JP2000304545A

JP2000304545A - 角速度センサ及びそのオフセット電圧調整方法

Info

Publication number: JP2000304545A
Application number: JP11111296A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Konaka; 義宏小中; Hidekazu Takada; 英一高田; Shinji Kobayashi; 真司小林
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-04-19
Filing date: 1999-04-19
Publication date: 2000-11-02

Abstract

(57)【要約】【課題】振動重りの楕円運動の短軸の長さを短縮して直
線運動に近付けてオフセット電圧を低減し、検出感度を
向上させた角速度センサおよびそのオフセット電圧調整
方法を提供する。【解決手段】根元部を基体１に支持されている３本以上
の梁２ａ〜２ｄが中心部で交わり、この中心部には振動
重りが形成される。前記各梁には駆動用圧電素子ｄ１〜
ｄ４と検出用圧電素子ｓ１〜ｓ４とが形成される。前記
駆動用圧電素子ｄ１〜ｄ４を駆動する駆動信号の電圧を
可変する可変電圧制御部４、５、前記駆動信号の周波数
を調整する可変周波数制御部７、前記駆動信号の位相を
調整する可変位相制御部Φ１、Φ３のうち少なくとも一
つを備えて、前記振動重りの楕円運動によるオフセット
電圧を低減する。

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、カーナビゲーション装置などに使用される角速度セ
ンサ及びそのオフセット電圧調整方法に関する。

【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１４と図１５に、この従来の角速度セン
サ４０を示す。同図において、４１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４１の４つの
内壁から直角に伸びる駆動梁４２ａ、４２ｂおよび検出
梁４３ａ、４３ｂが枠体４１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４４が形成され
る。これらの梁４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂおよび
振動重り４４は、枠体４１と同様の半導体基板によりフ
ォトエッチングなどの半導体微細加工技術を用いて一体
に形成される。

【０００３】そして、駆動梁４２ａ、４２ｂの表面側に
は駆動用圧電素子４２ｃ、４２ｄが形成され、また検出
梁４３ａ、４３ｂの表面側には検出用圧電素子４３ｃ、
４３ｄが形成される。駆動用圧電素子４２ｃには駆動信
号源４５からインバータ４６を介して反転した駆動信号
が加えられ、また駆動用圧電素子４２ｄにはそのままの
駆動信号が加えられる。

【０００４】つぎに、角速度センサ４０の動作について
説明する。駆動用圧電素子４２ａと４２ｂとに、相互に
１８０゜位相の異なる駆動信号を加える。すると、駆動
梁４２ａと４２ｂとは、伸縮を交互に行い破線と２点鎖
線で示すようにサインカーブと逆サインカーブの振動を
交互に行う。

【０００５】このように、角速度センサ４０が振動して
いるときに、振動重り４４を通るＺ軸回りに角速度が加
わると、Ｙ軸方向にコリオリ力に基づく振動が発生す
る。この発生した振動を検出用圧電素子４３ｃ、４３ｄ
で電圧変換して角速度を求める。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の角速度センサ４０においては、振動重り４４の先端
がＸ軸上を往復振動して直線運動を行うように、駆動用
圧電素子４２ｃ、４２ｄに共振周波数の駆動信号を加え
て強制振動を行わせても、図１４に破線で示すようにＸ
軸から角変位した（ｘ’−ｘ’）線を長軸にして楕円運
動を行う。なお、コリオリ力は、（ｘ’−ｘ’）線から
９０゜角変位した（ｙ’−ｙ’）線上に発生する。

【０００７】この楕円運動は、梁幅、梁長さ、梁厚みの
加工時バラツキ、振動重りの重心の中心からのズレなど
により、角速度センサ４０の振動が縮退振動モードとな
らずに、縮退が破れて直交する２つの共振周波数ｆ１、
ｆ２が生じることによる。これらの共振周波数ｆ１、ｆ
２のために、振動重り４４の先端の軌跡は楕円となる。
そして、この楕円運動のために、Ｙ軸上に配置されてい
る検出用圧電素子４３ｃ、４３ｄに無回転時に誤差電圧
であるオフセット電圧が発生する。このオフセット電圧
を抑えるためには、楕円運動の短軸を小さくし、直線運
動に近付ける必要がある。しかしながら、従来の角速度
センサ４０においては、駆動用圧電素子４２ｃ、４２ｄ
が、Ｘ軸上の梁４２ａ、４２ｂに配置されて、Ｘ軸方向
にしか駆動できないため、この楕円運動の短軸を最小化
して、オフセット電圧を低減することはできず、検出感
度が低下していた。

