(57)【要約】【課題】本発明は、安定した音叉駆動を実現し、小型な角速度センサで、高温環境下でも極めて高精度な車体の制御を実現する角速度センサ用音叉型振動子、この振動子を用いた角速度センサ及びこの角速度センサを用いた自動車を提供することを目的とする。【解決手段】アーム１０ｂ上に設けられた上部電極１３ａ，１４ａから得られる電荷をカレントアンプ４０ａ，４０ｂでそれぞれ増幅した後、これらの信号を第１の差動増幅器４１で差動増幅した信号を音叉駆動用のモニター信号として用い、カレントアンプ４０ａ，４０ｂからの出力信号を第１の加算点６０で加算した第１の加算信号を角速度検出用の信号として用いた。【選択図】図３
2005249646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つのアームとこのアームを連結する少なくとも１つの基部とを有した非圧電材料からなる音叉と、この音叉をＸ軸方向に励振するために少なくとも１つのアームの少なくとも１つの主面上の中心線を境に少なくとも上部電極が離間するように設けられた第１の圧電膜と、これらの上部電極に互いに位相が逆の駆動信号が印加され、前記音叉がＸ軸方向に音叉振動する時の前記アームのＸ軸方向の振幅をモニターするために少なくとも１つのアームの少なくとも１つの主面上の中心線を境に少なくとも上部電極が離間し、かつ、これらの上部電極から少なくとも互いに位相が逆のモニター信号が出力可能なように設けられた第２の圧電膜とを備えた角速度センサ用音叉型振動子。
【請求項２】
主面上の中心線を境に離間した上部電極に対応して第１の圧電膜も中心線を境に離間し、さらに前記離間した第１の圧電膜に対応して下部電極も離間し、かつ、主面上の中心線を境に離間した上部電極に対応して第２の圧電膜も中心線を境に離間し、さらに前記離間した第２の圧電膜に対応して下部電極も離間するように構成された請求項１に記載の角速度センサ用音叉型振動子。
【請求項３】
中心線を境に離間し第１の圧電膜に設けられた上部電極が前記中心線を境に対称に配置され、かつ、中心線を境に離間し第２の圧電膜に設けられた上部電極が前記中心線を境に対称に配置された請求項１に記載の角速度センサ用音叉型振動子。
【請求項４】
アームの中心線を境にそれぞれ離間した上部電極、第２の圧電膜および下部電極が、音叉の中心軸を境にして対称位置に、さらに一対設けられた請求項３に記載の角速度センサ用音叉型振動子。
【請求項５】
音叉は、シリコンからなる請求項１に記載の角速度センサ用音叉型振動子。
【請求項６】
上部電極が中心線を境に離間するように設けられた第１の圧電膜および上部電極が中心線を境に離間するように設けられた第２の圧電膜の内の少なくとも前記各上部電極は、アームのＹ軸方向の長さの約半分の位置より下方から基部側に向かって配設された請求項１乃至４に記載の角速度センサ用音叉型振動子。
【請求項７】
請求項１に記載の角速度センサ用音叉型振動子と、アームの中心線を境に離間し第２の圧電膜上に設けられた各上部電極から得られる信号をそれぞれ増幅するための第１の増幅器とこれらの第１の増幅器の出力を差動増幅するための差動増幅器とこの差動増幅器の出力が入力されるＡＧＣ回路とこのＡＧＣ回路の出力が入力され、かつ、アームの中心線を境に離間し第１の圧電膜上に設けられた各上部電極に互いに位相が逆の駆動信号を出力するための第２の増幅器とを有した駆動回路と、Ｙ軸周りに角速度が入力された時に、Ｚ軸方向に撓む前記アームの中心線を境に離間し第２の圧電膜上に設けられた各上部電極から得られる各信号が前記第１の増幅器によりそれぞれ増幅された信号、または、Ｚ軸方向に撓む前記アームの中心線を境に離間し第１の圧電膜上に設けられた各上部電極から得られる各信号がそれぞれ増幅された信号の内のいずれかが加算され、加算後の信号の位相を位相シフトさせるための移相器とこの移相器からの出力信号を前記第１の増幅器の出力信号または前記差動増幅器の出力信号により同期検波するための同期検波器とを有した角速度検出回路とを備えた角速度センサ。
【請求項８】
