JP3512004B2 - 力学量検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体などで構成
され、基板上に浮かせて設けた振動子の変位により、角
速度などの力学量を検出するための力学量検出装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置は、例えば特許第30
77077号に示されているように、基板上に梁などを介し
て変位可能に支持された一つ若しくは複数の振動子を設
け、同振動子を第1方向に振動させておき、角速度に応
じたコリオリ力による前記第１方向と直角な第２方向へ
の振動子の振動を検出することにより、前記角速度を検
出するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の装
置では、振動子を第1方向に大きな振幅で安定して振動
させる工夫が十分になされていなかったり、振動子の各
種共振モードに対する十分な配慮がなされていなかった
り、振動子の第1方向への振動に伴う電圧発生に対する
十分な配慮がなされていなかったり、製造上の細部のば
らつきに対する十分な配慮がなされていなかったり、不
要な加速度による慣性の入力に対する十分な配慮がなさ
れていない。したがって、高精度で角速度を検出できな
かったり、不要な加速度の影響を受けて角速度の検出精
度が悪化するという問題がある。

【０００４】

【発明の概略】本発明は、上記問題に対処するためにな
されたもので、その目的は、不要な加速度の影響を極力
抑えるとともに、角速度などの力学量の検出精度を向上
させるようにした力学量検出装置を提供することにあ
る。

【０００５】前記目的を達成するために、本発明の特徴
は、基板上にて互いに対向して配置されるとともに前記
基板に対して前記基板表面と平行な第１方向に変位可能
に支持された第１及び第２フレームと、前記基板上にて
前記第１及び第２フレームの間に配置されて前記第１及
び第２フレームに対して前記基板表面と平行かつ前記第
１方向に直角な第２方向に変位可能に支持された第１振
動子と、前記基板上にて前記第１方向における前記第１
及び第２フレームの側方位置に互いに対向して配置され
るとともに前記基板に対して前記第１方向に変位可能に
支持された第３及び第４フレームと、前記基板上にて前
記第３及び第４フレームの間に配置されて前記第３及び
第４フレームに対して前記第２方向に変位可能に支持さ
れた第２振動子と、前記第１フレームと前記第３フレー
ムとを前記第１方向に変位し易くかつ前記第２方向に変
位し難く連結する第１連結手段と、前記第２フレームと
前記第４フレームとを前記第１方向に変位し易くかつ前
記第２方向に変位し難く連結する第２連結手段とを備
え、第１乃至第４フレームを前記第１方向に振動させる
とともに、前記第１及び第２振動子の前記第２方向の振
動を検出するようにしたことにある。

【０００６】この場合、例えば、前記第１連結手段を、
各一端にて前記第１及び第３フレームに接続され前記基
板から浮かせて前記第２方向に互いに平行に延設された
第１及び第３リンク梁と、前記第１及び第３リンク梁の
各他端を連結するとともに前記基板から浮かせて設けた
第１リンクとで構成し、前記第２連結手段を、各一端に
て前記第２及び第４フレームに接続され前記基板から浮
かせて前記第２方向に互いに平行に延設された第２及び
第４リンク梁と、前記第２及び第４リンク梁の各他端を
連結するとともに前記基板から浮かせて設けた第２リン
クとで構成するとよい。

【０００７】また、前記力学量検出装置において、さら
に、前記基板上に設けられ前記第１乃至第４フレームを
前記第１方向に駆動するための第１乃至第４駆動電極部
と、前記基板上に設けられ前記第１及び第２振動子の前
記第２方向の振動を検出するための第１乃至第４検出電
極部とを設けるとよい。

【０００８】これらの構成においては、第１及び第２連
結手段（第１〜第４リンク梁、第１及び第２リンク）の
作用により、第１〜第４フレーム、第１及び第２振動子
が、基板に対して第１方向に変位し易くかつ第２方向に
変位し難く支持されることになる。したがって、第１及
び第２振動子を、比較的小さな駆動力で第１方向に大き
な振幅で安定して振動させることが可能になり、コリオ
リ力による第１及び第２振動子の第１〜第４フレームに
対する振動の振幅を大きくすることができるようにな
る。その結果、小さな角速度の検出が可能になることを
も含めて、角速度の検出精度を良好にすることができ
る。

【０００９】また、本発明の特徴は、前記第１乃至第４
リンク梁を、それぞれ複数本の長尺状の梁で構成したこ
とにもある。これによれば、第1〜第４リンク梁のばね
定数を変えることなく、第1及び第２振動子の第１方向
の振動に伴う第1〜第４リンク梁一本当たりの応力を低
減することができ、第1及び第２振動子をより安定して
大振幅で振動させることができるようになる。

【００１０】また、本発明の特徴は、前記した力学量検
出装置において、さらに、前記基板から浮かせて設けら
れ前記第１及び第２リンクの各一端を連結する第３連結
手段と、前記基板から浮かせて設けられ前記第１及び第
２リンクの各他端を連結する第４連結手段とを設けたこ
とにある。

【００１１】これらの場合、例えば、前記第３連結手段
を、各一端にて前記第１及び第２リンクの各一端に接続
され前記基板から浮かせて前記第１方向に互いに平行に
延設された第１及び第２サブリンク梁と、前記第１及び
第２サブリンク梁の各他端を連結するとともに前記基板
から浮かせて設けた第１サブリンクとで構成し、前記第
４連結手段を、各一端にて前記第１及び第２リンクの各
他端に接続され前記基板から浮かせて前記第１方向に互
いに平行に延設された第３及び第４サブリンク梁と、前
記第３及び第４サブリンク梁の各他端を連結するととも
に前記基板から浮かせて設けた第２サブリンクとで構成
したことにある。

【００１２】この構成においては、第３及び第４連結手
段（第１〜第４サブリンク梁、第1及び第２サブリン
ク）の作用により、第１及び第２リンクの第１方向の変
位が抑制されるとともに、第１及び第２リンクの第２方
向への変位が冗長される。これにより、第1及び第２振
動子は、第1及び第２リンクの第２方向の振動を伴いな
がら、第１〜第４リンク梁の作用により、より安定かつ
大振幅で振動可能となる。また、第１〜第４サブリンク
梁、第1及び第２サブリンクの作用により、第1〜第４リ
ンク梁のそれぞれに発生する軸力を低減することも可能
となり、第1及び第２振動子の第１方向への振動を安定
させることができる。さらに、第１〜第４サブリンク
梁、第1及び第２サブリンクを設けたことにより、角速
度の検出のために必要な第1及び第２振動子の振動モー
ド（共振周波数）から、ローテーションモード、パラレ
ルモードなどの前記角速度の検出のために不必要な振動
モード（共振周波数）を遠ざけることもでき、これによ
っても角速度の検出精度を向上させることになる。

【００１３】また、本発明の他の構成上の特徴は、前記
本発明の構成に加えて、前記基板上に前記第１方向に非
対称配置され正負異なる電圧の付与によって前記第１及
び第２振動子を前記第１方向であって互いに反対方向に
振動させる第１及び第２駆動電極部と、前記基板上に設
けられ前記第１及び第２振動子の前記第２方向の振動を
検出するための検出用信号を前記第１及び第２振動子に
付与する第１及び第２検出電極部と、前記第２連結手段
に接続されて前記第１及び第２振動子の前記第２方向の
振動を表す信号を取り出すための出力端子とを備えたこ
とにある。

【００１４】この場合、例えば、前記第１及び第２駆動
電極部をそれぞれ一対の櫛歯状電極指で構成するととも
に、前記第１及び第２検出電極部をそれぞれ一対の櫛歯
状電極指で構成し、前記第１及び第２振動子の前記第２
方向の振動に伴う前記第１及び第２検出電極部の静電容
量の変化を表す信号を、前記第１及び第２振動子の前記
第２方向の振動を表す信号として前記出力端子から取り
出すようにするとよい。

【００１５】また、この場合、前記第１及び第２駆動電
極部に、前記第１及び第２振動子の前記第１方向の共振
周波数にほぼ等しくかつ互いに逆相の交流成分を含む駆
動電圧信号を付与するとともに、前記第１及び第２検出
電極部に、前記第１及び第２振動子の前記第２方向の共
振周波数から離れた周波数領域の高周波信号を付与し、
前記出力端子に増幅器を接続して、前記出力端子から前
記第１及び第２振動子の前記第２方向の振動を表す信号
を取り出すようにするとよい。

【００１６】これらの構成においては、駆動電極部に交
流成分を付与して第1及び第２振動子を第１方向に振動
させても、出力端子に現れる交流信号の振幅を小さく抑
えることができる。このことは、出力端子に接続される
増幅器の飽和を避けて、第1及び第２振動子の第１方向
の振動の振幅を大きくできることを意味し、角速度の検
出精度を向上させることができる。

【００１７】また、本発明の他の特徴は、前記本発明の
構成に加えて、各一端にて前記第１及び第２フレームに
それぞれ接続されて前記第１方向に延設され、各他端に
て前記第１振動子にそれぞれ接続されて前記第１振動子
を前記第１及び第２フレームに対して前記基板表面と平
行かつ前記第１方向に直角な第２方向に変位可能に支持
する第１及び第２検出用梁と、前記基板上に設けられ前
記第１振動子の前記第２方向への振動を検出するための
第１検出電極部と、各一端にて前記第３及び第４フレー
ムにそれぞれ接続されて前記第１方向に延設され、各他
端にて前記第２振動子にそれぞれ接続されて前記第２振
動子を前記第３及び第４フレームに対して前記第２方向
に変位可能に支持する第３及び第４検出用梁と、前記基
板上に設けられ前記第２振動子の前記第２方向への振動
を検出するための第２検出電極部とを備え、前記第１及
び第２検出電極部を、前記基板にそれぞれ固定されると
ともに前記第１方向に延設された櫛歯状の固定電極指
と、前記第１及び第２振動子にそれぞれ接続されるとと
もに前記第１方向に延設されて前記固定電極指間に進入
させた櫛歯状の可動電極指とでそれぞれ構成し、前記第
１及び第２検出電極部の各固定電極指と各可動電極指と
の前記第２方向の各ギャップの幅と、前記第１乃至第４
検出用梁の前記第２方向の幅とを等しく設定したことに
ある。

【００１８】この構成においては、第１及び第２検出電
極部の各固定電極指と各可動電極指との第２方向の各ギ
ャップの幅と、第１乃至第４検出用梁の第２方向の幅と
を等しく設定したことにより、第1及び第２検出用梁と
第３及び第４検出用梁との製造上の誤差があっても、第
２方向の加速度に対する感度が低くなる。これにより、
角速度の検出値に対する前記第２方向の加速度の影響が
小さくなり、同角速度の検出精度を向上させることがで
きる。

【００１９】また、本発明の他の特徴は、前記本発明の
構成に加えて、前記第１及び第２フレームと前記第１振
動子との各間の少なくとも一方の間に、前記第１振動子
の前記第1又は第２フレームに対する前記第２方向への
振動に対してダンピング機能を果たす第１ダンピング部
と、前記第３及び第４フレームと前記第２振動子との各
間の少なくとも一方の間に、前記第２振動子の前記第３
又は第４フレームに対する前記第２方向への振動に対し
てダンピング機能を果たす第２ダンピング部とを設けた
ことにある。

