JP2000329562A

JP2000329562A - 角速度センサ装置

Info

Publication number: JP2000329562A
Application number: JP11345134A
Authority: JP
Inventors: Takao Iwaki; 隆雄岩城; Nobuyuki Oya; 信之大矢; Hiroaki Ito; 弘明伊藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-03-12
Filing date: 1999-12-03
Publication date: 2000-11-30
Anticipated expiration: 2019-12-03
Also published as: JP4126833B2; DE10011830B4; DE10011830A1; DE10011830B8; US6321598B1

Abstract

(57)【要約】【課題】振動型の角速度センサ装置において、角速度
出力値の０点や出力感度のドリフトを抑制し、且つ、装
置の小型化、低コスト化を達成する。【解決手段】センサエレメント１００は、角速度軸ｚ
に対してａ０方向に駆動用電極４、５により駆動振動す
る駆動用振動子１と、駆動用振動子１と梁１３によって
連結された２個の検出用振動子１１、１２と、検出用振
動子１１、１２に加わるコリオリ力を検出する検出用電
極１４、１５とを備え、コリオリ力が加わったときに各
々の検出用振動子１１、１２に発生する検出振動の方向
ａ１、ａ２がコリオリ力の作用する方向Ｋから角度θず
れている。そして、各検出用電極１４、１５からの出力
信号に基づき、慣性力に起因する信号を基準にコリオリ
力に起因する信号から角速度を算出するようにしてい
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、車両制御システ
ム、車両転倒検知システム、ナビゲーションシステム、
光学機器の手ぶれ防止システム等の角速度をセンシング
する必要のある角速度センサ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、小型化、低コスト化を目的とし
て、マイクロマシン技術を用いた振動型の角速度センサ
装置が報告されている。この種のセンサ装置におけるセ
ンサエレメントの概略平面を図２３に示す。ＳＯＩ基板
等を用いて加工されたセンサチップの外周枠部Ｊ１内
に、互いに直交する駆動用梁Ｊ２及び検出用梁Ｊ３によ
って振動子Ｊ４が懸架されている。ここで、矢印ａ０は
振動子Ｊ４の駆動振動方向、矢印ａ１は検出振動方向
（従来のセンサエレメントにおけるコリオリ力発生方
向）である。

【０００３】センサの基本原理は、図２３に示す様に、
検出しようとする角速度軸ｚと垂直に、質量ｍを持った
振動子Ｊ４を駆動振動させ、角速度軸ｚ及び該駆動振動
方向と垂直に発生するコリオリ力２ｍＶΩ（Ｖ：振動子
Ｊ４の速度、Ω：角速度）を、該コリオリ力の発生方向
への振動子Ｊ４の変位等を利用して検出するものであ
る。

【０００４】このような角速度センサ装置においては、
環境温度の変化や時間の経過とともに、センサエレメン
トのばね定数等の物性値が変化するため、角速度出力値
の０点や出力感度がドリフトするという問題がある。こ
れを回避するために、振動子の振幅をモニターしてフィ
ードバックをかけることにより一定振幅で振動子を振動
させる機能や、温度を計測しつつ温度によって感度を補
正する機能が搭載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これら機能を
搭載するという対策においては、振動モニタや温度セン
サ等が必要でありかつ回路の規模も大きくなるため、セ
ンサ装置のサイズ及びコストが増大する。また、補正と
いう手法であるがゆえに、原理的に上記０点や出力感度
のドリフトを０にすることはできず、高精度に補正しよ
うとすれば、装置のサイズ及びコストはより増大する。

【０００６】本発明は上記問題に鑑み、振動型の角速度
センサ装置において、角速度出力値の０点や出力感度の
ドリフトを抑制し、且つ、装置の小型化、低コスト化を
達成することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１ないし請求項７記載の発明では、水平面内
で駆動振動を行う可動部（１、３８、４１、５１）を有
し、この可動部を駆動振動させて該水平面と垂直な角速
度軸（ｚ）回りに角速度が発生したときに、該可動部に
対して該水平面と平行な方向にコリオリ力を作用させる
ようにしたセンサエレメント（１００、３００、３３
０、３５０、４００、４５０、５００、５５０、６０
０）と、このセンサエレメントからの出力信号に基づ
き、該コリオリ力に起因しない信号を基準に該コリオリ
力に起因する信号から角速度を算出する回路手段（２０
０）とを有することを特徴としている。

【０００８】このように、請求項１ないし７記載の発明
によれば、環境温度の変化や時間の経過とともに同様に
変化するコリオリ力に起因しない信号とコリオリ力に起
因する信号を導出し、コリオリ力に起因しない信号を基
準にコリオリ力に起因する信号を算出することによっ
て、絶対値として持っている角速度出力値の０点や出力
感度のドリフトを相対的にキャンセルすることができる
ため、該ドリフトを抑制でき、また、余分な回路等から
の補正が不要となるため、装置の小型化、低コスト化を
達成することができる。

【０００９】ここで、センサエレメントからの出力信号
がコリオリ力に起因する信号とコリオリ力に起因しない
信号とが合成されたものである場合は、回路手段（２０
０）がこれら両信号を分離する機能を有することが好ま
く、また、コリオリ力に起因しない信号としては、該可
動部（１、３８、４１、５１）に作用する慣性力等のコ
リオリ力とは９０°位相がずれた力に基づく信号を採用
することができる。

【００１０】ここで、慣性力とは、「質量ｍに力Ｆが作
用して加速度αを生ずる場合に、−ｍαに相当する力」
（岩波理化学辞典より）である。言い換えれば、「非慣
性系から見たため見かけ上現れる力の総称」であるた
め、コリオリ力も慣性力に含まれる。本明細書では、
「慣性力」といえば、コリオリ力以外の慣性力を指すこ
とにする。

【００１１】また、請求項８記載の発明では、センサエ
レメント（１００、３００、３３０、３５０、４００、
４５０、５００、５５０、６００）として、検出しよう
とする角速度軸に対して垂直方向に駆動振動する振動子
（１１、１２、３１、３２）と、角速度が入力されたと
きに該振動子に加わるコリオリ力を検出する検出部（１
４、１５、３４、３５）とを備え、該コリオリ力が加わ
ったときに前記振動子に発生する検出振動の方向が前記
コリオリ力の作用する方向に対してずれているものを採
用している。

【００１２】本発明のセンサエレメントによれば、コリ
オリ力が加わったときに振動子に発生する検出振動の方
向がコリオリ力の作用する方向に対してずれているか
ら、該検出振動方向に対してコリオリ力に起因する力と
コリオリ力に起因しない力とを発生させることができ、
検出部からの出力信号にはコリオリ力に起因しない信号
とコリオリ力に起因する信号とが含まれる。

【００１３】そして、本発明では、この出力信号に基づ
き、コリオリ力に起因しない信号を基準にコリオリ力に
起因する信号から角速度を算出するようにしているた
め、上記請求項１〜請求項７の発明と同様の作用効果を
奏することができる。

【００１４】また、請求項９記載の発明では、複数個の
振動子（１１、１２、３１、３２）と各振動子に対応す
る検出部（１４、１５、３４、３５）とを有するから、
各々の振動子に対応して複数個の出力信号が得られる。
そして、各出力信号に基づき、コリオリ力に起因しない
信号を基準にコリオリ力に起因する信号から角速度を算
出するようにしているため、請求項８の発明と同様の効
果を奏する。

【００１５】また、請求項１０記載の発明では、センサ
エレメント（１００）として、検出しようとする角速度
軸に対して垂直方向に駆動振動する第１の振動子（１）
と、この第１の振動子と梁（１３）によって連結された
複数個の第２の振動子（１１、１２）と、この第２の振
動子に加わるコリオリ力を検出する検出部（１４、１
５）とを備え、該コリオリ力が加わったときに各々の該
第２の振動子に発生する検出振動の方向が該コリオリ力
の作用する方向からずれているものを採用している。

【００１６】本発明のセンサエレメントによれば、複数
個の第２の振動子は、第１の振動子と共に駆動振動を行
い、コリオリ力が加わったときに梁によって検出振動す
ることができ、この検出振動に基づき検出部からコリオ
リ力を検出する。ここで、各第２の振動子の検出振動の
方向が該コリオリ力の作用する方向からずれているた
め、請求項９の発明と同様の作用効果を奏することがで
きる。

【００１７】ここで、請求項１１記載の発明のように、
請求項１０記載のセンサエレメント（１００）におい
て、複数個の第２の振動子（１１、１２）を、互いの間
で検出振動の方向のずれ角が異なるものとしても、検出
部からの出力信号に基づき、コリオリ力に起因しない信
号を基準にコリオリ力に起因する信号から角速度を算出
することができる。

【００１８】また、請求項１２記載の発明では、請求項
８〜請求項１１記載のセンサ装置における駆動振動を、
この駆動振動を行う振動子を有する可動部（５１）と固
定部（３）とを連結する一対の梁（５０１、５０２）の
弾性力によって行うものとし、該一対の梁を該可動部に
おける駆動振動の軸（ｂ１、ｂ２）を挟んで設けるとと
もに、個々の該梁を互いに非対称な形状としたことを特
徴としている。

【００１９】それによって、一対の梁のうち一方と他方
とでばね定数が異なるから、コリオリ力を検出する検出
振動の方向に対して容易に駆動振動の方向をずらすこと
ができ、駆動振動方向と直交する方向であるコリオリ力
の作用する方向と、検出振動の方向とをずらすことがで
きる。

【００２０】また、請求項１３記載の発明のように、セ
ンサエレメント（６００）を製造するときの加工誤差を
利用することによって、検出振動の方向をコリオリ力の
作用する方向に対してずらすものとすれば、加工誤差を
積極的に利用することができ、従来排除しようとしてい
た加工誤差を排除する必要が無くなり、低コスト化に有
効である。

【００２１】ところで、センサエレメントにおいて、駆
動振動を行うための構成部分の物性値が温度変化等に伴
って変化したりして目的外方向の振動が発生すると、セ
ンサエレメントの検出部からの出力信号には誤差が発生
する。

【００２２】この問題に対して、請求項１４記載の発明
では、請求項８〜請求項１３記載の角速度センサ装置に
おいて、検出部（１４、１５）を振動子（１１、１２）
と同様に駆動振動させるようにしているから、検出部か
らの出力信号には上記の駆動振動の目的外振動による誤
差が発生しない。

【００２３】さらに、請求項１５記載の発明では、請求
項８〜請求項１３記載の角速度センサ装置において、駆
動振動の共振周波数と検出振動の共振周波数とを、一致
もしくは近接するように構成したことを特徴としている
から、検出振動の振幅を大きくでき、検出振動方向のコ
リオリ力に起因しない力（慣性力等）の成分及びコリオ
リ力成分を大きくできる。そのため、センサエレメント
からの出力信号におけるコリオリ力に起因しない信号成
分及びコリオリ力に起因する信号成分を大きくでき、上
記の検出振動の変化による誤差を相対的に小さくでき
る。

【００２４】なお、請求項１４記載の発明において、請
求項１５記載の構成とした場合には、センサエレメント
からの出力信号におけるコリオリ力に起因しない信号成
分及びコリオリ力に起因する信号成分を大きくでき、出
力感度を向上させることができる。

【００２５】また、請求項１６記載の発明では、センシ
ングしようとする角速度軸に対して垂直方向に駆動振動
する第１の検出用振動子（１１、３１）および第２の検
出用振動子（１２、３２）を備え、該第１の検出用振動
子と該第２の検出用振動子とで、該角速度軸回りの角速
度が入力されたときに振動する検出振動の振動軸が、コ
リオリ力の作用する方向に対して非平行であり、さら
に、該第１および第２の検出用振動子の各々の出力信号
を入力して減算により慣性力を算出する慣性力算出手段
と、該第１および第２の検出用振動子の各々の出力信号
を演算することによりコリオリ力を含む値を算出するコ
リオリ力算出手段と、該慣性力算出手段からの信号と該
コリオリ力算出手段とからの信号とに基づいて演算を行
い角速度を算出する角速度算出手段とを備えることを特
徴としている。

【００２６】本発明によれば、第１及び第２の検出用振
動子の検出振動の振動軸が、それぞれコリオリ力の作用
する方向に対して非平行であるため、それぞれの振動子
において慣性力とコリオリ力とを含んだ出力信号を発生
させることができる。そして、両振動子のからの出力信
号を減算することにより慣性力を算出でき、演算により
コリオリ力を算出でき、上記請求項１ないし７記載の発
明と同様の効果を得ることができる。

【００２７】また、請求項１７記載の発明では、センサ
エレメント（４００）として、角速度軸に対して垂直方
向に駆動振動する複数個の第１の振動子（１ａ、１ｂ）
と、各々の第１の振動子の内部に梁（１３）で連結され
た第２の振動子（１１、１２）と、角速度が入力された
ときに該第２の振動子に加わるコリオリ力を検出する検
出部（１４、１５）とを備え、かつ、該複数個の第１の
振動子の少なくとも２個が少なくとも１個の梁（６）で
連結されており、コリオリ力が加わったときに該第２の
振動子に発生する検出振動の方向が前記コリオリ力の作
用する方向に対してずれているものを採用している。

【００２８】本発明によれば、複数個の第２の振動子
（検出用振動子）は、それぞれに対応する第１の振動子
(駆動用振動子)とともに駆動振動を行い、コリオリ力が
加わったときに、梁（１３）によって検出振動すること
ができ、この検出振動に基づき、複数個の検出部から各
々コリオリ力を検出する。

【００２９】ここで、コリオリ力の方向が第２の振動子
の検出振動の方向からずれているため、コリオリ力に起
因しない信号を基準にコリオリ力に起因する信号を計算
することができる。そのため、角速度出力値の０点や出
力感度のドリフトをキャンセルできる。したがって、そ
れらを回路で補正することが不要となるので、装置の小
型化、低コスト化が可能である。

【００３０】さらに、本発明では、少なくとも２個の第
１の振動子同士が梁（６）で連結されているため振動系
は連成振動系となり、駆動振幅が極大となる駆動力の周
波数は、該梁で連結された第１の振動子において同じ値
（固有振動数）となる。角速度センサでは、駆動振幅を
大きくとるために固有振動数で振動させることが多い
が、連成振動系を作ることにより、振幅を一致（または
近い値に）させるのが容易となる。

【００３１】また、請求項１８記載の発明は、請求項１
７のセンサエレメントにおいて、複数個の第１の振動子
（１ａ、１ｂ）同士を連結せずに独立したものとしたセ
ンサエレメント（４５０）を採用したことを特徴とする
ものである。本発明によっても、請求項１７の発明と同
様に、コリオリ力に起因しない信号を基準にコリオリ力
に起因する信号を計算することができ、角速度出力値の
０点や出力感度のドリフトのキャンセル、装置の小型
化、低コスト化といった効果を奏する。

【００３２】さらに、本発明によれば、複数個の第１の
振動子を連結せずに独立させることにより、複数個の第
１の振動子のチップ内での配置が自由になり、チップの
小型化が可能である。これは、単純には低コストになる
し、歩留まりも向上する。また、複数個の第１の振動子
を連結しないことにより、複数の第１の振動子をそれぞ
れ別のチップ（１０００、１００１）上に配置すること
も可能であり、これも歩留まり向上に役立つ。

【００３３】さらに、複数個の第１の振動子を連結しな
いということは、これら第１の振動子を連結するための
梁を設けなくても良いことであるから、個々の第１の振
動子の周囲に駆動手段（駆動用電極等）を、簡単に複数
個とりつけることができる。従って、駆動力を大きくす
ることができて非常に有利である。

【００３４】また、請求項１９記載の発明では、センサ
エレメント（３３０）として、角速度軸に対して垂直方
向に駆動振動する複数の第１の振動子（３１、３２）
と、各々の該第１の振動子の外側に該第１の振動子と梁
（３６）によって連結された第２の振動子（３４）と、
この第１の振動子に加わるコリオリ力を第２の振動子を
介して検出する検出部（３４、３５）とを備え、かつ、
該複数個の第１の振動子の少なくとも２個が少なくとも
１個の梁（６）で連結されており、コリオリ力が加わっ
たときに各々の該第１の振動子に発生する検出振動の方
向がコリオリ力の作用する方向からずれているものを採
用している。