【０００８】そこで、本発明は、振動重りの楕円運動の
短軸の長さを短縮して直線運動に近付けてオフセット電
圧を低減し、検出感度を向上させた角速度センサおよび
そのオフセット電圧調整方法を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【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、根元側を基体に個別に支持すると
共に先端側を共通結合した少なくとも３本の梁と、共通
結合部に形成した振動重りと、複数本の梁のうち少なく
とも２本の梁に設けた駆動用圧電素子と、複数本の梁の
うち少なくとも１本の梁に設けた検出用圧電素子と、前
記駆動用圧電素子を駆動する駆動信号を調整して前記振
動重りの振動態様を制御する駆動信号調整回路と、を備
えているものである。

【００１０】この発明は、駆動信号調整回路により、駆
動用圧電素子に供給する駆動信号の、例えば、電圧また
は位相を相対的に可変し、また駆動信号の周波数を可変
して、振動重りの運動が直線運動になるように設定して
いる。したがって、コリオリ力を検出する検出用圧電素
子にオフセット電圧が重畳せず、正確な角速度を検出す
ることができる。

【００１１】請求項２に記載の角速度センサに係る発明
は、前記複数本の梁が４本の梁よりなり、前記駆動用圧
電素子を少なくとも２本の梁に設けた請求項１に記載の
ものである。

【００１２】この発明は、４本の梁のうち少なくとも２
本の梁に駆動用圧電素子を形成して振動重りを駆動す
る。２本の梁が隣接している場合には、２本の梁には同
相の電圧が印加され、２本の梁が対向している場合に
は、２本の梁には逆相の電圧が印加される。振動重りの
運動軌跡は、隣接する２本の梁の場合には、それらの梁
の間にあり、また、対向する２本の梁の場合には、略そ
れらの梁を結ぶ軸線上にある。

【００１３】請求項３に記載の角速度センサに係る発明
は、前記駆動信号調整回路が、対をなす前記駆動用圧電
素子に供給する駆動信号の位相を相対的に変える移相回
路である請求項１または請求項２に記載のものである。

【００１４】この発明は、移相回路により、対をなす駆
動用圧電素子に供給する駆動信号の位相を相対的に変え
ることにより、振動重りの運動軌跡を直線運動に近付け
る。

【００１５】請求項４に記載の角速度センサに係る発明
は、前記駆動信号調整回路が、前記駆動用圧電素子に供
給する駆動信号の周波数を可変する周波数可変回路であ
る請求項１または請求項２に記載のものである。

【００１６】この発明は、周波数可変回路により、駆動
用圧電素子に供給する駆動信号の周波数を変えて、振動
重りの運動軌跡を直線運動に近付ける。

【００１７】請求項５に記載の角速度センサに係る発明
は、前記駆動信号調整回路が、対をなす前記駆動用圧電
素子に供給する駆動信号の振幅を相対的に変える振幅調
整回路である請求項１または請求項２に記載のものであ
る。

【００１８】この発明は、可変抵抗器などよりなる振幅
調整回路により、対をなす駆動用圧電素子に供給する駆
動信号の振幅を、相対的に変えることにより、振動重り
の運動軌跡を直線運動に近づける。

【００１９】請求項６に記載の角速度センサのオフセッ
ト電圧調整方法に係る発明は、基端側を基体に個別に支
持されている３本以上の梁が共通結合部で交わり、この
共通結合部には振動重りが形成され、複数本の梁のうち
少なくとも２本の梁に駆動用圧電素子が形成され、複数
本の梁のうち少なくとも１本の梁に検出用圧電素子が形
成され、外力が作用していないときに、前記駆動用圧電
素子に印加する駆動信号の電圧、周波数、位相のうち少
なくとも一つを調整することにより、前記振動重りの振
動周期における楕円運動を直線運動に近づけるものであ
る。

