JP2000304544A - 角速度センサ及びその検出感度の調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】検出感度を最に高くする梁の組み合わせに設定
した角速度センサおよび複数本の駆動用梁と検出用梁を
適宜組み合わせて、最も高い検出感度を実現することの
できる角速度センサの検出感度の調整方法を提供する。 【解決手段】根元部を基体１１に個別に支持されている
３本以上の梁１〜６が中心部で交わり、この中心部には
振動重り１２が形成され、各梁には駆動用圧電素子１ｇ
〜６ｇと検出用圧電素子１ｈ〜６ｈとが設けられ、交流
電圧が印加される駆動用梁は、コリオリ力に基づく振動
を検出する検出用梁の検出電圧が最高となる組み合わせ
に設定されている角速度センサ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、手振れ防止カメ
ラ、カ−ナビゲ−ション装置、ロボットの姿勢制御装置
などに使用される角速度センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の角速度センサとして、特
開平６−１７４７３９号公報に開示されている角速度セ
ンサがある。図１２と図１３に、この従来の角速度セン
サ６０を示す。６１は半導体基板を加工して形成した正
方形状の枠体で、この枠体６１の４つの内壁からそれぞ
れ直角に伸びる梁６２ａ〜６２ｄが枠体６１の中心部で
結合している。そして、この中心部の下部には振動重り
６３が形成されている。これらの梁６２ａ〜６２ｄおよ
び振動重り６３は、枠体６１と共にフォトエッチングな
どの半導体微細加工技術を用いて、一つの半導体基板を
加工して一体に形成される。

【０００３】梁６２ａ、６２ｃの上面側には、それぞれ
駆動用圧電素子６４ａ、６４ｃが形成され、梁６２ｂ、
６２ｄの上面側には、それぞれ検出用圧電素子６４ｂ、
６４ｄが形成される。

【０００４】駆動用圧電素子６４ａと６４ｃとに、互い
に１８０゜位相の異なる駆動信号を加えると、駆動用梁
６２ａ、６２ｃは、反転位相のために図１３に破線と２
点鎖線で示すように、基点６５を節にして振動するよう
になり、コリオリ力により検出用梁６２ｂ、６２ｄも同
様に振動して検出用圧電素子６４ｂ、６４ｄから出力が
得られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
角速度センサ６０においては、梁６２ａ〜６２ｄまたは
振動重り６３の寸法誤差、非対称性などの製造時のバラ
ツキにより、各梁の機械共振周波数が異なる。このた
め、振動重り６３に対して直角配置の駆動用梁６２ａ、
６２ｃと検出用梁６２ｂ、６２ｄの機械共振周波数は一
致しない。したがって、駆動用梁と検出用梁の両方を高
い機械的Ｑが得られる共通の機械共振周波数で動作させ
ることができない。

【０００６】また、振動重り６３の下部先端は、図１２
に破線で示すように、Ｘ軸に沿って直線的に変位せず
に、このＸ軸からある角度だけ偏角したｘ’線に長軸を
有する楕円運動をするようになる。この楕円運動は、オ
フセット電圧を生じ、角速度の検出感度および分解能を
低下させる。

【０００７】そこで、本発明は、検出感度が最も高くな
る梁の組み合わせに設定した角速度センサおよび複数本
の駆動用梁と検出用梁を適宜組み合わせて、最も高い検
出感度を実現することのできる角速度センサの検出感度
の調整方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の角速度
センサに係る発明は、根元部を基体に個別に支持されて
いる３本以上の梁が先端部で共通結合し、この共通結合
部に振動重りが形成され、各梁には駆動用圧電素子と検
出用圧電素子とがそれぞれ設けられ、駆動用梁と検出用
梁とは、それらの機械共振周波数がほぼ一致して最高感
度を実現する前記梁の組み合わせから選ばれてなるもの
である。

