(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動体と、該振動体を設定の駆動方向に振動させるための駆動手段と、上記振動体の駆動方向の振動変位を検出する駆動モニタ手段とを有し、この駆動モニタ手段により検出された上記振動体の駆動方向の振動変位状態に基づいて上記駆動手段が正帰還制御されて上記振動体の駆動方向の振動の安定化が図られる振動子であって、上記振動体は外枠の内側に内枠が連結梁を介し上記駆動方向に直交する方向に振動自在に接続されて成る二重枠構造と成し、上記外枠と内枠は駆動手段によって一体的に駆動方向に振動し、上記内枠は外枠に対して上記直交する方向に振動する構成と成し、上記内枠の内側に上記振動体の重心を有し、上記駆動モニタ手段は上記内枠の内側であって上記振動体の重心を含む該振動体の重心の近傍領域に上記内枠に支持されて設けられていることを特徴とする振動子。
【請求項２】
駆動方向に直交する方向をコリオリ力方向として振動体のコリオリ力方向の振動変位を検出するコリオリ力方向振動検出手段が設けられており、上記コリオリ力方向振動検出手段により検出された上記振動体のコリオリ力方向の振動に基づいて、上記駆動方向とコリオリ力方向の両方に直交する方向を中心軸とした回転の角速度を検出することを特徴とする請求項１記載の振動子。
【請求項３】
コリオリ力方向振動検出手段は内枠の内側に振動体の駆動方向へ２つに分けて設けられており、駆動モニタ手段は上記２つに分けられたコリオリ力方向振動検出手段の間に設けられていることを特徴とした請求項２記載の振動子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、角速度センサ等を構成する振動子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４には角速度センサを構成する振動子の構造例が上面図により示されている。この図４に示す角速度センサ１の振動子２は基板３を有し、この基板３の上面には、支持固定部４と、櫛歯形状の駆動用固定電極部５（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆ，５ｇ，５ｈ）および検出用固定電極部６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ）がそれぞれ固定配設されており、上記支持固定部４には支持部７（７ａ，７ｂ）を介して振動体８が接続されている。
【０００３】
その振動体８は基板３と間隔を介して配置され、振動が可能なものであり、駆動梁９（９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ）と、外枠１０と、櫛歯形状の駆動用可動電極部１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ，１１ｇ，１１ｈ）と、支持部１２（１２ａ，１２ｂ）と、連結梁である検出梁１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ）と、内枠１４と、櫛歯形状の検出用可動電極部１５（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆ）とを有して構成されている。
【０００４】
すなわち、上記駆動梁９ａ，９ｂの各一端側は共通に上記支持部７ａに接続され、また、駆動梁９ｃ，９ｄの各一端側は共通に上記支持梁７ｂに接続されており、上記駆動梁９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄの各他端側は共通に外枠１０に接続されている。
【０００５】
この外枠１０は後述するように図４に示すＸ方向に振動可能なものであり、該外枠１０には櫛歯形状の上記各駆動用可動電極部１１がそれぞれ対応する上記櫛歯形状の駆動用固定電極部５と互いに間隔を介して噛み合うように設けられている。上記互いに対向し合う駆動用固定電極部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄと駆動用可動電極部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの組は第１の駆動部（駆動手段）を構成し、上記駆動用固定電極部５ｅ，５ｆ，５ｇ，５ｈと駆動用可動電極部１１ｅ，１１ｆ，１１ｇ，１１ｈの組は第２の駆動部（駆動手段）を構成している。
