(57)【要約】【課題】本発明は移動体の回転による角速度及び角加速度を感知するためのＭＥＭＳジャイロスコープを提供する。【解決手段】本発明の音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープは、基板(210)上に形成された外側固定支持部(220)、複数個の外部弾性部材(310〜360)、加振コーム(415、425)を各々有する第１及び第２外部フレーム(410、420)、コーム加振器(515、525)を各々有する第１及び第２加振電極(510、520)、複数の内部スプリング部材を含む第１及び第２内部弾性部材(610、620)、感知コーム(715、725)を各々有する第１及び第２内部フレーム(710、720)、コーム感知器(815、825)を各々有する第１及び第２感知電極(810、820)を具備する。こうした本発明によれば、周辺の音響ノイズに強い音叉型振動式ジャイロスコープにおいて、内部フレームの外部構造が加振され、内部フレームの内部構造が感知されるよう具現し、ワイン（wine）グラス形状の弾性部材を利用してより安定的に動作させることができる。【選択図】図３
2006162584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互垂直であるＸ軸及びＹ軸による水平方向への平面構造を有する基板上に形成された外側固定支持部と、
上記外側固定支持部の内側に連結されＹ軸方向へ弾性を有する複数個の外部弾性部材と、
上記基板から一定の間隔浮いていて、上記複数個の外部弾性部材により弾性支持され、Ｙ軸上において相互上下に離隔するよう配され、その各内側一部においてＹ軸方向へ所定の長さを有する櫛歯構造の加振コームを各々有する第１及び第２外部フレームと、
上記基板上に固定され、上記第１及び第２外部フレーム部の各内部にこれらから離隔するよう形成され、上記各加振コームに設定間隔ほど離隔され相互噛み合う櫛歯構造のコーム加振器を各々有する第１及び第２加振電極と、
上記第１及び第２外部フレームの各内側に連結されＸ軸方向へ弾性を有する第１及び第２内部弾性部材と、
上記基板から一定の間隔浮いていて、上記第１及び第２外部フレーム部の各内部にこれらから離隔するよう形成され、上記第１及び第２内部弾性部材各々により弾性支持され、その各内側一部においてＹ軸方向へ所定の長さを有する櫛歯構造の感知コームを各々有する第１及び第２内部フレームと、
上記基板上に固定され、上記第１及び第２内部フレームの各内部にこれらから離隔するよう形成され、上記各感知コームに設定間隔ほど離隔され噛み合う櫛歯構造のコーム感知器を各々有する第１及び第２感知電極と、
を具備した音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項２】
上記外側固定支持部は、相互離隔されＹ軸方向へ相互並んで形成された第１及び第２Ｙ軸フレームバー、並びに上記第１及び第２Ｙ軸フレームバーの各端部に連結され、相互離隔しながらＸ軸方向へ相互並んで形成された第１及び第２Ｘ軸フレームバーを含むことを特徴とする請求項１に記載の音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項３】
上記外部弾性部材は、Ｘ軸方向へ所定の長さを有する弾性バーから成り、この弾性バーの一端は上記外側固定支持部の内側に連結され、上記弾性バーの他端は上記第１外部フレームに連結された第１及び第２外部弾性部材と、
Ｘ軸方向へ所定の長さを有する弾性バーから成り、この弾性バーの一端は上記外側固定支持部の内側に連結され、上記弾性バーの他端は上記第２外部フレームに連結された第３及び第４外部弾性部材と、
右側に倒れたワイングラス形状の弾性体から成り、この弾性体の左側両端は上記外側固定支持部の第１Ｙ軸フレームバーの内側中央付近に連結され、上記弾性体の右側両端は上記外側固定支持部の第１及び第２外部フレーム各々に連結された第５外部弾性部材と、
左側に倒れたワイングラス形状の弾性体から成り、この弾性体の右側両端は上記外側固定支持部の第２Ｙ軸フレームバーの内側中央付近に連結され、上記弾性体の左側両端は上記外側固定支持部の第１及び第２外部フレーム各々に連結された第６外部弾性部材と、
を含むことを特徴とする請求項２に記載の音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項４】
上記第１及び第２外部弾性部材はＹ軸を基準に相互対称する構造から成ることを特徴とする請求項３に記載の音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープ。  
【請求項５】
上記第３及び第４外部弾性部材はＹ軸を基準に相互対称する構造から成ることを特徴とする請求項４に記載の音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項６】
上記第５及び第６外部弾性部材はＹ軸を基準に相互対称する構造から成ることを特徴とする請求項５に記載の音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項７】
上記第１及び第３外部弾性部材はＸ軸を基準に相互対称する構造から成ることを特徴とする請求項６に記載の音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項８】
上記第２及び第４外部弾性部材はＸ軸を基準に相互対称する構造から成ることを特徴とする請求項７に記載の音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープ。  
【請求項９】
上記第５及び第６外部弾性部材各々はＸ軸を基準に相互対称する構造から成ることを特徴とする請求項８に記載の音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項１０】
上記第５外部弾性部材の弾性体は、上記外側固定支持部の第１Ｙ軸フレームバー側へ開放されたカップ形状から成り上記第１Ｙ軸フレームバーの内側中央付近に連結された第１連結部と、
上記外側固定支持部の第２Ｙ軸フレームバー側へ開放されたカップ形状から成り、上記第１及び第２外部フレームに各端部が連結される第２連結部と、
上記第１連結部の中央と上記第２連結部の中央を連結する第３連結部と、
を含んで成ることを特徴とする請求項９に記載の音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項１１】
上記第６外部弾性部材の弾性体は、上記外側固定支持部の第２Ｙ軸フレームバー側へ開放されたカップ形状から成り、上記第２Ｙ軸フレームバーの内側中央付近に連結された第１連結部と、
上記外側固定支持部の第１Ｙ軸フレームバー側へ開放されたカップ形状から成り、上記第１及び第２外部フレームに各端部が連結される第２連結部と、
上記第１連結部の中央と上記第２連結部の中央を連結する第３連結部と、
を含んで成ることを特徴とする請求項９に記載の音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項１２】
上記第１及び第２外部フレームは、相互離隔しながらＹ軸方向へ相互並んで形成された第１及び第２Ｙ軸フレームバーと、
上記第１及び第２Ｙ軸フレームバーの端部に各々連結され、相互離隔しながらＸ軸方向へ相互並んで形成された第１及び第２Ｘ軸フレームバーと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項１３】
上記第１外部フレームの加振コームは上記第１外部フレームの第１Ｘ軸フレームバーに形成され、上記第２外部フレームの加振コームは上記第２外部フレームの第２Ｘ軸フレームバーに形成されて成ることを特徴とする請求項１２に記載の音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項１４】