【０００９】この発明は、３本以上の梁の中から、検出
用梁に設けた検出用圧電素子の検出電圧が最も高くなる
駆動用梁の組み合わせに設定される。駆動軸あるいは検
出軸は、いずれかの梁軸と一致する場合もあるし、梁間
に位置する場合もある。また、駆動用梁あるいは検出用
梁は、一本である場合もあるし、複数本の梁の組み合わ
せからなる場合もある。また、この場合、駆動用梁と検
出用梁とは同一の梁よりなる場合もある。そして、駆動
用梁と検出用梁とは、それらの機械共振周波数がほぼ一
致ないし近似して最高の感度を与えるものの組み合わせ
から選ばれる。

【００１０】このように一本または複数本の駆動用梁に
より駆動され、また一本または複数本の検出用梁により
検出される構造の角速度センサにおいて、この角速度セ
ンサが駆動軸および検出軸のいずれの軸にも直交する第
３の軸回りに回転すると、コリオリ力に基づく振動が検
出軸方向に現れて、この振動は、検出軸方向あるいはそ
の近傍にある検出用梁の検出用圧電素子により効率よく
電圧に変換されて検出される。この検出電圧から角速度
を求める。

【００１１】請求項２に記載の角速度センサの検出感度
の調整方法に係る発明は、根元部を基体に個別に支持さ
れている３本以上の梁が先端部で共通結合し、この共通
結合部に振動重りが形成され、各梁には駆動用圧電素子
と検出用圧電素子とが設けられ、駆動の機械共振周波数
と検出の機械共振周波数とがほぼ一致して、検出感度が
最も高くなる駆動用梁と検出用梁との組み合わせを選択
するものである。

【００１２】この発明は、駆動用圧電素子と検出用圧電
素子とをそれぞれ設けた複数の梁を有する角速度センサ
において、前記梁のうち駆動用梁と検出用梁とを任意設
定して、それらの組み合わせの感度試験を行う。この梁
の組み合わせは、梁の数によって異なる。梁が多くなる
ほど、その組み合わせは多くなる。各組み合わせの感度
試験の結果を比較検討して、そのうち最高の感度を与え
る梁の組み合わせを選択する。この最高の感度を与える
梁の組み合わせは、駆動用梁と検出用梁との機械共振周
波数がほぼ一致ないし近似している場合となる。そし
て、この選択された梁の組み合わせに発振増幅回路を接
続して自励発振回路を構成する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、図１および図２を参照し
て、本発明の第１実施例の角速度センサ１０について説
明する。１１は枠型基体で、厚みが５〜５０μｍのシリ
コン基板１１ａ、酸化シリコン層１１ｂおよび厚みが１
００〜５００μｍのシリコン基板１１ｃの３層構造のＳ
ＯＩ（Silicon On Insulator）基板を加工して形成され
る。このＳＯＩ基板のシリコン基板１１ａおよび酸化シ
リコン層１１ｂを表面側から細長い梁形状に垂直エッチ
ング加工し、且つ、裏面側からシリコン基板１１ｃを同
じく垂直エッチング加工することにより、枠型基体１１
と、この枠型基体１１に根元部を結合させて、先端部が
中心部で結合して、６０゜の等角度に配置された６本の
梁１〜６と、中心部の下部に形成された振動重り１２
と、を形成する。なお、１７はエッチングにより除去さ
れた透孔部である。

【００１４】各梁１〜６の上面とそれらの根元部の枠型
基体１１の上面には、それぞれ下部電極１ａ〜６ａおよ
びその外部引出電極１ｂ〜６ｂが金（Ａｕ）／クロム
（Ｃｒ）、アルミニュウム（Ａｌ）などの金属を蒸着
法、スパッタ法などを用いて形成される。

【００１５】各梁１〜６の下部電極１ａ〜６ａの上面に
は、外部引出電極１ｂ〜６ｂを除いて、ＲＦマグネトロ
ンスパッタ法、ＣＶＤ法などを用いて、厚みが２〜１０
μｍの酸化亜鉛よりなる圧電体ｚが形成される。