【０００６】
また、上記外枠１０には該外枠１０の内側に向かって支持部１２ａ，１２ｂがそれぞれ伸張形成され、上記支持部１２ａの先端側からはさらに検出梁１３ａ，１３ｂが、また、支持部１２ｂからは検出梁１３ｃ，１３ｄがそれぞれ伸張形成されている。
【０００７】
上記各検出梁１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄの伸長先端側には内枠１４が共通に接続されている。この内枠１４は後述するように上記外枠１０と一体的にＸ方向に振動することができ、また、上記外枠１０に対してＹ方向に振動することができるものである。該内枠１４には櫛歯形状の上記各検出用可動電極部１５がそれぞれ対応する上記櫛歯形状の検出用固定電極部６と互いに間隔を介して噛み合うように設けられている。上記互いに対向する検出用固定電極部６ａ，６ｂ，６ｃと検出用可動電極部１５ａ，１５ｂ，１５ｃの組が第１の検出部（コリオリ力方向振動検出手段）を構成し、検出用固定電極部６ｄ，６ｅ，６ｆと検出用可動電極部１５ｄ，１５ｅ，１５ｆの組が第２の検出部（コリオリ力方向振動検出手段）を構成している。また、上記第１、第２の検出部を構成する検出用固定電極部６と検出用可動電極部１５の複数の組の中で、上記検出用固定電極部６ｃと検出用可動電極部１５ｃの組と、検出用固定電極部６ｆと検出用可動電極部１５ｆの組とは駆動モニタ手段を構成している。
【０００８】
また、図示されていないが上記各駆動用固定電極部５に外部から電力を供給するための導体パターン、および、検出用固定電極部６と導通接続する導通パターンが形成されている。
【０００９】
図４に示す振動子２は上記のように構成されている。この振動子２では、上記互いに対向している駆動用固定電極部５と駆動用可動電極部１１間に交流の駆動電圧（駆動信号）が印加されると、その駆動電圧に基づいた静電力の大きさの変化によって、保持部７ａ，７ｂを支点にして振動体８全体が上記各駆動梁９の弾性を利用して図４に示すＸ方向に駆動振動する。
【００１０】
このように振動体８全体がＸ方向に駆動している状態で、Ｚ方向（図４では紙面に垂直な方向）を中心軸にして回転すると、上記振動体８の駆動方向（Ｘ方向）と回転の中心軸方向（Ｚ方向）に共に直交する方向、つまり、Ｙ方向にコリオリ力が発生する。このＹ方向のコリオリ力によって、上記振動体８の内枠１４が支持部１２ａ，１２ｂを支点とし上記各検出梁１３の弾性を利用して上記外枠１０に対し相対的にＹ方向に検出振動する。
【００１１】
このＹ方向の検出振動に基づいた上記検出用固定電極部６と検出用可動電極部１５間の静電容量の変化を検出することによって、Ｚ軸回りの角速度の大きさを検出することができる。
【００１２】
なお、上記のような振動子２は、通常、空気のダンピング等の悪影響を避けるために、例えばガラス部材によって形成された収容空間内に収容され減圧された状態で封止される。この場合、振動子２の上記駆動用固定電極部５や検出用固定電極部６は例えば上記ガラス部材に設けられたスルーホールを介して外部と導通接続することが可能な構成と成している。
【００１３】
図５には上記振動子２に接続する信号処理回路の一例が上記振動子２の主要部分と共に示されている。この信号処理回路２０は、第１検出用のＣ−Ｖ変換部２１と、第２検出用のＣ−Ｖ変換部２２と、加算増幅部２３と、差動増幅部２４と、ＡＧＣ（Auto Gain Control）部２５と、位相反転部２６と、同期検波部２７とを有して構成されている。なお、図５の図示では、信号処理回路の構成を分かり易く説明するために、前記振動子２の駆動用固定電極部５と検出用固定電極部６と振動体８が簡略化して示されている。
【００１４】
上記第１検出用のＣ−Ｖ変換部２１は前記振動子２の第１の検出部を構成する検出用固定電極部６（６ａ，６ｂ，６ｃ）と検出用可動電極部１５（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）間の総静電容量を電圧に変換して信号出力する構成を有している。また、上記第２検出用のＣ−Ｖ変換部２２は前記第２の検出部を構成する検出用固定電極部６（６ｄ，６ｅ，６ｆ）と検出用可動電極部１５（１５ｄ，１５ｅ，１５ｆ）間の総静電容量を電圧に変換して信号出力する構成を有している。
