(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨーレートセンサにおいて、
基板（５０）と、それぞれ可動の第１〜第４の部分構造体（５１）とが設けられており、第１〜第４の部分構造体（５１）が、基板（５０）の表面の上に配置されており、
第１〜第４の部分構造体（５１）が、１つの共通の中央のばねエレメント（５０１）に連結されており、
第１〜第４の部分構造体（５１）を励振させて、基板（５０）の表面に対して平行な平面内でのカップリングされた振動を生ぜしめるための手段（５６，１５０４）が設けられており、
第１の部分構造体（５１）はシーソ構造型コリオリ素子（８０）を有し、第２の部分構造体（５１）は格子構造型コリオリ素子（７０）を有し、第３の部分構造体（５１）は格子構造型コリオリ素子（７０）を有し、第４の部分構造体（５１）はシーソ構造型コリオリ素子（８０）を有し、
第２の軸（ｙ）が、第１の軸（ｘ）に対して直角に向けられており、
第１および第２の部分構造体（５１）は、励振されて第１の軸（ｘ）方向におけるカップリングされた振動を生ぜしめるように配置され、
第３および第４の部分構造体（５１）は、励振されて第２の軸（ｙ）方向におけるカップリングされた振動を生ぜしめるように配置され、
前記ばねエレメント（５０１）は、第１および第２の部分構造体（５１）の振動と、第３および第４の部分構造体（５１）の振動とを互いにカップリングし、共通の駆動モードを生ぜしめるよう第１〜第４の部分構造体（５１）を励振可能に設けられ、前記共通の駆動モードは、第１の軸（ｘ）方向および第２の軸（ｙ）方向における第１〜第４の部分構造体（５１）の重畳された変位を生ぜしめ、
第１の振動モード（７００）または第２の振動モード（７０１）で第１〜第４の部分構造体（５１）を励起させる手段（５６，１５０４）が設けられており、
第１および第２の振動モード（７００，７０１）は、第１の軸に沿った第１および第２の部分構造体（５１）のほぼ逆相の変位を生ぜしめ、
第１および第２の振動モード（７００，７０１）は、第２の軸に沿った第３および第４の部分構造体（５１）のほぼ逆相の変位を生ぜしめ、
第１の振動モード（７００）では、第１および第２の部分構造体（５１）の変位は、第３および第４の部分構造体（５１）の変位に対して同相に経過し、
第２の振動モード（７０１）では、第１および第２の部分構造体（５１）の変位は、第３および第４の部分構造体（５１）の変位に対して逆相に経過し、
第１〜第４の部分構造体（５１）が前記共通の駆動モードに励振されると、両格子構造型コリオリ素子（７０）は、第１及び第２の軸に垂直な第３の軸（ｚ）回りの回転角速度の差動を検出し、第１の部分構造体（５１）のシーソ構造型コリオリ素子（８０）は、第２の軸（ｙ）回りの回転角速度を検出し、第４の部分構造体（５１）のシーソ構造型コリオリ素子（８０）は、第１の軸（ｘ）回りの回転角速度を検出することを特徴とするヨーレートセンサ。
【請求項２】
各コリオリ素子（５８）が、別のばねエレメント（７２，８２，９２，９３，１５１２）を介して、前記部分構造体（５１）にそれぞれ設けられた駆動フレーム（５２）に結合されており、
コリオリ素子（５８）が、前記中央のばねエレメント（１０１，５０１，１５０１）に結合されている、
請求項１記載のヨーレートセンサ。
【請求項３】
各コリオリ素子（５８）が、別のばねエレメント（９０４）を介して、前記部分構造体（５１）にそれぞれ設けられた駆動フレーム（９０２）に結合されており、
各部分構造体（５１）の駆動フレーム（９０２）が、前記中央のばねエレメント（１０１，５０１，１５０１）に結合されている、
請求項１記載のヨーレートセンサ。
【請求項４】
少なくとも２つの可動の部分構造体（５１）の１つの共通の質量重心が、１振動周期の間、位置固定のままとなる、請求項１から３までのいずれか１項記載のヨーレートセンサ。
【請求項５】
少なくとも１つのコリオリ素子（７０，１３０１）が、撓みばねエレメント（７２）を介して１つの部分構造体（５１）に結合されており、
前記撓みばねエレメント（７２）が、当該部分構造体（５１）の振動の方向に高い剛性を有しており、
前記撓みばねエレメント（７２）が、当該部分構造体（５１）の振動の方向に対して直角でかつ基板（５０）の表面に対して平行に向けられた第２の方向に小さな剛性を有しており、
第２の方向へのコリオリ素子（７０，１３０１）の、コリオリ力によって生ぜしめられた変位を検出するための手段（７３，７４）が設けられている、
請求項１から４までのいずれか１項記載のヨーレートセンサ。
【請求項６】
少なくとも１つのコリオリ素子（８０）が、シーソ体として形成されており、
該コリオリ素子（８０）が、トーションばねエレメント（８２）を介して１つの部分構造体（５１）に結合されており、
該トーションばねエレメント（８２）が、前記シーソ体の、基板（５０）の表面に対して平行な旋回軸線を形成しており、
前記シーソ体の両側が、互いに異なる質量を有しており、
前記コリオリ素子（８０）が、基板（５０）の表面に対して直角に作用するコリオリ力によって前記旋回軸線を中心にして旋回可能であり、
前記コリオリ素子（８０）の旋回を検出するための手段（８３）が設けられている、
請求項１から５までのいずれか１項記載のヨーレートセンサ。
【請求項７】
少なくとも１つのコリオリ素子（９０，１５１０）が、撓みばねエレメント（９２，１５１２）を介して１つの部分構造体（５１）に結合されており、
前記撓みばねエレメント（９２，１５１２）が、基板（５０）の表面に対して平行な方向に高い剛性を有しており、
前記撓みばねエレメント（９２，１５１２）が、基板（５０）の表面に対して直角に向けられた第２の方向に小さな剛性を有しており、
第２の方向への前記コリオリ素子（９０，１５１０）の、コリオリ力によって生ぜしめられた変位を検出するための手段（９４）が設けられている、
請求項１から６までのいずれか１項記載のヨーレートセンサ。
【請求項８】
少なくとも１つの可動の部分構造体（５１）が、１つよりも多いコリオリ素子（５８）を有している、請求項１から７までのいずれか１項記載のヨーレートセンサ。
【請求項９】
前記コリオリ素子（５８）が、互いに直交して位置する３つの軸回りの回転角速度を測定するために設けられている、請求項１から８までのいずれか１項記載のヨーレートセンサ。
【請求項１０】
第１および第２の可動の部分構造体（５１）が、ほぼ同一の第１の質量を有しており、
第３および第４の可動の部分構造体（５１）が、ほぼ同一の第２の質量を有しており、
前記中央のばねエレメント（５０１，１５０１）が、第１の軸の方向に第１のばね剛性を有しており、
前記中央のばねエレメント（５０１，１５０１）が、第２の軸の方向に第２のばね剛性を有しており、
第１の質量と第２の質量と第１のばね剛性と第２のばね剛性とは、４つの可動の部分構造体（５１）が、これら４つの全ての可動の部分構造体（５１）のほぼ等しい変位振幅を有する振動モードを生ぜしめるように励振可能となるように設定されている、