請求項１に記載の角速度センサ用音叉型振動子と、アームの中心線を境に離間し第２の圧電膜上に設けられた各上部電極から得られる信号をそれぞれ増幅するための第１の増幅器とこれらの第１の増幅器の出力を差動増幅するための第１の差動増幅器とこの第１の差動増幅器の出力が入力されるＡＧＣ回路とこのＡＧＣ回路の出力が入力され、かつ、アームの中心線を境に離間し第１の圧電膜上に設けられた各上部電極に互いに位相が逆の駆動信号を出力するための第２の増幅器とを有した駆動回路と、Ｙ軸周りに角速度が入力された時に、Ｚ軸方向に撓む前記アームの中心線を境に離間し第２の圧電膜上に設けられた各上部電極から得られる各信号が前記第１の増幅器によりそれぞれ増幅された信号が加算された第１の加算信号とＺ軸方向に撓む前記アームの中心線を境に離間し第１の圧電膜上に設けられた各上部電極から得られる各信号が第３の増幅器によりそれぞれ増幅された信号が加算された第２の加算信号を差動増幅するための第２の差動増幅器とこの第２の差動増幅器の出力信号の位相を位相シフトさせるための移相器とこの移相器からの出力信号を前記第１の増幅器の出力信号または前記第１の差動増幅器の出力信号により同期検波するための同期検波器とを有した角速度検出回路とを備えた角速度センサ。
【請求項９】
請求項７または８に記載の角速度センサをヨーレート、ローリング、ピッチングの少なくともいずれか１つを検出するセンサとして用いた自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、安定した音叉駆動を実現し、小型な角速度センサで、高温環境下でも極めて高精度な車体の制御を実現する角速度センサ用音叉型振動子、この振動子を用いた角速度センサ及びこの角速度センサを用いた自動車に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来この種の角速度センサとしては、例えば、特許文献１に記載されているようなものがあった。図４は前記特許文献１に記載された従来の角速度センサの振動子の平面構成を示す図である。
【０００３】
図４において、１０１はシリコンからなる音叉型振動子、１０２，１０３は音叉型振動子１０１のアーム、１０４はアーム１０２，１０３を連結する基部、１０５，１０６はアーム１０２，１０３をＸ軸方向へ音叉振動させるための基部１０４に形成された駆動素子部、１０７，１０８はアーム１０２，１０３がＸ軸方向へ音叉振動している時の振幅をモニターするためにアーム１０２，１０３に形成されたモニター素子部、１０９，１１０は角速度を検出するためにアーム１０２，１０３に形成された検知素子部である。
【０００４】
駆動素子部１０５，１０６に交流信号が印加されるとアーム１０２，１０３がＸ軸方向へ音叉振動する。この時、モニター素子部１０７，１０８は、アーム１０２，１０３の中心線よりそれぞれ外側に設けられているため、モニター素子部１０７，１０８には互いに同相となる成分の交流信号が発生する。このモニター素子部１０７，１０８からの出力信号を基にして、アーム１０２，１０３が所定の音叉振動の振幅となるように制御されている。アーム１０２，１０３がＸ軸方向へ音叉振動している状態でＺ軸周りに角速度が印加されると、アーム１０２，１０３にはＹ軸方向に互いに逆となるような撓みが発生する。この撓みを検知素子部１０９，１１０により検出することで印加された角速度の大きさが分かる。
【特許文献１】特開平１１−１７３８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら前述した従来の角速度センサにおいては、モニター素子部１０７，１０８がアーム１０２，１０３の中心線よりそれぞれ外側にだけ設けられているため、互いに同相となる成分の交流信号しか発生しない。従って、このモニター素子部１０７，１０８を用いては、Ｘ軸方向に音叉駆動するに際し不要となるノイズはキャンセルすることができず、ノイズの混入したモニター信号に基づいて駆動を起こさせてしまうという問題があった。また、駆動素子部１０５，１０６、モニター素子部１０７，１０８および検知素子部１０９，１１０を音叉型振動子１０１上にすべて独立させて設けなければならないため、小型な角速度センサを実現するのは困難であった。同様に、駆動素子部１０５，１０６、モニター素子部１０７，１０８および検知素子部１０９，１１０が音叉型振動子１０１上にすべて独立させて設けられているため、自動車のような高温環境下でそれぞれの素子がばらばらな経時変化をすると、的確な角速度信号が得られなくなるという問題もあった。
