9, 10 may be different from each other.

【0049】このように、両トーションビーム9、10
のy軸方向寸法W5は梁部2と梁部3との間隔W4より
も小さい。つまり、上述のように、トーションビーム8
のy軸方向の幅は内側の1対の梁部3、4の配列間隔よ
りも狭いものとしている。また、振動部材Gのx軸方向
寸法(厚み)tは、本実施形態では各部分で均一であ
り、例えば上記具体的寸法例では、0.3mmとしてい
る。
Thus, the two torsion beams 9, 10
Is smaller than the distance W4 between the beam 2 and the beam 3. That is, as described above, the torsion beam 8
Is narrower than the arrangement interval of the inner pair of beam portions 3 and 4. The dimension (thickness) t of the vibrating member G in the x-axis direction is uniform in each part in the present embodiment, and is, for example, 0.3 mm in the above specific example of dimensions.

【0050】次に、本実施形態の電極構成について説明
する。ここで、振動部材Gにおいてx軸と直交する面の
うち、基板13と対向する面をX2面とし、このX2面
とは反対側の面をX1面とする。なお、本実施形態で
は、X1面及びX2面のそれぞれの面において、両振動
子1、5、両トーションビーム9、10及び接続部11
は、同一面を構成している。
Next, the electrode configuration of this embodiment will be described. Here, of the surfaces of the vibration member G that are orthogonal to the x-axis, a surface facing the substrate 13 is defined as an X2 surface, and a surface opposite to the X2 surface is defined as an X1 surface. In the present embodiment, both vibrators 1 and 5, both torsion beams 9 and 10, and connection portion 11 are respectively provided on the X1 plane and the X2 plane.
Constitute the same plane.

【0051】また、図3は振動部材Gをz軸方向(図1
の上方)から見たもので、各梁部2、3、6、7の各側
面を説明するための図である。図3に示す様に、各梁部
においてy軸と直交する側面を、梁部7ではY1面(外
周側)、Y2面(内周側)梁部3ではY3面(外周
側)、Y4面(内周側)、梁部2ではY5面(内周
側)、Y6面(外周側)、梁部6ではY7面(内周
側)、Y8面(外周側)とする。
FIG. 3 shows the vibration member G in the z-axis direction (FIG. 1).
FIG. 9 is a view for explaining each side surface of each of the beam portions 2, 3, 6, and 7, as viewed from above). As shown in FIG. 3, the side surface orthogonal to the y-axis in each beam portion, the Y1 surface (outer peripheral side) in the beam portion 7, the Y3 surface (outer peripheral side), and the Y4 surface in the Y2 surface (inner peripheral side) (Inner peripheral side), Y5 plane (inner peripheral side) and Y6 plane (outer peripheral side) for beam part 2, Y7 plane (inner peripheral side) and Y8 plane (outer peripheral side) for beam part 6.

【0052】本実施形態では、これらX1、X2、Y1
〜Y8面に後述の各電極が構成されており、その電極構
成は図4及び図5の展開図に示される。図4において
(a)はX1面、(b)はY1面、(c)はY8面、
(d)はY2面、(e)はY7面からみたものであり、
図5において(a)はX2面、(b)はY6面、(c)
はY3面、(d)はY5面、(e)はY4面からみたも
のである。
In this embodiment, X1, X2, Y1
The electrodes to be described later are formed on planes Y8 to Y8, and the electrode configuration is shown in the developed views of FIGS. In FIG. 4, (a) is the X1 plane, (b) is the Y1 plane, (c) is the Y8 plane,
(D) is a view from the Y2 plane, (e) is a view from the Y7 plane,
In FIG. 5, (a) is the X2 plane, (b) is the Y6 plane, (c)
Is the Y3 plane, (d) is the Y5 plane, and (e) is the Y4 plane.

【0053】320は駆動電極(駆動手段)であり、駆
動用振動子1において、梁部2のY5、Y6面、梁部3
のX1、X2、Y3、Y4面、連結部4のX1、X2面
に各々形成されており、各面に形成された駆動電極32
0は全て導通されている。そして、駆動電極320は、
X2面において連結部4からトーションビーム9、連結
部8、トーションビーム10を通って接続部11に引き
出され、X1面における接続部11に形成されたパッド
電極320aまで引き回されて導通している。
Reference numeral 320 denotes a driving electrode (driving means). In the driving vibrator 1, surfaces Y5 and Y6 of the beam 2 and the beam 3
Drive electrodes 32 formed on the X1, X2, Y3, and Y4 surfaces of the connection portion 4 and the X1 and X2 surfaces of the connection portion 4, respectively.
All 0s are conducting. Then, the drive electrode 320
In the X2 plane, the connection part 4 is drawn out to the connection part 11 through the torsion beam 9, the connection part 8, and the torsion beam 10, and is led to the pad electrode 320a formed in the connection part 11 in the X1 plane to conduct.

【0054】321はモニタ電極(モニタ手段)であ
り、駆動用振動子1において、梁部2のX1、X2、Y
5、Y6面、梁部3のY3、Y4面、連結部4のX2面
に各々形成されており、各面に形成されたモニタ電極3
21は全て導通されている。そして、モニタ電極321
は、X2面において連結部4から、トーションビーム
9、連結部8、トーションビーム10を通って接続部1
1に引き出され、X1面における接続部11に形成され
たパッド電極321aまで引き回されて導通している。
Reference numeral 321 denotes a monitor electrode (monitor means). In the driving vibrator 1, X1, X2, Y
5, Y6 surface, the Y3 and Y4 surfaces of the beam portion 3, and the X2 surface of the connecting portion 4, and the monitor electrode 3 formed on each surface.
21 are all conducting. Then, the monitor electrode 321
Is connected through the torsion beam 9, the connecting portion 8, and the torsion beam 10 from the connecting portion 4 on the X2 plane.
1 and is led to the pad electrode 321a formed on the connection portion 11 on the X1 plane to conduct.

【0055】322及び323は、角速度検出用の角速
度検出電極(角速度検出手段)である。角速度検出電極
322は、検出用振動子5において、梁部6のX1、X
2、Y7、Y8面、梁部7のX1、X2、Y1、Y2
面、連結部8のX1面に各々形成されており、各面に形
成された角速度検出電極322は全て導通されている。
そして、角速度検出電極322はX1面において連結部
8から、トーションビーム10を通って接続部11に引
き出され、X1面における接続部11に形成されたパッ
ド電極322aに導通している。
Reference numerals 322 and 323 denote angular velocity detecting electrodes (angular velocity detecting means) for detecting angular velocity. The angular velocity detection electrode 322 is connected to the X1 and X
2, Y7, Y8 surface, X1, X2, Y1, Y2 of beam 7
Surface and the X1 surface of the connecting portion 8, and the angular velocity detection electrodes 322 formed on each surface are all conductive.
Then, the angular velocity detection electrode 322 is drawn out from the connecting portion 8 through the torsion beam 10 to the connecting portion 11 on the X1 plane, and is electrically connected to the pad electrode 322a formed on the connecting portion 11 on the X1 plane.

【0056】角速度検出電極323は、検出用振動子5
において、梁部6のX1、Y7、Y8面、梁部7のX
1、Y1、Y2面、連結部8のX1面に各々形成されて
おり、各面に形成された角速度検出電極323は全て導
通されている。そして、角速度検出電極323はX1面
において連結部8から、トーションビーム10を通って
接続部11に引き出され、X1面における接続部11に
形成されたパッド電極323aに導通している。
The angular velocity detecting electrode 323 is connected to the detecting vibrator 5.
, The X1, Y7, and Y8 surfaces of the beam 6 and the X of the beam 7
The angular velocity detecting electrodes 323 formed on the surfaces Y1, Y1, Y2 and X1 of the connecting portion 8 are all conductive. The angular velocity detection electrode 323 is drawn out of the connecting portion 8 through the torsion beam 10 to the connecting portion 11 on the X1 plane, and is electrically connected to the pad electrode 323a formed on the connecting portion 11 on the X1 plane.

【0057】また、図1に示す様に、基板13には、後
述の制御回路(制御手段)C10と接続されるターミナ
ル(リード端子)T11〜T14が設けられている。そ
して、ターミナルT11はワイヤW11、パッド電極3
20aを介して駆動電極320と接続され、ターミナル
T12はワイヤW12、パッド電極321aを介してモ
ニタ電極321と接続され、ターミナルT13はワイヤ
W13、パッド電極322aを介して角速度検出電極3
22と接続され、ターミナルT14はワイヤW14、パ
ッド電極323aを介して角速度検出電極323と接続
されている。上記各ワイヤの結線は、例えばワイヤボン
ディングにて行われる。
Further, as shown in FIG. 1, the substrate 13 is provided with terminals (lead terminals) T11 to T14 connected to a control circuit (control means) C10 described later. The terminal T11 is connected to the wire W11 and the pad electrode 3
The terminal T12 is connected to the monitor electrode 321 via the wire W12 and the pad electrode 321a, and the terminal T13 is connected to the monitor electrode 321 via the wire W13 and the pad electrode 322a.
The terminal T14 is connected to the angular velocity detection electrode 323 via the wire W14 and the pad electrode 323a. The connection of the respective wires is performed by, for example, wire bonding.

【0058】次に、本実施形態の角速度センサに備えら
れた上記制御回路C10について、図6に示すブロック
図を参照して述べる。制御回路C10は大きくは、駆動
用梁部2、3を自励発振(自励振動)によって駆動振動
させる駆動系C11と、検出用梁部6、7の検知振動を
検知して角速度検出を行う検出系C12とに分かれる。
Next, the control circuit C10 provided in the angular velocity sensor of this embodiment will be described with reference to the block diagram shown in FIG. The control circuit C10 broadly detects the driving system C11 that drives and vibrates the driving beams 2 and 3 by self-excited oscillation (self-excited vibration), and detects the detection vibration of the detection beams 6 and 7 to detect the angular velocity. It is divided into a detection system C12.

【0059】駆動系C11は、モニタ電極321からの
出力(電流)を電圧に変換するチャージアンプ100
と、チャージアンプ100以降に設けられたAGC(オ
ートゲインコントロール)回路101とから構成され
る。AGC回路101は、チャージアンプ100からの
フィードバック信号が一定電圧となるように維持しつ
つ、この一定電圧を駆動電極320に印加する。
The drive system C11 is a charge amplifier 100 that converts the output (current) from the monitor electrode 321 into a voltage.
And an AGC (auto gain control) circuit 101 provided after the charge amplifier 100. The AGC circuit 101 applies the constant voltage to the drive electrode 320 while maintaining the feedback signal from the charge amplifier 100 to be a constant voltage.

【0060】検出系C12は、角速度検出電極322、
323からの出力(電流)を電圧に変換する電流−電圧
変換回路202a、202bと、電流−電圧変換回路2
02a、202bからの出力を減算処理する差動回路2
03と、差動回路203以降に設けられた同期検波回路
103と、LPF(ローパスフィルタ)104と、チャ
ージアンプ100からのフィードバック信号を90°移
相する移相回路105とから構成されている。
The detection system C12 includes an angular velocity detection electrode 322,
Current-voltage conversion circuits 202a and 202b for converting an output (current) from the H.323 into a voltage, and a current-voltage conversion circuit 2
Circuit 2 for subtracting the outputs from the circuits 02a and 202b
3, a synchronous detection circuit 103 provided after the differential circuit 203, an LPF (low-pass filter) 104, and a phase shift circuit 105 that shifts the feedback signal from the charge amplifier 100 by 90 °.

【0061】そして、電流−電圧変換回路202a、2
02bからの出力は差動回路203で減算処理され、続
いて、同期検波回路103にて上記移相回路105で移
相されたフィードバック信号(モニタ信号)に基づき同
期検波された後、LPF104にて、平滑化されて直流
電圧に変換されて角速度信号として出力されるようにな
っている。
The current-voltage conversion circuits 202a, 202a,
02b is subtracted by a differential circuit 203, subsequently synchronously detected by a synchronous detection circuit 103 based on the feedback signal (monitor signal) shifted by the phase shift circuit 105, and then outputted by an LPF 104. , Are converted to a DC voltage and output as an angular velocity signal.

【0062】次に、本実施形態の作動について説明する
(図7、図8(a)参照)。まず、駆動用振動子1に形
成された駆動電極320に交流電圧を印加することによ
り、駆動用梁部2、3が、図7に示す様に、y軸方向に
おいて互いに、振動子1の中心線(z軸)に対して対称
に(つまり互いに逆相に)開閉するように屈曲振動をす
るモード(駆動共振モード)にて共振する。
Next, the operation of this embodiment will be described (see FIGS. 7 and 8A). First, by applying an AC voltage to the driving electrode 320 formed on the driving vibrator 1, the driving beams 2, 3 are mutually centered in the y-axis direction of the vibrator 1 as shown in FIG. It resonates in a mode (drive resonance mode) in which bending vibration is performed so as to open and close symmetrically with respect to the line (z axis) (that is, in a phase opposite to each other).

【0063】この駆動共振モードにおける振幅に比例し
た電流をモニタ電極321からの出力としてチャージア
ンプ100で電圧に変換し、AGC回路101によりこ
の電圧、すなわちモニタ信号が常に一定となるようにモ
ニタしながら、一定電圧の信号(駆動信号)を駆動電極
320に印加する。以上の閉じた系にて自励発振が行わ
れ、駆動用梁部2、3において駆動振動が行われる。
The current proportional to the amplitude in the drive resonance mode is converted into a voltage by the charge amplifier 100 as an output from the monitor electrode 321 and monitored by the AGC circuit 101 so that this voltage, that is, the monitor signal is always constant. , A signal of a constant voltage (drive signal) is applied to the drive electrode 320. Self-excited oscillation is performed in the closed system described above, and drive vibration is performed in the drive beams 2 and 3.

【0064】このとき、駆動用振動子1の振動エネルギ
ーは閉じ込められているため、検出用振動子5の検出用
梁部6、7は、ほとんど振動しない。従って、角速度検
出電極322、323からの出力即ちノイズNは極めて
小さい。これは、駆動用振動子1と検出用振動子5を連
結しているトーションビーム9が、各振動子1、5の幅
よりも小さい幅を有しているので、駆動用振動子1の駆
動共振モードのようなy軸方向の振動は検出用振動子5
には伝達されないためである。また、上記駆動共振モー
ド(駆動振動)の共振周波数と、検出用梁部6、7がy
軸方向に屈曲振動するモードの共振周波数とを異ならせ
るように、寸法及び形状を設定しているためである。
At this time, since the vibration energy of the driving vibrator 1 is confined, the detecting beams 6 and 7 of the detecting vibrator 5 hardly vibrate. Therefore, the output from the angular velocity detecting electrodes 322 and 323, that is, the noise N is extremely small. This is because the torsion beam 9 connecting the driving vibrator 1 and the detecting vibrator 5 has a width smaller than the width of each of the vibrators 1 and 5, so that the drive resonance of the driving vibrator 1 is suppressed. The vibration in the y-axis direction such as the mode
Because it is not transmitted. The resonance frequency of the drive resonance mode (drive vibration) and the detection beam portions 6 and 7 are y.
This is because the dimensions and shape are set so as to differ from the resonance frequency of the mode of bending vibration in the axial direction.

【0065】つぎに、駆動振動中に、z軸回りに角速度
が入力された場合、振動している駆動用振動子1の梁部
2、3にはコリオリ力が発生し、検出用振動子5の梁部
6、7は、励振方向と直交するx軸方向において互いに
逆方向に力を受ける。そのとき、駆動用振動子1と検出
用振動子5とを連結するトーションビーム9がz軸回り
の捩じれ振動を伝達する為、検出用振動子5も捩じれ回
転振動し、検出用梁部6、7も連成してx軸方向に互い
に逆方向に振動する。つまり、図8(a)に示す様に、
手段の欄にて述べた第1の検出共振モードとなる。
Next, when an angular velocity is input around the z-axis during the driving vibration, Coriolis force is generated in the vibrating beam portions 2 and 3 of the driving vibrator 1, and the detecting vibrator 5 is driven. Are subjected to forces in mutually opposite directions in the x-axis direction orthogonal to the excitation direction. At this time, since the torsion beam 9 connecting the driving oscillator 1 and the detecting oscillator 5 transmits torsional vibration around the z-axis, the detecting oscillator 5 also undergoes torsional rotational vibration, and the detecting beams 6 and 7. Also vibrate in opposite directions in the x-axis direction. That is, as shown in FIG.
This is the first detection resonance mode described in the section of the means.

【0066】この第1の検出共振モードにおいて、角速
度検出電極322、323からはx軸方向への振幅、す
なわち角速度に比例した電流が発生する。その電流は、
電流−電圧変換回路202a、202bにて電圧に変換
される。ここで、各角速度検出電極322、323から
の出力が互いに逆相に発生するようになっているため、
差動回路203にて減算処理を行い、移相回路105か
らのフィードバック信号(モニタ信号)を基準に同期検
波回路103にて検波処理を行い、LPF104を通し
て平滑化された信号を最終出力とする。この最終出力は
角速度に比例したDC出力(角速度信号)を発生する。
In the first detection resonance mode, an amplitude in the x-axis direction, that is, a current proportional to the angular velocity is generated from the angular velocity detection electrodes 322 and 323. The current is
The current is converted into a voltage by the current-voltage conversion circuits 202a and 202b. Here, since the outputs from the angular velocity detection electrodes 322 and 323 are generated in phases opposite to each other,
A subtraction process is performed in the differential circuit 203, a detection process is performed in the synchronous detection circuit 103 based on a feedback signal (monitor signal) from the phase shift circuit 105, and a signal smoothed through the LPF 104 is set as a final output. This final output produces a DC output (angular velocity signal) proportional to the angular velocity.

【0067】ところで、本実施形態においては、両振動
子1、5を連結する第1のトーションビーム9のy軸方
向の幅(図2のW5)が、駆動用振動子(第1の振動
子)1のy軸方向の幅よりも狭い、特に図示例では、駆
動用梁部2と3の間の幅W4よりも狭くしている。その
ため、駆動用梁部2、3のy軸方向への駆動振動は、第
1のトーションビーム9で減衰するため検出用梁部6、
7に伝達されにくく、振動漏れを抑制できる。
In the present embodiment, the width (W5 in FIG. 2) of the first torsion beam 9 connecting the two oscillators 1 and 5 in the y-axis direction is equal to the driving oscillator (first oscillator). 1 is smaller than the width in the y-axis direction, in particular, in the illustrated example, smaller than the width W4 between the driving beams 2 and 3. Therefore, since the driving vibration of the driving beams 2 and 3 in the y-axis direction is attenuated by the first torsion beam 9, the detection beams 6 and
7, and vibration leakage can be suppressed.

【0068】また、本実施形態によれば、両振動子1、
5及び第1のトーションビーム9を支持する第2のトー
ションビーム10も、そのy軸方向の幅(図2のW5)
が、駆動用梁部2と3の間の幅W4よりも狭いため、外
部等からの不要振動が基板13等から両振動子1、5に
伝達されるのを抑制できる。従って、両振動子1、5に
おいて不要振動を低減できる。
Also, according to the present embodiment, both vibrators 1,
5 and the second torsion beam 10 supporting the first torsion beam 9 also have a width in the y-axis direction (W5 in FIG. 2).
However, since the width is smaller than the width W4 between the driving beams 2 and 3, unnecessary vibration from the outside or the like can be suppressed from being transmitted from the substrate 13 or the like to the two vibrators 1 and 5. Therefore, unnecessary vibrations can be reduced in both vibrators 1 and 5.

【0069】また、本実施形態によれば、第1及び第2
のトーションビーム9、10は、上記のようにy軸方向
に細い幅を有するとともに、z軸方向の軸がz軸と略一
致するように配置されたものとしているので、その振動
伝達特性は、z軸回りの捩じれ振動のみを伝達しやすく
なる。そのため、z軸回りの角速度入力時に発生する駆
動用梁部2、3からのコリオリ力による振動(x軸方向
への振動)のエネルギーを、捩じれ振動として効率良く
検出用梁部6、7に伝達することができる。
According to the present embodiment, the first and second
The torsion beams 9 and 10 have a narrow width in the y-axis direction as described above and are arranged so that the axis in the z-axis direction substantially coincides with the z-axis. Only torsional vibration around the axis can be easily transmitted. Therefore, the energy of the vibration (vibration in the x-axis direction) due to the Coriolis force from the driving beams 2 and 3 generated at the time of inputting the angular velocity about the z-axis is efficiently transmitted to the detection beams 6 and 7 as torsional vibration. can do.

【0070】次に、本実施形態の独自の特徴について、
上記従来技術との相違点を中心に説明する。また、本実
施形態では、2つの音叉型の振動子1、5をトーション
ビーム9を介して連結したことを特徴としているが、ち
なみに、上記従来技術では4つの梁部が1つの共通の連
結部にて連結されているため、自由度の多い伝達特性を
有する。すなわち、駆動用梁部から検出用梁部へ伝達し
たいモードだけでなくその他の不要なモードまで伝達し
てしまう。それに対し、本実施形態は角速度検出に必要
な捩じれだけを伝達しやすいというトーションビームの
特性を適用し、S/Nを向上させることができる。
Next, the unique features of this embodiment will be described.
The following description focuses on the differences from the above conventional technology. Further, the present embodiment is characterized in that the two tuning-fork type vibrators 1 and 5 are connected via the torsion beam 9. By the way, in the above-mentioned conventional technology, the four beam portions are connected to one common connecting portion. And has a transmission characteristic with many degrees of freedom. That is, not only the mode desired to be transmitted from the driving beam to the detection beam, but also other unnecessary modes are transmitted. On the other hand, in the present embodiment, the S / N can be improved by applying the characteristic of the torsion beam that easily transmits only the twist required for the angular velocity detection.