請求項１から９までのいずれか１項記載のヨーレートセンサ。
【請求項１１】
第３および第４の可動の部分構造体（５１）は、該第３および第４の可動の部分構造体（５１）の面の一部が、基板（５０）の表面の、第１の可動の部分構造体（５１）と第２の可動の部分構造体（５１）との間に位置する範囲を覆うように基板（５０）の表面に配置されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載のヨーレートセンサ。
【請求項１２】
前記中央のばねエレメント（５０１）が、多数の歯と結合エレメントとから成っており、
各歯が、逆時計回り方向へ９０゜屈曲した第１の屈曲部と、第１の長さの第１の真っ直ぐな区分と、時計回り方向へ９０゜屈曲した第２の屈曲部と、第２の長さの第２の真っ直ぐな区分と、時計回り方向へ９０゜屈曲した第３の屈曲部と、第１の長さの第３の区分とを有しており、
各結合エレメントが、逆時計回り方向へ９０゜屈曲した第４の屈曲部と、第３の長さの第４の区分とを有しており、
各歯に１つの結合エレメントが続いているか、または別の１つの歯が続いており、
各結合エレメントに１つの歯が続いており、
前記中央のばねエレメント（５０１）が、１つの閉じたリングを形成している、
請求項１から１１までのいずれか１項記載のヨーレートセンサ。
【請求項１３】
前記中央のばねエレメント（１５０１）が、リングとして形成されており、可動の部分構造体（５１）が、該リングに据え付けられた結合部材（１５０５）を介して前記中央のばねエレメント（１５０１）に連結されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載のヨーレートセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載の形式のヨーレートセンサに関する。
【０００２】
線形振動型のヨーレートセンサが一般に知られている。このようなヨーレートセンサでは、センサ構造体の一部がアクティブに１方向への振動（一次振動）、すなわち基板表面に対して平行に向けられた第１の軸線（ｘ軸）に沿った振動にもたらされる。特徴付けられたセンシティブな軸線を中心とした外部のヨーレート、つまり回転角速度が発生すると、センサ構造体の振動する部分にコリオリ力が作用する。一次振動の周波数と共に周期的に変化するこのようなコリオリ力は、ｘ軸に対して直角に向けられた第２の軸線の方向におけるセンサ構造体の一部の振動（二次振動）を生ぜしめる。第２の軸線は基板表面に対して平行に向けられているか、または基板表面に対して直角に向けられていてよい。センサ構造体には検出手段が取り付けられており、これらの検出手段は電極を介して二次振動を容量式に検出する。
【０００３】
用途増大に基づき、互いに直交する複数の軸線回りの回転角速度を検出することのできるヨーレートセンサを求める要求が生じている。このためには、これまで複数の単軸式のセンサが横方向または縦置き式に相並んで配置される。複数の単軸式のヨーレートセンサの使用は、コスト、所要スペース、所要電流および軸線の相対的な配向精度に関する不都合を招く。
【０００４】
さらに、公知先行技術においては、２軸式のヨーレートセンサが知られている。２軸式のヨーレートセンサは互いに直交しかつ基板表面に対して平行に向けられた２つの軸線回りの回転角速度を検出することができる。
【０００５】
発明の開示
本発明の課題は、互いに直交する２つの空間軸線を中心とした回転角速度を検出することのできる、改善された２軸式のヨーレートセンサを提供することである。さらに本発明の課題は、３つの全ての空間軸線を中心とした回転角速度を検出することのできる３軸式のヨーレートセンサを提供することである。
【０００６】
本発明の根底を成す上記課題は、請求項１の特徴部に記載の特徴を有するヨーレートセンサ、すなわち基板と、多数の可動の部分構造体とが設けられており、該部分構造体が、基板の表面の上に配置されており、可動の部分構造体が、１つの共通のばねエレメント、特に中央のばねエレメントに連結されており、可動の部分構造体を励振させて、基板の表面に対して平行な平面内でのカップリングされた振動を生ぜしめるための手段が設けられており、可動の部分構造体が、コリオリ素子を有しており、該コリオリ素子の、コリオリ力によって生ぜしめられた変位を検出するための手段が設けられており、第１のコリオリ素子が、第１の軸回りの回転角速度を検出するために設けられており、第２のコリオリ素子が、第２の軸回りの回転角速度を検出するために設けられており、第２の軸が、第１の軸に対して平行ではなく、特に直角に向けられていることを特徴とするヨーレートセンサにより解決される。本発明によれば、ヨーレートセンサが、多数の可動の部分構造体を有しており、これらの部分構造体は基板の表面の上に配置されている。これらの部分構造体は、１つの共通のばねエレメント、特に中央のばねエレメントを介して連結されている。この場合、基板の表面に対して平行な平面においてカップリングされた振動を生ぜしめるように前記部分構造体を励振させることができる。部分構造体はそれぞれ１つまたは複数のコリオリ素子を有しており、該コリオリ素子は、コリオリ力によって生ぜしめられた変位を検出するために設けられている。
【０００７】
当該ヨーレートセンサは、部分構造体の機械的な連結によって１つの規定された共通の駆動モードを有しているので有利である。したがって、当該ヨーレートセンサは１つの駆動制御回路しか必要としない。これにより、電子評価回路の所要スペースおよび所要電流は減少する。
【０００８】
有利な実施態様では、ヨーレートセンサの２つの部分構造体は、１つの共通の軸線に沿った両可動の部分構造体の逆平行な逆相の変位を生ぜしめる駆動モードが生ぜしめられるように励振される。
【０００９】
このようなヨーレートセンサの質量重心は一次振動の１周期の間、位置固定のままとなると有利である。このヨーレートセンサは線形脈動をもトルクをも取り出さないので、これにより周辺環境とのエネルギ交換は最小限に抑えられる。
【００１０】
さらに別の有利な実施態様では、ヨーレートセンサが４つの可動の部分構造体を有しており、これら４つの可動の部分構造体は１つの中央のばねエレメントを介して互いに連結されていて、基板の表面に対して平行な平面におけるカップリングされた振動モードを生ぜしめるように励振され得る。この場合、第１および第２の可動の部分構造体は第１の軸の方向における逆平行な振動を実施し、第３および第４の可動の部分構造体は、第１の軸線に対して直角に向けられた第２の軸の方向における逆平行な振動を実施する。
【００１１】
４つの可動の部分構造体から成るヨーレートセンサのカップリングされた振動モードは、同じく１つの共通の駆動制御回路によって励起され得る。これにより、電子評価回路の所要スペースおよび所要電流は減じられる。
