(57)【要約】【課題】振動モレ現象などによる検出誤差を減少させ、検出精度を向上させた電子デバイスとしてのジャイロセンサーを提供する。【解決手段】電子デバイスとしてのジャイロセンサー１００は、第１基体としての基体１０と、基体１０に接続され、第１軸および第２軸を含む平面に沿って振動可能であり、第１電極を有する支持部１２と、支持部１２に支持され、第３軸に沿って振動可能であり、第２電極を有する検出部５０と、第１電極と対向するように配置されている第３電極としてのモニター電極５６と、第２電極と対向するように配置されている第４電極としての検出用固定電極５５と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交する２つの軸を第１軸および第２軸とし、前記第１軸と前記第２軸とを含む面の法線に平行な軸を第３軸としたとき、
第１基体と、
前記第１基体に接続され、前記第１軸および前記第２軸を含む平面に沿って振動可能であり、第１電極を有する支持部と、
前記支持部に支持され、前記第３軸に沿うように振動可能であり、第２電極を有する検出部と、
前記第１電極と対向するように配置されている第３電極と、
前記第２電極と対向するように配置されている第４電極と、
を備えていることを特徴とする電子デバイス。
【請求項２】
前記第３電極および前記第４電極の少なくとも一方は、前記第１基体に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項３】
前記第１基体に接続されている第２基体を備え、
前記第３電極および前記第４電極の少なくとも一方は、前記第２基体に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項４】
前記第３軸方向から見た平面視で、前記支持部は、前記検出部を略囲む枠状に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の電子デバイス。
【請求項５】
前記支持部を振動させる駆動共振周波数は、前記検出部の共振周波数よりも大きいことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の電子デバイス。
【請求項６】
前記第１電極および前記第３電極の少なくとも一方から出力される第１信号と、
前記第２電極および前記第４電極の少なくとも一方から出力される第２信号と、を有し、
前記第１信号および前記第２信号を元に演算処理を行い、演算結果に基づいて第３信号を出力する演算処理部を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の電子デバイス。
【請求項７】
前記演算処理部は、前記第１信号および前記第２信号の少なくとも一方の振幅を調整する調整部を含んでいることを特徴とする請求項６に記載の電子デバイス。
【請求項８】
互いに直交する２つの軸を第１軸および第２軸とし、前記第１軸と前記第２軸とを含む面の法線に平行な軸を第３軸としたとき、
第１基体と、
前記第１基体に接続され、前記第１軸に沿うように振動可能であり、第１電極を有する支持部と、
前記支持部に支持され、前記第２軸に沿うように振動可能であり、第２電極を有する検出部と、
前記第１電極と対向するように配置されている第３電極と、
前記第２電極と対向するように配置されている第４電極と、
を備えていることを特徴とする電子デバイス。
【請求項９】
互いに直交する２つの軸を第１軸および第２軸とし、前記第１軸と前記第２軸とを含む面の法線に平行な軸を第３軸としたとき、
前記第１軸および前記第２軸を含む平面に沿うように振動可能であり、第１電極を有する支持部と、
前記支持部に支持され、前記第３軸に沿うように振動可能であり、第２電極を有する検出部と、
前記第１電極と対向するように配置されている第３電極と、
前記第２電極と対向するように配置されている第４電極と、を備えている電子デバイスの信号検出方法であって、
前記第１電極および前記第３電極の少なくとも一方から出力される、前記支持部の前記第３軸方向の振動成分である第１信号を取得する第１ステップと、
前記第２電極および前記第４電極の少なくとも一方から出力される第２信号を取得する第２ステップと、
前記第２信号から、前記第１信号に応じた信号を除去する演算処理を行い、検出信号を出力する第３ステップと、
を備えていることを特徴とする電子デバイスの信号検出方法。
【請求項１０】
互いに直交する２つの軸を第１軸および第２軸とし、前記第１軸と前記第２軸とを含む面の法線に平行な軸を第３軸としたとき、
前記第１軸に沿うように振動可能であり、第１電極を有する支持部と、
前記支持部に支持され、前記第２軸に沿うように振動可能であり、第２電極を有する検出部と、
前記第１電極と対向するように配置されている第３電極と、
前記第２電極と対向するように配置されている第４電極と、を備えている電子デバイスの信号検出方法であって、
前記第１電極および前記第３電極の少なくとも一方から出力される、前記支持部の前記第３軸方向の振動成分である第１信号を取得する第１ステップと、
前記第２電極および前記第４電極の少なくとも一方から出力される第２信号を取得する第２ステップと、
前記第２信号から、前記第１信号に応じた信号を除去する演算処理を行い、検出信号を出力する第３ステップと、
を備えていることを特徴とする電子デバイスの信号検出方法。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の電子デバイスを備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の電子デバイスを備えていることを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子デバイス、電子デバイスの信号検出方法、電子機器、および移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、振動デバイスとして、例えばシリコンＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）技術を用いた機能素子が開発されている。そして、この機能素子の一例としてのジャイロ素子を用いて角速度を検出するジャイロセンサー（静電容量型ＭＥＭＳジャイロセンサー素子）が開示されている。このようなジャイロセンサーの一例としては、互いに直交する三つの軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の内のＸ−Ｙ面に設けられ、Ｘ軸方向に駆動振動（変位）する振動系構造体と、それを支持する基板と、振動系構造体の駆動手段と、Ｙ軸まわりの角速度を検出する検出手段と、を備えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載のジャイロセンサーでは、フレーム状（枠状）の支持部を含む駆動部を有し、支持部の外側に、バネ部が備えられ、支持部の内側に、支持部に回転軸を介して接続されている検出部が備えられた静電容量型ＭＥＭＳジャイロセンサー素子（以下、「ジャイロセンサー素子」と呼ぶ。）が用いられている。このジャイロセンサー素子では、Ｘ軸方向に振動している駆動部が、Ｙ軸まわりの角速度を受けてＺ軸方向に振動し、そのＺ軸方向の振動による容量変化を検出部が検出することによって角速度を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１７３０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のようなジャイロ素子では、ジャイロ素子を構成するシリコン構造体の形状が、例えば形状加工において加工誤差を生じるなどして、本来は正方形あるいは長方形になるべき断面形状が例えば平行四辺形等に形成されてしまうことがある。このようにシリコン構造体の断面形状が平行四辺形になることにより、Ｘ軸方向に振動する駆動部における駆動振動が、断面の斜辺に直交する方向に振動する成分（斜め振動）を生じる。この駆動部における斜め振動は、Ｚ軸方向の振動成分を有しているため、駆動部の駆動振動が検出部に伝わる現象、所謂振動モレ現象により斜め振動が検出部に伝わり、検出部が角速度を検出する振動方向であるＺ軸方向に振動してしまう、所謂クアドラチャー（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）現象を生じさせてしまう。この現象により、クアドラチャー成分を持った信号が発生し、角速度が生じていないにもかかわらず検出部が角速度を検出してしまったり、検出した角速度に誤差を生じてしまったりすることがあった。即ち、角速度の検出精度が低下してしまう虞を有していた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］本適用例に係る電子デバイスは、互いに直交する２つの軸を第１軸および第２軸とし、前記第１軸と前記第２軸とを含む面の法線に平行な軸を第３軸としたとき、第１基体と、前記第１基体に接続され、前記第１軸および前記第２軸を含む平面に沿って振動可能であり、第１電極を有する支持部と、前記支持部に支持され、前記第３軸に沿うように振動可能であり、第２電極を有する検出部と、前記第１電極と対向するように配置されている第３電極と、前記第２電極と対向するように配置されている第４電極と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
本適用例によれば、検出部の第２電極およびそれに対向する第４電極の少なくとも一方から出力される、第３軸に沿った振動本来の検出信号と斜め振動成分（以下「クアドラチャー成分」ともいう）とを含む信号と、支持部に設けられた第１電極およびそれに対向する第３電極の少なくとも一方から出力されるクアドラチャー成分を含む信号とを得ることができる。そしてこの二つの信号を演算処理することによって、クアドラチャー成分を除去した本来の検出信号を得ることができる。これにより、検出精度を高めた電子デバイスを得ることが可能となる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例に記載の電子デバイスにおいて、前記第３電極および前記第４電極の少なくとも一方は、前記第１基体に設けられていることが好ましい。
【００１０】
本適用例によれば、第３電極および第４電極の少なくとも一方が、支持部を接続する第１基体に設けられていることにより、第３軸方向から見た平面視における第３電極および第４電極の配置領域を小さくすることが可能となり、電子デバイスの小型化を実現することができる。
【００１１】
［適用例３］上記適用例に記載の電子デバイスにおいて、前記第１基体に接続されている第２基体を備え、前記第３電極および前記第４電極の少なくとも一方は、前記第２基体に設けられていることが好ましい。
【００１２】
本適用例によれば、第３電極および第４電極の少なくとも一方が、第１基体に接続された第２基体に設けられていることにより、第３軸方向から見た平面視における第３電極および第４電極の配置領域を小さくすることが可能となり、電子デバイスの小型化を実現することができる。
【００１３】
［適用例４］上記適用例に記載の電子デバイスにおいて、前記第３軸方向から見た平面視で、前記支持部は、前記検出部を略囲む枠状に設けられていることが好ましい。
【００１４】
本適用例によれば、検出部を略囲む枠状に支持部を設けることにより、そこに設けられる第３電極の面積を大きくすることができ、第３電極および対向する第１電極から得ることができる信号をより多くすることができる。これにより、演算処理に用いるデータ量が多くなり、補正精度を高めることが可能となる。
【００１５】
［適用例５］上記適用例に記載の電子デバイスにおいて、前記支持部を振動させる駆動共振周波数は、前記検出部の共振周波数よりも大きいことが好ましい。
