(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電性の材料より成る２脚以上の音叉を用いた角速度センサであって、前記各脚の各側面に設けた励振あるいは検出用の電極の端部を前記音叉の基部の主面の一つに集め、前記基部の他の面を基台に固定し、前記主面に駆動・検出回路を収めたＩＣチップを搭載し、かつ該ＩＣチップと前記電極との前記主面上での接続を行ったことを特徴とする音叉型角速度センサ。
【請求項２】
前記ＩＣチップは前記主面の一つの面上にダイボンディングされており、前記ＩＣチップと前記電極の端部とはワイヤボンディングで接続されていることを特徴とする請求項１の音叉型角速度センサ。
【請求項３】
前記音叉に設けた複数の電極は個々に切替え回路を経由して励振・検出回路に接続されており、前記切替え回路は制御回路によって操作されて、励振作用と角速度検出作用とが共通の電極を用いて交互に行われることを特徴とする請求項１の音叉型角速度センサ。
【請求項４】
前記励振作用と前記角速度検出作用との一方で使用され他方では使用されない電極は、前記切替え回路によって不使用時に所定の電位に接続されることを特徴とする請求項３の音叉型角速度センサ。
【請求項５】
前記基部の主面上の電極群と前記基台側に設けた電極群との接続は、可撓性のリボン状の絶縁基板上に形成された多数の導体箔の各々の端部と前記基部の主面の電極の各々の端部との導電性接着によってなされたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかの音叉型角速度センサ。
【請求項６】
前記音叉の材料が水晶材であり、前記主面は水晶材のＸ軸にほぼ平行あるいは垂直であり、前記脚の軸方向はＹ軸の方向にほぼ近いことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの音叉型角速度センサ。
【請求項７】
音叉の材料が水晶材であり、前記主面の法線は水晶材のＸ軸と１５°ないし７５°傾斜しており、前記脚の軸方向はＹ軸の方向にほぼ近いことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの音叉型角速度センサ。
【請求項８】
前記脚の断面寸法がほぼ正方形であることを特徴とする請求項１ないし７の音叉型角速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は音叉型振動体を用いた角速度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、音叉は高い精度や安定度が達成できる優秀な振動体として知られているので、音叉型振動体をいわゆる振動ジャイロスコープ技術に応用して、優れたジャイロセンサを実現しようという提案が多数なされている。また精度や安定性をより高めるため、振動体を圧電性の磁器あるいは結晶材料、望ましくは水晶材で一体的に形成しようという提案も複数ある。なお本明細書で言う音叉型振動体とは、古典的な平行２脚の振動体に限定せず、複数の片持ち型の屈曲振動脚が共通の基部（実質的にはほとんど振動しておらず、振動歪も十分小さいと見なせ、振動体を支持するために使用されることが多い部分）から突出している形状の振動体を総称することとする。
【０００３】
例えば従来例として（１）特開平９−７２７４３号公報に開示された水晶製２脚音叉（各脚の四囲の電極のうち３面を励振に、１面を検出に用いる）、（２）特開平８−１１４４５７号公報に開示された圧電結晶製２脚音叉（一方の脚に励振電極を、他方の脚に検出電極を配置）、（３）特開平８−２９２０３２号公報に開示された水晶製３脚音叉（外側の脚に励振電極を、中央脚に検出電極を配置）、（４）特開平８−２７８１４２号公報に開示された水晶製平行４脚音叉（外側の２脚で励振、内側の２脚で検出、あるいはその逆）、（５）特開平７−７７５３８号公報に開示された圧電結晶製Ｈ形４脚音叉（一方の平行脚で励振、他方の平行脚で検出）等がある。
