JP4126833B2 - 角速度センサ装置 - Google Patents
角速度センサ装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4126833B2 JP4126833B2 JP34513499A JP34513499A JP4126833B2 JP 4126833 B2 JP4126833 B2 JP 4126833B2 JP 34513499 A JP34513499 A JP 34513499A JP 34513499 A JP34513499 A JP 34513499A JP 4126833 B2 JP4126833 B2 JP 4126833B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibrators
- coriolis force
- angular velocity
- detection
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/5719—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using planar vibrating masses driven in a translation vibration along an axis
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両制御システム、車両転倒検知システム、ナビゲーションシステム、光学機器の手ぶれ防止システム等の角速度をセンシングする必要のある角速度センサ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、小型化、低コスト化を目的として、マイクロマシン技術を用いた振動型の角速度センサ装置が報告されている。この種のセンサ装置におけるセンサエレメントの概略平面を図２３に示す。ＳＯＩ基板等を用いて加工されたセンサチップの外周枠部Ｊ１内に、互いに直交する駆動用梁Ｊ２及び検出用梁Ｊ３によって振動子Ｊ４が懸架されている。ここで、矢印ａ０は振動子Ｊ４の駆動振動方向、矢印ａ１は検出振動方向（従来のセンサエレメントにおけるコリオリ力発生方向）である。
【０００３】
センサの基本原理は、図２３に示す様に、検出しようとする角速度軸ｚと垂直に、質量ｍを持った振動子Ｊ４を駆動振動させ、角速度軸ｚ及び該駆動振動方向と垂直に発生するコリオリ力２ｍＶΩ（Ｖ：振動子Ｊ４の速度、Ω：角速度）を、該コリオリ力の発生方向への振動子Ｊ４の変位等を利用して検出するものである。
【０００４】
このような角速度センサ装置においては、環境温度の変化や時間の経過とともに、センサエレメントのばね定数等の物性値が変化するため、角速度出力値の０点や出力感度がドリフトするという問題がある。これを回避するために、振動子の振幅をモニターしてフィードバックをかけることにより一定振幅で振動子を振動させる機能や、温度を計測しつつ温度によって感度を補正する機能が搭載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これら機能を搭載するという対策においては、振動モニタや温度センサ等が必要でありかつ回路の規模も大きくなるため、センサ装置のサイズ及びコストが増大する。また、補正という手法であるがゆえに、原理的に上記０点や出力感度のドリフトを０にすることはできず、高精度に補正しようとすれば、装置のサイズ及びコストはより増大する。
【０００６】
本発明は上記問題に鑑み、振動型の角速度センサ装置において、角速度出力値の０点や出力感度のドリフトを抑制し、且つ、装置の小型化、低コスト化を達成することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１ないし請求項８記載の発明では、水平面内で駆動振動を行う可動部（１、３８、４１、５１）を有し、この可動部を駆動振動させて該水平面と垂直な角速度軸（ｚ）回りに角速度が発生したときに、該可動部に対して該水平面と平行な方向にコリオリ力を作用させるようにしたセンサエレメント（１００、３００、３３０、３５０、４００、４５０、５００、５５０、６００）と、このセンサエレメントからの出力信号に基づき、該コリオリ力に起因しない信号を基準に該コリオリ力に起因する信号から角速度を算出する回路手段（２００）とを有しており、可動部には、２つ以上の検出用振動子（１１、１２）が備えられ、該２つ以上の検出用振動子が同一方向に駆動振動するようになっており、２つ以上の検出用振動子の一方は第１の方向（ａ１）に検出振動し、２つ以上の検出用振動子の他方は第１の方向とは異なる第２の方向（ａ２）に検出振動するようになっており、コリオリ力に起因する信号は、各検出用振動子の出力を加算して得られ、コリオリ力に起因しない信号は、各検出用振動子の出力を減算して得られるようになっていることを特徴としている。
【０００８】
このように、請求項１ないし８記載の発明によれば、環境温度の変化や時間の経過とともに同様に変化するコリオリ力に起因しない信号とコリオリ力に起因する信号を導出し、コリオリ力に起因しない信号を基準にコリオリ力に起因する信号を算出することによって、絶対値として持っている角速度出力値の０点や出力感度のドリフトを相対的にキャンセルすることができるため、該ドリフトを抑制でき、また、余分な回路等からの補正が不要となるため、装置の小型化、低コスト化を達成することができる。
【０００９】
ここで、センサエレメントからの出力信号がコリオリ力に起因する信号とコリオリ力に起因しない信号とが合成されたものである場合は、回路手段（２００）がこれら両信号を分離する機能を有することが好まく、また、コリオリ力に起因しない信号としては、該可動部（１、３８、４１、５１）に作用する慣性力等のコリオリ力とは９０°位相がずれた力に基づく信号を採用することができる。
【００１０】
ここで、慣性力とは、「質量ｍに力Ｆが作用して加速度αを生ずる場合に、−ｍαに相当する力」（岩波理化学辞典より）である。言い換えれば、「非慣性系から見たため見かけ上現れる力の総称」であるため、コリオリ力も慣性力に含まれる。本明細書では、「慣性力」といえば、コリオリ力以外の慣性力を指すことにする。
【００１１】
また、請求項９記載の発明では、センサエレメント（１００、３００、３３０、３５０、４００、４５０、５００、５５０、６００）として、検出しようとする角速度軸に対して垂直方向に駆動振動する振動子（１１、１２、３１、３２）と、角速度が入力されたときに該振動子に加わるコリオリ力を検出する検出部（１４、１５、３４、３５）とを備え、該コリオリ力が加わったときに前記振動子に発生する検出振動の方向が前記コリオリ力の作用する方向に対してずれているものであり、振動子は２つ以上備えられ、２つ以上の振動子が同一方向に駆動振動するようになっており、２つ以上の振動子の一方は第１の方向（ａ１）に検出振動し、２つ以上の振動子の他方は第１の方向とは異なる第２の方向（ａ２）に検出振動するようになっており、コリオリ力に起因する信号は、各振動子の出力を加算して得られ、コリオリ力に起因しない信号は、各振動子の出力を減算して得られるようになっているものを採用している。
【００１２】
本発明のセンサエレメントによれば、コリオリ力が加わったときに振動子に発生する検出振動の方向がコリオリ力の作用する方向に対してずれているから、該検出振動方向に対してコリオリ力に起因する力とコリオリ力に起因しない力とを発生させることができ、検出部からの出力信号にはコリオリ力に起因しない信号とコリオリ力に起因する信号とが含まれる。
【００１３】
そして、本発明では、この出力信号に基づき、コリオリ力に起因しない信号を基準にコリオリ力に起因する信号から角速度を算出するようにしているため、上記請求項１〜請求項８の発明と同様の作用効果を奏することができる。
【００１４】
また、請求項１１記載の発明では、複数個の振動子（１１、１２、３１、３２）と各振動子に対応する検出部（１４、１５、３４、３５）とを有するから、各々の振動子に対応して複数個の出力信号が得られる。そして、各出力信号に基づき、コリオリ力に起因しない信号を基準にコリオリ力に起因する信号から角速度を算出するようにしているため、請求項９の発明と同様の効果を奏する。
【００１５】
また、請求項１２記載の発明では、センサエレメント（１００）として、検出しようとする角速度軸に対して垂直方向に駆動振動する第１の振動子（１）と、この第１の振動子と梁（１３）によって連結された複数個の第２の振動子（１１、１２）と、この第２の振動子に加わるコリオリ力を検出する検出部（１４、１５）とを備え、該コリオリ力が加わったときに各々の該第２の振動子に発生する検出振動の方向が該コリオリ力の作用する方向からずれているものであり、複数個の第２の振動子が同一方向に駆動振動するようになっており、複数個の第２の振動子のうちの一方は第１の方向（ａ１）に検出振動し、複数個の第２の振動子のうちの他方は第１の方向とは異なる第２の方向（ａ２）に検出振動するようになっており、コリオリ力に起因する信号は、各第２の振動子の出力を加算して得られ、コリオリ力に起因しない信号は、各第２の振動子の出力を減算して得られるようになっているものを採用している。
【００１６】
本発明のセンサエレメントによれば、複数個の第２の振動子は、第１の振動子と共に駆動振動を行い、コリオリ力が加わったときに梁によって検出振動することができ、この検出振動に基づき検出部からコリオリ力を検出する。ここで、各第２の振動子の検出振動の方向が該コリオリ力の作用する方向からずれているため、請求項１１の発明と同様の作用効果を奏することができる。
【００１７】
ここで、請求項１４記載の発明のように、請求項１２記載のセンサエレメント（１００）において、複数個の第２の振動子（１１、１２）を、互いの間で検出振動の方向のずれ角が異なるものとしても、検出部からの出力信号に基づき、コリオリ力に起因しない信号を基準にコリオリ力に起因する信号から角速度を算出することができる。
【００１８】
また、請求項１５記載の発明では、請求項９〜請求項１４記載のセンサ装置における駆動振動を、この駆動振動を行う振動子を有する可動部（５１）と固定部（３）とを連結する一対の梁（５０１、５０２）の弾性力によって行うものとし、該一対の梁を該可動部における駆動振動の軸（ｂ１、ｂ２）を挟んで設けるとともに、個々の該梁を互いに非対称な形状としたことを特徴としている。
【００１９】
それによって、一対の梁のうち一方と他方とでばね定数が異なるから、コリオリ力を検出する検出振動の方向に対して容易に駆動振動の方向をずらすことができ、駆動振動方向と直交する方向であるコリオリ力の作用する方向と、検出振動の方向とをずらすことができる。
【００２０】
また、請求項１６記載の発明のように、センサエレメント（６００）を製造するときの加工誤差を利用することによって、検出振動の方向をコリオリ力の作用する方向に対してずらすものとすれば、加工誤差を積極的に利用することができ、従来排除しようとしていた加工誤差を排除する必要が無くなり、低コスト化に有効である。
【００２１】
ところで、センサエレメントにおいて、駆動振動を行うための構成部分の物性値が温度変化等に伴って変化したりして目的外方向の振動が発生すると、センサエレメントの検出部からの出力信号には誤差が発生する。
【００２２】
この問題に対して、請求項１７記載の発明では、請求項９〜請求項１６記載の角速度センサ装置において、検出部（１４、１５）を振動子（１１、１２）と同様に駆動振動させるようにしているから、検出部からの出力信号には上記の駆動振動の目的外振動による誤差が発生しない。
【００２５】
また、請求項１８記載の発明では、センシングしようとする角速度軸に対して垂直方向に駆動振動する第１の検出用振動子（１１、３１）および第２の検出用振動子（１２、３２）を備え、該第１の検出用振動子と該第２の検出用振動子とで、該角速度軸回りの角速度が入力されたときに振動する検出振動の振動軸が、コリオリ力の作用する方向に対して非平行であり、さらに、該第１および第２の検出用振動子の各々の出力信号を入力して減算により慣性力を算出する慣性力算出手段と、該第１および第２の検出用振動子の各々の出力信号を演算することによりコリオリ力を含む値を算出するコリオリ力算出手段と、該慣性力算出手段からの信号と該コリオリ力算出手段とからの信号とに基づいて演算を行い角速度を算出する角速度算出手段とを備え、第１の検出用振動子と第２の検出用振動子とが同一方向に駆動振動するようになっており、第１の検出用振動子および第２の検出用振動子のうちの一方は第１の方向（ａ１）に検出振動し、第１の検出用振動子および第２の検出用振動子のうちの他方は第１の方向（ａ１）とは異なる第２の方向（ａ２）に検出振動するようになっており、コリオリ力に起因する信号は、各検出用振動子の出力を加算して得られ、コリオリ力に起因しない信号は、各検出用振動子の出力を減算して得られるようになっていることを特徴としている。
【００２６】
本発明によれば、第１及び第２の検出用振動子の検出振動の振動軸が、それぞれコリオリ力の作用する方向に対して非平行であるため、それぞれの振動子において慣性力とコリオリ力とを含んだ出力信号を発生させることができる。そして、両振動子のからの出力信号を減算することにより慣性力を算出でき、演算によりコリオリ力を算出でき、上記請求項１ないし８記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【００２７】
また、請求項２０記載の発明では、センサエレメント（４００）として、角速度軸に対して垂直方向に駆動振動する複数個の第１の振動子（１ａ、１ｂ）と、各々の第１の振動子の内部に梁（１３）で連結された第２の振動子（１１、１２）と、角速度が入力されたときに該第２の振動子に加わるコリオリ力を検出する検出部（１４、１５）とを備え、かつ、該複数個の第１の振動子の少なくとも２個が少なくとも１個の梁（６）で連結されており、コリオリ力が加わったときに該第２の振動子に発生する検出振動の方向が前記コリオリ力の作用する方向に対してずれているものであり、複数個の第２の振動子が同一方向に駆動振動するようになっており、複数個の第２の振動子のうちの一方は第１の方向（ａ１）に検出振動し、複数個の第２の振動子のうちの他方は第１の方向とは異なる第２の方向（ａ２）に検出振動するようになっており、コリオリ力に起因する信号は、各第２の振動子の出力を加算して得られ、コリオリ力に起因しない信号は、各第２の振動子の出力を減算して得られるようになっているものを採用している。
【００２８】
本発明によれば、複数個の第２の振動子（検出用振動子）は、それぞれに対応する第１の振動子(駆動用振動子)とともに駆動振動を行い、コリオリ力が加わったときに、梁（１３）によって検出振動することができ、この検出振動に基づき、複数個の検出部から各々コリオリ力を検出する。
【００２９】
ここで、コリオリ力の方向が第２の振動子の検出振動の方向からずれているため、コリオリ力に起因しない信号を基準にコリオリ力に起因する信号を計算することができる。そのため、角速度出力値の０点や出力感度のドリフトをキャンセルできる。したがって、それらを回路で補正することが不要となるので、装置の小型化、低コスト化が可能である。
【００３０】
さらに、本発明では、少なくとも２個の第１の振動子同士が梁（６）で連結されているため振動系は連成振動系となり、駆動振幅が極大となる駆動力の周波数は、該梁で連結された第１の振動子において同じ値（固有振動数）となる。角速度センサでは、駆動振幅を大きくとるために固有振動数で振動させることが多いが、連成振動系を作ることにより、振幅を一致（または近い値に）させるのが容易となる。
【００３１】
また、請求項２２記載の発明は、請求項２０のセンサエレメントにおいて、複数個の第１の振動子（１ａ、１ｂ）同士を連結せずに独立したものとしたセンサエレメント（４５０）を採用したことを特徴とするものである。本発明によっても、請求項２０の発明と同様に、コリオリ力に起因しない信号を基準にコリオリ力に起因する信号を計算することができ、角速度出力値の０点や出力感度のドリフトのキャンセル、装置の小型化、低コスト化といった効果を奏する。
【００３２】
さらに、本発明によれば、複数個の第１の振動子を連結せずに独立させることにより、複数個の第１の振動子のチップ内での配置が自由になり、チップの小型化が可能である。これは、単純には低コストになるし、歩留まりも向上する。また、複数個の第１の振動子を連結しないことにより、複数の第１の振動子をそれぞれ別のチップ（１０００、１００１）上に配置することも可能であり、これも歩留まり向上に役立つ。
【００３３】
さらに、複数個の第１の振動子を連結しないということは、これら第１の振動子を連結するための梁を設けなくても良いことであるから、個々の第１の振動子の周囲に駆動手段（駆動用電極等）を、簡単に複数個とりつけることができる。従って、駆動力を大きくすることができて非常に有利である。
【００３４】
また、請求項２４記載の発明では、センサエレメント（３３０）として、角速度軸に対して垂直方向に駆動振動する複数の第１の振動子（３１、３２）と、各々の該第１の振動子の外側に該第１の振動子と梁（３６）によって連結された第２の振動子（３４）と、この第１の振動子に加わるコリオリ力を第２の振動子を介して検出する検出部（３４、３５）とを備え、かつ、該複数個の第１の振動子の少なくとも２個が少なくとも１個の梁（６）で連結されており、コリオリ力が加わったときに各々の該第１の振動子に発生する検出振動の方向がコリオリ力の作用する方向からずれているものであり、複数の第２の振動子が同一方向に駆動振動するようになっており、複数の第２の振動子のうちの一方は第１の方向（ａ１）に検出振動し、複数の第２の振動子のうちの他方は第１の方向とは異なる第２の方向（ａ２）に検出振動するようになっており、コリオリ力に起因する信号は、各第２の振動子の出力を加算して得られ、コリオリ力に起因しない信号は、各第２の振動子の出力を減算して得られるようになっているものを採用している。
【００３５】
本発明によれば、複数個の第１の振動子が駆動振動しているときに、コリオリ力が加わると各第１の振動子には検出振動が発生する。この第１の振動子の検出振動は、梁（３６）を介して対応する各第２の振動子（３４）をも同様に検出振動させ、この第２の振動子の検出振動に基づき、複数個の検出部から各々コリオリ力を検出する。
【００３６】
ここで、コリオリ力の方向が第１の振動子の検出振動の方向からずれており、それによって、コリオリ力の方向は第２の振動子の検出振動の方向からもずれることとなるため、コリオリ力に起因しない信号を基準にコリオリ力に起因する信号を計算することができる。そのため、角速度出力値の０点や出力感度のドリフトをキャンセルできる。したがって、それらを回路で補正することが不要となるので、装置の小型化、低コスト化が可能である。
【００３７】
また、少なくとも２個の第１の振動子同士が梁（６）で連結されているため振動系は連成振動系となり、駆動振幅が極大となる駆動力の周波数は、該連成振動用梁で連結された第１の振動子において同じ値（固有振動数）となる。角速度センサでは、駆動振幅を大きくとるために固有振動数で振動させることが多いが、連成振動系を作ることにより、振幅を一致（または近い値に）させるのが容易となる。
【００３８】
また、請求項２６記載の発明は、請求項２４のセンサエレメントにおいて、複数個の第１の振動子（３１、３２）同士を連結せずに独立したものとしたセンサエレメント（３５０）を採用したことを特徴とするものである。本発明によっても、請求項２４の発明と同様に、コリオリ力に起因しない信号を基準にコリオリ力に起因する信号を計算することができ、角速度出力値の０点や出力感度のドリフトのキャンセル、装置の小型化、低コスト化といった効果を奏する。
【００３９】
さらに、本発明によれば、複数個の第１の振動子を連結せずに独立させることにより、請求項２２の発明と同様の効果、即ち、第１の振動子の配置自由化、別チップへの配置によるチップの小型化、低コスト化、歩留まり向上、及び、駆動手段の複数化による駆動力の増大化、といった効果を奏する。
【００４０】
ここで、請求項２８記載の発明のように、請求項２０〜請求項２６記載のセンサエレメント（３３０、３５０、４００、４５０）において、検出振動の方向がコリオリ力の作用する方向からずれている複数個の第１または第２の振動子（１１、１２、３１、３２）を、互いの間で検出振動の方向のずれ角が異なるものとしても、検出部（１４、１５、３４、３５）からの出力信号に基づき、コリオリ力に起因しない信号を基準にコリオリ力に起因する信号から角速度を算出することができる。
【００４１】
また、請求項２９記載の発明では、請求項１１、２０〜２８に記載の角速度センサ装置において、駆動振動を行う複数個の振動子（１ａ、１ｂ、１１、１２、３１、３２）における互いの駆動振幅が予め等しくなるように調整してあることを特徴としている。
【００４２】
加工誤差等の原因により、例えば駆動電圧が同じでも、駆動振動を行う複数個の振動子の振幅が異なってしまうことがある（全く同じ振動子を複数個作ることができれば、同じ電圧をかけることによって振幅は同じになるが、実際には、エッチング時の加工誤差等によって全く同じ振動子を複数個作ることは難しい）。
【００４３】
駆動振動を行う複数個の振動子がある場合、検出振動に基づく信号も複数個出力されるが、コリオリ力による信号を得るには、これら複数個の出力信号（ａａ、ｂｂ、ａａ’、ｂｂ’）を演算（例えば加算もしくは減算）することを行う。これは、それぞれの駆動振動を行う振動子の駆動振幅が等しいことを前提としている。したがって、加工誤差によって、それぞれの振動子の駆動振幅が異なってしまえば、コリオリ力による信号を精度良く得にくくなる。その点、本発明のように、駆動振動を行う振動子の駆動振幅を調整すれば、たとえ加工誤差等があっても、複数個の信号を演算することによって、コリオリ力による信号を精度良く得ることができる。
【００４４】
また、請求項３０記載の発明のように、請求項１１、２０〜２８に記載の角速度センサ装置において、複数個の検出部（１４、１５、３４、３５）における互いの出力信号振幅を予め等しくなるようにゲインを調整しても、請求項２９の発明における駆動振幅を同じにする効果と同じ効果が得られる。
【００４５】
また、請求項３１記載の発明のように、請求項９〜１１、及び２０〜２８に記載の角速度センサ装置において、駆動振動を行う振動子（１ａ、１ｂ、１１、１２、３１、３２）における該駆動振動の物理量をモニタする手段（４’、５’）を備えたものとすれば、駆動振動の物理量（駆動振幅や駆動振動速度等）をモニタすることによって、このモニタの結果に基づき、振動子の駆動振動の振幅やその振動速度等を調整したり、検出部からの出力信号の振幅を調整することができる。
【００４６】
特に、請求項３２記載の発明のように、モニタの結果を用いた負帰還（フィードバック）により、駆動振動を行う振動子（１ａ、１ｂ、１１、１２、３１、３２）の駆動振幅を一定に制御すれば、駆動振動を行う振動子が複数個ある場合に、請求項２９の発明と同様の効果を得られる。また、このフィードバック制御による駆動振幅一定制御は、上記のモニタ結果に基づくものであるため、装置に対する環境変化が生じても関係なく制御できる。
【００４７】
また、通常の角速度センサ用のセンサエレメントにおいては、その出力信号には、必ずコリオリ力に起因する信号とコリオリ力に起因しない信号とが含まれる。その点、請求項３３記載の発明のように、複数のセンサエレメント（４０１、４０２）を別々のチップ（１０００、１００１）に形成した場合、複数個の出力信号を演算すれば、コリオリ力に起因しない信号を基準にしてコリオリ力に起因する信号から角速度を算出することができ、上記本発明の目的を達成できる。
【００４８】
さらに、複数個のセンサエレメントを別々のチップに形成することで、振動子の配置等、１つのチップ内におけるエレメント構造の自由度を大きくでき、結果として、各チップの小型化が可能である。これは、単純には低コストになるし、歩留まりも向上する。また、各チップを重ねて配置する等の工夫が可能で、装置の小型化を図ることができる。
【００４９】
また、請求項３５記載の発明では、請求項１〜請求項３４に記載の角速度センサ装置において、コリオリ力に起因しない信号が慣性力による信号であることを特徴としている。
【００５０】
なお、上記した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。なお、以下の実施形態において平面図に施されたハッチングは便宜上施したもので断面を示すものではない。また、各実施形態相互において同一部分に付いては図中、同一符号を付してある。
【００５２】
（第１実施形態）
図１に本発明の第１実施形態に係る角速度センサ装置のセンサエレメント１００の概略平面図を示し、図２に該角速度センサ装置の回路部（回路手段）２００のブロック図を示す。なお、図２は以下の各実施形態に係る回路部２００のブロック図でもある。
【００５３】
センサエレメント１００は、例えばＳＯＩ基板にマイクロマシン技術を施すことにより形成された略矩形状のチップであり、基板の水平面（図１における紙面に相当）内で駆動振動を行う可動部としての略矩形状の駆動用振動子（本発明の第１の振動子にも相当）１を有し、この駆動用振動子１を駆動振動させて該水平面と垂直な角速度軸ｚ回りに角速度Ωが発生したときに、該駆動用振動子１に対して該水平面と平行な方向にコリオリ力が作用するようになっている。
【００５４】
駆動用振動子１は、その対向辺部において、上記水平面内に延びる例えば４本の梁２によってチップ（即ちセンサエレメント１００）の外周枠部３に連結されており、該連結部以外では、外周枠部３と開口部（非ハッチング部分）を介して離間している。ここで、駆動用振動子１は、梁２によって外周枠部３とは独立に図１に示す矢印ａ０の方向（駆動振動方向）にのみ振動可能となっている。
【００５５】
駆動用振動子１における外周枠部３との連結部以外の対向辺部には、複数個の棒状の駆動用可動電極４が櫛歯状に設けられ、これら駆動用可動電極４の櫛歯の隙間には、外周枠部３から延びる複数個の棒状の駆動用固定電極５が櫛歯状に設けられており、これら両電極４、５の側面は離間して対向している。ここで、駆動用振動子１及び駆動用可動電極４と駆動用固定電極５とは、電気的に絶縁され独立している。
【００５６】
そして、各電極４、５は図示しない配線やパッド等を介して回路手段２００に電気的に接続されており、回路部２００から両電極４、５の間に或る周期で電圧を印加することによって、両電極４、５の間に静電力が作用し上記梁２の弾性力により、可動部である駆動用振動子１を上記水平面内において図１に示すａ０方向に駆動振動させることができるようになっている。
【００５７】
また、駆動用振動子１は、２個の略矩形状の検出用振動子（本発明でいう第２の振動子）、即ち第１の検出用振動子１１及び第２の検出用振動子１２を有している。両検出用振動子１１及び１２は、各々その対向辺部において、２個の梁１３によって駆動用振動子１に連結されており、該連結部以外では、駆動用振動子１と開口部（図１中の非ハッチング部分）を介して離間している。ここで、検出用振動子１１、１２は、上記角速度Ωの入力時に、それぞれ梁１３によって駆動用振動子１とは独立に図１に示す矢印ａ１、ａ２の方向（検出振動方向、検出振動の振動軸）にのみ振動可能となっている。
【００５８】
また、各検出用振動子１１、１２における駆動用振動子１との連結部以外の対向辺部には、複数個の棒状の検出用可動電極１４が櫛歯状に設けられ、これら検出用可動電極１４の櫛歯の隙間には、駆動用振動子１から延びる複数個の棒状の検出用固定電極１５が櫛歯状に設けられており、両検出用電極１４、１５は離間して対向している。
【００５９】
ここで、検出用固定電極１５は、駆動用及び検出用振動子１、１１、１２及び検出用可動電極１４とは、例えば、溝を形成し、酸化膜などの絶縁体を埋め込むことで、電気的に絶縁され独立している。そして、両検出用電極１４、１５は、検出用振動子１１、１２に加わるコリオリ力を検出する検出部として構成されている。
【００６０】
このように本実施形態では、各検出用振動子１１、１２は、それぞれ、梁及び検出部１３〜１５との組み合わせによって一つの加速度センシング部１０、２０をなし、センサエレメント１００は、可動部である駆動用振動子１に２個の加速度センシング部１０、２０が一体化された形となっている。
【００６１】
そして、これら検出用振動子１１、１２は、上記駆動用振動子１の駆動振動時において、角速度軸ｚ回りの角速度の非入力時（Ω＝０のとき）には、駆動用振動子１と同様に駆動振動する。そして、角速度軸ｚ回りの角速度Ωの入力時には、上記水平面と平行であって且つ角速度軸ｚ及び駆動振動方向（ａ０方向）と直交する方向（図１中、一点鎖線Ｋで図示）に発生するコリオリ力の作用により、各検出用振動子１１、１２は、それぞれ図１に示すａ１、ａ２の方向に振動する（検出振動）。
【００６２】
ここで、本実施形態においては、２個の検出用振動子１１、１２における各々の検出振動の方向（検出方向）ａ１、ａ２を、ａ０方向（駆動振動方向）と垂直なコリオリ力の作用方向Ｋに対して角度θだけずらした独自の構成として、紙面に対して垂直方向の角速度軸ｚ回りの角速度Ωを検出しようとしている。このようなセンサエレメント１００の働きについて、図３を参照して説明する。図３は第１の検出用振動子１１を例にとって、これに作用する力を説明するものである。
【００６３】
駆動用振動子１とともに第１の検出用振動子１１がｘ＝Ａｓｉｎφｔ（ｘ：変位、Ａ：駆動振幅、ｓｉｎφｔ：位相）でａ０方向に駆動振動しているとする。角速度軸ｚ回りの角速度Ωが入力されたとき、第１の検出用振動子１１に対して、駆動振動方向と平行に慣性力Ｆｉが作用し、駆動振動方向と直交する方向Ｋにコリオリ力Ｆｃが作用する。
【００６４】
ここで、梁１３によって第１の検出用振動子１１の検出振動の方向がａ１方向に規定されているため、慣性力はＦｉ・ｓｉｎθ成分のみ（図３（ａ）参照）、コリオリ力はＦｃ・ｃｏｓθ成分のみ（図３（ｂ）参照）、各々検出することができる。
【００６５】
図１における第１の検出用振動子１１の質量をｍ、第１の検出用振動子１１に加わる加速度をａ、角速度をΩとすると、第１の検出用振動子１１にて検出される慣性力Ｆａｉ及びコリオリ力Ｆａｃは、下記の数式１のようになる。
【００６６】
【数１】
Ｆａｉ＝ｍａ＝−ｍＡφ2ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ
Ｆａｃ＝２ｍｖΩ＝２ｍΩＡφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ
また、第２の検出用振動子１２に対しても同様に考えれば、該第２の検出用振動子１２にて検出される慣性力Ｆｂｉ及びコリオリ力Ｆｂｃは、下記の数式２のようになる。
【００６７】
【数２】
これらの力は、各検出用振動子１１、１２の検出振動において各々図１に示すａ１、ａ２方向の変位となって現れ、検出部としての両検出用電極１４、１５の側面間の距離変化が発生し、両検出用電極１４、１５間の容量変化として検出することができる。すなわち、２つの検出用振動子１１、１２および検出部１４、１５からは、センシングした加速度として下記の数式３に示す２つの信号ａａおよびｂｂが得られることとなる。
【００６８】
【数３】
ａａ＝−Ａφ2ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ＋２ΩＡφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ
ｂｂ＝Ａφ2ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθｔ＋２ΩＡφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ
このようにして、本実施形態における角速度センサ装置においては、センサエレメント１００から異なる２個の出力信号、即ち第１の検出用振動子１１からの信号ａａと第２の検出用振動子１２からの信号ｂｂとを発生する。次に、得られた２個の出力信号ａａ、ｂｂを、上記回路部２００にて処理し出力を得るのであるが、その処理方法を、図４に示す回路部２００の説明図を使って説明する。
【００６９】
図４に示す様に、まず、２個の出力信号ａａ、ｂｂを減算、加算することによって、それぞれ信号Ｓ１１、Ｓ１２が得られる。信号Ｓ１１はコリオリ力に起因しない慣性力に、信号Ｓ１２はコリオリ力に起因した信号である。この２つの信号Ｓ１１、Ｓ１２のピーク値を検出し、得られた信号Ｓ２１、Ｓ２２同士を除算してその強度比をとることによって、最終的に、２Ω／φｔａｎθの出力が角速度センサ装置の検出値として得られる。