【００３５】本発明によれば、複数個の第１の振動子が
駆動振動しているときに、コリオリ力が加わると各第１
の振動子には検出振動が発生する。この第１の振動子の
検出振動は、梁（３６）を介して対応する各第２の振動
子（３４）をも同様に検出振動させ、この第２の振動子
の検出振動に基づき、複数個の検出部から各々コリオリ
力を検出する。

【００３６】ここで、コリオリ力の方向が第１の振動子
の検出振動の方向からずれており、それによって、コリ
オリ力の方向は第２の振動子の検出振動の方向からもず
れることとなるため、コリオリ力に起因しない信号を基
準にコリオリ力に起因する信号を計算することができ
る。そのため、角速度出力値の０点や出力感度のドリフ
トをキャンセルできる。したがって、それらを回路で補
正することが不要となるので、装置の小型化、低コスト
化が可能である。

【００３７】また、少なくとも２個の第１の振動子同士
が梁（６）で連結されているため振動系は連成振動系と
なり、駆動振幅が極大となる駆動力の周波数は、該連成
振動用梁で連結された第１の振動子において同じ値（固
有振動数）となる。角速度センサでは、駆動振幅を大き
くとるために固有振動数で振動させることが多いが、連
成振動系を作ることにより、振幅を一致（または近い値
に）させるのが容易となる。

【００３８】また、請求項２０記載の発明は、請求項１
９のセンサエレメントにおいて、複数個の第１の振動子
（３１、３２）同士を連結せずに独立したものとしたセ
ンサエレメント（３５０）を採用したことを特徴とする
ものである。本発明によっても、請求項１９の発明と同
様に、コリオリ力に起因しない信号を基準にコリオリ力
に起因する信号を計算することができ、角速度出力値の
０点や出力感度のドリフトのキャンセル、装置の小型
化、低コスト化といった効果を奏する。

【００３９】さらに、本発明によれば、複数個の第１の
振動子を連結せずに独立させることにより、請求項１８
の発明と同様の効果、即ち、第１の振動子の配置自由
化、別チップへの配置によるチップの小型化、低コスト
化、歩留まり向上、及び、駆動手段の複数化による駆動
力の増大化、といった効果を奏する。

【００４０】ここで、請求項２１記載の発明のように、
請求項１７〜請求項２０記載のセンサエレメント（３３
０、３５０、４００、４５０）において、検出振動の方
向がコリオリ力の作用する方向からずれている複数個の
第１または第２の振動子（１１、１２、３１、３２）
を、互いの間で検出振動の方向のずれ角が異なるものと
しても、検出部（１４、１５、３４、３５）からの出力
信号に基づき、コリオリ力に起因しない信号を基準にコ
リオリ力に起因する信号から角速度を算出することがで
きる。

【００４１】また、請求項２２記載の発明では、請求項
９、１７〜２１に記載の角速度センサ装置において、駆
動振動を行う複数個の振動子（１ａ、１ｂ、１１、１
２、３１、３２）における互いの駆動振幅が予め等しく
なるように調整してあることを特徴としている。

【００４２】加工誤差等の原因により、例えば駆動電圧
が同じでも、駆動振動を行う複数個の振動子の振幅が異
なってしまうことがある（全く同じ振動子を複数個作る
ことができれば、同じ電圧をかけることによって振幅は
同じになるが、実際には、エッチング時の加工誤差等に
よって全く同じ振動子を複数個作ることは難しい）。

【００４３】駆動振動を行う複数個の振動子がある場
合、検出振動に基づく信号も複数個出力されるが、コリ
オリ力による信号を得るには、これら複数個の出力信号
（ａａ、ｂｂ、ａａ’、ｂｂ’）を演算（例えば加算も
しくは減算）することを行う。これは、それぞれの駆動
振動を行う振動子の駆動振幅が等しいことを前提として
いる。したがって、加工誤差によって、それぞれの振動
子の駆動振幅が異なってしまえば、コリオリ力による信
号を精度良く得にくくなる。その点、本発明のように、
駆動振動を行う振動子の駆動振幅を調整すれば、たとえ
加工誤差等があっても、複数個の信号を演算することに
よって、コリオリ力による信号を精度良く得ることがで
きる。

【００４４】また、請求項２３記載の発明のように、請
求項９、１７〜２１に記載の角速度センサ装置におい
て、複数個の検出部（１４、１５、３４、３５）におけ
る互いの出力信号振幅を予め等しくなるようにゲインを
調整しても、請求項２２の発明における駆動振幅を同じ
にする効果と同じ効果が得られる。

【００４５】また、請求項２４記載の発明のように、請
求項８、９、及び１７〜２１に記載の角速度センサ装置
において、駆動振動を行う振動子（１ａ、１ｂ、１１、
１２、３１、３２）における該駆動振動の物理量をモニ
タする手段（４’、５’）を備えたものとすれば、駆動
振動の物理量（駆動振幅や駆動振動速度等）をモニタす
ることによって、このモニタの結果に基づき、振動子の
駆動振動の振幅やその振動速度等を調整したり、検出部
からの出力信号の振幅を調整することができる。

【００４６】特に、請求項２５記載の発明のように、モ
ニタの結果を用いた負帰還（フィードバック）により、
駆動振動を行う振動子（１ａ、１ｂ、１１、１２、３
１、３２）の駆動振幅を一定に制御すれば、駆動振動を
行う振動子が複数個ある場合に、請求項２２の発明と同
様の効果を得られる。また、このフィードバック制御に
よる駆動振幅一定制御は、上記のモニタ結果に基づくも
のであるため、装置に対する環境変化が生じても関係な
く制御できる。

【００４７】また、通常の角速度センサ用のセンサエレ
メントにおいては、その出力信号には、必ずコリオリ力
に起因する信号とコリオリ力に起因しない信号とが含ま
れる。その点、請求項２６記載の発明のように、複数の
センサエレメント（４０１、４０２）を別々のチップ
（１０００、１００１）に形成した場合、複数個の出力
信号を演算すれば、コリオリ力に起因しない信号を基準
にしてコリオリ力に起因する信号から角速度を算出する
ことができ、上記本発明の目的を達成できる。

【００４８】さらに、複数個のセンサエレメントを別々
のチップに形成することで、振動子の配置等、１つのチ
ップ内におけるエレメント構造の自由度を大きくでき、
結果として、各チップの小型化が可能である。これは、
単純には低コストになるし、歩留まりも向上する。ま
た、各チップを重ねて配置する等の工夫が可能で、装置
の小型化を図ることができる。

【００４９】また、請求項２７記載の発明では、請求項
１〜請求項２６に記載の角速度センサ装置において、コ
リオリ力に起因しない信号が慣性力による信号であるこ
とを特徴としている。

【００５０】なお、上記した括弧内の符号は、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一例であ
る。

【００５１】

【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、以下の実施形態において平面
図に施されたハッチングは便宜上施したもので断面を示
すものではない。また、各実施形態相互において同一部
分に付いては図中、同一符号を付してある。

【００５２】（第１実施形態）図１に本発明の第１実施
形態に係る角速度センサ装置のセンサエレメント１００
の概略平面図を示し、図２に該角速度センサ装置の回路
部（回路手段）２００のブロック図を示す。なお、図２
は以下の各実施形態に係る回路部２００のブロック図で
もある。

【００５３】センサエレメント１００は、例えばＳＯＩ
基板にマイクロマシン技術を施すことにより形成された
略矩形状のチップであり、基板の水平面（図１における
紙面に相当）内で駆動振動を行う可動部としての略矩形
状の駆動用振動子（本発明の第１の振動子にも相当）１
を有し、この駆動用振動子１を駆動振動させて該水平面
と垂直な角速度軸ｚ回りに角速度Ωが発生したときに、
該駆動用振動子１に対して該水平面と平行な方向にコリ
オリ力が作用するようになっている。

【００５４】駆動用振動子１は、その対向辺部におい
て、上記水平面内に延びる例えば４本の梁２によってチ
ップ（即ちセンサエレメント１００）の外周枠部３に連
結されており、該連結部以外では、外周枠部３と開口部
（非ハッチング部分）を介して離間している。ここで、
駆動用振動子１は、梁２によって外周枠部３とは独立に
図１に示す矢印ａ０の方向（駆動振動方向）にのみ振動
可能となっている。

【００５５】駆動用振動子１における外周枠部３との連
結部以外の対向辺部には、複数個の棒状の駆動用可動電
極４が櫛歯状に設けられ、これら駆動用可動電極４の櫛
歯の隙間には、外周枠部３から延びる複数個の棒状の駆
動用固定電極５が櫛歯状に設けられており、これら両電
極４、５の側面は離間して対向している。ここで、駆動
用振動子１及び駆動用可動電極４と駆動用固定電極５と
は、電気的に絶縁され独立している。

【００５６】そして、各電極４、５は図示しない配線や
パッド等を介して回路手段２００に電気的に接続されて
おり、回路部２００から両電極４、５の間に或る周期で
電圧を印加することによって、両電極４、５の間に静電
力が作用し上記梁２の弾性力により、可動部である駆動
用振動子１を上記水平面内において図１に示すａ０方向
に駆動振動させることができるようになっている。

【００５７】また、駆動用振動子１は、２個の略矩形状
の検出用振動子（本発明でいう第２の振動子）、即ち第
１の検出用振動子１１及び第２の検出用振動子１２を有
している。両検出用振動子１１及び１２は、各々その対
向辺部において、２個の梁１３によって駆動用振動子１
に連結されており、該連結部以外では、駆動用振動子１
と開口部（図１中の非ハッチング部分）を介して離間し
ている。ここで、検出用振動子１１、１２は、上記角速
度Ωの入力時に、それぞれ梁１３によって駆動用振動子
１とは独立に図１に示す矢印ａ１、ａ２の方向（検出振
動方向、検出振動の振動軸）にのみ振動可能となってい
る。

【００５８】また、各検出用振動子１１、１２における
駆動用振動子１との連結部以外の対向辺部には、複数個
の棒状の検出用可動電極１４が櫛歯状に設けられ、これ
ら検出用可動電極１４の櫛歯の隙間には、駆動用振動子
１から延びる複数個の棒状の検出用固定電極１５が櫛歯
状に設けられており、両検出用電極１４、１５は離間し
て対向している。

【００５９】ここで、検出用固定電極１５は、駆動用及
び検出用振動子１、１１、１２及び検出用可動電極１４
とは、例えば、溝を形成し、酸化膜などの絶縁体を埋め
込むことで、電気的に絶縁され独立している。そして、
両検出用電極１４、１５は、検出用振動子１１、１２に
加わるコリオリ力を検出する検出部として構成されてい
る。

【００６０】このように本実施形態では、各検出用振動
子１１、１２は、それぞれ、梁及び検出部１３〜１５と
の組み合わせによって一つの加速度センシング部１０、
２０をなし、センサエレメント１００は、可動部である
駆動用振動子１に２個の加速度センシング部１０、２０
が一体化された形となっている。

【００６１】そして、これら検出用振動子１１、１２
は、上記駆動用振動子１の駆動振動時において、角速度
軸ｚ回りの角速度の非入力時（Ω＝０のとき）には、駆
動用振動子１と同様に駆動振動する。そして、角速度軸
ｚ回りの角速度Ωの入力時には、上記水平面と平行であ
って且つ角速度軸ｚ及び駆動振動方向（ａ０方向）と直
交する方向（図１中、一点鎖線Ｋで図示）に発生するコ
リオリ力の作用により、各検出用振動子１１、１２は、
それぞれ図１に示すａ１、ａ２の方向に振動する（検出
振動）。

【００６２】ここで、本実施形態においては、２個の検
出用振動子１１、１２における各々の検出振動の方向
（検出方向）ａ１、ａ２を、ａ０方向（駆動振動方向）
と垂直なコリオリ力の作用方向Ｋに対して角度θだけず
らした独自の構成として、紙面に対して垂直方向の角速
度軸ｚ回りの角速度Ωを検出しようとしている。このよ
うなセンサエレメント１００の働きについて、図３を参
照して説明する。図３は第１の検出用振動子１１を例に
とって、これに作用する力を説明するものである。

【００６３】駆動用振動子１とともに第１の検出用振動
子１１がｘ＝Ａｓｉｎφｔ（ｘ：変位、Ａ：駆動振幅、
ｓｉｎφｔ：位相）でａ０方向に駆動振動しているとす
る。角速度軸ｚ回りの角速度Ωが入力されたとき、第１
の検出用振動子１１に対して、駆動振動方向と平行に慣
性力Ｆｉが作用し、駆動振動方向と直交する方向Ｋにコ
リオリ力Ｆｃが作用する。

【００６４】ここで、梁１３によって第１の検出用振動
子１１の検出振動の方向がａ１方向に規定されているた
め、慣性力はＦｉ・ｓｉｎθ成分のみ（図３（ａ）参
照）、コリオリ力はＦｃ・ｃｏｓθ成分のみ（図３
（ｂ）参照）、各々検出することができる。

【００６５】図１における第１の検出用振動子１１の質
量をｍ、第１の検出用振動子１１に加わる加速度をａ、
角速度をΩとすると、第１の検出用振動子１１にて検出
される慣性力Ｆａｉ及びコリオリ力Ｆａｃは、下記の数
式１のようになる。

【００６６】

【数１】Ｆａｉ＝ｍａ＝−ｍＡφ²ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ Ｆａｃ＝２ｍｖΩ＝２ｍΩＡφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ また、第２の検出用振動子１２に対しても同様に考えれ
ば、該第２の検出用振動子１２にて検出される慣性力Ｆ
ｂｉ及びコリオリ力Ｆｂｃは、下記の数式２のようにな
る。

【００６７】

【数２】Ｆｂｉ＝−ｍＡφ²ｓｉｎφｔ・ｓｉｎ（−θ）＝ｍＡφ²ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ Ｆｂｃ＝２ｍΩＡφｃｏｓφｔ・ｃｏｓ（−θ）＝２ｍΩＡφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ これらの力は、各検出用振動子１１、１２の検出振動に
おいて各々図１に示すａ１、ａ２方向の変位となって現
れ、検出部としての両検出用電極１４、１５の側面間の
距離変化が発生し、両検出用電極１４、１５間の容量変
化として検出することができる。すなわち、２つの検出
用振動子１１、１２および検出部１４、１５からは、セ
ンシングした加速度として下記の数式３に示す２つの信
号ａａおよびｂｂが得られることとなる。

【００６８】

【数３】ａａ＝−Ａφ²ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ＋２ΩＡ
φｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ ｂｂ＝Ａφ²ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθｔ＋２ΩＡφｃｏｓ
φｔ・ｃｏｓθ このようにして、本実施形態における角速度センサ装置
においては、センサエレメント１００から異なる２個の
出力信号、即ち第１の検出用振動子１１からの信号ａａ
と第２の検出用振動子１２からの信号ｂｂとを発生す
る。次に、得られた２個の出力信号ａａ、ｂｂを、上記
回路部２００にて処理し出力を得るのであるが、その処
理方法を、図４に示す回路部２００の説明図を使って説
明する。

【００６９】図４に示す様に、まず、２個の出力信号ａ
ａ、ｂｂを減算、加算することによって、それぞれ信号
Ｓ１１、Ｓ１２が得られる。信号Ｓ１１はコリオリ力に
起因しない慣性力に、信号Ｓ１２はコリオリ力に起因し
た信号である。この２つの信号Ｓ１１、Ｓ１２のピーク
値を検出し、得られた信号Ｓ２１、Ｓ２２同士を除算し
てその強度比をとることによって、最終的に、２Ω／φ
ｔａｎθの出力が角速度センサ装置の検出値として得ら
れる。