【００１２】
さらに、４つの可動の部分構造体から成るヨーレートセンサは、１振動周期の時間にわたって位置固定となる質量重心の利点をも有している。これにより、当該ヨーレートセンサは線形脈動をもトルクをも取り出さなくなるか、もしくは出力結合しなくなる。
【００１３】
４つの可動の部分構造体から成るヨーレートセンサの別の利点は、３つの全ての空間軸回りの回転角速度を検出するためのコリオリ素子を統合することが可能になることである。コリオリ素子に作用するコリオリ力は該コリオリ素子の駆動方向に対して直角で、かつ回転角速度の回転軸線に対して直角に作用するので、コリオリ素子の駆動方向に対して平行な回転軸線回りの回転角速度はコリオリ力を生ぜしめない。４つの可動の部分構造体から成る本発明によるヨーレートセンサの一次振動は唯１つの空間方向における運動成分しか有しないのではなく、１つよりも多い空間方向における運動成分を有しているので、各任意の空間軸回りの回転角速度の検出が可能になる。
【００１４】
上記有利な実施態様の改良形では、逆相振動する少なくとも２つの部分構造体が、同じ軸回りの回転角速度の検出のための同一のコリオリ素子を有している。同一のコリオリ素子を支持する部分構造体の逆相の一次振動は、コリオリ素子の逆相の二次振動を生ぜしめるので有利である。このことは、検出信号の全差動的な評価を可能にする。さらに、逆平行な駆動・検出運動は発生する線形加速度に関するヨーレートセンサの故障発生率を減少させる。
【００１５】
さらに別の有利な実施態様では、ヨーレートセンサのコリオリ素子が、駆動運動に関してだけではなく、検出モードの点でもカップリングされている。これにより、ヨーレートセンサの種々異なるコリオリ素子の検出周波数の不本意な分割が阻止されるので有利である。
【００１６】
本発明により提供された２軸式および３軸式のヨーレートセンサは、表面マイクロマシニング技術の標準プロセスによって廉価にかつ大量生産に適した形で製造することができるので有利である。
【００１７】
以下に、本発明を実施するための形態を図面につき詳しく説明する。同一の構成部分に対しては同じ符号が使用されている。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ｙ軸回りおよびｚ軸回りの回転角速度を検出するための２軸式のヨーレートセンサを示す概略図である。
【図２】ｙ軸回りおよびｚ軸回りの回転角速度を検出するための２軸式のヨーレートセンサを示す概略図である。
【図３】公知のマイクロマシニング型の撓みばねを示す概略図である。
【図４】梯子形ばねとして形成された撓みばねを示す概略図である。
【図５】ｙ軸回りおよびｚ軸回りの回転角速度を検出するための２軸式のヨーレートセンサを示す概略図である。
【図６】ｘ軸回りおよびｙ軸回りの回転角速度を検出するための２軸式のヨーレートセンサを示す概略図である。
【図７】４つの部分構造体から成るヨーレートセンサの１駆動モードを示す概略図である。
【図８】４つの可動の部分構造体から成るヨーレートセンサの１駆動モードを示す概略図である。
【図９】ｘ軸回りおよびｙ軸回りの回転角速度を検出するための２軸式のヨーレートセンサを示す概略図である。
【図１０】３つの全ての空間軸回りの回転角速度を検出するための３軸式のヨーレートセンサを示す概略図である。
【図１１】３つの全ての空間軸回りの回転角速度を検出するための３軸式のヨーレートセンサを示す概略図である。
【図１２】減じられた所要スペースを有する３軸式のヨーレートセンサを示す概略図である。
【図１３】３軸式のヨーレートセンサを示す概略図である。
【図１４】３軸式のヨーレートセンサを示す概略図である。
【図１５】３軸式のヨーレートセンサを示す概略図である。
【図１６】３軸式のヨーレートセンサを示す概略図である。
【図１７】６つの部分構造体から成る３軸式のヨーレートセンサを示す概略図である。
【００１９】
発明の実施形態
図１には、２軸式のヨーレートセンサ１００の概略図が示されている。このヨーレートセンサ１００は２つの可動の部分構造体５１を有している。両部分構造体５１は、図平面内に延びる基板５０の上に配置されている。ヨーレートセンサ１００の一辺の長さは、数１００マイクロメートルである。
【００２０】
可動の部分構造体５１の製造は、一番下に厚いシリコン基板を有する材料から出発する。このシリコン基板上には、酸化物層が設けられる。この酸化物層の上方には、ポリシリコン層ＶＰが位置しており、このポリシリコン層ＶＰは導体路平面を形成する。その次に、別の酸化物層ＯＸが設けられる。この酸化物層ＯＸ上にはシリコン層ＥＰが析出される。このシリコン層ＥＰからは、ヨーレートセンサ１００の可動のコンポーネントが製作される。酸化物層ＯＸには、特別な個所に複数の切欠きが設けられている。シリコン層ＥＰの析出中に、これらの切欠き内では、シリコン層ＥＰと導体路平面ＶＰとの間の接続が形成される。その後に、センサエレメントが規定され、酸化物層ＯＸがエッチングプロセスにおいて除去される。こうして、自己支持能力を備えた片持ち式の構造体が得られる。
【００２１】
可動の部分構造体５１はそれぞれ１つの駆動フレーム５２を有している。駆動フレーム５２はパーフォレーション孔（穿孔）を有していてよいが、これらのパーフォレーション孔は図面を見易くする目的で図示されていない。各駆動フレーム５２は４つの結合撓みばね５３を介して基板５０に結合されている。これらの結合撓みばね５３は、メアンダ状に折り畳まれた梁形のビームばね（Balkenfeder）として形成されていて、可動の部分構造体５１が、図平面内に延びるｘ方向では可動となり、他の全ての空間方向では位置固定されるように向けられている。結合撓みばね５３は別のジオメトリ（幾何学的形状）を有していてもよく、その場合、このジオメトリによって方向に関連したばね剛性が保証されている。
【００２２】
各可動の部分構造体５１の駆動フレーム５２は２つの駆動コーム形構造体５６を介してｘ方向に振動させることができる。各駆動コーム形構造体５６は基板５０に結合された部分と、駆動フレーム５２に結合された部分とから成っている。駆動コーム形構造体５６の両部分はコーム（櫛）形構造を有しており、これらのコーム形構造の櫛歯は、互いに接触することなしに互いに噛み合っている。駆動コーム形構造体５６の両部分に同極性（gleichpolig）または逆極性（gegenpolig）の電圧を印加することにより、可動の部分構造体５１にｘ方向における力を加えることができ、この可動の部分構造体５１を振動させることができる。可動の部分構造体５１の振動は、駆動フレーム５２に固定された２つの別の容量型の駆動・検出コーム形構造体５７を介して検出され得る。駆動・検出コーム形構造体５７の構造は駆動コーム形構造体５６の構造に相当している。両駆動・検出コーム形構造体５７は、駆動振動の差動検出を可能にするために、可動の部分構造体５１の互いに反対の側に取り付けられていると有利である。