【００７０】
図４に示す様に、回路部２００は、第１および第２の検出用振動子１１、１２の各々の出力信号ａａ、ｂｂを入力して減算により慣性力を算出する慣性力算出手段（信号Ｓ１１及び信号Ｓ２１を算出する部分）と、第１および第２の検出用振動子１１、１２の各々の出力信号ａａ、ｂｂを演算することによりコリオリ力を含む値を算出するコリオリ力算出手段（信号Ｓ１２及び信号Ｓ２２を算出する部分）と、慣性力算出手段からの信号（信号Ｓ２１）とコリオリ力算出手段とからの信号（信号Ｓ２２）に基づいて演算を行うことによって角速度を算出する角速度算出手段（除算して出力を算出する部分）と、を備えている。
【００７１】
ここで、センサエレメント１００を作製後、一定の角速度における出力を測定しておくことによって角速度Ωが算出可能である。またφとθは既知であるから、その値を用いて角速度Ωを算出することが可能である。
【００７２】
このようにして最終的に得られる出力（２Ω／φｔａｎθ）は、駆動用振動子１の駆動振幅Ａに依存しないことより、環境温度の変化や時間の経過により駆動振幅Ａが変化しても、得られる値は一定である。また、駆動振幅Ａを一定にする回路等が不要となる。
【００７３】
もちろん、駆動振幅Ａを一定にする回路等が不要となるという記述は、駆動振幅Ａを一定にする回路を否定するものではない。それどころか、駆動振幅Ａを一定にする回路を用いても、次に述べるように、駆動振幅以外の環境温度の変化や時間の経過影響を除くというメリットは残るので、本実施形態は有効である。
【００７４】
「駆動振幅以外の環境温度の変化や時間の経過影響を除くというメリット」：駆動振幅以外の環境温度の変化や時間の経過影響（例えば検出用振動子１１、１２の梁１３のばね定数の変動等）として、検出用振動子１１、１２の共振周波数の変動等によって一定の力が加わったときの検出用振動子１１、１２からの出力信号ａａ、ｂｂが変化することが考えられる。しかし、コリオリ力に起因しない慣性力とコリオリ力とが同じように温度等に依存することから、上記の影響は、減算処理、加算処理で得られる信号Ｓ１１と信号Ｓ１２に等しく影響するために上記のように除算することによってキャンセルすることが可能となる。
【００７５】
このように、本実施形態においては、通常ノイズとなる慣性力を用いて、環境温度の変化や時間の経過とともに同様に変化するコリオリ力に起因しない信号とコリオリ力に起因する信号とを導出し、コリオリ力に起因しない信号を基準に、コリオリ力に起因する信号を算出することによって、絶対値として持っている０点や出力感度のドリフトを相対的にキャンセルし抑制することができる。
【００７６】
従って、本実施形態のセンサ装置では、環境温度の変化や時間の経過にともなった特性変動がなく、高精度、高信頼性が確保でき、余分な補正回路やセンサエレメント内の振動モニタ等が不要となるために低コストかつ小型化が実現できる。
【００７７】
（第２実施形態）
図５に本発明の第２実施形態に係るセンサエレメント３００の概略平面を示す。上記図１に示したセンサエレメント１００においては、検出部である検出用可動電極１４と検出用固定電極１５とが共に駆動用振動子１と一体化されて可動部を構成し、駆動用振動子１と同様に駆動振動するものであったが、本実施形態のセンサエレメント３００では、検出部のうち検出用固定電極３５が、駆動振動する振動子３１、３２とは別体であり、共に駆動振動しない構成となっていることが、第１実施形態との主たる相違点である。
【００７８】
また、上記図１では、駆動用振動子１に一体に設けることにより、２個の検出用振動子１１、１２を同一周波数で駆動振動するようにしたが、図５のセンサエレメント３００では、２個の振動子３１、３２に連結された梁構造等を工夫することにより、両振動子３１、３２を角速度軸ｚと垂直方向に且つ同一周波数で駆動振動させるようにしている。
【００７９】
図５に示すセンサエレメント３００は、例えばＳＯＩ基板にマイクロマシン技術を施すことにより形成された略矩形状のチップであり、基板の水平面（本実施形態では図５における紙面に相当）内で駆動振動を行う略矩形状の２個の振動子３１、３２を有し、両振動子３１、３２を駆動振動させて該水平面と垂直な角速度軸ｚ回りに角速度Ωが発生したときに、両振動子３１、３２に対して該水平面と平行な方向にコリオリ力が作用するようになっている。
【００８０】
センサエレメント３００においては、２個の櫛歯状の駆動用可動電極４は、それぞれ梁２により外周枠部３と連結され、外周枠部３の対向辺部に支持された櫛歯状の駆動用固定電極５と対向しており、また、両駆動用可動電極４は支持梁（支持棒）２ａによって一体に連結されている。ここで、梁２は、後述の本発明でいう可動部３８を図５に示す矢印ａ０の方向（駆動振動方向）にのみ振動可能とするものである。
【００８１】
そして、２個の駆動用可動電極４の間において支持梁２ａの両側には、２個の振動子３１、３２が配置され、各々例えば４本の検出用梁３３によって駆動用可動電極４に連結されている。ここで、振動子３１は本発明でいう第１の検出用振動子、振動子３２は本発明でいう第２の検出用振動子に相当する。
【００８２】
こうして、駆動用可動電極４、支持梁２ａ、振動子３１、３２及び検出用梁３３は互いに一体化され、本発明でいう可動部３８を構成する。ここで、検出用梁３３は角速度Ωの入力時、各振動子３１、３２を、それぞれ可動部３８の他の部分とは独立に、図５に示す一点鎖線ａ１、ａ２方向（検出振動方向）にのみ検出振動させることが可能となっている。
【００８３】
この可動部３８は、上記第１実施形態と同様に、回路手段２００によって両駆動用電極４、５に静電力を作用させることにより、梁２の弾性力によって可動部３８全体を水平面内において図５に示すａ０方向に駆動振動させることができるようになっている。なお、厳密に言えば、可動部３８における両振動子３１、３２の駆動振動方向は、図５に示すａ０方向からややはずれるが、実質的には両振動子３１、３２の駆動方向は図５に示すａ０方向として問題ない。
【００８４】
また、２個の振動子３１、３２には、それぞれ例えば２本の連結梁３６によって櫛歯状の検出用可動電極３４が連結されており、検出用可動電極３４の櫛歯の隙間には、櫛歯状の検出用固定電極３５が離間対向して設けられている。この検出用固定電極３５は、外周枠部３において両駆動用電極４、５が存在する対向辺部以外の対向辺部に支持されている。
【００８５】
また、検出用可動電極３４には、この検出用可動電極３４が図５に示すａ１及びａ２方向とそれぞれ垂直な方向に変位しないように抑制するための駆動振動抑制梁３７が設けられている。こうして、本実施形態では、各振動子３１、３２は、それぞれ各梁及び検出部３３〜３７との組み合わせによって一つの加速度センシング部３０、４０をなした形となっている。
【００８６】
そして、２個の振動子３１、３２は、上記可動部３８の駆動振動時において、図５に示すａ０方向に振動する。そして、角速度軸ｚ回りの角速度Ωの入力時、これら振動子３１、３２には、この駆動動作にともない、慣性力とコリオリ力が加わることとなる。
【００８７】
ここで、それら力の総合によって振動子３１、３２は上記水平面（図５の紙面）内にて変位するが、検出用可動電極３４には、それぞれ図５に示すａ１、ａ２方向の変位のみしか伝わらない。すなわち、ａ１、ａ２方向の変位動作（振動子３１、３２の検出振動）は連結梁３６を通して検出用可動電極３４を変位させることとなるが、それと垂直方向の変位は、駆動振動抑制梁３７によって抑えられる。
【００８８】
従って、図５に示すセンサエレメント３００においても、２個の振動子３１、３２における各々の検出振動の方向（検出方向）ａ１、ａ２を、ａ０方向（駆動振動方向）と垂直なコリオリ力の作用方向Ｋに対して角度θだけずらした独自の構成として、紙面に対して垂直方向の角速度軸ｚ回りの角速度Ωを検出するようになっている。
【００８９】
このセンサエレメント３００からの出力としては、上記第１実施形態と同様の考えに基づくと、下記の数式４のように異なる２個の出力信号、即ち、一方の振動子３１からの信号ａａと他方の振動子３２からの信号ｂｂとが発生する。これら出力信号ａａ、ｂｂは両検出用電極３４、３５間のａ１及びａ２方向の距離変化による容量変化として検出できる。
【００９０】
【数４】
ａａ＝Ａφ2ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ−２ΩＡφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ＋α
ｂｂ＝Ａφ2ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ＋２ΩＡφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ＋α
ここで、各出力信号の右辺において、第１項は、慣性力の項、第２項はコリオリ力の項である。上記第１実施形態には無かった第３の項αは、駆動振動そのものが検出用可動電極３４を変位させることによる。αは駆動振幅Ａの変動に対しては他の項と同様に変化するために問題はないが、検出用梁３３のばね定数の変化等の検出側の変動に対しては誤差となる。
【００９１】
このαによる誤差の問題に対しては、例えば検出用梁３３の共振周波数等、検出側の共振周波数を駆動周波数と一致もしくは近傍に設定することにより、検出振動の振幅を大きくでき検出振動方向の慣性力及びコリオリ力成分を大きくできるため、上記第１、第２の項を共振倍率分、拡大することが可能である。そのようにすれば、相対的にαの項が小さくなり、誤差も低減できる。
【００９２】
このように、本実施形態におけるセンサエレメント３００の構成によっても、上記図４と同様の回路部２００（符号の関係で、加算と減算が逆になる）を用いることで、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００９３】
また、図５のようにセンサエレメント３００を構成すれば、可動部３８をすべて同一の電位で形成することが可能となり、上記図１のように加速度センシング部を搭載する構造に対してプロセスが容易、電気的カップリングが小さいという利点がある。
【００９４】
（第３実施形態）
上記第１及び第２実施形態のセンサエレメント１００、３００においては、２つの振動子１１及び１２、３１及び３２を共通の駆動用電極４、５にて同一方向に駆動振動させている。
【００９５】
ここで、図６に示す本実施形態のセンサエレメント４００の様に、梁２によって外周枠部３に懸架された２個の駆動用振動子１ａ、１ｂに、それぞれ検出用振動子１１、１２を含む上記加速度センシング部１０、２０を設け、両駆動用振動子１ａ、１ｂの間に連成振動用梁６を設け、これによって両駆動用振動子１ａ、１ｂを連成振動させることも可能である。
【００９６】
この構成では、駆動振動の方向として、２つの駆動用振動子１ａ、１ｂを同相で駆動することも、逆相で駆動することも可能である。それによって、上記第１実施形態にて述べたのと同様に、各加速度センシング部１０、２０から角速度軸ｚ回りの角速度Ωを検出することができ、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００９７】
また、本実施形態は、センサエレメント４００として、角速度軸ｚに対して垂直方向に駆動振動する２個の第１の振動子（駆動用振動子）１ａ、１ｂと個々の第１の振動子１ａ、１ｂの内部に梁１３で連結された第２の振動子（検出用振動子）１１、１２と、角速度が入力されたときに第２の振動子１１、１２に加わるコリオリ力を検出する検出部１４、１５とを備え、かつ、２個の第１の振動子１ａ、１ｂが連成振動用梁６で連結されており、コリオリ力が加わったときに第２の振動子１１、１２に発生する検出振動の方向がコリオリ力の作用する方向に対してずれているものを採用している。
【００９８】
ここにおいて、両第１の振動子１ａ、１ｂを連成振動可能に結合する連成振動用梁６は２個以上でも良い。また、第１の振動子は３個以上でもよい。その場合、複数個の第１の振動子の少なくとも２個が少なくとも１個の連成振動用梁で連結されていればよい。
【００９９】
それによって、少なくとも２個の第１の振動子同士が連成振動用梁で連結されているため振動系は連成振動系となり、駆動振幅が極大となる駆動力の周波数は、該連成振動用梁で連結された第１の振動子において同じ値（固有振動数）となる。角速度センサでは、駆動振幅を大きくとるために固有振動数で振動させることが多いが、連成振動系を作ることにより、振幅を一致（または近い値に）させるのが容易となる。
【０１００】
なお、本構成では、加速度センシング部１０、２０を含む両駆動用振動子１ａ、１ｂ及び連成振動用梁６が可動部４１に相当し、また、図６の破線で囲んだ２つの部分を、各々一つのセンサエレメントユニット（第１のユニット４０１及び第２のユニット４０２）とみなすことができる。また、図６中の矢印ａ０、ａ１、ａ２は、図１に示す矢印ａ０、ａ１、ａ２に相当するものである。
【０１０１】
（第４実施形態）
本第４実施形態は、上記第３実施形態とセンサエレメントの構造は全く同じである。本実施形態と第３実施形態との違いは、両駆動用振動子１ａ、１ｂの駆動振幅の不一致に対処するための信号の処理方法である。本実施形態の信号の処理方法を以下に述べる。従って、以下の説明は、上記図６に示すセンサエレメント４００によるものである。
【０１０２】
（本実施形態の信号処理の考え方と信号処理方法）検出用振動子１１、１２は、それぞれの駆動用振動子１ａ、１ｂの駆動振動時において、角速度軸ｚ回りの角速度の非入力時（Ω＝０のとき）には、それぞれの駆動用振動子１ａ、１ｂと同様に駆動振動する。そして、角速度軸ｚ回りの角速度Ωの入力時には、基板の水平面（図６中の紙面に相当）と平行であって且つ角速度軸ｚ及び駆動振動方向（ａ０方向）と直交する方向に発生するコリオリ力の作用により、各検出用振動子１１、１２は、それぞれ図６に示すａ１、ａ２の方向に振動する（検出振動）。
【０１０３】
角速度センサでは、出力信号を大きくするために、駆動力の周波数を振動系の固有振動数と一致（またはほぼ一致）させて（いわゆる共振を利用して）、振動させることが良く行われる。上記第３実施形態では、２個の駆動振動子１ａ、１ｂが、連成振動用梁６で結ばれている。従って、加工誤差によって左右対称な振動子構造ができなかったとしても、両駆動用振動子１ａ、１ｂの振幅の周波数特性は同じ周波数（固有振動数）でピーク（極大値）を持つ。従って、共振を利用した場合、両振動子１ａ、１ｂの振幅は、近い値になる。しかし、厳密には一致しない。
【０１０４】
また、共振を利用しないで振動させる場合でも、加工誤差があって、左右対称な振動子構造ができなかった場合には、両振動子１ａ、１ｂの駆動振幅は、一般的には厳密には一致しない。以下に述べる本実施形態の信号処理の方法は、このような両駆動用振動子１ａ、１ｂの駆動振幅の不一致に対処する方法である。
【０１０５】
本実施形態においても、上記第１実施形態と同様、２個の検出用振動子１１、１２における各々の検出振動の方向（検出方向）ａ１、ａ２を、ａ０方向（駆動振動方向）と垂直なコリオリ力の作用方向に対して角度θだけずらした独自の構成として、角速度軸ｚ回りの角速度Ωを検出しようとしている。このようなセンサエレメント４００の働きは、第１実施形態と同様、上記図３（第１の検出用振動子１１に作用する力を説明する図）を参照して説明できる。
【０１０６】
駆動用振動子（第１の駆動用振動子）１ａとともに第１の検出用振動子１１がｘ１＝Ａａｓｉｎφｔ（ｘ１：変位、Ａａ：駆動振幅、ｓｉｎφｔ：位相）でａ０方向に駆動振動しているとする。角速度軸ｚ回りの角速度Ωが入力されたとき、第１の検出用振動子１１に対して、駆動振動方向と平行に慣性力Ｆｉが作用し、駆動振動方向と直交する方向Ｋにコリオリ力Ｆｃが作用する。
【０１０７】
ここで、梁１３によって第１の検出用振動子１１の検出振動の方向がａ１方向に規定されているため、慣性力はＦｉ・ｓｉｎθ成分のみ（図３（ａ）参照）、コリオリ力はＦｃ・ｃｏｓθ成分のみ（図３（ｂ）参照）、各々検出することができる。図６における第１の検出用振動子１１の質量をｍ、第１の検出用振動子１１に加わる加速度をａ、角速度をΩとすると、第１の検出用振動子１１にて検出される慣性力Ｆａｉ及びコリオリ力Ｆａｃは、下記の数式５のようになる。
【０１０８】
【数５】
Ｆａｉ＝ｍａ＝−ｍＡａφ2ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ
Ｆａｃ＝２ｍｖΩ＝２ｍΩＡａφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ
また、第２の検出用振動子１２に対しても同様に考えれば、該第２の検出用振動子１２にて検出される慣性力Ｆｂｉ及びコリオリ力Ｆｂｃは、下記の数式６のようになる。
【０１０９】
【数６】
ここで、Ａｂは、第２の駆動用振動子１ｂおよび第２の検出用振動子１２の駆動振幅である。
【０１１０】
これらの力は、各検出用振動子１１、１２の検出振動において各々図６に示すａ１、ａ２方向の変位となって現れ、検出部としての両検出用電極１４、１５の側面間の距離変化が発生し、両検出用電極１４、１５間の容量変化として検出することができる。すなわち、２つの検出用振動子１１、１２および検出部１４、１５からは、センシングした加速度として下記の数式７に示す２つの信号ａａおよびｂｂが得られることとなる。
【０１１１】
【数７】
ａａ＝−Ａａφ2ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ＋２ΩＡａφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ
ｂｂ＝Ａｂφ2ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθｔ＋２ΩＡｂφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ
ここで、上記第１実施形態では、出力信号ａａ、ｂｂをそのまま、減算、加算したが、本実施形態ではその前に次のような操作を行う。すなわち、ａａ、ｂｂに対して、各々下記の数式８に示す操作を行う。
【０１１２】
【数８】
ａａ’＝ａａ×Ａｂ×Ｃ
ｂｂ’＝ｂｂ×Ａａ×Ｃ
（Ｃ：定数）
この操作は、例えば、上記回路部２００に増幅回路を設け、この増幅回路を用いて行うことができる。なお、もちろん上記第１実施形態でも信号の増幅を行うことがあるが、この場合、２個の検出部（加速度センシング部１０の検出部１４、１５と加速度センシング部２０の検出部１４、１５）からの各信号の増幅率は等しい（またはほぼ等しい。）。
【０１１３】
本実施形態では、これら２個の検出部の信号の増幅率が異なることが特徴である。ここで、２個の検出部の信号の増幅率は、それぞれＡｂ×Ｃ、Ａａ×Ｃであり、２個の検出部１４、１５における互いの出力信号振幅を、共にＡａ×Ａｂ×Ｃとして予め等しくなるようにゲインを調整する。このようにして、本実施形態における角速度センサ装置においては、センサエレメント４００から異なる２個の出力信号、即ち第１の検出用振動子１１からの信号ａａ’と第２の検出用振動子１２からの信号ｂｂ’とが発生する。
【０１１４】
次に、得られた２個の出力信号ａａ’、ｂｂ’を、上記回路部２００にて処理し出力を得るのであるが、その演算処理方法を、図７に示す本実施形態の回路部２００の説明図を使って説明する。２個の出力信号ａａ’、ｂｂ’の処理方法は、基本的には、上記図４と同様である。
【０１１５】
即ち、図７に示す様に、まず、２個の出力信号ａａ’、ｂｂ’を減算、加算することによって、それぞれ信号Ｓ１１、Ｓ１２が得られる。信号Ｓ１１はコリオリ力に起因しない慣性力に、信号Ｓ１２はコリオリ力に起因した信号である。この２つの信号Ｓ１１、Ｓ１２のピーク値を検出し、得られた信号Ｓ２１、Ｓ２２同士を除算してその強度比をとることによって、最終的に、２Ω／φｔａｎθの出力が角速度センサ装置の検出値として得られる。
【０１１６】
図７に示す様に、本実施形態の回路部２００は、第１および第２の検出用振動子１１、１２の各々の出力信号ａａ’、ｂｂ’を入力して減算により慣性力を算出する慣性力算出手段（信号Ｓ１１及び信号Ｓ２１を算出する部分）と、第１および第２の検出用振動子１１、１２の各々の出力信号ａａ’、ｂｂ’を演算することによりコリオリ力を含む値を算出するコリオリ力算出手段（信号Ｓ１２及び信号Ｓ２２を算出する部分）と、慣性力算出手段からの信号（信号Ｓ２１）とコリオリ力算出手段とからの信号（信号Ｓ２２）に基づいて演算を行うことによって角速度を算出する角速度算出手段（除算して出力を算出する部分）と、を備えている。
【０１１７】
ここで、上記第１実施形態と同様に、センサエレメント４００を作製後、一定の角速度における出力を測定しておくことによって角速度Ωが算出可能である。またφとθは既知であるから、その値を用いて角速度Ωを算出することが可能である。
【０１１８】
また、上記第１実施形態と同様に、最終的に得られる出力（２Ω／φｔａｎθ）は、第１の駆動用振動子１ａの駆動振幅Ａａおよび第２の駆動用振動子１ｂの駆動振幅Ａｂに依存しないことより、環境温度の変化や時間の経過により駆動振幅ＡａおよびＡｂが変化しても、得られる値は一定である。また、駆動振幅ＡａおよびＡｂを一定にする回路等が不要となるとともに、上記した「駆動振幅以外の環境温度の変化や時間の経過影響を除くというメリット」も有する。
【０１１９】
このように、本実施形態においても、通常ノイズとなる慣性力を用いて、環境温度の変化や時間の経過とともに同様に変化するコリオリ力に起因しない信号とコリオリ力に起因する信号とを導出し、コリオリ力に起因しない信号を基準に、コリオリ力に起因する信号を算出することによって、絶対値として持っている０点や出力感度のドリフトを相対的にキャンセルし抑制することができる。
【０１２０】
また、本実施形態によれば、各検出部１４、１５における互いの出力信号ａａ、ｂｂの振幅を予め等しくなるようにゲインを調整しているから、両駆動用振動子１ａ、１ｂの駆動振幅の不一致が存在しても、調整された各信号ａａ’、ｂｂ’を演算することによって、コリオリ力による信号を精度良く得ることができる。
【０１２１】
ところで、本第４実施形態において、駆動振動子１ａ、１ｂの両振動子の駆動振幅の不一致に対処する方法としては、この他にも、例えば、次の２つの方法がある。（１）予め両振動子１ａ、１ｂの駆動振幅が同じになるように、両方の振動子１ａ、１ｂの駆動電圧を調整する方法。（２）振動モニタを用いて、駆動振幅、駆動振動速度等をモニタし、その情報を用いて駆動振幅にフィードバックをかけ、駆動振幅を両振動子１ａ、１ｂで同じにして、かつ時間変化もしないようにする方法。これら（１）及び（２）の方法については、各々、後述の第６実施形態、第８実施形態を参照すればよい。
【０１２２】
（第５実施形態）
上記第１〜第４実施形態におけるセンサエレメント１００、３００、４００においては、振動子等の梁をコリオリ力の発生する方向からθだけ傾けて形成しているが、振動子の梁の長さや幅を非対称に変える等、梁のばね定数を変化させることで駆動方向と検出方向の角度を９０度からずらしてもよい。
【０１２３】
図８は、そのような技術的思想に基づいて振動子の駆動振動用の梁の長さを変えたセンサエレメント５００の概略平面図である。本センサエレメント５００は、上記図６と同様、加速度センシング部１０、２０を含む両駆動用振動子１ａ、１ｂが連成振動用梁６を挟んだ形の可動部５１を有するが、加速度センシング部１０、２０は、可動部５１を外周枠部３に連結する一対の梁５０１、５０２に対して平行としている。
【０１２４】
このセンサエレメント５００の上面に磁石（図示せず）を配置し、回路部２００（図２参照）によって駆動用配線５０３に電流を流すことで、図８に示す一点鎖線ｃ１及びｃ２方向に駆動用の力が発生する。ここで、駆動振動の軸ｃ１、ｃ２を挟んで設けられた梁５０１と梁５０２の長さを変えている（なお、太さを変えても良い）ために、各駆動用振動子１ａ及び１ｂは、それぞれ図８に示す一点鎖線ｂ１及びｂ２方向に変位する（駆動振動する）。
【０１２５】
そして、このｂ１及びｂ２方向を振動軸として駆動振動している時に角速度軸ｚ回りに角速度Ωが入力されると、ｂ１及びｂ２方向と直交するＫ方向にコリオリ力が作用し、各駆動用振動子１ａ及び１ｂにそれぞれ設けられた検出用振動子１１、１２は、梁１３によって各々図８に示すａ１、ａ２方向に検出振動を行う。このようにして、容易に駆動振動方向ｂ１、ｂ２と検出振動方向ａ１、ａ２との角度を９０度からずらすことができ、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０１２６】
なお、本第５実施形態で、静電駆動を用いずに電磁駆動で説明したのは、このように駆動振動ｂ１、ｂ２の方向が斜めにずれる場合、駆動振動中に駆動用櫛歯４、５の間隔が変化し、櫛歯がぶつかったりする問題があるからである。しかし、櫛歯がぶつかってもそのことが問題にならない場合も多くあり、従って、本実施形態の駆動方法を静電駆動に変えた方法ももちろん有効である。
【０１２７】
（第６実施形態）
図９に、本発明の第６実施形態に係る角速度センサ装置のセンサエレメント４５０の概略平面図を示す。本実施形態は、上記第１実施形態及び上記第３実施形態とは、主に次の点で異なっている。
【０１２８】
上記第１実施形態では、駆動用振動子１は、２個の略矩形状の検出用振動子、即ち第１の検出用振動子１１及び第２の検出用振動子１２を有しており、その２個の検出用振動子による信号を演算して、角速度信号を得ている。一方、本実施形態では、駆動用振動子が第１の駆動用振動子１ａと第２の駆動用振動子１ｂの２個あり、それぞれに検出用振動子１１、１２が１個ずつあることが主に第１実施形態と異なっている。
【０１２９】
また、上記第３実施形態（図６参照）と比較した場合、第３実施形態のセンサエレメント４００では両駆動用振動子１ａ、１ｂが連成振動用梁６で連結された構造（両振動子連結構造）であるのに対し、本実施形態では、図９に示す様に、連成振動用梁６が存在しない構造（両振動子独立構造）であることが主に異なっている。つまり、本実施形態の可動部４１は、第３実施形態から連成振動用梁６を除いたものである。
【０１３０】
各駆動用振動子１ａ、１ｂ（検出用振動子１１、１２も含む）は、図９中のａ０軸方向にそれぞれ駆動振動する。ここで、本実施形態では、駆動振幅が２個の駆動用振動子１ａ、１ｂで等しく（あるいはほぼ等しく）なるように、予め２個の駆動振動子１ａ、１ｂの駆動電圧を調整しておき、第１実施形態と同様に作動させる。このように２個の駆動用振動子１ａ、１ｂの駆動振幅が異なる理由としては、加工誤差等が考えられる。なお、加工誤差等がない場合には、両駆動用振動子は同じ駆動電圧で同じ振幅の振動をするから、このような駆動電圧の調整は不要である。
【０１３１】
本実施形態のように、駆動振動を行う両振動子１ａ、１ｂの駆動振幅を調整すれば、たとえ両振動子１ａ、１ｂ間に加工誤差があっても、複数個の信号を演算（例えば加算若しくは減算）することによって、コリオリ力による信号を精度良く得ることができる。なお、角速度信号を得るための演算方法は、上記第１実施形態（図４参照）と同様である。
【０１３２】
また、本実施形態のような両振動子独立構造においては、上記第３実施形態と同様に、駆動振動の方向として、２つの駆動用振動子１ａ、１ｂを同相で駆動することも、逆相で駆動することも可能である。それによって、上記第１実施形態にて述べたのと同様に、各加速度センシング部１０、２０から角速度軸ｚ回りの角速度Ωを検出することができ、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０１３３】
また、上記第３実施形態との比較において、本実施形態では、連成振動用梁６が存在しない。このことによって、２個の駆動用振動子１ａ、１ｂの配列がチップ内で自由になるというメリットがある（なお、ここでいう配列の自由度とは、主に並進の自由度を指す）。
【０１３４】
また、２個の駆動用振動子１ａ、１ｂは別のチップ上にあってもよい。２個の駆動用振動子１ａ、１ｂを別チップにできれば、歩留まりの上でも有利である。また、装置（センサアッシー）をコンパクトに小型化することもできる。２個の駆動用振動子１ａ、１ｂ（両ユニット４０１、４０２）が別のチップ１０００、１００１にあるセンサエレメント４５０を概略平面図として図１０に示す。なお、両チップ１０００、１００１を積層するように重ねて配置しても良く、この場合には、装置の一層の小型化が図れる。
【０１３５】
ところで、本実施形態において、２個の駆動用振動子１ａ、１ｂの駆動電圧を等しく(またはほぼ等しく)する調整は、上記第１実施形態で述べている「駆動振幅Ａを一定にする回路」とは異なる。従って、第１実施形態で述べている「駆動振幅Ａを一定にする回路等が不要となる」というメリットは損なわれない。
【０１３６】
これらの回路の違いについて次に述べる。まず、第１実施形態で述べた「駆動振幅Ａを一定にする回路」とは、センサの動作中に駆動振動の振幅や速度をモニタし、駆動電圧にフィードバックをかけることにより、駆動振幅を一定にする回路のことである。
【０１３７】
一方、本実施形態における「駆動振幅Ａを一定にする調整」とは、出荷前に、２個の駆動振動子１ａ、１ｂの駆動振幅を計測して、それらが同じになるように、２個の駆動振動子１ａ、１ｂの駆動電圧の片方または両方の値を調整することである。従って、センサ動作中に駆動振動の振幅や駆動振動の速度をモニタし、駆動電圧にフィードバックをかけることはしない。
【０１３８】
もちろん、動作中には、環境温度の変化や時間の経過等により、それぞれの駆動振動子１ａ、１ｂの駆動振幅Ａａ、Ａｂは変化する。しかし、これら駆動振幅の変化は２つの駆動振動子１ａ、１ｂ間でほぼ同じ（例えば、Ａａが１．２倍になれば、Ａｂもほぼ１．２倍になる）であるから、動作中も常にＡａとＡｂはほぼ等しいことになる。
【０１３９】
従って、上記第１実施形態にて述べた「駆動振幅Ａを一定にする回路等が不要となる」というメリットは、本実施形態においても発揮される。さらに、上記第１実施形態にて述べた「駆動振幅以外の環境温度の変化や時間の経過影響を除くというメリット」は、本実施形態においても発揮される。
【０１４０】
このように、本実施形態においても、通常ノイズとなる慣性力を用いて、環境温度の変化や時間の経過とともに同様に変化するコリオリ力に起因しない信号とコリオリ力に起因する信号とを導出し、コリオリ力に起因しない信号を基準に、コリオリ力に起因する信号を算出することによって、絶対値として持っている０点や出力感度のドリフトを相対的にキャンセルし抑制することができる。
【０１４１】
従って、上記第１実施形態と同様、本実施形態のセンサ装置では、環境温度の変化や時間の経過にともなった特性変動がなく、高精度、高信頼性が確保でき、余分な補正回路やセンサエレメント内の振動モニタ等が不要となるために低コストかつ小型化が実現できる。
【０１４２】
ところで、図９では、両駆動用振動子１ａ、１ｂの駆動方法として静電駆動の方法を用いているが、図１１に示す様に電磁駆動を用いる方法がある。これは、上記第５実施形態と同じ駆動用配線５０３を用いるものである。その方法を説明する。センサエレメント４５０を構成する基板上に、アルミニウム、白金、チタン等の金属等よりなる駆動用配線５０３を配置して、この配線５０３に電流を流す。同時に、永久磁石または電磁石等によって、該基板面に垂直な方向（図１１中の紙面垂直方向）に磁場をかける。
【０１４３】
該配線５０３に流す電流が周期的に変化するもの（例えば、正弦波、矩形波）であれば、両駆動用振動子１ａ、１ｂは駆動振動する。そして、角速度信号を得るための演算方法（検出方法）は、上に述べた方法と同じである。この電磁駆動は、静電駆動に比べて一般に駆動力が大きいという利点がある。
【０１４４】
以上のように、本実施形態は、センサエレメント４５０として、角速度軸に対して垂直方向に駆動振動する２個の第１の振動子（駆動用振動子）１ａ、１ｂと、各々の第１の振動子１ａ、１ｂの内部に梁１３で連結された第２の振動子（検出用振動子）１１、１２と、角速度が入力されたときに第２の振動子１１、１２に加わるコリオリ力を検出する検出部１４、１５とを備え、かつ、２個の第１の振動子１ａ、１ｂ同士が連結されておらず独立しており、コリオリ力が加わったときに第２の振動子１１、１２に発生する検出振動の方向がコリオリ力の作用する方向に対してずれているものを採用している。ここにおいて、第１の振動子１ａ、１ｂは３個以上でもよい。
【０１４５】