【０００６】
本発明は安定した音叉駆動を実現し、小型な角速度センサで、高温環境下でも極めて高精度な車体の制御を実現する角速度センサ用音叉型振動子、この振動子を用いた角速度センサ及びこの角速度センサを用いた自動車を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の発明は、少なくとも２つのアームとこのアームを連結する少なくとも１つの基部とを有した非圧電材料からなる音叉と、この音叉をＸ軸方向に励振するために少なくとも１つのアームの少なくとも１つの主面上の中心線を境に少なくとも上部電極が離間するように設けられた第１の圧電膜と、これらの上部電極に互いに位相が逆の駆動信号が印加され、前記音叉がＸ軸方向に音叉振動する時の前記アームのＸ軸方向の振幅をモニターするために少なくとも1つのアームの少なくとも１つの主面上の中心線を境に少なくとも上部電極が離間し、かつ、これらの上部電極から少なくとも互いに位相が逆のモニター信号が出力可能なように設けられた第２の圧電膜とを備えた角速度センサ用音叉型振動子であり、アームの中心線を境に離間し第２の圧電膜上に上部電極が２個設けられているため、Ｘ軸方向に音叉駆動するに際し不要となるノイズはキャンセルすることができ、ノイズの混入したモニター信号に基づいて駆動を起こさせてしまう駆動信号が、アームの中心線を境に離間し第１の圧電膜上に設けられた上部電極に印加されてしまうことを防止でき、安定した音叉駆動が可能であるという作用効果を奏する。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、主面上の中心線を境に離間した上部電極に対応して第１の圧電膜も中心線を境に離間し、さらに前記離間した第１の圧電膜に対応して下部電極も離間し、かつ、主面上の中心線を境に離間した上部電極に対応して第２の圧電膜も中心線を境に離間し、さらに前記離間した第２の圧電膜に対応して下部電極も離間するように構成された請求項１に記載の角速度センサ用音叉型振動子であり、アームの中心線を境に駆動部、モニター部ともに全体として分離されて設けられているため、Ｘ軸方向とＺ軸方向へより高精度な振動を発生させることができるという作用効果を奏する。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、中心線を境に離間し第１の圧電膜に設けられた上部電極が前記中心線を境に対称に配置され、かつ、中心線を境に離間し第２の圧電膜に設けられた上部電極が前記中心線を境に対称に配置された請求項１に記載の角速度センサ用音叉型振動子であり、モニター部でのより高精度なノイズの除去ができると同時により安定した音叉駆動が可能であるという作用効果を奏する。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、アームの中心線を境にそれぞれ離間した上部電極、第２の圧電膜および下部電極が、音叉の中心軸を境にして対称位置に、さらに一対設けられた請求項３に記載の角速度センサ用音叉型振動子であり、より大きな安定したモニター信号が得られるという作用効果を奏する。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、音叉は、シリコンからなる請求項１に記載の角速度センサ用音叉型振動子であり、普及した安定な半導体プロセス技術を使用して安価で、かつ、高精度な形状の振動子が得られるという作用効果を奏する。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、上部電極が中心線を境に離間するように設けられた第１の圧電膜および上部電極が中心線を境に離間するように設けられた第２の圧電膜の内の少なくとも前記各上部電極は、アームのＹ軸方向の長さの約半分の位置より下方から基部側に向かって配設された請求項１乃至４に記載の角速度センサ用音叉型振動子であり、外乱振動に対しても安定した音叉駆動が可能であるという作用効果を奏する。