【0071】例えば、上記従来技術においては駆動用の
梁の振動エネルギーが連結部を介して検出用の梁に伝達
され、角速度に入力されていないのに振動してしまう、
すなわちノイズを発生する。それに対し、本実施形態で
は、第1のトーションビーム9が主として捩じれ振動し
か伝達しないため、角速度が入力され駆動用梁部2、3
がz軸回りに回転振動し、第1のトーションビーム9に
捩じれ振動が発生したときだけ、検出梁部6、7には振
動エネルギーが伝達される。換言すれば、角速度が入力
されたときのみ検出用梁部6、7が振動し、それ以外は
殆ど振動しない、すなわちノイズが発生しにくいという
構造的に本質的な相違点がある。
For example, in the above prior art, the vibration energy of the driving beam is transmitted to the detecting beam via the connecting portion, and vibrates even though the angular velocity is not input.
That is, noise is generated. On the other hand, in the present embodiment, the first torsion beam 9 mainly transmits only torsional vibration.
Vibrates around the z-axis, and only when torsional vibration occurs in the first torsion beam 9, vibration energy is transmitted to the detection beams 6 and 7. In other words, there is a structurally essential difference in that the detection beams 6, 7 vibrate only when the angular velocity is input, and hardly vibrate in other cases, that is, hardly generate noise.

【0072】本発明者は2つの音叉型振動子1、5の振
動伝達について鋭意研究した結果、トーションビームに
よる連結が角速度センサにとって最適であることを見出
し、本実施形態では、この研究を具体化した複合音叉に
よってS/Nに優れた角速度センサを提供するものであ
る。また、本実施形態においては、角速度を検出する為
の検出共振モードとして、上記第1の検出共振モード
(図8(a)参照)を用い、その振動モードにおいて内
側の駆動用振動子1の振幅XUと外側の検出用振動子5
の振幅XSとの比XU/XSが10以下となるように振
動部材Gの寸法(図2参照)が形成されているのが特徴
であり、S/Nを向上させるポイントである。
The inventor of the present invention has conducted intensive studies on the vibration transmission of the two tuning-fork vibrators 1 and 5 and found that the connection by the torsion beam is optimal for the angular velocity sensor. In the present embodiment, this research was embodied. An object of the present invention is to provide an angular velocity sensor excellent in S / N by a composite tuning fork. In this embodiment, the first detection resonance mode (see FIG. 8A) is used as the detection resonance mode for detecting the angular velocity, and the amplitude of the inner driving vibrator 1 in the vibration mode is used. XU and outer detecting transducer 5
The characteristic is that the dimension (see FIG. 2) of the vibrating member G is formed such that the ratio XU / XS to the amplitude XS is 10 or less, which is a point for improving the S / N.

【0073】上記従来技術、即ち特開平8−27814
1号公報記載の実施例に記載されている振動子は、検知
共振モードにおいてXU/XSが10.7以上と大き
い。このような形状の場合、駆動用振動子にコリオリ力
が入力された時、脚の配列方向に直交する方向への振幅
は非常に小さく、それに伴い検出用の振動子の振幅も小
さくなる。これは外側を駆動、内側を検出とした場合も
しくはその逆でも同じである。
The above prior art, that is, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-27814
The XU / XS of the vibrator described in the embodiment described in Japanese Patent Publication No. 1 is as large as 10.7 or more in the detection resonance mode. In the case of such a shape, when Coriolis force is input to the driving vibrator, the amplitude in the direction orthogonal to the arrangement direction of the legs is very small, and accordingly, the amplitude of the detecting vibrator also becomes small. The same applies to the case where the outside is driven and the inside is detected, or vice versa.

【0074】これでは従来の2脚の音叉に対してコリオ
リ入力時の振幅(即ち感度)は1/10以下しか得られ
ない。また、駆動と検出の振動子を分離した効果につい
ても、2脚音叉に対しノイズ低減効果は1/5であり、
感度の低下分と合わせると、従来技術記載の構造ではS
/N向上は十分ではない。また、例えば感度Sが低下す
る為、外部Gに対しても感度Sの低下分だけ弱くなり、
例えば車載を考えた場合は困難となる。
In this case, the amplitude (ie, sensitivity) at the time of Coriolis input can be obtained only 1/10 or less of the conventional two-leg tuning fork. Also, regarding the effect of separating the driving and detecting transducers, the noise reduction effect is 1/5 that of a two-leg tuning fork.
Combined with the decrease in sensitivity, the structure described in the related art shows S
/ N improvement is not enough. Further, for example, since the sensitivity S decreases, the sensitivity to external G becomes weaker by the decrease in the sensitivity S,
For example, it becomes difficult when the vehicle is considered.

【0075】本実施形態は、上記のノイズ、感度という
問題に対し振動子の構造について検討した結果、なされ
たものであり、駆動用と検出用の振動子1、5に振動の
安定性の高い音叉を採用し、これらをトーションビーム
9にて連結した複合音叉構造としている。それにより、
ノイズという観点からはトーションビーム9が捩じれ振
動しか伝達しないため、角速度が入力され駆動用振動子
1がz軸まわりに回転振動し、トーションビーム9に捩
じれ振動が発生したときだけ、検出用振動子5に振動エ
ネルギーが伝達されるようになっている。
The present embodiment has been made as a result of studying the structure of the vibrator for the above-mentioned problems of noise and sensitivity. The driving and detecting vibrators 1 and 5 have high vibration stability. Tuning forks are adopted, and these are connected to each other by a torsion beam 9 to form a composite tuning fork structure. Thereby,
From the viewpoint of noise, since the torsion beam 9 transmits only torsional vibration, the angular velocity is input, and the driving vibrator 1 rotates and vibrates around the z-axis. Vibration energy is transmitted.

【0076】いうなれば、本実施形態は、角速度が入力
されたときのみ検出用梁部6、7が振動しそれ以外のと
きは振動しない、即ちノイズが発生しないという構造を
提案するものである。それにより、駆動共振モードにお
ける駆動用振動子1と検出用振動子5との振幅比を数万
分の1から数十万分の1に低減出来る、即ちノイズを数
万分の1から数十万分の1に低減することが出来るとい
う、低ノイズを実現した構造となり、上記図2で述べた
具体的寸法の一例に記載した振動部材Gにおいては30
万分の1に低減することが可能になる。
In other words, the present embodiment proposes a structure in which the detection beams 6, 7 vibrate only when an angular velocity is input, and do not vibrate otherwise, that is, generate no noise. Thereby, the amplitude ratio between the driving oscillator 1 and the detecting oscillator 5 in the driving resonance mode can be reduced from tens of thousands to hundreds of thousands, that is, noise is reduced from tens of thousands to several tens of thousands. The vibration member G described as an example of the specific dimensions described above with reference to FIG.
It is possible to reduce it by a factor of 10,000.

【0077】また、感度Sの問題点に対しても振動子の
構造について検討した結果、高感度化を達成するために
は、上記振幅の比XU/XSが重要であることを解明し
た。比XU/XSを小さくしていくと、検出用振動子5
にも振動エネルギーが分配されコリオリ力入力時に検出
用振動子5の検出方向(x軸方向)の振幅が大きくな
る、即ち感度Sが大きくなり、センサのS/Nを向上す
るものである。
As a result of examining the structure of the vibrator also with respect to the problem of the sensitivity S, it has been clarified that the amplitude ratio XU / XS is important for achieving high sensitivity. As the ratio XU / XS is reduced, the detecting vibrator 5
Vibration energy is also distributed, and the amplitude of the detection vibrator 5 in the detection direction (x-axis direction) increases when Coriolis force is input, that is, the sensitivity S increases, and the S / N of the sensor is improved.

【0078】比XU/XSと、外側の検出用振動子5の
梁部6、7の振幅XS(即ち感度S)との関係を示す。
この関係を、上記図2で述べた具体的寸法例における該
梁部6、7の振幅XSと、図9に示す寸法、形状(図
中、寸法単位はmm)を有する2脚音叉Mにおける検出
振動の振幅(即ち感度)との感度の比として、図10に
示す。ここで、振動部材Gの厚みは0.3mmとした。
The relationship between the ratio XU / XS and the amplitude XS (that is, sensitivity S) of the beam portions 6 and 7 of the outer detecting vibrator 5 is shown.
This relationship is detected by the amplitude XS of the beam portions 6 and 7 in the specific example of the dimensions described in FIG. 2 and the detection in the two-leg tuning fork M having the dimensions and shape shown in FIG. FIG. 10 shows the ratio of the sensitivity to the amplitude (ie, sensitivity) of the vibration. Here, the thickness of the vibration member G was 0.3 mm.

【0079】また、複合音叉である振動部材Gの機械イ
ンピーダンスを低減し、コリオリ力に対する応答性を向
上させ感度を向上させるという観点から、内側の駆動用
振動子1の梁部2、3の間隔(図2のW4、スリット
幅)をパラメータにとり検討を行った。例えばパラメー
タであるW4を0.3〜5mmの範囲で変えていくこと
で検討した。
Further, from the viewpoint of reducing the mechanical impedance of the vibrating member G, which is a composite tuning fork, improving the response to Coriolis force and improving the sensitivity, the distance between the beams 2 and 3 of the inner driving vibrator 1 is improved. (W4 in FIG. 2, slit width) was used as a parameter for the study. For example, the study was conducted by changing the parameter W4 in the range of 0.3 to 5 mm.

【0080】図10は、上記第1の検出共振モードにお
ける比XU/XSを横軸に、内側の駆動用振動子(第1
の振動子)1の梁部2、3及び2脚音叉Mの梁に同じ値
のコリオリ力に対応する動荷重を印加したときの、外側
の検出用振動子5の梁部6、7の振幅XSと2脚音叉M
の振幅、すなわち感度の比を縦軸にしており、2脚音叉
Mにおける振幅すなわち感度を、1としている。
FIG. 10 shows the ratio between the ratio XU / XS in the first detection resonance mode on the horizontal axis and the inner driving vibrator (first
When the dynamic load corresponding to the same value of Coriolis force is applied to the beams 2 and 3 of the vibrator 1 and the beam of the two-leg tuning fork M, the amplitude of the beams 6 and 7 of the outer vibrator 5 for detection. XS and bipod tuning fork M
, The sensitivity of the two-leg tuning fork M, ie, the sensitivity, is 1.

【0081】図10からわかるように、比XU/XSを
小さくすると感度が大きくなっていくことがわかる。こ
れにより、比XU/XSを小さくしていくことにより、
本実施形態のような複合音叉において、駆動用振動子1
と検出用振動子5にコリオリ力による振動エネルギーが
分散され、感度を大きく出来ることがわかった。また、
比XU/XSと感度比の積をみると内側の駆動用振動子
(第1の振動子)1の振幅XUも大きくなっていること
から、比XU/XSを小さくしていくと振動子全体の振
動エネルギーが大きくなる、即ち振動子の機械インピー
ダンスを低減できることがわかった。
As can be seen from FIG. 10, when the ratio XU / XS is reduced, the sensitivity increases. Thereby, by reducing the ratio XU / XS,
In the composite tuning fork according to the present embodiment, the driving vibrator 1
It was found that the vibration energy due to the Coriolis force was dispersed in the detecting vibrator 5 and the sensitivity could be increased. Also,
Looking at the product of the ratio XU / XS and the sensitivity ratio, the amplitude XU of the inner driving vibrator (first vibrator) 1 is also large. It was found that the vibration energy of the vibrator became large, that is, the mechanical impedance of the vibrator could be reduced.

【0082】以上より、比XU/XSを小さくすること
により振動子の機械インピーダンスを低減出来、高感度
な振動子が得られることがわかり、高感度なセンサを得
るには比XU/XSを10以下にする必要がある。具体
的に比XU/XSを小さくする方法としては、上記振動
部材Gにおいて、外側の第2の振動子(本例では、検出
用振動子)5の梁部6、7間隔WS(図2参照)と、内
側の第1の振動子(本例では、駆動用振動子)1の梁部
2、3間隔WU(図2参照)との比WS/WUを小さく
することが、効果的であることがわかった。
From the above, it can be understood that the mechanical impedance of the vibrator can be reduced by reducing the ratio XU / XS, and a vibrator with high sensitivity can be obtained. It must be: Specifically, as a method of reducing the ratio XU / XS, in the vibrating member G, the beam portion 6 of the outer second vibrator (in this example, the vibrator for detection) 5 and the interval WS (see FIG. 2) ) And the ratio WS / WU between the beam portion 2 and the interval WU (see FIG. 2) of the inner first vibrator (the driving vibrator in this example) 1 are effective. I understand.

【0083】比XU/XSを小さくする、即ち内側の第
1の振動子と外側の第2の振動子とのx軸方向への振幅
を同じにするには、2つの振動子の回転振動のしやすさ
を合わせる(即ち両者の慣性モーメントを合わせる)と
いう考えから、それぞれの回転の腕の長さを合わせる、
即ち上記間隔の比WS/WUを小さくすることが必要で
あり、間隔の比WS/WUと振幅の比XU/XSの関係
について検討したところ、図11のようになることを導
いた。その結果、より高感度な振動子を実現するには、
間隔の比WS/WUを2.5以上にすることが望ましい
ことを見出した。
In order to reduce the ratio XU / XS, that is, to make the amplitude of the inner first vibrator and the outer second vibrator the same in the x-axis direction, the rotational vibration of the two vibrators From the idea of matching ease (that is, matching the moment of inertia of both), adjust the length of each rotating arm,
That is, it is necessary to reduce the interval ratio WS / WU, and the relationship between the interval ratio WS / WU and the amplitude ratio XU / XS has been studied. As a result, to realize a more sensitive oscillator,
It has been found that it is desirable to set the interval ratio WS / WU to 2.5 or more.

【0084】また、同様に、2つの振動子の回転振動の
しやすさを合わせるという考えから、本実施形態のよう
に、外側の第2の振動子5を第2のトーションビーム1
0を介して支持することが好ましい。さらに、上記振動
部材Gにおいて、駆動用振動子1にコリオリ力が入力さ
れた時に、検出用振動子5への捩じれ回転力すなわちト
ルクを大きくするためには、駆動用梁部2、3の間隔W
U(図2参照)を大きくすることが望ましく、各梁部の
幅W1のうちの駆動用梁部2、3の幅HU(図2参照)
に対し、比WU/HUが2.5以上にすることが望まし
い。
Similarly, from the viewpoint of adjusting the easiness of the rotational vibration of the two vibrators, the outer second vibrator 5 is connected to the second torsion beam 1 like the present embodiment.
It is preferred to support through 0. Further, in the vibrating member G, when the Coriolis force is input to the driving vibrator 1, in order to increase the torsional rotational force, that is, the torque, to the detecting vibrator 5, the distance between the driving beams 2 and 3 is increased. W
It is desirable to increase U (see FIG. 2), and the width HU of the driving beams 2, 3 of the width W1 of each beam (see FIG. 2).
On the other hand, it is desirable that the ratio WU / HU be 2.5 or more.

【0085】ちなみに、上記従来技術記載の実施例にお
いては比WS/WUが2.82であり、且つトーション
ビームを有してない為、慣性モーメントが大きく比XU
/XSは10.7程度であり、高い感度を得ることが出
来ない。これに対しトーションビーム9、10を有して
いる本実施形態では、間隔の比WS/WUを1.34と
したとき、振幅の比XU/XSは1.33と小さくな
り、コリオリ力入力時の検出用振動子5の検知方向への
振幅は、従来の2脚音叉に対し1.3倍の高感度が得ら
れ、従来技術より1桁以上大きな感度を得ることが出来
た。即ち、本実施形態の構造は、振動エネルギーを高率
良く検出用梁部6、7に伝達でき利得を得ることができ
る構造であることが確認できた。尚、これを実現する為
の参考寸法は、上記図2にて述べた具体的寸法例の様で
ある。
Incidentally, in the embodiment described in the above prior art, the ratio WS / WU is 2.82 and no torsion beam is provided, so that the moment of inertia is large and the ratio XU is large.
/ XS is about 10.7, and high sensitivity cannot be obtained. On the other hand, in the present embodiment having the torsion beams 9 and 10, when the interval ratio WS / WU is 1.34, the amplitude ratio XU / XS becomes as small as 1.33, and the Coriolis force input is reduced. As for the amplitude of the detecting vibrator 5 in the detecting direction, the sensitivity was 1.3 times higher than that of the conventional two-leg tuning fork, and the sensitivity was at least one order of magnitude higher than that of the prior art. That is, it was confirmed that the structure of the present embodiment is a structure capable of transmitting vibration energy to the detection beams 6 and 7 at a high rate and obtaining a gain. The reference dimensions for realizing this are the same as the specific dimensions described above with reference to FIG.

【0086】また、本実施形態においては、トーション
ビームにより振動子が支持されていることによる効果
は、上記の感度向上効果のみならず、上記検出共振モー
ドを安定して実現させることができるという効果も有す
る。トーションビーム以外、例えば振動子の下部をリジ
ッドに固定したり、上記従来技術の実施例の一部におい
て振動子の板厚方向に円柱型の支持用の穴を設けること
が記載されている。
In the present embodiment, the effect of supporting the vibrator by the torsion beam is not only the effect of improving the sensitivity described above, but also the effect of stably realizing the detection resonance mode. Have. Other than the torsion beam, for example, it is described that a lower portion of the vibrator is fixed to a rigid body, and a part of the above-described prior art example is provided with a cylindrical support hole in a thickness direction of the vibrator.

【0087】しかし、後者の場合、円柱状のピンをこの
穴に接合し、振動子を側面から支持した場合、上記従来
技術に記載されている検出共振モードは発生するが、本
発明にて提案している検出共振モードは発生しないか、
安定して得ることができない。更に追記するならば、上
記従来技術において、振動子の支持方法は明記されてお
らず、振動子の支持方法は、振動子の構造と同レベルな
ほど重要な要素であり、相互が一体となって構成される
べきものである。そして、本実施形態では、振動子の支
持方法と振動子の構造とが一体となった構成を提供する
ものである。
However, in the latter case, when a cylindrical pin is joined to this hole and the vibrator is supported from the side, the detection resonance mode described in the above prior art occurs, but it is proposed in the present invention. Detection resonance mode does not occur,
I cannot get stable. If it is further added, in the above-mentioned conventional technology, the method of supporting the vibrator is not specified, and the method of supporting the vibrator is an important element at the same level as the structure of the vibrator. Should be composed. The present embodiment provides a structure in which the method of supporting the vibrator and the structure of the vibrator are integrated.

【0088】また、本実施形態では、上記図2に示す様
に、駆動用梁部2、3と検出用梁部6、7の幅W1を同
じとし、且つ駆動用梁部2、3の長さL1と検出用梁部
6、7の長さL4とを異なるものとしている。そのた
め、駆動共振モード(y軸方向への振動)において互い
の屈曲モードの共振周波数を異ならせ、駆動用梁部3、
4の駆動振動が伝達されたとしても検出用梁部2、5の
屈曲振動は減衰しS/Nを向上させることができる。
In this embodiment, as shown in FIG. 2, the widths W1 of the drive beams 2, 3 and the detection beams 6, 7 are the same, and the length of the drive beams 2, 3 is long. The length L1 and the length L4 of the detection beam portions 6 and 7 are different. Therefore, in the driving resonance mode (vibration in the y-axis direction), the resonance frequencies of the bending modes are made different from each other, and the driving beam 3,
Even if the driving vibration of 4 is transmitted, the bending vibration of the detection beams 2 and 5 is attenuated, and the S / N can be improved.

【0089】また、本実施形態では、駆動振動の共振周
波数(駆動共振周波数)fdと検知振動の共振周波数
(検知共振周波数)fsの比fd/fsを、例えば1.
04となるように寸法を設定している為、駆動共振モー
ドと検出共振モードの連成を抑制でき、S/Nを向上さ
せることができる。なお、本発明者の検討によれば、上
記両モードの連成を抑制するには、上記比fd/fs
が、0.8≦fd/fs≦0.99又は1.01≦fd
/fs≦1.2、の関係にあることが好ましい。
In the present embodiment, the ratio fd / fs of the resonance frequency of the drive vibration (drive resonance frequency) fd to the resonance frequency of the detection vibration (detection resonance frequency) fs is, for example, 1.
Since the dimensions are set to be 04, the coupling between the drive resonance mode and the detection resonance mode can be suppressed, and the S / N can be improved. According to the study of the present inventor, in order to suppress the coupling between the two modes, the ratio fd / fs
Is 0.8 ≦ fd / fs ≦ 0.99 or 1.01 ≦ fd
/Fs≦1.2 is preferable.