【００１６】
本適用例によれば、検出部の共振周波数を駆動共振周波数より大きくする（離調周波数をマイナスにする）ことにより、支持部と検出部との振動方向が逆向きになる。この結果、第１電極および第３電極の少なくとも一方から流れ出す電流と、第２電極および第４電極の少なくとも一方から流れ出す電流とは、正負が逆になる。そして、二つの電流の絶対値が等しくなるように、共振倍率（Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ）を考慮しながらそれぞれの電極の面積や間隔（ギャップ）を調整し、第１電極および第３電極による容量変化と、第２電極および第４電極による容量変化と、を調整する。このようにすることにより、第３電極と第４電極を同一電極として、演算処理を行うことなくクアドラチャー成分を除去した本来の検出信号を得ることができる。
【００１７】
［適用例６］上記適用例に記載の電子デバイスにおいて、前記第１電極および前記第３電極の少なくとも一方から出力される第１信号と、前記第２電極および前記第４電極の少なくとも一方から出力される第２信号と、を有し、前記第１信号および前記第２信号を元に演算処理を行い、演算結果に基づいて第３信号を出力する演算処理部を備えていることが好ましい。
【００１８】
本適用例によれば、検出部の第２電極およびそれに対向する第４電極の少なくとも一方から出力される、本来の検出信号とクアドラチャー成分とを含む第１信号と、支持部に設けられた第２電極およびそれに対向する第４電極の少なくとも一方から出力されるクアドラチャー成分を含む第２信号を得ることができる。そして、演算処理部によって第１信号から第２信号を引き算する処理を行った第３信号を出力する。この第３信号は、クアドラチャー成分を除去した本来の検出信号を得ることができ、検出精度を高めた電子デバイスを得ることが可能となる。
【００１９】
［適用例７］上記適用例に記載の電子デバイスにおいて、前記演算処理部は、前記第１信号および前記第２信号の少なくとも一方の振幅を調整する調整部を含んでいることが好ましい。
【００２０】
本適用例によれば、演算処理部に含まれる調整部において、異なる振幅を有する第１信号および第２信号の少なくとも一方の振幅を調整（増幅）し、双方の信号の振幅を合わせる。そして、振幅の合った第１信号と第２信号とを足し合わせ処理することで、クアドラチャー成分が除去された本来の検出信号を得ることができる。
【００２１】
［適用例８］本適用例に係る電子デバイスは、互いに直交する２つの軸を第１軸および第２軸とし、前記第１軸と前記第２軸とを含む面の法線に平行な軸を第３軸としたとき、第１基体と、前記第１基体に接続され、前記第１軸に沿うように振動可能であり、第１電極を有する支持部と、前記支持部に支持され、前記第２軸に沿うように振動可能であり、第２電極を有する検出部と、前記第１電極と対向するように配置されている第３電極と、前記第２電極と対向するように配置されている第４電極と、を備えていることを特徴とする。
【００２２】
本適用例によれば、検出部の第２電極およびそれに対向する第４電極の少なくとも一方から出力される、第２軸に沿った振動本来の検出信号とクアドラチャー成分とを含む信号と、支持部に設けられた第１電極およびそれに対向する第３電極の少なくとも一方から出力されるクアドラチャー成分を含む信号とを得ることができる。そしてこの二つの信号を演算処理することによって、クアドラチャー成分を除去した本来の検出信号を得ることができる。これにより、検出精度を高めた電子デバイスを得ることが可能となる。
【００２３】
［適用例９］本適用例に係る電子デバイスの信号検出方法は、互いに直交する２つの軸を第１軸および第２軸とし、前記第１軸と前記第２軸とを含む面の法線に平行な軸を第３軸としたとき、前記第１軸および前記第２軸を含む平面に沿うように振動可能であり、第１電極を有する支持部と、前記支持部に支持され、前記第３軸に沿うように振動可能であり、第２電極を有する検出部と、前記第１電極と対向するように配置されている第３電極と、前記第２電極と対向するように配置されている第４電極と、を備えている電子デバイスの信号検出方法であって、前記第１電極および前記第３電極の少なくとも一方から出力される、前記支持部の前記第３軸方向の振動成分である第１信号を取得する第１ステップと、前記第２電極および前記第４電極の少なくとも一方から出力される第２信号を取得する第２ステップと、前記第２信号から、前記第１信号に応じた信号を除去する演算処理を行い、検出信号を出力する第３ステップと、を備えていることを特徴とする。
【００２４】
本適用例によれば、第１ステップにおいて、支持部に設けられた第１電極およびそれに対向する第３電極の少なくとも一方から出力されるクアドラチャー成分を含む第１信号を取得する。また、第２ステップにおいて、検出部の第２電極およびそれに対向する第４電極の少なくとも一方から出力される、本来の検出信号とクアドラチャー成分（斜め振動成分）とを含む第２信号を取得する。そして、第３ステップにおいて、第２信号から、第１信号に応じた信号（支持部の第３軸方向の振動成分である信号）を除去する演算処理を行い、検出信号として出力する。これによって、クアドラチャー成分を除去した本来の検出信号を得ることができる。これにより、検出精度を高めた電子デバイスを得ることが可能となる。
【００２５】
［適用例１０］本適用例に係る電子デバイスの信号検出方法は、互いに直交する２つの軸を第１軸および第２軸とし、前記第１軸と前記第２軸とを含む面の法線に平行な軸を第３軸としたとき、前記第１軸に沿うように振動可能であり、第１電極を有する支持部と、前記支持部に支持され、前記第２軸に沿うように振動可能であり、第２電極を有する検出部と、前記第１電極と対向するように配置されている第３電極と、前記第２電極と対向するように配置されている第４電極と、を備えている電子デバイスの信号検出方法であって、前記第１電極および前記第３電極の少なくとも一方から出力される、前記支持部の前記第３軸方向の振動成分である第１信号を取得する第１ステップと、前記第２電極および前記第４電極の少なくとも一方から出力される第２信号を取得する第２ステップと、前記第２信号から、前記第１信号に応じた信号を除去する演算処理を行い、検出信号を出力する第３ステップと、を備えていることを特徴とする。
【００２６】
本適用例によれば、第１ステップにおいて、支持部に設けられた第１電極およびそれに対向する第３電極の少なくとも一方から出力されるクアドラチャー成分を含む第１信号を取得する。また、第２ステップにおいて、検出部の第２電極およびそれに対向する第４電極の少なくとも一方から出力される、本来の検出信号とクアドラチャー成分（斜め振動成分）とを含む第２信号を取得する。そして、第３ステップにおいて、第２信号から、第１信号に応じた信号（支持部の第３軸方向の振動成分である信号）を除去する演算処理を行い、検出信号として出力する。これによって、クアドラチャー成分を除去した本来の検出信号を得ることができる。これにより、検出精度を高めた電子デバイスを得ることが可能となる。
【００２７】
［適用例１１］本適用例に係る電子機器は、上記適用例のいずれか一例に記載の電子デバイスを備えていることを特徴とする。
【００２８】
本適用例によれば、クアドラチャー成分（斜め振動成分）を除去した本来の検出信号を得ることにより検出精度を高めた電子デバイスを用いているため、より安定した特性の電子機器を提供することができる。
【００２９】
［適用例１２］本適用例に係る移動体は、上記適用例のいずれか一例に記載の電子デバイスを備えていることを特徴とする。
【００３０】
本適用例によれば、クアドラチャー成分（斜め振動成分）を除去した本来の検出信号を得ることにより検出精度を高めた電子デバイスを用いているため、より安定した特性の移動体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第１実施形態に係るジャイロセンサーを模式的に示す平面図。
【図２】第１実施形態に係るジャイロセンサーを模式的に示す断面図。
【図３】第１実施形態に係るジャイロセンサーの動作を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図。
【図４】第１実施形態に係るジャイロセンサーの動作を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図。
【図５】第１実施形態に係るジャイロセンサーの信号検出方法を示し、（ａ）は信号検出方法を模式的に説明する断面図、（ｂ）は信号検出方法の概略フローチャート。
【図６】信号処理方法の変形例を説明する波形図。
【図７】第２実施形態に係るジャイロセンサーを模式的に示す平面図。
【図８】第２実施形態に係るジャイロセンサーを模式的に示す断面図。
【図９】第３実施形態に係るジャイロセンサーを模式的に示す平面図。
【図１０】第３実施形態に係るジャイロセンサーを模式的に示す断面図。
【図１１】第３実施形態に係るジャイロセンサーの動作を説明する概略の平面図。
【図１２】第３実施形態に係るジャイロセンサーの動作を説明する概略の平面図。
【図１３】第４実施形態に係るジャイロセンサーを模式的に示す断面図。
【図１４】電子機器の一例としてのモバイル型のパーソナルコンピューターの構成を模式的に示す斜視図。
【図１５】電子機器の一例としての携帯電話機の構成を模式的に示す斜視図。
【図１６】電子機器の一例としてのデジタルスチールカメラの構成を模式的に示す斜視図。
【図１７】移動体の一例としての自動車の構成を模式的に示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００３３】
１．ジャイロセンサー
１−１．第１実施形態に係るジャイロセンサーの構成
まず、本発明に係る電子デバイスとしてのジャイロセンサーの第１実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係るジャイロセンサー１００を模式的に示す平面図である。図２は、第１実施形態に係るジャイロセンサー１００を模式的に示す図であり、図２（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、図２（ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面図である。なお、図１および図２では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸（第１軸）およびＹ軸（第２軸）と、Ｘ軸（第１軸）およびＹ軸（第２軸）を含む面の法線に平行なＺ軸（第３軸）と、を図示している。
【００３４】
ジャイロセンサー１００は、図１および図２に示すように、第１基体としての基体１０と、機能素子としてのジャイロ素子５とを含んでいる。機能素子としてのジャイロ素子５は、振動体２０と、弾性支持体３０と、駆動部４０と、を含んでいる。
ジャイロ素子５は、第１基体としての基体１０および第２基体としての蓋体８０によって囲まれるキャビティー８２に収容されている。また、ジャイロ素子５は、基体１０に設けられた凹部１４と間隙を介して振動体２０が設けられている。振動体２０は、基体１０の第１面１１に（基体１０上に）設けられた固定部１７に弾性支持体３０を介して支持されている。
ジャイロセンサー１００では、ジャイロ素子５を構成する振動体２０の検出部５０が、Ｙ軸まわりの角速度を検出するジャイロセンサー素子（静電容量型ＭＥＭＳジャイロセンサー素子）である。
なお、便宜上、図１では、基体１０および蓋体８０を透視して図示している。また、基体１０の振動体２０が設けられる基面である第１面１１（図２参照）の法線方向から見ること、即ち基体１０に支持されている振動体２０を上方から見ることを、以下、「平面視」という。
【００３５】
