(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交の関係にあるｘ方向及びｙ方向によって規定されるｘ−ｙ平面に位置する振動子（５１）と、
該振動子（５１）から、前記ｘ−ｙ平面に垂直なｚ方向に離れた基台（１０）と、
該基台（１０）から前記振動子（５１）の位置するｘ−ｙ平面まで延びたアンカー（３０）と、
該アンカー（３０）と前記振動子（５１）とを連結する、前記ｚ方向及び該ｚ方向の回りである周方向に弾性を有する連結梁（５５）と、
前記周方向に前記振動子（５１）を振動する駆動部（５３）と、
前記振動子（５１）のｚ方向の変位を検出する第１検出部（６７）と、を有する角速度センサであって、
前記振動子（５１）は、前記ｘ−ｙ平面の平面形状が環状の外部振動子（５７）と、該外部振動子（５７）の内環面（５７ａ）によって囲まれた領域内に配置され、前記ｘ−ｙ平面の平面形状が環状の内部振動子（５６）と、を有し、
前記連結梁（５５）は、一端が前記外部振動子（５７）の内環面（５７ａ）に連結され、他端が前記内部振動子（５６）の外環面（５６ｂ）に連結された第１連結梁（８０）と、一端が前記第１連結梁（８０）に連結され、他端が前記アンカー（３０）に連結された第２連結梁（８１）と、を有し、
前記駆動部（５３）は、前記外部振動子（５７）と前記内部振動子（５６）とを前記周方向にて互いに逆向きに連成振動させ、
前記第２連結梁（８１）の一端が、前記第１連結梁（８０）における前記外部振動子（５７）と前記内部振動子（５６）とが連成振動した際に節となる部位（Ｐ２）に連結されていることを特徴とする角速度センサ。
【請求項２】
前記外部振動子（５７）の中心と、前記内部振動子（５６）の中心とが一致し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】
前記外部振動子（５７）の内環面（５７ａ）と、前記内部振動子（５６）の外環面（５６ｂ）との間の距離が一定であり、
前記外部振動子（５７）と前記内部振動子（５６）とは、複数の前記第１連結梁（８０）を介して連結されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の角速度センサ。
【請求項４】
前記連結梁（５５）は、１つの前記第１連結梁（８０）当たり、２つの前記第２連結梁（８１）を有し、
前記第１連結梁（８０）の前記ｚ方向に沿う２つの側面それぞれに、前記第２連結梁（８１）の一端が接続されていることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の角速度センサ。
【請求項５】
前記第１連結梁（８０）は、前記外部振動子（５７）の内環面（５７ａ）と前記内部振動子（５６）の外環面（５６ｂ）とを直交する、直線形状を成すことを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の角速度センサ。
【請求項６】
前記第２連結梁（８１）は、
前記ｘ−ｙ平面の平面形状が矩形を成し、長手方向が、前記第１連結梁（８０）に沿う第１梁部（８２）及び第２梁部（８３）と、
前記ｘ−ｙ平面の平面形状が宀部状を成し、前記第１梁部（８２）及び前記第２梁部（８３）よりも剛性が高い剛性部（８４）と、
前記ｘ−ｙ平面の平面形状が矩形を成し、長手方向が、前記第１連結梁（８０）と直交する第３梁部（８５）と、を有し、
前記剛性部（８４）は、長手方向が前記第１連結梁（８０）に沿う錘部（８３ａ）と、該錘部（８３ａ）の中央から前記第１連結梁（８０）とは離れる方向に突出した１つの第１凸部（８３ｂ）と、前記錘部（８３ａ）の両端部それぞれから前記第１連結梁（８０）に近づく方向に突出した２つの第２凸部（８３ｃ）と、有し、
前記第２連結梁（８１）の他端に相当する、前記第１梁部（８２）の両端が、前記アンカー（３０）に連結され、
前記第１梁部（８２）の中央が、前記第１凸部（８３ｂ）に連結され、
前記第２梁部（８３）の両端が、前記第２凸部（８３ｃ）に連結され、
前記第３梁部（８５）の一端が、前記第２梁部（８３）の中央に連結され、