【0090】このように、本実施形態においては、各ト
ーションビーム9、10の作用、両振動子1、5の駆動
共振モードにおける共振周波数の違い、比fd/fsの
最適化、及び、振幅比XU/XS≦20となるような振
動部材Gの寸法設定の各効果により、に駆動用梁部から
検出用梁部への振動漏れを抑制するとともに、駆動用梁
部からのコリオリ力による振動エネルギーを検出用梁部
に効率良く伝達することができ、高いS/Nを実現する
角速度センサを提供することができる。
As described above, in the present embodiment, the operation of each torsion beam 9, 10, the difference in the resonance frequency in the drive resonance mode of both oscillators 1, 5, the optimization of the ratio fd / fs, and the amplitude ratio XU By virtue of each effect of the dimension setting of the vibration member G such that / XS ≦ 20, vibration leakage from the driving beam to the detection beam is suppressed, and vibration energy due to Coriolis force from the driving beam is reduced. It is possible to provide an angular velocity sensor that can efficiently transmit the beam to the detection beam and realizes a high S / N.

【0091】なお、本実施形態について追記するなら
ば、上記両振動子1、5は、他の圧電材料、例えばPZ
T、ニオブ酸リチウムやランガサイトをダンシングした
りすることにより、形成してもよい。また、半導体を用
いた振動子についても適用できるものである。また、振
動子の厚さは、特に限定しないが、体格上の制約や駆動
周波数、そして製造上から考えた常識から梁部の幅は
0.01mm〜5mmを前提に考えており、駆動共振周
波数fsと検知共振周波数fdとの関係から、厚さはそ
の半分から2倍、即ち0.005mm〜10mmを前提
に考えている。 (第2実施形態)本第2実施形態の基本構成を図12に
示す。図12は本実施形態の角速度センサの斜視図であ
る。本実施形態においても振動部材Gは、大きくは、駆
動用振動子1、検出用振動子5、第1のトーションビー
ム9及び第2のトーションビーム10とから構成されて
いる。以下、主として上記第1実施形態と異なるところ
について述べ、同一部分は図中同一符号を付して説明を
簡略化することとする。
Incidentally, if this embodiment is additionally described, the two vibrators 1 and 5 are made of another piezoelectric material, for example, PZ
It may be formed by dancing T, lithium niobate or langasite. Further, the present invention can be applied to a vibrator using a semiconductor. The thickness of the vibrator is not particularly limited, but the width of the beam portion is assumed to be 0.01 mm to 5 mm based on physique restrictions, driving frequency, and common sense from the viewpoint of manufacturing. From the relationship between fs and the detected resonance frequency fd, it is assumed that the thickness is half to twice the thickness, that is, 0.005 mm to 10 mm. (Second Embodiment) The basic configuration of the second embodiment is shown in FIG. FIG. 12 is a perspective view of the angular velocity sensor of the present embodiment. Also in the present embodiment, the vibration member G is mainly composed of the driving vibrator 1, the detecting vibrator 5, the first torsion beam 9, and the second torsion beam 10. Hereinafter, points different from the first embodiment will be mainly described, and the same portions will be denoted by the same reference numerals in the drawings to simplify the description.

【0092】駆動用振動子(第1の振動子)1は、2本
の駆動用梁部(第1の梁部)2、3、及び連結部(第1
の連結部)4からなり、略U字形状を成す。検出用振動
子(第2の振動子)5は、2本の検出用梁部(第2の梁
部)6、7、及び連結部(第2の連結部)8からなり、
略U字形状を成しており、検出用振動子5のU字形状の
内周面が、駆動用振動子1のU字形状の外周面と対向す
るように配置されている。
The driving vibrator (first vibrator) 1 includes two driving beams (first beams) 2 and 3 and a connecting portion (first beam).
And a substantially U-shape. The detecting vibrator (second vibrator) 5 includes two detecting beam portions (second beam portions) 6, 7 and a connecting portion (second connecting portion) 8,
It has a substantially U shape, and is arranged such that the U-shaped inner peripheral surface of the detection transducer 5 faces the U-shaped outer peripheral surface of the driving transducer 1.

【0093】ここで、図12においても、上記第1実施
形態と同様、xyz直交座標系が構成され、以下、この
xyz直交座標系に基づいて説明する。第1のトーショ
ンビーム9は第1及び第2の連結部4、8にそれぞれ固
定されて両振動子1、5を連結し、第2のトーションビ
ーム10は第2の連結部8及び基板13に固定されたス
ペーサ12に固定されている。そして、振動部材Gは全
体として、接続部11及びスペーサ12を介し、基板1
3に対して自由に振動出来るように浮遊した状態で支持
される。
Here, also in FIG. 12, an xyz rectangular coordinate system is constructed in the same manner as in the first embodiment. Hereinafter, description will be made based on this xyz rectangular coordinate system. The first torsion beam 9 is fixed to the first and second connecting portions 4 and 8, respectively, and connects the two oscillators 1 and 5, and the second torsion beam 10 is fixed to the second connecting portion 8 and the substrate 13. Is fixed to the spacer 12. The vibration member G as a whole is connected to the substrate 1 via the connection portion 11 and the spacer 12.
3 is supported in a floating state so as to be able to freely vibrate.

【0094】また、上記第1実施形態と同様、両トーシ
ョンビーム9、10のy軸方向の幅は、駆動用振動子1
のy軸方向の幅よりも狭く、且つ、それぞれのトーショ
ンビーム9、10のz軸方向の中心軸は、z軸と略一致
するように配置されている。ここで、本実施形態では、
振動部材Gは、例えばPZT(チタン酸ジルコン鉛)の
ような圧電体をダイシング等の機械加工することによっ
て一体成形されており、各梁部2、3、6、7は、図1
2中の白抜き矢印に示す様に、x軸方向に分極処理され
ている。
As in the first embodiment, the width of the torsion beams 9 and 10 in the y-axis direction is
Is smaller than the width in the y-axis direction, and the center axes of the torsion beams 9 and 10 in the z-axis direction are arranged so as to substantially coincide with the z-axis. Here, in the present embodiment,
The vibration member G is integrally formed by machining a piezoelectric material such as PZT (lead zirconate titanate) by dicing or the like, and each of the beam portions 2, 3, 6, and 7 is formed as shown in FIG.
As shown by a white arrow in FIG. 2, polarization is performed in the x-axis direction.

【0095】そして、接続部11は、図12に示す様
に、上記スペーサ12を介して基板13と溶接等により
接合固定されている。なお、スペーサ12と基板13と
の接合も溶接等により行われている。また、上記第1実
施形態と同様、振動部材Gの寸法関係は、振幅の比X
U/XSを10以下とすること、y軸方向への振動モ
ードの共振周波数を第1の梁部2、3(fd)と第2の
梁部6、7(fd0 )とで異なるようにすること、駆
動、検知振動の共振周波数の比fd/fsが所定範囲に
なるようにすること、等の制約条件を満足するように設
定されている。
As shown in FIG. 12, the connecting portion 11 is joined and fixed to the substrate 13 via the spacer 12 by welding or the like. The connection between the spacer 12 and the substrate 13 is also performed by welding or the like. Further, as in the first embodiment, the dimensional relationship of the vibration member G is determined by the amplitude ratio X.
U / XS is set to 10 or less, and the resonance frequency of the vibration mode in the y-axis direction is different between the first beam portions 2 and 3 (fd) and the second beam portions 6 and 7 (fd 0 ). It is set so as to satisfy the constraint conditions such as, for example, that the ratio fd / fs of the resonance frequency of the drive and the detected vibration is within a predetermined range.

【0096】ここで、図13の説明図を参照して、本実
施形態の振動部材Gにおける各部の具体的寸法の一例を
挙げる。図13は振動部材Gをx軸方向から示したもの
であり、各寸法符号L1〜L6、W1〜W5、WS及び
WUは、上記第1実施形態と同様の部位における寸法を
いう。z軸方向の寸法において、駆動用梁部2、3の長
さL1は9mm、連結部4の寸法L2は2mm、第1の
トーションビーム9の長さL3は1mm、検出用梁部
6、7の長さL4は11mm、連結部8の寸法L5は2
mm、第2のトーションビーム10の長さL6は1mm
である。
Here, an example of specific dimensions of each part of the vibration member G of the present embodiment will be described with reference to the explanatory view of FIG. FIG. 13 shows the vibrating member G viewed from the x-axis direction, and each of the dimension codes L1 to L6, W1 to W5, WS and WU refers to the dimensions at the same parts as in the first embodiment. In the dimension in the z-axis direction, the length L1 of the driving beams 2 and 3 is 9 mm, the dimension L2 of the connecting portion 4 is 2 mm, the length L3 of the first torsion beam 9 is 1 mm, and the length of the detecting beams 6 and 7 is The length L4 is 11 mm, and the dimension L5 of the connecting portion 8 is 2
mm, the length L6 of the second torsion beam 10 is 1 mm
It is.

【0097】y軸方向の寸法において、各梁部2、3、
6、7の幅W1はいずれも1.2mm、スリット幅W
2、W3は共に0.4mm、スリット幅W4は4.0m
mである。従って、振動子1全体では9.6mmとな
る。また、トーションビーム9、10の寸法W5は1.
4mm、梁部2、3の中心軸間隔WUと梁部6、7の中
心軸間隔WSの比WS/WUは約1.6となるようにし
てある。
In the dimension in the y-axis direction, each of the beams 2, 3,.
The width W1 of each of 6 and 7 is 1.2 mm and the slit width W
2 and W3 are both 0.4 mm, and slit width W4 is 4.0 m.
m. Therefore, the total length of the vibrator 1 is 9.6 mm. The dimension W5 of the torsion beams 9, 10 is 1.
4 mm, the ratio WS / WU of the center axis interval WU of the beam portions 2 and 3 and the center axis interval WS of the beam portions 6 and 7 is set to about 1.6.

【0098】このように、両トーションビーム9、10
のy軸方向寸法W5は、内側一対の梁部2と梁部3との
間隔W4よりも小さい。また、振動部材Gのx軸方向寸
法(厚み)tは、本実施形態では各部分で均一であり、
例えば上記具体的寸法例では、1.5mmとしている。
次に、本実施形態の電極構成について説明する。ここ
で、振動部材Gにおいてx軸と直交する面のうち、基板
13と対向する面をX2面とし、このX2面とは反対側
の面をX1面とする。また、振動部材Gにおいてy軸と
直交する面であって検出用梁部6、7の外周面側の面の
うち梁部6と同一面をY2面とし、梁部7と同一面をY
1面とする。なお、本実施形態においても、X1面及び
X2面のそれぞれの面において、両振動子1、5、両ト
ーションビーム9、10及び接続部11は、同一面を構
成している。
Thus, the two torsion beams 9, 10
Is smaller than the distance W4 between the pair of inner beam portions 2 and 3 in the y-axis direction. In the present embodiment, the dimension (thickness) t of the vibration member G in the x-axis direction is uniform in each portion.
For example, in the above example of specific dimensions, it is 1.5 mm.
Next, the electrode configuration of the present embodiment will be described. Here, of the surfaces of the vibration member G that are orthogonal to the x-axis, a surface facing the substrate 13 is defined as an X2 surface, and a surface opposite to the X2 surface is defined as an X1 surface. In the vibrating member G, the surface orthogonal to the y-axis and on the outer peripheral surface side of the detection beam portions 6 and 7 is the same as the beam portion 6 as the Y2 surface, and the same surface as the beam portion 7 is the Y surface.
One side. In the present embodiment, also, in each of the X1 plane and the X2 plane, the two vibrators 1 and 5, the two torsion beams 9, 10 and the connection part 11 form the same plane.

【0099】本実施形態では、これらX1、X2、Y
1、Y2面上に後述の各電極が構成されており、その電
極構成は図14の展開図に示される。図14において
(a)はX1面、(b)はX2面、(c)はY1面、
(d)はY2面の電極構成を示す。以下、図14を参照
して説明する。20は駆動電極(駆動手段)であり、X
1面において梁部3の外周側から連結部4を通って梁部
2の外周側に渡って連続して形成されている。21はモ
ニタ電極(モニタ手段)であり、X1面において梁部3
の内周側から連結部4を通って梁部2の内周側に渡って
連続して形成されている。
In this embodiment, X1, X2, Y
Each electrode described later is formed on the Y1 and Y2 planes, and the electrode configuration is shown in a developed view of FIG. In FIG. 14, (a) is the X1 plane, (b) is the X2 plane, (c) is the Y1 plane,
(D) shows an electrode configuration on the Y2 plane. Hereinafter, description will be made with reference to FIG. Reference numeral 20 denotes a drive electrode (drive means), and X
On one surface, it is formed continuously from the outer peripheral side of the beam portion 3 to the outer peripheral side of the beam portion 2 through the connecting portion 4. Reference numeral 21 denotes a monitor electrode (monitor means).
Are formed continuously from the inner peripheral side through the connecting portion 4 to the inner peripheral side of the beam portion 2.

【0100】22、23及び24は角速度検出用の角速
度検出電極(角速度検出手段)である。角速度検出電極
22は、Y1面において梁部7の略全域に渡って形成さ
れている。一方角速度検出電極23はX1面において梁
部6の略全域に渡り、角速度検出電極24はX2面にお
いて梁部6の略全域に渡って形成されている。そして、
全ての角速度検出電極22〜24は、図14に示す様
に、各面上に形成された引出し電極25、26及び27
によって接続され導通している。角速度検出電極22と
23とは、引出し電極25(Y1面上)及び引出し電極
26(X1面上)を介して接続され、角速度検出電極2
3と24とは、引出し電極27(Y2面上)を介して接
続されている。
Reference numerals 22, 23 and 24 are angular velocity detecting electrodes (angular velocity detecting means) for detecting angular velocity. The angular velocity detection electrode 22 is formed over substantially the entire area of the beam 7 on the Y1 plane. On the other hand, the angular velocity detecting electrode 23 is formed over substantially the entire area of the beam 6 on the X1 plane, and the angular velocity detecting electrode 24 is formed substantially over the entire area of the beam 6 on the X2 plane. And
As shown in FIG. 14, all of the angular velocity detection electrodes 22 to 24 are extraction electrodes 25, 26, and 27 formed on each surface.
Connected and conducting. The angular velocity detection electrodes 22 and 23 are connected via an extraction electrode 25 (on the Y1 plane) and an extraction electrode 26 (on the X1 plane).
3 and 24 are connected via an extraction electrode 27 (on the Y2 plane).

【0101】28、29、30及び31は、上記駆動、
モニタ、及び角速度検出電極20〜24の基準電位とな
る共通電極である。共通電極28はX1面において梁部
7の略全域に、共通電極29はX2面において振動子1
の略全域に渡って連続的に形成されている。また、共通
電極30はX2面において梁部7の略全域から連結部8
の略全域に渡って連続して形成されており、共通電極3
1はY2面において梁部6の略全域に渡り形成されてい
る。
28, 29, 30, and 31 correspond to the driving
This is a common electrode serving as a reference potential for the monitor and the angular velocity detection electrodes 20 to 24. The common electrode 28 is provided on substantially the entire area of the beam portion 7 on the X1 plane, and the common electrode 29 is provided on the vibrator 1 on the X2 plane.
Are formed continuously over substantially the entire area. Further, the common electrode 30 extends from substantially the entire area of the beam portion 7 on the X2 plane to the connecting portion 8.
Are formed continuously over substantially the entire area of the common electrode 3.
1 is formed over substantially the entire area of the beam portion 6 on the Y2 plane.

【0102】そして、全ての各共通電極28〜31は、
図14に示す様に、各面上に形成された引出し電極3
2、33、34及び35によって接続され導通してい
る。共通電極28と30とは、引出し電極32(Y1
面)を介して、共通電極29と30とは、引出し電極3
3(X2面の第1のトーションビーム9部位)を介し
て、共通電極30と31とは、引出し電極34(X2
面)及び引出し電極35(Y2面)を介して接続されて
いる。
Then, all the common electrodes 28 to 31 are
As shown in FIG. 14, the extraction electrodes 3 formed on each surface
2, 33, 34 and 35 are electrically connected. The common electrodes 28 and 30 are connected to an extraction electrode 32 (Y1
Surface), the common electrodes 29 and 30 are connected to the extraction electrode 3
3 (the nine first torsion beams on the X2 plane), the common electrodes 30 and 31 are connected to the extraction electrode 34 (X2 plane).
Surface) and the extraction electrode 35 (Y2 surface).

【0103】また、X1面において、連結部8には、後
述のワイヤボンディング用のパット電極36及び37が
形成されている。パット電極36は、角速度検出電極2
2〜24と導通する引出し電極26の途中部に、パット
電極37は、共通電極28から延びる引出し電極38の
終端部に位置し、それぞれ引出し電極26、38よりも
幅広に形成されている。従って、パット電極36は角速
度検出電極22〜24と導通し、パット電極37は共通
電極28〜31と導通する形となる。
In the X1 plane, pad electrodes 36 and 37 for wire bonding described later are formed on the connecting portion 8. The pad electrode 36 is an angular velocity detecting electrode 2
The pad electrode 37 is located at the end of the extraction electrode 38 extending from the common electrode 28, and is formed wider than the extraction electrodes 26 and 38, respectively, in the middle of the extraction electrode 26 that conducts with the electrodes 2 to 24. Accordingly, the pad electrode 36 is electrically connected to the angular velocity detection electrodes 22 to 24, and the pad electrode 37 is electrically connected to the common electrodes 28 to 31.

【0104】なお、振動子1におけるy軸方向と直交す
る面のうち梁部6と梁部2との対向面、梁部2と梁部3
との対向面、梁部3と梁部7との対向面には電極は形成
されていない。また、駆動電極20とモニタ電極21、
角速度検出電極22と共通電極28、30、及び角速度
検出電極23、24と共通電極31は、それぞれ隙間を
開けて形成され、導通していない。
The surface of the vibrator 1 orthogonal to the y-axis direction is the surface facing the beam 6 and the beam 2, and the beam 2 and the beam 3
No electrode is formed on the opposite surface of the beam portion 3 and the opposite portion of the beam portion 7. Further, the drive electrode 20 and the monitor electrode 21,
The angular velocity detecting electrode 22 and the common electrodes 28 and 30 and the angular velocity detecting electrodes 23 and 24 and the common electrode 31 are formed with a gap therebetween, and are not conductive.

【0105】また、図12に示す様に、基板13には、
後述の制御回路(制御手段)A10と接続されるターミ
ナル(リード端子)T1〜T4が設けられている。そし
て、ターミナルT1はワイヤW1を介して駆動電極20
と接続され、ターミナルT2はワイヤW2を介してパッ
ト電極37と接続され、ターミナルT3はワイヤW3を
介してモニタ電極21と接続され、ターミナルT4はワ
イヤW4を介してパット電極36と接続されている。上
記各ワイヤの結線は、例えばワイヤボンディングにて行
われる。
Further, as shown in FIG.
Terminals (lead terminals) T1 to T4 connected to a control circuit (control means) A10 described later are provided. The terminal T1 is connected to the drive electrode 20 via the wire W1.
The terminal T2 is connected to the pad electrode 37 via the wire W2, the terminal T3 is connected to the monitor electrode 21 via the wire W3, and the terminal T4 is connected to the pad electrode 36 via the wire W4. . The connection of the respective wires is performed by, for example, wire bonding.

【0106】次に、本実施形態の角速度センサに備えら
れた上記制御回路A10について、図15に示すブロッ
ク図を参照して述べる。上記第1実施形態と同様に、制
御回路A10は大きくは、駆動系A11と、検出系A1
2とに分かれる。なお、振動部材Gはパット電極37よ
り回路に接続され基準電位に設置されている。駆動系A
11は、上記第1実施形態と同様、モニタ電極21から
の出力(電流)を電圧に変換するチャージアンプ100
と、AGC回路101とから構成される。AGC回路1
01は、チャージアンプ100からのフィードバック信
号が一定電圧となるように維持しつつ、この一定電圧を
駆動電極20に印加する。
Next, the control circuit A10 provided in the angular velocity sensor of this embodiment will be described with reference to the block diagram shown in FIG. As in the first embodiment, the control circuit A10 is roughly divided into a drive system A11 and a detection system A1.
Divided into two. The vibrating member G is connected to a circuit through a pad electrode 37 and is set at a reference potential. Drive system A
Reference numeral 11 denotes a charge amplifier 100 that converts the output (current) from the monitor electrode 21 into a voltage, as in the first embodiment.
And an AGC circuit 101. AGC circuit 1
01 applies this constant voltage to the drive electrode 20 while maintaining the feedback signal from the charge amplifier 100 to be a constant voltage.

【0107】検出系A12は、パット電極36を介して
角速度検出電極22〜24からの出力(電流)を電圧に
変換する電流−電圧変換回路102と、電流−電圧変換
回路102以降に設けられた同期検波回路103と、同
期検波回路103以降に設けられたLPF104と、チ
ャージアンプ100からのフィードバック信号を90°
移相する移相回路105とから構成されている。
The detection system A12 is provided in the current-voltage conversion circuit 102 for converting the output (current) from the angular velocity detection electrodes 22 to 24 into a voltage via the pad electrode 36, and in the current-voltage conversion circuit 102 and thereafter. The synchronous detection circuit 103, the LPF 104 provided after the synchronous detection circuit 103, and the feedback signal from the charge amplifier 100 by 90 °
And a phase shift circuit 105 for phase shifting.

