(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交の関係にあるｘ方向及びｙ方向によって規定されるｘ−ｙ平面に位置する振動子（１１）と、
該振動子（１１）から、前記ｘ−ｙ平面に垂直なｚ方向に離れた基板（１２）と、
該基板（１２）から、前記振動子（１１）の位置するｘ−ｙ平面まで延びたアンカー（１３）と、
該アンカー（１３）と前記振動子（１１）とを連結し、前記ｙ方向周りに捩れ可能な連結梁（１４）と、
前記振動子（１１）を前記ｚ方向に振動させる励振部（５０）と、
前記振動子（１１）の前記ｘ方向の変位に基づいて角速度を検出する検出部（７０）と、を有し、
前記振動子（１１）は、上下錘（１５）と、前記連結梁（１４）が連結された傾き錘（１６）と、該傾き錘（１６）と前記上下錘（１５）とを連結し、前記ｙ方向周りに捩れ可能な捩れ梁（１７）と、を有し、
前記振動子（１１）の中心に位置する傾き錘（１６ａ）から前記ｘ方向に離れる２方向の内、一方向を左方向、他方向を右方向とすると、
１つの前記上下錘（１５）、該上下錘（１５）の隣にある１つの前記傾き錘（１６）、及び、該上下錘（１５）に連結される捩れ梁（１７）を有する単位錘部（１８）が、前記振動子（１１）の中心に位置する傾き錘（１６ａ）を介して前記ｘ方向にて対称となるように、前記左方向と前記右方向それぞれに同数あり、
前記連結梁（１４）は、前記振動子（１１）の周囲を囲む枠部（２５）と、該枠部（２５）と前記アンカー（１３）とを連結する第１連結梁（２６）と、前記枠部（２５）と前記振動子（１１）とを連結する第２連結梁（２７）と、を有し、
前記振動子（１１）の中心に位置する傾き錘（１６ａ）から最も離れた単位錘部（１８ａ，１８ｂ）それぞれが有する前記傾き錘（１６）と前記第２連結梁（２７）との連結部位（Ｐ１）が、前記振動子（１１）が前記ｚ方向に振動した際に節となる部位であり、
前記第２連結梁（２７）の接続された前記傾き錘（１６）における前記連結部位（Ｐ１）を前記ｙ方向に貫く貫き方向によって分けられる２つの領域の内、前記振動子（１１）の中心から離れた領域は、残りの前記振動子（１１）の中心側の領域よりも重量が重く、自由端となっていることを特徴とする角速度センサ。
【請求項２】
前記励振部（５０）は、前記振動子（１１）の中心に位置する傾き錘（１６ａ）を介して前記ｘ方向にて対称の関係にある２つの単位錘部（１８ａ，１８ｂ）を逆位相で振動させ、
前記検出部（７０）は、前記ｘ方向にて対称の関係にある２つの単位錘部（１８ａ，１８ｂ）それぞれのｘ方向の変位に基づいて角速度を検出しており、
前記第１連結梁（２６）は、前記ｘ方向に可撓性を有し、
前記第２連結梁（２７）は、前記ｙ方向周りに捩れ可能な性質を有す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】
直交の関係にあるｘ方向及びｙ方向によって規定されるｘ−ｙ平面に位置する振動子（１１）と、
該振動子（１１）から、前記ｘ−ｙ平面に垂直なｚ方向に離れた基板（１２）と、
該基板（１２）から、前記振動子（１１）の位置するｘ−ｙ平面まで延びたアンカー（１３）と、
該アンカー（１３）と前記振動子（１１）とを連結し、前記ｙ方向周りに捩れ可能な連結梁（１４）と、
前記振動子（１１）を前記ｚ方向に振動させる励振部（５０）と、
前記振動子（１１）の前記ｘ方向の変位に基づいて角速度を検出する検出部（７０）と、を有し、
前記振動子（１１）における前記連結梁（１４）との連結部位（Ｐ１）が、前記振動子（１１）が前記ｚ方向に振動した際に節となる部位であり、
前記振動子（１１）は、上下錘（１５）と、前記連結梁（１４）が連結された傾き錘（１６）と、該傾き錘（１６）と前記上下錘（１５）とを連結し、前記ｙ方向周りに捩れ可能な捩れ梁（１７）と、を有し、
前記振動子（１１）の中心に位置する傾き錘（１６ａ）から前記ｘ方向に離れる２方向の内、一方向を左方向、他方向を右方向とすると、
１つの前記上下錘（１５）、該上下錘（１５）の隣にある１つの前記傾き錘（１６）、及び、該上下錘（１５）に連結される捩れ梁（１７）を有する単位錘部（１８）が、前記振動子（１１）の中心に位置する傾き錘（１６ａ）を介して前記ｘ方向にて対称となるように、前記左方向と前記右方向それぞれに同数あり、
前記励振部（５０）は、前記振動子（１１）の中心に位置する傾き錘（１６ａ）を介して前記ｘ方向にて対称の関係にある２つの単位錘部（１８ａ，１８ｂ）を逆位相で振動させ、
前記検出部（７０）は、前記ｘ方向にて対称の関係にある２つの単位錘部（１８ａ，１８ｂ）それぞれのｘ方向の変位に基づいて角速度を検出しており、
前記連結梁（１４）は、前記振動子（１１）の周囲を囲む枠部（２５）と、該枠部（２５）と前記アンカー（１３）とを連結する第１連結梁（２６）と、前記枠部（２５）と前記振動子（１１）とを連結する第２連結梁（２７）と、を有し、
前記第１連結梁（２６）は、前記ｙ方向に延びた形状を成して前記ｘ方向に可撓性を有し、
前記第２連結梁（２７）は、前記ｙ方向周りに捩れ可能な性質を有することを特徴とする角速度センサ。
【請求項４】
前記励振部（５０）は、前記基板（１２）に形成された第１駆動電極（５１）及び第２駆動電極（５２）と、前記第１駆動電極（５１）、前記第２駆動電極（５２）、及び、前記振動子（１１）に駆動電圧を印加する電圧印加部（５３）と、を有し、
前記第１駆動電極（５１）及び前記第２駆動電極（５２）は、前記ｚ方向にて前記振動子（１１）と対向しており、
前記電圧印加部（５３）は、前記駆動電圧として、前記第１駆動電極（５１）と前記第２駆動電極（５２）とに逆位相の交流電圧を印加し、前記振動子（１１）に一定電圧を印加することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の角速度センサ。
【請求項５】
前記ｘ方向に並ぶ１つの前記第１駆動電極（５１）と１つの前記第２駆動電極（５２）とが、前記傾き錘（１６）と前記ｚ方向にて対向してい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】
前記振動子（１１）の中心に位置する傾き錘（１６ａ）を介して前記ｘ方向にて対称の関係にある２つの単位錘部（１８ａ，１８ｂ）の内、一方の単位錘部（１８ａ）の傾き錘（１６）と前記ｚ方向にて対向する第１駆動電極（５１）と、他方の単位錘部（１８ｂ）の傾き錘（１６）と前記ｚ方向にて対向する第２駆動電極（５２）とは、前記振動子（１１）の中心に位置する傾き錘（１６ａ）を介して前記ｘ方向にて対称の位置関係にあり一方の単位錘部（１８ａ）の傾き錘（１６）と前記ｚ方向にて対向する第２駆動電極（５２）と、他方の単位錘部（１８ｂ）の傾き錘（１６）と前記ｚ方向にて対向する第１駆動電極（５１）とは、前記振動子（１１）の中心に位置する傾き錘（１６ａ）を介して前記ｘ方向にて対称の位置関係にあることを特徴とする請求項５に記載の角速度センサ。