【００２３】
各駆動フレーム５２は、それぞれ他方の駆動フレーム５２に面した外縁部に結合部材１０２を有している。両結合部材１０２は１つの中央の結合ばね１０１に結合されている。２つの可動の部分構造体５１はこれによって中央の結合ばね１０１を介して連結されている。中央の結合ばね１０１は、基板材料から成る、メアンダ状に折り畳まれた２つのビーム（梁）から成っている。中央の結合ばね１０１は別のジオメトリ（幾何学的形状）を有していてもよい。
【００２４】
両可動の部分構造体５１はそれぞれ２つのコリオリ素子５８を有している。コリオリ素子５８は、ほぼ方形の形状を有している。各可動の部分構造体５１の第１のコリオリ素子５８は格子構造型コリオリ素子７０である。各可動の部分構造体５１の第２のコリオリ素子５８はシーソ構造型コリオリ素子（Wippenstruktur-Coriolis-Element）８０である。コリオリ素子５８は、ヨーレートセンサ１００が、基板５０の表面に対して直角に向けられた、両可動の部分構造体５１の間に配置された１つの平面に関して鏡像対称的に形成されるように可動の部分構造体５１に配置されている。
【００２５】
格子構造型コリオリ素子７０はフレーム７１を有している。このフレーム７１の、ｙ方向で互いに向かい合って位置する２つの側では、フレーム７１がそれぞれ２つの撓みばね７２を介して駆動フレーム５２に結合されている。メアンダ状に折り畳まれた４つの撓みばね７２は、その折畳みの向きによって、とりわけｙ方向に伸長可能であり、それに対してｘ方向における駆動フレーム５２の振動は格子構造型コリオリ素子７０のフレーム７１へ十分に伝達される。格子構造型コリオリ素子７０の、フレーム７１によって取り囲まれた範囲は、可動電極７３を有している。格子構造体に形成された複数の空隙には、その下に位置する導体路平面に接続された定位置の固定電極７４が配置されている。電極７３，７４はｙ方向における格子構造型コリオリ素子７０の変位の検出を可能にする。
【００２６】
シーソ構造型コリオリ素子８０はシーソエレメント８１を有している。このシーソエレメント８１はｙ方向で相並んで配置された、互いも異なる質量の２つのエレメントから成っており、両エレメントは１つのウェブを介して結合されている。このウェブは、ｘ軸線に対して平行に向けられた２つのトーションばね８２を介して両側で駆動フレーム５２に結合されている。さらに、シーソエレメント８１と駆動フレーム５２との結合は形成されない。トーションばね８２は、これらのトーションばね８２により形成された軸線を中心にしたシーソエレメント８１の旋回を可能にする。ｘ軸に対して平行な軸線を中心とした旋回は別として、シーソ構造型コリオリ素子８０は理想的には駆動フレーム５２に対する別の運動自由度を有していない。ｘ方向における可動の部分構造体５１の振動は、シーソ構造型コリオリ素子８０に完全に伝達される。シーソエレメント８１の両部分の下方では、基板５０に各１つの検出電極８３が設けられている。シーソエレメント８１の旋回により、検出電極８３とシーソエレメント８１との間の容量の変化が生ぜしめられ、これによりこの旋回量は差動検出され得る。
【００２７】
駆動コーム形構造体５６の駆動周波数は、両可動の部分構造体５１が励振されて、両可動の部分構造体５１の逆相の変位を有する、ｘ方向における逆平行（antiparallel）な振動を生ぜしめるように設定されると有利である。両可動の部分構造体５１が互いに対称的に形成されていて、ほぼ等しい質量を有しているので、ヨーレートセンサ１００の質量重心は逆平行の一次振動の１周期の間、位置固定のままとなる。これにより、ヨーレートセンサ１００は線形脈動（Linearimpuls）をもトルクをも取り出さず（auskoppeln）、これにより周辺環境とのエネルギ交換は最小限に抑えられる。
【００２８】
ｚ軸回りの回転角速度が発生すると、第１および第２の可動の部分構造体５１の格子構造型コリオリ素子７０には、ｙ方向におけるコリオリ力が作用する。このコリオリ力はｙ方向における格子構造型コリオリ素子７０の変位を生ぜしめ、この変位は可動電極７３と、基板５０に結合された固定電極７４とによって検出され得る。両可動の部分構造体５１の逆相の振動に基づき、このコリオリ力は両格子構造型コリオリ素子７０に互いに逆の方向で作用する。可動の部分構造体５１の１振動周期の最初の１／２では、たとえば第１の格子構造型コリオリ素子７０に、正のｙ方向におけるコリオリ力が作用し、第２の格子構造型コリオリ素子７０には負のｙ方向におけるコリオリ力が作用する。振動周期の次の１／２では、第１の格子構造型コリオリ素子７０に負のｙ方向におけるコリオリ力が作用し、第２の格子構造型コリオリ素子７０には、正のｙ方向におけるコリオリ力が作用する。これにより、格子構造型コリオリ素子７０の、両電極７３，７４により検出された変位の差動評価が可能となる。これにより、場合によっては付加的にヨーレートセンサ１００に作用する線形加速による回転角速度検出の外乱が抑制される。
【００２９】
ｚ軸回りの回転角速度が発生すると、第１および第２の可動の部分構造体５１には、やはりｙ方向におけるコリオリ力が作用する。しかし、ｙ方向において剛性的な結合撓みばね５３に基づき、ｙ方向における可動の部分構造体５１の変位は十分に著しく抑制されている。シーソ構造型コリオリ素子８０にも、ｙ方向におけるコリオリ力が作用する。しかし、ｙ方向において剛性的なトーションばね８２に基づき、ｙ方向におけるシーソ構造型コリオリ素子８０の変位も同じく不可能となるか、もしくは著しく抑制されている。さらに、基板表面に対して平行な変位が生じても、この変位により、基板に結合された検出電極８３における容量変化は生ぜしめられない。
【００３０】
ｙ軸回りの回転角速度が発生すると、第１および第２の可動の部分構造体５１のシーソ構造型コリオリ素子８０には、ｚ方向におけるコリオリ力が作用する。シーソ構造型コリオリ素子８０のシーソエレメント８１の、トーションばね８２の両側に非対称的に分配された質量に基づき、ｚ方向に作用するコリオリ力は、トーションばね８２の、ｘ軸に対して平行に向けられた軸線を中心としたシーソエレメント８１の旋回を生ぜしめる。シーソエレメント８１の旋回は検出電極８３における容量変化を介して検出され得る。両可動の部分構造体５１の逆平行の振動運動に基づき、コリオリ力は両シーソ構造型コリオリ素子８０に、互いに逆の方向で作用して、両シーソ構造型コリオリ素子８０の、互いに逆方向での旋回を生ぜしめる。これにより、検出電極８３の容量変化を差動評価することができ、そして場合によって付加的にヨーレートセンサ１００に作用する線形加速による回転角速度検出の妨害もしくは外乱が抑制される。
【００３１】