複数個の第１の振動子１ａ、１ｂを連結せずに独立させることにより、各第１の振動子のチップ内での配置が自由になり、チップの小型化が可能である。これは、単純には低コストになるし、歩留まりも向上する。また、各第１の振動子を連結しないことにより、図１０に示したように、複数の第１の振動子をそれぞれ別のチップ１０００、１００１上に配置することも可能であり、これも歩留まり向上に役立つ。
【０１４６】
さらに、複数個の第１の振動子１ａ、１ｂを連結しないということは、これら第１の振動子を連結するための梁（例えば、上記図６中の連成振動用梁６）を設けなくても良いことであるから、個々の第１の振動子の周囲に駆動手段（駆動用電極等）を、簡単に複数個とりつけることができる。従って、駆動力を大きくすることができて非常に有利である。
【０１４７】
例えば、本第６実施形態において、図９では、駆動用の櫛歯電極４、５が、駆動用振動子１ａ、１ｂのそれぞれの片側にしかないが、後述する第８実施形態にて示す図１２の様に両側にあってもよい。つまり、該図１２に示す様に、駆動用振動子１ａ、１ｂのそれぞれの片側に位置する駆動用櫛歯電極４、５に加えて、他側に駆動用可動電極４’と駆動用固定電極５’とからなる駆動用櫛歯電極４’、５’を設けることができる。それにより、駆動力の増大化が図れる。
【０１４８】
（第７実施形態）
本第７実施形態は、上記第６実施形態とセンサエレメントの構造（両振動子独立構造）は全く同じである。本実施形態と第６実施形態との違いは、両駆動用振動子１ａ、１ｂの駆動振幅の不一致に対処するための信号の処理方法である。つまり、第６実施形態では、２個の駆動用振動子１ａ、１ｂ（検出用振動子１１、１２を含む）の駆動振幅が等しく（あるいはほぼ等しく）なるようにあらかじめ調整しておいたが、本実施形態はそれを行わない。
【０１４９】
本実施形態では、２個の駆動用振動子１ａ、１ｂの駆動振幅が異なる場合に対処するものであるが、両駆動振幅が異なる理由としては、加工誤差等が考えられる。加工誤差等がなく、両振動子１ａ、１ｂの駆動振幅がほぼ一致する場合には、両振動子１ａ、１ｂは、同じ駆動電圧で同じ振幅の駆動振動を行うから、以下に述べるような処理が不要になることもあるが、一般的には、加工誤差は必ず存在し、２個の駆動用振動子１ａ、１ｂの駆動振幅は異なる。従って、本実施形態は常に有効である。
【０１５０】
本実施形態の信号の処理方法を以下に述べる。以下の説明は、上記図９に示すセンサエレメント４５０によるものである。なお、本実施形態は、上記図１０、図１１及び図１２のセンサ装置に適用できることは勿論である。また、本実施形態の信号処理方法は、上記第４実施形態のものと基本的には同じであるため、その説明は簡略化して述べることとする。
【０１５１】
（本実施形態の信号処理方法）検出用振動子１１、１２は、それぞれの駆動用振動子１ａ、１ｂの駆動振動時において、角速度の非入力時には、それぞれの駆動用振動子１ａ、１ｂと同様に、図９中のａ０方向へ駆動振動する。そして、角速度の入力時には、各検出用振動子１１、１２は、それぞれ図９中のａ１、ａ２の方向に振動する（検出振動）。ここで、本実施形態においても、２個の検出用振動子１１、１２における各々の検出方向ａ１、ａ２を、ａ０方向（駆動振動方向）と垂直なコリオリ力の作用方向Ｋに対して角度θだけずらした独自の構成としている。
【０１５２】
第１の駆動用振動子１ａとともに第１の検出用振動子１１が、変位Ａａｓｉｎφｔ（Ａａ：駆動振幅、ｓｉｎφｔ：位相）でａ０方向に駆動振動し、第２の駆動用振動子１ｂとともに第２の検出用振動子１２が、変位Ａｂｓｉｎφｔ（Ａｂ：駆動振幅、ｓｉｎφｔ：位相）でａ０方向に駆動振動しているとする。
【０１５３】
上記第４実施形態と同様に考えると、第１の検出用振動子１１において検出される慣性力Ｆａｉ及びコリオリ力Ｆａｃ、第２の検出用振動子１２において検出される慣性力Ｆｂｉ及びコリオリ力Ｆｂｃ、及び、センシングした加速度としての信号ａａおよびｂｂは、第４実施形態と同様に、下記の数式９に示される。
【０１５４】
【数９】
Ｆａｉ＝−ｍＡａφ2ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ
Ｆａｃ＝２ｍΩＡａφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ
Ｆｂｉ＝ｍＡｂφ2ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ
Ｆｂｃ＝２ｍΩＡｂφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ
ａａ＝−Ａａφ2ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ＋２ΩＡａφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ
ｂｂ＝Ａｂφ2ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθｔ＋２ΩＡｂφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ
ここで、上記数式９中、ｍは第１の検出用振動子１１及び第２の検出用振動子の質量、Ωは第１の検出用振動子１１及び第２の検出用振動子１２に加わる角速度である。そして、上記第４実施形態と同様に、ａａ、ｂｂに対して、各々下記の数式１０に示す操作を行う。
【０１５５】
【数１０】
ａａ’＝ａａ×Ａｂ×Ｃ
ｂｂ’＝ｂｂ×Ａａ×Ｃ
（Ｃ：定数）
この操作は、上記第４実施形態と同様に、例えば増幅回路を用いて行うことができる。本実施形態でも、これら２個の検出部の信号の増幅率が異なることが特徴である。２個の検出部の信号の増幅率は、それぞれＡｂ×Ｃ、Ａａ×Ｃであり、２個の検出部１４、１５における互いの出力信号振幅を、共にＡａ×Ａｂ×Ｃとして予め等しくなるようにゲインを調整する。
【０１５６】
このようにして、本実施形態における角速度センサ装置においては、センサエレメント４５０から振幅の等しい２個の出力信号、即ち第１の検出用振動子１１からの信号ａａ’と第２の検出用振動子１２からの信号ｂｂ’とが発生する。そして、これら信号ａａ’及びｂｂ’を、上記図７に示す様に、演算処理し、最終的に、２Ω／φｔａｎθの出力を角速度センサ装置の検出値として得る。
【０１５７】
なお、本実施形態においても、センサエレメント４５０を作製後、一定の角速度における出力を測定しておくことによって角速度Ωが算出可能である。またφとθは既知であるから、その値を用いて角速度Ωを算出することが可能である。
【０１５８】
また、上記第４実施形態と同様に、最終的に得られる出力（２Ω／φｔａｎθ）は、第１の駆動用振動子１ａの駆動振幅Ａａおよび第２の駆動用振動子１ｂの駆動振幅Ａｂに依存しないことより、環境温度の変化や時間の経過により駆動振幅ＡａおよびＡｂが変化しても、得られる値は一定である。また、駆動振幅ＡａおよびＡｂを一定にする回路等が不要となるとともに、「駆動振幅以外の環境温度の変化や時間の経過影響を除くというメリット」も有する。
【０１５９】
このように、本第７実施形態においても、通常ノイズとなる慣性力を用いて、環境温度の変化や時間の経過とともに同様に変化するコリオリ力に起因しない信号とコリオリ力に起因する信号とを導出し、コリオリ力に起因しない信号を基準に、コリオリ力に起因する信号を算出することによって、絶対値として持っている０点や出力感度のドリフトを相対的にキャンセルし抑制することができる。
【０１６０】
（第８実施形態）
図１２に、本発明の第８実施形態に係る角速度センサ装置のセンサエレメント４５０の概略平面図を示す。本実施形態は、上記第６実施形態の構造（両振動子独立構造、図９参照）を基本としたものであるが、該第６実施形態と比較して主に次の２点が異なっている。
【０１６１】
（１）構造面の違いとして、２個の駆動用振動子１ａ、１ｂに駆動振動モニタ用電極（櫛歯構造）４’、５’が存在する。なお、繰り返しとなるが上記第６実施形態の最終段にて述べたように、駆動振動モニタ用電極４’、５’は駆動用の電極として用いても良い。
【０１６２】
（２）動作の違いとしては、上記第６実施形態では、駆動振幅が２個の駆動用振動子１ａ、１ｂで等しく（あるいはほぼ等しく）なるようにあらかじめ２個の駆動振動子１ａ、１ｂの駆動電圧を調整している。しかし、本実施形態では、そのような駆動電圧の調整は行わず、駆動振動モニタ用電極４’、５’を用いて、両振動子１ａ、１ｂの駆動振動の振幅を検出する。
【０１６３】
そして、駆動振幅が両駆動用振動子１ａ、１ｂで同じになるように、回路部２００によって、両駆動用振動子１ａ、１ｂの駆動電圧をフィードバック制御する。さらに、環境温度の変化や時間の経過影響による駆動振動の変化に対してもそれを検知して、駆動振動の時間変化を防ぐことも可能である。なお、角速度信号を得るための演算方法は、上記第１実施形態（図４参照）と同様である。
【０１６４】
もちろん、このようなモニタ用の電極４’、５’を設けることによって、上記第１及び第６実施形態の「駆動振幅Ａを一定にする回路等が不要となる。」というメリットは失われる。しかし、第１実施形態に書かれている「駆動振幅以外の環境温度の変化や時間の経過影響を除くというメリット」は依然失われない。
【０１６５】
ここで、図１２に示す左右の両駆動振動子１ａ、１ｂにおいて、ともに駆動用電極が４及び５であり、駆動振動モニタ用電極が４’及び５’であるとしてきた。しかし、この関係は逆でもよい。つまり、駆動用電極が４’及び５’であり、駆動振動モニタ用電極が４及び５であるとしてもよい。
【０１６６】
また、一方の振動子のみこの関係を逆転させてもよい。つまり、図１２中、「左側の第１の駆動用振動子１ａにおいては、駆動用電極が４、５であって駆動振動モニタ用電極が４’、５’であるが、右側の第２の駆動用振動子１ｂにおいては駆動用電極が４’、５’であって駆動振動モニタ用電極が４、５である」としてもよいし、「右側振動子１ｂにおいては駆動用電極が４、５であって駆動振動モニタ用電極が４’、５’であるが、左側振動子１ａにおいて駆動用電極が４’、５’であって駆動振動モニタ用電極が４、５である」としてもよい。
【０１６７】
また、図１２では、駆動振動モニタ用電極４’、５’として、櫛歯電極による静電検出を用いた「静電駆動、静電振動モニタ」の構成としているが、その他にも、「駆動振動子１ａ、１ｂ外に配置された永久磁石または電磁石と駆動振動子上の配線との相互作用により駆動振動子上の配線に生じる誘導起電力を検出する電磁検出」の方法が可能である。また、圧電検出等の方法が可能である。
【０１６８】
この電磁検出により、両振動子１ａ、１ｂの駆動振動の振幅をモニタする例を図１３に示す。図１３では、櫛歯状の電極４、５を駆動用電極とし、各駆動用振動子１ａ、１ｂにおいて駆動用電極４、５とは反対側に、上記した駆動用配線５０３を形成し、この配線５０３を駆動振動モニタ用電極としたものである。つまり、「静電駆動、電磁振動モニタ」の構成としている。
【０１６９】
なお、この関係は逆であっても良く、配線５０３を駆動用電極とし、櫛歯状の電極４、５を駆動振動モニタ用電極とした「電磁駆動、静電振動モニタ」の構成としてもよい。また、「左の振動子１ａは、電磁駆動、静電振動モニタ、右の振動子１ｂは、静電駆動、電磁振動モニタ」の構成としてもよい。さらには、図１４に示す様に、両駆動用振動子１ａ、１ｂともに、駆動用配線５０３及び５０３’を用いて「電磁駆動、電磁振動モニタ」の構成としても良い。
【０１７０】
このように、本第８実施形態によれば、駆動振動を行う振動子１ａ、１ｂにおける駆動振動の物理量をモニタする手段４’、５’を備えたものとすれば、駆動振動の物理量（駆動振幅や駆動振動速度等）をモニタすることによって、このモニタの結果に基づき、振動子１ａ、１ｂの駆動振動の振幅やその振動速度等を調整したり、検出部１４、１５からの出力信号の振幅を調整することができる。
【０１７１】
そして、モニタの結果を用いた負帰還（フィードバック）により、駆動振動を行う振動子１ａ、１ｂの駆動振幅を一定に制御すれば、両駆動用振動子１ａ、１ｂ間に加工誤差等があっても、複数個の信号ａａ、ｂｂを演算（例えば加算若しくは減算）することによって、コリオリ力による信号を精度良く得ることができる。また、この場合の駆動振幅一定制御はモニタ結果に基づくものであるため、装置に対する環境変化が生じても関係なく制御できる。
【０１７２】
（第９実施形態）
図１５に、本発明の第９実施形態に係る角速度センサ装置のセンサエレメント３３０の概略平面図を示す。本実施形態は、上記第２実施形態（図５参照）を変形したものである。第２実施形態では可動部は１個であったのに対し、本実施形態では、図１５に示す様に、可動部３８は、第１の可動部３８ａと第２の可動部３８ｂとより構成し、両可動部３８ａ、３８ｂを連成振動用梁６にて連結した構造（両振動子連結構造）としている。
【０１７３】
本センサエレメント３３０においても、２個の振動子３１、３２における各々の検出方向ａ１、ａ２、駆動振動方向ａ０方向、及びコリオリ力の作用方向Ｋに対して角度θだけずらした独自の構成として、紙面に対して垂直方向の角速度軸ｚ回りの角速度Ωを検出するようになっている。ここで、図１５では、上記図５と比較して、これら各方向ａ０〜ａ２、Ｋを９０°回転させた構成となっており、それに対応して、振動子３１、３２、駆動用電極４、５、検出用電極３４、３５や各梁も回転した構成となっている。
【０１７４】
第１の可動部３８ａにおいては、一方の振動子３１を検出用梁３３を介して支持棒（支持梁）２ａに支持させ、この支持棒２ａの一端側に櫛歯構造の駆動用電極４、５を設け、他端側は連成振動用梁６に接続されている。また、一方の振動子３１には、連結梁３６によって検出部としての櫛歯状の検出用可動電極３４が連結されており、検出用可動電極３４と対向して櫛歯状の検出用固定電極３５が設けられている。
【０１７５】
そして、第１の可動部３８ａ全体が、梁２によって図１５に示す矢印ａ０の方向（駆動振動方向）にのみ振動可能となっており、角速度Ωの入力時には、振動子３１が、検出用梁３３によって図１５に示す一点鎖線ａ１方向（検出振動方向）にのみ検出振動することが可能となっている。また、検出用可動電極３４は、駆動振動抑制梁３７によって図１５に示すａ１方向と垂直な方向に変位しないように抑制されている。
【０１７６】
こうして、第１の可動部３８ａにおいては、一方の振動子３１を基板の水平面（図１５における紙面に相当）内で、ａ０方向へ駆動振動させ、該水平面と垂直な角速度軸ｚ回りに角速度Ωが発生したときに、慣性力とコリオリ力が加わることとなる。ここで、それら力の総合によって、振動子３１は上記水平面内にて変位するが、検出用可動電極３４には、ａ１方向の変位のみしか伝わらない。すなわち、ａ１方向の変位動作（振動子３１の検出振動）は連結梁３６を通して検出用可動電極３４を同じａ１方向へ変位させる。
【０１７７】
第２の可動部３８ｂについても、同様のことが言える。即ち、第２の可動部３８ｂは、他方の振動子３２を中心に、検出用梁３３、支持棒（支持梁）２ａ、駆動用電極４、５、連結梁３６、検出用電極３４、３５が設けられてなる。そして、第１の可動部３８ａと第２の可動部３８ｂとは、駆動振動方向に変位可能な連成振動用梁６にて連結されている。
【０１７８】
そして、第２の可動部３８ｂ全体が、矢印ａ０の方向にのみ振動可能となっており、角速度Ωの入力時には、振動子３１が、検出用梁３３によってａ２方向にのみ検出振動することが可能となっている。また、第２の可動部３８ｂにおいても、検出用可動電極３４は、駆動振動抑制梁３７によってａ２方向と垂直な方向に変位しないように抑制されている。
【０１７９】
こうして、第２の可動部３８ｂにおいても、梁２によって、他方の振動子３２をａ０方向へ駆動振動させ、角速度軸ｚ回りに角速度Ωが発生したときに、慣性力とコリオリ力によって、他方の振動子３２及び検出用可動電極３４は、ａ２方向へ変位する。
【０１８０】
ところで、本実施形態では、第１の可動部３８ａが加速度センシング部３０に、第２の可動部３８ｂが加速度センシング部４０に実質的に相当する。ここで、各可動部３８ａ、３８ｂは連成振動用梁６によって、連成振動するが、各振動子３１、３２は同相で駆動振動させても、逆相で駆動振動させても良い。
【０１８１】
このセンサエレメント３３０からの出力としては、上記第２実施形態と同様に、上記数式４のように異なる２個の出力信号、即ち、一方の振動子３１（加速度センシング部３０）からの信号ａａと他方の振動子３２（加速度センシング部４０）からの信号ｂｂとが発生する。そして、両信号ａａ、ｂｂを上記図４と同様の回路部２００（符号の関係で、加算と減算が逆になることもある）を用いて演算処理することで、角速度Ωを検出でき、第２実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態では、上記第２実施形態で述べたαによる誤差については無視している。αによる誤差については、第２実施形態で述べた方法により、低減できる。
【０１８２】
ここで、本実施形態において、各可動部３８ａ及び３８ｂにおける検出用可動電極３４は、各振動子３１、３２からのコリオリ力を連結梁３６を介して受け、各振動子３１、３２の検出振動方向であるａ１方向、ａ２方向へ検出振動する。よって、本実施形態は、振動子３１、３２を第１の振動子、各検出用可動電極３４を第２の振動子として構成されたものとすることもできる。
【０１８３】
つまり、本第９実施形態は、センサエレメント３３０として、角速度軸ｚに対して垂直方向に駆動振動する２個の第１の振動子３１、３２と個々の第１の振動子３１、３２の外側に梁３６で連結された第２の振動子３４と、角速度が入力されたときに第１の振動子３１、３２に加わるコリオリ力を第２の振動子３４を介して検出する検出部３４、３５とを備え、かつ、２個の第１の振動子３１、３２が連成振動用梁６で連結されており、コリオリ力が加わったときに第１の振動子３１、３２に発生する検出振動の方向（及び第２の振動子３４の検出方向）がコリオリ力の作用する方向に対してずれているものを採用している。
【０１８４】
ここにおいて、両第１の振動子３１、３２を連成振動可能に結合する連成振動用梁６は２個以上でも良い。また、第１の振動子３１、３２は３個以上でもよい。その場合、複数個の第１の振動子の少なくとも２個が少なくとも１個の連成振動用梁で連結されていればよい。
【０１８５】
それによって、少なくとも２個の第１の振動子同士が連成振動用梁で連結されているため振動系は連成振動系となり、駆動振幅が極大となる駆動力の周波数は、該連成振動用梁で連結された第１の振動子において同じ値（固有振動数）となる。角速度センサでは、駆動振幅を大きくとるために固有振動数で振動させることが多いが、連成振動系を作ることにより、振幅を一致（または近い値に）させるのが容易となる。
【０１８６】
（第１０実施形態）
図１６に、本発明の第１０実施形態に係る角速度センサ装置のセンサエレメント３５０の概略平面図を示す。本実施形態は、上記第２実施形態の変形であり、構造的には、上記図５に示す第２実施形態とは、各方向ａ０、ａ１、ａ２及びＫを変えずに、可動部３８を２つの可動部３８ａ及び３８ｂに分離したもの（両振動子独立構造）である。言い換えれば、本センサエレメント３５０は、上記図１５に示す第９実施形態において、上記図５と一致するように各方向ａ０〜ａ２、Ｋを９０°回転させ、且つ、連成振動用梁６を無くしたものである。
【０１８７】
そして、本実施形態では、可動部３８を、互いに独立した第１の可動部３８ａ及び第２の可動部３８ｂによって構成することで、２個の振動子３１、３２（可動部３８ａ、３８ｂ）の配列が、チップ内で自由になるというメリットがある（ここでいう配列とは、主に並進方向の自由度を指す）。また、図１６において、センサエレメント（チップ）３５０を左右半分ずつに区切って左半分を第１のセンサエレメント３５１、右半分を第２のセンサエレメント３５２とした場合、各エレメント３５１、３５２は別々のチップ上に形成されていてもよい。２個の振動子（可動部）を別チップにできれば、歩留まりの上でも有利である。
【０１８８】
次に、本実施形態の動作について述べる。両振動子３１、３２（可動部３８ａ、３８ｂ）を、ａ０方向にそれぞれ駆動振動させる。ここで、駆動振幅が２個の振動子３１、３２で等しく(あるいはほぼ等しく)なるようにあらかじめ２個の振動子３１、３２の駆動電圧を調整しておき、上記第２実施形態と同様に作動させる。このように２個の振動子３１、３２（可動部３８ａ、３８ｂ）の駆動振幅が異なる理由としては、加工誤差が考えられる。加工誤差がない場合には、両振動子は同じ駆動電圧で同じ振幅の振動をするから、このような駆動電圧の調整は不要である。
【０１８９】
また、本実施形態においては、駆動振動をさせた後の信号処理方法（検出方法）は、上記図４に示す演算方法と同様に行うことができ、上記第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１９０】
さらに、本実施形態においても、上記第９実施形態と同様に、振動子３１、３２を第１の振動子、各検出用可動電極３４を第２の振動子として構成されたものとすることもできる。
【０１９１】
つまり、本実施形態は、センサエレメント３５０として、角速度軸ｚに対して垂直方向に駆動振動する２個の第１の振動子３１、３２と、個々の第１の振動子３１、３２の外側に梁３６で連結された第２の振動子３４と、角速度が入力されたときに第１の振動子３１、３２に加わるコリオリ力を第２の振動子３４を介して検出する検出部３４、３５とを備え、かつ、２個の第１の振動子３１、３２同士が連結されておらず独立しており、コリオリ力が加わったときに第１の振動子３１、３２に発生する検出振動の方向（及び第２の振動子３４の検出方向）がコリオリ力の作用する方向に対してずれているものを採用している。ここにおいて、第１の振動子３１、３２は３個以上でもよい。
【０１９２】
本第１０実施形態においても、複数個の第１の振動子３１、３２を連結せずに独立させることにより、上記第６実施形態と同様の効果、即ち、第１の振動子の配置自由化、別チップへの配置によるチップの小型化、低コスト化、歩留まり向上、及び、駆動手段の複数化による駆動力の増大化、といった効果を奏する。
【０１９３】
（第１１実施形態）
本第１１実施形態について、上記図１６を用いて説明する。本実施形態は、上記第１０実施形態（第２実施形態を両振動子独立構造としたもの）とセンサエレメント３５０の構造は全く同じである。本実施形態と第１０実施形態との違いは、次の２点である。
【０１９４】
（１）第１０実施形態では、２個の振動子３１、３２（可動部３８ａ、３８ｂ）の駆動振幅が等しく（あるいはほぼ等しく）なるようにあらかじめ調整しておいたが、本実施形態ではそれを行わない。そのため、上述したように加工誤差により、両振動子３１、３２の駆動振幅が異なる。（２）（１）の変更に伴い、第１０実施形態と信号処理の方法が異なる。本実施形態の信号処理方法は、両振動子３１、３２の駆動振幅の不一致に対処するための方法である。
【０１９５】
（本実施形態の信号処理方法）図１６に示すセンサエレメント３５０おいて、上記第２実施形態と同様に考えると、一方の振動子３１及び検出部３４、３５からの信号（センシングした加速度）ａａと、他方の振動子３２および検出部３４、３５からの信号（センシングした加速度）ｂｂとが、下記の数式１１に示す様な形で得られることとなる。
【０１９６】
【数１１】
ａａ＝−Ａａφ2ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ＋２ΩＡａφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ
ｂｂ＝Ａｂφ2ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθｔ＋２ΩＡｂφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ
この数式１１に示す様に、本実施形態における各信号ａａ、ｂｂは、上記第４実施形態（数式７）及び第７実施形態（数式９）に示されるものと同じとなる。そして、上記第１０実施形態では、各出力信号ａａ及びｂｂ（ただし、第１０実施形態では両振動子３１、３２の駆動振幅は等しい）を、そのまま、上記図４に示す方法で演算するのであるが、本実施形態では、ａａ、ｂｂに対して、各々下記の数式１２に示す操作を行う。
【０１９７】
【数１２】
ａａ’＝ａａ×Ａｂ×Ｃ
ｂｂ’＝ｂｂ×Ａａ×Ｃ
（Ｃ：定数）
つまり、この数式１２に示す様に、上記第４及び第７実施形態と同様の操作を行う。この操作は、例えば増幅回路を用いて行うことができ、本実施形態でも、これら２個の検出部の信号の増幅率が異なることが特徴である。２個の検出部の信号の増幅率は、それぞれＡｂ×Ｃ、Ａａ×Ｃであり、２個の検出部１４、１５における互いの出力信号振幅を、共にＡａ×Ａｂ×Ｃとして予め等しくなるようにゲインを調整する。
【０１９８】
このようにして、本実施形態における角速度センサ装置においては、センサエレメント３５０から振幅の等しい２個の出力信号、即ち、一方の第１の振動子３１からの信号ａａ’と他方の第１の振動子３２からの信号ｂｂ’とが発生する。そして、これら信号ａａ’及びｂｂ’を、上記図７に示す様に、演算処理し、最終的に、２Ω／φｔａｎθの出力を角速度センサ装置の検出値として得る。
【０１９９】
なお、本実施形態においても、センサエレメント３５０を作製後、一定の角速度における出力を測定しておくことによって角速度Ωが算出可能である。また、φとθは既知であるから、その値を用いて角速度Ωを算出することが可能である。また、上記第４及び第７実施形態と同様に、環境温度の変化や時間の経過により駆動振幅ＡａおよびＡｂが変化しても、出力（２Ω／φｔａｎθ）が一定であること、駆動振幅ＡａおよびＡｂを一定にする回路等が不要となること、及び、「駆動振幅以外の環境温度の変化や時間の経過影響を除くというメリット」も有する。
【０２００】
このように、本第１１実施形態においても、通常ノイズとなる慣性力を用いて、環境温度の変化や時間の経過とともに同様に変化するコリオリ力に起因しない信号とコリオリ力に起因する信号とを導出し、コリオリ力に起因しない信号を基準に、コリオリ力に起因する信号を算出することによって、絶対値として持っている０点や出力感度のドリフトを相対的にキャンセルし抑制することができる。
【０２０１】
（第１２実施形態）
本第１２実施形態について、図１６を用いて説明する。本実施形態は、上記第１０実施形態（第２実施形態を両振動子独立構造としたもの）に、第８実施形態（駆動振動を行う振動子における駆動振動の物理量をモニタする手段を備えるもの）の考えを適用したものである。従って、本実施形態では、上記第１０実施形態と比較して主に次の２点が異なる。
【０２０２】
（１）構造面の違いとしては、２個の振動子３１、３２に、それぞれ駆動振動モニタ用電極（櫛歯構造）４’、５’が存在する。ここで、図１６に示される２個の駆動用電極（駆動用電極４、５と駆動用電極４’、５’）のうちの片方を駆動振動モニタ電極として用いたものと考えれば良い。従って、外観は図１６と同じものとなる。
【０２０３】
（２）動作の違いとしては、上記第１０実施形態では、駆動振幅が２個の振動子（第１の振動子）３１、３２で等しく(あるいはほぼ等しく)なるように、予め該２個の振動子３１、３２の駆動電圧を調整している。しかし、本実施形態では、そのような駆動電圧の調整は行わず、駆動振動モニタ用電極４’、５’を用いて、駆動振動の振幅を検出し、それらが２個の振動子３１、３２で同じになるようにフィードバック制御する。さらに、環境温度の変化や時間の経過影響による駆動振動の変化に対してもそれを検知して、駆動振動の時間変化を防ぐことも可能である。なお、角速度信号を得るための演算方法は、上記第１０実施形態と同様である。
【０２０４】
本実施形態においても、このようなモニタ用の電極４’、５’を設けることによって、上記第１実施形態にて述べた「駆動振幅Ａを一定にする回路等が不要となる。」というメリットは失われるが、「駆動振幅以外の環境温度の変化や時間の経過影響を除くというメリット」は失われない。
【０２０５】
ここで、本第１２実施形態においても、駆動振動モニタ電極４’、５’として、櫛歯電極による静電検出を用いたが、その他にも、上記第８実施形態に述べたのと同様に、「振動子３１、３２外に配置された永久磁石または電磁石と振動子３１、３２上の配線との相互作用により振動子上の配線に生じる電磁検出」の方法や、圧電検出等の方法が可能である。
【０２０６】
（第１３実施形態）
本実施形態は、上記第５実施形態（図８参照）にて述べた、「振動子の梁の長さや幅を非対称に変える等、梁のばね定数を変化させることで駆動方向と検出方向の角度をコリオリ力の発生方向からずらしてもよい」という技術的思想を、上記第６〜第８及び第１０〜第１２実施形態における両振動子独立構造のセンサエレメント３５０、４５０に適用したものである。
【０２０７】
図１７は、そのような技術的思想に基づいて振動子の駆動振動用の梁の長さを変えたセンサエレメント５５０の概略平面図である。本センサエレメント５００は、上記第６実施形態（図９参照）と同様、加速度センシング部１０、２０を含む両駆動用振動子１ａ、１ｂよりなる可動部５１を有するが、加速度センシング部１０、２０は、可動部１ａ、１ｂを外周枠部３に連結する一対の梁５０１、５０２に対して平行としている。
【０２０８】
また、このセンサエレメント５５０に対して、駆動用電極４、５を用いて周期的に時間変化する駆動力を与えると、各駆動用振動子１ａ、１ｂは、それぞれ、図１７中のｂ１、ｂ２方向に駆動振動する。これは、梁５０１と梁５０２との長さを変えたことによる。また、本実施形態では、図１７に示す様に、個々の駆動用振動子１ａ、１ｂにおいて、長い方の梁５０１と短い方の梁５０２との組が２組あるが、各組における長短の配置を互い違いとしている。なお、梁の太さを変えることでも、本実施形態の効果は同じである。
【０２０９】
そして、このｂ１及びｂ２方向を振動軸として駆動振動している時に角速度軸ｚ回りに角速度Ωが入力されると、ｂ１及びｂ２方向と直交するＫ方向にコリオリ力が作用し、各駆動用振動子１ａ及び１ｂにそれぞれ設けられた検出用振動子１１、１２は、梁１３によって各々図１７に示すａ１、ａ２方向に検出振動を行う。
【０２１０】
このようにして、容易に駆動振動方向ｂ１、ｂ２と検出振動方向ａ１、ａ２との角度を９０度からずらすことができ、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。もちろん、本実施形態においても、加工誤差等によって２個の駆動用振動子(または可動部)の駆動振幅が異なる場合には、次のような工夫が必要である。
【０２１１】
（１）予め駆動電圧を調整することにより、２個の駆動用振動子の駆動振幅を一致させること（例えば、第６実施形態、第１０実施形態）。（２）２個の駆動用振動子の駆動振幅が同じになるような電圧調整はしないが、検出信号のゲインを調整することにより、２個の駆動用振動子の駆動振幅の不一致を穴埋めする方法（例えば、第７実施形態、第１１実施形態）。（３）２個の駆動用振動子のそれぞれに駆動振動モニタを設け、駆動振幅や駆動速度をモニタし、駆動電圧にフィードバックして、駆動振幅を一定にする方法(例えば、第８実施形態、第１２実施形態）。
【０２１２】
また、図１７に示す例では、駆動手段として静電駆動を用いたが、電磁駆動を用いる方法はさらに優れている。静電駆動を用いた場合、駆動方向が櫛歯の長手方向に対して、ずれているため、駆動用振動子が変位すると櫛歯間のギャップが狭くなったり広くなったりして、駆動力が不安定になったり、駆動用電極４と駆動用電極５の櫛歯同士がぶつかったりしてしまうことがあるからである。
【０２１３】
電磁駆動では、このような問題が少ないので、電磁駆動を用いた方がよい。本第１３実施形態において、この電磁駆動を採用する場合は、例えば上記第５実施形態（図８参照）にて述べたような構成を採用することができる。もちろん上に述べたことが問題にならない場合も多くあり、したがって、静電駆動の方法も有効である。
【０２１４】
（第１４実施形態）
本実施形態は上記図１に示したセンサエレメント１００の変形例である。
【０２１５】
コリオリ力に起因しない信号とコリオリ力に起因する信号を分離する場合、コリオリ力に起因しない信号とコリオリ力に起因する信号の大きさが、同程度であることが望ましい。検出しようとする角速度Ωが小さい場合、コリオリ力が小さくなるため、慣性力も小さくする必要がある。
【０２１６】
このためには、図１における角度θを小さくする必要がある。その場合、駆動方向であるａ０方向との垂直線Ｋに対する検出方向のずれを、２つの検出用振動子１１、１２の間で一致させることが困難となる。つまり、図１において、ａ１方向と垂直線Ｋとのなす角度θと、ａ２方向と垂直線Ｋとのなす角度θとが相違する。本実施形態は、このような条件下において適用可能なものである。
