專利名稱：復(fù)合傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)合傳感器，尤其是涉及具有能夠沿驅(qū)動方向及檢測方向進(jìn)行位移的振動器的復(fù)合傳感器。
背景技術(shù)：
一直以來，已知有如下的角速度傳感器四個振動器關(guān)于基板的水平面內(nèi)的規(guī)定呈點(diǎn)對稱地配置，且在各振動器上設(shè)有檢測電極(參照專利文獻(xiàn)1)。在上述角速度傳感器中，驅(qū)動相鄰的全部振動器，使它們彼此按照以規(guī)定點(diǎn)為中心的圓周方向上的相反相位進(jìn)行振動，在繞與基板垂直的軸產(chǎn)生角速度時，各振動器的檢測錘沿與驅(qū)動振動方向正交的方向進(jìn)行位移。對由該位移所引起的檢測錘與振動器之間的電容變化進(jìn)行運(yùn)算處理，對各檢測錘消除作用在基板的水平面內(nèi)的外部加速度，讀取由科氏力產(chǎn)生的信號。
專利文獻(xiàn)1 日本特開2000-180174號公報(bào)
然而，在上述的專利文獻(xiàn)1所記載的結(jié)構(gòu)中，由于離心力作用于檢測軸方向，因此為了檢測出準(zhǔn)確的角速度，需要消除離心力，但對于這一點(diǎn)并未施行任何對策，存在難以檢測出準(zhǔn)確的角速度的問題。
而且，角速度傳感器多搭載于車輛等移動體上進(jìn)行使用，但為了從檢測成分中除去與車輛運(yùn)動不同的振動等，多設(shè)置在減振器等彈性部件上。這種情況下，若減振器發(fā)生變形，則角速度傳感器本身進(jìn)行振動、旋轉(zhuǎn)，會檢測出多余的角加速度，仍然存在難以檢測出準(zhǔn)確的角速度的問題。發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明目的在于提供一種可排除檢測目的以外的慣性力而能夠以高精度檢測出檢測目的的成分的復(fù)合傳感器。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方式，提供一種復(fù)合傳感器，其具有第一單元，其包括相互對稱地配置、且能夠沿驅(qū)動方向及檢測方向進(jìn)行位移的第一及第二振動器；第二單元，其包括相互對稱地配置、且能夠沿與所述驅(qū)動方向及所述檢測方向相同的軸向進(jìn)行位移的第三及第四振動器；驅(qū)動部，其驅(qū)動所述第一、第二、第三及第四振動器，以使所述第一及第二振動器彼此、所述第三及第四振動器彼此以相互相反的相位進(jìn)行振動，并使所述第一單元及所述第二單元彼此也以相互相反的相位進(jìn)行振動；以及檢測部，其檢測所述第一、第二、第三及第四振動器的所述檢測方向的位移。
根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)⒆鳛闄z測目的的成分與其他成分分離而高精度地進(jìn)行檢測。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施例1的復(fù)合傳感器的整體結(jié)構(gòu)的一例的圖。
圖2是比圖1簡化地表示實(shí)施例1的復(fù)合傳感器的圖。
圖3A是說明實(shí)施例1的復(fù)合傳感器的驅(qū)動方法及檢測方法的圖。4
圖;3B是表示根據(jù)圖3A的合力Fl F4算出角速度、加速度、角加速度的產(chǎn)生力及離心力的計(jì)算方法的表。
圖4A是表示作為比較參考例的現(xiàn)有復(fù)合傳感器的結(jié)構(gòu)的一例的圖。
圖4B是以與圖4A同樣的形式表示實(shí)施例1的復(fù)合傳感器的圖。
圖5是實(shí)施例1的復(fù)合傳感器中發(fā)生上下偏差引起的傾斜振動的情況的動作說明圖。
圖6是實(shí)施例1的復(fù)合傳感器中發(fā)生左右偏差引起的傾斜振動的情況的動作說明圖。
圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施例2的復(fù)合傳感器的結(jié)構(gòu)的一例的圖。
圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施例3的復(fù)合傳感器的結(jié)構(gòu)的一例的圖。
圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施例4的復(fù)合傳感器的結(jié)構(gòu)的一例的圖。
圖IOA是表示本發(fā)明的實(shí)施例5的復(fù)合傳感器的結(jié)構(gòu)的一例的立體圖。
圖IOB是表示實(shí)施例5的復(fù)合傳感器的剖視結(jié)構(gòu)的一例的圖。
圖11是表示本發(fā)明的實(shí)施例6的復(fù)合傳感器的結(jié)構(gòu)的一例的圖。
圖12是表示本發(fā)明的實(shí)施例7的復(fù)合傳感器的整體結(jié)構(gòu)的一例的圖。
圖13A是表示現(xiàn)有的具備兩個振動器的角速度/加速度傳感器的整體結(jié)構(gòu)作為比較參考例的圖。
圖1 是表示從圖13A的角速度/加速度傳感器增加了振動器數(shù)量的復(fù)合傳感器的整體結(jié)構(gòu)的圖。
圖14A是放大表示圖13A的角速度/加速度傳感器的檢測部的結(jié)構(gòu)的一部分的圖。
圖14B是表示可動部從圖14A的平衡狀態(tài)位移后的狀態(tài)的圖。
圖14C是說明減少了檢測部的電極數(shù)時的現(xiàn)象的圖。
圖15是本發(fā)明的實(shí)施例8的復(fù)合傳感器的檢測部的一部分的放大結(jié)構(gòu)圖。
圖16是本發(fā)明的實(shí)施例9的復(fù)合傳感器的檢測部的一部分的放大結(jié)構(gòu)圖。
圖17是本發(fā)明的實(shí)施例10的復(fù)合傳感器的檢測部的一部分的放大結(jié)構(gòu)圖。
圖18是本發(fā)明的實(shí)施例11的復(fù)合傳感器的檢測部的一部分的放大結(jié)構(gòu)圖。
附圖標(biāo)記說明
10,11 14、lla、12a、12b、14b、llc Hc、lld 14d、lle 14e、15、16 振動器
20,21 24、21a 24a、21b 24b、21c 24c 檢測部
30,31 34、31a 34a 驅(qū)動部
40、41 44驅(qū)動彈簧
50、51 54驅(qū)動監(jiān)控部
60、61 64檢測彈簧
70、71 74 端子
80 配線
90運(yùn)算處理部
100 框架
IllUlla IllcU 112、112a 112d 單元
120支承基板具體實(shí)施方式
以下，參照附圖，說明用于實(shí)施本發(fā)明的方式。
實(shí)施例1
圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施例1的復(fù)合傳感器的整體結(jié)構(gòu)的一例的俯視圖。在圖1 中，實(shí)施例1的復(fù)合傳感器具備振動器10、檢測部20、驅(qū)動部30、驅(qū)動彈簧40、驅(qū)動監(jiān)控部 50、檢測彈簧60、端子70、配線80、運(yùn)算處理部90及框架100。
振動器10對稱地具備四個振動器11 14，具體而言，在圖1的左上側(cè)的位置上設(shè)有第一振動器11，在右上側(cè)的位置上設(shè)有第二振動器12，在左下側(cè)的位置上設(shè)有第三振動器13，在右下側(cè)的位置上設(shè)有第四振動器14。在此，檢測部20、驅(qū)動部30、驅(qū)動彈簧40、 驅(qū)動監(jiān)控部50、檢測彈簧60、端子70分別與第一、第二、第三及第四振動器11 14對應(yīng)地設(shè)置。即，檢測部20分別與第一至第四振動器11 14對應(yīng)地包括第一至第四檢測部21、 22、23、對。同樣地，驅(qū)動部30包括第一至第四驅(qū)動部31 34，驅(qū)動彈簧40包括第一至第四驅(qū)動彈簧41 44，驅(qū)動監(jiān)控部50包括第一至第四驅(qū)動監(jiān)控部51 M，檢測彈簧60包括第一至第四檢測彈簧61 64，端子70包括第一至第四檢測端子71 74。此外，并未對所有的端子，而僅對與檢測部21 M連接的檢測端子71 74標(biāo)注了附圖標(biāo)記。
另外，在以后的說明中，分別規(guī)定第一、第二、第三及第四振動器11、12、13、14時， 使用各自標(biāo)注的附圖標(biāo)記11 14，但在未特別規(guī)定位置而是總稱為振動器、或不特別指定單個振動器時，可以表示為振動器10。對于其他的檢測部20、驅(qū)動部30、驅(qū)動彈簧40、驅(qū)動監(jiān)控部50、檢測彈簧60也適用同樣的表示方法。而且，關(guān)于與振動器10、檢測部20、驅(qū)動部 30及監(jiān)控部50的部件對應(yīng)的更詳細(xì)的結(jié)構(gòu)要素，由于紙面的關(guān)系，僅對圖1中的左上側(cè)的第一振動器11、第一檢測部21、第一驅(qū)動部31及第一監(jiān)控部51標(biāo)注附圖標(biāo)記。雖然未對第二至第四的各對應(yīng)結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注附圖標(biāo)記，但第二至第四的各對應(yīng)結(jié)構(gòu)要素也具備同樣的部件的結(jié)構(gòu)要素。