基体１０の材質は、例えば、ガラス、シリコンである。基体１０は、図２に示すように、第１面１１と、第１面１１と反対側の第２面１１ｂと、を有している。第１面１１には、凹部１４が設けられている。凹部１４の上方には、間隙を介して、振動体２０（検出部５０、および支持部１２）、弾性支持体３０、および駆動部４０（駆動用可動電極部４１、および駆動用固定電極部４２）が設けられている。凹部１４によって、振動体２０、弾性支持体３０、および駆動部４０の一部（駆動用可動電極部４１）は、基体１０に妨害されることなく、所望の方向に可動することができる。
本実施形態の凹部１４の平面形状（Ｚ軸方向から見たときの形状）は、長方形であるが、特に限定されない。凹部１４は、例えば、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって形成される。
【００３６】
基体１０は、図２に示すように振動体２０の形態に応じて、第１面１１に適宜設けられる固定部１７を有している。固定部１７は、振動体２０を支持する弾性支持体３０の一端１５が固定（接合）され、弾性支持体３０を介して振動体２０を支持する部分である。
図１および図２に示すように、弾性支持体３０の一端１５（固定部１７）は、Ｘ軸方向において振動体２０を挟むように配置されていてもよい。また、弾性支持体３０の一端１５は、Ｙ軸方向において振動体２０を挟むように配置されていてもよい。即ち、弾性支持体３０の一端１５は、２か所、あるいは４か所設けられていてもよい。
【００３７】
固定部１７の第１面１１（基体１０）と、後述される弾性支持体３０、駆動用固定電極部４２等と、の固定（接合）方法は、特に限定されないが、例えば、基体１０の材質がガラスであり、振動体２０等の材質がシリコンである場合は、陽極接合を適用することができる。
【００３８】
振動体２０は、基体１０の第１面１１に（基体１０上に）弾性支持体３０を介して支持されている。振動体２０は、検出部５０、および検出部５０と接続された支持部１２を有している。振動体２０の材質は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされることにより導電性が付与されたシリコンである。振動体２０は、例えば、シリコン基板（図示せず）を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって加工することにより形成される。
【００３９】
振動体２０は、弾性支持体３０の一端１５によって弾性支持体３０を介して固定部１７に支持されており、基体１０と離間して配置されている。より具体的には、基体１０に形成された凹部１４の上方に間隙を介して、振動体２０が設けられている。振動体２０は、例えば、フレーム状の形状（枠状）の支持部１２を有している。振動体２０は、図示しない中心線（Ｘ軸に沿った直線、あるいはＹ軸に沿った直線）に対して、対称となる形状であってもよい。
【００４０】
支持部１２は、後述する検出部５０を囲むように、フレーム状（枠状）の形状で設けられている。支持部１２には、後述する弾性支持体３０が接続されている。支持部１２は、前述のように、シリコンに、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされることにより導電性が付与され、第１電極としての機能も有している。
【００４１】
支持部１２と間隙を有して対向し、平面視で支持部１２の配置された領域に略重なるように、第３電極としてのモニター電極５６が設けられている。具体的には、モニター電極５６は、支持部１２と同様に略フレーム状の形状（枠状）をなしている。第３電極としてのモニター電極５６は、基体１０の第１面１１に設けられた凹部１４の底面１３に設けられている。
【００４２】
支持部１２とモニター電極５６とは、支持部１２とモニター電極５６との間の容量変化によって、支持部１２に生じたＺ軸方向の振動（支持部１２のＺ軸方向の変位）を検出することができる。具体的には、支持部１２（第１電極）にＤＣ電圧を印加した状態で支持部１２がＺ軸方向に振動すると、支持部１２とモニター電極５６との間の距離が変化し、支持部１２とモニター電極５６との間の静電容量が変化する。その容量変化をモニター電極５６（第３電極）の電流変化として検出することによって支持部１２のＺ軸方向の振動を求めることができる。
【００４３】
Ｚ軸方向から見た平面視で、支持部１２が検出部５０を略囲む枠状に設けられていることにより、支持部１２と対向して枠状に設けられているモニター電極５６の面積を大きくすることができ、モニター電極５６から得ることができる信号をより多くすることができる。これにより、演算処理に用いるデータ量が多くなり、補正精度を高めることが可能となる。
【００４４】
弾性支持体３０は、Ｘ軸方向に振動体２０を変位し得るように構成されている。より具体的には、弾性支持体３０は、弾性支持体３０の一端１５から振動体２０までＸ軸に沿う方向に延出し、Ｙ軸方向に往復しながらＸ軸方向に延出する形状を有している。弾性支持体３０の一端１５は、固定部１７（基体１０の第１面１１）に接合（固定）されている。また、弾性支持体３０の他端は、振動体２０の支持部１２に接続されている。本実施形態では、弾性支持体３０は、振動体２０をＸ軸方向において挟むように、４つ設けられている。
【００４５】
弾性支持体３０の材質は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされることにより導電性が付与されたシリコンである。弾性支持体３０は、例えば、シリコン基板（図示せず）を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって振動体２０と共に一体的に加工することにより形成される。
【００４６】
検出部５０は、平面視で、振動体２０の支持部１２の内側（振動体２０の中心側）に設けられている。換言すれば、検出部５０は、支持部１２に対して、後述する駆動部４０の配置側と反対側に設けられている。
検出部５０は、可動電極としての第１フラップ板５１および第２フラップ板５３と、第１フラップ板５１と接続された第１梁部５２と、第２フラップ板５３と接続された第２梁部５４と、第４電極としての検出用固定電極５５と、を有している。第１フラップ板５１および第２フラップ板５３は、前述のように、シリコンに、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされることにより導電性が付与され、第２電極としての機能も有している。
【００４７】
第１フラップ板５１は、第１梁部５２のＸ軸方向の中央部分に位置する接続部で第１梁部５２と接続されている。第１梁部５２は、支持部１２の内のＸ軸に沿った一方の延在部分に沿って設けられ、支持部１２の内の、Ｙ軸に沿って延在し、互いに対向する二つの延在部分に両端が接続されている。第１フラップ板５１の第１梁部５２と接続されている端と反対側の端は、自由端となっている。第１フラップ板５１は、第１梁部５２を回転軸としてＺ軸方向に搖動することができる。
【００４８】
また、第２フラップ板５３は、第２梁部５４のＸ軸方向の中央部分に位置する接続部で第２梁部５４と接続されている。第２梁部５４は、第１梁部５２側（＋Ｙ軸方向）に位置する一方の支持部１２の延在部分と、検出部５０を挟んだ反対側（−Ｙ軸方向）に位置する他方の支持部１２の延在部分に沿って設けられている。
第２梁部５４は、支持部１２のＹ軸方向に沿って対向する二つの延在部分の内側に、両端が接続されている。第２フラップ板５３の第２梁部５４と接続されている端と反対側の端は、自由端となっている。第２フラップ板５３は、第２梁部５４を回転軸としてＺ軸方向に搖動することができる。第１フラップ板５１および第２フラップ板５３のそれぞれの自由端は、Ｙ軸方向の内側を向くように配置され、間隙を有して対向するように設けられている。
【００４９】
第４電極としての検出用固定電極５５は、第１フラップ板５１および第２フラップ板５３と間隙を有して対向し、平面視で第１フラップ板５１および第２フラップ板５３の配置された領域に略重なるように設けられている。検出用固定電極５５は、基体１０の第１面１１に設けられた凹部１４の底面１３に設けられている。
【００５０】
基体１０の凹部１４の底面１３に設けられているモニター電極５６、および検出用固定電極５５は、例えばＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）などの透明電極材料をスパッタリング法などによって成膜し、フォトリソグラフィー法、エッチング法などでパターニングされることによって形成される。なお、モニター電極５６、および検出用固定電極５５は、透明電極材料に限らず、金（Ａｕ）、金合金、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銀（Ａｇ）、銀合金、クロム（Ｃｒ）、クロム合金、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、タングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の金属材料を用いることができる。また、基体１０がシリコンのような半導体材料においては、検出用固定電極５５、またはモニター電極５６との間に、絶縁層を有していることが好ましい。絶縁層としては、例えばＳｉＯ2（酸化ケイ素）、ＡｌＮ（窒化アルミ）、ＳｉＮ（窒化ケイ素）などを用いることができる。
【００５１】
検出部５０は、ジャイロ素子５がＹ軸を中心とする角速度を受けた場合に、振動体２０（第１フラップ板５１および第２フラップ板５３）に生じるＺ軸方向の振動を容量変化によって検出し、角速度を算出することができる。具体的には、第１フラップ板５１および第２フラップ板５３（第２電極）にＤＣ電圧を印加した状態で、第１フラップ板５１および第２フラップ板５３がＺ軸方向に振動（搖動）すると、第１フラップ板５１および第２フラップ板５３と検出用固定電極５５との間の距離が変化し、第１フラップ板５１および第２フラップ板５３と検出用固定電極５５との間の静電容量が変化する。その容量変化を検出用固定電極５５（第４電極）の電流変化として検出することによって角速度を求めることができる。なお、この動作については、後段で詳述する。
【００５２】
駆動部４０は、振動体２０を励振することができる機構を有する。なお、駆動部４０の構成および数は、振動体２０を励振することができる限り、特に限定されない。例えば、駆動部４０は、振動体２０に直接設けられていてもよい。駆動部４０は、図１に示すように、振動体２０（支持部１２）のＹ軸方向の外側に接続された駆動用可動電極部４１と、基体１０に駆動用可動電極部４１と所定の距離を介して対向配置された駆動用固定電極部４２から構成されている。なお、図示はされないが、駆動部４０は、振動体２０に直接接続せずに静電力等によって振動体２０を励振する機構を有し、振動体２０の外側に配置されていてもよい。
【００５３】
駆動用可動電極部４１は、振動体２０に接続されて複数設けられていてもよい。図示の例では、駆動用可動電極部４１は、振動体２０から＋Ｙ軸方向（または−Ｙ軸方向）に延出している幹部と、該幹部から＋Ｘ軸方向および−Ｘ軸方向に延出している複数の枝部と、を有する櫛歯状電極に設けられている。
【００５４】
駆動用固定電極部４２は、駆動用可動電極部４１の外側に配置されている。駆動用固定電極部４２は、基体１０の第１面１１に接合（固定）されている。図示の例では、駆動用固定電極部４２は複数設けられ、駆動用可動電極部４１を介して対向配置されている。駆動用可動電極部４１が櫛歯状の形状を有する場合、駆動用固定電極部４２の形状は、駆動用可動電極部４１に対応した櫛歯状電極であってもよい。
【００５５】
駆動用可動電極部４１および駆動用固定電極部４２は、図示しない電源に電気的に接続されている。駆動用可動電極部４１および駆動用固定電極部４２に電圧が印加されると、駆動用可動電極部４１と駆動用固定電極部４２との間に静電力（静電気力）を発生させることができる。これにより、弾性支持体３０をＸ軸に沿って伸縮させることができ、振動体２０をＸ軸に沿って振動させることができる。
