(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の駆動電極および一対の検出電極を設けた振動体と、この振動体における一対の駆動電極および一対の検出電極を延出させて形成した一対の駆動電極延出部および一対の検出電極延出部を有する固着部とからなる音叉と、この音叉における固着部を固着するとともに少なくとも４つの端子を挿通させた基台と、この基台における端子と前記音叉の固着部における駆動電極延出部あるいは検出電極延出部とを電気的に接続するワイヤー線とを備え、前記音叉の振動体における駆動電極と検出電極との間隙を略同一にすることにより、駆動電極と両隣の検出電極との間に生じる静電容量を略同一にするとともに、音叉における固着部に駆動電極を延出させて形成した駆動電極延出部の両隣に、この駆動電極延出部との間隙が略同一になるように検出電極延出部を延出形成することにより、駆動電極延出部と両隣の検出電極延出部との間に生じる静電容量を略同一にした角速度センサ。
【請求項２】
音叉における固着部に一方の駆動電極を延出させて形成した一方の駆動電極延出部に一方の検出電極延出部を沿わせるとともに、前記固着部に他方の駆動電極を延出させて形成した他方の駆動電極延出部に他方の検出電極延出部を沿わせ、かつ前記一方の駆動電極延出部に一方の検出電極延出部を沿わせる距離およびそれらの間隙と、他方の駆動電極延出部に他方の検出電極延出部を沿わせる距離およびそれらの間隙とを略同一にすることにより、一方の駆動電極延出部と一方の検出電極延出部との間に生じる静電容量および他方の駆動電極延出部と他方の検出電極延出部との間に生じる静電容量を互いに略同一にした請求項１記載の角速度センサ。
【請求項３】
駆動電極延出部を枝部を有する櫛形状に形成するとともに、検出電極延出部を枝部を有する櫛形状に形成し、さらに前記駆動電極延出部における枝部と前記検出電極延出部における枝部とを互いに交差させた請求項１または請求項２記載の角速度センサ。
【請求項４】
上面および下面に一方の駆動電極を設けるとともに両側面に一対の検出電極を設けた第１の振動体と、この第１の振動体と平行に設けられるとともに上面にモニター電極を設け、かつ下面に駆動電極を設け、さらに両側面に検出電極を設けた第２の振動体と、前記第１の振動体の一端部と第２の振動体の一端部とを接続するとともに、上面に第１の振動体における駆動電極、検出電極、第２の振動体におけるモニター電極、駆動電極および検出電極をそれぞれ延出させて駆動電極延出部、検出電極延出部およびモニター電極延出部を形成した固着部とからなる音叉と、この音叉における固着部を上面に固着するとともに少なくとも５つの端子挿入孔を設け、この端子挿入孔に少なくとも５つの端子を挿通させた基台と、この基台における端子と前記音叉の固着部における駆動電極延出部、検出電極延出部およびモニター電極延出部とを電気的に接続するワイヤー線とを備え、前記第１の振動体および第２の振動体における駆動電極と検出電極との間隙を略同一にすることにより、第１の振動体および第２の振動体における駆動電極と両隣の検出電極との間に生じる静電容量を略同一にするとともに、音叉における固着部に駆動電極を延出させて形成した第１の振動体あるいは第２の振動体における駆動電極延出部の両隣に、この駆動電極延出部との間隙が略同一になるように第１の振動体あるいは第２の振動体における検出電極延出部を延出形成することにより、駆動電極延出部と両隣の検出電極延出部との間に生じる静電容量を略同一にした角速度センサ。
【請求項５】
固着部に駆動電極を延出させて形成した第１の振動体における駆動電極延出部に第１の振動体における検出電極延出部を沿わせるとともに、前記固着部に駆動電極を延出させて形成した第２の振動体における駆動電極延出部に第２の振動体における検出電極延出部を沿わせ、かつ前記第１の振動体における駆動電極延出部に検出電極延出部を沿わせる距離およびそれらの間隙と、第２の振動体における駆動電極延出部に検出電極延出部を沿わせる距離およびそれらの間隙とを略同一にすることにより、駆動電極延出部と検出電極延出部との間に生じる静電容量を互いに略同一にした請求項４記載の角速度センサ。
【請求項６】
駆動電極延出部を枝部を有する櫛形状に形成するとともに、検出電極延出部を枝部を有する櫛形状に形成し、さらに前記駆動電極延出部における枝部と前記検出電極延出部における枝部とを互いに交差させた請求項４または請求項５記載の角速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空機・車両などの移動体の姿勢制御やナビゲーションシステム等に用いられる角速度センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の角速度センサとしては特開平１１−５１６５８号公報に開示されたものが知られている。
【０００３】
以下、従来の角速度センサについて、図面を参照しながら説明する。
【０００４】
図７は従来の角速度センサの斜視図である。
【０００５】
図７において、１は音叉で、一対の柱部２と、この柱部２の端部を接続する固着部３とにより構成されている。そして、前記音叉１における一対の柱部２のそれぞれの上面には第１の駆動電極４が設けられるとともに、この第１の駆動電極４と同一面上に第２の駆動電極５を設けている。そしてまた、前記音叉１は、一対の柱部２における第１の駆動電極４および第２の駆動電極５を設けた面と同一面上にモニター電極６および分極検知電極７を設けるとともに、一対の柱部２のそれぞれの外側面には検出電極８を設けている。９は支持部で、前記音叉１における固着部３を支持している。１０は基台で、上面に凸部１１を設けるとともに、この凸部１１の上面に支持部９の下面を固着している。また、前記基台１０には上面から下面にわたって絶縁物１２を介して挿通する端子１３を設けており、そしてこの端子１３は、音叉１における第１の駆動電極４、第２の駆動電極５、モニター電極６および検出電極８にワイヤー線１４により電気的に接続されている。
