JP2001264072A - 角速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 角速度感度を簡易に測定してその感度調整を
行うことができる角速度センサを提供する。 【解決手段】 駆動枠１１及び検出枠１２はシリコン基
板１０に対して浮動支持されている。駆動枠１１及び検
出枠１２がｘ方向に振動駆動されている状態においてｚ
軸廻りの角速度が加えられると、角速度に基づくコリオ
リの力に応じて検出枠１２はｙ方向に振動する。この検
出枠１２のｙ方向の振動は、変位信号として検出され、
同変位信号に基づき加えられた角速度が検出される。こ
の角速度センサは、検出枠１２との間の静電引力が変動
するように駆動信号が入力されて同検出枠１２をｙ方向
に振動駆動する測定電極１６ａ，１６ｂを備えている。
測定電極１６ａ，１６ｂに入力される駆動信号及び変位
信号に基づき検出枠１２のｙ方向の共振周波数及びＱ値
が測定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板に対して浮動
支持された振動子を備え、該振動子の振動状態に基づき
角速度を検出する角速度センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、角速度センサとしては、例えば特
開平１１−８３４９４号公報に記載されたものが知られ
ている。こうした角速度センサにおいては、振動子がｘ
方向に振動駆動されている状態においてｚ軸廻りの角速
度が加えられると、同角速度に基づくコリオリの力に応
じて同振動子がｙ方向に振動する。角速度センサは、こ
の振動子のｙ方向の振動状態に基づき加えられた角速度
を検出する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の角
速度センサにおいては、振動子の製造ばらつきによりそ
の感度（角速度感度）がばらつくことがある。このよう
な角速度感度のばらつきによりセンサの検出精度の低減
を余儀なくされるため、同センサの検出回路のゲインを
調整等することによって同感度を予め調整する必要があ
る。

【０００４】しかし、このような角速度感度のばらつき
を検出する手段がないため、同感度の調整においては、
振動子をｘ方向に振動駆動した状態で実際に角速度を加
えながら同センサの検出回路のゲイン調整等により同感
度の調整を行っていた。従って、このような角速度を加
えながらの感度調整の工程に多大な時間が必要とされ、
結果として製造コストが増大することとなっていた。

【０００５】本発明の目的は、角速度感度を簡易に測定
してその感度調整を行うことができる角速度センサを提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、基板に対して浮動支持
され、ｘ方向に振動駆動されている状態においてｚ軸廻
りの角速度が加えられることにより該角速度に基づくコ
リオリの力に応じてｙ方向に振動する振動子と、該振動
子のｙ方向の変位信号を検出する変位検出手段とを備
え、該検出された振動子のｙ方向の変位信号に基づき角
速度を検出する角速度センサにおいて、前記振動子との
間の静電引力が変動するように駆動信号が入力されて該
振動子をｙ方向に振動駆動する測定電極を備え、前記測
定電極に入力される駆動信号及び前記変位検出手段によ
り検出される変位信号に基づき、該振動子のｙ方向の共
振周波数及びＱ値を測定することを要旨とする。

【０００７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の角速度センサにおいて、前記測定電極は、前記振動子
のｙ方向一側に配置される第１測定電極と、該振動子の
ｙ方向他側に配置される第２測定電極であることを要旨
とする。

【０００８】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の角速度センサにおいて、前記測定電極は、前記振動子
のｙ方向一側においてｘ方向に並設される第１測定電極
及び第２測定電極であることを要旨とする。

【０００９】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
の角速度センサにおいて、前記測定電極は、前記振動子
のｙ方向一側においてｘ方向に交互に並設される複数の
第１測定電極及び第２測定電極であることを要旨とす
る。

【００１０】請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の
いずれかに記載の角速度センサにおいて、前記変位検出
手段は、前記振動子との間の静電容量の変動を変位信号
として検出する角速度検出電極を備え、前記振動子の静
止状態において前記測定電極と該振動子との間のｙ方向
の距離は、前記角速度検出電極と該振動子との間のｙ方
向の距離よりも短く設定されていることを要旨とする。

【００１１】（作用）振動子がｘ方向に振動駆動されて
いる状態においてｚ軸廻りの角速度が加えられると、同
角速度に基づくコリオリ力に応じて同振動子はｙ方向に
振動する。コリオリ力に対する振動子のｙ方向の変位Δ
ｙは、 Δｙ＝Ａｓ・Ｆｃ／ｋｓ…（１） と表されることが出願人らによって確認されている。こ
こで、Ａｓは検出側振幅拡大率、ｋｓは振動子のｙ方向
（検出側）のばね定数、Ｆｃはコリオリ力をそれぞれ示
す。これらは、それぞれ下記数式（２）〜（４）にて表
される。

【００１２】

【数１】 ここで、ｆｄは振動子のｘ方向（駆動側）の共振周波
数、ｆｓ及びＱは振動子のｙ方向（検出側）の共振周波
数とそのＱ値、ｍｓは振動子の質量、ｖｄは振動子のｘ
方向（駆動側）の振動速度（駆動振動速度）、Ωは角速
度をそれぞれ示す。なお、上記検出側振幅拡大率Ａｓ
は、振動子が検出側共振周波数ｆｓにて振動していると
きのＱ値がＱとなる振動レベルに対応して駆動側共振周
波数ｆｄにおける振動レベルに換算する値である。上記
数式（２）〜（４）を数式（１）に代入することによ
り、変位Δｙは下記数式（５）にて表される。

【００１３】

【数２】 上記数式（５）において、駆動側共振周波数ｆｄ及び駆
動振動速度ｖｄは振動子のｘ方向への駆動に伴って測定
可能な特性値であるため、少なくとも検出側共振周波数
ｆｓ及びそのときのＱ値が検出されれば、角速度Ωに対
する振動子のｙ方向の変位Δｙの勾配、すなわち角速度
センサの感度が予め確認される。

【００１４】請求項１に記載の発明によれば、振動子と
の間の静電引力が変動するように給電されて同振動子を
ｙ方向に振動駆動する測定電極を備えている。そして、
この測定電極に入力される駆動信号及び変位検出手段に
より検出される変位信号に基づき、振動子のｙ方向の共
振周波数（検出側共振周波数）及びそのときのＱ値が測
定される。これにより、角速度に対する振動子のｙ方向
の変位Δｙの勾配、すなわち角速度センサの感度が簡易
に確認される。従って、角速度を加えることなく、この
確認された角速度感度に基づきセンサの検出回路のゲイ
ン調整等による感度調整が簡易に行いうる。そして、角
速度感度調整の工程に必要とされる時間が低減されて製
造コストも削減される。

【００１５】請求項２に記載の発明によれば、上記測定
電極は、振動子のｙ方向一側に配置される第１測定電極
と、同振動子のｙ方向他側に配置される第２測定電極か
らなる。従って、これら第１及び第２測定電極に対し
て、例えば同一の直流バイアス及び位相が互いに反転し
た駆動信号（交流）を入力して同振動子をｙ方向に駆動
した場合、上記変位検出手段の変位信号に重畳される同
駆動信号のノイズは低減しうるようになり、同振動子の
ｙ方向の共振周波数（検出側共振周波数）及びそのとき
のＱ値、すなわち角速度センサの感度がより高精度に測
定される。

