(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交する３つの軸を、第１軸、第２軸、第３軸としたとき、
基板と、
前記基板上に配置され、前記第１軸に沿うように振動可能であり前記第１軸に沿うように設けられている一対の第１可動質量部と、
前記基板上に配置され、前記第２軸に沿うように振動可能であり前記第２軸に沿うように設けられている一対の第２可動質量部と、
前記一対の第１可動質量部及び前記一対の第２可動質量部の少なくとも一方をそれぞれ互いに逆相に振動させる振動手段と、
前記第１可動質量部及び前記第２可動質量部の少なくとも一方に設けられ、前記第１軸乃至前記第３軸の少なくとも一つの軸回りに発生する力を検知する力検出手段と、を備え、
前記第１可動質量部には、前記第２軸に沿うように前記第１可動質量部から一方と他方に延出している第１アームが設けられ、
前記第２可動質量部には、前記第１軸に沿うように前記第２可動質量部から一方と他方に延出している第２アームが設けられ、
前記第１アーム及び前記第２アームは、前記第１アームの延出方向と前記第２アームの延出方向とが交わる位置に配置され且つ前記基板に固定されている支持部により支持されており、
前記力検出手段は、
各可動質量部の振動方向に平面視で垂直な方向に回転軸を有し、前記第３軸の方向に変位可能な可動板と、
前記可動板に設けられている可動電極部と、
前記基板の前記可動電極部に対向する位置に配置されている固定電極部と、を備え、
前記可動板は、前記回転軸により前記可動板の一辺側に隔たった位置で支持されており、
前記可動板の変位により、前記第１軸および前記第２軸の少なくとも一方の軸回りの発生する力を検出し、
前記振動手段は、少なくとも前記第１アーム及び前記第２アームによって囲まれた領域の内側に配置されるとともに前記第１軸及び前記第２軸の少なくとも一方の軸に沿うように振動し、
前記力検出手段は、前記第１可動質量部及び前記第２可動質量部の少なくとも一方に対して、前記第１アーム及び前記第２アームによって囲まれた領域と反対側となる位置に配置されていることを特徴とする物理量センサー。
【請求項２】
前記振動手段は、前記第１可動質量部と前記第２可動質量部とを互いに逆相で振動させることを特徴とする請求項１に記載の物理量センサー。
【請求項３】
前記振動手段は、前記第１可動質量部と前記第２可動質量部とを互いに同相で振動させることを特徴とする請求項１に記載の物理量センサー。
【請求項４】
前記振動手段は、前記第１可動質量部と前記第１アームとの振動系の振動と、前記第２可動質量部と前記第２アームとの振動系の振動と、を結合したモードで振動させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項５】
前記振動手段は、静電駆動方式の駆動手段を有していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項６】
前記第１可動質量部は、前記第２軸の方向に切り込みを有する第１括れ部の両端から前記第１アームが延出し、
前記第２可動質量部は、前記第１軸の方向に切り込みを有する第２括れ部の両端から前記第２アームが延出したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項７】
前記第１可動質量部及び前記第２可動質量部は、それぞれ三角形型であり、前記一対の第１可動質量部及び前記一対の第２可動質量部を配置したときに外形が略矩形となることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項８】
前記支持部の各々は、互いに鏡像対称に配置されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項９】
前記第１アームは、前記第１軸の方向には振動し易く、且つ、前記第２軸及び前記第３軸には前記第１軸の方向よりも振動し難く、
前記第２アームは、前記第２軸の方向には振動し易く、且つ、前記第１軸及び前記第３軸には前記第２軸の方向よりも振動し難いことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項１０】
互いに直交する３つの軸を、第１軸、第２軸、第３軸としたとき、
基板と、
前記基板上に配置され、前記第１軸に沿うように振動可能であり前記第１軸に沿うように設けられている一対の第１可動質量部と、
前記基板上に配置され、前記第２軸に沿うように振動可能であり前記第２軸に沿うように設けられている一対の第２可動質量部と、
前記第１可動質量部及び前記第２可動質量部の少なくとも一方に設けられ、前記第１軸乃至前記第３軸の少なくとも一つの軸回りに発生する力を検知する力検出手段と、を備え、
前記第１可動質量部には、前記第２軸に沿うように前記第１可動質量部から一方と他方に延出している第１アームが設けられ、
前記第２可動質量部には、前記第１軸に沿うように前記第２可動質量部から一方と他方に延出している第２アームが設けられ、
前記第１アーム及び前記第２アームは、それぞれ前記第１アームの延出方向と前記第２アームの延出方向とが交わる位置で前記基板に固定されており、且つ、前記第１可動質量部の振動と前記第２可動質量部の振動とを結合したモードで振動し、
前記力検出手段は、
各可動質量部の振動方向に平面視で垂直な方向に回転軸を有し、前記第３軸の方向に変位可能な可動板と、
前記可動板に設けられている可動電極部と、
前記基板の前記可動電極部に対向する位置に配置されている固定電極部と、を備え、
前記可動板は、前記回転軸により前記可動板の一辺側に隔たった位置で支持されており、
前記可動板の変位により、前記第１軸および前記第２軸の少なくとも一方の軸回りの発生する力を検出し、
前記振動手段は、少なくとも前記第１アーム及び前記第２アームによって囲まれた領域の内側に配置されるとともに前記第１軸及び前記第２軸の少なくとも一方の軸に沿うように振動し、
前記力検出手段は、前記第１可動質量部及び前記第２可動質量部の少なくとも一方に対して、前記第１アーム及び前記第２アームによって囲まれた領域と反対側となる位置に配置されていることを特徴とする物理量センサー。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の物理量センサーを搭載したことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量センサー及びそれを用いた電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ゲーム機器のコントローラ、デジタルカメラ等の撮像機器の手振れ補正、ＧＰＳ信号を用いた車両等の移動体ナビゲーションシステムなどの姿勢制御として、加速度や角速度等の物理量を検出する物理量センサーが多く用いられている。特に従来の角速度を検出する物理量センサーは、１軸検出の素子が主流であったが、上述の機器へ搭載するための小型化要求により、２軸検出を１素子で行なうもの（特許文献１、特許文献２参照）や、２軸の角速度と１軸の加速度の検出を１素子で行なうものが提案されている（特許文献３）。複数の軸に関する検出を一体構造で形成することができれば、デバイスの小型化には非常に有利である。
【０００３】
図１４に特許文献３に係るセンサーの模式図を示す。特許文献３に記載のセンサー２００は、円環状の駆動質量２０２と、その中心に配置されたアンカー２０４と、前記駆動質量２０２と前記アンカー２０４とを連結する弾性アンカー要素２０６と、前記アンカー２０４が固定された基板とを有している。そして駆動質量２０２を回転駆動機構２０８により回転振動させた状態で、２つの軸に関する角速度と、１つの軸に関する加速度を検知するように構成されている。すなわち、特許文献３では、回転振動する円盤を中心部で弾性アンカー要素２０６によって四方へと吊り下げる構造を有している。このような構成とすることにより、駆動質量２０２を支持するアンカー２０４が中心部の一点のみとなるので振動のＱ値の向上が期待できる。そしてこのセンサー２００の駆動質量には、Ｘ軸回りの角速度を検知する第１センサー質量２１０と、Ｙ軸回りの角速度を検知する第２センサー質量２１２と、センサー面内にある１軸に関する加速度を検知する第３センサー質量２１４が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００７−５０９３４６号公報
【特許文献２】米国特許第７２５０１１２号明細書
【特許文献３】特開２００７−２７１６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記構成のように回転運動を用いた場合、Ｘ軸回りの角速度、Ｙ軸回りの角速度、Ｘ軸回り角速度の検出の際に駆動質量２０２自身の回転運動による加速度も一緒に検出されることになるが、この加速度を電気的にキャンセルすることは困難である。また駆動質量２０２の振動が、弾性アンカー要素及びアンカーを介して駆動質量２０２を支持する基板に伝達し振動漏れが生じる。このような振動漏れが生じると、駆動質量２０２がアンカー２０４による一点支持であっても振動のＱ値がかえって低下する（すなわち、エネルギー損失を招く）。振動のＱ値が低下すると、所望の振動振幅が得られなくなり、センサーの検出感度が悪化する。また、必要な振幅を得るために高い駆動能力の駆動装置が必要となりセンサーの大型化を招くといった問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に着目し、高い検出感度を有する小型の物理量センサー及びこれを用いた電子機器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】
【０００７】
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。