【０００６】
以上のように構成されている従来の角速度センサについて、次に、その動作を説明する。
【０００７】
音叉１における第１の駆動電極４および第２の駆動電極５に交流電圧を印加することにより音叉１が駆動方向の固有振動数で駆動方向に速度Ｖで屈曲振動する。この状態において、音叉１が音叉１の中心軸回りに角速度ωで回転すると、音叉１における一対の柱部２にＦ＝２ｍＶ・ωのコリオリ力が発生する。このコリオリ力により検出電極８に発生する電荷を増幅し、出力電圧として外部コンピュータ等（図示せず）で測定することにより角速度を検出していた。
【０００８】
ここで、音叉１に強い振動が長時間にわたって加わることにより、第１の駆動電極４および第２の駆動電極５と基台１０における端子１３とを結ぶワイヤー線１４が外れた場合、従来の角速度センサにおいては、音叉１が振動しなくなるため、ワイヤー線１４の断線を検知することができるものであった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成においては、角速度センサに強い振動が加わることにより、音叉１における一方の検出電極８と端子１３とを結ぶワイヤー線１４が外れてしまうと、出力電圧が半減するため、あたかも角速度センサに半分の角速度が加わっているように誤認してしまうこととなり、その結果、ワイヤー線１４の断線を検知することができないため、誤まった角速度を検出してしまうという課題を有していた。
【００１０】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、誤った角速度を検出するということがなく、断線を確実に検知することができる角速度センサを提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【００１２】
本発明の請求項１に記載の発明は、特に、一対の駆動電極および一対の検出電極を設けた振動体と、この振動体における一対の駆動電極および一対の検出電極を延出させて形成した一対の駆動電極延出部および一対の検出電極延出部を有する固着部とからなる音叉と、この音叉における固着部を固着するとともに少なくとも４つの端子を挿通させた基台と、この基台における端子と前記音叉の固着部における駆動電極延出部あるいは検出電極延出部とを電気的に接続するワイヤー線とを備え、前記音叉の振動体における駆動電極と検出電極との間隙を略同一にすることにより、駆動電極と両隣の検出電極との間に生じる静電容量を略同一にするとともに、音叉における固着部に駆動電極を延出させて形成した駆動電極延出部の両隣に、この駆動電極延出部との間隙が略同一になるように検出電極延出部を延出形成することにより、駆動電極延出部と両隣の検出電極延出部との間に生じる静電容量を略同一にしたもので、この構成によれば、角速度センサに角速度を付与しない状態において、音叉における一方の検出電極と端子とを結ぶワイヤー線が外れてしまうと、駆動電極から発生する高周波成分によるクロストークノイズは他方の検出電極のみに誘電体よりなる振動体を伝わって到達することになり、その結果、クロストークノイズにより一対の検出電極に発生する電荷が互いに打ち消しあうことはなくなるため、常時、他方の検出電極に電圧が発生することになり、これにより、一方の検出電極と端子とを結ぶワイヤー線の断線を検知することができるという作用効果を有するとともに、クロストークノイズにより発生する電荷が駆動電極延出部から誘電体よりなる固着部を伝わって検出電極延出部に到達することになるため、音叉における一方の検出電極延出部と電気的に接続された検出電極と端子とを結ぶワイヤー線が外れてしまうと、駆動電極延出部から発生する高周波成分によるクロストークノイズが他方の検出電極延出部のみに誘電体よりなる固着部を伝わって到達することになり、その結果、クロストークノイズにより一対の検出電極延出部に発生する電荷が互いに打ち消しあうことはなくなるため、常時、他方の検出電極延出部に発生する電圧は大となり、これにより、一方の検出電極と端子とを結ぶワイヤー線の断線を確実に検知することができるという作用効果を有するものである。
【００１３】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、音叉における固着部に一方の駆動電極を延出させて形成した一方の駆動電極延出部に一方の検出電極延出部を沿わせるとともに、前記固着部に他方の駆動電極を延出させて形成した他方の駆動電極延出部に他方の検出電極延出部を沿わせ、かつ前記一方の駆動電極延出部に一方の検出電極延出部を沿わせる距離およびそれらの間隙と、他方の駆動電極延出部に他方の検出電極延出部を沿わせる距離およびそれらの間隙とを略同一にすることにより、一方の駆動電極延出部と一方の検出電極延出部との間に生じる静電容量および他方の駆動電極延出部と他方の検出電極延出部との間に生じる静電容量を互いに略同一にしたもので、この構成によれば、駆動電極延出部に検出電極延出部が沿う距離がさらに長くなるため、クロストークノイズが検出電極延出部に到達することにより発生する電荷が大となり、その結果、一方の検出電極と端子とを結ぶワイヤー線の断線を、さらに確実に検知することができるという作用効果を有するものである。