【００１６】請求項３に記載の発明によれば、上記測定
電極は、振動子のｙ方向一側においてｘ方向に並設され
る第１測定電極及び第２測定電極からなる。従って、こ
れら第１及び第２測定電極に対して、例えば互いに逆向
きの直流バイアス及び位相が互いに反転した駆動信号を
入力して同振動子をｙ方向に駆動した場合、上記変位検
出手段の変位信号に重畳される同駆動信号のノイズは低
減しうるようになり、同振動子のｙ方向の共振周波数
（検出側共振周波数）及びそのときのＱ値、すなわち角
速度センサの感度がより高精度に測定される。

【００１７】請求項４に記載の発明によれば、上記測定
電極は、振動子のｙ方向一側においてｘ方向に交互に並
設される複数の第１測定電極及び第２測定電極からな
る。従って、これら複数の第１及び第２測定電極に対し
て、例えば互いに逆向きの直流バイアス及び位相が互い
に反転した駆動信号を入力して同振動子をｙ方向に駆動
した場合、上記変位検出手段の変位信号に重畳される同
駆動信号及びその他の外部信号のノイズは低減しうるよ
うになり、同振動子のｙ方向の共振周波数（検出側共振
周波数）及びそのときのＱ値、すなわち角速度センサの
感度がより高精度に測定される。

【００１８】請求項５に記載の発明によれば、振動子の
静止状態において上記測定電極と振動子との間のｙ方向
の距離は、上記角速度検出電極と振動子との間のｙ方向
の距離よりも短く設定されている。従って、角速度の検
出時において、これら振動子及び測定電極を等電位に維
持することで、例えば同振動子が外部からの衝撃等によ
りｙ方向に過大に振動した場合には、同振動子が角速度
検出電極と接触する前に測定電極と接触する。このよう
に振動子の過大な振動を規制することで、上記振動子及
び角速度検出電極間の短絡、並びに振動子そのものの破
壊が防止される。

【００１９】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、本発明を
具体化した角速度センサの第１実施形態を図１〜図１０
に従って説明する。

【００２０】図１に示されるように、絶縁層を形成する
基板としてのシリコン基板１０には、例えば導電性とす
るために不純物の添加されたポリシリコン（以下、「導
電性ポリシリコン」という）にて形成された駆動枠１
１、振動子としての検出枠１２、駆動電極１３ａ，１３
ｂ、駆動検出電極１４ａ，１４ｂ、角速度検出電極１５
ａ，１５ｂ、第１、第２測定電極１６ａ，１６ｂ及び浮
動体アンカーａ１１，ａ１２，ａ１３，ａ１４が設けら
れている。なお、上記駆動電極１３ａ，１３ｂ、駆動検
出電極１４ａ，１４ｂ、角速度検出電極１５ａ，１５
ｂ、第１、第２測定電極１６ａ，１６ｂ及び浮動体アン
カーａ１１〜ａ１４はシリコン基板１０に接合されてい
る。

【００２１】上記駆動枠１１は略四角枠状に形成されて
おり、その一側及び他側（図１の右側及び左側）には、
ｙ方向に所定間隔をおいてｘ方向外側に延びる略櫛歯状
の駆動側可動電極２６、同ｘ方向内側に延びる略櫛歯状
の駆動検出側可動電極２７がそれぞれ形成されている。
上記駆動側可動電極２６は、前記駆動電極１３ａ，１３
ｂに供給される駆動信号により同駆動電極１３ａ，１３
ｂとの間での静電引力が周期的に変動され、上記駆動枠
１１にｘ方向の振動を発生させる。また、上記駆動検出
側可動電極２７は、上記駆動枠１１の振動による前記駆
動検出電極１４ａ，１４ｂとの間での静電容量の変動に
基づき発生した振動を検出する。

【００２２】この駆動枠１１の四隅はｘ方向に撓み性が
高くなるようにｙ方向外側に延びる導電性ポリシリコン
のばね梁３１，３２，３３，３４を介して上記浮動体ア
ンカーａ１１〜ａ１４にぞれぞれ連続している。これら
駆動枠１１及びばね梁３１〜３４は、例えばリソグラフ
による半導体プロセス加工にて、上記シリコン基板１０
から浮くように形成されており、同ばね梁３１〜３４
は、互いに同等の幅及び長さを有している。

【００２３】上記検出枠１２は上記駆動枠１１よりも小
さい幅及び長さを有して略四角枠状に形成されており、
その内側はｘ方向に延びる渡し梁にてｙ方向に複数（例
えば、６つ）に均等に区画されている。そして、この検
出枠１２の四隅はｙ方向に撓み性が高くなるようにｘ方
向外側に延びる導電性ポリシリコンのばね梁３５，３
６，３７，３８を介して上記駆動枠１１の内側に連続し
ている。これら検出枠１２及びばね梁３５〜３８も、例
えばリソグラフによる半導体プロセス加工にて、上記シ
リコン基板１０から浮くように形成されており、同ばね
梁３５〜３８は、互いに同等の幅及び長さを有するよう
に形成されている。

【００２４】上記駆動電極１３ａ，１３ｂは、上記駆動
枠１１の外側においてｙ方向に略沿って形成されてお
り、それぞれ上記駆動側可動電極２６に対して互い違い
に突出する略櫛歯状の駆動側固定電極が形成されてい
る。これら駆動電極１３ａ，１３ｂは、駆動信号（電
圧）が印加されることで、上記駆動側可動電極２６との
間での静電引力を周期的に変動し、同駆動枠１１をｘ方
向に振動させる。ちなみに、上記検出枠１２は、ｘ方向
に延びるばね梁３５〜３８を介して駆動枠１１に連結さ
れているため、同駆動枠１１がｘ方向に振動することで
ともにｘ方向に振動する。これら駆動枠１１及び検出枠
１２は、上記駆動電圧が加えられることでその共振周波
数（駆動側共振周波数）にてｘ方向に励振されるように
なっている。そして、この検出枠１２が駆動枠１１とと
もにｘ方向に振動している状態においてｚ軸廻りの角速
度が加わると、同検出枠１２はこの角速度に基づくコリ
オリ力によりｙ方向の振動成分を有する楕円振動を行
う。

【００２５】上記駆動検出電極１４ａ，１４ｂは、上記
駆動枠１１の内側においてｙ方向に略沿って形成されて
おり、それぞれ上記駆動検出側可動電極２７に対して互
い違いに突出する略櫛歯状の駆動検出側固定電極が形成
されている。これら駆動検出電極１４ａ，１４ｂは、上
記駆動枠１１のｘ方向の振動に基づく同駆動枠１１（駆
動検出側可動電極２７）との間の静電容量の振動によ
り、同駆動枠１１のｘ方向の振動状態を検出する。すな
わち、駆動枠１１が一側（図１の右側）に移動するとき
には、駆動検出電極１４ａと駆動検出側可動電極２７と
の間の静電容量が減少するとともに、駆動検出電極１４
ｂと駆動検出側可動電極２７との間の静電容量が増加す
る。また、駆動枠１１が他側（図１の左側）に移動する
ときには、これらの関係は逆となる。従って、上記駆動
検出電極１４ａ，１４ｂの静電容量振動は、互いに逆相
となっている。

【００２６】上記角速度検出電極１５ａ，１５ｂは、上
記検出枠１２内に渡し梁にて区画された各空間内の一側
及び他側（図１の上側及び下側）において対向する渡し
梁に対して所定距離ｄ（図２参照）だけ離隔されてそれ
ぞれ形成されている（ただし、静止状態において）。こ
れら角速度検出電極１５ａ，１５ｂは、上記検出枠１２
のｙ方向の振動に基づく同検出枠１２との間の静電容量
の振動により、同検出枠１２のｙ方向の振動状態を検出
する。すなわち、検出枠１２が一側（図１の上側）に移
動するときには、同検出枠１２と角速度検出電極１５ａ
との間の静電容量が減少するとともに、検出枠１２と角
速度検出電極１５ｂとの間の静電容量が増加する。ま
た、検出枠１２が他側（図１の下側）に移動するときに
は、これらの関係は逆となる。すなわち、上記角速度検
出電極１５ａ，１５ｂの静電容量の振動は、互いに逆相
となっている。

