(57)【要約】【目的】遮蔽電極でセンサ電極を包囲することにより、駆動電極とセンサ電極との間の容量性結合の影響を軽減できて、検出精度を高める角速度センサ素子を提供する。【構成】一対の音叉腕が音叉基部から延出した音叉状水晶片からなり、前記音叉腕を音叉振動させてコリオリの力による電荷を、前記音叉腕の内側面叉は及び外側面に設けたセンサ電極によって検出する角速度センサ素子において、前記センサ電極を遮蔽電極で包囲した構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の音叉腕が音叉基部から延出した音叉状水晶片からなり、前記音叉腕を音叉振動させてコリオリの力による電荷を、前記音叉腕の内側面叉は及び外側面に設けたセンサ電極によって検出する角速度センサ素子において、前記センサ電極を遮蔽電極で包囲したことを特徴とする角速度センサ素子。
【請求項２】
前記音叉状水晶片は単板からなり、一方の音叉腕には音叉振動の駆動電極を設け、他方の音叉腕にはセンサ電極を設けた請求項１の角速度センサ素子。
【請求項３】
前記音叉状水晶片は水晶の±Ｘ軸を逆向きとして貼り合わせてなり、前記一対の音叉腕を音叉振動させるとともに、前記一対の音叉腕の内側面同士及び外側面同士を共通接続してセンサ電極とした請求項１の角速度センサ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音叉型水晶振動子からなる角速度センサ素子を技術分野とし、特に雑音成分を排除した角速度センサ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）角速度センサ素子は、一般に、音叉振動中にいわゆるコリオリの力によって音叉腕部に生ずる電荷を検出するものとして知られる。そして、例えば車の誘導システムやカメラの手振防止装置等に使用され、量産化が進められている。
【０００３】
（従来技術の一例）第３図（ａｂ）は従来例を説明する図で、同図（ａ）は角速度センサ素子の図、同図（ｂ）は同結線図である。
【０００４】
角速度センサ素子は一対の音叉腕１（ａｂ）が音叉基部２から延出したＺカットの音叉状水晶片（単板）からなる。各音叉腕１（ａｂ）には表裏面及び内外側面電極３（ａｂｃｄ）、４（ａｂｃｄ）が形成される。ここでは、一方の音叉腕１ａの駆動電極としての表裏面電極３（ａｂ）には交番電圧Ｖを印加し、内外側面電極３（ｃｄ）を基準電位Ｅ0とする。そして、両主面及び両側面間に電界（実線矢印）を発生して音叉振動を駆動（励起）する。
【０００５】
また、他方の音叉腕１ｂの内側面電極４ｃは基準電位とし、外側面電極４ｄは分割されてセンサ電極４ｄ1、４ｄ2として機能する。そして、コリオリの力による板面（音叉状水晶片の主面）に垂直方向に生ずる撓みによって音叉腕１ｂに生ずる電荷を電極４ｃ、４ｄ１，及び４ｄ２により検出する（点線矢印）。
【０００６】
他方の音叉腕１ｂの表裏面電極４（ａｂ）は音叉振動による電荷を検出する。この検出した情報は、音叉振動の振幅を制御する情報として図示しない回路が使用する。図中の符号Ｄ1、Ｄ2は駆動（ドライブ）端子、Ｓ1、Ｓ２はセンサ端子、Ｍ1、Ｍ2はモニタ端子である。
【０００７】
（従来例の他の例）第４図（ａｂ）は従来例を説明する図で、同図（ａ）は角速度センサ素子の図、同図（ｂ）は同結線図である。
【０００８】
前述の従来例では音叉状水晶片は単板としたが、この例では水晶の±Ｘ軸を互いに逆向きとした２枚の音叉状水晶片を直接接合によって貼り合わせた場合（接合型）の例である。
【０００９】
このようなものでは、一方の音叉腕１ａの裏面電極３ｂと他方の音叉腕１ｂの表面電極４ａとを共通接続して、第１駆動端子Ｄ1を導出する。他方の音叉腕１ｂの裏面電極６ｂからは第２駆動端子Ｄ1を導出する。そして、第１と第２駆動端子Ｄ1、Ｄ2に互いに逆相の交番電圧Ｖ1、Ｖ2を印加し、音叉振動を駆動する。
【００１０】
また、センサ電極として機能する各音叉腕１（ａｂ）の内側面電極３ｃ、４ｃ同士及び外側面電極３ｄ、４ｄ同士を接続して、それぞれ第１及び第２センサ端子Ｓ1、Ｓ2を導出する。そして、コリオリの力によって前述同様に発生する各音叉腕１（ａｂ）での電荷を検出する。さらに、一方の音叉腕１ａの表面電極３ａからはモニタ端子Ｍを導出する。なお、接合型ではＸ軸の±方向が逆向きなので、各内外側面には同符号の電荷が発生する。このため、内外側面の各側面３ｃ、３ｄ、４ｃ、４ｄ各々は分割する必要がない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
（従来技術の問題点）しかしながら、上記構成の角速度センサ素子では、いずれの場合でも、音叉振動の振幅を大きくして感度を高めるため、駆動電極にはある程度の大きさの電圧を印加する。また、素子の小型化に伴い、音叉駆動に用いる電極（第３図の例では３ａ〜３ｄ、第４図の例では４ａ、３ａ、４ｂ）と検出電極（第３図の例では４ｄ１、４ｄ２、第４図の例では３ｃ、３ｄ、４ｃ、４ｄ）との距離は近づく。この結果、駆動電極とセンサ電極との間の容量性結合の影響が無視できなくなる。具体的には、この結合で生ずる微少電極は、コリオリ成分と同相となり、かつ、温度変化で変動するため、角速度検出精度を低下させる原因になる。
【００１２】
（発明の目的）本発明は駆動電極とセンサ電極との間の容量性結合の影響を軽減できる角速度センサ素子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】