前記第２連結梁（８１）の一端に相当する、前記第３梁部（８５）の他端が、前記第１連結梁（８０）における節となる部位（Ｐ２）に連結されていることを特徴とする請求項５に記載の角速度センサ。
【請求項７】
前記第２連結梁（８１）は、
前記ｘ−ｙ平面の平面形状が矩形を成し、長手方向が、前記第１連結梁（８０）と直交する第４梁部（８６）及び第５梁部（８７）と、
前記ｘ−ｙ平面の平面形状がコの字状を成し、その両端が、前記第１連結梁（８０）から離れるように位置する第６梁部（８８）及び第７梁部（８９）と、
前記ｘ−ｙ平面の平面形状が矩形を成し、前記第６梁部（８８）と前記第７梁部（８９）とを連結する第８梁部（９０）と、を有し、
前記第２連結梁（８１）の他端に相当する、前記第４梁部（８６）における前記第１連結梁（８０）から離れた端部が、前記アンカー（３０）に連結され、
前記第４梁部（８６）における前記第１連結梁（８０）側の端部が、前記第６梁部（８８）の中央に連結され、
前記第６梁部（８８）は、前記第７梁部（８９）よりも小さく、前記第７梁部（８９）の端部の間の領域に位置しており、前記第６梁部（８８）及び前記第７梁部（８９）それぞれの端部が、前記第８梁部（９０）の端部と連結され、
前記第５梁部（８７）の一端が、前記第７梁部（８９）の中央に連結され、
前記第２連結梁（８１）の一端に相当する、前記第５梁部（８７）の他端が、前記第１連結梁（８０）における節となる部位（Ｐ２）に連結されていることを特徴とする請求項５に記載の角速度センサ。
【請求項８】
前記駆動部（５３）は、前記振動子（５１）に設けられた可変駆動電極（６３）と、前記基台（１０）に固定され、前記可変駆動電極（６３）と前記周方向に直交する方向において対向する固定駆動電極（６４）と、を有することを特徴とする請求項１〜７いずれか１項に記載の角速度センサ。
【請求項９】
前記可変駆動電極（６３）は、前記外部振動子（５７）及び前記内部振動子（５６）の両方に設けられていることを特徴とする請求項８に記載の角速度センサ。
【請求項１０】
前記可変駆動電極（６３）は、前記外部振動子（５７）及び前記内部振動子（５６）の一方に設けられていることを特徴とする請求項８に記載の角速度センサ。
【請求項１１】
前記第１検出部（６７）は、前記ｘ−ｙ平面に位置する第１可変検出電極（７０）と、該第１可変検出電極（７０）と前記振動子（５１）とを連結する、前記ｚ方向に弾性を有する連結部（７２）と、前記第１可変検出電極（７０）と前記ｚ方向において対向する、前記基台（１０）に固定された第１固定検出電極（７１）と、を有することを特徴とする請求項１〜１０いずれか１項に記載の角速度センサ。
【請求項１２】
前記第１検出部（６７）は、前記ｘ方向において、前記振動子（５１）を介して対向配置された２つの前記第１可変検出電極（７０）を有することを特徴とする請求項１１に記載の角速度センサ。
【請求項１３】
前記第１検出部（６７）は、前記ｙ方向において、前記振動子（５１）を介して対向配置された２つの前記第１可変検出電極（７０）を有することを特徴とする請求項１２に記載の角速度センサ。
【請求項１４】
前記連結梁（５５）は、連結部（７２）よりも、ｚ方向の弾性率が小さく、ｚ方向に捩れ易いことを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の角速度センサ。
【請求項１５】
前記振動子（５１）のｚ方向に直交する方向の変位を検出する第２検出部（６８）を有し、
該第２検出部（６８）は、前記振動子（５１）に設けられた第２可変検出電極（７７）と、前記基台（１０）に固定され、前記第２可変検出電極（７７）と前記周方向に直交する方向において対向する第２固定検出電極（７９）と、を有することを特徴とする請求項１〜１４いずれか１項に記載の角速度センサ。
【請求項１６】
前記振動子（５１）の振動状態を観測するモニター部（５２）を有し、