【請求項７】
前記振動子（１１）、前記ｚ方向における前記傾き錘（１６）と前記第１駆動電極（５１）との対向領域（Ｒ１）の形状、及び、前記ｚ方向における前記傾き錘（１６）と前記第２駆動電極（５２）との対向領域（Ｒ２）の形状それぞれは、複数の前記単位錘部（１８）それぞれの中心を前記ｘ方向に貫く貫き方向（Ｌ１）を介して、対称な形状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】
前記振動子（１１）の中心に位置する傾き錘（１６ａ）を介して前記ｘ方向にて対称の関係にある２つの単位錘部（１８ａ，１８ｂ）の内、一方の単位錘部（１８ａ）の上下錘（１５）が前記ｚ方向にて第１駆動電極（５１）と対向し、他方の単位錘部（１８ｂ）の上下錘（１５）が前記ｚ方向にて第２駆動電極（５２）と対向していることを特徴とする請求項４〜７いずれか１項に記載の角速度センサ。
【請求項９】
前記ｚ方向における前記上下錘（１５）と前記第１駆動電極（５１）との対向領域（Ｒ５）の形状、及び、前記ｚ方向における前記上下錘（１５）と前記第２駆動電極（５２）との対向領域（Ｒ６）の形状それぞれは、複数の前記単位錘部（１８）それぞれの中心を前記ｘ方向に貫く貫き方向（Ｌ１）を介して、対称な形状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。
【請求項１０】
前記上下錘（１５）は、前記捩れ梁（１７）が外面に連結される第１枠部（１９）と、該第１枠部（１９）の内面によって囲まれた領域内に配置された第２枠部（２０）と、前記第１枠部（１９）と前記第２枠部（２０）とを連結し、前記ｘ方向に可撓性を有する検出梁（２１）と、を有し、
前記検出部（７０）は、前記第２枠部（２０）の内面に形成された第１検出電極（７１）と、前記アンカー（１３）に連結され、前記第１検出電極（７１）と前記ｘ方向若しくは前記ｙ方向にて対向する第２検出電極（７２）と、前記第１検出電極（７１）と前記第２検出電極（７２）とによって構成されるコンデンサの静電容量変化に基づいて、角速度を検出する角速度検出部（７３）と、を有することを特徴とする請求項２〜９いずれか１項に記載の角速度センサ。
【請求項１１】
前記基板（１２）における、前記振動子（１１）との対向領域には、前記振動子（１１）から離れる方向に、前記ｚ方向の厚さが局所的に凹んだ部位（２２）があることを特徴とする請求項１〜１０に記載の角速度センサ。
【請求項１２】
前記振動子（１１）の振動状態を観測するモニター部（９０）を有することを特徴とする請求項１〜１１いずれか１項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、振動子と、振動子をｚ方向に振動させる励振部と、振動子のｘ方向の変位を検出する検出部と、を備える角速度センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に示されるように、ベースと、第１方向に動く第１レール及び第２レールと、第１レールと第２レールを連結する第１ガイドアーム及び第２ガイドアームと、を有するセンシングフレームが提案されている。第１ガイドアームは、第１方向に直交する第２方向周りに回転するようベースの第１アンカーに懸架され、第２ガイドアームは、第２方向に平行な第３方向周りに回転するようベースの第２アンカーに懸架されている。第１レールと第２レールとは第１方向に逆位相で運動可能となっており、角速度の印加によるレールの変位をセンシングすることで、角速度を検出している。第１方向としてはベースと第１レールとを結ぶ方向が採用可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公報第２０１０／００６４８０５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記したように、特許文献１に示されるセンシングフレームでは、２つのレールがガイドアームによって連結され、ガイドアームがアンカーに懸架されている。これによれば、レールが運動した際に生じる振動が、ガイドアームを介して、アンカーに伝播されることとなる。アンカーに伝播した振動は、ベースにて反射され、反射された振動は、アンカーとガイドアームとを介して、レールに戻ってくる。この結果、レールの運動状態が不安定となり、角速度の検出精度が低下する、という不具合が生じる。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、角速度の検出精度の低下が抑制された角速度センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した目的を達成するために、請求項１に記載の本発明は、直交の関係にあるｘ方向及びｙ方向によって規定されるｘ−ｙ平面に位置する振動子（１１）と、
該振動子（１１）から、ｘ−ｙ平面に垂直なｚ方向に離れた基板（１２）と、
該基板（１２）から、振動子（１１）の位置するｘ−ｙ平面まで延びたアンカー（１３）と、
該アンカー（１３）と振動子（１１）とを連結し、ｙ方向周りに捩れ可能な連結梁（１４）と、
振動子（１１）をｚ方向に振動させる励振部（５０）と、
振動子（１１）のｘ方向の変位に基づいて角速度を検出する検出部（７０）と、を有し、
振動子（１１）は、上下錘（１５）と、連結梁（１４）が連結された傾き錘（１６）と、該傾き錘（１６）と上下錘（１５）とを連結し、ｙ方向周りに捩れ可能な捩れ梁（１７）と、を有し、
振動子（１１）の中心に位置する傾き錘（１６ａ）からｘ方向に離れる２方向の内、一方向を左方向、他方向を右方向とすると、
１つの上下錘（１５）、該上下錘（１５）の隣にある１つの傾き錘（１６）、及び、該上下錘（１５）に連結される捩れ梁（１７）を有する単位錘部（１８）が、振動子（１１）の中心に位置する傾き錘（１６ａ）を介してｘ方向にて対称となるように、左方向と右方向それぞれに同数あり、
連結梁（１４）は、振動子（１１）の周囲を囲む枠部（２５）と、該枠部（２５）とアンカー（１３）とを連結する第１連結梁（２６）と、枠部（２５）と振動子（１１）とを連結する第２連結梁（２７）と、を有し、
振動子（１１）の中心に位置する傾き錘（１６ａ）から最も離れた単位錘部（１８ａ，１８ｂ）それぞれが有する傾き錘（１６）と第２連結梁（２７）との連結部位（Ｐ１）が、振動子（１１）がｚ方向に振動した際に節となる部位であり、
第２連結梁（２７）の接続された傾き錘（１６）における連結部位（Ｐ１）をｙ方向に貫く貫き方向によって分けられる２つの領域の内、振動子（１１）の中心から離れた領域は、残りの振動子（１１）の中心側の領域よりも重量が重く、自由端となっていることを特徴とする。