振動器10在內(nèi)部包括檢測部20，通過檢測彈簧60進(jìn)行連接支撐。檢測彈簧60由驅(qū)動梁39進(jìn)行連接支撐。驅(qū)動梁39與驅(qū)動部30的可動部35連接而一體構(gòu)成，且與驅(qū)動監(jiān)控部50的可動部51也連接而整體上一體構(gòu)成。而且，在驅(qū)動部30與驅(qū)動監(jiān)控部50之間設(shè)有驅(qū)動彈簧40。另一方面，振動器10內(nèi)的檢測部20與端子70連接，端子70經(jīng)由配線 80與運(yùn)算處理部90連接。并且，復(fù)合傳感器的整體成為由框架100包圍的結(jié)構(gòu)。
另外，本實(shí)施例的復(fù)合傳感器可以由各種材料構(gòu)成，但也可以例如使用半導(dǎo)體基板，構(gòu)成作為MEMS (Micro Electronic Mechanical Systems 微電子機(jī)械系統(tǒng))的微小結(jié)構(gòu)體。
接下來，說明各結(jié)構(gòu)要素。
振動器10是用于檢測角速度、加速度、角加速度、離心力這些物理量的質(zhì)量體。在圖1中，第一至第四振動器被沿橫向驅(qū)動，以檢測縱向的位移。這樣，驅(qū)動方向和位移方向是不同的方向，例如，如圖1所示，設(shè)定為相互正交的方向。振動器10能夠沿驅(qū)動方向和檢測方向這兩個方向進(jìn)行位移，被沿驅(qū)動方向驅(qū)動，并且沿檢測方向位移而檢測規(guī)定的物理量。實(shí)施例1的復(fù)合傳感器例如搭載于車輛等移動體，檢測移動體的角速度、加速度、角加速度、離心力，但可以確定規(guī)定的檢測方向而對檢測方向上的物理量成分進(jìn)行檢測。
振動器10在內(nèi)部包括檢測部，包括檢測部20在內(nèi)的整體作為質(zhì)量體而發(fā)揮作用。 振動器10具有可動部17和固定部18?？蓜硬?7是能夠位移的部分。另一方面，固定部 18是固定于框架100的部分。由此，振動器10的外框由可動部17包圍，整體能夠位移。
振動器10具有第一至第四振動器11 14，分別對稱地配置。其具體的動作在后面敘述，但具備四個振動器11 14，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定它們的驅(qū)動方向的相位，在檢測角速度時，能夠?qū)⒁驈?fù)合傳感器本身的振動所產(chǎn)生的角加速度等分離，能夠分別對角速度、加速度、角加速度及離心力的各個成分獨(dú)立地進(jìn)行檢測。
檢測部20是對振動器10的檢測方向上的位移進(jìn)行檢測的檢測機(jī)構(gòu)。在此，在圖 1中，檢測方向是縱向。檢測部20分別對應(yīng)于第一至第四振動器11 14，將第一至第四檢測部21 M這四個檢測部設(shè)置在各振動器11 14內(nèi)。各個檢測部21 M具備檢測電極25。檢測電極25具有與振動器11 14的可動部17連接的可動電極27和與固定部18 連接的固定電極觀?？蓜与姌O27及固定電極觀這兩種電極均存在多個，分別相向并重疊地配置。若可動電極27向遠(yuǎn)離相向的固定電極觀的方向移動，則檢測電極25的靜電電容減少，若可動電極27向接近相向的固定電極觀的方向移動，則檢測電極25的靜電電容增加。并且，通過檢測該靜電電容的變化，能夠檢測第一至第四振動器11 14的位移。而且， 基于檢測到的第一至第四振動器11 14的位移，能夠求出施加給第一至第四振動器11 14的檢測方向的力。
在各檢測部21 M內(nèi)，檢測電極25具備四個塊。檢測電極25的電極數(shù)越多，S/ N(Signal/Noise 信噪比)越提高，空間越增大。由此，檢測電極25的數(shù)量可以按照S/N與空間的關(guān)系來設(shè)定成適當(dāng)?shù)臄?shù)值。
在各檢測部21 M內(nèi)，可動電極27與固定電極28的檢測方向上的配置關(guān)系恒定。即，在第一檢測部21中，可動電極27全部都比固定電極觀靠近上側(cè)(里側(cè))地配置。 由此，當(dāng)?shù)谝徽駝悠?1向檢測方向的一方位移時，在全部的可動電極27和固定電極28的對中，發(fā)生靜電電容產(chǎn)生增加或減少的變化。關(guān)于這一點(diǎn)的詳細(xì)情況，利用放大圖在后面敘述，通過上述配置關(guān)系，形成了節(jié)省空間且能得到高S/N的結(jié)構(gòu)。另外，與第一檢測部21同樣地，第二檢測部22中，可動電極27也全部都比固定電極觀靠近上側(cè)(里側(cè))，相反地，在第三檢測部23及第四檢測部M中，固定電極28全部都比可動電極27靠近上側(cè)(里側(cè)) 地配置。
通過將這樣的電極配置和驅(qū)動方向適當(dāng)?shù)亟M合，能夠高精度地求出角速度，關(guān)于該點(diǎn)的詳細(xì)情況，在后面敘述。
驅(qū)動部30是用于使振動器10沿驅(qū)動方向振動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。驅(qū)動部30與第一至第四振動器11 14對應(yīng)地設(shè)有四個第一至第四驅(qū)動部30，但只要能夠以適當(dāng)?shù)南辔或?qū)動第一至第四振動器11 14即可，也可以不分成四個而一體構(gòu)成。但是，在本實(shí)施例中，說明驅(qū)動部30分別對應(yīng)于第一至第四振動器11 14而設(shè)置為第一至第四驅(qū)動部31 34 的例子。
第一至第四驅(qū)動部31 ；34分別具備可動部35和固定部36。而且，在可動部35 上設(shè)置可動電極37，在固定部36上設(shè)置固定電極38。處于可動部35的兩側(cè)的可動電極37 和從兩側(cè)夾持可動部35的固定部36的固定電極38彼此相向并沿縱向相互夾持，通過對左右的固定電極38施加相位相反的交流，交替產(chǎn)生向左右方向的吸引力，從而使可動部35沿橫向移動。可動部35與上述的驅(qū)動梁39連接，因此傳遞給驅(qū)動梁39的振動經(jīng)由檢測彈簧 60向第一至第四振動器11 14傳遞，從而分別被驅(qū)動而進(jìn)行振動。
驅(qū)動彈簧40是用于輔助驅(qū)動部30對振動器10的驅(qū)動的彈簧。沿與紙面垂直的方向以板狀延伸，構(gòu)成板簧。另外，驅(qū)動彈簧40也可以對應(yīng)于第一至第四振動器11 14 及第一至第四驅(qū)動部31 34而具有第一至第四驅(qū)動彈簧41 44。
驅(qū)動監(jiān)控部50是用于監(jiān)控驅(qū)動方向上的位移的機(jī)構(gòu)。在本實(shí)施例的復(fù)合傳感器中，驅(qū)動時的相位會影響到物理量的檢測，因此一邊監(jiān)控驅(qū)動方向的位移一邊進(jìn)行檢測動作。
驅(qū)動監(jiān)控部50也可以對應(yīng)于第一至第四振動器11 14及第一至第四驅(qū)動部 31 34而具備第一至第四驅(qū)動監(jiān)控部51 M。第一至第四驅(qū)動監(jiān)控部51 M分別具備可動部55、固定部56、與可動部55連接的可動電極57、與固定部56連接的固定電極58， 根據(jù)電容變化而檢測并監(jiān)控驅(qū)動位移的方向和量。
檢測彈簧60是用于使振動器10能夠沿檢測方向進(jìn)行位移的彈簧。檢測彈簧60 是沿與紙面垂直的方向以板狀延伸的板簧，因此具有彈性，以能夠使振動器10向檢測方向 (縱向)移動的狀態(tài)對振動器10進(jìn)行彈性支撐。而且，檢測彈簧60還起到將驅(qū)動部30產(chǎn)生的振動從驅(qū)動梁39向振動器10傳遞的作用。
檢測彈簧60也對應(yīng)于第一至第四振動器11 14而具備第一至第四檢測彈簧60。
端子70是用于與外部進(jìn)行電連接的電極。由于需要從外部對復(fù)合傳感器供給電力，并將檢測到的結(jié)果向外部輸出，因此設(shè)置了端子70，以與外部進(jìn)行連接。
另外，在第一至第四檢測部21 M上連接有第一至第四檢測端子71 74，能夠?qū)⒏鳈z測部21 M所檢測出的電信號向外部輸出。
運(yùn)算處理部90是用于根據(jù)第一至第四檢測部21 M所檢測到的檢測結(jié)果而算出角速度、加速度、角加速度及離心力的各物理量的運(yùn)算處理機(jī)構(gòu)。運(yùn)算處理機(jī)構(gòu)90 只要能夠進(jìn)行規(guī)定的運(yùn)算處理即可，可以使用電子電路，還可以使用具備CPU (Central Processing Unit，中央處理器)并根據(jù)程序進(jìn)行工作的微型計(jì)算機(jī)。
運(yùn)算處理部90通過配線80與第一至第四檢測端子71 74連接，被輸入第一至第四檢測部21 M的檢測結(jié)果。
另外，在圖1中，運(yùn)算處理部90設(shè)置在框架100的外部，即設(shè)置在復(fù)合傳感器的外部，但也可以設(shè)置在例如復(fù)合傳感器的基板上。而且，也可以形成為例如在復(fù)合傳感器的外部設(shè)置E⑶(Electro Control Unit，電子控制單元)而利用設(shè)置在外部的E⑶內(nèi)的運(yùn)算處理部90進(jìn)行運(yùn)算處理的結(jié)構(gòu)。而且，若框架100內(nèi)存在空間，則也可以在框架100的內(nèi)部設(shè)置運(yùn)算處理部90。這樣一來，運(yùn)算處理部90可以根據(jù)用途而設(shè)置在各個場所。
