(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板（２）と、
前記支持基板（２）上において、前記支持基板（２）に支持されるように形成され、前記支持基板（２）における基板面と水平方向に変位可能となっている駆動用の可動電極（３１、４１）と角速度検出用の可動電極（３８、４８）とを有する可動部（３１、３４、３５、３６、３８、４１、４４、４５、４６、４８）と、
前記支持基板（２）上において、前記支持基板（２）に固定されて支持され、前記駆動用の可動電極（３１、４１）に対向する駆動用の固定電極（３０、４０）と、前記角速度検出用の可動電極（３８、４８）に対向する角速度検出用の固定電極（３７、４７）とを有する固定部（３０、３８、４０、４８）と、を備えた１対の左右振動子（３、４）を含み、
前記左側振動子（３）と前記右側振動子（４）は共に、これら左右振動子（３、４）を構成する各構成要素が左半分と右半分とで対称となる左右対称構造で構成されており、
前記左右振動子（３、４）それぞれにおける前記駆動用の固定電極（３０、４０）と前記駆動用の可動電極（３１、４１）との間に駆動電圧を印加することにより、前記可動部の少なくとも一部（３１、３４、４１、４４、）を前記支持基板（２）における前記基板面と水平な一方向に振動させると共に、
前記可動部の少なくとも一部（３１、３４、４１、４４、）に対して角速度が印加されたときに、この角速度によって発生するコリオリ力によって前記可動部の少なくとも一部（３１、３４、４１、４４）を前記振動方向と垂直な一方向に振動させることで、前記角速度検出用の可動電極（３８、４８）および固定電極（３７、４７）との間に形成される容量を変化させ、この容量の変化に基づいて前記角速度に応じたセンサ出力を発生させるように構成された角速度センサであって、
前記左側振動子（３）における左半分側に位置する前記駆動用の固定電極（３０）に対して印加する前記駆動電圧と、前記右側振動子（４）における右半分側に位置する前記駆動用の固定電極（４０）に対して印加する前記駆動電圧とを第１電圧とすると、該第１電圧は、直流成分がＡ［Ｖ］で交流成分がＢ［Ｖ］となるＡ±Ｂ［Ｖ］の電圧であり、
前記左側振動子（３）における右半分側に位置する前記駆動用の固定電極（３０）に対して印加する前記駆動電圧と、前記右側振動子（４）における左半分側に位置する前記駆動用の固定電極（４０）に対して印加する前記駆動電圧とを第２電圧とすると、該第２電圧は、直流成分がＣ［Ｖ］で交流成分がＤ［Ｖ］となるＣ±Ｄ［Ｖ］の電圧であり、
前記第１電圧における交流成分となるＢ［Ｖ］と前記第２電圧における交流成分となるＤ［Ｖ］とは、互いに逆位相となっており、さらに、
ａ．前記左側振動子（３）と前記右側振動子（４）とが逆位相で駆動するように、前記第１電圧の直流成分となるＡと前記第２電圧の直流成分となるＣとのうち少なくとも一方を変化させる、
ｂ．前記左側振動子（３）と前記右側振動子（４）とが逆位相で駆動するように、前記第１電圧の交流成分となるＢと前記第２電圧の交流成分となるＤとのうち少なくとも一方を変化させる、
ｃ．前記左側振動子（３）と前記右側振動子（４）とが逆位相で駆動するように、前記第１電圧および前記第２電圧が矩形波とされ該矩形波のデューティ比の中心値に対して前記第１電圧および前記第２電圧のデューティ比のうち少なくとも一方を変化させる、の少なくとも１つの調整が為されていると共に、
ａ．前記第１電圧の直流成分となるＡと前記第２電圧の直流成分となるＣとは、前記第１、第２電圧の直流成分の中心値に対して逆方向に同じ変化量だけ変化させられている、
ｂ．前記第１電圧の交流成分となるＢと前記第２電圧の交流成分となるＤとは、前記第１、第２電圧の交流成分の中心値に対して逆方向に同じ変化量だけ変化させられている、
ｃ．前記第１電圧および前記第２電圧が矩形波とされ該矩形波のデューティ比の中心値に対して前記第１電圧および前記第２電圧のデューティ比が逆方向に同じ変化量だけ変化させられているの少なくとも１つの調整が為されていることを特徴とする角速度センサ。
【請求項２】
前記変化量に対応するアドレスを記憶する記憶部（１４２）と、
前記記憶部（１４２）に記憶されたアドレスを読み出すことにより、前記駆動用の固定電極（３０）に対して、前記変化量分の調整を行った前記第１、第２電圧を印加させる記憶部制御回路（１４１）と、を備えてい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】
支持基板（２）と、
前記支持基板（２）上において、前記支持基板（２）に支持されるように形成され、前記支持基板（２）における基板面と水平方向に変位可能となっている駆動用の可動電極（３１、４１）と角速度検出用の可動電極（３８、４８）とを有する可動部（３１、３４、３５、３６、３８、４１、４４、４５、４６、４８）と、
前記支持基板（２）上において、前記支持基板（２）に固定されて支持され、前記駆動用の可動電極（３１、４１）に対向する駆動用の固定電極（３０、４０）と、前記角速度検出用の可動電極（３８、４８）に対向する角速度検出用の固定電極（３７、４７）とを有する固定部（３０、３８、４０、４８）と、を備えた１対の左右振動子（３、４）を含み、
前記左側振動子（３）と前記右側振動子（４）とを共に、これら左右振動子（３、４）を構成する各構成要素が左半分と右半分とで対称となる左右対称構造で構成されており、
前記左右振動子（３、４）それぞれにおける前記駆動用の固定電極（３０、４０）と前記駆動用の可動電極（３１、４１）との間に駆動電圧を印加することにより、前記可動部の少なくとも一部（３１、３４、４１、４４、）を前記支持基板（２）における前記基板面と水平な一方向に振動させると共に、
前記可動部の少なくとも一部（３１、３４、４１、４４、）に対して角速度が印加されたときに、この角速度によって発生するコリオリ力によって前記可動部の少なくとも一部（３１、３４、４１、４４）を前記振動方向と垂直な一方向に振動させることで、前記角速度検出用の可動電極（３８、４８）および固定電極（３７、４７）との間に形成される容量を変化させ、この容量の変化に基づいて前記角速度に応じたセンサ出力を発生する角速度センサの製造方法であって、
前記左側振動子（３）における左半分側に位置する前記駆動用の固定電極（３０）に対して印加する前記駆動電圧と、前記右側振動子（４）における右半分側に位置する前記駆動用の固定電極（４０）に対して印加する前記駆動電圧とを第１電圧として、該第１電圧を、直流成分がＡ［Ｖ］で交流成分がＢ［Ｖ］となるＡ±Ｂ［Ｖ］の電圧に設定すると共に、前記左側振動子（３）における右半分側に位置する前記駆動用の固定電極（３０）に対して印加する前記駆動電圧と、前記右側振動子（４）における左半分側に位置する前記駆動用の固定電極（４０）に対して印加する前記駆動電圧とを第２電圧として、該第２電圧を、直流成分がＣ［Ｖ］で交流成分がＤ［Ｖ］となるＣ±Ｄ［Ｖ］の電圧に設定し、かつ、前記第１電圧における交流成分となるＢ［Ｖ］と前記第２電圧における交流成分となるＤ［Ｖ］とを互いに逆位相として、該第１、第２電圧を前記駆動用の固定電極（３０）に印加することで前記左右振動子（３、４）を駆動させる駆動工程と、
前記駆動工程を行っている状態で一定の加速度を印加しながら前記センサ出力のモニタを行うモニタ工程と、
前記モニタ工程を行いながら、
ａ．前記第１、第２電圧における直流成分となるＡとＣの少なくとも一方を予め決められた該直流成分の中心値に対して変化させる、
ｂ．前記第１、第２電圧における交流成分となるＢとＤの少なくとも一方を予め決められた該交流成分の中心値に対して変化させる、
ｃ．前記第１、第２電圧が矩形波とされる場合に前記第１電圧と前記第２電圧を構成する矩形波のデューティ比を少なくとも一方を予め設定された該デューティ比の中心値に対して変化させる、のうちの少なくとも１つを行う電圧変化工程と、
前記モニタしている前記センサ出力が最も小さくなるときの変化量に関する情報を記憶部（１４２）に記憶させる記憶工程と、を含んでおり、
前記電圧変化工程では、
ａ．前記第１、第２電圧における直流成分となるＡとＣの双方を前記直流成分の中心値に対して互いに逆方向に同じ変化量分だけ変化させる、
ｂ．前記第１、第２電圧における交流成分となるＢとＤの双方を前記交流成分の中心値に対して互いに逆方向に同じ変化量分だけ変化させる、
ｃ．前記第１電圧と前記第２電圧を構成する矩形波の双方を前記デューティ比の中心値に対して互いに逆方向に同じ変化量分だけ変化させる、のいずれか１つを行うことを特徴とする角速度センサの製造方法。
【請求項４】
支持基板（２）と、
前記支持基板（２）上において、前記支持基板（２）に支持されるように形成され、前記支持基板（２）における基板面と水平方向に変位可能となっている駆動用の可動電極（３１、４１）と角速度検出用の可動電極（３８、４８）とを有する可動部（３１、３４、３５、３６、３８、４１、４４、４５、４６、４８）と、
前記支持基板（２）上において、前記支持基板（２）に固定されて支持され、前記駆動用の可動電極（３１、４１）に対向する駆動用の固定電極（３０、４０）と、前記角速度検出用の可動電極（３８、４８）に対向する角速度検出用の固定電極（３７、４７）とを有する固定部（３０、３８、４０、４８）と、を備えた１対の左右振動子（３、４）を含み、
前記左側振動子（３）と前記右側振動子（４）とを共に、これら左右振動子（３、４）を構成する各構成要素が左半分と右半分とで対称となる左右対称構造で構成されており、
前記左右振動子（３、４）それぞれにおける前記駆動用の固定電極（３０、４０）と前記駆動用の可動電極（３１、４１）との間に駆動電圧を印加することにより、前記可動部の少なくとも一部（３１、３４、４１、４４、）を前記支持基板（２）における前記基板面と水平な一方向に振動させると共に、
前記可動部の少なくとも一部（３１、３４、４１、４４、）に対して角速度が印加されたときに、この角速度によって発生するコリオリ力によって前記可動部の少なくとも一部（３１、３４、４１、４４）を前記振動方向と垂直な一方向に振動させることで、前記角速度検出用の可動電極（３８、４８）および固定電極（３７、４７）との間に形成される容量を変化させ、この容量の変化に基づいて前記角速度に応じたセンサ出力を発生する角速度センサの製造方法であって、
前記左側振動子（３）における左半分側に位置する前記駆動用の固定電極（３０）に対して印加する前記駆動電圧と、前記右側振動子（４）における右半分側に位置する前記駆動用の固定電極（４０）に対して印加する前記駆動電圧とを第１電圧として、該第１電圧を、直流成分がＡ［Ｖ］で交流成分がＢ［Ｖ］となるＡ±Ｂ［Ｖ］の電圧に設定すると共に、前記左側振動子（３）における右半分側に位置する前記駆動用の固定電極（３０）に対して印加する前記駆動電圧と、前記右側振動子（４）における左半分側に位置する前記駆動用の固定電極（４０）に対して印加する前記駆動電圧とを第２電圧として、該第２電圧を、直流成分がＣ［Ｖ］で交流成分がＤ［Ｖ］となるＣ±Ｄ［Ｖ］の電圧に設定し、かつ、前記第１電圧における交流成分となるＢ［Ｖ］と前記第２電圧における交流成分となるＤ［Ｖ］とを互いに逆位相として、該第１、第２電圧を前記駆動用の固定電極（３０）に印加することで前記左右振動子（３、４）を駆動させる駆動工程と、
前記駆動工程を行っている状態で一定の加速度を印加しながら前記センサ出力のモニタを行うモニタ工程と、
前記モニタ工程を行いながら、
ａ．前記第１、第２電圧における直流成分となるＡとＣの少なくとも一方を予め決められた該直流成分の中心値に対して変化させる、
ｂ．前記第１、第２電圧における交流成分となるＢとＤの少なくとも一方を予め決められた該交流成分の中心値に対して変化させる、
ｃ．前記第１、第２電圧が矩形波とされる場合に前記第１電圧と前記第２電圧を構成する矩形波のデューティ比を少なくとも一方を予め設定された該デューティ比の中心値に対して変化させる、のうちの少なくとも１つを行う電圧変化工程と、
前記モニタしている前記センサ出力が最も小さくなるときの変化量に関する情報を記憶部（１４２）に記憶させる記憶工程と、を含んでおり、
前記電圧変化工程では、前記第１、第２電圧における直流成分となるＡとＣの少なくとも一方を前記直流成分の中心値に対して変化させたのちに、前記第１、第２電圧における交流成分となるＢとＤの少なくとも一方を前記交流成分の中心値に対して変化させることを特徴とする角速度センサの製造方法。
【請求項５】
支持基板（２）と、
前記支持基板（２）上において、前記支持基板（２）に支持されるように形成され、前記支持基板（２）における基板面と水平方向に変位可能となっている駆動用の可動電極（３１、４１）と角速度検出用の可動電極（３８、４８）とを有する可動部（３１、３４、３５、３６、３８、４１、４４、４５、４６、４８）と、
前記支持基板（２）上において、前記支持基板（２）に固定されて支持され、前記駆動用の可動電極（３１、４１）に対向する駆動用の固定電極（３０、４０）と、前記角速度検出用の可動電極（３８、４８）に対向する角速度検出用の固定電極（３７、４７）とを有する固定部（３０、３８、４０、４８）と、を備えた１対の左右振動子（３、４）を含み、
前記左側振動子（３）と前記右側振動子（４）とを共に、これら左右振動子（３、４）を構成する各構成要素が左半分と右半分とで対称となる左右対称構造で構成されており、
前記左右振動子（３、４）それぞれにおける前記駆動用の固定電極（３０、４０）と前記駆動用の可動電極（３１、４１）との間に駆動電圧を印加することにより、前記可動部の少なくとも一部（３１、３４、４１、４４、）を前記支持基板（２）における前記基板面と水平な一方向に振動させると共に、
前記可動部の少なくとも一部（３１、３４、４１、４４、）に対して角速度が印加されたときに、この角速度によって発生するコリオリ力によって前記可動部の少なくとも一部（３１、３４、４１、４４）を前記振動方向と垂直な一方向に振動させることで、前記角速度検出用の可動電極（３８、４８）および固定電極（３７、４７）との間に形成される容量を変化させ、この容量の変化に基づいて前記角速度に応じたセンサ出力を発生する角速度センサの製造方法であって、
前記左側振動子（３）における左半分側に位置する前記駆動用の固定電極（３０）に対して印加する前記駆動電圧と、前記右側振動子（４）における右半分側に位置する前記駆動用の固定電極（４０）に対して印加する前記駆動電圧とを第１電圧として、該第１電圧を、直流成分がＡ［Ｖ］で交流成分がＢ［Ｖ］となるＡ±Ｂ［Ｖ］の電圧に設定すると共に、前記左側振動子（３）における右半分側に位置する前記駆動用の固定電極（３０）に対して印加する前記駆動電圧と、前記右側振動子（４）における左半分側に位置する前記駆動用の固定電極（４０）に対して印加する前記駆動電圧とを第２電圧として、該第２電圧を、直流成分がＣ［Ｖ］で交流成分がＤ［Ｖ］となるＣ±Ｄ［Ｖ］の電圧に設定し、かつ、前記第１電圧における交流成分となるＢ［Ｖ］と前記第２電圧における交流成分となるＤ［Ｖ］とを互いに逆位相として、該第１、第２電圧を前記駆動用の固定電極（３０）に印加することで前記左右振動子（３、４）を駆動させる駆動工程と、
前記駆動工程を行っている状態で一定の加速度を印加しながら前記センサ出力のモニタを行うモニタ工程と、
前記モニタ工程を行いながら、
ａ．前記第１、第２電圧における直流成分となるＡとＣの少なくとも一方を予め決められた該直流成分の中心値に対して変化させる、
ｂ．前記第１、第２電圧における交流成分となるＢとＤの少なくとも一方を予め決められた該交流成分の中心値に対して変化させる、
ｃ．前記第１、第２電圧が矩形波とされる場合に前記第１電圧と前記第２電圧を構成する矩形波のデューティ比を少なくとも一方を予め設定された該デューティ比の中心値に対して変化させる、のうちの少なくとも１つを行う電圧変化工程と、
前記モニタしている前記センサ出力が最も小さくなるときの変化量に関する情報を記憶部（１４２）に記憶させる記憶工程と、を含んでおり、
前記電圧変化工程では、前記第１、第２電圧における直流成分となるＡとＣの少なくとも一方を前記直流成分の中心値に対して変化させたのちに、前記第１電圧と前記第２電圧を構成する矩形波の少なくとも一方を前記デューティ比の中心値に対して変化させることを特徴とする角速度センサの製造方法。
【請求項６】
支持基板（２）と、
前記支持基板（２）上において、前記支持基板（２）に支持されるように形成され、前記支持基板（２）における基板面と水平方向に変位可能となっている駆動用の可動電極（３１、４１）と角速度検出用の可動電極（３８、４８）とを有する可動部（３１、３４、３５、３６、３８、４１、４４、４５、４６、４８）と、
前記支持基板（２）上において、前記支持基板（２）に固定されて支持され、前記駆動用の可動電極（３１、４１）に対向する駆動用の固定電極（３０、４０）と、前記角速度検出用の可動電極（３８、４８）に対向する角速度検出用の固定電極（３７、４７）とを有する固定部（３０、３８、４０、４８）と、を備えた１対の左右振動子（３、４）を含み、
前記左側振動子（３）と前記右側振動子（４）とを共に、これら左右振動子（３、４）を構成する各構成要素が左半分と右半分とで対称となる左右対称構造で構成されており、
前記左右振動子（３、４）それぞれにおける前記駆動用の固定電極（３０、４０）と前記駆動用の可動電極（３１、４１）との間に駆動電圧を印加することにより、前記可動部の少なくとも一部（３１、３４、４１、４４、）を前記支持基板（２）における前記基板面と水平な一方向に振動させると共に、
前記可動部の少なくとも一部（３１、３４、４１、４４、）に対して角速度が印加されたときに、この角速度によって発生するコリオリ力によって前記可動部の少なくとも一部（３１、３４、４１、４４）を前記振動方向と垂直な一方向に振動させることで、前記角速度検出用の可動電極（３８、４８）および固定電極（３７、４７）との間に形成される容量を変化させ、この容量の変化に基づいて前記角速度に応じたセンサ出力を発生する角速度センサの製造方法であって、
前記左側振動子（３）における左半分側に位置する前記駆動用の固定電極（３０）に対して印加する前記駆動電圧と、前記右側振動子（４）における右半分側に位置する前記駆動用の固定電極（４０）に対して印加する前記駆動電圧とを第１電圧として、該第１電圧を、直流成分がＡ［Ｖ］で交流成分がＢ［Ｖ］となるＡ±Ｂ［Ｖ］の電圧に設定すると共に、前記左側振動子（３）における右半分側に位置する前記駆動用の固定電極（３０）に対して印加する前記駆動電圧と、前記右側振動子（４）における左半分側に位置する前記駆動用の固定電極（４０）に対して印加する前記駆動電圧とを第２電圧として、該第２電圧を、直流成分がＣ［Ｖ］で交流成分がＤ［Ｖ］となるＣ±Ｄ［Ｖ］の電圧に設定し、かつ、前記第１電圧における交流成分となるＢ［Ｖ］と前記第２電圧における交流成分となるＤ［Ｖ］とを互いに逆位相として、該第１、第２電圧を前記駆動用の固定電極（３０）に印加することで前記左右振動子（３、４）を駆動させる駆動工程と、
前記駆動工程を行っている状態で一定の加速度を印加しながら前記センサ出力のモニタを行うモニタ工程と、
前記モニタ工程を行いながら、
ａ．前記第１、第２電圧における直流成分となるＡとＣの少なくとも一方を予め決められた該直流成分の中心値に対して変化させる、
ｂ．前記第１、第２電圧における交流成分となるＢとＤの少なくとも一方を予め決められた該交流成分の中心値に対して変化させる、
ｃ．前記第１、第２電圧が矩形波とされる場合に前記第１電圧と前記第２電圧を構成する矩形波のデューティ比を少なくとも一方を予め設定された該デューティ比の中心値に対して変化させる、のうちの少なくとも１つを行う電圧変化工程と、
前記モニタしている前記センサ出力が最も小さくなるときの変化量に関する情報を記憶部（１４２）に記憶させる記憶工程と、を含んでおり、
前記電圧変化工程では、前記第１、第２電圧における交流成分となるＢとＤの少なくとも一方を前記交流成分の中心値に対して変化させたのちに、前記第１電圧と前記第２電圧を構成する矩形波の少なくとも一方を前記デューティ比の中心値に対して変化させることを特徴とする角速度センサの製造方法。
【請求項７】
前記記憶工程では、前記記憶部（１４２）に前記第１、第２電圧の変化量に対応するアドレスを記憶させ、前記第１、第２電圧を前記中心値に対して逆方向に同じ変化量分だけ変化させたときに、前記第１、第２電圧双方の変化量に対応する１つのアドレスを記憶することを特徴とする請求項３に記載の角速度センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持基板上において、互いに対向するように可動電極および固定電極を設け、角速度の印加に伴う可動電極と固定電極との間の距離変化に基づいて、印加された角速度を検出する角速度センサおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電駆動・容量検出型マイクロジャイロセンサ等の角速度センサでは、角速度検出時に駆動用の固定電極および可動電極の間に駆動用電圧を印加することで電位差を発生させ、可動部を支持基板の基板面と水平な一方向に振動させている。このとき、角速度が印加されると、可動部に備えられた角速度検出用の可動電極と固定電極との間の間隔が印加された角速度に応じて変わることから、この間隔の変化による容量変化に基づいて、角速度に応じた出力を発生させるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、角速度だけではなく、外部からの加速度に対しても各電極間の間隔が変わってしまい、この間隔の変化による容量変化も出力されることになる。この出力は本来角速度を検出すべきジャイロセンサにとってはノイズとなる。
【０００４】
このため、従来では、この外部加速度出力を小さくするために、同一形状の振動子２つを並べて逆相で駆動し、その２つの振動子の容量変化の差動出力をとることにより、外部加速度出力をキャンセルして角速度出力だけを得るという方法を採用していた。
【特許文献１】特開平１１−３２６３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、この方法では十分なキャンセル効果が得られず、外部加速度に起因する出力を発生させてしまうことが確認された。この原因は、左右振動子の出来映えのバラツキにより、駆動共振周波数に差が存在するためである。
【０００６】
例えば、図７に示されるように、左右振動子それぞれの駆動共振周波数（振幅比がピーク点となる周波数）に差が存在する場合、実際に振動子を駆動する振動周波数としては、左右振動子それぞれの駆動共振周波数の中間周波数が用いられる。これは、左右振動子それぞれの振幅比を足し合わせた値が最も大きくなる周波数が振動周波数とされるためである。このため、左右振動子の振動周波数が各々の駆動共振周波数からずれることになり、振動周波数での左右振動子における重心の運動イメージは、図８の丸印で示されるように、最も振動が大きくなった位置に対してずれる。
【０００７】
このため、以下のような理由により、上記のように十分なキャンセル効果が得られなくなる。図９に、左右振動子の出来映えのバラツキがあった場合の作動状態を示し、この図に基づいて、その理由について説明する。
【０００８】
まず、振動子に加速度が印加されていない状態について考える。左右振動子の出来映えにバラツキがある場合には、ある任意の時間における駆動電極の重なり、つまりオーバラップ量に差が発生する。例えば、図９（ａ）に示されるように、左側の振動子の方が右側の振動子よりも重なりが大きくなる。なお、このとき、駆動電極により、上下方向に発生させられる静電力に関しては、バランスした状態となる。
【０００９】
そして、左右振動子の検出方向に加速度が印加され、図９（ｂ）に示されるように駆動電極間の間隔が変化すると、上下の静電力がアンバランスになる。このため、左右振動子の検出方向の加振力に差が発生する。具体的には、各振動子に発生する加振力は、次式で示され、駆動電極の重なりに応じて大きさが異なることになる。なお、次式中の電位差とは、駆動電極間の電位差を意味しており、従来では、直流成分がＶ１、交流成分がＶ２となる電圧を交流成分を逆相とした状態で駆動電極間に印加している。
【００１０】
（数１）
加振力∝（駆動電極の重なり）／ギャップ・電位差2
このように、左右振動子それぞれの加振力に差が生じると、左右振動子の振動軌跡の変化に差が生じることになる。例えば、図１０に示す左右振動子の振動軌跡の模式図から判るように、左右振動子それぞれの振動軌跡が加速度が印加されていない時（図中破線）には左右対称であったのに、加速度が印加された時（図中太線）には左右非対称となる。このため、左右振動子の容量変化の差動出力が変化し、外部加速度出力を十分にキャンセルできず、加速度に起因する出力を発生させてしまうのである。
【００１１】
これが外部加速度に起因した出力を発生させる原因である。この外部加速度に起因した出力を小さくすることは重要な課題であり、この問題を解決する方法が望まれている。
【００１２】
本発明は上記点に鑑みて、２つの振動子の差動出力によって外部加速度に起因した出力を抑制する容量型の角速度センサに関し、２つの振動子の出来映えバラツキによって外部加速度に起因した出力が発生することを抑制できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明の第１の特徴によれば、左側振動子（３）における左半分側に位置する駆動用の固定電極（３０）に対して印加する駆動電圧と、右側振動子（４）における右半分側に位置する駆動用の固定電極（４０）に対して印加する駆動電圧とを第１電圧として、該第１電圧を直流成分がＡ［Ｖ］で交流成分がＢ［Ｖ］となるＡ±Ｂ［Ｖ］の電圧とする。また、左側振動子（３）における右半分側に位置する駆動用の固定電極（３０）に対して印加する駆動電圧と、右側振動子（４）における左半分側に位置する駆動用の固定電極（４０）に対して印加する駆動電圧とを第２電圧として、該第２電圧を直流成分がＣ［Ｖ］で交流成分がＤ［Ｖ］となるＣ±Ｄ［Ｖ］の電圧とする。さらに、第１電圧における交流成分となるＢ［Ｖ］と第２電圧における交流成分となるＤ［Ｖ］とを互いに逆位相とする。そして、ａ．左側振動子と右側振動子とが逆位相で駆動するように、第１電圧の直流成分となるＡと第２電圧の直流成分となるＣとのうち少なくとも一方を変化させること、ｂ．左側振動子（３）と右側振動子とが逆位相で駆動するように第１電圧の交流成分となるＢと第２電圧の交流成分となるＤを第1、第2電圧の交流成分となるＢと前記第２電圧の交流成分となるＤとのうち少なくとも一方を変化させること、ｃ．前記左側振動子（３）と前記右側振動子（４）とが逆位相で駆動するように、第１電圧および第２電圧を矩形波として該矩形波のデューティ比の中心値に対して第１電圧および第２電圧のデューティ比のうち少なくとも一方変化させること、の少なくとも１つの調整を行う。
【００１４】
このように、第１電圧および第２電圧における直流成分、交流成分もしくはこれらを矩形波とする場合における矩形波のデューティ比の少なくとも１つを変化させることで、外部加速度出力を十分にキャンセルすることが可能となり、加速度に起因する出力が極力小さくなるように抑制することができる。
例えば、ａ．第１電圧の直流成分となるＡと第２電圧の直流成分となるＣとを第1、第2電圧の直流成分の中心値に対して逆方向に同じ変化量だけ変化させる、ｂ．第１電圧の交流成分となるＢと第２電圧の交流成分となるＤとを第1、第2電圧の交流成分の中心値に対して逆方向に同じ変化量だけ変化させる、ｃ．第１電圧および第２電圧が矩形波とされ矩形波のデューティ比の中心値に対して第１電圧および第２電圧のデューティ比を逆方向に同じ変化量だけ変化させると好ましい。
【００１５】
この場合、第１、第２電圧の変化量が同じであるため、変化量に対応するアドレスを記憶する記憶部（１４２）と、記憶部（１４２）に記憶されたアドレスを読み出すことにより、駆動用の固定電極（３０）に対して、変化量分の調整を行った第1、第2電圧を印加させる記憶部制御回路（１４１）とを備え、記憶部（１４２）に第１、第２電圧の変化量を記憶させる場合に、その変化量に応じたアドレスを１つだけ記憶させれば済むため、記憶部（１４２）の記憶容量を少なくすることが可能となる。
【００１６】
また、本発明の第２の特徴によれば、左側振動子（３）における左半分側に位置する駆動用の固定電極（３０）に対して印加する駆動電圧と、右側振動子（４）における右半分側に位置する駆動用の固定電極（４０）に対して印加する駆動電圧とを第1電圧として、
該第１電圧を、直流成分がＡ［Ｖ］で交流成分がＢ［Ｖ］となるＡ±Ｂ［Ｖ］の電圧に設定すると共に、左側振動子（３）における右半分側に位置する駆動用の固定電極（３０）に対して印加する駆動電圧と、右側振動子（４）における左半分側に位置する駆動用の固定電極（４０）に対して印加する駆動電圧とを第２電圧として、該第２電圧を、直流成分がＣ［Ｖ］で交流成分がＤ［Ｖ］となるＣ±Ｄ［Ｖ］の電圧に設定し、かつ、第１電圧における交流成分となるＢ［Ｖ］と第２電圧における交流成分となるＤ［Ｖ］とを互いに逆位相として、該第1、第2電圧を駆動用固定電極（３０）に印加することで左右振動子（３、４）を駆動させる駆動工程と、駆動工程を行っている状態で一定の加速度を印加しながらセンサ出力のモニタを行うモニタ工程とを行う。そして、モニタ工程を行いながら、ａ．第1、第2電圧における直流成分となるＡとＣの少なくとも一方を予め決められた該直流成分の中心値に対して変化させる、ｂ．第1、第2電圧における交流成分となるＢとＤの少なくとも一方を予め決められた該交流成分の中心値に対して変化させる、ｃ．第１、第２電圧が矩形波とされる場合に第1電圧と第2電圧を構成する矩形波のデューティ比を少なくとも一方を予め設定された該デューティ比の中心値に対して変化させる、のうちの少なくとも１つを行う電圧変化工程と、モニタしているセンサ出力が最も小さくなるときの変化量を記憶部（１４２）に記憶させる記憶工程と、を含んでいる。
【００１７】
このように、左右振動子（３、４）を駆動させている状態で一定の加速度を印加しながらセンサ出力をモニタし、センサ出力が最も小さくなる場合の第１、第２電圧の変化量を記憶部（１４２）に記憶させている。これにより、加速度に起因する出力が極力小さくなるように抑制できる角速度センサを製造することができる。
【００１８】
この場合、電圧変化工程において、第1、第2電圧における直流成分となるＡとＣの双方、交流成分となるＢとＤの双方、および、第1電圧と第2電圧を構成する矩形波の双方をそれぞれの中心値に対して互いに逆方向に同じ変化量分だけ変化させるようにすれば、第１電圧と第２電圧のいずれか一方のみを変化させる場合と比べて、調整効果を２倍にすることが可能となる。
【００１９】
また、本発明の第２の特徴において、ａ．第1、第2電圧における直流成分となるＡとＣの少なくとも一方を予め決められた該直流成分の中心値に対して変化させる、ｂ．第1、第2電圧における交流成分となるＢとＤの少なくとも一方を予め決められた該交流成分の中心値に対して変化させる、ｃ．第１、第２電圧が矩形波とされる場合に第1電圧と第2電圧を構成する矩形波のデューティ比を少なくとも一方を予め設定された該デューティ比の中心値に対して変化させる、のいずれか２つ以上を行う場合には、ａ〜ｃの順番に行うと良い。
【００２０】
このように順番に合せて調整を行えば、第1、第2電圧の調整が粗調整、微調整の順に行うことが可能である。これにより、より加速度に起因する出力が小さくなるように抑制できる角速度センサを製造することができる。
【００２１】
さらに、記憶工程において、記憶部（１４２）に第1、第2電圧の変化量に対応するアドレスを記憶させ、第1、第2電圧を中心値に対して逆方向に同じ変化量分だけ変化させたときに、第１、第２電圧双方の変化量に対応する１つのアドレスを記憶させるようにすれば、第１、第２電圧の変化量に応じたアドレスを１つだけ記憶させれば済むため、記憶部（１４２）の記憶容量を少なくすることが可能となる。
【００２２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００２４】
（第１実施形態）
本発明の一実施形態を適用した容量型の角速度センサとしての静電駆動・容量検出型マイクロジャイロセンサ（以下、単にジャイロセンサと省略する）の模式図を図１に示すと共に、図２にジャイロセンサにおける駆動電圧の印加状態を示す。また、図３に、図１のＡ−Ａ断面図を示す。以下、これらの図を参照して、本実施形態のジャイロセンサについて説明する。
【００２５】
図１に示すように、ジャイロセンサ１は、半導体からなる支持基板２上において、２つの振動子３、４を備えて構成されている。図１における紙面左側の振動子が左側振動子３、紙面右側の振動子が右側振動子４であり、これら各振動子３、４が左右対称構造で構成されている。
【００２６】
以下、左右振動子３、４の構造について説明するが、各振動子３、４の構造は全く同じであるため、ここでは左側振動子３の構造に関して説明し、右側振動子４の構造に関しては省略する。
【００２７】
左側振動子３は、駆動用の固定電極３０および可動電極３１、振動検出用の固定電極３２および可動電極３３、錘部３４、検出梁３５、駆動梁３６、角速度検出用の固定電極３７および可動電極３８を有し、これら各構成要素が枠部３９によって囲まれた構成となっている。そして、これら各構成要素が紙面左半分と右半分とで対称となる左右対称構造で構成されている。これら各構成要素のうち、駆動用の固定電極３０、駆動振動検出用の固定電極３２、角速度検出用の固定電極３７および枠部３９は、支持基板２に対して固定された固定部に相当するものである。また、駆動用の可動電極３１、振動検出用の可動電極３３、錘部３４、検出梁３５、駆動梁３６および角速度検出用の可動電極３８は、支持基板２の基板面に平行な方向に対して動くことができる可動部に相当するものである。
【００２８】
駆動用の固定電極３０は、左側振動子３の略中央位置において、上下２つずつ、合計４つ備えられている。各固定電極３０は、図３に示されるように支持基板２に対して固定されるように支持されている、図１に示されるように枠部３９より内側において二股に別れた形状とされている。そして、二股に別れた各部に、基体部３０ａと櫛歯部３０ｂが備えられた構成となっている。基体部３０ａは、紙面上下方向を長手方向として左側振動子３の中央部に向けて延設されており、櫛歯部３０ｂは、基体部３０ａの一側面において基体部３０ａの長手方向と垂直な方向に複数本突き出した状態で設けられている。また、各固定電極３０は、枠部３９に備えられた駆動用パッド３０ｃに電気的に接続されており、この駆動用パッド３０ｃを通じて、駆動用電圧が印加されるようになっている。
【００２９】
駆動用の可動電極３１は、左側振動子３の略中央位置において、駆動用の固定電極３０の各基体部３０ａと対向するように、上下４つずつ、合計８つ備えられている。この駆動用の可動電極３１は、図３に示されるように支持基板２に対してフローティング状態とされ、図１に示されるように錘部３４と一体化されている。各可動電極３１は、基体部３１ａと櫛歯部３１ｂを備えた構成となっている。基体部３１ａは、紙面上下方向を長手方向として錘部３４から左側振動子３の上下に向けて延設されており、櫛歯部３１ｂは、基体部３１ａの一側面、具体的には固定電極３０における櫛歯部３０ｂと対向する面において基体部３１ａの長手方向と垂直な方向に複数本突き出した状態で設けられている。このため、各可動電極３１の櫛歯部３１ｂと各固定電極３０の櫛歯部３０ｂとが、所定間隔を空けて交互に配置された状態となっている。
【００３０】
駆動振動検出用の固定電極３２は、駆動用の固定電極３０および可動電極３１よりも外側の位置において、上下２つずつ、合計４つ備えられている。各固定電極３２は、図３に示されるように支持基板２に対して固定されるように支持されている。そして、各固定電極３２は、基体部３２ａと櫛歯部３２ｂを備えて構成されている。基体部３２ａは、紙面上下方向を長手方向として左側振動子３の中央部に向けて延設されており、櫛歯部３２ｂは、基体部３２ａの先端部の一側面において基体部３２ａの長手方向と垂直な方向に複数本突き出した状態で設けられている。また、各固定電極３２は、枠部３９に備えられた振動検出用パッド３２ｃに電気的に接続されており、この振動検出用パッド３２ｃを通じて、固定電極３２の電位を測ることができるようになっている。
【００３１】
駆動振動検出用の可動電極３３は、錘部３４の両側に配置され、駆動振動検出用の固定電極３２の各基体部３２ａと対向するように、上下２つずつ、合計４つ備えられている。各可動電極３３は、図３に示されるように支持基板２に対してフローティング状態とされ、図１に示されるように錘部３４と一体化されている。各可動電極３３は、基体部３３ａと櫛歯部３３ｂを備えた構成となっている。基体部３３ａは、紙面上下方向を長手方向として錘部３４から左側振動子３の上下に向けて延設されており、櫛歯部３３ｂは、基体部３３ａの一側面、具体的には固定電極３２における櫛歯部３２ｂと対向する面において基体部３３ａの長手方向と垂直な方向に複数本突き出した状態で設けられている。このため、各可動電極３３の櫛歯部３３ｂと各固定電極３２の櫛歯部３２ｂとが、所定間隔を空けて交互に配置された状態となっている。
【００３２】
錘部３４は、駆動用の各固定電極３０の間に配置されている。この錘部３４は、紙面左右方向を長手方向として延設されており、支持基板２に対してフローティング状態とされている。
【００３３】
検出梁３５は、左側振動子３における略四隅に配置されている。この検出梁３５は、支持基板２に対する片持梁とされ、枠部３９側から延設された支持部３５ｂによって支持基板２に支持されている。これにより、可動部を構成する各要素が支持基板２に対して支持されている。この検出梁３５は、支持部３５ｂを介して角速度検出用のパッド３５ａと電気的に接続されている。この角速度検出用のパッド３５ａを通じて、駆動用の可動電極３１、駆動振動検出用の可動電極３３、および、角速度検出用の可動電極３８に対して所定電圧が印加できるようになっている。
【００３４】
駆動梁３６は、振動検出用の可動電極３３と角速度検出用の可動電極３８を接続するもので、紙面上下方向を長手方向とする複数本の梁部を備えて構成されている。そして、複数本の梁部によって紙面左右方向に振動検出用の可動電極３３を移動させられるようになっている。このため、振動検出用の可動電極３３と一体化された錘部３４、さらにはこの錘部３４と一体化された駆動用の可動電極３１が紙面左右方向に移動できるようになっている。
【００３５】
角速度検出用の固定電極３７は、左側振動子３における左右両側において、上下２つずつ、合計４つ備えられている。各固定電極３７は、図３に示されるように支持基板２に対して固定されるように支持されている。そして、各固定電極３７は、基体部３７ａと櫛歯部３７ｂを備えて構成されている。基体部３７ａは、紙面上下方向を長手方向として左側振動子３の中央部に向けて延設されており、櫛歯部３７ｂは、基体部３７ａの一側面において基体部３７ａの長手方向と垂直な方向に複数本突き出した状態で設けられている。また、各固定電極３７は、枠部３９に備えられた角速度検出用パッド３７ｃに電気的に接続されており、この角速度検出用パッド３７ｃを通じて、角速度検出用の固定電極３７の電位が測れるようになっている。
【００３６】
角速度検出用の可動電極３８は、錘部３４の両側において、角速度検出用の各固定電極３７と対向するように１つずつ配置され、合計２つ備えられている。各可動電極３８は、図３に示されるように支持基板２に対してフローティング状態とされ、図１に示されるように錘部３４や駆動梁３６等と一体化されている。各可動電極３８は、基体部３８ａと櫛歯部３８ｂを備えた構成となっている。基体部３８ａは、紙面上下方向を長手方向として枠部３９における上側位置から下側位置に至るように延設されており、櫛歯部３８ｂは、基体部３８ａの一側面、具体的には固定電極３７における櫛歯部３７ｂと対向する面において基体部３８ａの長手方向と垂直な方向に複数本突き出した状態で設けられている。このため、各可動電極３８の櫛歯部３８ｂと各固定電極３７の櫛歯部３７ｂとが、所定間隔を空けて交互に配置された状態となっている。
【００３７】
枠部３９は、左右振動子３、４を囲むように構成されたもので、図３に示されるように支持基板２に固定されている。この枠部３９は、パッド３９ａを介して一定電位に保持されるようになっている。このような構成により、本実施形態のジャイロセンサ１が構成されている。
【００３８】
なお、右側振動子４に関しては、左側振動子３と全く同じ構成となっており、それぞれ、以下の対応関係となっている。駆動用の固定電極３０および可動電極３１は、固定電極４０および可動電極４１に対応する。振動検出用の固定電極３２および可動電極３３は、固定電極４２および可動電極４３に対応する。錘部３４は、錘部４４に対応し、検出梁３５は、検出梁４５に対応する。駆動梁３６は、駆動梁３６に対応し、角速度検出用の可動電極３７および固定電極３８は、可動電極４７および固定電極４８に対応する。そして、枠部３９は、枠部４９に対応する。また、右側振動子４の各部を構成する基体部４０ａや櫛歯部４０ｂなどの詳細構成に関しても、図中において、左側振動子３に関して付した参照符号の３０番代のものを４０番代に変更したものとして示してある。
【００３９】
続いて、本実施形態のジャイロセンサ１の駆動およびジャイロセンサ１の検出容量の変化の検出に用いられるセンサ回路について説明する。図４に、センサ回路１１０のブロック構成を示し、この図を参照して説明する。
【００４０】
図４に示すように、センサ回路１１０は、駆動回路１２０と角速度検知回路１３０とが備えられた構成とされている。
【００４１】
駆動回路１２０は、ジャイロセンサ１に備えられた各振動子３、４における駆動用の可動電極３１、４１を振動させるためのものである。この駆動回路１２０には、センサ駆動電源を含む駆動電圧発生回路１２１、Ｃ−Ｖ変換回路１２２、増幅回路１２３、位相シフタ１２４および振幅一定制御部１２５が含まれている。
【００４２】
駆動電圧発生回路１２１は、センサ駆動電源からの電圧を昇圧することでジャイロセンサ１における駆動用の可動電極３１、４１を振動させるための電圧を形成するもので、駆動用の可動電極３１、４１を所定振幅かつ所定周波数で駆動するために、センサ駆動電源が発生させる電圧を昇圧し、所定の周波数の電圧を駆動電圧として駆動用の可動電極３１、４１に対して出力する。具体的には、Ｃ−Ｖ変換回路１２２および増幅回路１２３を介してフィードバックされる駆動電圧と振幅一定制御部１２５からの信号に基づいて、駆動電圧発生回路１２１が発生させる駆動電圧を調整するようになっている。
【００４３】
Ｃ−Ｖ変換回路１２２は、ジャイロセンサ１から、ジャイロセンサ１における駆動用の可動電極３１、４１の駆動振動に応じた検知信号（以下、駆動振動検知信号という）を受け取り、それを電圧変換するものである。
【００４４】
増幅回路１２３は、Ｃ−Ｖ変換回路１２２で電圧変換された駆動振動検知信号を所定ゲインで増幅するものである。この増幅回路１２３で増幅後の駆動振動検知信号が振幅一定制御部１２５および位相シフタ１２４に入力されるようになっている。
【００４５】
位相シフタ１２４は、駆動電圧の位相を調整するためのものである。上記したようにフィードバックされる駆動振動検知信号に基づいて駆動電圧発生回路１２１により駆動電圧が形成されることになるため、駆動振動検知信号の位相が実際に駆動用の可動電極３１、４１に出力したい駆動電圧の位相とずれている。この位相のズレを修復するために、駆動振動検知信号の位相を調整し、駆動電圧の位相に合わせなければならない。このため、位相シフタ１２４によって、駆動振動検知信号の位相が補正され、その結果、それに基づいて形成される駆動電圧の位相が調整されるようになっている。これにより、駆動電圧の周波数がｆｄとされる。
【００４６】
振幅一定制御部１２５は、駆動振動検知信号から現在の駆動用の可動電極３１、４１の振幅を検知すると共に、その振幅が一定となるように補正するための信号を駆動電圧発生回路１２１に出力するものである。
【００４７】
また、角速度検知回路１３０は、ジャイロセンサ１の検出信号に基づいてセンサ出力を得るためのものである。この角速度検知回路１３０には、２つのＣ−Ｖ変換回路１３１、１３２および増幅回路１３３、１３４と、差動増幅回路１３５と、同期検波回路１３６、ＬＰＦ１３７および０点・感度温特調整回路１３８が備えられている。
【００４８】
２つのＣ−Ｖ変換回路１３１、１３２は、一対の振動子３、４それぞれから、角速度検出用の可動電極３８、４８に対して角速度が加わったときに発生する振動に応じた検知信号（以下、角速度検知信号という）を受け取り、それを電圧変換するものである。
【００４９】
増幅回路１３３、１３４は、各Ｃ−Ｖ変換回路１３１、１３２で電圧変換後の角速度検知信号を所定ゲインで増幅するものである。これら増幅回路１３３、１３４で増幅後の角速度検知信号が差動増幅回路１３５に入力されるようになっている。
【００５０】
差動増幅回路１３５は、各増幅回路１３３、１３４で増幅された角速度検知信号の差動出力を発生させる差動増幅手段に相当するものである。この差動増幅回路１３５の差動出力が同期検波回路１３６に入力されるようになっている。この差動増幅回路１３５の差動出力は、直流成分となる所定のオフセット電圧を含む交流信号となる。
【００５１】
同期検波回路１３６は、位相シフタ１２４によって調整された位相に基づいて、差動増幅回路１３５の差動出力から周波数ｆｄと同期する成分を通過させ、ＬＰＦ１３７に出力するものである。
【００５２】
ＬＰＦ１３７は、同期検波回路１３６を通過した後の信号のうち、所定周波数以下の成分のみを抽出するものである。このＬＰＦ１３７に信号を通過させているため、ＬＰＦ１３７のフィルタ定数に応じた時間遅れが生じることになる。
【００５３】
０点・感度温特調整回路１３８は、ＬＰＦ１３７を通過した後の信号にも、出力オフセットや感度の温度特性が含まれていることから、それを調整するものであり、この０点・感度温特調整回路１３８で調整された後の信号が基本的にはセンサ出力として用いられる。
【００５４】
さらに、センサ回路１１０には、データ処理回路１４０が備えられている。このデータ処理回路１４０には、ＥＰＲＯＭ制御回路１４１とＥＰＲＯＭ１４２が備えられている。
【００５５】
ＥＰＲＯＭ制御回路１４１は、センサ回路１１０が形成されるチップと外部とを接続するトリム端子（パッド）に接続され、外部からのデータの書き込み信号の入力、ＥＰＲＯＭからのデータの読み出し、さらには、読み出したデータに基づいて駆動電圧発生回路１２１の出力する駆動電圧の調整や増幅回路１２３、１３３、１３４のゲイン調整などを行う。このＥＰＲＯＭ制御回路１４１が記憶部制御回路に相当する。なお、トリム端子は、センサ回路１００を接着・封止するパッケージ（図示せず）に覆われることになるが、パッケージの外部端子とワイヤボンディングにより接続されているため、外部端子を介してセンサ回路１１０の外部との電気的な接続を図ることが可能である。
【００５６】
ＥＰＲＯＭ１４２は、記憶部に相当するもので、駆動電圧発生回路１２１の出力する駆動電圧の調整を行うためのデータや増幅回路１２３、１３３、１３４のゲイン調整を行うためのデータを記憶している。ここでいう駆動電圧発生回路１２１の出力する駆動電圧の調整を行うためのデータとは、駆動電圧発生回路１２１の出力する駆動電圧として加速度の影響を小さくできる電圧に関する情報を示すアドレスなどのことを意味しており、ＥＰＲＯＭ１４２にはこのアドレスなどが記憶してある。そして、このＥＰＲＯＭ１４２に記憶したアドレスに基づいて、ＥＰＲＯＭ制御回路１４１が駆動電圧発生回路１２１の出力する駆動電圧の調整が行われることで、加速度の影響が小さくされる。
【００５７】
次に、本実施形態のジャイロセンサ１の製造工程の一工程として行われる駆動電圧の調整工程について説明する。なお、駆動電圧の調整の事前準備として、駆動回路１２０や角速度検知回路１３０に備えられた増幅回路１２３、１３３、１３４のゲイン調整等を行っておき、その後、駆動電圧の調整を行う。
【００５８】
まず、通常の角速度検知が行える状況を作り出す必要がある。このため、駆動電圧発生回路１２１から駆動電圧を発生させる。このとき、駆動電圧として、従来と同様、左右振動子３、４に対して大きさが等しく、かつ、互いに逆相の信号を用いる。
【００５９】
具体的には、駆動用の固定電極３０が電気的に接続された駆動用パッド３０ｃに対して所望の駆動電圧を印加することによって本実施形態のジャイロセンサ１を駆動する。すなわち、図２に示されるように、左側振動子３における４つの駆動用の固定電極３０のうち紙面左半分側に位置する２つと、右側振動子４における４つの駆動用の固定電極４０のうち紙面右半分側に位置する２つに対して、第１の電源５から第１電圧としてＡ±Ｂ［Ｖ］を印加する。また、左側振動子３における４つの駆動用の固定電極３０のうち紙面右半分側に位置する２つと、右側振動子４における４つの駆動用の固定電極４０のうち紙面左半分側に位置する２つに対して、第２の電源６から第２電圧としてＣ±Ｄ［Ｖ］の電圧を印加する。
【００６０】
ここでいう第１電圧となるＡ±Ｂ［Ｖ］および第２電圧となるＣ±Ｄ［Ｖ］とは、直流成分となる定電圧Ａ、Ｃに対して周期的に変化する交流成分となる電圧Ｂ、Ｄを加算もしくは減算した電圧値という意味である。ただし、交流成分となる電圧Ｂの±の符号と、交流成分となる電圧Ｄの±の符号は、相反の関係となっており、周期が１８０度ずれた互いに逆相の電圧となっている。
【００６１】
この状態で、左右振動子３、４のコリオリ力作用方向（駆動振動軸の垂直方向）に対して加速度を与える。加速度付与の手法としては、加振器などを使用する方法や重力加速度を利用する方法などがあるが、重力加速度を利用する方法を採用すると加速度付与の為の装置を備えなくても済み、かつ、常に一定の加速度を付与することが可能であるため、好ましい。
【００６２】
続いて、ジャイロセンサ１から角速度検知信号が出力され、角速度検知回路１３０からセンサ出力が出力されると、そのセンサ出力をモニタする。そして、センサ出力をモニタしながら左側振動子３に印加する駆動電圧と右側振動子４に印加する駆動電圧を変化させる。そして、センサ出力が最も小さくなるときの駆動電圧を検出する。例えば、駆動電圧（第1、第2電圧）における直流成分となる定電圧Ａ、Ｃと交流成分となる電圧Ｂ、Ｄのいずれか一方もしくは双方を変化させることができるが、本実施形態では、定電圧Ａ、Ｃを変化させる場合について説明する。
【００６３】
ここで、駆動電圧の変化のさせ方について説明する。調整のために駆動電圧（第1、第2電圧）を変化させる場合、変化させられる電圧範囲は決まっている。例えば、駆動電圧における直流成分となる定電圧Ａ、Ｃを変化させる場合において、調整可能な電圧範囲が１〜９Ｖであり、ジャイロセンサ１の駆動電圧が５Ｖを中心値としている場合、調整のために例えば定電圧Ａを５Ｖ→９Ｖ（５＋４Ｖ）もしくは５Ｖ→１Ｖ（５−４Ｖ）にすることができる。
【００６４】
このため、第1電圧と第２電圧の少なくとも一方に関して、定電圧Ａもしくは定電圧Ｃを５Ｖ→９Ｖもしくは５Ｖ→１Ｖに変化させる。このとき、定電圧Ａのみ、または定電圧Ｃのみを変化させることで、駆動電圧を調整可能である。そして、さらに好ましくは、定電圧Ａと同様に、定電圧Ｃに関しても定電圧Ａと逆に変化させると良い。つまり定電圧Ａを中心値に対して増加させるのであれば定電圧Ｃを中心値に対して減少させるように変化させるようにする。例えば、定電圧Ａを５Ｖ→９Ｖとしたのであれば、定電圧Ｃを５Ｖ→１Ｖとする。このようにすれば、調整効果を２倍にすることが可能となるため、定電圧Ａのみを変化させるよりも調整効果を向上させることが可能となる。
【００６５】
したがって、ＥＰＲＯＭ１４２の調整アドレス全体を等間隔で分割し、分割したそれぞれのアドレスを定電圧Ａおよび定電圧Ｃの中心値からの変化量と対応づけておく。そして、アドレス順に定電圧Ａおよび定電圧Ｃを中心値から変化させることで、分割したそれぞれのアドレスでのセンサ出力を計測する。例えば、ＥＰＲＯＭ１４２の調整アドレスが１０ｂｉｔ（０〜２５５番）まである場合、アドレス全体を８点程度に分割し、その８点のアドレスでのセンサ出力を計測する。その結果、図５に示すような調整アドレス−センサ出力特性が得られる。なお、調整アドレス−センサ出力特性は、実験などによりほぼ直線関係になることが判っているため、調整アドレス順に則してセンサ出力が変化する。
【００６６】
続いて、このグラフからどのアドレスにすれば０点出力が狙い値になるかを算出する。すなわち、図５中に示したように、センサ出力が０となるセンサ０点出力の狙い値と調整アドレス−センサ出力特性を示す直線との交点に一番近いアドレスが、加速度が発生したとしても最もセンサ出力が０に近くなるアドレスとなる。このため、このアドレスでＥＰＲＯＭ１４２への書き込みを行い記憶させる。
【００６７】
これにより、ＥＰＲＯＭ制御回路１４１にてＥＰＲＯＭ１４２に記憶させたアドレスを読み出せば、ジャイロセンサ１に加速度が印加された場合に、その加速度の影響によるセンサ出力が最も小さくできる定電圧Ａおよび定電圧Ｃの中心値からの変化量を求めることが可能となる。
【００６８】
なお、ここで示したように、定電圧Ａおよび定電圧Ｃを共に調整する場合に、その変化量を同じとすれば、ＥＰＲＯＭ１４２に記憶させるアドレスを１つにすることが可能であるため、ＥＰＲＯＭ１４２の記憶容量を少なくすることも可能となる。
【００６９】
次に、本実施形態のジャイロセンサ１の駆動方法について説明する。
【００７０】
本実施形態のジャイロセンサ１は、駆動用の固定電極３０が電気的に接続された駆動用パッド３０ｃに対して所望の駆動電圧を印加することによって駆動される。具体的には、図２に示されるように、左側振動子３における４つの駆動用の固定電極３０のうち紙面左半分側に位置する２つと、右側振動子４における４つの駆動用の固定電極４０のうち紙面右半分側に位置する２つに対して、第１の電源５から第１電圧としてＡ±Ｂ［Ｖ］を印加する。また、左側振動子３における４つの駆動用の固定電極３０のうち紙面右半分側に位置する２つと、右側振動子４における４つの駆動用の固定電極４０のうち紙面左半分側に位置する２つに対して、第２の電源６から第２電圧としてＣ±Ｄ［Ｖ］の電圧を印加する。
【００７１】
このとき、第１、第２電圧における直流成分となる定電圧Ａ、Ｃに関しては、ＥＰＲＯＭ制御回路１４１がＥＰＲＯＭ１４２に記憶したアドレスを読み出して駆動電圧発生回路１２１に伝えているため、上述した加速度の影響を小さくできる中心値からの変化量を加味した値に設定される。
【００７２】
このような駆動電圧が駆動用パッド３０ｃ、４０ｃに印加されると、駆動電圧の交流成分の周期的な変動に伴って、駆動用の固定電極３０、４０と可動電極３１、４１との間に形成される容量による静電引力が発生する。これにより、駆動梁３７、４７が撓み、錘部３４、４４と共に駆動用の可動電極３１、４１等が紙面左方向もしくは右方向に振動させられる。そして、駆動電圧の交流成分の周期変化に伴って錘部３４、４４と共に駆動用の可動電極３１、４１等が紙面左右方向に周期的に振動する。駆動電圧の交流成分が互いに逆相となっているため、左右の振動子は互いに逆方向へと振動する。
【００７３】
このとき、この周期的な振動に応じて振動検出用の固定電極３２、４２における櫛歯部３２ｂ、４２ｂと可動電極３２、４２における櫛歯部３２ｂ、４２ｂとのオーバラップ量が変動することから、これらによって形成される容量が変化する。この容量変化を固定電極３２、４２が接続された振動検出用のパッド３２ｃ、４２ｃの電位から測定することで、周期的な振動の大きさをモニタリングすることが可能となる。このため、周期的な振動の大きさが所望の値となるように、周期的な振動の大きさに合わせて駆動電圧をフィードバック制御する。
【００７４】
この状態において、角速度が入力されると、コリオリ力が発生し、検出梁３５、４５の撓みにより、錘部３４、４４および角速度検出用の可動部３８、４８などが紙面上下方向に振動する。
【００７５】
これにより、角速度検出用の可動電極３８、４８に備えられた櫛歯部３８ｂ、４８ｂと角速度検出用の固定電極３７、４７に備えられた櫛歯部３７ｂ、４７ｂとの間の間隔が変化し、これらによって形成される容量が変化する。この容量の変化に伴って角速度検出用の固定電極３７、４７の電位が変化するため、この電位を測定することにより、角速度を検出することが可能となる。
【００７６】
続いて、本実施形態のジャイロセンサ１による効果について説明する。
【００７７】
本実施形態では、上述したように、第１電圧としてＡ±Ｂ［Ｖ］、第２電圧としてＣ±Ｄ［Ｖ］を採用し、これらのうち直流成分となる定電圧Ａ、Ｃに関して、加速度が印加されたときのセンサ出力が最も小さくなる値を採用している。
【００７８】
このため、角速度検出時に加速度が印加されたとしても、その加速度による影響をできるだけ小さくすることが可能となる。これについて、図６を参照して説明する。
【００７９】
図６は、左右振動子３、４の振動軌跡の模式図を示したもので、図６（ａ）は、第１電圧と第２電圧の直流成分である定電圧Ａ、Ｃを共に中心値（例えば５Ｖ）とした場合の振動軌跡、図６（ｂ）は、第１電圧と第２電圧を本実施形態のようにした場合の振動軌跡を示している。
【００８０】
振動子の検出方向に加速度が加わっていなかったときから加速度が加わった状態になったとき、図６（ａ）に示されるように左右振動子３、４の変位量が揃う。
【００８１】
これは、ある任意の時間における検出方向、つまり紙面上下方向への加振力を調整することで、加速度が印加された際における可動部（錘部３４、４４や各可動電極等）の紙面上下方向への変位量を揃えることが可能となるためである。
【００８２】
すなわち、上述したように、各振動子３、４に発生する紙面上下方向への加振力は、次式で表される。
【００８３】
（数２）
加振力∝（駆動電極の重なり）／ギャップ・電位差２
そして、駆動電極に相当する駆動用の固定電極３０および可動電極３１における重なりとギャップが左右振動子３、４の出来映えのバラツキに起因するものである。このため、加振力を決定する３つ目のパラメータとなる電位差、つまり固定電極３０および可動電極３１の間の電位差を調整することで、左右振動子３、４の変位量が揃うように加振力をバランスさせられる。
【００８４】
したがって、加速度が印加された時、加速度が印加される前と左右振動子３、４の変位量が揃い、左右振動子３、４の容量変化の差動出力の変動が無くなる。このため、外部加速度出力を十分にキャンセルすることが可能となり、加速度に起因する出力が極力小さくなるように抑制することができる。
【００８５】
以上説明したように、本実施形態のジャイロセンサ１によれば、外部加速度出力を十分にキャンセルすることが可能となり、加速度に起因する出力が極力小さくなるように抑制することができる。これにより、センサ精度を向上させることが可能となる。
【００８６】
（他の実施形態）
上記実施形態では、駆動電圧として第１、第２電圧における直流成分である定電圧Ａ、Ｃのみを変化させる場合について説明したが、交流成分である電圧Ｂ、Ｄに関しても変化させることが可能である。すなわち、交流成分である電圧Ｂと電圧Ｄの少なくとも一方を変化させることで、調整を行うことができる。このとき、好ましくは、電圧Ｂと同様に、電圧Ｄに関しても電圧Ｂと逆に変化させると良い。このようにすれば、調整効果を２倍にすることが可能となるため、電圧Ｂ（または電圧Ｄ）のみを変化させるよりも調整効果を向上させるとともに、調整可能な範囲を広げることが可能となる。また、上記実施形態では駆動電圧が正弦波である場合について示しているが、矩形波としても良く、その場合には矩形波のデューティ比を変化させるという手法も用いることができる。
【００８７】
勿論、定電圧Ａ、Ｃを変化させる手法と、電圧Ｂ、Ｄを変化させる手法と、矩形波のデューティ比を変化させる手法のすべて、もしくは、いずれか２つを組み合わせて行うことも可能である。組み合わせを行う場合、調整量の大きさが（１）定電圧Ａ、Ｄを変化させる手法、（２）電圧Ｂ、Ｄを変化させる手法、（３）矩形波のデューティ比を変化させる手法の順番となるため、その順番に合せて粗調整、微調整を行うことが可能である。例えば、（１）、（２）の組み合わせとする場合には、まず（１）による調整にて粗調整を行い、続いて（２）による調整にて微調整を行うようにすると、素早い調整が行えると共に、より加速度による影響の少ない調整を行うことが可能となる。
【００８８】
上記実施形態で示したジャイロセンサ１の構造は、単なる一例であり、一般的に知られている他の構造などに本発明を適用しても良い。また、図１中において、各固定電極や各可動電極に備えられた櫛歯部の数は模式的なものであり、もちろん、図示された数に限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の第１実施形態におけるジャイロセンサの模式図である。
【図２】図１に示すジャイロセンサにおける駆動電圧の印加の様子を示した模式図である。
【図３】図１に示すジャイロセンサのＡ−Ａ断面図である。
【図４】センサ回路１１０のブロック構成を示した図である。
【図５】調整アドレス−センサ出力特性を示した図である。
【図６】左右振動子の振動軌跡の模式図を示したもので、（ａ）は、第１電圧と第２電圧とを同じもの（例えば、共にＡ±Ｂ［Ｖ］）とした場合の振動軌跡を示した図、（ｂ）は、第１電圧と第２電圧を異なるものとした場合の振動軌跡を示した図である。
【図７】左右振動子の出来映えのバラツキにより、駆動共振周波数に位相差を説明するための左右振動子の出力波形図である。
【図８】左右振動子における重心の運動イメージを示した模式図である。
【図９】左右振動子の出来映えのバラツキがあった場合の作動状態を示す模式図である。
【図１０】左右振動子の振動軌跡の模式図である。
【符号の説明】
【００９０】
１…ジャイロセンサ、２…支持基板、３…左側振動子、４…右側振動子、３０、４０…駆動用の固定電極、３１、４１…駆動用の可動電極、３２、４２…振動検出用の固定電極、３３、４３…振動検出用の可動電極、３４、４４…錘部、３５、４５…検出梁、３６、４６…駆動梁、３７、４７…角速度検出用の固定電極、３８、４８…角速度検出用の可動電極、３９、４９…枠部３９。
【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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