【００２０】この場合、 前記第１ダンピング部を、前
記第１又は第２フレーム側に接続されるとともに前記第
１方向に延設された櫛歯状の第１フレーム側櫛歯部材
と、前記第１振動子側に接続されるとともに前記第１方
向に延設されて前記第１フレーム側櫛歯部材間に進入さ
せた櫛歯状の第１振動子側櫛歯部材とで構成するととも
に、前記第２ダンピング部を、前記第３又は第４フレー
ム側に接続されるとともに前記第１方向に延設された櫛
歯状の第２フレーム側櫛歯部材と、前記第２振動子側に
接続されるとともに前記第１方向に延設されて前記第２
フレーム側櫛歯部材間に進入させた櫛歯状の第２振動子
側櫛歯部材とで構成し、前記第１振動子の前記第１又は
第２フレームに対する前記第２方向への振動を減衰させ
るとともに、前記第２振動子の前記第３又は第４フレー
ムに対する前記第２方向への振動を減衰させるようにす
るとよい。

【００２１】これらの構成においては、第１及び第２ダ
ンピング部により、第１及び第２振動子の第２方向の振
動が抑制され、第１及び第２振動子の第２方向の振動検
出のための共振のＱ値を下げることができる。したがっ
て、第１及び第２振動子の第２方向の振動検出のための
共振周波数の近傍の周波数成分を有する同第２方向の加
速度が作用しても、同第１及び第２振動子の第２方向の
振動が抑制され、同加速度のために角速度の検出が不能
になることがなくなる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面を用いて説明すると、図１は、半導体で構成した
同実施形態に係る角速度検出素子の概略平面図である。

【００２３】この角速度検出素子の各機能を果たす各部
の具体的構成を説明する前に、同素子の全体構成につい
て製造方法をまじえて説明しておく。まず、単結晶シリ
コン層の上面上にシリコン酸化膜（例えば、膜厚４．５
μｍ）を介して単結晶シリコン層（例えば、膜厚４０μ
ｍ）を設けたＳＯＩ(Silicon−On−Insulator)基板を用
意し、単結晶シリコン層にリン、ボロン等の不純物をド
ーピングして単結晶シリコン層の上表面部を低抵抗化す
なわち導電帯層とする。そして、最下層の単結晶シリコ
ン層を基板１０とし、反応性エッチングなどにより中間
層であるシリコン酸化膜（絶縁層）及び最上層である導
電帯層を除去するとともに、フッ酸水溶液などを用いた
エッチングにより最上層である導電帯層を残してシリコ
ン酸化膜（絶縁層）のみを除去することにより、同基板
１０上に各種機能部品を形成する。

【００２４】図１において、前者の絶縁層（中間層）及
び導電帯層（最上層）の両方を除去した部分を白色のま
まで示し、後者の絶縁層（中間層）のみを除去した部分
を点模様で示す。この点模様の部分を、以下の説明で
は、基板１０から浮いた部分として説明する。また、絶
縁層（中間層）及び導電帯層（最上層）の両方を基板１
０上に残した部分を網模様で示し、以下、この網模様の
部分を基板１０に固着した部分として説明する。

【００２５】基板１０は、Ｘ軸方向に平行に延設された
２辺及びＹ軸方向に平行に延設された２辺を有する方形
状に形成されている。基板１０上には、一対の振動子２
０−１，２０−２が同基板１０から浮かせてＸ軸方向対
称位置に配置されている。振動子２０−１のＹ軸方向両
外側には、長尺かつ幅広のメインフレーム３０−１，３
０−２が基板１０から浮かせてＸ軸方向に延設して配置
されている。振動子２０−２のＹ軸方向両外側にも、長
尺かつ幅広のメインフレーム３０−３，３０−４が基板
１０から浮かせてＸ軸方向に延設して配置されている。

【００２６】振動子２０−１は、そのＹ軸方向両端にて
Ｘ軸方向外側にそれぞれ一体的に延設された長尺かつ幅
広のアーム部２１ａ，２１ｂを有している。アーム部２
１ａ，２１ｂは、そのＸ軸方向両端にて、各一対の長尺
かつ幅狭の検出用梁３１ａ，３１ｂを介してメインフレ
ーム３０−１，３０−２のＸ軸方向両端にそれぞれ接続
されていて、検出用梁３１ａ，３１ｂは、振動子２０−
１をメインフレーム３０−１，３０−２に対してＸ軸方
向に変位し難くかつＹ軸方向に変位し易く支持してい
る。検出用梁３１ａ，３１ｂは、アーム部２１ａ，２１
ｂ及びメインフレーム３０−１，３０−２と一体的に基
板１０から浮かせて形成され、Ｘ軸方向に延設されてい
る。

【００２７】振動子２０−２も前記アーム部２１ａ，２
１ｂと同様なアーム部２１ｃ，２１ｄを有し、同アーム
部２１ｃ，２１ｄは前記検出用梁３１ａ，３１ｂと同様
な検出用梁３１ｃ，３１ｄを介してメインフレーム３０
−３，３０−４のＸ軸方向両端にそれぞれ接続されてい
る。そして、これらの検出用梁３１ｃ，３１ｄも、振動
子２０−２をメインフレーム３０−３，３０−４に対し
てＸ軸方向に変位し難くかつＹ軸方向に変位し易く支持
している。

【００２８】各メインフレーム３０−１のＹ軸方向外側
には、長尺かつ幅広のサブフレーム３２−１，３２−２
が基板１０から浮かせてＸ軸方向に延設されている。サ
ブフレーム３２−１は、複数の長尺かつ幅狭の駆動用梁
３３ａを介してメインフレーム３０−１に接続され、複
数の長尺かつ幅狭の駆動用梁３４ａを介して基板１０に
固着された複数のアンカ３５ａにそれぞれ接続されてい
る。駆動用梁３３ａ，３４ａは、メインフレーム３０−
１及びサブフレーム３２−１と一体的に基板１０から浮
かせて形成されてＹ軸方向に延設されており、メインフ
レーム３０−１を基板１０に対してＸ軸方向に変位し易
くかつＹ軸方向に変位し難く支持している。

【００２９】各メインフレーム３０−２，３０−３，３
０−４のＹ軸方向外側にも、前記メインフレーム３０−
１の場合と同様に、サブフレーム３２−２，３２−３，
３２−４がそれぞれ設けられている。そして、各メイン
フレーム３０−２，３０−３，３０−４も、各複数の駆
動用梁３３ｂ〜３３ｄ、サブフレーム３２−２，３２−
３，３２−４、各複数の駆動用梁３４ｂ〜３４ｄ及び各
複数のアンカ３５ｂ〜３５ｄを介してそれぞれ基板１０
にＸ軸方向に変位し易くかつＹ軸方向に変位し難く支持
されている。

【００３０】また、メインフレーム３０−１とメインフ
レーム３０−３は、各複数の長尺かつ幅狭のリンク梁４
１ａ，４１ｃ及び長尺かつ幅広のリンク４２ａを介して
連結されている。リンク梁４１ａ，４１ｃは、メインフ
レーム３０−１，３０−３と一体的に基板１０から浮か
せて形成され、各一端にてメインフレーム３０−１，３
０−３にそれぞれ接続されるとともにＹ軸方向に延設さ
れて、各他端にてリンク４２ａにそれぞれ接続されてい
る。リンク４２ａも、メインフレーム３０−１，３０−
３と一体的に基板１０から浮かせて形成され、Ｘ軸方向
に延設されている。

【００３１】メインフレーム３０−２とメインフレーム
３０−４も、前記メインフレーム３０−１，３０−３の
場合と同様に、各複数の長尺かつ幅狭のリンク梁４１
ｂ，４１ｄ及び長尺かつ幅広のリンク４２ｂを介して連
結されている。

【００３２】リンク４２ａ，４２ｂは、各一端にて、各
複数の長尺かつ幅狭のサブリンク梁４３ａ，４３ｂ及び
長尺かつ幅広のサブリンク４４ａを介して連結されてい
る。サブリンク梁４３ａ，４３ｂは、リンク４２ａ，４
２ｂと一体的に基板１０から浮かせて形成され、各一端
にてリンク４２ａ，４２ｂにそれぞれ接続されるととも
にＸ軸方向に延設されて、各他端にてサブリンク４４ａ
にそれぞれ接続されている。サブリンク４４ａも、リン
ク４２ａ，４２ｂと一体的に基板１０から浮かせて形成
され、Ｙ軸方向に延設されている。また、これらのリン
ク４２ａ，４２ｂは、各他端にて、前記一端の場合と同
様な各複数の長尺かつ幅狭のサブリンク梁４３ｃ，４３
ｄ及び長尺かつ幅広のサブリンク４４ｂを介して連結さ
れている。

【００３３】また、基板１０上には、メインフレーム３
０−１〜３０−４を基板１０に対してＸ軸方向に駆動す
るための駆動電極部５１−１〜５１−４と、前記メイン
フレーム３０−１〜３０−４の基板１０に対するＸ軸方
向の振動をモニタするための駆動モニタ電極部５２−１
〜５２−４と、振動子２０−１，２０−２の基板１０に
対するＹ軸方向の振動を検出するための検出電極部５３
−１〜５３−４と、振動子２０−１，２０−２のＹ軸方
向の共振周波数を調整するための調整電極部５４−１〜
５４−４と、振動子２０−１，２０−２のＹ軸方向の振
動を抑制するためのサーボ電極部５５−１〜５５−４と
が設けられている。

【００３４】駆動電極部５１−１，５１−２は、メイン
フレーム３０−１，３０−２のＸ軸方向外側端部にて一
体的にＹ軸方向外側に基板１０から浮かせて延設した突
出部３６ａ，３６ｂのＸ軸方向外側にそれぞれ設けられ
ている。これらの駆動電極部５１−１，５１−２は、Ｘ
軸方向に延設された櫛歯状の可動電極指５１ａ１、５１
ａ２と、Ｘ軸方向に延設された櫛歯状の固定電極指５１
ｂ１，５１ｂ２とによりそれぞれ構成されている。

【００３５】各可動電極指５１ａ１、５１ａ２は、基板
１０から浮かせて突出部３６ａ，３６ｂからＸ軸方向外
側に一体的に延設形成され、各固定電極指５１ｂ１，５
１ｂ２間のＹ軸方向各中央位置に侵入して各隣合う固定
電極指５１ｂ１，５１ｂ２に対向している。各固定電極
５１ｂ１，５１ｂ２は、基板１０上に一体的に固着した
配線部５１ｃ１，５１ｃ２を介して同基板１０上に一体
的に固着したパッド部５１ｄ１，５１ｄ２に接続されて
いる。パッド部５１ｄ１，５１ｄ２の上面には、導電金
属（例えばアルミニウム）で形成された電極パッド５１
ｅ１，５１ｅ２がそれぞれ設けられている。

【００３６】駆動電極部５１−３，５１−４は、メイン
フレーム３０−３，３０−４のＸ軸方向外側端部にて一
体的にＹ軸方向外側に基板１０から浮かせて延設した突
出部３６ｃ，３６ｄのＸ軸方向内側にそれぞれ設けられ
ている。これらの駆動電極部５１−３，５１−４は、Ｘ
軸方向に延設された櫛歯状の可動電極指５１ａ３，５１
ａ４と、Ｘ軸方向に延設された櫛歯状の固定電極指５１
ｂ３，５１ｂ４とによりそれぞれ構成されている。