框架100是作為復(fù)合傳感器的支撐臺的外框。例如，可以使用半導(dǎo)體基板的較厚地構(gòu)成的部分等。
接下來，使用圖2 圖4B，說明實(shí)施例1的復(fù)合傳感器的動作。圖2是比圖1簡化地表示實(shí)施例1的復(fù)合傳感器的圖。以下，為了容易理解紙面的內(nèi)容，使用此種簡化的附圖進(jìn)行說明。而且，圖2的復(fù)合傳感器的第一至第四振動器lie He成為比圖1的復(fù)合傳感器的第一至第四振動器11 14大的形狀。這是因?yàn)?，圖2的復(fù)合傳感器的第一至第四振動器lie 14e的內(nèi)部的檢測電極的數(shù)量比圖1的復(fù)合傳感器的第一至第四振動器11 14的內(nèi)部的檢測電極25的數(shù)量多。圖2的復(fù)合傳感器與圖1的復(fù)合傳感器的電極配置不同，在一個檢測部的內(nèi)部包括因可動電極17位移而電容增加的電極和電容減少的檢測電極25這兩種電極，但即使在這樣的電極配置的結(jié)構(gòu)中，也是只要具備四個第一至第四振動器lie 14e，即可構(gòu)成作為實(shí)施例1的復(fù)合傳感器。即，實(shí)施例1的復(fù)合傳感器能夠與第一至第四振動器11 14、lle 14e的內(nèi)部的檢測部20的結(jié)構(gòu)無關(guān)地構(gòu)成。由此，在實(shí)施例1中，代表性地使用第一至第四振動器11 14進(jìn)行說明，但也可以說明能夠適用于具有包括各種檢測部20的振動器10的復(fù)合傳感器。另外，關(guān)于其他的各結(jié)構(gòu)要素，在圖1中進(jìn)行了說明，因此標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記而省略其說明。
圖3A是用于說明實(shí)施例1的復(fù)合傳感器的驅(qū)動方法及檢測方法的圖。在圖3A中， 抽出第一至第四振動器11 14，進(jìn)行簡化表示。第一至第四振動器11 14這四個振動器對稱配置。在此，將第一振動器11和第二振動器12的組合作為第一單元111，將第三振動器13和第四振動器14的組合作為第二單元112。而且，驅(qū)動方向?yàn)闄M向，右方為正向，左方為負(fù)向。同樣地，檢測方向?yàn)榭v向，上方(里側(cè)方向)為正向，下方(近前方向)為負(fù)向。 在以后的實(shí)施例中，只要未作特別說明，就以相同的坐標(biāo)系進(jìn)行說明。
另外，在第一至第四振動器11 14的驅(qū)動方向上，第一振動器11的振動產(chǎn)生的驅(qū)動的方向?yàn)閂I，第二振動器12的振動驅(qū)動的方向?yàn)閂2，第三振動器13的振動驅(qū)動的方向?yàn)閂3，第四振動器14的振動驅(qū)動的方向?yàn)閂4。同樣地，在第一至第四振動器11 14的檢測方向上，作用于第一振動器11的產(chǎn)生力由Fl表示，作用于第二振動器12的產(chǎn)生力由 F2表示，作用于第三振動器13的產(chǎn)生力由F3表示，作用于第四振動器14的產(chǎn)生力由F4表7J\ ο
在圖3A中，第一單元111內(nèi)包括的第一振動器11和第二振動器12被以彼此相反的相位進(jìn)行振動驅(qū)動。具體而言，第一振動器11向左方移動時，第二振動器12向右方移動， 向彼此遠(yuǎn)離的方向移動。同樣地，第二單元112內(nèi)包括的第三振動器13和第四振動器14 也被以彼此相反的相位進(jìn)行振動驅(qū)動。具體而言，第三振動器13向右方移動時，第四振動器14向左方移動，向彼此接近的方向移動。并且，當(dāng)?shù)谝粏卧?11內(nèi)的第一振動器11和第二振動器12彼此向遠(yuǎn)離的方向移動時，第二單元112內(nèi)包括的第三振動器13和第四振動器14彼此接近，因此，第一單元111與第二單元112彼此的相位也為彼此相反的相位。其結(jié)果是，第一振動器11和第四振動器14成為相同相位，第二振動器12和第三振動器13彼此成為相同相位。
這樣，在實(shí)施例1的復(fù)合傳感器中，第一單元111內(nèi)的振動器11、12彼此被以相反相位進(jìn)行振動驅(qū)動，第二單元112內(nèi)的振動器13、14彼此被以相反相位進(jìn)行振動驅(qū)動，并且第一單元111與第二單元112彼此也被以相反相位進(jìn)行振動驅(qū)動。
在進(jìn)行上述的振動器11 14的驅(qū)動時，在第一振動器11產(chǎn)生力F1，在第二振動器12產(chǎn)生力F2，在第三振動器13產(chǎn)生力F3，在第四振動器14產(chǎn)生力F4。此時，角速度產(chǎn)生的科氏力為Fr，加速度產(chǎn)生的慣性力為Fa，角加速度產(chǎn)生的慣性力為Fra，離心力為時，各力的成分相對于第一至第四振動器11 14分別作用于圖3A所示的方向上。S卩，在圖3A中，作用在第一至第四振動器上的角速度產(chǎn)生的科氏力Fr由Frl Fr4表示，加速度產(chǎn)生的慣性力1 由Fal Fa4表示，角加速度產(chǎn)生的慣性力Fra由Fral Fra4表示，離9心力Fc由Fcl Fc4表不。
在此，當(dāng)運(yùn)動的物體的質(zhì)量為m，運(yùn)動速度為V時，角速度ω產(chǎn)生的科氏力Fr由ω 與V的向量積得到，成為Fr = 2mω XV,因此與從V向量向ω的方向右旋旋轉(zhuǎn)時的螺紋的前進(jìn)方向一致。由此，如圖3Α所示，作用于第一至第四振動器11 14的科氏力Frl Fr4 成為由第一至第四振動器11 14被驅(qū)動而運(yùn)動的方向Vl V4與作用于各振動器11 14的力Fl F4的向量積所確定的方向。具體而言，科氏力Frl處于檢測方向的正向，科氏力Fr2處于檢測方向的負(fù)向，科氏力Fr3處于檢測方向的負(fù)向，科氏力Fr4處于檢測方向的正向。
另外，加速度的產(chǎn)生力!^對全部的振動器11 14施加相同方向的力，因此作用于第一至第四振動器11 14的加速度的產(chǎn)生力Fal Fa4都為相同方向且處于檢測方向的正向。
角加速度的產(chǎn)生力Fra是與振動器11 14的運(yùn)動方向無關(guān)地施加的旋轉(zhuǎn)力，因此全部作用于各振動器11 14的合力Fl F4成為相同方向的力Fral Fra4。具體而言，慣性力Fral處于檢測方向的正向，慣性力Fra2處于檢測方向的負(fù)向，慣性力Fra3處于檢測方向的正向，慣性力Fra4處于檢測方向的負(fù)向。
同樣地，離心力也是與各振動器11 14的驅(qū)動的方向無關(guān)地始終從中心向外側(cè)作用的力，因此如圖3A所示的Fcl Fc4那樣，處于從第一至第四振動器11 14的中心 C朝向外側(cè)的力的方向。具體而言，從中心C朝向外側(cè)的力在左上側(cè)的第一振動器11上從中心C向左上方作用，在右上側(cè)的第二振動器12上從中心C向右上方作用，在左下側(cè)的第三振動器13上從中心C向左下方作用，在右下側(cè)的第四振動器14上從中心C向右下方作用。由此，檢測方向的成分中，離心力Fcl為正，離心力Fc2為正，離心力Fc3為負(fù)，離心力 Fc4為負(fù)。
圖;3B是表示根據(jù)圖3A的作用于各振動器11 14的合力Fl F4而算出角速度的產(chǎn)生力Fr、加速度的產(chǎn)生力Fa、角加速度的產(chǎn)生力Fra及離心力的產(chǎn)生力Fc的合力的計(jì)算方法的表。
如圖;3B所示，角速度的產(chǎn)生力Fr以圖3A所示的Frl Fr4的方向?qū)αl F4 進(jìn)行加法運(yùn)算即可，如(1)式所示。
[式1]
Fr = (F1+F4)-(F2+F3) ...(1)
同樣地，加速度的產(chǎn)生力Fa以圖3A所示的Fal Fa4的方向?qū)l F4進(jìn)行加法運(yùn)算，如(2)式所示。
[式2]
Fa= (F1+F2) + (F3+F4) — (2)
同樣地，角加速度的產(chǎn)生力Fra如⑶式所示。
[式3]
Fra= (F1+F3) - (F2+F4) ...(3)
另外，離心力產(chǎn)生的Fc如(4)式所示。
[式4]
Fc = (F1+F2)-(F3+F4) — (4)
這樣，根據(jù)實(shí)施例1的復(fù)合傳感器，能夠根據(jù)作用于第一至第四振動器11 14的力Fl F4從作為檢測對象的力中抵消除去不必要的力的成分。并且，能夠?qū)⒔撬俣鹊漠a(chǎn)生力Fr、加速度的產(chǎn)生力Fa、角加速度的產(chǎn)生力Fra及離心力的產(chǎn)生力Fc全部分離地進(jìn)行檢測，能夠?qū)Ω魑锢砹窟M(jìn)行高精度的檢測。另外，檢測部20檢測的是能夠換算成力的位移， 因此基于位移進(jìn)行抵消除去這種不必要的慣性力的運(yùn)算處理。