ｙ軸回りの回転角速度が発生すると、第１および第２の可動の部分構造体５１の駆動フレーム５２には、やはりｚ方向においてコリオリ力が作用する。しかし、ｚ方向において剛性的な結合撓みばね５３に基づき、ｚ方向における駆動フレーム５２の変位は不可能である。格子構造型コリオリ素子７０にも、ｚ方向におけるコリオリ力が作用する。しかし、ｚ方向において剛性的な撓みばね７２に基づき、ｚ方向における格子構造型コリオリ素子７０の変位も同じく不可能となる。
【００３２】
図２には、２軸式のヨーレートセンサ２００の概略図が示されている。このヨーレートセンサ２００は、両可動の部分構造体５１のそれぞれにおいて、シーソ構造型コリオリ素子８０がトランポリン構造型コリオリ素子９０により代えられている点で、図１に示したヨーレートセンサ１００とは異なっている。
【００３３】
両トランポリン構造型コリオリ素子９０は、それぞれほぼ方形のサイズモ質量体９１を有している。このサイズモ質量体９１は４つの撓みばね９２を介して駆動フレーム５２に結合されていて、その他の部分では自由に可動である。各撓みばね９２はサイズモ質量体９１の１つの側縁部のほぼ真ん中で作用していて、サイズモ質量体９１の該側縁部に対して平行に、サイズモ質量体９１と駆動フレーム５２との間のギャップ内で、サイズモ質量体９１の隣接した側縁部のほぼ真ん中にまで延びていて、この場所で駆動フレーム５２に結合されている。撓みばね９２はｘ方向およびｙ方向で剛性的であると有利である。これにより、サイズモ質量体９１はｘ方向およびｙ方向においては駆動フレーム５２に対して変位され得なくなる。ｚ方向では、撓みばね９２は駆動フレーム５２に対するサイズモ質量体９１の均一な平行平面的な変位を可能にする。サイズモ質量体９１の下方では、基板５０に検出電極９４が設けられている。サイズモ質量体９１の変位により、検出電極９４における容量変化が生ぜしめられ、これによりこの変位量が検出され得る。
【００３４】
ｙ軸回りの回転角速度が発生すると、コリオリ力がｚ方向で両トランポリン構造型コリオリ素子９０に作用して、ｚ方向におけるサイズモ質量体９１の変位を生ぜしめる。両可動の部分構造体５１の逆相の運動に基づき、コリオリ力は両トランポリン構造型コリオリ素子９０に互いに逆の方向で作用し、両サイズモ質量体９１の互いに逆向きの変位を生ぜしめる。したがって、両サイズモ質量体９１の変位を検出電極９４によって差動検出することができる。これにより、ヨーレートセンサ２００はｚ方向における線形加速により生ぜしめられた外乱に対して鈍感（安定的）となる。
【００３５】
図３には、公知の屈曲された撓みばね９２の概略図が示されている。この撓みばね９２は、トランポリン構造型コリオリ素子９０のサイズモ質量体９１を懸吊するために使用され得る。撓みばね９２はシリコンから成る単独の長尺でかつ小幅のビーム（梁）から成っている。このビームは真ん中の範囲に９０゜の屈曲部を有している。ビームの両端部には、ビーム本体に対して９０゜の角度で端部材が設けられており、これらの端部材を介して、撓みばね９２は別のマイクロマシニング型の構成部分、たとえばサイズモ質量体９１およびトランポリン構造型コリオリ素子９０の駆動フレーム５２に結合されていてよい。
【００３６】
図４には、同じくトランポリン構造型コリオリ素子９０にサイズモ質量体９１を懸吊するために使用することのできる梯子形ばね（Leiterfeder）９３の概略図が示されている。梯子形ばね９３はシリコンから成る、長尺で小幅な２つの平行な梁、つまりビームから成っており、両ビームは梯子形ばね９３の長さにわたって複数回、段９５を介して結合されている。２つの段９５の相互間隔は梯子形ばね９３の両平行なビームの間隔よりも大きく形成されている。梯子形ばね９３は真ん中の範囲に９０゜の屈曲部を有している。梯子形ばね９３の両端部には、９０゜の角度で端部材が設けられており、これらの端部材を介して、梯子形ばね９３は別のマイクロマニシング型の構成部分、たとえばサイズモ質量体８１およびトランポリン構造型コリオリ素子９０の駆動フレーム５２に結合されていてよい。梯子形ばね９３は図３に示した撓みばね９２に比べて、ｘ方向およびｙ方向における剛性対ｚ方向における剛性の著しく高い割合（ｘ方向およびｙ方向における剛性：ｚ方向における剛性）を有している。これにより、梯子形ばね９３は、トランポリン構造型コリオリ素子９０のサイズモ質量体９１を懸吊するために、撓みばね９２よりも良好に適している。梯子形ばね９３は、異方性のばね剛性を有するばねエレメントを必要とする任意の別のマイクロマニシング型の構成部分のためにも使用され得る。
【００３７】
図５には、ｙ軸およびｚ軸回りの回転角速度を検出するための別の２軸式のヨーレートセンサ５００の概略図が示されている。このヨーレートセンサ５００は４つの可動の部分構造体５１を有している。４つの可動の部分構造体５１は結合部材１０２を介して中央の１つの結合ばね５０１に結合されている。この結合ばね５０１は、基板材料から成る、メアンダ状に折り畳まれたビーム（梁）から成っている。
【００３８】
第１および第２の可動の部分構造体５１は、これらの部分構造体５１が励振されてｘ方向におけるカップリングされた振動を生ぜしめるように配置されている。第３および第４の可動の部分構造体５１は、これらの部分構造体５１が励振されてｙ方向におけるカップリングされた振動を生ぜしめるように配置されている。中央の結合ばね５０１によって、第１および第２の可動の部分構造体５１の振動と、第３および第４の可動の部分構造体５１の振動とは互いにカップリングされている。ヨーレートセンサ５００のこれら４つの可動の部分構造体５１は、共通の駆動モードを生ぜしめるように励振され得る。この駆動モードはｘ方向およびｙ方向における４つの可動の部分構造体５１の重畳された変位を生ぜしめる。図７および図８には、２つの可能な駆動モードが概略的に図示されている。図７に示した駆動モード（breath-mode；呼吸モード）７００は、４つの全ての可動の部分構造体５１を、中央の結合ばね５０１に向かう方向または中央の結合ばね５０１から離れる方向へ同時に運動させる。図８に示した駆動モード（anti-breath-mode；非呼吸モード）７０１では、１振動周期の第１の半部において、ｘ方向に可動の両部分構造体５１が中央の結合ばね５０１に向かって運動し、ｙ方向に可動の両部分構造体５１は中央の結合ばね５０１から離れる方向に運動する。１振動周期の第２の半部においては、ｘ方向に可動の両部分構造体５１が中央の結合ばね５０１から離れる方向に運動し、ｙ方向に可動の両部分構造体５１が中央の結合ばね５０１に向かって運動する。中央の結合ばね５０１はヨーレートセンサ５００の図７および図８に示した両駆動モード７００，７０１の周波数分割を生ぜしめる。ヨーレートセンサ５００の可動の部分構造体５１に設けられた駆動コーム形構造体５６によるｘ方向およびｙ方向における規定された位相適正な力入力結合によって、両駆動モード７００，７０１のうちのいずれか一方の駆動モードを意図的に励起させることができる。