【００１６】各梁１〜６の圧電体ｚの上面には、上部電
極（１ｃ、１ｄ）〜（６ｃ、６ｄ）と、これらの外部引
出端子（１ｅ、１ｆ）〜（６ｅ、６ｆ）とが、リフトオ
フ法により、金（Ａｕ）／クロム（Ｃｒ）、アルミニュ
ウム（Ａｌ）などの金属により蒸着法、スパッタ法など
を用いて形成される。

【００１７】そして、上部電極（１ｃ、１ｄ）〜（６
ｃ、６ｄ）は、下部電極１ａ〜６ａとの間に圧電体ｚを
介在させて、駆動用圧電素子１ｇ〜６ｇと検出用圧電素
子１ｈ〜６ｈをそれぞれ構成する。

【００１８】つぎに、本実施例の角速度センサ１０の検
出感度を最高の値に設定する調整方法について説明す
る。まず、図１において、駆動用梁と検出用梁の第１の
組み合わせを以下に示す。

【００１９】同図において、梁（１、２）と、これらの
延長方向にある梁（４、５）とを駆動用梁とする。する
と、駆動用梁（１、２）と（４、５）との交わる角度を
それぞれ２等分する線が駆動軸ｊ１となる。そして、こ
の駆動軸ｊ１と直交する梁３、６の軸線と同一方向が検
出軸ｋ１となる。

【００２０】これらの駆動用梁（１、２、４、５）の機
械共振周波数である交流の正相電圧を駆動用梁（１、
２）の駆動用圧電素子１ｇ、２ｇに、逆相電圧を駆動用
梁（４、５）の駆動用圧電素子４ｇ、５ｇに印加する。
すると、駆動用梁（１、２）と（４、５）とは、図３に
示すように、駆動用圧電素子１ｇ（２ｇ）と４ｇ（５
ｇ）の伸縮動作により、２次モ−ドの屈曲振動を行うよ
うになる。この屈曲振動により、振動重り１２の下部中
心点は駆動軸ｊ１方向に往復振動をするようになる。

【００２１】この往復振動の平面軌跡は、駆動用梁
（１、２）、（４、５）の製造時ばらつきのために、わ
ずか楕円運動を行うが、振動重り１２の両側に２組の駆
動用梁（１、２）と（４、５）とがそれぞれ配置されて
いるので、図１２に示す従来例のように、Ｘ軸で直線を
なす一対の梁で駆動する場合に比べて、その楕円運動の
軌跡は縮小したものとなる。

【００２２】このように、角速度センサ１０が振動して
いるときに、その中心部を通る紙面に垂直な軸回りに所
定の角速度を加えると、駆動軸ｊ１に直交する検出軸ｋ
１方向にコリオリ力に基づく振動が現れる。このコリオ
リ力に基づく振動は、検出用圧電素子３ｈ、６ｈから電
圧として検出される。そして、これらの検出電圧の差動
を取ることにより、第１の組み合わせによる角速度検出
感度が計測される。

【００２３】つぎに、図４を参照して、駆動用梁と検出
用梁の第２の組み合わせについて説明する。図１に示す
駆動軸ｊ１と検出軸ｋ１とを３０度だけ時計方向に回転
して、駆動軸ｊ２と検出軸ｋ２とする。

【００２４】この場合、梁（６、１、２）と、振動重り
１２を介して反対側の梁（３、４、５）とを駆動用梁と
し、梁（２、３）と、これらの延長方向の梁（５、６）
とを検出用梁とする。駆動軸ｊ２は駆動用梁（１、４）
の軸と同一方向にある。検出軸ｋ２は、検出用梁（２、
３）と（５、６）とが中心部において交わる角度をそれ
ぞれ２等分する線上にある。