圖4A是表示以往的角速度/加速度傳感器的結(jié)構(gòu)的一例作為比較參考例的圖。 以往的角速度/加速度傳感器中，對于驅(qū)動部231 234、驅(qū)動彈簧241 M4、驅(qū)動監(jiān)控部 251 2M及檢測彈簧261 264分別各設(shè)有四個，但對于振動器，僅設(shè)有第一振動器211 和第二振動器212這兩個。在該結(jié)構(gòu)中，在第一振動器211和第二振動器212被以相位相反的驅(qū)動方向VI、V2進(jìn)行振動驅(qū)動的狀態(tài)下來檢測物理量。如圖4A所示，從第一振動器 211檢測力Fl并從第二振動器212檢測力F2時，作用于第一振動器211的角速度產(chǎn)生的科氏力Frl和角加速度產(chǎn)生的慣性力Fral都處于檢測方向的正向。而且，作用于第二振動器212的角速度產(chǎn)生的科氏力Fr2和角加速度產(chǎn)生的慣性力Fra2都處于檢測方向的負(fù)向。 由此，角速度Fra的合力成為Fr = F1+F2，但這其中也包括角加速度的成分，結(jié)果是角速度產(chǎn)生的科氏力Fra僅能算出也包括角加速度產(chǎn)生的慣性力的成分的Fr+Fra = F1+F2。由此，在與作為檢測對象的車輛的運(yùn)動不同地，多個復(fù)合傳感器本身進(jìn)行旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生角加速度時，無法將角加速度分離而檢測出準(zhǔn)確的角速度。即，以往的角速度/加速度傳感器無法像本實(shí)施例的復(fù)合傳感器那樣將角速度與角加速度分離而獨(dú)立地進(jìn)行檢測。而且，在以往角速度/加速度傳感器中，也無法檢測出離心力。
另外，同樣地，在以往的角速度/加速度傳感器中，關(guān)于加速度產(chǎn)生的慣性里Fa， 成為1 = F1-F2，能夠不包括其他成分地求出。
圖4B是以與圖4A同樣的形式表示實(shí)施例1的復(fù)合傳感器的圖。關(guān)于各結(jié)構(gòu)要素，與圖1相同，因此對與圖1同樣的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記而省略其說明。而且， 驅(qū)動力在驅(qū)動第一振動器11的驅(qū)動力的方向Vl與驅(qū)動第二振動器12的驅(qū)動力的方向V2 為相反相位、且驅(qū)動第三振動器13的驅(qū)動力的方向V3與驅(qū)動第四振動器14的驅(qū)動力的方向V4為相反相位這一點(diǎn)以及第一及第二振動器11、12與第三及第四振動器13、14彼此被以相反相位驅(qū)動這一點(diǎn)上，與圖3A相同。而且，各振動器11 14上作用有力Fl F4。
在圖4B中，角速度產(chǎn)生的科氏力Fr的各振動器11 14中的成分Frl Fr4和角加速度產(chǎn)生的慣性力Fra的各振動器11 14中的成分Fral Fra4在第二振動器12 及第三振動器13上為彼此不同的方向。而且，從其他全部的組合來看，在第一振動器11 第四振動器14中，全部處于相同方向的力的成分不存在。由此可知，能夠全部獨(dú)立地求出角速度產(chǎn)生的科氏力、加速度產(chǎn)生的慣性力Fa、角加速度產(chǎn)生的慣性力Fra、離心力Fe。實(shí)際上，各力如圖3A、圖;3B中說明所述，成為(1) (4)式，不存在重復(fù)的式子，因此對于全部的成分，能夠從其他成分分離而分別獨(dú)立地進(jìn)行檢測。
另外，作用于第一至第四振動器11 14的力或與力成正比例的位移只要利用檢測部20檢測即可，圖3A 圖4B中說明的運(yùn)算處理也可以利用運(yùn)算處理部90來進(jìn)行。
另外，在圖1中的第一至第四檢測部21 M中，列舉了梳狀的梳齒電極產(chǎn)生的可變電容的檢測示例來說明利用檢測部20進(jìn)行的位移檢測，但除此之外，也可以使用壓電材料的方法或使用光學(xué)性的位移檢測方法等其他方法。
這樣，根據(jù)實(shí)施例1的復(fù)合傳感器，關(guān)于角速度、加速度、角加速度及離心力這四個物理量，能夠?qū)⒏鱾€成分分離而獨(dú)立地進(jìn)行檢測，且能夠使檢測精度非常高。
接下來，使用圖5及圖6說明實(shí)施例1的復(fù)合傳感器的其他功能。具體而言，實(shí)施例1的復(fù)合傳感器能夠提高對制造偏差的穩(wěn)健性。
圖5是用于說明實(shí)施例1的復(fù)合傳感器的第一至第四振動器11 14中發(fā)生上下偏差引起的傾斜振動的情況的動作的圖。如圖5所示，考慮因制造偏差導(dǎo)致第一振動器Ila 和第二振動器1 稍微包括上下檢測方向成分而不是橫向成分地進(jìn)行傾斜振動的情況。在圖5中，驅(qū)動第一振動器Ila的傾斜的振動驅(qū)動力為Via，由此在第一檢測部21的檢測方向上產(chǎn)生負(fù)的微小位移(-S Y)。而且，驅(qū)動第二振動器1 的傾斜的振動驅(qū)動力為V2a，由此在第一檢測部22的檢測方向上產(chǎn)生正的微小位移δ Y。此外，科氏力產(chǎn)生的位移為Y。
這種情況下，科氏力產(chǎn)生的位移Y和傾斜振動產(chǎn)生的微小位移δ Y由于作用于相反方向，因而相抵消，第一振動器Ila和第二振動器12a的位移減小。具體而言，當(dāng)?shù)谝徽駝悠鱅la的位移為Y1，第二振動器12a的位移為Y2，第三振動器13的位移為Y3，第四振動器14的位移為W時，Yl W如下所示。
Yl = Y-δ Y
Υ2 = (-Y+ δ Y)
Υ3 = (-Y)
Y4 = Y
接下來，將F替換成Y而執(zhí)行⑴式的讀取角速度成分的運(yùn)算時，成為 (Υ1+Υ4)-(Υ2+Υ3) = (2Υ-δΥ)-(-2Υ+δΥ) = 4Υ。即，上下方向(檢測方向)的制造偏差產(chǎn)生的位移(SY)相抵消，從而能夠僅讀取角速度成分。
另外，僅下側(cè)的第三振動器13及第四振動器14產(chǎn)生偏差時，或者上下的第一振動器11及第二振動器12和第三振動器13及第四振動器14雙方均產(chǎn)生上下偏差的情況下， 也能夠以同樣的考慮方法來抵消微小位移S Y。
圖6是用于說明實(shí)施例1的復(fù)合傳感器的第一至第四振動器11 14中因左右偏差產(chǎn)生傾斜振動時的動作的圖。如圖6所示，考慮因制造偏差導(dǎo)致第二振動器12b和第四振動器14b稍微包括上下檢測方向成分而不是橫向成分地進(jìn)行傾斜振動的情況。在圖6中表示了如下狀態(tài)通過第二振動器12b的傾斜振動驅(qū)動V2b，在檢測方向的正向上產(chǎn)生微小位移δ Y，并且，通過第四振動器14b的傾斜振動驅(qū)動V4b，而在檢測方向的負(fù)向上產(chǎn)生微小位移(-δ Y)。
這種情況下，科氏力產(chǎn)生的位移為Y，第一、第二、第三及第四振動器ll、12b、13、 14b的位移分別為Y1、Y2 J3、Y4時，各振動器11、12b、13、14b的位移如下所示。
Yl = Y
Y2 = (-Y+ δ Y)
Υ3 = (-Υ)
Υ4 = Y- δ Y
將F替換成Y而將它們代入到讀取角速度成分的⑴式中時，成為 (Υ1+Υ4)-(Υ2+Υ3) = 2Υ-δΥ_(-2Υ+δΥ) = 4Υ。即，左右方向(驅(qū)動方向)的制造偏差產(chǎn)生的位移(SY)相抵消，從而能夠僅讀取角速度成分。
另外，僅左側(cè)產(chǎn)生偏差時，或者左右兩方都產(chǎn)生相同的偏差時，也能夠以同樣的考慮方法來消除微小位移(S Y)。
這樣，根據(jù)實(shí)施例1的復(fù)合傳感器，即使在產(chǎn)生了因制造引起的芯片內(nèi)的上下偏差或左右偏差時，也能夠消除對角速度檢測造成的影響。由此，能夠提高相對于制造偏差的穩(wěn)健性。
實(shí)施例2
圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施例2的復(fù)合傳感器的結(jié)構(gòu)的一例的圖。在圖7中，僅抽出表示第一振動器11、第二振動器12、第三振動器13和第四振動器14。另外，對于與實(shí)施例1的復(fù)合傳感器相同的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記。而且，在實(shí)施例2中，如圖2中所說明的那樣，不管第一至第四振動器11 14內(nèi)部的檢測部20的配置結(jié)構(gòu)如何，只要例如為圖2的第一至第四振動器lie He那樣的結(jié)構(gòu)即可。而且，考慮方法也同樣地可適用于實(shí)施例3 7。
在實(shí)施例2的復(fù)合傳感器中，第一振動器11和第二振動器12對稱地相向配置而構(gòu)成第一單元111a、且第三振動器13和第四振動器14對稱地相向配置而構(gòu)成第二單元 11 這一點(diǎn)與實(shí)施例1的復(fù)合傳感器相同。然而，實(shí)施例2的復(fù)合傳感器的第一單元Illa 和第二單元11 彼此未相互接近地配置這一點(diǎn)與實(shí)施例1的復(fù)合傳感器不同。
這樣，各單元111111 彼此可以不相互接近地配置，也可以不沿上下左右成列地配置。這種結(jié)構(gòu)中，第一單元Illa內(nèi)的第一振動器11和第二振動器12彼此及第二單元 112a內(nèi)的第三振動器13和第四振動器14彼此對稱配置，且被以彼此相反的相位進(jìn)行振動驅(qū)動，而且第一單元Illa和第二單元11 彼此也被以相反的相位驅(qū)動，只要這樣，就能夠根據(jù)第一至第四振動器11 14檢測出的位移而分別算出四個不同成分。即，能夠高精度地檢測角速度、加速度、角加速度及離心力。
另外，關(guān)于檢測部20、驅(qū)動部30等結(jié)構(gòu)要素，只要構(gòu)成作為對應(yīng)于第一至第四振動器11 14的配置而移動的配置即可，能夠與實(shí)施例1同樣地使復(fù)合傳感器動作。