上記第１及び第２加振電極は、上記基板上に固定支持された加振電極パッドと、上記加振電極パッド両側からＸ軸方向へ所定の長さで延長された加振電極ビームとを含み、
上記第１及び第２加振電極の各コーム加振器は上記加振電極パッド及び加振電極ビームに形成されて成ることを特徴とする請求項１３に記載の音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項１５】
上記第１外部フレームの加振コームは上記第１外部フレームの第２Ｘ軸フレームバーに形成され、
上記第２外部フレームの加振コームは上記第２外部フレームの第１Ｘ軸フレームバーに形成されて成ることを特徴とする請求項１２に記載の音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項１６】
上記第１及び第２加振電極は、上記基板上に固定支持された加振電極パッドと、上記加振電極パッド両側からＸ軸方向へ所定の長さで延長された加振電極ビームとを含み、
上記第１及び第２加振電極の各コーム加振器は上記加振電極パッド及び加振電極ビームに形成されて成ることを特徴とする請求項１５に記載の音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項１７】
上記第１内部弾性部材は、Ｙ軸方向へ所定の長さを有するＹ軸バーから成り、上記Ｙ軸バーの一端は上記第１外部フレームの第１Ｘ軸フレームバーに連結され、その他端は上記第１内部フレームに連結された第１ないし第２内部スプリング部材と、
Ｙ軸方向へ所定の長さを有するＹ軸バーから成り、上記Ｙ軸バーの一端は上記第１外部フレームの第２Ｘ軸フレームバーに連結され、その他端は上記第１内部フレームに連結された第３ないし第４内部スプリング部材とを含むことを特徴とする請求項１２に記載の音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項１８】
上記第１及び第２内部スプリング部材は、Ｙ軸を基準に相互対称する構造から成り、上記第３及び第４内部スプリング部材は、Ｙ軸を基準に相互対称する構造から成ることを特徴とする請求項１７に記載の音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項１９】
上記第１及び第３内部スプリング部材は、Ｘ軸を基準に相互対称する構造から成り、上記第２及び第４内部スプリング部材はＸ軸を基準に相互対称する構造から成ることを特徴とする請求項１７に記載の音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項２０】
上記第２内部弾性部材は、Ｙ軸方向へ所定の長さを有するＹ軸バーから成り、上記Ｙ軸バーの一端は上記第２外部フレームの第１Ｘ軸フレームバーに連結され、その他端は上記第２内部フレームに連結された第１ないし第２内部スプリング部材と、
Ｙ軸方向へ所定の長さを有するＹ軸バーから成り、上記Ｙ軸バーの一端は上記第２外部フレームの第２Ｘ軸フレームバーに連結され、その他端は上記第２内部フレームに連結された第３ないし第４内部スプリング部材とを含むことを特徴とする請求項１２に記載の音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項２１】
上記第１及び第２内部スプリング部材は、Ｙ軸を基準に相互対称する構造から成り、上記第３及び第４内部スプリング部材は、Ｙ軸を基準に相互対称する構造から成ることを特徴とする請求項２０に記載の音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項２２】
上記第１及び第３内部スプリング部材は、Ｘ軸を基準に相互対称する構造から成り、上記第２及び第４内部スプリング部材は、Ｘ軸を基準に相互対称する構造から成ることを特徴とする請求項２０に記載の音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項２３】
上記第１及び第２内部フレームは、相互離隔しながらＹ軸方向へ相互並んで形成された第１及び第２Ｙ軸フレームバーと、
上記Ｙ軸フレームバーの端部に各々連結され、相互離隔しながらＸ軸方向へ相互並んで形成された第１及び第２Ｘ軸フレームバーとを含むことを特徴とする請求項１に記載の音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項２４】
上記第１内部フレームの感知コームは、上記第１内部フレームの第１Ｘ軸フレームバーに形成され、上記第２内部フレームの感知コームは上記第２内部フレームの第２Ｘ軸フレームバーに形成されて成ることを特徴とする請求項２３に記載の音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープ。  
【請求項２５】
上記第１感知電極は、上記基板上に固定支持された感知電極パッドと、上記感知電極パッド両側からＸ軸方向へ所定の長さで延長された感知電極バーとを含み、
上記第１感知電極のコーム感知器は上記感知電極パッド及び感知電極バーに形成されて成ることを特徴とする請求項２４に記載の音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項２６】
上記第２感知電極は、上記基板上に固定支持された加振電極パッドと、上記感知電極パッド両側からＸ軸方向へ所定の長さで延長された感知電極バーとを含み、
上記第２感知電極のコーム感知器は上記感知電極パッド及び感知電極バーに形成されて成ることを特徴とする請求項２５に記載の音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項２７】
上記第１内部フレームの感知コームは、上記第１内部フレームの第２Ｘ軸フレームバーに形成され、上記第２内部フレームの感知コームは、上記第２内部フレームの第１Ｘ軸フレームバーに形成されて成ることを特徴とする請求項２３に記載の音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項２８】
上記第１感知電極は、上記基板上に固定支持された感知電極パッドと、上記感知電極パッド両側からＸ軸方向へ所定の長さで延長された感知電極バーとを含み、
上記第１感知電極のコーム感知器は上記感知電極パッド及び感知電極バーに形成されて成ることを特徴とする請求項２７に記載の音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項２９】
上記第２感知電極は、上記基板上に固定支持された感知電極パッドと、上記感知電極パッド両側からＸ軸方向へ所定の長さで延長された感知電極バーとを含み、
上記第２感知電極のコーム感知器は上記感知電極パッド及び感知電極バーに形成されて成ることを特徴とする請求項２８に記載の音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項３０】
上記第１内部フレームの感知コームは、上記第１内部フレームの第１及び第２Ｘ軸フレームバー各々に形成され、上記第２内部フレームの感知コームは上記第２内部フレームの第１及び第２Ｘ軸フレームバー各々に形成されて成ることを特徴とする請求項２３に記載の音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項３１】
上記第１感知電極は、上記基板上に固定支持された感知電極パッドと、上記感知電極パッド両側からＸ軸方向へ所定の長さで延長された感知電極バーとを含み、
上記第１感知電極のコーム感知器は上記感知電極パッド及び感知電極バーに形成されて成ることを特徴とする請求項３０に記載の音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項３２】
上記第２感知電極は、上記基板上に固定支持された感知電極パッドと、上記感知電極パッド両側からＸ軸方向へ所定の長さで延長された感知電極バーとを含み、