【０００７】
このように本発明によれば、振動子（１１）における連結梁（１４）との連結部位（Ｐ１）が、振動子（１１）がｚ方向に振動した際に節となる部位となっている。節とは、振動がゼロであり、振幅がゼロの点である。したがって、上記構成によれば、振動子（１１）の振動が、連結梁（１４）とアンカー（１３）を介して基板（１２）に伝播することが抑制される。そのため、基板（１２）に伝播した振動が基板（１２）にて反射され、反射された振動が、振動子（１１）に戻ってくることが抑制される。この結果、振動子（１１）の振動状態が不安定となることが抑制され、角速度の検出精度の低下が抑制される。
【０００８】
請求項２に記載のように、励振部（５０）は、振動子（１１）の中心に位置する傾き錘（１６ａ）を介してｘ方向にて対称の関係にある２つの単位錘部（１８ａ，１８ｂ）を逆位相で振動させ、検出部（７０）は、ｘ方向にて対称の関係にある２つの単位錘部（１８ａ，１８ｂ）それぞれのｘ方向の変位に基づいて角速度を検出しており、第１連結梁（２６）は、ｘ方向に可撓性を有し、第２連結梁（２７）は、ｙ方向周りに捩れ可能な性質を有する構成が好適である。
【０００９】
これによれば、ｙ方向に角速度が印加された際に、左方向に位置する単位錘部（１８ａ）（以下、単に左単位錘部（１８ａ）と示す）と、右方向に位置する単位錘部（１８ｂ）（以下、単に右単位錘部（１８ｂ）と示す）とがｘ方向にて逆方向に移動する。これとは反対に、ｘ方向に外力が印加された場合、左単位錘部（１８ａ）と右単位錘部（１８ｂ）とはそれぞれ外力の印加方向に移動する。したがって、左単位錘部（１８ａ）の変位と右単位錘部（１８ｂ）の変位の差分を検出すれば、外力の影響をキャンセルしつつ角速度を検出することができる。これにより、外力による角速度の検出精度の低下が抑制される。またｘ方向に外力が印加された際、第１連結梁（２６）が撓むので、その撓みによって振動子（１１）に印加される応力が低減される。この結果、外力による振動子（１１）の変位が抑制され、角速度の検出精度の低下が抑制される。なお、請求項３の作用効果は、請求項２の作用効果と同様なのでその記載を省略する。
【００１０】
請求項４に記載のように、励振部（５０）は、基板（１２）に形成された第１駆動電極（５１）及び第２駆動電極（５２）と、第１駆動電極（５１）、第２駆動電極（５２）、及び、振動子（１１）に駆動電圧を印加する電圧印加部（５３）と、を有し、第１駆動電極（５１）及び第２駆動電極（５２）は、ｚ方向にて振動子（１１）と対向しており、電圧印加部（５３）は、駆動電圧として、第１駆動電極（５１）と第２駆動電極（５２）とに逆位相の交流電圧を印加し、振動子（１１）に一定電圧を印加する構成が良い。
【００１１】
これによれば、振動子（１１）と第１駆動電極（５１）との間に引力（斥力）が生じる際に、振動子（１１）と第２駆動電極（５２）との間に斥力（引力）が生じる。これにより、振動子（１１）がｚ方向に振動する。
【００１２】
請求項５に記載のように、ｘ方向に並ぶ１つの第１駆動電極（５１）と１つの第２駆動電極（５２）とが、傾き錘（１６）とｚ方向にて対向した構成が良い。これによれば、傾き錘（１６）が、連結梁（１４）との連結部位（Ｐ１）を中心としてｚ方向に振動し、振動子（１１）がｚ方向に振動する。
【００１３】
請求項６に記載のように、振動子（１１）の中心に位置する傾き錘（１６ａ）を介してｘ方向にて対称の関係にある２つの単位錘部（１８ａ，１８ｂ）の内、一方の単位錘部（１８ａ）の傾き錘（１６）とｚ方向にて対向する第１駆動電極（５１）と、他方の単位錘部（１８ｂ）の傾き錘（１６）とｚ方向にて対向する第２駆動電極（５２）とは、振動子（１１）の中心に位置する傾き錘（１６ａ）を介してｘ方向にて対称の位置関係にあり、一方の単位錘部（１８ａ）の傾き錘（１６）とｚ方向にて対向する第２駆動電極（５２）と、他方の単位錘部（１８ｂ）の傾き錘（１６）とｚ方向にて対向する第１駆動電極（５１）とは、振動子（１１）の中心に位置する傾き錘（１６ａ）を介してｘ方向にて対称の位置関係にある構成が良い。
【００１４】
これによれば、振動子（１１）の中心に位置する傾き錘（１６ａ）を介してｘ方向にて対称の関係にある左単位錘部（１８ａ）と右単位錘部（１８ｂ）とが逆位相で振動し、振動子（１１）がｚ方向に振動する。
【００１５】
請求項７に記載のように、振動子（１１）、ｚ方向における傾き錘（１６）と第１駆動電極（５１）との対向領域（Ｒ１）の形状、及び、ｚ方向における傾き錘（１６）と第２駆動電極（５２）との対向領域（Ｒ２）の形状それぞれは、複数の単位錘部（１８ａ，１８ｂ）それぞれの中心をｘ方向に貫く貫き方向（Ｌ１）を介して、対称な形状である構成が良い。
【００１６】
これによれば、振動子、ｚ方向における傾き錘と第１駆動電極との対向領域（Ｒ１）の形状、及び、ｚ方向における傾き錘と第２駆動電極との対向領域（Ｒ２）の形状それぞれが、貫き方向（Ｌ１）を介して非対称な形状である構成とは異なり、振動子（１１）がｙ方向とｚ方向とによって規定されるｙ−ｚ平面にて運動することが抑制される。この結果、振動子（１１）の振動状態が不安定となることが抑制され、角速度の検出精度の低下が抑制される。
【００１７】
請求項８に記載のように、振動子（１１）の中心に位置する傾き錘（１６ａ）を介してｘ方向にて対称の関係にある２つの単位錘部（１８ａ，１８ｂ）の内、一方の単位錘部（１８ａ）の上下錘（１５）がｚ方向にて第１駆動電極（５１）と対向し、他方の単位錘部（１８ｂ）の上下錘（１５）がｚ方向にて第２駆動電極（５２）と対向した構成が良い。
【００１８】
これによれば、振動子（１１）の中心に位置する傾き錘（１６ａ）を介してｘ方向にて対称の関係にある左単位錘部（１８ａ）と右単位錘部（１８ｂ）とが逆位相で振動し、振動子（１１）がｚ方向に振動する。
【００１９】
請求項９に記載のように、ｚ方向における上下錘（１５）と第１駆動電極（５１）との対向領域（Ｒ５）の形状、及び、ｚ方向における上下錘（１５）と第２駆動電極（５２）との対向領域（Ｒ６）の形状それぞれは、複数の単位錘部（１８）それぞれの中心をｘ方向に貫く貫き方向（Ｌ１）を介して、対称な形状である構成が良い。
【００２０】
これによれば、ｚ方向における上下錘と第１駆動電極との対向領域（Ｒ５）の形状、及び、ｚ方向における上下錘と第２駆動電極との対向領域（Ｒ６）の形状が、貫き方向（Ｌ１）を介して非対称な形状である構成とは異なり、振動子（１１）がｙ−ｚ平面にて運動することが抑制される。この結果、振動子（１１）の振動状態が不安定となることが抑制され、角速度の検出精度の低下が抑制される。
【００２３】