【０００４】
音叉形の振動ジャイロセンサにおいては本来の音叉としての振動モードを励振しておき、それに脚軸方向の軸を持つ回転が加わった際に発生するコリオリの力によって各脚が音叉の振動方向と垂直な方向に変形するので、その歪みを検出用電極で検出する。励振用電極も検出用電極も各脚の４つの側面に設けられる。一般的に言って各脚の周囲の全ての側面に電極を配するのが最も動作上能率または感度が良い。またいずれも最も効果的な配置場所は励振の歪みも検出の歪みも最大となる脚の根元（固定端）に近い部分に設けたいので場所的にも競合する。腕時計等に使用される音叉形振動子は僅かに２端子の接続で済んでいるが、上記のような理由で音叉形ジャイロセンサの表面の電極の数は極めて多く、引出し線の引回しも複雑になって振動体表面での立体交差も要求されて電極形成コストも増え、外部回路との接続も容易ではなくなるという問題点がある。脚数によっても複雑さは飛躍的に増す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記各従来例では、（１）は電極の一部省略と共用、（２）（３）（４）は各脚の役割分担等の工夫を行ってはいるものの、それでもまだ電極は十分複雑であり、その複雑な電極と外部回路とを簡素な構造かつ単純な工程で接続する技術は提案されていない。（５）は外部への接続構造（ワイヤボンディング）は提示されているが、音叉の基部自体がジンバル的構造を含む複雑な形状であるという他の問題点がある。
【０００６】
本発明の目的は、音叉型角速度センサにおいて、振動体上の各電極と回路との総合的・合理的な接続を可能にすると共に小型かつ高精度のセンサ特性を発揮できるような構成を提案することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
２脚以上の音叉を用いた音叉方角速度センサにおいて、下記の特徴を単独あるいは適宜組み合わせて用いること。
（１）圧電性の材料より成る２脚以上の音叉を用いた角速度センサであって、前記各脚の各側面に設けた励振あるいは検出用の電極の端部を前記音叉の基部の主面の一つに集め、前記基部の他の面を基台に固定し、前記主面に駆動・検出回路を収めたＩＣチップを搭載し、かつ該ＩＣチップと前記電極との前記主面上での接続を行ったこと。
（２）前記ＩＣチップは前記主面の一つの面上にダイボンディングされており、前記ＩＣチップと前記電極の端部とはワイヤボンディングで接続されていること。
【０００８】
（３）前記音叉に設けた複数の電極は個々に切替え回路を経由して励振・検出回路に接続されており、前記切替え回路は制御回路によって操作されて、励振作用と角速度検出作用とが共通の電極を用いて交互に行われること。
（４）前記励振作用と前記角速度検出作用との一方で使用され他方では使用されない電極は、前記切替え回路によって不使用時に所定の電位に接続されること。
【０００９】
（５）前記基部の主面上の電極群と前記基台側に設けた電極群との接続は、可撓性のリボン状の絶縁基板上に形成された多数の導体箔の各々の端部と前記基部の主面の電極の各々の端部との導電性接着によってなされたこと。
【００１１】
（７）前記音叉の材料が水晶材であり、前記主面は水晶材のＸ軸にほぼ平行あるいは垂直であり、前記脚の軸方向はＹ軸の方向にほぼ近いこと。
（８）音叉の材料が水晶材であり、前記主面の法線は水晶材のＸ軸と１５°ないし７５°傾斜しており、前記脚の軸方向はＹ軸の方向にほぼ近いこと。