【００３９】
図１および図２に示したヨーレートセンサ１００，２００の場合とは異なり、図５に示したヨーレートセンサ５００の可動の部分構造体５１はそれぞれ１つのコリオリ素子５８しか有していない。ｘ方向に可動の第１および第２の部分構造体５１は、それぞれ１つのトランポリン構造型コリオリ素子９０を有している。ｙ方向に可動の第３および第４の部分構造体５１は、それぞれ１つの格子構造型コリオリ素子７０を有している。
【００４０】
ｙ軸回りの回転角速度が発生すると、ｘ方向に可動の第１および第２の可動の部分構造体５１には、ｚ方向におけるコリオリ力が作用し、このコリオリ力はｚ軸の方向におけるトランポリン構造型コリオリ素子９０のサイズモ質量体９１の変位を生ぜしめる。第１および第２の可動の部分構造体５１の逆平行な運動は、サイズモ質量体９１の、互いに逆の方向に向けられた変位を生ぜしめて、トランポリン構造型コリオリ素子９０の検出電極９４による差動評価を可能にする。
【００４１】
ｚ軸回りの回転角速度が発生すると、ｙ方向に可動の第３および第４の部分構造体５１にｘ方向におけるコリオリ力が作用し、このコリオリ力はｘ軸に沿った格子構造型コリオリ素子７０のフレーム７１の変位を生ぜしめる。第３および第４の部分構造体５１の逆平行な運動に基づき、両格子構造型コリオリ素子７０のフレーム７１は互いに逆の方向に変位させられ、このことは差動評価を可能にする。
【００４２】
図６には、ｘ軸回りおよびｙ軸回りの回転角速度を検出するための２軸式のヨーレートセンサ６００の概略図が示されている。図６に示したヨーレートセンサ６００は、ｙ方向に可動の部分構造体５１も格子構造型コリオリ素子７０の代わりにトランポリン構造型コリオリ素子９０を有している点で、図５に示したヨーレートセンサ５００とは異なっている。ｘ軸回りの回転角速度が発生すると、ｙ方向に可動の部分構造体５１には、ｚ方向におけるコリオリ力が作用し、このコリオリ力はｚ軸方向におけるトランポリン構造型コリオリ素子９０のサイズモ質量体９１の変位を生ぜしめる。ｙ方向に可動の部分構造体５１の逆平行な運動に基づき、コリオリ力は両サイズモ質量体９１の互いに逆向きの変位を生ぜしめる。この変位は差動評価され得る。
【００４３】
図９には、ｘ軸回りおよびｙ軸回りの回転角速度を検出するための２軸式のヨーレートセンサ９００の概略図が示されている。図６に示したヨーレートセンサ６００と同様に、このヨーレートセンサ９００は、それぞれ１つのトランポリン構造型コリオリ素子９０を有する４つの可動の部分構造体５１を有している。しかし、図６に示した実施形態に比べて、可動の部分構造体５１の駆動フレーム５２は２つの部分に分割された駆動フレーム９０２によって代えられている。２つの部分に分割された駆動フレーム９０２と、中央の結合ばね５０１との間には結合が形成されない。その代わりに、中央の結合ばね５０１は結合部材９０１を介してトランポリン構造型コリオリ素子９０のサイズモ質量体９１に結合されている。さらに、トランポリン構造型コリオリ素子９０のサイズモ質量体９１は付加的な結合エレメント９０３を介して、各可動の部分構造体５１の、中央の結合ばね５０１とは反対の側で基板５０に結合されている。中央の結合ばね５０１を介して行われるサイズモ質量体９１のカップリングにより、コリオリ素子５８は駆動運動に関してだけでなく、検出モードの点でもカップリングされるようになる。サイズモ質量体９１を駆動フレーム９０２に結合する撓みばね９０４は、この実施形態ではＵ字形に形成されている。
【００４４】
プロセス技術的に生ぜしめられる、２つの部分構造体５１の質量の差または２つのコリオリ素子５８の撓みばね９２または９０４のばね剛性の差は、両コリオリ素子５８の検出周波数の意図されない分割を招く恐れがある。これにより、コリオリ素子５８の駆動運動と検出運動との間に互いに異なる位相関係が生ぜしめられる。このことは、たとえばマルチプレックス動作（Multiplexing-Betrieb）における１つの共通の評価経路を介して行われる両検出チャンネルの単純な評価を困難にする。なぜならば、種々異なる位相を有する信号が検出されなければならないからである。また、電子的な直交補償（Quadraturkompensation）も、著しく困難となる。４つの可動の部分構造体５１のコリオリ素子５８の検出モードのカップリングにより、この問題を回避することができる。
【００４５】
図１０には、ｘ軸回り、ｙ軸回りおよびｚ軸回りの回転角速度を検出するための３軸式のヨーレート１０００の概略図が示されている。図５および図６に図示したヨーレートセンサ５００，６００と同様に、この３軸式のヨーレートセンサ１０００は４つの可動の部分構造体５１を有しており、これらの部分構造体５１は結合部材１０２を介して、中央の結合ばね５０１に連結されている。図５および図６に図示したヨーレートセンサ５００，６００とは異なり、ヨーレートセンサ１０００の各可動の部分構造体５１は２つのコリオリ素子５８を有している。各可動の部分構造体５１は１つのシーソ構造型コリオリ素子８０と１つの格子構造型コリオリ素子７０とを有している。
【００４６】
ｙ軸回りの回転角速度が発生すると、ｘ方向に可動の部分構造体５１にｚ軸の方向におけるコリオリ力が作用し、このコリオリ力は、ｘ軸に対して平行に向けられたトーションばね８２を中心とした、ｘ方向に可動の部分構造体５１のシーソ構造型コリオリ素子８０のシーソエレメント８１の旋回を生ぜしめる。ｘ方向に可動の両部分構造体５１の逆平行の運動は、シーソエレメント８１の、コリオリ力によって生ぜしめられた傾倒もしくは旋回の差動評価を可能にし、ひいてはｙ軸回りの回転角速度の検出を可能にする。
【００４７】
ｘ軸回りの回転角速度が発生すると、ｙ方向に可動の部分構造体５１には、ｚ方向におけるコリオリ力が作用し、このコリオリ力はｙ軸に対して平行に向けられたトーションばね８２を中心とした、ｙ方向に可動の部分構造体５１のシーソ構造型コリオリ素子８０のシーソエレメント８１の旋回を生ぜしめる。ｙ方向に可動の両部分構造体５１の逆平行な運動に基づき、シーソエレメント８１の旋回の差動評価が可能になる。
【００４８】
ｚ軸回りの回転角速度が発生すると、ｘ方向に可動の部分構造体５１には、ｙ方向におけるコリオリ力が作用し、このコリオリ力はｙ軸の方向における、ｘ方向に可動の部分構造体５１の格子構造型コリオリ素子７０のフレーム７１の変位を生ぜしめる。ｘ方向に可動の両部分構造体５１の逆平行な運動に基づき、コリオリ力により生ぜしめられたフレーム７１の変位の差動評価が可能になる。
【００４９】
さらに、ｚ軸回りの回転角速度が発生すると、ｙ方向に可動の部分構造体５１には、ｘ軸の方向におけるコリオリ力が作用し、このコリオリ力はｘ軸の方向における、ｙ方向に可動の部分構造体５１の格子構造型コリオリ素子７０のフレーム７１の変位を生ぜしめる。ｙ方向に可動の両部分構造体５１の逆平行な運動に基づき、この変位量も差動検出され得る。これによって、ｚ軸回りの回転角速度を測定するためには、合計４つのコリオリ素子５８が提供されている。