請求項１０に記載のように、上下錘（１５）は、捩れ梁（１７）が外面に連結される第１枠部（１９）と、該第１枠部（１９）の内面によって囲まれた領域内に配置された第２枠部（２０）と、第１枠部（１９）と第２枠部（２０）とを連結し、ｘ方向に可撓性を有する検出梁（２１）と、を有し、検出部（７０）は、第２枠部（２０）の内面に形成された第１検出電極（７１）と、アンカー（１３）に連結され、第１検出電極（７１）とｘ方向若しくはｙ方向にて対向する第２検出電極（７２）と、第１検出電極（７１）と第２検出電極（７２）とによって構成されるコンデンサの静電容量変化に基づいて、角速度を検出する角速度検出部（７３）と、を有する構成が良い。
【００２４】
これによれば、検出梁（２１）を境として、第１枠部（１９）のｚ方向の振動と、第２枠部（２０）のｘ方向への運動とが分離されるので、第１枠部（１９）の振動による第２枠部（２０）の運動の変動が抑制される。これにより、第１枠部（１９）の振動による第１検出電極（７１）と第２検出電極（７２）との対向面積の変動、及び、対向間隔の変動が抑制され、第１検出電極（７１）と第２検出電極（７２）とによって構成されるコンデンサの静電容量変化（振動子（１１）のｘ方向の変位）の変動が抑制される。この結果、第１枠部（１９）の振動による角速度の検出精度の低下が抑制される。
【００２５】
請求項１１に記載のように、基板（１２）における、振動子（１１）との対向領域には、振動子（１１）から離れる方向に、ｚ方向の厚さが局所的に凹んだ部位（２２）がある構成が良い。これによれば、振動子（１１）がｚ方向に振動した際に、振動子（１１）が基板（１２）に衝突することが抑制される。また、角速度センサ（１００）が空気雰囲気下で使用される場合、振動子（１１）と基板（１２）との間でダンピングが生じることが抑制される。これにより、振動子（１１）の振動状態が不安定となることが抑制され、角速度の検出精度の低下が抑制される。
【００２６】
請求項１２に記載のように、振動子（１１）の振動状態を観測するモニター部（９０）を有する構成が良い。これによれば、振動子（１１）の振動状態を観測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１実施形態に係る角速度センサの概略構成を示す上面図である。
【図２】図１に示す振動子の駆動状態を示す断面図である。
【図３】角速度センサの電気経路を示すためのブロック図である。
【図４】振動子の概略構成を示す上面図である。
【図５】振動子の駆動状態を示す斜視図である。
【図６】ｙ方向に角速度が印加された場合における振動子の変位を示す上面図である。
【図７】ｘ方向に外力が印加された状態における振動子の変位を示す上面図である。
【図８】振動子の変形例を示す上面図である。
【図９】図８に示す振動子の駆動状態を示す断面図である。
【図１０】振動子の変形例を示す上面図である。
【図１１】図１０に示す振動子の駆動状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
以下、図１〜図７に基づいて、第１実施形態に係る角速度センサを説明する。図１では、後述する振動子１１と電極５１，５２，９１，９２との対向領域Ｒ１〜Ｒ４にハッチングを入れている。図２は、図１に示す第１貫き方向Ｌ１（一点差線）に沿う振動子の断面形状を示しており、破線で示す領域は、静止状態の振動子１１を示している。図４〜図７では、便宜上、振動子１１の運動状態を説明するのに不要な構成要素を省略し、その運動状態を大仰に示している。大仰に示した結果、一部構成要素同士が重なっている箇所があるが、その場所は本来重なることはない。図４〜図７は、シミュレーションによって得た図であり、図１〜図３に示す構成とは、多少の構造上の違いはあるが、根本的な部分（発明の特徴部分）では、同一の構成を有する。
【００２９】
なお、以下においては、互いに直交の関係にある３方向を、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向と示し、ｘ方向とｙ方向とによって規定される平面をｘ−ｙ平面、ｙ方向とｚ方向とによって規定される平面をｙ−ｚ平面、ｚ方向とｘ方向とによって規定される平面をｚ−ｘ平面と示す。
【００３０】
図１〜図３に示すように、角速度センサ１００は、要部として、センサ部１０と、励振部５０と、検出部７０と、を有する。センサ部１０は振動子１１を有し、振動子１１は励振部５０によって振動される。振動状態の振動子１１に角速度が印加されると、振動方向と角速度の印加方向とに直交する方向にコリオリ力が生じ、コリオリ力の印加方向に振動子１１が変位する。この振動子１１の変位が検出部７０によって検出され、角速度が検出（算出）される。なお、本実施形態に係る角速度センサ１００は、真空雰囲気下にて使用される。
【００３１】
センサ部１０は、振動子１１と、振動子１１からｚ方向に離れて位置する基板１２と、振動子１１の高さ位置まで延びたアンカー１３と、アンカー１３と振動子１１とを連結する連結梁１４と、を有する。振動子１１は、連結梁１４を介してアンカー１３に連結され、基板１２上に浮いている。上記したように、振動子１１は励振部５０によって振動させられるが、振動子１１における連結梁１４との連結部位Ｐ１は、振動子１１が振動した際に節となる部位となっている。
【００３２】
振動子１１は、上下錘１５と、連結梁１４が連結された傾き錘１６と、傾き錘１６と上下錘１５とを連結する捩れ梁１７と、を有する。振動子１１の中心に１つの傾き錘１６が位置し、その中心に位置する傾き錘１６（以下、中心錘１６ａと示す）からｘ方向に離れる２方向に、同数の上下錘１５、傾き錘１６、及び、捩れ梁１７が配置されている。以下においては、１つの上下錘１５、該上下錘１５の隣にある１つの傾き錘１６、自身が保有する上下錘１５に連結される捩れ梁１７を一塊として単位錘部１８と示し、中心錘１６ａからｘ方向に離れる２方向の内、紙面左側に向かう方向を単に左方向、紙面右側に向かう方向を単に右方向と示す。そして、左方向に位置する単位錘部１８を左単位錘部１８ａ、右方向に位置する単位錘部１８を右単位錘部１８ｂと示す。なお、図面上では、符号として１８を省略し、１８ａと１８ｂとを示している。
【００３３】
本実施形態において、振動子１１は、左単位錘部１８ａと右単位錘部１８ｂを１つずつ有している。また、振動子１１は、単位錘部１８ａ，１８ｂそれぞれの中心をｘ方向に貫く第１貫き方向Ｌ１（図１にて一点差線で示す線）を介して、対称な形状となっており、中心錘１６ａの中心をｙ方向に貫く第２貫き方向Ｌ２（図１に二点鎖線で示す線）を介して対称な形状となっている。
【００３４】
上下錘１５は、捩れ梁１７が外面に連結される第１枠部１９と、該第１枠部１９の内面によって囲まれた領域内に配置された第２枠部２０と、第１枠部１９と第２枠部２０とを連結し、ｘ方向に可撓性を有する検出梁２１と、を有する。
【００３５】