【0108】そして、電流−電圧変換回路102からの
出力は、同期検波回路103にて、上記移相回路105
で移相されたフィードバック信号に基づき同期検波され
た後、LPF104にて、平滑化されて直流電圧に変換
されて角速度信号として出力されるようになっている。
次に、本実施形態の作動について説明する(図7、図8
(a)参照)。まず、X1面、X2面に形成された駆動
電極20と共通電極29との間に交流電圧を印加するこ
とにより、駆動用梁部2、3において電荷の偏在が発生
し、駆動用梁部2、3が、図7に示す様に、駆動共振モ
ードにて共振する。
The output from the current-voltage conversion circuit 102 is output to the synchronous detection circuit 103 by the phase shift circuit 105.
After the synchronous detection based on the feedback signal shifted in step (1), the signal is smoothed by the LPF 104, converted into a DC voltage, and output as an angular velocity signal.
Next, the operation of the present embodiment will be described (FIGS. 7 and 8).
(A)). First, by applying an AC voltage between the drive electrode 20 formed on the X1 plane and the X2 plane and the common electrode 29, uneven distribution of electric charge occurs in the drive beams 2 and 3, and the drive beam 2 And 3 resonate in the drive resonance mode as shown in FIG.

【0109】ここで、上記第1実施形態と同様に、この
駆動共振モードにおいてモニタ電極21から出力される
振幅に比例した電流を、AGC回路101によってモニ
タしながら、駆動信号を駆動電極20に印加する。こう
して、自励発振が行われ、駆動用梁部2、3において駆
動振動が行われる。この駆動共振モードにおいてz軸回
りの角速度入力が0ならば、検出用梁部6、7は、ほと
んどy軸方向に振動しないため、角速度検出電極22〜
24からの出力即ちノイズNは極めて小さい。例えば、
駆動用梁部2、3の振幅に比べて検出用梁部6、7の振
幅は約1/20000程度である。これは、上記駆動共
振モード(駆動振動)の共振周波数と、検出用梁部6、
7がy軸方向に屈曲振動するモードの共振周波数とを異
ならせるように、振動部材Gの寸法及び形状を設定して
いるためであり、詳細は後述する。
Here, as in the first embodiment, the drive signal is applied to the drive electrode 20 while the current proportional to the amplitude output from the monitor electrode 21 is monitored by the AGC circuit 101 in the drive resonance mode. I do. Thus, self-excited oscillation is performed, and drive vibration is performed in the drive beams 2 and 3. In this drive resonance mode, if the angular velocity input about the z-axis is 0, the detection beams 6, 7 hardly vibrate in the y-axis direction.
The output from 24, the noise N, is very small. For example,
The amplitude of the detection beams 6, 7 is about 1/20000 compared to the amplitude of the drive beams 2, 3. This is because the resonance frequency of the drive resonance mode (drive vibration) and the detection beam 6,
This is because the size and shape of the vibration member G are set so that the resonance frequency of the mode in which the bending vibration occurs in the y-axis direction is different from that of the vibration member G, and the details will be described later.

【0110】従って、駆動共振モードにおいては、実質
的には駆動用梁部2、3の駆動振動だけが行われている
状態となる。そして、駆動振動中に、z軸回りの角速度
が入力された場合、振動している駆動用梁部2、3には
コリオリ力が発生する。すると、駆動用梁部2、3は、
駆動振動方向(駆動共振モードの方向)と直交するx軸
方向において、各駆動用梁部2、3が互いに逆方向に力
を受ける。この力によって、連結部4のうち梁部2の支
持部位近傍と梁部3の支持部位近傍とにおいても、x軸
方向(図7において紙面垂直方向)に互いに逆方向の力
が発生する。
Therefore, in the driving resonance mode, substantially only the driving vibration of the driving beams 2 and 3 is performed. When an angular velocity about the z-axis is input during the drive vibration, Coriolis force is generated in the vibrating drive beams 2 and 3. Then, the driving beams 2 and 3 are
In the x-axis direction orthogonal to the driving vibration direction (direction of the driving resonance mode), the driving beams 2 and 3 receive forces in directions opposite to each other. Due to this force, forces in directions opposite to each other in the x-axis direction (perpendicular to the paper surface in FIG. 7) are generated also in the vicinity of the support portion of the beam portion 2 and the vicinity of the support portion of the beam portion 3 in the connecting portion 4.

【0111】従って、連結部4がz軸回りに回転振動を
起こし、この回転振動による第1のトーションビーム9
の捩じれ振動が、第2の連結部8に伝達され、検出用梁
部6、7にも振動が連成してx軸方向に互いに逆方向に
振動する。このとき、本実施形態においても、図8
(a)に示す第1の検出共振モードとなる。ここで、検
出用梁部6、7のx軸方向への互いに逆相の振動を検知
振動として、その角速度に比例した振幅を角速度検出電
極22〜24からの出力(電流)として電流−電圧変換
回路102にて電圧に変換する。この電圧を、移相回路
105からのフィードバック信号(モニタ信号)を基準
に同期検波回路103にて検波処理を行い、LPF10
4を通して最終出力とする。この最終出力は角速度に比
例したDC出力(角速度信号)を発生する。
Accordingly, the connecting portion 4 generates rotational vibration about the z-axis, and the first torsion beam 9 due to the rotational vibration.
Is transmitted to the second connecting portion 8, and the vibrations are also coupled to the detecting beam portions 6 and 7, and vibrate in opposite directions in the x-axis direction. At this time, also in this embodiment, FIG.
The first detection resonance mode shown in FIG. Here, current-voltage conversion is performed in which the vibrations of the detection beam portions 6 and 7 in the x-axis direction that are opposite to each other in the x-axis direction are detected vibrations, and the amplitude proportional to the angular velocity is output (current) from the angular velocity detection electrodes 22 to 24. The voltage is converted by the circuit 102. This voltage is detected by the synchronous detection circuit 103 based on the feedback signal (monitor signal) from the phase shift circuit 105, and the LPF 10
4 and the final output. This final output produces a DC output (angular velocity signal) proportional to the angular velocity.

【0112】なお、梁部2側における角速度検出電極2
3、24と共通電極31との位置関係は、梁部5側にお
ける角速度検出電極22と共通電極28、29との位置
関係の逆の位置関係としている。そのため、梁部2と梁
部5とが互いに逆方向に対称に(逆相に)振動するよう
な上記検知振動においては、角速度検出電極22と角速
度検出電極23及び24とから検出される電流は同位相
となる。
The angular velocity detecting electrode 2 on the beam 2 side
The positional relationship between 3 and 24 and the common electrode 31 is the reverse of the positional relationship between the angular velocity detection electrode 22 and the common electrodes 28 and 29 on the beam 5 side. Therefore, in the above-described detection vibration in which the beam 2 and the beam 5 vibrate symmetrically (in opposite phases) in directions opposite to each other, the current detected from the angular velocity detection electrode 22 and the angular velocity detection electrodes 23 and 24 is It has the same phase.

【0113】ところで、本実施形態においても、上記第
1実施形態と同様、第1及び第2のトーションビーム
9、10の幅W5(図13参照)が、駆動用梁部2と3
の間の幅W4よりも狭いため、駆動用梁部2、3の駆動
振動における振動漏れの抑制、及び両振動子1、5にお
ける不要振動の低減がなされる。また、上記第1実施形
態と同様、第1及び第2のトーションビーム9、10
は、z軸と略一致するように配置されているので、z軸
回りの捩じれ振動のみを伝達しやすくなり、駆動用梁部
2、3からのコリオリ力による振動(x軸方向への振
動)のエネルギーを、捩じれ振動として効率良く検出用
梁部6、7に伝達することができる。
Incidentally, also in this embodiment, similarly to the first embodiment, the width W5 of the first and second torsion beams 9 and 10 (see FIG. 13) is set to be equal to that of the driving beams 2 and 3.
Since the width is smaller than the width W4, vibration leakage due to driving vibration of the driving beams 2 and 3 is suppressed, and unnecessary vibrations in the vibrators 1 and 5 are reduced. Further, similarly to the first embodiment, the first and second torsion beams 9, 10
Are arranged so as to substantially coincide with the z-axis, so that it is easy to transmit only torsional vibration around the z-axis, and vibration (vibration in the x-axis direction) due to Coriolis force from the driving beams 2 and 3. Can be efficiently transmitted to the detection beam portions 6 and 7 as torsional vibration.

【0114】よって、本実施形態においても、上記第1
実施形態と同様、上記従来技術と比べて、角速度検出に
必要な捩じれだけを伝達しやすいというトーションビー
ムの特性を適用し、S/Nを向上させることができる。
つまり、第1のトーションビーム9が主として捩じれ振
動しか伝達しないため、角速度が入力され駆動用梁部
2、3がz軸回りに回転振動し、第1のトーションビー
ム9に捩じれ振動が発生したときだけ、検出梁部6、7
には振動エネルギーが伝達される。
Therefore, also in the present embodiment, the first
As in the embodiment, the S / N can be improved by applying the characteristic of the torsion beam that it is easier to transmit only the torsion required for detecting the angular velocity as compared with the related art.
That is, since the first torsion beam 9 mainly transmits only torsional vibration, only when angular velocity is input and the driving beams 2 and 3 rotate and vibrate around the z-axis, and the first torsion beam 9 generates torsional vibration, Detection beams 6, 7
Is transmitted with vibration energy.

【0115】また、本実施形態においても、上記図13
に示す様に、駆動用梁部2、3と検出用梁部6、7の幅
W1を同じとし、且つ駆動用梁部2、3の長さL1と検
出用梁部6、7の長さL4とを異なるものとしている。
そのため、駆動共振モード(y軸方向への振動)におい
て互いの屈曲モードの共振周波数が異なり、駆動用梁部
3、4の駆動振動(例えばfd=5310Hz)が伝達
されたとしても検出用梁部2、5の屈曲振動(例えばf
0 =3976Hz)は減衰しS/Nを向上させること
ができる。
Further, also in the present embodiment, FIG.
As shown in the figure, the widths W1 of the drive beams 2, 3 and the detection beams 6, 7 are the same, and the length L1 of the drive beams 2, 3 and the length of the detection beams 6, 7 are provided. L4 is different from L4.
Therefore, the resonance frequencies of the bending modes are different from each other in the drive resonance mode (vibration in the y-axis direction), and even if the drive vibration of the drive beams 3 and 4 (for example, fd = 5310 Hz) is transmitted, the detection beam portion is used. 2, 5 bending vibrations (for example, f
d 0 = 3976 Hz), and the S / N can be improved.

【0116】また、本実施形態では、駆動共振周波数f
dと検知共振周波数fsの比fd/fsを、例えば1.
13となるように振動部材Gの寸法を設定している為、
駆動共振モードと検出共振モードの連成を抑制でき、S
/Nを向上させることができる。なお、本発明者の検討
によれば、本実施形態においても、比fd/fsは、上
記第1実施形態と同様の範囲にあることが好ましい。
In the present embodiment, the driving resonance frequency f
The ratio fd / fs between d and the detected resonance frequency fs is, for example, 1.
Since the size of the vibration member G is set to be 13,
The coupling between the drive resonance mode and the detection resonance mode can be suppressed, and S
/ N can be improved. According to the study of the inventor, the ratio fd / fs is preferably in the same range as in the first embodiment also in the present embodiment.

【0117】更に、本実施形態においても、上記第1実
施形態と同様、上記第1の検出共振モード(図8(a)
参照)において、振幅の比XU/XSが10以下となる
ように振動部材Gの寸法(図13参照)が形成されてい
るのが特徴であり、S/Nを向上させるポイントであ
る。本実施形態においても上記第1実施形態と同様、第
1の検出共振モードにおいて、上記比XU/XSを小さ
くしていくと、検出用梁部6、7にも振動エネルギーが
分配され、コリオリ力入力時に検出用梁部6、7の検出
方向(x軸方向)の振幅(感度S)が大きくなり、セン
サのS/Nを向上することができる。即ち、図13に示
す、外側の検出用振動子5の梁部6、7間隔WSと内側
の駆動用振動子1の梁部2、3間隔WUとの比WS/W
Uを小さくすれば、振幅比XU/XSを小さくできる。
Further, in the present embodiment, as in the first embodiment, the first detection resonance mode (FIG. 8A)
(See FIG. 13) is characterized in that the dimensions of the vibrating member G (see FIG. 13) are formed such that the amplitude ratio XU / XS is 10 or less, which is a point for improving the S / N. In this embodiment, as in the first embodiment, when the ratio XU / XS is reduced in the first detection resonance mode, the vibration energy is also distributed to the detection beams 6, 7, and the Coriolis force is applied. At the time of input, the amplitude (sensitivity S) of the detection beams 6 and 7 in the detection direction (x-axis direction) increases, and the S / N of the sensor can be improved. That is, the ratio WS / W between the beam portions 6, 7 of the outer detecting transducer 5 and the beam portion 2, 3 of the inner driving transducer 1 shown in FIG.
If U is reduced, the amplitude ratio XU / XS can be reduced.

【0118】本例では、この間隔の比WS/WUを1.
6とし、且つ第1のトーションビーム9を有しているた
め、振幅の比XU/XSは3.1と小さくなり、コリオ
リ力入力時の検出用梁部6、7の検知方向への振幅は、
すなわち感度利得Sは従来の2脚音叉と同等レベルとな
っている。ちなみに、第1の検出共振モードを用いた場
合、振幅比XU/XSが10よりも大きいと、感度利得
Sは、従来の2脚音叉と比べ1桁以上小さくなってしま
う。
In this example, the ratio WS / WU of this interval is 1.
6 and the first torsion beam 9, the amplitude ratio XU / XS becomes as small as 3.1, and the amplitude of the detection beams 6 and 7 in the detection direction when Coriolis force is input is:
That is, the sensitivity gain S is at the same level as the conventional two-leg tuning fork. By the way, when the first detection resonance mode is used, if the amplitude ratio XU / XS is larger than 10, the sensitivity gain S is reduced by one digit or more compared to the conventional two-leg tuning fork.

【0119】このように、本実施形態においても、は各
トーションビーム9、10の作用、両振動子1、5の駆
動共振モードにおける共振周波数の違い、比fd/fs
の最適化、及び、振幅比XU/XS≦10となるような
振動部材Gの寸法設定の各効果により、駆動用梁部から
検出用梁部への振動漏れを抑制するとともに、駆動用梁
部からのコリオリ力による振動エネルギーを検出用梁部
に効率良く伝達することができ、高いS/Nを実現する
角速度センサを提供することができる。
As described above, also in the present embodiment, the operation of each torsion beam 9, 10, the difference in resonance frequency in the drive resonance mode of both oscillators 1, 5, the ratio fd / fs
And the vibration setting from the driving beam to the detecting beam is suppressed by the effects of the optimization of the size and the size setting of the vibrating member G such that the amplitude ratio XU / XS ≦ 10. Vibration energy due to Coriolis force can be efficiently transmitted to the detection beam portion, and an angular velocity sensor realizing high S / N can be provided.

【0120】なお、本実施形態について追記するなら
ば、上記両振動子1、5は、他の圧電材料、例えばZカ
ット水晶をエッチングしたり、ニオブ酸リチウムやラン
ガサイトをダイシングしたりすることにより、形成して
もよい。いずれにおいても、圧電体の一体成形にて製造
できるため安価な製造コストを実現できる。また、本実
施形態において、第2のトーションビーム10が無いも
のとしてもよい。つまり、振動子1、5及び第1のトー
ションビーム9を、第2のトーションビーム10を介し
て支持しなくても、振動子5の底部すなわち連結部8を
クランプして支持するものとしても、第1のトーション
ビーム9の効果により、駆動用梁部から検出用梁部への
振動漏れを抑制し、従来より高いS/Nが得られる。
Incidentally, if this embodiment is additionally described, the two vibrators 1 and 5 can be formed by etching another piezoelectric material, for example, Z-cut quartz, or by dicing lithium niobate or langasite. , May be formed. In any case, since the piezoelectric body can be manufactured by integral molding, an inexpensive manufacturing cost can be realized. In the present embodiment, the second torsion beam 10 may not be provided. That is, even if the vibrators 1, 5 and the first torsion beam 9 are not supported via the second torsion beam 10 and the bottom of the vibrator 5, that is, the connecting portion 8 is clamped and supported, the first By the effect of the torsion beam 9, the vibration leakage from the driving beam to the detecting beam can be suppressed, and a higher S / N than before can be obtained.

【0121】(第3実施形態)上記第1及び第2実施形
態では、検出共振モードとして、第1の検出共振モード
(図8(a)参照)を用いたが、本実施形態は、検出共
振モードを、図8(b)に示す第2の検出共振モードと
した点が上記第1実施形態と異なる。本実施形態の第2
の検出共振モードでは、x軸方向において、駆動用梁部
2、3が互いに逆相に振動し、検出用梁部6、7が互い
に逆相振動しつつ、4本の梁部のうちz軸の片側の2本
の梁部6、2の組と他側の2本の梁部3、7の組とが互
いに逆方向へ振動する。
(Third Embodiment) In the first and second embodiments, the first detection resonance mode (see FIG. 8 (a)) is used as the detection resonance mode. The mode is different from the first embodiment in that the mode is the second detection resonance mode shown in FIG. Second embodiment of the present invention
In the detection resonance mode, in the x-axis direction, the driving beam portions 2 and 3 vibrate in the opposite phases to each other, and the detection beam portions 6 and 7 vibrate in the opposite phases to each other. A pair of two beam portions 6 and 2 on one side and a pair of two beam portions 3 and 7 on the other side vibrate in opposite directions.

【0122】この第2の検出共振モードを実現するに
は、上記振動子1及び5において、上記第1及び第2実
施形態よりも、各梁部2、3、6、7の幅W1(図2参
照)を小さくすればよい。また、本実施形態において
は、振動部材Gの寸法は、第1の梁部2、3の振幅XU
と第2の梁部6、7の振幅XSにおいて、上記第1実施
形態の比XU/XSとは逆の比XS/XUを10以下と
すること、及び上記第1及び第2実施形態にて述べた制
約条件、を満足するように設定されている。
In order to realize the second detection resonance mode, in the vibrators 1 and 5, the width W1 of each of the beam portions 2, 3, 6, 7 is larger than that in the first and second embodiments. 2) may be reduced. In the present embodiment, the size of the vibration member G is determined by the amplitude XU of the first beams 2 and 3.
In the amplitude XS of the second beam portions 6 and 7, the ratio XS / XU, which is opposite to the ratio XU / XS of the first embodiment, is set to 10 or less, and in the first and second embodiments. It is set so as to satisfy the aforementioned constraint conditions.

【0123】この第2の検出共振モードは、第1の検出
共振モードに対し、同じ大きさの振動子でも低い共振周
波数を有するため、振動子の低周波数化が可能である。
そのため、低周波振動が要求される検出回路(制御回路
の検出系A12)構成やセンサの応答性等に応じて使用
することが出来る。 (第4実施形態)本実施形態の構成を図7の斜視図に示
す。上記各実施形態では、振動部材Gにおいて、第2の
トーションビーム10(図1及び図12参照)は、第2
の連結部8から第2の梁部6、7とは反対方向に延びる
ように形成されていたが、本実施形態では、振動部材G
は第2のトーションビームを2本(図16中の50及び
51)有した構造であることが特徴である。
In the second detection resonance mode, since the resonator having the same size has a lower resonance frequency than the first detection resonance mode, the frequency of the resonator can be reduced.
Therefore, it can be used in accordance with the configuration of the detection circuit (detection system A12 of the control circuit) requiring low-frequency vibration, the response of the sensor, and the like. (Fourth Embodiment) The configuration of this embodiment is shown in the perspective view of FIG. In each of the above embodiments, in the vibration member G, the second torsion beam 10 (see FIGS.
Are formed so as to extend from the connecting portion 8 in the direction opposite to the second beam portions 6 and 7, but in the present embodiment, the vibration member G
Is characterized in that it has a structure having two second torsion beams (50 and 51 in FIG. 16).

【0124】すなわち、一方の第2のトーションビーム
50は、第2の連結部8から第2の梁部6、7とは反対
方向に延びるように形成され、他方の第2のトーション
ビーム51は第1の連結部4から第1の梁部2、3と同
一方向に延びるように形成されていることを特徴とす
る。なお、以下、主として上記各実施形態と異なる点に
ついて述べ、同一部分には図中同符号を付して説明を簡
略化する。
That is, one second torsion beam 50 is formed so as to extend from the second connecting portion 8 in the direction opposite to the second beam portions 6 and 7, and the other second torsion beam 51 is formed by the first torsion beam 51. Are formed so as to extend in the same direction as the first beam portions 2 and 3 from the connecting portion 4 of the first portion. Hereinafter, points different from the above embodiments will be mainly described, and the same portions will be denoted by the same reference numerals in the drawings to simplify the description.

【0125】本実施形態の第1及び第2の振動子1及び
5は、図12に示すものと同様の構成であり、振動子1
及び5は、それぞれ、第1の梁部2、3と第1の連結部
4、及び、第2の梁部6、7と第2の連結部5を有し、
略U字形状を成す。本実施形態でも、内周側の第1の振
動子1が駆動用振動子、外周側に相似形に位置する第2
の振動子5が検出用振動子として構成され、両振動子1
及び5は第1のトーションビーム9にて連結されてい
る。ここで、各振動子1、5とxyz直交座標系の各軸
との関係は、上記第1実施形態と同様である。
The first and second vibrators 1 and 5 of this embodiment have the same configuration as that shown in FIG.
And 5, respectively, have a first beam part 2, 3 and a first connection part 4, and a second beam part 6, 7 and a second connection part 5,
It has a substantially U-shape. Also in the present embodiment, the first vibrator 1 on the inner peripheral side is a driving vibrator and the second vibrator is located on the outer peripheral side in a similar shape.
The vibrator 5 is configured as a detecting vibrator, and the two vibrators 1
And 5 are connected by a first torsion beam 9. Here, the relationship between each of the transducers 1 and 5 and each axis of the xyz rectangular coordinate system is the same as in the first embodiment.