【０２１７】
図１におけるａ１方向と垂直線Ｋとのなす角度（第１の検出用振動子１１の検出振動方向のずれ角度）をθ１、ａ２方向と垂直線Ｋとのなす角度（第２の検出用振動子１２の検出振動方向のずれ角度）をθ２とすると、２つの検出用振動子１１、１２（つまり２つの加速度センシング部１０、２０）から得られる信号ａａ、ｂｂは、下記の数式１３のようになる。
【０２１８】
【数１３】
ａａ＝−Ａφ2ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ１＋２ΩＡφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ１
ｂｂ＝Ａφ2ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ２＋２ΩＡφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ２
ここで、θ１とθ２は０に近いことを考慮すると、上記の数式１３は下記の数式１４に示す様に近似される。
【０２１９】
【数１４】
ａａ＝−Ａφ2θ１ｓｉｎφｔ＋２ΩＡφｃｏｓφｔ
ｂｂ＝Ａφ2θ２ｓｉｎφｔ＋２ΩＡφｃｏｓφｔ
図１８に、本第１４実施形態に対応した回路部２００の概略を示す。２つの加速度センサシング１０、２０からの出力信号ａａ、ｂｂを、減算、加算することによって、信号Ｇ１１１、Ｇ１２が得られる。信号Ｇ１１１は慣性力に、信号Ｇ１２は慣性力とコリオリ力に起因した信号である。
【０２２０】
得られた信号Ｇ１２に対し、信号Ｇ１１１と信号Ｇ１１１の位相を９０度シフトさせた信号Ｇ１１２とを基準信号として使って同期検波をかけ、信号Ｇ２１、信号Ｇ２２を得る。信号Ｇ１１１の位相を９０度シフトさせるには、例えば微分回路をもちいればよい。同期検波をかけるには、例えば乗算回路とローパスフィルタをもちいればよい。
【０２２１】
慣性力に起因した信号とコリオリ力に起因した信号は、常に９０度位相がずれていることより、このように同期検波をかけることにより慣性力に起因した信号Ｇ２１とコリオリ力に起因した信号Ｇ２２が得られ、これらの除算によって角速度センサ装置の検出値としての出力４Ω／（θ２−θ１）が得られる。
【０２２２】
たとえθ１、θ２の値が不明であっても、センサエレメント１００を作製後、一定角速度における出力を測定しておくことによって（θ２−θ１）の値が求められ、求められた（θ２−θ１）の値を用いて角速度Ωが算出可能である。
【０２２３】
このように、本実施形態の回路部（回路手段）２００は、コリオリ力に起因しない（慣性力に起因した）信号Ｇ２１から位相が９０°ずれた位相におけるコリオリ力に起因する信号Ｇ２２を検出する機能を有し、両信号Ｇ２１、Ｇ２２を除算してその強度比をとることにより角速度を算出する。
【０２２４】
最終的に得られる４Ω／（θ２−θ１）は、駆動用振動子１の駆動振幅Ａに依存しないことより、環境温度の変化や時間に経過により駆動振幅Ａが変化しても、得られる値は一定である。また、駆動振幅Ａを一定にする回路等が不要となる。
【０２２５】
さらに、駆動振幅以外の環境温度の変化や時間の経過影響として、検出用振動子１１、１２の共振周波数の変動等によって一定の力が加わったときの検出用振動子１１、１２からの出力信号ａａ、ｂｂが変化することが考えられるが、これは減算処理、加算処理で得られる信号Ｇ２１と信号Ｇ２２に等しく影響するために除算することによりキャンセルすることが可能となる。
【０２２６】
また、駆動波形を使ってコリオリ力を同期検波する場合、温度等によってコリオリ力に起因した信号の位相が変化すると出力誤差となってしまうが、本実施形態のように、慣性力に起因した（コリオリ力に起因しない）信号を基準信号としてコリオリ力を同期検波すれば、温度等によってコリオリ力に起因した信号の位相が変化しても、同じだけ慣性力に起因した信号も位相変化するために出力誤差とはならない。
【０２２７】
このように、本実施形態のセンサ装置においても上記第１実施形態と同様に、環境温度の変化や時間の経過にともなった特性変動がなく、高精度、高信頼性が確保でき、余分な補正回路やセンサエレメント内の振動モニタ等が不要となるために低コストかつ小型化が実現できる。
【０２２８】
また、図１８においては信号Ｇ１２に対して同期検波をかけているが、図１９に示す他の例に示す様に、信号Ｇ１２の代わりに、加速度センシング部１０からの出力信号ａａもしくは加速度センシング部２０からの出力信号ｂｂを直接用いることも可能である。
【０２２９】
また、図１８及び図１９において、信号Ｇ２１と信号Ｇ２２を除算せず、信号Ｇ２２を出力とすることも可能である。この場合、駆動振幅の変化に対する出力変動は残るが、温度等によるコリオリ力に起因した信号の位相変化に対しては変動のない出力が得られる。
【０２３０】
ところで、本実施形態に用いるセンサエレメントとして図１を用いて説明したが、平面レイアウト上、上記図１に示す角度θがθ＝０となるように狙ったセンサエレメントを用いることも可能である。
【０２３１】
これは、可動部や振動子の駆動振動方向と加速度センシング部における振動子の検出振動方向を９０°となるように設計、製作しても、加工能力や材料の不均一性から厳密に９０°とすることが不可能なためである。例えば、エッチングを用いて梁を形成した場合、図２０に示す梁Ｈ１の断面形状のようにわずかながらのテーパ角β、γが発生しうるが、これによって振動方向が狙いの方向から変化してしまう。
【０２３２】
通常、この加工誤差による振動方向のずれは、センサの特性に悪影響を与えるが、本実施形態ではこのずれを積極的に利用することができる。図２１に示すセンサエレメント６００は、上記図６に示すセンサエレメントにおいて上記図１に示す角度θがθ＝０となるように狙ったものであるが、例えば各梁の加工誤差によって上述のように第１の検出用振動子１１の検出振動方向のずれ角度θ１、または第２の検出用振動子１２の検出振動方向のずれ角度θ２が発生したものである。
【０２３３】
従って、図２１に示すセンサエレメント６００においても、図１８に示す信号処理を加えれば同様に出力４Ω／（θ２−θ１）が得られるため、製造上の加工誤差を利用することにより高精度、高信頼性の小型化で低コストな角速度センサ装置を実現できる。また、本実施形態で示した加工誤差による振動方向のずれを利用した検出方法は、上の全ての実施形態にも適用可能である。
（他の実施形態）
なお、上記各実施形態においては、センサエレメントにおける２個の振動子の検出振動によって２つの異なる出力信号ａａ、ｂｂを得て、これらの出力信号を演算処理することによりコリオリ力に起因しない信号を基準に前記コリオリ力に起因する信号から角速度を算出するようにしているが、検出振動を行う振動子が３つ以上備えられたセンサエレメントであっても良い。この場合、各振動子において、検出振動方向と駆動振動方向とが９０°からずれていればよい。
【０２３４】
また、センサエレメントにおいて、検出振動を行う振動子が１個であってもよい。例えば、図１に示すセンサエレメント１００において、加速度センシング部１０のみの場合には出力信号ａａのみとなるが、駆動信号ｓｉｎφｔ及びこの駆動信号ｓｉｎφｔを微分した信号ｃｏｓφｔを各々基準信号として、出力信号ａａを同期検波すれば、コリオリ力に起因した信号と慣性力に起因した（コリオリ力に起因しない）信号とに分離でき、分離された２つの信号を除算することによって、駆動振幅Ａに依存しない出力を得ることができる。
【０２３５】
従って、センサエレメントにおける検出振動を行う振動子が１個であっても、環境温度の変化や時間の経過にともなった特性変動がなく、高精度、高信頼性が確保でき、余分な補正回路やセンサエレメント内の振動モニタ等が不要となるために低コストかつ小型化が実現できる。
【０２３６】
また、上記全ての実施形態において、駆動振動の方法として、主に、静電気力による駆動(静電駆動)を取り上げたが、どの実施形態においても、駆動方法は、ローレンツ力による電磁駆動や、圧電効果を用いた圧電駆動等に置き換えることが可能である。
【０２３７】
また、角速度等の検出方法として、主に、静電容量による検出（静電検出）を取り上げたが、どの実施形態においても、検出方法は、電磁誘導による電磁検出や、圧電効果による圧電検出に置き換えることが可能である。
【０２３８】
また、駆動振動の駆動振幅、駆動速度等の検出方法として、主に、静電容量による検出を取り上げたが、どの実施形態においても、検出方法は、電磁誘導による電磁検出や、圧電効果による圧電検出に置き換えることが可能である。
【０２３９】
また、上記実施形態において、明記したもの以外にも、検出振動の方向がコリオリ力の作用する方向からずれている複数個の振動子（１１、１２、３１、３２）は、互いの間で、検出振動の方向のずれ角が異なっていても良い（各図において左右のθが異なっていても良い）。
【０２４０】
ところで、上記したどの実施形態においても、外部からの加速度をとり除くことより、精度アップを図ることが可能である。例えば、図２２に、図１のセンサエレメント１００を２個配置した例を概略平面図として示す。なお、図２２中、下側のセンサエレメント１００’は、上側のセンサエレメント１００と同一のものであるが、識別のため符号に「’」を付してある。
【０２４１】
図２２においては、各センサエレメント１００、１００’を互いに逆位相で駆動振動させる。すると、２つのセンサエレメント１００、１００’には逆位相のコリオリ力による信号が発生する（同じ瞬間には、逆方向に同じ力のコリオリ力が発生する。）。また、外部からの加速度は、同じ瞬間には、同方向にほぼ同じ大きさで働く。
【０２４２】
この後、それぞれのセンサエレメント１００、１００’からの出力を、上記図４に示す検出回路２００に通す。そして、２つの最終的に得られる出力を引き算すれば、コリオリ力による信号は足し合わされ、加速度による信号はキャンセルされるので、外部の加速度の影響を除くことができるとともに、感度を２倍とできる。この考え方は、他の全ての実施形態にも適用可能である。なお、図２２では、２個のセンサエレメントを縦に配置したが、横に配置してもよい。並進方向の基板面内の並進移動は自由である。
【０２４３】
また、本発明に用いられるコリオリ力に起因しない信号は、慣性力による信号以外にも考えられる。例えば、上記した駆動振動モニタ電極４’、５’の出力と駆動振動の斜めずれ角の実測値等が挙げられる。それらのうち、慣性力による信号は、例えば、静電検出の場合、検出用の櫛歯電極１４、１５の容量変化になり、コリオリ力による信号と重ねあわせて出力される（図３参照）。従って、検出方向を斜めにする等の構造の工夫と回路の若干の変更のみ（つまり、新たな部品を追加すること無し）で、上記した信号処理方法によってコリオリ力による信号の算出を実現でき、有利である。
【０２４４】
また、本発明におけるセンサエレメントとして、静電もしくは電磁駆動、静電検出を例として説明したが、本発明は駆動方法や検出方法によらずに適応可能であり、圧電素子やひずみゲージを使っても同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るセンサエレメントの概略平面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る回路部のブロック図である。
【図３】図１に示すセンサエレメントに作用する力を説明する説明図である。
【図４】上記第１〜第３、第５、第８〜第１０及び第１２実施形態に係る回路部の処理方法を示す説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るセンサエレメントの概略平面図である。
【図６】本発明の第３及び第４実施形態に係るセンサエレメントの概略平面図である。
【図７】上記第４、第７、及び第１１実施形態に係る回路部の処理方法を示す説明図である。
【図８】本発明の第５実施形態に係るセンサエレメントの概略平面図である。
【図９】本発明の第６及び第７実施形態に係るセンサエレメントの概略平面図である。
【図１０】上記第６実施形態において２個の駆動用振動子を別々のチップに形成した例を示す概略平面図である。
【図１１】上記第６実施形態において電磁駆動を用いた例を示す概略平面図である。
【図１２】本発明の第８実施形態に係るセンサエレメントの概略平面図である。
【図１３】上記第８実施形態において電磁検出により駆動振幅をモニタする例を示す概略平面図である。
【図１４】上記第８実施形態において電磁駆動及び電磁検出を行う例を示す概略平面図である。
【図１５】本発明の第９実施形態に係るセンサエレメントの概略平面図である。
【図１６】本発明の第１０〜第１２実施形態に係るセンサエレメントの概略平面図である。
【図１７】本発明の第１３実施形態に係るセンサエレメントの概略平面図である。
【図１８】本発明の第１４実施形態に係る回路部の処理方法を示す説明図である。
【図１９】上記第１４実施形態に係る回路部の処理方法の他の例を示す説明図である。
【図２０】梁断面形状の加工誤差の様子を示す図である。
【図２１】本発明における加工誤差を利用したセンサエレメントの概略平面図である。
【図２２】センサエレメントを２個配置した例を示す概略断面図である。
【図２３】従来の角速度センサ装置におけるセンサエレメントの概略平面図である。
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ…駆動用振動子、６…連成振動用梁、１１、３１…第１の検出用振動子、１２、３２…第２の検出用振動子、１３…梁、１４、３４…検出用可動電極、１５、３５…検出用固定電極、３６…連結梁、３８、４１、５１…可動部、１００、３００、３３０、３５０、４００、４５０、５００、５５０、６００…センサエレメント、２００…回路部、４０１、４０２…センサエレメントユニット、５０１、５０２…梁、１０００、１００１…チップ、ａ０、ｂ１、ｂ２…駆動振動方向、ａ１、ａ２…検出方向（検出振動の方向）、Ｋ…コリオリ力の作用する方向。
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両制御システム、車両転倒検知システム、ナビゲーションシステム、光学機器の手ぶれ防止システム等の角速度をセンシングする必要のある角速度センサ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、小型化、低コスト化を目的として、マイクロマシン技術を用いた振動型の角速度センサ装置が報告されている。この種のセンサ装置におけるセンサエレメントの概略平面を図２３に示す。ＳＯＩ基板等を用いて加工されたセンサチップの外周枠部Ｊ１内に、互いに直交する駆動用梁Ｊ２及び検出用梁Ｊ３によって振動子Ｊ４が懸架されている。ここで、矢印ａ０は振動子Ｊ４の駆動振動方向、矢印ａ１は検出振動方向（従来のセンサエレメントにおけるコリオリ力発生方向）である。
【０００３】
センサの基本原理は、図２３に示す様に、検出しようとする角速度軸ｚと垂直に、質量ｍを持った振動子Ｊ４を駆動振動させ、角速度軸ｚ及び該駆動振動方向と垂直に発生するコリオリ力２ｍＶΩ（Ｖ：振動子Ｊ４の速度、Ω：角速度）を、該コリオリ力の発生方向への振動子Ｊ４の変位等を利用して検出するものである。
【０００４】
このような角速度センサ装置においては、環境温度の変化や時間の経過とともに、センサエレメントのばね定数等の物性値が変化するため、角速度出力値の０点や出力感度がドリフトするという問題がある。これを回避するために、振動子の振幅をモニターしてフィードバックをかけることにより一定振幅で振動子を振動させる機能や、温度を計測しつつ温度によって感度を補正する機能が搭載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これら機能を搭載するという対策においては、振動モニタや温度センサ等が必要でありかつ回路の規模も大きくなるため、センサ装置のサイズ及びコストが増大する。また、補正という手法であるがゆえに、原理的に上記０点や出力感度のドリフトを０にすることはできず、高精度に補正しようとすれば、装置のサイズ及びコストはより増大する。
【０００６】
本発明は上記問題に鑑み、振動型の角速度センサ装置において、角速度出力値の０点や出力感度のドリフトを抑制し、且つ、装置の小型化、低コスト化を達成することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１ないし請求項８記載の発明では、水平面内で駆動振動を行う可動部（１、３８、４１、５１）を有し、この可動部を駆動振動させて該水平面と垂直な角速度軸（ｚ）回りに角速度が発生したときに、該可動部に対して該水平面と平行な方向にコリオリ力を作用させるようにしたセンサエレメント（１００、３００、３３０、３５０、４００、４５０、５００、５５０、６００）と、このセンサエレメントからの出力信号に基づき、該コリオリ力に起因しない信号を基準に該コリオリ力に起因する信号から角速度を算出する回路手段（２００）とを有しており、可動部には、２つ以上の検出用振動子（１１、１２）が備えられ、該２つ以上の検出用振動子が同一方向に駆動振動するようになっており、２つ以上の検出用振動子の一方は第１の方向（ａ１）に検出振動し、２つ以上の検出用振動子の他方は第１の方向とは異なる第２の方向（ａ２）に検出振動するようになっており、コリオリ力に起因する信号は、各検出用振動子の出力を加算して得られ、コリオリ力に起因しない信号は、各検出用振動子の出力を減算して得られるようになっていることを特徴としている。
【０００８】
このように、請求項１ないし８記載の発明によれば、環境温度の変化や時間の経過とともに同様に変化するコリオリ力に起因しない信号とコリオリ力に起因する信号を導出し、コリオリ力に起因しない信号を基準にコリオリ力に起因する信号を算出することによって、絶対値として持っている角速度出力値の０点や出力感度のドリフトを相対的にキャンセルすることができるため、該ドリフトを抑制でき、また、余分な回路等からの補正が不要となるため、装置の小型化、低コスト化を達成することができる。
【０００９】
ここで、センサエレメントからの出力信号がコリオリ力に起因する信号とコリオリ力に起因しない信号とが合成されたものである場合は、回路手段（２００）がこれら両信号を分離する機能を有することが好まく、また、コリオリ力に起因しない信号としては、該可動部（１、３８、４１、５１）に作用する慣性力等のコリオリ力とは９０°位相がずれた力に基づく信号を採用することができる。
【００１０】
ここで、慣性力とは、「質量ｍに力Ｆが作用して加速度αを生ずる場合に、−ｍαに相当する力」（岩波理化学辞典より）である。言い換えれば、「非慣性系から見たため見かけ上現れる力の総称」であるため、コリオリ力も慣性力に含まれる。本明細書では、「慣性力」といえば、コリオリ力以外の慣性力を指すことにする。
【００１１】
また、請求項９記載の発明では、センサエレメント（１００、３００、３３０、３５０、４００、４５０、５００、５５０、６００）として、検出しようとする角速度軸に対して垂直方向に駆動振動する振動子（１１、１２、３１、３２）と、角速度が入力されたときに該振動子に加わるコリオリ力を検出する検出部（１４、１５、３４、３５）とを備え、該コリオリ力が加わったときに前記振動子に発生する検出振動の方向が前記コリオリ力の作用する方向に対してずれているものであり、振動子は２つ以上備えられ、２つ以上の振動子が同一方向に駆動振動するようになっており、２つ以上の振動子の一方は第１の方向（ａ１）に検出振動し、２つ以上の振動子の他方は第１の方向とは異なる第２の方向（ａ２）に検出振動するようになっており、コリオリ力に起因する信号は、各振動子の出力を加算して得られ、コリオリ力に起因しない信号は、各振動子の出力を減算して得られるようになっているものを採用している。
【００１２】
本発明のセンサエレメントによれば、コリオリ力が加わったときに振動子に発生する検出振動の方向がコリオリ力の作用する方向に対してずれているから、該検出振動方向に対してコリオリ力に起因する力とコリオリ力に起因しない力とを発生させることができ、検出部からの出力信号にはコリオリ力に起因しない信号とコリオリ力に起因する信号とが含まれる。
【００１３】
そして、本発明では、この出力信号に基づき、コリオリ力に起因しない信号を基準にコリオリ力に起因する信号から角速度を算出するようにしているため、上記請求項１〜請求項８の発明と同様の作用効果を奏することができる。
【００１４】
また、請求項１１記載の発明では、複数個の振動子（１１、１２、３１、３２）と各振動子に対応する検出部（１４、１５、３４、３５）とを有するから、各々の振動子に対応して複数個の出力信号が得られる。そして、各出力信号に基づき、コリオリ力に起因しない信号を基準にコリオリ力に起因する信号から角速度を算出するようにしているため、請求項９の発明と同様の効果を奏する。
【００１５】
また、請求項１２記載の発明では、センサエレメント（１００）として、検出しようとする角速度軸に対して垂直方向に駆動振動する第１の振動子（１）と、この第１の振動子と梁（１３）によって連結された複数個の第２の振動子（１１、１２）と、この第２の振動子に加わるコリオリ力を検出する検出部（１４、１５）とを備え、該コリオリ力が加わったときに各々の該第２の振動子に発生する検出振動の方向が該コリオリ力の作用する方向からずれているものであり、複数個の第２の振動子が同一方向に駆動振動するようになっており、複数個の第２の振動子のうちの一方は第１の方向（ａ１）に検出振動し、複数個の第２の振動子のうちの他方は第１の方向とは異なる第２の方向（ａ２）に検出振動するようになっており、コリオリ力に起因する信号は、各第２の振動子の出力を加算して得られ、コリオリ力に起因しない信号は、各第２の振動子の出力を減算して得られるようになっているものを採用している。
【００１６】
本発明のセンサエレメントによれば、複数個の第２の振動子は、第１の振動子と共に駆動振動を行い、コリオリ力が加わったときに梁によって検出振動することができ、この検出振動に基づき検出部からコリオリ力を検出する。ここで、各第２の振動子の検出振動の方向が該コリオリ力の作用する方向からずれているため、請求項１１の発明と同様の作用効果を奏することができる。
【００１７】
ここで、請求項１４記載の発明のように、請求項１２記載のセンサエレメント（１００）において、複数個の第２の振動子（１１、１２）を、互いの間で検出振動の方向のずれ角が異なるものとしても、検出部からの出力信号に基づき、コリオリ力に起因しない信号を基準にコリオリ力に起因する信号から角速度を算出することができる。
【００１８】
また、請求項１５記載の発明では、請求項９〜請求項１４記載のセンサ装置における駆動振動を、この駆動振動を行う振動子を有する可動部（５１）と固定部（３）とを連結する一対の梁（５０１、５０２）の弾性力によって行うものとし、該一対の梁を該可動部における駆動振動の軸（ｂ１、ｂ２）を挟んで設けるとともに、個々の該梁を互いに非対称な形状としたことを特徴としている。
【００１９】
それによって、一対の梁のうち一方と他方とでばね定数が異なるから、コリオリ力を検出する検出振動の方向に対して容易に駆動振動の方向をずらすことができ、駆動振動方向と直交する方向であるコリオリ力の作用する方向と、検出振動の方向とをずらすことができる。
【００２０】
また、請求項１６記載の発明のように、センサエレメント（６００）を製造するときの加工誤差を利用することによって、検出振動の方向をコリオリ力の作用する方向に対してずらすものとすれば、加工誤差を積極的に利用することができ、従来排除しようとしていた加工誤差を排除する必要が無くなり、低コスト化に有効である。
【００２１】
ところで、センサエレメントにおいて、駆動振動を行うための構成部分の物性値が温度変化等に伴って変化したりして目的外方向の振動が発生すると、センサエレメントの検出部からの出力信号には誤差が発生する。
【００２２】
この問題に対して、請求項１７記載の発明では、請求項９〜請求項１６記載の角速度センサ装置において、検出部（１４、１５）を振動子（１１、１２）と同様に駆動振動させるようにしているから、検出部からの出力信号には上記の駆動振動の目的外振動による誤差が発生しない。
【００２５】
また、請求項１８記載の発明では、センシングしようとする角速度軸に対して垂直方向に駆動振動する第１の検出用振動子（１１、３１）および第２の検出用振動子（１２、３２）を備え、該第１の検出用振動子と該第２の検出用振動子とで、該角速度軸回りの角速度が入力されたときに振動する検出振動の振動軸が、コリオリ力の作用する方向に対して非平行であり、さらに、該第１および第２の検出用振動子の各々の出力信号を入力して減算により慣性力を算出する慣性力算出手段と、該第１および第２の検出用振動子の各々の出力信号を演算することによりコリオリ力を含む値を算出するコリオリ力算出手段と、該慣性力算出手段からの信号と該コリオリ力算出手段とからの信号とに基づいて演算を行い角速度を算出する角速度算出手段とを備え、第１の検出用振動子と第２の検出用振動子とが同一方向に駆動振動するようになっており、第１の検出用振動子および第２の検出用振動子のうちの一方は第１の方向（ａ１）に検出振動し、第１の検出用振動子および第２の検出用振動子のうちの他方は第１の方向（ａ１）とは異なる第２の方向（ａ２）に検出振動するようになっており、コリオリ力に起因する信号は、各検出用振動子の出力を加算して得られ、コリオリ力に起因しない信号は、各検出用振動子の出力を減算して得られるようになっていることを特徴としている。
【００２６】
本発明によれば、第１及び第２の検出用振動子の検出振動の振動軸が、それぞれコリオリ力の作用する方向に対して非平行であるため、それぞれの振動子において慣性力とコリオリ力とを含んだ出力信号を発生させることができる。そして、両振動子のからの出力信号を減算することにより慣性力を算出でき、演算によりコリオリ力を算出でき、上記請求項１ないし８記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【００２７】
また、請求項２０記載の発明では、センサエレメント（４００）として、角速度軸に対して垂直方向に駆動振動する複数個の第１の振動子（１ａ、１ｂ）と、各々の第１の振動子の内部に梁（１３）で連結された第２の振動子（１１、１２）と、角速度が入力されたときに該第２の振動子に加わるコリオリ力を検出する検出部（１４、１５）とを備え、かつ、該複数個の第１の振動子の少なくとも２個が少なくとも１個の梁（６）で連結されており、コリオリ力が加わったときに該第２の振動子に発生する検出振動の方向が前記コリオリ力の作用する方向に対してずれているものであり、複数個の第２の振動子が同一方向に駆動振動するようになっており、複数個の第２の振動子のうちの一方は第１の方向（ａ１）に検出振動し、複数個の第２の振動子のうちの他方は第１の方向とは異なる第２の方向（ａ２）に検出振動するようになっており、コリオリ力に起因する信号は、各第２の振動子の出力を加算して得られ、コリオリ力に起因しない信号は、各第２の振動子の出力を減算して得られるようになっているものを採用している。
【００２８】
本発明によれば、複数個の第２の振動子（検出用振動子）は、それぞれに対応する第１の振動子(駆動用振動子)とともに駆動振動を行い、コリオリ力が加わったときに、梁（１３）によって検出振動することができ、この検出振動に基づき、複数個の検出部から各々コリオリ力を検出する。
【００２９】
ここで、コリオリ力の方向が第２の振動子の検出振動の方向からずれているため、コリオリ力に起因しない信号を基準にコリオリ力に起因する信号を計算することができる。そのため、角速度出力値の０点や出力感度のドリフトをキャンセルできる。したがって、それらを回路で補正することが不要となるので、装置の小型化、低コスト化が可能である。
【００３０】
さらに、本発明では、少なくとも２個の第１の振動子同士が梁（６）で連結されているため振動系は連成振動系となり、駆動振幅が極大となる駆動力の周波数は、該梁で連結された第１の振動子において同じ値（固有振動数）となる。角速度センサでは、駆動振幅を大きくとるために固有振動数で振動させることが多いが、連成振動系を作ることにより、振幅を一致（または近い値に）させるのが容易となる。
【００３１】
また、請求項２２記載の発明は、請求項２０のセンサエレメントにおいて、複数個の第１の振動子（１ａ、１ｂ）同士を連結せずに独立したものとしたセンサエレメント（４５０）を採用したことを特徴とするものである。本発明によっても、請求項２０の発明と同様に、コリオリ力に起因しない信号を基準にコリオリ力に起因する信号を計算することができ、角速度出力値の０点や出力感度のドリフトのキャンセル、装置の小型化、低コスト化といった効果を奏する。
【００３２】
さらに、本発明によれば、複数個の第１の振動子を連結せずに独立させることにより、複数個の第１の振動子のチップ内での配置が自由になり、チップの小型化が可能である。これは、単純には低コストになるし、歩留まりも向上する。また、複数個の第１の振動子を連結しないことにより、複数の第１の振動子をそれぞれ別のチップ（１０００、１００１）上に配置することも可能であり、これも歩留まり向上に役立つ。
【００３３】
さらに、複数個の第１の振動子を連結しないということは、これら第１の振動子を連結するための梁を設けなくても良いことであるから、個々の第１の振動子の周囲に駆動手段（駆動用電極等）を、簡単に複数個とりつけることができる。従って、駆動力を大きくすることができて非常に有利である。
【００３４】
また、請求項２４記載の発明では、センサエレメント（３３０）として、角速度軸に対して垂直方向に駆動振動する複数の第１の振動子（３１、３２）と、各々の該第１の振動子の外側に該第１の振動子と梁（３６）によって連結された第２の振動子（３４）と、この第１の振動子に加わるコリオリ力を第２の振動子を介して検出する検出部（３４、３５）とを備え、かつ、該複数個の第１の振動子の少なくとも２個が少なくとも１個の梁（６）で連結されており、コリオリ力が加わったときに各々の該第１の振動子に発生する検出振動の方向がコリオリ力の作用する方向からずれているものであり、複数の第２の振動子が同一方向に駆動振動するようになっており、複数の第２の振動子のうちの一方は第１の方向（ａ１）に検出振動し、複数の第２の振動子のうちの他方は第１の方向とは異なる第２の方向（ａ２）に検出振動するようになっており、コリオリ力に起因する信号は、各第２の振動子の出力を加算して得られ、コリオリ力に起因しない信号は、各第２の振動子の出力を減算して得られるようになっているものを採用している。
【００３５】
本発明によれば、複数個の第１の振動子が駆動振動しているときに、コリオリ力が加わると各第１の振動子には検出振動が発生する。この第１の振動子の検出振動は、梁（３６）を介して対応する各第２の振動子（３４）をも同様に検出振動させ、この第２の振動子の検出振動に基づき、複数個の検出部から各々コリオリ力を検出する。
【００３６】
ここで、コリオリ力の方向が第１の振動子の検出振動の方向からずれており、それによって、コリオリ力の方向は第２の振動子の検出振動の方向からもずれることとなるため、コリオリ力に起因しない信号を基準にコリオリ力に起因する信号を計算することができる。そのため、角速度出力値の０点や出力感度のドリフトをキャンセルできる。したがって、それらを回路で補正することが不要となるので、装置の小型化、低コスト化が可能である。
【００３７】
また、少なくとも２個の第１の振動子同士が梁（６）で連結されているため振動系は連成振動系となり、駆動振幅が極大となる駆動力の周波数は、該連成振動用梁で連結された第１の振動子において同じ値（固有振動数）となる。角速度センサでは、駆動振幅を大きくとるために固有振動数で振動させることが多いが、連成振動系を作ることにより、振幅を一致（または近い値に）させるのが容易となる。
【００３８】
また、請求項２６記載の発明は、請求項２４のセンサエレメントにおいて、複数個の第１の振動子（３１、３２）同士を連結せずに独立したものとしたセンサエレメント（３５０）を採用したことを特徴とするものである。本発明によっても、請求項２４の発明と同様に、コリオリ力に起因しない信号を基準にコリオリ力に起因する信号を計算することができ、角速度出力値の０点や出力感度のドリフトのキャンセル、装置の小型化、低コスト化といった効果を奏する。
【００３９】
さらに、本発明によれば、複数個の第１の振動子を連結せずに独立させることにより、請求項２２の発明と同様の効果、即ち、第１の振動子の配置自由化、別チップへの配置によるチップの小型化、低コスト化、歩留まり向上、及び、駆動手段の複数化による駆動力の増大化、といった効果を奏する。