【００２７】検出枠１２が駆動枠１１とともにｘ方向に
振動している状態における同検出枠１２のｙ方向の振動
状態により、加えられたｚ軸廻りの角速度が検出される
ようになっている。

【００２８】上記第１、第２測定電極１６ａ，１６ｂ
は、検出枠１２の一側及び他側（図１の上側及び下側）
の外側に同検出枠１２を挟みこむようにして、それぞれ
ｘ方向に延びる態様で形成されている。そして、第１、
第２測定電極１６ａ，１６ｂは、検出枠１２の静止状態
において、上記距離ｄよりも小さい距離Ｌにて同検出枠
１２からｙ方向に離隔されている。従って、上記検出枠
１２が外部からの衝撃等によりｙ方向に過大に振動した
場合には、同検出枠１２と角速度検出電極１５ａ，１５
ｂとが接触する前に、検出枠１２と第１若しくは第２測
定電極１６ａ，１６ｂとが接触するようになっている。
これら第１、第２測定電極１６ａ，１６ｂは、後述する
態様で検出枠１２をｙ方向に励振し、同検出枠１２のｙ
方向の共振周波数（検出側共振周波数）及びＱ値を求め
るためのものである。

【００２９】次に、この角速度センサの角速度検出に係
る電気的構成について説明する。図１に示されるよう
に、角速度センサは大きくは駆動回路部４１と、検出回
路部４２とを有している。

【００３０】上記駆動回路部４１は、電荷−電圧変換回
路４３，４４、差動増幅器４５、移相器４６、増幅器４
７及び反転回路４８を備えており、上記駆動枠１１（及
び検出枠１２）を共振周波数（駆動側共振周波数）にて
ｘ方向に振動駆動する。

【００３１】上記電荷−電圧変換回路４３，４４はそれ
ぞれ前記駆動検出電極１４ａ，１４ｂに接続されてお
り、同駆動検出電極１４ａ，１４ｂと対向する駆動検出
側可動電極２７との間での静電容量の振動に相当する電
気信号（電圧）を発生する。この電気信号（電圧）は、
駆動枠１１（及び検出枠１２）のｘ方向の振動に同期し
たレベル変化を示す交流信号となっている。なお、上記
駆動検出電極１４ａ，１４ｂの静電容量の振動は、互い
に逆相となっているため、これら電荷−電圧変換回路４
３，４４においてそれぞれ発生する電気信号（電圧）
も、互いに逆相となっている。

【００３２】上記差動増幅器４５は電荷−電圧変換回路
４３，４４に接続されており、各電荷−電圧変換回路４
３，４４において互いに逆相に発生した電気信号（電
圧）を差動増幅し、同相ノイズの相殺された差動増幅信
号を発生する。

【００３３】上記移相器４６は差動増幅器４５に接続さ
れており、前記駆動枠１１（及び検出枠１２）のｘ方向
の振動を共振点とするために、上記差動増幅器４５にお
いて発生した差動増幅信号を略π／２移相する。そし
て、前記駆動電極１３ａ，１３ｂ、駆動検出電極１４
ａ，１４ｂ及び上記駆動回路部４１等によって形成され
るループの位相が２ｎπ（ｎは整数）となるようにす
る。

【００３４】上記増幅器４７は、移相器４６に接続され
ており、前記駆動電極１３ａ，１３ｂ、駆動検出電極１
４ａ，１４ｂ及び駆動回路部４１等によって形成される
ループゲインが１よりも大きくなるように上記移相され
た差動増幅信号を増幅する。

【００３５】上記駆動電極１３ａにはこの増幅器４７に
おいて増幅された信号（電圧）がそのままに印加され、
駆動電極１３ｂには同信号（電圧）が上記反転回路４８
を介して逆相とされて印加される。

【００３６】このような構成を有する駆動回路部４１に
より、上記駆動枠１１（及び検出枠１２）は駆動側共振
周波数ｆｄ［Ｈｚ］にてｘ方向に振動駆動される（自励
発振する）。なお、このときの駆動枠１１（及び検出枠
１２）のｘ方向の振幅及び駆動振動速度ｖｄはそれぞれ
設定値となるように調整される。

【００３７】上記検出回路部４２は、電荷−電圧変換回
路５１，５２及び差動増幅器５３を備えており、加えら
れたｚ軸廻りの角速度を検出する。上記電荷−電圧変換
回路５１，５２はそれぞれ前記角速度検出電極１５ａ，
１５ｂに接続されており、同角速度検出電極１５ａ，１
５ｂとＧＮＤレベルにある検出枠１２全体との間での静
電容量の振動に相当する電気信号（電圧）を発生する。
この電気信号（電圧）は、検出枠１２のｙ方向の振動に
同期したレベル変化を示す交流信号となっている。な
お、上記角速度検出電極１５ａ，１５ｂの静電容量の振
動は、互いに逆相となっているため、これら電荷−電圧
変換回路５１，５２においてそれぞれ発生する電気信号
（電圧）も、互いに逆相となっている。

【００３８】上記差動増幅器５３は電荷−電圧変換回路
５１，５２に接続されており、各電荷−電圧変換回路５
１，５２において互いに逆相に発生した電気信号（電
圧）を差動増幅し、ノイズの相殺された角速度信号を発
生する。

【００３９】ここで、検出枠１２が駆動枠１１とともに
ｘ方向に振動している状態において、ｚ軸廻りの角速度
が加わると、同検出枠１２はｙ方向に振動することは既
述のとおりである。このときの検出枠１２のｙ方向の振
動に基づく角速度信号は、加えられた角速度との間に所
定の関係を有している。従って、この角速度信号により
加えられた角速度が検出される。

【００４０】なお、前記第１、第２測定電極１６ａ，１
６ｂは、上記駆動枠１１及び検出枠１２とともにＧＮＤ
に接続されて同検出枠１２と等電位にされている。次
に、本実施形態の角速度センサの感度を測定する装置の
電気的構成について説明する。

【００４１】図３に示されるように、この測定装置は大
きくは駆動回路部６１と、検出回路部６２とを有してい
る。上記駆動回路部６１は、ファンクションジェネレー
タ６３及び反転回路６４を備えており、上記検出枠１２
のｙ方向の共振周波数（検出側共振周波数）ｆｓ［Ｈ
ｚ］を検出するために、駆動信号（電圧）の周波数（検
出共振周波数ｆ）を推移させて前記第１、第２測定電極
１６ａ，１６ｂに印加する。

【００４２】すなわち、上記ファンクションジェネレー
タ６３は、上記検出共振周波数ｆを推移しながらその駆
動信号（電圧）をそのまま上記第２測定電極１６ｂに印
加し、また、同信号（電圧）を上記反転回路６４を介し
て逆相として第１測定電極１６ａに印加する。そして、
図４に示されるように、第１測定電極１６ａに直流電圧
と交流電圧からなる Ｖdc＋Ｖacｓｉｎ（２π・ｆ・ｔ＋π）［Ｖ］ を印加し、第２測定電極１６ｂに同様に直流電圧と交流
電圧からなる Ｖdc＋Ｖacｓｉｎ（２π・ｆ・ｔ）［Ｖ］ を印加する。ここで、Ｖdcは直流電圧を、Ｖacは振幅
（定数）を、ｆは検出共振周波数をそれぞれ示す。