【００２０】この発明においては、角速度センサの梁、
振動重り等の製造ばらつきにより、縮退が破れて直交す
る二つの共振周波数ｆ１、ｆ２が生じる。この二つの共
振周波数ｆ１、ｆ２により、振動重りの先端は長軸と短
軸を有する楕円運動を行う。この楕円運動は、対をなす
梁の駆動用圧電素子に加えられる駆動信号の電圧を振幅
調整回路で相対的に加減して、即ち、対をなす梁のう
ち、一方の梁を振幅調整回路を介して相対的に高い電圧
で駆動して励振振幅を大きくし、他方の梁を振幅調整回
路を介して相対的に低い電圧で駆動して励振振幅を小さ
くすることにより、楕円運動の短軸を縮小して直線運動
に近づける。

【００２１】また、この発明においては、駆動用圧電素
子に加えられる駆動信号の周波数を周波数可変回路で全
体的に可変して、即ち、二つの共振周波数ｆ１、ｆ２の
近傍の駆動周波数を周波数可変回路で可変することによ
り、楕円運動の短軸を縮小して直線運動に近づける。

【００２２】更に、この発明においては、対をなす梁の
うち、一方の梁の駆動用圧電素子に加えられる駆動信号
の位相を移相回路で可変して、即ち、一対の梁のうち、
一方の梁の駆動用圧電素子に加えられる駆動信号の位相
に対し、他方の梁の駆動位相を移相回路で進め又は遅ら
せることにより、楕円運動の短軸を縮小して直線運動に
近づける。

【００２３】また、この発明においては、上記駆動電
圧、周波数、位相のうち、二つ又は三つを可変して楕円
運動の短軸を縮小して直線運動に近づけることにより、
オフセット電圧を低減する。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に、図１を参照して、本発明
の第１実施例の角速度センサに用いる角速度センサ素子
１０ａについて説明する。同図において、１はＳＯＩ
（Silicon On Insulator）基板を加工して形成した枠型
基体で、シリコン基板１ａ、酸化膜１ｂおよび活性層１
ｃの３層構造よりなる。２ａ〜２ｄは梁で前記ＳＯＩ基
板を加工して形成され、枠型基体１の４つの内壁の中央
部から酸化膜１ｂおよび活性層１ｃが伸びて枠型基体１
の中央部で十字状に結合している。そして、この結合部
の下部には前記ＳＯＩ基板のシリコン基板１ａを加工し
て振動重り３が形成される。

【００２５】十字状の梁２ａ〜２ｄの上には、下部電極
を共通にして、梁２ａ〜２ｄの根元部近傍に駆動用圧電
素子ｄ１〜ｄ４と、梁２ａ〜２ｄの結合部近傍に検出用
圧電素子ｓ１〜ｓ４とをそれぞれ形成する。これらの駆
動用圧電素子ｄ１〜ｄ４および検出用圧電素子ｓ１〜ｓ
４の上部電極と共通の下部電極とからは、それぞれの引
出端子ｔ１、ｔ２とグランド端子ＧＮＤとが導出され
る。なお、グランド端子ＧＮＤは一つの梁にしか示され
ていないが、他の梁にも同様なものが形成される。

【００２６】つぎに、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。角速度セン
サ１０は、図１に示す角速度センサ素子１０ａを利用す
るものであるが、図２においては角速度センサ素子１０
ａは概略的に示されている。

【００２７】駆動用圧電素子ｄ１とｄ３とには、移相回
路Φ１とΦ３の出力端子がそれぞれ接続される。また、
移相回路Φ１の入力端子と駆動用圧電素子ｄ２とには振
幅調整回路としての３端子型可変抵抗器４が接続され
る。また、移相回路Φ３の入力端子と駆動用圧電素子ｄ
４とには振幅調整回路としての３端子型可変抵抗器５が
接続される。また、３端子型可変抵抗器４の可変端子４
ａは、インバータ６を介して周波数可変回路７の一端子
に接続される。また、３端子型可変抵抗器５の可変端子
５ａは、周波数可変回路７の一端子に直接接続されてい
る。そして、周波数可変回路７の他端子はグランドに接
続される。