【００１４】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、駆動電極延出部を枝部を有する櫛形状に形成するとともに、検出電極延出部を枝部を有する櫛形状に形成し、さらに前記駆動電極延出部における枝部と前記検出電極延出部における枝部とを互いに交差させたもので、この構成によれば、クロストークノイズが駆動電極延出部における枝部から検出電極延出部における枝部に到達するため、固着部の長さを長くすることなく、検出電極延出部に発生する電圧を大きくすることができ、その結果、一方の検出電極と端子とを結ぶワイヤー線の断線を、さらに、確実に検知することができるという作用効果を有するものである。
【００１５】
本発明の請求項４に記載の発明は、特に、上面および下面に一方の駆動電極を設けるとともに両側面に一対の検出電極を設けた第１の振動体と、この第１の振動体と平行に設けられるとともに上面にモニター電極を設け、かつ下面に駆動電極を設け、さらに両側面に検出電極を設けた第２の振動体と、前記第１の振動体の一端部と第２の振動体の一端部とを接続するとともに、上面に第１の振動体における駆動電極、検出電極、第２の振動体におけるモニター電極、駆動電極および検出電極をそれぞれ延出させて駆動電極延出部、検出電極延出部およびモニター電極延出部を形成した固着部とからなる音叉と、この音叉における固着部を上面に固着するとともに少なくとも５つの端子挿入孔を設け、この端子挿入孔に少なくとも５つの端子を挿通させた基台と、この基台における端子と前記音叉の固着部における駆動電極延出部、検出電極延出部およびモニター電極延出部とを電気的に接続するワイヤー線とを備え、前記第１の振動体および第２の振動体における駆動電極と検出電極との間隙を略同一にすることにより、第１の振動体および第２の振動体における駆動電極と両隣の検出電極との間に生じる静電容量を略同一にするとともに、音叉における固着部に駆動電極を延出させて形成した第１の振動体あるいは第２の振動体における駆動電極延出部の両隣に、この駆動電極延出部との間隙が略同一になるように第１の振動体あるいは第２の振動体における検出電極延出部を延出形成することにより、駆動電極延出部と両隣の検出電極延出部との間に生じる静電容量を略同一にしたもので、この構成によれば、角速度センサに角速度を付与しない状態において、音叉における一方の検出電極と端子とを結ぶワイヤー線が外れてしまうと、駆動電極から発生する高周波成分によるクロストークノイズが他方の検出電極のみに誘電体よりなる振動体を伝わって到達することになり、その結果、クロストークノイズにより一対の検出電極に発生する電荷が互いに打ち消しあうことはなくなるため、常時、他方の検出電極に電圧が発生することになり、これにより、一方の検出電極と端子とを結ぶワイヤー線の断線を検知することができるとともに、クロストークノイズにより発生する電荷が駆動電極延出部から誘電体よりなる固着部を伝わって検出電極延出部に到達することになるため、音叉における一方の検出電極延出部と電気的に接続された検出電極と端子とを結ぶワイヤー線が外れてしまうと、駆動電極延出部から発生する高周波成分によるクロストークノイズが他方の検出電極延出部のみに誘電体よりなる固着部を伝わって到達することになり、その結果、クロストークノイズにより一対の検出電極延出部に発生する電荷が互いに打ち消しあうことはなくなるため、常時、他方の検出電極延出部に発生する電圧は大となり、これにより、一方の検出電極と端子とを結ぶワイヤー線の断線を確実に検知することができるという作用効果を有するものである。
【００１６】
本発明の請求項５に記載の発明は、特に、固着部に駆動電極を延出させて形成した第１の振動体における駆動電極延出部に第１の振動体における検出電極延出部を沿わせるとともに、前記固着部に駆動電極を延出させて形成した第２の振動体における駆動電極延出部に第２の振動体における検出電極延出部を沿わせ、かつ前記第１の振動体における駆動電極延出部に検出電極延出部を沿わせる距離およびそれらの間隙と、第２の振動体における駆動電極延出部に検出電極延出部を沿わせる距離およびそれらの間隙とを略同一にすることにより、駆動電極延出部と検出電極延出部との間に生じる静電容量を互いに略同一にしたもので、この構成によれば、駆動電極延出部に検出電極延出部が沿う距離がさらに長くなるため、クロストークノイズが検出電極延出部に到達することにより発生する電荷が大となり、その結果、一方の検出電極と端子とを結ぶワイヤー線の断線を、さらに確実に検知することができるという作用効果を有するものである。
【００１７】
本発明の請求項６に記載の発明は、特に、駆動電極延出部を枝部を有する櫛形状に形成するとともに、検出電極延出部を枝部を有する櫛形状に形成し、さらに前記駆動電極延出部における枝部と前記検出電極延出部における枝部とを互いに交差させたもので、この構成によれば、クロストークノイズが駆動電極延出部における枝部から検出電極延出部における枝部に到達するため、固着部の長さを長くすることなく、検出電極延出部に発生する電圧を大きくすることができ、その結果、一方の検出電極延出部とワイヤー線との断線を、さらに確実に検知することができるという作用効果を有するものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１，２および請求項４，５に記載の発明について説明する。
【００１９】
図１は本発明の実施の形態１における角速度センサの斜視図、図２は同角速度センサにおける音叉を基台から取り外した状態を示す音叉の下面図である。
【００２０】