【００７０】図４に示す様に、回路部２００は、第１お
よび第２の検出用振動子１１、１２の各々の出力信号ａ
ａ、ｂｂを入力して減算により慣性力を算出する慣性力
算出手段（信号Ｓ１１及び信号Ｓ２１を算出する部分）
と、第１および第２の検出用振動子１１、１２の各々の
出力信号ａａ、ｂｂを演算することによりコリオリ力を
含む値を算出するコリオリ力算出手段（信号Ｓ１２及び
信号Ｓ２２を算出する部分）と、慣性力算出手段からの
信号（信号Ｓ２１）とコリオリ力算出手段とからの信号
（信号Ｓ２２）に基づいて演算を行うことによって角速
度を算出する角速度算出手段（除算して出力を算出する
部分）と、を備えている。

【００７１】ここで、センサエレメント１００を作製
後、一定の角速度における出力を測定しておくことによ
って角速度Ωが算出可能である。またφとθは既知であ
るから、その値を用いて角速度Ωを算出することが可能
である。

【００７２】このようにして最終的に得られる出力（２
Ω／φｔａｎθ）は、駆動用振動子１の駆動振幅Ａに依
存しないことより、環境温度の変化や時間の経過により
駆動振幅Ａが変化しても、得られる値は一定である。ま
た、駆動振幅Ａを一定にする回路等が不要となる。

【００７３】もちろん、駆動振幅Ａを一定にする回路等
が不要となるという記述は、駆動振幅Ａを一定にする回
路を否定するものではない。それどころか、駆動振幅Ａ
を一定にする回路を用いても、次に述べるように、駆動
振幅以外の環境温度の変化や時間の経過影響を除くとい
うメリットは残るので、本実施形態は有効である。

【００７４】「駆動振幅以外の環境温度の変化や時間の
経過影響を除くというメリット」：駆動振幅以外の環境
温度の変化や時間の経過影響（例えば検出用振動子１
１、１２の梁１３のばね定数の変動等）として、検出用
振動子１１、１２の共振周波数の変動等によって一定の
力が加わったときの検出用振動子１１、１２からの出力
信号ａａ、ｂｂが変化することが考えられる。しかし、
コリオリ力に起因しない慣性力とコリオリ力とが同じよ
うに温度等に依存することから、上記の影響は、減算処
理、加算処理で得られる信号Ｓ１１と信号Ｓ１２に等し
く影響するために上記のように除算することによってキ
ャンセルすることが可能となる。

【００７５】このように、本実施形態においては、通常
ノイズとなる慣性力を用いて、環境温度の変化や時間の
経過とともに同様に変化するコリオリ力に起因しない信
号とコリオリ力に起因する信号とを導出し、コリオリ力
に起因しない信号を基準に、コリオリ力に起因する信号
を算出することによって、絶対値として持っている０点
や出力感度のドリフトを相対的にキャンセルし抑制する
ことができる。

【００７６】従って、本実施形態のセンサ装置では、環
境温度の変化や時間の経過にともなった特性変動がな
く、高精度、高信頼性が確保でき、余分な補正回路やセ
ンサエレメント内の振動モニタ等が不要となるために低
コストかつ小型化が実現できる。

【００７７】（第２実施形態）図５に本発明の第２実施
形態に係るセンサエレメント３００の概略平面を示す。
上記図１に示したセンサエレメント１００においては、
検出部である検出用可動電極１４と検出用固定電極１５
とが共に駆動用振動子１と一体化されて可動部を構成
し、駆動用振動子１と同様に駆動振動するものであった
が、本実施形態のセンサエレメント３００では、検出部
のうち検出用固定電極３５が、駆動振動する振動子３
１、３２とは別体であり、共に駆動振動しない構成とな
っていることが、第１実施形態との主たる相違点であ
る。

【００７８】また、上記図１では、駆動用振動子１に一
体に設けることにより、２個の検出用振動子１１、１２
を同一周波数で駆動振動するようにしたが、図５のセン
サエレメント３００では、２個の振動子３１、３２に連
結された梁構造等を工夫することにより、両振動子３
１、３２を角速度軸ｚと垂直方向に且つ同一周波数で駆
動振動させるようにしている。

【００７９】図５に示すセンサエレメント３００は、例
えばＳＯＩ基板にマイクロマシン技術を施すことにより
形成された略矩形状のチップであり、基板の水平面（本
実施形態では図５における紙面に相当）内で駆動振動を
行う略矩形状の２個の振動子３１、３２を有し、両振動
子３１、３２を駆動振動させて該水平面と垂直な角速度
軸ｚ回りに角速度Ωが発生したときに、両振動子３１、
３２に対して該水平面と平行な方向にコリオリ力が作用
するようになっている。

【００８０】センサエレメント３００においては、２個
の櫛歯状の駆動用可動電極４は、それぞれ梁２により外
周枠部３と連結され、外周枠部３の対向辺部に支持され
た櫛歯状の駆動用固定電極５と対向しており、また、両
駆動用可動電極４は支持梁（支持棒）２ａによって一体
に連結されている。ここで、梁２は、後述の本発明でい
う可動部３８を図５に示す矢印ａ０の方向（駆動振動方
向）にのみ振動可能とするものである。

【００８１】そして、２個の駆動用可動電極４の間にお
いて支持梁２ａの両側には、２個の振動子３１、３２が
配置され、各々例えば４本の検出用梁３３によって駆動
用可動電極４に連結されている。ここで、振動子３１は
本発明でいう第１の検出用振動子、振動子３２は本発明
でいう第２の検出用振動子に相当する。

【００８２】こうして、駆動用可動電極４、支持梁２
ａ、振動子３１、３２及び検出用梁３３は互いに一体化
され、本発明でいう可動部３８を構成する。ここで、検
出用梁３３は角速度Ωの入力時、各振動子３１、３２
を、それぞれ可動部３８の他の部分とは独立に、図５に
示す一点鎖線ａ１、ａ２方向（検出振動方向）にのみ検
出振動させることが可能となっている。

【００８３】この可動部３８は、上記第１実施形態と同
様に、回路手段２００によって両駆動用電極４、５に静
電力を作用させることにより、梁２の弾性力によって可
動部３８全体を水平面内において図５に示すａ０方向に
駆動振動させることができるようになっている。なお、
厳密に言えば、可動部３８における両振動子３１、３２
の駆動振動方向は、図５に示すａ０方向からややはずれ
るが、実質的には両振動子３１、３２の駆動方向は図５
に示すａ０方向として問題ない。

【００８４】また、２個の振動子３１、３２には、それ
ぞれ例えば２本の連結梁３６によって櫛歯状の検出用可
動電極３４が連結されており、検出用可動電極３４の櫛
歯の隙間には、櫛歯状の検出用固定電極３５が離間対向
して設けられている。この検出用固定電極３５は、外周
枠部３において両駆動用電極４、５が存在する対向辺部
以外の対向辺部に支持されている。

【００８５】また、検出用可動電極３４には、この検出
用可動電極３４が図５に示すａ１及びａ２方向とそれぞ
れ垂直な方向に変位しないように抑制するための駆動振
動抑制梁３７が設けられている。こうして、本実施形態
では、各振動子３１、３２は、それぞれ各梁及び検出部
３３〜３７との組み合わせによって一つの加速度センシ
ング部３０、４０をなした形となっている。

【００８６】そして、２個の振動子３１、３２は、上記
可動部３８の駆動振動時において、図５に示すａ０方向
に振動する。そして、角速度軸ｚ回りの角速度Ωの入力
時、これら振動子３１、３２には、この駆動動作にとも
ない、慣性力とコリオリ力が加わることとなる。

【００８７】ここで、それら力の総合によって振動子３
１、３２は上記水平面（図５の紙面）内にて変位する
が、検出用可動電極３４には、それぞれ図５に示すａ
１、ａ２方向の変位のみしか伝わらない。すなわち、ａ
１、ａ２方向の変位動作（振動子３１、３２の検出振
動）は連結梁３６を通して検出用可動電極３４を変位さ
せることとなるが、それと垂直方向の変位は、駆動振動
抑制梁３７によって抑えられる。

【００８８】従って、図５に示すセンサエレメント３０
０においても、２個の振動子３１、３２における各々の
検出振動の方向（検出方向）ａ１、ａ２を、ａ０方向
（駆動振動方向）と垂直なコリオリ力の作用方向Ｋに対
して角度θだけずらした独自の構成として、紙面に対し
て垂直方向の角速度軸ｚ回りの角速度Ωを検出するよう
になっている。

【００８９】このセンサエレメント３００からの出力と
しては、上記第１実施形態と同様の考えに基づくと、下
記の数式４のように異なる２個の出力信号、即ち、一方
の振動子３１からの信号ａａと他方の振動子３２からの
信号ｂｂとが発生する。これら出力信号ａａ、ｂｂは両
検出用電極３４、３５間のａ１及びａ２方向の距離変化
による容量変化として検出できる。

【００９０】

【数４】ａａ＝Ａφ²ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ−２ΩＡφ
ｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ＋α ｂｂ＝Ａφ²ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ＋２ΩＡφｃｏｓφ
ｔ・ｃｏｓθ＋α ここで、各出力信号の右辺において、第１項は、慣性力
の項、第２項はコリオリ力の項である。上記第１実施形
態には無かった第３の項αは、駆動振動そのものが検出
用可動電極３４を変位させることによる。αは駆動振幅
Ａの変動に対しては他の項と同様に変化するために問題
はないが、検出用梁３３のばね定数の変化等の検出側の
変動に対しては誤差となる。

【００９１】このαによる誤差の問題に対しては、例え
ば検出用梁３３の共振周波数等、検出側の共振周波数を
駆動周波数と一致もしくは近傍に設定することにより、
検出振動の振幅を大きくでき検出振動方向の慣性力及び
コリオリ力成分を大きくできるため、上記第１、第２の
項を共振倍率分、拡大することが可能である。そのよう
にすれば、相対的にαの項が小さくなり、誤差も低減で
きる。

【００９２】このように、本実施形態におけるセンサエ
レメント３００の構成によっても、上記図４と同様の回
路部２００（符号の関係で、加算と減算が逆になる）を
用いることで、上記第１実施形態と同様の効果が得られ
る。

【００９３】また、図５のようにセンサエレメント３０
０を構成すれば、可動部３８をすべて同一の電位で形成
することが可能となり、上記図１のように加速度センシ
ング部を搭載する構造に対してプロセスが容易、電気的
カップリングが小さいという利点がある。

【００９４】（第３実施形態）上記第１及び第２実施形
態のセンサエレメント１００、３００においては、２つ
の振動子１１及び１２、３１及び３２を共通の駆動用電
極４、５にて同一方向に駆動振動させている。

【００９５】ここで、図６に示す本実施形態のセンサエ
レメント４００の様に、梁２によって外周枠部３に懸架
された２個の駆動用振動子１ａ、１ｂに、それぞれ検出
用振動子１１、１２を含む上記加速度センシング部１
０、２０を設け、両駆動用振動子１ａ、１ｂの間に連成
振動用梁６を設け、これによって両駆動用振動子１ａ、
１ｂを連成振動させることも可能である。

【００９６】この構成では、駆動振動の方向として、２
つの駆動用振動子１ａ、１ｂを同相で駆動することも、
逆相で駆動することも可能である。それによって、上記
第１実施形態にて述べたのと同様に、各加速度センシン
グ部１０、２０から角速度軸ｚ回りの角速度Ωを検出す
ることができ、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏
することができる。

【００９７】また、本実施形態は、センサエレメント４
００として、角速度軸ｚに対して垂直方向に駆動振動す
る２個の第１の振動子（駆動用振動子）１ａ、１ｂと個
々の第１の振動子１ａ、１ｂの内部に梁１３で連結され
た第２の振動子（検出用振動子）１１、１２と、角速度
が入力されたときに第２の振動子１１、１２に加わるコ
リオリ力を検出する検出部１４、１５とを備え、かつ、
２個の第１の振動子１ａ、１ｂが連成振動用梁６で連結
されており、コリオリ力が加わったときに第２の振動子
１１、１２に発生する検出振動の方向がコリオリ力の作
用する方向に対してずれているものを採用している。

【００９８】ここにおいて、両第１の振動子１ａ、１ｂ
を連成振動可能に結合する連成振動用梁６は２個以上で
も良い。また、第１の振動子は３個以上でもよい。その
場合、複数個の第１の振動子の少なくとも２個が少なく
とも１個の連成振動用梁で連結されていればよい。

【００９９】それによって、少なくとも２個の第１の振
動子同士が連成振動用梁で連結されているため振動系は
連成振動系となり、駆動振幅が極大となる駆動力の周波
数は、該連成振動用梁で連結された第１の振動子におい
て同じ値（固有振動数）となる。角速度センサでは、駆
動振幅を大きくとるために固有振動数で振動させること
が多いが、連成振動系を作ることにより、振幅を一致
（または近い値に）させるのが容易となる。

【０１００】なお、本構成では、加速度センシング部１
０、２０を含む両駆動用振動子１ａ、１ｂ及び連成振動
用梁６が可動部４１に相当し、また、図６の破線で囲ん
だ２つの部分を、各々一つのセンサエレメントユニット
（第１のユニット４０１及び第２のユニット４０２）と
みなすことができる。また、図６中の矢印ａ０、ａ１、
ａ２は、図１に示す矢印ａ０、ａ１、ａ２に相当するも
のである。

【０１０１】（第４実施形態）本第４実施形態は、上記
第３実施形態とセンサエレメントの構造は全く同じであ
る。本実施形態と第３実施形態との違いは、両駆動用振
動子１ａ、１ｂの駆動振幅の不一致に対処するための信
号の処理方法である。本実施形態の信号の処理方法を以
下に述べる。従って、以下の説明は、上記図６に示すセ
ンサエレメント４００によるものである。

【０１０２】（本実施形態の信号処理の考え方と信号処
理方法）検出用振動子１１、１２は、それぞれの駆動用
振動子１ａ、１ｂの駆動振動時において、角速度軸ｚ回
りの角速度の非入力時（Ω＝０のとき）には、それぞれ
の駆動用振動子１ａ、１ｂと同様に駆動振動する。そし
て、角速度軸ｚ回りの角速度Ωの入力時には、基板の水
平面（図６中の紙面に相当）と平行であって且つ角速度
軸ｚ及び駆動振動方向（ａ０方向）と直交する方向に発
生するコリオリ力の作用により、各検出用振動子１１、
１２は、それぞれ図６に示すａ１、ａ２の方向に振動す
る（検出振動）。

【０１０３】角速度センサでは、出力信号を大きくする
ために、駆動力の周波数を振動系の固有振動数と一致
（またはほぼ一致）させて（いわゆる共振を利用し
て）、振動させることが良く行われる。上記第３実施形
態では、２個の駆動振動子１ａ、１ｂが、連成振動用梁
６で結ばれている。従って、加工誤差によって左右対称
な振動子構造ができなかったとしても、両駆動用振動子
１ａ、１ｂの振幅の周波数特性は同じ周波数（固有振動
数）でピーク（極大値）を持つ。従って、共振を利用し
た場合、両振動子１ａ、１ｂの振幅は、近い値になる。
しかし、厳密には一致しない。

【０１０４】また、共振を利用しないで振動させる場合
でも、加工誤差があって、左右対称な振動子構造ができ
なかった場合には、両振動子１ａ、１ｂの駆動振幅は、
一般的には厳密には一致しない。以下に述べる本実施形
態の信号処理の方法は、このような両駆動用振動子１
ａ、１ｂの駆動振幅の不一致に対処する方法である。

【０１０５】本実施形態においても、上記第１実施形態
と同様、２個の検出用振動子１１、１２における各々の
検出振動の方向（検出方向）ａ１、ａ２を、ａ０方向
（駆動振動方向）と垂直なコリオリ力の作用方向に対し
て角度θだけずらした独自の構成として、角速度軸ｚ回
りの角速度Ωを検出しようとしている。このようなセン
サエレメント４００の働きは、第１実施形態と同様、上
記図３（第１の検出用振動子１１に作用する力を説明す
る図）を参照して説明できる。

【０１０６】駆動用振動子（第１の駆動用振動子）１ａ
とともに第１の検出用振動子１１がｘ１＝Ａａｓｉｎφ
ｔ（ｘ１：変位、Ａａ：駆動振幅、ｓｉｎφｔ：位相）
でａ０方向に駆動振動しているとする。角速度軸ｚ回り
の角速度Ωが入力されたとき、第１の検出用振動子１１
に対して、駆動振動方向と平行に慣性力Ｆｉが作用し、
駆動振動方向と直交する方向Ｋにコリオリ力Ｆｃが作用
する。