【００４０】
ここで、請求項２８記載の発明のように、請求項２０〜請求項２６記載のセンサエレメント（３３０、３５０、４００、４５０）において、検出振動の方向がコリオリ力の作用する方向からずれている複数個の第１または第２の振動子（１１、１２、３１、３２）を、互いの間で検出振動の方向のずれ角が異なるものとしても、検出部（１４、１５、３４、３５）からの出力信号に基づき、コリオリ力に起因しない信号を基準にコリオリ力に起因する信号から角速度を算出することができる。
【００４１】
また、請求項２９記載の発明では、請求項１１、２０〜２８に記載の角速度センサ装置において、駆動振動を行う複数個の振動子（１ａ、１ｂ、１１、１２、３１、３２）における互いの駆動振幅が予め等しくなるように調整してあることを特徴としている。
【００４２】
加工誤差等の原因により、例えば駆動電圧が同じでも、駆動振動を行う複数個の振動子の振幅が異なってしまうことがある（全く同じ振動子を複数個作ることができれば、同じ電圧をかけることによって振幅は同じになるが、実際には、エッチング時の加工誤差等によって全く同じ振動子を複数個作ることは難しい）。
【００４３】
駆動振動を行う複数個の振動子がある場合、検出振動に基づく信号も複数個出力されるが、コリオリ力による信号を得るには、これら複数個の出力信号（ａａ、ｂｂ、ａａ’、ｂｂ’）を演算（例えば加算もしくは減算）することを行う。これは、それぞれの駆動振動を行う振動子の駆動振幅が等しいことを前提としている。したがって、加工誤差によって、それぞれの振動子の駆動振幅が異なってしまえば、コリオリ力による信号を精度良く得にくくなる。その点、本発明のように、駆動振動を行う振動子の駆動振幅を調整すれば、たとえ加工誤差等があっても、複数個の信号を演算することによって、コリオリ力による信号を精度良く得ることができる。
【００４４】
また、請求項３０記載の発明のように、請求項１１、２０〜２８に記載の角速度センサ装置において、複数個の検出部（１４、１５、３４、３５）における互いの出力信号振幅を予め等しくなるようにゲインを調整しても、請求項２９の発明における駆動振幅を同じにする効果と同じ効果が得られる。
【００４５】
また、請求項３１記載の発明のように、請求項９〜１１、及び２０〜２８に記載の角速度センサ装置において、駆動振動を行う振動子（１ａ、１ｂ、１１、１２、３１、３２）における該駆動振動の物理量をモニタする手段（４’、５’）を備えたものとすれば、駆動振動の物理量（駆動振幅や駆動振動速度等）をモニタすることによって、このモニタの結果に基づき、振動子の駆動振動の振幅やその振動速度等を調整したり、検出部からの出力信号の振幅を調整することができる。
【００４６】
特に、請求項３２記載の発明のように、モニタの結果を用いた負帰還（フィードバック）により、駆動振動を行う振動子（１ａ、１ｂ、１１、１２、３１、３２）の駆動振幅を一定に制御すれば、駆動振動を行う振動子が複数個ある場合に、請求項２９の発明と同様の効果を得られる。また、このフィードバック制御による駆動振幅一定制御は、上記のモニタ結果に基づくものであるため、装置に対する環境変化が生じても関係なく制御できる。
【００４７】
また、通常の角速度センサ用のセンサエレメントにおいては、その出力信号には、必ずコリオリ力に起因する信号とコリオリ力に起因しない信号とが含まれる。その点、請求項３３記載の発明のように、複数のセンサエレメント（４０１、４０２）を別々のチップ（１０００、１００１）に形成した場合、複数個の出力信号を演算すれば、コリオリ力に起因しない信号を基準にしてコリオリ力に起因する信号から角速度を算出することができ、上記本発明の目的を達成できる。
【００４８】
さらに、複数個のセンサエレメントを別々のチップに形成することで、振動子の配置等、１つのチップ内におけるエレメント構造の自由度を大きくでき、結果として、各チップの小型化が可能である。これは、単純には低コストになるし、歩留まりも向上する。また、各チップを重ねて配置する等の工夫が可能で、装置の小型化を図ることができる。
【００４９】
また、請求項３５記載の発明では、請求項１〜請求項３４に記載の角速度センサ装置において、コリオリ力に起因しない信号が慣性力による信号であることを特徴としている。
【００５０】
なお、上記した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。なお、以下の実施形態において平面図に施されたハッチングは便宜上施したもので断面を示すものではない。また、各実施形態相互において同一部分に付いては図中、同一符号を付してある。
【００５２】
（第１実施形態）
図１に本発明の第１実施形態に係る角速度センサ装置のセンサエレメント１００の概略平面図を示し、図２に該角速度センサ装置の回路部（回路手段）２００のブロック図を示す。なお、図２は以下の各実施形態に係る回路部２００のブロック図でもある。
【００５３】
センサエレメント１００は、例えばＳＯＩ基板にマイクロマシン技術を施すことにより形成された略矩形状のチップであり、基板の水平面（図１における紙面に相当）内で駆動振動を行う可動部としての略矩形状の駆動用振動子（本発明の第１の振動子にも相当）１を有し、この駆動用振動子１を駆動振動させて該水平面と垂直な角速度軸ｚ回りに角速度Ωが発生したときに、該駆動用振動子１に対して該水平面と平行な方向にコリオリ力が作用するようになっている。
【００５４】
駆動用振動子１は、その対向辺部において、上記水平面内に延びる例えば４本の梁２によってチップ（即ちセンサエレメント１００）の外周枠部３に連結されており、該連結部以外では、外周枠部３と開口部（非ハッチング部分）を介して離間している。ここで、駆動用振動子１は、梁２によって外周枠部３とは独立に図１に示す矢印ａ０の方向（駆動振動方向）にのみ振動可能となっている。
【００５５】
駆動用振動子１における外周枠部３との連結部以外の対向辺部には、複数個の棒状の駆動用可動電極４が櫛歯状に設けられ、これら駆動用可動電極４の櫛歯の隙間には、外周枠部３から延びる複数個の棒状の駆動用固定電極５が櫛歯状に設けられており、これら両電極４、５の側面は離間して対向している。ここで、駆動用振動子１及び駆動用可動電極４と駆動用固定電極５とは、電気的に絶縁され独立している。
【００５６】
そして、各電極４、５は図示しない配線やパッド等を介して回路手段２００に電気的に接続されており、回路部２００から両電極４、５の間に或る周期で電圧を印加することによって、両電極４、５の間に静電力が作用し上記梁２の弾性力により、可動部である駆動用振動子１を上記水平面内において図１に示すａ０方向に駆動振動させることができるようになっている。
【００５７】
また、駆動用振動子１は、２個の略矩形状の検出用振動子（本発明でいう第２の振動子）、即ち第１の検出用振動子１１及び第２の検出用振動子１２を有している。両検出用振動子１１及び１２は、各々その対向辺部において、２個の梁１３によって駆動用振動子１に連結されており、該連結部以外では、駆動用振動子１と開口部（図１中の非ハッチング部分）を介して離間している。ここで、検出用振動子１１、１２は、上記角速度Ωの入力時に、それぞれ梁１３によって駆動用振動子１とは独立に図１に示す矢印ａ１、ａ２の方向（検出振動方向、検出振動の振動軸）にのみ振動可能となっている。
【００５８】
また、各検出用振動子１１、１２における駆動用振動子１との連結部以外の対向辺部には、複数個の棒状の検出用可動電極１４が櫛歯状に設けられ、これら検出用可動電極１４の櫛歯の隙間には、駆動用振動子１から延びる複数個の棒状の検出用固定電極１５が櫛歯状に設けられており、両検出用電極１４、１５は離間して対向している。
【００５９】
ここで、検出用固定電極１５は、駆動用及び検出用振動子１、１１、１２及び検出用可動電極１４とは、例えば、溝を形成し、酸化膜などの絶縁体を埋め込むことで、電気的に絶縁され独立している。そして、両検出用電極１４、１５は、検出用振動子１１、１２に加わるコリオリ力を検出する検出部として構成されている。
【００６０】
このように本実施形態では、各検出用振動子１１、１２は、それぞれ、梁及び検出部１３〜１５との組み合わせによって一つの加速度センシング部１０、２０をなし、センサエレメント１００は、可動部である駆動用振動子１に２個の加速度センシング部１０、２０が一体化された形となっている。
【００６１】
そして、これら検出用振動子１１、１２は、上記駆動用振動子１の駆動振動時において、角速度軸ｚ回りの角速度の非入力時（Ω＝０のとき）には、駆動用振動子１と同様に駆動振動する。そして、角速度軸ｚ回りの角速度Ωの入力時には、上記水平面と平行であって且つ角速度軸ｚ及び駆動振動方向（ａ０方向）と直交する方向（図１中、一点鎖線Ｋで図示）に発生するコリオリ力の作用により、各検出用振動子１１、１２は、それぞれ図１に示すａ１、ａ２の方向に振動する（検出振動）。
【００６２】
ここで、本実施形態においては、２個の検出用振動子１１、１２における各々の検出振動の方向（検出方向）ａ１、ａ２を、ａ０方向（駆動振動方向）と垂直なコリオリ力の作用方向Ｋに対して角度θだけずらした独自の構成として、紙面に対して垂直方向の角速度軸ｚ回りの角速度Ωを検出しようとしている。このようなセンサエレメント１００の働きについて、図３を参照して説明する。図３は第１の検出用振動子１１を例にとって、これに作用する力を説明するものである。
【００６３】
駆動用振動子１とともに第１の検出用振動子１１がｘ＝Ａｓｉｎφｔ（ｘ：変位、Ａ：駆動振幅、ｓｉｎφｔ：位相）でａ０方向に駆動振動しているとする。角速度軸ｚ回りの角速度Ωが入力されたとき、第１の検出用振動子１１に対して、駆動振動方向と平行に慣性力Ｆｉが作用し、駆動振動方向と直交する方向Ｋにコリオリ力Ｆｃが作用する。
【００６４】
ここで、梁１３によって第１の検出用振動子１１の検出振動の方向がａ１方向に規定されているため、慣性力はＦｉ・ｓｉｎθ成分のみ（図３（ａ）参照）、コリオリ力はＦｃ・ｃｏｓθ成分のみ（図３（ｂ）参照）、各々検出することができる。
【００６５】
図１における第１の検出用振動子１１の質量をｍ、第１の検出用振動子１１に加わる加速度をａ、角速度をΩとすると、第１の検出用振動子１１にて検出される慣性力Ｆａｉ及びコリオリ力Ｆａｃは、下記の数式１のようになる。
【００６６】
【数１】
Ｆａｉ＝ｍａ＝−ｍＡφ2ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ
Ｆａｃ＝２ｍｖΩ＝２ｍΩＡφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ
また、第２の検出用振動子１２に対しても同様に考えれば、該第２の検出用振動子１２にて検出される慣性力Ｆｂｉ及びコリオリ力Ｆｂｃは、下記の数式２のようになる。
【００６７】
【数２】
【００６８】
【数３】
ａａ＝−Ａφ2ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ＋２ΩＡφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ
ｂｂ＝Ａφ2ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθｔ＋２ΩＡφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ
このようにして、本実施形態における角速度センサ装置においては、センサエレメント１００から異なる２個の出力信号、即ち第１の検出用振動子１１からの信号ａａと第２の検出用振動子１２からの信号ｂｂとを発生する。次に、得られた２個の出力信号ａａ、ｂｂを、上記回路部２００にて処理し出力を得るのであるが、その処理方法を、図４に示す回路部２００の説明図を使って説明する。
【００６９】
図４に示す様に、まず、２個の出力信号ａａ、ｂｂを減算、加算することによって、それぞれ信号Ｓ１１、Ｓ１２が得られる。信号Ｓ１１はコリオリ力に起因しない慣性力に、信号Ｓ１２はコリオリ力に起因した信号である。この２つの信号Ｓ１１、Ｓ１２のピーク値を検出し、得られた信号Ｓ２１、Ｓ２２同士を除算してその強度比をとることによって、最終的に、２Ω／φｔａｎθの出力が角速度センサ装置の検出値として得られる。
【００７０】
図４に示す様に、回路部２００は、第１および第２の検出用振動子１１、１２の各々の出力信号ａａ、ｂｂを入力して減算により慣性力を算出する慣性力算出手段（信号Ｓ１１及び信号Ｓ２１を算出する部分）と、第１および第２の検出用振動子１１、１２の各々の出力信号ａａ、ｂｂを演算することによりコリオリ力を含む値を算出するコリオリ力算出手段（信号Ｓ１２及び信号Ｓ２２を算出する部分）と、慣性力算出手段からの信号（信号Ｓ２１）とコリオリ力算出手段とからの信号（信号Ｓ２２）に基づいて演算を行うことによって角速度を算出する角速度算出手段（除算して出力を算出する部分）と、を備えている。
【００７１】
ここで、センサエレメント１００を作製後、一定の角速度における出力を測定しておくことによって角速度Ωが算出可能である。またφとθは既知であるから、その値を用いて角速度Ωを算出することが可能である。
【００７２】
このようにして最終的に得られる出力（２Ω／φｔａｎθ）は、駆動用振動子１の駆動振幅Ａに依存しないことより、環境温度の変化や時間の経過により駆動振幅Ａが変化しても、得られる値は一定である。また、駆動振幅Ａを一定にする回路等が不要となる。
【００７３】
もちろん、駆動振幅Ａを一定にする回路等が不要となるという記述は、駆動振幅Ａを一定にする回路を否定するものではない。それどころか、駆動振幅Ａを一定にする回路を用いても、次に述べるように、駆動振幅以外の環境温度の変化や時間の経過影響を除くというメリットは残るので、本実施形態は有効である。
【００７４】
「駆動振幅以外の環境温度の変化や時間の経過影響を除くというメリット」：駆動振幅以外の環境温度の変化や時間の経過影響（例えば検出用振動子１１、１２の梁１３のばね定数の変動等）として、検出用振動子１１、１２の共振周波数の変動等によって一定の力が加わったときの検出用振動子１１、１２からの出力信号ａａ、ｂｂが変化することが考えられる。しかし、コリオリ力に起因しない慣性力とコリオリ力とが同じように温度等に依存することから、上記の影響は、減算処理、加算処理で得られる信号Ｓ１１と信号Ｓ１２に等しく影響するために上記のように除算することによってキャンセルすることが可能となる。
【００７５】
このように、本実施形態においては、通常ノイズとなる慣性力を用いて、環境温度の変化や時間の経過とともに同様に変化するコリオリ力に起因しない信号とコリオリ力に起因する信号とを導出し、コリオリ力に起因しない信号を基準に、コリオリ力に起因する信号を算出することによって、絶対値として持っている０点や出力感度のドリフトを相対的にキャンセルし抑制することができる。
【００７６】
従って、本実施形態のセンサ装置では、環境温度の変化や時間の経過にともなった特性変動がなく、高精度、高信頼性が確保でき、余分な補正回路やセンサエレメント内の振動モニタ等が不要となるために低コストかつ小型化が実現できる。
【００７７】
（第２実施形態）
図５に本発明の第２実施形態に係るセンサエレメント３００の概略平面を示す。上記図１に示したセンサエレメント１００においては、検出部である検出用可動電極１４と検出用固定電極１５とが共に駆動用振動子１と一体化されて可動部を構成し、駆動用振動子１と同様に駆動振動するものであったが、本実施形態のセンサエレメント３００では、検出部のうち検出用固定電極３５が、駆動振動する振動子３１、３２とは別体であり、共に駆動振動しない構成となっていることが、第１実施形態との主たる相違点である。
【００７８】
また、上記図１では、駆動用振動子１に一体に設けることにより、２個の検出用振動子１１、１２を同一周波数で駆動振動するようにしたが、図５のセンサエレメント３００では、２個の振動子３１、３２に連結された梁構造等を工夫することにより、両振動子３１、３２を角速度軸ｚと垂直方向に且つ同一周波数で駆動振動させるようにしている。
【００７９】
図５に示すセンサエレメント３００は、例えばＳＯＩ基板にマイクロマシン技術を施すことにより形成された略矩形状のチップであり、基板の水平面（本実施形態では図５における紙面に相当）内で駆動振動を行う略矩形状の２個の振動子３１、３２を有し、両振動子３１、３２を駆動振動させて該水平面と垂直な角速度軸ｚ回りに角速度Ωが発生したときに、両振動子３１、３２に対して該水平面と平行な方向にコリオリ力が作用するようになっている。
【００８０】
センサエレメント３００においては、２個の櫛歯状の駆動用可動電極４は、それぞれ梁２により外周枠部３と連結され、外周枠部３の対向辺部に支持された櫛歯状の駆動用固定電極５と対向しており、また、両駆動用可動電極４は支持梁（支持棒）２ａによって一体に連結されている。ここで、梁２は、後述の本発明でいう可動部３８を図５に示す矢印ａ０の方向（駆動振動方向）にのみ振動可能とするものである。
【００８１】
そして、２個の駆動用可動電極４の間において支持梁２ａの両側には、２個の振動子３１、３２が配置され、各々例えば４本の検出用梁３３によって駆動用可動電極４に連結されている。ここで、振動子３１は本発明でいう第１の検出用振動子、振動子３２は本発明でいう第２の検出用振動子に相当する。
【００８２】
こうして、駆動用可動電極４、支持梁２ａ、振動子３１、３２及び検出用梁３３は互いに一体化され、本発明でいう可動部３８を構成する。ここで、検出用梁３３は角速度Ωの入力時、各振動子３１、３２を、それぞれ可動部３８の他の部分とは独立に、図５に示す一点鎖線ａ１、ａ２方向（検出振動方向）にのみ検出振動させることが可能となっている。
【００８３】
この可動部３８は、上記第１実施形態と同様に、回路手段２００によって両駆動用電極４、５に静電力を作用させることにより、梁２の弾性力によって可動部３８全体を水平面内において図５に示すａ０方向に駆動振動させることができるようになっている。なお、厳密に言えば、可動部３８における両振動子３１、３２の駆動振動方向は、図５に示すａ０方向からややはずれるが、実質的には両振動子３１、３２の駆動方向は図５に示すａ０方向として問題ない。
【００８４】
また、２個の振動子３１、３２には、それぞれ例えば２本の連結梁３６によって櫛歯状の検出用可動電極３４が連結されており、検出用可動電極３４の櫛歯の隙間には、櫛歯状の検出用固定電極３５が離間対向して設けられている。この検出用固定電極３５は、外周枠部３において両駆動用電極４、５が存在する対向辺部以外の対向辺部に支持されている。
【００８５】
また、検出用可動電極３４には、この検出用可動電極３４が図５に示すａ１及びａ２方向とそれぞれ垂直な方向に変位しないように抑制するための駆動振動抑制梁３７が設けられている。こうして、本実施形態では、各振動子３１、３２は、それぞれ各梁及び検出部３３〜３７との組み合わせによって一つの加速度センシング部３０、４０をなした形となっている。
【００８６】
そして、２個の振動子３１、３２は、上記可動部３８の駆動振動時において、図５に示すａ０方向に振動する。そして、角速度軸ｚ回りの角速度Ωの入力時、これら振動子３１、３２には、この駆動動作にともない、慣性力とコリオリ力が加わることとなる。
【００８７】
ここで、それら力の総合によって振動子３１、３２は上記水平面（図５の紙面）内にて変位するが、検出用可動電極３４には、それぞれ図５に示すａ１、ａ２方向の変位のみしか伝わらない。すなわち、ａ１、ａ２方向の変位動作（振動子３１、３２の検出振動）は連結梁３６を通して検出用可動電極３４を変位させることとなるが、それと垂直方向の変位は、駆動振動抑制梁３７によって抑えられる。
【００８８】
従って、図５に示すセンサエレメント３００においても、２個の振動子３１、３２における各々の検出振動の方向（検出方向）ａ１、ａ２を、ａ０方向（駆動振動方向）と垂直なコリオリ力の作用方向Ｋに対して角度θだけずらした独自の構成として、紙面に対して垂直方向の角速度軸ｚ回りの角速度Ωを検出するようになっている。
【００８９】
このセンサエレメント３００からの出力としては、上記第１実施形態と同様の考えに基づくと、下記の数式４のように異なる２個の出力信号、即ち、一方の振動子３１からの信号ａａと他方の振動子３２からの信号ｂｂとが発生する。これら出力信号ａａ、ｂｂは両検出用電極３４、３５間のａ１及びａ２方向の距離変化による容量変化として検出できる。
【００９０】
【数４】
ａａ＝Ａφ2ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ−２ΩＡφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ＋α
ｂｂ＝Ａφ2ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ＋２ΩＡφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ＋α
ここで、各出力信号の右辺において、第１項は、慣性力の項、第２項はコリオリ力の項である。上記第１実施形態には無かった第３の項αは、駆動振動そのものが検出用可動電極３４を変位させることによる。αは駆動振幅Ａの変動に対しては他の項と同様に変化するために問題はないが、検出用梁３３のばね定数の変化等の検出側の変動に対しては誤差となる。
【００９１】
このαによる誤差の問題に対しては、例えば検出用梁３３の共振周波数等、検出側の共振周波数を駆動周波数と一致もしくは近傍に設定することにより、検出振動の振幅を大きくでき検出振動方向の慣性力及びコリオリ力成分を大きくできるため、上記第１、第２の項を共振倍率分、拡大することが可能である。そのようにすれば、相対的にαの項が小さくなり、誤差も低減できる。
【００９２】
このように、本実施形態におけるセンサエレメント３００の構成によっても、上記図４と同様の回路部２００（符号の関係で、加算と減算が逆になる）を用いることで、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００９３】
また、図５のようにセンサエレメント３００を構成すれば、可動部３８をすべて同一の電位で形成することが可能となり、上記図１のように加速度センシング部を搭載する構造に対してプロセスが容易、電気的カップリングが小さいという利点がある。
【００９４】
（第３実施形態）
上記第１及び第２実施形態のセンサエレメント１００、３００においては、２つの振動子１１及び１２、３１及び３２を共通の駆動用電極４、５にて同一方向に駆動振動させている。
【００９５】
ここで、図６に示す本実施形態のセンサエレメント４００の様に、梁２によって外周枠部３に懸架された２個の駆動用振動子１ａ、１ｂに、それぞれ検出用振動子１１、１２を含む上記加速度センシング部１０、２０を設け、両駆動用振動子１ａ、１ｂの間に連成振動用梁６を設け、これによって両駆動用振動子１ａ、１ｂを連成振動させることも可能である。
【００９６】
この構成では、駆動振動の方向として、２つの駆動用振動子１ａ、１ｂを同相で駆動することも、逆相で駆動することも可能である。それによって、上記第１実施形態にて述べたのと同様に、各加速度センシング部１０、２０から角速度軸ｚ回りの角速度Ωを検出することができ、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００９７】
また、本実施形態は、センサエレメント４００として、角速度軸ｚに対して垂直方向に駆動振動する２個の第１の振動子（駆動用振動子）１ａ、１ｂと個々の第１の振動子１ａ、１ｂの内部に梁１３で連結された第２の振動子（検出用振動子）１１、１２と、角速度が入力されたときに第２の振動子１１、１２に加わるコリオリ力を検出する検出部１４、１５とを備え、かつ、２個の第１の振動子１ａ、１ｂが連成振動用梁６で連結されており、コリオリ力が加わったときに第２の振動子１１、１２に発生する検出振動の方向がコリオリ力の作用する方向に対してずれているものを採用している。
【００９８】
ここにおいて、両第１の振動子１ａ、１ｂを連成振動可能に結合する連成振動用梁６は２個以上でも良い。また、第１の振動子は３個以上でもよい。その場合、複数個の第１の振動子の少なくとも２個が少なくとも１個の連成振動用梁で連結されていればよい。
【００９９】
それによって、少なくとも２個の第１の振動子同士が連成振動用梁で連結されているため振動系は連成振動系となり、駆動振幅が極大となる駆動力の周波数は、該連成振動用梁で連結された第１の振動子において同じ値（固有振動数）となる。角速度センサでは、駆動振幅を大きくとるために固有振動数で振動させることが多いが、連成振動系を作ることにより、振幅を一致（または近い値に）させるのが容易となる。
【０１００】
なお、本構成では、加速度センシング部１０、２０を含む両駆動用振動子１ａ、１ｂ及び連成振動用梁６が可動部４１に相当し、また、図６の破線で囲んだ２つの部分を、各々一つのセンサエレメントユニット（第１のユニット４０１及び第２のユニット４０２）とみなすことができる。また、図６中の矢印ａ０、ａ１、ａ２は、図１に示す矢印ａ０、ａ１、ａ２に相当するものである。
【０１０１】
（第４実施形態）
本第４実施形態は、上記第３実施形態とセンサエレメントの構造は全く同じである。本実施形態と第３実施形態との違いは、両駆動用振動子１ａ、１ｂの駆動振幅の不一致に対処するための信号の処理方法である。本実施形態の信号の処理方法を以下に述べる。従って、以下の説明は、上記図６に示すセンサエレメント４００によるものである。
【０１０２】
（本実施形態の信号処理の考え方と信号処理方法）検出用振動子１１、１２は、それぞれの駆動用振動子１ａ、１ｂの駆動振動時において、角速度軸ｚ回りの角速度の非入力時（Ω＝０のとき）には、それぞれの駆動用振動子１ａ、１ｂと同様に駆動振動する。そして、角速度軸ｚ回りの角速度Ωの入力時には、基板の水平面（図６中の紙面に相当）と平行であって且つ角速度軸ｚ及び駆動振動方向（ａ０方向）と直交する方向に発生するコリオリ力の作用により、各検出用振動子１１、１２は、それぞれ図６に示すａ１、ａ２の方向に振動する（検出振動）。
【０１０３】
角速度センサでは、出力信号を大きくするために、駆動力の周波数を振動系の固有振動数と一致（またはほぼ一致）させて（いわゆる共振を利用して）、振動させることが良く行われる。上記第３実施形態では、２個の駆動振動子１ａ、１ｂが、連成振動用梁６で結ばれている。従って、加工誤差によって左右対称な振動子構造ができなかったとしても、両駆動用振動子１ａ、１ｂの振幅の周波数特性は同じ周波数（固有振動数）でピーク（極大値）を持つ。従って、共振を利用した場合、両振動子１ａ、１ｂの振幅は、近い値になる。しかし、厳密には一致しない。
【０１０４】
また、共振を利用しないで振動させる場合でも、加工誤差があって、左右対称な振動子構造ができなかった場合には、両振動子１ａ、１ｂの駆動振幅は、一般的には厳密には一致しない。以下に述べる本実施形態の信号処理の方法は、このような両駆動用振動子１ａ、１ｂの駆動振幅の不一致に対処する方法である。
【０１０５】
本実施形態においても、上記第１実施形態と同様、２個の検出用振動子１１、１２における各々の検出振動の方向（検出方向）ａ１、ａ２を、ａ０方向（駆動振動方向）と垂直なコリオリ力の作用方向に対して角度θだけずらした独自の構成として、角速度軸ｚ回りの角速度Ωを検出しようとしている。このようなセンサエレメント４００の働きは、第１実施形態と同様、上記図３（第１の検出用振動子１１に作用する力を説明する図）を参照して説明できる。
【０１０６】
駆動用振動子（第１の駆動用振動子）１ａとともに第１の検出用振動子１１がｘ１＝Ａａｓｉｎφｔ（ｘ１：変位、Ａａ：駆動振幅、ｓｉｎφｔ：位相）でａ０方向に駆動振動しているとする。角速度軸ｚ回りの角速度Ωが入力されたとき、第１の検出用振動子１１に対して、駆動振動方向と平行に慣性力Ｆｉが作用し、駆動振動方向と直交する方向Ｋにコリオリ力Ｆｃが作用する。
【０１０７】
ここで、梁１３によって第１の検出用振動子１１の検出振動の方向がａ１方向に規定されているため、慣性力はＦｉ・ｓｉｎθ成分のみ（図３（ａ）参照）、コリオリ力はＦｃ・ｃｏｓθ成分のみ（図３（ｂ）参照）、各々検出することができる。図６における第１の検出用振動子１１の質量をｍ、第１の検出用振動子１１に加わる加速度をａ、角速度をΩとすると、第１の検出用振動子１１にて検出される慣性力Ｆａｉ及びコリオリ力Ｆａｃは、下記の数式５のようになる。
【０１０８】
【数５】
Ｆａｉ＝ｍａ＝−ｍＡａφ2ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ
Ｆａｃ＝２ｍｖΩ＝２ｍΩＡａφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ
また、第２の検出用振動子１２に対しても同様に考えれば、該第２の検出用振動子１２にて検出される慣性力Ｆｂｉ及びコリオリ力Ｆｂｃは、下記の数式６のようになる。
【０１０９】
【数６】
【０１１０】
これらの力は、各検出用振動子１１、１２の検出振動において各々図６に示すａ１、ａ２方向の変位となって現れ、検出部としての両検出用電極１４、１５の側面間の距離変化が発生し、両検出用電極１４、１５間の容量変化として検出することができる。すなわち、２つの検出用振動子１１、１２および検出部１４、１５からは、センシングした加速度として下記の数式７に示す２つの信号ａａおよびｂｂが得られることとなる。
【０１１１】
【数７】
ａａ＝−Ａａφ2ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ＋２ΩＡａφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ
ｂｂ＝Ａｂφ2ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθｔ＋２ΩＡｂφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ
ここで、上記第１実施形態では、出力信号ａａ、ｂｂをそのまま、減算、加算したが、本実施形態ではその前に次のような操作を行う。すなわち、ａａ、ｂｂに対して、各々下記の数式８に示す操作を行う。
【０１１２】
【数８】
ａａ’＝ａａ×Ａｂ×Ｃ
ｂｂ’＝ｂｂ×Ａａ×Ｃ
（Ｃ：定数）
この操作は、例えば、上記回路部２００に増幅回路を設け、この増幅回路を用いて行うことができる。なお、もちろん上記第１実施形態でも信号の増幅を行うことがあるが、この場合、２個の検出部（加速度センシング部１０の検出部１４、１５と加速度センシング部２０の検出部１４、１５）からの各信号の増幅率は等しい（またはほぼ等しい。）。
【０１１３】
本実施形態では、これら２個の検出部の信号の増幅率が異なることが特徴である。ここで、２個の検出部の信号の増幅率は、それぞれＡｂ×Ｃ、Ａａ×Ｃであり、２個の検出部１４、１５における互いの出力信号振幅を、共にＡａ×Ａｂ×Ｃとして予め等しくなるようにゲインを調整する。このようにして、本実施形態における角速度センサ装置においては、センサエレメント４００から異なる２個の出力信号、即ち第１の検出用振動子１１からの信号ａａ’と第２の検出用振動子１２からの信号ｂｂ’とが発生する。
【０１１４】
次に、得られた２個の出力信号ａａ’、ｂｂ’を、上記回路部２００にて処理し出力を得るのであるが、その演算処理方法を、図７に示す本実施形態の回路部２００の説明図を使って説明する。２個の出力信号ａａ’、ｂｂ’の処理方法は、基本的には、上記図４と同様である。
【０１１５】
即ち、図７に示す様に、まず、２個の出力信号ａａ’、ｂｂ’を減算、加算することによって、それぞれ信号Ｓ１１、Ｓ１２が得られる。信号Ｓ１１はコリオリ力に起因しない慣性力に、信号Ｓ１２はコリオリ力に起因した信号である。この２つの信号Ｓ１１、Ｓ１２のピーク値を検出し、得られた信号Ｓ２１、Ｓ２２同士を除算してその強度比をとることによって、最終的に、２Ω／φｔａｎθの出力が角速度センサ装置の検出値として得られる。
【０１１６】
図７に示す様に、本実施形態の回路部２００は、第１および第２の検出用振動子１１、１２の各々の出力信号ａａ’、ｂｂ’を入力して減算により慣性力を算出する慣性力算出手段（信号Ｓ１１及び信号Ｓ２１を算出する部分）と、第１および第２の検出用振動子１１、１２の各々の出力信号ａａ’、ｂｂ’を演算することによりコリオリ力を含む値を算出するコリオリ力算出手段（信号Ｓ１２及び信号Ｓ２２を算出する部分）と、慣性力算出手段からの信号（信号Ｓ２１）とコリオリ力算出手段とからの信号（信号Ｓ２２）に基づいて演算を行うことによって角速度を算出する角速度算出手段（除算して出力を算出する部分）と、を備えている。