【0126】図16に示す様に、本実施形態では両振動
子1、5及び第1のトーションビーム9を支持する第2
のトーションビーム50、51が2本あるが、以下、便
宜上図16の上下に対応させて、50を下側トーション
ビーム、51を上側トーションビームということとす
る。下側トーションビーム50は第2の連結部8から第
2の梁部6、7とは反対方向に延びるように形成され、
上側トーションビーム51は第1の連結部4から第1の
梁部2、3と同一方向に延びるように形成されており、
それぞれの終端部には、後述のフレーム52と接合され
るための接続部50a、51aが形成されている。
As shown in FIG. 16, in the present embodiment, the second vibrators 1, 5 and the second torsion beam 9 supporting the first torsion beam 9 are provided.
There are two torsion beams 50 and 51, but for convenience, the upper and lower torsion beams will be referred to as 50 and the upper torsion beam as 51 in FIG. The lower torsion beam 50 is formed so as to extend from the second connecting portion 8 in a direction opposite to the second beam portions 6 and 7,
The upper torsion beam 51 is formed so as to extend from the first connecting portion 4 in the same direction as the first beam portions 2 and 3,
Connection portions 50a and 51a for joining with a frame 52 to be described later are formed at the respective end portions.

【0127】そして、各トーションビーム9、50、5
1は、は振動子1及び5の中心線(すなわちz軸)上に
位置する。また、各トーションビーム9、50、51の
y軸方向の幅は、駆動用振動子1のy軸方向の幅(本実
施形態では、第1の梁部2、3の配列間隔W4)よりも
狭いものとしている。これら両振動子1、5、第1のト
ーションビーム9、第2のトーションビーム50、5
1、及び両接続部50a、51aは、例えばxカット水
晶のような圧電体をダイシングカットすることにより一
体形成され、振動部材Gを構成している。なお、水晶の
軸はxyz直交座標系とは無関係であり、所望の方向と
する。
The torsion beams 9, 50, 5
1 is located on the center line of the vibrators 1 and 5 (that is, the z axis). The width of each of the torsion beams 9, 50, 51 in the y-axis direction is smaller than the width of the driving vibrator 1 in the y-axis direction (in this embodiment, the arrangement interval W4 of the first beam portions 2, 3). It is assumed. These two oscillators 1 and 5, the first torsion beam 9, and the second torsion beams 50 and 5
The first and both connecting portions 50a and 51a are integrally formed by dicing and cutting a piezoelectric material such as x-cut quartz to form a vibration member G. Note that the axis of the crystal is irrelevant to the xyz rectangular coordinate system, and is set to a desired direction.

【0128】そして、両接続部50a、51aとガラス
製の上記フレーム52とが化学的な結合により接合され
ることで、振動部材Gは自由に振動出来るように、フレ
ーム52に対して浮遊した状態としている。本実施形態
においても、検出共振モードとして上記第1及び第2の
検出共振モードが使用可能であるが、上記各実施形態と
同様にして、用いる検出共振モードに応じた振動部材G
の寸法を設定することができることは勿論である。以
下、第2の検出共振モードを用いるものとして説明す
る。
The connecting members 50a, 51a and the frame 52 made of glass are joined by a chemical bond, so that the vibration member G is suspended in the frame 52 so that it can freely vibrate. And In the present embodiment, the first and second detection resonance modes can be used as the detection resonance mode. However, as in the above-described embodiments, the vibration member G corresponding to the detection resonance mode to be used is used.
Can be set as a matter of course. Hereinafter, description will be made assuming that the second detection resonance mode is used.

【0129】次に、本実施形態の電極構成について説明
する。振動部材GにおけるX1、X2、Y1、Y2面は
上記第1実施形態と同様であり、図17において(a)
はX1面、(b)はX2面、(c)はY1面、(d)は
Y2面の電極構成を示す。以下、図17を参照して説明
する。なお、本実施形態でも、X1面及びX2面のそれ
ぞれの面において、両振動子1、5、各トーションビー
ム9、50、51及び両接続部50a、51aは、同一
面を構成している。
Next, the electrode configuration of this embodiment will be described. The X1, X2, Y1, and Y2 planes of the vibration member G are the same as in the first embodiment, and FIG.
Represents an X1 plane, (b) represents an X2 plane, (c) represents an Y1 plane, and (d) represents an electrode configuration on a Y2 plane. Hereinafter, description will be made with reference to FIG. Also in the present embodiment, in each of the X1 plane and the X2 plane, both the oscillators 1 and 5, the respective torsion beams 9, 50 and 51, and both the connection portions 50a and 51a constitute the same plane.

【0130】60及び61は駆動電極(駆動手段)であ
り、X1面において、それぞれ、梁部2の外周側部位及
び梁部3の外周側部位に形成されている。62はモニタ
電極(モニタ手段)であり、X1面において梁部3の内
周側部位に形成されている。63及び64は、角速度検
出用の角速度検出電極(角速度検出手段)である。角速
度検出電極63は、Y1面において梁部7の略全域に渡
って形成されており、角速度検出電極64は、Y2面に
おいて梁部6の略全域に渡って形成されている。
Reference numerals 60 and 61 denote drive electrodes (drive means), which are formed on the outer peripheral portion of the beam portion 2 and the outer peripheral portion of the beam portion 3, respectively, on the X1 plane. Reference numeral 62 denotes a monitor electrode (monitor means), which is formed on the inner peripheral side of the beam 3 on the X1 plane. 63 and 64 are angular velocity detecting electrodes (angular velocity detecting means) for detecting angular velocity. The angular velocity detection electrode 63 is formed over substantially the entire area of the beam 7 on the Y1 plane, and the angular velocity detection electrode 64 is formed substantially over the entire area of the beam 6 on the Y2 plane.

【0131】そして、X1面において、両駆動電極6
0、61は、第1の連結部4に形成された引出し電極6
5と連結部4及び上側トーションビーム51に形成され
た引出し電極66とによって、接続部51aに形成され
たパット電極67に電気的に接続されている。また、X
1面において、モニタ電極62は、第1の連結部4から
上側トーションビーム51に渡って形成された引出し電
極68によって、接続部51aに形成されたパット電極
69に電気的に接続されている。
Then, on the X1 plane, both drive electrodes 6
Reference numerals 0 and 61 denote extraction electrodes 6 formed on the first connecting portion 4.
5 and the connecting portion 4 and the extraction electrode 66 formed on the upper torsion beam 51 are electrically connected to the pad electrode 67 formed on the connecting portion 51a. Also, X
On one surface, the monitor electrode 62 is electrically connected to a pad electrode 69 formed on the connection portion 51a by an extraction electrode 68 formed from the first connection portion 4 to the upper torsion beam 51.

【0132】そして、角速度検出電極63は、Y1面に
形成された引出し電極70及びX1面において第2の連
結部8及びトーションビーム50に形成された引出し電
極71を介して、接続部50aに形成されたパット電極
72と電気的に接続されている。一方、角速度検出電極
64は、Y2面に形成された引出し電極73及びX1面
において第2の連結部8及びトーションビーム50に形
成された引出し電極74を介して、接続部50aに形成
されたパット電極75と電気的に接続されている。
The angular velocity detecting electrode 63 is formed at the connection portion 50a via the extraction electrode 70 formed on the Y1 surface and the extraction electrode 71 formed on the torsion beam 50 on the X1 surface. Is electrically connected to the pad electrode 72. On the other hand, the angular velocity detection electrode 64 is connected to the extraction electrode 73 formed on the Y2 surface and the extraction electrode 74 formed on the torsion beam 50 on the X1 surface via the extraction electrode 73 formed on the connection portion 50a. 75 is electrically connected.

【0133】76、77、78、79、及び80は、上
記駆動、モニタ、及び角速度検出電極60〜64の基準
電位となる共通電極である。共通電極76はX1面にお
いて梁部6の略全域から第2の連結部8を通り梁部7の
略全域に渡って連続して形成されており、共通電極77
はX2面において梁部2の略全域から第1の連結部4を
通り梁部3に渡って連続して形成されている。
Reference numerals 76, 77, 78, 79, and 80 are common electrodes serving as reference potentials for the drive, monitor, and angular velocity detection electrodes 60 to 64. The common electrode 76 is formed continuously from substantially the entire area of the beam section 6 through the second connecting section 8 to substantially the entire area of the beam section 7 on the X1 plane.
Is formed continuously from substantially the entire area of the beam portion 2 through the first connecting portion 4 to the beam portion 3 on the X2 plane.

【0134】また、共通電極78はX2面において梁部
7の略全域に、共通電極79はX2面において梁部6の
略全域に、それぞれ形成されている。また、共通電極8
0はX1面において梁部2の内周側に形成され、梁部2
において梁部3と対向する面に形成された短絡用電極8
0a(図16参照)によって共通電極77と導通してい
る。
The common electrode 78 is formed on substantially the entire area of the beam section 7 on the X2 plane, and the common electrode 79 is formed on almost the entire area of the beam section 6 on the X2 plane. Also, the common electrode 8
0 is formed on the inner peripheral side of the beam 2 in the X1 plane,
Short-circuit electrode 8 formed on the surface facing beam 3
0a (see FIG. 16) is electrically connected to the common electrode 77.

【0135】そして、X2面の共通電極77〜79は、
X2面において両連結部4、8及び第1のトーションビ
ーム9に渡って連続して形成された引出し電極81によ
って電気的に接続されており、更に、X2面の共通電極
78とX1面の共通電極76とは、Y1面に形成された
引出し電極82を介して導通し、X2面の共通電極79
とX1面の共通電極76とは、Y2面に形成された引出
し電極83を介して導通している。
The X2 plane common electrodes 77 to 79 are
The X2 plane is electrically connected by an extraction electrode 81 formed continuously over both the connecting portions 4 and 8 and the first torsion beam 9, and furthermore, a common electrode 78 on the X2 plane and a common electrode on the X1 plane. 76 and the common electrode 79 on the X2 plane through the extraction electrode 82 formed on the Y1 plane.
And the common electrode 76 on the X1 plane are electrically connected via the extraction electrode 83 formed on the Y2 plane.

【0136】また、共通電極76は、X1面において第
2の連結部8から下側トーションビーム50、接続部5
0aに渡って形成された引出し電極84を介して、接続
部50aに形成されたパット電極85に電気的に接続さ
れている。従って、パット電極67は駆動電極60、6
1と、パット電極69はモニタ電極62と、パット電極
72は角速度検出電極63と、パット電極75は角速度
検出電極64と、パット電極85は全共通電極76〜8
0と、それぞれ導通する形となる。これらパット電極
は、後述の制御回路(制御手段)B10とワイヤボンデ
ィングによって結線される部分である。なお、上記各電
極60〜85は、Cr、Au等の蒸着等によって形成し
ている。
The common electrode 76 extends from the second connecting portion 8 to the lower torsion beam 50 and the connecting portion 5 on the X1 plane.
It is electrically connected to a pad electrode 85 formed on the connection part 50a via an extraction electrode 84 formed over the area 0a. Therefore, the pad electrode 67 is connected to the drive electrodes 60 and 6.
1, the pad electrode 69 is the monitor electrode 62, the pad electrode 72 is the angular velocity detection electrode 63, the pad electrode 75 is the angular velocity detection electrode 64, and the pad electrode 85 is all the common electrodes 76-8.
0 and each have a conductive form. These pad electrodes are connected to a control circuit (control means) B10 described later by wire bonding. The electrodes 60 to 85 are formed by vapor deposition of Cr, Au, or the like.

【0137】次に、本実施形態の角速度センサに備えら
れた上記制御回路B10について、図18に示すブロッ
ク図を参照して述べる。制御回路B10は大きくは、駆
動用梁部2、3を自励発振(自励振動)によって駆動振
動させる駆動系B11と、検出用梁部6、7の検知振動
を検知して角速度検出を行う検出系B12とに分かれ
る。振動部材Gはパット電極85よりワイヤボンディン
グ等で回路に接続され基準電位に設置されている。
Next, the control circuit B10 provided in the angular velocity sensor of the present embodiment will be described with reference to the block diagram shown in FIG. The control circuit B10 mainly detects the drive system B11 that drives and vibrates the drive beams 2 and 3 by self-excited oscillation (self-excited vibration), and detects the detected vibration of the detection beams 6 and 7 to perform angular velocity detection. It is divided into a detection system B12. The vibration member G is connected to the circuit from the pad electrode 85 by wire bonding or the like, and is set at a reference potential.

【0138】駆動系B11は、上記駆動系A11、C1
1と同様の構成であり、チャージアンプ100とAGC
回路101とから構成される。ここで、チャージアンプ
100にはモニタ電極62の出力がパット電極69から
入力され、フィードバック信号(モニタ信号)によって
AGC回路101からはパット電極67を通して駆動電
極60、61に一定電圧が印加される。
The driving system B11 includes the driving systems A11 and C1.
1 and the charge amplifier 100 and the AGC
And a circuit 101. Here, the output of the monitor electrode 62 is input to the charge amplifier 100 from the pad electrode 69, and a constant voltage is applied to the drive electrodes 60 and 61 from the AGC circuit 101 through the pad electrode 67 by a feedback signal (monitor signal).

【0139】検出系B12は、上記検出系C12と同様
の構成であり、パット電極72、75を介して角速度検
出電極63、64からの出力(電流)を電圧に変換する
電流−電圧変換回路202a、202bと、差動回路2
03と、同期検波回路103と、LPF104と、移相
回路105とから構成されている。そして、上記検出系
C12と同様、電流−電圧変換回路202a、202b
からの出力を、角速度信号として出力するようになって
いる。
The detection system B12 has the same configuration as the detection system C12. The current-voltage conversion circuit 202a converts the outputs (currents) from the angular velocity detection electrodes 63 and 64 via the pad electrodes 72 and 75 into voltages. , 202b and the differential circuit 2
3, a synchronous detection circuit 103, an LPF 104, and a phase shift circuit 105. Then, similarly to the detection system C12, the current-voltage conversion circuits 202a and 202b
Is output as an angular velocity signal.

【0140】次に、本実施形態の作動について説明す
る。まず、X1面、X2面に形成された駆動電極60、
61と共通電極77との間に交流電圧を印加することに
より、上記同様に、駆動用梁部2、3が、図7に示す様
に、駆動共振モードにて共振する。この駆動共振モード
における振幅をモニタ電極62からの出力を、上記同様
にモニタして、自励振動(自励発振)を行い、駆動用梁
部2、3を駆動振動させる。
Next, the operation of the present embodiment will be described. First, the drive electrodes 60 formed on the X1 plane and the X2 plane,
By applying an AC voltage between 61 and the common electrode 77, the driving beams 2 and 3 resonate in the driving resonance mode as shown in FIG. The output in the drive resonance mode is monitored from the monitor electrode 62 in the same manner as described above, and self-excited oscillation (self-excited oscillation) is performed to drive and vibrate the drive beams 2 and 3.

【0141】本実施形態においても、y軸方向に屈曲振
動するモードの共振周波数を、駆動用梁部2、3と検出
用梁部6、7とで異ならせるように、駆動用梁部3、4
の長さL1と検出用梁部6、7の長さL4とを異ならせ
て設定している為、駆動共振モードにおいてz軸回りの
角速度入力が0ならば、検出用梁部6、7は、ほとんど
y軸方向に振動せず、角速度検出電極63、64からの
出力即ちノイズNは極めて小さい。従って、駆動共振モ
ードにおいては、実質的には駆動用梁部2、3の駆動振
動だけが行われている状態となる。
Also in the present embodiment, the driving beam portions 3 and the detection beam portions 6 and 7 have different resonance frequencies in the mode of bending vibration in the y-axis direction. 4
Are set differently from the length L1 of the detection beam portions 6 and 7, and if the angular velocity input about the z-axis is 0 in the drive resonance mode, the detection beam portions 6 and 7 Hardly vibrates in the y-axis direction, and the output from the angular velocity detecting electrodes 63 and 64, ie, the noise N is extremely small. Accordingly, in the drive resonance mode, substantially only the drive vibration of the drive beams 2 and 3 is performed.

【0142】そして、駆動振動中に、z軸回りの角速度
が入力された場合、上記各実施形態と同様に、振動して
いる駆動用梁部2、3に発生するコリオリ力が、第1の
連結部4、第1のトーションビーム9、第2の連結部8
へと順に捩じれ振動として伝達される。そのため、検出
用梁部6、7のx軸方向への逆相の振動(検知振動)が
連成され、図8(b)に示す第2の検出共振モードが発
生する。
When an angular velocity about the z-axis is input during the drive vibration, the Coriolis force generated in the vibrating drive beams 2 and 3 becomes the first as in the above embodiments. Connection part 4, first torsion beam 9, second connection part 8
Are transmitted in the order of torsional vibration. Therefore, opposite-phase vibrations (detection vibrations) of the detection beam portions 6 and 7 in the x-axis direction are coupled, and the second detection resonance mode shown in FIG. 8B is generated.

【0143】この検知振動により、角速度検出電極6
3、64からはx軸方向への振幅、すなわち角速度に比
例した電流が発生する。その電流は、パット電極72、
75を介し、電流−電圧変換回路202a、202bに
て電圧に変換される。本実施形態の場合も、上記第1実
施形態と同様、角速度検出電極63、64からの出力が
逆相に発生するようになっているため、差動回路203
にて減算処理を行い、移相回路105からのフィードバ
ック信号(モニタ信号)を基準に同期検波回路103に
て検波処理を行い、LPF104を通して平滑化された
信号を最終出力とする。この最終出力は角速度に比例し
たDC出力(角速度信号)を発生する。
The detected vibration causes the angular velocity detecting electrode 6
A current proportional to the amplitude in the x-axis direction, that is, the angular velocity is generated from 3, 64. The current is applied to the pad electrode 72,
The voltage is converted to a voltage by the current-voltage conversion circuits 202a and 202b via the switch 75. Also in the case of the present embodiment, since the outputs from the angular velocity detection electrodes 63 and 64 are generated in opposite phases, similarly to the first embodiment, the differential circuit 203
, A detection process is performed by the synchronous detection circuit 103 based on the feedback signal (monitor signal) from the phase shift circuit 105, and the signal smoothed through the LPF 104 is made the final output. This final output produces a DC output (angular velocity signal) proportional to the angular velocity.

【0144】ところで、本実施形態においては、3本の
トーションビーム9、50、51が、いずれもy軸方向
に上記程度の細い幅を有するとともに、z軸方向の軸が
z軸と略一致するように配置されているため、上記各実
施形態と同様に、振動漏れの抑制効果、不要振動低減効
果、及び捩じれ振動の伝達特性効果を実現できる。ま
た、本実施形態では、第2の検出共振モードを用いてい
るため、駆動用梁部2、3の振幅XUと検出用梁部6、
7の振幅XSとの振幅比XS/XUを10以下とするよ
うに、上記梁部の間隔比WS/WU等、振動部材Gの寸
法を設定している。
By the way, in this embodiment, the three torsion beams 9, 50, and 51 all have such a narrow width in the y-axis direction and the axis in the z-axis direction substantially coincides with the z-axis. As in the above embodiments, the effect of suppressing vibration leakage, the effect of reducing unnecessary vibration, and the effect of transmitting characteristic of torsional vibration can be realized. Further, in the present embodiment, since the second detection resonance mode is used, the amplitude XU of the drive beams 2 and 3 and the detection beam 6,
The dimensions of the vibrating member G, such as the beam-to-beam spacing ratio WS / WU, are set so that the amplitude ratio XS / XU with the amplitude XS of 7 is 10 or less.

【0145】このように、本実施形態においても、各ト
ーションビーム9、50、51の作用、両振動子1、5
の駆動共振モードにおける共振周波数の違い、比fd/
fsの最適化、及び、振幅比XS/XU≦10となるよ
うな振動部材Gの寸法設定の各効果により、駆動用梁部
から検出用梁部への振動漏れを抑制するとともに、駆動
用梁部からのコリオリ力による振動エネルギーを検出用
梁部に効率良く伝達することができ、高いS/Nを実現
する角速度センサを提供することができる。
As described above, also in this embodiment, the operation of each of the torsion beams 9, 50, 51, the two vibrators 1, 5
Of the resonance frequency in the drive resonance mode of
By optimizing fs and setting the size of the vibration member G so that the amplitude ratio XS / XU ≦ 10, vibration leakage from the driving beam to the detecting beam can be suppressed, and the driving beam can be suppressed. Vibration energy due to Coriolis force from the section can be efficiently transmitted to the beam section for detection, and an angular velocity sensor realizing high S / N can be provided.