第１の形態に係る物理量センサーは、互いに直交する３つの軸を、第１軸、第２軸、第３軸としたとき、基板と、前記基板上に配置され、前記第１軸に沿うように振動可能であり前記第１軸に沿うように設けられている一対の第１可動質量部と、前記基板上に配置され、前記第２軸に沿うように振動可能であり前記第２軸に沿うように設けられている一対の第２可動質量部と、前記一対の第１可動質量部及び前記一対の第２可動質量部の少なくとも一方をそれぞれ互いに逆相に振動させる振動手段と、前記第１可動質量部及び前記第２可動質量部の少なくとも一方に設けられ、前記第１軸乃至前記第３軸の少なくとも一つの軸回りに発生する力を検知する力検出手段と、を備え、前記第１可動質量部には、前記第２軸に沿うように前記第１可動質量部から一方と他方に延出している第１アームが設けられ、前記第２可動質量部には、前記第１軸に沿うように前記第２可動質量部から一方と他方に延出している第２アームが設けられ、前記第１アーム及び前記第２アームは、前記第１アームの延出方向と前記第２アームの延出方向とが交わる位置に配置され且つ前記基板に固定されている支持部により支持されており、前記力検出手段は、各可動質量部の振動方向に平面視で垂直な方向に回転軸を有し、前記第３軸の方向に変位可能な可動板と、前記可動板に設けられている可動電極部と、前記基板の前記可動電極部に対向する位置に配置されている固定電極部と、を備え、前記可動板は、前記回転軸により前記可動板の一辺側に隔たった位置で支持されており、前記可動板の変位により、前記第１軸および前記第２軸の少なくとも一方の軸回りの発生する力を検出し、前記振動手段は、少なくとも前記第１アーム及び前記第２アームによって囲まれた領域の内側に配置されるとともに前記第１軸及び前記第２軸の少なくとも一方の軸に沿うように振動し、前記力検出手段は、前記第１可動質量部及び前記第２可動質量部の少なくとも一方に対して、前記第１アーム及び前記第２アームによって囲まれた領域と反対側となる位置に配置されていることを特徴とする。
第２の形態に係る物理量センサーは、第１の形態に係る物理量センサーおいて、前記振動手段は、前記第１可動質量部と前記第２可動質量部とを互いに逆相で振動させることを特徴とする。
第３の形態に係る物理量センサーは、第１の形態に係る物理量センサーおいて、前記振動手段は、前記第１可動質量部と前記第２可動質量部とを互いに同相で振動させることを特徴とする。
第４の形態に係る物理量センサーは、第１の形態乃至第３の形態のいずれか１の形態に係る物理量センサーおいて、前記振動手段は、前記第１可動質量部と前記第１アームとの振動系の振動と、前記第２可動質量部と前記第２アームとの振動系の振動と、を結合したモードで振動させることを特徴とする。
第５の形態に係る物理量センサーは、第１の形態乃至第４の形態のいずれか１の形態に係る物理量センサーおいて、前記振動手段は、静電駆動方式の駆動手段を有していることを特徴とする。
第６の形態に係る物理量センサーは、第１の形態乃至第５の形態のいずれか１の形態に係る物理量センサーおいて、前記第１可動質量部は、前記第２軸の方向に切り込みを有する第１括れ部の両端から前記第１アームが延出し、前記第２可動質量部は、前記第１軸の方向に切り込みを有する第２括れ部の両端から前記第２アームが延出したことを特徴とする。
第７の形態に係る物理量センサーは、第１の形態乃至第６の形態のいずれか１の形態に係る物理量センサーおいて、前記第１可動質量部及び前記第２可動質量部は、それぞれ三角形型であり、前記一対の第１可動質量部及び前記一対の第２可動質量部を配置したときに外形が略矩形となることを特徴とする。
第８の形態に係る物理量センサーは、第１の形態乃至第７の形態のいずれか１の形態に係る物理量センサーおいて、前記支持部の各々は、互いに鏡像対称に配置されていることを特徴とする。
第９の形態に係る物理量センサーは、第１の形態乃至第８の形態のいずれか１の形態に係る物理量センサーおいて、前記第１アームは、前記第１軸の方向には振動し易く、且つ、前記第２軸及び前記第３軸には前記第１軸の方向よりも振動し難く、前記第２アームは、前記第２軸の方向には振動し易く、且つ、前記第１軸及び前記第３軸には前記第２軸の方向よりも振動し難いことを特徴とする。
第１０の形態に係る物理量センサーは、互いに直交する３つの軸を、第１軸、第２軸、第３軸としたとき、基板と、前記基板上に配置され、前記第１軸に沿うように振動可能であり前記第１軸に沿うように設けられている一対の第１可動質量部と、前記基板上に配置され、前記第２軸に沿うように振動可能であり前記第２軸に沿うように設けられている一対の第２可動質量部と、前記第１可動質量部及び前記第２可動質量部の少なくとも一方に設けられ、前記第１軸乃至前記第３軸の少なくとも一つの軸回りに発生する力を検知する力検出手段と、を備え、前記第１可動質量部には、前記第２軸に沿うように前記第１可動質量部から一方と他方に延出している第１アームが設けられ、前記第２可動質量部には、前記第１軸に沿うように前記第２可動質量部から一方と他方に延出している第２アームが設けられ、前記第１アーム及び前記第２アームは、それぞれ前記第１アームの延出方向と前記第２アームの延出方向とが交わる位置で前記基板に固定されており、且つ、前記第１可動質量部の振動と前記第２可動質量部の振動とを結合したモードで振動し、前記力検出手段は、各可動質量部の振動方向に平面視で垂直な方向に回転軸を有し、前記第３軸の方向に変位可能な可動板と、前記可動板に設けられている可動電極部と、前記基板の前記可動電極部に対向する位置に配置されている固定電極部と、を備え、前記可動板は、前記回転軸により前記可動板の一辺側に隔たった位置で支持されており、前記可動板の変位により、前記第１軸および前記第２軸の少なくとも一方の軸回りの発生する力を検出し、前記振動手段は、少なくとも前記第１アーム及び前記第２アームによって囲まれた領域の内側に配置されるとともに前記第１軸及び前記第２軸の少なくとも一方の軸に沿うように振動し、前記力検出手段は、前記第１可動質量部及び前記第２可動質量部の少なくとも一方に対して、前記第１アーム及び前記第２アームによって囲まれた領域と反対側となる位置に配置されていることを特徴とする。
本形態に係る電子機器は、第１の形態乃至第１０の形態のいずれか１の形態の物理量センサーを搭載したことを特徴とする。
【０００８】
［適用例１］互いに直交する３つの軸を、第１軸、第２軸、第３軸としたとき、基板上の前記第１軸の方向に配置され、前記第１軸の方向に振動可能な一対の第１可動質量部と、前記基板上の前記第２軸の方向に配置され、前記第２軸の方向に振動可能な一対の第２可動質量部と、前記一対の第１可動質量部及び前記一対の第２可動質量部の少なくとも一方をそれぞれ互いに逆相に振動させる振動手段と、前記第１可動質量部及び前記第２可動質量部の少なくとも一方に設けられ、前記第１軸乃至前記第３軸の少なくとも一つの軸回りに発生する力を検知する力検出手段と、を備え、前記第１可動質量部には、前記第１可動質量部から前記第２軸の両方向に延出する第１アームが設けられ、前記第２可動質量部には、前記第２可動質量部から前記第１軸の両方向に延出する第２アームが設けられ、前記第１アーム及び前記第２アームは、前記第１アームと前記第２アームとが交わる位置に配置され且つ前記基板に固定された支持部により支持されたことを特徴とする物理量センサー。
【０００９】
上記構成により、第１可動質量部、第２可動質量部の振動の振幅のベクトルの総和はゼロになるため、外部への振動もれを抑制し、振動のＱ値を高めることができる。また第１アーム、第２アームにより形成された矩形の領域の境界を跨ぐ位置に第１可動質量部及び第２可動質量部を配置する形となる。よって、第１アーム及び第２アームを長く設計することができるので振動のＱ値を高めることができる。したがって、高いＱ値を有するとともに小型化が可能な物理量センサーとなる。また力検出手段は、力検出手段が設けられた第１可動質量部、第２可動質量部の振動の振幅方向に垂直な方向の力のみを検出するため、物理量を高精度に検出することができる。
【００１０】
［適用例２］前記振動手段は、前記第１可動質量部と前記第２可動質量部とを互いに逆相で振動させることを特徴とする適用例１に記載の物理量センサー。
上記構成により、高いＱ値を有するとともに小型化が可能な物理量センサーとなる。
【００１１】
［適用例３］前記振動手段は、前記第１可動質量部と前記第２可動質量部とを互いに同相で振動させることを特徴とする適用例１に記載の物理量センサー。
上記構成により、高いＱ値を有するとともに小型化が可能な物理量センサーとなる。
【００１２】
［適用例４］前記振動手段は、前記第１可動質量部と前記第１アームとの振動系の振動と、前記第２可動質量部と前記第２アームとの振動系の振動と、を結合したモードで振動させることを特徴とする適用例１乃至３のいずれか１例に記載の物理量センサー。
上記構成により、第１可動質量部、第２可動質量部を効率よく振動させて駆動電力を抑制することができる。
【００１３】
［適用例５］前記振動手段は、静電駆動方式の駆動手段を有していることを特徴とする適用例１乃至４のいずれか１例に記載の物理量センサー。
上記構成により、例えば対向する電極間の静電引力により、各可動質量部を振動させることができ、各可動質量部の振動手段の領域を省スペース化することができる。
【００１４】
［適用例６］前記第１可動質量部は、前記第２軸の方向に切り込みを入れて形成された第１括れ部の両端から前記第１アームが延出し、前記第２可動質量部は、前記第１軸の方向に切り込みを入れて形成された第２括れ部の両端から前記第２アームが延出したことを特徴とする適用例１乃至５のいずれか１例に記載の物理量センサー。
上記構成により、第１アーム、第２アームが長くなり曲げやすくなるので、振動手段の駆動電力を抑制することができる。
【００１５】
［適用例７］前記第１可動質量部及び前記第２可動質量部は、それぞれ三角形型であり、前記一対の第１可動質量部及び前記一対の第２可動質量部を配置したときに外形が略矩形となることを特徴とする適用例１乃至６のいずれか１例に記載の物理量センサー。