【０１０７】ここで、梁１３によって第１の検出用振動
子１１の検出振動の方向がａ１方向に規定されているた
め、慣性力はＦｉ・ｓｉｎθ成分のみ（図３（ａ）参
照）、コリオリ力はＦｃ・ｃｏｓθ成分のみ（図３
（ｂ）参照）、各々検出することができる。図６におけ
る第１の検出用振動子１１の質量をｍ、第１の検出用振
動子１１に加わる加速度をａ、角速度をΩとすると、第
１の検出用振動子１１にて検出される慣性力Ｆａｉ及び
コリオリ力Ｆａｃは、下記の数式５のようになる。

【０１０８】

【数５】Ｆａｉ＝ｍａ＝−ｍＡａφ²ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ Ｆａｃ＝２ｍｖΩ＝２ｍΩＡａφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ また、第２の検出用振動子１２に対しても同様に考えれ
ば、該第２の検出用振動子１２にて検出される慣性力Ｆ
ｂｉ及びコリオリ力Ｆｂｃは、下記の数式６のようにな
る。

【０１０９】

【数６】Ｆｂｉ＝−ｍＡｂφ²ｓｉｎφｔ・ｓｉｎ（−θ）＝ｍＡｂφ²ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ Ｆｂｃ＝２ｍΩＡｂφｃｏｓφｔ・ｃｏｓ（−θ）＝２ｍΩＡｂφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ ここで、Ａｂは、第２の駆動用振動子１ｂおよび第２の
検出用振動子１２の駆動振幅である。

【０１１０】これらの力は、各検出用振動子１１、１２
の検出振動において各々図６に示すａ１、ａ２方向の変
位となって現れ、検出部としての両検出用電極１４、１
５の側面間の距離変化が発生し、両検出用電極１４、１
５間の容量変化として検出することができる。すなわ
ち、２つの検出用振動子１１、１２および検出部１４、
１５からは、センシングした加速度として下記の数式７
に示す２つの信号ａａおよびｂｂが得られることとな
る。

【０１１１】

【数７】ａａ＝−Ａａφ²ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ＋２Ω
Ａａφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ ｂｂ＝Ａｂφ²ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθｔ＋２ΩＡｂφｃ
ｏｓφｔ・ｃｏｓθ ここで、上記第１実施形態では、出力信号ａａ、ｂｂを
そのまま、減算、加算したが、本実施形態ではその前に
次のような操作を行う。すなわち、ａａ、ｂｂに対し
て、各々下記の数式８に示す操作を行う。

【０１１２】

【数８】ａａ’＝ａａ×Ａｂ×Ｃｂｂ’＝ｂｂ×Ａａ×Ｃ（Ｃ：定数）この操作は、例えば、上記回路部２００に増幅回路を設
け、この増幅回路を用いて行うことができる。なお、も
ちろん上記第１実施形態でも信号の増幅を行うことがあ
るが、この場合、２個の検出部（加速度センシング部１
０の検出部１４、１５と加速度センシング部２０の検出
部１４、１５）からの各信号の増幅率は等しい（または
ほぼ等しい。）。

【０１１３】本実施形態では、これら２個の検出部の信
号の増幅率が異なることが特徴である。ここで、２個の
検出部の信号の増幅率は、それぞれＡｂ×Ｃ、Ａａ×Ｃ
であり、２個の検出部１４、１５における互いの出力信
号振幅を、共にＡａ×Ａｂ×Ｃとして予め等しくなるよ
うにゲインを調整する。このようにして、本実施形態に
おける角速度センサ装置においては、センサエレメント
４００から異なる２個の出力信号、即ち第１の検出用振
動子１１からの信号ａａ’と第２の検出用振動子１２か
らの信号ｂｂ’とが発生する。

【０１１４】次に、得られた２個の出力信号ａａ’、ｂ
ｂ’を、上記回路部２００にて処理し出力を得るのであ
るが、その演算処理方法を、図７に示す本実施形態の回
路部２００の説明図を使って説明する。２個の出力信号
ａａ’、ｂｂ’の処理方法は、基本的には、上記図４と
同様である。

【０１１５】即ち、図７に示す様に、まず、２個の出力
信号ａａ’、ｂｂ’を減算、加算することによって、そ
れぞれ信号Ｓ１１、Ｓ１２が得られる。信号Ｓ１１はコ
リオリ力に起因しない慣性力に、信号Ｓ１２はコリオリ
力に起因した信号である。この２つの信号Ｓ１１、Ｓ１
２のピーク値を検出し、得られた信号Ｓ２１、Ｓ２２同
士を除算してその強度比をとることによって、最終的
に、２Ω／φｔａｎθの出力が角速度センサ装置の検出
値として得られる。

【０１１６】図７に示す様に、本実施形態の回路部２０
０は、第１および第２の検出用振動子１１、１２の各々
の出力信号ａａ’、ｂｂ’を入力して減算により慣性力
を算出する慣性力算出手段（信号Ｓ１１及び信号Ｓ２１
を算出する部分）と、第１および第２の検出用振動子１
１、１２の各々の出力信号ａａ’、ｂｂ’を演算するこ
とによりコリオリ力を含む値を算出するコリオリ力算出
手段（信号Ｓ１２及び信号Ｓ２２を算出する部分）と、
慣性力算出手段からの信号（信号Ｓ２１）とコリオリ力
算出手段とからの信号（信号Ｓ２２）に基づいて演算を
行うことによって角速度を算出する角速度算出手段（除
算して出力を算出する部分）と、を備えている。

【０１１７】ここで、上記第１実施形態と同様に、セン
サエレメント４００を作製後、一定の角速度における出
力を測定しておくことによって角速度Ωが算出可能であ
る。またφとθは既知であるから、その値を用いて角速
度Ωを算出することが可能である。

【０１１８】また、上記第１実施形態と同様に、最終的
に得られる出力（２Ω／φｔａｎθ）は、第１の駆動用
振動子１ａの駆動振幅Ａａおよび第２の駆動用振動子１
ｂの駆動振幅Ａｂに依存しないことより、環境温度の変
化や時間の経過により駆動振幅ＡａおよびＡｂが変化し
ても、得られる値は一定である。また、駆動振幅Ａａお
よびＡｂを一定にする回路等が不要となるとともに、上
記した「駆動振幅以外の環境温度の変化や時間の経過影
響を除くというメリット」も有する。

【０１１９】このように、本実施形態においても、通常
ノイズとなる慣性力を用いて、環境温度の変化や時間の
経過とともに同様に変化するコリオリ力に起因しない信
号とコリオリ力に起因する信号とを導出し、コリオリ力
に起因しない信号を基準に、コリオリ力に起因する信号
を算出することによって、絶対値として持っている０点
や出力感度のドリフトを相対的にキャンセルし抑制する
ことができる。

【０１２０】また、本実施形態によれば、各検出部１
４、１５における互いの出力信号ａａ、ｂｂの振幅を予
め等しくなるようにゲインを調整しているから、両駆動
用振動子１ａ、１ｂの駆動振幅の不一致が存在しても、
調整された各信号ａａ’、ｂｂ’を演算することによっ
て、コリオリ力による信号を精度良く得ることができ
る。

【０１２１】ところで、本第４実施形態において、駆動
振動子１ａ、１ｂの両振動子の駆動振幅の不一致に対処
する方法としては、この他にも、例えば、次の２つの方
法がある。（１）予め両振動子１ａ、１ｂの駆動振幅が
同じになるように、両方の振動子１ａ、１ｂの駆動電圧
を調整する方法。（２）振動モニタを用いて、駆動振
幅、駆動振動速度等をモニタし、その情報を用いて駆動
振幅にフィードバックをかけ、駆動振幅を両振動子１
ａ、１ｂで同じにして、かつ時間変化もしないようにす
る方法。これら（１）及び（２）の方法については、各
々、後述の第６実施形態、第８実施形態を参照すればよ
い。

【０１２２】（第５実施形態）上記第１〜第４実施形態
におけるセンサエレメント１００、３００、４００にお
いては、振動子等の梁をコリオリ力の発生する方向から
θだけ傾けて形成しているが、振動子の梁の長さや幅を
非対称に変える等、梁のばね定数を変化させることで駆
動方向と検出方向の角度を９０度からずらしてもよい。

【０１２３】図８は、そのような技術的思想に基づいて
振動子の駆動振動用の梁の長さを変えたセンサエレメン
ト５００の概略平面図である。本センサエレメント５０
０は、上記図６と同様、加速度センシング部１０、２０
を含む両駆動用振動子１ａ、１ｂが連成振動用梁６を挟
んだ形の可動部５１を有するが、加速度センシング部１
０、２０は、可動部５１を外周枠部３に連結する一対の
梁５０１、５０２に対して平行としている。

【０１２４】このセンサエレメント５００の上面に磁石
（図示せず）を配置し、回路部２００（図２参照）によ
って駆動用配線５０３に電流を流すことで、図８に示す
一点鎖線ｃ１及びｃ２方向に駆動用の力が発生する。こ
こで、駆動振動の軸ｃ１、ｃ２を挟んで設けられた梁５
０１と梁５０２の長さを変えている（なお、太さを変え
ても良い）ために、各駆動用振動子１ａ及び１ｂは、そ
れぞれ図８に示す一点鎖線ｂ１及びｂ２方向に変位する
（駆動振動する）。

【０１２５】そして、このｂ１及びｂ２方向を振動軸と
して駆動振動している時に角速度軸ｚ回りに角速度Ωが
入力されると、ｂ１及びｂ２方向と直交するＫ方向にコ
リオリ力が作用し、各駆動用振動子１ａ及び１ｂにそれ
ぞれ設けられた検出用振動子１１、１２は、梁１３によ
って各々図８に示すａ１、ａ２方向に検出振動を行う。
このようにして、容易に駆動振動方向ｂ１、ｂ２と検出
振動方向ａ１、ａ２との角度を９０度からずらすことが
でき、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様
の作用効果を奏することができる。

【０１２６】なお、本第５実施形態で、静電駆動を用い
ずに電磁駆動で説明したのは、このように駆動振動ｂ
１、ｂ２の方向が斜めにずれる場合、駆動振動中に駆動
用櫛歯４、５の間隔が変化し、櫛歯がぶつかったりする
問題があるからである。しかし、櫛歯がぶつかってもそ
のことが問題にならない場合も多くあり、従って、本実
施形態の駆動方法を静電駆動に変えた方法ももちろん有
効である。

【０１２７】（第６実施形態）図９に、本発明の第６実
施形態に係る角速度センサ装置のセンサエレメント４５
０の概略平面図を示す。本実施形態は、上記第１実施形
態及び上記第３実施形態とは、主に次の点で異なってい
る。

【０１２８】上記第１実施形態では、駆動用振動子１
は、２個の略矩形状の検出用振動子、即ち第１の検出用
振動子１１及び第２の検出用振動子１２を有しており、
その２個の検出用振動子による信号を演算して、角速度
信号を得ている。一方、本実施形態では、駆動用振動子
が第１の駆動用振動子１ａと第２の駆動用振動子１ｂの
２個あり、それぞれに検出用振動子１１、１２が１個ず
つあることが主に第１実施形態と異なっている。

【０１２９】また、上記第３実施形態（図６参照）と比
較した場合、第３実施形態のセンサエレメント４００で
は両駆動用振動子１ａ、１ｂが連成振動用梁６で連結さ
れた構造（両振動子連結構造）であるのに対し、本実施
形態では、図９に示す様に、連成振動用梁６が存在しな
い構造（両振動子独立構造）であることが主に異なって
いる。つまり、本実施形態の可動部４１は、第３実施形
態から連成振動用梁６を除いたものである。

【０１３０】各駆動用振動子１ａ、１ｂ（検出用振動子
１１、１２も含む）は、図９中のａ０軸方向にそれぞれ
駆動振動する。ここで、本実施形態では、駆動振幅が２
個の駆動用振動子１ａ、１ｂで等しく（あるいはほぼ等
しく）なるように、予め２個の駆動振動子１ａ、１ｂの
駆動電圧を調整しておき、第１実施形態と同様に作動さ
せる。このように２個の駆動用振動子１ａ、１ｂの駆動
振幅が異なる理由としては、加工誤差等が考えられる。
なお、加工誤差等がない場合には、両駆動用振動子は同
じ駆動電圧で同じ振幅の振動をするから、このような駆
動電圧の調整は不要である。

【０１３１】本実施形態のように、駆動振動を行う両振
動子１ａ、１ｂの駆動振幅を調整すれば、たとえ両振動
子１ａ、１ｂ間に加工誤差があっても、複数個の信号を
演算（例えば加算若しくは減算）することによって、コ
リオリ力による信号を精度良く得ることができる。な
お、角速度信号を得るための演算方法は、上記第１実施
形態（図４参照）と同様である。

【０１３２】また、本実施形態のような両振動子独立構
造においては、上記第３実施形態と同様に、駆動振動の
方向として、２つの駆動用振動子１ａ、１ｂを同相で駆
動することも、逆相で駆動することも可能である。それ
によって、上記第１実施形態にて述べたのと同様に、各
加速度センシング部１０、２０から角速度軸ｚ回りの角
速度Ωを検出することができ、上記第１実施形態と同様
の作用効果を奏することができる。

【０１３３】また、上記第３実施形態との比較におい
て、本実施形態では、連成振動用梁６が存在しない。こ
のことによって、２個の駆動用振動子１ａ、１ｂの配列
がチップ内で自由になるというメリットがある（なお、
ここでいう配列の自由度とは、主に並進の自由度を指
す）。

【０１３４】また、２個の駆動用振動子１ａ、１ｂは別
のチップ上にあってもよい。２個の駆動用振動子１ａ、
１ｂを別チップにできれば、歩留まりの上でも有利であ
る。また、装置（センサアッシー）をコンパクトに小型
化することもできる。２個の駆動用振動子１ａ、１ｂ
（両ユニット４０１、４０２）が別のチップ１０００、
１００１にあるセンサエレメント４５０を概略平面図と
して図１０に示す。なお、両チップ１０００、１００１
を積層するように重ねて配置しても良く、この場合に
は、装置の一層の小型化が図れる。

【０１３５】ところで、本実施形態において、２個の駆
動用振動子１ａ、１ｂの駆動電圧を等しく(またはほぼ
等しく)する調整は、上記第１実施形態で述べている
「駆動振幅Ａを一定にする回路」とは異なる。従って、
第１実施形態で述べている「駆動振幅Ａを一定にする回
路等が不要となる」というメリットは損なわれない。

【０１３６】これらの回路の違いについて次に述べる。
まず、第１実施形態で述べた「駆動振幅Ａを一定にする
回路」とは、センサの動作中に駆動振動の振幅や速度を
モニタし、駆動電圧にフィードバックをかけることによ
り、駆動振幅を一定にする回路のことである。

【０１３７】一方、本実施形態における「駆動振幅Ａを
一定にする調整」とは、出荷前に、２個の駆動振動子１
ａ、１ｂの駆動振幅を計測して、それらが同じになるよ
うに、２個の駆動振動子１ａ、１ｂの駆動電圧の片方ま
たは両方の値を調整することである。従って、センサ動
作中に駆動振動の振幅や駆動振動の速度をモニタし、駆
動電圧にフィードバックをかけることはしない。

【０１３８】もちろん、動作中には、環境温度の変化や
時間の経過等により、それぞれの駆動振動子１ａ、１ｂ
の駆動振幅Ａａ、Ａｂは変化する。しかし、これら駆動
振幅の変化は２つの駆動振動子１ａ、１ｂ間でほぼ同じ
（例えば、Ａａが１．２倍になれば、Ａｂもほぼ１．２
倍になる）であるから、動作中も常にＡａとＡｂはほぼ
等しいことになる。