【０１１７】
ここで、上記第１実施形態と同様に、センサエレメント４００を作製後、一定の角速度における出力を測定しておくことによって角速度Ωが算出可能である。またφとθは既知であるから、その値を用いて角速度Ωを算出することが可能である。
【０１１８】
また、上記第１実施形態と同様に、最終的に得られる出力（２Ω／φｔａｎθ）は、第１の駆動用振動子１ａの駆動振幅Ａａおよび第２の駆動用振動子１ｂの駆動振幅Ａｂに依存しないことより、環境温度の変化や時間の経過により駆動振幅ＡａおよびＡｂが変化しても、得られる値は一定である。また、駆動振幅ＡａおよびＡｂを一定にする回路等が不要となるとともに、上記した「駆動振幅以外の環境温度の変化や時間の経過影響を除くというメリット」も有する。
【０１１９】
このように、本実施形態においても、通常ノイズとなる慣性力を用いて、環境温度の変化や時間の経過とともに同様に変化するコリオリ力に起因しない信号とコリオリ力に起因する信号とを導出し、コリオリ力に起因しない信号を基準に、コリオリ力に起因する信号を算出することによって、絶対値として持っている０点や出力感度のドリフトを相対的にキャンセルし抑制することができる。
【０１２０】
また、本実施形態によれば、各検出部１４、１５における互いの出力信号ａａ、ｂｂの振幅を予め等しくなるようにゲインを調整しているから、両駆動用振動子１ａ、１ｂの駆動振幅の不一致が存在しても、調整された各信号ａａ’、ｂｂ’を演算することによって、コリオリ力による信号を精度良く得ることができる。
【０１２１】
ところで、本第４実施形態において、駆動振動子１ａ、１ｂの両振動子の駆動振幅の不一致に対処する方法としては、この他にも、例えば、次の２つの方法がある。（１）予め両振動子１ａ、１ｂの駆動振幅が同じになるように、両方の振動子１ａ、１ｂの駆動電圧を調整する方法。（２）振動モニタを用いて、駆動振幅、駆動振動速度等をモニタし、その情報を用いて駆動振幅にフィードバックをかけ、駆動振幅を両振動子１ａ、１ｂで同じにして、かつ時間変化もしないようにする方法。これら（１）及び（２）の方法については、各々、後述の第６実施形態、第８実施形態を参照すればよい。
【０１２２】
（第５実施形態）
上記第１〜第４実施形態におけるセンサエレメント１００、３００、４００においては、振動子等の梁をコリオリ力の発生する方向からθだけ傾けて形成しているが、振動子の梁の長さや幅を非対称に変える等、梁のばね定数を変化させることで駆動方向と検出方向の角度を９０度からずらしてもよい。
【０１２３】
図８は、そのような技術的思想に基づいて振動子の駆動振動用の梁の長さを変えたセンサエレメント５００の概略平面図である。本センサエレメント５００は、上記図６と同様、加速度センシング部１０、２０を含む両駆動用振動子１ａ、１ｂが連成振動用梁６を挟んだ形の可動部５１を有するが、加速度センシング部１０、２０は、可動部５１を外周枠部３に連結する一対の梁５０１、５０２に対して平行としている。
【０１２４】
このセンサエレメント５００の上面に磁石（図示せず）を配置し、回路部２００（図２参照）によって駆動用配線５０３に電流を流すことで、図８に示す一点鎖線ｃ１及びｃ２方向に駆動用の力が発生する。ここで、駆動振動の軸ｃ１、ｃ２を挟んで設けられた梁５０１と梁５０２の長さを変えている（なお、太さを変えても良い）ために、各駆動用振動子１ａ及び１ｂは、それぞれ図８に示す一点鎖線ｂ１及びｂ２方向に変位する（駆動振動する）。
【０１２５】
そして、このｂ１及びｂ２方向を振動軸として駆動振動している時に角速度軸ｚ回りに角速度Ωが入力されると、ｂ１及びｂ２方向と直交するＫ方向にコリオリ力が作用し、各駆動用振動子１ａ及び１ｂにそれぞれ設けられた検出用振動子１１、１２は、梁１３によって各々図８に示すａ１、ａ２方向に検出振動を行う。このようにして、容易に駆動振動方向ｂ１、ｂ２と検出振動方向ａ１、ａ２との角度を９０度からずらすことができ、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０１２６】
なお、本第５実施形態で、静電駆動を用いずに電磁駆動で説明したのは、このように駆動振動ｂ１、ｂ２の方向が斜めにずれる場合、駆動振動中に駆動用櫛歯４、５の間隔が変化し、櫛歯がぶつかったりする問題があるからである。しかし、櫛歯がぶつかってもそのことが問題にならない場合も多くあり、従って、本実施形態の駆動方法を静電駆動に変えた方法ももちろん有効である。
【０１２７】
（第６実施形態）
図９に、本発明の第６実施形態に係る角速度センサ装置のセンサエレメント４５０の概略平面図を示す。本実施形態は、上記第１実施形態及び上記第３実施形態とは、主に次の点で異なっている。
【０１２８】
上記第１実施形態では、駆動用振動子１は、２個の略矩形状の検出用振動子、即ち第１の検出用振動子１１及び第２の検出用振動子１２を有しており、その２個の検出用振動子による信号を演算して、角速度信号を得ている。一方、本実施形態では、駆動用振動子が第１の駆動用振動子１ａと第２の駆動用振動子１ｂの２個あり、それぞれに検出用振動子１１、１２が１個ずつあることが主に第１実施形態と異なっている。
【０１２９】
また、上記第３実施形態（図６参照）と比較した場合、第３実施形態のセンサエレメント４００では両駆動用振動子１ａ、１ｂが連成振動用梁６で連結された構造（両振動子連結構造）であるのに対し、本実施形態では、図９に示す様に、連成振動用梁６が存在しない構造（両振動子独立構造）であることが主に異なっている。つまり、本実施形態の可動部４１は、第３実施形態から連成振動用梁６を除いたものである。
【０１３０】
各駆動用振動子１ａ、１ｂ（検出用振動子１１、１２も含む）は、図９中のａ０軸方向にそれぞれ駆動振動する。ここで、本実施形態では、駆動振幅が２個の駆動用振動子１ａ、１ｂで等しく（あるいはほぼ等しく）なるように、予め２個の駆動振動子１ａ、１ｂの駆動電圧を調整しておき、第１実施形態と同様に作動させる。このように２個の駆動用振動子１ａ、１ｂの駆動振幅が異なる理由としては、加工誤差等が考えられる。なお、加工誤差等がない場合には、両駆動用振動子は同じ駆動電圧で同じ振幅の振動をするから、このような駆動電圧の調整は不要である。
【０１３１】
本実施形態のように、駆動振動を行う両振動子１ａ、１ｂの駆動振幅を調整すれば、たとえ両振動子１ａ、１ｂ間に加工誤差があっても、複数個の信号を演算（例えば加算若しくは減算）することによって、コリオリ力による信号を精度良く得ることができる。なお、角速度信号を得るための演算方法は、上記第１実施形態（図４参照）と同様である。
【０１３２】
また、本実施形態のような両振動子独立構造においては、上記第３実施形態と同様に、駆動振動の方向として、２つの駆動用振動子１ａ、１ｂを同相で駆動することも、逆相で駆動することも可能である。それによって、上記第１実施形態にて述べたのと同様に、各加速度センシング部１０、２０から角速度軸ｚ回りの角速度Ωを検出することができ、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０１３３】
また、上記第３実施形態との比較において、本実施形態では、連成振動用梁６が存在しない。このことによって、２個の駆動用振動子１ａ、１ｂの配列がチップ内で自由になるというメリットがある（なお、ここでいう配列の自由度とは、主に並進の自由度を指す）。
【０１３４】
また、２個の駆動用振動子１ａ、１ｂは別のチップ上にあってもよい。２個の駆動用振動子１ａ、１ｂを別チップにできれば、歩留まりの上でも有利である。また、装置（センサアッシー）をコンパクトに小型化することもできる。２個の駆動用振動子１ａ、１ｂ（両ユニット４０１、４０２）が別のチップ１０００、１００１にあるセンサエレメント４５０を概略平面図として図１０に示す。なお、両チップ１０００、１００１を積層するように重ねて配置しても良く、この場合には、装置の一層の小型化が図れる。
【０１３５】
ところで、本実施形態において、２個の駆動用振動子１ａ、１ｂの駆動電圧を等しく(またはほぼ等しく)する調整は、上記第１実施形態で述べている「駆動振幅Ａを一定にする回路」とは異なる。従って、第１実施形態で述べている「駆動振幅Ａを一定にする回路等が不要となる」というメリットは損なわれない。
【０１３６】
これらの回路の違いについて次に述べる。まず、第１実施形態で述べた「駆動振幅Ａを一定にする回路」とは、センサの動作中に駆動振動の振幅や速度をモニタし、駆動電圧にフィードバックをかけることにより、駆動振幅を一定にする回路のことである。
【０１３７】
一方、本実施形態における「駆動振幅Ａを一定にする調整」とは、出荷前に、２個の駆動振動子１ａ、１ｂの駆動振幅を計測して、それらが同じになるように、２個の駆動振動子１ａ、１ｂの駆動電圧の片方または両方の値を調整することである。従って、センサ動作中に駆動振動の振幅や駆動振動の速度をモニタし、駆動電圧にフィードバックをかけることはしない。
【０１３８】
もちろん、動作中には、環境温度の変化や時間の経過等により、それぞれの駆動振動子１ａ、１ｂの駆動振幅Ａａ、Ａｂは変化する。しかし、これら駆動振幅の変化は２つの駆動振動子１ａ、１ｂ間でほぼ同じ（例えば、Ａａが１．２倍になれば、Ａｂもほぼ１．２倍になる）であるから、動作中も常にＡａとＡｂはほぼ等しいことになる。
【０１３９】
従って、上記第１実施形態にて述べた「駆動振幅Ａを一定にする回路等が不要となる」というメリットは、本実施形態においても発揮される。さらに、上記第１実施形態にて述べた「駆動振幅以外の環境温度の変化や時間の経過影響を除くというメリット」は、本実施形態においても発揮される。
【０１４０】
このように、本実施形態においても、通常ノイズとなる慣性力を用いて、環境温度の変化や時間の経過とともに同様に変化するコリオリ力に起因しない信号とコリオリ力に起因する信号とを導出し、コリオリ力に起因しない信号を基準に、コリオリ力に起因する信号を算出することによって、絶対値として持っている０点や出力感度のドリフトを相対的にキャンセルし抑制することができる。
【０１４１】
従って、上記第１実施形態と同様、本実施形態のセンサ装置では、環境温度の変化や時間の経過にともなった特性変動がなく、高精度、高信頼性が確保でき、余分な補正回路やセンサエレメント内の振動モニタ等が不要となるために低コストかつ小型化が実現できる。
【０１４２】
ところで、図９では、両駆動用振動子１ａ、１ｂの駆動方法として静電駆動の方法を用いているが、図１１に示す様に電磁駆動を用いる方法がある。これは、上記第５実施形態と同じ駆動用配線５０３を用いるものである。その方法を説明する。センサエレメント４５０を構成する基板上に、アルミニウム、白金、チタン等の金属等よりなる駆動用配線５０３を配置して、この配線５０３に電流を流す。同時に、永久磁石または電磁石等によって、該基板面に垂直な方向（図１１中の紙面垂直方向）に磁場をかける。
【０１４３】
該配線５０３に流す電流が周期的に変化するもの（例えば、正弦波、矩形波）であれば、両駆動用振動子１ａ、１ｂは駆動振動する。そして、角速度信号を得るための演算方法（検出方法）は、上に述べた方法と同じである。この電磁駆動は、静電駆動に比べて一般に駆動力が大きいという利点がある。
【０１４４】
以上のように、本実施形態は、センサエレメント４５０として、角速度軸に対して垂直方向に駆動振動する２個の第１の振動子（駆動用振動子）１ａ、１ｂと、各々の第１の振動子１ａ、１ｂの内部に梁１３で連結された第２の振動子（検出用振動子）１１、１２と、角速度が入力されたときに第２の振動子１１、１２に加わるコリオリ力を検出する検出部１４、１５とを備え、かつ、２個の第１の振動子１ａ、１ｂ同士が連結されておらず独立しており、コリオリ力が加わったときに第２の振動子１１、１２に発生する検出振動の方向がコリオリ力の作用する方向に対してずれているものを採用している。ここにおいて、第１の振動子１ａ、１ｂは３個以上でもよい。
【０１４５】
複数個の第１の振動子１ａ、１ｂを連結せずに独立させることにより、各第１の振動子のチップ内での配置が自由になり、チップの小型化が可能である。これは、単純には低コストになるし、歩留まりも向上する。また、各第１の振動子を連結しないことにより、図１０に示したように、複数の第１の振動子をそれぞれ別のチップ１０００、１００１上に配置することも可能であり、これも歩留まり向上に役立つ。
【０１４６】
さらに、複数個の第１の振動子１ａ、１ｂを連結しないということは、これら第１の振動子を連結するための梁（例えば、上記図６中の連成振動用梁６）を設けなくても良いことであるから、個々の第１の振動子の周囲に駆動手段（駆動用電極等）を、簡単に複数個とりつけることができる。従って、駆動力を大きくすることができて非常に有利である。
【０１４７】
例えば、本第６実施形態において、図９では、駆動用の櫛歯電極４、５が、駆動用振動子１ａ、１ｂのそれぞれの片側にしかないが、後述する第８実施形態にて示す図１２の様に両側にあってもよい。つまり、該図１２に示す様に、駆動用振動子１ａ、１ｂのそれぞれの片側に位置する駆動用櫛歯電極４、５に加えて、他側に駆動用可動電極４’と駆動用固定電極５’とからなる駆動用櫛歯電極４’、５’を設けることができる。それにより、駆動力の増大化が図れる。
【０１４８】
（第７実施形態）
本第７実施形態は、上記第６実施形態とセンサエレメントの構造（両振動子独立構造）は全く同じである。本実施形態と第６実施形態との違いは、両駆動用振動子１ａ、１ｂの駆動振幅の不一致に対処するための信号の処理方法である。つまり、第６実施形態では、２個の駆動用振動子１ａ、１ｂ（検出用振動子１１、１２を含む）の駆動振幅が等しく（あるいはほぼ等しく）なるようにあらかじめ調整しておいたが、本実施形態はそれを行わない。
【０１４９】
本実施形態では、２個の駆動用振動子１ａ、１ｂの駆動振幅が異なる場合に対処するものであるが、両駆動振幅が異なる理由としては、加工誤差等が考えられる。加工誤差等がなく、両振動子１ａ、１ｂの駆動振幅がほぼ一致する場合には、両振動子１ａ、１ｂは、同じ駆動電圧で同じ振幅の駆動振動を行うから、以下に述べるような処理が不要になることもあるが、一般的には、加工誤差は必ず存在し、２個の駆動用振動子１ａ、１ｂの駆動振幅は異なる。従って、本実施形態は常に有効である。
【０１５０】
本実施形態の信号の処理方法を以下に述べる。以下の説明は、上記図９に示すセンサエレメント４５０によるものである。なお、本実施形態は、上記図１０、図１１及び図１２のセンサ装置に適用できることは勿論である。また、本実施形態の信号処理方法は、上記第４実施形態のものと基本的には同じであるため、その説明は簡略化して述べることとする。
【０１５１】
（本実施形態の信号処理方法）検出用振動子１１、１２は、それぞれの駆動用振動子１ａ、１ｂの駆動振動時において、角速度の非入力時には、それぞれの駆動用振動子１ａ、１ｂと同様に、図９中のａ０方向へ駆動振動する。そして、角速度の入力時には、各検出用振動子１１、１２は、それぞれ図９中のａ１、ａ２の方向に振動する（検出振動）。ここで、本実施形態においても、２個の検出用振動子１１、１２における各々の検出方向ａ１、ａ２を、ａ０方向（駆動振動方向）と垂直なコリオリ力の作用方向Ｋに対して角度θだけずらした独自の構成としている。
【０１５２】
第１の駆動用振動子１ａとともに第１の検出用振動子１１が、変位Ａａｓｉｎφｔ（Ａａ：駆動振幅、ｓｉｎφｔ：位相）でａ０方向に駆動振動し、第２の駆動用振動子１ｂとともに第２の検出用振動子１２が、変位Ａｂｓｉｎφｔ（Ａｂ：駆動振幅、ｓｉｎφｔ：位相）でａ０方向に駆動振動しているとする。
【０１５３】
上記第４実施形態と同様に考えると、第１の検出用振動子１１において検出される慣性力Ｆａｉ及びコリオリ力Ｆａｃ、第２の検出用振動子１２において検出される慣性力Ｆｂｉ及びコリオリ力Ｆｂｃ、及び、センシングした加速度としての信号ａａおよびｂｂは、第４実施形態と同様に、下記の数式９に示される。
【０１５４】
【数９】
Ｆａｉ＝−ｍＡａφ2ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ
Ｆａｃ＝２ｍΩＡａφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ
Ｆｂｉ＝ｍＡｂφ2ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ
Ｆｂｃ＝２ｍΩＡｂφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ
ａａ＝−Ａａφ2ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ＋２ΩＡａφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ
ｂｂ＝Ａｂφ2ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθｔ＋２ΩＡｂφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ
ここで、上記数式９中、ｍは第１の検出用振動子１１及び第２の検出用振動子の質量、Ωは第１の検出用振動子１１及び第２の検出用振動子１２に加わる角速度である。そして、上記第４実施形態と同様に、ａａ、ｂｂに対して、各々下記の数式１０に示す操作を行う。
【０１５５】
【数１０】
ａａ’＝ａａ×Ａｂ×Ｃ
ｂｂ’＝ｂｂ×Ａａ×Ｃ
（Ｃ：定数）
この操作は、上記第４実施形態と同様に、例えば増幅回路を用いて行うことができる。本実施形態でも、これら２個の検出部の信号の増幅率が異なることが特徴である。２個の検出部の信号の増幅率は、それぞれＡｂ×Ｃ、Ａａ×Ｃであり、２個の検出部１４、１５における互いの出力信号振幅を、共にＡａ×Ａｂ×Ｃとして予め等しくなるようにゲインを調整する。
【０１５６】
このようにして、本実施形態における角速度センサ装置においては、センサエレメント４５０から振幅の等しい２個の出力信号、即ち第１の検出用振動子１１からの信号ａａ’と第２の検出用振動子１２からの信号ｂｂ’とが発生する。そして、これら信号ａａ’及びｂｂ’を、上記図７に示す様に、演算処理し、最終的に、２Ω／φｔａｎθの出力を角速度センサ装置の検出値として得る。
【０１５７】
なお、本実施形態においても、センサエレメント４５０を作製後、一定の角速度における出力を測定しておくことによって角速度Ωが算出可能である。またφとθは既知であるから、その値を用いて角速度Ωを算出することが可能である。
【０１５８】
また、上記第４実施形態と同様に、最終的に得られる出力（２Ω／φｔａｎθ）は、第１の駆動用振動子１ａの駆動振幅Ａａおよび第２の駆動用振動子１ｂの駆動振幅Ａｂに依存しないことより、環境温度の変化や時間の経過により駆動振幅ＡａおよびＡｂが変化しても、得られる値は一定である。また、駆動振幅ＡａおよびＡｂを一定にする回路等が不要となるとともに、「駆動振幅以外の環境温度の変化や時間の経過影響を除くというメリット」も有する。
【０１５９】
このように、本第７実施形態においても、通常ノイズとなる慣性力を用いて、環境温度の変化や時間の経過とともに同様に変化するコリオリ力に起因しない信号とコリオリ力に起因する信号とを導出し、コリオリ力に起因しない信号を基準に、コリオリ力に起因する信号を算出することによって、絶対値として持っている０点や出力感度のドリフトを相対的にキャンセルし抑制することができる。
【０１６０】
（第８実施形態）
図１２に、本発明の第８実施形態に係る角速度センサ装置のセンサエレメント４５０の概略平面図を示す。本実施形態は、上記第６実施形態の構造（両振動子独立構造、図９参照）を基本としたものであるが、該第６実施形態と比較して主に次の２点が異なっている。
【０１６１】
（１）構造面の違いとして、２個の駆動用振動子１ａ、１ｂに駆動振動モニタ用電極（櫛歯構造）４’、５’が存在する。なお、繰り返しとなるが上記第６実施形態の最終段にて述べたように、駆動振動モニタ用電極４’、５’は駆動用の電極として用いても良い。
【０１６２】
（２）動作の違いとしては、上記第６実施形態では、駆動振幅が２個の駆動用振動子１ａ、１ｂで等しく（あるいはほぼ等しく）なるようにあらかじめ２個の駆動振動子１ａ、１ｂの駆動電圧を調整している。しかし、本実施形態では、そのような駆動電圧の調整は行わず、駆動振動モニタ用電極４’、５’を用いて、両振動子１ａ、１ｂの駆動振動の振幅を検出する。
【０１６３】
そして、駆動振幅が両駆動用振動子１ａ、１ｂで同じになるように、回路部２００によって、両駆動用振動子１ａ、１ｂの駆動電圧をフィードバック制御する。さらに、環境温度の変化や時間の経過影響による駆動振動の変化に対してもそれを検知して、駆動振動の時間変化を防ぐことも可能である。なお、角速度信号を得るための演算方法は、上記第１実施形態（図４参照）と同様である。
【０１６４】
もちろん、このようなモニタ用の電極４’、５’を設けることによって、上記第１及び第６実施形態の「駆動振幅Ａを一定にする回路等が不要となる。」というメリットは失われる。しかし、第１実施形態に書かれている「駆動振幅以外の環境温度の変化や時間の経過影響を除くというメリット」は依然失われない。
【０１６５】
ここで、図１２に示す左右の両駆動振動子１ａ、１ｂにおいて、ともに駆動用電極が４及び５であり、駆動振動モニタ用電極が４’及び５’であるとしてきた。しかし、この関係は逆でもよい。つまり、駆動用電極が４’及び５’であり、駆動振動モニタ用電極が４及び５であるとしてもよい。
【０１６６】
また、一方の振動子のみこの関係を逆転させてもよい。つまり、図１２中、「左側の第１の駆動用振動子１ａにおいては、駆動用電極が４、５であって駆動振動モニタ用電極が４’、５’であるが、右側の第２の駆動用振動子１ｂにおいては駆動用電極が４’、５’であって駆動振動モニタ用電極が４、５である」としてもよいし、「右側振動子１ｂにおいては駆動用電極が４、５であって駆動振動モニタ用電極が４’、５’であるが、左側振動子１ａにおいて駆動用電極が４’、５’であって駆動振動モニタ用電極が４、５である」としてもよい。
【０１６７】
また、図１２では、駆動振動モニタ用電極４’、５’として、櫛歯電極による静電検出を用いた「静電駆動、静電振動モニタ」の構成としているが、その他にも、「駆動振動子１ａ、１ｂ外に配置された永久磁石または電磁石と駆動振動子上の配線との相互作用により駆動振動子上の配線に生じる誘導起電力を検出する電磁検出」の方法が可能である。また、圧電検出等の方法が可能である。
【０１６８】
この電磁検出により、両振動子１ａ、１ｂの駆動振動の振幅をモニタする例を図１３に示す。図１３では、櫛歯状の電極４、５を駆動用電極とし、各駆動用振動子１ａ、１ｂにおいて駆動用電極４、５とは反対側に、上記した駆動用配線５０３を形成し、この配線５０３を駆動振動モニタ用電極としたものである。つまり、「静電駆動、電磁振動モニタ」の構成としている。
【０１６９】
なお、この関係は逆であっても良く、配線５０３を駆動用電極とし、櫛歯状の電極４、５を駆動振動モニタ用電極とした「電磁駆動、静電振動モニタ」の構成としてもよい。また、「左の振動子１ａは、電磁駆動、静電振動モニタ、右の振動子１ｂは、静電駆動、電磁振動モニタ」の構成としてもよい。さらには、図１４に示す様に、両駆動用振動子１ａ、１ｂともに、駆動用配線５０３及び５０３’を用いて「電磁駆動、電磁振動モニタ」の構成としても良い。
【０１７０】
このように、本第８実施形態によれば、駆動振動を行う振動子１ａ、１ｂにおける駆動振動の物理量をモニタする手段４’、５’を備えたものとすれば、駆動振動の物理量（駆動振幅や駆動振動速度等）をモニタすることによって、このモニタの結果に基づき、振動子１ａ、１ｂの駆動振動の振幅やその振動速度等を調整したり、検出部１４、１５からの出力信号の振幅を調整することができる。
【０１７１】
そして、モニタの結果を用いた負帰還（フィードバック）により、駆動振動を行う振動子１ａ、１ｂの駆動振幅を一定に制御すれば、両駆動用振動子１ａ、１ｂ間に加工誤差等があっても、複数個の信号ａａ、ｂｂを演算（例えば加算若しくは減算）することによって、コリオリ力による信号を精度良く得ることができる。また、この場合の駆動振幅一定制御はモニタ結果に基づくものであるため、装置に対する環境変化が生じても関係なく制御できる。
【０１７２】
（第９実施形態）
図１５に、本発明の第９実施形態に係る角速度センサ装置のセンサエレメント３３０の概略平面図を示す。本実施形態は、上記第２実施形態（図５参照）を変形したものである。第２実施形態では可動部は１個であったのに対し、本実施形態では、図１５に示す様に、可動部３８は、第１の可動部３８ａと第２の可動部３８ｂとより構成し、両可動部３８ａ、３８ｂを連成振動用梁６にて連結した構造（両振動子連結構造）としている。
【０１７３】
本センサエレメント３３０においても、２個の振動子３１、３２における各々の検出方向ａ１、ａ２、駆動振動方向ａ０方向、及びコリオリ力の作用方向Ｋに対して角度θだけずらした独自の構成として、紙面に対して垂直方向の角速度軸ｚ回りの角速度Ωを検出するようになっている。ここで、図１５では、上記図５と比較して、これら各方向ａ０〜ａ２、Ｋを９０°回転させた構成となっており、それに対応して、振動子３１、３２、駆動用電極４、５、検出用電極３４、３５や各梁も回転した構成となっている。
【０１７４】
第１の可動部３８ａにおいては、一方の振動子３１を検出用梁３３を介して支持棒（支持梁）２ａに支持させ、この支持棒２ａの一端側に櫛歯構造の駆動用電極４、５を設け、他端側は連成振動用梁６に接続されている。また、一方の振動子３１には、連結梁３６によって検出部としての櫛歯状の検出用可動電極３４が連結されており、検出用可動電極３４と対向して櫛歯状の検出用固定電極３５が設けられている。
【０１７５】
そして、第１の可動部３８ａ全体が、梁２によって図１５に示す矢印ａ０の方向（駆動振動方向）にのみ振動可能となっており、角速度Ωの入力時には、振動子３１が、検出用梁３３によって図１５に示す一点鎖線ａ１方向（検出振動方向）にのみ検出振動することが可能となっている。また、検出用可動電極３４は、駆動振動抑制梁３７によって図１５に示すａ１方向と垂直な方向に変位しないように抑制されている。
【０１７６】
こうして、第１の可動部３８ａにおいては、一方の振動子３１を基板の水平面（図１５における紙面に相当）内で、ａ０方向へ駆動振動させ、該水平面と垂直な角速度軸ｚ回りに角速度Ωが発生したときに、慣性力とコリオリ力が加わることとなる。ここで、それら力の総合によって、振動子３１は上記水平面内にて変位するが、検出用可動電極３４には、ａ１方向の変位のみしか伝わらない。すなわち、ａ１方向の変位動作（振動子３１の検出振動）は連結梁３６を通して検出用可動電極３４を同じａ１方向へ変位させる。
【０１７７】
第２の可動部３８ｂについても、同様のことが言える。即ち、第２の可動部３８ｂは、他方の振動子３２を中心に、検出用梁３３、支持棒（支持梁）２ａ、駆動用電極４、５、連結梁３６、検出用電極３４、３５が設けられてなる。そして、第１の可動部３８ａと第２の可動部３８ｂとは、駆動振動方向に変位可能な連成振動用梁６にて連結されている。
【０１７８】
そして、第２の可動部３８ｂ全体が、矢印ａ０の方向にのみ振動可能となっており、角速度Ωの入力時には、振動子３１が、検出用梁３３によってａ２方向にのみ検出振動することが可能となっている。また、第２の可動部３８ｂにおいても、検出用可動電極３４は、駆動振動抑制梁３７によってａ２方向と垂直な方向に変位しないように抑制されている。
【０１７９】
こうして、第２の可動部３８ｂにおいても、梁２によって、他方の振動子３２をａ０方向へ駆動振動させ、角速度軸ｚ回りに角速度Ωが発生したときに、慣性力とコリオリ力によって、他方の振動子３２及び検出用可動電極３４は、ａ２方向へ変位する。
【０１８０】
ところで、本実施形態では、第１の可動部３８ａが加速度センシング部３０に、第２の可動部３８ｂが加速度センシング部４０に実質的に相当する。ここで、各可動部３８ａ、３８ｂは連成振動用梁６によって、連成振動するが、各振動子３１、３２は同相で駆動振動させても、逆相で駆動振動させても良い。
【０１８１】
このセンサエレメント３３０からの出力としては、上記第２実施形態と同様に、上記数式４のように異なる２個の出力信号、即ち、一方の振動子３１（加速度センシング部３０）からの信号ａａと他方の振動子３２（加速度センシング部４０）からの信号ｂｂとが発生する。そして、両信号ａａ、ｂｂを上記図４と同様の回路部２００（符号の関係で、加算と減算が逆になることもある）を用いて演算処理することで、角速度Ωを検出でき、第２実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態では、上記第２実施形態で述べたαによる誤差については無視している。αによる誤差については、第２実施形態で述べた方法により、低減できる。
【０１８２】
ここで、本実施形態において、各可動部３８ａ及び３８ｂにおける検出用可動電極３４は、各振動子３１、３２からのコリオリ力を連結梁３６を介して受け、各振動子３１、３２の検出振動方向であるａ１方向、ａ２方向へ検出振動する。よって、本実施形態は、振動子３１、３２を第１の振動子、各検出用可動電極３４を第２の振動子として構成されたものとすることもできる。
【０１８３】
つまり、本第９実施形態は、センサエレメント３３０として、角速度軸ｚに対して垂直方向に駆動振動する２個の第１の振動子３１、３２と個々の第１の振動子３１、３２の外側に梁３６で連結された第２の振動子３４と、角速度が入力されたときに第１の振動子３１、３２に加わるコリオリ力を第２の振動子３４を介して検出する検出部３４、３５とを備え、かつ、２個の第１の振動子３１、３２が連成振動用梁６で連結されており、コリオリ力が加わったときに第１の振動子３１、３２に発生する検出振動の方向（及び第２の振動子３４の検出方向）がコリオリ力の作用する方向に対してずれているものを採用している。
【０１８４】
ここにおいて、両第１の振動子３１、３２を連成振動可能に結合する連成振動用梁６は２個以上でも良い。また、第１の振動子３１、３２は３個以上でもよい。その場合、複数個の第１の振動子の少なくとも２個が少なくとも１個の連成振動用梁で連結されていればよい。
【０１８５】
それによって、少なくとも２個の第１の振動子同士が連成振動用梁で連結されているため振動系は連成振動系となり、駆動振幅が極大となる駆動力の周波数は、該連成振動用梁で連結された第１の振動子において同じ値（固有振動数）となる。角速度センサでは、駆動振幅を大きくとるために固有振動数で振動させることが多いが、連成振動系を作ることにより、振幅を一致（または近い値に）させるのが容易となる。
【０１８６】
（第１０実施形態）
図１６に、本発明の第１０実施形態に係る角速度センサ装置のセンサエレメント３５０の概略平面図を示す。本実施形態は、上記第２実施形態の変形であり、構造的には、上記図５に示す第２実施形態とは、各方向ａ０、ａ１、ａ２及びＫを変えずに、可動部３８を２つの可動部３８ａ及び３８ｂに分離したもの（両振動子独立構造）である。言い換えれば、本センサエレメント３５０は、上記図１５に示す第９実施形態において、上記図５と一致するように各方向ａ０〜ａ２、Ｋを９０°回転させ、且つ、連成振動用梁６を無くしたものである。
【０１８７】
そして、本実施形態では、可動部３８を、互いに独立した第１の可動部３８ａ及び第２の可動部３８ｂによって構成することで、２個の振動子３１、３２（可動部３８ａ、３８ｂ）の配列が、チップ内で自由になるというメリットがある（ここでいう配列とは、主に並進方向の自由度を指す）。また、図１６において、センサエレメント（チップ）３５０を左右半分ずつに区切って左半分を第１のセンサエレメント３５１、右半分を第２のセンサエレメント３５２とした場合、各エレメント３５１、３５２は別々のチップ上に形成されていてもよい。２個の振動子（可動部）を別チップにできれば、歩留まりの上でも有利である。
【０１８８】
次に、本実施形態の動作について述べる。両振動子３１、３２（可動部３８ａ、３８ｂ）を、ａ０方向にそれぞれ駆動振動させる。ここで、駆動振幅が２個の振動子３１、３２で等しく(あるいはほぼ等しく)なるようにあらかじめ２個の振動子３１、３２の駆動電圧を調整しておき、上記第２実施形態と同様に作動させる。このように２個の振動子３１、３２（可動部３８ａ、３８ｂ）の駆動振幅が異なる理由としては、加工誤差が考えられる。加工誤差がない場合には、両振動子は同じ駆動電圧で同じ振幅の振動をするから、このような駆動電圧の調整は不要である。