【００２８】つぎに、図２を参照して、角速度センサ１
０のオフセット電圧調整方法について説明する。いま、
角速度センサ１０に外力が作用していない時に、周波数
可変回路７より梁２ａ〜２ｄの略共振周波数の駆動信号
を印加する。その時の振動重り３の下部中心点は、例え
ば、梁２ａ〜２ｄ、振動重り３などの加工ばらつきによ
り、破線で示すように、長軸８ａ、短軸８ｂの楕円運動
を行う。この楕円運動の短軸８ｂの方向はコリオリ力の
発生する方向であり、この短軸８ｂ方向の振幅成分はオ
フセット電圧となる。したがって、短軸８ｂ方向の振幅
成分を可及的に最小化して長軸８ａ方向の直線運動に近
付ける必要がある。

【００２９】その短軸８ｂ方向の振幅成分を最小化する
方法の一つには、３端子型可変抵抗器４、５の可変端子
４ａ、５ａを摺動して行う。可変端子４ａ、５ａを固定
端子ａ側に摺動すると、駆動用圧電素子ｄ４、ｄ２の駆
動電圧が、駆動用圧電素子ｄ１、ｄ３の駆動電圧よりも
相対的に優勢になり、また、可変端子４ａ、５ａを固定
端子ｂ側に摺動すると、駆動用圧電素子ｄ１、ｄ３の駆
動電圧が駆動用圧電素子ｄ２、ｄ４の駆動電圧よりも相
対的に優勢になって、この電圧調整過程において、短軸
８ｂ方向の振幅成分が最小になる配分電圧がある。その
ときの配分電圧に設定する。

【００３０】また、短軸８ｂ方向の振幅成分を最小化す
る方法の二つには、周波数可変回路７により駆動信号の
周波数を調整する。この周波数調整過程において、短軸
８ｂ方向の振幅が最小になる周波数がある。そのときの
周波数に設定する。

【００３１】更に、短軸８ｂ方向の振幅成分を最小化す
る方法の三つには、移相回路Φ１により駆動用圧電素子
ｄ２の位相に対し、駆動用圧電素子ｄ１の駆動信号の位
相を調整し、また、移相回路Φ３により駆動用圧電素子
ｄ４の駆動信号に対し、駆動用圧電素子ｄ３の駆動信号
の位相を調整する。この位相調整過程において、短軸８
ｂ方向の振幅が最小になる位相がある。そのときの位相
に設定する。

【００３２】上記短軸８ｂ方向の振幅成分の最小化の調
整は、加工された個々の角速度センサによって、駆動用
圧電素子ｄ１とｄ２およびｄ３とｄ４の駆動信号の電圧
を相対的に高くしたり又は低くしたり、また駆動用圧電
素子ｄ１〜ｄ４の駆動信号の周波数を高くしたり又は低
くしたり、更に駆動用圧電素子ｄ１、ｄ３の駆動信号の
位相を進めたり又は遅らせたりして行い、その調整に方
向性はない。

【００３３】上記楕円運動の短軸８ｂ方向の振幅の最小
化は、駆動信号の電圧、周波数または位相のうち、その
一つで行ってもよいし、二つ又は三つの組み合わせで行
ってもよい。

【００３４】つぎに、本実施例の加速度センサ１０の動
作について説明する。上記のように短軸８ｂ方向の振幅
成分が最小化された加速度センサ１０の振動重り３が駆
動用圧電素子ｄ１、ｄ２および駆動用圧電素子ｄ３、ｄ
４によりそれぞれ駆動されて長軸８ａ方向に振動してい
るときに、振動重り３の中心を通る紙面に垂直な軸の回
りに角速度が加わると、コリオリ力が短軸８ｂ方向に発
生する。そして、その振動の分力に基づく電圧が検出用
圧電素子ｓ１〜ｓ４に発生して、検出用圧電素子ｓ１お
よびｓ４の検出電圧の加算電圧と検出用圧電素子ｓ２お
よびｓ３の検出電圧の加算電圧とを差動増幅して、コリ
オリ力を利用して回転角速度を求める。

【００３５】つぎに、図３を参照して、本発明の第２実
施例の角速度センサ２０について説明する。本実施例に
用いる角速度センサ素子２０ａは、図１に示す第１実施
例の角速度センサ素子１０ａと同様に、ＳＯＩ基板を加
工して形成される。梁２２ａ〜２２ｃは、中央部で１２
０゜の角度で交わり、根元部を基体２１に支持されてい
る。中央部の下部には振動重り２３が形成される。梁２
２ａ〜２２ｃには、それぞれ駆動用圧電素子ｄ５〜ｄ７
および検出用圧電素子ｓ５〜ｓ７が形成される。これら
の駆動用圧電素子ｄ５〜ｄ７および検出用圧電素子ｓ５
〜ｓ７からは、図示しないが、図１に示すように、引出
端子とグランド端子とが導出される。