【００２５】駆動用梁（６、１、２）の駆動用圧電素子
６ｇ、１ｇ、２ｇに正相の交流電圧を、駆動用梁（３、
４、５）の駆動用圧電素子３ｇ、４ｇ、５ｇに逆相の交
流電圧をそれぞれ印加する。すると、振動重り１２の下
端部の中心点は駆動軸ｊ２方向に往復振動するようにな
る。

【００２６】この往復振動の平面軌跡は、図１に示す第
１組み合わせの場合と同様に、駆動用梁（６、１、２、
３、４、５）の製造時ばらつきのために、わずか楕円運
動を行う。

【００２７】このように角速度センサ１０が振動してい
るときに、その中心部を通る紙面に垂直な軸回りに所定
の角速度を加えると、検出軸ｋ２方向にコリオリ力に基
づく振動が現れる。この振動を検出用梁（２、３）の検
出用圧電素子２ｈ、３ｈと検出用梁（５、６）の検出用
圧電素子５ｈ、６ｈとでそれぞれ検出して、検出用圧電
素子２ｈ、３ｈの合成電圧と検出用圧電素子５ｈ、６ｈ
の合成電圧とを差動増幅してコリオリ力に基づく検出電
圧が求められる。そして、このような駆動用梁（６、
１、２、３、４、５）と検出用梁（２、３、５、６）の
第２の組み合わせによる角速度検出感度が計測される。

【００２８】このように、図１および図４に示すよう
に、例えば駆動軸ｊ１からｊ２へと角度を時計方向に３
０゜回転させると、検出軸もｋ１からｋ２へと時計方向
に３０゜回転することになる。このような計測の操作を
順次行うと、振動用梁（検出用梁）の６通りの組み合わ
せができる。そして、このような６通りの組み合わせの
中で、駆動における駆動用梁の機械共振周波数とコリオ
リ力発生時における検出用梁の機械共振周波数とがほぼ
一致する梁の組み合わせ、即ち最も角速度検出感度の高
い梁の組み合わせが選択される。この最も高い検出感度
を与える駆動用梁と検出用梁の組み合わせが、例えば図
５に示すように、駆動用梁（２、３）、（５、６）と検
出用梁（１、４）とから構成されるものであったとし
て、この最も高い検出感度を与える組み合わせの角速度
センサ１０に発振増幅回路などを備えた角速度検出回路
を接続する。

【００２９】つぎに、この角速度検出回路について説明
する。この回路において、明瞭化のため、ブロック回路
配線のうち、実線は主として駆動系を、破線は検出系を
それぞれ示す。

【００３０】発振増幅回路２１の出力端子は駆動用梁
（５、６）の駆動用圧電素子５ｇ、６ｇに接続されると
共に、インバ−タ２２を介して駆動用梁（２、３）の駆
動用圧電素子２ｇ、３ｇに接続される。また、駆動用梁
（５、６）の検出用圧電素子５ｈ、６ｈは、自励発振用
の帰還電圧と角速度信号の検波用の参照信号とを取り出
すため、加算回路２３の入力端子にそれぞれ接続され
る。この加算回路２３の出力端子は発振増幅回路２１の
入力端子に接続されると共に、検波回路２４の一つの入
力端子に接続される。この発振増幅回路２１、駆動用梁
（５、６）の駆動用圧電素子５ｇ、６ｇ、検出用圧電素
子５ｈ、６ｈ、加算回路２３、発振増幅回路２１の閉回
路により自励発振回路が形成される。更に、検出用梁
（１、４）の検出用圧電素子１ｈ、４ｈは差動増幅回路
２５の２つの入力端子にそれぞれ接続され、この差動増
幅回路２５の出力端子は検波回路２４のもう一つの入力
端子に接続される。