該モニター部（５２）は、前記振動子（５１）に設けられた可変モニター電極（５９）と、前記可変モニター電極（５９）と前記周方向に直交する方向において対向する、前記基台（１０）に固定された固定モニター電極（６１）と、を有することを特徴とする請求項１〜１５いずれか１項に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、基板から浮いた振動子と、基板から振動子の高さ位置まで延びたアンカーとが連結梁を介して連結された角速度センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に示されるように、弾性アンカー素子を介して基板に固定され、且つ、垂直軸を中心とする駆動運動により、垂直軸に直交する平面内で回転運動する駆動質量を備える集積微小電気機械構造が提案されている。運動状態の駆動質量に角速度が印加されると、駆動質量にコリオリ力が生じる。特許文献１に記載の集積微小電気機械構造では、コリオリ力による駆動質量の変位量を検出することで、角速度を検出している。
【０００３】
駆動質量は円環状を成し、基板における、駆動質量の内環面によって囲まれた第１の領域、及び、駆動質量の外環面よりも外側の第２の領域それぞれに、アンカーが形成されている。特許文献１の図４に示されるように、第１の領域には、１つのアンカーが形成され、第２の領域には、４つのアンカーが形成されている。第１の領域に形成されたアンカーには、４つの弾性アンカー素子それぞれの一端が連結され、４つの弾性アンカー素子それぞれの他端が、駆動質量の内環面に連結されている。また、第２の領域に形成されたアンカーそれぞれには、１つの弾性アンカー素子の一端が連結され、弾性アンカー素子の他端が、駆動質量の外環面に連結されている。この結果、駆動質量は、８つの弾性アンカー素子を介して、アンカーに支持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１５１８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記したように、特許文献１に示される集積微小電気機械構造では、弾性アンカー素子の一端が駆動質量に連結され、他端が、基板に固定されたアンカーに連結されている。これによれば、駆動質量が運動した際に生じる振動が、弾性アンカー素子を介して、アンカーに伝播されることとなる。アンカーに伝播した振動は、基板にて反射され、反射された振動は、アンカーと弾性アンカー素子とを介して、駆動質量に戻ってくる。この結果、駆動質量の運動状態が不安定となり、角速度の検出精度が低下する、という不具合が生じる。
【０００６】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、角速度の検出精度の低下が抑制され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】
【０００７】
上記した目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、直交の関係にあるｘ方向及びｙ方向によって規定されるｘ−ｙ平面に位置する振動子（５１）と、該振動子（５１）から、ｘ−ｙ平面に垂直なｚ方向に離れた基台（１０）と、該基台（１０）から振動子（５１）の位置するｘ−ｙ平面まで延びたアンカー（３０）と、該アンカー（３０）と振動子（５１）とを連結する、ｚ方向及び該ｚ方向の回りである周方向に弾性を有する連結梁（５５）と、周方向に振動子（５１）を振動する駆動部（５３）と、振動子（５１）のｚ方向の変位を検出する第１検出部（６７）と、を有する角速度センサであって、振動子（５１）は、ｘ−ｙ平面の平面形状が環状の外部振動子（５７）と、該外部振動子（５７）の内環面（５７ａ）によって囲まれた領域内に配置され、ｘ−ｙ平面の平面形状が環状の内部振動子（５６）と、を有し、連結梁（５５）は、一端が外部振動子（５７）の内環面（５７ａ）に連結され、他端が内部振動子（５６）の外環面（５６ｂ）に連結された第１連結梁（８０）と、一端が第１連結梁（８０）に連結され、他端がアンカー（３０）に連結された第２連結梁（８１）と、を有し、駆動部（５３）は、外部振動子（５７）と内部振動子（５６）とを周方向にて互いに逆向きに連成振動させ、第２連結梁（８１）の一端が、第１連結梁（８０）における外部振動子（５７）と内部振動子（５６）とが連成振動した際に節となる部位（Ｐ２）に連結されていることを特徴とする。
【０００８】