（９）前記脚の断面寸法がほぼ正方形であること。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施の形態の角速度センサを示す図であり、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は音叉の裏面斜視図である。１はＡ、Ｂの２脚を持つ水晶製の音叉であり、時計用に普通に用いられる３２７６８Ｈｚの周波数を持ついわゆる＋５°ＸＹカットの水晶音叉型振動子と実質的に同じ型の振動体であって、Ｚ板をＸ軸回りに＋１〜７°回転して得たＺ’板からＵ字型に切り出される。なお、角速度センサーの振動体の周波数温度特性の平坦さは時計用ほどは要求されないので、圧電性の方向性をよりよく脚の方向性に揃えて検出電圧のノイズを減らし得るカット角、例えばＺ’板の回転方向を約−１８．５°とすることも意味がある。
【００１３】
各脚の周囲側面には、音叉１の基本振動の励振あるいはコリオリ力による角速度検出に用いられる、銀等の電極膜を有する。本例では音叉の表裏の主面（Ｕ字面に平行な表面）の脚側面に設けた電極は通常の時計用音叉の場合１本であるのと異なり２本になっているが、これはコリオリ力による脚の歪を検出可能にするためである。Ａ、Ｂ各脚の電極膜には図示のように対称的に１〜６の番号をつけておき、一方の脚の電極を特定する必要のある場合にはＡ1,Ａ2,………Ｂ5,Ｂ6 のように呼ぶことにする。電極パターンは輪郭内を打点で示した。
【００１４】
各電極の引出し線は必要の応じて音叉の側面を経由しすべて音叉１の上側の主面の基部（各脚を連結し、実質的に振動しない部分）に集められ、ボンディングパッド１２で終端する。また裏側の主面にはハンダ付け可能な材質膜より成る支持用パッド１４が設けてある。２はケースで、音叉１を収容する気密容器（内部は真空あるいは不活性ガスが封入される）となるセラミック製の箱である。
【００１５】
その各部は、音叉１を収容しかつ自由な振動を許すための凹部２１、音叉の基部を載置する台座２２および音叉の支持用パッド１４とハンダあるいは接着剤で接合されて音叉をケース内に支持・固定する支持用パッド２３、収容された音叉の上面とほぼ等しい高さに設けたプラットフォーム２４とその面に設けた複数の小面積のメタライズ部であるボンディングパッド２５、気密容器の蓋となるガラス板（図示せず）が載置・接着される接合部２６、ケース外部への励振・検出電極の引出し部である外部端子２７（他の回路基板に対してケースをＳＭＤ方式で実装することが可能なように、ケースの稜部に側面と底面にかかるように設けられる）等よりなる。
【００１６】
音叉１を台座２２に取り付ける場合、直接両者を固着するのではなく、間に適当な弾性材あるいはバネ構造体を介在させてもよい。これは振動絶縁効果によって、音叉の振動漏れを防いで振動を安定化させ、あるいは外部からの振動が音叉に伝わって検出信号にノイズが混入するのを防止する効果を狙うものである。
【００１７】
なお音叉１を台座２２に取り付け後、音叉側のボンディングパッド１２とケース側のボンディングパッド２５とは各々金やアルミニウムの細線より成るボンディングワイヤ１３にて個々にワイヤボンデイングされる。両ボンディングパッドの高さの差を既述の如くすべて小さくしてあるのでワイヤボンディングは容易であり、ワイヤも短く、音叉の周囲に広いスペースを要しないのでケース全体を小型化できる。またボンディングパッド２５と外部端子２７とは、ケース２の内部で多層基板印刷配線技術等を用いて接続されている。その際同時に用いられる電極はケース側面に例えばＡ2 ＋Ａ5 と表示してあるように内部結線されて同じ外部端子にまとめられる。
【００１８】
なお図１（ａ）に示した矢印ｖはある瞬間の各脚の速度、矢印Ｒは角速度が検出される回転軸の方向、ωはその角速度であり、矢印Ｆc はそのような回転がケース２に加わったとき各脚に作用するコリオリ力を示している。このコリオリ力Ｆc は角速度に比例し、それにより脚Ａ、Ｂの主面に垂直な撓みが生じるが、これは電極Ａ1 とＡ2 、Ａ4 とＡ5 、Ｂ1 とＢ2 、Ｂ4 とＢ5 の差電圧に比例するので、結果的に角速度の検出ができる。