上記第２感知電極の複数のコーム感知器は上記感知電極パッド及び感知電極バーに形成されて成ることを特徴とする請求項３１に記載の音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープ
【請求項３３】
上記第１及び第２外部フレームは、上記第１及び第２外部フレームのＸ軸フレームバー中相互隣接した両Ｘ軸フレームバー各々にＹ軸方向へ配列された複数のフィードバック感知コームをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項３４】
上記マイクロジャイロスコープは上記第１及び第２外部フレーム間に形成され、上記第１及び第２外部フレームのフィードバック感知コームとの離隔距離に応じたキャパシタンスを感知するフィードバック電極部をさらに具備することを特徴とする請求項３３に記載の音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項３５】
上記フィードバック電極部は、上記基板に固定されるフィードバック電極パッドと、上記フィードバック電極パッドの両側からＸ軸方向へ延長されたフィードバック電極ビームと、上記フィードバック電極パッド及びフィードバック電極ビームにＹ軸方向へ連続に配され、上記第１及び第２外部フレームのフィードバック感知コーム各々に設定間隔ほど離隔され噛み合う櫛歯構造のフィードバックコーム感知器とを含むことを特徴とする請求項３４に記載の音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動体の回転による角速度及び角加速度を感知するためのＭＥＭＳジャイロスコープに関するもので、とりわけ周辺の音響ノイズに強い音叉型振動式ジャイロスコープにおいて、内部フレームの外部構造が加振され、内部フレームの内部構造が感知されるよう具現し、ワイン（wine）グラス形状の弾性部材を利用してより安定的に動作できる音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ジャイロスコープ（Gyroscope）は移動体の回転による角速度または角加速度を感知するためのセンサとして用いられるが、かかるジャイロスコープの種類には、作用力の種類によって機械式ジャイロ（mechanical Gyro）と振動式ジャイロ（vibrating Gyro）とに分かれ、上記振動式ジャイロは製造工程によってセラミックジャイロ（Ceramic Gyro）と半導体製造工程を利用するＭＥＭＳ（Micro Electro-Mechanical System）ジャイロとに分かれる。そして、振動式ジャイロ中作用力の方向によって水平ジャイロ（Lateral Gyro）と垂直ジャイロ（Vertical Gyro）に分かれるが、上記水平ジャイロは速度の水平面と水平方向へのコリオリー力を利用し、上記垂直ジャイロは速度の水平面と垂直方向へのコリオリー力を利用する。  
上記振動式ジャイロに利用されるコリオリー力（Koriolri-force）は「Ｆｃ＝２ｍΩ・Ｖ」式から得られ、ここで「ｍ」は移動体の重量で、「Ω」は角速度で、「Ｖ」は速度である。上記コリオリー力（Ｆｃ）の方向は速度（Ｖ）軸及び角速度（Ω）の回転軸により決定される。かかる振動式ジャイロは通常震え（例えば、手振れ）を感知して補助するための装置に適用できる。
【０００３】
かかる振動式ジャイロの構造物を見ると、振動式ジャイロは固定構造物と振動構造物とに大きく分かれるが、ここで振動構造物は加振のための構造及び感知のための構造を含み、上記加振構造は加振モードにおいて感知条件を形成するために振動構造物を自己発振により共振させるための構造で、上記感知構造は移動体の震え（例えば、デジタルカメラの手振れ）に該当する加速度または角加速度に垂直な方向へ作用するコリオリー力（Ｆ）により振動構造物を共振させるための構造である。ここで、加振モードの共振と感知モードの共振は相互垂直方向に起こり、上記コリオリー力（Ｆｃ）の大きさ、即ち移動体の震え程度によるキャパシタの大きさを測定する。
【０００４】
こうしたジャイロの感知モードにおいて、ジャイロスコープの電圧検出方式としてはコリオリー力に該当するキャパシタンスを測定し電圧に変化させる方式と、コリオリー力による動きを抑制するのに必要な電圧を測定するリバランス（rebalance）方式とがある。
【０００５】
また、かかる振動式ジャイロにおいて感知能力を向上させるために、加振モードでの動きを大きくさせ、感知モードでの感度を良好にしなければならない。
【０００６】
一方、振動式ジャイロはカムコーダの手振れ防止装置、自動車用エアバッグ（Roll-over airbag）装置、玩具などの無人飛行機、そして仮想表示装置（ＨＭＤ：Head Mount Display）などに適用される。
【０００７】
かかる部品に適用するために振動型ジャイロを実際具現する場合、ジャイロは一定の方向の角速度を測定するセンサなので測定しようとする方向以外の角速度や運動に対して反応が鈍くなければならないが、かかる測定しようとするする方向以外の運動に対する敏感度をクロストーク（Cross Talk）あるいはクロスセンシビリティ（Cross Sensitivity）と定義し、物理量を測定するセンサにおいてその数値を最少化し、製品の仕様においてある程度の数値以下に規制している。
【０００８】
従来のマイクロジャイロスコープ中、米国特許第５７４７６９０Ａ号に開示されたマイクロジャイロスコープは、水平方向（Ｘ）にコームを利用して加振するようになり、これと同様に垂直方向（Ｙ）に引き起こされる振動構造のコリオリー振動を感知電極を通して感知できるようにするが、即ち浮遊質量の両面に位置したコームに交流の電圧を印加して浮遊質量がＸ軸方向へ振動している場合、Ｚ軸方向の角速度が印加されると、コリオリー力によって質量は振動周波数でＹ軸方向へ振動し、この際上記振動範囲は印加された角速度に比例して質量のＹ軸方向振動を感知電極を利用して振動周波数で検出することにより角速度信号を得ることができる。
【０００９】
しかし、かかる従来の水平型マイクロジャイロスコープにおいて、振動モードを見るとＸ方向へ初期振動し外部の角速度が印加され発生したコリオリー運動によって質量体はＹ方向へ振動し角速度を感知するので、かかる方式により角速度を検出する際Ｘ、Ｙ方向へ、とりわけ敏感なＹ方向への振動が伝わると影響が直ぐ出力に現れる現象が起こるが、外部の振動中とりわけ固有振動数近傍の振動には脆弱で他周波数帯域は電気的なフィルターを設けて減少させることができるがジャイロの原理上固有振動数（共振周波数）の信号に変調（modulation）され角速度信号が発生するので電気的にも相殺が不可能な成分が存在して感知能力を劣らせるといった問題がある。
【００１０】
また、従来のマイクロジャイロスコープ中、米国特許第５３４９８５５Ａ号に開示された音叉型マイクロジャイロスコープは、音叉（Tuning Fork）型振動モードを使用しているが、この音叉モードにおいて感知（Sensing）するモードが底と垂直な方向へ起こされる。こうしたマイクロジャイロスコープは駆動モードの方向は水平方向で感知モードの方向が垂直の特性を有する構造物を含み、こうした構造物においては上記両方向の周波数が同一な場合、最大出力が発生するので作製工程後電気的に、もしくは再工程を通して同一あるいは類似に共振周波数を同調させるチューニング作業を行う。
【００１１】
ここで、水平方向と垂直方向の共振周波数を同調させなければならないが、感知モードと加振モードの方向が相互水平及び垂直であるため、かかる水平及び垂直方向に振動するスプリングなどの弾性体の高さ及び厚さを同一に作製しなければならなく、これは周波数チューニング（Tuning）作業を困難にする要因として働き、また水平方向の周波数は構造物のエッチング工程に敏感で垂直方向の共振周波数は構造物の厚さを決定する蒸着やメッキや研磨（Polishing）工程によって決定されるので両工程の管理を徹底に行わなければならないが、実際工程の管理が大変難しく感知電極が一方に形成されているので大きい角速度が印加され垂直方向の振動の大きさが増加すると測定における非線形性があらわれるといった問題がある。  