このように本発明によれば、第２連結梁（８１）の一端が、第１連結梁（８０）における外部振動子（５７）と内部振動子（５６）とが連成振動した際に節となる部位（Ｐ２）に連結され、他端が、基台（１０）に固定されたアンカー（３０）に連結されている。節とは、振動がゼロであり、振幅がゼロの点である。したがって、上記構成によれば、振動子（５６，５７）の振動が、連結梁（５５）を介して基台（１０）に伝播することが抑制される。そのため、基台（１０）に伝播した振動が基台（１０）にて反射され、反射された振動が、振動子（５６，５７）に戻ってくることが抑制される。この結果、振動子（５６，５７）の振動状態が不安定となることが抑制され、角速度の検出精度が低下することが抑制される。
【０００９】
請求項２に記載のように、外部振動子（５７）の中心と、内部振動子（５６）の中心とが一致した構成が好適である。これによれば、外部振動子の中心と、内部振動子の中心とが不一致の構成と比べて、振動子（５６，５７）が偏心運動することが抑制され、振動子（５６，５７）の振動状態が不安定となることが抑制される。この結果、角速度の検出精度が低下することが抑制される。
【００１０】
請求項３に記載のように、外部振動子（５７）の内環面（５７ａ）と、内部振動子（５６）の外環面（５６ｂ）との間の距離が一定であり、外部振動子（５７）と内部振動子（５６）とは、複数の第１連結梁（８０）を介して連結された構成が好適である。
【００１１】
これによれば、外部振動子（５７）と内部振動子（５６）とを連結する複数の第１連結梁（８０）の形状を同一とすることができる。これにより、各第１連結梁（８０）のバネ定数を一定とすることができ、振動子（５６，５７）の振動状態が不安定となることが抑制される。この結果、角速度の検出精度が低下することが抑制される。
【００１２】
請求項４に記載のように、連結梁（５５）は、１つの第１連結梁（８０）当たり、２つの第２連結梁（８１）を有し、第１連結梁（８０）のｚ方向に沿う２つの側面それぞれに、第２連結梁（８１）の一端が接続された構成が好適である。
【００１３】
これによれば、１つの第１連結梁（８０）に１つの第２連結梁（８１）が接続された構成と比べて、第１連結梁（８０）における節となる部位（Ｐ２）を、第２連結梁（８１）によってより強固に支持することができる。したがって、振動子（５６，５７）の振動状態が不安定となることが抑制され、角速度の検出精度が低下することが抑制される。
【００１４】
請求項５に記載のように、第１連結梁（８０）は、外部振動子（５７）の内環面（５７ａ）と内部振動子（５６）の外環面（５６ｂ）とを直交する、直線形状を成す構成が好適である。
【００１５】
これによれば、周方向の一方向、及び、その逆方向それぞれのバネ定数が同一となるので、振動子（５６，５７）の振動状態が不安定となることが抑制される。この結果、角速度の検出精度が低下することが抑制される。
【００１６】
ｚ方向及びｚ方向の周方向に弾性を有する連結梁（５５）の具体的な構成としては、請求項６に記載のように、第２連結梁（８１）は、ｘ−ｙ平面の平面形状が矩形を成し、長手方向が、第１連結梁（８０）に沿う第１梁部（８２）及び第２梁部（８３）と、ｘ−ｙ平面の平面形状が宀部状を成し、第１梁部（８２）及び第２梁部（８３）よりも剛性が高い剛性部（８４）と、ｘ−ｙ平面の平面形状が矩形を成し、長手方向が、第１連結梁（８０）と直交する第３梁部（８５）と、を有し、剛性部（８４）は、長手方向が第１連結梁（８０）に沿う錘部（８３ａ）と、該錘部（８３ａ）の中央から第１連結梁（８０）とは離れる方向に突出した１つの第１凸部（８３ｂ）と、錘部（８３ａ）の両端部それぞれから第１連結梁（８０）に近づく方向に突出した２つの第２凸部（８３ｃ）と、有し、第２連結梁（８１）の他端に相当する、第１梁部（８２）の両端が、アンカー（３０）に連結され、第１梁部（８２）の中央が、第１凸部（８３ｂ）に連結され、第２梁部（８３）の両端が、第２凸部（８３ｃ）に連結され、第３梁部（８５）の一端が、第２梁部（８３）の中央に連結され、第２連結梁（８１）の一端に相当する、第３梁部（８５）の他端が、第１連結梁（８０）における節となる部位（Ｐ２）に連結された構成を採用することができる。