第１枠部１９は、ｘ方向に延びた２つの第１棒１９ａ，１９ｂと、ｙ方向に延びた２つの第２棒１９ｃ，１９ｄと、を有し、それぞれの端部が連結されることで、ｘ−ｙ平面における外形輪郭線が四角形状の環状となっている。第１棒１９ａ，１９ｂそれぞれのｙ方向の厚さは、第２棒１９ｃ，１９ｄそれぞれのｘ方向の厚さよりも厚くなっており、第２棒１９ｄの中央は、傾き錘１６側に一部が突出して厚くなっている。そして、第２棒１９ｃにおける中心錘１６ａとの対向面に、１つの捩れ梁１７の両端部が連結される２つの突起が形成され、第２棒１９ｄにおける傾き錘１６との対向面に、２つの捩れ梁１７それぞれの一端が連結される２つの突起が形成されている。また、第２棒１９ｃにおける第２枠部２０との対向面の中央に、１つの検出梁２１の中央が連結される１つの突起が形成され、第２棒１９ｄにおける第２枠部２０との対向面の中央に、１つの検出梁２１の中央が連結される１つの突起が形成されている。ちなみに、第２棒１９ｄにおける傾き錘１６との対向面から突起した部位は、上記した傾き錘１６側に一部が突出した部位からｙ方向に離れた位置に形成されている。
【００３６】
第２枠部２０は、ｘ方向に延びた２つの第３棒２０ａ，２０ｂと、ｙ方向に延びた２つの第４棒２０ｃ，２０ｄと、ｘ方向に延びた１つの第５棒２０ｅと、を有し、棒２０ａ〜２０ｄの端部が連結されることで、ｘ−ｙ平面における外形輪郭線が四角形状の環状となり、その内面が第５棒２０ｅによって２つに等分されることで、平面形状が日の字状となっている。第３棒２０ａ，２０ｂ及び第５棒２０ｅそれぞれのｙ方向の厚さは、第４棒２０ｃ，２０ｄそれぞれのｘ方向の厚さよりも薄くなっており、第４棒２０ｃ，２０ｄそれぞれの内面中央に、第５棒２０ｅの端部が連結されている。そして、第４棒２０ｃにおける第２棒１９ｃとの対向面の両端部それぞれに、１つの検出梁２１の両端部が連結される突起が１つずつ形成され、第４棒２０ｄにおける第２棒１９ｄとの対向面の両端部それぞれに、１つの検出梁２１の両端部が連結される突起が１つずつ形成されている。
【００３７】
本実施形態において、単位錘部１８が有する傾き錘１６と、振動子１１の中心に位置する傾き錘１６（中心錘１６ａ）とは、その形状が異なる。したがって、以下においては、これら傾き錘１６と中心錘１６ａとを区別して説明する。
【００３８】
傾き錘１６は、中心錘１６ａ側に一部が突起した、ｘ−ｙ平面の形状が凸形状のベース部１６ｂと、該ベース部１６ｂにおける突起した部位の両端部それぞれから更に突起した突起部１６ｃと、を有する。２つの突起部１６ｃにおける上下錘１５との対向面それぞれには、１つの捩れ梁１７の他端が連結される１つの突起が形成され、突起部１６ｃのｙ方向に面する側面に、後述する第２連結梁２７の一端が連結されている。この構成により、ベース部１６ｂの中心錘１６ａからｘ方向に離れた端部は自由端となっている。
【００３９】
中心錘１６ａは、上下錘１５側に一部が突起した、ｘ−ｙ平面の形状が凸形状の２つの羽部１６ｄと、２つの羽部１６ｄを連結する連結部１６ｅと、を有する。２つの羽部１６ｄにおける上下錘１５との対向面それぞれに、１つの捩れ梁１７の中央が連結される１つの突起が形成され、連結部１６ｅのｙ方向に面する側面に、後述する第２連結梁２７の一端が連結されている。
【００４０】
捩れ梁１７は、ｙ方向に延びた形状を成し、その延びた方向を軸方向として、軸周りに捩れ可能な性質を有する。本実施形態では、１つの捩れ梁１７を介して、中心錘１６ａと上下錘１５とが連結され、２つの捩れ梁１７を介して、上下錘１５と傾き錘１６とが連結されている。中心錘１６ａと上下錘１５とを連結する捩れ梁１７の中央が、中心錘１６ａに形成された突起に連結され、その両端部が、上下錘１５に形成された突起に連結されている。そして、上下錘１５と傾き錘１６とを連結する捩れ梁１７の一端が、上下錘１５に形成された突起に連結され、その他端が、傾き錘１６に形成された突起に連結されている。
【００４１】
基板１２は、アンカー１３と連結梁１４とを介して振動子１１を支持するものである。図２に示すように、基板１２における、振動子１１との対向領域には、振動子１１から離れる方向に、ｚ方向の厚さが局所的に凹んだ凹部２２が形成されている。本実施形態において、凹部２２は、基板１２における上下錘１５との対向領域、及び、基板１２における傾き錘１６の自由端との対向領域に形成されている。
【００４２】
アンカー１３は、連結梁１４を介して、振動子１１を基板１２に固定するものである。図１に示すように、後述する枠部２５によって囲まれた領域の外に４つのアンカー１３が形成されている。アンカー１３は、枠部２５の４隅に１つずつ位置し、後述する第１連結梁２６の他端が連結される突起が形成されている。
【００４３】
また、上記したアンカー１３とは異なる機能を奏する第１アンカー２３が枠部２５によって囲まれた領域内に配置され、第２アンカー２４が第２枠部２０によって囲まれた領域内に配置されている。第１アンカー２３は、枠部２５を支える機能を果たし、第２アンカー２４は、後述する第２検出電極７２を支える機能を果たす。第１アンカー２３は、中心錘１６ａと上下錘１５との間の２つの領域それぞれに２つずつ設けられ、第２アンカー２４は、第２枠部２０によって区画された４つの領域それぞれに１つずつ設けられている。
【００４４】
連結梁１４は、アンカー１３と振動子１１とを連結するものである。連結梁１４は、振動子１１の周囲を囲む枠部２５と、該枠部２５とアンカー１３とを連結する第１連結梁２６と、枠部２５と振動子１１とを連結する第２連結梁２７と、を有する。本実施形態に係る連結梁１４は、上記構成要素の他に、枠部２５と第１アンカー２３とを連結する第３連結梁２８を有する。
【００４５】
枠部２５は、ｘ方向に延びた２つの第６棒２５ａ，２５ｂと、ｙ方向に延びた２つの第７棒２５ｃ，２５ｄと、を有し、棒２５ａ〜２５ｄの端部が連結されることで、ｘ−ｙ平面における外形輪郭線が四角形状の環状となっている。第６棒２５ａ，２５ｂそれぞれのｙ方向の厚さは、第７棒２５ｃ，２５ｄそれぞれのｘ方向の厚さと同一になっている。また、第６棒２５ａ，２５ｂそれぞれの内面に、２つの第２連結梁２７の他端と２つの第３連結梁２８の他端とが連結され、第７棒２５ｃ，２５ｄの外面それぞれに、２つの第１連結梁２６の一端が連結される突起が２つ形成されている。
【００４６】
連結梁２６〜２８それぞれは、ｙ方向に延びた形状を成している。第１連結梁２６は、ｘ方向に可撓性を有し、連結梁２７，２８は、自身の延びた方向を軸方向として、軸周りに捩れ可能な性質を有する。第１連結梁２６の一端が第７棒２５ｃ，２５ｄそれぞれの外面に形成された突起に連結され、他端がアンカー１３に形成された突起に連結されている。そして、第２連結梁２７の一端が傾き錘１６の突起部１６ｃの側面に連結され、他端が第６棒２５ａ，２５ｂの外面に連結されている。また、第２連結梁２７の一端が中心錘１６ａの連結部１６ｅの側面に連結され、他端が第６棒２５ａ，２５ｂの内面に連結されている。更に、第３連結梁２８の一端が第１アンカー２３に連結され、他端が第６棒２５ａ，２５ｂの内面に連結されている。