【００３６】つぎに、電気的接続回路について説明す
る。駆動用圧電素子ｄ６には、移相回路Φ４の出力端子
が接続される。また、移相回路Φ４の入力端子と駆動用
圧電素子ｄ５とには３端子型可変抵抗器２４が接続され
る。また、３端子型可変抵抗器２４の可変端子２４ａ
は、周波数可変回路２７の一端子に接続される。また、
周波数可変回路２７の一端子はインバータ２６を介して
駆動用圧電素子ｄ７に接続される。周波数可変回路２７
の他端子はグランドに接続される。

【００３７】つぎに、図３を参照して、角速度センサ２
０のオフセット電圧調整方法について説明する。いま、
角速度センサ２０に外力が作用していない時に、周波数
可変回路２７より梁２２ａ〜２２ｃの略共振周波数の駆
動信号を印加する。その時の振動重り２３の下部中心点
は、例えば、梁２２ａ〜２２ｃ、振動重り２３などの加
工ばらつきにより、破線で示すように、長軸２８ａ、短
軸２８ｂの楕円運動を行う。この楕円運動の短軸２８ｂ
の方向はコリオリ力の発生する方向であり、この短軸２
８ｂ方向の振幅成分はオフセット電圧となる。したがっ
て、短軸２８ｂ方向の振幅成分を可及的に最小化して長
軸２８ａ方向の直線運動に近付ける必要がある。

【００３８】その短軸２８ｂ方向の振幅成分を最小化す
る方法の一つには、振幅調整回路としての３端子型可変
抵抗器２４の可変端子２４ａを摺動して行う。可変端子
２４ａを固定端子ｃ側に摺動すると、駆動用圧電素子ｄ
５の駆動電圧が駆動用圧電素子ｄ６の駆動電圧に対し相
対的に優勢になり、また、可変端子２４ａを固定端子ｄ
側に摺動すると、駆動用圧電素子ｄ６の駆動電圧が駆動
用圧電素子ｄ５の駆動電圧に対し相対的に優勢になっ
て、この電圧調整過程において、短軸２８ｂ方向の振幅
成分が最小になる配分電圧がある。そのときの配分電圧
に設定する。

【００３９】また、短軸２８ｂ方向の振幅成分を最小化
する方法の二つには、周波数可変回路２７により駆動信
号の周波数を調整する。この周波数調整過程において、
短軸２８ｂ方向の振幅が最小になる周波数がある。その
ときの周波数に設定する。

【００４０】更に、短軸２８ｂ方向の振幅成分を最小化
する方法の三つには、移相回路Φ４により駆動用圧電素
子ｄ５の駆動信号の位相に対し、駆動用圧電素子ｄ６の
駆動信号の位相を調整する。この位相調整過程におい
て、短軸２８ｂ方向の振幅が最小になる位相がある。そ
のときの位相に設定する。

【００４１】上記楕円運動の短軸８ｂ方向の振幅の最小
化は、駆動信号の電圧、周波数または位相のうち、その
一つで行ってもよいし、二つ又は三つの組み合わせで行
ってもよい。

【００４２】つぎに、本実施例の加速度センサ２０の動
作について説明する。上記のように短軸２８ｂ方向の振
幅成分が最小化された加速度センサ２０の振動重り２３
が駆動用圧電素子ｄ５〜ｄ７によりそれぞれ駆動されて
長軸２８ａ方向に振動しているときに、振動重り２３の
中心を通る紙面に垂直な軸の回りに角速度が加わると、
コリオリ力が短軸２８ｂ方向に発生する。そして、その
振動の分力に基づく電圧が検出用圧電素子ｓ５、ｓ６に
発生して、検出用圧電素子ｓ５とｓ６の検出電圧の差動
増幅を行うことにより、コリオリ力を利用して回転角速
度を求めることができる。