【００１７】
これによれば、ｚ方向に沿う加速度などの外力が振動子（５６，５７）に印加されると、梁部（８２，８３）が、ｚ方向に捩れる。すると、その捩れによって、剛性部（８４）がｚ方向に変位し、第１連結梁（８０）がｚ方向に変位する。
【００１８】
また、第１連結梁（８０）と第２連結梁（８１）とは、全体形状として、十字状、若しくは⊥字状に連結されるので、第１連結梁（８０）の節となる部位（Ｐ２）を中心として、周方向に撓むことが可能と成っている。
【００１９】
ｚ方向及びｚ方向の周方向に弾性を有する連結梁（５５）の具体的な構成としては、請求項７に記載のように、第２連結梁（８１）は、ｘ−ｙ平面の平面形状が矩形を成し、長手方向が、第１連結梁（８０）と直交する第４梁部（８６）及び第５梁部（８７）と、ｘ−ｙ平面の平面形状がコの字状を成し、その両端が、第１連結梁（８０）から離れるように位置する第６梁部（８８）及び第７梁部（８９）と、ｘ−ｙ平面の平面形状が矩形を成し、第６梁部（８８）と第７梁部（８９）とを連結する第８梁部（９０）と、を有し、第２連結梁（８１）の他端に相当する、第４梁部（８６）における第１連結梁（８０）から離れた端部が、アンカー（３０）に連結され、第４梁部（８６）における第１連結梁（８０）側の端部が、第６梁部（８８）の中央に連結され、第６梁部（８８）は、第７梁部（８９）よりも小さく、第７梁部（８９）の端部の間の領域に位置しており、第６梁部（８８）及び第７梁部（８９）それぞれの端部が、第８梁部（９０）の端部と連結され、第５梁部（８７）の一端が、第７梁部（８９）の中央に連結され、第２連結梁（８１）の一端に相当する、第５梁部（８７）の他端が、第１連結梁（８０）における節となる部位（Ｐ２）に連結された構成を採用することができる。
【００２０】
これによれば、ｚ方向に沿う加速度などの外力が振動子（５６，５７）に印加されると、梁部（８６，８７，８９）が、ｚ方向に捩れる。すると、その捩れによって、第１連結梁（８０）がｚ方向に変位する。
【００２１】
また、第１連結梁（８０）と第２連結梁（８１）とは、全体形状として、十字状、若しくは⊥字状に連結されるので、第１連結梁（８０）の節となる部位（Ｐ２）を中心として、周方向に撓むことが可能と成っている。
【００２２】
請求項８に記載のように、駆動部（５３）は、振動子（５１）に設けられた可変駆動電極（６３）と、基台（１０）に固定され、可変駆動電極（６３）と周方向に直交する方向において対向する固定駆動電極（６４）と、を有する構成が良い。これによれば、駆動電極（６３，６４）に生じる静電気力によって、振動子（５１）を振動させることができる。
【００２３】
外部振動子（５７）と内部振動子（５６）とを連成振動する構成としては、請求項９に記載のように、可変駆動電極（６３）は、外部振動子（５７）及び内部振動子（５６）の両方に設けられた構成が良い。これによれば、振動子５６，５７それぞれに静電気力が印加されるので、可変駆動電極（６３）が外部振動子（５７）若しくは内部振動子（５６）に設けられた構成と比べて、外部振動子（５７）と内部振動子（５６）との連成振動状態が不安定となることが抑制される。この結果、角速度の検出精度が低下することが抑制される。
【００２４】
しかしながら、外部振動子（５７）と内部振動子（５６）とを連成振動する他の構成としては、請求項１０に記載のように、可変駆動電極（６３）は、外部振動子（５７）及び内部振動子（５６）の一方に設けられた構成を採用することはできる。
【００２５】
請求項１１に記載のように、第１検出部（６７）は、ｘ−ｙ平面に位置する第１可変検出電極（７０）と、該第１可変検出電極（７０）と振動子（５１）とを連結する、ｚ方向に弾性を有する連結部（７２）と、第１可変検出電極（７０）とｚ方向において対向する、基台（１０）に固定された第１固定検出電極（７１）と、を有する構成を採用することができる。これによれば、ｚ方向に直交する方向（ｘ−ｙ平面に沿う方向）の角速度を検出することができる。
【００２６】