【００３７】各可動電極指５１ａ３、５１ａ４は、基板
１０から浮かせて突出部３６ｃ，３６ｄからＸ軸方向内
側に一体的に延設形成され、各固定電極指５１ｂ３，５
１ｂ４のＹ軸方向各中央位置に侵入して各隣合う固定電
極指５１ｂ３，５１ｂ４に対向している。各固定電極指
５１ｂ３，５１ｂ４は、基板１０上に一体的に固着した
配線部５１ｃ３，５１ｃ４を介して同基板１０上に一体
的に固着したパッド部５１ｄ３，５１ｄ４に接続されて
いる。パッド部５１ｄ３，５１ｄ４の上面には、導電金
属（例えばアルミニウム）で形成された電極パッド５１
ｅ３，５１ｅ４がそれぞれ設けられている。

【００３８】駆動モニタ電極部５２−１，５２−２は、
突出部３６ａ，３６ｂのＸ軸方向内側（駆動電極部５１
−１，５１−２とＸ軸方向反対側）にそれぞれ設けられ
ている。これらの駆動モニタ電極部５２−１，５２−２
は、Ｘ軸方向に延設された櫛歯状の可動電極指５２ａ
１、５２ａ２と、Ｘ軸方向に延設された櫛歯状の固定電
極指５２ｂ１，５２ｂ２とによりそれぞれ構成されてい
る。

【００３９】各可動電極指５２ａ１、５２ａ２は、基板
１０から浮かせて突出部３６ａ，３６ｂからＸ軸方向内
側に一体的に延設形成され、各固定電極指５２ｂ１，５
２ｂ２間のＹ軸方向各中央位置に侵入して各隣合う固定
電極指５２ｂ１，５２ｂ２に対向している。各固定電極
指５２ｂ１，５２ｂ２は、基板１０上に一体的に固着し
た配線部５２ｃ１，５２ｃ２を介して同基板１０上に一
体的に固着したパッド部５２ｄ１，５２ｄ２に接続され
ている。パッド部５２ｄ１，５２ｄ２の上面には、導電
金属（例えばアルミニウム）で形成された電極パッド５
２ｅ１，５２ｅ２がそれぞれ設けられている。

【００４０】駆動モニタ電極部５２−３，５２−４は、
突出部３６ｃ，３６ｄのＸ軸方向外側（駆動電極部５１
−３，５１−４とＸ軸方向反対側）にそれぞれ設けられ
ている。これらの駆動モニタ電極部５２−３，５２−４
は、Ｘ軸方向に延設された櫛歯状の可動電極指５２ａ
３、５２ａ４と、Ｘ軸方向に延設された櫛歯状の固定電
極指５２ｂ３，５２ｂ４とによりそれぞれ構成されてい
る。

【００４１】各可動電極指５２ａ３、５２ａ４は、基板
１０から浮かせて突出部３６ｃ，３６ｄからＸ軸方向外
側に一体的に延設形成され、各固定電極指５２ｂ３，５
２ｂ４間のＹ軸方向各中央位置に侵入して各隣合う固定
電極指５２ｂ３，５２ｂ４に対向している。各固定電極
指５２ｂ３，５２ｂ４は、基板１０上に一体的に固着し
た配線部５２ｃ３，５２ｃ４を介して同基板１０上に一
体的に固着したパッド部５２ｄ３，５２ｄ４に接続され
ている。パッド部５２ｄ３，５２ｄ４の上面には、導電
金属（例えばアルミニウム）で形成された電極パッド５
２ｅ３，５２ｅ４がそれぞれ設けられている。

【００４２】検出電極部５３−１〜５３−４は、アーム
部２１ａ〜２１ｄのＹ軸方向各内側にそれぞれ設けられ
ている。これらの検出電極部５３−１〜５３−４は、Ｘ
軸方向に延設された櫛歯状の可動電極指５３ａ１〜５３
ａ４と、Ｘ軸方向に延設された櫛歯状の固定電極指５３
ｂ１〜５３ｂ４とによりそれぞれ構成されている。

【００４３】各可動電極指５３ａ１〜５３ａ４は、アー
ム部２１ａ〜２１ｄのＹ軸方向各内側に一体的に基板１
０から浮かせて延設させた複数の突出部及び振動子２０
−１，２０−２から、基板１０に対して浮かせてＸ軸方
向に一体的に延設形成されている。これらの各可動電極
指５３ａ１〜５３ａ４は、各固定電極指５３ｂ１〜５３
ｂ４間に侵入して各隣合う固定電極指５３ｂ１〜５３ｂ
４に対向しているが、各固定電極指５３ｂ１〜５３ｂ４
間のＹ軸方向各中央位置よりもＹ軸方向内側に変位させ
て設けられている。各固定電極指５３ｂ１〜５３ｂ４
は、基板１０上に一体的に固着した配線部５３ｃ１〜５
３ｃ４を介して同基板１０上に一体的に固着したパッド
部５３ｄ１〜５３ｄ４に接続されている。パッド部５３
ｄ１〜５３ｄ４の上面には、導電金属（例えばアルミニ
ウム）で形成された電極パッド５３ｅ１〜５３ｅ４がそ
れぞれ設けられている。

【００４４】調整電極部５４−１〜５４−４は、振動子
２０−１，２０−２から一体的にＸ軸方向各外側に基板
１０から浮かせて延設した長尺かつ幅広のアーム部２２
ａ〜２２ｄのＹ軸方向各内側にそれぞれ設けられてい
る。これらの調整電極部５４−１〜５４−４は、Ｘ軸方
向に延設された櫛歯状の可動電極指５４ａ１〜５４ａ４
と、Ｘ軸方向に延設された櫛歯状の固定電極指５４ｂ１
〜５４ｂ４とにより構成されている。

【００４５】各可動電極指５４ａ１〜５４ａ４は、アー
ム部２２ａ〜２２ｄのＹ軸方向各内側に一体的に基板１
０から浮かせて延設させた複数の突出部及び振動子２０
−１，２０−２から、基板１０に対して浮かせてＸ軸方
向に一体的に延設形成されている。これらの各可動電極
指５４ａ１〜５４ａ４は、各固定電極指５４ｂ１〜５４
ｂ４間に侵入して各隣合う固定電極指５４ｂ１〜５４ｂ
４に対向しているが、各固定電極指５４ｂ１〜５４ｂ４
間のＹ軸方向各中央位置よりもＹ軸方向外側に変位させ
て設けられている。

【００４６】固定電極指５４ｂ１及び固定電極指５４ｂ
２は、基板１０上に一体的に固着した配線部５４ｃ１を
介して同基板１０上に一体的に固着したパッド部５４ｄ
１に共通に接続されている。固定電極指５４ｂ３及び固
定電極指５４ｂ４は、基板１０上に一体的に固着した配
線部５４ｃ３を介して同基板１０上に一体的に固着した
パッド部５４ｄ３に共通に接続されている。パッド部５
４ｄ１，５４ｄ３の上面には、導電金属（例えばアルミ
ニウム）で形成された電極パッド５４ｅ１，５４ｅ３が
それぞれ設けられている。

【００４７】サーボ電極部５５−１〜５５−４は、アー
ム部２２ａ〜２２ｄのＹ軸方向各外側にそれぞれ設けら
れている。これらのサーボ電極部５５−１〜５５−４
は、Ｘ軸方向に延設された櫛歯状の可動電極指５５ａ１
〜５５ａ４と、Ｘ軸方向に延設された櫛歯状の固定電極
指５５ｂ１〜５５ｂ４とにより構成されている。

【００４８】各可動電極指５５ａ１〜５５ａ４は、アー
ム部２２ａ〜２２ｄのＹ軸方向各外側に一体的に基板１
０から浮かせて延設させた複数の突出部及び振動子２０
−１，２０−２から、基板１０に対して浮かせてＸ軸方
向に一体的に延設形成されている。これらの各可動電極
指５５ａ１〜５５ａ４は、各固定電極指５５ｂ１〜５５
ｂ４間に侵入して各隣合う固定電極指５５ｂ１〜５５ｂ
４に対向しているが、各固定電極指５５ｂ１〜５５ｂ４
間のＹ軸方向各中央位置よりもＹ軸方向内側に変位させ
て設けられている。各固定電極指５５ｂ１〜５５ｂ４
は、基板１０上に一体的に固着した配線部５５ｃ１〜５
５ｃ４を介して同基板１０上に一体的に固着したパッド
部５５ｄ１〜５５ｄ４に接続されている。パッド部５５
ｄ１〜５５ｄ４の上面には、導電金属（例えばアルミニ
ウム）で形成された電極パッド５５ｅ１〜５５ｅ４がそ
れぞれ設けられている。

【００４９】さらに、基板１０上には、振動子２０−
１，２０−２及びメインフレーム３０−１〜３０−４
に、駆動用梁３３ｂ，３４ｂ、サブフレーム３２−２、
検出用梁３１ａ〜３１ｄ、リンク梁４１ａ〜４１ｄ、リ
ンク４２ａ，４２ｂ、サブリンク梁４３ａ〜４３ｄ、サ
ブリンク４４ａ，４４ｂ、配線部２３ａなどを介して接
続されたパッド部２３ｂが設けられている。配線部２３
ａ及びパッド部２３ｂは、共に基板１０の上面に固着さ
れている。パッド部２３ｂの上面には、導電金属（例え
ばアルミニウム）で形成された電極パッド２３ｃが設け
られている。

【００５０】次に、上記のように構成した角速度検出素
子を用いて角速度を検出するための電気回路装置につい
て説明すると、図２は同電気回路装置をブロック図によ
り示している。

【００５１】検出電極部５３−１，５３−４の電極パッ
ド５３ｅ１，５３ｅ４には高周波発振器６１が接続され
ており、同発振器６１は、振動子２０の共振周波数より
も極めて高い周波数ｆ₁を有する正弦波状の検出用搬送
波信号を同パッド５３ｅ１，５３ｅ４に供給する。この
高周波発振器６１には位相反転回路６１ａが接続されて
おり、同回路６１ａは前記検出用搬送波信号の位相を反
転した反転信号を検出電極部５３−２，５３−３の電極
パッド５３ｅ２，５３ｅ３に供給する。

【００５２】駆動モニタ電極部５２−１，５２−２の電
極パッド５２ｅ１，５２ｅ２には高周波発振器６２が接
続されており、同発振器６２は、振動子２０の共振周波
数よりも極めて高くかつ前記周波数ｆ₁とは異なる周波
数ｆ₂を有する正弦波状のモニタ用搬送波信号を同パッ
ド５２ｅ１，５２ｅ２に供給する。高周波発振器６２に
は位相反転回路６２ａが接続されており、同回路６２ａ
はモニタ用搬送波信号の位相を反転した反転信号を駆動
モニタ電極部５２−３，５２−４の電極パッド５２ｅ
３，５２ｅ４に供給する。これにより、電極パッド２３
ｃからは、振動子２０−１、２０−２のＸ軸方向の振動
により振幅変調されたモニタ用搬送波信号と、振動子２
０−１，２０−２のＹ軸方向の振動により振幅変調され
た検出用搬送波信号が出力される。

【００５３】駆動電極部５１−１〜５１−４の各電極パ
ッド５１ｅ１〜５１ｅ４には、駆動回路７０が接続され
ている。駆動回路７０は、電極パッド２３ｃからチャー
ジアンプ６３を介して入力した信号に基づいて駆動信号
を形成して各電極パッド５１ｅ１〜５１ｅ４に供給す
る。チャージアンプ６３は演算増幅器で構成され、その
非反転入力端は接地されている。チャージアンプ６３の
反転入力端は電極パッド２３ｃに接続され、同反転入力
端と出力端との間にはコンデンサ６４が接続されてい
る。