【００５０】
図１１には、３つの全ての空間軸回りの回転角速度を測定するための別の３軸式のヨーレートセンサ１１００の概略図が示されている。図１０に示したヨーレートセンサ１０００に比べて、ｘ軸回りおよびｙ軸回りの回転角速度を測定するための４つのシーソ構造型コリオリ素子８０が、トランポリン構造型コリオリ素子９０によって代えられている。トランポリン構造型コリオリ素子９０は同じくｘ軸回りおよびｙ軸回りの回転角速度を差動検出するために適している。
【００５１】
図１０および図１１に示した３軸式のヨーレートセンサ１０００，１１００は、ｚ軸回りの回転角速度を測定するために不必要に多いコリオリ素子５８を有している。図１２には、図１０に示したヨーレートセンサ１０００の構造に類似した構造を有する３軸式のヨーレートセンサ１２００の概略図が示されている。図１２に示したヨーレートセンサ１２００では、ｙ方向に可動の部分構造体５１において格子構造型コリオリ素子７０が存在していない。したがって、ｙ方向に可動の部分構造体５１はそれぞれ１つのシーソ構造型コリオリ素子８０しか有していない。ｚ軸回りの回転角速度を検出するためには、ｘ方向に可動の部分構造体５１の格子構造型コリオリ素子７０しか働かない。さらに、ｙ方向に可動の部分構造体５１の駆動フレーム５２と、中央の結合ばね５０１との間の結合部材１０２は、ｘ方向に可動の部分構造体５１の駆動フレーム５２と、中央の結合ばね５０１との間の結合部材１０２に比べて著しく短縮されているので、ｙ方向に可動の部分構造体５１は、基板５０の表面の、ｘ方向に可動の部分構造体５１の間に設置された範囲に配置されている。これにより、ヨーレートセンサ１２００の所要スペースは減少する。
【００５２】
ヨーレートセンサ１２００のｙ方向に可動の部分構造体５１は、それぞれ１つのコリオリ素子５８しか有していない。それに対して、ヨーレートセンサ１２００のｘ方向に可動の部分構造体５１はそれぞれ２つのコリオリ素子５８を有している。これにより、ｙ方向に可動の部分構造体５１の質量は、ｘ方向に可動の部分構造体５１の質量よりも小さく形成されている。有利な１実施態様では、この質量差が、中央の結合ばね５０１のばね剛性をｘ方向とｙ方向とで異ならせることにより補償される。この実施態様では、中央の結合ばね５０１がｙ方向において、ｘ方向におけるよりも小さなばね剛性を有している。ばね剛性は、ｙ方向に可動の部分構造体５１が、ｘ方向に可動の部分構造体５１と比較可能な変位振幅を有する振動を実施するように設定されている。中央の結合ばね５０１の剛性は、個々のばね要素の長さおよび太さを異ならせることによって調節され得る。
【００５３】
図１３には、３つの全ての空間軸回りの回転角速度を検出するための別の３軸式のヨーレートセンサ１３００の概略図が示されている。このヨーレートセンサ１３００は４つの可動の部分構造体５１を有している。ｘ方向に可動の部分構造体５１は、ｙ軸回りおよびｚ軸回りの回転角速度を検出するためのそれぞれ２つのコリオリ素子５８を有している。ｙ方向に可動の両部分構造体５１は、ｘ軸回りの回転角速度を差動検出するためのそれぞれ１つのコリオリ素子５８を有している。
【００５４】
ｘ方向に可動の部分構造体５１は、２つの部分に分割された各１つの格子構造型コリオリ素子１３０１と、各１つのシーソ構造型コリオリ素子８０とを有している。２つの部分に分割された格子構造型コリオリ素子１３０１はＵ字形の形状を有していて、シーソ構造型コリオリ素子８０を、これらのシーソ構造型コリオリ素子８０に接触することなしに取り囲んでいる。２つの部分に分割された格子構造型コリオリ素子１３０１のこのような形状により、ｘ方向に可動の部分構造体５１はｘ軸に対して平行な鏡像対称平面に関して対称性を有している。ｘ方向に可動の両部分構造体５１のシーソ構造型コリオリ素子８０は、ｙ軸回りの回転角速度を差動検出するために働く。ｘ方向に可動の両部分構造体５１の２つの部分に分割された両格子構造型コリオリ素子１３０１は、ｚ軸回りの回転角速度を差動検出するために働く。
【００５５】
ｙ方向に可動の両部分構造体５１は、それぞれ１つのシーソ構造型コリオリ素子８０を有している。ｙ方向に可動の部分構造体５１のシーソ構造型コリオリ素子８０は、図１２に示したヨーレートセンサ１２００のｙ方向に可動の部分構造体５１のシーソ構造型コリオリ素子８０に対して９０゜だけ回転させられている。これにより、ｙ方向に可動の部分構造体５１は、ｙ軸に対して平行な鏡像対称平面に対する内側の対称性をも、互いに対する対称性をも有している。トランポリン構造型コリオリ素子９０の機能形式は９０゜だけ回転させられた配置によっても変わらない。
【００５６】
ｙ方向に可動の部分構造体５１の駆動フレーム５２は、ｙ軸に対して平行な側縁部にそれぞれ１つのアーム１３０２を有している。ｙ方向に可動の部分構造体５１を駆動するための駆動コーム形構造体５６ならびにｙ方向に可動の部分構造体５１の駆動運動を検出するための容量型の駆動・検出コーム形構造体５７は、ｙ方向に可動の部分構造体５１の駆動フレーム５２のアーム１３０２に設けられている。ｙ方向に可動の部分構造体５１の駆動フレーム５２の、ｘ軸に対して平行な全側縁部は、４つの結合撓みばね５３によって占められる。駆動コーム形構造体５６、容量型の駆動・検出コーム形構造体５７ならびに結合撓みばね５３のこのような配置は、ｙ方向に可動の部分構造体５１の一層小さな空間的な寸法を可能にし、これによって３軸式のヨーレートセンサ１３００の所要面積を減少させる。
【００５７】
図１４には、３つの全ての空間方向もしくは空間軸回りの回転角速度を検出するためのさらに別の３軸式のヨーレートセンサ１４００が示されている。このヨーレートセンサ１４００は図１２に示したヨーレートセンサ１２００に相当しており、ただしこの場合、４つの全ての可動の部分構造体５１においてシーソ構造型コリオリ素子８０がトランポリン構造型コリオリ素子９０によって代えられている。ｙ方向に可動の部分構造体５１のトランポリン構造型コリオリ素子９０は、ｘ軸回りの回転角速度を差動検出することを可能にする。ｘ方向に可動の部分構造体５１のトランポリン構造型コリオリ素子９０は、ｙ軸回りの回転角速度を差動検出することを可能にする。ヨーレートセンサ１４００は、図１２に示したヨーレートセンサ１２００よりも高い対称性を有している。
【００５８】
図１５には、ｘ軸回り、ｙ軸回りおよびｚ軸回りの回転角速度を検出するための３軸式のヨーレートセンサ１５００のさらに別の実施形態が示されている。このヨーレートセンサ１５００は４つの可動の部分構造体５１を有している。可動の部分構造体５１の間には、１つの中央の結合ばね１５０１が設けられている。この結合ばね１５０１は基板材料から成る円形の薄いリングとして形成されている。中央の結合ばね１５０１は、それぞれ９０゜の間隔を置いて直角に設けられた４つの結合部材１５０５を介して、４つの可動の部分構造体５１の駆動フレーム１５０２に結合されている。中央の結合ばね１５０１は、ｘ方向とｙ方向とにおいて互いに異なるばね剛性を達成するために、楕円形の形状を有していてもよい。