【００３１】つぎに、図５において、角速度センサ１０
の接続された角速度検出回路の動作について説明する。
電源を投入すると、発振が立上がり、駆動用梁（２、
３）、（５、６）で定まる機械共振周波数で継続発振を
行う。そして、角速度センサ１０の振動重り１２は、駆
動軸ｊ３方向に往復振動をするようになる。このよう
に、角速度センサ１０が振動しているときに、角速度セ
ンサ１０の中心部を通る紙面に垂直な軸回りに角速度セ
ンサ１０が回転すると、コリオリ力に基づく振動が検出
軸ｋ３方向に現れる。この振動を検出軸ｋ３方向と同一
方向に軸を有する検出用梁（１、４）の検出用圧電素子
１ｈ、４ｈでそれぞれ検出して、それらの検出電圧を差
動増幅回路２５に出力する。この差動増幅回路２５の差
動出力電圧は検波回路２４に出力される。

【００３２】一方、駆動用梁（５、６）の検出用圧電素
子５ｈ、６ｈの検出電圧は、加算回路２３に入力されて
加算され、駆動用梁２，３の駆動用圧電素子２ｇ、３ｇ
に印加される駆動電圧と同相の出力電圧となる。この加
算回路２３の出力電圧を参照信号として検波回路２４に
入力し、この検波回路２４において、差動増幅回路２５
の差動出力電圧を同期検波して、この差動出力電圧に重
畳している角速度信号を取り出す。また、加算回路２３
の出力電圧は帰還電圧として発振増幅回路２１に帰還さ
れ発振動作が継続する。

【００３３】本実施例においては、駆動用梁と検出用梁
の複数の組み合わせを順次試行して、最も高い感度の梁
の組み合わせを捜し出す。そして、この最も高い感度を
与える梁の組み合わせは、駆動用梁の機械共振周波数と
検出用梁の機械共振周波数とがほぼ一致ないし近似して
駆動振動と検出振動のメカニカルＱが高くなっている。
また、この最も高い感度を与える梁の組み合わせは、製
造バラツキが小さくて梁構造および圧電素子が均整のと
れたものとなっており、そのため振動重りの楕円運動も
縮小している。

【００３４】つぎに、図６を参照して、角速度センサ２
０について説明する。この角速度センサ２０は、いずれ
も同じ構造を有する８本の梁が振動重り１２ａを介して
４５゜の等角度に配置され、各梁の根元部は枠型基体１
１ｃに結合している。

【００３５】駆動用梁と検出用梁の第１の組み合わせを
つぎに示す。それぞれ振動重り１２ａを介して対向する
配置関係にある２組の梁（１、２、３）と梁（５、６、
７）とを駆動用梁として、同じく振動重り１２ａを介し
て対向する配置関係にある梁（４、８）を検出用梁とす
る。この場合、駆動軸ｊ４は駆動用梁２と６を結ぶ軸線
方向にあり、検出軸は検出用梁４と８を結ぶ軸線方向に
ある。

【００３６】つぎに、この第１の組み合わせの角速度検
出感度の計測について説明する。駆動用梁（１、２、
３）と（５、６、７）との組み合わせで決まる機械共振
周波数と同じ周波数の正相電圧を駆動用梁（１、２、
３）の駆動用圧電素子１ｇ、２ｇ、３ｇに、逆相電圧を
駆動用梁（５、６、７）の駆動用圧電素子５ｇ、６ｇ、
７ｇに、それぞれ加える。すると、振動重り１２ａは、
駆動軸ｊ４に沿って往復振動するようになる。

【００３７】このように、角速度センサ２０が振動して
いるときに、その中心部を通る紙面に垂直な軸回りに所
定の角速度を加えると、検出軸ｋ４方向にコリオリ力に
基づく振動が現れる。このコリオリ力に基づく振動は、
検出用圧電素子４ｈ、８ｈから電圧として検出される。
そして、これらの検出電圧の差動を取ることにより、第
１の組み合わせによる角速度検出感度が計測される。

【００３８】つぎに、図７を参照して、振動用梁と検出
用梁の第２の組み合わせについて説明する。図６に示す
駆動軸ｊ４と検出軸ｋ４とを２２．５度時計方向に回転
して、駆動軸ｊ５と検出軸ｋ５とする。