先述したような従来のジャイロにおいては、外部の振動や音響ノイズによってジャイロ構造物に振動が伝わり、測定しようとするする角速度以外の信号が問題となる程に大きく現れることがわかり、実際の用途においてかかる振動や音響ノイズによる異常信号の発生は製品としての機能に致命的な悪影響を及ぼす。
【００１２】
かかる従来の問題を解決するために、図１に示したような水平型及び音叉型振動式ジャイロスコープが提案された。
【００１３】
図１は従来の水平型及び音叉型振動式ジャイロスコープの平面図である。
【００１４】
図１の従来の水平型及び音叉型振動式ジャイロスコープは基板、固定部（１１０）、外部弾性部材（１２０）、外部フレーム部（１３０）、感知電極部（１４０）、内部弾性部材（１５０）、櫛歯構造の加振コームを各々有する一対の第１及び第２内部質量体を含む内部質量部（１６０）、櫛歯構造のコーム加振器（comb drive）を含む加振電極部（１７０）を含んで成る。
【００１５】
ここで、上記加振電極部（１７０）に加振信号が供給されると、上記加振電極部（１７０）と内部質量部（１６０）との間に静電力が発生し、この静電力により上記内部質量部（１６０）の第１及び第２内部質量体がＹ軸方向に向き合いながら接近と離反を繰り返す往復運動を行う水平音叉モードで加振される。
【００１６】
この際、図１のジャイロスコープにＸ軸及びＹ軸に垂直な回転軸を有する角速度が発生すると、上記一対の内部質量体はＸ軸方向中相互逆方向のコリオリー力を受け振動するようになり、かかる振動体の振動は内部弾性部材により外部フレーム部に伝わり、この外部フレーム部（１３０）が振動を起こす。
【００１７】
その場合、上記外部フレーム部（１３０）と上記感知電極部（１４０）との間隔の変化によるキャパシタンスを上記感知電極部（１４０）が検出して外力の大きさまたは自己の震えなどを感知することができる。
【００１８】
かかる水平型及び音叉型振動式ジャイロスコープに対する具体的な説明は日本特許公開第２００４−２０５４９２号に開示される。
【００１９】
かかる従来の音叉ジャイロにおいては、感知モードの共振方向と加振モードの共振方向が同平面上に形成される水平型モードで動作し、工程上決定される垂直方向の厚さの変化に鈍くて感知特性を向上させられるといった利点がある。
【００２０】
しかし、図１の従来の水平型及び音叉型振動式ジャイロスコープは下記のような問題を抱えている。
【００２１】
図２は、図１のジャイロスコープの音叉モード時のパイ（π）型スプリングの形状である。
【００２２】
図１及び図２によると、従来の水平型及び音叉型振動式ジャイロスコープにおいては、上記外部フレーム部（１３０）と上記内部質量部（１６０）の第１及び第２内部質量体がパイ型スプリングにより連結されているが、上記ジャイロスコープが音叉モードで動作する際、上記パイ型スプリングは図２に示すように、そのボディ部に不安定な変形が発生し、  これにより上記ジャイロスコープが不安定な音叉動作を起こす問題がある。酷いと異常発振を起こしかねない。
【００２３】
また、図１に示した従来の水平型及び音叉型振動式ジャイロスコープにおいては、全て精密加工を必要とする複数の小型構造物から成ることから、作製が困難なばかりでなく高価の費用がかかる欠点があり、とりわけ上記のようなジャイロスコープは複数の機械部品から成るので、回路一体型での適用が難しくなるといった問題がある。
【特許文献１】米国特許第５７４７６９０Ａ号
【特許文献２】米国特許第５３４９８５５Ａ号
【特許文献３】日本特許公開第２００４−２０５４９２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
本発明は上記問題を解決するために提案されたものとして、その目的は、周辺の音響ノイズに強い音叉型振動式ジャイロスコープにおいて内部フレームの外部構造が加振され内部フレームの内部構造が感知されるよう具現した水平型及び音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープを提供することにある。
【００２５】
さらに、本発明の異なる目的はワイン（wine）グラス形状の弾性部材を利用して、より安定した動作が行える水平型及び音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープを提供することにある。
【００２６】
さらに、本発明のさらに異なる目的はワイングラス形状の弾性部材同士の間の空間にフィードバック電極を形成して使用空間効率を高めサイズを減少させられる水平型及び音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
上記本発明の目的を成し遂げるために、本発明の水平型及び音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープは、
相互垂直なＸ軸及びＹ軸による水平方向への平面構造を有する基板上に形成された外側固定支持部と、
上記外側固定支持部の内側に連結されＹ軸方向へ弾性を有する複数個の外部弾性部材と、  上記基板から一定の間隔浮いていて、上記複数個の外部弾性部材により弾性支持され、Ｙ軸上において相互上下に離隔するよう配され、その各内側一部においてＹ軸方向へ所定の長さを有する櫛歯構造の加振コームを各々有する第１及び第２外部フレームと、
上記基板上に固定され、上記第１及び第２外部フレーム部の各内部にこれらから離隔するよう形成され、上記各加振コームに設定間隔ほど離隔して噛み合う櫛歯構造のコーム加振器を各々有する第１及び第２加振電極と、
上記第１及び第２外部フレームの各内側に連結されＸ軸方向へ弾性を有する第１及び第２内部弾性部材と、
上記基板から一定の間隔浮いていて、上記第１及び第２外部フレーム部の各内部にこれらから離隔するよう形成され、上記第１及び第２内部弾性部材各々により弾性支持され、その各内側一部においてＹ軸方向へ所定の長さを有する櫛歯構造の感知コームを各々有する第１及び第２内部フレームと、
上記基板上に固定され、上記第１及び第２内部フレームの各内部にこれらから離隔するよう形成され、上記各感知コームに設定間隔ほど離隔され噛み合う櫛歯構造のコーム感知器とを各々有する第１及び第２感知電極を具備することを特徴とする。  
【発明の効果】
【００２８】
上述したような本発明によると、周辺の音響ノイズに強い音叉型振動式ジャイロスコープにおいて、内部フレームの外部構造が加振され、内部フレームの内部構造が感知されるよう具現し、ワイングラス形状の弾性部材同士の間の空間にフィードバック電極を形成して使用空間効率を高めてサイズを縮小することができ、ワイン（wine）グラス形状の弾性部材を利用してより安定した動作を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の好ましき実施例について添付の図を参照しながら詳しく説明する。
【００３０】
本発明に参照される図において、実質的に同一な構成と機能を有する構成要素には同一符合を使用する。
【００３１】
本発明のＭＥＭＳジャイロスコープは周辺の音響ノイズなどの外部振動による影響に鈍い音叉モードを利用し、またワイングラス形状の外部弾性部材を使用して音叉モードにおいてより安定した振動を保障でき、ワイングラス形状の弾性部材同士の間の空間にフィードバック電極を形成して使用空間効率を高めサイズを減少させられる。
【００３２】
とりわけ、本発明のＭＥＭＳジャイロスコープにおいて、外部フレームと内部フレームは複数個の外部弾性部材及び内部弾性部材によって弾性支持されると同時に基板から一定の間隔浮かんで振動が許される構造となっており、上記外部フレームと内部フレームの大きさと密度、各弾性部材の剛性を調節して外部フレーム及び内部フレームの振動モード及び共振周波数を決定することができる。