【００５９】
各可動の部分構造体５１は４つの結合撓みばね１５０３を介して基板５０に結合されている。各可動の部分構造体５１の結合撓みばね１５０３の向きは、可動の部分構造体５１が、基板の表面に対して平行な第１の軸線の方向では可動で、かつこの第１の軸線の方向に対して直角に位置する２つの軸線の方向では位置固定されるように調整されている。第１の可動の部分構造体５１と第２の可動の部分構造体５１とは、ｘ軸の方向における逆平行な振動を生ぜしめるように励振され得る。第３の可動の部分構造体５１と第４の可動の部分構造体５１とは、ｙ軸の方向における逆平行な振動を生ぜしめるように励振され得る。振動を励起させるためには、可動の部分構造体５１がそれぞれ、駆動フレーム１５０２の、中央の結合ばね１５０１とは反対の側に駆動コーム形構造体１５０４を有しており、この駆動コーム形構造体１５０４は駆動フレーム１５０２の、中央の結合ばね１５０１とは反対の側全体を占めている。別の実施態様では、駆動コーム形構造体１５０４が駆動フレーム１５０２の、中央の結合ばね１５０１とは反対の側の一部のみを占め、駆動・検出コーム形構造体５７によって補われる。
【００６０】
ヨーレートセンサ１５００の、中央の結合ばね１５０１を介して互いに結合された４つの可動の部分構造体５１は、ｘ方向およびｙ方向におけるカップリングされた振動を生ぜしめるために励振させることができる。このカップリングされた振動は、ｘ方向およびｙ方向における４つの可動の部分構造体５１の重畳された変位を生ぜしめる。たとえば、図７および図８に概略的に図示された駆動モード７００，７０１を励起させることができる。
【００６１】
４つの可動の部分構造体５１の駆動フレーム１５０２は、六角形の基本形状を有している。各駆動フレーム１５０２は方形の部分を有しており、この方形の部分の、中央の結合ばね１５０１寄りの側の長辺には、二等辺の台形の底辺が当て付けられている。各可動の部分構造体５１の駆動フレーム１５０２の方形の部分は、ｚ軸回りの回転角速度を検出するための格子構造型コリオリ素子７０を有している。各可動の部分構造体５１の駆動フレーム５２の台形の部分はトランポリン構造型コリオリ素子１５１０を有している。各トランポリン構造型コリオリ素子１５１０は台形状のサイズモ質量体１５１１を有しており、このサイズモ質量体１５１１はそれぞれ４つの撓みばね１５１２を介して駆動フレーム１５０２に結合されている。これらの撓みばね１５１２は、サイズモ質量体１５１１がｘ方向およびｙ方向で駆動フレーム１５０２の運動に従動し、ｚ方向ではサイズモ質量体１５１１が駆動フレーム１５０２に対して変位され得るように設けられている。ｙ軸回りの回転角速度が発生すると、ｘ方向に可動の部分構造体５１には、ｚ軸の方向におけるコリオリ力が作用し、このコリオリ力はｚ軸に沿った、ｘ方向に可動の部分構造体５１のトランポリン構造型コリオリ素子１５１０のサイズモ質量体１５１１の変位を生ぜしめる。ｘ方向に可動の部分構造体５１の逆平行な運動に基づき、ｘ方向に可動の両部分構造体５１のサイズモ質量体１５１１は互いに逆の方向に変位させられて、ｙ軸回りの回転角速度の差動検出を可能にする。ｙ方向に可動の部分構造体５１の両トランポリン構造型コリオリ素子１５１０は、ｘ軸回りの回転角速度の差動測定を可能にする。
【００６２】
図１６には、ｘ軸回り、ｙ軸回りおよびｚ軸回りの回転角速度を測定するための３軸式のヨーレートセンサ１６００のさらに別の実施形態が示されている。このヨーレートセンサ１６００は４つの可動の部分構造体５１を有しており、これらの部分構造体５１はそれぞれ１つのコリオリ素子５８を有している。この場合、ｘ方向に可動の両部分構造体５１のうちの一方の部分構造体５１はシーソ構造型コリオリ素子８０を有しており、他方の部分構造体５１は格子構造型コリオリ素子７０を有している。ｙ方向に可動の両部分構造体５１のうちの一方の部分構造体５１は格子構造型コリオリ素子７０を有しており、他方の部分構造体５１はシーソ構造型コリオリ素子８０を有している。
【００６３】
３軸式のヨーレートセンサ１６００の４つの可動の部分構造体５１が１つの共通の駆動モードに励振されると、両格子構造型コリオリ素子７０はｚ軸回りの回転角速度の差動検出を可能にする。ｘ方向に可動の第１の部分構造体５１のシーソ構造型コリオリ素子８０は、ｙ軸回りの回転角速度の検出を可能にする。ｙ方向に可動の第２の部分構造体５１のシーソ構造型コリオリ素子８０は、ｘ軸回りの回転角速度の検出を可能にする。
【００６４】
この３軸式のヨーレートセンサ１６００の４つの可動の部分構造体５１はそれぞれ１つのコリオリ素子５８しか有していないので、このヨーレートセンサ１６００の所要面積は図１０に示したヨーレートセンサ１０００の所要面積よりも小さく形成されている。しかし、逆平行に振動する部分構造体５１は互いに対する対称性を有していない。逆平行に振動する２つの部分構造体５１の質量差は、逆平行に振動する両部分構造体５１の駆動フレーム５２の質量を適当に設定することによって補償され得る。
【００６５】
図１７には、６つの可動の部分構造体５１から成る３軸式のヨーレートセンサ１７００の概略図が示されている。このヨーレートセンサ１７００の４つの可動の部分構造体５１は、図６に示したヨーレートセンサ６００の構造に相当する構造を有する２軸式のヨーレートセンサを形成している。図面を見易くするために、図１７には、多数の結合撓みばね５３のうちの幾つかしか図示されておらず、また駆動コーム形構造体５６ならびに容量型の駆動・検出コーム形構造体５７の図示は省略されている。別の２つの可動の部分構造体５１は、最初の４つの可動の部分構造体５１に対して４５゜だけ回転させられて中央の結合ばね５０１の２つの側に配置されており、そして同じく結合部材１０２を介して中央の結合ばね５０１に結合されている。これら６つの可動の部分構造体５１は、１つの共通の駆動モードを生ぜしめるように励振され得る。
【００６６】
最初の４つの可動の部分構造体５１は、それぞれ１つのトランポリン構造型コリオリ素子９０を有している。ｘ方向に可動の部分構造体５１は、ｙ軸回りの回転角速度の差動検出を可能にする。ｙ方向に可動の部分構造体５１は、ｘ軸回りの回転角速度の差動検出を可能にする。ｘ−ｙ平面内で対角線方向に可動の別の２つの部分構造体５１は、それぞれ１つの格子構造型コリオリ素子７０を有していて、ｚ軸回りの回転角速度の差動検出を可能にする。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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