【００４３】このような構成を有する駆動回路部６１に
より、上記検出枠１２は周波数ｆにてｙ方向に振動駆動
される。なお、上記ファンクションジェネレータ６３の
駆動信号（電圧）は、信号端子Ａにおいてモニタしうる
ようになっている。

【００４４】上記検出回路部６２は、電荷−電圧変換回
路６５，６６及び差動増幅器６７を備えており、上記検
出枠１２のｙ方向の振動状態を検出する。上記電荷−電
圧変換回路６５，６６はそれぞれ前記角速度検出電極１
５ａ，１５ｂに接続されており、同角速度検出電極１５
ａ，１５ｂとＧＮＤレベルにある検出枠１２全体との間
での静電容量の振動に相当する電気信号（電圧）を発生
する。この電気信号（電圧）は、検出枠１２のｙ方向の
振動を示す交流信号となっている。なお、上記角速度検
出電極１５ａ，１５ｂの静電容量の振動は、互いに逆相
となっているため、これら電荷−電圧変換回路６５，６
６においてそれぞれ発生する電気信号（電圧）も、互い
に逆相となっている。

【００４５】上記差動増幅器６７は電荷−電圧変換回路
６５，６６に接続されており、各電荷−電圧変換回路６
５，６６において互いに逆相に発生した電気信号（電
圧）を差動増幅する。そして、差動増幅器６７は、例え
ば上記第１、第２測定電極１６ａ，１６ｂに印加された
駆動信号（電圧）により上記角速度検出電極１５ａ，１
５ｂに重畳された同相ノイズの相殺された差動増幅信号
（電圧）を発生する。この差動増幅信号（電圧）は、信
号端子Ｂにおいてモニタしうるようになっている。

【００４６】ここで、上記信号端子Ａ，Ｂの各出力信号
間の位相差がπ／２となるときの周波数及び上記信号端
子Ａ，Ｂの電圧を測定することにより、精度よく検出側
共振周波数ｆｓ［Ｈｚ］及びそのときのＱ値を知ること
ができる。

【００４７】また、図３に示されるように、同様の測定
装置（駆動回路部６１、検出回路部６２）を用いて上記
駆動電極１３ａ，１３ｂ及び駆動検出電極１４ａ，１４
ｂと接続し、同様にして信号端子Ｃ，Ｄの各出力信号間
の位相差がπ／２となるときの周波数等を測定すること
により、駆動枠１１及び検出枠１２の駆動側共振周波数
ｆｄ［Ｈｚ］及び振幅（駆動振動速度ｖｄ）を知ること
ができる。

【００４８】次に、上記検出された検出側共振周波数ｆ
ｓ［Ｈｚ］及びそのときのＱ値等に基づく角速度センサ
の感度の算出態様について以下に説明する。駆動枠１１
及び検出枠１２がｘ方向に振動駆動されている状態にお
いてｚ軸廻りの角速度Ωが加えられると、同角速度Ωに
基づくコリオリ力Ｆｃに応じて同検出枠１２はｙ方向に
振動する。コリオリ力Ｆｃに対する検出枠１２のｙ方向
の変位Δｙは、 Δｙ＝Ａｓ・Ｆｃ／ｋｓ…（１） と表される。ここで、Ａｓは検出側振幅拡大率、ｋｓ
［Ｎ／ｍ］は検出枠１２のｙ方向のばね定数をそれぞれ
示す。これらはそれぞれ下記数式（２）〜（４）にて表
される。

【００４９】

【数３】 ここで、Ｑは検出枠１２が検出側共振周波数ｆｓ［Ｈ
ｚ］にてｙ方向に振動しているときのＱ値、ｍｓ［ｋ
ｇ］は同検出枠１２の質量、ｖｄ［ｍ／ｓ］は駆動枠１
１及び検出枠１２のｘ方向の振動速度（駆動振動速度）
をそれぞれ示す。なお、上記検出側振幅拡大率Ａｓは、
検出枠１２が検出側共振周波数ｆｓ［Ｈｚ］にて振動し
ているときのＱ値がＱとなる振動レベルに対応して駆動
側共振周波数ｆｄ［Ｈｚ］における振動レベルに換算す
る値である。上記数式（２）〜（４）を数式（１）に代
入することにより、変位Δｙは下記数式（５）にて表さ
れる。

【００５０】

【数４】 従って、上記数式（５）において、検出された駆動側共
振周波数ｆｄ［Ｈｚ］、駆動振動速度ｖｄ［ｍ／ｓ］、
検出側共振周波数ｆｓ［Ｈｚ］及びそのときのＱ値を代
入することで、角速度Ωに対する検出枠１２のｙ方向の
変位Δｙの勾配、すなわち角速度センサの感度が予め確
認される。

【００５１】なお、駆動枠１１及び検出枠１２が設定値
どおりにｘ方向に振動すると仮定した場合には、上記駆
動側共振周波数ｆｄ［Ｈｚ］及び駆動振動速度ｖｄ［ｍ
／ｓ］を検出することなく、その設定値をそのまま代入
して角速度感度を求めるようにしてもよい。

【００５２】以上詳述したように、本実施形態によれ
ば、以下に示す効果が得られるようになる。 （１）本実施形態では、検出枠１２の検出側共振周波数
ｆｓ［Ｈｚ］及びそのときのＱ値を検出するための第
１、第２測定電極１６ａ，１６ｂを設けた。これら検出
側共振周波数ｆｓ［Ｈｚ］及びそのときのＱ値に基づ
き、角速度Ωに対する検出枠１２のｙ方向の変位Δｙの
勾配、すなわち角速度センサの感度が簡易に確認され
る。従って、角速度を加えることなく、この確認された
角速度感度に基づきセンサの検出回路のゲイン調整等に
よる感度調整を簡易に行うことができる。そして、角速
度を加える必要がないため、製造ラインの自動化が容易
となり、角速度感度調整の工程に必要とされる時間を低
減して製造コストも削減することができる。

【００５３】（２）本実施形態では、検出枠１２の一側
及び他側（図１の上側及び下側）の外側に同検出枠１２
を挟みこむようにして第１、第２測定電極１６ａ，１６
ｂを設けた。そして、これら第１、第２測定電極１６
ａ，１６ｂに対して、同一の直流バイアス及び位相が互
いに反転した駆動信号を入力して検出枠１２をｙ方向に
振動駆動するようにした。従って、上記第１、第２測定
電極１６ａ，１６ｂに印加された駆動信号（電圧）によ
り上記角速度検出電極１５ａ，１５ｂに重畳されたノイ
ズは、差動増幅器６７により相殺される。このため、上
記検出枠１２の検出側共振周波数ｆｓ［Ｈｚ］及びその
ときのＱ値、すなわち角速度センサの感度をより高精度
に測定することができる。