【００３９】この場合、梁（８、１、２、３）と、これ
らにそれぞれ振動重り１２ａを介して対向する梁（４、
５、６、７）とを駆動用梁とし、梁（３、４）と梁
（７、８）とを検出用梁とする。すると、駆動軸ｊ５
は、駆動用梁（１、２）と（５、６）とが中心部におい
てそれぞれ交わる角度を２等分する線上にある。また、
検出軸ｋ５は検出用梁（３、４）と（７、８）とが中心
部においてそれぞれ交わる角度を２等分する線上にあ
る。

【００４０】つぎに、この第２の組み合わせの角速度検
出感度の計測について説明する。駆動用梁（８、１、
２、３）と（４、５、６、７）とで決まる機械共振周波
数と同じ交流の正相電圧を駆動用梁（８、１、２、３）
の駆動用圧電素子８ｇ、１ｇ、２ｇ、３ｇに、逆相電圧
を駆動用梁（４、５、６、７）の駆動用圧電素子４ｇ、
５ｇ、６ｇ、７ｇに、それぞれ加える。すると、振動重
り１２ａは、駆動軸ｊ５に沿って往復振動するようにな
る。

【００４１】このように、角速度センサ２０が振動して
いるときに、その中心部を通る紙面に垂直な軸回りに所
定の角速度を加えると、検出軸ｋ５方向にコリオリ力に
基づく振動が現れる。このコリオリ力に基づく振動は、
検出用圧電素子（３ｈ、４ｈ）と（７ｈ、８ｈ）とから
電圧として検出される。そして、検出用圧電素子３ｈ、
４ｈの合成電圧と、検出用圧電素子７ｈ、８ｈの合成電
圧とを差動増幅することにより、第２の組み合わせによ
る角速度検出感度が計測される。

【００４２】このように、図６および図７に示すよう
に、駆動軸ｊ４からｊ５へと角度を時計方向に２２．５
゜回転させると、検出軸もｋ４からｋ５へと時計方向に
２２．５゜回転することになる。このような操作を順次
行うと、振動用梁と検出用梁の８通りの組み合わせがで
き、それらの検出感度がそれぞれ計測される。そして、
それらの中から、最も角速度検出感度の高い梁の組み合
わせが探し出される。この最も高い感度を与える駆動用
梁と検出用梁との組み合わせが、例えば、図８に示すよ
うに、駆動用梁（７、８、１、２）および （３、４、
５、６）と検出用梁（２、３）および（６、７）とから
構成されるものであったする。そして、この最も高い感
度を与える組み合わせの角速度センサ２０に発振増幅回
路などを備えた角速度検出回路を接続する。

【００４３】つぎに、この角速度センサ２０の角速度検
出回路について説明する。発振増幅回路２１の出力端子
は駆動用梁（３、４、５、６）の駆動用圧電素子３ｇ、
４ｇ、５ｇ、６ｇに接続されると共に、インバ−タ２２
を介して駆動用梁（７、８、１、２）の駆動用圧電素子
７ｇ、８ｇ、１ｇ、２ｇに接続される。また、駆動用梁
（８、１）の検出用圧電素子８ｈ、１ｈは、自励発振用
の帰還電圧と角速度信号の検波用の参照信号とを取り出
すため、加算回路２３の入力端子にそれぞれ接続され
る。この加算回路２３の出力端子は発振増幅回路２１の
入力端子に接続されると共に、検波回路２４の一つの入
力端子に接続される。この発振増幅回路２１、駆動用梁
（８、１）の駆動用圧電素子８ｇ、１ｇ、検出用圧電素
子８ｈ、１ｈ、加算回路２３および発振増幅回路２１の
閉回路により自励発振回路が形成される。更に、検出用
梁（２、３）の検出用圧電素子２ｈ、３ｈは差動増幅回
路２５の一つの入力端子に接続され、また検出用梁
（６、７）の検出用圧電素子６ｈ、７ｈは差動増幅回路
２５のもう一つの入力端子に接続される。この差動増幅
回路２５の出力端子は検波回路２４のもう一つの入力端
子に接続される。