【００５４】駆動回路７０は、チャージアンプ６３に直
列接続された復調回路７１、移相回路７２及び利得制御
回路７３を備えているとともに、復調回路７１に接続さ
れて利得制御回路７３の利得を制御する整流回路７４を
備えている。復調回路７１は、電極パッド２３ｃから出
力された信号を周波数ｆ₂で同期検波して（周波数ｆ₂の
信号の振幅エンベロープを取り出して）、振動子２０−
１，２０−２のＸ軸方向の振動を表す信号を出力する。
移相回路７２は、振動子２０の振動を表す検出信号が振
動子２０−１，２０−２を駆動するための信号に対して
π／２だけ遅れることを補正するために、入力信号の位
相をπ／２だけ進めて出力する。整流回路７４は、前記
復調回路７１からの信号を全波整流して（振動子２０−
１，２０−２のＸ軸方向の振動成分の振幅エンベロープ
を取り出して）、振動子２０−１，２０−２のＸ軸方向
の振動の振幅を表す信号を出力する。ただし、整流回路
７４の出力信号中に含まれるリップルは利得制御回路７
３で除去される。利得制御回路７３は、移相回路７２及
び整流回路７４に入力される信号の振幅（振動子２０−
１，２０−２のＸ軸方向の振動の振幅）が一定となるよ
うに、移相回路７２からの出力信号の振幅を制御した制
御信号を出力する、すなわち整流回路７４からの信号が
大きくなるにしたがって利得制御回路７３の出力信号の
振幅が小さくなるように制御して出力する。

【００５５】利得制御回路７３の出力端は加算器７５−
１の一方の入力端に接続されているとともに、位相反転
回路７６を介して加算器７５−２の一方の入力端に接続
されている。位相反転回路７６は、利得制御回路７３か
らの制御信号を位相反転して出力する。加算器７５−
１，７５−２の各他方の入力端には可変調整される直流
電圧を出力する可変電圧源回路７７が接続されている。
加算器７５−１は、利得制御回路７３からの制御信号と
可変電圧源回路７７からの直流電圧信号とを加算して駆
動電極部５１−１，５１−２の電極パッド５１ｅ１，５
１ｅ２に供給する。加算器７５−２は、位相反転回路７
６からの信号と可変電圧源回路７７からの直流電圧信号
とを加算して駆動電極部５１−３，５１−４の電極パッ
ド５１ｅ３，５１ｅ４に供給する。

【００５６】調整電極部５４−１，５４−２のための共
通の電極パット５４ｅ１には直流可変電圧源６５ａが接
続されているとともに、調整電極部５４−３，５４−４
のための共通の電極パット５４ｅ３には直流可変電圧源
６５ｂが接続されている。なお、これらの直流可変電圧
源６５ａ，６５ｂは、複数の電圧源で構成してもよい
が、単一の電圧源を共通に用いてもよい。

【００５７】サーボ電極部５５−１〜５５−４の電極パ
ット５５ｅ１〜５５ｅ４には、サーボ制御回路８０が接
続されている。サーボ制御回路８０は、振動子２０−
１，２０−２のＹ軸方向の振動を抑制するためのもの
で、復調回路８１、サーボアンプ８２及び位相反転回路
８３からなる。復調回路８１は、電極パッド２３ｃから
出力されている信号を周波数ｆ_１で同期検波して（周波
数ｆ_１の信号の振幅エンベロープを取り出して）、振動
子２０−１，２０−２のＹ軸方向の振動を表す信号を取
り出し、同信号を交流サーボ制御信号として出力する。
サーボアンプ８２は、前記交流サーボ制御信号を所定の
ゲインで増幅して、振動子２０−１，２０−２のＹ軸方
向の振動（Ｚ軸回りの角速度による振動子２０−１，２
０−２のＹ軸方向の振動）を抑制するために、同ゲイン
制御された交流サーボ制御信号をサーボ電極部５５−
２，５５−３の電極パット５５ｅ２，５５ｅ３に供給す
る。位相反転回路８３は、前記ゲインの制御された交流
サーボ制御信号の位相を反転して、同位相反転した逆相
の制御信号をサーボ電極部５５−１，５５−４の電極パ
ット５５ｅ１，５５ｅ４に供給する。

【００５８】また、サーボ制御回路８０には、検波回路
９１及び増幅器９２からなる出力回路９０が接続されて
いる。検波回路９１は、サーボアンプ８２から交流サー
ボ制御信号を入力するとともに、移相回路７２から駆動
による振動子２０−１，２０−２のＸ軸方向の振動を表
す信号を入力し、交流サーボ制御信号を前記Ｘ軸方向の
振動を表す信号で同期検波して振動子２０−１，２０−
２のＹ軸方向の振動の振幅すなわちＺ軸回りの角速度に
よる振動子２０−１，２０−２のＹ軸方向の振動の振幅
（振動の大きさ）を表す直流信号を出力する。ここで、
移相回路７２の出力信号を利用するのは、同信号が振動
子２０−１，２０−２のＺ軸回りの角速度によりもたら
されるコリオリ力の位相と同期したものであり、交流サ
ーボ制御信号すなわち振動子２０−１，２０−２のＺ軸
回りの角速度に同期したものであるからである。増幅器
９２は、検波回路９１からの信号を入力して出力端子Ｏ
ＵＴから振動子２０−１，２０−２のＹ軸方向の振動の
大きさを表す直流信号を出力する。

【００５９】次に、上記のように構成した角速度検出装
置の調整について説明すると、図２に示すように配線し
た後、可変電圧源回路７７及び直流可変電圧源６５ａ，
６５ｂからの各出力直流電圧の大きさを調整する。ま
ず、可変電圧源回路７７を調節することにより直流電圧
信号を適宜設定して、振動子２０−１，２０−２のＸ軸
方向の振動の大きさを調整する。また、直流可変電圧源
６５ａ，６５ｂの電圧を調整することにより、振動子２
０のＹ軸方向の共振周波数を調整する。すなわち、直流
可変電圧源６５ａ，６５ｂの電圧を変化させると、調整
電極部５４−１〜５４−４による静電引力の大きさが変
化し、Ｙ軸方向の力に対する振動子２０−１，２０−２
の変位量すなわち検出用梁３１ａ〜３１ｄのばね定数が
変更される。これにより、振動子２０−１，２０−２の
Ｙ軸方向の共振周波数が適宜調整される。

【００６０】次に、上記のように構成した角速度検出装
置の動作を説明する。上記角速度検出装置においては、
駆動電極部５１−１〜５１−４は、駆動回路７０から電
極パッド５１ｅ１〜５１ｅ４を介した駆動信号の供給に
より、メインフレーム３０−１〜３０−４をＸ軸方向に
振動させる。このメインフレーム３０−１〜３０−４の
振動は検出用梁３１ａ〜３１ｄを介して振動子２０−
１，２０−２にも伝達され、同振動子２０−１，２０−
２もＸ軸方向に振動する。この場合、駆動電極部５１−
１，５１−２には加算器７５−１からの電圧信号が入力
されているとともに、駆動電極部５１−３，５１−４に
は加算器７５−２からの電圧信号が入力されている。言
い換えれば、駆動電極部５１−１，５１−２に付与され
る電圧の交流成分の位相と、駆動電極部５１−３，５１
−４に付与される電圧の交流成分の位相とは互いに逆相
になる。

【００６１】したがって、駆動電極部５１−１，５１−
２がメインフレーム３０−１，３０−２及び振動子２０
−１を図１の右方向に押し出しているときには、駆動電
極部５１−３，５１−４はメインフレーム３０−３，３
０−４及び振動子２０−２を図１の左方向に引き込むよ
うに作用する。逆に、駆動電極部５１−１，５１−２が
メインフレーム３０−１，３０−２及び振動子２０−１
を図１の左方向に引き込んでいるときには、駆動電極部
５１−３，５１−４はメインフレーム３０−３，３０−
４及び振動子２０−２を図１の右方向に押し出すように
作用する。その結果、振動子２０−１，２０−２のＸ軸
方向の振動は互い逆相になる。

【００６２】また、この振動子２０−１，２０−２のＸ
軸方向の振動は、駆動回路７０によって常に一定振幅に
なるように制御される。高周波発振器６２からのモニタ
用搬送波信号が、電極パッド５１ｅ１，５１ｅ２を介し
て駆動モニタ電極部５２−１，５２−２に付与されてい
る。一方、位相反転回路６２ａからの前記モニタ用搬送
波信号を位相反転した反転信号が、電極パッド５１ｅ
３，５１ｅ４を介して駆動モニタ電極部５２−３，５２
−４に付与されている。そして、これらの信号が振動子
２０−１，２０−２の振動により振幅変調されて、電極
パッド２３ｃから取り出される。

【００６３】振動子２０−１，２０−２のＸ軸方向の振
動は互いに逆相であり、振動子２０−１が図１の右方向
に変位してモニタ電極部５２−１，５２−２の静電容量
が大きくなっているときには、振動子２０−２は図１の
左方向に変位していてモニタ電極部５２−３，５２−４
の静電容量は小さくなっている。逆に、振動子２０−１
が図１の左方向に変位してモニタ電極部５２−１，５２
−２の静電容量が小さくなっているときには、振動子２
０−２は図１の右方向に変位していてモニタ電極部５２
−３，５２−４の静電容量は大きくなっている。そし
て、電極パッド２３ｃからは、振動子２０−１，２０−
２のＸ軸方向の各振動を合計した振動を表す信号が出力
される。したがって、電極パッド２３ｃから出力される
信号は、振動子２０−１，２０−２の図１のＸ軸方向各
外側及び各内側への変位の合計値を表している。

【００６４】そして、この電極パッド２３ｃから出力さ
れた信号は、チャージアンプ６３を介して駆動回路７０
に供給される。駆動回路７０は、復調回路７１、整流回
路７４、移相回路７２及び利得制御回路７３の作用によ
り、振動子２０−１，２０−２の振動をフィードバック
制御するための制御信号を出力する。これにより、振動
子２０−１，２０−２のＸ軸方向の各振動の振幅が常に
一定になる。なお、振動子２０−１，２０−２のＸ軸方
向の振動の振幅はほぼ同じであり、前記各振幅はほぼ等
しい。

【００６５】この状態で、Ｘ軸及びＹ軸に直交するＺ軸
回りに角速度が作用すると、検出用梁３１ａ〜３１ｄの
撓みを伴って、振動子２０−１，２０−２はコリオリ力
によって前記角速度に比例した振幅でＹ軸方向に振動し
始める。この場合、振動子２０−１，２０−２のＸ軸方
向の振動は互い逆相であるので、前記コリオリ力による
振動子２０−１，２０−２のＹ軸方向の振動も互いに逆
相になる。すなわち、振動子２０−１が図１の上方に変
位しているときには、振動子２０−２は図１の下方に変
位している。逆に、振動子２０−１が図１の下方に変位
しているときには、振動子２０−２は図１の上方に変位
している。