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の角速度センサ用音叉型振動子と、アームの中心線を境に離間し第２の圧電膜上に設けられた各上部電極から得られる信号をそれぞれ増幅するための第１の増幅器とこれらの第１の増幅器の出力を差動増幅するための差動増幅器とこの差動増幅器の出力が入力されるＡＧＣ回路とこのＡＧＣ回路の出力が入力され、かつ、アームの中心線を境に離間し第１の圧電膜上に設けられた各上部電極に互いに位相が逆の駆動信号を出力するための第２の増幅器とを有した駆動回路と、Ｙ軸周りに角速度が入力された時に、Ｚ軸方向に撓む前記アームの中心線を境に離間し第２の圧電膜上に設けられた各上部電極から得られる各信号が前記第１の増幅器によりそれぞれ増幅された信号、または、Ｚ軸方向に撓む前記アームの中心線を境に離間し第１の圧電膜上に設けられた各上部電極から得られる各信号がそれぞれ増幅された信号の内のいずれかが加算され、加算後の信号の位相を位相シフトさせるための移相器とこの移相器からの出力信号を前記第１の増幅器の出力信号または前記差動増幅器の出力信号により同期検波するための同期検波器とを有した角速度検出回路とを備えた角速度センサであり、角速度を検出するための特別な部分の構成が不要となるため、小型な角速度センサとすることができるという作用効果を奏する。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の角速度センサ用音叉型振動子と、アームの中心線を境に離間し第２の圧電膜上に設けられた各上部電極から得られる信号をそれぞれ増幅するための第１の増幅器とこれらの第１の増幅器の出力を差動増幅するための第１の差動増幅器とこの第１の差動増幅器の出力が入力されるＡＧＣ回路とこのＡＧＣ回路の出力が入力され、かつ、アームの中心線を境に離間し第１の圧電膜上に設けられた各上部電極に互いに位相が逆の駆動信号を出力するための第２の増幅器とを有した駆動回路と、Ｙ軸周りに角速度が入力された時に、Ｚ軸方向に撓む前記アームの中心線を境に離間し第２の圧電膜上に設けられた各上部電極から得られる各信号が前記第１の増幅器によりそれぞれ増幅された信号が加算された第１の加算信号とＺ軸方向に撓む前記アームの中心線を境に離間し第１の圧電膜上に設けられた各上部電極から得られる各信号が第３の増幅器によりそれぞれ増幅された信号が加算された第２の加算信号を差動増幅するための第２の差動増幅器とこの第２の差動増幅器の出力信号の位相を位相シフトさせるための移相器とこの移相器からの出力信号を前記第１の増幅器の出力信号または前記第１の差動増幅器の出力信号により同期検波するための同期検波器とを有した角速度検出回路とを備えた角速度センサであり、角速度を検出するだけのための特別な部分を増加させることなく、より大きな角速度信号を検出できるという作用効果を奏する。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、請求項７または８に記載の角速度センサをヨーレート、ローリング、ピッチングの少なくともいずれか１つを検出するセンサとして用いた自動車であり、駆動を行う部分、駆動を司る基準信号（モニター信号）を検出する部分と角速度信号を検出する部分とが共通の素子である角速度センサであるため、自動車のように高温環境下で使用される場合、仮に素子が経時変化により劣化したとしても素子が共通であり最終の角速度信号に影響を与えないという作用効果を奏する。
【発明の効果】
【００１６】
少なくとも２つのアームとこのアームを連結する少なくとも１つの基部とを有した非圧電材料からなる音叉と、この音叉をＸ軸方向に励振するために少なくとも１つのアームの少なくとも１つの主面上の中心線を境に少なくとも上部電極が離間するように設けられた第１の圧電膜と、これらの上部電極に互いに位相が逆の駆動信号が印加され、前記音叉がＸ軸方向に音叉振動する時の前記アームのＸ軸方向の振幅をモニターするために少なくとも１つのアームの少なくとも１つの主面上の中心線を境に少なくとも上部電極が離間し、かつ、これらの上部電極から少なくとも互いに位相が逆のモニター信号が出力可能なように設けられた第２の圧電膜とを備えた角速度センサ用音叉型振動子であり、アームの中心線を境に離間し第２の圧電膜上に上部電極が２個設けられているため、Ｘ軸方向に音叉駆動するに際し不要となるノイズはキャンセルすることができ、ノイズの混入したモニター信号に基づいて駆動を起こさせてしまう駆動信号が、アームの中心線を境に離間し第１の圧電膜上に設けられた上部電極に印加されてしまうことを防止でき、安定した音叉駆動が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における角速度センサ用音叉型振動子の分解斜視図、図２は同振動子のＡ−Ａ断面図、図３は同振動子を用いた角速度センサを説明するための構成図である。
