(57)【要約】【課題】静電カップリングの影響の少ないピラーの配置構造を備え、微小な角速度を正確に測定するようにした角速度センサ提供すること。【解決手段】第１の基板と第２の基板に挟まれた枠体に保持された重錘体４１と、この重錘体４１の周辺に配置された複数のピラーとを備えている。これらのピラーは、少なくとも、一対のＸ軸検出用電極ピラーＸ１，Ｘ２と、一対のＹ軸検出用電極ピラーＹ１，Ｙ２と、一対のＺ軸検出用電極ピラーＺ１，Ｚ２と、Ｚ軸駆動用電極ピラーＢＺ又はＴＺのいずれかで構成され、これらの一対の電極ピラーの各々が、重錘体４１の中心点に対して点対称に配置され、重錘体４１の中心点を含むＹ軸対称に配置されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と第２の基板に挟まれた枠体に保持された重錘体と、該重錘体の周辺に配置された複数のピラーとを備えた角速度センサにおいて、
前記ピラーが、少なくとも、一対のＸ軸検出用電極ピラーと、一対のＹ軸検出用電極ピラーと、一対のＺ軸検出用電極ピラー又は一対のＺ軸駆動用電極ピラーのいずれかで構成され、前記一対の電極ピラーの各々が、前記重錘体の中心点に対して点対称及び前記重錘体の中心点を含む軸対称のいずれかの組み合わせで配置されていることを特徴とする角速度センサ。
【請求項２】
前記ピラーが、
Ｘ軸側において、前記Ｘ軸検出用電極ピラー及び該Ｘ軸検出用電極ピラーに隣接する電極ピラーの各々が、互いに平行状態で前記重錘体の中心点を含むＹ軸対称に配置され、
Ｙ軸側において、前記Ｙ軸検出用電極ピラーと、前記Ｚ軸検出用電極ピラー又は前記Ｚ軸駆動用電極ピラーとで構成され、中央に配置される中央電極ピラーは、前記重錘体の中心点に対して点対称に配置されているとともに、前記中央電極ピラーに隣接する隣接電極ピラーの各々は、互いに交叉状態で前記重錘体の中心点に対して点対称に配置され、
片面駆動で片面検出であることを特徴とする請求項１に記載の角速度センサ。
【請求項３】
前記Ｙ軸側においては、前記隣接電極ピラーの一方が、Ｙ軸検出用第１電極ピラーとＹ軸検出用第２電極ピラーで、前記隣接電極ピラーの他方が、Ｚ軸検出用第１電極ピラーとＺ軸検出用第２電極ピラーであることを特徴とする請求項２に記載の角速度センサ。
【請求項４】
前記ピラーが、
Ｘ軸側において、Ｘ軸検出用上部電極ピラーとＸ軸検出用下部電極ピラーとＺ軸電極ピラーとで構成され、中央に配置される中央電極ピラーは、前記重錘体の中心点に対して点対称に配置されているとともに、前記中央電極ピラーに隣接する隣接電極ピラーの各々は、互いに交叉状態で前記重錘体の中心点に対して点対称に配置され、
Ｙ軸側において、Ｙ軸検出用上部電極ピラーとＹ軸検出用下部電極ピラーとＺ軸駆動電極ピラーとで構成され、中央に配置される中央電極ピラーは、前記重錘体の中心点に対して点対称に配置されているとともに、前記中央電極ピラーに隣接する隣接電極ピラーの各々は、互いに交叉状態で前記重錘体の中心点に対して点対称に配置され、
片面駆動で両面検出であることを特徴とする請求項１に記載の角速度センサ。
【請求項５】
前記Ｘ軸側において、前記中央電極ピラーがＺ軸電極ピラーで、前記隣接電極ピラーが、前記Ｘ軸検出用上部電極ピラーとＸ軸検出用下部電極ピラーであり、前記Ｙ軸側において、前記隣接電極ピラーが、Ｙ軸検出用上部電極ピラーとＹ軸検出用下部電極ピラーであることを特徴とする請求項４に記載の角速度センサ。
【請求項６】
前記ピラーが、
Ｘ軸側において、Ｘ軸検出用電極ピラーとＺ軸駆動電極ピラーとで構成され、中央に配置される中央電極ピラーは、前記重錘体の中心点に対して点対称に配置されているとともに、前記中央電極ピラーに隣接する隣接電極ピラーの各々は、互いに交叉状態で前記重錘体の中心点に対して点対称に配置され、
Ｙ軸側において、Ｙ軸検出用電極ピラーとＺ軸電極ピラーとで構成され、中央に配置される中央電極ピラーは、前記重錘体の中心点に対して点対称に配置されているとともに、前記中央電極ピラーに隣接する隣接電極ピラーの各々は、互いに交叉状態で前記重錘体の中心点に対して点対称に配置され、
両面駆動で片面検出であることを特徴とする請求項１に記載の角速度センサ。
【請求項７】
前記Ｘ軸側において、前記中央電極ピラーがＸ軸検出電極ピラーで、前記隣接電極ピラーが、前記Ｚ軸駆動電極ピラーであり、前記Ｙ軸側において、前記中央電極ピラーがＹ軸検出用電極ピラーで、前記隣接電極ピラーがＺ軸電極ピラーであることを特徴とする請求項６に記載の角速度センサ。
【請求項８】
前記ピラーは、