図１、図２において、２１は互いに結晶軸の異なる単結晶の水晶製の薄板を貼り合わせた誘電体よりなる第１の振動体で、この第１の振動体２１は、表面に第１の駆動電極２２を設けるとともに、裏面に図２に示すように、第２の駆動電極２３を設け、かつ外側面に例えば金、アルミ、ニッケル等からなる第１の検出電極２４を設け、さらに内側面に例えば金、アルミ、ニッケル等からなる第２の検出電極２５を設けている。２６は互いに結晶軸の異なる単結晶の水晶製の薄板を貼り合わせた誘電体よりなる第２の振動体で、この第２の振動体２６は、表面に、例えば金、アルミ、ニッケル等からなるモニター電極２７を設けるとともに、裏面に第１の振動体２１における第１の駆動電極２２と電気的に接続された第３の駆動電極２８を設け、かつ外側面に第３の検出電極２９を設け、さらに内側面に第４の検出電極３０を設けている。そして、第１の駆動電極２２と第１の検出電極２４との間隙を第１の駆動電極２２と第２の検出電極２５との間隙と略同一にするとともに、第２の駆動電極２３と第１の検出電極２４との間隙を第２の駆動電極２３と第２の検出電極２５との間隙と略同一にし、かつモニター電極２７と第３の検出電極２９との間隙をモニター電極２７と第４の検出電極３０との間隙と略同一にし、さらに第３の駆動電極２８と第３の検出電極２９との間隙を第３の駆動電極２８と第４の検出電極３０との間隙と略同一になるように構成している。３１は水晶製の誘電体よりなる固着部で、第１の振動体２１の一端と第２の振動体２６の一端を接続するとともに、振動しないように構成されている。そして、第１の振動体２１、第２の振動体２６および固着部３１により音叉３２を構成している。
【００２１】
また、音叉３２における固着部３１の上面には、第１の振動体２１における第１の駆動電極２２を延出させて形成した第１の駆動電極延出部３３を設けており、かつこの第１の駆動電極延出部３３の一方の側には、第１の検出電極２４を延出させて形成した第１の検出電極延出部３４を設けるとともに、他方の側には、第２の検出電極２５を延出させて形成した第２の検出電極延出部３５を設けている。そしてまた、第１の振動体２１における第１の駆動電極２２および第１の駆動電極延出部３３をさらに固着部３１において延出させて形成した第２の駆動電極延出部３６に第２の振動体における第３の検出電極２９を延出させて形成した第３の検出電極延出部３７を沿わせるとともに、第１の振動体２１における第２の駆動電極２３および下面の第３の駆動電極延出部３８をさらに固着部３１において延出させて形成した第４の駆動電極延出部３９に前記第１の振動体２１における第１の検出電極延出部３４を沿わせ、かつ前記第１の振動体２１における第２の駆動電極延出部３６に第２の振動体２６における第３の検出電極延出部３７を沿わせる距離およびそれらの間隙と、第１の振動体２１における第４の駆動電極延出部３９に第１の振動体２１における第１の検出電極延出部３４を沿わせる距離およびそれらの間隙とを略同一にしている。さらに、前記固着部３１の下面に位置するように第１の振動体２１における第１の検出電極２４を延出させて形成した第４の検出電極延出部４０を第１の振動体２１における第２の駆動電極２３を延出させて形成した第３の駆動電極延出部３８に沿わせるとともに、前記固着部３１の下面に位置するように第２の振動体２６における第３の駆動電極２８を延出させて形成した第５の駆動電極延出部４１に第２の振動体２６における第３の検出電極２９を延出させて形成した第５の検出電極延出部４２を沿わせ、かつ前記第１の振動体２１における第３の駆動電極延出部３８に第４の検出電極延出部４０を沿わせる距離およびそれらの間隙と、第２の振動体２６における第５の駆動電極延出部４１に第５の検出電極延出部４２を沿わせる距離およびそれらの間隙とを略同一にしている。さらにまた、前記音叉３２における固着部３１の上面には、モニター電極２７を延出させて形成したモニター電極延出部２７ａを設けている。
【００２２】
４３は金属製の基台で、この基台４３は上面に支持部４４を設けており、この支持部４４の上面に前記音叉３２における固着部３１の一部を固着している。また、前記基台４３には５つの端子挿入孔４５を設けており、そしてこの端子挿入孔４５には、第１の駆動電極２２、第１の駆動電極延出部３３および第２の駆動電極延出部３６とワイヤー線４６により電気的に接続された第１の駆動用端子４７と、第２の駆動電極２３、図２に示す第３の駆動電極延出部３８および第４の駆動電極延出部３９とワイヤー線４６により電気的に接続された第２の駆動用端子４８と、第１の検出電極２４および第１の検出電極延出部３４とワイヤー線４６により電気的に接続された第１の検出用端子４９と、第２の検出電極２５、第４の検出電極３０と第２の検出電極延出部３５とワイヤー線４６により電気的に接続された第２の検出用端子５０と、モニター電極２７およびモニター電極延出部２７ａとワイヤー線４６により電気的に接続されたモニター用端子５１とを、それぞれガラスからなる絶縁物５２を介して設けている。また、前記第１の振動体２１における第１の検出電極２４と、第２の振動体２６における第３の検出電極２９とは第１の検出電極延出部３４、ジャンパー用ワイヤー線５３および第３の検出電極延出部３７を介して電気的に接続されている。
【００２３】
以上のように構成された本発明の一実施の形態における角速度センサについて、次に、その組立方法を説明する。
【００２４】
まず、互いに結晶層の異なる単結晶からなる水晶製の薄板を貼り合わせることにより第１の振動体２１、第２の振動体２６および固着部３１からなる音叉３２を形成する。
【００２５】
次に、第１の振動体２１の正面に第１の駆動電極２２、裏面に第２の駆動電極２３、外側面に第１の検出電極２４、内側面に第２の検出電極２５を、第２の振動体２６の正面にモニター電極２７、裏面に第３の駆動電極２８、内側面に第４の検出電極３０、外側面に第３の検出電極２９を、さらに固着部３１の上面に第１の駆動電極延出部３３、第１の検出電極延出部３４、第２の検出電極延出部３５、第２の駆動電極延出部３６、第３の検出電極延出部３７および第４の駆動電極延出部３９を、固着部３１の下面に第４の検出電極延出部４０、第３の駆動電極延出部３８、第５の駆動電極延出部４１および第５の検出電極延出部４２を金を蒸着することによりそれぞれ形成する。