【００１９】
図１、図２において、１０ａ，１０ｂは非圧電材料であるシリコンからなる音叉型振動子１のアーム、１８は音叉型振動子１の基部、３０，３１はアーム１０ａ，１０ｂの各々の中心線、３２，３３はアーム１０ａ，１０ｂの各々の主面、１１ｃ，１２ｃは中心線３０を互いに離間した主面３２上に設けられた下部電極、１１ｂ，１２ｂは下部電極１１ｃ，１２ｃ上にそれぞれ設けられたＰＺＴからなる膜面に垂直方向に分極処理された第１の圧電膜、１１ａ，１２ａは第１の圧電膜１１ｂ，１２ｂ上にそれぞれ設けられた駆動電極としての上部電極、１３ｃ，１４ｃは中心線３１を境に互いに離間した主面３３上に設けられた下部電極、１３ｂ，１４ｂは下部電極１３ｃ，１４ｃ上にそれぞれ設けられたＰＺＴからなる膜面に垂直方向に分極処理された第２の圧電膜、１３ａ，１４ａは第２の圧電膜１３ｂ，１４ｂ上にそれぞれ設けられたモニター信号および角速度検出信号を得るための上部電極、１１ｄ，１２ｄ，１３ｄ，１４ｄは上部電極１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａから引き出された導電部である。
【００２０】
駆動部は、上述したようにアーム１０ａ上に設けられた上部電極１１ａ，１２ａ、第１の圧電膜１１ｂ，１２ｂと下部電極１１ｃ，１２ｃからなる中心線３０を境に互いに対称に配置された一対の構成である。同様に、アーム１０ｂ上にも中心線３１を境に互いに対称に上部電極１３ａ，１４ａ、第２の圧電膜１３ｂ，１４ｂと下部電極１３ｃ，１４ｃが配置され、かつ、音叉型振動子１の中心軸を境にしても対称な配置となっている。
【００２１】
図３において、４０ａ，４０ｂは導電部１３ｄ，１４ｄを経由して接続された第１の増幅器としてのカレントアンプ、４１はカレントアンプ４０ａ，４０ｂのそれぞれの出力が入力される第１の差動増幅器、４２は第１の差動増幅器４１の出力を整流平滑する全波整流器、４３は第１の差動増幅器４１の出力と全波整流器４２の出力が入力されアーム１０ａ，１０ｂがＸ軸方向に音叉振動する振幅を所定値になるように駆動信号の振幅を制御するためのＡＧＣ回路、４４はＡＧＣ回路４３の出力が入力され上部電極１１ａに導電部１１ｄを経由して駆動信号（例えば、プラス信号）を供給するための第２の増幅器としてのアンプ、４５はアンプ４４の出力を反転し上部電極１２ａにアンプ４４から出力された駆動信号と位相が逆（例えば、マイナス信号）で振幅が同じ駆動信号を供給するための第２の増幅器としての反転アンプ、４６はカレントアンプ４０ａ，４０ｂ、第１の差動増幅器４１、全波整流器４２、ＡＧＣ回路４３、アンプ４４と反転アンプ４５から構成された駆動回路、６０はカレントアンプ４０ａ，４０ｂのそれぞれの出力の合成点としての第１の加算点、６５は第１の加算点６０で合成された信号の位相を位相シフトさせるための移相器、６６は移相器６５の出力を第１の差動増幅器４１の出力信号を用いて同期検波するための同期検波器、６７は同期検波器６６の出力を濾波するためのローパスフィルタ、６８はローパスフィルタ６７の出力を外部に供給するための端子、６９は第１の加算点６０、移相器６５、同期検波器６６、ローパスフィルタ６７と端子６８から構成された角速度検出回路である。
【００２２】
まず最初に、本実施の形態の角速度センサにおける音叉振動の動作について説明する。上部電極１１ａに印加される駆動信号の位相（プラス）と上部電極１２ａに印加される駆動信号の位相（マイナス）は逆で、かつ、駆動信号の振幅はすべて同じである。これにより、例えばアーム１０ａの中心線３０を境に圧電膜１１ｂがＹ軸方向に撓むとアーム１０ａをＸ軸方向（外向き）に曲げようとする力が発生すると同時にＺ軸方向（紙面に向かって手前）にも曲げようとする力が発生する。また、アーム１０ａの中心線３０を境に圧電膜１２ｂはＹ軸方向に伸びるため、アーム１０ａをＸ軸方向（外向き）に曲げようとする力が発生すると同時にＺ軸方向（紙面に向かって奥）にも曲げようとする力が発生する。その結果、アーム１０ａの中心線３０を境にアーム１０ａの左右の部分をＺ軸方向に互いに逆に撓ませようとする力が釣り合い、相殺されてしまうため、Ｘ軸方向（外向き）への振動しか起こらない。