【００５６】
駆動部４０の材質は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされることにより導電性が付与されたシリコンである。駆動部４０は、例えば、シリコン基板（図示せず）を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって振動体２０と共に一体的に加工することにより形成される。
【００５７】
第２基体としての蓋体８０は、第１基体としての基体１０上に設けられている。基体１０および蓋体８０は、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、パッケージを構成することができる。基体１０および蓋体８０は、キャビティー８２を形成することができ、キャビティー８２に振動体２０などを含むジャイロ素子５を収容することができる。キャビティー８２は、例えば、不活性ガス（例えば窒素ガス）雰囲気、または真空雰囲気で密閉されていてもよい。
【００５８】
蓋体８０の材質は、例えば、シリコン、ガラスである。蓋体８０と基体１０との接合方法は、特に限定されないが、例えば、基体１０の材質がガラスであり、蓋体８０の材質がシリコンである場合は、基体１０と蓋体８０とは、陽極接合されることができる。また、基体１０と蓋体８０との間の接合部分は、接着部材等によって埋められていてもよい。
【００５９】
１−２．第１実施形態に係るジャイロセンサーの動作
次に、ジャイロセンサー１００の動作について、図面を参照しながら説明する。図３および図４はジャイロセンサー１００の動作を模式的に説明するための図であり、図３（ａ）および図４（ａ）は概略を示す平面図であり、図３（ｂ）および図４（ｂ）は、概略を示す図３（ａ）および図４（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。なお、図３および図４では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図示している。また、便宜上、図３および図４では、ジャイロセンサー１００の各構成を、簡略化して図示している。
【００６０】
ジャイロセンサー１００の振動モードでは、支持部１２に接続された駆動部４０における駆動用固定電極部４２と駆動用可動電極部４１との間に生じる静電力により、振動体２０がＸ軸に沿って往復運動することができる。より具体的には、駆動用固定電極部４２と駆動用可動電極部４１との間に交番電圧を印加する。これにより、第１フラップ板５１および第２フラップ板５３などを含む振動体２０を、所定の周波数で、Ｘ軸に沿って振動させることができる。
【００６１】
図３（ａ）、図３（ｂ）に示す例では、振動体２０は、所定の周波数で、α１方向（＋Ｘ軸方向）およびα２方向（−Ｘ軸方向）に交互に変位している。
図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、振動体２０がＸ軸に沿って振動を行っている状態で、ジャイロセンサー１００にＹ軸まわりの角速度ωが加わると、Ｚ軸方向にコリオリの力が働き、振動体２０に連結された検出部５０を構成する第１フラップ板５１および第２フラップ板５３は、それぞれ第１梁部５２および第２梁部５４を回転軸としてＺ軸方向（図示β１，β２方向）に搖動（変位）する。
【００６２】
第１フラップ板５１および第２フラップ板５３がＺ軸に沿って変位することにより、第１フラップ板５１および第２フラップ板５３と検出用固定電極５５との間の距離が変化する。そのため、第１フラップ板５１および第２フラップ板５３と検出用固定電極５５との間の静電容量が変化する。ジャイロセンサー１００では、第１フラップ板５１および第２フラップ板５３にＤＣ電圧を印加し、第１フラップ板５１および第２フラップ板５３と検出用固定電極５５との間の容量変化を検出用固定電極５５の電流変化として検出することによって、Ｙ軸まわりの角速度ωを求めることができる。
【００６３】
１−３．第１実施形態に係るジャイロセンサーの信号検出方法
次に、第１実施形態に係るジャイロセンサー１００における信号検出方法について、図５を用いて説明する。図５は、第１実施形態に係るジャイロセンサーの信号検出方法を示し、図５（ａ）は信号検出方法を模式的に説明する断面図であり、図５（ｂ）は信号検出方法の概略フローを示すフローチャートである。
【００６４】
前述したように、振動体２０は、図示しない駆動部４０（図１参照）により、Ｘ軸方向に沿って往復する振動（矢印２１１）を行っている状態である。この状態の振動体２０（ジャイロセンサー１００）に、Ｙ軸回りの角速度が加わった場合の信号検出方法について説明する。本発明の第１実施形態に係るジャイロセンサーの信号検出方法は、角速度の検出誤差を生じるＺ軸方向の寄生振動などによる寄生信号を除去し、検出精度を高めた信号検出方法である。
【００６５】
第１実施形態に係るジャイロセンサーの信号検出方法の説明の前に、ジャイロセンサー１００（ジャイロ素子５）におけるＺ軸方向の寄生振動について説明する。振動体２０などを含むジャイロ素子５（図１参照）を構成するシリコン構造体の形状は、例えばドライエッチング加工において加工誤差を生じるなどして、本来は正方形あるいは長方形になるべき断面形状が平行四辺形等に形成されてしまうことがある。このようにシリコン構造体の断面形状が平行四辺形になることにより、Ｘ軸方向に振動する駆動部４０（図１参照）における駆動振動が、断面の斜辺に直交する方向に振動する成分（斜め振動）を生じる。この斜め振動は、Ｚ軸方向の振動成分を有しており、駆動部４０の駆動振動が第１フラップ板５１および第２フラップ板５３などの検出部５０（図１参照）にＺ軸方向の振動成分として伝わる、所謂振動モレ現象を生じてしまう。そして、この振動モレ現象による斜め振動が検出部５０に伝わり、検出部５０が角速度を検出する振動方向であるＺ軸方向に振動してしまう、所謂クアドラチャー（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）現象を生じさせてしまう。このクアドラチャー現象により、クアドラチャー成分（Ｚ軸方向の振動成分）を持った信号が発生し、角速度が生じていないにもかかわらず検出部５０が角速度を検出してしまったり、検出した角速度に誤差を生じてしまったりする。
【００６６】
以下、本発明に係るジャイロセンサー１００の信号検出方法について説明する。ジャイロセンサー１００は、取得された第１信号および第２信号を演算処理する演算処理部２０５、調整部としての増幅素子２０６などを備えている。
先ず、第１ステップにおいて、支持部１２（第１電極）と、支持部１２と対向するモニター電極５６（第３電極）との間の容量変化を検出し、支持部１２のＺ軸方向の振動（矢印２１４）成分信号としての第１信号２０４を取得する（ステップＳ１０１）。具体的には、振動体２０を構成する支持部１２（第１電極）にＤＣ電圧を印加した状態で支持部１２がＺ軸方向に振動する（矢印２１４）と、支持部１２とモニター電極５６との間の距離が変化し、支持部１２とモニター電極５６との間の静電容量が変化する。その容量変化をモニター電極５６（第３電極）の電流変化として配線２０１から検出し、第１信号２０４を取得する。この支持部１２のＺ軸方向の振動（矢印２１４）は、本来発生しない斜め振動成分などの寄生振動成分（クアドラチャー成分ともいう）であり、後述する第２ステップにおいて取得する第２信号２０２のノイズ成分（寄生振動成分）となる振動成分である。
【００６７】
第１ステップにおいて取得された第１信号２０４は、調整部としての増幅素子２０６を介して増幅された増幅信号（第１信号）２０７として、演算処理部２０５に送信されてもよい。このように第１信号を増幅することにより、異なる振幅を有する第１信号２０４および第２信号２０２の振幅を合わせる。そして、後述する第３ステップにおいて、振幅の合った第１信号である増幅信号２０７と第２信号２０２とを足し合わせ処理（演算処理）することで、クアドラチャー成分が除去された本来の検出信号２１０（第３信号）を、容易に得ることができる。
【００６８】
次に、第２ステップにおいて、第１フラップ板５１（第２電極）および第２フラップ板５３（第２電極）と、第１フラップ板５１および第２フラップ板５３と対向する検出用固定電極５５（第４電極）との間の容量変化を検出し、第１フラップ板５１および第２フラップ板５３のＺ軸方向の振動（矢印２１２）成分信号としての第２信号２０２を取得する（ステップＳ１０２）。なお、このときの第１フラップ板５１（第２電極）および第２フラップ板５３（第２電極）は、Ｙ軸まわりの角速度ωを受けてＺ軸方向に振動している状態である。具体的には、第２電極としての第１フラップ板５１および第２フラップ板５３にＤＣ電圧を印加した状態で第１フラップ板５１（第２電極）および第２フラップ板５３がＺ軸方向に振動する（矢印２１２）と、第１フラップ板５１（第２電極）および第２フラップ板５３と検出用固定電極５５との間の距離が変化する。その結果、第１フラップ板５１（第２電極）および第２フラップ板５３（第２電極）と検出用固定電極５５との間の静電容量が変化し、その容量変化を検出用固定電極５５（第４電極）の電流変化として配線２０３から検出し、第２信号２０２を取得する。この第２信号２０２には、Ｙ軸まわりの角速度ωによるＺ軸方向のコリオリの力を受けて第１フラップ板５１および第２フラップ板５３に生じる本来の振動成分と、本来発生しない斜め振動成分などの寄生振動成分（クアドラチャー成分ともいう）とが含まれている。
【００６９】
次に、第３ステップにおいて、取得された第１信号２０４の増幅信号２０７（第１信号）および第２信号２０２を、演算処理部２０５が演算処理し、寄生振動成分（クアドラチャー成分）を除去した検出信号２１０を出力する（ステップＳ１０３）。具体的には、第２信号２０２の電流値から、寄生振動成分（クアドラチャー成分）に応じた支持部１２のＺ軸方向の振動成分である第１信号２０４の増幅信号２０７（第１信号）の電流値を除去するように、例えば第１信号２０４の増幅信号２０７（第１信号）と第２信号２０２とを足し合わせ処理することで、クアドラチャー成分が除去される。そして、クアドラチャー成分が除去された本来の検出信号２１０を出力することができ、この検出信号２１０によって、検出精度を高めたジャイロ素子５を得ることができる。
【００７０】
なお、検出部５０を構成する第１フラップ板５１および第２フラップ板５３は、それぞれ第１梁部５２および第２梁部５４を介して支持部１２に接続されている。支持部１２、第１フラップ板５１および第２フラップ板５３は、それぞれの共振周波数でＺ軸方向に振動することができる。そして、支持部１２と、第１フラップ板５１および第２フラップ板５３とは、支持部１２の振動振幅と第１フラップ板５１および第２フラップ板５３の振動振幅との振幅比（共振倍率：Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ）によって、共振現象を生じることがある。この共振現象により、寄生振動成分（クアドラチャー成分）によって支持部１２に生じたＺ軸方向の振動が、第１フラップ板５１および第２フラップ板５３と共振し、第１フラップ板５１および第２フラップ板５３の寄生振動成分の振動振幅が大きくなってしまう。これにより、第１フラップ板５１および第２フラップ板５３によって検出されるべき本来の角速度における振動成分の検出精度が低下してしまうことになる。
【００７１】