【００１９】
上記本発明の第１の実施の形態においては音叉の各電極を音叉外部に引出すのにワイヤボンディング技術を用いたが、第２の実施の形態においては可撓性の基板から成るリード板を用いる。図２はそのリード板３のみを平面図で示したものである。リード板３上のリードパターン３２の末端であるボンディングパッド３１を図１に示したと同様な電極構造を持つ音叉１の基部に対向させて重ね、導電接着剤にて接着する。リード板３の他端は図示しないが外部回路に適合する形状としておきそれに接続する。これは液晶表示パネルと外部回路との接続技術の応用である。音叉を気密容器に封入せず、大気中で使用する場合により適する接続構造である。
【００２０】
図３の各図は本発明の第３の実施の形態に関し、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は脚部の断面図、（ｃ）はその変形例の脚部の断面図である。本例では脚Ｃ、Ｄ、Ｅを有する３脚音叉４をセンサとして用いると共に、駆動・検出回路を収めたＩＣチップ５を音叉基部上に搭載している。励振・駆動用電極１１の末端であるボンディングパッド１２は、ＩＣチップ５の周縁部の電極パッドに直接ワイヤボンディングされる。この構成により、回路を含めた角速度センサを極めて小型化することができる。
【００２１】
電源、回路制御用の入力、角速度検出出力等外部との連絡のため、外部端子１５も備えている。ケースは図示しないが、第１の実施の形態におけるケース２と類似の構造の気密容器を用いることができる。本例の３脚音叉は（ａ）、（ｂ）に示すように、各脚の基本振動は音叉の主面に垂直方向であり、２脚音叉とは異なる。従って３脚音叉の素材水晶板のカット方位は（ａ）に示すようにＸ板となる。
【００２２】
また音叉の主振動モードの励振駆動は両側の脚で行い、角速度の検出は中央の脚で行う。検出用の脚を励振用の脚と分離でき、検出用電極の出力に励振電圧がノイズとして混入することを避けることが容易にできるのが３脚音叉の利点である。そのための電極１１の配置は（ｂ）のようである。なお同図に角速度の検出軸Ｒの方向、角速度ωも振動速度ｖ，コリオリ力Ｆc と共に示した。
【００２３】
またｔは音叉板の厚さ、ｗは中央脚Ｄの幅である。各脚の屈曲振動の固有振動数は主にｔで決まりｗに無関係なので、本例では中央脚幅ｗは両側の脚幅と異なっていてもよい。各脚幅が全て等しい場合、中央脚の振幅は両側脚の２倍となるので検出感度上は有利となる。ｗが大きくなれば、それに反比例して中央脚の外側脚に対する振幅比は減少する。
【００２４】
図３（ｃ）にはこの実施の形態の変形例で、音叉の各脚の基本振動の方向が９°異なり、音叉の主面に平行である角速度センサである。本例では中央脚と両側脚とが互いに逆位相で基本振動をする。各脚の固有振動数はその幅で決まり、それらは全て等しい要請から、各脚は全て等しいｗを持つ。切出し方位も変化し、第１の実施の形態である２脚音叉の場合とほぼ等しくなる。その他は第２の実施の形態の基本形と変わらない構成を取り得る。
【００２５】
図４は本発明の第４の実施の形態を示し、（ａ）はガラス蓋を除いたその平面図、（ｂ）はＸ−Ｘ断面図、（ｃ）はその変形例のＸ−Ｘ断面図である。本例は励振・検出回路を実装した回路基板がセンサ振動体の気密ケースを兼ねている構造である。振動体としては前例と同じ３脚音叉を用いた。電極構造等細部の図示は省略した。
【００２６】
ケース２の回路基板となる部分には、回路の主体であるＩＣチップ５および抵抗、容量等の外付け素子５１が実装されている。それら同士の基板内の配線は図示を省略した。回路基板の一部には３脚音叉４の収納部である凹部２１があり、その内部の台座２２に３脚音叉４が取り付けられる。凹部２１を囲んで接合部２６があるが、これはガラス蓋２８（周波数トリミングのためレーザー光透過性の材質より成り、（ａ）には図示せず）の周辺部を接着封止するために枠状にコーティングされた低融点ガラスの層である。