【００２３】
また、アーム１０ａが上述のような動作をすると、アーム１０ｂは音叉振動によりアーム１０ａとは反対のＸ軸方向（外向き）に振動する。従って、アーム１０ｂの中心線３１を境に第２の圧電膜１３ｂはＹ軸方向に縮み、逆に第２の圧電膜１４ｂはＹ軸方向に伸びるため、上部電極１３ａ，１４ａ上には音叉振動の振幅に対応した互いに位相が逆で、かつ、大きさが同じ電荷が発生する。これらの上部電極１３ａ，１４ａ上に発生した電荷をそれぞれカレントアンプ４０ａ、４０ｂにより増幅した後、これらのカレントアンプ４０ａ，４０ｂからの出力を第１の差動増幅器４１により差動増幅することで、音叉振動の増幅をモニターするための大きなモニター信号が得られるばかりか、Ｘ軸方向に音叉駆動するに際し不要となるノイズは上部電極１３ａと上部電極１４ａがアーム１０ｂの中心線３１を境に対称に配置してあることでキャンセルすることができ、ノイズの混入したモニター信号に基づいて駆動を起こさせてしまう駆動信号が、上部電極１１ａ，１２ａに印加されてしまうことを防止でき、安定した音叉駆動が可能である。また、仮に外乱によりアーム１０ｂがＺ軸方向に多少撓んだとしても上部電極１３ａ，１４ａ上には同相、かつ、大きさの同じ電荷しか発生しないため、これらの電荷もキャンセルされ、Ｘ軸方向に音叉駆動するのに悪影響を及ぼさない。
【００２４】
次に、本実施の形態の角速度センサにおける角速度信号の検出原理について説明する。アーム１０ａ，１０ｂがＸＹ面内で音叉振動している時に、Ｙ軸周りに角速度Ωが印加されると、アーム１０ａ，１０ｂはコリオリ力によりＺ軸方向に互いに逆に撓む。従って、アーム１０ｂに設けられた上部電極１３ａ，１４ａにはコリオリ力に基づき同相、かつ、大きさの同じ電荷が発生する。これらの上部電極１３ａ，１４ａに発生した電荷は、カレントアンプ４０ａ，４０ｂによりそれぞれ増幅された後、これらのカレントアンプ４０ａ，４０ｂの出力を第１の加算点６０で加算し、加算後の信号を移相器６５を通し、この移相器６５からの出力信号を第１の差動増幅器４１の出力信号により同期検波器６６で同期検波し、同期検波器６６の出力信号をローパスフィルタ６７を通して端子６８から角速度信号として外部に出力する。このような構成によると、Ｘ軸方向に音叉振動する振幅に対応して上部電極１３ａ，１４ａに発生するモニター信号としての互いに逆相で大きさの等しい電荷は、第１の加算点６０でカレントアンプ４０ａ，４０ｂの出力が加算されるため、キャンセルされ、コリオリ力に基づく信号のみが抽出可能となる。このような構成により、角速度を検出するための特別な部分の構成が不要となるため、小型な角速度センサとすることができる。
【００２５】
また、本実施の形態においては、アーム１０ｂ上のみにモニター信号を検出する部分を設けた構成について説明したが、アーム１０ａ上にさらに一対のモニター信号を検出する部分を設けることも可能であり、これにより、より大きな安定したモニター信号が得られる。
【００２６】
また、本実施の形態においては、アーム１０ｂ上に設けられた上部電極１３ａ，１４ａから角速度を検出する構成について説明したが、同様にアーム１０ａ上に設けられた上部電極１１ａ，１２ａから角速度を検出する構成とすることも可能である。さらに、Ｚ軸方向に撓むアーム１０ｂ上に設けられた上部電極１３ａ，１４ａからの出力信号をカレントアンプ４０ａ，４０ｂでそれぞれ増幅した後、カレントアンプ４０ａ，４０ｂからのそれぞれの出力を第１の加算点６０で加算した第１の加算信号とアーム１０ｂとはＺ軸方向、かつ、逆向きに撓むアーム１０ａ上に設けられた上部電極１１ａ，１２ａからの出力信号を第３の増幅器としてのカレントアンプ（図示せず）でそれぞれ増幅した後、これらのカレントアンプからのそれぞれの出力を第２の加算点（図示せず）で加算した第２の加算信号とを第２の差動増幅器（図示せず）で差動増幅し、この第２の差動増幅器の出力を移相器６５を通し、この移相器６５からの出力信号を第１の差動増幅器４１の出力信号により同期検波器６６で同期検波し、同期検波器６６の出力信号をローパスフィルタ６７を通して端子６８から角速度信号として外部に出力する構成とすることも可能である。これにより、角速度を検出するだけのための特別な部分を増加させることなく、より大きな角速度信号を検出できる。