【００５４】（３）本実施形態では、検出枠１２の静止
状態において、第１、第２測定電極１６ａ，１６ｂと検
出枠１２との間のｙ方向の距離Ｌを、角速度検出電極１
５ａ，１５ｂと検出枠１２との間のｙ方向の距離ｄより
も短く設定した。従って、角速度の検出時において、こ
れら検出枠１２及び第１、第２測定電極１６ａ，１６ｂ
を等電位に維持することで、例えば同検出枠１２が外部
からの衝撃等によりｙ方向に過大に振動した場合、同検
出枠１２は角速度検出電極１５ａ，１５ｂと接触する前
に第１若しくは第２測定電極１６ａ，１６ｂと接触す
る。このように検出枠１２の過大な振動を規制すること
で、同検出枠１２及び角速度検出電極１５ａ，１５ｂ間
の短絡、並びに検出枠１２そのものの破壊を防止するこ
とができる。

【００５５】なお、図５に示されるように、上記駆動回
路部６１により上記第１測定電極１６ａに印加される信
号を直流電圧からなる Ｖdc［Ｖ］ とし、第２測定電極１６ｂに印加される信号を直流電圧
と交流電圧からなる Ｖdc＋Ｖacｓｉｎ（２π・ｆ・ｔ）［Ｖ］ としてもよい。この場合においても、差動増幅器６７
は、例えば上記第１、第２測定電極１６ａ，１６ｂに印
加された駆動信号（電圧）により上記角速度検出電極１
５ａ，１５ｂに重畳されたノイズをほぼ消去する。そし
て、同様に上記信号端子Ａ，Ｂの各出力信号間の位相差
がπ／２となるときの周波数を測定することにより、検
出側共振周波数ｆｓ［Ｈｚ］及びそのときのＱ値が測定
される。

【００５６】また、図６に示されるように、上記駆動回
路部６１により上記第１測定電極１６ａに印加される信
号を直流電圧と交流電圧からなる Ｖdc＋Ｖacｓｉｎ（２π・ｆ・ｔ）［Ｖ］ とし、第２測定電極１６ｂに印加される信号を直流電圧
と交流電圧からなる −Ｖdc＋Ｖacｓｉｎ（２π・ｆ・ｔ）［Ｖ］ としてもよい。この場合においても、差動増幅器６７
は、例えば上記第１、第２測定電極１６ａ，１６ｂに印
加された駆動信号（電圧）により上記角速度検出電極１
５ａ，１５ｂに重畳されたノイズをほぼ消去する。そし
て、同様に上記信号端子Ａ，Ｂの各出力信号間の位相差
がπ／２となるときの周波数を測定することにより、検
出側共振周波数ｆｓ［Ｈｚ］及びそのときのＱ値が測定
される。

【００５７】さらに、図７に示されるように、上記駆動
回路部６１により上記第１測定電極１６ａに印加される
信号を直流電圧からなる Ｖdc［Ｖ］ とし、第２測定電極１６ｂに印加される信号を直流電圧
と高周波の交流電圧を共振点付近の周波数でＡＭ変調し
た交流電圧からなる Ｖdc＋Ｖacｃｏｓ（２π・ｆ・ｔ＋θ１＋π）ｓｉｎ
（２π・ｆｈ・ｔ＋θ２）［Ｖ］ としてもよい。ここで、ｆは変調周波数を、ｆｈは搬送
波（高周波）の周波数を、θ１，θ２は任意の定数をそ
れぞれ示す。この場合、上記角速度検出電極１５ａ，１
５ｂに重畳された高周波ノイズをローパスフィルタで取
り除くことにより、検出側共振周波数ｆｓ［Ｈｚ］及び
そのときのＱ値が精度よく測定される。

【００５８】さらにまた、図８に示されるように、上記
駆動回路部６１により上記第１測定電極１６ａに印加さ
れる信号を直流電圧と高周波の交流電圧を共振点付近の
周波数でＡＭ変調した交流電圧からなる Ｖdc＋Ｖacｃｏｓ（２π・ｆ・ｔ＋θ１）ｓｉｎ（２π
・ｆｈ・ｔ＋θ２）［Ｖ］ とし、第２測定電極１６ｂに印加される信号を直流電圧
と高周波の交流電圧を共振点付近の周波数でＡＭ変調し
た交流電圧からなる Ｖdc＋Ｖacｃｏｓ（２π・ｆ・ｔ＋θ１＋π）ｓｉｎ
（２π・ｆｈ・ｔ＋θ３）［Ｖ］ としてもよい。ここで、ｆは変調周波数を、ｆｈは搬送
波（高周波）の周波数を、θ１，θ２，θ３は任意の定
数をそれぞれ示す。この場合も、上記角速度検出電極１
５ａ，１５ｂに重畳された高周波ノイズをローパスフィ
ルタで取り除くことにより、検出側共振周波数ｆｓ［Ｈ
ｚ］及びそのときのＱ値が精度よく測定される。

【００５９】また、図９に示されるように、上記駆動回
路部６１により上記第１測定電極１６ａに印加される信
号を直流電圧からなる Ｖｂ［Ｖ］ とし、第２測定電極１６ｂに印加される信号を直流電圧
と予測される検出共振周波数の１／２の周波数の交流電
圧からなる Ｖｂ＋Ｖacｓｉｎ（２π・（１／２）ｆ・ｔ）［Ｖ］ としてもよい。ここで、Ｖｂは検出枠１２と等電位（Ｇ
ＮＤ）となるような直流電圧を、ｆは予測される検出共
振周波数をそれぞれ示す。この場合、上記角速度検出電
極１５ａ，１５ｂに重畳された共振周波数の１／２の周
波数をハイパスフィルタで取り除くことにより、検出側
共振周波数ｆｓ［Ｈｚ］及びそのときのＱ値が精度よく
測定される。

【００６０】さらに、図１０に示されるように、上記駆
動回路部６１により上記第１測定電極１６ａに印加され
る信号を直流電圧と予測される検出共振周波数の１／２
の周波数の交流電圧からなる Ｖｂ＋Ｖacｓｉｎ（２π・（１／２）ｆ・ｔ）［Ｖ］ とし、第２測定電極１６ｂに印加される信号を直流電圧
と予測される検出共振周波数の１／２の周波数の交流電
圧からなる Ｖｂ＋Ｖacｓｉｎ（２π・（１／２）ｆ・ｔ＋π／２）
［Ｖ］ としてもよい。この場合も、上記角速度検出電極１５
ａ，１５ｂに重畳された共振周波数の１／２の周波数を
ハイパスフィルタで取り除くことにより、検出側共振周
波数ｆｓ［Ｈｚ］及びそのときのＱ値が精度よく測定さ
れる。 （第２実施形態）以下、本発明を角速度センサに具体化
した第２実施形態を図１１〜図１５に従って説明する。
なお、第１実施形態においては、検出枠１２の一側及び
他側（図１１の上側及び下側）の外側に同検出枠１２を
挟みこむように配設される第１、第２測定電極１６ａ，
１６ｂを採用した。第２実施形態の角速度センサは、検
出枠１２の一側（図１１の上側）の外側において、ｘ方
向に２分割されて同ｘ方向に延びる第１、第２測定電極
７０ａ，７０ｂを採用したことが第１実施形態と異な
る。そして、その他の構成及び角速度検出に係る電気的
構成は第１実施形態と同様であるためその詳細な説明は
省略する。

【００６１】本実施形態の角速度センサの感度を測定す
る際の電気的構成について図１１に基づき更に説明す
る。図１１に示されるように、この測定装置は大きくは
駆動回路部７１と、前記検出回路部６２とを有してい
る。

【００６２】上記駆動回路部７１は、ファンクションジ
ェネレータ７３を備えており、上記検出枠１２の共振周
波数ｆｓ［Ｈｚ］を検出するために、駆動信号（電圧）
の周波数（検出共振周波数ｆ）を推移させて前記第１、
第２測定電極７０ａ，７０ｂに印加する。