Ｘ軸側において、Ｘ軸検出用上部電極ピラーと、Ｘ軸検出用下部電極ピラーと、Ｚ軸検出用電極ピラー又はＺ軸駆動用電極ピラーとで構成され、前記電極ピラーの各々が、互いに平行状態で前記重錘体の中心点を含むＹ軸対称に配置され、
Ｙ軸側において、Ｙ軸検出用上部電極ピラーと、Ｙ軸検出用下部電極ピラーと、Ｚ軸検出用電極ピラー又はＺ軸駆動用電極ピラーとで構成され、中央に配置される中央電極ピラーは、前記重錘体の中心点に対して点対称に配置されているとともに、前記中央電極ピラーに隣接する隣接電極ピラーが、互いに交叉状態で前記重錘体の中心点に対して点対称に配置され、
両面駆動で両面検出であることを特徴とする請求項１に記載の角速度センサ。
【請求項９】
前記Ｘ軸側においては、前記中央電極ピラーが前記Ｚ軸検出用電極ピラーで、前記隣接電極ピラーが、Ｘ軸検出用上部電極ピラーとＸ軸検出用下部電極ピラーであり、
前記Ｙ軸側において、前記中央電極ピラーがＺ軸駆動電極で、前記隣接電極ピラーが、Ｙ軸検出用上部極ピラーとＹ軸検出用下部電極ピラーであることを特徴とする請求項８に記載の角速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角速度センサに関し、より詳細には、駆動電極と検出電極のそれぞれに接続されるピラーの配置構造を備えた角速度センサに関し、特に、静電カップリングの影響の少ないピラーの配置構造を備えた角速度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の角速度センサにおいて、振動する重錘体に角速度が加わった場合、このために発生したコリオリ力を重錘体の変位として検出する。この重錘体の変位は、重錘体と検出電極との間の容量変化として検出している。この微小な容量変化をＳＮよく検出するために、一般的にチャージアンプを用いたＣＶ変換回路を用いて容量変化を電圧に変換している。
【０００３】
また、この重錘体を振動させるために、駆動電極と重錘体の間に交流電圧を加えて電極間に静電引力を周期的に変化させている。また、この交流電圧の振幅は、外乱により重錘体の振動の振幅が変動しないように、重錘体の振幅の大きさをモニタしながら重錘体の振幅が同じ大きさになるためのＡＧＣ（自動利得制御；Ａｕｔｏ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）アンプにより絶えずフィードバックがかかっている。これにより振動の振幅に比例するコリオリ力を正確に測定することができる。ただし、コリオリ力に影響しないレベルでは、重錘体の振動の振幅は一定ではあるが、フィードバックをかけているために駆動電極に加える交流電圧は変動している。
【０００４】
従来の角速度センサを示すものとしては、例えば、特許文献１がある。この特許文献１に記載のものは、振動子に作用するコリオリ力を容量素子の静電容量の変化に基づいて検出する角速度センサに関するものである。
【０００５】
図１は、従来の角速度センサの側断面図で、特許文献２に示されたものである。可撓性を有する円盤状の変位基板１１と剛性を有する固定基板１２とを対向させて装置筐体１４で支持し、変位基板１１に振動子１３を固着し、電極Ｅ１５／Ｅ２５間に交流駆動信号を与え、クーロン力を利用して振動子１３を上下に振動させる。対向する電極により第１の容量素子及び第２の容量素子を構成し、角速度が作用すると、コリオリ力＋Ｆｘにより変位基板が傾斜し、振動子と電極間の静電容量の変化を検出するようにしたものである。この特許文献２における駆動電極Ｅ１５と検出電極Ｅ１１，Ｅ１２とは同じ平面上に設けられている。
【０００６】
また、特許文献３に記載のものは、中間基板を構成する重錘体に４本の梁部材を直交して設けた構造の角速度センサである。特許文献３に記載されているように、重錘体は、上方から見ると４枚の羽状部分を備えた構造を有する。可撓部は、この重錘体の周囲を取り囲む板状枠体と、スリットによって隔てられた４本のビーム部とによって構成されている。スリットは、重錘体と可撓部とを隔てる貫通溝をなしている。このように、スリットで重錘体を物理的に隔絶するようにすると、重錘体は、４本のビーム部によってのみ支持された状態となるので、重錘体がより変位しやすい構造が実現できる。
【０００７】
上述したように、特許文献１乃至３には、クーロン力を用いて重錘体を駆動し、静電容量を用いてコリオリ力により発生した重錘体の変位を検出する角速度センサが開示されている。このように、クーロン力を用いた静電引力による駆動は、電極のみ形成すればよく、磁力や圧電効果を用いた駆動方法とは異なり、磁性体や圧電体など他の材料を必要とせず、回路や構造が簡便なため、非常に有効である。