上記構成により、前記第１可動質量部、前記第２可動質量部の質量を確保しつつ小型化を図ることができる。さらに外形が略矩形となるので、実装側に無駄なスペースを形成することを回避することができる。
【００１６】
［適用例８］前記力検出手段は、前記第１可動質量部および前記第２可動質量部の少なくとも一方に設けられ、各可動質量部の振動方向に平面視で垂直な方向に回転軸を有し、前記第３軸の方向に変位可能な可動板と、前記可動板に設けた第１可動電極部と、前記基板の前記第１可動電極部に対向する位置に配置された第１固定電極部と、を備え、前記可動板の変位により、前記第１軸および前記第２軸の少なくとも一方の軸回りの発生する力を検出することを特徴とする適用例１乃至７のいずれか１例に記載の物理量センサー。
【００１７】
上記構成において、第３軸に平行な方向の加速度を受けた場合、可動板は、その加速度の方向に変位する。
一方、第１軸回りの角速度を受けた場合、一対の第２可動質量部は互いに逆相となるように振動しているので、第２可動質量部の各々に設けられた可動板は互いに反対方向のコリオリ力を受け、互いに反対方向に変位する。また第２軸回りの角速度を受けた場合、一対の第１可動質量部も互いに逆相となるように振動しているので、第１可動質量部の各々に設けられた可動板は互いに反対方向のコリオリ力を受け、互いに反対方向に変位する。
【００１８】
よって、可動板に設けた第１可動電極部と第１可動電極部に対向する第１固定電極部間の静電容量の変化の差分を取ると、第３軸に平行な方向の加速度の成分が相殺され第１軸または第２軸回りの角速度の成分が検出可能となる。また上記静電容量の変化の和を取ると、第１軸または第２軸回りの角速度の成分が相殺され第３軸に平行な方向の加速度が検出可能となる。
したがって、上記構成により第１軸回りの角速度、第２軸回りの角速度、第３軸に平行な方向の加速度の少なくとも一つを検知することができる。
【００１９】
［適用例９］前記力検出手段は、前記可動質量部及び前記第２可動質量部の少なくとも一方に設けられ、各可動質量部の振動の方向に平面視で垂直な方向に伸縮自在な可撓部と、前記可撓部に支持された可動部と、前記可動部に設けられた第２可動電極部と、前記基板上に配置され、前記第２可動電極部に対向する位置に配置された第２固定電極部と、を備え、前記可動部の変位により、前記第３軸の軸回りに発生する力を検出することを特徴とする適用例１乃至８のいずれか１例に記載の物理量センサー。
【００２０】
上記構成において、第１可動質量部に設けられた可動部は、第２軸に平行な方向の加速度を受けると、その加速度の方向に変位する。一方、第３軸回りの角速度を受けると、第１可動質量部は、互いに逆相となるように振動しているので、第２可動質量部に設けられた可動部は互いに反対方向のコリオリ力を受け、互いに反対方向に変位する。
【００２１】
また第２可動質量部に設けられた可動部は、第１軸に平行な方向の加速度を受けると、その加速度の方向に変位する。一方、第３軸回りの角速度を受けると、第２可動質量部は、互いに逆相となるように振動しているので、第２可動質量部に設けられた可動部は互いに反対方向のコリオリ力を受け、互いに反対方向に変位する。
【００２２】
よって、可動部に設けられた第２可動電極部と第２可動電極部に対向する第２固定電極部間の静電容量の変化の差分を取ると、第１軸または第２軸の加速度の成分は相殺され第３軸回りの角速度の成分が検出可能となる。また第１可動質量部、第２可動質量部にそれぞれ第２可動電極部を設けた場合は、第２可動電極部と第２可動電極部に対向する第２固定電極部間の静電容量の変化の和をとると、第３軸回りの角速度の成分は相殺され、第１軸または第２軸の加速度の成分が検出可能となる。
【００２３】
したがって、上記構成により、第１軸に平行な方向の加速度、第２軸に平行な方向の加速度、第３軸回りの角速度の少なくとも１つを検出することができる。そして、上述の適用例８記載の力検出手段と組み合わせることにより、互いに直交する３つの角速度と、互いに直交する３つの加速度を検知することができるので、空間を移動する移動体の姿勢制御等に用いることができる。
【００２４】
［適用例１０］前記支持部の各々は、互いに鏡像対称に配置されていることを特徴とする適用例１乃至９のいずれか１例に記載の物理量センサー。
上記構成により、第１可動質量部、第２可動質量部を効率よく振動させて駆動電力を抑制することができる。
【００２５】
［適用例１１］前記第１アームは、前記第１軸の方向には振動し易く、且つ、前記第２軸及び前記第３軸には振動し難く、前記第２アームは、前記第２軸の方向には振動し易く、且つ、前記第１軸及び前記第３軸には振動し難いことを特徴とする適用例１乃至１０のいずれか１例に記載の物理量センサー。
上記構成により、第１アーム及び第２アームを所定の方向にのみ振動させることができ、検出感度を高めることができる。
【００２６】
［適用例１２］互いに直交する３つの軸を、第１軸、第２軸、第３軸としたとき、基板上に前記第１軸の方向に配置され、前記第１軸の方向に振動可能な一対の第１可動質量部と、前記基板上に前記第２軸の方向に配置され、前記第２軸の方向に振動可能な一対の第２可動質量部と、前記第１可動質量部及び前記第２可動質量部の少なくとも一方に設けられ、前記第１軸乃至前記第３軸の少なくとも一つの軸回りに発生する力を検知する力検出手段と、を備え、前記第１可動質量部には、前記第１可動質量部から前記第２軸の両方向に延出する第１アームが設けられ、前記第２可動質量部には、前記第２可動質量部から前記第１軸の両方向に延出する第２アームが設けられ、前記第１可動質量部及び前記第２可動質量部は、それぞれ前記第１アームと前記第２アームとが交わる位置で前記基板に固定されており、且つ、前記第１可動質量部の振動と前記第２可動質量部の振動とを結合したモードで振動することを特徴とする物理量センサー。
上記構成により、第１可動質量部、第２可動質量部を効率よく振動させて駆動電力を抑制することができる。
【００２７】
［適用例１３］適用例１乃至１２のいずれか１例に記載の物理量センサーを搭載したことを特徴とする電子機器。
これにより、高精度なセンシング機能を有するとともに小型化が可能な電子機器を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１実施形態に係る物理量センサーの概念図である。
【図２】第１実施形態に係る物理量センサーの平面図である。
【図３】第１実施形態に係る物理量センサーのベース基板の平面図である。
【図４】図３の部分拡大図である。
【図５】図２の部分拡大図（第２力検出手段を説明するための図）である。
【図６】図５の部分拡大図（振動手段を説明するための図）を示す。
【図７】第１実施形態に係る物理量センサーの振動モードを示す図であり、図７（ａ）は逆相モード、図７（ｂ）は同相モードである。
【図８】可動板が力を受けた場合の変位の様子を示す図であり、図８（ａ）はＺ軸方向から加速度を受けた場合、図８（ｂ）はＹ軸回りの角速度を受けた場合を示す。
【図９】可動板が力を受けた場合の変位の様子を示す図であり、図９（ａ）がＺ軸方向から加速度を受けた場合、図９（ｂ）がＸ軸回りの角速度を受けた場合を示す。
【図１０】第２力検出手段に対してＺ軸回りの角速度が印加された場合の動作を示す。
【図１１】第２実施形態に係る物理量センサーの平面図である。
【図１２】第３実施形態に係る物理量センサーの平面図である。
【図１３】第４実施形態に係る物理量センサーの平面図である。
【図１４】特許文献３に係るセンサーの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。なお、以下の説明および図面においては、Ｘ軸（第１軸）、Ｙ軸（第２軸）、Ｚ軸（第３軸）による直交座標系を用いるものとする。
【００３０】
図１に本実施形態に係る物理量センサーの概念図を示し、図２に第１実施形態に係る物理量センサーの平面図を示し、更に、図３に第１実施形態に係る物理量センサーのベース基板の平面図を示し、図４に図３の部分拡大図を示す。そして、図５に図２の部分拡大図（第２力検出手段６３を説明するための図）を示し、図６に図５の部分拡大図（振動手段４５を説明するための図）を示す。
【００３１】
図１に示すように、本実施形態に係る物理量センサー１０は、基板となる矩形のベース基板１２上に構造体２４を配置した構成を有している。そしてベース基板１２及び構造体２４は、Ｚ軸に平行な方向と法線とする平面形状であり、左右がＸ軸に平行となるように位置され、上下がＹ軸に平行となるように配置されている。またベース基板１２の中心Ｏと構造体２４の中心ＯがＺ軸方向から見て互いに重なるように配置されている。
【００３２】
図１に示すように、構造体２４は、構造体２４の中心Ｏの周囲を周回するように配置された４つの支持部３２のうち２つの支持部３２間に配置された第１可動質量部（３４Ａ、３４Ｂ）と第２可動質量部（４０Ａ、４０Ｂ）とを有し、各可動質量部と支持部３２とを結合し、ベース基板１２の主面に平行に可動する８つのアーム（２８、２８ａ〜２８ｄ、３０、３０ａ〜３０ｄ）を有している。アーム（第１アーム（２８、２８ａ〜２８ｄ））はＸ軸方向に曲がりやすく、アーム（第２アーム（３０、３０ａ〜３０ｄ））はＹ軸方向に曲がりやすい。なお第１アーム（２８、２８ａ〜２８ｄ）、第２アーム（３０、３０ａ〜３０ｄ）は共にＺ軸方向には曲がりにくい構造となっている。具体的には、Ｘ軸方向もしくはＹ軸方向の幅に対して、Ｚ軸方向の幅（即ち厚さ）を十分大きい構造にすればよい。これにより、第１アーム２８及び第２アーム３０を所定の方向にのみ振動させることができ、検出感度を高めることができる。
【００３３】
