(57)【要約】【課題】  角速度の検出感度の劣化を抑える。【解決手段】  駆動用固定電極６ａ〜６ｆ、７ａ〜７ｆに入力される駆動信号Ｖａ〜Ｖｄは、振動子４をＸ軸方向に定常振動するように駆動する。Ｚ軸周りの角速度ωｚが作用するとコリオリ力の作用により、振動子４はＹ軸方向に振動する。変位検出部２２は振動子４のＹ軸方向の変位を通じて角速度ωｚを検出する。振動子４がＹ軸方向に変位することにより、駆動用可動電極４ａ〜４ｆと駆動用固定電極６ａ〜６ｆとの間の静電容量と、駆動用可動電極４ａ〜４ｆと駆動用固定電極７ａ〜７ｆとの間の静電容量とがアンバランスすることよりＹ軸方向に発生する正味の静電力を消去乃至低減するように、振幅制御器３は、振動子４のＹ軸方向の変位量に応じて、駆動信号Ｖａと駆動信号Ｖｂの間、及び駆動信号Ｖｃと駆動信号Ｖｄの間で信号の強さを配分する。【選択図】      図１
2005098892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
基端側を前記基板に固定され弾性を有する弾性支持部材と、
前記弾性支持部材の先端側に固着されることにより前記基板の上方に前記基板から離間して支持される振動子と、
前記振動子に設けられ、前記基板の主面に沿った第１所定軸の正方向に向いた第１電極面と前記第１所定軸の負方向に向いた第２電極面とを有する可動電極と、
前記基板に固定され、前記第１所定軸に垂直な第２所定軸の方向の端部において対向しない部分を残して、前記第１電極面に対向する第１固定電極と、
前記基板に固定され、前記第２所定軸の方向の端部において対向しない部分を残して、前記第２電極面に対向する第２固定電極と、
前記振動子を前記第２所定軸に沿った方向に定常振動させるための駆動信号を前記第１固定電極及び前記第２固定電極に入力する駆動信号入力部と、
前記第１所定軸及び前記第２所定軸の双方に垂直な第３所定軸の周りに作用する角速度により前記第１所定軸に沿った方向に前記振動子が変位する量である変位量を検出する変位検出部と、を備え、
前記駆動信号入力部は、
前記変位検出部が検出する前記変位量に基づいて、前記第１電極面と前記第１固定電極との間に作用する第１静電力と前記第２電極面と前記第２固定電極との間に作用する第２静電力との間の偏差を低減するように、前記第１固定電極と前記第２固定電極との間で、入力する前記駆動信号の強さを配分することを特徴とする角速度センサ。
【請求項２】
前記第２所定軸が前記基板の前記主面に垂直であり、
前記角速度センサは、
前記振動子に設けられ、前記第３所定軸の正方向に向いた第３電極面と前記第３所定軸の負方向に向いた第４電極面とを有する別の可動電極と、
前記基板に固定され、前記第２所定軸の方向の端部において対向しない部分を残して、前記第３電極面に対向する第３固定電極と、
前記基板に固定され、前記第２所定軸の方向の端部において対向しない部分を残して、前記第４電極面に対向する第４固定電極と、
前記１所定軸の周りに作用する角速度により前記第３所定軸に沿った方向に前記振動子が変位する量である変位量を検出する別の変位検出部と、を更に備え、
前記駆動信号入力部は、前記駆動信号を前記第３固定電極及び前記第４固定電極にも入力するものであり、且つ、前記別の変位検出部が検出する前記変位量に基づいて、前記第３電極面と前記第３固定電極との間に作用する第３静電力と前記第４電極面と前記第４固定電極との間に作用する第４静電力との間の偏差を低減するように、前記第３固定電極と前記第４固定電極との間においても、入力する前記駆動信号の強さを配分するものである請求項１記載の角速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動式の角速度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
角速度の検出を軽量で簡便に行うことを可能にする技術として、振動式の角速度センサが知られている。図８は、特許文献１に開示される従来の振動式の角速度センサの全体構成図である。この従来の角速度センサは、センシング部１００と周辺回路とを有している。センシング部１００は、基板７１を有しており、基板７１の上に固定された固定部材７２ａ〜７２ｄに基端側が連結された弾性支持部材７４ａ〜７４ｄよって、振動子７３が基板７１の主面から距離をおいて支持されている。振動子７３は、弾性支持部材７４ａ〜７４ｄに支持されることにより、基板７１の主面に平行なＸ−Ｙ座標面内において変位可能となっている。振動子７３の側面には、櫛歯状の可動電極７７ａ〜７７ｄ、７８ａ〜７８ｄが設けられている。基板１の上には、固定電極７９ａ〜７９ｄ、８２ａ〜８２ｄが、可動電極７７ａ〜７７ｄ、７８ａ〜７８ｄの一方の面に対向するように立設されており、固定電極８０ａ〜８０ｄ、８３ａ〜８３ｄが、可動電極７７ａ〜７７ｄ、７８ａ〜７８ｄの他方の面に対向するように立設されている。
【０００３】
センサエレメント１００は、ＳＯＩ（Semiconductor On Insulator）基板に微細加工を施すことによって一体的に形成されるもので、基板７１はＳＯＩ基板を構成する支持基板に相当し、シリコンを材料としている。基板７１の上の振動子７３を含む各部材は、ＳＯＩ基板を構成するＳＯＩ層から形成されるもので、同じくシリコンを材料としている。固定部材７２ａ〜７２ｄと基板７１との間、及び固定電極７９ａ〜７９ｄ、８０ａ〜８０ｄ、８２ａ〜８２ｄ、８３ａ〜８３ｄと基板７１との間は、ＳＯＩ基板の埋め込み絶縁膜に相当するシリコン酸化膜によって、互いに電気的に絶縁されている。
【０００４】