【００１５】
上記振動体８がＸ方向の駆動振動のみである場合には、上記第１検出用のＣ−Ｖ変換部２１から出力される信号は、例えば、図６の（ａ）の鎖線Ａ１に示すような波形を持つ信号Ａ１となる。また、上記第２検出用のＣ−Ｖ変換部２２から出力される信号は、図６の（ｂ）の鎖線Ａ２に示す波形を持つ信号Ａ２となり、その信号Ａ２は上記第１検出用のＣ−Ｖ変換部２１から出力される信号Ａ１と振幅の大きさおよび位相が等しい信号である。これら駆動振動に起因した信号Ａ１，Ａ２は振動体８を駆動振動させるための駆動用固定電極部５と駆動用可動電極部１１間に印加される駆動信号と位相が９０°ずれている。
【００１６】
ところで、図４に示す例では、検出用固定電極部６ａと検出用固定電極部６ｂ、検出用可動電極部１５ａと検出用可動電極部１５ｂ、検出用固定電極部６ｄと検出用固定電極部６ｅ、検出用可動電極部１５ｄと検出用可動電極部１５ｅは、それぞれ互いに対称な関係となっているために、上記Ｘ方向の駆動振動による上記検出用固定電極部６ａと検出用可動電極部１５ａ間の静電容量の変化と、上記検出用固定電極部６ｂと検出用可動電極部１５ｂ間の静電容量の変化とは相殺され、また同様に、上記Ｘ方向の振動による上記検出用固定電極部６ｄと検出用可動電極部１５ｄ間の静電容量の変化と、上記検出用固定電極部６ｅと検出用可動電極部１５ｅ間の静電容量の変化とは相殺される。
【００１７】
これにより、振動体８がＸ方向の駆動振動のみを行っている場合には、上記第１検出用のＣ−Ｖ変換部２１から出力される信号Ａ１は上記検出用固定電極部６ｃと検出用可動電極部１５ｃ間のみの静電容量の変化に応じたものである。また、上記第２検出用のＣ−Ｖ変換部２２から出力される信号Ａ２は上記検出用固定電極部６ｆと検出用可動電極部１５ｆ間のみの静電容量の変化に応じたものである。換言すれば、駆動モニタ手段である上記検出用固定電極部６ｃ，６ｆと検出用可動電極部１５ｃ，１５ｆによって、振動体８のＸ方向（駆動方向）の振動を検出することができる。
【００１８】
図４に示すＺ軸回りの角速度に起因して振動体８の内枠１４が上記Ｘ方向だけでなくＹ方向（コリオリ力方向）にも振動している場合には、第１検出用のＣ−Ｖ変換部２１の出力信号は、上記駆動振動に起因した信号成分Ａ１と、図６の（ａ）の実線Ｂ１に示す波形を持つ角速度に起因した信号成分Ｂ１とが重なって成る信号となる。上記信号成分Ｂ１は角速度の大きさに応じた振幅の大きさを持ち、その位相は上記信号成分Ａ１の位相と９０°ずれている。
【００１９】
また、その角速度発生時には、第２検出用のＣ−Ｖ変換部２２の出力信号は、上記駆動振動に起因した信号成分Ａ２と、図６の（ｂ）の実線Ｂ２に示すような波形を持つ角速度に起因した信号成分Ｂ２とが重なって成る信号となる。上記信号成分Ｂ２は角速度の大きさに応じた振幅の大きさを持ち、換言すれば、前記第１検出用のＣ−Ｖ変換部２１の出力信号における信号成分Ｂ１の振幅の大きさとほぼ等しい振幅の大きさを持ち、その信号成分Ｂ２の位相は上記信号成分Ａ２と２７０°位相がずれ、また、上記第１検出用のＣ−Ｖ変換部２１の出力信号における信号成分Ｂ１とは１８０°位相がずれている。
【００２０】
さらに、角速度だけでなくＹ方向の加速度にも起因して上記内枠１４が振動する場合がある。この場合には、上記第１検出用のＣ−Ｖ変換部２１の出力信号は、上記駆動振動に基づいた信号成分Ａ１と、上記角速度に起因した信号成分Ｂ１と、図６の（ａ）の点線Ｃ１に示す波形を持つ加速度に起因した信号成分Ｃ１とが重なって成る信号となる。上記信号成分Ｃ１は加速度の大きさに応じた振幅の大きさを持ち、その位相は上記信号成分Ａ１と同相である。
【００２１】
また、その角速度および加速度発生時には、上記第２検出用のＣ−Ｖ変換部２２の出力信号は、上記駆動振動に基づいた信号成分Ａ２と、上記角速度に起因した信号成分Ｂ２と、図４の（ｂ）の点線Ｃ２に示す波形を持つ加速度に起因した信号成分Ｃ２とが重なって成る信号となる。上記信号成分Ｃ２は加速度の大きさに応じた振幅の大きさを持ち、換言すれば、上記第１検出用のＣ−Ｖ変換部２１の出力信号における信号成分Ｃ１の振幅の大きさとほぼ等しい振幅の大きさを持ち、その信号成分Ｃ２の位相は上記信号成分Ａ２および信号成分Ｃ１と１８０°位相がずれている。