更に、図２には、第１実施形態に係る物理量センサー１０の詳細な平面図を示す。具体的には、前記構造体２４は、支持部３２、第１可動質量部（３４Ａ、３４Ｂ）、第２可動質量部（４０Ａ、４０Ｂ）、それらを結合する各アーム（第１アーム（２８、２８ａ〜２８ｄ）、第２アーム（３０、３０ａ〜３０ｄ））、の他に、振動手段４５、力検出手段である第１力検出手段５５及び第２力検出手段６３が配置される。そして構造体２４の外形全体が、中心Ｏを通るＸ軸の軸線、若しくはＹ軸の軸線に対して鏡像対称となるように、すなわち中心Ｏを中心として中心対称となるように形成されている。
【００３４】
本実施形態の物理量センサー１０を構成する構造体２４は、後述のように、一枚の導電性の材料に対してエッチング等の加工処理を施すことにより形成され、一部の構成要素を残してベース基板１２から浮いた状態で配置される。そして、この構造体２４はベース基板１２との接続等により接地される。
【００３５】
図１、図２に示すように、第１可動質量部（３４Ａ、３４Ｂ）、第２可動質量部（４０Ａ、４０Ｂ）は配置の方向が異なるだけであり、同一の形状と質量を有している。第１可動質量部（３４Ａ、３４Ｂ）のＹ軸方向の両側面には、切り込み部３６が形成されている。そして、図１に示すように、第１可動質量部３４Ａには、この切り込み部３６により第１括れ部３８が形成され、この第１括れ部３８の両端からＹ軸方向に延びる第１アーム２８ａ、第１アーム２８ｂが延出した形となっている。同様に、第１可動質量部３４Ｂには、この切り込み部３６により第１括れ部３８が形成され、この第１括れ部３８の両端からＹ軸方向に延びる第１アーム２８ｃ、第１アーム２８ｄが延出した形となっている。これにより、第１アーム２８、第２アーム３０が長くなり曲げやすくなるので、後述の振動手段４５の駆動電力を抑制することができる。
【００３６】
一方、図１に示すように、第２可動質量部（４０Ａ、４０Ｂ）のＸ軸方向の両側面には、切り込み部４２が形成されている。そして第２可動質量部４０Ａには、切り込み部４２により第２括れ部４４が形成され、この第２括れ部４４の両端からＸ軸方向に延びる第２アーム３０ａ、第２アーム３０ｂが延出した形となっている。同様に第２可動質量部４０Ｂには、切り込み部４２により第２括れ部４４が形成され、この第２括れ部４４の両端からＸ軸方向に延びる第２アーム３０ｃ、第２アーム３０ｄが延出した形となっている。
【００３７】
図１、図２に示すように、アーム（２８ａ〜２８ｄ、３０ａ〜３０ｄ）は、投影される外形がほぼ辺の長さが等しい矩形（正方形）となって、Ｙ軸方向に延びた第１アーム２８（２８ａ〜２８ｄ）と、Ｘ軸方向に延びた第２アーム３０（３０ａ〜３０ｄ）とを有する。また矩形の頂点の位置、すなわち第１アーム２８と第２アーム３０との接続位置には支持部３２が設けられ、支持部３２はベース基板１２の凸部１４と接続する。そして−Ｘ軸側の第１アーム２８と、第１可動質量部３４Ａとが平面視して重なった形となっており、＋Ｘ軸側の第１アーム２８と、第１可動質量部３４Ｂとが平面視した重なった形となっている。また＋Ｙ軸側の第２アーム３０と、第２可動質量部４０Ａとが平面視して重なった形となっており、−Ｙ軸側の第２アーム３０と、第２可動質量部４０Ｂとが平面視して重なった形となっている。また、支持部３２の各々は、互いに鏡像対称にベース基板１２上に配置されている。これにより、第１可動質量部（３４Ａ、３４Ｂ）、第２可動質量部（４０Ａ、４０Ｂ）を効率よく振動させて後述の振動手段４５の駆動電力を抑制することができる。
【００３８】
ここで第１括れ部３８から延出する第１アーム２８ａ、第１アーム２８ｂ、第１アーム２８ｃ、第１アーム２８ｄの長さは互いに同一であり、第２括れ部４４から延出する第２アーム３０ａ、第２アーム３０ｂ、第２アーム３０ｃ、第２アーム３０ｄの長さも互いに同一である。また第１括れ部３８のＹ軸方向の長さと第２括れ部４４のＸ軸方向の長さは互いに同一である。そして第１アーム２８ａ（２８ｃ）の端部から第１アーム２８ｂ（２８ｄ）の端部までの長さと第２アーム３０ａ（３０ｃ）の端部から第２アーム３０ｂ（３０ｄ）の端部までの長さも互いに同一である。よって第１可動質量部（３４Ａ、３４Ｂ）と第１アーム２８による振動系と第２可動質量部（４０Ａ、４０Ｂ）と第２アーム３０による振動系の固有振動数は互いに一致する。なお第１括れ部３８、第２括れ部４４はそれぞれ第１可動質量部（３４Ａ、３４Ｂ）、第２可動質量部（４０Ａ、４０Ｂ）の重心と重なるように形成することが望ましい。
【００３９】
図３、図４に示すように、ベース基板１２には、凸部（１４、１８Ａ、１８Ｂ、２０Ａ、２０Ｂ）が形成されている。凸部１４は、第１アーム（２８ａ〜２８ｄ）及び第２アーム（３０ａ〜３０ｄ）を支持する支持部３２の外形に倣った形状を有し、支持部３２に対向する位置に配置されている。
【００４０】
図４に示すように、凸部１８Ａは、振動手段４５を構成する後述の駆動電極（４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃ、４８Ｄ）（図６参照）の外形に倣った形状を有し、駆動電極（４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃ、４８Ｄ）に対向する位置に配置される。また凸部１８Ａの上面には駆動電極（４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃ、４８Ｄ）と電気的に接続する接続電極（不図示）が配置される。
【００４１】
凸部１８Ｂは、振動手段４５を構成する後述の駆動電極（５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ）（図６参照）の外形に倣った形状を有し、駆動電極（５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ）に対向する位置に配置される。また凸部１８Ａの上面には駆動電極（５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ）と電気的に接続する接続電極（不図示）が配置される。
【００４２】
凸部２０Ａは、第２力検出手段６３を構成する後述の第２固定電極部（６８Ａ、６８Ｂ、６８Ｃ、６８Ｄ）の外形に倣った形状を有し、第２固定電極部（６８Ａ、６８Ｂ、６８Ｃ、６８Ｄ）に対向する位置に配置される（図５参照）。また凸部２０Ａの上面には第２固定電極部（６８Ａ、６８Ｂ、６８Ｃ、６８Ｄ）と電気的に接続する接続電極（不図示）が配置される。
【００４３】
凸部２０Ｂは、第２力検出手段６３を構成する後述の第２固定電極部（７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄ）の外形に倣った形状を有し、第２固定電極部（７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄ）に対向する位置に配置される（図５参照）。また凸部２０Ｂの上面には第２固定電極部（７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄ）と電気的に接続する接続電極（不図示）が配置される。
【００４４】
さらに、図３に示すように、ベース基板１２において、第１力検出手段５５を構成する後述の可動板（５６Ａ、５６Ｂ）に対向する位置には、第１固定電極部（５８Ａ、５８Ｂ）が形成されている。また第１力検出手段５５を構成する後述の可動板（６０Ａ、６０Ｂ）に対向する位置には、第１固定電極部（６２Ａ、６２Ｂ）が形成されている。なお、ベース基板１２の主材料は、シリコンや水晶、その他各種ガラスであってもよい。
【００４５】
図２に示すように、第１可動質量部（３４Ａ、３４Ｂ）は、後述の振動手段４５により第１アーム２８とともにＸ軸方向を振幅方向として振動する錘であり、第２可動質量部４０Ａ、４０Ｂは後述の振動手段４５により第２アーム３０とともにＹ軸方向を振幅方向として振動する錘である。
【００４６】
また第１可動質量部（３４Ａ、３４Ｂ）および第２可動質量部（４０Ａ、４０Ｂ）は、同一の構成要素を有している。すなわち第１可動質量部（３４Ａ、３４Ｂ）は、振動手段４５、第１力検出手段５５、第２力検出手段６３等を有する。また第２可動質量部（４０Ａ、４０Ｂ）も振動手段４５、第１力検出手段５５、第２力検出手段６３等を有する。
【００４７】
図６に示すように、振動手段４５は、後述のように静電駆動方式の駆動手段を有している。振動手段４５は、各可動質量部において一対（計８個）設けられ、全て同一の構成を有している。第１可動質量部（３４Ａ、３４Ｂ）に設けられた振動手段４５は、第１可動質量部（３４Ａ、３４Ｂ）をＸ軸方向に振動させるとともに、第１可動質量部３４Ａと第１可動質量部３４Ｂとが互いに逆相となるように振動させるものである。また、第２可動質量部（４０Ａ、４０Ｂ）に設けられた振動手段４５は、第２可動質量部（４０Ａ、４０Ｂ）をＹ軸方向に振動させるとともに、第２可動質量部４０Ａと第２可動質量部４０Ｂとが互いに逆相となるように振動させるものである。
【００４８】
第１可動質量部３４Ａに設けられた振動手段４５を取り上げて説明すると、振動手段４５は、櫛歯状の被駆動電極４６Ａと、被駆動電極４６Ａと交差する櫛歯状の駆動電極４８Ａ、同様に被駆動電極４６Ａと交差する櫛歯状の駆動電極５０Ａ、振動電圧供給部（不図示）を有している。そして、後述のように被駆動電極４６Ａと、駆動電極４８Ａ及び駆動電極５０Ａとの間で交互に発生する静電引力により、第１可動質量部３４Ａを振動させることができる。被駆動電極４６Ａは、Ｙ軸方向を長手方向とし、その長手方向の両端が第１可動質量部３４Ａに接続している。そして被駆動電極４６Ａは、Ｙ軸方向に所定の間隔で配置され、＋Ｘ軸方向に延出した被駆動電極指４６Ａａと、−Ｘ軸方向に延出した被駆動電極指４６Ａｂと、を有している。
【００４９】
駆動電極４８Ａは、Ｙ軸方向を長手方向とし、第１可動質量部３４Ａ、被駆動電極４６Ａとは空間的に分離した状態でベース基板１２上に配置された凸部１８Ａに接続される（図４参照）。そして駆動電極４８Ａは、Ｙ軸方向の所定間隔であって、−Ｘ軸方向に延びる被駆動電極指４６ａとの間に＋Ｘ軸方向に延出した駆動電極指４８Ａａを有している。