スイッチング制御回路８６は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオンし、スイッチＳＷ５〜ＳＷ８をオフすることにより、振動子７３を強制振動させる励振モードと、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオフし、スイッチＳＷ５〜ＳＷ８をオンすることにより、振動子７３を自由振動させるとともに角速度を検出する角速度検出モードとの、２つの動作モードを交互に実現する。励振モードでは、励振信号発生回路８５が生成する交流の励振信号が固定電極７９ａ〜７９ｄ、８０ａ〜８０ｄ、８２ａ〜８２ｄ、８３ａ〜８３ｄに入力される。このとき、固定電極７９ａ〜７９ｄ、８０ａ〜８０ｄと、固定電極８２ａ〜８２ｄ、８３ａ〜８３ｄとには、互いに逆相の励振信号が入力される。その結果、可動電極７７ａ〜７７ｄ、７８ａ〜７８ｄと固定電極７９ａ〜７９ｄ、８０ａ〜８０ｄ、８２ａ〜８２ｄ、８３ａ〜８３ｄとの間に発生する静電力により、振動子７３がＸ軸方向に振動する。振動子７３がＸ軸方向に振動しているときに、Ｚ軸周りの角速度が作用すると、Ｙ軸方向のコリオリ力が振動子７３に作用する。それにより、振動子７３には、Ｚ軸周りの角速度の大きさに応じた振幅の振動がＹ軸方向に発生する。
【０００５】
動作モードが励振モードから角速度検出モードへ切り替わると、固定電極７９ａ〜７９ｄ、８０ａ〜８０ｄ、８２ａ〜８２ｄ、８３ａ〜８３ｄには、励振信号発生回路８５からの励振信号は入力されなくなるので、振動子７３は自由振動することとなる。角速度検出モードでは、固定電極７９ａ〜７９ｄ、８２ａ〜８２ｄは、Ｃ−Ｖ（容量−電圧）変換器８８へ接続され、固定電極８０ａ〜８０ｄ、８３ａ〜８３ｄは、Ｃ−Ｖ変換器８９へ接続される。演算回路９０は、Ｃ−Ｖ変換器８８及びＣ−Ｖ変換器８９が出力する電圧信号を受けることにより、可動電極７７ａ〜７７ｄ、７８ａ〜７８ｄと固定電極７９ａ〜７９ｄ、８０ａ〜８０ｄ、８２ａ〜８２ｄ、８３ａ〜８３ｄとの間の静電容量の変化量として振動子７３のＹ軸方向の変位量を捉え、それによりＺ軸周りの角速度を検出する。
【特許文献１】特開２０００−８１３３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図９は、振動子７３の動きを詳細に示す説明図である。図９では、可動電極７７ａ〜７７ｄ、７８ａ〜７８ｄを可動電極７７ａ、７８ａで代表して示し、固定電極７９ａ〜７９ｄ、８０ａ〜８０ｄ、８２ａ〜８２ｄ、８３ａ〜８３ｄを固定電極７９ａ、８０ａ、８２ａ、８３ａで代表して示す。図９（ａ）に示すように、固定電極７９ａ、８０ａ、８２ａ、８３ａへの励振信号の入力が始まる前には、振動子７３は弾性支持部材７２ａ〜７２ｄの弾性復元力が釣り合う平衡位置にあり、このとき可動電極７７ａ、７８ａは、固定電極７９ａ、８０ａ、８２ａ、８３ａから等しく離れた位置にある。説明の便宜のために、可動電極７７ａと固定電極７９ａとの間の静電容量をＣ１で表し、可動電極７７ａと固定電極８０ａとの間の静電容量をＣ２で表す。同様に、可動電極７８ａと固定電極８２ａとの間の静電容量をＣ３で表し、可動電極７８ａと固定電極８３ａとの間の静電容量をＣ４で表す。振動子７３が図９（ａ）に示す平衡位置にあるときには、静電容量Ｃ１〜Ｃ４は、互いに等しい大きさとなる。
【０００７】
固定電極７９ａ、８０ａ、８２ａ、８３ａに励振信号が入力されると、振動子７３はＸ軸方向に振動する。このとき、Ｚ軸周りの角速度ωｚが振動子７３に作用すると、Ｙ軸方向のコリオリ力によりＹ軸方向の振動が発生し、Ｘ軸方向の振動とＹ軸方向の振動とが合成されることにより、振動子７３は上記平衡点を中心とする楕円軌道に沿った回転運動をする。即ち、振動子７３は図９（ｂ）〜図９（ｅ）の順序で楕円運動をする。図９（ｂ）に示すように、振動子７３のＹ軸負方向の変位量が最も大きいときには、静電容量Ｃ２とＣ４は最大となり、静電容量Ｃ１とＣ３は最小となる。即ち、静電容量Ｃ１、Ｃ３と静電容量Ｃ２、Ｃ４との間のアンバランスは最大となる。可動電極７７ａと固定電極７９ａの間に作用する静電力（静電引力）は、それらの電極間に印加される電圧と、それらの間の静電容量Ｃ１との積に略比例する。他の可動電極と固定電極との間の静電力についても同様の関係が成り立つ。従って、静電容量Ｃ１、Ｃ３と静電容量Ｃ２、Ｃ４との間のアンバランスにより、可動電極７７ａにはＹ軸負方向の静電力が作用する。
【０００８】
これに対して、図９（ｃ）に示すように、振動子７３のＹ軸方向の変位量がゼロとなるときには、静電容量Ｃ１とＣ３は等しくなり、静電容量Ｃ２とＣ４も等しくなる。即ち、静電容量Ｃ１、Ｃ３と静電容量Ｃ２、Ｃ４との間のアンバランスは最小のゼロとなる。従って、振動子７３が図９（ｃ）の位置にあるときには、振動子７３にはＹ軸方向の静電力は作用しない。同様に、振動子７３が図９（ｄ）の位置にあるときには、振動子７３にはＹ軸正方向の静電力が作用し、振動子７３が図９（ｅ）の位置にあるときには、振動子７３にはＹ軸方向の静電力は作用しない。
【０００９】
即ち、振動子７３が図９（ｅ）の位置から図９（ｂ）の位置を経て図９（ｃ）の位置に至る間には、振動子７３にはＹ軸負方向の静電力が大きさを変えつつ作用し、振動子７３が図９（ｃ）の位置から図９（ｄ）の位置を経て図９（ｅ）の位置に至る間には、振動子７３にはＹ軸正方向の静電力が大きさを変えつつ作用する。このように、振動子７３がＹ軸方向に変位することに伴って静電容量Ｃ１〜Ｃ４の間に生じるアンバランスによって、振動子７３にはＹ軸方向の静電力が作用する。すなわち、振動子７３にはＺ軸周りの角速度によるＹ軸方向のコリオリ力以外に、Ｙ軸方向の静電力が作用する。その結果、振動子７３のＹ軸方向の変位を通じて検出されるＺ軸周りの角速度の検出感度が低下するという問題点があった。
【００１０】