しかしながら、支持部１２の振動振幅、および第１フラップ板５１および第２フラップ板５３の振動振幅は、上記共振倍率に係る関係を有している。また、上記共振倍率は、支持部１２の共振周波数ｆｄと検出部５０の共振周波数ｆｓとの差である離調周波数で決まる。したがって、駆動周波数を管理することができるジャイロ素子５においては、支持部１２の寄生振動成分（クアドラチャー成分）による信号を、支持部１２と第１フラップ板５１および第２フラップ板５３との面積比や共振倍率を考慮して増幅することにより、検出部５０における寄生振動成分（クアドラチャー成分）をキャンセルすることが可能となる。
【００７２】
また、支持部１２を振動させる共振周波数ｆｄは、検出部５０の共振周波数ｆｓよりも大きくすることができる。このように、支持部１２を振動させる共振周波数ｆｄと、検出部５０の共振周波数ｆｓとの関係（離調周波数をマイナスにする）とすることにより、支持部１２と検出部５０との振動方向が逆向きになる。この結果、図６（ａ）で示す、モニター電極５６から流れ出す電流Ｉ（２）および検出用固定電極５５から流れ出す電流Ｉ（１）が、図６（ｂ）に示すように、モニター電極５６から流れ出す電流Ｉ（３）および検出用固定電極５５から流れ出す電流Ｉ（１）の正負が逆になる。そして、二つの電流の絶対値が等しくなるように、共振倍率（Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ）を考慮しながらそれぞれの電極の面積や間隔（ギャップ）を調整し、支持部１２およびモニター電極５６による容量変化と第１フラップ板５１および第２フラップ板５３および検出用固定電極５５による容量変化とを調整する。このようにすることにより、モニター電極５６と検出用固定電極５５を同一電極として、演算処理を行うことなくクアドラチャー成分を除去した本来の検出信号を得ることができる。
【００７３】
上述のような第１実施形態に係るジャイロセンサー１００によれば、検出部５０を構成する第１フラップ板５１および第２フラップ板５３（第２電極）に対向する検出用固定電極５５（第４電極）から出力される、Ｚ軸に沿った振動本来の検出信号と斜め振動成分（以下「クアドラチャー成分」ともいう）とを含む信号（第２信号２０２）と、支持部１２（第１電極）に対向するモニター電極５６から出力される、クアドラチャー成分を含む信号（第１信号２０４）と、を得ることができる。そしてこの二つの信号を演算処理することによって、クアドラチャー成分を除去した本来の検出信号２１０を得ることができる。これにより、検出精度を高めたジャイロセンサー１００（ジャイロ素子５）を得ることが可能となる。
【００７４】
１−４．第２実施形態に係るジャイロセンサーの構成
本発明に係る機能素子としてのジャイロ素子を用いた電子デバイスとしてのジャイロセンサーの第２実施形態について図面を参照しながら説明する。図７は、第２実施形態に係るジャイロセンサー１０２を模式的に示す平面図である。図８は、第２実施形態に係るジャイロセンサー１０２を模式的に示す図７のＤ−Ｄ断面図である。なお、図７および図８では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸（第１方向）、Ｙ軸（第２方向）、Ｚ軸（第３方向）を図示している。本第２実施形態に係るジャイロセンサー１０２は、前述の第１実施形態に係るジャイロセンサー１００のジャイロ素子５がＸ軸方向に二つ並設された構成である。したがって、以下では、前述の第１実施形態と同様な構成については同符号を付してその説明を省略する。
【００７５】
図７および図８に示すように、第２実施形態のジャイロセンサー１０２は、第１基体としての基体１０と、機能素子としてのジャイロ素子５ｂとを含んでいる。機能素子としてのジャイロ素子５ｂは、振動体２０ｂと、弾性支持体３０と、駆動部４０と、を含んでいる。なお、振動体２０ｂは、Ｘ軸方向に沿って並んで配置されている第１振動体２１および第２振動体２２を備えている。なお、第１振動体２１および第２振動体２２のそれぞれは、前述した第１実施形態の振動体２０と同様な構成を有している。
【００７６】
ジャイロ素子５ｂは、第１基体としての基体１０および第２基体としての蓋体８０によって囲まれるキャビティー８２に収容されている。ジャイロ素子５ｂは、基体１０の上方に間隙（凹部１４）を介して設けられている。ジャイロ素子５ｂは、基体１０の第１面１１に（基体１０上に）設けられた固定部１７に弾性支持体３０を介して支持されている。ジャイロセンサー１０２では、ジャイロ素子５ｂを構成する検出部１５０が、Ｙ軸まわりの角速度を検出するジャイロセンサー素子（静電容量型ＭＥＭＳジャイロセンサー素子）である。なお、便宜上、図７では、基体１０および蓋体８０を透視して図示している。また、振動体２０ｂが設けられる基体１０の基面である第１面１１（図８参照）の法線方向から見ること、即ち基体１０に支持されている振動体２０ｂを上方から見ることを、以下、「平面視」という。
【００７７】
基体１０の材質は、例えば、ガラス、シリコンである。基体１０は、図８に示すように、第１面１１と、第１面１１と反対側の第２面１１ｂと、を有している。第１面１１には、凹部１４が設けられている。凹部１４の上方には、間隙を介して、振動体２０ｂ（第１振動体２１、第２振動体２２、および振動体連結部２６）、弾性支持体３０、および駆動部４０が設けられている。凹部１４によって、振動体２０ｂは、基体１０に妨害されることなく、所望の方向に可動することができる。凹部１４の平面形状（Ｚ軸方向から見たときの形状）は、特に限定されないが、本形態では、長方形である。凹部１４は、例えば、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって形成される。
【００７８】
基体１０は、図８に示すように振動体２０ｂの形態に応じて、第１面１１に適宜設けられる固定部１７を有している。固定部１７は、振動体２０ｂを支持する弾性支持体３０の一端が固定（接合）され、弾性支持体３０を介して振動体２０ｂを支持する部分である。図７および図８に示すように、弾性支持体３０の一端（固定部１７）は、Ｘ軸方向において第１振動体２１および第２振動体２２のそれぞれを挟むように配置されていてもよい。また、図７に示すように、弾性支持体３０の一端（固定部１７）は、Ｙ軸方向において第１振動体２１および第２振動体２２のそれぞれを挟むように配置されてもよい。即ち、弾性支持体３０の一端（固定部１７）は、２か所、あるいは４か所設けられてもよい。
【００７９】
振動体２０ｂを構成している第１振動体２１および第２振動体２２は、Ｘ軸に沿う方向（第１軸方向）において並設され、振動体連結部２６によって連結されている。また、第１振動体２１および第２振動体２２は、弾性支持体３０を介して、固定部１７によって支持されており、基体１０と離間して配置されている。より具体的には、基体１０の上方に間隙（凹部１４）を介して、第１振動体２１および第２振動体２２が設けられている。第１振動体２１および第２振動体２２は、例えば、フレーム状の形状（升形状）の支持部１２（第１電極）が備えられている。第１振動体２１および第２振動体２２は、図７に示すように、両者の境界線である振動体連結部２６の中央部を結ぶ線（Ｙ軸に沿った直線）に対して、対称となる形状であってもよい。振動体２０ｂの材質は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされることにより導電性が付与されたシリコンである。振動体２０ｂは、例えば、シリコン基板（図示せず）を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって加工することにより形成される。なお、第１振動体２１および第２振動体２２については、前述の第１実施形態にて説明した振動体２０と同様な構成であるので詳細な説明は省略する。
【００８０】
第１振動体２１および第２振動体２２には、支持部１２（第１電極）と間隙を有して対向し、平面視で支持部１２の配置された領域に略重なるように、第３電極としてのモニター電極１５６が設けられている。具体的には、モニター電極１５６は、支持部１２と同様に略フレーム状の形状（枠状）をなしている。第３電極としてのモニター電極１５６は、基体１０の第１面１１に設けられた凹部１４の底面１３に接合（固定）されている。なお、支持部１２とモニター電極１５６の構成、および支持部１２とモニター電極１５６との関係（作用）については第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００８１】
振動体連結部２６は、第１振動体２１および第２振動体２２をＺ軸方向において変位し得るように構成されている。より具体的には、振動体連結部２６は、第１振動体２１および第２振動体２２の間において、Ｘ軸に沿う方向に支持部１２から延出され、Ｙ軸方向に往復しながらＸ軸方向に延出する形状を有している。振動体連結部２６は、Ｘ軸方向の中央部から延出された弾性体２８の端部が第２固定部１６によって基体１０に接続されている。これにより、第１振動体２１および第２振動体２２は、Ｚ軸方向において互いに逆相で振動することができる。なお、弾性体２８の構成は、Ｘ軸に沿う方向に所定のバネ定数によって弾性変形することができる限り限定されない。
【００８２】
弾性支持体３０は、Ｘ軸方向に振動体２０ｂを変位し得るように構成されている。具体的には、弾性支持体３０は、固定部１７と接続される一端から振動体２０ｂ（第１振動体２１または第２振動体２２）までＸ軸に沿う方向に延出し、Ｙ軸方向に往復しながらＸ軸方向に延出する形状を有している。弾性支持体３０の一端は、固定部１７（基体１０の第１面１１）に接合（固定）されている。また、弾性支持体３０の他端は、振動体２０ｂ（第１振動体２１または第２振動体２２）の支持部１２に接続されている。図示の例では、弾性支持体３０は、振動体２０ｂをＸ軸方向において挟むように、４つ設けられている。
【００８３】
弾性支持体３０の材質は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされることにより導電性が付与されたシリコンである。弾性支持体３０は、例えば、シリコン基板（図示せず）を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって振動体２０ｂと共に一体的に加工することにより形成される。
【００８４】
駆動部４０は、振動体２０ｂを励振することができる機構を有する。なお、駆動部４０の構成および数は、第１振動体２１または第２振動体２２を励振することができる限り、特に限定されない。例えば、駆動部４０は、振動体２０ｂに直接設けられていてもよい。駆動部４０は、図７に示すように、振動体２０ｂ（支持部１２）のＹ軸方向の外側に接続された駆動用可動電極部４１と、駆動用可動電極部４１と所定の距離を介して対向配置された駆動用固定電極部４２から構成されている。なお、図示はされないが、駆動部４０は、振動体２０ｂに直接接続せずに静電力等によって振動体２０ｂを励振する機構を有し、振動体２０ｂの外側に配置されていてもよい。なお、駆動部４０を構成する駆動用可動電極部４１および駆動用固定電極部４２については、前述の第１実施形態と同様であるので、その構成および効果についての詳細な説明を省略する。
【００８５】
検出部１５０は、第１振動体２１および第２振動体２２を構成する支持部１２の内側に設けられている。換言すれば、検出部１５０は、支持部１２に対して、駆動部４０の配置側と反対側に設けられている。検出部１５０は、可動電極としての第１フラップ板１５１および第２フラップ板１５３と、第１フラップ板１５１と接続された第１梁部１５２と、第２フラップ板１５３と接続された第２梁部１５４と、第４電極としての検出用固定電極１５５と、を有している。第１フラップ板１５１および第２フラップ板１５３は、前述のように、シリコンに、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされることにより導電性が付与され、第２電極としての機能も有している。なお、第１フラップ板１５１、第２フラップ板１５３、第１梁部１５２、第２梁部１５４、および検出用固定電極１５５については、前述の第１実施形態における第１フラップ板５１、第２フラップ板５３、第１梁部５２、第２梁部５４、および検出用固定電極５５と同様な構成であるので詳細な説明は省略する。