【００２７】
断面図（ｂ）、（ｃ）には気密容器部分の２つの異なる形態を示した。（ｂ）においてはケース２が気密容器の側面部まで覆う例で、接合部２６はケース２（回路基板）の上面から突出した側壁部の上縁に設けられ、ガラス蓋２８は板状の例であり、（ｃ）においては接合部２６はケース２（回路基板）の凹部の底に設けられ、ケース２は気密容器の底面のみを覆う例で、ガラス蓋２８は箱状をなしている。後者においては回路基板の最大厚さを薄くすることができる。
【００２８】
励振あるいは検出用の電極端は細部は図示しないが音叉４の上側の主面の基部の端の縁に集められ、ケース２（回路基板）側の電極端にワイヤボンディングされる（１３はボンディングワイヤ）。ケース側の電極端はケース２（回路基板）の内部を経由する（あるいは表面に沿う）配線パターン２９によってＩＣチップ５側の端子に導かれる。図示しないがもちろん外付け素子５１を経由してもよい。センサ全体の入出力や電源との接続は外部端子２７によって行われる。
【００２９】
図５は本発明の第５の実施の形態を示す音叉の脚部の断面図であり、（ａ）はその概念を２脚音叉に適用した例、（ｂ）は３脚音叉に適用した例である。第５の実施の形態の意図は次の通りである。音叉の基本的な（本来の）振動モードにおける固有振動数と、コリオリ力による振動モード（脚の撓み方向が基本モードの場合と垂直になる）の固有振動数が極めて近いとき、両モードが共振してコリオリ力による振動の振幅が増加し、角速度の検出感度が高くなるとされる。
【００３０】
そのために音叉の厚みｔと脚の幅ｗをほぼ等しくする。しかし２つの固有振動数を完全に一致させるのではなく、ｔ、ｗを調節して僅かな離調度を保つのがよい。しかるに、水晶材の異方性により、両モードの周波数温度特性は一般的に一致しない。＋５°ＸＹカットの場合、基本モードの周波数温度特性は比較的フラットな２次曲線状であるが、コリオリ振動モードの周波数温度特性はほぼ直線的で大きな負の値を持つ。従って離調度は使用温度範囲でかなりずれてしまう。
【００３１】
本実施の形態においては、音叉のカット角を傾けることによって、両モードの周波数温度特性をほぼ一致させ、環境温度が変化しても両モードの固有振動数が平行移動するので離調度（あるいは固有振動数の差）があまり変わらないようにした。ただし周波数温度特性自体はフラットではなく負の値となるが、それは止むを得ないものとする。更に説明すると、
【００３２】
基本振動の固有振動数をｆn 、コリオリ振動の固有振動数をｆc 、脚長をｌ、ヤング率をＥ、密度をρ，比例定数をλとすると、
ｆn ＝λ×ｗ×√（Ｅ／ρ）／（ｌ×ｌ）
ｆc ＝λ×ｔ×√（Ｅ／ρ）／（ｌ×ｌ）
となる。両式を温度θで微分して差をとると、
dfn/(fndθ) −dfc/(fcdθ) ＝〔ｄｗ/(ｗｄθ) −ｄｔ/(ｔｄθ) 〕
であるから、ｗとｔとの線膨張係数が等しくなれば上式の右辺はゼロになり、２つのモードの周波数の温度変化は平行する。
【００３３】
水晶材の線膨張率は理科年表によると光軸（Ｚ軸）に平行な方向では６．８ｐｐｍ、垂直な方向（ＸＹ平面に平行）では１２．２ｐｐｍである。従ってｗとｔとを共にＺ軸に関してほぼ等角度傾斜させれば、上記の条件を満たすことができる。実際には約４５°近辺の任意の範囲で最適角度を実験的に探せばよい。図５（ａ）、（ｂ）はこのような角度状態を概念的に示している。脚の長手方向がＹ’軸方向であるので、励振・検出電極は前述の他の実施の形態とほぼ同様とすることができる。
【００３４】
図６は本発明の角速度センサの２脚音叉における脚部電極と励振・検出回路との結線状態を説明する実施の形態２例の概念図であり、（ａ）は第６の実施の形態、（ｂ）は第７の実施の形態を示す。第６の実施の形態（ａ）は第１の実施の形態あるいは第５の実施の形態にて述べた如く２脚音叉の各脚に６個づつの電極を設けた場合、Ａ1,Ａ2,Ｂ1,Ｂ2 を検出回路７に用い、他を励振回路６に結線した例である。