本発明は従来技術における上記の問題点に鑑みてなされたもので、振動子が角速度を受けて変位することにより駆動用可動電極と駆動用固定電極との間に発生する変位方向の静電力による角速度の検出感度の劣化を抑えた角速度センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決し上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、角速度センサであって、基板と、基端側を前記基板に固定され弾性を有する弾性支持部材と、前記弾性支持部材の先端側に固着されることにより前記基板の上方に前記基板から離間して支持される振動子と、前記振動子に設けられ、前記基板の主面に沿った第１所定軸の正方向に向いた第１電極面と前記第１所定軸の負方向に向いた第２電極面とを有する可動電極と、前記基板に固定され、前記第１所定軸に垂直な第２所定軸の方向の端部において対向しない部分を残して、前記第１電極面に対向する第１固定電極と、前記基板に固定され、前記第２所定軸の方向の端部において対向しない部分を残して、前記第２電極面に対向する第２固定電極と、前記振動子を前記第２所定軸に沿った方向に定常振動させるための駆動信号を前記第１固定電極及び前記第２固定電極に入力する駆動信号入力部と、前記第１所定軸及び前記第２所定軸の双方に垂直な第３所定軸の周りに作用する角速度により前記第１所定軸に沿った方向に前記振動子が変位する量である変位量を検出する変位検出部と、を備え、前記駆動信号入力部は、前記変位検出部が検出する前記変位量に基づいて、前記第１電極面と前記第１固定電極との間に作用する第１静電力と前記第２電極面と前記第２固定電極との間に作用する第２静電力との間の偏差を低減するように、前記第１固定電極と前記第２固定電極との間で、入力する前記駆動信号の強さを配分することを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載の角速度センサであって、前記第２所定軸が前記基板の前記主面に垂直であり、前記角速度センサは、前記振動子に設けられ、前記第３所定軸の正方向に向いた第３電極面と前記第３所定軸の負方向に向いた第４電極面とを有する別の可動電極と、前記基板に固定され、前記第２所定軸の方向の端部において対向しない部分を残して、前記第３電極面に対向する第３固定電極と、前記基板に固定され、前記第２所定軸の方向の端部において対向しない部分を残して、前記第４電極面に対向する第４固定電極と、前記１所定軸の周りに作用する角速度により前記第３所定軸に沿った方向に前記振動子が変位する量である変位量を検出する別の変位検出部と、を更に備え、前記駆動信号入力部は、前記駆動信号を前記第３固定電極及び前記第４固定電極にも入力するものであり、且つ、前記別の変位検出部が検出する前記変位量に基づいて、前記第３電極面と前記第３固定電極との間に作用する第３静電力と前記第４電極面と前記第４固定電極との間に作用する第４静電力との間の偏差を低減するように、前記第３固定電極と前記第４固定電極との間においても、入力する前記駆動信号の強さを配分するものである。
【発明の効果】
【００１３】
このような構成の角速度センサは、駆動信号が入力されることにより第２所定軸方向に定常振動する振動子が第３所定軸周りの角速度を受けることによって第１所定軸方向に変位する量である変位量に基づいて、第１電極面と第１固定電極との間に作用する第１静電力と、第２電極面と第２固定電極との間に作用する第２静電力との間の偏差を低減するように、第１固定電極と第２固定電極との間に入力する駆動信号の強さを配分するので、第１所定軸方向の変位によって可動電極と固定電極との間に発生する第１所定軸方向の正味の静電力が低減される。それにより、第１所定軸方向の正味の静電力の上記変位量への影響が低減されるので、上記変位量として検出される第３所定軸周りの角速度の検出感度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による角速度センサの全体構成図である。また、図２は、同角速度センサのセンシング部の斜視図（図２（ａ））及び断面図（図２（ｂ））である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ切断線及びＢ−Ｂ切断線に沿った断面図である。この角速度センサ１０１は、センシング部１１１とその周辺回路とを備えている。センシング部１１１は基板２１を有しており、基板２１の上に固定された固定部材２３ａ〜２３ｄに基端側が連結された弾性支持部材５ａ〜５ｄよって、直方体の振動子４が支持されている。振動子４は、基板２１から離間し基板２１の上方に浮遊した状態で、且つその上面および底面が基板２１の主面に平行になるように支持されている。振動子４は、弾性支持部材５ａ〜５ｄに支持されることにより、基板２１の主面に平行なＸ−Ｙ座標面内において変位可能となっている。
【００１５】
振動子４の側面には、櫛歯状の駆動用可動電極４ａ〜４ｆ、櫛歯状の検出用可動電極４ｉ、４ｊ、４ｍ、４ｎが設けられている。基板２１の上には、駆動用固定電極（第１固定電極）６ａ〜６ｆが、駆動用可動電極４ａ〜４ｆのＹ軸（第１所定軸）正方向に向いた面（第１電極面）に対向するように立設されており、駆動用固定電極（第２固定電極）７ａ〜７ｆが、駆動用可動電極４ａ〜４ｆのＹ軸負方向に向いた面（第２電極面）に対向するように立設されている。基板２１の上には更に、櫛歯状の検出用固定電極１０ａが、櫛歯状の検出用可動電極４ｉ、４ｊに噛合するように立設されており、櫛歯状の検出用固定電極１０ｂが、櫛歯状の検出用可動電極４ｍ，４ｎに噛合するように立設されている。
【００１６】