【０００８】
図２は、非特許文献１及び２に記載の従来の角速度センサの重錘体である振動子と検出電極と駆動電極との配置関係を示す構成図で、両面駆動の場合を示している。図中符号２０は第１の基板、２１は貫通穴、２２は枠体、２３は重錘体（振動子）、２４はピラー、２５は空隙部、２６は第２の基板を示している。
【０００９】
この角速度センサは、第１の基板２０と枠体２２と第２の基板から構成されている。第１の基板２０には、中央に上部駆動電極Ｔ０が配置され、その周辺に上部検出電極Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４が配置され、さらにその周辺には後述するピラーと対応して設けられた貫通穴２１が配置されている。
【００１０】
また、枠体２１には、中央部に梁部材を介して重錘体２３が、上部検出電極Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４に対向するように配置され、重錘体２３の周辺には、貫通穴２１に対応してピラー２４が配置されている。
【００１１】
また、第２の基板２６には、重錘体２３を挟んで上部検出電極Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４及び上部駆動電極Ｔ０に対向して下部検出電極Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４及び下部駆動電極Ｂ０が配置されている。
【００１２】
このような構成により、駆動された重錘体２３に生じたコリオリ力による変位状態を、重錘体２３とＸ軸用第１検出電極Ｔ２，Ｂ２と間に構成される容量素子Ｃ１及び重錘体２３とＸ軸用第２検出電極Ｔ４，Ｂ４と間に構成される容量素子Ｃ２により静電容量の変化として検出してＹ軸回りの角速度成分を正確に測定することができる。
【００１３】
つまり、重錘体の上下の面を挟むようにして、一方側の面に対向して検出電極を設け、他方側の面に対向して駆動電極を設けることにより、電極間とカップリングを低減させ、駆動の信号が検出の信号に回り込まなくし、これにより、コリオリ力により発生した静電容量の変化を正確に検出できるようにしたものである。
【００１４】
同様に、駆動された重錘体２３に生じたコリオリ力による変位状態を、重錘体２３とＹ軸用第１検出電極Ｔ１，Ｂ１と間に構成される容量素子Ｃ３及び重錘体２３とＹ軸用第２検出電極Ｔ３，Ｂ３と間に構成される容量素子Ｃ４により静電容量の変化として検出してＸ軸まわりの角速度成分を正確に測定することができる。
【００１５】
図３は、従来の角速度センサの両面駆動の場合のピラーの配置パターンを示す図である。図中符号３１は重錘体、３２は検出電極を示している。中央部に配置された重錘体３１の周辺には、シリコンからなるピラー（ｐｉｌｌａｒ）と呼ばれる柱が配置されている。各ピラーは絶縁分離されており、各検出電極に配線されている。その配置パターンは、Ｘ軸検出用下部第１電極ピラーＢＸ１とＸ軸検出用下部第２電極ピラーＢＸ２が左右に配置され、それに隣接してＸ軸検出用上部第１電極ピラーＴＸ１とＸ軸検出用上部第２電極ピラーＴＸ２が左右に配置され、Ｚ軸下部電極ピラーＢＺと中央下部検出電極ピラーＢＳＣが左右に配置されている。
【００１６】
また、Ｙ軸検出用下部第１電極ピラーＢＹ１とＹ軸検出用下部第２電極ピラーＢＹ２が上下に配置され、それに隣接してＹ軸検出用上部第１電極ピラーＴＹ１とＹ軸検出用上部第２電極ピラーＴＹ２が上下下に配置され、それに隣接して中央上部検出電極ピラーＴＳＣとＺ軸上部電極ピラーＴＺとが左右に配置されている。
【００１７】
各軸の出力は、上部（Ｔ）と下部（Ｂ）のＹ１，Ｙ２，Ｘ１，Ｘ２の差分を取って出力される。例えば、Ｘ軸に関して言えば、（ＴＸ１＋ＢＸ２）−（ＴＸ２＋ＢＸ１）として出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００７−３１９１号公報
【特許文献２】特開平１０−２２７６４４号公報
【特許文献３】特開２００７−４６９２７号公報
【非特許文献】
【００１９】