【００１３】
本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、一対の音叉腕が音叉基部から延出し、前記音叉腕の内外側面に設けたセンサ電極によって、コリオリの力によって生ずる電荷を検出する角速度センサ素子において、前記センサ電極を遮蔽電極で包囲したことを特徴とする角速度センサ素子。
【００１４】
前記音叉状水晶片は単板からなり、一方の音叉腕には音叉振動の駆動電極を設け、他方の音叉腕にはセンサ電極を設けた請求項１の角速度センサ素子。
【００１５】
前記音叉状水晶片は水晶の±Ｘ軸を逆向きとして貼り合わせてなり、前記一対の音叉腕を音叉振動させるとともに、前記一対の音叉腕の内側面同士及び外側面同士を共通接続してセンサ電極とした請求項１の角速度センサ素子。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の構成（請求項１）によれば、遮蔽電極でセンサ電極を包囲するので、駆動電極とセンサ電極との容量性結合を軽減できる。その分、検出精度の高い角速度センサ素子を得られる。
【実施例１】
【００１７】
第１図は本発明の一実施例を説明する角速度センサ素子の図である。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。
【００１８】
角速度センサ素子は、前述したように、例えば単板とした音叉状水晶片からなり、一方の音叉腕１ａには音叉振動を駆動する表裏面３（ａｂ）及び内側面電極３（ｃｄ）を設ける。そして、他方の音叉腕にはコリオリの力によっての電荷を検出する、基準電位とした内側面電極４ｃに対するセンサ電極としての外側面電極４ｄを有する。また、モニタ電極としての表裏面電極４（ａｂ）を有する。
【００１９】
そして、この実施例ではセンサ電極としての外側面電極４ｄ1、４ｄ2を遮蔽電極５によって包囲する。遮蔽電極５は音叉基部２の主面に延出し、外側面電極（センサ電極）４ｄ1、４ｄ2の外部接続端子６を含めて包囲する。そして、遮蔽電極５の外部接続端子７はここではアース電位に接地される。
【００２０】
図では、外側面電極４ｄ1、４ｄ2の外部接続端子６のみを図示したが、他の表裏面電極等も図示しない回路パターンによって結線され、外部接続端子が設けられる。これらにより、発明の効果で述べたように、遮蔽電極５によって、一方の音叉腕１ａの駆動電極と他方の音叉腕１ｂのセンサ電極との容量性結合を軽減できる。換言すれば駆動電極から外側面電極４ｄへの交番電圧による電界を遮蔽する。したがって、検出精度の高い角速度センサ素子を得られる。
【００２１】
また、遮蔽電極５はアース電位に接地するとしたが、基準電位に接続してもよい。但し、基準電位に変動を生ずる場合はアース電位に接地した方がよい。この場合、センサ電極としての外側面電極４ｄ1、４ｄ2と対面する内側面電極４ｃをも遮蔽電極５で包囲して、内側面電極４ｃへの駆動信号の影響を軽減するのが好ましい。
【実施例２】
【００２２】
第５図は本発明の第２実施例を説明する角速度センサ素子の図である。なお、第１実施例と同一部分の説明は省略叉は簡略する。
【００２３】
第２実施例は接合型とした場合の例である。この場合は、センサ電極として機能する各音叉腕１（ａｂ）の内外側面電極３（ｃｄ）、４（ｃｄ）を前述同様に遮蔽電極５で包囲する。なお、一方の音叉腕１ａの内側面電極３ｃ及び他方の音叉腕１ｂの外側面電極４ｄを包囲する遮蔽電極５は表面又は裏面に図示しない外部接続端子７を延出する。したがって、前述同様に、駆動電極とセンサ電極との容量性結合を軽減できるので、各音叉腕１（ａｂ）に印加される交番電圧のセンサ電極としての各内外側面電極３（ｃｄ）、４（ｃｄ）への影響が軽減でき、検出精度を高められる。
【００２４】
（他の事項）第１実施例では他方の音叉腕１ｂの電極分割された外側面電極４ｄ1、４ｄ2をセンサ電極としたが、外側面電極を共通として基準電位にし内側面電極４ｃを分割してセンサ電極としてもよい。但し、いずれの場合でも、内側面電極及び外側面電極が対をなして電荷を検出するので、いずれもセンサ電極である。
【００２５】
また、音叉状水晶片１（ａｂ）を単板叉は接合型として説明したが、要はコリオリの力による電荷を検出するセンサ電極と駆動電極との電界遮蔽する構成であれば、いかなる駆動方法及び検出方法であっても本発明は適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施例を説明する角速度センサ素子の図である。
【図２】本発明の一実施例の具体例を示す図で、同図（ａ）は上面図、同図（ｂ）は一部展開図である。
【図３】一従来例を説明する図で、同図（ａ）は角速度センサ素子の図、同図（ｂ）は結線図である。
【図４】他の従来例を説明する図で、同図（ａ）は角速度センサ素子の図、同図（ｂ）は結線図である。
【図５】本発明の他の実施例を説明する図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  音叉腕、２  音叉基部、３、４  電極、５  遮蔽電極、６、７  外部端子。
【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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