【００５０】
同様に駆動電極５０Ａは、Ｙ軸方向を長手方向とし、第１可動質量部３４Ａ、被駆動電極４６Ａとは空間的に分離した状態でベース基板１２上に配置された凸部１８Ｂに接続される（図４参照）。そして駆動電極５０Ａは、Ｙ軸方向の所定間隔であって、＋Ｘ軸方向に延出した駆動電極指４６Ａｂとの間に−Ｘ軸方向に延出した駆動電極指５０Ａａを有している。ここで駆動電極４８Ａと駆動電極５０Ａとは、電気的に絶縁しており、ベース基板１２を基準とした高さが被駆動電極４６Ａと一致するように配置される。
【００５１】
振動電圧供給部（不図示）は、一定の周期で駆動電極４８Ａと駆動電極５０Ａに交互に電圧を印加する振動電圧を出力するものである。一方、被駆動電極４６Ａは第１可動質量部３４Ａに接続するため接地されている。よって振動電圧供給部（不図示）が駆動電極４８Ａに電圧を印加しているときは、被駆動電極４６Ａは、駆動電極４８Ａとの静電引力により駆動電極４８Ａ側（−Ｘ軸側）に引っ張られ、これにより第１可動質量部３４は−Ｘ軸側に変位するとともに第１アーム２８により＋Ｘ軸方向の復元力を受ける。また振動電圧供給部（不図示）が駆動電極５０Ａに電圧を印加しているときは、被駆動電極４６Ａは、駆動電極５０Ａとの静電引力により駆動電極５０Ａ側（＋Ｘ軸側）に引っ張られ、これにより第１可動質量部３４は＋Ｘ軸側に変位するとともに第１アーム２８により−Ｘ軸方向の復元力を受ける。
【００５２】
一方、第１可動質量部３４Ｂに配置された振動手段４５において、振動電圧供給部（不図示）が駆動電極４８Ｂに電圧を印加しているとき、被駆動電極４６Ｂは、駆動電極４８Ｂとの静電引力により駆動電極４８Ｂ側（＋Ｘ軸側）に引っ張られる。これにより第１可動質量部３４Ｂは＋Ｘ軸側に変位するとともに第１アーム２８により−Ｘ軸方向の復元力を受ける。また振動電圧供給部（不図示）が駆動電極５０Ｂに電圧を印加しているときは、被駆動電極は４６Ｂ、駆動電極５０Ｂとの静電引力により駆動電極５０Ｂ側（−Ｘ軸側）に引っ張られ、これにより第１可動質量部３４Ｂは−Ｘ軸側に変位するとともに第１アーム２８により＋Ｘ軸方向の復元力を受ける。
【００５３】
したがって振動電圧供給部（不図示）は、第１可動質量部３４Ａ、第１可動質量部３４Ｂを一定の周期で互いに逆相となるようにＸ軸方向を振幅方向として振動させることができる。特にその周期を、第１可動質量部３４Ａ、３４Ｂと第１アーム２８とにより形成される振動系の固有周期（固有振動数）と一致させた場合には、低い電力で第１可動質量部３４Ａ及び第１可動質量部３４Ｂを振動させることができる。
【００５４】
第２可動質量部４０Ａにおいて、振動手段４５は、被駆動電極４６Ｃ、駆動電極４８Ｃ、駆動電極５０Ｃ、振動電圧供給部（不図示）を有する。被駆動電極４６Ｃは、Ｘ軸方向を長手方向とし、その長手方向の両端が第２可動質量部４０Ａに接続している。そして被駆動電極４６Ｃは、Ｘ軸方向に所定の間隔で配置され、＋Ｙ軸方向に延出した被駆動電極指４６Ｃａと、−Ｙ軸方向に延出した被駆動電極指４６Ｃｂを有している。
【００５５】
駆動電極４８Ｃは、Ｘ軸方向を長手方向とし、第２可動質量部４０Ａ、被駆動電極４６Ｃとは空間的に分離した状態でベース基板１２上に配置された凸部１８Ａに接続される（図４参照）。そして駆動電極４８Ｃは、Ｘ軸方向の所定間隔であって、＋Ｙ軸方向に延びる被駆動電極指４６Ｃａとの間に−Ｙ軸方向に延出した駆動電極指４８Ｃａを有している。
【００５６】
同様に駆動電極５０Ｃは、Ｘ軸方向を長手方向とし、第２可動質量部４０Ａ、被駆動電極４６Ｃとは空間的に分離した状態でベース基板１２上に配置された凸部１８Ｂに接続される（図４参照）。そして駆動電極５０Ｃは、Ｘ軸方向の所定間隔であって、−Ｙ軸方向に延出した被駆動電極指４６Ｃｂとの間に＋Ｙ軸方向に延出した駆動電極指５０Ｃａを有している。ここで駆動電極４８Ｃと駆動電極５０Ｃとは、電気的に絶縁しており、ベース基板１２を基準とした高さが被駆動電極４６Ｃと一致するように配置される。
【００５７】
振動電圧供給部（不図示）は、一定の周期で駆動電極４８Ｃと駆動電極５０Ｃに交互に電圧を印加する振動電圧を出力するものである。一方、被駆動電極４６Ｃは第２可動質量部４０Ａに接続するため接地されている。よって振動電圧供給部（不図示）が駆動電極４８Ｃに電圧を印加しているときは、被駆動電極４６Ｃは、駆動電極４８Ｃとの静電引力により駆動電極４８Ｃ側（＋Ｙ軸側）に引っ張られ、これにより第２可動質量部４０Ａは＋Ｙ軸側に変位するとともに第２アーム３０により−Ｙ軸方向の復元力を受ける。また振動電圧供給部（不図示）が駆動電極５０Ｃに電圧を印加しているときは、被駆動電極４６Ｃは、駆動電極５０Ｃとの静電引力により駆動電極５０Ｃ側（−Ｙ軸側）に引っ張られ、これにより第２可動質量部４０Ａは−Ｙ軸側に変位するとともに第２アーム３０により＋Ｙ軸方向の復元力を受ける。
【００５８】
一方、第２可動質量部４０Ｂに配置された振動手段４５において、振動電圧供給部（不図示）が駆動電極４８Ｄに電圧を印加しているときは、被駆動電極４６Ｄは、駆動電極４８Ｄとの静電引力により駆動電極４８Ｄ側（−Ｙ軸側）に引っ張られ、これにより第２可動質量部４０Ｂは−Ｙ軸側に変位するとともに第２アーム３０により＋Ｙ軸方向の復元力を受ける。また振動電圧供給部（不図示）が駆動電極５０Ｄに電圧を印加しているときは、被駆動電極４６Ｄは、駆動電極５０Ｄとの静電引力により駆動電極５０Ｄ側（＋Ｙ軸側）に引っ張られ、これにより第２可動質量部４０Ｂは＋Ｙ軸側に変位するとともに第２アーム３０により−Ｙ軸方向の復元力を受ける。
【００５９】
よって、振動電圧供給部（不図示）は、第２可動質量部４０Ａ、第２可動質量部４０Ｂを一定の周期で互いに逆相となるようにＸ軸方向に振幅方向として振動させることができる。特にその周期を、第２可動質量部（４０Ａ、４０Ｂ）と第２アーム３０とにより形成される振動系の固有周期（固有振動数）と一致させた場合には、低い電力で第２可動質量部４０Ａ及び第２可動質量部４０Ｂを振動させることができる。
【００６０】
さらに本実施形態においては、第１可動質量部（３４Ａ、３４Ｂ）と第１アーム２８による振動系と第２可動質量部（４０Ａ、４０Ｂ）と第２アーム３０による振動系の固有振動数は互いに一致する。仮に第１アーム２８と第２アーム３０の長さ等の形状が若干異なったとしても、支持部３２の介在により振動モードは一つに結合する。したがって、第１アーム２８、第２アーム３０全体で振動エネルギーが共鳴した状態となり、振動手段４５は上述の２つの振動系の振動を結合させたモードで振動させることができる。すなわち第１アーム２８に係る振動系の振動エネルギーを第２アーム３０に係る振動系に供給すること、およびその逆も可能ということになる。よって、可動質量部３４Ａ、第１可動質量部３４Ｂの駆動を停止させても、第１可動質量部３４Ａ、第１可動質量部３４Ｂが、第２可動質量部４０Ａ、第２可動質量部４０Ｂからの振動エネルギーを、支持部３２を通じて受けることにより振動が励起される。
【００６１】
逆に第２可動質量部４０Ａ、第２可動質量部４０Ｂの駆動を停止させても、第２可動質量部４０Ａ、第２可動質量部４０Ｂが、第１可動質量部３４Ａ、第１可動質量部３４Ｂからの振動エネルギーを、支持部３２を通じて受けることにより振動が励起される。したがって、本実施形態においては、振動手段４５を、第１可動質量部（３４Ａ、３４Ｂ）、第２可動質量部（４０Ａ、４０Ｂ）の少なくとも一方に設けるだけで、第１可動質量部（３４Ａ、３４Ｂ）及び第２可動質量部（４０Ａ、４０Ｂ）を振動させることができ、振動手段４５の駆動電力を抑制することができる。振動手段４５は、以上説明したように、対向する電極間の静電引力により、各可動質量部を振動させることができ、各可動質量部の振動手段４５の領域を省スペース化することができる。
【００６２】
図７に第１実施形態に係る物理量センサーの振動モードを示し、図７（ａ）は逆相モード、図７（ｂ）は同相モードである。本実施形態の物理量センサー１０で、第１アーム２８、第２アーム３０全体で振動エネルギーが共鳴した状態で振動する場合としては、図７（ａ）に示すように、第１アーム２８及び第２アーム３０が鏡像対称（中心対称）であって互いに逆相で振動する場合と、図６（ｂ）に示すように、第１アーム２８と第２アーム３０が鏡像対称（中心対称）であって互いに同相で振動する場合がある。いずれの振動であっても、第１アーム２８と第２アーム３０との接続位置、すなわち支持部３２を節とした定在波が形成され、第１可動質量部（３４Ａ、３４Ｂ）、第２可動質量部（４０Ａ，４０Ｂ）は、それぞれ前記定在波の腹の位置に配置された形となる。
【００６３】
本実施形態において、図７（ａ）のように振動させる場合は、第１可動質量部（３４Ａ、３４Ｂ）に係る振動電圧供給部（不図示）と、第２可動質量部（４０Ａ、４０Ｂ）に係る振動電圧供給部（不図示）の振動電圧を互いに逆相となるように出力すればよい。一方、図７（ｂ）のように振動させる場合は、上述の振動電圧を互いに同相となるように出力すればよい。
【００６４】
このように、各アーム（２８ａ〜２８ｄ、３０ａ〜３０ｄ）で中心対称（鏡像対称）な振動をする場合、その振動の腹の位置は偶数となる。よって第１可動質量部（３４Ａ、３４Ｂ）、第２可動質量部（４０Ａ、４０Ｂ）の振動の振幅のベクトルの総和はゼロになるため、外部への振動もれを抑制し、振動のＱ値を高めることができる。また第１アーム２８、第２アーム３０の振動の腹の位置に第１可動質量部（３４Ａ、３４Ｂ）、第２可動質量部（４０Ａ、４０Ｂ）をそれぞれ配置する形となる。よって、各可動質量部の振動のＱ値を高めることができる。したがって、高いＱ値を有するとともに小型化が可能な物理量センサー１０となる。
【００６５】