【００２６】
次に、基台４３における端子挿入孔４５に第１の駆動用端子４７、第２の駆動用端子４８、第１の検出用端子４９、第２の検出用端子５０およびモニター用端子５１をそれぞれ挿通させた後、それぞれの端子挿入孔４５にガラスからなる絶縁物５２を充填する。
【００２７】
次に、音叉３２における固着部３１を基台４３における支持部４４の上面に固着した後、基台４３における第１の駆動用端子４７に音叉３２における第２の駆動電極延出部３６を、第２の駆動用端子４８に第４の駆動電極延出部３９を、第１の検出用端子４９に第１の検出電極延出部３４を、第２の検出用端子５０に第２の検出電極延出部３５を、モニター用端子５１にモニター電極延出部２７ａを、それぞれ金からなるワイヤー線４６を介してワイヤーボンディングにより電気的に接続する。
【００２８】
次に、音叉３２における固着部３１の上面で、第１の検出電極延出部３４を第３の検出電極延出部３７にジャンパー用ワイヤー線５３を介してワイヤーボンディングにより電気的に接続する。
【００２９】
以上のようにして組み立てられた本発明の実施の形態１における角速度センサについて、次に、その動作を説明する。
【００３０】
基台４３における第１の駆動用端子４７および第２の駆動用端子４８に実効値約３００ｍｖの交流電圧を印加する。このとき、まず、第２の駆動用端子４８および第４の駆動電極延出部３９を介して、図３に示すように、第１の振動体２１における第２の駆動電極２３に正電圧を印加するとともに、第１の駆動用端子４７、第２の駆動電極延出部３６および第１の駆動電極延出部３３を介して第１の駆動電極２２に負電圧を印加すると、第１の検出電極２４側では、水晶製の薄板における結晶軸の方向と電荷の方向が一致するため、伸びることになり、一方、第２の検出電極２５側では、結晶軸の方向と電荷の方向が反対になるため、縮むことになり、その結果、第１の振動体２１が第２の振動体２６側に傾く。次に、第２の駆動用端子４８、第４の駆動電極延出部３９および第３の駆動電極延出部３８を介して、図４に示すように、第１の振動体２１における第２の駆動電極２３に負電圧を印加するとともに、第１の駆動用端子４７、第２の駆動電極延出部３６および第１の駆動電極延出部３３を介して第１の駆動電極２２に正電圧を印加すると、第１の検出電極２４側では、水晶製の薄板における結晶軸の方向と電荷の方向が反対になるため、縮むことになり、一方、第２の検出電極２５側では、結晶軸の方向と電荷の方向が一致するため、延びることになり、その結果、第１の振動体２１が外側、すなわち、第２の振動体２６とは反対側の方向に傾く。
【００３１】
そして、第２の振動体２６における第３の駆動電極２８およびモニター電極２７にも同様に交流電圧を印加すると、第１の振動体２１と第２の振動体２６は固着部３１により機械的に接続されているため、第１の振動体２１および第２の振動体２６は固着部３１の長手方向に駆動方向の固有振動数において速度Ｖで屈曲振動する。そしてまた、この第１の振動体２１および第２の振動体２６が屈曲振動している状態において、音叉３２が音叉３２の長手方向の中心軸周りに角速度ωで回転すると、第１の振動体２１および第２の振動体２６にＦ＝２ｍｖωのコリオリ力が発生する。このコリオリ力により、第１の検出電極２４に発生する電荷を第１の検出電極延出部３４を介して第１の検出用端子４９に、第２の検出電極２５および第４の検出電極３０に発生する電荷を第２の検出電極延出部３５を介して第２の検出用端子５０に、第３の検出電極２９に発生する電荷を第３の検出電極延出部３７、ジャンパー用ワイヤー線５３および第１の検出電極延出部３４を介して第１の検出用端子４９に入力し、さらに、第１の検出用端子４９および第２の検出用端子５０の出力電圧を差動増幅器（図示せず）を介して相手側のコンピューター（図示せず）に差動の出力電圧を入力することにより、角速度を検出するものである。
【００３２】
ここで、角速度が角速度センサに負荷されない状態において、強い振動が角速度センサに加わり、第２の検出電極延出部３５からワイヤー線４６が外れた場合を考えて見ると、本発明の実施の形態１における角速度センサにおいては、第１の駆動電極２２から発生する高周波成分によるクロストークノイズは誘電体よりなる第１の振動体２１の容量結合を介して第１の検出電極２４および第２の検出電極２５に伝わるが、第２の検出電極延出部３５からワイヤー線４６が外れているため、第１の検出電極２４に発生した電圧約３Ｖのみが第１の検出電極延出部３４および第１の検出用端子４９を介して差動増幅器（図示せず）に入力されることになる。この場合、本発明の実施の形態１においては、第１の振動体２１における第１の駆動電極２２と、第１の検出電極２４および第２の検出電極２５との間隙を略同一にすることにより、第１の振動体２１における第１の駆動電極２２と両隣に位置する第１の検出電極２４および第２の検出電極２５との間に生じる静電容量を略同一にしているため、角速度センサに角速度を付与しない状態において、音叉３２における第２の検出電極２５と第２の検出用端子５０とを第２の検出電極延出部３５を介して結ぶワイヤー線４６が外れてしまうと、第１の駆動電極２２から発生する高周波成分によるクロストークノイズは第１の検出電極２４のみに誘電体よりなる第１の振動体２１を伝わって到達することになり、その結果、クロストークノイズにより第１の検出電極２４および第２の検出電極２５に発生する電荷が互いに打ち消しあうことはなくなるため、常時、第２の検出電極２５に電圧が発生することになり、これにより、第２の検出電極延出部３５と第２の検出用端子５０とを結ぶワイヤー線４６の断線を検知することができるという作用効果を有するものである。
【００３３】