駆動用可動電極４ａ〜４ｆ及び駆動用固定電極６ａ〜６ｆ、７ａ〜７ｆの個数は、図１及び図２に例示するものに限られず、好ましくは、駆動力を高めるために遙かに大きく設定される。同様に、検出用可動電極４ｉ，４ｊ，４ｍ，４ｎ及び検出用固定電極１０ａ、１０ｂの櫛歯の個数は、図１及び図２に例示するものに限られず、好ましくは、検出感度を高めるために遙かに大きく設定される。
【００１７】
駆動用固定電極６ａ〜６ｆと駆動用可動電極４ａ〜４ｆ、及び駆動用固定電極７ａ〜７ｆと駆動用可動電極４ａ〜４ｆは、Ｘ軸（第２所定軸）方向の端部において、互いに対向しない部分４１、４２を有している（図２（ｂ）参照）。これにより、駆動用固定電極６ａ〜６ｆ、７ａ〜７ｆに駆動信号が入力されたときに、可動電極４ａ〜４ｆにＸ軸方向の駆動力が生じる。
【００１８】
センシング部１１１は、半導体微細加工プロセスを用いて製造可能である。基板２１及び基板２１の上に設けられる振動子４を含む各部材は、例えばシリコンを材料としている。駆動用固定電極６ａ〜６ｆ、７ａ〜７ｆと基板２１との間、及び検出用固定電極１０ａ、１０ｂと基板２１との間は、絶縁膜５０（図２（ｂ）参照）によって、互いに電気的に絶縁されている。絶縁膜５０は、例えばシリコン酸化物を材料とする。なお、振動子４は、弾性支持部材５ａ〜５ｄ及び固定部材２３ａ〜２３ｄを通じて、基板２１に接地されている。更に、駆動用可動電極４ａ〜４ｆ及び検出用可動電極４ｉ、４ｊ、４ｍ、４ｎは、振動子４と同一材料で構成され、振動子４と一体的に連結している。
【００１９】
周辺回路は、信号発生器１、位相制御器２、振幅制御器３、Ｃ−Ｖ変換器１１、及び演算器１２を備えている。信号発生器１、位相制御器２及び振幅制御器３は駆動信号入力部２０を構成する。また、検出用可動電極４ｉ、４ｊ、４ｍ、４ｎ、検出用固定電極１０ａ、１０ｂ、Ｃ−Ｖ変換器１１、及び演算器１２の一部は変位検出部２２を構成する。信号発生器１は、正弦波又は矩形波等の交流信号を生成する。位相制御器２は、例えば１倍乗算器２ａと−１倍乗算器２ｂとを備えることにより、信号発生器１が生成した交流信号の位相を０°及び１８０°シフトさせることにより、正相及び逆相の交流信号を生成する。振幅制御器３は、例えば増幅率が可変の増幅器３ａ〜３ｄを備えることにより、正相及び逆相の交流信号の振幅を調整して、駆動信号Ｖａ〜Ｖｄを出力する。正相の駆動信号Ｖａは駆動用固定電極６ａ〜６ｃへ入力され、正相の駆動信号Ｖｂは駆動用固定電極７ａ〜７ｃへ入力され、逆相の駆動信号Ｖｃは駆動用固定電極６ｄ〜６ｆへ入力され、逆相の駆動信号Ｖｄは駆動用固定電極７ｄ〜７ｆへ入力される。
【００２０】
図３は、振幅制御器３が駆動信号Ｖａ〜Ｖｄの振幅を同一に調整したときの駆動信号Ｖａ〜Ｖｄの波形の例を示すグラフである。図３（ａ）は、駆動信号Ｖａ〜Ｖｄが正弦波である場合の波形図であり、図３（ｂ）は同信号が矩形波である場合の波形図である。図３が示すように、駆動信号Ｖａ〜Ｖｄは、例えば負電位とならないように正電位側にバイアスされている。駆動信号Ｖａ〜Ｖｄが駆動用固定電極６ａ〜６ｆ、７ａ〜７ｆに入力されることにより、駆動用可動電極４ａ〜４ｆと駆動用固定電極６ａ〜６ｆ、７ａ〜７ｆとの間には、静電引力が作用する。駆動用固定電極６ａ〜６ｃ、７ａ〜７ｃと駆動用固定電極６ｄ〜７ｆ、７ｄ〜７ｆとには、互いに逆相の駆動信号Ｖａ、Ｖｂと駆動信号Ｖｃ、Ｖｄとがそれぞれ入力されるので、駆動用可動電極４ａ〜４ｆには、Ｘ軸方向に沿った駆動力が生じる。この駆動力により、振動子４はＸ軸方向に定常振動する。この定常振動は参照振動と称される。
【００２１】
振動子４が参照振動を行っているときに、Ｚ軸（第３所定軸）周りに角速度ωｚが作用すると、Ｙ軸方向にコリオリ力が作用する。Ｙ軸方向のコリオリ力Ｆｙは、角速度ωｚと参照振動の速度Ｖｘと振動子４の質量Ｍとの積に比例し、より詳細には、
Ｆｙ＝２Ｍ・ωｚ・Ｖｘ  ・・・・（式１）
で表される。
【００２２】
従って、Ｚ軸周りの角速度ωｚは、振動子４のＹ軸方向への振動を生じる。コリオリ力ＦｙによるＹ軸方向の振動とＸ軸方向の参照振動との合成により、振動子４はＸＹ平面上で楕円運動をする。角速度ωｚが大きいほど振動子４のＹ方向の振幅は大きくなる。変位検出部２２は、Ｙ軸方向の振動にともなって振動子４がＹ軸方向に変位する量である変位量を通じて角速度ωｚを検出する。
【００２３】
振動子４がＹ軸方向に変位すると、検出用可動電極４ｉ、４ｊと検出用固定電極１０ａとの間の静電容量、及び検出用可動電極４ｍ、４ｎと検出用固定電極１０ｂとの間の静電容量が変化する。これらの静電容量の変化は、互いに逆相となる。Ｃ−Ｖ変換器１１ａは検出用可動電極４ｉ、４ｊと検出用固定電極１０ａとの間の静電容量を電圧信号へ変換し、Ｃ−Ｖ変換器１１ｂは検出用可動電極４ｍ、４ｎと検出用固定電極１０ｂとの間の静電容量を電圧信号へ変換する。演算器１２が備える減算器１２ａは、Ｃ−Ｖ変換器１１ａが出力する電圧信号とＣ−Ｖ変換器１１ｂが出力する電圧信号との差を演算して出力する。即ち、減算器１２ａは、入力される２つの電圧信号の間の逆相成分を取り出すことにより、振動子４のＹ軸方向の変位量を検出する。
【００２４】
振動子４のＹ軸方向の変位量の検出信号である減算器１２ａの出力信号は、振幅制御器３へフィードバックされる。後述するように、振幅制御器３は、フィードバックされた検出信号に基づいて、駆動用可動電極４ａ〜４ｆに作用するＹ軸方向の静電力を低減乃至消去するように、駆動信号Ｖａと駆動信号Ｖｂの間の強度の配分、及び駆動信号Ｖｃと駆動信号Ｖｄの間の強度の配分を調整する。
【００２５】