【００２２】
上記のように、第１検出用のＣ−Ｖ変換部２１および第２検出用のＣ−Ｖ変換部２２はそれぞれ振動体８の振動の状態に応じた信号を図５に示す加算増幅部２３および差動増幅部２４に出力する。
【００２３】
加算増幅部２３は上記第１検出用のＣ−Ｖ変換部２１の出力信号と、第２検出用のＣ−Ｖ変換部２２の出力信号とを加算・増幅する。この加算増幅部２３の信号の加算によって、上記角速度に起因した第１検出用のＣ−Ｖ変換部２１の出力信号における信号成分Ｂ１と、第２検出用のＣ−Ｖ変換部２２の出力信号における信号成分Ｂ２とは相殺されて除去され、また、同様に、加速度に起因した前記信号成分Ｃ１と信号成分Ｃ２とも相殺されて除去される。これにより、加算増幅部２３は、上記信号成分Ａ１と信号成分Ａ２とが加算された駆動振動による信号成分のみに応じた信号を駆動検出信号（モニタ信号）としてＡＧＣ部２５および同期検波部２７に出力する。
【００２４】
ＡＧＣ部２５は、上記駆動検出信号に基づいて、上記振動体８が共振周波数でもって駆動方向に安定的に振動するように正帰還制御により駆動信号を出力する。その駆動信号は、前記第１の駆動部を構成する駆動用固定電極部５（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）と駆動用可動電極部１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）の組と、第２の駆動部を構成する駆動用固定電極部５（５ｅ，５ｆ，５ｇ，５ｈ）と駆動用可動電極部１１（１１ｅ，１１ｆ，１１ｇ，１１ｈ）の組のうちの一方の駆動部（図５に示す例では上記第１の駆動部）にはそのまま加えられ、他方の駆動部には上記駆動信号を位相反転部２６により位相反転させた駆動信号が加えられる。この駆動信号の印加によって、前記の如く振動体８は駆動振動する。つまり、振動体８は、前記駆動モニタ手段により検出された振動体８の駆動方向（Ｘ方向）の振動状態に基づいて、上記第１と第２の各駆動部が正帰還制御されて上記振動体８の駆動方向の振動の安定化が図られている。
【００２５】
前記差動増幅部２４は上記第１検出用のＣ−Ｖ変換部２１から出力された信号と第２検出用のＣ−Ｖ変換部２２から出力された信号との差を取る。この差動増幅部２４の信号の差動によって、上記第１検出用のＣ−Ｖ変換部２１の出力信号における駆動振動による信号成分Ａ１と、第２検出用のＣ−Ｖ変換部２２の出力信号における駆動振動による信号成分Ａ２とは相殺される。これにより、差動増幅部２４は、前記角速度による前記信号成分Ｂ１と信号成分Ｂ２が加算されて成る図７の実線Ｂ３に示すような信号成分Ｂ３と、前記加速度による信号成分Ｃ１と信号成分Ｃ２が加算されて成る図７の点線Ｃ３に示すような信号成分Ｃ３とに基づいた角速度・加速度混在信号を同期検波部２７に出力する。
【００２６】
同期検波部２７は位相シフタ（図示せず）を内蔵し、この位相シフタによって上記加算増幅部２３から出力された駆動検出信号の位相を９０°ずらして角速度用参照信号を作り出し、この角速度用参照信号を利用して上記差動増幅部２４から出力された角速度・加速度混在信号を同期検波する。
【００２７】
つまり、角速度用参照信号は上記角速度・加速度混在信号の角速度成分Ｂ３の位相と同相あるいは１８０°位相がずれた信号であり、同期検波部２７は、上記角速度用参照信号の位相が０°〜１８０°の区間Ｄ１と、１８０°〜３６０°の区間Ｄ２とで角速度・加速度混在信号の積分を行う（同期検波する）。この同期検波によって、上記角速度・加速度混在信号の加速度成分Ｃ３は除去されることから、同期検波部２７は、角速度成分Ｂ３に応じた信号を角速度信号として出力する。この角速度信号によって角速度の大きさを検出することができる。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記振動体８の外枠１０や内枠１４が理想的に振動するためには、上記振動体８を構成する駆動梁９や外枠１０や検出梁１３や内枠１４等は、図４に示す点線Ａや点線Ｂに対して対称であることが望ましい。しかしながら、加工精度の問題から、そのように上記駆動梁９や外枠１０や検出梁１３や内枠１４を精度良く対称に製造することは殆ど不可能であり、上記駆動梁９や外枠１０や検出梁１３や内枠１４は非対称なものとなってしまう。