請求項１２に記載のように、第１検出部（６７）は、ｘ方向において、振動子（５１）を介して対向配置された２つの第１可変検出電極（７０）を有する構成が好ましい。振動子（５１）は、周方向に振動するので、ｘ方向において互いに対向する振動子（５１）の対向部位の振動方向は、互いに逆向きとなる。したがって、ｘ方向において、振動子（５１）を介して対向配置された２つの第１可変検出電極（７０）が、ｘ方向に角速度が印加された際に変位する方向は逆となる。これとは反対に、ｘ方向に加速度などの外力が印加された場合、上記した２つの第１可変検出電極（７０）が変位する方向は同一となる。したがって、一方の第１可変検出電極（７０）と第１固定検出電極（７１）との間の静電容量変化、及び、他方の第１可変検出電極（７０）と第１固定検出電極（７１）との間の静電容量変化の差分を検出すれば、外力による静電容量変化をキャンセルすることができる。これにより、外力による角速度の検出精度の低下が抑制される。
【００２７】
請求項１３に記載のように、第１検出部（６７）は、ｙ方向において、振動子（５１）を介して対向配置された２つの第１可変検出電極（７０）を有する構成が好ましい。これによれば、ｘ方向の角速度だけではなく、ｙ方向の角速度も検出することができる。また、請求項１２に記載の発明と同等の作用効果を奏することができる。
【００２８】
請求項１２及び請求項１３に記載の構成の場合、請求項１４に記載のように、連結梁（５５）は、連結部（７２）よりも、ｚ方向の弾性率が小さく、ｚ方向に捩れ易い構成が好ましい。上記したように、ｘ（ｙ）方向において、振動子（５１）を介して対向配置された２つの第１可変検出電極（７０）は、ｘ方向に角速度が印加された際に逆向きに変位する。しかしながら、その変位量は、各第１可変検出電極（７０）を振動子（５１）に固定する連結部（７２）に製造誤差があるとバラツキが生じる。変位量にバラツキが生じると、外力による静電容量変化を充分にキャンセルすることができなくなり、外力による角速度の検出精度の低下を抑制することができなくなる虞がある。
【００２９】
上記したように、振動子（５１）は、連結梁（５５）を介してアンカー（３０）（基台（１０））に連結されており、第１可変検出電極（７０）は、連結部（７２）を介して振動子（５１）に連結されている。したがって、対向配置された２つの第１可変検出電極（７０）それぞれは、連結梁（５５）を介してアンカー（３０）に固定されていることとなる。請求項１４に記載のように、連結梁（５５）が連結部（７２）よりもｚ方向に捩れ易い構成では、連結部（７２）ではなく、主として、連結梁（５５）がｚ方向に捩れるために、第１可変検出電極（７０）がｚ方向に変位する。このように、各第１可変検出電極（７０）は、互いに共通する連結梁（５５）のｚ方向への捩れのために、ｚ方向に変位するので、各連結部（７２）に製造誤差があったとしても、各第１可変検出電極（７０）の変位量にバラツキが生じることが抑制される。この結果、外力による静電容量変化を充分にキャンセルすることができ、外力による角速度の検出精度の低下が抑制される。
【００３０】
請求項１５に記載のように、振動子（５１）のｚ方向に直交する方向の変位を検出する第２検出部（６８）を有し、該第２検出部（６８）は、振動子（５１）に設けられた第２可変検出電極（７７）と、基台（１０）に固定され、第２可変検出電極（７７）と周方向に直交する方向において対向する第２固定検出電極（７９）と、を有する構成が良い。これによれば、ｚ方向の角速度を検出することができる。
【００３１】
請求項１６に記載のように、振動子（５１）の振動状態を観測するモニター部（５２）を有し、該モニター部（５２）は、振動子（５１）に設けられた可変モニター電極（５９）と、可変モニター電極（５９）と周方向に直交する方向において対向する、基台（１０）に固定された固定モニター電極（６１）と、を有する構成が良い。これによれば、振動子（５１）の振動状態を観測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１実施形態に係る角速度センサの概略構成を示す上面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】角速度センサの駆動状態を示す上面図である。
【図４】接線部の捩れを説明するための部分斜視図である。