【非特許文献１】Y. Watanabe, T. Mitsui, T. Mineta, Y. Matsu and K.. Okada, ”SOI Micromachined 5-Axis Motion Sensor using Resonant Electrostatic Drive and Non-Resonant Capacitive Detection Mode”, Digest of Papers, Tranceducers ’05, pp. 511-514, 2005
【非特許文献２】「ＳＯＩウェハを用いた５軸モーションセンサとその設計−手法」（岡田和廣  他６名  電学論  E  １２６巻６号  ２００６年  ｐｐ．２６１−２６８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、上述した特許文献１のものは、駆動電極と検出電極が接続されたシリコンピラーとの間には何も存在せず、重錘体を振動させるための駆動電極と検出電極、および検出電極間が寄生容量によりカップリングする構造をしている。ここで駆動電極に交流電圧をかけているため、この寄生容量を介して検出電極側にコリオリ力とは関係なく電荷が生じる。チャージャアンプでは容量の検出は電荷量を測定して行うため、寄生容量によりカップリングした駆動のための電圧から発生した電荷は、チャージアンプにとってはオフセットとしてたえず存在することになる。ただし、単に振幅が一定の交流電圧による電荷変動であれば一定のオフセットになり、一定であればオフセットの調整によりコリオリ力による重錘体と検出電極間の容量変化による電荷の変化との分離は可能である。しかし、上述したとおりの駆動のための交流電圧の振幅は変動しているため、真のコリオリ力からの電荷変化と区別することができず、正確な測定ができなかった。また、検出電極間のカップリングは、実際に信号が入っていない電極にも信号が回りこむため、不要な他軸感度として現れる問題があった。
【００２１】
つまり、従来の角速度センサにおいては、駆動電極と検出電極との間にカップリングを抑制するものは何も存在せず、微小な容量変化を正確に検出できないという問題があった。また、駆動時に静電引力を発生するための電荷の変化が検出部へ影響を与えたり、他の検出電極の信号が回り込むため、コリオリ力による微小な容量変化を正確に検出できないという問題があった。
【００２２】
また、駆動の電荷移動の周波数とコリオリ力の検出される静電容量の変化は、同一の周波数であるため、コリオリ力による信号を分離して正確に検出できないという問題点があった。
【００２３】
図４は、図３に示したピラーの配置パターンによる検出信号の干渉を説明するための図である。重錘体を振動させるのに必要な電圧が、ピラーを通して他の軸に干渉影響を与え、特に、この配置でＴＺ電極を用いて重錘体を振動させた場合、その直近にあるＴＹ２（Ｙ軸の電極）に錘の振動電圧の信号漏れによるノイズが発生する。
【００２４】
このように、上述した特許文献１乃至３及び非特許文献１，２に記載のものは、駆動のための信号が検出信号に干渉するという問題があった。
【００２５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、駆動電極と検出電極のそれぞれに接続されるピラーの配置構造で、静電カップリングの影響の少ないピラーの配置構造を備え、微小な角速度を正確に測定するようにした角速度センサ提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、第１の基板と第２の基板に挟まれた枠体に保持された重錘体と、該重錘体の周辺に配置された複数のピラーとを備えた角速度センサにおいて、前記ピラーが、少なくとも、一対のＸ軸検出用電極ピラーと、一対のＹ軸検出用電極ピラーと、一対のＺ軸検出用電極ピラー又は一対のＺ軸駆動用電極ピラーのいずれかで構成され、前記一対の電極ピラーの各々が、前記重錘体の中心点に対して点対称及び前記重錘体の中心点を含む軸対称のいずれかの組み合わせで配置されていることを特徴とする。（実施例１乃至４；図５乃至図８）
【００２７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ピラーが、Ｘ軸側において、前記Ｘ軸検出用電極ピラー及び該Ｘ軸検出用電極ピラーに隣接する電極ピラーの各々が、互いに平行状態で前記重錘体の中心点を含むＹ軸対称に配置され、Ｙ軸側において、前記Ｙ軸検出用電極ピラーと、前記Ｚ軸検出用電極ピラー又は前記Ｚ軸駆動用電極ピラーとで構成され、中央に配置される中央電極ピラーは、前記重錘体の中心点に対して点対称に配置されているとともに、前記中央電極ピラーに隣接する隣接電極ピラーの各々は、互いに交叉状態で前記重錘体の中心点に対して点対称に配置され、片面駆動で片面検出であることを特徴とする。（実施例１；図５／片面駆動，片面検出）