【０１８９】
また、本実施形態においては、駆動振動をさせた後の信号処理方法（検出方法）は、上記図４に示す演算方法と同様に行うことができ、上記第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１９０】
さらに、本実施形態においても、上記第９実施形態と同様に、振動子３１、３２を第１の振動子、各検出用可動電極３４を第２の振動子として構成されたものとすることもできる。
【０１９１】
つまり、本実施形態は、センサエレメント３５０として、角速度軸ｚに対して垂直方向に駆動振動する２個の第１の振動子３１、３２と、個々の第１の振動子３１、３２の外側に梁３６で連結された第２の振動子３４と、角速度が入力されたときに第１の振動子３１、３２に加わるコリオリ力を第２の振動子３４を介して検出する検出部３４、３５とを備え、かつ、２個の第１の振動子３１、３２同士が連結されておらず独立しており、コリオリ力が加わったときに第１の振動子３１、３２に発生する検出振動の方向（及び第２の振動子３４の検出方向）がコリオリ力の作用する方向に対してずれているものを採用している。ここにおいて、第１の振動子３１、３２は３個以上でもよい。
【０１９２】
本第１０実施形態においても、複数個の第１の振動子３１、３２を連結せずに独立させることにより、上記第６実施形態と同様の効果、即ち、第１の振動子の配置自由化、別チップへの配置によるチップの小型化、低コスト化、歩留まり向上、及び、駆動手段の複数化による駆動力の増大化、といった効果を奏する。
【０１９３】
（第１１実施形態）
本第１１実施形態について、上記図１６を用いて説明する。本実施形態は、上記第１０実施形態（第２実施形態を両振動子独立構造としたもの）とセンサエレメント３５０の構造は全く同じである。本実施形態と第１０実施形態との違いは、次の２点である。
【０１９４】
（１）第１０実施形態では、２個の振動子３１、３２（可動部３８ａ、３８ｂ）の駆動振幅が等しく（あるいはほぼ等しく）なるようにあらかじめ調整しておいたが、本実施形態ではそれを行わない。そのため、上述したように加工誤差により、両振動子３１、３２の駆動振幅が異なる。（２）（１）の変更に伴い、第１０実施形態と信号処理の方法が異なる。本実施形態の信号処理方法は、両振動子３１、３２の駆動振幅の不一致に対処するための方法である。
【０１９５】
（本実施形態の信号処理方法）図１６に示すセンサエレメント３５０おいて、上記第２実施形態と同様に考えると、一方の振動子３１及び検出部３４、３５からの信号（センシングした加速度）ａａと、他方の振動子３２および検出部３４、３５からの信号（センシングした加速度）ｂｂとが、下記の数式１１に示す様な形で得られることとなる。
【０１９６】
【数１１】
ａａ＝−Ａａφ2ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ＋２ΩＡａφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ
ｂｂ＝Ａｂφ2ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθｔ＋２ΩＡｂφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ
この数式１１に示す様に、本実施形態における各信号ａａ、ｂｂは、上記第４実施形態（数式７）及び第７実施形態（数式９）に示されるものと同じとなる。そして、上記第１０実施形態では、各出力信号ａａ及びｂｂ（ただし、第１０実施形態では両振動子３１、３２の駆動振幅は等しい）を、そのまま、上記図４に示す方法で演算するのであるが、本実施形態では、ａａ、ｂｂに対して、各々下記の数式１２に示す操作を行う。
【０１９７】
【数１２】
ａａ’＝ａａ×Ａｂ×Ｃ
ｂｂ’＝ｂｂ×Ａａ×Ｃ
（Ｃ：定数）
つまり、この数式１２に示す様に、上記第４及び第７実施形態と同様の操作を行う。この操作は、例えば増幅回路を用いて行うことができ、本実施形態でも、これら２個の検出部の信号の増幅率が異なることが特徴である。２個の検出部の信号の増幅率は、それぞれＡｂ×Ｃ、Ａａ×Ｃであり、２個の検出部１４、１５における互いの出力信号振幅を、共にＡａ×Ａｂ×Ｃとして予め等しくなるようにゲインを調整する。
【０１９８】
このようにして、本実施形態における角速度センサ装置においては、センサエレメント３５０から振幅の等しい２個の出力信号、即ち、一方の第１の振動子３１からの信号ａａ’と他方の第１の振動子３２からの信号ｂｂ’とが発生する。そして、これら信号ａａ’及びｂｂ’を、上記図７に示す様に、演算処理し、最終的に、２Ω／φｔａｎθの出力を角速度センサ装置の検出値として得る。
【０１９９】
なお、本実施形態においても、センサエレメント３５０を作製後、一定の角速度における出力を測定しておくことによって角速度Ωが算出可能である。また、φとθは既知であるから、その値を用いて角速度Ωを算出することが可能である。また、上記第４及び第７実施形態と同様に、環境温度の変化や時間の経過により駆動振幅ＡａおよびＡｂが変化しても、出力（２Ω／φｔａｎθ）が一定であること、駆動振幅ＡａおよびＡｂを一定にする回路等が不要となること、及び、「駆動振幅以外の環境温度の変化や時間の経過影響を除くというメリット」も有する。
【０２００】
このように、本第１１実施形態においても、通常ノイズとなる慣性力を用いて、環境温度の変化や時間の経過とともに同様に変化するコリオリ力に起因しない信号とコリオリ力に起因する信号とを導出し、コリオリ力に起因しない信号を基準に、コリオリ力に起因する信号を算出することによって、絶対値として持っている０点や出力感度のドリフトを相対的にキャンセルし抑制することができる。
【０２０１】
（第１２実施形態）
本第１２実施形態について、図１６を用いて説明する。本実施形態は、上記第１０実施形態（第２実施形態を両振動子独立構造としたもの）に、第８実施形態（駆動振動を行う振動子における駆動振動の物理量をモニタする手段を備えるもの）の考えを適用したものである。従って、本実施形態では、上記第１０実施形態と比較して主に次の２点が異なる。
【０２０２】
（１）構造面の違いとしては、２個の振動子３１、３２に、それぞれ駆動振動モニタ用電極（櫛歯構造）４’、５’が存在する。ここで、図１６に示される２個の駆動用電極（駆動用電極４、５と駆動用電極４’、５’）のうちの片方を駆動振動モニタ電極として用いたものと考えれば良い。従って、外観は図１６と同じものとなる。
【０２０３】
（２）動作の違いとしては、上記第１０実施形態では、駆動振幅が２個の振動子（第１の振動子）３１、３２で等しく(あるいはほぼ等しく)なるように、予め該２個の振動子３１、３２の駆動電圧を調整している。しかし、本実施形態では、そのような駆動電圧の調整は行わず、駆動振動モニタ用電極４’、５’を用いて、駆動振動の振幅を検出し、それらが２個の振動子３１、３２で同じになるようにフィードバック制御する。さらに、環境温度の変化や時間の経過影響による駆動振動の変化に対してもそれを検知して、駆動振動の時間変化を防ぐことも可能である。なお、角速度信号を得るための演算方法は、上記第１０実施形態と同様である。
【０２０４】
本実施形態においても、このようなモニタ用の電極４’、５’を設けることによって、上記第１実施形態にて述べた「駆動振幅Ａを一定にする回路等が不要となる。」というメリットは失われるが、「駆動振幅以外の環境温度の変化や時間の経過影響を除くというメリット」は失われない。
【０２０５】
ここで、本第１２実施形態においても、駆動振動モニタ電極４’、５’として、櫛歯電極による静電検出を用いたが、その他にも、上記第８実施形態に述べたのと同様に、「振動子３１、３２外に配置された永久磁石または電磁石と振動子３１、３２上の配線との相互作用により振動子上の配線に生じる電磁検出」の方法や、圧電検出等の方法が可能である。
【０２０６】
（第１３実施形態）
本実施形態は、上記第５実施形態（図８参照）にて述べた、「振動子の梁の長さや幅を非対称に変える等、梁のばね定数を変化させることで駆動方向と検出方向の角度をコリオリ力の発生方向からずらしてもよい」という技術的思想を、上記第６〜第８及び第１０〜第１２実施形態における両振動子独立構造のセンサエレメント３５０、４５０に適用したものである。
【０２０７】
図１７は、そのような技術的思想に基づいて振動子の駆動振動用の梁の長さを変えたセンサエレメント５５０の概略平面図である。本センサエレメント５００は、上記第６実施形態（図９参照）と同様、加速度センシング部１０、２０を含む両駆動用振動子１ａ、１ｂよりなる可動部５１を有するが、加速度センシング部１０、２０は、可動部１ａ、１ｂを外周枠部３に連結する一対の梁５０１、５０２に対して平行としている。
【０２０８】
また、このセンサエレメント５５０に対して、駆動用電極４、５を用いて周期的に時間変化する駆動力を与えると、各駆動用振動子１ａ、１ｂは、それぞれ、図１７中のｂ１、ｂ２方向に駆動振動する。これは、梁５０１と梁５０２との長さを変えたことによる。また、本実施形態では、図１７に示す様に、個々の駆動用振動子１ａ、１ｂにおいて、長い方の梁５０１と短い方の梁５０２との組が２組あるが、各組における長短の配置を互い違いとしている。なお、梁の太さを変えることでも、本実施形態の効果は同じである。
【０２０９】
そして、このｂ１及びｂ２方向を振動軸として駆動振動している時に角速度軸ｚ回りに角速度Ωが入力されると、ｂ１及びｂ２方向と直交するＫ方向にコリオリ力が作用し、各駆動用振動子１ａ及び１ｂにそれぞれ設けられた検出用振動子１１、１２は、梁１３によって各々図１７に示すａ１、ａ２方向に検出振動を行う。
【０２１０】
このようにして、容易に駆動振動方向ｂ１、ｂ２と検出振動方向ａ１、ａ２との角度を９０度からずらすことができ、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。もちろん、本実施形態においても、加工誤差等によって２個の駆動用振動子(または可動部)の駆動振幅が異なる場合には、次のような工夫が必要である。
【０２１１】
（１）予め駆動電圧を調整することにより、２個の駆動用振動子の駆動振幅を一致させること（例えば、第６実施形態、第１０実施形態）。（２）２個の駆動用振動子の駆動振幅が同じになるような電圧調整はしないが、検出信号のゲインを調整することにより、２個の駆動用振動子の駆動振幅の不一致を穴埋めする方法（例えば、第７実施形態、第１１実施形態）。（３）２個の駆動用振動子のそれぞれに駆動振動モニタを設け、駆動振幅や駆動速度をモニタし、駆動電圧にフィードバックして、駆動振幅を一定にする方法(例えば、第８実施形態、第１２実施形態）。
【０２１２】
また、図１７に示す例では、駆動手段として静電駆動を用いたが、電磁駆動を用いる方法はさらに優れている。静電駆動を用いた場合、駆動方向が櫛歯の長手方向に対して、ずれているため、駆動用振動子が変位すると櫛歯間のギャップが狭くなったり広くなったりして、駆動力が不安定になったり、駆動用電極４と駆動用電極５の櫛歯同士がぶつかったりしてしまうことがあるからである。
【０２１３】
電磁駆動では、このような問題が少ないので、電磁駆動を用いた方がよい。本第１３実施形態において、この電磁駆動を採用する場合は、例えば上記第５実施形態（図８参照）にて述べたような構成を採用することができる。もちろん上に述べたことが問題にならない場合も多くあり、したがって、静電駆動の方法も有効である。
【０２１４】
（第１４実施形態）
本実施形態は上記図１に示したセンサエレメント１００の変形例である。
【０２１５】
コリオリ力に起因しない信号とコリオリ力に起因する信号を分離する場合、コリオリ力に起因しない信号とコリオリ力に起因する信号の大きさが、同程度であることが望ましい。検出しようとする角速度Ωが小さい場合、コリオリ力が小さくなるため、慣性力も小さくする必要がある。
【０２１６】
このためには、図１における角度θを小さくする必要がある。その場合、駆動方向であるａ０方向との垂直線Ｋに対する検出方向のずれを、２つの検出用振動子１１、１２の間で一致させることが困難となる。つまり、図１において、ａ１方向と垂直線Ｋとのなす角度θと、ａ２方向と垂直線Ｋとのなす角度θとが相違する。本実施形態は、このような条件下において適用可能なものである。
【０２１７】
図１におけるａ１方向と垂直線Ｋとのなす角度（第１の検出用振動子１１の検出振動方向のずれ角度）をθ１、ａ２方向と垂直線Ｋとのなす角度（第２の検出用振動子１２の検出振動方向のずれ角度）をθ２とすると、２つの検出用振動子１１、１２（つまり２つの加速度センシング部１０、２０）から得られる信号ａａ、ｂｂは、下記の数式１３のようになる。
【０２１８】
【数１３】
ａａ＝−Ａφ2ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ１＋２ΩＡφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ１
ｂｂ＝Ａφ2ｓｉｎφｔ・ｓｉｎθ２＋２ΩＡφｃｏｓφｔ・ｃｏｓθ２
ここで、θ１とθ２は０に近いことを考慮すると、上記の数式１３は下記の数式１４に示す様に近似される。
【０２１９】
【数１４】
ａａ＝−Ａφ2θ１ｓｉｎφｔ＋２ΩＡφｃｏｓφｔ
ｂｂ＝Ａφ2θ２ｓｉｎφｔ＋２ΩＡφｃｏｓφｔ
図１８に、本第１４実施形態に対応した回路部２００の概略を示す。２つの加速度センサシング１０、２０からの出力信号ａａ、ｂｂを、減算、加算することによって、信号Ｇ１１１、Ｇ１２が得られる。信号Ｇ１１１は慣性力に、信号Ｇ１２は慣性力とコリオリ力に起因した信号である。
【０２２０】
得られた信号Ｇ１２に対し、信号Ｇ１１１と信号Ｇ１１１の位相を９０度シフトさせた信号Ｇ１１２とを基準信号として使って同期検波をかけ、信号Ｇ２１、信号Ｇ２２を得る。信号Ｇ１１１の位相を９０度シフトさせるには、例えば微分回路をもちいればよい。同期検波をかけるには、例えば乗算回路とローパスフィルタをもちいればよい。
【０２２１】
慣性力に起因した信号とコリオリ力に起因した信号は、常に９０度位相がずれていることより、このように同期検波をかけることにより慣性力に起因した信号Ｇ２１とコリオリ力に起因した信号Ｇ２２が得られ、これらの除算によって角速度センサ装置の検出値としての出力４Ω／（θ２−θ１）が得られる。
【０２２２】
たとえθ１、θ２の値が不明であっても、センサエレメント１００を作製後、一定角速度における出力を測定しておくことによって（θ２−θ１）の値が求められ、求められた（θ２−θ１）の値を用いて角速度Ωが算出可能である。
【０２２３】
このように、本実施形態の回路部（回路手段）２００は、コリオリ力に起因しない（慣性力に起因した）信号Ｇ２１から位相が９０°ずれた位相におけるコリオリ力に起因する信号Ｇ２２を検出する機能を有し、両信号Ｇ２１、Ｇ２２を除算してその強度比をとることにより角速度を算出する。
【０２２４】
最終的に得られる４Ω／（θ２−θ１）は、駆動用振動子１の駆動振幅Ａに依存しないことより、環境温度の変化や時間に経過により駆動振幅Ａが変化しても、得られる値は一定である。また、駆動振幅Ａを一定にする回路等が不要となる。
【０２２５】
さらに、駆動振幅以外の環境温度の変化や時間の経過影響として、検出用振動子１１、１２の共振周波数の変動等によって一定の力が加わったときの検出用振動子１１、１２からの出力信号ａａ、ｂｂが変化することが考えられるが、これは減算処理、加算処理で得られる信号Ｇ２１と信号Ｇ２２に等しく影響するために除算することによりキャンセルすることが可能となる。
【０２２６】
また、駆動波形を使ってコリオリ力を同期検波する場合、温度等によってコリオリ力に起因した信号の位相が変化すると出力誤差となってしまうが、本実施形態のように、慣性力に起因した（コリオリ力に起因しない）信号を基準信号としてコリオリ力を同期検波すれば、温度等によってコリオリ力に起因した信号の位相が変化しても、同じだけ慣性力に起因した信号も位相変化するために出力誤差とはならない。
【０２２７】
このように、本実施形態のセンサ装置においても上記第１実施形態と同様に、環境温度の変化や時間の経過にともなった特性変動がなく、高精度、高信頼性が確保でき、余分な補正回路やセンサエレメント内の振動モニタ等が不要となるために低コストかつ小型化が実現できる。
【０２２８】
また、図１８においては信号Ｇ１２に対して同期検波をかけているが、図１９に示す他の例に示す様に、信号Ｇ１２の代わりに、加速度センシング部１０からの出力信号ａａもしくは加速度センシング部２０からの出力信号ｂｂを直接用いることも可能である。
【０２２９】
また、図１８及び図１９において、信号Ｇ２１と信号Ｇ２２を除算せず、信号Ｇ２２を出力とすることも可能である。この場合、駆動振幅の変化に対する出力変動は残るが、温度等によるコリオリ力に起因した信号の位相変化に対しては変動のない出力が得られる。
【０２３０】
ところで、本実施形態に用いるセンサエレメントとして図１を用いて説明したが、平面レイアウト上、上記図１に示す角度θがθ＝０となるように狙ったセンサエレメントを用いることも可能である。
【０２３１】
これは、可動部や振動子の駆動振動方向と加速度センシング部における振動子の検出振動方向を９０°となるように設計、製作しても、加工能力や材料の不均一性から厳密に９０°とすることが不可能なためである。例えば、エッチングを用いて梁を形成した場合、図２０に示す梁Ｈ１の断面形状のようにわずかながらのテーパ角β、γが発生しうるが、これによって振動方向が狙いの方向から変化してしまう。
【０２３２】
通常、この加工誤差による振動方向のずれは、センサの特性に悪影響を与えるが、本実施形態ではこのずれを積極的に利用することができる。図２１に示すセンサエレメント６００は、上記図６に示すセンサエレメントにおいて上記図１に示す角度θがθ＝０となるように狙ったものであるが、例えば各梁の加工誤差によって上述のように第１の検出用振動子１１の検出振動方向のずれ角度θ１、または第２の検出用振動子１２の検出振動方向のずれ角度θ２が発生したものである。
【０２３３】
従って、図２１に示すセンサエレメント６００においても、図１８に示す信号処理を加えれば同様に出力４Ω／（θ２−θ１）が得られるため、製造上の加工誤差を利用することにより高精度、高信頼性の小型化で低コストな角速度センサ装置を実現できる。また、本実施形態で示した加工誤差による振動方向のずれを利用した検出方法は、上の全ての実施形態にも適用可能である。
（他の実施形態）
なお、上記各実施形態においては、センサエレメントにおける２個の振動子の検出振動によって２つの異なる出力信号ａａ、ｂｂを得て、これらの出力信号を演算処理することによりコリオリ力に起因しない信号を基準に前記コリオリ力に起因する信号から角速度を算出するようにしているが、検出振動を行う振動子が３つ以上備えられたセンサエレメントであっても良い。この場合、各振動子において、検出振動方向と駆動振動方向とが９０°からずれていればよい。
【０２３４】
また、センサエレメントにおいて、検出振動を行う振動子が１個であってもよい。例えば、図１に示すセンサエレメント１００において、加速度センシング部１０のみの場合には出力信号ａａのみとなるが、駆動信号ｓｉｎφｔ及びこの駆動信号ｓｉｎφｔを微分した信号ｃｏｓφｔを各々基準信号として、出力信号ａａを同期検波すれば、コリオリ力に起因した信号と慣性力に起因した（コリオリ力に起因しない）信号とに分離でき、分離された２つの信号を除算することによって、駆動振幅Ａに依存しない出力を得ることができる。
【０２３５】
従って、センサエレメントにおける検出振動を行う振動子が１個であっても、環境温度の変化や時間の経過にともなった特性変動がなく、高精度、高信頼性が確保でき、余分な補正回路やセンサエレメント内の振動モニタ等が不要となるために低コストかつ小型化が実現できる。
【０２３６】
また、上記全ての実施形態において、駆動振動の方法として、主に、静電気力による駆動(静電駆動)を取り上げたが、どの実施形態においても、駆動方法は、ローレンツ力による電磁駆動や、圧電効果を用いた圧電駆動等に置き換えることが可能である。
【０２３７】
また、角速度等の検出方法として、主に、静電容量による検出（静電検出）を取り上げたが、どの実施形態においても、検出方法は、電磁誘導による電磁検出や、圧電効果による圧電検出に置き換えることが可能である。
【０２３８】
また、駆動振動の駆動振幅、駆動速度等の検出方法として、主に、静電容量による検出を取り上げたが、どの実施形態においても、検出方法は、電磁誘導による電磁検出や、圧電効果による圧電検出に置き換えることが可能である。
【０２３９】
また、上記実施形態において、明記したもの以外にも、検出振動の方向がコリオリ力の作用する方向からずれている複数個の振動子（１１、１２、３１、３２）は、互いの間で、検出振動の方向のずれ角が異なっていても良い（各図において左右のθが異なっていても良い）。
【０２４０】
ところで、上記したどの実施形態においても、外部からの加速度をとり除くことより、精度アップを図ることが可能である。例えば、図２２に、図１のセンサエレメント１００を２個配置した例を概略平面図として示す。なお、図２２中、下側のセンサエレメント１００’は、上側のセンサエレメント１００と同一のものであるが、識別のため符号に「’」を付してある。
【０２４１】
図２２においては、各センサエレメント１００、１００’を互いに逆位相で駆動振動させる。すると、２つのセンサエレメント１００、１００’には逆位相のコリオリ力による信号が発生する（同じ瞬間には、逆方向に同じ力のコリオリ力が発生する。）。また、外部からの加速度は、同じ瞬間には、同方向にほぼ同じ大きさで働く。
【０２４２】
この後、それぞれのセンサエレメント１００、１００’からの出力を、上記図４に示す検出回路２００に通す。そして、２つの最終的に得られる出力を引き算すれば、コリオリ力による信号は足し合わされ、加速度による信号はキャンセルされるので、外部の加速度の影響を除くことができるとともに、感度を２倍とできる。この考え方は、他の全ての実施形態にも適用可能である。なお、図２２では、２個のセンサエレメントを縦に配置したが、横に配置してもよい。並進方向の基板面内の並進移動は自由である。
【０２４３】
また、本発明に用いられるコリオリ力に起因しない信号は、慣性力による信号以外にも考えられる。例えば、上記した駆動振動モニタ電極４’、５’の出力と駆動振動の斜めずれ角の実測値等が挙げられる。それらのうち、慣性力による信号は、例えば、静電検出の場合、検出用の櫛歯電極１４、１５の容量変化になり、コリオリ力による信号と重ねあわせて出力される（図３参照）。従って、検出方向を斜めにする等の構造の工夫と回路の若干の変更のみ（つまり、新たな部品を追加すること無し）で、上記した信号処理方法によってコリオリ力による信号の算出を実現でき、有利である。
【０２４４】
また、本発明におけるセンサエレメントとして、静電もしくは電磁駆動、静電検出を例として説明したが、本発明は駆動方法や検出方法によらずに適応可能であり、圧電素子やひずみゲージを使っても同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るセンサエレメントの概略平面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る回路部のブロック図である。
【図３】図１に示すセンサエレメントに作用する力を説明する説明図である。
【図４】上記第１〜第３、第５、第８〜第１０及び第１２実施形態に係る回路部の処理方法を示す説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るセンサエレメントの概略平面図である。
【図６】本発明の第３及び第４実施形態に係るセンサエレメントの概略平面図である。
【図７】上記第４、第７、及び第１１実施形態に係る回路部の処理方法を示す説明図である。
【図８】本発明の第５実施形態に係るセンサエレメントの概略平面図である。
【図９】本発明の第６及び第７実施形態に係るセンサエレメントの概略平面図である。
【図１０】上記第６実施形態において２個の駆動用振動子を別々のチップに形成した例を示す概略平面図である。
【図１１】上記第６実施形態において電磁駆動を用いた例を示す概略平面図である。
【図１２】本発明の第８実施形態に係るセンサエレメントの概略平面図である。
【図１３】上記第８実施形態において電磁検出により駆動振幅をモニタする例を示す概略平面図である。
【図１４】上記第８実施形態において電磁駆動及び電磁検出を行う例を示す概略平面図である。
【図１５】本発明の第９実施形態に係るセンサエレメントの概略平面図である。
【図１６】本発明の第１０〜第１２実施形態に係るセンサエレメントの概略平面図である。
【図１７】本発明の第１３実施形態に係るセンサエレメントの概略平面図である。
【図１８】本発明の第１４実施形態に係る回路部の処理方法を示す説明図である。
【図１９】上記第１４実施形態に係る回路部の処理方法の他の例を示す説明図である。
【図２０】梁断面形状の加工誤差の様子を示す図である。
【図２１】本発明における加工誤差を利用したセンサエレメントの概略平面図である。
【図２２】センサエレメントを２個配置した例を示す概略断面図である。
【図２３】従来の角速度センサ装置におけるセンサエレメントの概略平面図である。
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ…駆動用振動子、６…連成振動用梁、１１、３１…第１の検出用振動子、１２、３２…第２の検出用振動子、１３…梁、１４、３４…検出用可動電極、１５、３５…検出用固定電極、３６…連結梁、３８、４１、５１…可動部、１００、３００、３３０、３５０、４００、４５０、５００、５５０、６００…センサエレメント、２００…回路部、４０１、４０２…センサエレメントユニット、５０１、５０２…梁、１０００、１００１…チップ、ａ０、ｂ１、ｂ２…駆動振動方向、ａ１、ａ２…検出方向（検出振動の方向）、Ｋ…コリオリ力の作用する方向。
Claims (35)
- 水平面内で駆動振動を行う可動部（１、３８、４１、５１）を有し、この可動部を駆動振動させて前記水平面と垂直な角速度軸回りに角速度が発生したときに、前記可動部に対して前記水平面と平行な方向にコリオリ力を作用させるようにしたセンサエレメント（１００、３００、３３０、３５０、４００、４５０、５００、５５０、６００）と、
このセンサエレメントからの出力信号に基づき、前記コリオリ力に起因しない信号を基準に前記コリオリ力に起因する信号から角速度を算出する回路手段（２００）と、を有しており、
前記可動部には、２つ以上の検出用振動子（１１、１２）が備えられ、該２つ以上の検出用振動子が同一方向に駆動振動するようになっており、
前記２つ以上の検出用振動子の一方は第１の方向（ａ１）に検出振動し、前記２つ以上の検出用振動子の他方は前記第１の方向とは異なる第２の方向（ａ２）に検出振動するようになっており、
前記コリオリ力に起因する信号は、前記各検出用振動子の出力を加算して得られ、前記コリオリ力に起因しない信号は、前記各検出用振動子の出力を減算して得られるようになっていることを特徴とする角速度センサ装置。 - 前記２つ以上の検出用振動子は一つの前記可動部内に一体成形されていることを特徴とする請求項１に記載の角速度センサ装置。
- 前記出力信号は、前記コリオリ力に起因する信号と前記コリオリ力に起因しない信号とが合成されたものであり、
前記回路手段（２００）は、前記出力信号から前記コリオリ力に起因する信号と前記コリオリ力に起因しない信号とを分離する機能を有するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の角速度センサ装置。 - 前記コリオリ力に起因する信号と、前記コリオリ力に起因しない信号とは、位相が互いに９０°ずれていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の角速度センサ装置。
- 前記回路手段（２００）は、前記コリオリ力に起因しない信号から位相が９０°ずれた位相における前記コリオリ力に起因する信号を検出する機能を有することを特徴とする請求項４に記載の角速度センサ装置。
- 前記回路手段（２００）は、前記コリオリ力に起因する信号と前記コリオリ力に起因しない信号の強度比をとることにより前記角速度を算出する機能を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の角速度センサ装置。
- 前記センサエレメント（１００、３００、３３０、３５０、４００、４５０、５００、５５０、６００）は異なる２個の出力信号を発生するものであり、
前記回路手段（２００）は、前記２個の出力信号を加算もしくは減算することによって前記コリオリ力に起因しない信号を得る機能を有することを特徴とする請求項１または２に記載の角速度センサ装置。 - 前記コリオリ力に起因しない信号は、前記可動部（１、３８、４１、５１）に作用する慣性力に基づく信号であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の角速度センサ装置。
- 検出しようとする角速度軸に対して垂直方向に駆動振動する振動子（１１、１２、３１、３２）と、角速度が入力されたときに前記振動子に加わるコリオリ力を検出する検出部（１４、１５、３４、３５）とを備え、前記コリオリ力が加わったときに前記振動子に発生する検出振動の方向が前記コリオリ力の作用する方向に対してずれているセンサエレメント（１００、３００、３３０、３５０、４００、４５０、５００、５５０、６００）を有し、
このセンサエレメントの前記検出部からの出力信号に基づき、前記コリオリ力に起因しない信号を基準に前記コリオリ力に起因する信号から前記角速度を算出するようになっており、
前記振動子は２つ以上備えられ、前記２つ以上の振動子が同一方向に駆動振動するようになっており、
前記２つ以上の振動子の一方は第１の方向（ａ１）に検出振動し、前記２つ以上の振動子の他方は前記第１の方向とは異なる第２の方向（ａ２）に検出振動するようになっており、
前記コリオリ力に起因する信号は、前記各振動子の出力を加算して得られ、前記コリオリ力に起因しない信号は、前記各振動子の出力を減算して得られるようになっていることを特徴とする角速度センサ装置。 - 前記２つ以上の振動子は前記センサエレメント内に一体成形されていることを特徴とする請求項９に記載の角速度センサ装置。
- 前記振動子（１１、１２、３１、３２）は前記角速度軸に対して垂直方向に且つ同一周波数で駆動振動する複数個のものからなり、
前記検出部（１４、１５、３４、３５）は前記複数個の振動子の各々に対応して設けられ、
前記複数個の振動子の各々の前記検出振動の方向が前記コリオリ力の作用する方向に対してずれていることを特徴とする請求項９または１０に記載の角速度センサ装置。 - 検出しようとする角速度軸に対して垂直方向に駆動振動する第１の振動子（１）と、この第１の振動子と梁（１３）によって連結された複数個の第２の振動子（１１、１２）と、この第２の振動子に加わるコリオリ力を検出する検出部（１４、１５）とを備え、前記コリオリ力が加わったときに各々の前記第２の振動子に発生する検出振動の方向が前記コリオリ力の作用する方向からずれているセンサエレメント（１００）を有し、
このセンサエレメントの前記検出部からの出力信号に基づき、前記コリオリ力に起因しない信号を基準に前記コリオリ力に起因する信号から前記角速度を算出するようになっており、
前記複数個の第２の振動子が同一方向に駆動振動するようになっており、
前記複数個の第２の振動子のうちの一方は第１の方向（ａ１）に検出振動し、前記複数個の第２の振動子のうちの他方は前記第１の方向とは異なる第２の方向（ａ２）に検出振動するようになっており、
前記コリオリ力に起因する信号は、前記各第２の振動子の出力を加算して得られ、前記コリオリ力に起因しない信号は、前記各第２の振動子の出力を減算して得られるようになっていることを特徴とする角速度センサ装置。 - 前記複数個の第２の振動子は前記第１の振動子に一体成形されていることを特徴とする請求項１２に記載の角速度センサ装置。
- 前記複数個の第２の振動子（１１、１２）は、互いの間で前記検出振動の方向のずれ角が異なることを特徴とする請求項１２または１３に記載の角速度センサ装置。
- 前記駆動振動は、この駆動振動を行う振動子を有する可動部（５１）と固定部（３）とを連結する一対の梁（５０１、５０２）の弾性力によって行われるものであり、