【００６６】この振動子２０−１，２０−２のＹ軸方向
への振動により検出電極部５３−１〜５３−４の静電容
量が前記振動に応じて変化する。この場合、振動子２０
−１が図１の上方に変位したときには、可動電極指５３
ａ１は固定電極指５３ｂ１から離れる方向に変位するの
で検出電極部５３−１の静電容量は減少し、可動電極指
５３ａ２は固定電極指５３ｂ２に近づく方向に変位する
ので検出電極部５３−２の静電容量は増加する。逆に、
振動子２０−１が図１の下方に変位したときには、可動
電極指５３ａ１は固定電極指５３ｂ１に近づく方向に変
位するので検出電極部５３−１の静電容量は増加し、可
動電極指５３ａ２は固定電極指５３ｂ２から離れる方向
に変位するので検出電極部５３−２の静電容量は減少す
る。

【００６７】また、振動子２０−２が図１の上方に変位
したときには、可動電極指５３ａ３は固定電極指５３ｂ
３から離れる方向に変位するので検出電極部５３−３の
静電容量は減少し、可動電極指５３ａ４は固定電極指５
３ｂ４に近づく方向に変位するので検出電極部５３−４
の静電容量は増加する。逆に、振動子２０−２が図１の
下方に変位したときには、可動電極指５３ａ３は固定電
極指５３ｂ３に近づく方向に変位するので検出電極部５
３−３の静電容量は増加し、可動電極指５３ａ４は固定
電極指５３ｂ４から離れる方向に変位するので検出電極
部５３−４の静電容量は減少する。

【００６８】そして、これらの静電容量の変化は、高周
波発振器６１及び位相反転回路６１ａから出力された搬
送波信号の振幅を変調した信号として電極パッド２３ｃ
に現れる。具体的には、振動子２０−１のＹ軸方向の振
動を表す信号と、振動子２０−２のＹ軸方向の振動を表
す信号とを加算した信号が電極パッド２３ｃに現われ
る。この場合、高周波発振器６１からの検出用搬送波信
号は電極パッド５３ｅ１，５３ｅ４を介して検出電極部
５３−１，５３−４に供給されているとともに、位相反
転回路６１ａからの搬送波信号は電極パッド５３ｅ２，
５３ｅ３を介して検出電極部５３−２，５３−３に供給
されている。また、振動子２０−１，２０−２のＹ軸方
向の振動は、前記のように互いに逆相である。したがっ
て、電極パッド２３ｃからは、前記コリオリ力による振
動子２０−１，２０−２のＹ軸方向の各振動を表す信号
を加算した信号が出力される。

【００６９】一方、この角速度検出装置に、コリオリ力
とは無関係な力が作用する場合がある。例えば、この角
速度検出装置を車両、航空機などに搭載した場合、車
両、航空機などの振動を含む加減速時には、慣性力が振
動子２０−１，２０−２に作用する場合がある。前記慣
性力によって振動子２０−１，２０−２がＹ軸方向に振
動した場合を想定すると、この場合の振動子２０−１，
２０−２のＹ軸方向の振動成分は互いに同相（図１の上
下方向の変位方向が同じ）になる。したがって、この振
動子２０−１，２０−２のＹ軸方向の各振動成分を表す
信号は互いに打ち消されて、電極パッド２３ｃには現わ
れない。

【００７０】また、前記慣性力によって振動子２０−
１，２０−２がＸ軸方向に振動した場合を想定すると、
この場合の振動子２０−１，２０−２のＸ軸方向の振動
成分も互いに同相（図１の左右方向の変位方向が同じ）
になる。したがって、この振動子２０−１，２０−２の
Ｘ軸方向の各振動成分に関係して、コリオリ力により振
動子２０−１，２０−２がＹ軸方向に振動しても、この
Ｙ軸方向の振動子２０−１，２０−２の振動は互いに同
相になる。したがって、この振動子２０−１，２０−２
のＸ軸方向の振動に起因した信号も電極パッド２３ｃに
は現われない。その結果、前記慣性力などによる振動子
２０−１，２０−２の振動を表す信号は電極パッド２３
ｃには現われず、コリオリ力による振動子２０−１，２
０−２の振動を表す信号のみが電極パッド２３ｃには現
われる。なお、振動子２０−１，２０−２の前記振動の
振幅は、ほぼ等しい。

【００７１】この電極パッド２３ｃに現われた信号は、
チャージアンプ６３を介して取り出されて、サーボ制御
回路８０に供給される。サーボ制御回路８０において
は、復調回路８１によって復調された振動子２０−１，
２０−２のＹ軸方向の振動を表す信号が取り出される。
サーボアンプ８２及び反転回路８３は、前記復調された
信号に基づき、電極パッド５５ｅ１〜５５ｅ４を介して
サーボ電極部５５−１〜５５−４に交流サーボ制御信号
すなわち振動子２０−１，２０−２のＹ軸方向の振動を
抑制するための制御信号を供給するので、サーボ電極部
５５−１〜５５−４は振動子２０−１，２０−２のＹ軸
方向の振動すなわちＺ軸回りの角速度による振動子２０
のＹ軸方向の振動を抑制する。

【００７２】また、サーボアンプ８２からの交流サーボ
制御信号は出力回路９０の検波回路９１にも供給されて
いる。この交流サーボ制御信号は、振動子２０−１，２
０−２のＹ軸方向の振動を表す信号に比例した信号であ
り、検波回路９１は振動子の共振周波数で前記比例した
信号を検波するので、検波回路９１からはＹ軸方向の振
動の大きさ(振幅)を表す直流信号が出力される。そし
て、この直流信号が増幅器９２を介して出力される。し
たがって、実際には、振動子２０−１，２０−２はＹ軸
方向に小さな振幅で振動しているにもかかわらず、Ｚ軸
回りの角速度の大きさを表す大きな信号が取り出される
ことになる。

【００７３】これにより、Ｚ軸回りの角速度による振動
子２０−１，２０−２のＹ軸方向の振動が基板１０を介
して振動子２０に再入力することがなくなり、この再入
力に伴うノイズの発生が抑えられ、角速度の検出精度を
向上させることができる。また、本実施形態において
は、振動子２０−１，２０−２をＸ軸方向に互いに逆相
で振動させておき、慣性力などによるコリオリ力とは無
関係な振動子２０−１，２０−２の振動を表す信号が電
極パッド２３ｃに現われないようにしたので、角速度の
検出精度がより良好になる。

【００７４】このように動作する角速度検出装置におい
ては、駆動信号の印加及び検出信号の取り出しのため
に、振動子２０−１と振動子２０−２とを電気的に連結
する必要がある。この電気的な接続機能は、本実施形態
では、振動子２０−１と振動子２０−２を、リンク梁４
１ａ〜４１ｄ及びリンク４２ａ，４２ｂにより連結する
ことで果たされている。また、一方では、コリオリ力に
よる振動子２０−１，２０−２のＹ軸方向の振動を大き
くするために、振動子２０−１，２０−２のＸ軸方向の
振動の振幅はなるべく大きいことが望ましい。そのため
に、本実施形態では、リンク４２ａ，４２ｂを基板１０
から浮かせる構造としたことを一つの特徴としている。

【００７５】これは、リンク４２ａ，４２ｂを基板１０
に固定した場合には、振動子２０−１，２０−２のＸ軸
方向の振動の際に、リンク梁４１ａ〜４１ｄを軸方向に
伸ばす力が必要になる。しかし、前記特徴のようにリン
ク４２ａ，４２ｂを基板１０から浮かせることにより、
リンク４２ａ，４２ｂのＹ軸方向の変位が許容され、比
較的小さな力により、振動子２０−１，２０−１のＸ軸
方向の振動の振幅を大きくすることができる。

【００７６】また、この振動子２０−１，２０−２のＸ
軸方向の振動の振幅の増大化によって、リンク梁４１ａ
〜４１ｄに発生する応力が大きくなり、同応力が大きく
なると同リンク梁４１ａ〜４１ｄの非線形性が発生し
て、振動子２０−１，２０−２の振動が安定しなくな
り、さらに応力が大きくなるとリンク梁４１ａ〜４１ｄ
が破壊される場合もある。また、一方では、リンク梁４
１ａ〜４１ｄの強度を高めるために同リンク梁４１ａ〜
４１ｄのばね定数を大きくすることは、振動子２０−
１，２０−２のＸ軸方向の振動の振幅が小さくなること
を意味し、好ましいことではない。これらの理由によ
り、本実施形態では、リンク梁４１ａ〜４１ｄを複数本
で構成したことも一つの特徴としている。

【００７７】この構成上の特徴の利点を、リンク梁４１
ａ〜４１ｄを各１本ずつで構成した場合と、複数本（ｎ
本）ずつで構成した場合とを例にして説明すると、前者
のリンク梁１本当たりの応力σ₁及び後者のリンク梁１
本当たりの応力σ₂は下記数１，２のように表される。
ただし、Ａはリンク梁４１ａ〜４１ｄの振動の振幅であ
り、Ｌ₁，Ｌ₂は各場合のリンク梁４１ａ〜４１ｄの長さ
である。

【００７８】

【数１】σ₁∝Ａ／Ｌ₁ ²

【００７９】

【数２】σ₂∝Ａ／Ｌ₂ ²

【００８０】一方、リンク梁４１ａ〜４１ｄ全体のばね
定数ｋ₁，ｋ₂は、下記数３，４で表される。

【００８１】

【数３】ｋ₁∝１／Ｌ₁ ³

【００８２】

【数４】ｋ₂∝ｎ／Ｌ₂ ³

【００８３】ここで、両場合におけるばね定数ｋ₁，ｋ₂
を等しくすると、前記応力σ₁，σ₂との間には下記数５
の関係が成立する。

【００８４】

【数５】σ₂／σ₁＝１／ｎ^2/3

【００８５】これにより、リンク梁４１ａ〜４１ｄの本
数を複数（ｎ本）で構成することにより、リンク梁４１
ａ〜４１ｄ全体のばね定数を変えることなく、振動子２
０−１，２０−２のＸ軸方向の振動に伴うリンク梁４１
ａ〜４１ｄ一本当たりの応力を低減することができ、振
動子２０−１，２０−２の安定した振動を期待できる。

【００８６】さらに、上記実施形態においては、基板１
０から浮かせたサブリンク梁４３ａ，〜４３ｄ及びサブ
リンク４４ａ，４４ｂを設けることにより、振動子２０
−１，２０−２のＸ軸方向の振動を安定させることをも
特徴の一つにしている。例えば、サブリンク梁４３ａ〜
４３ｄ及びサブリンク４４ａ，４４ｂを設けない場合に
は、振動子２０−１，２０−２のＸ軸方向の振動に伴っ
てリンク４２ａ，４２ｂ自体がＸ軸方向に振動し易い。
これに対して、サブリンク梁４３ａ〜４３ｄ及びサブリ
ンク４４ａ，４４ｂはリンク４２ａ，４２ｂのＸ軸方向
の変位を抑制するとともに、リンク４２ａ，４２ｂのＹ
軸方向への変位を冗長する。これにより、振動子２０−
１，２０−２は、リンク４２ａ，４２ｂのＹ軸方向の振
動を伴いながら、リンク梁４１ａ〜４１ｄの作用によ
り、Ｘ軸方向に安定かつ大振幅で振動可能となる。