【００６３】すなわち、上記ファンクションジェネレー
タ７３は、上記検出共振周波数ｆを推移しながらその発
生信号（電圧）をそのまま上記第１、第２測定電極７０
ａ，７０ｂにそれぞれ印加する。そして、図１２に示さ
れるように、第１、第２測定電極７０ａ，７０ｂに直流
電圧と交流電圧からなる Ｖdc＋Ｖacｓｉｎ（２π・ｆ・ｔ）［Ｖ］ を印加する。ここで、Ｖdcは直流電圧を、Ｖacは振幅
（定数）を、ｆは検出共振周波数をそれぞれ示す。

【００６４】このような構成を有する駆動回路部７１に
より、上記検出枠１２は検出共振周波数ｆにてｙ方向に
振動駆動される。なお、上記ファンクションジェネレー
タ７３の発生信号（電圧）は、信号端子Ａにおいてモニ
タしうるようになっている。

【００６５】また、第１実施形態と同様に検出回路部６
２の差動増幅器６７は、例えば上記第１、第２測定電極
７０ａ，７０ｂに印加された駆動信号（電圧）により上
記角速度検出電極１５ａ，１５ｂに重畳されたノイズを
ほぼ消去した差動増幅信号（電圧）を発生する。この差
動増幅信号（電圧）は、信号端子Ｂにおいてモニタしう
るようになっている。そして、同様に上記信号端子Ａ，
Ｂの各出力信号間の位相差がπ／２となるときの周波数
を測定することにより、検出側共振周波数ｆｓ［Ｈｚ］
及びそのときのＱ値が測定される。

【００６６】以上詳述したように、本実施形態によれ
ば、前記第１実施形態における（１）〜（３）の効果と
同様の効果が得られるようになる。なお、図１３に示さ
れるように、上記駆動回路部７１により上記第１測定電
極７０ａに印加される信号を直流電圧と交流電圧からな
る Ｖdc＋Ｖacｓｉｎ（２π・ｆ・ｔ）［Ｖ］ とし、第２測定電極７０ｂに印加される信号を直流電圧
と交流電圧からなる −Ｖdc＋Ｖacｓｉｎ（２π・ｆ・ｔ＋π）［Ｖ］ としてもよい。この場合、検出回路部６２の差動増幅器
６７は、例えば上記第１、第２測定電極７０ａ，７０ｂ
に印加された駆動信号（電圧）により上記角速度検出電
極１５ａ，１５ｂに重畳されたノイズの相殺された差動
増幅信号（電圧）を発生する。そして、同様に上記信号
端子Ａ，Ｂの各出力信号間の位相差がπ／２となるとき
の周波数を測定することにより、精度よく検出側共振周
波数ｆｓ［Ｈｚ］及びそのときのＱ値が測定される。

【００６７】また、図１４に示されるように、上記駆動
回路部７１により上記第１測定電極７０ａに印加される
信号を直流電圧と高周波の交流電圧を共振点付近の周波
数でＡＭ変調した交流電圧からなる Ｖdc＋Ｖacｃｏｓ（２π・ｆ・ｔ＋θ１）・ｓｉｎ（２
π・ｆｈ・ｔ＋θ２）［Ｖ］ とし、第２測定電極７０ｂに印加される信号を直流電圧
と高周波の交流電圧を共振点付近の周波数でＡＭ変調し
た交流電圧からなる Ｖdc＋Ｖacｃｏｓ（２π・ｆ・ｔ＋θ１）・ｓｉｎ（２
π・ｆｈ・ｔ＋θ３）［Ｖ］ としてもよい。ここで、ｆは変調周波数を、ｆｈは搬送
波（高周波）の周波数を、θ１，θ２，θ３は任意の定
数をそれぞれ示す。この場合も、上記角速度検出電極１
５ａ，１５ｂに重畳された高周波ノイズをローパスフィ
ルタで取り除くことにより、検出側共振周波数ｆｓ［Ｈ
ｚ］及びそのときのＱ値が精度よく測定される。

【００６８】さらに、図１５に示されるように、上記駆
動回路部７１により第１、第２測定電極７０ａ，７０ｂ
に印加される信号を直流電圧と予測される検出共振周波
数の１／２の周波数の交流電圧からなる Ｖｂ＋Ｖacｓｉｎ（２π・（１／２）ｆ・ｔ）［Ｖ］ としてもよい。ここで、Ｖｂは検出枠１２と等電位（Ｇ
ＮＤ）となるような直流電圧を、ｆは予測される検出共
振周波数をそれぞれ示す。この場合、上記角速度検出電
極１５ａ，１５ｂに重畳された共振周波数の１／２の周
波数をハイパスフィルタで取り除くことにより、検出側
共振周波数ｆｓ［Ｈｚ］及びそのときのＱ値が精度よく
測定される。

【００６９】なお、本発明の実施の形態は上記実施形態
に限定されるものではなく、次のように変更してもよ
い。 ・前記第１実施形態において採用された測定装置に代え
て、図１６に示される測定装置を採用してもよい。すな
わち、この測定装置は前記検出回路部６２と駆動回路部
７５とを備えており、同駆動回路部７５は、移相器７
６、増幅器７７及び反転回路７８を有している。そし
て、上記移相器７６は前記差動増幅器６７に接続されて
おり、前記検出枠１２のｙ方向の振動を共振点とするた
めに、上記差動増幅器６７において発生した差動増幅信
号を略π／２移相する。そして、前記第１、第２測定電
極１６ａ，１６ｂ、角速度検出電極１５ａ，１５ｂ、検
出回路部６２及び駆動回路部７５等によって形成される
ループの位相が２ｎπ（ｎは整数）となるようにする。

【００７０】上記増幅器７７は、移相器７６に接続され
ており、前記第１、第２測定電極１６ａ，１６ｂ、角速
度検出電極１５ａ，１５ｂ、検出回路部６２及び駆動回
路部７５等によって形成されるループゲインが１よりも
大きくなるように上記移相された差動増幅信号を増幅す
る。

【００７１】上記第２測定電極１６ｂにはこの増幅器７
７において増幅された信号（電圧）がそのままに印加さ
れ、第１測定電極１６ａには同信号（電圧）が上記反転
回路７８を介して逆相とされて印加される。すなわち、
上記駆動回路部７５により第１、第２測定電極１６ａ，
１６ｂに図４と同様の駆動信号（電圧）を印加する。

【００７２】このような構成を有する駆動回路部７５に
より、上記検出枠１２は共振周波数ｆｓ［Ｈｚ］にてｙ
方向に振動駆動される（自励発振する）。そして、この
ときの差動増幅器６７からの出力信号に基づき検出側共
振周波数ｆｓ［Ｈｚ］及びそのときのＱ値が測定され
る。

【００７３】なお、上記駆動回路部７５により、第１、
第２測定電極１６ａ，１６ｂに図５若しくは図６と同様
の駆動信号（電圧）を印加するようにしてもよい。 ・前記第１実施形態においては、ｘ方向に撓みやすいば
ね梁３１〜３４を介して支持される駆動枠１１と、同駆
動枠１１に対してｙ方向に撓みやすいばね梁３５〜３８
を介して支持される検出枠１２とを備えた角速度センサ
とした。これに対して、図１７に示されるように、ｘ方
向及びｙ方向に撓みやすいばね梁８１，８２，８３，８
４を介して支持される検出枠８５のみを備えた角速度セ
ンサとしてもよい。この場合、例えば検出枠８５の一側
（図１７の右側）に駆動電極８６を配置し、同他側（図
１７の左側）に駆動検出電極８７を配置する。そして、
前記第１実施形態に準じて、これら駆動電極８６及び駆
動検出電極８７の間を電荷−電圧変換回路８８、増幅器
８９、移相器９０及び増幅器９１を介して接続する。こ
のような構成においても、上記検出枠８５は駆動側共振
周波数ｆｄ［Ｈｚ］にてｘ方向に振動駆動される（自励
発振する）。このような構成を採用することで、特にそ
の構造を簡素化することができる。