【００２８】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記Ｙ軸側においては、前記隣接電極ピラーの一方が、Ｙ軸検出用第１電極ピラーとＹ軸検出用第２電極ピラーで、前記隣接電極ピラーの他方が、Ｚ軸検出用第１電極ピラーとＺ軸検出用第２電極ピラーであることを特徴とする。（実施例１；図５／片面駆動，片面検出）
【００２９】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ピラーが、Ｘ軸側において、Ｘ軸検出用上部電極ピラーとＸ軸検出用下部電極ピラーとＺ軸電極ピラーとで構成され、中央に配置される中央電極ピラーは、前記重錘体の中心点に対して点対称に配置されているとともに、前記中央電極ピラーに隣接する隣接電極ピラーの各々は、互いに交叉状態で前記重錘体の中心点に対して点対称に配置され、Ｙ軸側において、Ｙ軸検出用上部電極ピラーとＹ軸検出用下部電極ピラーとＺ軸駆動電極ピラーとで構成され、中央に配置される中央電極ピラーは、前記重錘体の中心点に対して点対称に配置されているとともに、前記中央電極ピラーに隣接する隣接電極ピラーの各々は、互いに交叉状態で前記重錘体の中心点に対して点対称に配置され、片面駆動で両面検出であることを特徴とする。（実施例２；図６／片面駆動，両面検出）
【００３０】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記Ｘ軸側において、前記中央電極ピラーがＺ軸電極ピラーで、前記隣接電極ピラーが、前記Ｘ軸検出用上部電極ピラーとＸ軸検出用下部電極ピラーであり、前記Ｙ軸側において、前記隣接電極ピラーが、Ｙ軸検出用上部電極ピラーとＹ軸検出用下部電極ピラーであることを特徴とする。（実施例２；図６／片面駆動，両面検出）
【００３１】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ピラーが、Ｘ軸側において、Ｘ軸検出用電極ピラーとＺ軸駆動電極ピラーとで構成され、中央に配置される中央電極ピラーは、前記重錘体の中心点に対して点対称に配置されているとともに、前記中央電極ピラーに隣接する隣接電極ピラーの各々は、互いに交叉状態で前記重錘体の中心点に対して点対称に配置され、Ｙ軸側において、Ｙ軸検出用電極ピラーとＺ軸電極ピラーとで構成され、中央に配置される中央電極ピラーは、前記重錘体の中心点に対して点対称に配置されているとともに、前記中央電極ピラーに隣接する隣接電極ピラーの各々は、互いに交叉状態で前記重錘体の中心点に対して点対称に配置され、両面駆動で片面検出であることを特徴とする。（実施例３；図７／両面駆動，片面検出）
【００３２】
また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記Ｘ軸側において、前記中央電極ピラーがＸ軸検出電極ピラーで、前記隣接電極ピラーが、前記Ｚ軸駆動電極ピラーであり、前記Ｙ軸側において、前記中央電極ピラーがＹ軸検出用電極ピラーで、前記隣接電極ピラーがＺ軸電極ピラーであることを特徴とする。（実施例３；図７／両面駆動，片面検出）
【００３３】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ピラーは、Ｘ軸側において、Ｘ軸検出用上部電極ピラーと、Ｘ軸検出用下部電極ピラーと、Ｚ軸検出用電極ピラー又はＺ軸駆動用電極ピラーとで構成され、前記電極ピラーの各々が、互いに平行状態で前記重錘体の中心点を含むＹ軸対称に配置され、Ｙ軸側において、Ｙ軸検出用上部電極ピラーと、Ｙ軸検出用下部電極ピラーと、Ｚ軸検出用電極ピラー又はＺ軸駆動用電極ピラーとで構成され、中央に配置される中央電極ピラーは、前記重錘体の中心点に対して点対称に配置されているとともに、前記中央電極ピラーに隣接する隣接電極ピラーが、互いに交叉状態で前記重錘体の中心点に対して点対称に配置され、両面駆動で両面検出であることを特徴とする。（実施例４；図８／両面駆動，両面検出）
【００３４】
また、請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、前記Ｘ軸側においては、前記中央電極ピラーが前記Ｚ軸検出用電極ピラーで、前記隣接電極ピラーが、Ｘ軸検出用上部電極ピラーとＸ軸検出用下部電極ピラーであり、前記Ｙ軸側において、前記中央電極ピラーがＺ軸駆動電極で、前記隣接電極ピラーが、Ｙ軸検出用上部極ピラーとＹ軸検出用下部電極ピラーであることを特徴とする。（実施例４；図８／両面駆動，両面検出）