【００３５】
第７の実施の形態（ｂ）は一方の脚Ａ上の各電極を励振回路６に接続して励振を行い、脚Ｂ上の各電極を検出回路７に接続して検出動作を行わせるように、音叉脚の役割分担をしたものである。この実施の形態においては、特に検出の高能率化と共に、励振電圧がノイズとして検出電圧に混入することが極めて少ない利点がある。なお、Ｂ3,Ｂ6 の電極は検出用に用いないことにしたので、これらの電極は始めから設けないでおくか、あるいは図示のように所定の電位ＶE に固定しておく。
【００３６】
図７は本発明の第８の実施の形態における、２脚音叉励振・検出回路の概念図であり、（ａ）、（ｂ）はその動作の２状態をそれぞれ示している。本例では同じ電極を用いて励振と検出を交互に時分割で行い（即ちある期間には電極群が励振回路６に接続され、次の期間には検出回路７に接続される動作を反復する）、励振、検出のいずれの場合も、最も能率的な位置（歪みの大きい脚の根元付近）にある全電極を競合なく利用し、脚側面の有効全面積を活用して能率的かつ高感度に行うと共に、検出時に励振電圧が影響するのを避けることができる。
【００３７】
励振動作の最小必要な持続時間は、検出期間中の振幅減衰を回復して再び振幅が飽和に近づくまでとし、検出時間は容量成分に充電された前の励振電圧が放電してその影響が小さくなるまでの時間と検出時間との和で、振幅があまり減衰してしまう前に終わらせねばならない。音叉のＱ値が十分高ければ振幅減衰がゆるやかになるので検出の時間的余裕が生まれ、本実施の形態の動作が可能となる。また励振・検出のサイクルを短時間で行うことが、サンプリングの頻度を増し、連続検出に近い検出精度を得る観点から一般的に望ましい。
【００３８】
図８は上記第８の本発明の実施の形態に用いる回路を説明するブロック図である。音叉上の各電極は適宜に（図示例は６群）まとめられ、切替回路群８４に入力する。切替回路群８４は６個の切替回路要素より成り、各切替回路要素は端子イを切替制御回路８３の出力の変化に応じて端子ロまたは端子ハのいずれかに一斉に切替え接続する動作を行う。
【００３９】
全ての電極側の端子イが端子ハ即ち励振回路６に接続されているとき、音叉は励振期間にある。そのとき切替制御回路８３は励振回路６に対して励振動作を許す励振許可信号ＰA を出力している。また励振回路６は音叉と同じ周波数を有するクロック信号発生回路８１と自分の励振動作との位相を合せるための同期信号ＰS を授受している。同期をとる理由は検出期間が終わって次の励振期間が開始されるとき、減衰途中の残留振動と異なる位相で励振が再開されると却って減衰し、新たな振幅の成長に長時間を要するので、この現象を避けるためである。
【００４０】
クロック信号発生回路８１のクロック出力は分周回路８２で数分の１ないし数万分の１に分周され、励振・検出の反復に適した周波数に変換され、切替え制御回路８３の動作タイミングを与える。
【００４１】
切替回路８３が検出期間を指令したとき、即ち切替回路群８４に各電極側端子イが端子ロに接続されると、主要な電極の検出電圧はそれぞれ検出回路７に入力する。即ち電極（Ａ1 ＋Ａ4 ＋Ｂ1 ＋Ｂ4 ）と（Ａ2 ＋Ａ5 ＋Ｂ2 ＋Ｂ5 ）との総合検出電圧とはインピーダンス変換器７１を経てインピーダンスを調整された上で差動増幅回路７２で差電圧を増幅され、更に同期検波回路７３で検波して、出力信号に混入している基本振動歪みによる電圧が除かれる。
【００４２】
なお同期検波の制御信号としては従来は励振回路の出力の一部が使われたが、本回路では励振動作が停止中なので前述のクロック信号発生回路８１の出力の一つである検波同期信号ＰD が用いられる。前記検波出力はローパスフィルタ７４で高周波ノイズ成分が除かれ、更にＤＣアンプ７５で適度に増幅されて、コリオリ力ＦC に比例する角速度検出出力Ωが得られる。検出期間に使用しない電極Ａ3,Ａ6,Ｂ3,Ｂ6 があるが、それらは所定電位ＶE に接続される。