また、第１の駆動電極延出部３３から発生する高周波成分によるクロストークノイズは誘電体よりなる固着部３１の容量結合を介して第１の検出電極延出部３４および第２の検出電極延出部３５に伝わるが、第２の検出電極延出部３５からワイヤー線４６が外れているため、第１の検出電極延出部３４に発生した電圧約１．５Ｖのみが第１の検出電極延出部３４および第１の検出用端子４９を介して差動増幅器（図示せず）に入力されることになる。そして、前述した第１の駆動電極２２から第１の検出電極２４に入力される約３Ｖに加算した合計約４．５Ｖが第１の検出用端子４９を介して差動増幅器（図示せず）に入力されることになる。この場合、本発明の実施の形態１においては、固着部３１に第１の振動体２１における第１の駆動電極２２を延出させて形成した第１の駆動電極延出部３３の両隣に、この第１の駆動電極延出部３３との間隙が略同一になるように第１の振動体２１における第１の検出電極延出部３４および第２の検出電極延出部３５を延出形成することにより、第１の駆動電極延出部３３と両隣の第１の検出電極延出部３４および第２の検出電極延出部３５との間に生じる静電容量を略同一にしているため、第１の駆動電極延出部３３からクロストークノイズにより発生する電荷は誘電体よりなる固着部３１を伝わって第１の検出電極延出部３４および第２の検出電極延出部３５に到達することになり、その結果、音叉３２における第２の検出電極２５と電気的に接続された第２の検出電極延出部３５と第２の検出用端子５０とを結ぶワイヤー線４６が外れてしまうと、第１の駆動電極延出部３３から発生する高周波成分によるクロストークノイズは第１の検出電極延出部３４のみに誘電体よりなる固着部３１を伝わって到達することになり、これにより、クロストークノイズにより第１の検出電極延出部３４および第２の検出電極延出部３５に発生する電荷が互いに差動増幅器（図示せず）において打ち消しあうことはなくなるため、常時、第１の検出電極延出部３４に発生する電圧は大となり、その結果、第２の検出電極２５と電気的に接続された第２の検出電極延出部３５と第２の検出用端子５０とを結ぶワイヤー線４６の断線を確実に検知することができるという作用効果を有するものである。
【００３４】
次に、例えば１００ｄｅｇ／ｓｅｃの角速度が角速度センサに負荷されている場合を考えて見ると、本発明の実施の形態１における角速度センサにおいては、負荷されている角速度の方向により、出力電圧が０．５Ｖあるいは４．５Ｖとなる。差動増幅器（図示せず）の出力信号はクランプ回路（図示せず）に入力されている。そして、クランプ回路（図示せず）により、差動増幅器（図示せず）の出力信号が０Ｖ以下あるいは５Ｖ以上となったときに、ワイヤー線４６の断線を検知するように構成されている。前述したように、第２の検出電極延出部３５からワイヤー線４６が外れると、第１の検出電極２４に約３Ｖの電圧が生じるとともに、第１の検出電極延出部３４に約１．５Ｖの電圧が発生するため、これらを合わせた４．５Ｖが第１の検出用端子４９を介して、差動増幅器（図示せず）に入力されることになる。したがって、角速度の負荷により、出力電圧が約０．５Ｖになっている状態においても、差動増幅器（図示せず）に入力された４．５Ｖとの合計が５Ｖを超えるため、クランプ回路（図示せず）によってクランプされることになり、これにより、第２の検出電極延出部３５と第２の検出用端子５０とを結ぶワイヤー線４６の断線を検知することができるものである。
【００３５】
同様に、角速度が角速度センサに負荷されない状態において、強い振動が角速度センサに加わり、第１の検出電極延出部３４からワイヤー線４６が外れた場合を考えて見ると、本発明の実施の形態１における角速度センサにおいては、第１の駆動電極２２から発生する高周波成分によるクロストークノイズは誘電体よりなる第１の振動体２１の容量結合を介して第１の検出電極２４および第２の検出電極２５に伝わるが、第１の検出電極延出部３４からワイヤー線４６が外れているため、第２の検出電極２５に発生した電圧約３Ｖのみが第２の検出電極延出部３５および第２の検出用端子５０を介して差動増幅器（図示せず）に入力されることになる。また、第１の駆動電極延出部３３から発生する高周波成分によるクロストークノイズは誘電体よりなる固着部３１の容量結合を介して第１の検出電極延出部３４および第２の検出電極延出部３５に伝わるが、第１の検出電極延出部３４からワイヤー線４６が外れているため、第２の検出電極延出部３５に発生した電圧約１．５Ｖのみがワイヤー線４６および第２の検出用端子５０を介して差動増幅器（図示せず）に入力されることになる。そして、前述した第１の駆動電極２２から第２の検出電極２５に入力される電圧約３Ｖに、第２の検出電極延出部３５に発生した電圧約１．５Ｖを加算した合計約４．５Ｖの電圧は第２の検出用端子５０を介して差動増幅器（図示せず）に入力されることになる。
【００３６】
さらに、角速度が角速度センサに負荷されない状態において、強い振動が角速度センサに加わり、ジャンパー用ワイヤー線５３が第１の検出電極延出部３４から外れた場合を考えて見ると、本発明の実施の形態１における角速度センサにおいては、図２に示すように、第３の駆動電極２８から発生する高周波成分によるクロストークノイズが誘電体よりなる第２の振動体２６の容量結合を介して第３の検出電極２９および第４の検出電極３０に伝わるが、第１の検出電極延出部３４からジャンパー用ワイヤー線５３が外れているため、第４の検出電極３０に発生した電圧約３Ｖのみが第２の検出電極延出部３５、ワイヤー線４６および第２の検出用端子５０を介して差動増幅器（図示せず）に入力されることになる。