【００４３】つぎに、本実施例に用いる加速度センサ素
子１０ａの製造方法について、図４〜図１３を参照して
説明する。

【００４４】図４において、厚みが５００μｍのシリコ
ン基板１ａ、同じく２μｍの酸化膜１ｂ、同じく５μｍ
の活性層１ｃよりなるＳＯＩ基板１を用意する。

【００４５】図５において、ＳＯＩ基板１を熱酸化し
て、ＳＯＩ基板１の表面と裏面に酸化膜３１ａ、３１ｂ
を形成する。

【００４６】図６において、蒸着装置を用いて、金（Ａ
ｕ）／クロム（Ｃｒ）を酸化膜３１ａの上に堆積した
後、フォトエッチングにより駆動用圧電素子ｄ１〜ｄ４
と検出用圧電素子ｓ１〜ｓ４の共通の下部電極３２ａを
パターニングする。なお、この下部電極３２ａからは、
図示しないが、図１に示すグランド端子ＧＮＤが導出さ
れる。

【００４７】図７において、スパッタリング装置を用い
て、下部電極３２ａおよびグランド端子ＧＮＤを含む露
出している酸化膜３１ａ上に酸化亜鉛（ＺｎＯ）３２を
堆積する。

【００４８】図８において、酢酸、燐酸および水からな
る混合液を用いたウエットエッチングまたはＲＩＥ（反
応性イオンエッチング）により酸化亜鉛３２をパターニ
ングして圧電層３２ｂを形成する。

【００４９】ついで、蒸着装置を用いて、金（Ａｕ）／
クロム（Ｃｒ）を圧電層３２ｂを含む酸化膜３１ａ上に
堆積した後、フォトエッチングにより駆動用圧電素子ｄ
１〜ｄ４の上部電極３２ｃおよび検出用圧電素子ｓ１〜
ｓ４の上部電極３２ｄ並びにこれらと接続する引出端子
ｔ１、ｔ２をパターニングする。そして、駆動用圧電素
子ｄ１〜ｄ４および検出用圧電素子ｓ１〜ｓ４を形成す
る。

【００５０】図９において、フォトリソグラフィ法を用
いて、駆動用圧電素子ｄ１〜ｄ４および検出用圧電素子
ｓ１〜ｓ４を含む酸化膜３１ａ上にフォトレジスト３３
ａを塗布する。

【００５１】図１０において、フォトレジスト３３ａを
図１に示す角速度センサ素子１０ａの平面形状、即ち、
枠型基体１と梁２ａ〜２ｄの形状にパターニングしてレ
ジストマスク３３ｂを形成する。

【００５２】図１１において、レジストマスク３３ｂを
用いて、ＲＩＥ装置により酸化膜３１ａと活性層１ｃを
エッチングする。また、ＳＯＩ基板１の裏面側に、フォ
トレジストを塗布して、枠型基体１と振動重り３の形状
にレジストマスク３４を形成する。その後、酸化膜１ｂ
をＲＩＥによりドライエッチングする。

【００５３】図１２において、レジストマスク３４を用
いて、ＲＩＥ装置により酸化膜３１ｂとシリコン基板１
ａをドライエッチングして、振動重り３と梁２ａ〜２ｄ
を形成する。そして、最後にアッシャーを用いて、フォ
トレジストマスク３３ｂ、３４を除去して、図１に示す
角速度センサ素子１０ａが完成する。

【００５４】上記角速度センサ素子１０ａの製造におい
ては、圧電素子材料として酸化亜鉛を使用したが、チタ
ン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）なども使用できる。また、
電極材料としては、Ａｕ／Ｃｒを例示したが、その他ア
ルムニュウム（Ａｌ）などの導電性金属も使用可能であ
る。

【００５５】

【発明の効果】本発明の角速度センサは、駆動信号調整
回路として振幅調整回路、周波数可変回路または移相回
路を備えているので、振幅調整回路により駆動信号の電
圧を調整し、また、周波数可変回路により駆動信号の周
波数を調整し、更に、位相回路により駆動信号の位相を
調整して振動重りの楕円運動を直線運動に近付けて、オ
フセット電圧を低減し、検出感度を向上させることがで
きる。