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、ピラーが、少なくとも、一対のＸ軸検出用電極ピラーと、一対のＹ軸検出用電極ピラーと、一対のＺ軸検出用電極ピラー又は一対のＺ軸駆動用電極ピラーのいずれかで構成され、一対の電極ピラーの各々が、重錘体の中心点に対して点対称及び重錘体の中心点を含む軸対称のいずれかの組み合わせで配置されているので、重錘体の振動電圧の漏れによる他の軸への干渉影響を低減させることができ、微小な角速度を正確に測定することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】従来の角速度センサの側断面図である。
【図２】従来の角速度センサの重錘体である振動子と検出電極と駆動電極との配置関係を示す構成図である。
【図３】従来の角速度センサのピラーの配置パターンを示す図である。
【図４】図３に示したピラーの配置パターンによる検出信号の干渉を説明するための図である。
【図５】本発明に係る角速度センサのピラーの配置パターンの実施例１を説明するための構成図である。
【図６】本発明に係る角速度センサのピラーの配置パターンの実施例２を説明するための構成図である。
【図７】本発明に係る角速度センサのピラーの配置パターンの実施例３を説明するための構成図である。
【図８】本発明に係る角速度センサのピラーの配置パターンの実施例４を説明するための構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、図面を参照して本発明の各実施例について説明する。  
【実施例１】
【００３８】
図５は、本発明に係る角速度センサのピラーの配置パターンの実施例１を説明するための構成図で、片面駆動で片面検出の場合のピラーの軸対称・点対称型配置パターンを示している。図中符号４１は重錘体、４２は検出電極を示している。
【００３９】
本実施例１の角速度センサは、第１の基板と第２の基板に挟まれた枠体に保持された重錘体４１と、この重錘体４１の周辺に配置された複数のピラーとを備えている。これらのピラーは、少なくとも、一対のＸ軸検出用電極ピラーＸ１，Ｘ２と、一対のＹ軸検出用電極ピラーＹ１，Ｙ２と、一対のＺ軸検出用電極ピラーＺ１，Ｚ２と、Ｚ軸駆動用電極ピラーＢＺ又はＴＺのいずれかで構成され、これらの一対の電極ピラーの各々が、重錘体４１の中心点に対して軸対称・点対称に配置されている。
【００４０】
つまり、本実施例１におけるピラーの軸対称・点対称型配置パターンは、Ｘ軸側において、Ｘ軸検出用第１電極ピラーＸ１とＸ軸検出用第２電極ピラーＸ２が、重錘体４１の中心点を含むＹ軸に対して左右に軸対称に配置され、それに隣接する２つの接地電極ピラーＧＮＤが、重錘体４１の中心点を含むＹ軸に対して左右に軸対称に配置され、各々左右に配置された電極ピラーは、互いに平行状態で重錘体４１の中心点を含むＹ軸対称に配置されている。
【００４１】
また、Ｙ軸側において、Ｚ軸駆動下部電極ピラーＢＺ（Ｚ軸駆動上部電極ＴＺでもよい）と接地電極ピラーＧＮＤが、重錘体４１の中心点に対して上下に点対称に配置され、これに隣接するＹ軸検出用第１電極ピラーＹ１とＹ軸検出用第２電極ピラーＹ２が、重錘体４１の中心点に対して上下に点対称に配置され、駆動下部電極ピラーＢＺに隣接するＺ軸用検出第１電極ピラーＺ１とＺ軸用検出第２電極ピラーＺ２が、重錘体４１の中心点に対して上下に点対称に配置され、Ｙ軸検出用電極ピラーＹ１，Ｙ２とＺ軸用検出電極ピラーＺ１，Ｚ２とが、重錘体４１の中心点に対して互いに交叉状態で上下に点対称に配置されている。
【００４２】
なお、第１電極ピラーと第２電極ピラーとはその位置を入れ替えてもよい。また、Ｘ軸電極ピラーとＹ軸電極ピラーとの位置も入れ替えても良い。
【００４３】
このように、重錘体を振動させる電圧を印加するピラーと、その影響を受ける各ピラーの配置を点対称型配置パターンにすることで、検出電極間で静電カップリングをキャンセルアウトさせることができる。
【実施例２】
【００４４】
図６は、本発明に係る角速度センサのピラーの配置パターンの実施例２を説明するための構成図で、片面駆動で両面検出の場合のピラーの点対称型配置パターンを示している。
【００４５】