また、図２に示すように、第３の駆動電極延出部３８から発生する高周波成分によるクロストークノイズは誘電体よりなる固着部３１の容量結合を介して第４の検出電極延出部４０に伝わり、一方、第５の駆動電極延出部４１から発生する高周波成分によるクロストークノイズは誘電体よりなる固着部３１の容量結合を介して第５の検出電極延出部４２に伝わるが、第１の検出電極延出部３４からジャンパー用ワイヤー線５３が外れているため、第１の検出電極延出部３４に発生した電圧約１．７Ｖのみがワイヤー線４６および第１の検出用端子４９を介して差動増幅器（図示せず）に入力されることになる。さらに、第２の駆動電極延出部３６から発生する高周波成分によるクロストークノイズは誘電体よりなる固着部３１の容量結合を介して第３の検出電極延出部３７に伝わるとともに、第４の駆動電極延出部３９から発生する高周波成分によるクロストークノイズは誘電体よりなる固着部３１の容量結合を介して第１の検出電極延出部３４に伝わるが、第１の検出電極延出部３４からジャンパー用ワイヤー線５３が外れているため、第１の検出電極延出部３４に発生した電圧約２．４Ｖのみがワイヤー線４６および第１の検出用端子４９を介して差動増幅器（図示せず）に入力されることになる。そして、前述した第４の検出電極３０に発生した電圧約３Ｖに、第１の検出電極延出部３４に発生した電圧約１．７Ｖを加算した合計約７．１Ｖの電圧はワイヤー線４６および第１の検出用端子４９を介して差動増幅器（図示せず）に入力されることになる。
【００３７】
なお、上記本発明の実施の形態１における角速度センサにおいては、第１の振動体２１および第２の振動体２６のそれぞれの一端を固着部３１で接続することにより音叉３２を構成したが、四角柱状あるいは三角柱状一つの振動体で音叉を構成しても本発明の実施の形態１と同様の作用効果を有するものである。
【００３８】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項３および請求項６に記載の発明について説明する。
【００３９】
図５は本発明の実施の形態２における角速度センサの音叉の上面図、図６は同角速度センサの音叉の下面図である。
【００４０】
なお、この実施の形態２においては、上記実施の形態１の構成と同様の構成を有するものについては、同一符号を付してその説明を省略し、実施の形態１と異なる点のみを説明する。
【００４１】
図５、図６において、音叉３２における固着部３１の上面には、第１の振動体２１における第１の駆動電極２２を延出させて形成した枝部６１を有する櫛形状の第１の駆動電極延出部３３ａを設けている。そして、第１の駆動電極延出部３３ａの一方の側に第１の検出電極２４を延出させて形成した枝部６２を有する櫛形状の第１の検出電極延出部３４ａを設けるとともに、他方の側に第２の検出電極２５を延出させて形成した枝部６３を有する第２の検出電極延出部３５ａを設けている。そしてまた、これらは第１の駆動電極延出部３３ａにおける枝部６１と第１の検出電極延出部３４ａにおける枝部６２とを互いに交差させるとともに、第１の駆動電極延出部３３ａにおける枝部６１と第２の検出電極延出部３５ａにおける枝部６３とを互いに交差させている。
【００４２】
ここで、角速度が角速度センサに負荷されない状態において、強い振動が角速度センサに加わり、第２の検出電極延出部３５ａからワイヤー線４６が外れた場合を考えて見ると、本発明の実施の形態２における角速度センサにおいては、第１の駆動電極延出部３３ａから発生する高周波成分によるクロストークノイズは誘電体よりなる固着部３１の容量結合を介して第１の検出電極延出部３４ａおよび第２の検出電極延出部３５ａに伝わるが、第２の検出電極延出部３５ａからワイヤー線４６が外れているため、第１の検出電極延出部３４ａに発生した電圧約１．３Ｖのみが第１の検出用端子４９を介して差動増幅器（図示せず）に入力されることになる。この場合、本発明の実施の形態２においては、第１の駆動電極延出部３３ａを枝部６１を有する櫛形状に形成するとともに、第１の検出電極延出部３４ａを枝部６２を有する櫛形状に形成し、さらに前記第１の駆動電極延出部３３ａにおける枝部６１と第１の検出電極延出部３４ａにおける枝部６２とを互いに交差させているため、クロストークノイズは第１の駆動電極延出部３３ａにおける枝部６１から第１の検出電極延出部３４ａにおける枝部６２に到達することになり、その結果、固着部３１の長さを長くすることなく、第１の検出電極延出部３４ａに発生する電圧を大きくすることができるため、第２の検出電極延出部３５ａと第２の検出用端子５０とを結ぶワイヤー線４６の断線を、さらに確実に検知することができるという作用効果を有するものである。
【００４３】
また、本発明の実施の形態２においては、上記本発明の実施の形態１と同様、第１の振動体２１における第１の駆動電極２２および第１の駆動電極延出部３３ａをさらに固着部３１において延出させて形成した第２の駆動電極延出部３６ａに第２の振動体２６における第３の検出電極２９を延出させて形成した第３の検出電極延出部３７ａを沿わせるとともに、第１の振動体２１における第２の駆動電極２３および下面の第３の駆動電極延出部３８ａをさらに固着部３１において延出させて形成した第４の駆動電極延出部３９ａに前記第１の振動体２１における第１の検出電極延出部３４ａを沿わせ、かつ前記第１の振動体２１における第２の駆動電極延出部３６ａに第２の振動体２６における第３の検出電極延出部３７ａを沿わせる距離およびそれらの間隙と、第１の振動体２１における第４の駆動電極延出部３９ａに第１の振動体２１における第１の検出電極延出部３４ａを沿わせる距離およびそれらの間隙とを略同一にし、そして前記第２の駆動電極延出部３６ａにおける枝部６４と、第３の検出電極延出部３７ａにおける枝部６５とを互いに交差させるとともに、第４の駆動電極延出部３９ａにおける枝部６６と、第１の検出電極延出部３４ａにおける枝部６７とを互いに交差させているものである。