【００３３】
さらに、基板に固定され外部フレームに連結される外部弾性部材の形状と、外部フレーム部に連結されながら内部フレーム部を連結する内部弾性部材の形状、とりわけ基板の中心部分において基板と外部フレームを連結して音叉モードを発生させるワイングラス形状の弾性部材形状は本発明における重要な事項である。こうしたジャイロの構成に対する好ましい実施形態を提示して下記に説明する。
【００３４】
図３（ａ）は本発明による音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープの全体平面図で、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＡ１−Ａ２線断面図である。
【００３５】
図３（ａ）、（ｂ）によると、本発明の音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープは、外側固定支持部（２２０）と、外部弾性部材（３１０〜３６０）と、第１及び第２外部フレーム（４１０、４２０）と、第１及び第２加振電極（５１０、５２０）と、第１及び第２内部弾性部材（６１０、６２０）と、第１及び第２内部フレーム（７１０、７２０）と、第１及び第２  感知電極（８１０、８２０）とを含む。また、本発明のＭＥＭＳジャイロスコープはフィードバック電極（９００）をさらに含むことができる。
【００３６】
図３（ａ）、（ｂ）によると、上記外側固定支持部（２２０）は相互垂直なＸ軸及びＹ軸による水平方向への平面構造を有する基板（２１０）上に形成される。上記外側固定支持部（２２０）によって実質的に四角形状の内部空間が設けられ、この内部空間に加振構造物と感知構造物が配される。この外側固定支持部（２２０）についても図４を参照しながら具体的に説明する。
【００３７】
上記外部弾性部材（３１０〜３６０）は上記外側固定支持部（２２０）の内側に連結され  Ｙ軸方向へ弾性を有する複数個の外部弾性部材から成るが、こうした外部弾性部材（３１０〜３６０）は上記第１及び第２外部フレーム（４１０、４２０）がＹ軸方向へ振動できるよう、Ｙ軸方向へ弾性を有し、Ｘ軸方向への弾性はほぼ無い。
【００３８】
こうして、上記外部弾性部材（３１０〜３６０）に連結された上記第１及び第２外部フレーム（４１０、４２０）は、Ｙ軸方向への振動が許され、Ｘ軸方向への振動は抑制される。この外部弾性部材（３１０〜３６０）については図５及び図６に基づき具体的に説明する。
【００３９】
上記第１外部フレーム（４１０）は上記基板（２１０）から一定の間隔浮いていて、上記複数個の外部弾性部材（３１０〜３６０）により弾性支持され、Ｙ軸上の上部に配され、その各内側一部においてＹ軸方向へ所定の長さを有する櫛歯構造の加振コーム（４１５）を含む。
【００４０】
上記第２外部フレーム（４２０）は上記基板（２１０）から一定の間隔浮いていて、上記複数個の外部弾性部材（３１０〜３６０）により弾性支持され、Ｙ軸上の下部に上記第１外部フレーム（４１０）と離隔するよう配され、その各内側一部においてＹ軸方向へ所定の長さを有する櫛歯構造の加振コーム（４２５）を含む。かかる第１及び第２外部フレーム（４１０、４２０）については図７を参照しながら具体的に説明する。
【００４１】
上記第１加振電極（５１０）は上記基板（２１０）上に固定され、上記第１外部フレーム部（４１０）の内部にこれから離隔するよう形成され、上記第１外部フレーム部（４１０）の各加振コーム（４１５）に設定間隔ほど離隔され相互噛み合う櫛歯構造のコーム加振器（５１５）を含む。
【００４２】
上記第２加振電極（５２０）は上記基板（２１０）上に固定され、上記第２外部フレーム（４２０）から設定間隔ほど離隔され上記第２外部フレーム部（４２０）の内部に形成され、上記第２外部フレーム部（４２０）の加振コーム（４２５）に設定間隔ほど離隔され相互噛み合う櫛歯構造のコーム加振器（５２５）を含む。
【００４３】
かかる第１及び第２加振電極（５１０、５２０）についても図８を参照しながら具体的に説明する。
【００４４】
ここで、本発明においてコーム（comb）とは複数個のフィンガーが一列に繰り返し配され櫛歯構造となった形態で定義され、またコーム感知器も上記コームと同様、複数個のフィンガーが一列に繰り返し配され櫛歯構造となった形態で定義される。
【００４５】
この際、上記第１及び第２加振電極（５１０、５２０）に加振回路部（図示せず）から加振信号が印加されると、上記第１及び第２加振電極（５１０、５２０）のコーム加振器（５１５、５２５）と上記第１及び第２外部フレーム（４１０、４２０）の加振コーム（４１５、４２５）との間に電位差による静電力が発生し、上記第１及び第２外部フレーム（４１０、４２０）が上記外部弾性部材（３１０〜３６０）により弾性支持されたまま加振され、Ｙ軸方向に相互逆方向へ接近したり離反する音叉モードで振動を起こす。
【００４６】
さらに、図３（ａ）、（ｂ）によると、上記第１内部弾性部材（６１０）は上記第１外部フレーム（４１０）の各内側に連結されＸ軸方向へ弾性を有するよう形成されるが、これはＸ軸方向へ弾性を有し、Ｙ軸方向へは弾性がほぼ無い。こうして上記第１内部弾性部材（６１０）により、上記第１外部フレーム（４１０）のＹ軸振動に上記第１内部フレーム（７１０）が連動されＹ軸へ振動する。
【００４７】
そして、上記第２内部弾性部材（６２０）は上記第２外部フレーム（４２０）の各内側に連結され  Ｘ軸方向へ弾性を有するが、これはＸ軸方向へ弾性を有し、Ｙ軸方向へは弾性がほぼ無い。こうして上記第２内部弾性部材（６２０）により、上記第２外部フレーム（４２０）のＹ軸振動に上記第２内部フレーム（７２０）が連動されＹ軸へ振動する。
【００４８】
かかる第１及び第２内部弾性部材（６１０、６２０）については図９を参照しながら具体的に説明する。
【００４９】
先述した第１及び第２内部弾性部材（６１０、６２０）によって、上記第１及び第２外部フレーム（４１０、４２０）がＹ軸方向へ音叉モードで振動する場合、これに連動し上記第１及び第２内部フレーム（７１０、７２０）もＹ軸方向へ音叉モードで振動するようになる。
【００５０】
続いて、上記第１内部フレーム（７１０）は上記基板（２１０）から一定の間隔浮いていて、上記第１外部フレーム部（４１０）の各内部にこれから離隔するよう形成され、上記第１内部弾性部材（６１０）により弾性支持され、その内側一部においてＹ軸方向へ所定の長さを有する櫛歯構造の感知コーム（７１５）を有する。
【００５１】
上記第２内部フレーム（７２０）は上記基板（２１０）から一定の間隔浮いていて、上記第２外部フレーム部（４２０）の各内部にこれから離隔するよう形成され、上記第２内部弾性部材（６２０）により弾性支持され、その内側一部においてＹ軸方向へ所定の長さを有する櫛歯構造の感知コーム（７２５）を有する。
【００５２】
かかる上記第１及び第２内部フレーム（７１０、７２０）については図１０を参照しながら具体的に説明する。
【００５３】
この際、上記のように、上記第１及び第２内部フレーム（７１０、７２０）がＹ軸方向へ音叉モードで振動する間に、本発明のマイクロジャイロスコープにＸ軸及びＹ軸に垂直する回転軸を有する加速度または／及び角速度が発生すると、上記第１及び第２内部フレーム（７１０、７２０）はＸ軸方向中相互逆方向のコリオリー力を受け振動するようになる。即ち、上記第１及び第２内部フレーム（７１０、７２０）は基板の中心を基準に２次共振周波数だけ相互逆方向へＸ軸方向に運動を行い始める。
【００５４】
かかる第１及び第２内部フレーム（７１０、７２０）の振動は下記に説明するような第１及び第２感知電極（８１０、８２０）により感知される。
【００５５】
また、図３（ａ）、（ｂ）によると、上記第１感知電極（８１０）は上記基板（２１０）上に固定され、上記第１内部フレーム（７１０）の各内部にこれから離隔するよう形成され、上記感知コーム（７１５）に設定間隔ほど離隔され噛み合う櫛歯構造のコーム感知器（８１５）を有する。