【００８６】
検出部１５０は、前述の第１実施形態と同様に、ジャイロ素子５ｂが加速度を受けた場合に、振動体２０ｂ（第１フラップ板１５１および第２フラップ板１５３）に生じるＺ軸方向の振動を容量変化によって検出し、角速度を算出することができる。
【００８７】
第２基体としての蓋体８０は、基体１０上に設けられている。基体１０および蓋体８０は、図８に示すように、パッケージを構成することができる。基体１０および蓋体８０は、キャビティー８２を形成することができ、キャビティー８２に振動体２０ｂなどを含むジャイロ素子５ｂを収容することができる。キャビティー８２は、例えば、不活性ガス（例えば窒素ガス）雰囲気、または真空雰囲気で密閉されていてもよい。
【００８８】
蓋体８０の材質は、例えば、シリコン、ガラスである。蓋体８０と基体１０との接合方法は、特に限定されないが、例えば、基体１０の材質がガラスであり、蓋体８０の材質がシリコンである場合は、基体１０と蓋体８０とは、陽極接合されることができる。また、基体１０と蓋体８０との間の接合部分は、接着部材等によって埋められていてもよい。
【００８９】
１−５．第２実施形態に係るジャイロセンサーの動作
次に、ジャイロセンサー１０２の動作について、簡単に説明する。ジャイロセンサー１０２の振動モードでは、第１振動体２１と第２振動体２２は、駆動部４０により励振され、Ｘ軸に沿って互いに逆相（逆位相）で駆動振動することができる。より具体的には、第１振動体２１に設けられた駆動用可動電極部４１と駆動用固定電極部４２との間に第１交番電圧を印加し、第２振動体２２の駆動用可動電極部４１と駆動用固定電極部４２との間に第１交番電圧と位相が１８０度ずれた第２交番電圧を印加する。これにより、第１振動体２１および第２振動体２２を、互いに逆相（逆位相）で且つ所定の周波数で、Ｘ軸に沿って振動させることができる。即ち、Ｘ軸に沿って互いに連結された第１振動体２１および第２振動体２２は、Ｘ軸に沿って、互いに逆相で振動する。即ち、第１振動体２１および第２振動体２２は、Ｘ軸に沿って、互いに反対方向に変位する。
【００９０】
第１振動体２１、第２振動体２２がＸ軸に沿って振動を行っている状態で、ジャイロセンサー１０２にＹ軸まわりの角速度ωが加わると、コリオリの力が働き、第１フラップ板１５１および第２フラップ板１５３は、それぞれ第１梁部１５２および第２梁部１５４を回転軸としてＺ軸に沿う方向に変位（振動）する。即ち、第１振動体２１に連結された第１フラップ板１５１および第２フラップ板１５３と、第２振動体２２に連結された第１フラップ板１５１および第２フラップ板１５３とは、Ｚ軸に沿って、互いに反対方向に変位する。
【００９１】
第１フラップ板１５１および第２フラップ板１５３は、Ｚ軸に沿って変位することにより、第１フラップ板１５１および第２フラップ板１５３と検出用固定電極１５５との間の距離が変化する。そのため、第１フラップ板１５１および第２フラップ板１５３と検出用固定電極５５との間の静電容量が変化する。ジャイロセンサー１０２では、第１フラップ板１５１および第２フラップ板１５３と検出用固定電極１５５とに電圧を印加することにより、第１フラップ板１５１および第２フラップ板１５３と検出用固定電極１５５との間の静電容量の変化量を検出し、Ｙ軸まわりの角速度ωを求めることができる。
【００９２】
第２実施形態に係るジャイロセンサー１０２によれば、前述の第１実施形態のジャイロセンサー１００の効果に加え次のような効果を有する。第２実施形態に係るジャイロセンサー１０２は、第１振動体２１および第２振動体２２の二つの振動体が振動体連結部２６を介して並んで設けられている。このように配設されたそれぞれの振動体（第１振動体２１および第２振動体２２）を、互いに逆方向に駆動振動させ、それぞれの振動体ごとに計測された計測値に基いて角速度を算出することで、直線的に加わる加速度などをキャンセルすることが可能となる。したがって、ジャイロセンサー１０２は、加速度などの影響を受けることなくＹ軸まわりの角速度ωをより正確に検出することが可能となる。
【００９３】
１−６．第３実施形態に係るジャイロセンサーの構成
本発明に係る機能素子としてのジャイロ素子を用いた電子デバイスとしてのジャイロセンサーの第３実施形態について図面を参照しながら説明する。図９は、第３実施形態に係るジャイロセンサー１０４を模式的に示す平面図である。図１０は、第２実施形態に係るジャイロセンサー１０４を模式的に示す図９のＥ−Ｅ断面図である。なお、図９および図１０では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸（第１軸方向）、Ｙ軸（第２軸方向）、Ｚ軸（第３軸方向）を図示している。なお、以下では、前述の第１実施形態と同様な構成については同符号を付してその説明を省略する。
【００９４】
ジャイロセンサー１０４は、図９および図１０に示すように、第１基体としての基体１０と、ジャイロ素子５ｃとを含んでいる。ジャイロ素子５ｃは、振動体２０ｃと、弾性支持体３０と、駆動部４０と、検出部２５０と、モニター部２６０と、を含んでいる。ジャイロセンサー１０４では、ジャイロ素子５ｃを構成する検出部２５０が、Ｚ軸回りの角速度を検出するジャイロセンサー素子（静電容量型ＭＥＭＳジャイロセンサー素子）である。なお、便宜上、図９では、基体１０および蓋体８０を透視して図示している。また、基体１０の振動体２０ｃが設けられる基面である第１面１１（図１０参照）の法線方向から見ること、即ち基体１０に支持されている振動体２０ｃを上方から見ることを、以下、「平面視」という。
【００９５】
第１基体としての基体１０の材質は、例えば、ガラス、シリコンである。基体１０は、図１０に示すように、第１面１１と、第１面１１と反対側の第２面１１ｂと、を有している。第１面１１には、凹部１４が設けられている。凹部１４の上方には、間隙を介して、振動体２０ｃ（第１振動体２１、第２振動体２２、および振動体連結部２６）、弾性支持体３０が設けられている。凹部１４によって、振動体２０ｃは、基体１０に妨害されることなく、所望の方向に可動することができる。凹部１４の平面形状（Ｚ軸方向から見たときの形状）は、特に限定されないが、本形態では、長方形である。凹部１４は、例えば、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって形成される。
【００９６】
基体１０は、図１０に示すように振動体２０ｃの形態に応じて、第１面１１に適宜設けられる固定部１７を有している。固定部１７は、振動体２０ｃを支持する弾性支持体３０の一端が固定（接合）され、弾性支持体３０を介して振動体２０ｃを支持する部分である。図９および図１０に示すように、固定部１７は、Ｘ軸方向において振動体２０ｃを挟むように配置されていてもよい。
【００９７】
固定部１７の第１面１１（基体１０）と、後述される弾性支持体３０、駆動用固定電極部４２、第１検出用固定電極部２５４、第２検出用固定電極部２５５、モニター電極２５６等と、の固定（接合）方法は、特に限定されないが、例えば、基体１０の材質がガラスであり、振動体２０ｃ等の材質がシリコンである場合は、陽極接合を適用することができる。
【００９８】
ジャイロ素子５ｃは、図１０に示すように、第１基体としての基体１０および第２基体としての蓋体８０によって囲まれるキャビティー８２に収容されている。また、ジャイロ素子５ｃは、基体１０に設けられた凹部１４と間隙を介して振動体２０ｃが設けられている。振動体２０ｃは、基体１０の第１面１１に（基体１０上に）弾性支持体３０を介して支持される。
【００９９】
振動体２０ｃの材質は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされることにより導電性が付与されたシリコンである。振動体２０ｃは、例えば、シリコン基板（図示せず）を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって加工することにより形成される。
【０１００】
振動体２０ｃは、弾性支持体３０を介して固定部１７に支持されており、基体１０と離間して配置されている。振動体２０ｃは、例えば、フレーム状の形状（枠状）を有することができ、振動体２０ｃには、支持部１２が備えられている。
【０１０１】
モニター部２６０は、第１電極２５７およびモニター電極２５６によって構成されている。第１電極２５７は、振動体２０ｃを構成するフレーム状の支持部１２のＸ軸方向の２つの枠部から、Ｘ軸方向に沿って延出し、Ｙ軸方向に並び設けられている。また、モニター電極２５６は、基体１０の第１面１１に設けられた凹部１４の底面１３に設けられている。モニター電極２５６は、第１電極２５７と間隙を有して対向し、並行するように設けられている。
【０１０２】
第１電極２５７とモニター電極２５６とは、第１電極２５７とモニター電極２５６との間の容量変化によって、支持部１２に生じたＹ軸方向の振動（支持部１２のＹ軸方向の変位）を検出することができる。具体的には、支持部１２（第１電極）にＤＣ電圧を印加した状態で支持部１２がＹ軸方向に振動すると、支持部１２から延出されている第１電極２５７とモニター電極２５６との間の距離が変化し、第１電極２５７とモニター電極２５６との間の静電容量が変化する。その容量変化をモニター電極２５６（第３電極）の電流変化として検出することによって支持部１２のＹ軸方向の振動を求めることができる。
【０１０３】
弾性支持体３０は、Ｘ軸方向に振動体２０ｃを変位し得るように構成されている。より具体的には、弾性支持体３０は、固定部１７に接続される一端から振動体２０ｃまでＸ軸に沿う方向に延出し、Ｙ軸方向に往復しながらＸ軸方向に延出する形状を有している。弾性支持体３０の一端は、固定部１７（基体１０の第１面１１）に接合（固定）されている。また、弾性支持体３０の他端は、振動体２０ｃに接続されている。図示の例では、弾性支持体３０は、振動体２０ｃをＸ軸方向において挟むように、４つ設けられている。
【０１０４】
弾性支持体３０の材質は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされることにより導電性が付与されたシリコンである。弾性支持体３０は、例えば、シリコン基板（図示せず）を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって振動体２０ｃと共に一体的に加工することにより形成される。
【０１０５】
検出部２５０は、振動体２０ｃに連結されている。検出部２５０は、振動体２０ｃの支持部１２の内側に設けられている。検出部２５０は、検出基部６５と、検出用支持部２５１と、検出用バネ部２５２と、第２電極としての検出用可動電極部２５３と、第４電極としての第１検出用固定電極部２５４および第２検出用固定電極部２５５と、を有している。
【０１０６】
検出用バネ部２５２は、支持部１２の内側に配置されている。検出用バネ部２５２は、検出基部６５と振動体２０ｃ（支持部１２）とを接続している。より具体的には、検出用バネ部２５２の一端は、検出基部６５に接続されている。検出用バネ部２５２の他端は、振動体２０ｃに（支持部１２）接続されている。検出用バネ部２５２は、Ｙ軸方向に検出用支持部２５１を変位し得るように構成されている。より具体的には、検出用バネ部２５２は、Ｘ軸方向に往復しながらＹ軸方向に延出する形状を有している。検出用可動電極部２５３は、支持部１２の内側に、検出基部６５に接続されて配置されている。図示の例では、検出用可動電極部２５３は、検出基部６５からＸ軸に沿って延出されている。
【０１０７】