【００４４】
そしてまた、本発明の実施の形態２においては、図６に示すように、固着部３１の下面に位置するように第１の振動体２１における第１の検出電極２４を延出させて形成した枝部６８を有する櫛形状の第４の検出電極延出部４０ａを第１の振動体２１における第２の駆動電極２３を延出させて形成した枝部６９を有する櫛形状の第３の駆動電極延出部３８ａに沿わせるとともに、前記固着部３１の下面に位置するように第２の振動体２６における第３の駆動電極２８を延出させて形成した枝部７０を有する櫛形状の第５の駆動電極延出部４１ａに第２の振動体２６における第３の検出電極２９を延出させて形成した枝部７１を有する櫛形状の第５の検出電極延出部４２ａを沿わせ、かつ前記第１の振動体２１における第３の駆動電極延出部３８ａに第４の検出電極延出部４０ａを沿わせる距離およびそれらの間隙と、第２の振動体２６における第５の駆動電極延出部４１ａに第５の検出電極延出部４２ａを沿わせる距離およびそれらの間隙とを略同一にし、そして前記第３の駆動電極延出部３８ａにおける枝部６９と、第４の検出電極延出部４０ａにおける枝部６８とを互いに交差させるとともに、第５の駆動電極延出部４１ａにおける枝部７０と、第５の検出電極延出部４２ａにおける枝部７１とを互いに交差させているものである。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように本発明の角速度センサによれば、音叉の振動体における駆動電極と検出電極との間隙を略同一にすることにより、駆動電極と両隣に位置する検出電極との間に生じる静電容量を略同一にするとともに、音叉における固着部に一方の駆動電極を延出させて形成した一方の駆動電極延出部に一方の検出電極延出部を沿わせるとともに、前記固着部に他方の駆動電極を延出させて形成した他方の駆動電極延出部に他方の検出電極延出部を沿わせ、かつ前記一方の駆動電極延出部に一方の検出電極延出部を沿わせる距離およびそれらの間隙と、他方の駆動電極延出部に他方の検出電極延出部を沿わせる距離およびそれらの間隙とを略同一にすることにより、一方の駆動電極延出部と一方の検出電極延出部との間に生じる静電容量および他方の駆動電極延出部と他方の検出電極延出部との間に生じる静電容量を互いに略同一にしているため、角速度センサに角速度を付与しない状態において、音叉における一方の検出電極と端子とを結ぶワイヤー線が外れてしまうと、駆動電極から発生する高周波成分によるクロストークノイズは他方の検出電極のみに誘電体よりなる振動体を伝わって到達することになり、その結果、クロストークノイズにより一対の検出電極に発生する電荷が互いに打ち消しあうことはなくなるため、常時、他方の検出電極に電圧が発生することになり、これにより、一方の検出電極と端子とを結ぶワイヤー線の断線を検知することができるという効果を奏するとともに、クロストークノイズにより発生する電荷が駆動電極延出部から誘電体よりなる固着部を伝わって検出電極延出部に到達することになるため、音叉における一方の検出電極延出部と電気的に接続された検出電極と端子とを結ぶワイヤー線が外れてしまうと、駆動電極延出部から発生する高周波成分によるクロストークノイズが他方の検出電極延出部のみに誘電体よりなる固着部を伝わって到達することになり、その結果、クロストークノイズにより一対の検出電極延出部に発生する電荷が互いに打ち消しあうことはなくなるため、常時、他方の検出電極延出部に発生する電圧は大となり、これにより、一方の検出電極と端子とを結ぶワイヤー線の断線を確実に検知することができるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１における角速度センサの斜視図
【図２】  同要部である音叉を基台から取り外した状態を示す下面図
【図３】  同動作を示す断面図
【図４】  同動作を示す断面図
【図５】  本発明の実施の形態２の角速度センサにおける音叉の上面図
【図６】  同要部である音叉の下面図
【図７】  従来の角速度センサの斜視図
【符号の説明】
２１  第１の振動体
２２  第１の駆動電極
２３  第２の駆動電極
２４  第１の検出電極
２５  第２の検出電極
２６  第２の振動体
２７  モニター電極
２７ａ  モニター電極延出部
２８  第３の駆動電極
２９  第３の検出電極
３０  第４の検出電極
３１  固着部
３２  音叉
３３  第１の駆動電極延出部
３３ａ  櫛形状の第１の駆動電極延出部
３４  第１の検出電極延出部
３４ａ  櫛形状の第１の検出電極延出部
３５  第２の検出電極延出部
３５ａ  櫛形状の第２の検出電極延出部
３６  第２の駆動電極延出部
３６ａ  櫛形状の第２の駆動電極延出部
３７  第３の検出電極延出部
３７ａ  櫛形状の第３の検出電極延出部
３８  第３の駆動電極延出部
３８ａ  櫛形状の第３の駆動電極延出部
３９  第４の駆動電極延出部
３９ａ  櫛形状の第４の駆動電極延出部
４０  第４の検出電極延出部
４０ａ  櫛形状の第４の検出電極延出部
４１  第５の駆動電極延出部
４１ａ  櫛形状の第５の駆動電極延出部
４２  第５の検出電極延出部
４２ａ  櫛形状の第５の検出電極延出部
４３  基台
４６  ワイヤー線
４７  第１の駆動用端子
４８  第２の駆動用端子
４９  第１の検出用端子
５０  第２の検出用端子
５１  モニター用端子
５３  ジャンパー用ワイヤー線
６１，６２，６３，６４，６５，６６，６７  枝部
６８，６９，７０，７１  枝部
【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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