【００４３】
なお回路構成の変形例について述べておく。本実施の形態ではクロック信号発生回路を設けて切替えによる位相状態を維持するようにしたが、構成を変えて、検出期間中のクロック信号作成回路の出力に相当する信号を、減衰中の振動により任意の音叉電極から得られる振動電圧を適宜増幅して作成する回路は、減衰が甚だしくないという条件下で容易に構成可能である。この場合はわざわざ励振回路との位相調整は不要となるか、更に簡単化され得る。
【００４４】
また１つの脚を常時励振して振動の位相情報を維持しておき、他の脚については励振と検出を時分割で行うとか、あるいはその一種として１つの脚に属する電極の全部または一部から発生する電圧を常時参照信号として用い、参照信号を増幅器で増幅して励振駆動用の正帰還出力とし、切替回路群を用いて、残りの全電極に対しては、前記該駆動用出力を供給する期間と検出電極として利用する期間とを交互に切替えるというように、電極の役割が発振か検出かのいずれかに固定されている従来例と第８の実施の形態との中間的な種々の形態も実現可能であり、本発明の実施の形態として採用し得る。もちろんセンサ振動体に３脚音叉や４脚音叉を使用してもよく、構成に対応した効果を発揮する。例えば励振時には検出用の電極まで動員することによって、検出時には却って大きな振幅（励振用電極と検出用電極が固定されている場合よりも）が得られる場合もあり得る。
【００４５】
図９は本発明の第９の実施の形態の斜視図である。１は音叉で、図１に示した第１の実施の形態におけると同様な１〜６の番号を付した励振・検出用の電極１１を各脚Ａ、Ｂの周囲に有する。各電極は音叉の基部主面上に配置したボンディングパッド１２（本例では支持用パッド１４も兼ねる）に引出し線パターンで接続されている。音叉１をその中心軸（対称軸）に関して１８０°回転したとき、各ボンディングパッド１２とそれらに対応する電極１１は図上で全く同じパターンで表れる（反転すると図示電極およびボンディングパッドはＡ2 、Ａ1 、Ｂ1 、Ｂ2 がＢ4 、Ｂ5 、Ａ5 、Ａ4 に変わるが）ように配慮されている。なおボンディングパッド１２は基部の縁の２列配置に限定する必要はなく、基部主面の内部の可能な位置を選んで自由に配置してよい。
【００４６】
ケース２側には僅かに突起したボンディングパッド２５（台座２２および支持用パッド２３を兼ねる）が２列に設けられ、上面はメタライズされ外部配線に接続されている。音叉１はこの上に置かれ、両ボンディングパッド（音叉側のは下の主面にあるもの）は位置合わせの上ハンダあるいは導電接着材で接合され、音叉の支持と端子の接続処理とが同時に行われる。余分のハンダ等はボンディングパッド２５間の溝内に逃がされ短絡を避けられる。この構成ではセンサの組立時に音叉１の表裏を判別しないでもよく、しかも接続が支持と同時にできて容易である利点を有する。またこの構成は任意の電極配置あるいは多脚の音叉に対して適用し得る。またボンディングパッドが上下の主面にできるが、上面側のボンディングパッドを第１の実施の形態の如くワイヤボンディングに用いても表裏判別を不要化できる。
【００４７】
以上各種の実施の形態について述べたが、本発明はもとよりそれらに限定されるものではなく、各実施の形態やその変形例の特徴を種々に組合わせた諸形態もまた本発明に属するものである。
【００４８】
【発明の効果】
本発明は各電極と回路との総合的・合理的な接続を可能にすると共に廉価で小型かつ高精度のセンサ特性が得られる効果を有する。具体的には構成の諸特徴に従って下記の諸効果が得られる。
【００４９】
（１）音叉の各脚の各側面の電極端部を基部の１つの主面に集め、その基部上にＩＣチップを実装搭載した構造により、音叉内部での接続により外部との接続数を減少でき、接続が容易になりセンサの小型化ができた。