【０１３９】従って、上記第１実施形態にて述べた「駆
動振幅Ａを一定にする回路等が不要となる」というメリ
ットは、本実施形態においても発揮される。さらに、上
記第１実施形態にて述べた「駆動振幅以外の環境温度の
変化や時間の経過影響を除くというメリット」は、本実
施形態においても発揮される。

【０１４０】このように、本実施形態においても、通常
ノイズとなる慣性力を用いて、環境温度の変化や時間の
経過とともに同様に変化するコリオリ力に起因しない信
号とコリオリ力に起因する信号とを導出し、コリオリ力
に起因しない信号を基準に、コリオリ力に起因する信号
を算出することによって、絶対値として持っている０点
や出力感度のドリフトを相対的にキャンセルし抑制する
ことができる。

【０１４１】従って、上記第１実施形態と同様、本実施
形態のセンサ装置では、環境温度の変化や時間の経過に
ともなった特性変動がなく、高精度、高信頼性が確保で
き、余分な補正回路やセンサエレメント内の振動モニタ
等が不要となるために低コストかつ小型化が実現でき
る。

【０１４２】ところで、図９では、両駆動用振動子１
ａ、１ｂの駆動方法として静電駆動の方法を用いている
が、図１１に示す様に電磁駆動を用いる方法がある。こ
れは、上記第５実施形態と同じ駆動用配線５０３を用い
るものである。その方法を説明する。センサエレメント
４５０を構成する基板上に、アルミニウム、白金、チタ
ン等の金属等よりなる駆動用配線５０３を配置して、こ
の配線５０３に電流を流す。同時に、永久磁石または電
磁石等によって、該基板面に垂直な方向（図１１中の紙
面垂直方向）に磁場をかける。

【０１４３】該配線５０３に流す電流が周期的に変化す
るもの（例えば、正弦波、矩形波）であれば、両駆動用
振動子１ａ、１ｂは駆動振動する。そして、角速度信号
を得るための演算方法（検出方法）は、上に述べた方法
と同じである。この電磁駆動は、静電駆動に比べて一般
に駆動力が大きいという利点がある。

【０１４４】以上のように、本実施形態は、センサエレ
メント４５０として、角速度軸に対して垂直方向に駆動
振動する２個の第１の振動子（駆動用振動子）１ａ、１
ｂと、各々の第１の振動子１ａ、１ｂの内部に梁１３で
連結された第２の振動子（検出用振動子）１１、１２
と、角速度が入力されたときに第２の振動子１１、１２
に加わるコリオリ力を検出する検出部１４、１５とを備
え、かつ、２個の第１の振動子１ａ、１ｂ同士が連結さ
れておらず独立しており、コリオリ力が加わったときに
第２の振動子１１、１２に発生する検出振動の方向がコ
リオリ力の作用する方向に対してずれているものを採用
している。ここにおいて、第１の振動子１ａ、１ｂは３
個以上でもよい。

【０１４５】複数個の第１の振動子１ａ、１ｂを連結せ
ずに独立させることにより、各第１の振動子のチップ内
での配置が自由になり、チップの小型化が可能である。
これは、単純には低コストになるし、歩留まりも向上す
る。また、各第１の振動子を連結しないことにより、図
１０に示したように、複数の第１の振動子をそれぞれ別
のチップ１０００、１００１上に配置することも可能で
あり、これも歩留まり向上に役立つ。

【０１４６】さらに、複数個の第１の振動子１ａ、１ｂ
を連結しないということは、これら第１の振動子を連結
するための梁（例えば、上記図６中の連成振動用梁６）
を設けなくても良いことであるから、個々の第１の振動
子の周囲に駆動手段（駆動用電極等）を、簡単に複数個
とりつけることができる。従って、駆動力を大きくする
ことができて非常に有利である。

【０１４７】例えば、本第６実施形態において、図９で
は、駆動用の櫛歯電極４、５が、駆動用振動子１ａ、１
ｂのそれぞれの片側にしかないが、後述する第８実施形
態にて示す図１２の様に両側にあってもよい。つまり、
該図１２に示す様に、駆動用振動子１ａ、１ｂのそれぞ
れの片側に位置する駆動用櫛歯電極４、５に加えて、他
側に駆動用可動電極４’と駆動用固定電極５’とからな
る駆動用櫛歯電極４’、５’を設けることができる。そ
れにより、駆動力の増大化が図れる。

【０１４８】（第７実施形態）本第７実施形態は、上記
第６実施形態とセンサエレメントの構造（両振動子独立
構造）は全く同じである。本実施形態と第６実施形態と
の違いは、両駆動用振動子１ａ、１ｂの駆動振幅の不一
致に対処するための信号の処理方法である。つまり、第
６実施形態では、２個の駆動用振動子１ａ、１ｂ（検出
用振動子１１、１２を含む）の駆動振幅が等しく（ある
いはほぼ等しく）なるようにあらかじめ調整しておいた
が、本実施形態はそれを行わない。

【０１４９】本実施形態では、２個の駆動用振動子１
ａ、１ｂの駆動振幅が異なる場合に対処するものである
が、両駆動振幅が異なる理由としては、加工誤差等が考
えられる。加工誤差等がなく、両振動子１ａ、１ｂの駆
動振幅がほぼ一致する場合には、両振動子１ａ、１ｂ
は、同じ駆動電圧で同じ振幅の駆動振動を行うから、以
下に述べるような処理が不要になることもあるが、一般
的には、加工誤差は必ず存在し、２個の駆動用振動子１
ａ、１ｂの駆動振幅は異なる。従って、本実施形態は常
に有効である。

【０１５０】本実施形態の信号の処理方法を以下に述べ
る。以下の説明は、上記図９に示すセンサエレメント４
５０によるものである。なお、本実施形態は、上記図１
０、図１１及び図１２のセンサ装置に適用できることは
勿論である。また、本実施形態の信号処理方法は、上記
第４実施形態のものと基本的には同じであるため、その
説明は簡略化して述べることとする。

【０１５１】（本実施形態の信号処理方法）検出用振動
子１１、１２は、それぞれの駆動用振動子１ａ、１ｂの
駆動振動時において、角速度の非入力時には、それぞれ
の駆動用振動子１ａ、１ｂと同様に、図９中のａ０方向
へ駆動振動する。そして、角速度の入力時には、各検出
用振動子１１、１２は、それぞれ図９中のａ１、ａ２の
方向に振動する（検出振動）。ここで、本実施形態にお
いても、２個の検出用振動子１１、１２における各々の
検出方向ａ１、ａ２を、ａ０方向（駆動振動方向）と垂
直なコリオリ力の作用方向Ｋに対して角度θだけずらし
た独自の構成としている。

【０１５２】第１の駆動用振動子１ａとともに第１の検
出用振動子１１が、変位Ａａｓｉｎφｔ（Ａａ：駆動振
幅、ｓｉｎφｔ：位相）でａ０方向に駆動振動し、第２
の駆動用振動子１ｂとともに第２の検出用振動子１２
が、変位Ａｂｓｉｎφｔ（Ａｂ：駆動振幅、ｓｉｎφ
ｔ：位相）でａ０方向に駆動振動しているとする。

【０１５３】上記第４実施形態と同様に考えると、第１
の検出用振動子１１において検出される慣性力Ｆａｉ及
びコリオリ力Ｆａｃ、第２の検出用振動子１２において
検出される慣性力Ｆｂｉ及びコリオリ力Ｆｂｃ、及び、
センシングした加速度としての信号ａａおよびｂｂは、
第４実施形態と同様に、下記の数式９に示される。

【０１５４】

【数９】Ｆａｉ＝−ｍＡａφ²ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ Ｆａｃ＝２ｍΩＡａφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ Ｆｂｉ＝ｍＡｂφ²ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ Ｆｂｃ＝２ｍΩＡｂφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ ａａ＝−Ａａφ²ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ＋２ΩＡａφｃ
ｏｓφｔ・ｃｏｓθ ｂｂ＝Ａｂφ²ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθｔ＋２ΩＡｂφｃ
ｏｓφｔ・ｃｏｓθ ここで、上記数式９中、ｍは第１の検出用振動子１１及
び第２の検出用振動子の質量、Ωは第１の検出用振動子
１１及び第２の検出用振動子１２に加わる角速度であ
る。そして、上記第４実施形態と同様に、ａａ、ｂｂに
対して、各々下記の数式１０に示す操作を行う。

【０１５５】

【数１０】ａａ’＝ａａ×Ａｂ×Ｃｂｂ’＝ｂｂ×Ａａ×Ｃ（Ｃ：定数）この操作は、上記第４実施形態と同様に、例えば増幅回
路を用いて行うことができる。本実施形態でも、これら
２個の検出部の信号の増幅率が異なることが特徴であ
る。２個の検出部の信号の増幅率は、それぞれＡｂ×
Ｃ、Ａａ×Ｃであり、２個の検出部１４、１５における
互いの出力信号振幅を、共にＡａ×Ａｂ×Ｃとして予め
等しくなるようにゲインを調整する。

【０１５６】このようにして、本実施形態における角速
度センサ装置においては、センサエレメント４５０から
振幅の等しい２個の出力信号、即ち第１の検出用振動子
１１からの信号ａａ’と第２の検出用振動子１２からの
信号ｂｂ’とが発生する。そして、これら信号ａａ’及
びｂｂ’を、上記図７に示す様に、演算処理し、最終的
に、２Ω／φｔａｎθの出力を角速度センサ装置の検出
値として得る。

【０１５７】なお、本実施形態においても、センサエレ
メント４５０を作製後、一定の角速度における出力を測
定しておくことによって角速度Ωが算出可能である。ま
たφとθは既知であるから、その値を用いて角速度Ωを
算出することが可能である。

【０１５８】また、上記第４実施形態と同様に、最終的
に得られる出力（２Ω／φｔａｎθ）は、第１の駆動用
振動子１ａの駆動振幅Ａａおよび第２の駆動用振動子１
ｂの駆動振幅Ａｂに依存しないことより、環境温度の変
化や時間の経過により駆動振幅ＡａおよびＡｂが変化し
ても、得られる値は一定である。また、駆動振幅Ａａお
よびＡｂを一定にする回路等が不要となるとともに、
「駆動振幅以外の環境温度の変化や時間の経過影響を除
くというメリット」も有する。

【０１５９】このように、本第７実施形態においても、
通常ノイズとなる慣性力を用いて、環境温度の変化や時
間の経過とともに同様に変化するコリオリ力に起因しな
い信号とコリオリ力に起因する信号とを導出し、コリオ
リ力に起因しない信号を基準に、コリオリ力に起因する
信号を算出することによって、絶対値として持っている
０点や出力感度のドリフトを相対的にキャンセルし抑制
することができる。

【０１６０】（第８実施形態）図１２に、本発明の第８
実施形態に係る角速度センサ装置のセンサエレメント４
５０の概略平面図を示す。本実施形態は、上記第６実施
形態の構造（両振動子独立構造、図９参照）を基本とし
たものであるが、該第６実施形態と比較して主に次の２
点が異なっている。

【０１６１】（１）構造面の違いとして、２個の駆動用
振動子１ａ、１ｂに駆動振動モニタ用電極（櫛歯構造）
４’、５’が存在する。なお、繰り返しとなるが上記第
６実施形態の最終段にて述べたように、駆動振動モニタ
用電極４’、５’は駆動用の電極として用いても良い。

【０１６２】（２）動作の違いとしては、上記第６実施
形態では、駆動振幅が２個の駆動用振動子１ａ、１ｂで
等しく（あるいはほぼ等しく）なるようにあらかじめ２
個の駆動振動子１ａ、１ｂの駆動電圧を調整している。
しかし、本実施形態では、そのような駆動電圧の調整は
行わず、駆動振動モニタ用電極４’、５’を用いて、両
振動子１ａ、１ｂの駆動振動の振幅を検出する。

【０１６３】そして、駆動振幅が両駆動用振動子１ａ、
１ｂで同じになるように、回路部２００によって、両駆
動用振動子１ａ、１ｂの駆動電圧をフィードバック制御
する。さらに、環境温度の変化や時間の経過影響による
駆動振動の変化に対してもそれを検知して、駆動振動の
時間変化を防ぐことも可能である。なお、角速度信号を
得るための演算方法は、上記第１実施形態（図４参照）
と同様である。

【０１６４】もちろん、このようなモニタ用の電極
４’、５’を設けることによって、上記第１及び第６実
施形態の「駆動振幅Ａを一定にする回路等が不要とな
る。」というメリットは失われる。しかし、第１実施形
態に書かれている「駆動振幅以外の環境温度の変化や時
間の経過影響を除くというメリット」は依然失われな
い。

【０１６５】ここで、図１２に示す左右の両駆動振動子
１ａ、１ｂにおいて、ともに駆動用電極が４及び５であ
り、駆動振動モニタ用電極が４’及び５’であるとして
きた。しかし、この関係は逆でもよい。つまり、駆動用
電極が４’及び５’であり、駆動振動モニタ用電極が４
及び５であるとしてもよい。

【０１６６】また、一方の振動子のみこの関係を逆転さ
せてもよい。つまり、図１２中、「左側の第１の駆動用
振動子１ａにおいては、駆動用電極が４、５であって駆
動振動モニタ用電極が４’、５’であるが、右側の第２
の駆動用振動子１ｂにおいては駆動用電極が４’、５’
であって駆動振動モニタ用電極が４、５である」として
もよいし、「右側振動子１ｂにおいては駆動用電極が
４、５であって駆動振動モニタ用電極が４’、５’であ
るが、左側振動子１ａにおいて駆動用電極が４’、５’
であって駆動振動モニタ用電極が４、５である」として
もよい。

【０１６７】また、図１２では、駆動振動モニタ用電極
４’、５’として、櫛歯電極による静電検出を用いた
「静電駆動、静電振動モニタ」の構成としているが、そ
の他にも、「駆動振動子１ａ、１ｂ外に配置された永久
磁石または電磁石と駆動振動子上の配線との相互作用に
より駆動振動子上の配線に生じる誘導起電力を検出する
電磁検出」の方法が可能である。また、圧電検出等の方
法が可能である。

【０１６８】この電磁検出により、両振動子１ａ、１ｂ
の駆動振動の振幅をモニタする例を図１３に示す。図１
３では、櫛歯状の電極４、５を駆動用電極とし、各駆動
用振動子１ａ、１ｂにおいて駆動用電極４、５とは反対
側に、上記した駆動用配線５０３を形成し、この配線５
０３を駆動振動モニタ用電極としたものである。つま
り、「静電駆動、電磁振動モニタ」の構成としている。

【０１６９】なお、この関係は逆であっても良く、配線
５０３を駆動用電極とし、櫛歯状の電極４、５を駆動振
動モニタ用電極とした「電磁駆動、静電振動モニタ」の
構成としてもよい。また、「左の振動子１ａは、電磁駆
動、静電振動モニタ、右の振動子１ｂは、静電駆動、電
磁振動モニタ」の構成としてもよい。さらには、図１４
に示す様に、両駆動用振動子１ａ、１ｂともに、駆動用
配線５０３及び５０３’を用いて「電磁駆動、電磁振動
モニタ」の構成としても良い。

【０１７０】このように、本第８実施形態によれば、駆
動振動を行う振動子１ａ、１ｂにおける駆動振動の物理
量をモニタする手段４’、５’を備えたものとすれば、
駆動振動の物理量（駆動振幅や駆動振動速度等）をモニ
タすることによって、このモニタの結果に基づき、振動
子１ａ、１ｂの駆動振動の振幅やその振動速度等を調整
したり、検出部１４、１５からの出力信号の振幅を調整
することができる。

【０１７１】そして、モニタの結果を用いた負帰還（フ
ィードバック）により、駆動振動を行う振動子１ａ、１
ｂの駆動振幅を一定に制御すれば、両駆動用振動子１
ａ、１ｂ間に加工誤差等があっても、複数個の信号ａ
ａ、ｂｂを演算（例えば加算若しくは減算）することに
よって、コリオリ力による信号を精度良く得ることがで
きる。また、この場合の駆動振幅一定制御はモニタ結果
に基づくものであるため、装置に対する環境変化が生じ
ても関係なく制御できる。