演算器１２が備える加算器１２ｃは、Ｃ−Ｖ変換器１１ａが出力する電圧信号とＣ−Ｖ変換器１１ｂが出力する電圧信号との和を演算して出力する。即ち、加算器１２ｃは、入力される２つの電圧信号の間の同相成分を取り出すことにより、振動子４のＸ軸方向の変位量を検出する。振動子４がＸ軸方向に変位するのに伴って、検出用可動電極４ｉ、４ｊと検出用固定電極１０ａとの間の距離、及び検出用可動電極４ｍ、４ｎと検出用固定電極１０ｂとの間の距離が変化すると、それに伴い、それらの間の静電容量が変化する。この静電容量の変化は、Ｃ−Ｖ変換器１１ａ及び１１ｂの出力電圧に同相成分として現れるので、加算器１２ｃの出力信号は振動子４のＸ軸方向の変位量の検出信号となる。加算器１２ｃの出力信号は信号発生器１へフィードバックされる。信号発生器１は、フィードバックされた検出信号に基づいて、振動子４のＸ軸方向の参照振動の振幅及び周波数が、与えられた基準となる振幅及び周波数にそれぞれ一致するように、生成する交流信号の振幅及び周波数を制御する。
【００２６】
図４は、振幅制御器３の動作を説明するための図である。図４では、駆動用可動電極４ａ〜４ｆを代表して駆動用可動電極４ａ、４ｄを示し、駆動用固定電極６ａ〜６ｆ、７ａ〜７ｆを代表して、駆動用固定電極６ａ、６ｄ、７ａ、７ｄを示している。Ｘ軸方向に参照振動する振動子４が、角速度ωｚを受けることによりＹ軸方向に振動する過程で、図４に例示するようにＹ軸正方向に変位したときには、駆動用可動電極４ａと駆動用固定電極６ａとの間の静電容量Ｃａは、駆動用可動電極４ａと駆動用固定電極７ａとの間の静電容量Ｃｂよりも大きくなる。同様に、駆動用可動電極４ｄと駆動用固定電極６ｄとの間の静電容量Ｃｃは、駆動用可動電極４ｄと駆動用固定電極７ｄとの間の静電容量Ｃｄよりも大きくなる。
【００２７】
従って、駆動信号Ｖａと駆動信号Ｖｂとが同一強度であって、駆動信号Ｖｃと駆動信号Ｖｄとが同一強度であれば、駆動用可動電極４ａと駆動用固定電極６ａとの間に作用する静電力は、駆動用可動電極４ａと駆動用固定電極７ａとの間に作用する静電力よりも大きくなる。同様に、駆動用可動電極４ｄと駆動用固定電極６ｄとの間に作用する静電力は、駆動用可動電極４ｄと駆動用固定電極７ｄとの間に作用する静電力よりも大きくなる。その結果、可動電極４ａ、４ｄには、それらの合成力としての静電力、即ち正味の静電力がＹ軸正方向に作用し、角速度ωｚによるＹ軸方向のコリオリ力Ｆｙ以外の力がＹ軸方向に作用することとなる。
【００２８】
振幅制御器３は、減算器１２ａが出力するＹ軸方向の変位量の検出信号に基づいて、静電容量Ｃａと静電容量Ｃｂとの間のアンバランスに起因する静電力のアンバランス（偏差）を埋め合わせるように、駆動信号Ｖａを駆動信号Ｖｂよりも弱くする。即ち、振幅制御器３は、
Ｃａ・Ｖａ＝Ｃｂ・Ｖｂ  ・・・・（式２）
の関係が成り立つように、或いはこの関係に近付くように、駆動信号Ｖａ及び駆動信号Ｖｂの強さを配分する。
【００２９】
同様に、振幅制御器３は、減算器１２ａが出力するＹ軸方向の変位量の検出信号に基づいて、静電容量Ｃｃと静電容量Ｃｄとの間のアンバランスに起因する静電力のアンバランス（偏差）を埋め合わせるように、駆動信号Ｖｃを駆動信号Ｖｄよりも弱くする。即ち、振幅制御器３は、
Ｃｃ・Ｖｃ＝Ｃｄ・Ｖｄ  ・・・・（式３）
の関係が成り立つように、或いはこの関係に近付くように、駆動信号Ｖｃ及び駆動信号Ｖｄの強さを配分する。振幅制御器３は、振動子４がＹ軸負方向に変位したときにも、式２及び式３の関係が成り立つように、乃至それらの関係に近付くように駆動信号Ｖａ〜Ｖｄの強さを配分する。このとき、駆動信号Ｖａと駆動信号Ｖｂとの間の大小関係、及び駆動信号Ｖｃと駆動信号Ｖｄとの間の大小関係は、上記とは逆となる。
【００３０】
このように、振幅制御器３は、Ｙ軸方向の変位量に応じて、式２及び式３が成り立つように、或いは式２及び式３に近付くように、駆動信号Ｖａと駆動信号Ｖｂとの間の強さの配分、及び駆動信号Ｖｃと駆動信号Ｖｄとの間の強さの配分を調整する。それにより、振動子４がＹ軸方向に変位することに伴って駆動用可動電極４ａ〜４ｆに発生するＹ軸方向の静電力のアンバランスが解消乃至低減され、駆動用可動電極４ａ〜４ｆに作用するＹ軸方向の正味の静電力が消去乃至低減される。従って、減算器１２ａが検出する振動子４のＹ軸方向の変位量において、角速度ωｚに起因するコリオリ力Ｆｙ以外の力成分の影響が消去乃至低減されるので、振動子４のＹ軸方向の変位量に基づく角速度ωｚの検出の感度が向上する。
【００３１】
（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態による角速度センサの全体構成図である。また、図６は、同角速度センサのセンシング部の斜視図（図６（ａ））及び断面図（図６（ｂ））である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＣ−Ｃ切断線及びＤ−Ｄ切断線に沿った断面図である。図５及び図６において、図１及び図２と同一部分又は対応する部分には、同一の符号を付している。
【００３２】
この角速度センサ１０２は、センシング部１１２とその周辺回路とを備えている。センシング部１１２では、基板２１の上に固定された固定部材２３ａ〜２３ｄに基端側が連結された弾性支持部材５ａ〜５ｄよって、直方体の振動子４が基板２１の上に支持されている。振動子４は、基板２１から離間し基板２１の上方に浮遊した状態で、かつその上面および底面が基板２１の主面に平行になるように支持されている。振動子４は、弾性支持部材５ａ〜５ｄに支持されることにより、基板２１の主面に平行なＸ−Ｙ座標面内に加えて当該主面に垂直なＺ軸方向にも変位可能となっている。
【００３３】