【0146】さらに、本実施形態は、振動部材Gが両持
ちのトーションビーム50、51により支持されている
ため、片持ち支持に比べて耐衝撃性に優れていること、
2つのトーションビーム50、51に駆動系B11と検
出系B12の配線を分離出来るため耐電気ノイズに優れ
ていること、及び、圧電体にて一体形成しているため安
価であることという特長を有する。
Further, in the present embodiment, since the vibration member G is supported by the torsion beams 50 and 51 having both ends, the vibration member G is superior in impact resistance as compared with cantilever support.
The two torsion beams 50 and 51 can be separated from the wiring of the drive system B11 and the detection system B12, so that they have excellent electrical noise resistance, and they are inexpensive because they are integrally formed of a piezoelectric body.

【0147】なお、本実施形態において、下側トーショ
ンビーム50は、上記第1及び第2実施形態における第
2のトーションビーム10と基本的には同じ構成であ
り、上側トーションビーム51は、第2のトーションビ
ームである下側トーションビーム50とは反対方向に、
更に付加された第3のトーションビームとみなすことも
できる。
In the present embodiment, the lower torsion beam 50 has basically the same configuration as the second torsion beam 10 in the first and second embodiments, and the upper torsion beam 51 is a second torsion beam. In the opposite direction to a certain lower torsion beam 50,
Further, it can be regarded as an added third torsion beam.

【0148】また、本実施形態において、追記するな
ら、Zカット水晶等をエッチングして振動部材Gを形成
してもよい。 (第5実施形態)上記第1〜第3実施形態の振動部材G
は、両振動子1、5及び両トーションビーム9、10
が、圧電体により一体成形されたものであった。本実施
形態の振動部材Gは、上記第2実施形態の振動部材G構
成を基にしたものであるが、両振動子1、5と両トーシ
ョンビーム9、10とが別体に成形され、連結接合され
たものであることを特徴とする。以下、主として上記第
2実施形態と異なる部分について述べ、同一部分につい
ては、図中、同符号を付して説明を省略する。
In this embodiment, if additional writing is performed, the vibration member G may be formed by etching a Z-cut crystal or the like. (Fifth Embodiment) The vibrating member G according to the first to third embodiments.
Are both oscillators 1, 5 and both torsion beams 9, 10
Was integrally formed of a piezoelectric body. The vibrating member G of the present embodiment is based on the vibrating member G of the second embodiment, but the two vibrators 1 and 5 and the two torsion beams 9 and 10 are separately formed and connected and joined. It is characterized by having been done. Hereinafter, parts different from the second embodiment will be mainly described, and the same parts will be denoted by the same reference numerals in the drawings and description thereof will be omitted.

【0149】本実施形態の構成を図19に示す。駆動用
振動子(第1の振動子)1及び検出用振動子(第2の振
動子)5は、上記第2実施形態と同一であり、PZTの
ような圧電体から構成されている。本実施形態の第1の
トーションビーム9において、両端部に、y軸方向の幅
が第1の連結部4のy軸方向の幅と略同等である接続部
9a及び9bが、耐久性の高い材料(例えば、42アロ
イ等の金属等)にて一体成形されて設けられている。図
19に示す様に、片方の接続部9aは第1の連結部4
に、他方の接続部9bは第2の連結部8に接着等により
接合されており、第1のトーションビーム9は、両接続
部9a、9bを介して両振動子1、5を連結した形とな
っている。
FIG. 19 shows the configuration of this embodiment. The driving vibrator (first vibrator) 1 and the detecting vibrator (second vibrator) 5 are the same as those in the second embodiment, and are made of a piezoelectric material such as PZT. In the first torsion beam 9 of the present embodiment, the connection portions 9a and 9b whose width in the y-axis direction is substantially equal to the width in the y-axis direction of the first connecting portion 4 are formed at both ends by a highly durable material. (For example, a metal such as a 42 alloy). As shown in FIG. 19, one connecting portion 9a is connected to the first connecting portion 4
The other connecting portion 9b is joined to the second connecting portion 8 by bonding or the like, and the first torsion beam 9 is formed by connecting the two vibrators 1 and 5 via the both connecting portions 9a and 9b. Has become.

【0150】また、本実施形態の第2のトーションビー
ム10の片端部には第2の連結部8に接続される接続部
(振動子側接続部)10aが、他端部には上記第1実施
形態と同様のスペーサ12と接合される接続部(基板側
接続部)11が、上記耐久性の高い材料にて一体成形に
より設けられている。接続部10aのy軸方向の幅は、
第2の連結部8のy軸方向の幅と略同等である。
Further, a connecting portion (oscillator side connecting portion) 10a connected to the second connecting portion 8 is provided at one end of the second torsion beam 10 of the present embodiment, and the first working portion is provided at the other end thereof. A connection portion (substrate-side connection portion) 11 to be joined to the spacer 12 similar to the embodiment is provided by integral molding with the above-mentioned highly durable material. The width of the connection portion 10a in the y-axis direction is
The width is substantially equal to the width of the second connecting portion 8 in the y-axis direction.

【0151】つまり、第1のトーションビーム9及び両
接続部9a、9bによって、両振動子1、5を連結する
第1の支持部が構成され、第2のトーションビーム10
及び両接続部10a、11によって、両振動子1、5及
び上記第1の支持部を支持する第2の支持部が構成され
ている。図19に示す様に、片方の接続部10aは第2
の連結部8に接着等により接合され、他方の接続部10
bはスペーサ12に溶接等により接合されており、第2
のトーションビーム10は、両接続部10a、10bを
介して両振動子1、5及び第1の支持部を支持する形と
なっている。ここで、両トーションビーム9、10の形
状及び配置関係は、上記第1および第2実施形態と同様
である。
That is, the first torsion beam 9 and the two connecting portions 9a and 9b constitute a first supporting portion for connecting the two vibrators 1 and 5, and the second torsion beam 10
The two connecting portions 10a and 11 constitute a second supporting portion that supports the vibrators 1 and 5 and the first supporting portion. As shown in FIG. 19, one connecting portion 10a is
And the other connecting portion 10
b is joined to the spacer 12 by welding or the like, and the second
The torsion beam 10 is configured to support both the vibrators 1 and 5 and the first supporting portion via both connecting portions 10a and 10b. Here, the shape and arrangement of the torsion beams 9 and 10 are the same as in the first and second embodiments.

【0152】また、本実施形態においても、検出共振モ
ードとして上記第1及び第2の検出共振モードが使用可
能であるが、上記各実施形態と同様にして、用いる検出
共振モードに応じた振動部材Gの寸法を設定することが
できることは勿論である。次に、本実施形態の電極構成
について図20及び図21を参照して述べるが、基本的
には上記第2実施形態と同様である。図20は第1の振
動子(駆動用振動子)1上の電極構成を示すもので、
(a)はX1面、(b)はX2面、(c)はY1面、
(d)はY2面の電極構成を示し、図21は第2の振動
子(検出用振動子)5上の電極構成を示すもので、
(a)はX1面、(b)はX2面、(c)はY1面、
(d)はY2面の電極構成を示す。
In this embodiment, the first and second detection resonance modes can be used as the detection resonance mode. However, similar to the above embodiments, the vibration member according to the detection resonance mode to be used is used. Of course, the dimension of G can be set. Next, the electrode configuration of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 20 and 21, and is basically the same as that of the second embodiment. FIG. 20 shows an electrode configuration on the first vibrator (driving vibrator) 1.
(A) is the X1 plane, (b) is the X2 plane, (c) is the Y1 plane,
(D) shows an electrode configuration on the Y2 plane, and FIG. 21 shows an electrode configuration on the second vibrator (detection vibrator) 5.
(A) is the X1 plane, (b) is the X2 plane, (c) is the Y1 plane,
(D) shows an electrode configuration on the Y2 plane.

【0153】なお、本実施形態の振動部材GにおけるX
1、X2、Y1、Y2面も上記第1実施形態と同様であ
るが、ここでは、さらに図20(c)及び(d)に、振
動部材Gにおいてy軸と直交する面であって駆動用梁部
2、3の外周面側の面のうち梁部2と同一面を第1の振
動子1のY2面とし、梁部3と同一面を第1の振動子1
のY1面として表してある。
It should be noted that X in the vibrating member G of this embodiment is
The surfaces X1, Y2, Y1, and Y2 are the same as those in the first embodiment. However, here, as shown in FIGS. 20C and 20D, the surface of the vibration member G orthogonal to the y-axis and Of the outer peripheral surfaces of the beams 2 and 3, the same surface as the beam 2 is the Y2 surface of the first vibrator 1, and the same surface as the beam 3 is the first vibrator 1.
In the Y1 plane.

【0154】本実施形態では、上記第2実施形態におけ
る引出し電極33(図14(b)参照)の代わりとして
導電金属製の第1のトーションビーム9と両接続部9
a、9bを介して、共通電極29と30とが電気的に接
続されている。なお、第1のトーションビーム9と両接
続部9a、9bが導電性材料でない場合には、上記引出
し電極33を形成すればよい。
In this embodiment, a first torsion beam 9 made of conductive metal and both connecting portions 9 are used instead of the extraction electrode 33 (see FIG. 14B) in the second embodiment.
The common electrodes 29 and 30 are electrically connected via a and 9b. When the first torsion beam 9 and the connection portions 9a and 9b are not made of a conductive material, the extraction electrode 33 may be formed.

【0155】従って、上記第2実施形態と同様に、駆動
電極20、モニタ電極21、角速度検出電極22〜2
4、共通電極28〜31、各引出し電極25〜27及び
32、34、35が形成され、パット電極36は角速度
検出電極22〜24と導通し、パット電極37は共通電
極28〜31と導通する形となる。ちなみに、各電極は
銀電極を焼き付け等にて形成している。
Accordingly, similarly to the second embodiment, the drive electrode 20, the monitor electrode 21, and the angular velocity detection electrodes 22 to 2 are used.
4, common electrodes 28 to 31, lead electrodes 25 to 27 and 32, 34, 35 are formed, the pad electrode 36 is electrically connected to the angular velocity detecting electrodes 22 to 24, and the pad electrode 37 is electrically connected to the common electrodes 28 to 31. It takes shape. Incidentally, each electrode is formed by baking a silver electrode or the like.

【0156】また、本実施形態の制御回路も上記制御回
路A10と同様であり、各ターミナルT1〜T4と上記
電極20、21、36、37とは、上記第2実施形態と
同様に、それぞれ、図19に示す様にワイヤW1〜W4
にて結線されている。そして、本実施形態においても、
上記駆動共振モード(図7参照)で自励振動(駆動振
動)しているときに、角速度が入力されると、第1又は
第2の検出共振モードにて両振動子1、5が振動し、こ
こで、検出用振動子5における検知振動を検知して角速
度信号(DC出力)を検出する。
Also, the control circuit of the present embodiment is the same as the control circuit A10, and the terminals T1 to T4 and the electrodes 20, 21, 36, and 37 are connected to each other similarly to the second embodiment. As shown in FIG.
Are connected by. And also in this embodiment,
When an angular velocity is input during self-excited vibration (drive vibration) in the drive resonance mode (see FIG. 7), both vibrators 1 and 5 vibrate in the first or second detection resonance mode. Here, an angular velocity signal (DC output) is detected by detecting a detection vibration in the detection vibrator 5.

【0157】ところで、本実施形態と上記第1〜第3実
施形態との構成上の相違は、両振動子1、5と両トーシ
ョンビーム9、10とが、別体に成形され連結接合され
たものであるか、圧電体の一体成形されたものであるか
の点にあり、振動子及びトーションビームの果たす作用
効果は同一である。従って、本実施形態においても、上
記第1〜第3実施形態と同様の効果を有する角速度セン
サを提供することができる。
The difference between the present embodiment and the first to third embodiments is that the vibrators 1 and 5 and the torsion beams 9 and 10 are formed separately and connected and joined. Or the piezoelectric body is integrally formed, and the effects of the vibrator and the torsion beam are the same. Therefore, also in the present embodiment, it is possible to provide an angular velocity sensor having the same effects as those of the first to third embodiments.

【0158】さらに、本実施形態では、駆動用振動子1
と検出用振動子5とを連結する第1の支持部は、金属で
一体成形されているため、第1のトーションビーム9
を、圧電体で成形する場合に比べて強度を確保しつつ極
力小さく出来る。そのため、駆動用振動子1の振動エネ
ルギーを上記第1〜第3実施形態よりも、更に閉じ込め
ることが出来るので、S/Nを更に向上することが出来
る。
Further, in the present embodiment, the driving vibrator 1
Since the first supporting portion for connecting the first torsion beam 9 to the detecting vibrator 5 is integrally formed of metal.
Can be reduced as much as possible while maintaining the strength as compared with the case of molding with a piezoelectric material. Therefore, the vibration energy of the driving vibrator 1 can be further confined than in the first to third embodiments, so that the S / N can be further improved.

【0159】(第6実施形態)本実施形態では、図1及
び図12の振動部材Gと比べて、第2のトーションビー
ムの延びる向きが反対方向であることが異なる。本実施
形態の構成を図22に示す。第2のトーションビーム9
0は、第1の連結部4からz軸方向において第1の梁部
2、3及び第2の梁部6、7の同一方向に延びるよう
に、振動子1と一体形成され、両振動子1、5及び第1
のトーションビーム9を支持する。
(Sixth Embodiment) This embodiment is different from the vibration member G shown in FIGS. 1 and 12 in that the direction in which the second torsion beam extends is the opposite direction. FIG. 22 shows the configuration of the present embodiment. Second torsion beam 9
0 is integrally formed with the vibrator 1 so as to extend from the first connecting portion 4 in the same direction of the first beam portions 2 and 3 and the second beam portions 6 and 7 in the z-axis direction. 1st, 5th and 1st
Is supported.

【0160】この第2のトーションビーム90も、その
中心軸(長軸)はz軸とほぼ一致し、実質的に振動子1
の中心線上に位置する。トーションビーム90のうち第
1の連結部4とは反対側の端部は、上記実施形態に記載
のような基板もしくはフレーム等に接続される接続部9
0aとして構成されている。そして、接続部90a以外
の部分において、y軸方向の幅は第1の梁部2、3の配
列間隔よりも狭いものとしている。
The center axis (long axis) of the second torsion beam 90 also substantially coincides with the z-axis, and
It is located on the center line of. The end of the torsion beam 90 opposite to the first connecting part 4 is connected to the connecting part 9 connected to the substrate or the frame as described in the above embodiment.
0a. Then, in the portion other than the connecting portion 90a, the width in the y-axis direction is smaller than the arrangement interval of the first beam portions 2, 3.

【0161】また、これら両振動子1、5及び両トーシ
ョンビーム9、90と同じ圧電体(例えば水晶等)から
一体成形され、振動部材Gを構成している。振動部材G
上の電極構成は、基本的には、上記図16に示す第4実
施形態と同様であるが、それと比べて、梁部2、3、
6、7と反対側にトーションビームが無いため、パット
電極72、75及び85は、第2の連結部8に形成さ
れ、引出し電極71、74及び84は第2の連結部8に
のみ形成されている。
The vibrating member G is integrally formed from the same piezoelectric material (eg, quartz) as the vibrators 1 and 5 and the torsion beams 9 and 90. Vibration member G
The upper electrode configuration is basically the same as that of the fourth embodiment shown in FIG. 16 described above.
Since there is no torsion beam on the side opposite to 6 and 7, the pad electrodes 72, 75 and 85 are formed on the second connecting portion 8, and the extraction electrodes 71, 74 and 84 are formed only on the second connecting portion 8. I have.

【0162】本実施形態においても、第1及び第2のト
ーションビーム9及び90によって上記第1及び第2実
施形態に記載のトーションビームの効果を実現でき、ま
た、検出共振モードに応じて上記各実施形態と同様に、
S/N向上可能なように寸法を設定することができる。
従って、本実施形態でも、駆動用梁部から検出用梁部へ
の振動漏れを抑制するとともに、駆動用梁部からのコリ
オリ力による振動エネルギーを検出用梁部に効率良く伝
達することができ、高いS/Nを実現する角速度センサ
を提供することができる。
Also in this embodiment, the effect of the torsion beam described in the first and second embodiments can be realized by the first and second torsion beams 9 and 90, and each of the above embodiments can be realized according to the detection resonance mode. alike,
The dimensions can be set so that the S / N can be improved.
Therefore, also in this embodiment, while suppressing vibration leakage from the driving beam to the detecting beam, vibration energy due to Coriolis force from the driving beam can be efficiently transmitted to the detecting beam, An angular velocity sensor that achieves high S / N can be provided.

【0163】更に、本実施形態では、第2のトーション
ビーム90が、振動部材Gの重心位置で支持することが
でき、外部振動に対し優れるという特長を有する。ま
た、梁部2、3、6、7と反対側にトーションビームを
有さず、内側の第1の梁部2、3の間に第2のトーショ
ンビーム90が収納された形となるスペース効率の高い
構成なため、トーションビームを長くとることが可能で
あり、比YU/YSもしくはYS/YUを小さくするこ
とが出来る、即ち感度Sを大きくすることが出来るとい
う特長を有する。
Further, in the present embodiment, the second torsion beam 90 can be supported at the position of the center of gravity of the vibration member G, and has a feature that it is excellent against external vibration. Further, there is no torsion beam on the side opposite to the beam portions 2, 3, 6, 7 and the space is high in space efficiency in which the second torsion beam 90 is housed between the inner first beam portions 2, 3. Due to the configuration, the torsion beam can be lengthened, and the ratio YU / YS or YS / YU can be reduced, that is, the sensitivity S can be increased.

【0164】(他の実施形態)なお、振動部材Gは図2
3に示す様なものであってもよい。この振動部材Gは、
上記第1実施形態における振動部材Gを変形したもの
で、第2の連結部8の両端部から第2のトーションビー
ム10を挟むように各梁部2、3、6、7とは反対方向
のz軸方向に延びる2本のフレーム15a、15bと、
2本のフレーム15a、15bを連結する第3の連結部
16と、第3の連結部16よりz軸方向(各梁部2、
3、6、7とは同方向)に延びる第3のトーションビー
ム17とを備える。
(Other Embodiments) The vibration member G is shown in FIG.
As shown in FIG. This vibration member G
The vibration member G according to the first embodiment is modified, and z in the opposite direction to each of the beams 2, 3, 6, 7 is sandwiched between the both ends of the second connecting portion 8 with the second torsion beam 10 therebetween. Two frames 15a, 15b extending in the axial direction;
A third connecting portion 16 connecting the two frames 15a and 15b, and a third connecting portion 16 extending in the z-axis direction (each beam portion 2,
And a third torsion beam 17 extending in the same direction as 3, 6, 7).

【0165】そして、第2および第3のトーションビー
ム10、17は、接続部11にて連結されており、これ
ら第2および第3のトーションビーム10、17によっ
て、両振動子1、5及び第1及び第2のトーションビー
ム9、10が支持された構成となっている。これらフレ
ーム15a、15b、第3の連結部16及び第3のトー
ションビーム17は、両振動子1、5及び第1及び第2
のトーションビーム9、10と一体に形成されている。
The second and third torsion beams 10 and 17 are connected by a connecting portion 11, and the two oscillators 1, 5 and the first and third torsion beams 10 and 17 are connected by the second and third torsion beams 10. The second torsion beams 9 and 10 are supported. These frames 15a and 15b, the third connecting portion 16 and the third torsion beam 17 are connected to the two vibrators 1, 5 and the first and second torsion beams.
Are formed integrally with the torsion beams 9, 10.

【0166】ここで、第3のトーションビーム17は、
第1及び第2のトーションビーム9、10のz軸方向の
中心軸と略一致するように配置され、且つ第1及び第2
のトーションビーム9、10と同様の構成及び作用効果
を有するものである。図23に示す振動部材Gに形成さ
れた電極の構成を図24、図25、図26に示す。な
お、図24〜図26において、各面X1、X2、Y1〜
Y8は、上記第1実施形態と同様の面を意味する。図2
4中、(a)はX1面、(b)はY1面、(c)はY8
面を示し、図25(a)はY7面、(b)はY6面、
(c)はY5面、(d)はY4面、(e)はY3面、
(f)はY2面を示し、図26はX2面を示す。
Here, the third torsion beam 17 is
The first and second torsion beams 9 and 10 are disposed so as to substantially coincide with the center axis in the z-axis direction, and
Has the same configuration, operation and effect as the torsion beams 9 and 10. FIGS. 24, 25, and 26 show the configuration of the electrodes formed on the vibration member G shown in FIG. 24 to 26, each surface X1, X2, Y1
Y8 means the same surface as in the first embodiment. FIG.
4, (a) is the X1 plane, (b) is the Y1 plane, and (c) is the Y8 plane.
25A shows the Y7 plane, FIG. 25B shows the Y6 plane,
(C) is Y5 plane, (d) is Y4 plane, (e) is Y3 plane,
(F) shows the Y2 plane, and FIG. 26 shows the X2 plane.

【0167】内側の駆動用振動子1の各面X1、X2及
びY3〜Y6面に形成され互いに導通する駆動電極(駆
動手段)420は、図24(a)に示す様に、X1面に
おいて第1のトーションビーム9、第2の連結部8、第
2のトーションビーム10を通り、接続部11に形成さ
れたパッド電極420aまで引き回されている。また、
駆動用振動子1の各面X1、X2及びY3〜Y6面に形
成され互いに導通するモニタ電極(モニタ手段)421
も、X1面において接続部11に形成されたパッド電極
421aまで引き回されている。
The drive electrodes (drive means) 420 formed on the respective surfaces X1, X2 and Y3 to Y6 of the inner driving vibrator 1 and electrically connected to each other are, as shown in FIG. The light passes through the first torsion beam 9, the second connecting portion 8, and the second torsion beam 10 and is led to the pad electrode 420 a formed on the connecting portion 11. Also,
Monitor electrodes (monitor means) 421 formed on the respective surfaces X1, X2 and Y3 to Y6 of the driving vibrator 1 and conducting with each other.
Are also routed to the pad electrode 421a formed on the connection portion 11 on the X1 plane.