【００５６】
上記第２感知電極（８２０）は上記基板（２１０）上に固定され、上記第２内部フレーム（７２０）の各内部にこれから離隔するよう形成され、上記感知コーム（７２５）に設定間隔ほど離隔され噛み合う櫛歯構造のコーム感知器（８２５）を有する。
【００５７】
かかる上記第１及び第２感知電極（８１０、８２０）については図１１を参照しながら具体的に説明する。
【００５８】
先述したように、上記第１及び第２内部フレーム（７１０、７２０）はＸ軸方向中相互逆方向に振動する場合、上記第１及び第２内部フレーム（７１０、７２０）の感知コーム（７１５、７２５）と、上記第１及び第２  感知電極（８１０、８２０）のコーム感知器（８１５、８２５）との間隔変化に該するキャパシタンス、即ち移動体の震えが上記第１及び第２  感知電極（８１０、８２０）により感知されることができる。
【００５９】
以下、本発明のＭＥＭＳジャイロスコープの各構成要素について図４ないし図１３を参照しながらより具体的に説明する。
【００６０】
図４は本発明の外側固定支持部の平面図である。  
図４によると、上記外側固定支持部（２２０）は相互離隔されＹ軸方向へ相互並んで形成された第１及び第２Ｙ軸フレームバー（２２１、２２２）と、上記第１及び第２Ｙ軸フレームバー（２２１、２２２）の各端部に連結され、相互離隔しながらＸ軸方向へ相互並んで形成された第１及び第２Ｘ軸フレームバー（２２３、２２４）を含む。
【００６１】
こうした上記外側固定支持部（２２０）の第１及び第２Ｙ軸フレームバー（２２１、２２２）及び第１及び第２Ｘ軸フレームバー（２２３、２２４）により実質的に四角形状の内部空間が設けられ、この内部空間に第１及び第２加振電極（５１０、５２０）及び第１及び第２外部フレーム（４１０、４２０）などの加振構造物と、第１及び第２感知電極（８１０、８２０）及び第１及び第２内部フレーム（７１０、７２０）などの感知構造物が配される。
【００６２】
図５（ａ）、（ｂ）は本発明の第１ないし第４外部弾性部材の拡大図で、図６は本発明の第５及び第６外部弾性部材の拡大図である。
【００６３】
図４ないし図６によると、上記外部弾性部材は第１ないし第６外部弾性部材（３１０〜３６０）を含む。
【００６４】
図５（ａ）、（ｂ）によると、上記第１及び第２外部弾性部材（３１０、３２０）はＸ軸方向へ所定の長さを有する弾性バーから成り、この弾性バーの一端は上記外側固定支持部（２２０）の内側に連結され、上記弾性バーの他端は上記第１外部フレーム（４１０）に連結されて成る。
【００６５】
上記第３及び第４外部弾性部材（３３０、３４０）はＸ軸方向へ所定の長さを有する弾性バーから成り、この弾性バーの一端は上記外側固定支持部（２２０）の内側に連結され、上記弾性バーの他端は上記第２外部フレーム（４２０）に連結されて成る。
【００６６】
図６によると、上記第５外部弾性部材（３５０）は右側に倒れたワイングラス形状の弾性体から成り、この弾性体の左側両端は上記外側固定支持部（２２０）の第１Ｙ軸フレームバー（２２１）の内側中央付近に連結され、上記弾性体の右側両端は上記第１及び第２外部フレーム（４１０、４２０）各々に連結されて成る。
【００６７】
そして、上記第６外部弾性部材（３６０）は左側に倒れたワイングラス形状の弾性体から成り、この弾性体の右側両端は上記外側固定支持部（２２０）の第２Ｙ軸フレームバー（２２２）の内側中央付近に連結され、上記弾性体の左側両端は上記第１及び第２外部フレーム（４１０、４２０）各々に連結されて成る。
【００６８】
また、図５（ａ）によると、上記第１外部弾性部材（３１０）は上記外側固定支持部（２２０）の第１Ｙ軸フレームバー（２２１）内側上端にその一端が連結されＸ軸方向へ所定の長さで延長された第１Ｘ軸バー（３１１）と、上記第１Ｘ軸バー（３１１）の他端においてＹ軸下方へ折り曲げられて延長された折曲部（３１２）と、上記折曲部（３１２）に連結されＸ軸方向へ所定の長さで延長され上記第１外部フレーム（４１０）の左側上端に連結された第２Ｘ軸バー（３１３）を含む。ここで、上記第１及び第２Ｘ軸バー（３１１、３１３）の長さは上記折曲部（３１２）のＹ軸の長さよりずっと長く形成して上記第１外部フレーム（４１０）に対するＹ軸方向への振動を円滑にさせる。
【００６９】
上記第２外部弾性部材（３２０）は上記外側固定支持部（２２０）の第２Ｙ軸フレームバー（２２２）内側上端にその一端が連結されＸ軸方向へ所定の長さで延長された第１Ｘ軸バー（３２１）と、上記第１Ｘ軸バー（３２１）の他端においてＹ軸下方へ折り曲げられて延長された折曲部（３２２）と、上記折曲部（３２２）に連結されＸ軸方向へ所定の長さで延長され上記第１外部フレーム（４１０）の右側上端に連結された第２Ｘ軸バー（３２３）を含む。ここで、上記第１及び第２Ｘ軸バー（３２１、３２３）の長さは上記折曲部（３２２）のＹ軸長さよりずっと長く形成して上記第１外部フレーム（４１０）に対するＹ軸方向への振動を円滑にさせる。
【００７０】
かかる上記第１及び第２外部弾性部材（３１０、３２０）は下記に説明される第５及び第６外部弾性部材（３５０、３６０）と相俟って、上記第１外部フレーム（４１０）が左右均衡の音叉モードで振動するよう、Ｙ軸を基準に相互対称する構造から成ることが好ましい。
【００７１】
図５（ｂ）によると、上記第３外部弾性部材（３３０）は上記外側固定支持部（２２０）の第１Ｙ軸フレームバー（２２１）の内側下端にその一端が連結されＸ軸方向へ所定の長さ延長された第１Ｘ軸バー（３３１）と、上記第１Ｘ軸バー（３３１）の他端においてＹ軸上方へ折り曲げられて延長された折曲部（３３２）と、上記折曲部（３３２）に連結され  Ｘ軸方向へ所定の長さで延長され第２外部フレーム（４２０）の左側下端に連結された第２Ｘ軸バー（３３３）を含む。ここで、上記第１及び第２Ｘ軸バー（３３１、３３３）の長さは上記折曲部（３３２）のＹ軸の長さよりずっと長く形成し上記第２外部フレーム（４２０）に対するＹ軸方向への振動を円滑にさせる。
【００７２】
上記第４外部弾性部材（３４０）は上記外側固定支持部（２２０）の第２Ｙ軸フレームバー（２２２）の内側下端にその一端が連結されＸ軸方向へ所定の長さで延長された第１Ｘ軸バー（３４１）と、上記第１Ｘ軸バー（３４１）の他端においてＹ軸上方へ折り曲げられて延長された折曲部（３４２）と、上記折曲部（３４２）に連結されＸ軸方向へ所定の長さで延長され第２外部フレーム（４２０）の右側下端に連結された第２Ｘ軸バー（３４３）を含む。ここで、上記第１及び第２Ｘ軸バー（３４１、３４３）の長さは上記折曲部（３４２）のＹ軸の長さよりずっと長く形成して上記第２外部フレーム（４２０）に対するＹ軸方向への振動を円滑にさせる。
【００７３】
ここで、上記第３及び第４外部弾性部材（３３０、３４０）は下記に説明される第５及び第６外部弾性部材（３５０、３６０）と相俟って上記第２外部フレーム（４２０）が左右均衡の音叉モードで振動するよう、Ｙ軸を基準に相互対称する構造から成ることが好ましい。
【００７４】
先述したバーのように、上記第１外部フレーム（４１０）及び第２外部フレーム（４２０）各々が左右均衡の音叉モードでの振動のためには、上記第１及び第２外部弾性部材（３１０、３２０）がＹ軸を基準に相互対称する構造から成り、上記第３及び第４外部弾性部材（３３０、３４０）はＹ軸を基準に相互対称する構造から成ることが好ましい。本発明のＭＥＭＳジャイロスコープにおいて、対称する構造はフレームの形成、大きさ、密度及び剛性が実質的に同一であることを意味する。
【００７５】
また、上記第１外部フレーム（４１０）と第２外部フレーム（４２０）がより確実に相互同期され音叉モードで振動するためには、上記第１及び第３外部弾性部材（３１０、３３０）はＸ軸を基準に相互対称する構造から成り、上記第２及び第４外部弾性部材（３２０、３４０）はＸ軸を基準に相互対称する構造から成ることが好ましい。
【００７６】