第１力検出手段５５は、Ｘ軸（第１軸）回りの角速度、Ｙ軸（第２軸）回りの角速度等を検出するものである。図２に示すように、第１力検出手段５５は、第１可動質量部（３４Ａ、３４Ｂ）、第２可動質量部（４０Ａ、４０Ｂ）に設けられており（計４つ）、全て同一の構成を有している。そして第１可動質量部（３４Ａ、３４Ｂ）に設けられた第１力検出手段５５は、後述のようにＺ軸に平行な方向の加速度の検出が可能であるとともに、Ｙ軸回りの角速度の検出が可能である。また第２可動質量部（４０Ａ、４０Ｂ）に設けられた第１力検出手段５５は、後述のようにＺ軸に平行な方向の加速度の検出が可能であるとともに、Ｘ軸回りの角速度の検出が可能である。
【００６６】
第１力検出手段５５は、第１可動質量部３４Ａに設けられ、Ｙ軸方向に伸びた回転軸を中心としてＺ方向に変位する可動部材となる可動板５６Ａと、ベース基板１２の可動板５６Ａに対向する位置に配置された第１固定電極部５８Ａを有する。また第１可動質量部３４Ｂに設けられ、Ｙ軸方向に伸びた回転軸を中心としてＺ軸方向に変位する可動部材となる可動板５６Ｂと、ベース基板１２の可動板５６Ｂに対向する位置に配置された第１固定電極部５８Ｂを有する。そして第２可動質量部４０Ａに設けられ、Ｘ軸方向に回転軸を有しＺ軸方向に変位する可動板６０Ａと、ベース基板１２の可動板６０Ａに対向する位置に配置された第１固定電極部６２Ａを有する。さらに第２可動質量部４０Ｂに設けられ、Ｘ軸方向に回転軸を有しＺ軸方向に変位する可動板６０Ｂと、ベース基板１２の可動板６０Ｂに対向する位置に配置された第１固定電極部６２Ｂを有する。なお、可動板の各々には第１可動電極部（不図示）が形成されている。
【００６７】
ここで、可動板（５６Ａ、５６Ｂ、６０Ａ、６０Ｂ）は、第１可動質量部（３４Ａ、３４Ｂ）、第２可動質量部（４０Ａ、４０Ｂ）とともに中心Ｏを中心として中心対称となるように配置されており、それぞれベース基板１２からＺ軸方向に一定の間隔を開けて配置される。可動板５６Ａは、Ｙ軸方向を回転軸とするヒンジ部５６Ａａを介して第１可動質量部３４Ａに接続され、可動板５６Ｂは、Ｙ軸方向を回転軸とするヒンジ部５６Ｂａを介して第１可動質量部３４Ｂに接続される。また可動板６０Ａは、Ｘ軸方向を回転軸とするヒンジ部６０Ａａを介して第２可動質量部４０Ａに接続され、可動板６０Ｂは、Ｘ軸方向を回転軸とするヒンジ部６０Ｂａを介して第２可動質量部４０Ｂに接続される。
【００６８】
ここで第１固定電極部５８Ａ、第１固定電極部５８Ｂには一定の電圧が印加されている。よって可動板５６Ａ（第１可動電極部）と第１固定電極部５８Ａとの間には静電容量が発生し、可動板５６Ｂ（第１可動電極部）と第１固定電極部５８Ｂとの間には静電容量が発生する。同様に第１固定電極部６２Ａ、第１固定電極部６２Ｂにも一定の電圧が印加されている。よって可動板６０Ａ（第１可動電極部）と第１固定電極部６２Ａとの間には静電容量が発生し、可動板６０Ｂ（第１可動電極部）と第１固定電極部６２Ｂとの間には静電容量が発生する。
【００６９】
図８に可動板（５６Ａ、５６Ｂ）が力を受けた場合の変位の様子を示し、図８（ａ）はＺ軸方向から加速度を受けた場合、図８（ｂ）はＹ軸回りの角速度を受けた場合を示す。また図９に可動板（６０Ａ、６０Ｂ）が力を受けた場合の変位の様子を示し、図９（ａ）がＺ軸方向から加速度を受けた場合、図９（ｂ）がＸ軸回りの角速度を受けた場合である。
【００７０】
図８（ａ）、図９（ａ）に示すように、第１力検出手段５５において、Ｚ軸（第３軸）に平行な方向の加速度を受けた場合、可動板（５６Ａ、５６Ｂ）、可動板（６０Ａ、６０Ｂ）は、全てその加速度の反対方向に変位する。したがって、全ての静電容量の変化の方向は同一となる。ここで、各可動板と各可動板が対応する第１固定電極部との間が狭まる場合は静電容量が大きくなり、逆に広くなる場合には静電容量は小さくなる。よってこの静電容量の変化によりＺ軸に平行な方向の加速度の向きと大きさを検知ことができる。
【００７１】
一方、図９（ｂ）に示すように、Ｘ軸（第１軸）回りの角速度を受けた場合、第２可動質量部（４０Ａ、４０Ｂ）は、振動手段４５により互いに逆相となるように振動しているので、第２可動質量部（４０Ａ、４０Ｂ）に接続する可動板（６０Ａ、６０Ｂ）は、互いに反対方向のコリオリ力を受け、互いに反対方向に変位する。よって、可動板６０Ａ、可動板６０Ｂにおいて生じる静電容量の変化は互いに反対方向となる。
【００７２】
また図８（ｂ）に示すように、Ｙ軸（第２軸）回りの角速度を受けた場合、第１可動質量部（３４Ａ、３４Ｂ）も互いに逆相となるように振動しているので、第１可動質量部に接続する可動板（５６Ａ、５６Ｂ）は、互いに反対方向のコリオリ力を受け、互いに反対方向に変位する。よって、可動板５６Ａ、可動板５６Ｂにおいて生じる静電容量の変化は互いに反対方向となる。
【００７３】
よって、可動板５６Ａに形成された第１可動電極部（不図示）と第１固定電極部５８Ａ間の静電容量の変化と、可動板５６Ｂに形成された第１可動電極部（不図示）と第１固定電極部５８Ｂ間の静電容量の変化と、の差分を取ると、Ｚ軸（第３軸）に平行な方向の加速度の成分が相殺されＹ軸（第２軸）回りの角速度の成分が検出可能となる。また上記静電容量の変化の和を取ると、Ｙ軸（第２軸）回りの角速度の成分が相殺されＺ軸（第３軸）に平行な方向の加速度が検出可能となる。
【００７４】
また、可動板６０Ａに形成された第１可動電極部（不図示）と第１固定電極部６２Ａ間の静電容量の変化と、可動板６０Ｂに形成された第１可動電極部（不図示）と第１固定電極部６２Ｂ間の静電容量の変化と、の差分を取ると、Ｚ軸（第３軸）に平行な方向の加速度の成分が相殺され第１軸回りの角速度の成分が検出可能となる。また上記静電容量の変化の和を取ると、第１軸回りの角速度の成分が相殺され第３軸に平行な方向の加速度が検出可能となる。したがって、上記構成によりＸ軸（第１軸）回りの角速度、Ｙ軸（第２軸）回りの角速度、Ｘ軸（第３軸）に平行な方向の加速度の少なくとも一つを検知することができる。
【００７５】
なお、可動板（５６Ａ，５６Ｂ）は第１可動質量部（３４Ａ、３４Ｂ）とともに±Ｘ軸方向に振動するため、可動板（５６Ａ、５６Ｂ）は±Ｘ軸方向の振動と同一周期でコリオリ力により±Ｚ軸方向に変位する。一方、Ｙ軸回りの角速度の方向が反転すると、可動板（５６Ａ、５６Ｂ）の±Ｚ軸方向の変位の位相が±Ｘ軸方向の振動の位相に対して反転することになるので、Ｙ軸回りの角速度の方向の区別も可能となる。可動板（５６Ａ、５６Ｂ）の±Ｚ軸方向の変位の位相は、この変位によって生じる可動板（５６Ａ、５６Ｂ）に形成された第１可動電極部（不図示）と第１固定電極部（５８Ａ、５８Ｂ）との間の静電容量の周期的変化の位相により検知することができる。
【００７６】
同様に、可動板（６０Ａ、６０Ｂ）は第２可動質量部（４０Ａ、４０Ｂ）とともに±Ｙ軸方向に振動するため、可動板（６０Ａ、６０Ｂ）は±Ｙ軸方向の振動と同一周期でコリオリ力により±Ｚ軸方向に変位する。一方、Ｘ軸回りの角速度の方向が反転すると、可動板（６０Ａ、６０Ｂ）の±Ｚ軸方向の変位の位相が±Ｙ軸方向の振動の位相に対して反転することになるので、Ｘ軸回りの角速度の方向の区別も可能となる。可動板（６０Ａ、６０Ｂ）の±Ｚ軸方向の変位の位相は、この変位によって生じる可動板（６０Ａ、６０Ｂ）に形成された第１可動電極部（不図示）と第１固定電極部（６２Ａ、６２Ｂ）との間の静電容量の周期的変化の位相により検知することができる。
【００７７】
図５に示すように、力検出手段としての第２力検出手段６３は、第１可動質量部（３４Ａ、３４Ｂ）、第２可動質量部（４０Ａ、４０Ｂ）に設けられており（計４個）、全て同一の構成を有している。そして第１可動質量部（３４Ａ、３４Ｂ）に設けられた第２力検出手段６３は、Ｙ軸に平行な方向の加速度の検出が可能であるとともに、Ｚ軸回りの角速度を検出することが可能である。また第２可動質量部（４０Ａ、４０Ｂ）に設けられた第２力検出手段６３は、Ｘ軸に平行な方向の加速度の検出が可能であるとともに、Ｚ軸回りの角速度を検出することが可能である。よって本実施形態において、Ｚ軸方向の角速度を検知するのみであれば、第１可動質量部（３４Ａ、３４Ｂ）に設けられた第２力検出手段６３、第２可動質量部（４０Ａ、４０Ｂ）に設けられた第２力検出手段６３のいずれか一方を省略することができる。
【００７８】
第１可動質量部３４Ａに設けられた第２力検出手段６３を用いて説明すると、第２力検出手段６３は、第１可動質量部３４Ａの振動の振幅方向（Ｘ軸方向）に垂直な方向、すなわちＹ軸方向に伸縮自在に可撓部６４Ａと、可撓部６４Ａに支持され、外力により可撓部６４Ａの伸縮方向に変位可能な可動部材となる第２可動電極部６６Ａを有する。またベース基板１２の可撓部６４Ａの伸縮方向から第２可動電極部６６Ａに挟みこんで対向する位置に配置された第２固定電極部６８Ａ、第２固定電極部７０Ａを有する。
【００７９】
第２可動電極部６６ＡはＸ軸方向に長手方向を有し、枠部（可動部）７２Ａを介して可撓部６４Ａに支持される。また第２可動電極部６６Ａは枠部７２ＡにＹ軸方向に一定の間隔を置いて複数配置される形で枠部７２Ａに支持される。枠部（可動部）７２ＡはＹ軸方向に長手方向を有し、その長手方向の両端で可撓部６４Ａに支持される。
【００８０】
第２固定電極部６８Ａは、第２可動電極部６６Ａ、枠部７２Ａとは空間的に分離して形成され、ベース基板１２上に形成された凸部２０Ａに接続している（図４参照）。そして第２固定電極部６８Ａは、第２可動電極部６６Ａの＋Ｙ軸側から対向する位置に配置されている。また第２固定電極部６８Ａと第２可動電極部６６Ａは、ベース基板１２を基準として同じ高さとなるように配置されている。
【００８１】
同様に第２固定電極部７０Ａは、第２可動電極部６６Ａ、枠部７２Ａとは空間的に分離して形成され、ベース基板１２上に形成された凸部２０Ｂに接続している（図４参照）。そして第２固定電極部７０Ａは、第２可動電極部６６Ａの−Ｙ軸側から対向する位置に配置されている。また、第２固定電極部７０Ａは、ベース基板１２を基準とした高さが第２可動電極部６６Ａと一致するように配置される。ここで枠部７２Ａは振動手段４５によりＸ軸方向に振動するため、第２固定電極部（６８Ａ、７０Ａ）は、Ｘ軸方向の端部がその振動により枠部７２Ａと干渉しないように、第２固定電極部（６８Ａ、７０Ａ）のＸ軸方向の長さは短く設計されている。