【0168】外側の検出用振動子5の各面X1、X2、
Y1、Y2、Y7、Y8面に形成され互いに導通する角
速度検出電極(角速度検出手段)422は、図24
(a)及び図26に示す様に、X2面においてフレーム
15a、15bを通り、X1面において第3の連結部1
6及び第3のトーションビーム17を通り、接続部11
に形成されたパッド電極422aまで引き回されてい
る。
Each surface X1, X2,
The angular velocity detecting electrodes (angular velocity detecting means) 422 formed on the Y1, Y2, Y7, and Y8 planes and conducting each other are shown in FIG.
As shown in FIG. 26A and FIG. 26, the third connecting portion 1 passes through the frames 15a and 15b on the X2 plane and the X1 plane.
6 and the third torsion beam 17,
Is extended to the pad electrode 422a formed on the substrate.

【0169】なお、符号430の電極は、シールド(G
ND)用電極であり、検出用振動子5の各面X1、X
2、Y1、Y2、Y7、Y8面に形成され互いに導通
し、図24(a)に示す様に、X1面においてフレーム
15a、15bを通り、接続部11に形成されたパッド
電極430aまで引き回されている。このシールド用電
極430は、角速度検出用もしくは補助駆動用の電極と
して用いてもよい。
The electrode 430 is a shield (G
ND), and each surface X1, X of the detecting transducer 5
24, formed on the Y1, Y2, Y7, and Y8 planes and electrically connected to each other. As shown in FIG. 24A, the X1 plane passes through the frames 15a and 15b to the pad electrode 430a formed on the connection portion 11. Have been. This shield electrode 430 may be used as an electrode for detecting angular velocity or for assisting driving.

【0170】この図23に示す振動部材Gにおいても、
上記第1実施形態にて述べたのと同様の作用効果を得る
ことができ、また、フレーム15a、15bの外周面を
利用して外側の検出用振動子5に設けられた角速度検出
電極422を接続部11まで引き回すことができるた
め、駆動電極420との間隔をより離すことができ、ノ
イズの発生を抑制するのに好適である。
The vibration member G shown in FIG.
The same operation and effects as described in the first embodiment can be obtained, and the angular velocity detection electrode 422 provided on the outer detection vibrator 5 using the outer peripheral surfaces of the frames 15a and 15b can be obtained. Since the wiring can be routed to the connection portion 11, the distance from the drive electrode 420 can be further increased, which is suitable for suppressing generation of noise.

【0171】また、上記各実施形態においては、2つの
振動子1、5のうち、内側の第1の振動子1を駆動用振
動子とし、外側の第2の振動子を検出用振動子とした
が、逆に、第1の振動子1を検出用振動子とし、第2の
振動子5を駆動用振動子としても(つまり、第1の梁部
2、3を検出用梁部、第2の梁部6、7を駆動用梁部と
しても)、同様の効果が得られる。
In each of the above embodiments, of the two vibrators 1 and 5, the inner first vibrator 1 is used as a driving vibrator and the outer second vibrator is used as a detecting vibrator. However, conversely, when the first vibrator 1 is used as a detecting vibrator and the second vibrator 5 is used as a driving vibrator (that is, the first beam portions 2 and 3 are used as detecting beam portions, The same effect can be obtained by using the second beam portions 6 and 7 as driving beam portions).

【0172】また、上記各実施形態においては、第1及
び第2のトーションビームは、全体のy軸方向の幅が第
1の振動子のy軸方向の幅よりも狭い形状を有している
が、第1のトーションビームの幅は、少なくとも第1の
トーションビームと第1の連結部との接している箇所に
おけるy軸方向の幅が第1の振動子のy軸方向の幅より
も狭くなっていれば良い。
In each of the above embodiments, the first and second torsion beams have a shape in which the overall width in the y-axis direction is smaller than the width of the first vibrator in the y-axis direction. The width of the first torsion beam is such that the width in the y-axis direction at least at the position where the first torsion beam is in contact with the first connecting portion is smaller than the width of the first vibrator in the y-axis direction. Good.

【0173】また、第2のトーションビームの幅は、少
なくとも第2のトーションビームと連結部(第1または
第2の連結部)との接している箇所におけるy軸方向の
幅が第1の振動子のy軸方向の幅よりも狭くなっていれ
ば良い。それによっても、上記した第1及び第2のトー
ションビームによる効果が得られる。その一例を図27
(a)及び(b)に示す。これらは、第1のトーション
ビーム9において、第1のトーションビーム9と第1の
連結部4との接している箇所におけるy軸方向の幅を第
1の連結部4のy軸方向の幅よりも狭くしたものであ
る。
The width of the second torsion beam is such that the width in the y-axis direction of at least the portion where the second torsion beam is in contact with the connecting portion (first or second connecting portion) is equal to that of the first vibrator. It is sufficient that the width is smaller than the width in the y-axis direction. This also provides the effect of the first and second torsion beams described above. An example is shown in FIG.
(A) and (b). In the first torsion beam 9, the width of the first torsion beam 9 in the y-axis direction at a position where the first torsion beam 9 contacts the first connection portion 4 is smaller than the width of the first connection portion 4 in the y-axis direction. It was done.

【0174】また、両トーションビーム9、10のy軸
方向の幅に関して、更に言うならば、上記図2に示した
第1のトーションビーム9のy軸方向の幅W5及び前記
第2のトーションビームのy軸方向の幅W5は、第1の
連結部4のy軸方向の幅W6の3/5以下であることが
好ましい。これは、第1のトーションビーム9のy軸方
向の幅W5と第1の連結部4のy軸方向の幅W6との比
W5/W6をパラメータとして、駆動用振動子を駆動振
動させたときの駆動用梁部の振幅と検出用梁部の振幅と
の比(検出用梁部の振幅/駆動用梁部の振幅)を検討し
た結果に基づくものである。
Regarding the widths of the torsion beams 9 and 10 in the y-axis direction, more specifically, the width W5 of the first torsion beam 9 in the y-axis direction and the y-axis of the second torsion beam shown in FIG. The width W5 in the direction is preferably equal to or less than / of the width W6 in the y-axis direction of the first connecting portion 4. This is when the driving vibrator is driven and vibrated using the ratio W5 / W6 of the width W5 of the first torsion beam 9 in the y-axis direction and the width W6 of the first connecting portion 4 in the y-axis direction as a parameter. This is based on the result of studying the ratio of the amplitude of the driving beam to the amplitude of the detecting beam (amplitude of the detecting beam / amplitude of the driving beam).

【0175】その一例を図28に示す。図28からわか
るように、幅W5が幅W6の3/5(0.6)以下であ
ると、検出用梁部の振幅/駆動用梁部の振幅が駆動共振
モードにおける振動漏れを良好に抑制できるレベルとな
る。この図28に示す傾向は、内側の第1の振動子1を
駆動用振動子とし、外側の第2の振動子5を検出用振動
子とした場合、及びその逆の場合でも同様である。ま
た、このことは第2のトーションビームのy軸方向の幅
W5についても同様である。
An example is shown in FIG. As can be seen from FIG. 28, when the width W5 is equal to or less than / (0.6) of the width W6, the amplitude of the detection beam / the amplitude of the drive beam satisfactorily suppresses vibration leakage in the drive resonance mode. It is a level that can be done. The tendency shown in FIG. 28 is the same when the inner first vibrator 1 is a driving vibrator and the outer second vibrator 5 is a detecting vibrator, and vice versa. This also applies to the width W5 of the second torsion beam in the y-axis direction.

【0176】また、上記各実施形態において、上記図2
に示した第1の連結部4のz軸方向の幅L1よりも第2
の連結部8のz軸方向の幅L2の方を広くすることが好
ましい。それによって、第1の梁部2、3の振幅XUと
第2の梁部6、7の振幅XSとの比XU/XSもしくは
XS/XUを適切に小さくでき、良好な感度を有する角
速度センサを提供することができる。
In each of the above embodiments, FIG.
Is larger than the width L1 of the first connecting portion 4 in the
It is preferable to increase the width L2 of the connecting portion 8 in the z-axis direction. Thereby, the ratio XU / XS or XS / XU between the amplitude XU of the first beams 2 and 3 and the amplitude XS of the second beams 6 and 7 can be appropriately reduced, and an angular velocity sensor having good sensitivity can be provided. Can be provided.

【0177】また、上記各実施形態においては第1の振
動子1と第2の振動子5とがX1、X2面において同一
平面上に位置するが、両振動子1、5は互いにx軸方向
において、オフセットした状態で配置されてもよい。ま
た、上記第2、第3及び第5実施形態では、20を駆動
電極、21をモニタ電極としたが、その逆、つまり20
をモニタ電極、21を駆動電極であってもよい。その場
合には制御回路との結線を適宜変えることは勿論であ
る。
In each of the above embodiments, the first vibrator 1 and the second vibrator 5 are located on the same plane in the X1 and X2 planes. May be arranged in an offset state. In the second, third and fifth embodiments, 20 is a drive electrode and 21 is a monitor electrode.
May be monitor electrodes and 21 may be drive electrodes. In that case, of course, the connection with the control circuit is changed as appropriate.

【0178】また、上記第2、第3、第4及び第6の各
実施形態において、振動子1、5と各トーションビーム
9、10、50、51、90とを、上記第5実施形態の
如く、別体に形成してもよい。また、両振動子1、5の
各一対の梁部2、3、6、7を対称に振動する必要がな
いときには、上記各トーションビーム9、10、50、
51、90は、z軸上、すなわち両振動子1、5の中心
軸上に配置されていなくとも、オフセットされてz軸方
向に延びるものであってもよい。
In each of the second, third, fourth, and sixth embodiments, the vibrators 1, 5 and each torsion beam 9, 10, 50, 51, 90 are connected to each other as in the fifth embodiment. , May be formed separately. When there is no need to symmetrically vibrate each pair of beam portions 2, 3, 6, 7 of both vibrators 1, 5, each of the torsion beams 9, 10, 50,
51 and 90 need not be arranged on the z-axis, that is, on the central axis of the two vibrators 1 and 5, but may be offset and extend in the z-axis direction.

【0179】また上記各トーションビーム9、10、5
0、51、90は、y軸方向の幅が第1の振動子1のy
軸方向の幅よりも狭い形状を有していれば、上記振動漏
れの抑制及び効率のよい振動エネルギー伝達を実現でき
るため、複数本あってもよい。また、各振動子1、5が
略U字形状であるとは、図29に示す様に、音叉として
機能するV字形状も含むものである。
Each of the torsion beams 9, 10, 5
0, 51, and 90 have a width in the y-axis direction of y of the first vibrator 1.
If it has a shape narrower than the width in the axial direction, the vibration leakage can be suppressed and the vibration energy can be efficiently transmitted. The expression that each of the vibrators 1 and 5 has a substantially U-shape also includes a V-shape that functions as a tuning fork, as shown in FIG.

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

【図1】本発明の第1実施形態に係る角速度センサの構
成を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an angular velocity sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の振動部材の各寸法を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory view showing respective dimensions of the vibration member of FIG.

【図3】図1の振動部材の各梁部の側面を説明する説明
図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a side surface of each beam portion of the vibration member of FIG. 1;

【図4】図1の振動部材の電極構成を示す展開図であ
る。
FIG. 4 is a developed view showing an electrode configuration of the vibration member of FIG.

【図5】図1の振動部材の電極構成を示す展開図であ
る。
FIG. 5 is a developed view showing an electrode configuration of the vibration member of FIG.

【図6】上記第1実施形態における制御回路のブロック
図である。
FIG. 6 is a block diagram of a control circuit according to the first embodiment.

【図7】本発明の駆動共振モードを示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a drive resonance mode of the present invention.

【図8】本発明の検出共振モードを示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing a detection resonance mode of the present invention.

【図9】比較例としての2脚音叉の寸法、形状を示す図
である。
FIG. 9 is a diagram showing the size and shape of a two-leg tuning fork as a comparative example.

【図10】振幅の比XU/XSと感度との関係を示す図
である。
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between an amplitude ratio XU / XS and sensitivity.

【図11】間隔の比WS/WUと振幅の比XU/XSと
の関係を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a relationship between an interval ratio WS / WU and an amplitude ratio XU / XS.

【図12】本発明の第2実施形態に係る角速度センサの
構成を示す斜視図である。
FIG. 12 is a perspective view illustrating a configuration of an angular velocity sensor according to a second embodiment of the present invention.

【図13】図12の振動部材の各寸法を示す説明図であ
る。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing respective dimensions of the vibration member of FIG.

【図14】図12の振動部材の電極構成を示す展開図で
ある。
FIG. 14 is a developed view showing an electrode configuration of the vibration member of FIG.

【図15】上記第2実施形態における制御回路のブロッ
ク図である。
FIG. 15 is a block diagram of a control circuit according to the second embodiment.

【図16】本発明の第4実施形態に係る角速度センサの
構成を示す斜視図である。
FIG. 16 is a perspective view showing a configuration of an angular velocity sensor according to a fourth embodiment of the present invention.

【図17】図16の振動部材の電極構成を示す展開図で
ある。
FIG. 17 is a developed view showing an electrode configuration of the vibration member of FIG.

【図18】上記第4実施形態における制御回路のブロッ
ク図である。
FIG. 18 is a block diagram of a control circuit according to the fourth embodiment.

【図19】本発明の第5実施形態に係る角速度センサの
構成を示す斜視図である。
FIG. 19 is a perspective view illustrating a configuration of an angular velocity sensor according to a fifth embodiment of the present invention.

【図20】図19の第1の振動子上の電極構成を示す展
開図である。
20 is a developed view showing an electrode configuration on the first vibrator of FIG.

【図21】図19の第2の振動子上の電極構成を示す展
開図である。
FIG. 21 is a developed view showing an electrode configuration on the second vibrator of FIG. 19;

【図22】本発明の第6実施形態に係る角速度センサの
構成を示す斜視図である。
FIG. 22 is a perspective view illustrating a configuration of an angular velocity sensor according to a sixth embodiment of the present invention.

【図23】本発明の他の実施形態に係る振動部材を示す
図である。
FIG. 23 is a view showing a vibration member according to another embodiment of the present invention.

【図24】図23に示す振動部材の電極構成を示す図で
ある。
24 is a diagram showing an electrode configuration of the vibration member shown in FIG.

【図25】図23に示す振動部材の電極構成を示す図で
ある。
25 is a diagram showing an electrode configuration of the vibration member shown in FIG.

【図26】図23に示す振動部材の電極構成を示す図で
ある。
26 is a diagram showing an electrode configuration of the vibration member shown in FIG.

【図27】トーションビームの形状の変形例を示す図で
ある。
FIG. 27 is a diagram showing a modification of the shape of the torsion beam.

【図28】トーションビームの幅が振動漏れに与える効
果を示す図である。
FIG. 28 is a diagram showing the effect of the width of a torsion beam on vibration leakage.

【図29】振動子形状の変形例を示す図である。FIG. 29 is a diagram showing a modified example of the vibrator shape.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…第1の振動子、2、3…第1の梁部、4…第1の連
結部、5…第2の振動子、6、7…第2の梁部、8…第
2の連結部、9…第1のトーションビーム、10、5
0、51、90…第2のトーションビーム、15a、1
5b…フレーム、16…第3の連結部、17…第3のト
ーションビーム、20、60、61、320、420…
駆動電極、21、62、321、421…モニタ電極、
22、23、24、63、64、322、323、42
2…角速度検出電極。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st vibrator, 2, 3 ... 1st beam part, 4 ... 1st connection part, 5 ... 2nd vibrator, 6 and 7 ... 2nd beam part, 8 ... 2nd connection Part, 9 ... first torsion beam, 10, 5
0, 51, 90 ... second torsion beam, 15a, 1
5b: frame, 16: third connecting portion, 17: third torsion beam, 20, 60, 61, 320, 420 ...
Drive electrode, 21, 62, 321, 421 ... monitor electrode,
22, 23, 24, 63, 64, 322, 323, 42
2. Angular velocity detection electrode.