一方、本発明の複数の外部弾性部材中第５及び第６外部弾性部材（３５０、３６０）は上記第１ないし第４外部弾性部材（３１０〜３４０）と相俟って上記第１外部フレーム（４１０）及び第２外部フレーム（４２０）がより安定した音叉モードでの振動を保障するためにワイングラス形状から成るが、これについては図６を参照して説明する。
【００７７】
図６によると、上記第５外部弾性部材（３５０）の弾性体は上記外側固定支持部（２２０）の第１Ｙ軸フレームバー（２２１）側へ開放されたカップ形状から成り、上記第１Ｙ軸フレームバー（２２１）の内側中央付近に連結された第１連結部（３５１）と、上記外側固定支持部（２２０）の第２Ｙ軸フレームバー（２２２）側へ開放されたカップ（ＣＵＰ）形状から成り、上記第１及び第２外部フレーム（４１０、４２０）に各端部が連結される第２連結部（３５２）と、上記第１連結部（３５１）の中央と上記第２連結部（３５２）の中央とを連結する第３連結部（３５３）とを含む。
【００７８】
また、図６によると、上記第６外部弾性部材（３６０）の弾性体は上記第２Ｙ軸フレームバー（２２２）側へ開放されたカップ（ＣＵＰ）形状から成り、上記第２Ｙ軸フレームバー（２２２）の内側中央付近に連結された第１連結部（３６１）と、上記外側固定支持部（２２０）の第１Ｙ軸フレームバー（２２１）側へ開放されたカップ（ＣＵＰ）形状から成り、上記第１及び第２外部フレーム（４１０、４２０）に各端部が連結される第２連結部（３６２）と、上記第１連結部（３６１）の中央と上記第２連結部（３６２）の中央とを連結する第３連結部（３６３）とを含む。
【００７９】
ここで、上記第５外部弾性部材（３５０）と上記第６外部弾性部材（３６０）は上記第１及び第２外部フレーム（４１０、４２０）各々の左右均衡の音叉モードでの振動のために、Ｙ軸を基準に相互対称する構造から成ることが好ましい。
【００８０】
また、上記第５及び第６外部弾性部材（３５０、３６０）各々は上記第１外部フレーム（４１０）と第２外部フレーム（４２０）が相互正確に同期された音叉モードでの振動のために、Ｘ軸を基準に相互対称する構造から成ることが好ましい。
【００８１】
かかる上記第５及び第６外部弾性部材（３５０、３６０）によって、上記第１及び第２外部フレーム（４１０、４２０）がより安定した音叉モードで  振動できるが、これについては図１３を参照しながら説明する。
【００８２】
図７は本発明の第１及び第２外部フレームの平面図である。
【００８３】
図７によると、上記第１外部フレーム（４１０）は相互離隔されＹ軸方向へ相互並んで形成された第１及び第２Ｙ軸フレームバー（４１１、４１２）と、上記第１及び第２Ｙ軸フレームバー（４１１、４１２）の端部に各々連結され、相互離隔しながらＸ軸方向へ相互並んで形成された第１及び第２  Ｘ軸フレームバー（４１３、４１４）を含む。
【００８４】
また、上記第２外部フレーム（４２０）は相互離隔されＹ軸方向へ相互並んで形成された第１及び第２Ｙ軸フレームバー（４２１、４２２）と、上記第１及び第２Ｙ軸フレームバー（４２１、４２２）の端部に各々連結され、相互離隔しながらＸ軸方向へ相互並んで形成された第１及び第２Ｘ軸フレームバー（４２３、４２４）を含む。
【００８５】
かかる上記第１外部フレーム（４１０）と第２外部フレーム（４２０）はＸ軸を基準に相互対称する構造から成る。
【００８６】
図８は本発明の第１及び第２加振電極の平面図である。
【００８７】
図７及び図８によると、上記第１外部フレーム（４１０）の加振コーム（４１５）は上記第１外部フレーム（４１０）の第１  Ｘ軸フレームバー（４１３）に形成され、上記第２外部フレーム（４２０）の加振コーム（４２５）は上記第２外部フレーム（４２０）の第２Ｘ軸フレームバー（４２４）に形成されて成ることができる。
【００８８】
この際、上記第１及び第２加振電極（５１０、５２０）は上記基板（２１０）上に固定支持された加振電極パッド（５１１、５２１）と、上記加振電極パッド（５１１、５２１）両側からＸ軸方向へ所定の長さで延長された加振電極ビーム（５１２、５２２）を含み、上記第１及び第２加振電極（５１０、５２０）の各コーム加振器（５１５、５２５）は上記加振電極パッド及び加振電極ビームに形成されて成ることができる。
【００８９】
これと異なり、上記第１外部フレーム（４１０）の加振コーム（４１５）は上記第１外部フレーム（４１０）の第２Ｘ軸フレームバー（４１４）に形成され、上記第２外部フレーム（４２０）の加振コーム（４２５）は上記第２外部フレーム（４２０）の第１Ｘ軸フレームバー（４２３）に形成されて成ることもできる。
【００９０】
この際、上記第１及び第２加振電極（５１０、５２０）は上記基板（２１０）上に固定支持された加振電極パッド（５１１、５２１）と、上記加振電極パッド（５１１、５２１）両側からＸ軸方向へ所定？が延長された加振電極ビーム（５１２、５２２）を含み、上記第１及び第２加振電極（５１０、５２０）の各コーム加振器（５１５、５２５）は上記加振電極パッド及び加振電極ビームに形成されて成ることができる。
【００９１】
図９は本発明の第１及び第２内部弾性部材の平面図である。
【００９２】
図３及び図９によると、上記第１内部弾性部材（６１０）はＹ軸方向へ所定の長さを有するＹ軸バーから成り、上記Ｙ軸バーの一端は上記第１外部フレーム（４１０）の第１Ｘ軸フレームバー（４１３）に連結され、その他端は上記第１内部フレーム（７１０）に連結された第１ないし第２内部スプリング部材（６１１、６１２）と、Ｙ軸方向へ所定の長さを有するＹ軸バーから成り、上記Ｙ軸バーの一端は上記第１外部フレーム（４１０）の第２Ｘ軸フレームバー（４１４）に連結され、その他端は上記第１内部フレーム（７１０）に連結された第３ないし第４内部スプリング部材（６１３、６１４）とを含む。
【００９３】
上記第１及び第２内部スプリング部材（６１１、６１２）はＹ軸を基準に相互対称する構造から成り、上記第３及び第４内部スプリング部材（６１３、６１４）はＹ軸を基準に相互対称する構造から成る。
【００９４】
また、上記第１及び第３内部スプリング部材（６１１、６１３）はＸ軸を基準に相互対称する構造から成り、上記第２及び第４内部スプリング部材（６１２、６１４）はＹ軸を基準に相互対称する構造から成る。  
かかる上記第１内部弾性部材（６１０）によって、上記第１内部フレーム（７１０）は１次共振モードである加振モードでは上記第１外部フレーム（４１０）と連動してＹ軸方向へ振動し、また２次共振モードである感知モードではＸ軸方向へ振動することができる。
【００９５】
また、図３及び図９によると、上記第２内部弾性部材（６２０）はＹ軸方向へ所定の長さを有するＹ軸バーから成り、上記Ｙ軸バーの一端は上記第２外部フレーム（４２０）の第１Ｘ軸フレームバー（４２３）に連結され、その他端は上記第２内部フレーム（７２０）に連結された第１ないし第２内部スプリング部材（６２１、６２２）と、Ｙ軸方向へ所定の長さを有するＹ軸バーから成り、上記Ｙ軸バーの一端は上記第２外部フレーム（４２０）の第２  Ｘ軸フレームバー（４２４）に連結され、その他端は上記第２内部フレーム（７２０）に連結された第３ないし第４内部スプリング部材（６２３、６２４）を含む。
【００９６】
上記第１及び第２内部スプリング部材（６２１、６２２）はＹ軸を基準に相互対称する構造から成り、上記第３及び第４内部スプリング部材（６２３、６２４）はＹ軸を基準に相互対称する構造から成る。
【００９７】
また、上記第１及び第３内部スプリング部材（６２１、６２３）はＸ軸を基準に相互対称する構造から成り、上記第２及び第４内部スプリング部材（６２２、６２４）はＸ軸を基準に相互対称する構造から成る。
【００９８】
かかる上記第２内部弾性部材（６２０）によって、上記第２内部フレーム（７２０）は１次共振モードである加振モードでは上記第２外部フレーム（４２０）と連動してＹ軸方向へ振動し、また２次共振モードである感知モードではＸ軸方向へ振動することができる。
【００９９】
図１０は本発明の第１及び第２内部フレームの平面図で、図１１は本発明の第１及び第２感知電極の平面図である。