【００８２】
ここで、第２固定電極部６８Ａには凸部２０Ａ（接続電極）を介して所定の電圧が印加され、第２固定電極部７０Ａには凸部２０Ｂ（接続電極）を介して所定の電圧が印加される。一方、第２可動電極部６６Ａは、枠部７２Ａ、可撓部６４Ａを介して第１可動質量部３４Ａに電気的に接続されるため接地した状態となる。よって第２固定電極部６８Ａと第２可動電極部６６Ａとの間には静電容量が発生し、第２固定電極部７０Ａと第２可動電極部６６Ａとの間にも静電容量が発生する。なお、第１可動質量部３４ＡがＸ軸方向に振動しても、第２可動電極部６６Ａと第２固定電極部６８Ａとの間隔、第２可動電極部６６Ａと第２固定電極部７０Ａとの間隔の変化はないので、上述の静電容量に変化は生じない。
【００８３】
一方、例えば−Ｙ軸方向の加速度を受けると第２可動電極部６６Ａは枠部７２Ａとともに＋Ｙ軸方向に変位する。すると第２固定電極部６８Ａと第２可動電極部６６Ａとの間の間隔が狭まるので、その間の静電容量は増加する。一方、第２固定電極部７０Ａと第２可動電極部６６Ａとの間隔が広がるので、その間の静電容量は減少する。上述の動作は、第１可動質量部３４Ｂに設けられた第２力検出手段６３（可撓部６４Ｂ、第２可動電極部６６Ｂ、第２固定電極部６８Ｂ、第２固定電極部７０Ｂ、枠部７２Ｂ）においても同様である。
【００８４】
また、第２可動質量部４０Ａに設けられた第２力検出手段６３において、例えば−Ｘ軸方向の加速度を受けると第２可動電極部６６Ｃは枠部７２Ｃとともに＋Ｘ軸方向に変位する。すると第２固定電極部６８Ｃと第２可動電極部６６Ｃとの間の間隔が狭まるので、その間の静電容量は増加する。一方、第２固定電極部７０Ｃと第２可動電極部６６Ｃとの間隔が広がるので、その間の静電容量は減少する。上述の動作は、第２可動質量部４０Ｂに設けられた第２力検出手段６３（可撓部６４Ｄ、第２可動電極部６６Ｄ、第２固定電極部６８Ｄ、第２固定電極部７０Ｄ、枠部７２Ｄ）においても同様である。
【００８５】
図１０に第２力検出手段に対してＺ軸回りの角速度が印加された場合の動作を示す。ここで、本実施形態の物理量センサーが図７（ａ）に示すように逆相モードで振動している場合であって、第１可動質量部（３４Ａ、３４Ｂ）が互いに離れる方向に向かって変位し、第２可動質量部（４０Ａ、４０Ｂ）が互いに近づく方向に向かって変位しているときを考える。このとき、第１可動質量部３４Ａに設けられた第２可動電極部６６Ａは、コリオリ力を受けて＋Ｙ軸方向に変位する。よって第２可動電極部６６Ａと第２固定電極部６８Ａとの間隔が狭まるので、その間の静電容量は増加する。一方、第２可動電極部６６Ａと第２固定電極部７０Ａとの間隔が広がるので、その間の静電容量は減少する。
【００８６】
また、第１可動質量部３４Ｂに設けられた第２可動電極部６６Ｂは、コリオリ力を受けて−Ｙ軸方向に変位する。このとき、第２可動電極部６６Ｂと第２固定電極部６８Ｂとの間隔が広がるので、その間の静電容量は減少する。そして第２可動電極部６６Ｂと第２固定電極部７０Ｂとの間隔が狭まるので、その間の静電容量は増加する。
【００８７】
よって、第１可動質量部３４Ａに設けられた第２可動電極部６６Ａと第２固定電極部６８Ａ（または第２固定電極部７０Ａ）との間の静電容量の変化量と、第１可動質量部３４Ｂに設けられた第２可動電極部６６Ｂと第２固定電極部６８Ａ（または第２固定電極部７０Ｂ）との間の静電容量の変化量との差分を取ると、Ｙ軸（第２軸）方向の加速度の成分は相殺され、Ｚ軸（第３軸）回りの角速度の成分が検出可能となる。逆に上述の２つの静電容量の変化量の和を取ると、Ｚ軸（第３軸）回りの角速度の成分は相殺され、Ｙ軸（第２軸）方向の加速度の成分が検出可能となる。
【００８８】
なお、第１可動質量部（３４Ａ、３４Ｂ）に設けられた第２可動電極部（６６Ａ、６６Ｂ）は、±Ｘ軸方向に振動するため、第２可動電極部（６６Ａ、６６Ｂ）は、±Ｘ軸方向の振動と同一周期でコリオリ力により±Ｙ軸方向に振動する。一方、Ｚ軸回りの角速度の方向が反転すると、第２可動電極部（６６Ａ、６６Ｂ）の±Ｙ軸方向の振動の位相が、±Ｘ軸方向の振動の位相に対して反転することになるので、Ｚ軸回りの角速度の方向の区別も可能となる。第２可動電極部（６６Ａ、６６Ｂ）の±Ｙ軸方向の振動の位相は、この振動によって生じる第２可動電極部（６６Ａ、６６Ｂ）と第２固定電極部（６８Ａ、６８Ｂ）（または第２固定電極部（７０Ａ、７０Ｂ））との間の静電容量の周期的変化の位相により検知することができる。
【００８９】
一方、第２可動質量部４０Ａに設けられた第２可動電極部６６Ｃは、コリオリ力を受けて＋Ｘ軸方向に変位する。このとき、第２可動電極部６６Ｃと第２固定電極部６８Ｃとの間隔が狭まるので、その間の静電容量は増加する。一方、第２可動電極部６６Ｃと第２固定電極部７０Ｃとの間隔が広がるので、その間の静電容量は減少する。また第２可動質量部４０Ｂに設けられた第２可動電極部６６Ｄは、コリオリ力を受けて−Ｘ軸方向に変位する。このとき、第２可動電極部６６Ｄと第２固定電極部６８Ｄとの間隔が狭まるので、その間の静電容量は増加する。そして第２可動電極部６６Ｄと第２固定電極部７０Ｄとの間隔が広がるので、その間の静電容量は減少する。
【００９０】
よって、第２可動質量部４０Ａに設けられた第２可動電極部６６Ｃと第２固定電極部６８Ｃ（または第２固定電極部７０Ｃ）との間の静電容量の変化量と、第２可動質量部４０Ｂに設けられた第２可動電極部６６Ｄと第２固定電極部６８Ｄ（または第２固定電極部７０Ｄ）との間の静電容量の変化量との差分を取ると、Ｘ軸（第１軸）方向の加速度の成分は相殺され、Ｚ軸（第３軸）回りの角速度の成分が検出可能となる。逆に上述の２つの静電容量の変化量の和を取ると、Ｚ軸（第３軸）回りの角速度の成分は相殺され、Ｘ軸（第１軸）方向の加速度の成分が検出可能となる。
【００９１】
なお、第２可動質量部（４０Ａ、４０Ｂ）に設けられた第２可動電極部（６６Ｃ、６６Ｄ）は、±Ｙ軸方向に振動するため、第２可動電極部（６６Ｃ、６６Ｄ）は、±Ｙ軸方向の振動と同一周期でコリオリ力により±Ｘ軸方向に振動する。一方、Ｚ軸回りの角速度の方向が反転すると、第２可動電極部（６６Ｃ、６６Ｄ）の±Ｘ軸方向の振動の位相が、±Ｙ軸方向の振動の位相に対して反転することになるので、Ｚ軸回りの角速度の方向の区別も可能となる。第２可動電極部（６６Ｃ、６６Ｄ）の±Ｘ軸方向の振動の位相は、この振動によって生じる第２可動電極部（６６Ｃ、６６Ｄ）と第２固定電極部（６８Ｃ、６６Ｄ）（または第２固定電極部（７０Ｃ、７０Ｄ））との間の静電容量の周期的変化の位相により検知することができる。
【００９２】
このように本実施形態に係る物理量センサー１０においては、Ｘ軸に平行な方向の加速度、Ｙ軸に平行な方向の加速度、Ｚ軸に平行な方向の加速度、Ｘ軸回りの角速度、Ｙ軸回りの角速度、Ｚ軸回りの角速度を同時に検出することができ、空間を移動する移動体の姿勢制御等に用いることができる。また第１力検出手段５５、第２力検出手段６３は、各力検出手段が設けられた第１可動質量部（３４Ａ、３４Ｂ）、第２可動質量部（４０Ａ、４０Ｂ）の振動の振幅方向に垂直な方向の力のみを検出するため、物理量を高精度に検出することができる。
【００９３】
また本実施形態の物理量センサー１０を構成する構造体２４は、シリコンを主原料として構成することが好適である。この場合、シリコン基板（シリコンウェーハ）上に薄膜形成技術（例えば、エピタキシャル成長技術、化学気相成長技術等の堆積技術）や各種加工技術（例えば、ドライエッチング、ウェットエッチング等のエッチング技術）を用いて所望の外形形状に加工することにより、前述の各部が一体的に形成することができる。或いはベース基板とシリコン基板を張り合わせた後に、シリコン基板のみを所望の外形形状に加工することで、各部を形成することができる。
【００９４】
本実施形態の物理量センサー１０の製造工程としては、例えば、まず、ベース基板１２に支持部３２、駆動電極（４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃ、４８Ｄ）、駆動電極（５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ）、第２固定電極部（６８Ａ、６８Ｂ、６８Ｃ、６８Ｄ）、第２固定電極部（７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄ）に対向する位置に、各構成材料の外形に倣った凸部（１４、１８Ａ、１８Ｂ、２０Ａ、２０Ｂ）を例えば上述の各種加工技術用いてそれぞれ形成する。
【００９５】
そして、ベース基板１２上に、第１固定電極部（５８Ａ、５８Ｂ、６２Ａ、６２Ｂ）を形成するとともに、駆動電極（４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃ、４８Ｄ）、駆動電極（５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ）、第２固定電極部（６８Ａ、６８Ｂ、６８Ｃ、６８Ｄ）、第２固定電極部（７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄ）に接続する接続電極（不図示）をそれぞれ形成する。そしてベース基板１２上にシリコン基板を積層し、エッチング等により上述の構造体を形成すればよい。なお、この構造体を形成する工程において、駆動電極（４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃ、４８Ｄ）、駆動電極（５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ）、第２固定電極部（６８Ａ、６８Ｂ、６８Ｃ、６８Ｄ）、第２固定電極部（７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄ）は、それぞれ構造体２４から空間的に分離する。また、駆動電極（４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃ、４８Ｄ）、駆動電極（５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ）、第２固定電極部（６８Ａ、６８Ｂ、６８Ｃ、６８Ｄ）、第２固定電極部（７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄ）と上述の接続電極（不図示）とはＡｕ等を用いたバンプ等によりそれぞれ接合することができる。