【００２９】
この非対称のために、振動体８にＹ方向の加速度が印加されたときに、振動体８が例えばＸ方向の軸を中心にして回転振動することがある。このような加速度に起因した不要な回転振動が発生すると、前記駆動モニタ手段である検出用固定電極部６ｃ，６ｆと検出用可動電極部１５ｃ，１５ｆ間の静電容量は前記第１と第２の各駆動部による振動体８の駆動振動だけでなく、上記加速度に起因した不要回転振動の影響をも受けて、変化することとなる。これにより、前記第１のＣ−Ｖ変換部２１と第２のＣ−Ｖ変換部２２から出力される信号の前記駆動振動信号成分Ａ１，Ａ２に加速度に起因したノイズが乗った状態となる。
【００３０】
このため、振動体８の駆動方向の振動状態を正確に得ることができなくなり、これにより、振動体８の駆動振動の正帰還制御に乱れが生じて振動体８の駆動振動が不安定になるという問題が生じる。このように振動体８の駆動振動が不安定になると、例えば、同期検波部２７において同期検波用の参照信号が正確に作成されず、正確な角速度信号を出力することができないという問題が生じる。
【００３１】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、不要な回転振動に起因して振動体の駆動方向の振動が乱れることを防止することが可能な振動子を提供することにある。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決する手段としている。すなわち、第１の発明の振動子は、振動体と；該振動体を設定の駆動方向に振動させるための駆動手段と；上記振動体の駆動方向の振動変位を検出する駆動モニタ手段とを有し、この駆動モニタ手段により検出された上記振動体の駆動方向の振動変位状態に基づいて上記駆動手段が正帰還制御されて上記振動体の駆動方向の振動の安定化が図られる振動子であって、上記振動体は外枠の内側に内枠が連結梁を介し上記駆動方向に直交する方向に振動自在に接続されて成る二重枠構造と成し、上記外枠と内枠は駆動手段によって一体的に駆動方向に振動し、上記内枠は外枠に対して上記直交する方向に振動する構成と成し、上記内枠の内側に上記振動体の重心を有し、上記駆動モニタ手段は上記内枠の内側であって上記振動体の重心を含む該振動体の重心の近傍領域に上記内枠に支持されて設けられている構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【００３３】
第２の発明の振動子は、上記第１の発明の構成を備え、駆動方向に直交する方向をコリオリ力方向として振動体のコリオリ力方向の振動変位を検出するコリオリ力方向振動検出手段が設けられており、上記コリオリ力方向振動検出手段により検出された上記振動体のコリオリ力方向の振動に基づいて、上記駆動方向とコリオリ力方向の両方に直交する方向を中心軸とした回転の角速度を検出することを特徴として構成されている。
【００３４】
第３の発明の振動子は、上記第２の発明の構成を備え、コリオリ力方向振動検出手段は内枠の内側に振動体の駆動方向へ２つに分けて設けられており、駆動モニタ手段は上記２つに分けられたコリオリ力方向振動検出手段の間に設けられていることを特徴として構成されている。
【００３５】
上記構成の発明において、振動体の駆動方向の振動を検出する駆動モニタ手段は振動体の重心領域に設けられている。例えば、振動体が加速度等の外力の悪影響を受けて不要な回転振動したときには、その不要な回転振動の中心は振動体のほぼ重心領域に位置しており、振動体の重心領域における不要回転振動に起因した駆動方向の振動変位は小さい。
【００３６】
このために、振動体の重心領域に設けられた上記駆動モニタ手段は上記不要な回転振動の悪影響を殆ど受けずに振動体の駆動方向の振動状態をほぼ正確に検出することができることとなる。これにより、振動体は、不要な回転振動を起こした場合にも、上記駆動モニタ手段によって検出された振動体の駆動方向の振動状態に基づいた正帰還制御によって安定的に振動することができることとなる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。