第１検出用固定電極部２５４および第２検出用固定電極部２５５は、基体１０の第１面１１に設けられた凹部１４の底面１３に設けられている。図示の例では、第１検出用固定電極部２５４および第２検出用固定電極部２５５は、複数設けられており、検出用可動電極部２５３を介して、対向配置されている。換言すれば、第１検出用固定電極部２５４および第２検出用固定電極部２５５は、検出用可動電極部２５３と平面視で重ならないように配置されている。
【０１０８】
第１検出用固定電極部２５４および第２検出用固定電極部２５５を除く検出部２５０の材質は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされることにより導電性が付与されたシリコンである。第１検出用固定電極部２５４および第２検出用固定電極部２５５を除く検出部２５０は、例えば、シリコン基板（図示せず）を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって振動体２０ｃと共に一体的に加工することにより形成される。
【０１０９】
駆動部４０は、平面視で、振動体２０ｃ支持部１２に対して、検出部２５０と反対側に設けられている。これにより、第１検出用固定電極部２５４および第２検出用固定電極部２５５と駆動部４０とが、重ならないように配置することができる。駆動部４０は、振動体２０ｃを励振することができる機構を有する。なお、駆動部４０の構成および数は、振動体２０ｃを励振することができる限り、特に限定されない。例えば、駆動部４０は、振動体２０ｃに直接設けられていてもよい。図９に示すように、振動体２０ｃの外側に接続された駆動用可動電極部４１と、駆動用可動電極部４１と所定の距離を介して対向配置された駆動用固定電極部４２から構成されていてもよい。また、図示はされないが、駆動部４０は、振動体２０ｃに直接接続せずに静電力等によって振動体２０ｃを励振する機構を有し、振動体２０ｃの外側に配置されていてもよい。なお、駆動部４０を構成する駆動用可動電極部４１および駆動用固定電極部４２については、前述の第１実施形態と同様であるので、その構成および効果についての詳細な説明を省略する。
【０１１０】
第２基体としての蓋体８０は、基体１０上に設けられている。基体１０および蓋体８０は、図１０に示すように、パッケージを構成することができる。基体１０および蓋体８０は、キャビティー８２を形成することができ、キャビティー８２に振動体２０ｃを収容することができる。例えば、基体１０と蓋体８０との間の接合部分は、接着部材等によって埋められていてもよい。この場合、キャビティー８２は、例えば、不活性ガス（例えば窒素ガス）雰囲気、または真空雰囲気で密閉されていてもよい。
【０１１１】
蓋体８０の材質は、例えば、シリコン、ガラスである。蓋体８０と基体１０との接合方法は、特に限定されないが、例えば、基体１０の材質がガラスであり、蓋体８０の材質がシリコンである場合は、基体１０と蓋体８０とは、陽極接合されることができる。
【０１１２】
１−７．第３実施形態に係るジャイロセンサーの動作
次に、第３実施形態に係るジャイロセンサー１０４の動作について、図面を参照しながら説明する。図１１（ａ）、図１１（ｂ）および図１２（ａ）、図１２（ｂ）は、ジャイロセンサー１０４の動作を模式的に説明するための図である。なお、図１１および図１２では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図示している。また、便宜上、図１１および図１２では、ジャイロセンサー１０４の各構成を、簡略化して図示している。
【０１１３】
前述のように、ジャイロセンサー１０４の振動モードでは、振動体２０ｃは、駆動部４０により励振され、駆動振動することができる。より具体的には、振動体２０ｃに設けられた駆動用可動電極部４１と駆動用固定電極部４２との間に第１交番電圧を印加する。これにより、振動体２０ｃを、所定の周波数で、Ｘ軸に沿って振動させることができる。
【０１１４】
図１１（ａ）に示す例では、振動体２０ｃは、α１方向（−Ｘ軸方向）に変位している。図１１（ｂ）に示す例では、振動体２０ｃは、α２方向に変位している。同様に、検出部２５０の振動体２０ｃに連結されている部分は、振動体２０ｃの振動に伴い、Ｘ軸に沿って変位する。
【０１１５】
図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すように、振動体２０ｃがＸ軸に沿って振動を行っている状態で、ジャイロセンサー１０４にＺ軸回りの角速度ωが加わると、コリオリの力が働き、検出部２５０は、Ｙ軸に沿って変位する。すなわち、振動体２０ｃに連結された検出部２５０は、Ｙ軸に沿って変位する。図１２（ａ）に示す例では、検出部２５０は、β１方向に変位している。図１２（ｂ）に示す例では、検出部２５０は、β２方向に変位している。
【０１１６】
検出部２５０がＹ軸に沿って変位することにより、検出用可動電極部２５３と第１検出用固定電極部２５４との間の距離Ｌは、変化する。それにより、検出用可動電極部２５３と第１検出用固定電極部２５４との間の静電容量が変化する。ジャイロセンサー１０４では、検出用可動電極部２５３および第１検出用固定電極部２５４に電圧を印加し、検出用可動電極部２５３と第１検出用固定電極部２５４との間の静電容量の変化量を電流値の変化量として検出することによって、Ｚ軸回りの角速度ωを求めることができる。
【０１１７】
第３実施形態に係るジャイロセンサー１０４においても、前述の第１実施形態のジャイロセンサー１００と同様な信号検出方法を適用することが可能である。なお、この信号検出方法については、説明を省略する。
【０１１８】
第３実施形態に係るジャイロセンサー１０４によれば、Ｚ軸まわりの角速度ωを検出することができる。加えて、前述の第１実施形態のジャイロセンサー１００と同様な効果を有する。具体的な一例として、ジャイロセンサー１０４は、検出部２５０を構成する第２電極としての検出用可動電極部２５３に対向する第４電極としての第１検出用固定電極部２５４および第２検出用固定電極部２５５から出力される、Ｙ軸に沿った振動本来の検出信号とＸ軸に沿った斜め振動成分（以下「クアドラチャー成分」ともいう）とを含む信号（第２信号）を得ることとができる。加えて、ジャイロセンサー１０４は、第１電極２５７に対向する第３電極としてのモニター電極２５６から出力される、クアドラチャー成分を含む信号（第１信号）を得ることができる。そしてこの二つの信号を演算処理することによって、クアドラチャー成分を除去した本来の検出信号を得ることができる。これにより、検出精度を高めたジャイロセンサー１０４（ジャイロ素子５ｃ）を得ることが可能となる。
【０１１９】
２．ジャイロセンサーの製造方法
次に、本実施形態に係るジャイロセンサー１００，１０２，１０４の製造方法について簡単に説明する。なお、本説明では、第１実施形態に係るジャイロセンサー１００を例として図１および図２を参照しながら説明する。また、本説明では、図１および図２と同様な符号を付して説明する。
【０１２０】
先ず、基板（基体１０）の第１面１１に、凹部１４を形成する。このとき、凹部１４の周囲に溝部（図示せず）を形成することができる。凹部１４、溝部は、例えば、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術により形成される。これにより、第１面１１に凹部１４が設けられている基体１０を用意することができる。
【０１２１】
次に、図示はされないが、凹部１４内を含む基体１０上に駆動部４０や検出部５０を構成するための配線（検出用固定電極５５、モニター電極５６を含む）を形成することができる。配線は、例えば、スパッタ法やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などによって成膜された後、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によってパターニングされることによって形成される。
【０１２２】
次に、基体１０上に振動体２０、弾性支持体３０、駆動部４０等を形成する。より具体的には、シリコン基板（図示せず）を基体１０の第１面１１に載置（接合）し、該シリコン基板を薄膜化させた後にパターニングすることにより形成される。パターニングは、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって行われる。シリコン基板と基体１０の接合は、例えば、陽極接合によって行われる。本工程において、第１面１１上に駆動用固定電極部４２、駆動部４０、検出部５０を形成することができる。
【０１２３】
図２に示すように、基体１０および蓋体８０を接合して、基体１０および蓋体８０によって囲まれるキャビティー８２に振動体２０を収容する。基体１０と蓋体８０との接合は、例えば、陽極接合によって行われる。
以上の工程により、ジャイロセンサー１００を製造することができる。
【０１２４】
３．第４実施形態に係るジャイロセンサーの構成
本発明に係る機能素子としてのジャイロ素子を用いた電子デバイスとしてのジャイロセンサーの第４実施形態について図面を参照しながら説明する。図１３は、第４実施形態に係るジャイロセンサー１０６を模式的に示す断面図である。なお、図１３の切断位置は、前述の図２（ａ）と同様である。また、図１３では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸（第１軸方向）、Ｙ軸（第２軸方向）、Ｚ軸（第３軸方向）を図示している。本第４実施形態に係るジャイロセンサー１０６は、前述の第１実施形態に係るジャイロセンサー１００の構成と、第３電極としてのモニター電極および第４電極としての検出用固定電極の配置が異なる構成である。したがって、以下では、前述の第１実施形態と異なる構成を中心に説明し、同様な構成については同符号を付してその説明を省略する。
【０１２５】
図１３に示す第４実施形態のジャイロセンサー１０６は、第１基体としての基体１０と、機能素子としてのジャイロ素子５とを含んでいる。ジャイロ素子５は、振動体２０（図示１参照）と、弾性支持体３０と、駆動部４０（図１参照）と、を含んでいる。基体１０およびジャイロ素子５の構成は、第１実施形態と同様であるので、以下においては詳細な説明を省略する。
【０１２６】
ジャイロ素子５は、第１基体としての基体１０および第２基体としての蓋体８０によって囲まれるキャビティー８２に収容されている。ジャイロ素子５は、基体１０の上方に間隙（凹部１４）を介して設けられている。ジャイロ素子５は、基体１０の第１面１１に（基体１０上に）設けられた固定部１７に弾性支持体３０を介して支持されている。ジャイロセンサー１０６では、ジャイロ素子５を構成する検出部５０が、Ｙ軸まわりの角速度を検出するジャイロセンサー素子（静電容量型ＭＥＭＳジャイロセンサー素子）である。
【０１２７】
基体１０は、第１面１１と、第１面１１と反対側の第２面１１ｂと、を有している。第１面１１には、凹部１４が設けられている。凹部１４の上方には、間隙を介して、振動体（図示せず）、弾性支持体３０、などのジャイロ素子５が設けられている。凹部１４によって、ジャイロ素子５は、基体１０に妨害されることなく、所望の方向に可動することができる。なお、振動体２０が設けられる基体１０の基面である第１面１１の法線方向から見ること、即ち基体１０に支持されている振動体２０を上方から見ることを、以下、「平面視」という。
【０１２８】
振動体２０（図１参照）は、弾性支持体３０に一端１５を介して、固定部１７に支持されており、基体１０と離間して配置されている。振動体２０は、第１実施形態と同様に、例えばフレーム状の形状（枠状）の支持部１２（第１電極）が備えられている。振動体２０の材質は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされることにより導電性が付与されたシリコンである。振動体２０は、例えば、シリコン基板（図示せず）を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって加工することにより形成される。なお、振動体２０については、前述の第１実施形態と同様な構成であるので詳細な説明は省略する。