【０１７２】（第９実施形態）図１５に、本発明の第９
実施形態に係る角速度センサ装置のセンサエレメント３
３０の概略平面図を示す。本実施形態は、上記第２実施
形態（図５参照）を変形したものである。第２実施形態
では可動部は１個であったのに対し、本実施形態では、
図１５に示す様に、可動部３８は、第１の可動部３８ａ
と第２の可動部３８ｂとより構成し、両可動部３８ａ、
３８ｂを連成振動用梁６にて連結した構造（両振動子連
結構造）としている。

【０１７３】本センサエレメント３３０においても、２
個の振動子３１、３２における各々の検出方向ａ１、ａ
２、駆動振動方向ａ０方向、及びコリオリ力の作用方向
Ｋに対して角度θだけずらした独自の構成として、紙面
に対して垂直方向の角速度軸ｚ回りの角速度Ωを検出す
るようになっている。ここで、図１５では、上記図５と
比較して、これら各方向ａ０〜ａ２、Ｋを９０°回転さ
せた構成となっており、それに対応して、振動子３１、
３２、駆動用電極４、５、検出用電極３４、３５や各梁
も回転した構成となっている。

【０１７４】第１の可動部３８ａにおいては、一方の振
動子３１を検出用梁３３を介して支持棒（支持梁）２ａ
に支持させ、この支持棒２ａの一端側に櫛歯構造の駆動
用電極４、５を設け、他端側は連成振動用梁６に接続さ
れている。また、一方の振動子３１には、連結梁３６に
よって検出部としての櫛歯状の検出用可動電極３４が連
結されており、検出用可動電極３４と対向して櫛歯状の
検出用固定電極３５が設けられている。

【０１７５】そして、第１の可動部３８ａ全体が、梁２
によって図１５に示す矢印ａ０の方向（駆動振動方向）
にのみ振動可能となっており、角速度Ωの入力時には、
振動子３１が、検出用梁３３によって図１５に示す一点
鎖線ａ１方向（検出振動方向）にのみ検出振動すること
が可能となっている。また、検出用可動電極３４は、駆
動振動抑制梁３７によって図１５に示すａ１方向と垂直
な方向に変位しないように抑制されている。

【０１７６】こうして、第１の可動部３８ａにおいて
は、一方の振動子３１を基板の水平面（図１５における
紙面に相当）内で、ａ０方向へ駆動振動させ、該水平面
と垂直な角速度軸ｚ回りに角速度Ωが発生したときに、
慣性力とコリオリ力が加わることとなる。ここで、それ
ら力の総合によって、振動子３１は上記水平面内にて変
位するが、検出用可動電極３４には、ａ１方向の変位の
みしか伝わらない。すなわち、ａ１方向の変位動作（振
動子３１の検出振動）は連結梁３６を通して検出用可動
電極３４を同じａ１方向へ変位させる。

【０１７７】第２の可動部３８ｂについても、同様のこ
とが言える。即ち、第２の可動部３８ｂは、他方の振動
子３２を中心に、検出用梁３３、支持棒（支持梁）２
ａ、駆動用電極４、５、連結梁３６、検出用電極３４、
３５が設けられてなる。そして、第１の可動部３８ａと
第２の可動部３８ｂとは、駆動振動方向に変位可能な連
成振動用梁６にて連結されている。

【０１７８】そして、第２の可動部３８ｂ全体が、矢印
ａ０の方向にのみ振動可能となっており、角速度Ωの入
力時には、振動子３１が、検出用梁３３によってａ２方
向にのみ検出振動することが可能となっている。また、
第２の可動部３８ｂにおいても、検出用可動電極３４
は、駆動振動抑制梁３７によってａ２方向と垂直な方向
に変位しないように抑制されている。

【０１７９】こうして、第２の可動部３８ｂにおいて
も、梁２によって、他方の振動子３２をａ０方向へ駆動
振動させ、角速度軸ｚ回りに角速度Ωが発生したとき
に、慣性力とコリオリ力によって、他方の振動子３２及
び検出用可動電極３４は、ａ２方向へ変位する。

【０１８０】ところで、本実施形態では、第１の可動部
３８ａが加速度センシング部３０に、第２の可動部３８
ｂが加速度センシング部４０に実質的に相当する。ここ
で、各可動部３８ａ、３８ｂは連成振動用梁６によっ
て、連成振動するが、各振動子３１、３２は同相で駆動
振動させても、逆相で駆動振動させても良い。

【０１８１】このセンサエレメント３３０からの出力と
しては、上記第２実施形態と同様に、上記数式４のよう
に異なる２個の出力信号、即ち、一方の振動子３１（加
速度センシング部３０）からの信号ａａと他方の振動子
３２（加速度センシング部４０）からの信号ｂｂとが発
生する。そして、両信号ａａ、ｂｂを上記図４と同様の
回路部２００（符号の関係で、加算と減算が逆になるこ
ともある）を用いて演算処理することで、角速度Ωを検
出でき、第２実施形態と同様の効果が得られる。また、
本実施形態では、上記第２実施形態で述べたαによる誤
差については無視している。αによる誤差については、
第２実施形態で述べた方法により、低減できる。

【０１８２】ここで、本実施形態において、各可動部３
８ａ及び３８ｂにおける検出用可動電極３４は、各振動
子３１、３２からのコリオリ力を連結梁３６を介して受
け、各振動子３１、３２の検出振動方向であるａ１方
向、ａ２方向へ検出振動する。よって、本実施形態は、
振動子３１、３２を第１の振動子、各検出用可動電極３
４を第２の振動子として構成されたものとすることもで
きる。

【０１８３】つまり、本第９実施形態は、センサエレメ
ント３３０として、角速度軸ｚに対して垂直方向に駆動
振動する２個の第１の振動子３１、３２と個々の第１の
振動子３１、３２の外側に梁３６で連結された第２の振
動子３４と、角速度が入力されたときに第１の振動子３
１、３２に加わるコリオリ力を第２の振動子３４を介し
て検出する検出部３４、３５とを備え、かつ、２個の第
１の振動子３１、３２が連成振動用梁６で連結されてお
り、コリオリ力が加わったときに第１の振動子３１、３
２に発生する検出振動の方向（及び第２の振動子３４の
検出方向）がコリオリ力の作用する方向に対してずれて
いるものを採用している。

【０１８４】ここにおいて、両第１の振動子３１、３２
を連成振動可能に結合する連成振動用梁６は２個以上で
も良い。また、第１の振動子３１、３２は３個以上でも
よい。その場合、複数個の第１の振動子の少なくとも２
個が少なくとも１個の連成振動用梁で連結されていれば
よい。

【０１８５】それによって、少なくとも２個の第１の振
動子同士が連成振動用梁で連結されているため振動系は
連成振動系となり、駆動振幅が極大となる駆動力の周波
数は、該連成振動用梁で連結された第１の振動子におい
て同じ値（固有振動数）となる。角速度センサでは、駆
動振幅を大きくとるために固有振動数で振動させること
が多いが、連成振動系を作ることにより、振幅を一致
（または近い値に）させるのが容易となる。

【０１８６】（第１０実施形態）図１６に、本発明の第
１０実施形態に係る角速度センサ装置のセンサエレメン
ト３５０の概略平面図を示す。本実施形態は、上記第２
実施形態の変形であり、構造的には、上記図５に示す第
２実施形態とは、各方向ａ０、ａ１、ａ２及びＫを変え
ずに、可動部３８を２つの可動部３８ａ及び３８ｂに分
離したもの（両振動子独立構造）である。言い換えれ
ば、本センサエレメント３５０は、上記図１５に示す第
９実施形態において、上記図５と一致するように各方向
ａ０〜ａ２、Ｋを９０°回転させ、且つ、連成振動用梁
６を無くしたものである。

【０１８７】そして、本実施形態では、可動部３８を、
互いに独立した第１の可動部３８ａ及び第２の可動部３
８ｂによって構成することで、２個の振動子３１、３２
（可動部３８ａ、３８ｂ）の配列が、チップ内で自由に
なるというメリットがある（ここでいう配列とは、主に
並進方向の自由度を指す）。また、図１６において、セ
ンサエレメント（チップ）３５０を左右半分ずつに区切
って左半分を第１のセンサエレメント３５１、右半分を
第２のセンサエレメント３５２とした場合、各エレメン
ト３５１、３５２は別々のチップ上に形成されていても
よい。２個の振動子（可動部）を別チップにできれば、
歩留まりの上でも有利である。

【０１８８】次に、本実施形態の動作について述べる。
両振動子３１、３２（可動部３８ａ、３８ｂ）を、ａ０
方向にそれぞれ駆動振動させる。ここで、駆動振幅が２
個の振動子３１、３２で等しく(あるいはほぼ等しく)な
るようにあらかじめ２個の振動子３１、３２の駆動電圧
を調整しておき、上記第２実施形態と同様に作動させ
る。このように２個の振動子３１、３２（可動部３８
ａ、３８ｂ）の駆動振幅が異なる理由としては、加工誤
差が考えられる。加工誤差がない場合には、両振動子は
同じ駆動電圧で同じ振幅の振動をするから、このような
駆動電圧の調整は不要である。

【０１８９】また、本実施形態においては、駆動振動を
させた後の信号処理方法（検出方法）は、上記図４に示
す演算方法と同様に行うことができ、上記第２実施形態
と同様の効果を得ることができる。

【０１９０】さらに、本実施形態においても、上記第９
実施形態と同様に、振動子３１、３２を第１の振動子、
各検出用可動電極３４を第２の振動子として構成された
ものとすることもできる。

【０１９１】つまり、本実施形態は、センサエレメント
３５０として、角速度軸ｚに対して垂直方向に駆動振動
する２個の第１の振動子３１、３２と、個々の第１の振
動子３１、３２の外側に梁３６で連結された第２の振動
子３４と、角速度が入力されたときに第１の振動子３
１、３２に加わるコリオリ力を第２の振動子３４を介し
て検出する検出部３４、３５とを備え、かつ、２個の第
１の振動子３１、３２同士が連結されておらず独立して
おり、コリオリ力が加わったときに第１の振動子３１、
３２に発生する検出振動の方向（及び第２の振動子３４
の検出方向）がコリオリ力の作用する方向に対してずれ
ているものを採用している。ここにおいて、第１の振動
子３１、３２は３個以上でもよい。

【０１９２】本第１０実施形態においても、複数個の第
１の振動子３１、３２を連結せずに独立させることによ
り、上記第６実施形態と同様の効果、即ち、第１の振動
子の配置自由化、別チップへの配置によるチップの小型
化、低コスト化、歩留まり向上、及び、駆動手段の複数
化による駆動力の増大化、といった効果を奏する。

【０１９３】（第１１実施形態）本第１１実施形態につ
いて、上記図１６を用いて説明する。本実施形態は、上
記第１０実施形態（第２実施形態を両振動子独立構造と
したもの）とセンサエレメント３５０の構造は全く同じ
である。本実施形態と第１０実施形態との違いは、次の
２点である。

【０１９４】（１）第１０実施形態では、２個の振動子
３１、３２（可動部３８ａ、３８ｂ）の駆動振幅が等し
く（あるいはほぼ等しく）なるようにあらかじめ調整し
ておいたが、本実施形態ではそれを行わない。そのた
め、上述したように加工誤差により、両振動子３１、３
２の駆動振幅が異なる。（２）（１）の変更に伴い、第
１０実施形態と信号処理の方法が異なる。本実施形態の
信号処理方法は、両振動子３１、３２の駆動振幅の不一
致に対処するための方法である。

【０１９５】（本実施形態の信号処理方法）図１６に示
すセンサエレメント３５０おいて、上記第２実施形態と
同様に考えると、一方の振動子３１及び検出部３４、３
５からの信号（センシングした加速度）ａａと、他方の
振動子３２および検出部３４、３５からの信号（センシ
ングした加速度）ｂｂとが、下記の数式１１に示す様な
形で得られることとなる。

【０１９６】

【数１１】ａａ＝−Ａａφ²ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ＋２
ΩＡａφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ ｂｂ＝Ａｂφ²ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθｔ＋２ΩＡｂφｃ
ｏｓφｔ・ｃｏｓθ この数式１１に示す様に、本実施形態における各信号ａ
ａ、ｂｂは、上記第４実施形態（数式７）及び第７実施
形態（数式９）に示されるものと同じとなる。そして、
上記第１０実施形態では、各出力信号ａａ及びｂｂ（た
だし、第１０実施形態では両振動子３１、３２の駆動振
幅は等しい）を、そのまま、上記図４に示す方法で演算
するのであるが、本実施形態では、ａａ、ｂｂに対し
て、各々下記の数式１２に示す操作を行う。

【０１９７】

【数１２】ａａ’＝ａａ×Ａｂ×Ｃｂｂ’＝ｂｂ×Ａａ×Ｃ（Ｃ：定数）つまり、この数式１２に示す様に、上記第４及び第７実
施形態と同様の操作を行う。この操作は、例えば増幅回
路を用いて行うことができ、本実施形態でも、これら２
個の検出部の信号の増幅率が異なることが特徴である。
２個の検出部の信号の増幅率は、それぞれＡｂ×Ｃ、Ａ
ａ×Ｃであり、２個の検出部１４、１５における互いの
出力信号振幅を、共にＡａ×Ａｂ×Ｃとして予め等しく
なるようにゲインを調整する。

【０１９８】このようにして、本実施形態における角速
度センサ装置においては、センサエレメント３５０から
振幅の等しい２個の出力信号、即ち、一方の第１の振動
子３１からの信号ａａ’と他方の第１の振動子３２から
の信号ｂｂ’とが発生する。そして、これら信号ａａ’
及びｂｂ’を、上記図７に示す様に、演算処理し、最終
的に、２Ω／φｔａｎθの出力を角速度センサ装置の検
出値として得る。

【０１９９】なお、本実施形態においても、センサエレ
メント３５０を作製後、一定の角速度における出力を測
定しておくことによって角速度Ωが算出可能である。ま
た、φとθは既知であるから、その値を用いて角速度Ω
を算出することが可能である。また、上記第４及び第７
実施形態と同様に、環境温度の変化や時間の経過により
駆動振幅ＡａおよびＡｂが変化しても、出力（２Ω／φ
ｔａｎθ）が一定であること、駆動振幅ＡａおよびＡｂ
を一定にする回路等が不要となること、及び、「駆動振
幅以外の環境温度の変化や時間の経過影響を除くという
メリット」も有する。

【０２００】このように、本第１１実施形態において
も、通常ノイズとなる慣性力を用いて、環境温度の変化
や時間の経過とともに同様に変化するコリオリ力に起因
しない信号とコリオリ力に起因する信号とを導出し、コ
リオリ力に起因しない信号を基準に、コリオリ力に起因
する信号を算出することによって、絶対値として持って
いる０点や出力感度のドリフトを相対的にキャンセルし
抑制することができる。

【０２０１】（第１２実施形態）本第１２実施形態につ
いて、図１６を用いて説明する。本実施形態は、上記第
１０実施形態（第２実施形態を両振動子独立構造とした
もの）に、第８実施形態（駆動振動を行う振動子におけ
る駆動振動の物理量をモニタする手段を備えるもの）の
考えを適用したものである。従って、本実施形態では、
上記第１０実施形態と比較して主に次の２点が異なる。

【０２０２】（１）構造面の違いとしては、２個の振動
子３１、３２に、それぞれ駆動振動モニタ用電極（櫛歯
構造）４’、５’が存在する。ここで、図１６に示され
る２個の駆動用電極（駆動用電極４、５と駆動用電極
４’、５’）のうちの片方を駆動振動モニタ電極として
用いたものと考えれば良い。従って、外観は図１６と同
じものとなる。

【０２０３】（２）動作の違いとしては、上記第１０実
施形態では、駆動振幅が２個の振動子（第１の振動子）
３１、３２で等しく(あるいはほぼ等しく)なるように、
予め該２個の振動子３１、３２の駆動電圧を調整してい
る。しかし、本実施形態では、そのような駆動電圧の調
整は行わず、駆動振動モニタ用電極４’、５’を用い
て、駆動振動の振幅を検出し、それらが２個の振動子３
１、３２で同じになるようにフィードバック制御する。
さらに、環境温度の変化や時間の経過影響による駆動振
動の変化に対してもそれを検知して、駆動振動の時間変
化を防ぐことも可能である。なお、角速度信号を得るた
めの演算方法は、上記第１０実施形態と同様である。