根據(jù)實(shí)施例2的復(fù)合傳感器，即使將第一單元Illa及第二單元11 根據(jù)用途進(jìn)行各種配置，也能夠高精度地檢測角速度、加速度、角加速度及離心力，從而能夠?qū)?yīng)于各種用途而靈活地使用復(fù)合傳感器。
實(shí)施例3
圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施例3的復(fù)合傳感器的結(jié)構(gòu)的一例的圖，實(shí)施例3的復(fù)合傳感器具有將第一至第四振動器11 14沿點(diǎn)對稱的十字方向配置的結(jié)構(gòu)。另外，第一至第四振動器11 14本身也可以與實(shí)施例1的第一至第四振動器11 14為相同的結(jié)構(gòu)， 因此對與實(shí)施例1對應(yīng)的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注與實(shí)施例1相同的附圖標(biāo)記。而且，在圖8中省略了第一至第四振動器11 14的結(jié)構(gòu)要素。
在圖8中，實(shí)施例3的復(fù)合傳感器的第一振動器11和第二振動器12在略微分離的位置上，沿橫向?qū)ΨQ(既可以是線對稱，也可以是點(diǎn)對稱)地相向配置。而且，第三振動器13和第四振動器在略微分離的位置上，沿縱向?qū)ΨQ地相向配置。并且，整體成為關(guān)于中心C相互點(diǎn)對稱的十字配置。
第一及第二振動器11、12彼此在驅(qū)動方向上被以相互相反的相位進(jìn)行振動驅(qū)動。 而且，雖然第三及第四振動器13、14彼此相對于驅(qū)動方向并未配置于同一直線上，但驅(qū)動方向本身處于同一軸向上，且在橫向上共同。并且，第三及第四振動器13、14也被以相互相反的相位進(jìn)行振動驅(qū)動。而且，包括第一及第二振動器11、12的第一單元Illb和包括第三及第四振動器13、14的第二單元112b彼此也被以相反相位進(jìn)行振動驅(qū)動。
由此，在這樣的整體呈點(diǎn)對稱的十字配置中，也能夠使用實(shí)施例1中說明的(1) (4)式來將角速度、加速度、角加速度及離心力分離而獨(dú)立地檢測出各物理量。
另外，關(guān)于檢測部20，與實(shí)施例1同樣地，能夠?qū)⒌谝恢恋谒臋z測部21 M配置在第一至第四振動器11 14的內(nèi)部，關(guān)于驅(qū)動部30，也能夠設(shè)置在適合于驅(qū)動第一至第四振動器11 14的位置。
這樣，根據(jù)實(shí)施例3的復(fù)合傳感器，通過將第一至第四振動器11 14整體呈點(diǎn)對稱地以十字狀配置，并將第一單元Illb和第二單元112b正交配置，能夠?qū)⒄w構(gòu)成為正方形或近似鉆石型的形狀，能夠滿足此種形狀的要求。
實(shí)施例4
圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施例4的復(fù)合傳感器的結(jié)構(gòu)的一例的圖。實(shí)施例4的復(fù)合傳感器整體類似于實(shí)施例3的復(fù)合傳感器，第一至第四振動器11 14成為關(guān)于中心C呈點(diǎn)對稱地配置的平面結(jié)構(gòu)。然而，實(shí)施例4的復(fù)合傳感器中，被以相反相位驅(qū)動的組合的第一振動器11和第二振動器12相互傾斜配置，同樣地被以相反相位驅(qū)動的組合的第三振動器13和第四振動器14也相互傾斜配置，在這一點(diǎn)上與實(shí)施例3的復(fù)合傳感器不同。
這樣，只要第一及第二振動器11、12彼此、第三及第四振動器13、14彼此的驅(qū)動方向在同一軸向上平行即可，也可以形成為傾斜的配置。這種情況下，第一振動器11和第二振動器12具有點(diǎn)對稱的關(guān)系，而且，也可以說是傾斜地相向配置。驅(qū)動方向在橫向上共同， 且以相反相位進(jìn)行驅(qū)動，因此滿足對稱配置而被以相反相位進(jìn)行振動驅(qū)動這樣的條件。同樣地，關(guān)于第三振動器13和第四振動器14，驅(qū)動方向也是橫向的同一軸向、且以相反相位進(jìn)行振動驅(qū)動，因此也滿足對稱配置而以相反相位被振動驅(qū)動這樣的條件。而且，當(dāng)?shù)谝粏卧狪llc內(nèi)的第一及第二振動器11、12遠(yuǎn)離時，第二單元112c內(nèi)的第三及第四振動器13、14 接近，因此第一單元Illc和第二單元112c彼此也滿足不同的單元的相位彼此相反這樣的條件。由此，根據(jù)實(shí)施例1的⑴ ⑷式，能夠?qū)⒔撬俣取⒓铀俣?、角加速度及離心力分離而獨(dú)立地進(jìn)行檢測。
這樣，根據(jù)實(shí)施例3的復(fù)合傳感器，使用在各單元lllc、112c內(nèi)傾斜配置的振動器 11 14，能夠?qū)⒔撬俣?、加速度、角加速度及離心力分離而獨(dú)立地進(jìn)行檢測，即使在僅容許這樣的配置的情況下，也能夠進(jìn)行高精度的物理量檢測。
另外，在實(shí)施例1 4的復(fù)合傳感器中，第一至第四振動器11 14、lla 14、 11 14b全部配置在同一基板面內(nèi)。這樣，第一至第四振動器11 14、Ila 14、11 14b 在同一基板面內(nèi)能夠根據(jù)用途而采取各種配置結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例5
圖IOA是表示本發(fā)明的實(shí)施例5的復(fù)合傳感器的結(jié)構(gòu)的一例的立體圖。圖IOB是表示本發(fā)明的實(shí)施例5的復(fù)合傳感器的截面結(jié)構(gòu)的一例的圖。實(shí)施例5的復(fù)合傳感器形成將第一至第四振動器11 14立體配置在支承基板120上的結(jié)構(gòu)。
在圖IOA及圖IOB中，在支承基板120上，第一振動器Ilc及第二振動器12c對稱地相向配置，而且，在其上方，第三振動器13c及第四振動器13d對稱地相向配置。第一振動器Ilc及第二振動器12c構(gòu)成第一單元llld，第三振動器13c及第四振動器Hc構(gòu)成第二單元112d。S卩，第一單元Illd所包括的第一及第二振動器llc、12c彼此和第二單元112d 所包括的第三及第四振動器13c、Hc彼此處于同一基板面內(nèi)，但第一單元Illd和第二單元 112d也可以不在同一基板面內(nèi)，而形成在第一單元Illd上存在第二單元112d的結(jié)構(gòu)。
這樣，同一單元內(nèi)的振動器11 14只要在同一基板面內(nèi)即可，單元彼此未必非要存在于同一基板面內(nèi)。成為基本的相位相反的對的第一及第二振動器11、12和第三及第四振動器13、14彼此同時協(xié)同工作而檢測平面上的科氏力，因此需要成對地檢測平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)性的位移。然而，單元llld、112d彼此的組合所使用的值是用于檢測后的運(yùn)算處理的值， 因此未要求直接的物理性測定所要求的水平的嚴(yán)密性。
另外，在實(shí)施例5的復(fù)合傳感器中，檢測部20也能夠?qū)⒌谝恢恋谒臋z測部21 M 分別配置在第一至第四振動器Ilc Hc的內(nèi)部，關(guān)于驅(qū)動部30，也能夠根據(jù)用途設(shè)置在支承基板120內(nèi)的適當(dāng)位置上。
這樣，只要同一單元llld、112d內(nèi)的振動器lie Hc彼此處于同一平面內(nèi)，就可以在單元llld、112d之間也立體性地形成各種配置結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例6
圖11是表示本發(fā)明的實(shí)施例6的復(fù)合傳感器的平面結(jié)構(gòu)的一例的圖。在實(shí)施例 11的復(fù)合傳感器中，除了第一至第四振動器11 14之外，還具備第五振動器15和第六振動器16。并且，通過第一、第二及第五振動器11、12、15構(gòu)成第一單元llle，通過第三、第四及第六振動器13、14、16構(gòu)成第二單元11加。
這樣，振動器11 16也可以設(shè)置成多于四個。這種情況下，追加的振動器15、16 按相同數(shù)量追加于第一單元Ille和第二單元11加。在圖11中，在第一單元Ille中追加一個第五振動器15，在第二單元11 中追加一個第六單元16。通過在兩單元llle、112e同時追加相同數(shù)量的振動器15、16，求出角速度等各成分的力的運(yùn)算處理不會變得復(fù)雜化，能夠構(gòu)成復(fù)合傳感器。
另外，追加的振動器15、16以與接近的已設(shè)振動器11 14在同一單元IlleUUe 內(nèi)保持對稱的關(guān)系的方式配置。由此，能夠維持相同的關(guān)系并增加來自對稱配置的振動器 10的檢測值，從而能夠提高力的檢測精度。