【００４７】
なお、傾き錘１６（中心錘１６ａ）における第２連結梁２７との連結部位Ｐ１は、傾き錘１６（中心錘１６ａ）における振動子１１が振動した際に節となる部位と同一となっている。また、上記した梁１７，２７，２８それぞれは、ｘ方向に可撓性を有するが、第１連結梁２６よりもｘ方向に撓み難くなっている。換言すれば、第１連結梁２６は、梁１７，２７，２８よりもｘ方向に撓み易くなっている。
【００４８】
励振部５０は、振動子１１をｚ方向に振動させるものである。より詳しく言えば、励振部５０は、中心錘１６ａを介してｘ方向にて対称の関係にある左単位錘部１８ａと右単位錘部１８ｂとを逆位相で振動させることで、振動子１１をｚ方向に振動させるものである。図２及び図３に示すように、励振部５０は、基板１２に形成された第１駆動電極５１及び第２駆動電極５２と、駆動電極５１，５２、及び、振動子１１に駆動電圧を印加する電圧印加部５３と、を有する。第１駆動電極５１及び第２駆動電極５２は、ｚ方向にて振動子１１と対向しており、電圧印加部５３は、駆動電圧として、第１駆動電極５１と第２駆動電極５２とに逆位相の交流電圧を印加し、振動子１１に一定電圧を印加する機能を果たす。これら駆動電圧の印加によって、振動子１１と第１駆動電極５１との間に引力（斥力）が生じ、振動子１１と第２駆動電極５２との間に斥力（引力）を生じる。これにより、振動子１１がｚ方向に振動する。
【００４９】
本実施形態では、図２に示すように、ｘ方向に並ぶ１つの第１駆動電極５１と１つの第２駆動電極５２とが、傾き錘１６とｚ方向にて対向している。そして、左単位錘部１８ａの傾き錘１６とｚ方向にて対向する第１駆動電極５１と、右単位錘部１８ｂの傾き錘１６とｚ方向にて対向する第２駆動電極５２とは、中心錘１６ａを介してｘ方向にて対称の位置関係にある。また、左単位錘部１８ａの傾き錘１６とｚ方向にて対向する第２駆動電極５２と、右単位錘部１８ｂの傾き錘１６とｚ方向にて対向する第１駆動電極５１とは、中心錘１６ａを介してｘ方向にて対称の位置関係にある。更に本実施形態では、図１にハッチングで示すように、ｚ方向における傾き錘１６と第１駆動電極５１との第１対向領域Ｒ１の形状、及び、ｚ方向における傾き錘１６と第２駆動電極５２との第２対向領域Ｒ２の形状それぞれは、第１貫き方向Ｌ１を介して、対称な形状となっている。また、第１対向領域Ｒ１は、傾き錘１６における第２連結梁２７との連結部位Ｐ１をｙ方向に貫く第３貫き方向（図示略）によって分けられる一方の領域に位置し、第２対向領域Ｒ２は、残りの領域に位置する。これにより、第３貫き方向によって分けられる一方の領域に斥力（引力）が印加される際、残りの領域に引力（斥力）が印加される。なお、一方の領域に印加される斥力（引力）の大きさと残りの領域に印加される引力（斥力）の大きさとは、同一となっている。
【００５０】
検出部７０は、振動子１１のｘ方向の変位に基づいて角速度を検出するものである。より詳しく言えば、検出部７０は、単位錘部１８ａ，１８ｂそれぞれのｘ方向の変位に基づいて角速度を検出するものである。検出部７０は、第２枠部２０の内面に形成された第１検出電極７１と、第２アンカー２４からｘ方向に延びた支持梁７４と、該支持梁７４に形成され、第１検出電極７１とｘ方向にて対向する第２検出電極７２と、検出電極７１，７２によって構成されるコンデンサの静電容量変化（振動子１１のｘ方向の変位）に基づいて、角速度を検出する角速度検出部７３と、を有する。
【００５１】
図１に示すように、第１検出電極７１は、第３棒２０ａ，２０ｂの内面及び第５棒２０ｅの側面からｙ方向に延びた形状を成し、第２検出電極７２は、支持梁７４の側面からｙ方向に延びた形状を成している。第１検出電極７１と第２検出電極７２とが互いに噛み合わさり、ｘ方向にて互いに対向して、櫛歯電極が構成されている。第２枠部２０の変位によって、第１検出電極７１が第２検出電極７２に対して変位し、コンデンサの静電容量が変化する。
【００５２】
角速度検出部７３は、左単位錘部１８ａの上下錘１５に形成された第１検出電極７１を構成要素とするコンデンサ（以下、左コンデンサと示す）の静電容量、及び、右単位錘部１８ｂの上下錘１５に形成された第１検出電極７１を構成要素とするコンデンサ（以下、右コンデンサと示す）の静電容量との差分に基づいて、角速度を検出する。
【００５３】
本実施形態に係る角速度センサ１００は、振動子１１の振動状態を観測するモニター部９０を有する。モニター部９０は、振動子１１とｚ方向にて対向するよう、基板１２に形成された第１モニター電極９１及び第２モニター電極９２と、振動子１１の変動による第１モニター電極９１及び第２モニター電極９２それぞれの電位変動に基づいて振動子１１の振動状態を判定する判定部９３と、を有する。本実施形態において、第１モニター電極９１は、左単位錘部１８ａの隣にある羽部１６ｄとｚ方向にて対向し、第２モニター電極９２は、右単位錘部１８ｂの隣にある羽部１６ｄとｚ方向にて対向している。更に本実施形態では、図１にハッチングで示すように、ｚ方向における羽部１６ｄと第１モニター電極９１との第３対向領域Ｒ３の形状、及び、ｚ方向における羽部１６ｄと第２モニター電極９２との第４対向領域Ｒ４の形状それぞれは、第１貫き方向Ｌ１を介して、対称な形状となっている。そして、第３対向領域Ｒ３の面積と第４対向領域Ｒ４の面積とが等しくなっている。
【００５４】
次に、本実施形態に係る角速度センサ１００の動作と角速度の検出とを図２、図４〜図７に基づいて説明する。振動子１１に駆動電圧が印加される前では、図４に示すように、振動子１１は、ｘ−ｙ平面にて平らな状態となっている。
【００５５】
上記したように、左単位錘部１８ａの傾き錘１６とｚ方向にて対向する第１駆動電極５１と、右単位錘部１８ｂの傾き錘１６とｚ方向にて対向する第２駆動電極５２とは、中心錘１６ａを介してｘ方向にて対称の位置関係にあり、左単位錘部１８ａの傾き錘１６とｚ方向にて対向する第２駆動電極５２と、右単位錘部１８ｂの傾き錘１６とｚ方向にて対向する第１駆動電極５１とは、中心錘１６ａを介してｘ方向にて対称の位置関係にある。したがって、第１駆動電極５１と第２駆動電極５２とに逆位相の交流電圧が印加され、振動子１１に一定電圧が印加されると、左単位錘部１８ａと右単位錘部１８ｂとの対称位置に、ｚ方向にて逆方向に静電気力が印加される。すると、梁１７，２７，２８が、自身の延びた方向（ｙ方向）を軸方向として軸周りに捩れ、傾き錘１６及び中心錘１６ａが第２連結梁２７との連結部位Ｐ１を中心としてｙ−ｚ平面にてシーソー状に運動する。この結果、左単位錘部１８ａと右単位錘部１８ｂとがｚ方向で逆方向に連成振動する。すなわち、図２及び図５に示すように、左単位錘部１８ａの上下錘１５が基板１２に向かう方向に変位した場合、右単位錘部１８ｂの上下錘１５は基板１２から離れる方向に変位する。図示しないが、これとは逆に、左単位錘部１８ａの上下錘１５が基板１２から離れる方向に変位した場合、右単位錘部１８ｂの上下錘１５は基板１２に向かう方向に変位する。この際、上下錘１５はｚ−ｘ平面にて回転せず、ｚ方向における基板１２との対向面積を一定に保った状態でｚ方向に振動する。