【図５】コリオリ力印加時の第１検出部の変位を示す断面図である。
【図６】外力印加時の第１検出部の変位を示す断面図である。
【図７】外力印加時の第１検出部の変位を示す断面図である。
【図８】連結梁の概略構成を示す上面図である。
【図９】連結梁の振動状態を示す上面図である。
【図１０】外力印加時の連結梁の変位を示す断面図である。
【図１１】角速度センサの変形例を示す上面図である。
【図１２】連結梁の変形例を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る角速度センサの概略構成を示す上面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図３は、角速度センサの駆動状態を示す上面図である。図４は、接線部の捩れを説明するための部分斜視図である。図５は、コリオリ力印加時の第１検出部の変位を示す断面図である。図６は、外力印加時の第１検出部の変位を示す断面図である。図７は、外力印加時の第１検出部の変位を示す断面図である。図８は、連結梁の概略構成を示す上面図である。図９は、連結梁の振動状態を示す上面図である。図１０は、外力印加時の連結梁の変位を示す断面図である。なお、上記した上面図では、後述する基台１０、アンカー３０、及び、浮遊部５０を区別するために、アンカー３０と浮遊部５０とにハッチングを入れている。また、以下においては、直交の関係にあるｘ方向及びｙ方向によって規定される平面をｘ−ｙ平面、ｘ−ｙ平面に直交する方向をｚ方向と示す。
【００３４】
角速度センサ１００は、図１及び図２に示すように、要部として、基台１０と、該基台１０からｚ方向に離れた浮遊部５０と、基台１０と浮遊部５０とを連結するアンカー３０と、を有する。浮遊部５０は、振動子５１と、モニター部５２と、駆動部５３と、検出部５４と、連結梁５５と、を有する。アンカー３０は、浮遊部５０の構成要素５１〜５５を基台１０に連結するアンカー３１〜３４を有し、図示しないが、アンカー３１〜３４それぞれに電極が形成されている。振動子５１は、連結梁５５を介して第１アンカー３１に固定され、基台１０に対して変位可能となっている。運動状態の振動子５１に角速度が印加されると、運動方向と角速度の印加方向とに直交する方向にコリオリ力が生じ、これによって振動子５１が変位する。コリオリ力による振動子５１の変位量を検出することで、角速度が検出される。
【００３５】
振動子５１は、ｘ−ｙ平面の平面形状が環状の内部振動子５６及び外部振動子５７を有し、内部振動子５６は、外部振動子５７の内環面５７ａによって囲まれた領域内に配置されている。内部振動子５６と外部振動子５７とは連結梁５５を介して連結され、連結梁５５は、第１アンカー３１を介して基台１０に固定されている。内部振動子５６及び外部振動子５７はそれぞれ円環状を成し、それぞれの中心が、振動子５１の中心点Ｐ１（図１にバツ印で示す部位）で一致している。この結果、内部振動子５６と外部振動子５７との間の距離が一定となっている。後述するように、内部振動子５６及び外部振動子５７はそれぞれ、中心点Ｐ１をｚ方向に貫く中心線（図２に破線で示す線）回りの周方向にて互いに逆向きに連成振動する。なお、第１アンカー３１に形成された電極にはＤＣ電圧が入力され、このＤＣ電圧が連結梁５５を介して振動子５１に入力される。
【００３６】
モニター部５２は、振動子５１から延びた可変モニター梁５８と、該可変モニター梁５８から周方向に延びた可変モニター電極５９と、第２アンカー３２に固定された固定モニター梁６０と、該固定モニター梁６０から周方向に延びた固定モニター電極６１と、を有する。本実施形態では、可変モニター梁５８が、内部振動子５６の内環面５６ａから中心点Ｐ１に向って延び、可変モニター電極５９が、可変モニター梁５８における周方向に面する側面から櫛歯状に延びている。また、固定モニター梁６０及び第２アンカー３２が、内部振動子５６の内環面５６ａによって囲まれた領域内に設けられ、固定モニター梁６０における可変モニター梁５８との対向面から、固定モニター電極６１が櫛歯状に延びている。これにより、モニター電極５９，６１が互いに噛み合わさり、周方向に垂直な方向（中心点Ｐ１から放射状に延びる放射方向）にて互いに対向している。モニター電極５９，６１はそれぞれ、中心点Ｐ１回りの円弧状を成しており、振動子５６，５７が周方向に振動する際に、モニター電極５９，６１が互いに衝突しないようになっている。