振動子４の側面には、櫛歯状の駆動用可動電極４ａ〜４ｈ、櫛歯状の検出用可動電極４ｉ、４ｊ、４ｍ、４ｎ、４ｒ、４ｓ、４ｔ、４ｕが設けられている。本実施形態による角速度センサ１０２では、駆動用可動電極４ａ〜４ｈと検出用可動電極４ｉ、４ｊ、４ｍ、４ｎ、４ｒ、４ｓ、４ｔ、４ｕとの双方が、振動子４の４つの側面の全てに配分されている。基板２１の上には、駆動用固定電極（第１固定電極）６ａ〜６ｄが、駆動用可動電極４ａ〜４ｄのＹ軸（第１所定軸）正方向に向いた面（第１電極面）に対向するように立設されており、駆動用固定電極（第２固定電極）７ａ〜７ｄが、駆動用可動電極４ａ〜４ｄのＹ軸負方向に向いた面（第２電極面）に対向するように立設されている。同様に基板２１の上には、駆動用固定電極（第３固定電極）７ｅ〜７ｈが、駆動用可動電極４ｅ〜４ｈのＸ軸（第３所定軸）正方向に向いた面（第３電極面）に対向するように立設されており、駆動用固定電極（第４固定電極）６ｅ〜６ｈが、駆動用可動電極４ｅ〜４ｈのＸ軸負方向に向いた面（第４電極面）に対向するように立設されている。
【００３４】
基板２１の上には更に、櫛歯状の検出用固定電極１０ａが、櫛歯状の検出用可動電極４ｉ、４ｊに噛合するように立設されており、櫛歯状の検出用固定電極１０ｂが、櫛歯状の検出用可動電極４ｍ，４ｎに噛合するように立設されている。同様に基板２１の上には、櫛歯状の検出用固定電極１０ｃが、櫛歯状の検出用可動電極４ｒ、４ｓに噛合するように立設されており、櫛歯状の検出用固定電極１０ｄが、櫛歯状の検出用可動電極４ｔ，４ｕに噛合するように立設されている。
【００３５】
駆動用可動電極４ａ〜４ｈ及び駆動用固定電極６ａ〜６ｈ、７ａ〜７ｈの個数が、図５及び図６に例示するものに限られず、好ましくは、駆動力を高めるために遙かに大きく設定される点、並びに、検出用可動電極４ｉ，４ｊ，４ｍ，４ｎ、４ｒ、４ｓ、４ｔ、４ｕ及び検出用固定電極１０ａ〜１０ｄの櫛歯の個数が、図５及び図６に例示するものに限られず、好ましくは、検出感度を高めるために遙かに大きく設定される点は、第１の実施形態による角速度センサ１０１と同様である。
【００３６】
角速度センサ１０２では、いわゆるVertical Comb Driveを実現するために、振動子４は、駆動用固定電極６ａ〜６ｈ、７ａ〜７ｈよりもやや高い位置に支持されている。即ち、駆動用固定電極６ａ〜６ｈと駆動用可動電極４ａ〜４ｈ、及び駆動用固定電極７ａ〜７ｈと駆動用可動電極４ａ〜４ｈは、Ｚ軸（第２所定軸）方向の端部において、互いに対向しない部分４３、４４を有している（図６（ｂ）参照）。これにより、駆動用固定電極６ａ〜６ｈ、７ａ〜７ｈに駆動信号が入力されたときに、可動電極４ａ〜４ｈにＺ軸方向の駆動力が生じる。このように角速度センサ１０２は、振動子４がＺ軸方向に参照振動するように構成されている。また、検出用可動電極４ｉ，４ｊ，４ｍ，４ｎ、４ｒ、４ｓ、４ｔ、４ｕと検出用固定電極１０ａ〜１０ｄとの間にも、同様に対向しない部分４３、４４が設けられている（図６（ｂ）参照）。
【００３７】
第１の実施形態によるセンシング部１１１と同様に、センシング部１１２は、半導体微細加工プロセスを用いて製造可能であり、基板２１及び基板２１の上に設けられる振動子４を含む各部材は、例えばシリコンを材料としている。駆動用固定電極６ａ〜６ｈ、７ａ〜７ｈと基板２１との間、及び検出用固定電極１０ａ〜１０ｄと基板２１との間は、例えばシリコン酸化物を材料とする絶縁膜５０によって、互いに電気的に絶縁されている。振動子４が、弾性支持部材５ａ〜５ｄ及び固定部材２３ａ〜２３ｄを通じて、基板２１に接地されている点、更に、駆動用可動電極４ａ〜４ｈ及び検出用可動電極４ｉ、４ｊ、４ｍ、４ｎ、４ｒ、４ｓ、４ｔ、４ｕが、振動子４と同一材料で構成され、振動子４と一体的に連結している点もセンシング部１１１と同様である。
【００３８】
周辺回路は、信号発生器１、振幅制御器３、Ｃ−Ｖ変換器１１、及び演算器１２を備えている。信号発生器１及び振幅制御器３は駆動信号入力部２０を構成する。また、検出用可動電極４ｉ、４ｊ、４ｍ、４ｎ、４ｒ、４ｓ、４ｔ、４ｕ、検出用固定電極１０ａ〜１０ｄ、Ｃ−Ｖ変換器１１、及び演算器１２の一部は変位検出部２２を構成する。信号発生器１は、第１の実施形態における信号発生器１と同様に、正弦波又は矩形波等の交流信号を生成する。第１の実施形態による角速度センサ１０１とは異なり、駆動信号入力部２０は位相制御器２を必要としない。従って、振幅制御器３は、同相の交流信号の振幅を調整して、駆動信号Ｖａ〜Ｖｄを出力する。駆動信号Ｖａは駆動用固定電極６ａ〜６ｄへ入力され、駆動信号Ｖｂは駆動用固定電極７ａ〜７ｄへ入力され、駆動信号Ｖｃは駆動用固定電極６ｅ〜６ｈへ入力され、駆動信号Ｖｄは駆動用固定電極７ｅ〜７ｈへ入力される。振幅制御器３が駆動信号Ｖａ〜Ｖｄの振幅を同一に調整したときの駆動信号Ｖａ〜Ｖｄの波形の例は、図３において、駆動信号Ｖａ（Ｖｂ）と駆動信号Ｖｃ（Ｖｄ）とのうちの一方の曲線によって共通に描かれる。
【００３９】
駆動信号Ｖａ〜Ｖｄが駆動用固定電極６ａ〜６ｈ、７ａ〜７ｈに入力されることにより、駆動用可動電極４ａ〜４ｈと駆動用固定電極６ａ〜６ｈ、７ａ〜７ｈとの間には、静電引力が作用する。駆動用可動電極４ａ〜４ｈと駆動用固定電極６ａ〜６ｈ、７ａ〜７ｈとは、互いに対向しない部分４３、４４を有しているために、同相の駆動信号Ｖａ〜Ｖｄが入力されることによって、駆動用可動電極４ａ〜４ｈには、Ｚ軸方向に沿った駆動力が生じる。この駆動力により、振動子４はＺ軸方向に定常振動する。
【００４０】
振動子４がＺ軸方向に参照振動を行っているときに、Ｘ軸周りに角速度ωｘが作用すると、Ｙ軸方向にコリオリ力が作用する。Ｙ軸方向のコリオリ力Ｆｙは、角速度ωｘと参照振動の速度Ｖｚと振動子４の質量Ｍとの積に比例し、より詳細には、
Ｆｙ＝２Ｍ・ωｘ・Ｖｚ  ・・・・（式４）
で表される。
【００４１】
従って、Ｘ軸周りの角速度ωｘは、振動子４のＹ軸方向への振動を生じる。コリオリ力ＦｙによるＹ軸方向の振動とＺ軸方向の参照振動との合成により、振動子４はＹＺ平面上で楕円運動をする。角速度ωｘが大きいほど振動子４のＹ方向の振幅は大きくなる。
【００４２】
同様に、振動子４がＺ軸方向に参照振動を行っているときに、Ｙ軸周りに角速度ωｙが作用すると、Ｘ軸方向にコリオリ力が作用する。Ｘ軸方向のコリオリ力Ｆｘは、角速度ωｙと参照振動の速度Ｖｚと振動子４の質量Ｍとの積に比例し、より詳細には、
Ｆｘ＝２Ｍ・ωｙ・Ｖｚ  ・・・・（式５）
で表される。
【００４３】
従って、Ｙ軸周りの角速度ωｙは、振動子４のＸ軸方向への振動を生じる。コリオリ力ＦｘによるＸ軸方向の振動とＺ軸方向の参照振動との合成により、振動子４はＸＺ平面上で楕円運動をする。角速度ωｙが大きいほど振動子４のＸ方向の振幅は大きくなる。
【００４４】
変位検出部２２は、Ｙ軸方向の振動にともなって振動子４がＹ軸方向に変位する量である変位量を通じて角速度ωｘを検出するとともに、Ｘ軸方向の振動にともなって振動子４がＸ軸方向に変位する量である変位量を通じて角速度ωｙを検出する。
【００４５】
振動子４がＹ軸方向に変位すると、検出用可動電極４ｉ、４ｊと検出用固定電極１０ａとの間の静電容量、及び検出用可動電極４ｍ、４ｎと検出用固定電極１０ｂとの間の静電容量が変化する。これらの静電容量の変化は、互いに逆相となる。Ｃ−Ｖ変換器１１ａは検出用可動電極４ｉ、４ｊと検出用固定電極１０ａとの間の静電容量を電圧信号へ変換し、Ｃ−Ｖ変換器１１ｂは検出用可動電極４ｍ、４ｎと検出用固定電極１０ｂとの間の静電容量を電圧信号へ変換する。演算器１２が備える減算器１２ａは、Ｃ−Ｖ変換器１１ａが出力する電圧信号とＣ−Ｖ変換器１１ｂが出力する電圧信号との差を演算して出力する。即ち、減算器１２ａは、入力される２つの電圧信号の間の逆相成分を取り出すことにより、振動子４のＹ軸方向の変位量を検出する。
【００４６】
同様に、振動子４がＸ軸方向に変位すると、検出用可動電極４ｒ、４ｓと検出用固定電極１０ｃとの間の静電容量、及び検出用可動電極４ｔ、４ｕと検出用固定電極１０ｄとの間の静電容量が変化する。これらの静電容量の変化は、互いに逆相となる。Ｃ−Ｖ変換器１１ｃは検出用可動電極４ｒ、４ｓと検出用固定電極１０ｃとの間の静電容量を電圧信号へ変換し、Ｃ−Ｖ変換器１１ｄは検出用可動電極４ｔ、４ｕと検出用固定電極１０ｄとの間の静電容量を電圧信号へ変換する。演算器１２が備える減算器１２ｂは、Ｃ−Ｖ変換器１１ｃが出力する電圧信号とＣ−Ｖ変換器１１ｄが出力する電圧信号との差を演算して出力する。即ち、減算器１２ｂは、入力される２つの電圧信号の間の逆相成分を取り出すことにより、振動子４のＸ軸方向の変位量を検出する。
【００４７】
振動子４のＹ軸方向の変位量の検出信号である減算器１２ａの出力信号、及び振動子４のＸ軸方向の変位量の検出信号である減算器１２ｂの出力信号は、振幅制御器３へフィードバックされる。後述するように、振幅制御器３は、フィードバックされた検出信号に基づいて、駆動用可動電極４ａ〜４ｄに作用するＹ軸方向の静電力を低減乃至消去するように、駆動信号Ｖａと駆動信号Ｖｂの間の強度の配分を調整し、駆動用可動電極４ｅ〜４ｈに作用するＸ軸方向の静電力を低減乃至消去するように、駆動信号Ｖｃと駆動信号Ｖｄの間の強度の配分を調整する。
【００４８】
演算器１２が備える加算器１２ｃは、第１の実施形態と同様に、Ｃ−Ｖ変換器１１ａが出力する電圧信号とＣ−Ｖ変換器１１ｂが出力する電圧信号との和を演算して出力する。即ち、加算器１２ｃは、入力される２つの電圧信号の間の同相成分を取り出すことにより、振動子４のＺ軸方向の変位量を検出する。振動子４がＺ軸方向に変位するのに伴って、検出用可動電極４ｉ、４ｊと検出用固定電極１０ａとの間の対向面積が変化し、検出用可動電極４ｍ、４ｎと検出用固定電極１０ｂとの間の対向面積が変化すると、それに伴い、それらの間の静電容量が変化する。この静電容量の変化は、Ｃ−Ｖ変換器１１ａ及び１１ｂの出力電圧に同相成分として現れるので、加算器１２ｃの出力信号は振動子４のＺ軸方向の変位量の検出信号となる。信号発生器１は、加算器１２ｃからフィードバックされた検出信号に基づいて、振動子４のＺ軸方向の参照振動の振幅及び周波数が、与えられた基準となる振幅及び周波数にそれぞれ一致するように、生成する交流信号の振幅及び周波数を制御する。
【００４９】
図７は、振幅制御器３の動作を説明するための図である。図７では、駆動用可動電極４ａ〜４ｄを代表して駆動用可動電極４ａ、４ｃを示し、駆動用固定電極６ａ〜６ｄ、７ａ〜７ｄを代表して、駆動用固定電極６ａ、６ｃ、７ａ、７ｃを示している。Ｚ軸方向に参照振動する振動子４が、角速度ωｘを受けることによりＹ軸方向に振動する過程で、図７に例示するようにＹ軸正方向に変位したときには、駆動用可動電極４ａと駆動用固定電極６ａとの間の静電容量Ｃａは、駆動用可動電極４ａと駆動用固定電極７ａとの間の静電容量Ｃｂよりも大きくなる。同様に、駆動用可動電極４ｃと駆動用固定電極６ｃとの間の静電容量Ｃｃは、駆動用可動電極４ｃと駆動用固定電極７ｃとの間の静電容量Ｃｄよりも大きくなる。なお、振動子４が角速度ωｙを受けてＸ軸方向に変位する場合もあることから、図７では振動子４がＸ軸方向にも変位した状態を描いている。
【００５０】
従って、駆動信号Ｖａと駆動信号Ｖｂとが同一強度であれば、駆動用可動電極４ａと駆動用固定電極６ａとの間に作用する静電力は、駆動用可動電極４ａと駆動用固定電極７ａとの間に作用する静電力よりも大きくなり、駆動用可動電極４ｃと駆動用固定電極６ｃとの間に作用する静電力は、駆動用可動電極４ｃと駆動用固定電極７ｃとの間に作用する静電力よりも大きくなる。その結果、可動電極４ａ、４ｃには、Ｙ軸正方向に正味の静電力が作用し、角速度ωｘによるＹ軸方向のコリオリ力Ｆｙ以外の力がＹ軸方向に作用することとなる。