【００３８】
図１には本発明に係る振動子の一実施形態例が示されている。この実施形態例において特徴的なことは、駆動モニタ手段を振動体の重心領域に設けたことである。それ以外の構成は前記従来例と同様であり、この実施形態例の説明において、前記従来例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００３９】
この実施形態例では、図１に示すように、内枠１４の内側に櫛歯形状の検出用固定電極部６と検出用可動電極部１５が互いに間隔を介して噛み合うように対向して設けられており、それら検出用固定電極部６と検出用可動電極部１５によって、振動体８のコリオリ力方向（この実施形態例では、Ｙ方向）の振動を検出するコリオリ力方向振動検出手段が構成されている。それら検出用固定電極部６と検出用可動電極部１５のうちの図１に示す点線Ｍにより囲まれた領域内の検出用固定電極部６と検出用可動電極部１５は、振動体８の駆動方向（Ｘ方向）の振動変位を検出する駆動モニタ手段として機能する。
【００４０】
その駆動モニタ手段は、図１に示すように、振動体８の重心領域に設けられており、その振動体８の重心領域の駆動方向の振動変位を検出する。
【００４１】
この実施形態例によれば、上記駆動モニタ手段を振動体８の重心領域に設けたので、Ｙ方向の加速度の印加に起因して振動体８が不要な回転振動した際に、その不要な回転振動に起因した振動体８の駆動振動の乱れを回避することができる。つまり、上記のような加速度印加に起因して振動体８が不要な回転振動しても、その不要な回転振動の中心は振動体８の重心領域に位置するので、上記不要な回転振動に因る振動体８の重心領域の振動変位は小さく抑制されている。
【００４２】
このため、その振動体８の重心領域の振動変位を駆動モニタ手段により検出することによって、振動体８が不要な回転振動を起こしても、上記駆動モニタ手段から出力される信号の上記不要回転振動に起因したノイズは小さいものとなる。
【００４３】
この結果、上記振動体８は上記不要回転振動の発生に殆ど関係なく正常な正帰還制御が成されて駆動振動が安定的に継続され、これにより、加速度印加に関係なく、正確な角速度を得ることができる。
【００４４】
このことを本発明者は実験により確認している。その実験とは、従来例のように駆動モニタ手段が振動体８の重心領域から外れた領域に設けられている振動子と、この実施形態例の如く駆動モニタ手段が振動体８の重心領域に設けられている振動子とを用意し、それら振動子に関して、図５に示す同期検波部２７の出力信号に含まれる上記不要回転振動（加速度印加）に起因した信号成分（ノイズ）の大きさがどのように違うかを調べた。その実験結果が図２に示されている。
【００４５】
この図２のグラフでは、横軸には振動体８に印加される加速度の周波数が示され、縦軸には加速度印加に起因した上記ノイズの大きさ（加速度感度）が示されており、実線αは駆動モニタ手段が振動体８の重心領域から外れた領域に設けられている従来の振動子による実験結果を示し、実線βは駆動モニタ手段が振動体８の重心領域に設けられている本実施形態例の振動子による実験結果を示している。
【００４６】
この図２に示すように、この実施形態例の如く駆動モニタ手段を振動体８の重心領域に設けることによって、加速度印加に起因したノイズの大きさを従来に比べて格段に抑制できることが分かる。
【００４７】
上記実験結果にも示されるように、この実施形態例において特徴的な構成を備えることによって、同期検波部２７の出力信号に含まれる加速度印加に起因したノイズの大きさを小さく抑制することができる結果、正確な角速度を得ることができる。
【００４８】
なお、この発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、上記実施形態例では、振動体８は外枠１０の内側に内枠１４が連結梁（検出梁）１３によって連結されて成る二重枠構造であったが、本発明は二重枠構造以外の振動体を備えた振動子にも適用することができる。例えば、図３に示すような形態の振動子にも適用することができる。
【００４９】