【０１００】
図１０によると、上記第１内部フレーム（７１０）は相互離隔しながらＹ軸方向へ相互並んで形成された第１及び第２Ｙ軸フレームバー（７１１、７１２）と、上記Ｙ軸フレームバー（７１１、７１２）の端部に各々連結され、相互離隔しながらＸ軸方向へ相互並んで形成された第１及び第２Ｘ軸フレームバー（７１３、７１４）を含む。
【０１０１】
また、上記第２内部フレーム（７２０）は相互離隔しながらＹ軸方向へ相互並んで形成された第１及び第２Ｙ軸フレームバー（７２１、７２２）と、上記Ｙ軸フレームバー（７２１、７２２）の端部に各々連結され、相互離隔しながらＸ軸方向へ相互並んで形成された第１及び第２Ｘ軸フレームバー（７２３、７２４）を含む。
【０１０２】
また、図１０によると、上記第１内部フレーム（７１０）の感知コーム（７１５）は上記第１内部フレーム（７１０）の第１及び第２Ｘ軸フレームバー（７１３、７１４）各々に形成され、上記第２内部フレーム（７２０）の感知コーム（７２５）は上記第２内部フレーム（７２０）の第１及び第２Ｘ軸フレームバー（７２３、７２４）各々に形成されて成ることができる。
【０１０３】
この際、図１１によると、上記第１感知電極（８１０）は上記基板（２１０）上に固定支持された感知電極パッド（８１１）と、上記感知電極パッド（８１１）両側からＸ軸方向へ所定の長さで延長された感知電極バー（８１２）を含み、上記第１感知電極（８１０）のコーム感知器（８１５）は上記感知電極パッド（８１１）及び感知電極バー（８１２）に形成されて成ることができる。
【０１０４】
また、上記第２感知電極（８２０）は上記基板（２１０）上に固定支持された加振電極パッド（８２１）と、上記感知電極パッド（８２１）両側からＸ軸方向へ所定の長さで延長された感知電極バー（８２２）を含み、上記第２感知電極（８２０）の複数のコーム感知器（８２５）は上記感知電極パッド（８２１）及び感知電極バー（８２２）に形成されて成ることができる。
【０１０５】
かかる構造は感知能力を最大限向上させることができ、これと異なり下記説明されるバーのように多様な変形が可能である。
【０１０６】
これと異なる変形例として、上記第１内部フレーム（７１０）の加振コームは上記第１内部フレーム（７１０）の第１Ｘ軸フレームバー（７１３）にのみ形成され、上記第２内部フレーム（７２０）の加振コームは上記第２内部フレーム（７２０）の第２Ｘ軸フレームバー（７２４）にのみ形成されて成ることができる。
【０１０７】
さらに異なる変形例として、上記第１内部フレーム（７１０）の加振コームは上記第１内部フレーム（７１０）の第２Ｘ軸フレームバー（７１４）にのみ形成され、上記第２内部フレーム（７２０）の加振コームは上記第２内部フレーム（７２０）の第１Ｘ軸フレームバー（７２３）にのみ形成されて成ることができる。
【０１０８】
この際、上記第１及び第２内部フレーム（７１０、７２０）がＸ軸方向へ２次振動を行う場合、上記第１内部フレーム（７１０）の感知コーム（７１５）と上記第１感知電極（８１０）のコーム感知器（８１５）との間隔変化が発生し、また上記第２内部フレーム（７２０）の感知コーム（７２５）と上記第２感知電極（８２０）のコーム感知器（８２５）との間隔変化が発生するが、上記第１及び第２感知電極（８１０、８２０）は上記間隔変化に該するキャパシタンスを検出してデジタルカメラの手振れなどの移動体の震えを感知することができる。
【０１０９】
図１２は本発明のフィードバック電極の平面図である。
【０１１０】
図１２によると、上記第１及び第２外部フレーム（４１０、４２０）は上記第１及び第２外部フレーム（４１０）のＸ軸フレームバー中相互隣接した両Ｘ軸フレームバー（４１４）（４２３）各々にＹ軸方向へ配された複数のフィードバック感知コーム（４１６、４２６）をさらに含む。
【０１１１】
この際、上記マイクロジャイロスコープは上記第１及び第２外部フレーム間に形成され、上記第１及び第２外部フレーム（４１０、４２０）のフィードバック感知コーム（４１６、４２６）との離隔距離によるキャパシタンスを感知するフィードバック電極部（９００）をさらに含むことができる。
【０１１２】
上記フィードバック電極部（９００）は上記基板に固定されるフィードバック電極パッド（９１０）と、上記フィードバック電極パッド（９１０）の両側からＸ軸方向へ延長されたフィードバック電極ビーム（９２０）と、上記フィードバック電極パッド（９１０）及びフィードバック電極ビーム（９２０）にＹ軸方向へ連続に配され、上記第１及び第２外部フレーム（４１０、４２０）のフィードバック感知コーム（４１６、４２６）各々に設定間隔ほど離隔され噛み合う櫛歯構造のフィードバックコーム感知器（９２５）を含む。
【０１１３】
上記フィードバック電極部（９００）は上記第１及び第２外部フレーム（４１０、４２０）のフィードバック感知コーム（４１６、４２６）とフィードバックコーム感知器（９２５）の離隔間隔変化に該当するキャパシタンスを感知して上記第１及び第２外部フレーム（４１０、４２０）の加振動作を検出することができる。
【０１１４】
図１３は本発明のジャイロスコープの音叉モード時パイ型スプリングの形状である。
【０１１５】
図１３に示すバーのように、本発明のＭＥＭＳジャイロスコープが１次共振モードである音叉モード時に本発明のワイングラス形状の外部弾性部材の中間部変形は、図２に示す従来のパイ型弾性部材の中間部の変形より少ないことが分かり、これにより本発明のワイングラス形状の外部弾性部材によって一層正確な音叉モードの振動が保障される。
【０１１６】
以上において説明した本発明は先述した実施例及び添付の図により限定されるわけではなく特許請求範囲により限定され、本発明の装置は本発明の技術的思想を外れない範囲内において様々な置換、変形及び変更が可能なことは本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者にとっては自明である。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】従来の水平型及び音叉型振動式ジャイロスコープの平面図である。
【図２】図１のジャイロスコープの音叉モード時パイ型スプリングの形状を示す図である。
【図３】（ａ）は本発明による音叉型振動式ＭＥＭＳジャイロスコープの全体平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ１−Ａ２線断面図である。
【図４】本発明の外側固定支持部の平面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は本発明の第１ないし第４外部弾性部材の拡大図である。
【図６】本発明の第５及び第６外部弾性部材の拡大図である。
【図７】本発明の第１及び第２外部フレームの平面図である。
【図８】本発明の第１及び第２加振電極の平面図である。
【図９】本発明の第１及び第２内部弾性部材の平面図である。
【図１０】本発明の第１及び第２内部フレームの平面図である。
【図１１】本発明の第１及び第２感知電極の平面図である。
【図１２】本発明のフィードバック電極の平面図である。
【図１３】本発明のジャイロスコープの音叉モード時パイ型スプリングの形状である。
【符号の説明】
【０１１８】
２１０  基板
２２０  外側固定支持部
３１０〜３６０  外部弾性部材
４１０、４２０  第１及び第２外部フレーム
４１５、４２５  加振コーム
５１０、５２０  第１及び第２加振電極
５１５、５２５  加振コーム
６１０、６２０  第１及び第２内部弾性部材
７１０、７２０  第１及び第２内部フレーム
７１５、７２５  感知コーム
８１０、８２０  第１及び第２感知電極
８１５、８２５  感知コーム
９００  フィードバック電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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