【００８７】また、サブリンク梁４３ａ〜４３ｄ及びサ
ブリンク４４ａ，４４ｂを設けることにより、リンク梁
４１ａ〜４１ｄに発生する軸力σＴを低減することも可
能である。サブリンク梁４３ａ〜４３ｄ及びサブリンク
４４ａ，４４ｂを設けない場合には、リンク梁４１ａ〜
４１ｄのそれぞれに発生する軸力σＴは下記数６で表さ
れる。ただし、Ａはリンク梁４１ａ〜４１ｄの振動の振
幅であり、Ｌはリンク梁４１ａ〜４１ｄの長さであり、
Ｅはヤング率を表す予め決めた定数である。

【００８８】

【数６】σＴ≒Ｅ・Ａ²／２・Ｌ²

【００８９】これに対して、サブリンク梁４３ａ〜４３
ｄ及びサブリンク４４ａ，４４ｂを設けたことにより、
振動子２０−１，２０−２のＸ軸方向への駆動時におけ
るＹ軸方向への軸力σＴは、サブリンク梁４３ａ〜４３
ｄのＹ軸方向の撓みによって開放されて低下する。すな
わち、サブリンク梁４３ａ〜４３ｄのＹ軸方向への撓み
量をΔＬsとすると、前記数６の軸力σＴは、下記数７
に示すように、低減される。

【００９０】

【数７】σＴ≒Ｅ・(Ａ²／２・Ｌ²−ΔＬs／Ｌ)

【００９１】また、サブリンク梁４３ａ〜４３ｄ及びサ
ブリンク４４ａ，４４ｂを設けたことにより、振動子２
０−１，２０−２の共振モード（共振周波数）を調整し
て角速度の検出精度を向上させることもできる。本実施
形態の角速度検出素子においては、振動子２０−１，２
０−２がＸ軸方向に互いに逆相で振動する共振周波数
（駆動モード）ｆdと、コリオリ力により振動子２０−
１，２０−２がＹ軸方向に振動する共振周波数（検出モ
ード）ｆsと、各振動子２０−１，２０−２のＹ軸方向
両端が互いにＸ軸方向の逆方向に変位して各振動子２０
−１，２０−２が回転する共振周波数（ローテーション
モード）ｆrと、振動子２０−１，２０−２がＸ軸方向
に互いに同相で振動する共振周波数（パラレルモード）
ｆpとが存在する。

【００９２】そして、サブリンク梁４３ａ〜４３ｄ及び
サブリンク４４ａ，４４ｂを設けない場合には、これら
の各モードｆd，ｆs，ｆr，ｆpは、図３に示すように、
比較的近傍の周波数領域に位置している。しかし、上記
実施形態のように、サブリンク梁４３ａ〜４３ｄ及びサ
ブリンク４４ａ，４４ｂを設けたことにより、リンク４
２ａ，４２ｂ間の相対変位の抑制、ひいてはメインフレ
ーム３０−１，３０−３が一緒になってＸ方向の一方
に、メインフレーム３０−２，３０−４が一緒になって
Ｘ方向の他方に動くことが抑制され、各振動子２０−
１，２０−２は独立して回転する傾向が増し、ローテー
ションモードｆrが高共振点化して、駆動モードｆd及び
検出モードｆsから離れる。また、サブリンク４４ａ，
４４ｂを基板１０から浮かせたことにより、各振動子２
０−１，２０−２はＸ軸方向に互いに同相に一体的に変
位する傾向が増し、パラレルモードｆpが低共振点化し
て、駆動モードｆd及び検出モードｆsから離れる。これ
により、振動子２０−１，２０−２の不要な共振振動を
抑制することができるとともに、同不要な共振振動を角
速度によるものと区別して取り出し易くなり、角速度の
検出精度が向上する。

【００９３】また、上記実施形態においては、駆動電極
部５１−１，５１−２をメインフレーム３０−１，３０
−２の突出部３６ａ，３６ｂのＸ軸方向外側に設けると
ともに、駆動電極部５１−３，５１−４をメインフレー
ム３０−３，３０−４の突出部３６ｃ，３６ｄのＸ軸方
向内側に設けたこと、及び駆動モニタ電極部５２−１，
５２−２をメインフレーム３０−１，３０−２の突出部
３６ａ，３６ｂのＸ軸方向内側に設けるとともに、駆動
モニタ電極部５２−３，５２−４をメインフレーム３０
−３，３０−４の突出部３６ｃ，３６ｄのＸ軸方向外側
に設けたことも特徴の一つとしている。言い換えれば、
駆動電極部５１−１〜５１−４及び駆動モニタ電極部５
２−１〜５２−４を、Ｘ軸方向に非対称配置したことも
特徴の一つとしている。これにより、チャージアンプ６
３の飽和を避けた上で、駆動電圧の増大を図ることがで
きる。

【００９４】以下、この点について説明する。図２の駆
動電極部５１−１〜５１−４、チャージアンプ６３及び
コンデンサ６４の機能を模擬的に表すと、図４(Ａ)のよ
うになる。ただし、図４(Ａ)においては、駆動電極部５
１−１〜５１―４をコンデンサ５１−１〜５１―４とし
て示している。一方、駆動電極部５１−１〜５１−４及
び駆動モニタ電極部５２−１〜５２−４をＸ軸方向に対
称配置した場合、すなわち全ての駆動電極部５１−１〜
５１−４をメインフレーム３０−１〜３０−４の突出部
３６ａ〜３６ｄのＸ軸方向内側又は外側に設けた場合、
図４(Ａ)の模擬的機能図は図４(Ｂ)に示すようになる。

【００９５】この対称配置の場合、振動子２０−１，２
０−２のＸ軸方向の振動を互い逆相にするためには、全
ての駆動電極部５１−１〜５１−４に同相の交流成分を
付与する必要がある。言い換えれば、図２の反転回路７
６が省略されて、利得制御回路７３からの交流電圧信号
と可変電圧源回路７７からの直流電圧とを加算した同一
の電圧信号が、全ての駆動電極部５１−１〜５１―４
（コンデンサ５１−１〜５１―４）に付与される。前記
交流電圧信号をＶ₁cosωｔとするとともに、前記直流電
圧をＶ₀とすると、電極パッド５１ｅ１〜５１ｅ４を介
して駆動電極部５１−１〜５１―４（コンデンサ５１−
１〜５１―４）に付与される電圧信号は、それぞれＶ₀
＋Ｖ₁cosωｔとなる。なお、ωは、振動子２０−１，２
０−２及びメインフレーム３０−１〜３０−４のＸ軸方
向の共振角周波数にほぼ等しい。

【００９６】また、この場合、駆動電極部５１−１，５
１―２の可動電極指５１ａ１，５１ａ２が固定電極指５
１ｂ１，５１ｂ２から離れる方向に変位するときには、
駆動電極部５１−３，５１―４の可動電極指５１ａ３，
５１ａ４も固定電極指５１ｂ３，５１ｂ４から離れる方
向に変位する。逆に、駆動電極部５１−１，５１―２の
可動電極指５１ａ１，５１ａ２が固定電極指５１ｂ１，
５１ｂ２に近づく方向に変位するときには、駆動電極部
５１−３，５１―４の可動電極指５１ａ３，５１ａ４も
固定電極指５１ｂ３，５１ｂ４に近づく方向に変位す
る。したがって、駆動電極部５１−１〜５１―４（コン
デンサ５１−１〜５１―４）の静電容量は、それぞれＣ
₀＋Ｃ₁cos(ωｔ−π/２)のように変化する。なお、
Ｃ₀，Ｃ₁は、駆動電極部５１−１〜５１―４（コンデン
サ５１−１〜５１―４）の構成及び可動電極指５１ａ１
〜５１ａ４の振動の振幅によって決まる定数である。

【００９７】これらの付与電圧Ｖ₀＋Ｖ₁cosωｔ及び静
電容量Ｃ₀＋Ｃ₁cos(ωｔ−π/２)からチャージアンプ６
３の出力電圧Ｖ_outを計算すると、同電圧Ｖ_outは下記数
８のようになる。なお、コンデンサ６４の静電容量をＣ
_fとする。また、φは、tan^-1(Ｃ₀Ｖ₁/Ｃ₁Ｖ₀)である。

【００９８】

【数８】Ｖ_out＝２Ｃ₀Ｖ₀/Ｃ_f＋Ｃ₁Ｖ₁/Ｃ_fsin２ωｔ＋
[２{(Ｃ₁Ｖ₀)²＋(Ｃ₀Ｖ₁)²}^1/2/Ｃ_f]sin(ωｔ＋φ)

【００９９】これに対して、本実施形態のように駆動電
極部５１−１，５１−２と駆動電極部５１−３，５１−
４をＸ軸方向に非対称に配置した場合には、前述のよう
に、振動子２０−１，２０−２のＸ軸方向の振動を互い
逆相にするために、図４(Ａ)に示すように、駆動電極部
５１−１，５１−２と駆動電極部５１−３，５１−４と
に逆相の交流成分を付与することになる。駆動電極部５
１−１，５１―２（コンデンサ５１−１，５１―２）に
は、電極パッド５１ｅ１，５１ｅ２を介して駆動電圧Ｖ
₀＋Ｖ₁cosωｔが付与されるとともに、駆動電極部５１
−３，５１―４（コンデンサ５１−３，５１―４）に
は、電極パッド５１ｅ３，５１ｅ４を介して駆動電圧Ｖ
₀−Ｖ₁cosωｔが付与される。

【０１００】また、この場合、駆動電極部５１−１，５
１―２の可動電極指５１ａ１，５１ａ２が固定電極指５
１ｂ１，５１ｂ２から離れる方向に変位するときには、
駆動電極部５１−３，５１―４の可動電極指５１ａ３，
５１ａ４は固定電極指５１ｂ３，５１ｂ４に近づく方向
に変位する。逆に、駆動電極部５１−１，５１―２の可
動電極指５１ａ１，５１ａ２が固定電極指５１ｂ１，５
１ｂ２に近づく方向に変位するときには、駆動電極部５
１−３，５１―４の可動電極指５１ａ３，５１ａ４は固
定電極指５１ｂ３，５１ｂ４から離れる方向に変位す
る。したがって、駆動電極部５１−１，５１―２（コン
デンサ５１−１，５１―２）の静電容量がＣ ₀＋Ｃ₁cos
(ωｔ−π/２)のように変化するとき、駆動電極部５１
−３，５１―４（コンデンサ５１−３，５１―４）の静
電容量はＣ₀−Ｃ₁cos(ωｔ−π/２)のように変化する。

【０１０１】これらの付与電圧Ｖ₀±Ｖ₁cosωｔ及び静
電容量Ｃ₀±Ｃ₁cos(ωｔ−π/２)からチャージアンプ６
３の出力電圧Ｖ_outを計算すると、同電圧Ｖ_outは下記数
９のようになる。なお、この場合もコンデンサ６４の静
電容量をＣ_fとする。