【００５６】また、本発明の角速度センサのオフセット
電圧調整方法は、駆動信号の電圧、周波数、位相のう
ち、少なくとも一つを調整することにより、振動重りの
楕円運動を直線運動に近付けて、オフセット電圧を低減
し、検出感度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に用いる角速度センサ素
子の斜視図

【図２】本発明の第１実施例の角速度センサの形態説
明図

【図３】本発明の第２実施例の角速度センサの形態説
明図

【図４】図１に示す角速度センサ素子の製造方法をＸ
−Ｘ線断面にて示すもので、ＳＯＩ基板を用意する工程
図

【図５】同じく、ＳＯＩ基板の表面と裏面に酸化膜を
形成する工程図

【図６】同じく、駆動用圧電素子と検出用圧電素子の
共通の下部電極を形成する工程図

【図７】同じく、酸化亜鉛を堆積する工程図

【図８】同じく、酸化亜鉛をパターニングし、上部電
極を形成して、駆動用圧電素子と検出用圧電素子を形成
する工程図

【図９】図１に示す角速度センサ素子の製造方法をＹ
−Ｙ線断面にて示すもので、フォトレジストを塗布する
工程図

【図１０】同じく、角速度センサ素子の平面形状にレ
ジストマスクを形成する工程図

【図１１】同じく、酸化膜と活性層をエッチングし、
枠型基体と振動重りの形状にレジストマスクを形成する
工程図

【図１２】同じく、シリコン基板をエッチングして振
動重り及び梁を形成する工程図

【図１３】図１に示す角速度センサ素子の製造方法を
Ｘ−Ｘ線断面にて示すもので、レジストを除去する工程
図

【図１４】従来の角速度センサの形態説明図

【図１５】同じく、振動の態様を示す図

【符号の説明】

１枠型基体１ａシリコン基板１ｂ酸化膜１ｃ活性層２ａ〜２ｄ、２２ａ〜２２ｃ梁ｄ１〜ｄ４駆動用圧電素子ｓ１〜ｓ４検出用圧電素子ｔ１、ｔ２引出端子３、２３振動重り４、５、２４可変抵抗器４ａ、５ａ、２４ａ可変端子６、２６インバータ７、２７可変周波数発振器８ａ、２８ａ長軸８ｂ、２８ｂ短軸１０ａ角速度センサ素子１０、２０角速度センサ Φ１、Φ３、Φ４可変位相器２１基体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F105 AA02 AA08 BB02 BB08 BB14 BB15 CC04 CC11 CC20 CD02 CD06 CD11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】根元側を基体に個別に支持すると共に先
端側を共通結合した少なくとも３本の梁と、共通結合部
に形成した振動重りと、複数本の梁のうち少なくとも２
本の梁に設けた駆動用圧電素子と、複数本の梁のうち少
なくとも１本の梁に設けた検出用圧電素子と、前記駆動
用圧電素子を駆動する駆動信号を調整して前記振動重り
の振動態様を制御する駆動信号調整回路と、を備えてい
る角速度センサ。
【請求項２】前記複数本の梁が４本の梁よりなり、前
記駆動用圧電素子を少なくとも２本の梁に設けた請求項
１に記載の角速度センサ。
【請求項３】前記駆動信号調整回路が、対をなす前記
駆動用圧電素子に供給する駆動信号の位相を相対的に変
える移相回路である請求項１または請求項２に記載の角
速度センサ。
【請求項４】前記駆動信号調整回路が、前記駆動用圧
電素子に供給する駆動信号の周波数を可変する周波数可
変回路である請求項１または請求項２に記載の角速度セ
ンサ。
【請求項５】前記駆動信号調整回路が、対をなす前記
駆動用圧電素子に供給する駆動信号の振幅を相対的に変
える振幅調整回路である請求項１または請求項２に記載
の角速度センサ。
【請求項６】基端側を基体に個別に支持されている３
本以上の梁が共通結合部で交わり、この共通結合部には
振動重りが形成され、複数本の梁のうち少なくとも２本
の梁に駆動用圧電素子が形成され、複数本の梁のうち少
なくとも１本の梁に検出用圧電素子が形成され、外力が
作用していないときに、前記駆動用圧電素子に印加する
駆動信号の電圧、周波数、位相のうち少なくとも一つを
調整することにより、前記振動重りの振動周期における
楕円運動を直線運動に近づける角速度センサのオフセッ
ト電圧調整方法。