【０１２９】
第２基体としての蓋体８０には、支持部１２（第１電極）と間隙を有して対向し、平面視で支持部１２の配置された領域に略重なるように、第３電極としてのモニター電極５６ａが設けられている。具体的には、モニター電極５６ａは、支持部１２と同様に略フレーム状の形状（枠状）をなしている。第３電極としてのモニター電極５６ａは、蓋体８０の内面に設けられている。なお、支持部１２とモニター電極５６ａの構成、および支持部１２とモニター電極５６ａとの関係（作用）については第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【０１３０】
検出部５０（図１参照）を構成する可動電極としての第１フラップ板５１および第２フラップ板５３は、支持部１２の内側に設けられている。そして、第１フラップ板５１および第２フラップ板５３に対向するように、第４電極としての検出用固定電極５５ａが設けられている。第４電極としての検出用固定電極５５ａは、第１フラップ板５１および第２フラップ板５３に対向し、第１フラップ板５１および第２フラップ板５３と平面視で少なくとも一部が重なるように、蓋体８０の内面に設けられている。このような検出部５０は、前述の第１実施形態と同様に、ジャイロ素子５が加速度を受けた場合に、振動体２０（第１フラップ板５１および第２フラップ板５３）に生じるＺ軸方向の振動を容量変化によって検出し、角速度を算出することができる。
【０１３１】
第２基体としての蓋体８０は、基体１０上に設けられている。基体１０および蓋体８０は、パッケージを構成することができる。基体１０および蓋体８０は、キャビティー８２を形成することができ、キャビティー８２にジャイロ素子５を収容することができる。キャビティー８２は、例えば、不活性ガス（例えば窒素ガス）雰囲気、または真空雰囲気で密閉されていてもよい。また、第２基体としての蓋体８０は、基体１０と対向する面である内面に、前述にように第３電極としてのモニター電極５６ａおよび第４電極としての検出用固定電極５５ａを形成することができる。モニター電極５６ａおよび検出用固定電極５５ａは、例えばスパッタリング法などで形成された導電層をフォトリソグラフィー法などによってパターニングすることによって形成することができる。
【０１３２】
蓋体８０の材質は、例えば、シリコン、ガラスである。蓋体８０と基体１０との接合方法は、特に限定されないが、例えば、基体１０の材質がガラスであり、蓋体８０の材質がシリコンである場合は、基体１０と蓋体８０とは、陽極接合されることができる。また、基体１０と蓋体８０との間の接合部分は、接着部材等によって埋められていてもよい。
【０１３３】
なお、ジャイロセンサー１０６の動作については、前述の第１実施形態のジャイロセンサー１００と同様である。したがって、ここでの説明は省略するが、このような第４実施形態のジャイロセンサー１０６においても、前述の第１実施形態のジャイロセンサー１００と同様な効果を有している。
【０１３４】
なお、上述の第１実施形態〜第４実施形態では、振動体２０の構成として、振動体２０が一つの構成、および第１振動体２１および第２振動体２２の二つが設けられている構成を例に説明したが、振動体２０の構成としては、３つ以上の第１〜第ｎ振動体が用いられている構成であってもよい。
【０１３５】
また、上述では、機能素子の一例として角速度を検出するジャイロセンサー１００，１０２，１０４，１０６に用いられるジャイロ素子５，５ｂ，５ｃについて説明したが、機能素子はこれに限らない。機能素子の形態としては、減圧状態や不活性ガス雰囲気で密閉されたキャビティー８２内で動作するものであれば、特に限定されず、例えば、加速度センサーに用いられる加速度検出素子、圧力計に用いられる圧力検出素子、振動子、マイクロアクチュエーターなどの各種の機能素子を挙げることができる。
【０１３６】
４．電子機器
次に、本実施形態に係る電子機器について、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る電子機器は、本発明に係るジャイロセンサー１００，１０２，１０４，１０６のいずれかを含む。以下では、本発明に係るジャイロセンサー１００を含む電子機器を例として説明する。
【０１３７】
図１４は、本実施形態に係る電子機器として、モバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューター１１００を模式的に示す斜視図である。図１４に示すように、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１１０８を有する表示ユニット１１０６と、により構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター１１００には、ジャイロセンサー１００が内蔵されている。
【０１３８】
図１５は、本実施形態に係る電子機器として、携帯電話機（ＰＨＳも含む）１２００を模式的に示す斜視図である。図１５に示すように、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１２０８が配置されている。このような携帯電話機１２００には、ジャイロセンサー１００が内蔵されている。
【０１３９】
図１６は、本実施形態に係る電子機器として、デジタルスチールカメラ１３００を模式的に示す斜視図である。なお、図１６には、外部機器との接続についても簡易的に示している。ここで、従来のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、デジタルスチールカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）などの撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。
【０１４０】
デジタルスチールカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部１３１０が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部１３１０は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。撮影者が表示部１３１０に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送・格納される。
【０１４１】
また、このデジタルスチールカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、ビデオ信号出力端子１３１２には、テレビモニター１４３０が、データ通信用の入出力端子１３１４には、パーソナルコンピューター１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニター１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。このようなデジタルスチールカメラ１３００には、ジャイロセンサー１００が内蔵されている。
【０１４２】
以上のような電子機器としてのパーソナルコンピューター１１００、携帯電話機１２００、デジタルスチールカメラ１３００は、２つの振動体が逆相で振動する駆動系において、相互間の振動エネルギー交換を阻害せず、且つ容量結合による特性の劣化を防止することができるジャイロセンサー１００を有することができる。
【０１４３】
なお、上記ジャイロセンサー１００を備えた電子機器は、図１４に示すパーソナルコンピューター１１００（モバイル型パーソナルコンピューター）、図１５に示す携帯電話機１２００、図１６に示すデジタルスチールカメラ１３００の他にも、例えば、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ヘッドマウントディスプレイ、ビデオテープレコーダー、各種ナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、ロケット、船舶の計器類）、ロボットや人体などの姿勢制御、フライトシミュレーターなどを挙げることができる。
【０１４４】
５．移動体
図１７は、本実施形態に係る移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図である。自動車５０６には本発明に係る機能素子（ジャイロ素子５）を用いたジャイロセンサー１００が搭載されている。例えば、同図に示すように、移動体としての自動車５０６には、機能素子（ジャイロ素子５）を用いたジャイロセンサー１００を内蔵してタイヤ５０９などを制御する電子制御ユニット５０８が車体５０７に搭載されている。また、ジャイロセンサー１００は、他にもキーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム、等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。
【０１４５】
上述した実施形態は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。
【０１４６】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１４７】
５，５ｂ，５ｃ…ジャイロ素子、１０…第１基体としての基体、１１…第１面、１１ｂ…第２面、１２…第１電極としての支持部、１３…底面、１４…凹部、１５…弾性支持体の一端、１６…第２固定部、１７…固定部、２０…振動体、２１…第１振動体、２２…第２振動体、２６…振動体連結部、２８…弾性体、３０…弾性支持体、４０…駆動部、４１…駆動用可動電極部、４２…駆動用固定電極部、５０…検出部、５１…第２電極としての第１フラップ、５２…第１梁部、５３…第２電極としての第２フラップ、５４…第２梁部、５５…第４電極としての検出用固定電極、５６…第３電極としてのモニター電極、８０…第２基体としての蓋体、８２…キャビティー、１００，１０２，１０４，１０６…電子デバイスとしてのジャイロセンサー、５０６…移動体としての自動車、１１００…電子機器としてのパーソナルコンピューター、１１０２…キーボード、１１０４…本体部、１１０６…表示ユニット、１１０８…表示部、１２００…電子機器としての携帯電話機、１２０２…操作ボタン、１２０４…受話口、１２０６…送話口、１２０８…表示部、１３００…電子機器としてのデジタルスチールカメラ、１３０２…ケース、１３０４…受光ユニット、１３０６…シャッターボタン、１３０８…メモリー、１３１０…表示部、１３１２…ビデオ信号出力端子、１３１４…入出力端子、１４３０…テレビモニター、１４４０…パーソナルコンピューター。
【図１】
2015169492.tif 000003
【図２】
2015169492.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015169492.tif 000006
【図５】
2015169492.tif 000007
【図６】
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【図７】
2015169492.tif 000009
【図８】
2015169492.tif 000010
【図９】
2015169492.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2015169492.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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