【０１０２】

【数９】Ｖ_out＝２Ｃ₀Ｖ₀/Ｃ_f＋Ｃ₁Ｖ₁/Ｃ_fsin２ωｔ

【０１０３】この数９を前記数８と比べると、数９は数
８の第３項である[２{(Ｃ₁Ｖ₀)²＋(Ｃ₀Ｖ₁)²}^1/2/Ｃ_f]s
in(ωｔ＋φ)が除去されたものに等しい。この第３項
は、駆動電圧の直流電圧分Ｖ₀及び駆動電極部５１−
１，５１―２（コンデンサ５１−１，５１―２）の定常
的な静電容量分Ｃ₀を含むものであって、前記数８，９
の第２項であるＣ₁Ｖ₁/Ｃ_fsin２ωｔに比べてかなり大
きく、チャージアンプ６３の飽和の原因になる。また、
前記数８，９の第１項である２Ｃ₀Ｖ₀/Ｃ_fは直流成分で
あって、交流信号を取り出すためのチャージアンプ６３
では無視されるものである。これらに対し、前記数８，
９の第２項であるＣ₁Ｖ₁/Ｃ_fsin２ωｔが純粋に駆動電
極部５１−１〜５１―４の可動電極指５１ａ１〜５１ａ
４のＸ軸方向の振動に関係したものであるが、この値は
小さくてチャージアンプ６３の飽和には至らない。

【０１０４】したがって、本実施形態のように駆動電極
部５１−１，５１−２と駆動電極部５１−３，５１−４
をＸ軸方向に非対称に配置することにより、駆動電極部
５１−１〜５１−４の可動電極指５１ａ１〜５１ａ４の
Ｘ軸方向の振動の振幅を大きくすることが可能となる。
このことは、振動子２０−１，２０−２のＸ軸方向の振
動の振幅を大きくできることを意味し、その結果、角速
度の検出精度を向上できる。

【０１０５】また、本実施形態に係る角速度検出装置に
おいては、振動子２０−１，２０−２のＸ軸方向の振動
を互いに逆相にしたことにより、Ｙ軸方向の加速度の影
響を小さくするようにしたことは上述したとおりである
が、このＹ軸方向の加速度の影響をさらに小さくするよ
うにした工夫もなされている。この工夫とは、検出電極
部５３−１〜５３−４の各検出電極ギャップｄ_sと検出
用梁３１ａ〜３１ｄの幅Ｗを一致させることであり、同
工夫も本実施形態の特徴の一つである。なお、検出電極
ギャップｄ_sとは、検出電極部５３−１〜５３−４の一
部を拡大して示す図５(Ａ)のように、各可動電極指５３
ａ１〜５３ａ４と各固定電極指５３ｂ１〜５３ｂ４との
距離の短い方のギャップである。また、検出用梁３１ａ
〜３１ｄの幅Ｗとは、振動子２０−１，２０−２のアー
ム部２１ａ〜２１ｄの一部を拡大して示す図５(Ｂ)のよ
うに、検出用梁３１ａ〜３１ｄのＹ軸方向の幅である。

【０１０６】この特徴について説明すると、本角速度検
出素子に作用するＹ軸方向の加速度がＧであったとする
と、一つの可動電極指５３ａ１〜５３ａ４と一つの固定
電極指５３ｂ１〜５３ｂ４とによって構成されるコンデ
ンサの容量変化Ｃ_g0は下記数１０で与えられる。ただ
し、εは各可動電極指５３ａ１〜５３ａ４と各固定電極
指５３ｂ１〜５３ｂ４との間の物質の誘電率である。Ｓ
_sは各可動電極指５３ａ１〜５３ａ４と各固定電極指５
３ｂ１〜５３ｂ４との対向面積である。ｇは重力加速度
である。ω_sは検出用共振角周波数（振動子２０−１、
２０−２のＹ軸方向の共振角周波数）である。

【０１０７】

【数１０】Ｃ_g0＝εＳ_sｇＧ／(ω_s ²ｄ_s ²)

【０１０８】そして、製造上の寸法のばらつきΔＷによ
り、ｄ_sがｄ_s−ΔＷになり、かつＷがＷ＋ΔＷになった
とすると、本角速度検出素子に作用するＹ軸方向の加速
度Ｇに対して、一つの可動電極指５３ａ１〜５３ａ４と
一つの固定電極指５３ｂ１〜５３ｂ４とによって構成さ
れるコンデンサの容量変化の差ΔＣ_gは前記容量変化Ｃ
_g0を用いた下記数１１で与えられる。

【０１０９】

【数１１】ΔＣ_g＝−２ΔＷ(１／Ｗ−１／ｄ_s)Ｃ_g0

【０１１０】したがって、前述のように、検出電極部５
３−１〜５３−４の各検出電極ギャップｄ_sと検出用梁
３１ａ〜３１ｄの幅Ｗを一致させれば、寸法のばらつき
ΔＷが発生しても、前記容量変化の差ΔＣ_gは常に
「０」となる。したがって、このように各検出電極ギャ
ップｄ_sと幅Ｗとを一致させるように設計すれば、本角
速度検出素子に作用するＹ軸方向の加速度の影響を極め
て小さくできる。

【０１１１】次に、上記実施形態の変形例について説明
する。この変形例は、図６に示すように、メインフレー
ム３０−１〜３０−４と振動子２０−１，２０−２との
各間に、振動子２０−１，２０−２のＹ軸方向の振動検
出のための共振のＱ値を下げる機能を果たすダンピング
部２４−１〜２４−４をそれぞれ設けたものである。他
の部分に関しては、上記図１の実施形態と同じであり、
また図２の電気回路装置への接続方法も同じである。

【０１１２】ダンピング部２４−１，２４−２は、Ｘ軸
方向に基板１０から浮かせて延設され振動子２０−１と
一体的に変位する複数の櫛歯２４ａ１，２４ａ２と、Ｘ
軸方向に基板１０から浮かせて延設され前記櫛歯２４ａ
１，２４ａ２の各間のＹ軸方向中央位置に侵入して同櫛
歯２４ａ１，２４ａ２に対向するとともにメインフレー
ム３０−１，３０−２とそれぞれ一体的に変位する複数
の櫛歯２４ｂ１，２４ｂ２とを備えている。複数の櫛歯
２４ａ１，２４ａ２は、振動子２０−１のアーム部２１
ａ，２１ｂからそれぞれＹ軸方向外側に基板１０から浮
かせて延設した突出部に接続されている。複数の櫛歯２
４ｂ１，２４ｂ２は、メインフレーム３０−１，３０−
２からそれぞれＹ軸方向内側に一体的に基板１０から浮
かせて延設した突出部に接続されている。

【０１１３】ダンピング部２４−３，２４−４は、Ｘ軸
方向に基板１０から浮かせて延設され振動子２０−２と
一体的に変位する複数の櫛歯２４ａ３，２４ａ４と、Ｘ
軸方向に基板１０から浮かせて延設され前記櫛歯２４ａ
３，２４ａ４の各間のＹ軸方向中央位置に侵入して同櫛
歯２４ａ３，２４ａ４に対向するとともにメインフレー
ム３０−３，３０−４とそれぞれ一体的に変位する複数
の櫛歯２４ｂ３，２４ｂ４とを備えている。複数の櫛歯
２４ａ３，２４ａ３は、振動子２０−２のアーム部２１
ｃ，２１ｄからそれぞれＹ軸方向外側に基板１０から浮
かせて延設した突出部に接続されている。複数の櫛歯２
４ｂ３，２４ｂ４は、メインフレーム３０−３，３０−
４からそれぞれＹ軸方向内側に一体的に基板１０から浮
かせて延設した突出部に接続されている。

【０１１４】このように構成した変形例においては、駆
動電極部５１−１〜５１−４への駆動電圧の付与によ
り、振動子２０−１，２０−２及びメインフレーム３０
−１〜３０−４がＸ軸方向に振動する際には、櫛歯２４
ａ１〜２４ａ４と櫛歯２４ｂ１〜２４ｂ４とは共にＸ軸
方向に一体的に変位する。したがって、ダンピング部２
４−１〜２４−４は、振動子２０−１，２０−２のＸ軸
方向の振動に対してはダンピング作用を発揮することな
く、同振動子２０−１，２０−２は上記実施形態の場合
と同様にＸ軸方向に振動する。

【０１１５】一方、振動子２０−１，２０−２がコリオ
リ力及びＹ軸方向の加速度に関係した慣性力によってＹ
軸方向に振動する際には、同振動子２０−１，２０−２
は検出用梁３１ａ〜３１ｄの作用によりメインフレーム
３０−１〜３０−２に対してＹ軸方向に振動する。した
がって、この場合には、櫛歯２４ａ１〜２４ａ４が櫛歯
２４ｂ１〜２４ｂ４に対してＹ軸方向に振動することに
なり、同振動時には、櫛歯２４ａ１〜２４ａ４と櫛歯２
４ｂ１〜２４ｂ４と間の気体が移動することになる。こ
れにより、ダンピング部２４−１〜２４−４は、振動子
２０−１，２０−２のＹ軸方向の振動に対してダンピン
グ作用を発揮し、同振動子２０−１，２０−２のＹ軸方
向の振動を抑制する。すなわち、ダンピング部２４−１
〜２４−４を振動子２０−１，２０−２のＹ軸方向の振
動検出のための共振のＱ値を下げる機能を果たすように
構成できる。

【０１１６】その結果、この変形例に係る角速度検出素
子に関しては、振動子２０−１，２０−２のＹ軸方向の
振動検出のための共振周波数の近傍の周波数成分を有す
るＹ軸方向の加速度（詳しくは、加速度による慣性力）
が作用しても、同振動子２０−１，２０−２のＹ軸方向
の振動が抑制され、同加速度のために角速度の検出が不
能になることはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係る角速度検出素子の
概略平面図である。

【図２】 前記角速度検出素子を用いて角速度を検出す
るための電気回路装置のブロック図である。

【図３】 前記角速度検出素子の各種共振モード（共振
周波数）の周波数軸上の位置を説明するための図であ
る。

【図４】 (Ａ)は図２の駆動電極部、チャージアンプ及
びコンデンサの機能を表す模式図であり、(Ｂ)は前記
(Ａ)の駆動電極部をＸ軸方向に対称配置した場合の模式
図である。