【００９６】
本実施形態において、少なくとも、構造体２４の主材料をシリコンとすることにより、優れた振動特性を実現できるとともに、優れた耐久性を発揮することができる。また、シリコン半導体デバイス作製に用いられる微細な加工技術の適用が可能となり、物理量センサー１０の小型化を図ることができる。また構造体２４の主材料をシリコンとすることにより、構造体に電極を形成しなくても、物理量センサーを駆動させることができるため、装置の構造をより簡単なものにすることができる。シリコン以外の材料、例えば絶縁体等の材料であっても、その外周を金属で被膜することにより、本発明の構造体を形成することは可能である。
【００９７】
図１１に第２実施形態に係る物理量センサーの平面図を示す。第２実施形態に係る物理量センサー８０は、基本的には第１実施形態と類似するが、可動板（８２Ａ、８２Ｂ）は第１アーム２８を回転軸として変位し、可動板（８４Ａ、８４Ｂ）は第２アーム３０を回転軸として変位する点で相違する。これにより、各可動質量部のアームを回転軸とした変位に基づいて角速度や加速度を検出することになる。よって各可動質量部における構成物品を削減して物理量センサー８０を容易に形成可能となる。
【００９８】
ここで、可動板（８２Ａ、８２Ｂ）、可動板（８４Ａ、８４Ｂ）の変位する角度は十分小さいので、その変位に伴う振動手段４５中の第２可動電極部（６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃ、６６Ｄ）のＺ軸方向への変位は十分小さい。よって第２可動電極部（６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃ、６６Ｄ）（図４参照）と第２固定電極部（６８Ａ、６８Ｂ、６８Ｃ、６８Ｄ）（図４参照）、第２固定電極部（７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄ）（図４参照）との対向関係は維持され、可動板（８２Ａ、８２Ｂ）、可動板（８４Ａ、８４Ｂ）が変位している場合であっても第１可動質量部（８６Ａ、８６Ｂ）及び第２可動質量部（８８Ａ、８８Ｂ）は振動を継続することができ、角速度等の検出が可能となる。
【００９９】
また本実施形態においては、第１可動質量部（８６Ａ、８６Ｂ）及び第２可動質量部（８８Ａ、８８Ｂ）をそれぞれ扇形に形成し、第１可動質量部（８６Ａ、８６Ｂ）、第２可動質量部（８８Ａ、８８Ｂ）の配置により、構造体９０の外形が円形となっている。これにより、可動板（８２Ａ、８２Ｂ）、可動板（８４Ａ、８４Ｂ）の質量を確保して第１力検出手段５５の感度を向上させることができる。
【０１００】
図１２に第３実施形態に係る物理量センサーの平面図を示す。第３実施形態に係る物理量センサー１００は、第１実施形態の物理量センサー１０と類似するが、第１可動質量部（１０２Ａ、１０２Ｂ）、第２可動質量部（１０４Ａ、１０４Ｂ）を、それぞれ二等辺三角形型に形成し、第１可動質量部（１０２Ａ、１０２Ｂ）、第２可動質量部（１０４Ａ、１０４Ｂ）の配置により、構造体１０６の外形が略矩形となっている。これにより、第１可動質量部（１０２Ａ、１０２Ｂ）、第２可動質量部（１０４Ａ、１０４Ｂ）の質量を確保しつつ小型化を図ることができる。また、第１可動質量部（１０２Ａ、１０２Ｂ）、第２可動質量部（１０４Ａ、１０４Ｂ）の質量が確保できるので、第１力検出手段５５の感度を向上させることができる。さらに外形が矩形となるので、ベース基板１２側に無駄なスペースを形成することを回避することができる。
【０１０１】
図１３に第４実施形態に係る物理量センサーの平面図を示す。第４実施形態に係る物理量センサー１１０は、振動手段１１６（第１実施形態の振動手段４５と同一構造のもの）が、第１可動質量部（１１２Ａ、１１２Ｂ）の第１アーム２８の外側にあたる位置及び第２可動質量部（１１４Ａ、１１４Ｂ）の第２アーム３０の外側にあたる位置に形成されている。これにより振動手段１１６を大きく形成することができるので、第１可動質量部（１１２Ａ、１１２Ｂ）、第２可動質量部（１１４Ａ、１１４Ｂ）の駆動効率を高めることができる。
【０１０２】
いずれの実施形態においても第１力検出手段、第２力検出手段は、それぞれ静電容量の変化を用いて加速度、角速度を検知する静電容量型のものとして説明したが、その他圧電容量型、磁気センサー型を用いてもよい。また本実施形態においては、構造体を上述のように水晶等で形成することが可能である。よって第１可動質量部、第２可動質量部に圧電振動子を形成してこれを振動手段とし、圧電駆動により第１可動質量部、第２可動質量部を振動させるようにしてもよい。
【０１０３】
またいずれの実施形態においても、振動電圧供給部（不図示）は、振動電圧の出力を一定の周期でオン・オフ制御可能とすることができる。振動電圧を停止させると第１力検出手段、第２力検出手段は、それぞれ角速度を検知することはない。よって振動電圧がオフのときは加速度をより正確に検出することができる。そして振動電圧のオン・オフを交互に繰り返すことにより、Ｘ軸回りの角速度、Ｙ軸回りの角速度、Ｚ軸回りの角速度と、Ｘ軸に平行な方向の加速度、Ｙ軸に平行な方向の加速度、Ｘ軸に平行な方向な加速度を交互に検知することができる。またいずれの実施形態においても、Ｘ軸方向の加速度、Ｙ軸方向の加速度、Ｚ軸方向の加速度、Ｘ軸回りの角速度、Ｙ軸回りの角速度、Ｚ軸回りの角速度を検出することを前提として説明してきた。しかし、例えば、Ｘ軸回りの角速度及びＹ軸回りの角速度の検出が不要であれば、第１力検出手段を省略することができ、Ｚ軸回りの角速度の検出が不要であれば、第２力検出手段を省略することができる。
【０１０４】
またいずれの実施形態に係る物理量センサーを、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ、携帯電話機、医療機器、各種測定機器等に搭載した電子機器を構築することができる。これにより、高精度なセンシング機能を有するとともに小型化が可能な電子機器を実現できる。
【符号の説明】
【０１０５】
１０………物理量センサー、１２………ベース基板、１４………凸部、１８Ａ、１８Ｂ………凸部、２０Ａ、２０Ｂ………凸部、２４………構造体、２８………第１アーム、２８ａ………第１アーム、２８ｂ………第１アーム、３０………第２アーム、３０ａ………第２アーム、３０ｂ………第２アーム、３２………支持部、３４Ａ、３４Ｂ………第１可動質量部、３６………切り込み部、３８………第１括れ部、４０Ａ、４０Ｂ………第２可動質量部、４２………切り込み部、４４………第２括れ部、４５………振動手段、４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ、４６Ｄ………被駆動電極、４６Ａａ………被駆動電極指、４６Ａｂ………被駆動電極指、４６Ｃａ………被駆動電極指、４６Ｃｂ………被駆動電極指、４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃ、４８Ｄ………駆動電極、４８Ａａ………駆動電極指、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ………駆動電極、５０Ａａ………駆動電極指、５２Ａ、５２Ｂ………可撓部、５４Ａ、５４Ｂ………第２支持部、５５………第１力検出手段、５６Ａ、５６Ｂ………可動板、５６Ａａ………ヒンジ部、５６Ｂａ………ヒンジ部、５８Ａ、５８Ｂ………第１固定電極部、６０Ａ、６０Ｂ………可動板、６０Ａａ………ヒンジ部、６０Ｂａ………ヒンジ部、６２Ａ、６２Ｂ………第１固定電極部、６３………第２力検出手段、６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ，６４Ｄ………可撓部、６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃ、６６Ｄ………第２可動電極部、６８Ａ、６８Ｂ、６８Ｃ，６８Ｃ………第２固定電極部、７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄ………第２固定電極部、７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ、７２Ｄ………枠部（可動部）、８０………物理量センサー、８２Ａ、８２Ｂ………可動板、８４Ａ、８４Ｂ………可動板、８６Ａ、８６Ｂ………第１可動質量部、８８Ａ、８８Ｂ………第２可動質量部、９０………構造体、１００………物理量センサー、１０２Ａ、１０２Ｂ………第１可動質量部、１０４Ａ、１０４Ｂ………第２可動質量部、１０６………構造体、１１０………物理量センサー、１１２Ａ、１１２Ｂ………第１可動質量部、１１４Ａ、１１４Ｂ………第２可動質量部、１１６………振動手段、２００………センサー、２０２………駆動質量、２０４………アンカー、２０６………弾性アンカー要素、２０８………回転駆動機構、２１０………第１センサー質量、２１２………第２センサー質量、２１４………第３センサー質量。
【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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