この図３においては、上記実施形態例と同一名称部分には同一符号を付してある。この図３に示す振動子２も上記実施形態例と同様に角速度センサを構成するものであり、該振動子２の振動体８は、コ字形状に折り曲げ形成された支持梁３０によって支持固定部４に支持されており、図３に示すＸ方向とＹ方向の２方向に振動が可能なものである。この振動体８は、櫛歯形状の駆動用固定電極部５（５Ａ，５Ｂ）に交流の信号が印加されることによって、その駆動用固定電極部５（５Ａ，５Ｂ）と駆動用可動電極部１１（１１Ａ，１１Ｂ）間の静電容量の変化により、図３のＸ方向に駆動振動する。
【００５０】
このような駆動振動中に、Ｚ軸回りに回転すると、その回転によるコリオリ力によって、振動体８は図３のＹ方向に振動する。この振動変位は、検出用固定電極部６（６Ａ，６Ｂ，６α，６β）と検出用可動電極部１５（１５Ａ，１５Ｂ，１５α，１５β）間の静電容量変化として検出されて、Ｚ軸回りの回転の角速度を検出することができる。この図３に示す例では、検出用固定電極部６α，６βと検出用可動電極部１５α，１５βの組が駆動モニタ手段として機能するものであり、この駆動モニタ手段により検出された振動体８の駆動方向の振動状態に基づいて振動体８は正帰還制御される。
【００５１】
この駆動モニタ手段も、上記実施形態例と同様に、振動体８の重心領域に設けられている。これにより、上記実施形態例と同様に、加速度印加に起因した振動体８の駆動振動の乱れを防止することができて、加速度印加によって振動体８が不要な回転振動を起こしても、角速度をほぼ正確に検出することができる。
【００５２】
また、上記実施形態例では、角速度センサに組み込まれる振動子を例にして説明したが、この発明は、フィルター等を構成する振動子にも適用することができるものである。
【００５３】
【発明の効果】
この発明によれば、振動体の駆動方向の振動変位を検出する駆動モニタ手段を振動体の重心領域に設けたので、換言すれば、振動体が不要な回転振動を起こした際に、その不要な回転振動の中心部となり振動変位が小さい振動体の重心領域に上記駆動モニタ手段を設けたので、上記不要回転振動が発生しても、駆動モニタ手段から出力される信号に乗る上記不要回転振動に起因したノイズの大きさを小さく抑制することができることとなる。
【００５４】
これにより、不要回転振動に起因した振動体の正帰還制御の乱れを防止することができて、駆動手段による振動体の駆動方向の振動を安定的に継続することができる。
【００５５】
駆動方向とコリオリ力方向に振動自在な振動体が設けられており、振動体のコリオリ力方向の振動変位に基づいて角速度を検出するものにあっては、上記の如く、不要回転振動に起因して振動体の駆動方向の振動が不安定になることを防止できるので、不要な回転振動が生じても、角速度をほぼ正確に検出することができる。
【００５６】
振動体が二重枠構造と成しているものにあっては、振動体の構造が複雑であるために、不要な回転振動が発生し易いが、そのような不要な回転振動が発生しても、上記のように、不要な回転振動の悪影響を小さく抑制して振動体の駆動方向の振動を安定的に継続することができるので、振動体が二重枠構造である場合に、駆動モニタ手段を振動体の重心領域に設けることは、特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る振動子の一実施形態例を示すモデル図である。
【図２】この実施形態例の効果を実験結果により示すグラフである。
【図３】その他の実施形態例を示すモデル図である。
【図４】従来の振動子の一例を示すモデル図である。
【図５】振動子に接続して角速度を検出するための信号処理回路の一例を模式的に示すブロック構成図である。
【図６】図５に示すＣ−Ｖ変換部から出力される信号の波形例を示す説明図である。
【図７】図５に示す差動増幅部から出力される信号の波形例を示す説明図である。
【符号の説明】
１  角速度センサ
２  振動子
５  駆動用固定電極部
６  検出用固定電極部
８  振動体
９  駆動梁
１０  外枠
１１  駆動用可動電極部
１３  検出梁
１４  内枠
１５  検出用可動電極部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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