前記一対の梁は前記可動部における駆動振動の軸（ｂ１、ｂ２）を挟んで設けられ、個々の前記梁は互いに非対称な形状になっていることを特徴とする請求項９ないし１４のいずれか１つに記載の角速度センサ装置。 - 前記センサエレメント（６００）を製造するときの加工誤差を利用することによって、前記検出振動の方向が前記コリオリ力の作用する方向に対してずらされていることを特徴とする請求項９ないし１４のいずれか１つに記載の角速度センサ装置。
- 前記検出部（１４、１５）は、前記振動子（１１、１２）と同様に前記駆動振動を行うようになっていることを特徴とする請求項９ないし１６のいずれか１つに記載の角速度センサ装置。
- センシングしようとする角速度軸に対して垂直方向に駆動振動する第１の検出用振動子（１１、３１）および第２の検出用振動子（１２、３２）を備え、
前記第１の検出用振動子と前記第２の検出用振動子とで、前記角速度軸回りの角速度が入力されたときに振動する検出振動の振動軸が、コリオリ力の作用する方向に対して非平行であり、
前記第１および第２の検出用振動子の各々の出力信号を入力して、減算により慣性力を算出する慣性力算出手段と、
前記第１および第２の検出用振動子の各々の出力信号を演算することによりコリオリ力を含む値を算出するコリオリ力算出手段と、
前記慣性力算出手段からの信号と前記コリオリ力算出手段とからの信号とに基づいて演算を行い角速度を算出する角速度算出手段とを備え、
前記第１の検出用振動子と前記第２の検出用振動子とが同一方向に駆動振動するようになっており、
前記第１の検出用振動子および前記第２の検出用振動子のうちの一方は第１の方向（ａ１）に検出振動し、前記第１の検出用振動子および前記第２の検出用振動子のうちの他方は前記第１の方向（ａ１）とは異なる第２の方向（ａ２）に検出振動するようになっており、
前記コリオリ力に起因する信号は、前記各検出用振動子の出力を加算して得られ、前記コリオリ力に起因しない信号は、前記各検出用振動子の出力を減算して得られるようになっていることを特徴とする角速度センサ装置。 - 前記第１の検出用振動子と前記第２の検出用振動子とは一体成形されていることを特徴とする請求項１８に記載の角速度センサ装置。
- 検出しようとする角速度軸に対して垂直方向に駆動振動する複数個の第１の振動子（１ａ、１ｂ）と、各々の前記第１の振動子の内部に梁（１３）で連結された第２の振動子（１１、１２）と、角速度が入力されたときに前記第２の振動子に加わるコリオリ力を検出する検出部（１４、１５）とを備え、かつ、前記複数個の第１の振動子の少なくとも２個が少なくとも１個の梁（６）で連結されており、前記コリオリ力が加わったときに前記第２の振動子に発生する検出振動の方向が前記コリオリ力の作用する方向に対してずれているセンサエレメント（４００）を有し、
このセンサエレメントの前記複数個の検出部からの出力信号に基づき、前記コリオリ力に起因しない信号を基準に前記コリオリ力に起因する信号から前記角速度を算出するようになっており、
前記複数個の第２の振動子が同一方向に駆動振動するようになっており、
前記複数個の第２の振動子のうちの一方は第１の方向（ａ１）に検出振動し、前記複数個の第２の振動子のうちの他方は前記第１の方向とは異なる第２の方向（ａ２）に検出振 動するようになっており、
前記コリオリ力に起因する信号は、前記各第２の振動子の出力を加算して得られ、前記コリオリ力に起因しない信号は、前記各第２の振動子の出力を減算して得られるようになっていることを特徴とする角速度センサ装置。 - 前記複数個の第２の振動子は前記複数個の第１の振動子それぞれに一体成形されていることを特徴とする請求項２０に記載の角速度センサ装置。
- 検出しようとする角速度軸に対して垂直方向に駆動振動する複数個の第１の振動子（１ａ、１ｂ）と、各々の前記第１の振動子の内部に梁（１３）で連結された第２の振動子（１１、１２）と、角速度が入力されたときに前記第２の振動子に加わるコリオリ力を検出する検出部（１４、１５）とを備え、かつ、前記複数個の第１の振動子同士が連結されておらず独立しており、前記コリオリ力が加わったときに前記第２の振動子に発生する検出振動の方向が前記コリオリ力の作用する方向に対してずれているセンサエレメント（４５０）を有し、
このセンサエレメントの前記複数個の検出部からの出力信号に基づき、前記コリオリ力に起因しない信号を基準に前記コリオリ力に起因する信号から前記角速度を算出するようになっており、
前記複数個の第２の振動子が同一方向に駆動振動するようになっており、
前記複数個の第２の振動子のうちの一方は第１の方向（ａ１）に検出振動し、前記複数個の第２の振動子のうちの他方は前記第１の方向とは異なる第２の方向（ａ２）に検出振動するようになっており、
前記コリオリ力に起因する信号は、前記各第２の振動子の出力を加算して得られ、前記コリオリ力に起因しない信号は、前記各第２の振動子の出力を減算して得られるようになっていることを特徴とする角速度センサ装置。 - 前記複数個の第２の振動子は前記複数個の第１の振動子それぞれに一体成形されていることを特徴とする請求項２２に記載の角速度センサ装置。
- 検出しようとする角速度軸に対して垂直方向に駆動振動する複数の第１の振動子（３１、３２）と、各々の前記第１の振動子の外側に前記第１の振動子と梁（３６）によって連結された第２の振動子（３４）と、この第１の振動子に加わるコリオリ力を前記第２の振動子を介して検出する検出部（３４、３５）とを備え、かつ、前記複数個の第１の振動子の少なくとも２個が少なくとも１個の梁（６）で連結されており、前記コリオリ力が加わったときに各々の前記第１の振動子に発生する検出振動の方向が前記コリオリ力の作用する方向からずれているセンサエレメント（３３０）を有し、
このセンサエレメントの前記複数個の検出部からの出力信号に基づき、前記コリオリ力に起因しない信号を基準に前記コリオリ力に起因する信号から前記角速度を算出するようになっており、
前記複数の第２の振動子が同一方向に駆動振動するようになっており、
前記複数の第２の振動子のうちの一方は第１の方向（ａ１）に検出振動し、前記複数の第２の振動子のうちの他方は前記第１の方向とは異なる第２の方向（ａ２）に検出振動するようになっており、
前記コリオリ力に起因する信号は、前記各第２の振動子の出力を加算して得られ、前記コリオリ力に起因しない信号は、前記各第２の振動子の出力を減算して得られるようになっていることを特徴とする角速度センサ装置。 - 前記複数の第２の振動子は前記複数の第１の振動子それぞれに一体成形されていることを特徴とする請求項２４に記載の角速度センサ装置。
- 検出しようとする角速度軸に対して垂直方向に駆動振動する複数の第１の振動子（３１、３２）と、各々の前記第１の振動子の外側に前記第１の振動子と梁（３６）によって連結された第２の振動子（３４）と、この第１の振動子に加わるコリオリ力を前記第２の振動子を介して検出する検出部（３４、３５）とを備え、かつ、複数の第１の振動子同士が連結されておらず独立しており、前記コリオリ力が加わったときに各々の前記第１の振動子に発生する検出振動の方向が前記コリオリ力の作用する方向からずれているセンサエレメント（３５０）を有し、
このセンサエレメントの前記複数個の検出部からの出力信号に基づき、前記コリオリ力に起因しない信号を基準に前記コリオリ力に起因する信号から前記角速度を算出するようになっており、
前記複数の第２の振動子が同一方向に駆動振動するようになっており、
前記複数の第２の振動子のうちの一方は第１の方向（ａ１）に検出振動し、前記複数の第２の振動子のうちの他方は前記第１の方向とは異なる第２の方向（ａ２）に検出振動するようになっており、
前記コリオリ力に起因する信号は、前記各第２の振動子の出力を加算して得られ、前記コリオリ力に起因しない信号は、前記各第２の振動子の出力を減算して得られるようになっていることを特徴とする角速度センサ装置。 - 前記複数の第２の振動子は前記複数の第１の振動子それぞれに一体成形されていることを特徴とする請求項２６に記載の角速度センサ装置。
- 前記検出振動の方向が前記コリオリ力の作用する方向からずれている複数個の振動子（１１、１２、３１、３２）は、互いの間で、前記検出振動の方向のずれ角が異なることを特徴とする請求項２０ないし２７のいずれか１つに記載の角速度センサ装置。
- 前記駆動振動を行う複数個の振動子（１ａ、１ｂ、１１、１２、３１、３２）における互いの駆動振幅が、予め等しくなるように調整してあることを特徴とする請求項１１及び２０ないし２８のいずれか１つに記載の角速度センサ装置。
- 前記複数個の検出部（１４、１５、３４、３５）における互いの出力信号振幅が、予め等しくなるように調整してあることを特徴とする請求項１１及び２０ないし２８のいずれか１つに記載の角速度センサ装置。
- 前記駆動振動を行う振動子（１ａ、１ｂ、１１、１２、３１、３２）における該駆動振動の物理量をモニタする手段を備えたことを特徴とする請求項９ないし１１、及び２０ないし２８のいずれか１つに記載の角速度センサ装置。
- 前記モニタの結果を用いた負帰還により、前記駆動振動を行う振動子（１ａ、１ｂ、１１、１２、３１、３２）の駆動振幅を一定に制御することを特徴とする請求項３１に記載の角速度センサ装置。
- 複数個の角速度センサ用のセンサエレメント（４０１、４０２）が、互いに別々のチップ（１０００、１００１）に形成されてなり、
各々の前記センサエレメントからの出力信号に基づき、コリオリ力に起因しない信号を基準にしてコリオリ力に起因する信号から角速度を算出するようになっており、
前記複数個のセンサエレメントには、検出用振動子（１１、１２）がそれぞれ設けられ、前記各検出用振動子が同一方向に駆動振動するようになっており、
前記各検出用振動子の一方は第１の方向（ａ１）に検出振動し、前記各検出用振動子の他方は前記第１の方向とは異なる第２の方向（ａ２）に検出振動するようになっており、
前記コリオリ力に起因する信号は、前記各検出用振動子の出力を加算して得られ、前記 コリオリ力に起因しない信号は、前記各検出用振動子の出力を減算して得られるようになっていることを特徴とする角速度センサ装置。 - 前記各検出用振動子は前記複数個のセンサエレメントそれぞれに一体成形されていることを特徴とする請求項３３に記載の角速度センサ装置。
- 前記コリオリ力に起因しない信号が慣性力による信号であることを特徴とする請求項１ないし３４のいずれか１つに記載の角速度センサ装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34513499A JP4126833B2 (ja) | 1999-03-12 | 1999-12-03 | 角速度センサ装置 |
| US09/522,076 US6321598B1 (en) | 1999-03-12 | 2000-03-09 | Angular velocity sensor device having oscillators |
| DE10011830A DE10011830B8 (de) | 1999-03-12 | 2000-03-10 | Winkelgeschwindigkeitssensor mit Oszillatoren |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6694799 | 1999-03-12 | ||
| JP11-66947 | 1999-03-12 | ||
| JP34513499A JP4126833B2 (ja) | 1999-03-12 | 1999-12-03 | 角速度センサ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000329562A JP2000329562A (ja) | 2000-11-30 |
| JP4126833B2 true JP4126833B2 (ja) | 2008-07-30 |
Family
ID=26408149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34513499A Expired - Fee Related JP4126833B2 (ja) | 1999-03-12 | 1999-12-03 | 角速度センサ装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6321598B1 (ja) |
| JP (1) | JP4126833B2 (ja) |
| DE (1) | DE10011830B8 (ja) |
Families Citing this family (37)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100363786B1 (ko) * | 1999-05-13 | 2002-12-11 | 삼성전기주식회사 | 마이크로 자이로스코프 |
| KR100363785B1 (ko) | 1999-06-04 | 2002-12-11 | 삼성전기주식회사 | 마이크로 자이로스코프 |
| WO2002067293A2 (en) * | 2001-02-20 | 2002-08-29 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Microelectromechanical systems (mems) device including an analog or a digital |
| JP2002318244A (ja) * | 2001-04-24 | 2002-10-31 | Denso Corp | 半導体力学量センサとその製造方法 |
| US6722197B2 (en) * | 2001-06-19 | 2004-04-20 | Honeywell International Inc. | Coupled micromachined structure |
| US7089792B2 (en) * | 2002-02-06 | 2006-08-15 | Analod Devices, Inc. | Micromachined apparatus utilizing box suspensions |
| DE03707756T1 (de) | 2002-02-06 | 2005-05-04 | Analog Devices Inc | Mikrohergestellter kreisel |
| US6823733B2 (en) * | 2002-11-04 | 2004-11-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Z-axis vibration gyroscope |
| JP2005195574A (ja) | 2003-10-20 | 2005-07-21 | Sony Corp | 角速度検出装置、角速度検出装置による角速度検出方法および角速度検出装置の製造方法 |
| JP4512636B2 (ja) | 2004-04-14 | 2010-07-28 | アナログ デバイシス， インコーポレイテッド | 直線的にアレイされたセンサエレメントを有する慣性センサ |
| JP2006071477A (ja) * | 2004-09-02 | 2006-03-16 | Denso Corp | 角速度センサ |
| US7478557B2 (en) | 2004-10-01 | 2009-01-20 | Analog Devices, Inc. | Common centroid micromachine driver |
| US7677076B2 (en) | 2004-10-07 | 2010-03-16 | Panasonic Corporation | Angular velocity sensor unit and angular velocity sensor diagnosing device |
| JP4239177B2 (ja) * | 2005-04-07 | 2009-03-18 | 株式会社タツノ・メカトロニクス | 計量機の給油量表示器 |
| US7421897B2 (en) | 2005-04-14 | 2008-09-09 | Analog Devices, Inc. | Cross-quad and vertically coupled inertial sensors |
| CN101180516B (zh) | 2005-05-24 | 2011-09-14 | 独立行政法人宇宙航空研究开发机构 | 陀螺仪 |
| JP5061524B2 (ja) * | 2006-08-01 | 2012-10-31 | 三菱電機株式会社 | 加速度センサ |
| KR100875457B1 (ko) * | 2006-08-31 | 2008-12-22 | (주)에스엠엘전자 | 각속도 센서 구조물 |
| JPWO2008032415A1 (ja) * | 2006-09-15 | 2010-01-21 | 株式会社日立製作所 | 角速度センサ |
| JP2008139054A (ja) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Epson Toyocom Corp | 角速度センサ |
| FI120921B (fi) | 2007-06-01 | 2010-04-30 | Vti Technologies Oy | Menetelmä kulmanopeuden mittaamiseksi ja värähtelevä mikromekaaninen kulmanopeusanturi |
| JP5105968B2 (ja) * | 2007-06-22 | 2012-12-26 | 株式会社日立製作所 | 角速度検出装置 |
| FI122397B (fi) * | 2008-04-16 | 2011-12-30 | Vti Technologies Oy | Värähtelevä mikromekaaninen kulmanopeusanturi |
| JP5228675B2 (ja) * | 2008-07-29 | 2013-07-03 | 富士通株式会社 | 角速度センサおよび電子装置 |
| FR2941525B1 (fr) * | 2009-01-23 | 2011-03-25 | Commissariat Energie Atomique | Gyrometre en technologie de surface, a detection hors plan par jauge de contrainte. |
| FR2941533B1 (fr) * | 2009-01-23 | 2011-03-11 | Commissariat Energie Atomique | Capteur inertiel ou resonnant en technologie de surface, a detection hors plan par jauge de contrainte. |
| FR2962532B1 (fr) * | 2010-07-07 | 2013-11-29 | Commissariat Energie Atomique | Capteur inertiel de rotations a disque oscillant |
| FR2983574B1 (fr) * | 2011-12-06 | 2014-01-10 | Sagem Defense Securite | Capteur angulaire inertiel de type mems equilibre et procede d'equilibrage d'un tel capteur |
| JP6481293B2 (ja) | 2014-09-05 | 2019-03-13 | セイコーエプソン株式会社 | 物理量センサー素子、物理量センサー、電子機器および移動体 |
| JP2016057073A (ja) | 2014-09-05 | 2016-04-21 | セイコーエプソン株式会社 | 物理量センサー素子、物理量センサー、電子機器および移動体 |
| JP6481294B2 (ja) | 2014-09-05 | 2019-03-13 | セイコーエプソン株式会社 | 物理量センサー素子、物理量センサー、電子機器および移動体 |
| AU2016209354B2 (en) * | 2015-01-20 | 2020-11-05 | Q'Apel Medical, Inc. | Tubular structures with variable support |
| WO2016201413A1 (en) * | 2015-06-11 | 2016-12-15 | Georgia Tech Research Corporation | Mems inertial measurement apparatus having slanted electrodes for quadrature tuning |
| DE102015225182A1 (de) | 2015-12-15 | 2017-06-22 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen einer Drehbewegung |
| ITUB20159197A1 (it) * | 2015-12-29 | 2017-06-29 | St Microelectronics Srl | Giroscopio microelettromeccanico con reiezione di disturbi e metodo di rilevamento di una velocita' angolare |
| TWI669267B (zh) * | 2017-04-04 | 2019-08-21 | 日商村田製作所股份有限公司 | 用於角速度的微機械感測器元件 |
| JP7225817B2 (ja) * | 2019-01-17 | 2023-02-21 | セイコーエプソン株式会社 | 角速度センサー、慣性計測装置、電子機器および移動体 |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0341312A (ja) * | 1989-07-07 | 1991-02-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 角速度センサ及び角速度検出装置 |
| US5377544A (en) | 1991-12-19 | 1995-01-03 | Motorola, Inc. | Rotational vibration gyroscope |
| US5359893A (en) | 1991-12-19 | 1994-11-01 | Motorola, Inc. | Multi-axes gyroscope |
| US5329815A (en) | 1991-12-19 | 1994-07-19 | Motorola, Inc. | Vibration monolithic gyroscope |
| US5313835A (en) | 1991-12-19 | 1994-05-24 | Motorola, Inc. | Integrated monolithic gyroscopes/accelerometers with logic circuits |
| JPH0634375A (ja) | 1992-07-16 | 1994-02-08 | Murata Mfg Co Ltd | 角速度センサ |
| US5734105A (en) | 1992-10-13 | 1998-03-31 | Nippondenso Co., Ltd. | Dynamic quantity sensor |
| DE4403646B4 (de) * | 1994-02-05 | 2005-06-02 | Siemens Ag | Drehgeschwindigkeitssensor |
| JP3355812B2 (ja) | 1994-10-14 | 2002-12-09 | 株式会社デンソー | 半導体ヨーレートセンサ |
| DE4442033C2 (de) * | 1994-11-25 | 1997-12-18 | Bosch Gmbh Robert | Drehratensensor |
| JPH08159776A (ja) * | 1994-12-08 | 1996-06-21 | Nissan Motor Co Ltd | 角速度センサ |
| US5635640A (en) | 1995-06-06 | 1997-06-03 | Analog Devices, Inc. | Micromachined device with rotationally vibrated masses |
| DE19523895A1 (de) | 1995-06-30 | 1997-01-02 | Bosch Gmbh Robert | Beschleunigungssensor |
| DE19530007C2 (de) * | 1995-08-16 | 1998-11-26 | Bosch Gmbh Robert | Drehratensensor |
| JP3090024B2 (ja) * | 1996-01-22 | 2000-09-18 | 株式会社村田製作所 | 角速度センサ |
| JP3039364B2 (ja) * | 1996-03-11 | 2000-05-08 | 株式会社村田製作所 | 角速度センサ |
| US5992233A (en) * | 1996-05-31 | 1999-11-30 | The Regents Of The University Of California | Micromachined Z-axis vibratory rate gyroscope |
| DE19641284C1 (de) * | 1996-10-07 | 1998-05-20 | Inst Mikro Und Informationstec | Drehratensensor mit entkoppelten orthogonalen Primär- und Sekundärschwingungen |
| JPH10170275A (ja) * | 1996-12-13 | 1998-06-26 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 振動型角速度センサ |
| DE19719780B4 (de) * | 1997-05-10 | 2006-09-07 | Robert Bosch Gmbh | Beschleunigungserfassungseinrichtung |
| DE19829582C1 (de) * | 1998-07-02 | 2000-03-09 | Daimler Chrysler Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Drehratenbestimmung, insbesondere der Gier-Drehrate eines Kraftfahrzeugs |
-
1999
- 1999-12-03 JP JP34513499A patent/JP4126833B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-03-09 US US09/522,076 patent/US6321598B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-03-10 DE DE10011830A patent/DE10011830B8/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000329562A (ja) | 2000-11-30 |
| DE10011830B8 (de) | 2013-01-03 |
| US6321598B1 (en) | 2001-11-27 |
| DE10011830B4 (de) | 2012-09-20 |
| DE10011830A1 (de) | 2000-09-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4126833B2 (ja) | 角速度センサ装置 | |
| JP4075022B2 (ja) | 角速度センサ | |
| EP3835795B1 (en) | Vibrating beam accelerometer with pressure damping | |
| JP5615967B2 (ja) | 水平に向けられた駆動電極を有するｍｅｍｓジャイロスコープ | |
| US9164119B2 (en) | Angular velocity detection device and angular velocity sensor including the same | |
| JP3659160B2 (ja) | 角速度センサ | |
| EP1860402A1 (en) | Angular rate sensor | |
| RU2405126C1 (ru) | Датчик угловой скорости | |
| US9885576B2 (en) | Angular velocity sensor | |
| US9366535B2 (en) | Vibration gyro element, gyro sensor, and electronic apparatus | |
| US9366687B2 (en) | Angular velocity detecting device | |
| JPH10267658A (ja) | 振動型角速度センサ | |
| EP2037217B1 (en) | Inertia force sensor | |
| JP2013096801A (ja) | 出力安定性に優れた振動型ジャイロ | |
| JP4719751B2 (ja) | 角速度のための振動マイクロ−メカニカルセンサー | |
| RU2085848C1 (ru) | Микромеханический вибрационный гироскоп (его варианты) | |
| JP2000074673A (ja) | 複合運動センサ | |
| WO2010041422A1 (ja) | 角速度センサ素子およびこれを用いた角速度センサと角速度センサユニット及びその信号検出方法 | |
| JP3732582B2 (ja) | 角速度検出装置 | |
| JP2002323323A (ja) | 角速度センサ | |
| JP2004301575A (ja) | 角速度センサ | |
| JP2001241952A (ja) | 角速度センサ | |
| JP3028999B2 (ja) | 振動ジャイロ | |
| JP6189792B2 (ja) | 角速度センサ | |
| JP2000310534A (ja) | 角速度センサ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060111 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080131 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080205 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080327 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080422 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080505 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110523 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120523 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120523 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130523 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140523 Year of fee payment: 6 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |