(57)【要約】【課題】　感知ジンバルと感知ジンバルに対向するように設けられる感知電極を同一の感知方向および／または同一の感知方向固有振動数で動き得るようにすることによって、騒音、衝撃などの外乱による信号検出を防止し得るマイクロジャイロスコープを提供する。【解決手段】　本発明のマイクロジャイロスコープは、一定方向に加振するように基板に設けられた加振ジンバル、電圧の印加時に加振ジンバルを加振するように加振ジンバルの加振コームの間に一定の間隙を隔てて配置された複数の駆動コームを有し基板に固定された駆動電極、加振ジンバルと一体に加振されるとともに加振方向に垂直な感知方向に加振されるように配置された感知ジンバル、感知ジンバルの変位を感知するように感知ジンバルの感知コームの間に一定の間隙を隔てて配置された複数の電極コームを有する感知電極、および外部から衝撃が加えられる場合、感知電極が基板に対して感知ジンバルの感知方向と同一の方向に動き得るように固定する感知電極支持部を備えている。【選択図】　　　図３
2004132988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　一定方向に加振するように基板に設けられた加振質量体；
　電圧の印加時に前記加振質量体を加振させる駆動電極；
　前記加振質量体と一体に加振されるとともに加振方向に垂直な感知方向に動き得るように配置された感知質量体；
　前記感知質量体の運動を感知する感知電極；および
　外部から衝撃が加えられる場合、前記感知電極が前記基板に対して前記感知質量体の感知方向と同一の方向に動き得るように固定する感知電極支持部；
を備えることを特徴とする並進加速度による信号検出を防止するためのマイクロジャイロスコープ。
【請求項２】
　前記感知電極支持部は、前記感知電極と前記基板との間に弾設され、前記感知電極が感知方向に動き得るようにする感知電極弾性体を有することを特徴とする請求項１に記載の並進加速度による信号検出を防止するためのマイクロジャイロスコープ。
【請求項３】
　前記感知電極の感知方向固有振動数は、前記感知質量体の感知方向固有振動数に一致または類似したものの一つに設定されることを特徴とする請求項２に記載の並進加速度による信号検出を防止するためのマイクロジャイロスコープ。
【請求項４】
　一定方向に加振するように設けられた加振ジンバル、前記加振ジンバルの外側に設けられる多数の第１のコーム部、電圧の印加時に前記加振ジンバルを加振するように前記加振ジンバルの前記第１のコーム部の間に一定の間隙を隔てて配置された第２のコーム部を有する少なくとも１つ以上の駆動電極部、前記加振ジンバルの内側に前記加振ジンバルと一体に加振されるとともに加振方向に垂直な感知方向に加振可能に設けられる内部ジンバル、前記内部ジンバルの内部を少なくとも１つ以上の区域に区画し、区画された区域に感知方向に多数設けられる第３のコーム部、および前記内部ジンバルの区画された前記区域内部に配置され前記区域内のそれぞれの第３のコーム部の間に所定の間隙を隔てた状態で配置された多数の電極コーム部を有する少なくとも１つ以上の感知電極部を備えるマイクロジャイロスコープにおいて、
　外部から衝撃が加えられる場合、前記感知電極部が前記基板に対して前記内部ジンバルの感知方向と同一の方向に動き得るように固定する感知電極支持部を有することを特徴とする並進加速度による信号検出を防止するためのマイクロジャイロスコープ。
【請求項５】
　前記感知電極支持部は、前記感知電極部と前記基板との間に弾設され、前記感知電極部が感知方向に加振されるようにする感知電極ビーム弾性体を有することを特徴とする請求項４に記載の並進加速度による信号検出を防止するためのマイクロジャイロスコープ。
【請求項６】
　前記感知電極ビーム弾性体は、
　前記基板に固定され、垂直上方に延在する垂直柱；および、
　前記垂直柱の両側と前記感知電極部との間を連結するように弾設された弾性横ビーム；
を有することを特徴とする請求項５に記載の並進加速度による信号検出を防止するためのマイクロジャイロスコープ。
【請求項７】
　前記感知電極部の感知方向固有振動数は、前記内部ジンバルの感知方向固有振動数に一致または類似したものの一つに設定されることを特徴とする請求項６に記載の並進加速度による信号検出を防止するためのマイクロジャイロスコープ。
【請求項８】
　前記第１、第２および第３の電極コーム部は、それぞれ複数のコームを含むことを特徴とする請求項７に記載の並進加速度による信号検出を防止するためのマイクロジャイロスコープ。
【請求項９】
　前記内部ジンバルの内部は、両側の感知方向に多数の第３のコーム部が設けられる１つの区域に区画され、
　前記感知電極部は、前記内部ジンバルの前記区域内に配置され、前記区域内のそれぞれの前記第３のコーム部の間に所定の間隙を隔てた状態で配置された多数の電極コーム部を有する１つの感知電極を含むことを特徴とする請求項８に記載の並進加速度による信号検出を防止するためのマイクロジャイロスコープ。
【請求項１０】
　前記内部ジンバルの内部は、両側の感知方向に多数の第３のコーム部が設けられる２つの区域に区画され、
　前記感知電極部は、それぞれ前記内部ジンバルのそれぞれの前記区域内に配置され、前記区域内のそれぞれの前記第３のコーム部の間に所定の間隙を隔てた状態で配置された多数の電極コーム部を有する二つの感知電極を含むことを特徴とする請求項８に記載の並進加速度による信号検出を防止するためのマイクロジャイロスコープ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、各種機器から発生する回転角速度を測定するためのマイクロジャイロスコープ（Ｍｉｃｒｏｇｙｒｏｓｃｏｐｅｓ）に関する。より詳しくは、感知ジンバルと対向するように配置された感知電極を同一の感知方向および／または感知方向固有振動数で動き得るように構成することによって、騒音、衝撃などの外乱による並進加速度（ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎａｌ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ）の発生時、不要な信号検出を防止して外乱による剛健性を向上させたマイクロジャイロスコープに関する。
【背景技術】
【０００２】
　一般に、回転角速度を検出するためのジャイロスコープは、従来から船舶、航空機などにおいて航法装置用の核心部品として使用されてきている。現在は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）技術の発達で自動車の航法装置や高倍率ビデオカメラの手ぶれを検出してこれを補償する装置においても広く使用されている。
【０００３】
　このようなジャイロスコープは、第１の軸方向に一定に振動または回転する質量体（ｍａｓｓ）が第１の軸方向に対して直角の第２の軸方向において一定の角速度で回転する力を受ける時、この２つの軸に直交する第３の軸方向にコリオリの力（Ｃｏｒｉｏｌｉｓ ｆｏｒｃｅ）が発生する原理を用いる機器であって、コリオリの力による感知ジンバルの変位を静電容量（Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）の変化に変更して回転角速度を検出する。
【０００４】
　ＭＥＭＳ技術を用いた一般的なジャイロスコープでは、図１に示されたように、一定のダンピング力またはダンパー１５を有する加振方向弾性体１３によって固有振動数ｆａで水平方向、即ちＸ軸方向に加振するように基板（ｗａｆｅｒ）１１に設けられた加振質量体Ｍａを構成する加振ジンバル１２、加振ジンバル１２の加振コーム（ｃｏｍｂ）１４の間に一定の間隙を隔てて配置された駆動コーム１７を有し、基板１１に固定された駆動電極１６、一定のダンピング力またはダンパー２３を有する感知方向弾性体１９を介して加振ジンバル１２と一体に加振されながら一定の角速度で回転する力を受ける時、固有振動数ｆｓで垂直方向、即ちＹ軸方向に加振するように配置された感知質量体Ｍｓを構成する感知ジンバル１８、および感知ジンバル１８の感知コーム２０の間に一定の間隙を隔てて配置された電極コーム２１を有し、基板１１に固定された感知電極２２で構成される。
【０００５】
　このような構成のマイクロジャイロスコープ１０の作用については、駆動電極１６に交流電圧が印加されると、加振ジンバル１２と感知ジンバル１８は、加振および駆動コーム１４、１７によって固有振動数ｆａでＸ軸方向に加振される。
　なお、マイクロジャイロスコープ１０が外力によって回転角速度Ωで回転すると、加振ジンバル１２と感知ジンバル１８は、Ｙ軸方向にコリオリの力を受けるようになる。
【０００６】
　この時に発生するコリオリの加速度の大きさは、次の数式（１）の通りである。
【０００７】
【数１】
2004132988.tif 000003
【０００８】
　このようなコリオリの加速度によって感知ジンバル１８は、感知方向弾性体１９によってＹ軸方向に加振される。このように、感知ジンバル１８がＹ軸方向に非常に小さな変位、例えば、数十ｎｍから数ｎｍの変位を発生すると、感知ジンバル１８の感知コーム２０と感知電極２２の電極コーム２１の間の静電容量が変化し、これによって変化した電圧信号は、角速度量として検出される。
【０００９】
　しかし、このように動作するマイクロジャイロスコープ１０は、通常、回転角速度Ω以外の騒音、衝撃などの外乱に露出された状態で使用される。従って、外乱がジャイロスコープ１０に作用する場合、感知ジンバル１８は、並進加速度によって変位を発生する。このような並進加速度による変位のうちＹ軸方向への成分は、感知ジンバル１８の変位を引き起こし、これによって、不要な信号が検出される。
【００１０】
　具体的には、入力回転角速度Ωのない状態で感知ジンバル１８が外乱によって振動している時に現われる信号の特性は、下記の数式（２）で示される。
【００１１】
【数２】
2004132988.tif 000004
【００１２】
　数式（２）を二つの周波数成分に分離して示すと、次の数式（３）のようになる。
【００１３】
【数３】
2004132988.tif 000005
【００１４】
　このような２つの周波数成分のうち、後の周波数成分は、信号を検出するための回路のローパスフィルタ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）の通過時に除去される。
　しかし、感知ジンバル１８の固有振動数であるωSは、ジャイロスコープの設計時に感知特性を良好にするため、ωaより多少高く設定されているため、ωa−ωSの値は、非常に小さな値となり、その結果、ローパスフィルタを通過した後、下記式（４）で表される前の周波数成分であるは、除去されない。
【００１５】
【数４】
2004132988.tif 000006
【００１６】
　従って、図２に示されたように、マイクロジャイロスコープ１０に外部衝撃が加えられる場合、不要な信号が検出されるという問題が発生する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
　本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであって、本発明の主な目的は、感知ジンバルと対向するように設けられた感知電極を同一の感知方向および／または同一の方向固有振動数で動き得るように構成することにより、騒音、衝撃などの外乱による並進加速度の発生時に不要な信号検出を防止し、外乱に対する剛健性を向上させたマイクロジャイロスコープを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
　上述の目的を達成するための本発明の一実施形態によれば、本発明は、一定方向に加振するように基板に設けられた加振質量体、電圧の印加時に加振質量体を加振するように加振質量体の加振コームの間に一定の間隙を隔てて配置された複数の駆動コームを有し基板に固定された駆動電極、加振質量体と一体に加振されるとともに加振方向に垂直な感知方向に動き得るように配置された感知質量体、および感知質量体の感知コームの間に一定の間隙を隔てて配置された複数の電極コームを有する感知電極を備えたマイクロジャイロスコープにおいて、外部から衝撃が加えられる場合、感知電極が基板に対して感知質量体の感知方向と同じ方向に動き得るように固定する感知電極支持部を有する並進加速度による信号検出を防止するためのマイクロジャイロスコープを提供する。
【００１９】
　好適な実施例において、感知電極支持部は、感知電極と基板との間に弾設され、感知電極が感知方向に動き得るようにする感知電極弾性体を有する。
　なお、感知電極の感知方向固有振動数は、感知質量体の感知方向固有振動数と一致するように構成されることが好ましい。
　本発明の他の実施形態によれば、本発明は、一定方向に加振するように設けられた加振ジンバル、加振ジンバルの外側に設けられる多数の第１のコーム部、電圧の印加時に加振ジンバルを加振するように加振ジンバルの第１のコーム部の間に一定の間隙を隔てて配置された第２のコーム部を有する少なくとも１つ以上の駆動電極部、加振ジンバルの内側に加振ジンバルと一体に加振されるとともに加振方向に垂直な感知方向に加振可能に設けられる内部ジンバル、内部ジンバルの内部を少なくとも１つ以上の区域に区画し、区画された区域に感知方向に多数設けられる第３のコーム部、および内部ジンバルの区画された区域内部に配置され区域内のそれぞれの第３のコーム部の間に所定の間隙を隔てた状態で配置された多数の電極コーム部を有する少なくとも１つ以上の感知電極部を備えるマイクロジャイロスコープにおいて、外部から衝撃が加えられる場合、感知電極部が基板に対して内部ジンバルの感知方向と同一の方向に動き得るように固定する感知電極支持部を有する並進加速度による信号検出を防止するためのマイクロジャイロスコープを提供する。
【００２０】
　良好な実施例において、感知電極支持部は、感知電極部と基板との間に弾設され、感知電極部が感知方向に動き得るようにする感知電極ビーム弾性体を有する。感知電極ビーム弾性体は、基板に固定され、垂直下方に延在する垂直柱、および垂直柱の両側と感知電極部との間を連結するように弾設された弾性横ビームを有することが好ましい。
　感知電極部の感知方向固有振動数は、内部ジンバルの感知方向固有振動数と一致するように構成されることが好ましい。
【００２１】
　また、内部ジンバルの内部は、両側に感知方向に多数の第３のコーム部が設けられる１つまたは２つの区域に区画され、感知電極部は、それぞれ内部ジンバルの区域内部に配置され、区域内のそれぞれの前記第３のコーム部の間に所定の間隙を隔てた状態で配置された多数の電極コーム部を備えた１つまたは２つの感知電極を含むことが好ましい。
　第１、第２、および第３の電極コーム部は、それぞれ複数のコームで構成される。
【発明の効果】
【００２２】
　本発明のマイクロジャイロスコープは、感知ジンバルと感知ジンバルと対向するように設けられた感知電極を互いに同一の感知方向および／または同一の感知方向固有振動数で動き得るように構成することにより、騒音、衝撃などの外乱による並進加速度の発生時に不要な信号検出を防止する効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
　以下、本発明に係る並進加速度による信号検出を防止するためのマイクロジャイロスコープを添付の図面に基づいて詳細に説明する。
　図３には、本発明に係るマイクロジャイロスコープ１００が概略的に例示されている。
　本発明のマイクロジャイロスコープ１００は、固有振動数ｆａで水平方向、即ちＸ軸方向に加振するように基板１１１に設けられた加振質量体Ｍａである加振ジンバル１１２、加振ジンバル１１２の加振コーム１１４の間に一定の間隙を隔てて配置された駆動コーム１１７を有し基板１１１に固定された駆動電極１１６、加振ジンバル１１２と一体に加振されながら一定の回転角速度Ωで回転する力を受ける時、固有振動数ｆｓで垂直方向、即ちＹ軸方向に加振するように配置された感知質量体Ｍｓである感知ジンバル１１８、感知ジンバル１１８の感知コーム１２０の間に一定の間隙を隔てて配置された電極コーム１２１を有し基板１１１に動き得るように固定された感知電極１２２、および外部から衝撃が加えられた時、感知電極１２２が基板１１１に対して感知ジンバル１１８の感知方向と同じ方向、即ちＹ軸方向に動き得るように固定する感知電極支持部１２８で構成される。
【００２４】
　加振ジンバル１１２は、加振ジンバル１１２と基板１１１との間に弾設された一定のダンピング力またはダンパー１１５を有する加振方向弾性体１１３によってＸ軸方向に加振され、感知ジンバル１１８は、加振ジンバル１１２と一体にＸ軸方向に加振されながら一定の回転角速度Ωで回転する力を受ける時、感知方向、即ちＹ軸方向に加振される。
　なお、注意すべき点は、図３において加振ジンバル１１２は、加振コーム１１４を片面にのみ形成し、駆動電極１１６は、加振コーム１１４に対応するように１つのみで設けられるものとして示されているが、加振ジンバル１１２は、加振コーム１１４を他の面にさらに形成し、駆動電極１１６は、加振コーム１１４に対応するように＋および−電極の駆動コーム１１７を相互対称にして配置した形態で構成することができるという点である。
【００２５】
　感知電極１２２は、やはり図３においては、１極性の感知電極として示されているが、感知ノイズを減少させて感知精度を高くするため、Ｙ軸方向に平行に配置された１対の±電極で構成され得る。この場合、外部衝撃が加えられた時、＋および−感知電極１２２の電極コーム１２１と感知コーム１２０との間の静電容量の変化は、相互反対に発生するため、＋極および−極の感知電極１１２で発生する静電容量の差を計算すると、Ｙ軸方向への感知ジンバル１１８の変位を感知することができる。
【００２６】
　感知電極１２２をＹ軸方向に動き得るように固定する感知電極支持部１２８は、感知電極１２２と基板１１１との間に弾設された感知電極弾性体１２４で構成される。感知電極弾性体１２４は、そのものが一定のダンピング力を有しまたは別のダンパー１２５を有するように構成される。
　また、感知電極１２２の感知方向固有振動数は、感知ジンバル１１８の感知方向固有振動数と一致するようにすることが好ましい。
【００２７】
　その理由は、次のとおりである。
　図３に示されたマイクロジャイロスコープ１００において外部から回転角速度Ωが入力されずに外乱、即ち衝撃量のみが入力されると仮定すると、加振ジンバル１１２は、Ｙ軸方向へは非常に大きな剛性を有することになり、これによって衝撃量の成分のうちのＹ軸方向の成分は、それぞれ感知電極弾性体１２４と感知方向弾性体１１９によってＹ軸方向に動き得るように固定された感知電極１２２と感知ジンバル１１８との変位を発生させる。
【００２８】
　この時、Ｙ軸方向の衝撃量による感知電極１２２と感知ジンバル１１８の応答特性は、図４Ａに示された質量がｍで、スプリング定数Ｋである１自由度系の応答特性と同様である。
　即ち、図４Ｂに示された単位衝撃量を受ける１自由度系の応答特性は、次の数式（５）の通りである。
【００２９】
【数５】
2004132988.tif 000007
【００３０】
　上記の数式（５）からわかるように、衝撃量が加えられた時、１自由度系の応答は、図４Ｃに示されたように、質量ｍの固有振動数で示されるようになる。
　このように、Ｙ軸方向の衝撃量による感知電極１２２と感知ジンバル１１８の応答は、固有振動数で示されるため、感知電極１２２の感知方向固有振動数が感知ジンバル１１８の感知方向固有振動数と一致すると、感知電極１２２と感知ジンバル１１８とがＹ軸方向の衝撃量を受けるとしても、感知電極１２２と感知ジンバル１１８との相対的な位置は、常時同じである。
【００３１】
　より理論的には、質量Ｍ1、スプリング定数Ｋ1、および非減衰系である１自由度系の第１のシステムと、質量Ｍ2、スプリング定数Ｋ2、および非減衰系である１自由度系の第２のシステムとにおいて、両システムの固有振動数Ｗ1、Ｗ2が互いに同一で、即ち、Ｋ1／Ｍ1＝Ｋ2／Ｍ2であり、初期変位が０であると仮定すると、第１および第２のシステムの時間ｔによる変位は、次の数式（６）によって求められる。
【００３２】
【数６】
2004132988.tif 000008
【００３３】
　従って、第１および第２のシステムの外部衝撃量による初期速度（Ｖ0）が同一であれば、第１および第２のシステムの応答特性は完全に同一となる。
　例えば、第１のシステムの質量Ｍ1が衝撃量Ｇを受け、時間ｔ＝０￣で速度ｖ＝０であり、衝撃量が作用した直後に時間ｔ＝０であるとすれば、次の数式（７）が得られる。
【００３４】
【数７】
2004132988.tif 000009
【００３５】
　従って、質量Ｍ1の初期速度Ｖ1（ｔ＝０）は、Ｇ／Ｍ1である。
　なお、第２のシステムの質量Ｍ2は、質量Ｍ1が受ける衝撃量と異なる大きさの衝撃量を受けるが、質量Ｍ1と同じ加速度を受けると仮定すると、質量Ｍ1が受ける加速度ａ、即ち 質量Ｍ2が受ける加速度ａは（Ｍ1・ａ）＝Ｇ／Δｔの関係によってａ＝Ｇ／（Ｍ1・Δｔ）となる。従って、質量Ｍ2に対して次の数式（８）が得られる。
【００３６】
【数８】
2004132988.tif 000010
【００３７】
　従って、質量Ｍ2の初期速度Ｖ2（ｔ＝０）は、次式（９）の通りである。
【００３８】
【数９】
2004132988.tif 000011
【００３９】
　このように、第１および第２のシステムの質量Ｍ1、Ｍ2は、初期速度が同一で固有振動数が同一となるため、外部の衝撃量に対する応答特性は同様になる。
　マイクロジャイロスコープ１００の場合、感知ジンバル１１８と感知電極１２２とは、形状および嵩が異なっているため、大気中においては互いに異なった減衰係数Ｃの値を有するが、真空パッケージングを使用する場合、感知ジンバル１１８と感知電極１２２との減衰係数Ｃの値は、材料自体の減衰で差が出るため、ほとんど一致する。
【００４０】
　このように、動き可能に固定された感知電極１２２を使用する場合、外部衝撃量に対して感知ジンバル１１８と感知電極１２２とが同様な変位を有することにより、外部衝撃量による信号検出を防止することができる。
　このように構成された本発明のマイクロジャイロスコープ１００の作用を図３に基づいて説明すると、下記の通りである。
【００４１】
　先ず、駆動電極１１６に交流電圧が印加されると、加振ジンバル１１２と感知ジンバル１１８とは、加振および駆動コーム１１４、１１７の間に静電力と加振方向弾性体１１３とによって固有振動数ｆａでＸ軸方向に加振される。
　なお、マイクロジャイロスコープ１１０が外力によって回転角速度Ωで回転すると、加振ジンバル１１２と感知ジンバル１１８とは、Ｙ軸方向にコリオリの力を受け、これによって、感知ジンバル１１８は、感知方向弾性体１１９によってＹ軸方向に加振される。
【００４２】
　感知ジンバル１１８がＹ軸方向に数十ｎｍ〜数ｎｍの変位を発生すると、感知ジンバル１１８の感知コーム１２０は、感知電極１２２の電極コーム１２１に対して同じ変位量だけ変位する。その結果、コーム１２０、１２１の間に静電容量が変化し、これによって、変化した電圧信号が図示しない回路によって角速度量として検出される。
　なお、外部から衝撃が加えられると仮定すると、加振ジンバル１１２は、Ｙ軸方向へは非常に大きな剛性を有することにより、衝撃量の成分のうちのＹ軸方向成分は、感知電極１２２と感知ジンバル１１８の変位だけを発生させる。
【００４３】
　しかし、Ｙ軸方向成分の衝撃量による感知電極１２２と感知ジンバル１１８の応答特性は、感知電極弾性体１２４によって互いに同一の固有振動数で示され、感知電極１２２と感知ジンバル１１８とがＹ軸方向の衝撃量を受けるとしても変位する位置は互いに同一となる。従って、感知電極１２２と感知ジンバル１１８のコーム１２０、１２１の間に静電容量は、Ｙ軸方向の衝撃量によって影響を受けないため、これによる信号検出は、防止される。
【実施例１】
【００４４】
　図５Ａには、本発明の好適な一実施例に係るマイクロジャイロスコープ１００’が示されている。
　本実施例のマイクロジャイロスコープ１００’は、水平方向、即ちＸ軸方向へ加振するように基板１１１’に設けられた長方形状の加振ジンバル１１２’、加振ジンバル１１２’の上下（図面を基準に）外側に一定の間隙を隔てて設けられる多数の第１のコーム部１１４ａ、１１４ｂ、電圧の印加時に加振ジンバル１１２’を加振するように加振ジンバル１１２’の第１のコーム部１１４ａ、１１４ｂの間で第１のコーム部１１４ａ、１１４ｂと対向するように一定の間隙を隔てて配置された複数の第２のコーム部１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃ、１１７ｄを有する４つの駆動電極部１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、１１６ｄ、加振ジンバル１１２’の内側に加振ジンバル１１２’と一体に加振されるとともに感知方向、即ち垂直方向（Ｙ軸方向）に加振可能に設けられる感知ジンバル１１８’、感知ジンバル１１８’内部の上下（図面を基準に）両側に設けられる多数の第３のコーム部１２０ａ、１２０ｂ、それぞれの第３のコーム部１２０ａ、１２０ｂの間で第３のコーム部１２０ａ、１２０ｂと対向するように所定の間隙を隔てた状態で配置された多数の電極コーム部１２１ａ、１２１ｂを有する感知電極部１２２’、および外部から衝撃が加えられた時、感知電極部１２２’が基板１１１’に対して感知ジンバル１１８’の感知方向と同一の方向、即ちＹ軸方向に動き得るように固定する感知電極支持部１２８’を備えている。
【００４５】
　加振ジンバル１１２’は、加振ジンバル１１２’と基板１１１’との間に弾設された一定のダンピング力を有する加振方向弾性固定部１１３’によってＸ軸方向へ加振される。加振方向弾性固定部１１３’は、加振ジンバル１１２’の４角部付近にそれぞれ配置された４つの加振方向ビーム弾性体１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ、１１３ｄからなる。
　加振ジンバル１１２’の左右（図面を基準に）外側には、加振ジンバル１１２’と感知ジンバル１１８’のＸ軸方向の振動を感知するコーム感知器１２６が設けられている。コーム感知器１２６は、駆動電極部１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、１１６ｄを介した加振ジンバル１１２’の第１のコーム部１１４ａ、１１４ｂの加振駆動時に加振電圧が加振ジンバル１１２’、底面などの経路を通って内部に伝達され、コーム感知器１２６において干渉を起こすのを予防するため、それぞれ加振ジンバル１１２’の左右外側に形成された第４のコーム部１１４ｃ、１１４ｄと対向するように第５のコーム部１２６ａ’、１２６ｂ’が長く配置された２つのコーム感知部１２６ａ、１２６ｂで構成される。
【００４６】
　駆動電極部１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、１１６ｄは、加振電圧によって発生した交流干渉電圧がそれぞれのコーム感知部１２６ａ、１２６ｂの両端に印加される時に相互相殺され得るように相互対称に＋および−極の電圧が印加されるように構成される。例えば、駆動電極部１１６ａ、１１６ｃは、＋極が印加され、駆動電極部１１６ｂ、１１６ｄは、−極が印加されるように構成することができる。従って、加振ジンバル１１２’は、加振電圧の大きさに影響を受けることなく安定して共振され得る。
【００４７】
　感知ジンバル１１８’は、感知ジンバル１１８’と加振ジンバル１１２’との間に弾設された感知方向弾性固定部１１９’によってＹ軸方向に加振される。感知方向弾性固定部１１９’は、感知ジンバル１１８’の両側に配置された一定のダンピング力を有する２つの感知方向ビーム弾性体１１９ａ、１１９ｂからなる。
　感知電極部１２２’は、図示しない＋または−電極支持部を介して＋または−極性の１つの感知電極で構成され、外部衝撃が加えられる時、＋または−極の感知電極１２２’の電極コーム部１２１ａ、１２１ｂと感知ジンバル１１８’の第３のコーム部１２０ａ、１２０ｂとの間で発生する静電容量の差を計算すると、Ｙ軸方向への感知ジンバル１１８’の変位を感知することができる。なお、静電容量の変化を検出する一般の回路を使用する場合、静電容量の変化に比例する電圧信号を検出することによって、結果的に角速度信号を検出し得るようになる。
【００４８】
　感知電極支持部１２８’は、図５Ｂに示すように基板１１１’の上面に固定され、垂直上方に延びているアンカー（ａｎｃｈｏｒ）または垂直柱１２７’と、垂直柱１２７’の上部両側と感知電極部１２２’との間を連結するように弾設された弾性横ビーム１２４’を有する感知電極ビーム弾性体からなる。この構成であると、外部から衝撃が加えられた場合、感知電極部１２２’を、基板１１１’について感知ジンバル１１８’の感知方向と同一の方向、即ちＹ側方向に動かすことができる。
【００４９】
　感知電極ビーム弾性体１２８’によって支持された感知電極部１２２’の感知方向固有振動数は、感知方向ビーム弾性体１１９ａ、１１９ｂによって支持された感知ジンバル１１８’の感知方向固有振動数と一致するように設定される。
　従って、感知電極部１２２’と感知ジンバル１１８’とがＹ軸方向の衝撃量を受ける時、変位する位置は互いに同一となり、これによって、感知電極部１２２’の電極コーム部１２１ａ、１２１ｂと感知ジンバル１１８’の第３のコーム部１２０ａ、１２０ｂとの間の静電容量は、Ｙ軸方向の衝撃量から影響を受けないため、これによる信号検出が防止される。
【００５０】
　以上のように構成されたマイクロジャイロスコープ１００’の作用は、図３に示されたマイクロジャイロスコープ１００の作用原理と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【実施例２】
【００５１】
　図６には、本発明の好適な他の実施例に係るマイクロジャイロスコープ１００”が示されている。
　本実施例のマイクロジャイロスコープ１００”は、感知ジンバル１１８”が２つの区域１１８ａ、１１８ｂに区画されており、感知電極部１２２”が区画された２つの区域１１８ａ、１１８ｂ内に配置された以外は、図５Ａに基づいて説明した実施例と同様である。
【００５２】
　即ち、感知ジンバル１１８”は、区域１１８ａ、１１８ｂのそれぞれの上下（図面を基準に）両側に感知方向に設けられた多数の第３のコーム部１２０ａ’、１２０ｂ’；１２０ｃ、１２０ｄを有する。
　感知電極部１２２”は、感知ジンバル１１８”の区域１１８ａ、１１８ｂの内部にそれぞれ配置された第１および第２の感知電極１２２ａ、１２２ｂからなる。
【００５３】
　第１および第２の感知電極１２２ａ、１２２ｂは、それぞれ、区域１１８ａ、１１８ｂ内のそれぞれの第３のコーム部１２０ａ’、１２０ｂ’；１２０ｃ、１２０ｄの間で第３のコーム部１２０ａ’、１２０ｂ’；１２０ｃ、１２０ｄと対向するように所定の間隙を隔てた状態で配置された多数の電極コーム部１２１ａ’、１２１ｂ’；１２１ｃ、１２１ｄを有する。
【００５４】
　また、第１および第２の感知電極１２２ａ、１２２ｂは、前記図５と同様にそれぞれ垂直柱１２７”、１２７”’と弾性横ビーム１２４”、１２４”’を有する感知電極ビーム弾性体で構成された第１および第２の感知電極支持部１２８”、１２８”’によって基板１１１”にＹ軸方向に動き得るように支持される。
　また、第１および第２の感知電極１２２ａ、１２２ｂは、感知ノイズを減少させて感知精度を高くするため、それぞれ、図示しない＋および−電極支持部を介して＋および−極で構成され、外部から衝撃が加えられた時、＋極の静電容量と−極の静電容量の変化は、相互反対に発生するため、＋極および−極の感知電極で発生する静電容量の差によってＹ軸方向への感知ジンバル１１８”の変位が感知される。
【００５５】
　図７Ｂ〜Ｄを参照して、図７Ａに示されたように衝撃加速度１Ｇを０．０１ｓｅｃの間加えた場合、感知ジンバル１１８”、第１の感知電極１２２ａの電極コーム部１２１ａ’、１２１ｂ’、および第２の感知電極１２２ｂの電極コーム部１２１ｃ、１２１ｄの固有振動数ｆに従う時間と感知ジンバル１１８”に対する第１および第２の感知電極１２２ａ、１２２ｂの相対的な変位の関係に対する計算の結果が例示されている。
【００５６】
　なお、計算は、質量３．４ｅ−８ｋｇ、弾性係数（Ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）１４．５０Ｎ／ｍ、およびダンピング係数６．４ｅ−６Ｎ．ｓｅｃ／ｍの感知ジンバル１１８”、質量１．７ｅ−８ｋｇ、弾性係数７２．５０Ｎ／ｍ、およびダンピング係数１．６ｅ−６Ｎ．ｓｅｃ／ｍの第１および第２の感知電極１２２ａ、１２２ｂ、１０．４ｋＨｚの駆動周波数、３Ｖの同調電圧（Ｔｕｎｉｎｇ ｖｏｌｔａｇｅ）、およびｗ＝１５とＲ０＝３０ｒａｄ／ｓｅｃの入力角速度Ω条件で行われた。
【００５７】
　図７Ｂは、感知ジンバル１１８”、第１の感知電極１２２ａの電極コーム部１２１ａ’、１２１ｂ’、および第２の感知電極１２２ｂの電極コーム部１２１ｃ、１２１ｄの固有振動数ｆが全て１０．３２ｋＨｚと一致する場合、感知ジンバル１１８”と第１の感知電極１２２ａの相対距離を時間によって示したもので、外部から加えられた１Ｇの衝撃加速度に対して全く反応していないことがわかる。
【００５８】
　図７Ｃおよび図７Ｄは、感知ジンバル１１８”、第１の感知電極１２２ａの電極コーム部１２１ａ’、１２１ｂ’、および第２の感知電極１２２ｂの電極コーム部１２１ｃ、１２１ｄの固有振動数ｆが製作誤差によってそれぞれ１０．３２ｋＨｚ、１０．５３ｋＨｚ、および１０．３７ｋＨｚと示される場合と、１０．３２ｋＨｚ、１０．５９ｋＨｚ、および１０．５９ｋＨｚと示される場合との結果を示したもので、僅かな異常信号が発生しているが、従来技術のマイクロジャイロスコープのように第１および第２の感知電極１２２ａ、１２２ｂを基板１１１”に固定し、衝撃量１Ｇを０．０１ｓｅｃの間加えた時に示された図７Ｅの異常信号の大きさよりは非常に小さいであることがわかる。
【００５９】
　本実施例のマイクロジャイロスコープ１００”の作用は、図３の部分で説明したマイクロジャイロスコープ１００の作用原理とほとんど同一であるため、これに関する詳細な説明は、省略する。
　以上、本発明の好適な実施例について図示および説明してきたが、本発明は、上述の実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載の本発明の要旨と思想を逸脱しない範囲で本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、種々に変更して実施することができるだろう。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
　本発明は、船舶、航空機、自動車などの航法装置または高倍率ビデオカメラなどの手ぶれ補償装置における回転角速度の測定に使用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】従来のマイクロジャイロスコープを示した概念図である。
【図２】図１のマイクロジャイロスコープにおいて外部から衝撃が加えられた時の信号検出を例示したグラフである。
【図３】本発明に係るマイクロジャイロスコープを示した概念図である。
【図４Ａ】本発明のマイクロジャイロスコープの原理を説明するための１自由度系の概略図および１自由度系の単位衝撃量と応答特性を例示したグラフである（１）。
【図４Ｂ】本発明のマイクロジャイロスコープの原理を説明するための１自由度系の概略図および１自由度系の単位衝撃量と応答特性を例示したグラフである（２）。
【図４Ｃ】本発明のマイクロジャイロスコープの原理を説明するための１自由度系の概略図および１自由度系の単位衝撃量と応答特性を例示したグラフである（３）。
【図５Ａ】本発明の好適な一実施例に係るマイクロジャイロスコープを示した平面図である。
【図５Ｂ】垂直柱における断面図である。
【図６】本発明の好適な他の実施例に係るマイクロジャイロスコープを示した平面図である。
【図７Ａ】衝撃加速度１Ｇを０．０１ｓｅｃの間加えた時を示す図。
【図７Ｂ】図６に示したジャイロスコープの感知ジンバルおよび第１および第２の感知電極の電極コーム部の固有振動数ｆに従う時間と、感知ジンバルに対する第１および第２の感知電極の相対的な変位の関係を示す図。
【図７Ｃ】感知ジンバル１１８”、第１の感知電極１２２ａの電極コーム部１２１ａ’、１２１ｂ’、および第２の感知電極１２２ｂの電極コーム部１２１ｃ、１２１ｄの固有振動数ｆが製作誤差によってそれぞれ１０．３２ｋＨｚ、１０．５３ｋＨｚ、および１０．３７ｋＨｚと示される場合との結果。
【図７Ｄ】感知ジンバル１１８”、第１の感知電極１２２ａの電極コーム部１２１ａ’、１２１ｂ’、および第２の感知電極１２２ｂの電極コーム部１２１ｃ、１２１ｄの固有振動数ｆが製作誤差によってそれぞれ１０．３２ｋＨｚ、１０．５９ｋＨｚ、および１０．５９ｋＨｚと示される場合との結果。
【図７Ｅ】従来のマイクロジャイロスコープのように第１および第２の固定電極を使用した場合、時間と感知ジンバルに対する第１および第２の固定電極の相対的な変位の関係に関する計算の結果を例示するグラフ。
【符号の説明】
【００６２】
１０、１００、１００’、１００”    ジャイロスコープ
１１、１１１、１１１’    基板
１２、１１２、１１２’    加振ジンバル
１３、１１３    ：加振方向弾性体
１４、２０、１７、２１、１１４、１１７、１２０、１２１    コーム
１６、１１６    駆動電極
１８、１１８、１１８’、１１８”    感知ジンバル
１９、１１９    感知方向弾性体
１１３’    加振方向弾性固定部
１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、１１６ｄ    駆動電極部
１１８ａ、１１８ｂ    区域
１１９’    感知方向弾性固定部
１２１ａ、１２１ｂ、１２１ａ’、１２１ｂ’、１２１ｃ、１２１ｄ   感知コーム部
１２２’    感知電極部
１２２ａ、１２２ｂ    感知電極
１２６    コーム感知器
１２６ａ、１２６ｂ    コーム感知部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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