此外，在追加振動器15、16時，在同一單元llle、112e內(nèi)，若存在兩個相位中的較小相位，則驅(qū)動部30對以該相位追加的振動器15、16進(jìn)行驅(qū)動。即，包括追加的振動器15、 16在內(nèi)的同一單元llle、112e內(nèi)為偶數(shù)時，對于所追加的振動器15、16，以同一單元llle、 112e內(nèi)的相位相反的振動器10的數(shù)量相同的方式驅(qū)動所追加的振動器15、16。而且，在同一單元11 le、11 內(nèi)，當(dāng)已設(shè)的振動器11 14的兩個相位的數(shù)量相同時，驅(qū)動部30對所追加的振動器15、16進(jìn)行振動驅(qū)動，使得所追加的該振動器15、16的相位與在同一單元llle、 112e內(nèi)最接近所追加的該振動器15、16地配置的振動器12、14的相位在驅(qū)動方向上相反。 由此，良好地保持包括各單元llle、112e內(nèi)的振動器10的相位平衡在內(nèi)的驅(qū)動平衡，單元 llleU12e整體能夠發(fā)揮作為通過相反相位的振動來檢測科氏力這一振動型的加速度傳感器的功能。并且，為了獲得產(chǎn)生力Fr、Fa、Fra、FC的各成分，能夠增加有用的檢測值的數(shù)量， 且能夠進(jìn)一步提高檢測精度。
另外，在圖11中，關(guān)于第一單元llle，第一振動器11和第二振動器12被以相反相15位進(jìn)行驅(qū)動，兩個相位為相同數(shù)量，因此所追加的第五振動器15被驅(qū)動，使所追加的該第五振動器15的相位以與最接近該第五振動器15地配置的第二振動器12的相位相反。同樣地，關(guān)于第二單元112e，已設(shè)的第三及第四振動器13、14彼此也被以相反相位進(jìn)行驅(qū)動， 因此所追加的第六振動器16被驅(qū)動，使所追加的該第六振動器16的相位與最接近該第六振動器16地配置的第四振動器14的相位相反。
另外，在圖11中，舉例說明了在第一單元Ille及第二單元11 上各追加一個振動器15、16的情況，但也可以追加更多的振動器。例如，在圖11中，在第一單元Ille及第二單元11 中進(jìn)一步追加振動器10時，在第一單元Ille內(nèi)，第一及第五振動器11、15在驅(qū)動方向上的負(fù)向上相位相同，第二振動器12在驅(qū)動方向上的正向上與第一及第五振動器11、15的相位相反，因此為了取得平衡，追加的振動器以與第二振動器12相同的相位進(jìn)行驅(qū)動。該點(diǎn)對于第二單元11 也同樣，在從圖11的狀態(tài)進(jìn)一步追加振動器10的情況下， 與第四振動器14相位相同地進(jìn)行驅(qū)動。
這樣，考慮相位平衡的同時，對第一單元Ille和第二單元11 各按相同數(shù)量增加振動器10，整體上維持為偶數(shù)個振動器10，從而能夠提高單元llle、112e內(nèi)的檢測精度，能夠更高精度地檢測角速度、加速度、角加速度及離心力。
實(shí)施例7
圖12是表示本發(fā)明的實(shí)施例7的復(fù)合傳感器的整體結(jié)構(gòu)的一例的圖。實(shí)施例7 的復(fù)合傳感器具備第一至第四振動器Ild 14d、第一至第四檢測部21a Ma、第一至第四驅(qū)動部31a 34a、第一至第四連接彈簧131 134。實(shí)施例7的復(fù)合傳感器中，第一至第四檢測部21a 2 不是設(shè)置在第一至第四振動器Ild 14d的內(nèi)部，而是設(shè)置在外部， 在這一點(diǎn)上與實(shí)施例1 6的復(fù)合傳感器不同。
在實(shí)施例7的復(fù)合傳感器中，第一至第四檢測部21a 2 設(shè)置在第一至第四振動器Ild 14d的外側(cè)。并且，第一至第四振動器Ild 14d通過第一至第四連接彈簧 131 134與第一至第四檢測部21a 2 連接。通過上述結(jié)構(gòu)，第一至第四振動器Ild 14d的檢測方向的位移經(jīng)由第一至第四連接彈簧131 134由第一至第四檢測部21a Ma 檢測。
在上述結(jié)構(gòu)的復(fù)合傳感器中，通過將四個第一至第四振動器Ild 14d對稱地設(shè)置，能夠?qū)⒔撬俣?、加速度、角加速度及離心力分離而獨(dú)立地進(jìn)行檢測。即，如圖12所示，第一驅(qū)動部31a及第二驅(qū)動部32a以相反相位來驅(qū)動構(gòu)成第一單元的第一振動器Ild和第二振動器12d，第三驅(qū)動部33a及第四驅(qū)動部34a以相反相位來驅(qū)動構(gòu)成第二單元的第三振動器13d和第四振動器14d，并且以相反相位來驅(qū)動第一單元和第二單元，由此，與實(shí)施例1 同樣地進(jìn)行運(yùn)算處理，從而能夠?qū)⒔撬俣?、加速度、角加速度及離心力分離而獨(dú)立地進(jìn)行檢測。
這樣，根據(jù)實(shí)施例7的復(fù)合傳感器，即使在分別設(shè)置檢測部20a和振動器IOd的情況下，也能夠?qū)⒔撬俣?、加速度、角加速度及離心力分離而高精度地進(jìn)行檢測。
另外，在配置四個以上位移檢測部、質(zhì)量體部、驅(qū)動部的傳感器結(jié)構(gòu)中，也可以對驅(qū)動方向相同的驅(qū)動部彼此進(jìn)行剛性的機(jī)械連接。由此，能夠減小驅(qū)動位移時的因制造偏差引起的位移量的偏差，從而能夠提供更高精度的復(fù)合傳感器。
實(shí)施例8
在本發(fā)明的實(shí)施例8的復(fù)合傳感器中，對檢測部20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。實(shí)施例8的復(fù)合傳感器的整體結(jié)構(gòu)可以與實(shí)施例1中說明的圖1的復(fù)合傳感器的結(jié)構(gòu)相同。在實(shí)施例1 7中，說明了第一至第四振動器11 14、lla、12a、12b、14b、llc 14c、lld 14d、lle 14e的動作，但在實(shí)施例8以后，對檢測部20的結(jié)構(gòu)和動作進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖13A是表示在圖4A中作為比較參考例說明的以往的具備兩個振動器211、212 的角速度/加速度傳感器的整體結(jié)構(gòu)的圖。
圖1 是表示從圖13A所示的以往的角速度/加速度傳感器直接增加振動器數(shù)量時的復(fù)合傳感器的整體結(jié)構(gòu)的圖。如圖13B所示可知，簡單地在四個振動器lie 14e中增加兩個振動器211、212時，橫向?qū)挾葧鄳?yīng)地增加所增加的兩個振動器13e、He的量，從而整體的芯片尺寸增加。如實(shí)施例1 7中所說明的那樣，在圖13B的結(jié)構(gòu)中，能夠?qū)⒔撬俣?、加速度、角加速度及離心力分離而獨(dú)立地進(jìn)行檢測，但由于復(fù)合傳感器的芯片尺寸增大，因此在希望獲得小型復(fù)合傳感器時，增加的芯片尺寸會產(chǎn)生問題。
圖14A是放大表示圖13A的以往的角速度/加速度傳感器的檢測部220的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一部分的圖。如圖14A所示，由可動部217支撐的可動電極227和由固定部218支撐的固定電極2 中的梳齒狀的電極彼此具有規(guī)定的間隔，并相向配置。而且，固定部218分割成上側(cè)的固定部218a和下側(cè)的固定部218b，但可動部217形成整個連成一體的結(jié)構(gòu)。在此，若著眼于相向的可動電極227與固定電極228的配置關(guān)系，則由上側(cè)的固定部218a支撐的固定電極228a配置得比可動電極227靠近下側(cè)，由下側(cè)的固定部218b支撐的固定電極228b配置得比可動電極227靠近上側(cè)。換言之，固定電極228a及固定電極228b這兩個電極均配置得比可動電極227靠近內(nèi)側(cè)。另外，圖14A表示可變電容變化為零的平衡狀態(tài)。
圖14B是表示可動部217從圖14A所示的平衡狀態(tài)向下方位移了 ΔΥ后的狀態(tài)的圖。這種情況下，上側(cè)的固定電極228a與可動電極217的間隔變窄，靜電電容增加。另一方面，下側(cè)的固定電極228b與可動電極217的間隔變寬，靜電電容減少。此時，電容變化為 AC時，上側(cè)的固定電極228a和可動電極227成為(+AC士 δ c)，下側(cè)的固定電極228b和可動電極227成為(-AC士 δ c)，雙方都產(chǎn)生噪聲成分(士 Sc)。上述噪聲成分(士 Sc)在電容增加側(cè)和電容減少側(cè)這兩側(cè)分別產(chǎn)生，因此若考慮噪聲成分，則計(jì)算會變得非常復(fù)雜。 而且，由于在計(jì)算電容變化時，也分別計(jì)算電容的增加量和電容的減少量，進(jìn)而求出它們的靜電電容，因此其本身的運(yùn)算處理變得復(fù)雜。尤其是如實(shí)施例1 7所說明的那樣，振動器 10成為四個時，整體的計(jì)算相應(yīng)地變得復(fù)雜。
作為參考，介電常數(shù)為ε、電極的厚度為Τ、電極間隔為d、電極的長度為L、電極個數(shù)為N時，可動部217的位移ΔΥ和電容變化AC的關(guān)系式如(5)式所示。
[式5]
圖14C是用于說明減少檢測部220的電極數(shù)以免發(fā)生圖13B中說明的空間增加時的現(xiàn)象的圖。如圖14C所示，減少電極228的數(shù)量時，信號成分的AC變?yōu)?/2而變?yōu)?1/2AC，但噪聲本身維持(士 Sc)的狀態(tài)，相對于信號成分，噪聲成分變大，會產(chǎn)生S/N下降的問題。
因此，實(shí)施例8的復(fù)合傳感器考慮到檢測部20中的圖13A 圖14C中說明的問題點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了在節(jié)省空間的同時不會導(dǎo)致S/N下降的結(jié)構(gòu)。
圖15是本發(fā)明的實(shí)施例8的復(fù)合傳感器的整體結(jié)構(gòu)和放大檢測部20的一部分而表示結(jié)構(gòu)的圖。在圖15中，實(shí)施例8的復(fù)合傳感器的整體結(jié)構(gòu)與圖1的結(jié)構(gòu)相同，是簡化了圖1的圖，對與圖1同樣的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記而省略其說明。
在圖15中，在整體結(jié)構(gòu)圖的周圍示出了第一至第四檢測部21 M的一部分的放大結(jié)構(gòu)圖。首先，在實(shí)施例8的位移傳感器中，固定部18在一個振動器11 14內(nèi)未被沿檢測方向分割，而僅設(shè)置一個。由此，固定部18和可動部17 —一對應(yīng)，因此，固定電極18 和可動電極17也一一對應(yīng)。這表示當(dāng)可動部17向上下任一方位移時，全部的可動電極17 和固定電極18的靜電電容向增加或減少的一方變化。
而且，在圖15中，第一檢測部21中，可動電極27比固定電極觀在檢測方向上靠近上側(cè)(正側(cè))，第二檢測部22中也為同樣的配置。另一方面，第三檢測部23中，固定電極觀比可動電極27在檢測方向上靠近上側(cè)(正側(cè))，第四檢測部M也為同樣的配置。即，第一檢測部21和第二檢測部22的對、第三檢測部23和第四檢測部M的對彼此為相同的電極配置，并且第一及第二檢測部21、22與第三及第四檢測部23、M彼此為不同的電極配置。
并且，與實(shí)施例1中的說明同樣地，驅(qū)動部30對第一振動器11和第二振動器12 以相反相位進(jìn)行振動驅(qū)動，并且對第三振動器13和第四振動器14以相反相位進(jìn)行振動驅(qū)動。此時，第一振動器11和第二振動器12為第一單元111，且第三振動器13和第四振動器 14為第二單元112時，第一單元111和第二單元112彼此也以成為相反相位的方式進(jìn)行驅(qū)動。
在此，若考慮由角速度產(chǎn)生的科氏力Fr，則如實(shí)施例1中所說明的那樣，第一振動器11的可動部17上作用有向上的力，第二振動器12的可動部17上作用有向下的力，第三振動器13的可動部17上作用有向下的力，第四振動器14的可動部17上作用有向上的力。 由此，如圖15所示，在第一檢測部21中，可動電極27向遠(yuǎn)離固定電極觀的方向變化，因此電容減少；在第二檢測部22中，可動電極27向接近固定電極觀的方向變化，因此電容增加。同樣地，在第三檢測部23中，可動電極27遠(yuǎn)離固定電極觀，因此電容減少；在第四檢測部M中，可動電極27接近固定電極28，因此電容增加。
在此，第一至第四振動器11 14的電容變化量表示為Cl C4，電容減少量表示為(_△()，電容增加量表示為(+AC)時，整體的電容變化量成為(C1+C3)-(C2+C4)= (-2Δ0-(2Δ0 =_4AC。即，施加科氏力時的復(fù)合傳感器整體的電容變化量為(-4AC)， 與圖13A所示的以往的振動器211、212為兩個的情況相同，不會使計(jì)算復(fù)雜化，即能夠算出與角速度對應(yīng)的電容變化，從而能夠檢測角速度。這是因?yàn)?，與以相反相位被驅(qū)動、且被施加反向的科氏力的第一及第二振動器11、12對應(yīng)的第一及第二檢測部21、22彼此形成為相同的電極配置的對，同樣地第三及第四檢測部23、對彼此也形成為相同的電極配置的對， 且對彼此形成為不同的電極配置，從而驅(qū)動方向左側(cè)的第一及第三檢測部21、23彼此產(chǎn)生相同符號的電容變化，驅(qū)動方向右側(cè)的第二及第四檢測部22、M彼此產(chǎn)生相同符號的電容變化。
另外，在一個振動器10內(nèi)，全部的可動電極17與固定電極18的對僅有助于電容的增加或減少的任一方，因此電容的增加和減少不會抵消，即使電極數(shù)比以往的檢測部220 減少，也能夠維持必要的信號量，從而能夠?qū)崿F(xiàn)與以往一樣高的S/N。
另外，由于圖1所示的檢測部20的第一至第四檢測部21 M具有與圖15說明的可動電極27和固定電極觀的配置相同的配置關(guān)系，因此可以利用圖1的復(fù)合傳感器直接執(zhí)行圖15中說明的內(nèi)容。
根據(jù)實(shí)施例8的復(fù)合傳感器，能夠節(jié)省空間，且能夠以高S/N來檢測各種物理量， 從而能夠形成小型且高精度的復(fù)合傳感器。
實(shí)施例9
圖16是本發(fā)明的實(shí)施例9的復(fù)合傳感器的整體結(jié)構(gòu)和將檢測部的一部分的結(jié)構(gòu)放大而示出的圖。在圖16中，簡化表示了實(shí)施例9的復(fù)合傳感器的第一至第四振動器11 14，并放大表示了第一至第四檢測部20a的一部分的結(jié)構(gòu)。
在實(shí)施例9的復(fù)合傳感器中，第一振動器11的內(nèi)部的檢測部21a形成固定電極觀在檢測方向上比可動電極27靠近上側(cè)的配置結(jié)構(gòu)，第二振動器12的內(nèi)部的檢測部2 也形成固定電極觀比可動電極27靠近上側(cè)的配置結(jié)構(gòu)。這是上下關(guān)系與實(shí)施例8的情況相反的配置結(jié)構(gòu)。另一方面，第三振動器13的內(nèi)部的第三檢測部23a形成在檢測方向上可動電極27比固定電極觀靠近上側(cè)的配置關(guān)系，第四振動器14的內(nèi)部的第四檢測部2 也同樣地形成可動電極27比固定電極觀靠近上側(cè)的配置關(guān)系。這也是上下關(guān)系與實(shí)施例8的情況相反的配置結(jié)構(gòu)。即，第一檢測部21a和第二檢測部22a以與實(shí)施例8相反的配置關(guān)系構(gòu)成對，第三檢測部23a和第四檢測部2 也以與實(shí)施例8相反的配置關(guān)系構(gòu)成對。
這種情況下，觀察驅(qū)動部20以與實(shí)施例1相同的相位驅(qū)動第一至第四振動器 11 14并檢測角速度的例子。由于驅(qū)動部20進(jìn)行的驅(qū)動方向與實(shí)施例1相同，因此角速度產(chǎn)生的科氏力與實(shí)施例1的方向相同，如圖16所示，第一可動部17在檢測方向上成為向上方向，第二可動部17成為向下方向，第三可動部17成為向下方向，第四可動部17成為向上方向。由此，對應(yīng)它們的移動方向，第一檢測部21a的電容增加，第二檢測部22a的電容減少，第三檢測部23a的電容增加，第四檢測部Ma的電容減少。
在此，第一至第四檢測部21a Ma的電容變化為Cl C4，電容增加量為Δ C， 電容減少量為(-ΔΟ，則檢測角速度時的整體的電容變化成為(C1+C3)-(C2+C4)= 2 Δ C-(-2 Δ C) = 4AC，僅符號與實(shí)施例8相反。
根據(jù)實(shí)施例9的復(fù)合傳感器，雖然固定電極觀和可動電極27的配置關(guān)系與實(shí)施例1不同，但能夠同時實(shí)現(xiàn)空間的節(jié)省和高S/N并求出角速度、加速度、角加速度及離心力。
實(shí)施例10
圖17是本發(fā)明的實(shí)施例10的復(fù)合傳感器的整體結(jié)構(gòu)和將檢測部的一部分的結(jié)構(gòu)放大而示出的圖。在圖17中，表示實(shí)施例10的復(fù)合傳感器的第一至第四振動器11 14 的簡要結(jié)構(gòu)的點(diǎn)與實(shí)施例9相同。而且，驅(qū)動部20的驅(qū)動方向也與實(shí)施例9同樣地設(shè)定。
在實(shí)施例10的復(fù)合傳感器中，第一檢測部21b和第三檢測部2 具有可動電極27 比固定電極觀靠近上側(cè)這一相同的配置結(jié)構(gòu)。另一方面，第二檢測部22b和第四檢測部 24b具有固定電極觀比可動電極27靠上側(cè)這一相同的配置結(jié)構(gòu)。并且，第一及第三檢測部21b、23b的對和第二及第四檢測部22b 的對彼此形成不同的電極配置結(jié)構(gòu)。這樣， 也可以將第一檢測部21b和第三檢測部2 形成為一對，將第二檢測部22b和第四檢測部 24b形成為另一對。
如圖17所示，第一振動器11和第三振動器13的驅(qū)動方向的方向?yàn)橄喾捶较?，被以相反相位?qū)動。由此，角速度產(chǎn)生的科氏力也成為相反方向，因此第一檢測部21b和第三檢測部23b能夠以相同的電極配置結(jié)構(gòu)來檢測不同的電容變化，這一點(diǎn)與實(shí)施例8中說明的狀態(tài)相同。同樣地，第二振動器12和第四振動器也被以相反相位驅(qū)動，科氏力成為相反方向，因此具有相同的電極配置結(jié)構(gòu)，能夠檢測不同的電容變化。這樣，這種情況下，第一檢測部21b和第二檢測部23b的電容減少，第三檢測部2 和第四檢測部Mb的電容增加。
這種情況下，第一至第四檢測部21b Mb的電容變化由Cl C4表示，電容增減量由AC、(-AC)表示，則整體的電容變化成為(C1+C2)-(C3+C4) = (_2 Δ CH2 Δ C)= (-4 Δ C)，與實(shí)施例8及實(shí)施例9同樣地能夠容易算出角速度。
這樣，只要能夠由被以相反相位驅(qū)動的振動器11 14彼此組成同一電極配置的對、且該對彼此能夠構(gòu)成為不同的電極配置即可，未必非要使驅(qū)動的單元與對一致。
根據(jù)實(shí)施例10的復(fù)合傳感器，形成與驅(qū)動的單元不同的對配置，且能夠同時實(shí)現(xiàn)空間的節(jié)省和高S/N。
實(shí)施例11
圖18是本發(fā)明的實(shí)施例11的復(fù)合傳感器的整體結(jié)構(gòu)和將檢測部的一部分的結(jié)構(gòu)放大而示出的圖。關(guān)于整體結(jié)構(gòu)圖，包括驅(qū)動的相位及科氏力的方向在內(nèi)，與實(shí)施例9及實(shí)施例10相同，因此省略其說明。
在實(shí)施例11的復(fù)合傳感器中，第一檢測部21c和第三檢測部23c形成固定電極18 在檢測方向上比可動電極17靠近上側(cè)這一相同的電極配置結(jié)構(gòu)，并且第二檢測部22c和第四檢測部2 形成可動電極17在檢測方向上比固定電極18靠近上側(cè)這一相同的電極配置結(jié)構(gòu)。而且，第一及第三檢測部21c、23c和第二及第四檢測部22c、2k彼此形成不同的電極配置結(jié)構(gòu)。
S卩，實(shí)施例11的復(fù)合傳感器在第一檢測部21c和第三檢測部23c彼此構(gòu)成對，第二檢測部22c和第四檢測部2 彼此構(gòu)成對，這一點(diǎn)上與實(shí)施例10的復(fù)合傳感器相同，但在相互的對內(nèi)，可動電極17和固定電極18的配置關(guān)系相反，這一點(diǎn)與實(shí)施例10的復(fù)合傳感器不同。
這樣，可動電極27和固定電極觀的上下關(guān)系可以根據(jù)用途進(jìn)行各種變更。
另外，與實(shí)施例10同樣地規(guī)定Cl C4及士 AC時，整體的電容變化的總量成為 (C1+C2)-(C3+C4) = 2AC-(-2AC) = 4 Δ C，可知仍然能夠容易地檢測出角速度。
這樣，根據(jù)實(shí)施例11的復(fù)合傳感器，設(shè)定與驅(qū)動的單元不同的對，且能夠同時實(shí)現(xiàn)空間的節(jié)省和高S/N。
以上，如實(shí)施例1 11中所說明的那樣，根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合傳感器，能夠?qū)⒔撬俣?、加速度、角加速度及離心力分離而獨(dú)立地進(jìn)行檢測，能夠進(jìn)行高精度的物理量檢測。
另外，上述高精度的檢測能夠在確保節(jié)省空間的同時以高S/N進(jìn)行。
另外，實(shí)施例1 11的實(shí)施例能夠在不矛盾的范圍內(nèi)相互組合，例如，能夠?qū)?shí)施例2 7所示的各種配置與實(shí)施例8 11所示的檢測部20、20a 20c的內(nèi)容相互組合來實(shí)施。
工業(yè)實(shí)用性
本發(fā)明能夠適用于測定物理量的傳感器，尤其是能夠適用于搭載在車輛等移動體上并檢測移動體的角速度、加速度、角加速度或離心力的復(fù)合傳感器。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合傳感器，具有第一單元，其包括相互對稱地配置、且能夠沿驅(qū)動方向及檢測方向進(jìn)行位移的第一及第二振動器；第二單元，其包括相互對稱地配置、且能夠沿與所述驅(qū)動方向及所述檢測方向相同的軸向進(jìn)行位移的第三及第四振動器；驅(qū)動部，其驅(qū)動所述第一、第二、第三及第四振動器，以使所述第一及第二振動器彼此、 所述第三及第四振動器彼此以相互相反的相位進(jìn)行振動，并使所述第一單元及所述第二單元彼此也以相互相反的相位進(jìn)行振動；以及檢測部，其檢測所述第一、第二、第三及第四振動器的所述檢測方向的位移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合傳感器，其中，從由所述檢測部檢測出的所述第一、第二、第三及第四振動器的所述位移中抵消除去不必要的慣性力成分，并分別獨(dú)立地檢測加速度、角速度、角加速度及離心力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合傳感器，其中，所述驅(qū)動部及所述檢測部與所述第一、第二、第三及第四振動器各自對應(yīng)地分別具有第一、第二、第三及第四驅(qū)動部和第一、第二、第三及第四檢測部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合傳感器，其中，所述第一單元和所述第二單元相向配置在呈線對稱的位置上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合傳感器，其中，所述第一、第二、第三及第四振動器分別配置在呈點(diǎn)對稱的位置上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合傳感器，其中，所述第一、第二、第三及第四振動器配置在同一基板上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合傳感器，其中，所述第一單元和所述第二單元重疊地配置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合傳感器，其中，所述第一單元和所述第二單元除了所述第一、第二、第三及第四振動器之外，還分別包括相同數(shù)量的追加振動器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的復(fù)合傳感器，其中，所述驅(qū)動部，在追加所述追加振動器的情況下，當(dāng)所述第一單元內(nèi)及所述第二單元內(nèi)的振動器整體為偶數(shù)時，對所述追加振動器進(jìn)行驅(qū)動，使得相位相反的振動器的數(shù)量相同， 并且，當(dāng)所述第一單元內(nèi)及所述第二單元內(nèi)的振動器整體為奇數(shù)時，使所述追加振動器進(jìn)行振動，該追加振動器的相位與所述第一單元內(nèi)及所述第二單元內(nèi)的最接近該追加振動器的振動器的相位相反。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合傳感器，其中，所述第一、第二、第三及第四檢測部分別具有檢測電極，該檢測電極使固定在支撐體上的梳齒狀的多個固定電極和多個可動電極彼此交替地相向配置，并通過電容的增減來檢測所述位移；所述固定電極與所述可動電極的在所述檢測方向上的交替配置的位置關(guān)系為配置成，當(dāng)發(fā)生所述位移時在各個所述檢測部內(nèi)所述多個固定電極和所述多個可動電極僅產(chǎn)生電容的增加變化或減少變化，并且，所述第一、第二、第三及第四振動器中、由所述驅(qū)動部驅(qū)動的驅(qū)動方向?yàn)橄喾聪辔坏乃稣駝悠魉鶎?yīng)的所述檢測部彼此構(gòu)成具有共同配置的對， 且該對彼此具有不同的配置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的復(fù)合傳感器，其中，在所述第一、第三振動器彼此在所述驅(qū)動方向上配置在同側(cè)、所述第二、第四振動器彼此在所述驅(qū)動方向上配置在同側(cè)、且所述第一、第二檢測部彼此和所述第三、第四檢測部彼此分別構(gòu)成所述對的情況下，所述第一、第三檢測部的所述檢測電極配置成在所述第一、第三振動器位移時電容增加或減少；所述第二、第四檢測部的所述檢測電極配置成在所述第二、第四振動器位移時產(chǎn)生與所述第一、第三檢測部的所述檢測電極的電容變化相反的電容變化。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的復(fù)合傳感器，其中，在所述第一、第三振動器彼此在所述驅(qū)動方向上配置在同側(cè)、所述第二、第四振動器彼此在所述驅(qū)動方向上配置在同側(cè)、且所述第一、第二檢測部彼此和所述第三、第四檢測部彼此分別構(gòu)成所述對的情況下，所述第一、第二檢測部的所述檢測電極配置成在所述第一、第三振動器位移時電容增加或減少；所述第三、第四檢測部的所述檢測電極配置成在所述第三、第四振動器位移時產(chǎn)生與所述第一、第二檢測部的所述檢測電極的電容變化相反的電容變化。
全文摘要
本發(fā)明的復(fù)合傳感器，具有第一單元，其包括相互對稱地配置且能夠沿驅(qū)動方向及檢測方向進(jìn)行位移的第一及第二振動器；第二單元，其包括相互對稱地配置且能夠沿與所述驅(qū)動方向及所述檢測方向相同的軸向進(jìn)行位移的第三及第四振動器；驅(qū)動部，其驅(qū)動所述第一、第二、第三及第四振動器，以使所述第一及第二驅(qū)動件彼此、所述第三及第四振動器彼此以相互相反的相位進(jìn)行振動，并使所述第一單元及所述第二單元彼此也以相互相反的相位進(jìn)行振動；以及檢測部，其檢測所述第一、第二、第三及第四振動器的所述檢測方向的位移。
文檔編號G01P15/14GK102510995SQ20108004018
公開日2012年6月20日 申請日期2010年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月16日
發(fā)明者山岡英彥, 成田勝俊 申請人:豐田自動車株式會社