【００４４】つぎに、図８において、角速度センサ２０
の接続された角速度検出回路の動作について説明する。
電源を投入すると、発振が立上がり、駆動用梁（１〜
８）で定まる機械共振周波数で継続発振を行う。そし
て、角速度センサ２０の振動重り１２ａは、駆動軸ｊ６
の方向に往復振動するようになる。このように、角速度
センサ２０が振動しているときに、角速度センサ２０の
中心部を通る紙面に垂直な軸回りに角速度センサ２０が
回転すると、コリオリ力に基づく振動が検出軸ｋ６の方
向に現れる。この振動を検出用梁（２、３）の検出用圧
電素子２ｈ、３ｈで検出して、その合成検出電圧を差動
増幅回路２５の一つの入力端子に入力する。また、検出
用梁（６、７）の検出用圧電素子６ｈ、７ｈの検出電圧
を合成して、その合成検出電圧を差動増幅回路２５のも
う一つの入力端子に入力する。そして、この差動増幅回
路２５の差動出力電圧は検波回路２４に出力される。

【００４５】一方、駆動用梁（８、１）の検出用圧電素
子８ｈ、１ｈの検出電圧は加算回路２３に入力されて加
算される。この加算回路２３の出力電圧を参照信号とし
て検波回路２４に入力し、この検波回路２４において、
差動増幅回路２５の差動出力電圧を同期検波して、この
差動出力電圧に重畳している角速度信号を取り出す。

【００４６】なお、角速度センサ２０においては、８本
の梁で駆動して、４本の梁で検出したが、６本の梁で駆
動して２本の梁で検出する組み合わせにしてもよい。要
するに、機械的Ｑが高く、駆動側の機械的共振周波数と
検出側の機械的共振周波数が近似する梁の組み合わせが
選ばれる。

【００４７】以上の実施例においては、６本の梁を有す
る角速度センサ１０と８本の梁を有する角速度センサ２
０について説明したが、図９〜図１１に示すように、３
本の梁を有する角速度センサ３０、４本の梁を有する角
速度センサ４０および５本の梁を有する角速度センサ５
０として構成してもよい。なお、図９〜図１１に示す角
速度センサ３０〜５０については、枠型基体は除外して
いる。

【００４８】図９に示す角速度センサ３０においては、
駆動用梁と検出用梁の組み合わせは、駆動軸（検出軸）
を６０度ずつ回転させることにより３通りが考えられ
る。即ち、第１の組み合わせは、３本の梁１、２、３で
駆動し、駆動軸を梁１の軸線と同一方向にして、検出を
梁２、３で行うものである。第２の組み合わせは、３本
の梁１、２、３で駆動し、駆動軸を梁２の軸線と同一方
向にして、検出を梁３、１で行うものである。第３の組
み合わせは、３本の梁１、２、３で駆動し、駆動軸を梁
３の軸線と同一方向にして、検出を梁１、２で行うもの
である。これらの３通りの組み合わせの中から、最も検
出感度の高いものが選ばれる。

【００４９】図１０に示す角速度センサ４０において
は、駆動用梁と検出用梁の組み合わせは、駆動軸（検出
軸）を４５度ずつ回転させることにより４通りが考えら
れる。即ち、梁１〜４で駆動し、梁１〜４で検出するも
ので、この組み合わせが２通りある。また、駆動軸を梁
１と３の軸線または２と４の軸線と同一方向にする組み
合わせで、この組み合わせが２通りある。これらの４通
りの組み合わせの中から、最も検出感度の高いものが選
ばれる。