Claims (24)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 xyz直交座標系において、z軸方向に
延びる一対の第1の梁部(2、3)と、前記一対の第1
の梁部を連結する第1の連結部(4)とを有する略U字
形状の第1の振動子(1)と、 z軸方向に延びる一対の第2の梁部(6、7)と、前記
一対の第2の梁部を連結する第2の連結部(8)とを有
する略U字形状をなすとともに、このU字形状の内周が
前記第1の振動子のU字形状の外周側に位置するように
配置された第2の振動子(5)と、 片端部が前記第1の連結部に、他端部が前記第2の連結
部にそれぞれ固定されるとともに、前記第1の連結部か
ら前記第1の梁部とは反対方向に延びて前記両振動子を
連結するトーションビーム(9)とを備え、 前記トーションビームの幅は、前記トーションビームと
前記第1の連結部との接している箇所におけるy軸方向
の幅が前記第1の振動子のy軸方向の幅よりも狭い形状
を有しており、 前記第1及び第2の振動子のうち一方を駆動用振動子
(1)、他方を検出用振動子(5)とし、 前記駆動用振動子には、前記駆動用振動子の梁部(2、
3)をy軸方向へ逆相に励振して駆動振動させるための
駆動手段(20、60、61、320、420)が設け
られ、 前記検出用振動子には、z軸回りの角速度入力時に発生
する前記検出用振動子の梁部(6、7)のx軸方向への
逆相の振動を検知振動として検知して前記角速度を検出
するための角速度検出手段(22〜24、63、64、
322、323、422)が設けられていることを特徴
とする角速度センサ。
1. In a xyz rectangular coordinate system, a pair of first beam portions (2, 3) extending in a z-axis direction;
A substantially U-shaped first vibrator (1) having a first connecting portion (4) connecting the first and second beam portions; and a pair of second beam portions (6, 7) extending in the z-axis direction. And a second connecting portion (8) for connecting the pair of second beam portions, and the U-shaped inner periphery has a U-shaped shape of the first vibrator. A second vibrator (5) disposed so as to be located on an outer peripheral side, one end of which is fixed to the first connecting portion, and the other end of which is fixed to the second connecting portion. And a torsion beam (9) extending in a direction opposite to the first beam portion from the first connection portion and connecting the two vibrators. The torsion beam has a width between the torsion beam and the first connection portion. A width in the y-axis direction at a contacting portion has a shape smaller than a width in the y-axis direction of the first vibrator; One of the first and second vibrators is a driving vibrator (1) and the other is a detecting vibrator (5). The driving vibrator includes a beam (2) of the driving vibrator. ,
3) driving means (20, 60, 61, 320, 420) are provided for exciting and driving vibration in the opposite phase in the y-axis direction, and the detecting vibrator is provided when an angular velocity about the z-axis is input. Angular velocity detecting means (22 to 24, 63, 64) for detecting the generated angular velocity of the beam portion (6, 7) of the detection vibrator in the x-axis direction in opposite phase as the detection vibration. ,
322, 323, 422) are provided.
【請求項2】 xyz直交座標系において、z軸方向に
延びる一対の第1の梁部(2、3)と、前記一対第1の
梁部を連結する第1の連結部(4)とを有する略U字形
状の第1の振動子(1)と、 z軸方向に延びる一対の第2の梁部(6、7)と、前記
一対の第2の梁部を連結する第2の連結部(8)とを有
する略U字形状をなすとともに、このU字形状の内周が
前記第1の振動子のU字形状の外周側に位置するように
配置された第2の振動子(5)と、 片端部が前記第1の連結部に、他端部が前記第2の連結
部にそれぞれ固定されるとともに、前記第1の連結部か
ら前記第1の梁部とは反対方向に延びて前記両振動子を
連結する第1のトーションビーム(9)と、 前記両連結部のいずれか一方の連結部(4、8)からz
軸方向に延びて前記両振動子及び前記第1のトーション
ビームを支持する第2のトーションビーム(10、5
0、51、90)とを備え、 前記第1のトーションビームの幅は、前記第1のトーシ
ョンビームと前記第1の連結部との接している箇所にお
けるy軸方向の幅が前記第1の振動子のy軸方向の幅よ
りも狭い形状を有しており、 前記第2のトーションビームの幅は、前記第2のトーシ
ョンビームと前記連結部との接している箇所におけるy
軸方向の幅が前記第1の振動子のy軸方向の幅よりも狭
い形状を有しており、 前記第1及び第2の振動子のうち一方を駆動用振動子
(1)、他方を検出用振動子(5)とし、 前記駆動用振動子には、前記駆動用振動子の梁部(2、
3)をy軸方向へ逆相に励振して駆動振動させるための
駆動手段(20、60、61、320、420)が設け
られ、 前記検出用振動子には、z軸回りの角速度入力時に発生
する前記検出用振動子の梁部(6、7)のx軸方向への
逆相の振動を検知振動として検知して前記角速度を検出
するための角速度検出手段(22〜24、63、64、
322、323、422)が設けられていることを特徴
とする角速度センサ。
2. In an xyz rectangular coordinate system, a pair of first beam portions (2, 3) extending in the z-axis direction and a first connecting portion (4) connecting the pair of first beam portions are provided. A substantially U-shaped first vibrator (1), a pair of second beam portions (6, 7) extending in the z-axis direction, and a second connection for connecting the pair of second beam portions. And a second vibrator (a second vibrator (8) arranged so that an inner periphery of the U-shape is located on an outer peripheral side of the U-shape of the first vibrator). 5) and one end portion is fixed to the first connection portion, and the other end portion is fixed to the second connection portion, respectively, and from the first connection portion in a direction opposite to the first beam portion. A first torsion beam (9) extending and connecting the two vibrators; and z from one of the connecting portions (4, 8) of the two connecting portions.
A second torsion beam (10, 5) extending in the axial direction and supporting the two vibrators and the first torsion beam.
0, 51, 90), wherein the width of the first torsion beam is such that the width in the y-axis direction at a position where the first torsion beam is in contact with the first connecting portion is the first vibrator. The width of the second torsion beam is smaller than the width of the second torsion beam at a position where the second torsion beam is in contact with the connecting portion.
The width in the axial direction is smaller than the width in the y-axis direction of the first vibrator. One of the first and second vibrators is a driving vibrator (1), and the other is a driving vibrator. The detection vibrator (5), wherein the driving vibrator includes a beam portion (2,
3) driving means (20, 60, 61, 320, 420) are provided for exciting and driving vibration in the opposite phase in the y-axis direction, and the detecting vibrator is provided when an angular velocity about the z-axis is input. Angular velocity detecting means (22 to 24, 63, 64) for detecting the generated angular velocity of the beam portion (6, 7) of the detection vibrator in the x-axis direction in opposite phase as the detection vibration. ,
322, 323, 422) are provided.
【請求項3】 xyz直交座標系において、z軸に対し
線対称に配置されz軸方向に延びる一対の第1の梁部
(2、3)と、前記一対第1の梁部を連結する第1の連
結部(4)とを有する略U字形状の第1の振動子(1)
と、 z軸に対し線対称に配置されz軸方向に延びる一対の第
2の梁部(6、7)と、前記一対の第2の梁部を連結す
る第2の連結部(8)とを有する略U字形状をなすとと
もに、このU字形状の内周が前記第1の振動子のU字形
状の外周側に位置するように配置された第2の振動子
(5)と、 片端部が前記第1の連結部に、他端部が前記第2の連結
部にそれぞれ固定されるとともに、前記第1の連結部か
ら前記第1の梁部とは反対方向に延びて前記両振動子を
連結する第1のトーションビーム(9)と、 前記両連結部のいずれか一方の連結部(4、8)からz
軸方向に延びて前記両振動子及び前記第1のトーション
ビームを支持する第2のトーションビーム(10、5
0、51、90)とを備え、 前記両トーションビームは、それぞれy軸方向の幅が前
記第1の振動子のy軸方向の幅よりも狭い形状を有し、
且つ、それぞれのz軸方向の中心軸がz軸と略一致する
ように配置されており、 前記第1及び第2の振動子のうち一方を駆動用振動子
(1)、他方を検出用振動子(5)とし、 前記駆動用振動子には、前記駆動用振動子の梁部(2、
3)をy軸方向へ逆相に励振して駆動振動させるための
駆動手段(20、60、61、320、420)が設け
られ、 前記検出用振動子には、z軸回りの角速度入力時に発生
する前記検出用振動子の梁部(6、7)のx軸方向への
逆相の振動を検知振動として検知して前記角速度を検出
するための角速度検出手段(22〜24、63、64、
322、323、422)が設けられていることを特徴
とする角速度センサ。
3. A pair of first beam portions (2, 3) arranged in line symmetry with respect to the z-axis and extending in the z-axis direction in an xyz orthogonal coordinate system, and a first beam portion connecting the pair of first beam portions. A substantially U-shaped first vibrator (1) having one connecting portion (4);
A pair of second beam portions (6, 7) arranged symmetrically with respect to the z-axis and extending in the z-axis direction, and a second connecting portion (8) for connecting the pair of second beam portions. A second vibrator (5) arranged so that an inner periphery of the U-shape is located on an outer peripheral side of the U-shape of the first vibrator; A portion is fixed to the first connecting portion, and the other end is fixed to the second connecting portion. The two vibration portions extend from the first connecting portion in a direction opposite to the first beam portion. A first torsion beam (9) for connecting the first and second connecting portions;
A second torsion beam (10, 5) extending in the axial direction and supporting the two vibrators and the first torsion beam.
0, 51, 90), wherein each of the torsion beams has a shape in which the width in the y-axis direction is smaller than the width in the y-axis direction of the first vibrator,
In addition, the first and second vibrators are arranged such that one of the first and second vibrators is a driving vibrator (1) and the other is a detecting vibration. The driving vibrator includes a beam portion (2, 2) of the driving vibrator.
3) driving means (20, 60, 61, 320, 420) are provided for exciting and driving vibration in the opposite phase in the y-axis direction, and the detecting vibrator is provided when an angular velocity about the z-axis is input. Angular velocity detecting means (22 to 24, 63, 64) for detecting the generated angular velocity of the beam portion (6, 7) of the detection vibrator in the x-axis direction in opposite phase as the detection vibration. ,
322, 323, 422) are provided.
【請求項4】 前記角速度入力時には、前記各梁部
(2、3、6、7)のうち隣接する梁部同士がx軸方向
へ互いに逆方向に振動し、且つ、このx軸方向への振動
において前記第1の梁部の振幅XUと前記第2の梁部の
振幅XSとの比XU/XSが、10以下となるように前
記両振動子(1、5)及び前記トーションビーム(9、
10、50、51、90)の寸法が設定されていること
を特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の
角速度センサ。
4. At the time of inputting the angular velocity, adjacent beam portions among the respective beam portions (2, 3, 6, 7) vibrate in directions opposite to each other in the x-axis direction. The two vibrators (1, 5) and the torsion beam (9, so that the ratio XU / XS between the amplitude XU of the first beam portion and the amplitude XS of the second beam portion during vibration is 10 or less.
The angular velocity sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein dimensions (10, 50, 51, 90) are set.
【請求項5】 前記角速度入力時には、前記各梁部
(2、3、6、7)のうちz軸の片側の2本(2、6)
と他側の2本(3、7)とがx軸方向において互いに逆
方向へ振動し、且つ、このx軸方向への振動において前
記第1の梁部の振幅XUと前記第2の梁部の振幅XSと
の比XS/XUが、10以下となるように前記両振動子
(1、5)及び前記トーションビーム(9、10、5
0、51、90)の寸法が設定されていることを特徴と
する請求項1ないし3のいずれか1つに記載の角速度セ
ンサ。
5. At the time of inputting the angular velocity, two beams (2, 6) on one side of the z-axis of each of the beam portions (2, 3, 6, 7).
And the other two (3, 7) vibrate in opposite directions in the x-axis direction, and in the vibration in the x-axis direction, the amplitude XU of the first beam portion and the second beam portion The two oscillators (1, 5) and the torsion beams (9, 10, 5) such that the ratio XS / XU to the amplitude XS of the
The angular velocity sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein dimensions (0, 51, 90) are set.
【請求項6】 前記第1の振動子(1)の前記第1の梁
部(2、3)の間隔WUと前記第2の振動子(5)の前
記第2の梁部(6、7)の間隔WSとの比WS/WUが
2.5以下であることを特徴とする請求項1ないし5の
いずれか1つに記載の角速度センサ。
6. An interval WU between the first beams (2, 3) of the first oscillator (1) and the second beams (6, 7) of the second oscillator (5). The angular velocity sensor according to any one of claims 1 to 5, wherein a ratio WS / WU with respect to the interval WS is 2.5 or less.
【請求項7】 前記第1の振動子(1)の前記第1の梁
部(2、3)の間隔WUと前記第1の振動子の前記第1
の梁部の幅HUとの比WU/HUが2.5以上100以
下であることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか
1つに記載のの角速度センサ。
7. A distance WU between the first beam portions (2, 3) of the first vibrator (1) and the first width of the first vibrator.
The angular velocity sensor according to any one of claims 1 to 6, wherein a ratio WU / HU to a width HU of the beam portion is 2.5 or more and 100 or less.
【請求項8】 y軸方向への振動モードの共振周波数
が、前記第1の梁部(2、3)と前記第2の梁部(6、
7)とで異なるようにしたことを特徴とする請求項1な
いし7のいずれか1つに記載の角速度センサ。
8. The resonance frequency of the vibration mode in the y-axis direction is different between the first beam part (2, 3) and the second beam part (6,
The angular velocity sensor according to any one of claims 1 to 7, wherein the angular velocity sensor is different from (7).
【請求項9】 前記駆動用振動子の梁部(2、3)の駆
動振動の共振周波数fdと前記検出用振動子の梁部
(6、7)の検知振動の共振周波数fsの比fd/fs
が、 0.8≦fd/fs≦0.99、又は、1.01≦fd
/fs≦1.2、の関係にあることを特徴とする請求項
1ないし8のいずれか1つに記載の角速度センサ。
9. A ratio fd / the ratio of the resonance frequency fd of the driving vibration of the beam part (2, 3) of the driving vibrator to the resonance frequency fs of the detection vibration of the beam part (6, 7) of the detecting vibrator. fs
0.8 ≦ fd / fs ≦ 0.99 or 1.01 ≦ fd
The angular velocity sensor according to any one of claims 1 to 8, wherein a relationship of /fs≤1.2 is satisfied.
【請求項10】 前記両振動子(1、5)と前記トーシ
ョンビーム(9、10、50、51、90)とが圧電体
より一体に形成されたことを特徴とする請求項1ないし
9のいずれか1つに記載の角速度センサ。
10. The device according to claim 1, wherein said two vibrators and said torsion beam are integrally formed of a piezoelectric material. 9. The angular velocity sensor according to claim 1.
【請求項11】 前記両振動子(1、5)と前記トーシ
ョンビーム(9、10)とが別体に形成され、接合連結
されていることを特徴とする請求項1ないし9のいずれ
か1つに記載の角速度センサ。
11. The device according to claim 1, wherein the two vibrators and the torsion beams are formed separately and joined to each other. 2. The angular velocity sensor according to 1.
【請求項12】 前記第2のトーションビーム(10、
50)は、前記第2の連結部(8)から前記第2の梁部
(6、7)とは反対方向に延びるように形成されている
ことを特徴とする請求項2ないし11のいずれか1つに
記載の角速度センサ。
12. The second torsion beam (10,
50) is formed so as to extend from said second connecting portion (8) in a direction opposite to said second beam portion (6, 7). The angular velocity sensor according to one of the above.
【請求項13】 前記第2のトーションビーム(51、
90)は、前記第1の連結部(4)から前記第1の梁部
(2、3)と同一方向に延びるように形成されているこ
とを特徴とする請求項2ないし11のいずれか1つに記
載の角速度センサ。
13. The second torsion beam (51,
90) is formed so as to extend from the first connecting portion (4) in the same direction as the first beam portion (2, 3). The angular velocity sensor according to any one of the above.
【請求項14】 前記第2のトーションビーム(50、
51)は2個であり、一方の前記第2のトーションビー
ム(50)は前記第2の連結部(8)から前記第2の梁
部(6、7)とは反対方向に延びるように形成され、他
方の前記第2のトーションビーム(51)は前記第1の
連結部(4)から前記第1の梁部(2、3)と同一方向
に延びるように形成されていることを特徴とする請求項
2ないし11のいずれか1つに記載の角速度センサ。
14. The second torsion beam (50,
51) are two, and one of the second torsion beams (50) is formed so as to extend from the second connecting portion (8) in a direction opposite to the second beam portions (6, 7). The other second torsion beam (51) is formed to extend from the first connecting portion (4) in the same direction as the first beam portions (2, 3). Item 12. The angular velocity sensor according to any one of Items 2 to 11.
【請求項15】 xyz直交座標系において、z軸方向
に延びる一対の第1の梁部(2、3)と、前記一対第1
の梁部を連結する第1の連結部(4)とを有する略U字
形状の第1の振動子(1)と、 z軸方向に延びる一対の第2の梁部(6、7)と、前記
一対の第2の梁部を連結する第2の連結部(8)とを有
する略U字形状をなすとともに、このU字形状の内周が
前記第1の振動子のU字形状の外周側に位置するように
配置された第2の振動子(5)と、 片端部が前記第1の連結部に、他端部が前記第2の連結
部にそれぞれ固定されるとともに、前記第1の連結部か
ら前記第1の梁部とは反対方向に延びて前記両振動子を
連結する第1のトーションビーム(9)と、 前記第2の連結部の略中央より、前記一対の第2の梁部
とは反対方向のz軸方向に延びる第2のトーションビー
ム(10)と、 前記第2の連結部より、前記第2のトーションビームを
挟むように前記一対の第2の梁部とは反対方向のz軸方
向に延びる少なくとも2本のフレーム(15a、15
b)と、 前記2本のフレームを連結する第3の連結部(16)
と、 前記第3の連結部よりz軸方向に延びる第3のトーショ
ンビーム(17)とを備え、 前記第2および第3のトーションビームによって、前記
両振動子及び前記第1のトーションビームと前記第2の
トーションビームとが支持されており、 前記第1及び第2の振動子のうち一方を駆動用振動子
(1)、他方を検出用振動子(5)とし、 前記駆動用振動子には、前記駆動用振動子の梁部(2、
3)をy軸方向へ逆相に励振して駆動振動させるための
駆動手段(420)が設けられ、 前記検出用振動子には、z軸回りの角速度入力時に発生
する前記検出用振動子の梁部(6、7)のx軸方向への
逆相の振動を検知振動として検知して前記角速度を検出
するための角速度検出手段(422)が設けられている
ことを特徴とする角速度センサ。
15. A pair of first beam portions (2, 3) extending in the z-axis direction in the xyz rectangular coordinate system, and the pair of first beam portions (2, 3).
A substantially U-shaped first vibrator (1) having a first connecting portion (4) connecting the first and second beam portions; and a pair of second beam portions (6, 7) extending in the z-axis direction. And a second connecting portion (8) for connecting the pair of second beam portions, and the U-shaped inner periphery has a U-shaped shape of the first vibrator. A second vibrator (5) disposed so as to be located on an outer peripheral side, one end of which is fixed to the first connecting portion, and the other end of which is fixed to the second connecting portion. A first torsion beam (9) extending in a direction opposite to the first beam portion from the first connection portion and connecting the two vibrators; and a pair of second torsion beams from a substantially center of the second connection portion. And a second torsion beam (10) extending in the z-axis direction opposite to the beam portion of the second connecting portion. At least two frames (15a, 15a) extending in the z-axis direction opposite to the pair of second beam portions so as to sandwich them.
b) and a third connecting portion (16) for connecting the two frames.
And a third torsion beam (17) extending in the z-axis direction from the third connecting portion. The second and third torsion beams cause the two oscillators, the first torsion beam, and the second torsion beam. A torsion beam is supported, one of the first and second vibrators is a driving vibrator (1), and the other is a detecting vibrator (5); Beam part of the vibrator (2,
3) a driving means (420) for exciting and driving vibration in the opposite phase in the y-axis direction, wherein the detecting vibrator includes the detecting vibrator generated when an angular velocity about the z-axis is input. An angular velocity sensor comprising an angular velocity detecting means (422) for detecting the angular velocity of the beams (6, 7) in opposite phases in the x-axis direction as detection vibration to detect the angular velocity.
【請求項16】 前記角速度入力時には、前記各梁部
(2、3、6、7)のうち隣接する梁部同士がx軸方向
へ互いに逆方向に振動し、且つ、このx軸方向への振動
において前記第1の梁部の振幅XUと前記第2の梁部の
振幅XSとの比XU/XSが、10以下となるように前
記両振動子(1、5)及び前記トーションビーム(9、
10、17)の寸法が設定されていることを特徴とする
請求項15に記載の角速度センサ。
16. At the time of inputting the angular velocity, adjacent beam portions among the respective beam portions (2, 3, 6, 7) vibrate in directions opposite to each other in the x-axis direction. The two vibrators (1, 5) and the torsion beam (9, so that the ratio XU / XS between the amplitude XU of the first beam portion and the amplitude XS of the second beam portion during vibration is 10 or less.
16. The angular velocity sensor according to claim 15, wherein dimensions (10, 17) are set.
【請求項17】 前記角速度入力時には、前記各梁部
(2、3、6、7)のうちz軸の片側の2本(2、6)
と他側の2本(3、7)とがx軸方向において互いに逆
方向へ振動し、且つ、このx軸方向への振動において前
記第1の梁部の振幅XUと前記第2の梁部の振幅XSと
の比XS/XUが、10以下となるように前記両振動子
(1、5)及び前記トーションビーム(9、10、1
7)の寸法が設定されていることを特徴とする請求項1
5に記載の角速度センサ。
17. At the time of inputting the angular velocity, two of the beam portions (2, 3, 6, 7) on one side of the z-axis (2, 6)
And the other two (3, 7) vibrate in opposite directions in the x-axis direction, and in the vibration in the x-axis direction, the amplitude XU of the first beam portion and the second beam portion The two vibrators (1, 5) and the torsion beams (9, 10, 1) are arranged such that the ratio XS / XU to the amplitude XS of the torsion beam is 10 or less.
2. The size of 7) is set.
6. The angular velocity sensor according to 5.
【請求項18】 前記第1の振動子(1)の前記第1の
梁部(2、3)の間隔WUと前記第2の振動子(5)の
前記第2の梁部(6、7)の間隔WSとの比WS/WU
が2.5以下であることを特徴とする請求項15ないし
17のいずれか1つに記載の角速度センサ。
18. A space WU between the first beams (2, 3) of the first vibrator (1) and the second beams (6, 7) of the second vibrator (5). ) The ratio WS / WU to the interval WS
The angular velocity sensor according to any one of claims 15 to 17, wherein is less than or equal to 2.5.
【請求項19】 前記第1の振動子(1)の前記第1の
梁部(2、3)の間隔WUと前記第1の振動子の前記第
1の梁部の幅HUとの比WU/HUが2.5以上100
以下であることを特徴とする請求項15ないし18のい
ずれか1つに記載の角速度センサ。
19. A ratio WU of a distance WU between the first beam portions (2, 3) of the first vibrator (1) and a width HU of the first beam portion of the first vibrator. / HU is 2.5 or more and 100
The angular velocity sensor according to any one of claims 15 to 18, wherein:
【請求項20】 y軸方向への振動モードの共振周波数
が、前記第1の梁部(2、3)と前記第2の梁部(6、
7)とで異なるようにしたことを特徴とする請求項15
ないし19のいずれか1つに記載の角速度センサ。
20. The resonance frequency of the vibration mode in the y-axis direction is different between the first beam part (2, 3) and the second beam part (6,
17. The method according to claim 15, wherein the setting is different from the setting in 7).
20. The angular velocity sensor according to any one of claims 19 to 19.
【請求項21】 前記駆動用振動子の梁部(2、3)の
駆動振動の共振周波数fdと前記検出用振動子の梁部
(6、7)の検知振動の共振周波数fsの比fd/fs
が、 0.8≦fd/fs≦0.99、又は、1.01≦fd
/fs≦1.2、の関係にあることを特徴とする請求項
15ないし20のいずれか1つに記載の角速度センサ。
21. A ratio fd / the resonance frequency fd of the driving vibration of the beam portion (2, 3) of the driving vibrator to the resonance frequency fs of the detecting vibration of the beam portion (6, 7) of the detecting vibrator. fs
0.8 ≦ fd / fs ≦ 0.99 or 1.01 ≦ fd
21. The angular velocity sensor according to claim 15, wherein a relationship of /fs≦1.2 is satisfied.
【請求項22】 前記第1の連結部(4)のz軸方向の
幅よりも前記第2の連結部(8)のz軸方向の幅の方が
広いことを特徴とする請求項1ないし21のいずれか1
つに記載の角速度センサ。
22. The z-axis width of the second connecting portion (8) is larger than the z-axis width of the first connecting portion (4). Any one of 21
The angular velocity sensor according to any one of the above.
【請求項23】 前記第1のトーションビーム(9)の
y軸方向の幅及び前記第2のトーションビーム(10)
のy軸方向の幅は、前記第1の連結部(4)のy軸方向
の幅の3/5以下であることを特徴とする請求項1ない
し22のいずれか1つに記載の角速度センサ。
23. The width of the first torsion beam (9) in the y-axis direction and the second torsion beam (10).
23. The angular velocity sensor according to claim 1, wherein a width of the first connection portion in the y-axis direction is not more than 3/5 of a width of the first connection portion in the y-axis direction. .
【請求項24】 前記駆動用梁部(2、3)には、前記
駆動振動をモニタするためのモニタ手段(21、62、
321、421)が設けられ、 前記駆動振動において前記モニタ手段(21、62、3
21、421)からのモニタ信号に基づいて前記駆動用
梁部を自励振動させるようにしたことを特徴とする請求
項1ないし23のいずれか1つに記載の角速度センサ。
24. A monitoring means for monitoring the driving vibration is provided on the driving beam portions (2, 3).
321 and 421) are provided, and the monitor means (21, 62, 3)
The angular velocity sensor according to any one of claims 1 to 23, wherein the driving beam portion is caused to self-excitedly vibrate based on a monitor signal from (21, 421).
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