本実施例２の角速度センサは、第１の基板と第２の基板に挟まれた枠体に保持された重錘体４１と、この重錘体４１の周辺に配置された複数のピラーとを備えている。これらのピラーは、少なくとも、一対のＸ軸検出用上部第１電極ピラーＴＸ１とＸ軸検出用上部第２電極ピラーＴＸ２と、一対のＸ軸検出用下部第１電極ピラーＢＸ１とＸ軸検出用下部第２電極ピラーＢＸ２と、一対のＹ軸検出用上部第１電極ピラーＴＹ１とＹ軸検出用上部第２電極ピラーＴＹ２と、一対のＹ軸検出用下部第１電極ピラーＢＹ１とＹ軸検出用下部第２電極ピラーＢＹ２と、Ｚ軸電極ピラーＢＺ又はＴＺのいずれかと、接地電極ピラーＧＮＤとで構成され、これらの一対の電極ピラーの各々が、重錘体４１の中心点に対して点対称に配置されている。
【００４６】
つまり、本実施例２におけるピラーの点対称型配置パターンは、Ｘ軸側において、Ｚ軸駆動上部電極ピラーＴＺとＺ軸駆動下部電極ピラーＢＺが、重錘体４１の中心点に対して左右に点対称に配置され、それに隣接するＸ軸検出用上部第１電極ピラーＴＸ１とＸ軸検出用上部第２電極ピラーＴＸ２が、重錘体４１の中心点に対して左右に点対称に配置され、Ｚ軸電極ピラーＴＺ，ＢＺに隣接するＸ軸検出用下部第１電極ピラーＢＸ１とＸ軸検出用下部第２電極ピラーＢＸ２が、重錘体４１の中心点に対して左右に点対称に配置され、Ｘ軸検出用上部電極ピラーＴＸ１，ＴＸ２とＸ軸検出用下部電極ピラーＢＸ１，ＢＸ２とが、重錘体４１の中心点に対して互いに交叉状態で左右に点対称に配置されている。
【００４７】
また、Ｙ軸側において、駆動下部電極ピラーＢＺ（駆動上部電極ＴＺでもよい）と接地電極ピラーＧＮＤが、重錘体４１の中心点に対して上下に点対称に配置され、これに隣接するＹ軸検出用上部第１電極ピラーＴＹ１とＹ軸検出用上部第２電極ピラーＴＹ２が、重錘体４１の中心点に対して上下に点対称に配置され、駆動下部電極ピラーＢＺに隣接するＹ軸検出用下部第１電極ピラーＢＹ１とＹ軸検出用下部第２電極ピラーＢＹ２が、重錘体４１の中心点に対して上下に点対称に配置され、Ｙ軸検出用上部電極ピラーＴＹ１，ＴＹ２とＹ軸検出用下部電極ピラーＢＹ１，ＢＹ２とが、重錘体４１の中心点に対して互いに交叉状態で上下に点対称に配置されている。
【００４８】
なお、上部電極ピラーと下部電極ピラーとはその位置を入れ替えてもよい。また、Ｘ軸電極ピラーとＹ軸電極ピラーとの位置も入れ替えても良い。
【００４９】
このように、重錘体を振動させる電圧を印加するピラーと、その影響を受ける各ピラーの配置を点対称型配置パターンにすることで、検出電極間で静電カップリングをキャンセルアウトさせることができる。
【実施例３】
【００５０】
図７は、本発明に係る角速度センサのピラーの配置パターンの実施例３を説明するための構成図で、両面駆動で片面検出の場合のピラーの点対称型配置パターンを示している。
【００５１】
本実施例３の角速度センサは、第１の基板と第２の基板に挟まれた枠体に保持された重錘体４１と、この重錘体４１の周辺に配置された複数のピラーとを備えている。これらのピラーは、少なくとも、一対のＸ軸検出用電極ピラーＸ１，Ｘ２と、一対のＹ軸検出用電極ピラーＹ１，Ｙ２と、Ｚ軸電極ピラーＺ１，Ｚ２と、Ｚ軸駆動電極ピラーＴＺ，ＢＺと、接地電極ピラーＧＮＤとで構成され、これらの一対の電極ピラーの各々が、重錘体４１の中心点に対して点対称に配置されている。
【００５２】
つまり、本実施例３におけるピラーの点対称型配置パターンは、Ｘ軸側において、Ｘ軸検出用第１電極ピラーＸ１とＸ軸検出用第２電極ピラーＸ２が、重錘体４１の中心点に対して左右に点対称に配置され、それに隣接する接地電極ピラーＧＮＤが、重錘体４１の中心点に対して左右に点対称に配置され、Ｘ軸検出用電極ピラーＸ１，Ｘ２に隣接するＺ軸駆動上部電極ピラーＴＺとＺ軸駆動下部電極ピラーＢＺが、重錘体４１の中心点に対して左右に点対称に配置され、接地電極ピラーＧＮＤとＺ軸駆動電極ピラーＴＺ，ＢＺとが、重錘体４１の中心点に対して互いに交叉状態で左右に点対称に配置されている。
【００５３】
また、Ｙ軸側において、Ｙ軸検出用第１電極ピラーＹ１とＹ軸検出用第２電極ピラーＹ２が、重錘体４１の中心点に対して上下に点対称に配置され、それに隣接する接地電極ピラーＧＮＤが、重錘体４１の中心点に対して上下に点対称に配置され、Ｙ軸検出用電極ピラーＹ１，Ｙ２に隣接するＺ軸第１電極ピラーＺ１とＺ軸第２電極ピラーＺ２が、重錘体４１の中心点に対して上下に点対称に配置され、接地電極ピラーＧＮＤとＺ軸電極ピラーＺ１，Ｚ２とが、重錘体４１の中心点に対して互いに交叉状態で上下に点対称に配置されている。
【００５４】
なお、上部電極ピラーと下部電極ピラーとはその位置を入れ替えてもよい。また、第１電極ピラーと第２電極ピラーとはその位置を入れ替えてもよい。さらに、Ｘ軸電極ピラーとＹ軸電極ピラーとの位置も入れ替えても良い。