【００７４】・前記第１実施形態においては、検出枠１
２の一側及び他側（図１の上側及び下側）の外側にそれ
ぞれ１本ずつ配設される第１、第２測定電極１６ａ，１
６ｂを採用した。これに対して、図１８に示されるよう
に、ｘ方向に複数個（同図においては４つ）に分割され
てｘ方向に交互に配置される第１、第２測定電極９６，
９７としてもよい。この場合、特に上記第１、第２測定
電極９６，９７を検出枠１２の一側及び他側（図１８の
上側及び下側）に互い違いに配置して前記駆動回路部４
１からの駆動信号（電圧）を印加する。これにより、例
えば上記第１、第２測定電極９６，９７に印加された駆
動信号（電圧）及びその他の外部ノイズも均等に上記角
速度検出電極１５ａ，１５ｂに重畳される。従って、検
出回路部６２の差動増幅器６７（図３参照）は、上記角
速度検出電極１５ａ，１５ｂに重畳された均等なノイズ
を相殺し、更に精度よく検出側共振周波数ｆｓ［Ｈｚ］
及びそのときのＱ値が測定される。

【００７５】また、このようにそれぞれ複数個の第１、
第２測定電極９６，９７を備える場合、上記角速度検出
電極１５ａ，１５ｂに混入されるノイズが全体として低
減されるように各測定電極９６，９７に印加される駆動
信号の、例えば振幅を電極ごとに個別に設定してもよ
い。

【００７６】・前記第２実施形態において採用された測
定装置に代えて、図１９に示される測定装置を採用して
もよい。すなわち、この測定装置は前記検出回路部６２
と駆動回路部１００とを備えており、同駆動回路部１０
０は、移相器１０１、増幅器１０２、反転回路１０３及
びバイアス設定回路１０４，１０５を有している。そし
て、上記移相器１０１は前記差動増幅器６７に接続され
ており、前記検出枠１２のｙ方向の振動を共振点とする
ために、上記差動増幅器６７において発生した差動増幅
信号を略π／２移相する。そして、前記第１、第２測定
電極７０ａ，７０ｂ、角速度検出電極１５ａ，１５ｂ、
検出回路部６２及び駆動回路部１００等によって形成さ
れるループの位相が２ｎπ（ｎは整数）となるようにす
る。

【００７７】上記増幅器１０２は、移相器１０１に接続
されており、前記第１、第２測定電極７０ａ，７０ｂ、
角速度検出電極１５ａ，１５ｂ、検出回路部６２及び駆
動回路部１００等によって形成されるループゲインが１
よりも大きくなるように上記移相された差動増幅信号を
増幅する。

【００７８】上記第１測定電極７０ａにはこの増幅器１
０２において増幅された信号（電圧）が上記バイアス設
定回路１０４を介して直流電圧Ｖdcが加えられて印加さ
れ、第２測定電極７０ｂには同信号（電圧）が上記反転
回路１０３、バイアス設定回路１０５を介して直流電圧
−Ｖdcが加えられて逆相とされて印加される。すなわ
ち、上記駆動回路部１００により第１、第２測定電極７
０ａ，７０ｂに図１３と同様の駆動信号（電圧）を印加
する。

【００７９】このような構成を有する駆動回路部１００
により、上記検出枠１２は検出側共振周波数ｆｓ［Ｈ
ｚ］にてｙ方向に振動駆動される（自励発振する）。そ
して、このときの差動増幅器６７からの出力信号に基づ
き検出側共振周波数ｆｓ［Ｈｚ］及びそのときのＱ値が
測定される。

【００８０】なお、上記駆動回路部１００により、第
１、第２測定電極７０ａ，７０ｂに図１２と同様の駆動
信号（電圧）を印加するようにしてもよい。 ・前記第２実施形態においては、ｘ方向に撓みやすいば
ね梁３１〜３４を介して支持される駆動枠１１と、同駆
動枠１１に対してｙ方向に撓みやすいばね梁３５〜３８
を介して支持される検出枠１２とを備えた角速度センサ
とした。これに対して、図２０に示されるように、ｘ方
向及びｙ方向に撓みやすいばね梁１０６，１０７，１０
８，１０９を介して支持される検出枠１１０のみを備え
た角速度センサとしてもよい。この場合、例えば検出枠
１１０の一側（図２０の右側）に駆動電極１１１を配置
し、同他側（図２０の左側）に駆動検出電極１１２を配
置する。このような構成においても、上記検出枠１１０
は共振周波数ｆｄ［Ｈｚ］にてｘ方向に振動駆動される
（自励発振する）。このような構成を採用することで、
特にその構造を簡素化することができる。

【００８１】・前記第２実施形態においては、検出枠１
２の一側（図１１の上側）の外側にそれぞれ１本ずつ配
設される第１、第２測定電極７０ａ，７０ｂを採用し
た。これに対して、図２１に示されるように、ｘ方向に
複数個（同図においては４つ）に分割されて配設される
第１、第２測定電極１１５，１１６としてもよい。この
場合、特に上記第１、第２測定電極１１５，１１６を１
つおきに配置して前記駆動回路部７１からの駆動信号
（電圧）を印加する。この駆動信号（電圧）としては、
例えば図１２若しくは図１３に示される信号であってよ
い。これにより、例えば上記第１、第２測定電極１１
５，１１６に印加された駆動信号（電圧）及びその他の
外部ノイズも均等に上記角速度検出電極１５ａ，１５ｂ
に重畳される。そして、検出回路部６２の差動増幅器６
７は、上記角速度検出電極１５ａ，１５ｂに重畳された
均等なノイズを相殺し、更に精度よく検出側共振周波数
ｆｓ［Ｈｚ］及びそのときのＱ値が測定される。

【００８２】また、このようにそれぞれ複数個の第１、
第２測定電極１１５，１１６を備える場合、上記角速度
検出電極１５ａ，１５ｂに混入されるノイズが全体とし
て低減されるように各測定電極１１５，１１６に印加さ
れる駆動信号の、例えば振幅を電極ごとに個別に設定し
てもよい。

【００８３】・前記各実施形態においては、複数個の測
定電極１６ａ，１６ｂ，７０ａ，７０ｂ，９６，９７，
１１５，１１６を設けたが、検出枠１２をｙ方向に振動
駆動しうるのであれば、１個だけであってもよい。

【００８４】・前記各実施形態においては、第１、第２
測定電極１６ａ，１６ｂ，７０ａ，７０ｂ，９６，９
７，１１５，１１６をｘ方向に延びる板状に形成した
が、例えばこれら測定電極を検出枠１２，８５，１１０
に対して突出する櫛歯状とし、対向する検出枠１２，８
３，１１０も互い違いとなるように突出する櫛歯状とし
てもよい。