【０２０４】本実施形態においても、このようなモニタ
用の電極４’、５’を設けることによって、上記第１実
施形態にて述べた「駆動振幅Ａを一定にする回路等が不
要となる。」というメリットは失われるが、「駆動振幅
以外の環境温度の変化や時間の経過影響を除くというメ
リット」は失われない。

【０２０５】ここで、本第１２実施形態においても、駆
動振動モニタ電極４’、５’として、櫛歯電極による静
電検出を用いたが、その他にも、上記第８実施形態に述
べたのと同様に、「振動子３１、３２外に配置された永
久磁石または電磁石と振動子３１、３２上の配線との相
互作用により振動子上の配線に生じる電磁検出」の方法
や、圧電検出等の方法が可能である。

【０２０６】（第１３実施形態）本実施形態は、上記第
５実施形態（図８参照）にて述べた、「振動子の梁の長
さや幅を非対称に変える等、梁のばね定数を変化させる
ことで駆動方向と検出方向の角度をコリオリ力の発生方
向からずらしてもよい」という技術的思想を、上記第６
〜第８及び第１０〜第１２実施形態における両振動子独
立構造のセンサエレメント３５０、４５０に適用したも
のである。

【０２０７】図１７は、そのような技術的思想に基づい
て振動子の駆動振動用の梁の長さを変えたセンサエレメ
ント５５０の概略平面図である。本センサエレメント５
００は、上記第６実施形態（図９参照）と同様、加速度
センシング部１０、２０を含む両駆動用振動子１ａ、１
ｂよりなる可動部５１を有するが、加速度センシング部
１０、２０は、可動部１ａ、１ｂを外周枠部３に連結す
る一対の梁５０１、５０２に対して平行としている。

【０２０８】また、このセンサエレメント５５０に対し
て、駆動用電極４、５を用いて周期的に時間変化する駆
動力を与えると、各駆動用振動子１ａ、１ｂは、それぞ
れ、図１７中のｂ１、ｂ２方向に駆動振動する。これ
は、梁５０１と梁５０２との長さを変えたことによる。
また、本実施形態では、図１７に示す様に、個々の駆動
用振動子１ａ、１ｂにおいて、長い方の梁５０１と短い
方の梁５０２との組が２組あるが、各組における長短の
配置を互い違いとしている。なお、梁の太さを変えるこ
とでも、本実施形態の効果は同じである。

【０２０９】そして、このｂ１及びｂ２方向を振動軸と
して駆動振動している時に角速度軸ｚ回りに角速度Ωが
入力されると、ｂ１及びｂ２方向と直交するＫ方向にコ
リオリ力が作用し、各駆動用振動子１ａ及び１ｂにそれ
ぞれ設けられた検出用振動子１１、１２は、梁１３によ
って各々図１７に示すａ１、ａ２方向に検出振動を行
う。

【０２１０】このようにして、容易に駆動振動方向ｂ
１、ｂ２と検出振動方向ａ１、ａ２との角度を９０度か
らずらすことができ、本実施形態においても、上記第１
実施形態と同様の作用効果を奏することができる。もち
ろん、本実施形態においても、加工誤差等によって２個
の駆動用振動子(または可動部)の駆動振幅が異なる場合
には、次のような工夫が必要である。

【０２１１】（１）予め駆動電圧を調整することによ
り、２個の駆動用振動子の駆動振幅を一致させること
（例えば、第６実施形態、第１０実施形態）。（２）２
個の駆動用振動子の駆動振幅が同じになるような電圧調
整はしないが、検出信号のゲインを調整することによ
り、２個の駆動用振動子の駆動振幅の不一致を穴埋めす
る方法（例えば、第７実施形態、第１１実施形態）。
（３）２個の駆動用振動子のそれぞれに駆動振動モニタ
を設け、駆動振幅や駆動速度をモニタし、駆動電圧にフ
ィードバックして、駆動振幅を一定にする方法(例え
ば、第８実施形態、第１２実施形態）。

【０２１２】また、図１７に示す例では、駆動手段とし
て静電駆動を用いたが、電磁駆動を用いる方法はさらに
優れている。静電駆動を用いた場合、駆動方向が櫛歯の
長手方向に対して、ずれているため、駆動用振動子が変
位すると櫛歯間のギャップが狭くなったり広くなったり
して、駆動力が不安定になったり、駆動用電極４と駆動
用電極５の櫛歯同士がぶつかったりしてしまうことがあ
るからである。

【０２１３】電磁駆動では、このような問題が少ないの
で、電磁駆動を用いた方がよい。本第１３実施形態にお
いて、この電磁駆動を採用する場合は、例えば上記第５
実施形態（図８参照）にて述べたような構成を採用する
ことができる。もちろん上に述べたことが問題にならな
い場合も多くあり、したがって、静電駆動の方法も有効
である。

【０２１４】（第１４実施形態）本実施形態は上記図１
に示したセンサエレメント１００の変形例である。

【０２１５】コリオリ力に起因しない信号とコリオリ力
に起因する信号を分離する場合、コリオリ力に起因しな
い信号とコリオリ力に起因する信号の大きさが、同程度
であることが望ましい。検出しようとする角速度Ωが小
さい場合、コリオリ力が小さくなるため、慣性力も小さ
くする必要がある。

【０２１６】このためには、図１における角度θを小さ
くする必要がある。その場合、駆動方向であるａ０方向
との垂直線Ｋに対する検出方向のずれを、２つの検出用
振動子１１、１２の間で一致させることが困難となる。
つまり、図１において、ａ１方向と垂直線Ｋとのなす角
度θと、ａ２方向と垂直線Ｋとのなす角度θとが相違す
る。本実施形態は、このような条件下において適用可能
なものである。

【０２１７】図１におけるａ１方向と垂直線Ｋとのなす
角度（第１の検出用振動子１１の検出振動方向のずれ角
度）をθ１、ａ２方向と垂直線Ｋとのなす角度（第２の
検出用振動子１２の検出振動方向のずれ角度）をθ２と
すると、２つの検出用振動子１１、１２（つまり２つの
加速度センシング部１０、２０）から得られる信号ａ
ａ、ｂｂは、下記の数式１３のようになる。

【０２１８】

【数１３】ａａ＝−Ａφ²ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ１＋２
ΩＡφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ１ｂｂ＝Ａφ²ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ２＋２ΩＡφｃｏｓ
φｔ・ｃｏｓθ２ここで、θ１とθ２は０に近いことを考慮すると、上記
の数式１３は下記の数式１４に示す様に近似される。

【０２１９】

【数１４】ａａ＝−Ａφ²θ１ｓｉｎφｔ＋２ΩＡφｃ
ｏｓφｔｂｂ＝Ａφ²θ２ｓｉｎφｔ＋２ΩＡφｃｏｓφｔ図１８に、本第１４実施形態に対応した回路部２００の
概略を示す。２つの加速度センサシング１０、２０から
の出力信号ａａ、ｂｂを、減算、加算することによっ
て、信号Ｇ１１１、Ｇ１２が得られる。信号Ｇ１１１は
慣性力に、信号Ｇ１２は慣性力とコリオリ力に起因した
信号である。

【０２２０】得られた信号Ｇ１２に対し、信号Ｇ１１１
と信号Ｇ１１１の位相を９０度シフトさせた信号Ｇ１１
２とを基準信号として使って同期検波をかけ、信号Ｇ２
１、信号Ｇ２２を得る。信号Ｇ１１１の位相を９０度シ
フトさせるには、例えば微分回路をもちいればよい。同
期検波をかけるには、例えば乗算回路とローパスフィル
タをもちいればよい。

【０２２１】慣性力に起因した信号とコリオリ力に起因
した信号は、常に９０度位相がずれていることより、こ
のように同期検波をかけることにより慣性力に起因した
信号Ｇ２１とコリオリ力に起因した信号Ｇ２２が得ら
れ、これらの除算によって角速度センサ装置の検出値と
しての出力４Ω／（θ２−θ１）が得られる。

【０２２２】たとえθ１、θ２の値が不明であっても、
センサエレメント１００を作製後、一定角速度における
出力を測定しておくことによって（θ２−θ１）の値が
求められ、求められた（θ２−θ１）の値を用いて角速
度Ωが算出可能である。

【０２２３】このように、本実施形態の回路部（回路手
段）２００は、コリオリ力に起因しない（慣性力に起因
した）信号Ｇ２１から位相が９０°ずれた位相における
コリオリ力に起因する信号Ｇ２２を検出する機能を有
し、両信号Ｇ２１、Ｇ２２を除算してその強度比をとる
ことにより角速度を算出する。

【０２２４】最終的に得られる４Ω／（θ２−θ１）
は、駆動用振動子１の駆動振幅Ａに依存しないことよ
り、環境温度の変化や時間に経過により駆動振幅Ａが変
化しても、得られる値は一定である。また、駆動振幅Ａ
を一定にする回路等が不要となる。

【０２２５】さらに、駆動振幅以外の環境温度の変化や
時間の経過影響として、検出用振動子１１、１２の共振
周波数の変動等によって一定の力が加わったときの検出
用振動子１１、１２からの出力信号ａａ、ｂｂが変化す
ることが考えられるが、これは減算処理、加算処理で得
られる信号Ｇ２１と信号Ｇ２２に等しく影響するために
除算することによりキャンセルすることが可能となる。

【０２２６】また、駆動波形を使ってコリオリ力を同期
検波する場合、温度等によってコリオリ力に起因した信
号の位相が変化すると出力誤差となってしまうが、本実
施形態のように、慣性力に起因した（コリオリ力に起因
しない）信号を基準信号としてコリオリ力を同期検波す
れば、温度等によってコリオリ力に起因した信号の位相
が変化しても、同じだけ慣性力に起因した信号も位相変
化するために出力誤差とはならない。

【０２２７】このように、本実施形態のセンサ装置にお
いても上記第１実施形態と同様に、環境温度の変化や時
間の経過にともなった特性変動がなく、高精度、高信頼
性が確保でき、余分な補正回路やセンサエレメント内の
振動モニタ等が不要となるために低コストかつ小型化が
実現できる。

【０２２８】また、図１８においては信号Ｇ１２に対し
て同期検波をかけているが、図１９に示す他の例に示す
様に、信号Ｇ１２の代わりに、加速度センシング部１０
からの出力信号ａａもしくは加速度センシング部２０か
らの出力信号ｂｂを直接用いることも可能である。

【０２２９】また、図１８及び図１９において、信号Ｇ
２１と信号Ｇ２２を除算せず、信号Ｇ２２を出力とする
ことも可能である。この場合、駆動振幅の変化に対する
出力変動は残るが、温度等によるコリオリ力に起因した
信号の位相変化に対しては変動のない出力が得られる。

【０２３０】ところで、本実施形態に用いるセンサエレ
メントとして図１を用いて説明したが、平面レイアウト
上、上記図１に示す角度θがθ＝０となるように狙った
センサエレメントを用いることも可能である。

【０２３１】これは、可動部や振動子の駆動振動方向と
加速度センシング部における振動子の検出振動方向を９
０°となるように設計、製作しても、加工能力や材料の
不均一性から厳密に９０°とすることが不可能なためで
ある。例えば、エッチングを用いて梁を形成した場合、
図２０に示す梁Ｈ１の断面形状のようにわずかながらの
テーパ角β、γが発生しうるが、これによって振動方向
が狙いの方向から変化してしまう。

【０２３２】通常、この加工誤差による振動方向のずれ
は、センサの特性に悪影響を与えるが、本実施形態では
このずれを積極的に利用することができる。図２１に示
すセンサエレメント６００は、上記図６に示すセンサエ
レメントにおいて上記図１に示す角度θがθ＝０となる
ように狙ったものであるが、例えば各梁の加工誤差によ
って上述のように第１の検出用振動子１１の検出振動方
向のずれ角度θ１、または第２の検出用振動子１２の検
出振動方向のずれ角度θ２が発生したものである。

【０２３３】従って、図２１に示すセンサエレメント６
００においても、図１８に示す信号処理を加えれば同様
に出力４Ω／（θ２−θ１）が得られるため、製造上の
加工誤差を利用することにより高精度、高信頼性の小型
化で低コストな角速度センサ装置を実現できる。また、
本実施形態で示した加工誤差による振動方向のずれを利
用した検出方法は、上の全ての実施形態にも適用可能で
ある。（他の実施形態）なお、上記各実施形態においては、セ
ンサエレメントにおける２個の振動子の検出振動によっ
て２つの異なる出力信号ａａ、ｂｂを得て、これらの出
力信号を演算処理することによりコリオリ力に起因しな
い信号を基準に前記コリオリ力に起因する信号から角速
度を算出するようにしているが、検出振動を行う振動子
が３つ以上備えられたセンサエレメントであっても良
い。この場合、各振動子において、検出振動方向と駆動
振動方向とが９０°からずれていればよい。

【０２３４】また、センサエレメントにおいて、検出振
動を行う振動子が１個であってもよい。例えば、図１に
示すセンサエレメント１００において、加速度センシン
グ部１０のみの場合には出力信号ａａのみとなるが、駆
動信号ｓｉｎφｔ及びこの駆動信号ｓｉｎφｔを微分し
た信号ｃｏｓφｔを各々基準信号として、出力信号ａａ
を同期検波すれば、コリオリ力に起因した信号と慣性力
に起因した（コリオリ力に起因しない）信号とに分離で
き、分離された２つの信号を除算することによって、駆
動振幅Ａに依存しない出力を得ることができる。

【０２３５】従って、センサエレメントにおける検出振
動を行う振動子が１個であっても、環境温度の変化や時
間の経過にともなった特性変動がなく、高精度、高信頼
性が確保でき、余分な補正回路やセンサエレメント内の
振動モニタ等が不要となるために低コストかつ小型化が
実現できる。

【０２３６】また、上記全ての実施形態において、駆動
振動の方法として、主に、静電気力による駆動(静電駆
動)を取り上げたが、どの実施形態においても、駆動方
法は、ローレンツ力による電磁駆動や、圧電効果を用い
た圧電駆動等に置き換えることが可能である。

【０２３７】また、角速度等の検出方法として、主に、
静電容量による検出（静電検出）を取り上げたが、どの
実施形態においても、検出方法は、電磁誘導による電磁
検出や、圧電効果による圧電検出に置き換えることが可
能である。

【０２３８】また、駆動振動の駆動振幅、駆動速度等の
検出方法として、主に、静電容量による検出を取り上げ
たが、どの実施形態においても、検出方法は、電磁誘導
による電磁検出や、圧電効果による圧電検出に置き換え
ることが可能である。

【０２３９】また、上記実施形態において、明記したも
の以外にも、検出振動の方向がコリオリ力の作用する方
向からずれている複数個の振動子（１１、１２、３１、
３２）は、互いの間で、検出振動の方向のずれ角が異な
っていても良い（各図において左右のθが異なっていて
も良い）。

【０２４０】ところで、上記したどの実施形態において
も、外部からの加速度をとり除くことより、精度アップ
を図ることが可能である。例えば、図２２に、図１のセ
ンサエレメント１００を２個配置した例を概略平面図と
して示す。なお、図２２中、下側のセンサエレメント１
００’は、上側のセンサエレメント１００と同一のもの
であるが、識別のため符号に「’」を付してある。

【０２４１】図２２においては、各センサエレメント１
００、１００’を互いに逆位相で駆動振動させる。する
と、２つのセンサエレメント１００、１００’には逆位
相のコリオリ力による信号が発生する（同じ瞬間には、
逆方向に同じ力のコリオリ力が発生する。）。また、外
部からの加速度は、同じ瞬間には、同方向にほぼ同じ大
きさで働く。