【図５】 (Ａ)は図1における検出電極部の一部を拡大
して示す平面図であり、(Ｂ)は図1における振動子のア
ーム部の一部を拡大して示す平面図である。

【図６】 前記実施形態の変形例に係りＹ軸方向中央部
を省略して示す角速度検出素子の概略平面図である。

【符号の説明】

１０…基板、２０−１，２０−２…振動子、２４−１〜
２４−４…ダンピング部、３０−１〜３０−４…メイン
フレーム、３３ａ〜３３ｄ，３４ａ〜３４ｄ…駆動用
梁、３１ａ〜３１ｄ…検出用梁、４１ａ〜４１ｄ…リン
ク梁、４２ａ，４２ｂ…リンク、４３ａ〜４３ｄ…サブ
リンク梁、４４ａ，４４ｂ…サブリンク、５１−１〜５
１−４…駆動電極部、５２−１〜５２−４…駆動モニタ
電極部、５３−１〜５３−４…検出電極部、５４−１〜
５４−４…調整電極部、５５−１〜５５−４…サーボ電
極部、６３…チャージアンプ、７０…駆動回路、８０…
サーボ制御回路、９０…出力回路。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−170276（ＪＰ，Ａ) Ｋｅｉ Ｉｓｈｉｈａｒａ ，Ａｎ Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｓｅｎｓｏｒ Ｔｅ ｃｈｎｏｌｏｇｙ ｕｓｉｎｇ ＤＲＩ Ｅ ａｎｄ Ｗａｆｅｒ Ｂｏｎｄｉｎ ｇ ｗｉｔｈ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｉｎ ｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｃａｐａｂｉｌ ｉｔｙ，Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ’99, 日本，1999年 ６月，Ｐ．254−Ｐ．257 Ｂｙｅｕｎｇ−Ｌｅｕｌ Ｌｅｅ，Ａ Ｎｏｖｅｌ Ｒｅｓｏｎａｎｔ Ａｃ ｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒ； Ｖａｒｉａ ｂｌｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｓｔｉｆｆｅｎｅｓｓ Ｔｙｐｅ，Ｔｒ ａｎｓｄｕｃｅｒｓ’99，日本，1999年 ６月，Ｐ．1546−Ｐ．1549 Ｚｈｉｈｏｎｇ Ｌｉ，Ａ Ｂｕｌｋ Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ Ｖｉｂ ｒａｔｏｒｙ Ｌａｔｅｒａｌ Ｇｙｒ ｏｓｃｏｐｅ Ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｗｉｔｈ Ｗａｆｅｒ Ｂｏｎｄｉｎｇ ａｎｄ Ｄｅｅｐ Ｔｒｅｎｃｈ Ｅ ｔｃ．．，Ｔｒａａｎｓｄｕｃｅｒｓ’ 99，日本，1999年 ６月，Ｐ．1594− Ｐ．1597，Ｅｔｃｈｉｎｇ（タイトル続 き) Ｋｕｎ Ｗａｎｇ，Ｆｒｅｑｕｅｎｃ ｙ Ｔｒｉｍｍｉｎｇ ａｎｄ Ｑ−Ｆ ａｃｔｏｒ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ Ｖｉａ Ｌｏ ｃａｌｉｚｅｄ Ｆｉｌａｍｅｎｔ ．．．，Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ’ 97，米国，1997年 ６月，Ｐ．109−Ｐ. 112，Ａｎｎｅａｌｉｎｇ（タイトル続 き) Ｋｉ Ｂａｎｇ Ｌｅｅ，Ｆｒｅｑｕ ｅｎｃｙ Ｔｕｎｉｎｇ ｏｆ ａ Ｌ ａｔｅｒａｌｌｙ Ｄｒｉｖｅｎ Ｍｉ ｃｒｏｒｅｓｏｎａｔｏｒ Ｕｓｉｎｇ ａｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｃｏｍｂ Ａｒｒａｙ ｏｆ Ｌｉｎｅ ａｒｌｙ ，Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ’ 97，米国，1997年 ６月，Ｐ．113−Ｐ. 116，Ｖａｒｉｅｄ Ｌｅｎｇｔｈ（タ イトル続き) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01C 19/56 G01P 9/04 H01L 29/84

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上にて互いに対向して配置されるとと
   もに前記基板に対して前記基板表面と平行な第１方向に
   変位可能に支持された第１及び第２フレームと、 前記基板上にて前記第１及び第２フレームの間に配置さ
   れて前記第１及び第２フレームに対して前記基板表面と
   平行かつ前記第１方向に直角な第２方向に変位可能に支
   持された第１振動子と、 前記基板上にて前記第１方向における前記第１及び第２
   フレームの側方位置に互いに対向して配置されるととも
   に前記基板に対して前記第１方向に変位可能に支持され
   た第３及び第４フレームと、 前記基板上にて前記第３及び第４フレームの間に配置さ
   れて前記第３及び第４フレームに対して前記第２方向に
   変位可能に支持された第２振動子と、 前記第１フレームと前記第３フレームとを前記第１方向
   に変位し易くかつ前記第２方向に変位し難く連結する第
   １連結手段と、 前記第２フレームと前記第４フレームとを前記第１方向
   に変位し易くかつ前記第２方向に変位し難く連結する第
   ２連結手段とを備え、 第１乃至第４フレームを前記第１方向に振動させるとと
   もに、前記第１及び第２振動子の前記第２方向の振動を
   検出するようにしたことを特徴とする力学量検出装置。
2. 【請求項２】前記請求項１に記載した力学量検出装置に
   おいて、 前記第１連結手段を、 各一端にて前記第１及び第３フレームに接続され前記基
   板から浮かせて前記第２方向に互いに平行に延設された
   第１及び第３リンク梁と、 前記第１及び第３リンク梁の各他端を連結するとともに
   前記基板から浮かせて設けた第１リンクとで構成し、 前記第２連結手段を、 各一端にて前記第２及び第４フレームに接続され前記基
   板から浮かせて前記第２方向に互いに平行に延設された
   第２及び第４リンク梁と、 前記第２及び第４リンク梁の各他端を連結するとともに
   前記基板から浮かせて設けた第２リンクとで構成した力
   学量検出装置。
3. 【請求項３】前記請求項２に記載した力学量検出装置に
   おいて、 前記第１乃至第４リンク梁を、それぞれ複数本の長尺状
   の梁で構成したことを特徴とする力学量検出装置。
4. 【請求項４】前記請求項２又は請求項３に記載した力学
   量検出装置において、さらに、 前記基板から浮かせて設けられ前記第１及び第２リンク
   の各一端を連結する第３連結手段と、 前記基板から浮かせて設けられ前記第１及び第２リンク
   の各他端を連結する第４連結手段とを設けたことを特徴
   とする力学量検出装置。
5. 【請求項５】前記請求項４に記載した力学量検出装置に
   おいて、 前記第３連結手段を、 各一端にて前記第１及び第２リンクの各一端に接続され
   前記基板から浮かせて前記第１方向に互いに平行に延設
   された第１及び第２サブリンク梁と、 前記第１及び第２サブリンク梁の各他端を連結するとと
   もに前記基板から浮かせて設けた第１サブリンクとで構
   成し、 前記第４連結手段を、 各一端にて前記第１及び第２リンクの各他端に接続され
   前記基板から浮かせて前記第１方向に互いに平行に延設
   された第３及び第４サブリンク梁と、 前記第３及び第４サブリンク梁の各他端を連結するとと
   もに前記基板から浮かせて設けた第２サブリンクとで構
   成した力学量検出装置。
6. 【請求項６】前記請求項１乃至請求項５のうちのいずれ
   か一つに記載した力学量検出装置において、さらに、 前記基板上に設けられ前記第１乃至第４フレームを前記
   第１方向に駆動するための第１乃至第４駆動電極部と、 前記基板上に設けられ前記第１及び第２振動子の前記第
   ２方向の振動を検出するための第１乃至第４検出電極部
   とを設けた力学量検出装置。
7. 【請求項７】前記請求項１に記載した力学量検出装置に
   おいて、 前 記基板上に前記第１方向に非対称配置され正負異なる
   電圧の付与によって前記第１及び第２振動子を前記第１
   方向であって互いに反対方向に振動させる第１及び第２
   駆動電極部と、 前記基板上に設けられ前記第１及び第２振動子の前記第
   ２方向の振動を検出するための検出用信号を前記第１及
   び第２振動子に付与する第１及び第２検出電極部と、前 記第２連結手段に接続されて前記第１及び第２振動子
   の前記第２方向の振動を表す信号を取り出すための出力
   端子とを備えたことを特徴とする力学量検出装置。
8. 【請求項８】前記請求項７に記載した力学量検出装置に
   おいて、 前記第１及び第２駆動電極部をそれぞれ一対の櫛歯状電
   極指で構成するとともに、前記第１及び第２検出電極部
   をそれぞれ一対の櫛歯状電極指で構成し、前記第１及び
   第２振動子の前記第２方向の振動に伴う前記第１及び第
   ２検出電極部の静電容量の変化を表す信号を、前記第１
   及び第２振動子の前記第２方向の振動を表す信号として
   前記出力端子から取り出すようにしたことを特徴とする
   力学量検出装置。
9. 【請求項９】前記請求項７又は請求項８に記載した力学
   量検出装置において、 前記第１及び第２駆動電極部に、前記第１及び第２振動
   子の前記第１方向の共振周波数にほぼ等しくかつ互いに
   逆相の交流成分を含む駆動電圧信号を付与するととも
   に、 前記第１及び第２検出電極部に、前記第１及び第２振動
   子の前記第２方向の共振周波数から離れた周波数領域の
   高周波信号を付与し、 前記出力端子に増幅器を接続して、前記出力端子から前
   記第１及び第２振動子の前記第２方向の振動を表す信号
   を取り出すようにしたことを特徴とする力学量検出装
   置。
10. 【請求項１０】前記請求項１に記載した力学量検出装置
    において、 各 一端にて前記第１及び第２フレームにそれぞれ接続さ
    れて前記第１方向に延設され、各他端にて前記第１振動
    子にそれぞれ接続されて前記第１振動子を前記第１及び
    第２フレームに対して前記基板表面と平行かつ前記第１
    方向に直角な第２方向に変位可能に支持する第１及び第
    ２検出用梁と、 前記基板上に設けられ前記第１振動子の前記第２方向へ
    の振動を検出するための第１検出電極部と、 各 一端にて前記第３及び第４フレームにそれぞれ接続さ
    れて前記第１方向に延設され、各他端にて前記第２振動
    子にそれぞれ接続されて前記第２振動子を前記第３及び
    第４フレームに対して前記第２方向に変位可能に支持す
    る第３及び第４検出用梁と、 前記基板上に設けられ前記第２振動子の前記第２方向へ
    の振動を検出するための第２検出電極部とを備え、 前記第１及び第２検出電極部を、 前記基板にそれぞれ固定されるとともに前記第１方向に
    延設された櫛歯状の固定電極指と、 前記第１及び第２振動子にそれぞれ接続されるとともに
    前記第１方向に延設されて前記固定電極指間に進入させ
    た櫛歯状の可動電極指とでそれぞれ構成し、 前記第１及び第２検出電極部の各固定電極指と各可動電
    極指との前記第２方向の各ギャップの幅と、前記第１乃
    至第４検出用梁の前記第２方向の幅とを等しく設定した
    ことを特徴とする力学量検出装置。
11. 【請求項１１】前記請求項１に記載した力学量検出装置
    において、 前 記第１及び第２フレームと前記第１振動子との各間の
    少なくとも一方の間に、前記第１振動子の前記第1又は
    第２フレームに対する前記第２方向への振動に対してダ
    ンピング機能を果たす第１ダンピング部と、 前記第３及び第４フレームと前記第２振動子との各間の
    少なくとも一方の間に、前記第２振動子の前記第３又は
    第４フレームに対する前記第２方向への振動に対してダ
    ンピング機能を果たす第２ダンピング部と を設けたこと
    を特徴とする力学量検出装置。
12. 【請求項１２】前記請求項１１に記載した力学量検出装
    置において、 前記第１ダンピング部を、 前記第１又は第２フレーム側に接続されるとともに前記
    第１方向に延設された櫛歯状の第１フレーム側櫛歯部材
    と、 前記第１振動子側に接続されるとともに前記第１方向に
    延設されて前記第１フレーム側櫛歯部材間に進入させた
    櫛歯状の第１振動子側櫛歯部材とで構成するとともに、 前記第２ダンピング部を、 前記第３又は第４フレーム側に接続されるとともに前記
    第１方向に延設された櫛歯状の第２フレーム側櫛歯部材
    と、 前記第２振動子側に接続されるとともに前記第１方向に
    延設されて前記第２フレーム側櫛歯部材間に進入させた
    櫛歯状の第２振動子側櫛歯部材とで構成し、 前記第１振動子の前記第１又は第２フレームに対する前
    記第２方向への振動を減衰させるとともに、前記第２振
    動子の前記第３又は第４フレームに対する前記第２方向
    への振動を減衰させるようにしたことを特徴とする力学
    量検出装置。