【００８５】・第１、第２測定電極１６ａ，１６ｂ，７
０ａ，７０ｂ，９６，９７，１１５，１１６に対して互
いに逆相となる駆動信号を入力する場合、１出力のファ
ンクションジェネレータを使用する場合には、その出力
を２つに分岐してその一方に反転回路を介装すればよい
し、２出力のファンクションジェネレータを使用する場
合には、互いに逆相となる駆動信号をそれぞれ生成しす
ればよい。

【００８６】・前記各実施形態において採用された測定
装置の回路構成は一例であって、その他の回路構成を採
用してもよい。 ・前記各実施形態においては、駆動側共振周波数ｆｄ
［Ｈｚ］及び駆動振動速度ｖｄ［ｍ／ｓ］を別途、駆動
回路部６１及び検出回路部６２により測定するようにし
た。これに対して、これら駆動側共振周波数ｆｄ［Ｈ
ｚ］及び駆動振動速度ｖｄ［ｍ／ｓ］を駆動枠１１及び
検出枠１２の駆動に係る設定値として定数としてもよ
い。

【００８７】・前記各実施形態において採用された駆動
枠１１及び検出枠８５，１１０のｘ方向の駆動構造（駆
動回路部）は一例であってその他の構造を採用してもよ
い。 ・前記各実施形態におけるシリコン基板１０に代えて、
例えば多結晶、単結晶、又は非晶質のＳｉ，Ｇｅ，Ｓｉ
Ｃ，ＳｉｘＧｅ1-x ，ＳｉｘＧｅｙＣ1-x-y にて形成さ
れた基板としてもよい。

【００８８】・前記各実施形態において採用された角速
度センサの構造は一例であって、ｙ方向の振動に基づき
角速度を検出する構造であればその構造は任意である。
次に、以上の実施形態から把握することができる請求項
以外の技術的思想を、その効果とともに以下に記載す
る。

【００８９】（イ）請求項２に記載の角速度センサにお
いて、前記変位検出手段は、前記振動子との間の静電容
量の変動を変位信号として検出する第１及び第２角速度
検出電極と、各検出された変位信号を差動増幅する差動
増幅器とを備えたことを特徴とする角速度センサ。同構
成によれば、これら第１及び第２測定電極に対して、例
えば同一の直流バイアス及び位相が互いに反転した駆動
信号を入力して同振動子をｙ方向に駆動した場合、上記
第１及び第２角速度検出電極により検出される変位信号
に重畳される同駆動信号のノイズは差動増幅器により相
殺され、同振動子のｙ方向の共振周波数（検出側共振周
波数）及びそのときのＱ値、すなわち角速度センサの感
度がより高精度に測定される。

【００９０】（ロ）請求項３又は４に記載の角速度セン
サにおいて、前記変位検出手段は、前記振動子との間の
静電容量の変動を変位信号として検出する第１及び第２
角速度検出電極と、各検出された変位信号を差動増幅す
る差動増幅器とを備えたことを特徴とする角速度セン
サ。同構成によれば、これら第１及び第２測定電極に対
して、例えば互いに逆向きの直流バイアス及び位相が互
いに反転した駆動信号を入力して同振動子をｙ方向に駆
動した場合、上記第１及び第２角速度検出電極により検
出される変位信号に重畳される同駆動信号のノイズは差
動増幅器により相殺され、同振動子のｙ方向の共振周波
数（検出側共振周波数）及びそのときのＱ値、すなわち
角速度センサの感度がより高精度に測定される。

【００９１】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜４に記
載の発明によれば、角速度感度を簡易に測定してその感
度調整を行うことができる。

【００９２】請求項５に記載の発明によれば、振動子の
過大な振動を規制することで、同振動子及び角速度検出
電極間の短絡、並びに振動子そのものの破壊を防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る角速度センサの第１実施形態を示
す概略図。

【図２】同実施形態を拡大して示す拡大図。

【図３】同実施形態の検出側共振周波数及びそのＱ値の
測定態様を示す概略図。

【図４】同実施形態の測定電極に印加される駆動信号を
示すタイムチャート。

【図５】同実施形態の測定電極に印加される駆動信号の
別例を示すタイムチャート。

【図６】同実施形態の測定電極に印加される駆動信号の
別例を示すタイムチャート。

【図７】同実施形態の測定電極に印加される駆動信号の
別例を示すタイムチャート。

【図８】同実施形態の測定電極に印加される駆動信号の
別例を示すタイムチャート。

【図９】同実施形態の測定電極に印加される駆動信号の
別例を示すタイムチャート。

【図１０】同実施形態の測定電極に印加される駆動信号
の別例を示すタイムチャート。

【図１１】本発明に係る角速度センサの第２実施形態及
びその検出側共振周波数及びＱ値の測定態様を示す概略
図。

【図１２】同実施形態の測定電極に印加される駆動信号
を示すタイムチャート。

【図１３】同実施形態の測定電極に印加される駆動信号
の別例を示すタイムチャート。

【図１４】同実施形態の測定電極に印加される駆動信号
の別例を示すタイムチャート。

【図１５】同実施形態の測定電極に印加される駆動信号
の別例を示すタイムチャート。

【図１６】第１実施形態の検出側共振周波数及びそのＱ
値の測定態様の別例を示す概略図。

【図１７】第１実施形態の角速度センサの別例を示す概
略図。

【図１８】第１実施形態の角速度センサの別例を示す概
略図。

【図１９】第２実施形態の検出側共振周波数及びそのＱ
値の測定態様の別例を示す概略図。

【図２０】第２実施形態の角速度センサの別例を示す概
略図。

【図２１】第２実施形態の角速度センサの別例を示す概
略図。

【符号の説明】

１０ 基板としてのシリコン基板 １２，８５，１１０ 振動子としての検出枠 １５ａ，１５ｂ 角速度検出電極 １６ａ，７０ａ，９６，１１５ 第１測定電極 １６ｂ，７０ｂ，９７，１１６ 第２測定電極

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板に対して浮動支持され、ｘ方向に
   振動駆動されている状態においてｚ軸廻りの角速度が加
   えられることにより該角速度に基づくコリオリの力に応
   じてｙ方向に振動する振動子と、該振動子のｙ方向の変
   位信号を検出する変位検出手段とを備え、該検出された
   振動子のｙ方向の変位信号に基づき角速度を検出する角
   速度センサにおいて、 前記振動子との間の静電引力が変動するように駆動信号
   が入力されて該振動子をｙ方向に振動駆動する測定電極
   を備え、 前記測定電極に入力される駆動信号及び前記変位検出手
   段により検出される変位信号に基づき、該振動子のｙ方
   向の共振周波数及びＱ値を測定することを特徴とする角
   速度センサ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の角速度センサにおい
   て、 前記測定電極は、前記振動子のｙ方向一側に配置される
   第１測定電極と、該振動子のｙ方向他側に配置される第
   ２測定電極であることを特徴とする角速度センサ。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の角速度センサにおい
   て、 前記測定電極は、前記振動子のｙ方向一側においてｘ方
   向に並設される第１測定電極及び第２測定電極であるこ
   とを特徴とする角速度センサ。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の角速度センサにおい
   て、 前記測定電極は、前記振動子のｙ方向一側においてｘ方
   向に交互に並設される複数の第１測定電極及び第２測定
   電極であることを特徴とする角速度センサ。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の角速
   度センサにおいて、 前記変位検出手段は、前記振動子との間の静電容量の変
   動を変位信号として検出する角速度検出電極を備え、 前記振動子の静止状態において前記測定電極と該振動子
   との間のｙ方向の距離は、前記角速度検出電極と該振動
   子との間のｙ方向の距離よりも短く設定されていること
   を特徴とする角速度センサ。