【０２４２】この後、それぞれのセンサエレメント１０
０、１００’からの出力を、上記図４に示す検出回路２
００に通す。そして、２つの最終的に得られる出力を引
き算すれば、コリオリ力による信号は足し合わされ、加
速度による信号はキャンセルされるので、外部の加速度
の影響を除くことができるとともに、感度を２倍とでき
る。この考え方は、他の全ての実施形態にも適用可能で
ある。なお、図２２では、２個のセンサエレメントを縦
に配置したが、横に配置してもよい。並進方向の基板面
内の並進移動は自由である。

【０２４３】また、本発明に用いられるコリオリ力に起
因しない信号は、慣性力による信号以外にも考えられ
る。例えば、上記した駆動振動モニタ電極４’、５’の
出力と駆動振動の斜めずれ角の実測値等が挙げられる。
それらのうち、慣性力による信号は、例えば、静電検出
の場合、検出用の櫛歯電極１４、１５の容量変化にな
り、コリオリ力による信号と重ねあわせて出力される
（図３参照）。従って、検出方向を斜めにする等の構造
の工夫と回路の若干の変更のみ（つまり、新たな部品を
追加すること無し）で、上記した信号処理方法によって
コリオリ力による信号の算出を実現でき、有利である。

【０２４４】また、本発明におけるセンサエレメントと
して、静電もしくは電磁駆動、静電検出を例として説明
したが、本発明は駆動方法や検出方法によらずに適応可
能であり、圧電素子やひずみゲージを使っても同様の効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るセンサエレメント
の概略平面図である。

【図２】本発明の実施形態に係る回路部のブロック図で
ある。

【図３】図１に示すセンサエレメントに作用する力を説
明する説明図である。

【図４】上記第１〜第３、第５、第８〜第１０及び第１
２実施形態に係る回路部の処理方法を示す説明図であ
る。

【図５】本発明の第２実施形態に係るセンサエレメント
の概略平面図である。

【図６】本発明の第３及び第４実施形態に係るセンサエ
レメントの概略平面図である。

【図７】上記第４、第７、及び第１１実施形態に係る回
路部の処理方法を示す説明図である。

【図８】本発明の第５実施形態に係るセンサエレメント
の概略平面図である。

【図９】本発明の第６及び第７実施形態に係るセンサエ
レメントの概略平面図である。

【図１０】上記第６実施形態において２個の駆動用振動
子を別々のチップに形成した例を示す概略平面図であ
る。

【図１１】上記第６実施形態において電磁駆動を用いた
例を示す概略平面図である。

【図１２】本発明の第８実施形態に係るセンサエレメン
トの概略平面図である。

【図１３】上記第８実施形態において電磁検出により駆
動振幅をモニタする例を示す概略平面図である。

【図１４】上記第８実施形態において電磁駆動及び電磁
検出を行う例を示す概略平面図である。

【図１５】本発明の第９実施形態に係るセンサエレメン
トの概略平面図である。

【図１６】本発明の第１０〜第１２実施形態に係るセン
サエレメントの概略平面図である。

【図１７】本発明の第１３実施形態に係るセンサエレメ
ントの概略平面図である。

【図１８】本発明の第１４実施形態に係る回路部の処理
方法を示す説明図である。

【図１９】上記第１４実施形態に係る回路部の処理方法
の他の例を示す説明図である。

【図２０】梁断面形状の加工誤差の様子を示す図であ
る。

【図２１】本発明における加工誤差を利用したセンサエ
レメントの概略平面図である。

【図２２】センサエレメントを２個配置した例を示す概
略断面図である。

【図２３】従来の角速度センサ装置におけるセンサエレ
メントの概略平面図である。

【符号の説明】

１、１ａ、１ｂ…駆動用振動子、６…連成振動用梁、１
１、３１…第１の検出用振動子、１２、３２…第２の検
出用振動子、１３…梁、１４、３４…検出用可動電極、
１５、３５…検出用固定電極、３６…連結梁、３８、４
１、５１…可動部、１００、３００、３３０、３５０、
４００、４５０、５００、５５０、６００…センサエレ
メント、２００…回路部、４０１、４０２…センサエレ
メントユニット、５０１、５０２…梁、１０００、１０
０１…チップ、ａ０、ｂ１、ｂ２…駆動振動方向、ａ
１、ａ２…検出方向（検出振動の方向）、Ｋ…コリオリ
力の作用する方向。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伊藤弘明愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内Ｆターム(参考） 2F105 AA02 AA08 BB01 BB08 BB09 BB13 BB15 CC04 CC11 CD01 CD02 CD03 CD05 CD06 CD07 CD11 CD13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水平面内で駆動振動を行う可動部（１、
３８、４１、５１）を有し、この可動部を駆動振動させ
て前記水平面と垂直な角速度軸回りに角速度が発生した
ときに、前記可動部に対して前記水平面と平行な方向に
コリオリ力を作用させるようにしたセンサエレメント
（１００、３００、３３０、３５０、４００、４５０、
５００、５５０、６００）と、このセンサエレメントからの出力信号に基づき、前記コ
リオリ力に起因しない信号を基準に前記コリオリ力に起
因する信号から角速度を算出する回路手段（２００）
と、を有することを特徴とする角速度センサ装置。
【請求項２】前記出力信号は、前記コリオリ力に起因
する信号と前記コリオリ力に起因しない信号とが合成さ
れたものであり、前記回路手段（２００）は、前記出力信号から前記コリ
オリ力に起因する信号と前記コリオリ力に起因しない信
号とを分離する機能を有するものであることを特徴とす
る請求項１に記載の角速度センサ装置。
【請求項３】前記コリオリ力に起因する信号と、前記
コリオリ力に起因しない信号とは、位相が互いに９０°
ずれていることを特徴とする請求項１または２に記載の
角速度センサ装置。
【請求項４】前記回路手段（２００）は、前記コリオ
リ力に起因しない信号から位相が９０°ずれた位相にお
ける前記コリオリ力に起因する信号を検出する機能を有
することを特徴とする請求項３に記載の角速度センサ装
置。
【請求項５】前記回路手段（２００）は、前記コリオ
リ力に起因する信号と前記コリオリ力に起因しない信号
の強度比をとることにより前記角速度を算出する機能を
有することを特徴とする請求項１または２に記載の角速
度センサ装置。
【請求項６】前記センサエレメント（１００、３０
０、３３０、３５０、４００、４５０、５００、５５
０、６００）は異なる２個の出力信号を発生するもので
あり、前記回路手段（２００）は、前記２個の出力信号を加算
もしくは減算することによって前記コリオリ力に起因し
ない信号を得る機能を有することを特徴とする請求項１
に記載の角速度センサ装置。
【請求項７】前記コリオリ力に起因しない信号は、前
記可動部（１、３８、４１、５１）に作用する慣性力に
基づく信号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つに記載の角速度センサ装置。
【請求項８】検出しようとする角速度軸に対して垂直
方向に駆動振動する振動子（１１、１２、３１、３２）
と、角速度が入力されたときに前記振動子に加わるコリ
オリ力を検出する検出部（１４、１５、３４、３５）と
を備え、前記コリオリ力が加わったときに前記振動子に
発生する検出振動の方向が前記コリオリ力の作用する方
向に対してずれているセンサエレメント（１００、３０
０、３３０、３５０、４００、４５０、５００、５５
０、６００）を有し、このセンサエレメントの前記検出部からの出力信号に基
づき、前記コリオリ力に起因しない信号を基準に前記コ
リオリ力に起因する信号から前記角速度を算出するよう
にしたことを特徴とする角速度センサ装置。
【請求項９】前記振動子（１１、１２、３１、３２）
は前記角速度軸に対して垂直方向に且つ同一周波数で駆
動振動する複数個のものからなり、前記検出部（１４、１５、３４、３５）は前記複数個の
振動子の各々に対応して設けられ、前記複数個の振動子の各々の前記検出振動の方向が前記
コリオリ力の作用する方向に対してずれていることを特
徴とする請求項８に記載の角速度センサ装置。
【請求項１０】検出しようとする角速度軸に対して垂
直方向に駆動振動する第１の振動子（１）と、この第１
の振動子と梁（１３）によって連結された複数個の第２
の振動子（１１、１２）と、この第２の振動子に加わる
コリオリ力を検出する検出部（１４、１５）とを備え、
前記コリオリ力が加わったときに各々の前記第２の振動
子に発生する検出振動の方向が前記コリオリ力の作用す
る方向からずれているセンサエレメント（１００）を有
し、このセンサエレメントの前記検出部からの出力信号に基
づき、前記コリオリ力に起因しない信号を基準に前記コ
リオリ力に起因する信号から前記角速度を算出するよう
にしたことを特徴とする角速度センサ装置。
【請求項１１】前記複数個の第２の振動子（１１、１
２）は、互いの間で前記検出振動の方向のずれ角が異な
ることを特徴とする請求項１０に記載の角速度センサ装
置。
【請求項１２】前記駆動振動は、この駆動振動を行う
振動子を有する可動部（５１）と固定部（３）とを連結
する一対の梁（５０１、５０２）の弾性力によって行わ
れるものであり、前記一対の梁は前記可動部における駆動振動の軸（ｂ
１、ｂ２）を挟んで設けられ、個々の前記梁は互いに非
対称な形状になっていることを特徴とする請求項８ない
し１１のいずれか１つに記載の角速度センサ装置。
【請求項１３】前記センサエレメント（６００）を製
造するときの加工誤差を利用することによって、前記検
出振動の方向が前記コリオリ力の作用する方向に対して
ずらされていることを特徴とする請求項８ないし１１の
いずれか１つに記載の角速度センサ装置。
【請求項１４】前記検出部（１４、１５）は、前記振
動子（１１、１２）と同様に前記駆動振動を行うように
なっていることを特徴とする請求項８ないし１３のいず
れか１つに記載の角速度センサ装置。
【請求項１５】前記駆動振動の共振周波数と前記検出
振動の共振周波数とが一致もしくは近接するように構成
されていることを特徴とする請求項８ないし１４のいず
れか１つに記載の角速度センサ装置。
【請求項１６】センシングしようとする角速度軸に対
して垂直方向に駆動振動する第１の検出用振動子（１
１、３１）および第２の検出用振動子（１２、３２）を
備え、前記第１の検出用振動子と前記第２の検出用振動子と
で、前記角速度軸回りの角速度が入力されたときに振動
する検出振動の振動軸が、コリオリ力の作用する方向に
対して非平行であり、前記第１および第２の検出用振動子の各々の出力信号を
入力して、減算により慣性力を算出する慣性力算出手段
と、前記第１および第２の検出用振動子の各々の出力信号を
演算することによりコリオリ力を含む値を算出するコリ
オリ力算出手段と、前記慣性力算出手段からの信号と前記コリオリ力算出手
段とからの信号とに基づいて演算を行い角速度を算出す
る角速度算出手段とを備えることを特徴とする角速度セ
ンサ装置。
【請求項１７】検出しようとする角速度軸に対して垂
直方向に駆動振動する複数個の第１の振動子（１ａ、１
ｂ）と、各々の前記第１の振動子の内部に梁（１３）で
連結された第２の振動子（１１、１２）と、角速度が入
力されたときに前記第２の振動子に加わるコリオリ力を
検出する検出部（１４、１５）とを備え、かつ、前記複
数個の第１の振動子の少なくとも２個が少なくとも１個
の梁（６）で連結されており、前記コリオリ力が加わっ
たときに前記第２の振動子に発生する検出振動の方向が
前記コリオリ力の作用する方向に対してずれているセン
サエレメント（４００）を有し、このセンサエレメントの前記複数個の検出部からの出力
信号に基づき、前記コリオリ力に起因しない信号を基準
に前記コリオリ力に起因する信号から前記角速度を算出
するようにしたことを特徴とする角速度センサ装置。
【請求項１８】検出しようとする角速度軸に対して垂
直方向に駆動振動する複数個の第１の振動子（１ａ、１
ｂ）と、各々の前記第１の振動子の内部に梁（１３）で
連結された第２の振動子（１１、１２）と、角速度が入
力されたときに前記第２の振動子に加わるコリオリ力を
検出する検出部（１４、１５）とを備え、かつ、前記複
数個の第１の振動子同士が連結されておらず独立してお
り、前記コリオリ力が加わったときに前記第２の振動子
に発生する検出振動の方向が前記コリオリ力の作用する
方向に対してずれているセンサエレメント（４５０）を
有し、このセンサエレメントの前記複数個の検出部からの出力
信号に基づき、前記コリオリ力に起因しない信号を基準
に前記コリオリ力に起因する信号から前記角速度を算出
するようにしたことを特徴とする角速度センサ装置。
【請求項１９】検出しようとする角速度軸に対して垂
直方向に駆動振動する複数の第１の振動子（３１、３
２）と、各々の前記第１の振動子の外側に前記第１の振
動子と梁（３６）によって連結された第２の振動子（３
４）と、この第１の振動子に加わるコリオリ力を前記第
２の振動子を介して検出する検出部（３４、３５）とを
備え、かつ、前記複数個の第１の振動子の少なくとも２
個が少なくとも１個の梁（６）で連結されており、前記
コリオリ力が加わったときに各々の前記第１の振動子に
発生する検出振動の方向が前記コリオリ力の作用する方
向からずれているセンサエレメント（３３０）を有し、このセンサエレメントの前記複数個の検出部からの出力
信号に基づき、前記コリオリ力に起因しない信号を基準
に前記コリオリ力に起因する信号から前記角速度を算出
するようにしたことを特徴とする角速度センサ装置。
【請求項２０】検出しようとする角速度軸に対して垂
直方向に駆動振動する複数の第１の振動子（３１、３
２）と、各々の前記第１の振動子の外側に前記第１の振
動子と梁（３６）によって連結された第２の振動子（３
４）と、この第１の振動子に加わるコリオリ力を前記第
２の振動子を介して検出する検出部（３４、３５）とを
備え、かつ、複数の第１の振動子同士が連結されておら
ず独立しており、前記コリオリ力が加わったときに各々
の前記第１の振動子に発生する検出振動の方向が前記コ
リオリ力の作用する方向からずれているセンサエレメン
ト（３５０）を有し、このセンサエレメントの前記複数個の検出部からの出力
信号に基づき、前記コリオリ力に起因しない信号を基準
に前記コリオリ力に起因する信号から前記角速度を算出
するようにしたことを特徴とする角速度センサ装置。
【請求項２１】前記検出振動の方向が前記コリオリ力
の作用する方向からずれている複数個の振動子（１１、
１２、３１、３２）は、互いの間で、前記検出振動の方
向のずれ角が異なることを特徴とする請求項１７ないし
２０のいずれか１つに記載の角速度センサ装置。
【請求項２２】前記駆動振動を行う複数個の振動子
（１ａ、１ｂ、１１、１２、３１、３２）における互い
の駆動振幅が、予め等しくなるように調整してあること
を特徴とする請求項９及び１７ないし２１のいずれか１
つに記載の角速度センサ装置。
【請求項２３】前記複数個の検出部（１４、１５、３
４、３５）における互いの出力信号振幅が、予め等しく
なるように調整してあることを特徴とする請求項９及び
１７ないし２１のいずれか１つに記載の角速度センサ装
置。
【請求項２４】前記駆動振動を行う振動子（１ａ、１
ｂ、１１、１２、３１、３２）における該駆動振動の物
理量をモニタする手段を備えたことを特徴とする請求項
８、９、及び１７ないし２１のいずれか１つに記載の角
速度センサ装置。
【請求項２５】前記モニタの結果を用いた負帰還によ
り、前記駆動振動を行う振動子（１ａ、１ｂ、１１、１
２、３１、３２）の駆動振幅を一定に制御することを特
徴とする請求項２４に記載の角速度センサ装置。
【請求項２６】複数個の角速度センサ用のセンサエレ
メント（４０１、４０２）が、互いに別々のチップ（１
０００、１００１）に形成されてなり、各々の前記センサエレメントからの出力信号に基づき、
コリオリ力に起因しない信号を基準にしてコリオリ力に
起因する信号から角速度を算出することを特徴とする角
速度センサ装置。
【請求項２７】前記コリオリ力に起因しない信号が慣
性力による信号であることを特徴とする請求項１ないし
２６のいずれか１つに記載の角速度センサ装置。