【００５０】
（２）上記の接続技術のいずれかに加えて圧電結晶からのカット角を変えた音叉を用いることにより音叉の主振動とコリオリ振動との離調度の温度特性を改善し広い温度範囲にわたって高い感度と安定性を得ることができた。
（３）共通の音叉電極を用いて励振と角速度検出を時分割で行うことにより、電極構成を単純化し、励振駆動、検出のいずれの目的に対しても電極が最も能率的に働く位置を脚上に占めることができてセンサ感度を高め得たと共に、駆動電圧の影響を受けない検出を可能にした。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図であり、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は音叉の裏面斜視図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に用いる接続部材の平面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に関する図であり、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は脚部の断面図、（ｃ）はその変形例の脚部の断面図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態を示す図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はＸ−Ｘ断面図、（ｃ）はその変形例のＸ−Ｘ断面図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態を示す音叉の脚部の断面図であり、（ａ）は２脚音叉の場合、（ｂ）は３脚音叉の場合である。
【図６】本発明の脚部電極と励振・検出回路との結線状態に関する実施の形態２例の概念図であり、（ａ）は第６の実施の形態、（ｂ）は第７の実施の形態を示す。
【図７】本発明の励振・検出回路に関する第８の実施の形態の概念図であり、（ａ）、（ｂ）はその動作の２状態を示す。
【図８】本発明の上記第８の実施の形態に用いる回路のブロック図である。
【図９】本発明の第９の実施の形態の斜視図である。
【符号の説明】
１  音叉
１１  電極
１２  ボンディングパッド
１３  ボンディングワイヤ
１４  支持用パッド
１５  外部端子
２  ケース
２１  凹部
２２  台座
２３  支持用パッド
２４  プラットフォーム
２５  ボンディングパッド
２６  接合部
２７  外部端子
２８  ガラス蓋
２９  配線
３  リード板
３１  ボンディングパッド
３２  リードパターン
４  ３脚音叉
５  ＩＣチップ
５１  外付け素子
６  励振回路
７  検出回路
７１  インピーダンス変換器
７２  差動増幅回路
７３  同期検波回路
７４  ローパスフィルタ
７５  ＤＣアンプ
８１  クロック信号発生回路
８２  分周回路
８３  切替制御回路
８４  切替回路群
Ａ  脚
Ｂ  脚
Ｃ  脚
Ｄ  脚
Ｅ  脚
Ｒ  検出回転軸
ｔ  音叉厚さ
ｗ  音叉脚幅
ｖ  速度
ω  角速度
Ω  角速度検出出力
ＦC   コリオリ力
ＰA   励振許可信号
ＰD   検波同期信号
ＰS   同期信号
ＶE   所定の電位
【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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【図８】
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【図９】
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