【００５５】
このように、重錘体を振動させる電圧を印加するピラーと、その影響を受ける各ピラーの配置を点対称型配置パターンにすることで、検出電極間で静電カップリングをキャンセルアウトさせることができる。
【実施例４】
【００５６】
図８は、本発明に係る角速度センサのピラーの配置パターンの実施例４を説明するための構成図で、両面駆動で両面検出の場合のピラーの軸対称・点対称型配置パターンを示している。
【００５７】
本発明の角速度センサは、第１の基板と第２の基板に挟まれた枠体に保持された重錘体４１と、この重錘体４１の周辺に配置された複数のピラーとを備えている。これらのピラーは、少なくとも、一対のＸ軸検出用電極ピラーＴＸ１，ＴＸ２，ＢＸ１，ＢＸ２と、一対のＹ軸検出用電極ピラーＴＹ１，ＴＹ２，ＢＹ１，ＢＹ２と、一対のＺ軸検出用電極ピラーＴＳＣ，ＢＳＣ又は一対のＺ軸駆動用電極ピラーＴＺ，ＢＺのいずれかで構成され、一対の電極ピラーの各々が、重錘体４１の中心点に対して点対称及び重錘体４１の中心点を含む軸対称に配置されている。
【００５８】
つまり、本実施例２におけるピラーの軸対称・点対称型配置パターンは、Ｘ軸側において、Ｘ軸検出用上部第１電極ピラーＴＸ１とＸ軸検出用上部第２電極ピラーＴＸ２が、重錘体４１の中心点を含む軸対称に左右に配置され、それに隣接する中央上部検出電極ピラーＴＳＣと中央下部検出電極ピラーＢＳＣが、重錘体４１の中心点を含む軸対称に左右に配置され、それに隣接するＸ軸検出用下部第１電極ピラーＢＸ１とＸ軸検出用下部第２電極ピラーＢＸ２が、重錘体４１の中心点を含む軸対称に左右に配置され、各々左右に配置された電極は、互いに平行状態で重錘体４１の中心点を含むＹ軸対称に配置されている。
【００５９】
また、Ｙ軸側において、Ｙ軸検出用下部第１電極ピラーＢＹ１とＹ軸検出用下部第２電極ピラーＢＹ２が、重錘体４１の中心点に対して上下に点対称に配置され、それに隣接する上部駆動電極ＴＺと下部駆動電極ＢＺが、重錘体４１の中心点に対して上下に点対称に配置され、それに隣接するＹ軸検出用上部第１電極ピラーＴＹ１とＹ軸検出用上部第２電極ピラーＴＹ２が、重錘体４１の中心点に対して上下に点対称に配置され、Ｙ軸検出用下部電極ピラーＢＹ１，ＢＹ２とＹ軸検出用上部電極ピラーＴＹ１，ＴＹ２とは、互いに交叉状態で上下に点対称に配置されている。
【００６０】
なお、上部電極ピラーと下部電極ピラーとはその位置を入れ替えてもよい。また、Ｘ軸電極ピラーとＹ軸電極ピラーとの位置も入れ替えても良い。
【００６１】
このように、重錘体を振動させる電圧を印加するピラーと、その影響を受ける各ピラーの配置を軸対称・点対称型配置パターンにすることで、検出電極間で静電カップリングをキャンセルアウトさせることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１１  変位基板
１２  固定基板
１３  重錘体（振動子）
１４  装置筐体
２０  第１の基板
２１  貫通穴
２２  枠体
２３  重錘体（振動子）
２４  ピラー
２５  空隙部
２６  第２の基板
３１，４１  重錘体
３２，４２  検出電極
Ｔ０  上部駆動電極
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４  上部検出電極
Ｂ０  下部駆動電極
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４  下部検出電極
ＢＸ１  Ｘ軸検出用下部第１電極ピラー
ＢＸ２  Ｘ軸検出用下部第２電極ピラー
ＴＸ１  Ｘ軸検出用上部第１電極ピラー
ＴＸ２  Ｘ軸検出用上部第２電極ピラー
ＢＺ  Ｚ軸下部電極ピラー
ＴＺ  Ｚ軸上部電極ピラー
ＢＳＣ  中央下部検出電極ピラー
ＴＳＣ  中央上部検出電極ピラー
ＢＹ１  Ｙ軸検出用下部第１電極ピラー
ＢＹ２  Ｙ軸検出用下部第２電極ピラー
ＴＹ１  Ｙ軸検出用上部第１電極ピラー
ＴＹ２  Ｙ軸検出用上部第２電極ピラー
Ｘ１  Ｘ軸検出用第１電極ピラー
Ｘ２  Ｘ軸検出用第２電極ピラー
Ｙ１  Ｙ軸検出用第１電極ピラー
Ｙ２  Ｙ軸検出用第２電極ピラー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010164398.tif 000009
【図８】
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