【００５６】
上記した振動状態において、ｙ方向に角速度が印加されると、ｘ方向に沿うコリオリ力が振動子１１に生じ、振動子１１（第２枠部２０）がｘ方向に変位する。これにより、検出電極７１，７２間の相対距離が変動し、その静電容量も変化する。上記したように、左単位錘部１８ａと右単位錘部１８ｂはｚ方向にて互いに逆方向に変位している。そのため、左単位錘部１８ａと右単位錘部１８ｂそれぞれに生じるコリオリ力の印加方向は互いに逆向きとなり、図６に示すように、検出梁２１がｘ方向に撓み、単位錘部１８ａ，１８ｂそれぞれの第２枠部２０は、ｘ方向にて逆方向に変位する。この結果、左コンデンサの構成要素である第１検出電極７１と右コンデンサの構成要素である第１検出電極７１それぞれも、ｘ方向にて逆方向に変位し、左コンデンサと右コンデンサそれぞれの静電容量も逆に変化する。したがって、左コンデンサと右コンデンサそれぞれの静電容量変化の差分をとることで、コリオリ力（角速度）が検出される。
【００５７】
なお、ｘ方向に沿う加速度などの外力が振動子１１に印加された場合、この外力によっても上下錘１５の第２枠部２０が移動する。そのため、検出電極７１，７２間の相対距離が変動し、静電容量も変化する。しかしながら、図７に示すように、外力による、単位錘部１８ａ，１８ｂそれぞれの第２枠部２０の変位方向は同一である。そのため、左コンデンサの構成要素である第１検出電極７１と右コンデンサの構成要素である第１検出電極７１それぞれの変位方向は同一となり、検出電極７１，７２間の相対距離の変動も同一となる。したがって、上記したように、左コンデンサと右コンデンサそれぞれの静電容量変化の差分をとることで、外力による静電容量変化はキャンセルされる。
【００５８】
次に、本実施形態に係る角速度センサ１００の作用効果を説明する。上記したように、振動子１１における連結梁１４との連結部位Ｐ１は、振動子１１が振動した際に節となる部位となっている。節とは、振動がゼロであり、振幅がゼロの点である。したがって、上記構成によれば、振動子１１の振動が、連結梁１４とアンカー１３を介して基板１２に伝播することが抑制される。そのため、基板１２に伝播した振動が基板１２にて反射され、反射された振動が、振動子１１に戻ってくることが抑制される。この結果、振動子１１の振動状態が不安定となることが抑制され、角速度の検出精度の低下が抑制される。
【００５９】
振動子１１は、中心錘１６ａを介して対称の関係にある左単位錘部１８ａと右単位錘部１８ｂを有し、励振部５０は、中心錘１６ａを介してｘ方向にて対称の関係にある左単位錘部１８ａと右単位錘部１８ｂとを逆位相で振動させ、検出部７０は、単位錘部１８ａ，１８ｂそれぞれのｘ方向の変位に基づいて角速度を検出する。
【００６０】
これによれば、ｙ方向に角速度が印加された際に、左単位錘部１８ａと、右単位錘部１８ｂとがｘ方向にて逆方向に移動する。これとは反対に、ｘ方向に外力が印加された場合、左単位錘部１８ａと右単位錘部１８ｂとはそれぞれ外力の印加方向に移動する。したがって、左単位錘部１８ａの変位と右単位錘部１８ｂの変位の差分を検出すれば、外力の影響をキャンセルしつつ角速度を検出することができる。これにより、外力による角速度の検出精度の低下が抑制される。
【００６１】
振動子１１、第１対向領域Ｒ１の形状、及び、第２対向領域Ｒ２の形状それぞれは、第１貫き方向Ｌ１を介して、対称な形状となっている。
【００６２】
これによれば、振動子、第１対向領域の形状、及び、第２対向領域の形状それぞれが、第１貫き方向を介して非対称な形状である構成とは異なり、振動子１１がｙ−ｚ平面にて運動することが抑制される。この結果、振動子１１の振動状態が不安定となることが抑制され、角速度の検出精度の低下が抑制される。
【００６３】
連結梁１４は、振動子１１の周囲を囲む枠部２５と、該枠部２５とアンカー１３とを連結する第１連結梁２６と、枠部２５と振動子１１とを連結する第２連結梁２７と、を有し、第１連結梁２６は、ｘ方向に可撓性を有する。
【００６４】
これによれば、ｘ方向に外力が印加された際、第１連結梁２６が撓むので、その撓みによって振動子１１に印加される応力が低減される。この結果、外力による振動子１１の変位が抑制され、角速度の検出精度の低下が抑制される。
【００６５】
また、本実施形態において、第１連結梁２６は、梁１７，２７，２８よりもｘ方向に撓み易くなっている。これによれば、第１連結梁が、他の梁よりもｘ方向に撓み難い構成と比べて、ｘ方向に外力が印加された際、第１連結梁２６の撓みによって振動子１１に印加される応力が効果的に低減される。
【００６６】
上下錘１５は、捩れ梁１７が外面に連結される第１枠部１９と、該第１枠部１９の内面によって囲まれた領域内に配置された第２枠部２０と、第１枠部１９と第２枠部２０とを連結し、ｘ方向に可撓性を有する検出梁２１と、を有する。そして、検出部７０は、第２枠部２０の内面に形成された第１検出電極７１と、第２アンカー２４からｘ方向に延びた支持梁７４と、該支持梁７４に形成された第２検出電極７２と、第１検出電極７１とｘ方向にて対向する第２検出電極７２と、検出電極７１，７２によって構成されるコンデンサの静電容量変化（振動子１１のｘ方向の変位）に基づいて、角速度を検出する角速度検出部７３と、を有する。
【００６７】
これによれば、検出梁２１を境として、第１枠部１９のｚ方向の振動と、第２枠部２０のｘ方向への運動とが分離されるので、第１枠部１９の振動による第２枠部２０の運動の変動が抑制される。これにより、第１枠部１９の振動による第１検出電極７１と第２検出電極７２との対向面積の変動、及び、対向間隔の変動が抑制され、第１検出電極７１と第２検出電極７２とによって構成されるコンデンサの静電容量変化（振動子１１のｘ方向の変位）の変動が抑制される。この結果、第１枠部１９の振動による角速度の検出精度の低下が抑制される。
【００６８】
基板１２における、振動子１１との対向領域には、振動子１１から離れる方向に、ｚ方向の厚さが局所的に凹んだ凹部２２が形成されている。
【００６９】
これによれば、振動子１１がｚ方向に振動した際に、振動子１１が基板１２に衝突することが抑制される。また、本実施形態とは異なり、真空雰囲気下ではなく、空気雰囲気下にて角速度センサ１００が使用される場合、振動子１１と基板１２との間でダンピングが生じることが抑制される。これにより、振動子１１の振動状態が不安定となることが抑制され、角速度の検出精度の低下が抑制される。