【００５０】図１１に示す角速度センサ５０において
は、駆動用梁と検出用梁の組み合わせは、駆動軸（検出
軸）を３６度ずつ回転させることにより５通りが考えら
れる。例えば、駆動軸を梁１の軸線と同一方向にして、
梁（１〜５）または梁（１、３、４）で駆動し、梁
（２、５）で検出するものである。この駆動検出パタ−
ンを上記のように３６度ずつ回転させることにより５通
りの組み合わせができるが、これらの中から、最も検出
感度の高いものが選ばれる。

【００５１】

【発明の効果】請求項１に記載の角速度センサに係る発
明は、複数の梁のうち、角速度検出感度の最も高い梁の
組み合わせに設定されているので、角速度検出感度が高
く、また、オフセット電圧が低減して検出精度および分
解能も高くなる。

【００５２】請求項２に記載の角速度センサの検出感度
の調整方法に係る発明は、駆動用梁と検出用梁の組み合
わせを任意設定して、それらの感度試験を順次行ってそ
の結果を比較考量して、角速度検出感度の最も高い梁の
組み合わせを選択することができる。併せて、検出精度
および分解能の高い角速度センサを実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の角速度センサの第１実施例の平面図

【図２】 図１のＸ１−Ｘ１線断面形態図

【図３】 第１実施例の角速度センサの屈曲振動の態様
図

【図４】 図１に示す角速度センサの駆動軸および検出
軸をそれぞれ３０度回転させた場合の平面図

【図５】 第１実施例の角速度センサを動作させる角速
度検出回路のブロック図

【図６】 本発明の角速度センサの第２実施例の平面図

【図７】 図１に示す角速度センサの駆動軸および検出
軸をそれぞれ２２．５度回転させた場合の平面図

【図８】 第２実施例の角速度センサを動作させる角速
度検出回路のブロック図

【図９】 本発明の角速度センサの第３実施例の平面図

【図１０】 本発明の角速度センサの第４実施例の平面
図

【図１１】 本発明の角速度センサの第５実施例の平面
図

【図１２】 従来の角速度センサの平面図

【図１３】 図１２に示す従来の角速度センサの屈曲振
動の態様図

【符号の説明】

１〜８ 梁 １ａ〜６ａ 下部電極 １ｂ〜６ｂ 外部引出電極 １ｃ〜６ｃ、１ｄ〜６ｄ 上部電極 １ｅ〜６ｅ、１ｆ〜６ｆ 外部引出端子 １ｇ〜６ｇ 駆動用圧電素子 １ｈ〜６ｈ 検出用圧電素子 １０〜５０ 角速度センサ １１ ＳＯＩ基板 １１ａ シリコン基板 １１ｂ 酸化シリコン層 １１ｃ シリコン基板 １２、１２ａ 振動重り １７ 透孔部 ｊ１〜ｊ５ 駆動軸 ｋ１〜ｋ５ 検出軸 ２１ 発振増幅回路 ２２ インバ−タ ２３ 加算回路 ２４ 検波回路 ２５ 差動増幅回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F105 AA02 AA06 AA08 BB02 BB15 CC04 CC11 CC20 CD02 CD06 CD11

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 根元部を基体に個別に支持されている３
   本以上の梁が先端部で共通結合し、この共通結合部に振
   動重りが形成され、各梁には駆動用圧電素子と検出用圧
   電素子とがそれぞれ設けられ、駆動用梁と検出用梁と
   は、それらの機械共振周波数がほぼ一致して最高感度を
   実現する前記梁の組み合わせから選ばれてなる角速度セ
   ンサ。
2. 【請求項２】 根元部を基体に個別に支持されている３
   本以上の梁が先端部で共通結合し、この共通結合部に振
   動重りが形成され、各梁には駆動用圧電素子と検出用圧
   電素子とが設けられ、駆動の機械共振周波数と検出の機
   械共振周波数とがほぼ一致して、検出感度が最も高くな
   る駆動用梁と検出用梁との組み合わせを選択することを
   特徴とする角速度センサの検出感度の調整方法。