【００２７】
また、本実施の形態においては、駆動部を片アームに設けた例について説明したが、駆動部は少なくとも１つのアームの少なくとも１つの主面上に設けられていればよい。同様に、モニター部に関しても、少なくとも１つのアームの少なくとも１つの主面上に設けられていればよい。
【００２８】
また、本実施の形態においては、１つのアーム上で中心線を境に駆動部、モニター部ともにそれぞれ独立させて設けた例について説明したが、少なくとも上部の電極がアーム上の中心線を境に離間されて設けられていればよい。ただし、駆動部、モニター部ともに中心線を境にそれぞれ独立させて設けると、Ｘ軸方向とＺ軸方向へより高精度な振動を発生させることができる。
【００２９】
また、本実施の形態においては、駆動部、モニター部ともにアームのＹ軸方向の長さの約半分の位置より下方から基部側に向かって配設されているため、外乱振動に対しても安定した音叉駆動が可能である。
【００３０】
また、本実施の形態においては、普及した安定な半導体プロセス技術を使用して安価で、かつ、高精度な形状の振動子が得られるという点から、音叉型振動子として非圧電材料からなるシリコンの例について説明したが、これに限定されるものではなく、例えばダイヤモンド、溶融石英、アルミナ、ＧａＡＳ等を用いることも可能である。また、水晶、ＬｉＴａＯ3、ＬｉＮｂＯ3等の圧電材料を用いることも可能である。
【００３１】
また、本実施の形態における角速度センサは、駆動を司る基準信号（モニター信号）を検出する部分と角速度信号を検出する部分とが共通の素子である角速度センサであり、自動車のように高温環境下でヨーレート、ローリング、ピッチングの少なくともいずれか１つを検出するセンサとして用いた場合、仮に素子が経時変化により劣化したとしても素子が共通であり最終の角速度信号に影響を与えないため、極めて高精度に車体が制御される自動車または高い安全性を達成できる自動車が実現できる。また、駆動を行う部分と角速度信号を検出する部分とが共通の素子である角速度センサである場合も同様のことが言える。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の角速度センサ用音叉型振動子、この振動子を用いた角速度センサ及びこの角速度センサを用いた自動車は、安定した音叉駆動を実現し、小型な角速度センサで、高温環境下でも極めて高精度な車体の制御を実現する角速度センサ用音叉型振動子、この振動子を用いた角速度センサ及びこの角速度センサを用いた自動車として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態１における角速度センサ用音叉型振動子の分解斜視図
【図２】同振動子のＡ−Ａ断面図
【図３】同振動子を用いた角速度センサを説明するための構成図
【図４】従来の角速度センサの振動子の平面構成を示す図
【符号の説明】
【００３４】
１  音叉型振動子
１０ａ，１０ｂ  アーム
１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ  上部電極
１１ｂ，１２ｂ  第１の圧電膜
１１ｃ，１２ｃ，１３ｃ，１４ｃ  下部電極
１１ｄ，１２ｄ，１３ｄ，１４ｄ  導電部
１３ｂ，１４ｂ  第２の圧電膜
１８  基部
３０，３１  中心線
３２，３３  主面
４０ａ，４０ｂ  カレントアンプ
４１  第１の差動増幅器
４２  全波整流回路
４３  ＡＧＣ回路
４４  アンプ
４５  反転アンプ
４６  駆動回路
６０  第１の加算点
６５  移相器
６６  同期検波器
６７  ローパスフィルタ
６８  端子
６９  角速度検出回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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