【００７０】
振動子１１の振動状態を観測するモニター部９０を有する。これによれば、振動子１１の振動状態を観測することができる。
【００７１】
本実施形態に係る連結梁１４は、枠部２５と第１アンカー２３とを連結する第３連結梁２８を有する。
【００７２】
これによれば、第３連結梁２８によって枠部２５が支えられるので、外力の印加によって、枠部２５が振動することが抑制される。これにより、振動子１１の振動状態が不安定となることが抑制され、角速度の検出精度の低下が抑制される。
【００７３】
振動子１１は、左単位錘部１８ａと右単位錘部１８ｂを１つずつ有する。これによれば、振動子が、左単位錘部と右単位錘部を複数有する構成と比べて、角速度センサ１００の体格の増大が抑制される。また、枠部２５の長さが短くなるので、枠部２５の共振周波数が短くなる。これにより、外力の印加によって、枠部２５が振動することが抑制され、振動子１１の振動状態が不安定となることが抑制される。この結果、角速度の検出精度の低下が抑制される。
【００７４】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００７５】
本実施形態では、ｘ方向に並ぶ１つの第１駆動電極５１と１つの第２駆動電極５２とが、傾き錘１６とｚ方向にて対向した例を示した。しかしながら、図８及び図９に示すように、左単位錘部１８ａの上下錘１５が、ｚ方向にて第１駆動電極５１と対向し、右単位錘部１８ｂの上下錘１５が、ｚ方向にて第２駆動電極５２と対向した構成を採用することもできる。これによれば、左単位錘部１８ａと右単位錘部１８ｂとが逆位相で振動し、振動子１１がｚ方向に振動する。
【００７６】
なお、上記変形例の場合、図８に示すように、上下錘１５と第１駆動電極５１との第５対向領域Ｒ５の形状、及び、上下錘１５と第２駆動電極５２との第６対向領域Ｒ６の形状それぞれは第１貫き方向を介して、対称な形状が良い。これによれば、第５対向領域Ｒ５の形状、及び、第６対向領域Ｒ６の形状が、第１貫き方向を介して非対称な形状である構成とは異なり、振動子１１がｙ−ｚ平面にて運動することが抑制される。この結果、振動子１１の振動状態が不安定となることが抑制され、角速度の検出精度の低下が抑制される。なお、図示しないが、左単位錘部１８ａの上下錘１５が、ｚ方向にて第２駆動電極５２と対向し、右単位錘部１８ｂの上下錘１５が、ｚ方向にて第１駆動電極５１と対向した構成を採用することができる。
【００７７】
本実施形態では、振動子１１が、左単位錘部１８ａと右単位錘部１８ｂを１つずつ有する例を示した。しかしながら、振動子１１が単位錘部１８ａ，１８ｂを有する個数としては上記例に限定されない。例えば、図１０及び図１１に示すように、振動子１１が、左単位錘部１８ａと右単位錘部１８ｂを２つずつ有してもよい。このように、単位錘部１８ａ，１８ｂの個数が増えると、コンデンサの数が増えるので、角速度の検出精度が向上される。なお、上記した変形例の場合、中心錘１６ａから左方向に順に第１左単位錘部１８ａ、第２左単位錘部１８ａと番号付け、中心錘１６ａから右方向に順に第１右単位錘部１８ｂ、第２右単位錘部１８ｂと番号付けると、第１左単位錘部１８ａと第１右単位錘部１８ｂそれぞれが有する傾き錘１６は、中心錘１６ａと同一の形状を有する。そして、第２左単位錘部１８ａと第２右単位錘部１８ｂそれぞれが有する傾き錘１６は、第１実施形態にて記した傾き錘１６と同一の形状を有する。このように、中心錘１６ａから最も離れた単位錘部１８ａ，１８ｂそれぞれが有する傾き錘１６は、第１実施形態にて記した傾き錘１６と同一の形状を有し、他の単位錘部１８ａ，１８ｂそれぞれは、中心錘１６ａと同一の形状を有する。なお、図１０では、単位錘部１８ａ，１８ｂの境界を明りょうとするために、第１単位錘部１８ａ，１８ｂを破線で囲って示し、第２単位錘部１８ａ，１８ｂを一点鎖線で囲って示している。
【００７８】
本実施形態では、振動子１１は、第１貫き方向Ｌ１を介して、対称な形状となっており、第２貫き方向Ｌ２を介して対称な形状となっている例を示した。しかしながら、振動子１１がｚ方向に振動し、振動子１１における連結梁１４との連結部位Ｐ１が、振動子１１が振動した際に節となる部位となっているのであれば、振動子１１の形状としては、上記例に限定されない。
【００７９】
本実施形態では、基板１２に凹部２２が形成された例を示した。しかしながら、凹部２２はなくとも良い。
【００８０】
本実施形態では、第１対向領域Ｒ１は、上記した第３貫き方向によって分けられる一方の領域に位置し、第２対向領域Ｒ２は、残りの領域に位置する例を示した。しかしながら、傾き錘１６が、連結部位Ｐ１を節としてｚ方向にてシーソー状に運動するのであれば、対向領域Ｒ１、Ｒ２の位置としては、上記例に限定されない。総和として、傾き錘１６の一方の領域に斥力（引力）が印加される際に、残りの領域に引力（斥力）が印加される構成であれば、適宜採用することができる。
【００８１】
本実施形態では、モニター電極９１，９２が、中心錘１６ａと対向する例を示した。しかしながら、モニター電極９１，９２が、単位錘部１８が有する傾き錘１６と対向する構成を採用することもできる。この場合、第１モニター電極９１は、第３貫き方向によって分けられる一方の領域に位置し、第２モニター電極９２は、残りの領域に位置する。
【００８２】
また、本実施形態では、第３対向領域Ｒ３の形状、及び、第４対向領域Ｒ４の形状それぞれは、第１貫き方向Ｌ１を介して、対称な形状となっている例を示した。しかしながら、第３対向領域Ｒ３の形状、及び、第４対向領域Ｒ４の形状それぞれは、第１貫き方向Ｌ１を介して、対称ではなくとも良い。したがって、第３対向領域Ｒ３の面積と第４対向領域Ｒ４の面積とが等しくなくとも良い。
【００８３】
なお、特に本実施形態では、振動子１１の振幅について説明しなかったが、振動子１１のｚ方向の振動の振幅としては、例えば、振動子１１のｚ方向の厚さの１０分の１程度を採用することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１１・・・振動子
１２・・・基板
１３・・・アンカー
１４・・・連結梁
５０・・・励振部
７０・・・検出部
Ｐ１・・・連結部位
１００・・・角速度センサ
【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】
0005708535.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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