【００５１】
振幅制御器３は、減算器１２ａが出力するＹ軸方向の変位量の検出信号に基づいて、静電容量Ｃａと静電容量Ｃｂとの間のアンバランス、及び静電容量Ｃｃと静電容量Ｃｄとの間のアンバランスに起因する静電力のアンバランス（偏差）を埋め合わせるように、駆動信号Ｖａを駆動信号Ｖｂよりも弱くする。即ち、振幅制御器３は、
Ｃａ・Ｖａ＝Ｃｂ・Ｖｂ  ・・・・（式６）
Ｃｃ・Ｖａ＝Ｃｄ・Ｖｂ  ・・・・（式７）
の関係が同時に成り立つように、或いはこれらの関係に近付くように、駆動信号Ｖａ及び駆動信号Ｖｂの強さを配分する。静電容量Ｃａと静電容量Ｃｂとの比率は、静電容量Ｃｃと静電容量Ｃｄとの比率と同一になるので、式６と式７とは、一方が満たされれば他方は同時に満たされる。振動子４がＹ軸負方向に変位したときにも、式６及び式７の関係が成り立つように、乃至それらの関係に近付くように駆動信号Ｖａ、Ｖｂの強さを配分する。このとき、駆動信号Ｖａと駆動信号Ｖｂの間の大小関係は、上記とは逆となる。
【００５２】
このように、振幅制御器３は、Ｙ軸方向の変位量に応じて、式６及び式７が成り立つように、或いは式６及び式７に近付くように、駆動信号Ｖａと駆動信号Ｖｂとの間の強さの配分を調整する。それにより、振動子４がＹ軸方向に変位することに伴って駆動用可動電極４ａ〜４ｄに発生するＹ軸方向の静電力のアンバランスが解消乃至低減され、駆動用可動電極４ａ〜４ｄに作用するＹ軸方向の正味の静電力が消去乃至低減される。従って、減算器１２ａが検出する振動子４のＹ軸方向の変位量において、角速度ωｘに起因するコリオリ力Ｆｙ以外の力成分の影響が消去乃至低減されるので、振動子４のＹ軸方向の変位量に基づく角速度ωｘの検出の感度が向上する。
【００５３】
同様に、駆動用可動電極４ｅと駆動用固定電極６ｅとの間の静電容量をＣｅとし、駆動用可動電極４ｅと駆動用固定電極７ｅとの間の静電容量をＣｆとし、駆動用可動電極４ｇと駆動用固定電極６ｇとの間の静電容量をＣｇとし、駆動用可動電極４ｇと駆動用固定電極７ｇとの間の静電容量をＣｈとしたときに、振幅制御器３は、Ｘ軸方向の変位量に応じて、
Ｃｅ・Ｖｃ＝Ｃｆ・Ｖｄ  ・・・・（式８）
Ｃｇ・Ｖｃ＝Ｃｈ・Ｖｄ  ・・・・（式９）
の関係が同時に成り立つように、或いはこれらの関係に近付くように、駆動信号Ｖｃ及び駆動信号Ｖｄの強さを配分する。それにより、振動子４がＸ軸方向に変位することに伴って駆動用可動電極４ｅ〜４ｈに発生するＸ軸方向の静電力のアンバランスが解消乃至低減され、駆動用可動電極４ｅ〜４ｈに作用するＸ軸方向の正味の静電力が消去乃至低減される。従って、減算器１２ｂが検出する振動子４のＸ軸方向の変位量において、角速度ωｙに起因するコリオリ力Ｆｘ以外の力成分の影響が消去乃至低減されるので、振動子４のＸ軸方向の変位量に基づく角速度ωｙの検出の感度が向上する。
【００５４】
以上のように、第２の実施の形態による角速度センサ１０２では、角速度の２軸方向の成分を同時に検出することができ、しかも検出感度を高めることができる。従って、２軸方向あるいは３軸方向の角速度を検出するために、１個あるいは２個の角速度センサ１０２を使用すれば足り、より縮小されたサイズで、かつ高い感度で角速度を検出することが可能となる。
【００５５】
（その他の実施形態）
上記の各実施形態では、駆動用可動電極、駆動用固定電極、検出用可動電極、検出用固定電極は、振動子４の外周側面に沿って設けられたが、本発明の角速度センサは、これらの電極の位置に関して、上記各実施の形態に限定するものではない。例えば、振動子４の内側に貫通孔を設け、この貫通孔の側面に沿って上記各電極を配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１の実施形態による角速度センサの全体構成図である。
【図２】図１の角速度センサのセンシング部の斜視図及び断面図である。
【図３】駆動信号の波形の例を示すグラフである。
【図４】図１の角速度センサの振幅制御器の動作説明図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による角速度センサの全体構成図である。
【図６】図５の角速度センサのセンシング部の斜視図及び断面図である。
【図７】図５の角速度センサの振幅制御器の動作説明図である。
【図８】従来技術による角速度センサの全体構成図である。
【図９】図８の角速度センサの振動子の動きを説明する動作説明図である。
【符号の説明】
【００５７】
４  振動子
４ａ〜４ｈ  駆動用可動電極（可動電極）
５ａ〜５ｄ  弾性支持部材
６ａ〜６ｄ  駆動用固定電極（第１固定電極）
６ｅ、６ｆ  駆動用電極（第１固定電極、第４固定電極）
６ｇ、６ｈ  駆動用電極（第４固定電極）
７ａ〜７ｄ  駆動用固定電極（第２固定電極）
７ｅ、７ｆ  駆動用電極（第２固定電極、第３固定電極）
７ｇ、７ｈ  駆動用電極（第３固定電極）
Ｙ  第１所定軸            Ｘ（Ｚ）  第２所定軸          Ｚ（Ｘ）  第３所定軸
Ｖａ〜Ｖｄ  駆動信号        ２０  駆動信号入力部        ２１  基板
２２  変位検出部          １０１、１０２  角速度センサ
【図１】
2005098892.tif 000003
【図２】
2005098892.tif 000004
【図３】
2005098892.tif 000005
【図４】
2005098892.tif 000006
【図５】
2005098892.tif 000007
【図６】
2005098892.tif 000008
【図７】
2005098892.tif 000009
【図８】
2005098892.tif 000010
【図９】
2005098892.tif 000011