【００３７】
上記したように、可変モニター梁５８は振動子５１から延びているので、可変モニター梁５８から延びた可変モニター電極５９はＤＣ電圧となっている。そのため、可変モニター電極５９と対向する固定モニター電極６１の電位は、ＤＣ電圧に依存して変動することとなる。固定モニター電極６１は固定モニター梁６０から延び、固定モニター梁６０は第２アンカー３２に固定されているので、第２アンカー３２に形成された電極からは、ＤＣ電圧に依存する信号が出力されることが期待される。
【００３８】
図１に示すように、本実施形態では、４本の可変モニター梁５８が、右回りに等間隔で内部振動子５６に設けられ、４つの第２アンカー３２が中心点Ｐ１の周囲に設けられている。また、４本の固定モニター梁６０が右回りに等間隔で第２アンカー３２に設けられている。４本のモニター梁５８，６０の内の２本の梁５８，６０から、周方向における右方向に向ってモニター電極５９，６１が延び、残り２本のモニター梁５８，６０から、周方向における左方向に向ってモニター電極５９，６１が延びている。
【００３９】
駆動部５３は、振動子５１から延びた可変駆動梁６２と、該可変駆動梁６２から周方向に延びた可変駆動電極６３と、第３アンカー３３から周方向に延びた固定駆動電極６４と、を有する。本実施形態では、可変駆動梁６２が、内部振動子５６の外環面５６ｂから外部振動子５７に向って延びた第１可変駆動梁６５と、外部振動子５７の内環面５７ａから内部振動子５６に向って延びた第２可変駆動梁６６と、を有する。可変駆動梁６５，６６の間に、第３アンカー３３及び固定駆動電極６４が位置し、可変駆動梁６５，６６における第３アンカー３３との対向面から第３アンカー３３に向って、可変駆動電極６３が櫛歯状に延びている。また、第３アンカー３３における可変駆動梁６５，６６との対向面から可変駆動梁６５，６６それぞれに向って、固定駆動電極６４が櫛歯状に延びている。これにより、駆動電極６３，６４が互いに噛み合わさり、放射方向にて互いに対向している。駆動電極６３，６４はそれぞれ、中心点Ｐ１回りの円弧状を成しており、振動子５６，５７が周方向に振動する際に、駆動電極６３，６４が互いに衝突しないようになっている。
【００４０】
本実施形態に係る可変駆動梁６２は、可変駆動梁６５，６６それぞれを４つ有し、可変駆動梁６５，６６それぞれが右回りに等間隔で配置されている。これにより、内部振動子５６を介して対向配置する対を成す第１可変駆動梁６５及び第２可変駆動梁６６それぞれが２組形成されている。また、４つの第３アンカー３３が右回りに等間隔で配置されており、内部振動子５６を介して対向配置する対を成す第３アンカー３３が２組形成されている。
【００４１】
すでに述べたように、内部振動子５６と外部振動子５７とは周方向に振動するが、振動子５６，５７を振動させる力は、駆動電極６３，６４の間に働く静電気力である。この力は引力なので、静電気力の印加方向（振動子５６，５７の変位方向）は、可変駆動梁６５，６６が第３アンカー３３に近づく方向であり、それは、可変駆動電極６３が可変駆動梁６５，６６から周方向に延びる方向である。
【００４２】
図１に示すように、中心点Ｐ１から１２時の位置を基準として右方向に４５°、２２５°に位置して対を成す第１可変駆動梁６５からは右方向に向って可変駆動電極６３が延び、対を成す第２可変駆動梁６６からは左方向に向って可変駆動電極６３が延びている。また、右方向に１３５°、３１５°に位置して対を成す第１可変駆動梁６５からは左方向に向って可変駆動電極６３が延び、第２可変駆動梁６６からは右方向に向って可変駆動電極６３が延びている。
【００４３】
これによれば、４５°及び２２５°に位置する可変駆動梁６５，６６の間の第３アンカー３３に形成された電極に、可変駆動電極６３の電位（振動子５１の電位でありＤＣ電圧）よりも低い電位が印加されると、第１可変駆動梁６５に右方向の静電気力が生じ、第２可変駆動梁６６に左方向の静電気力が生じる。この結果、内部振動子５６が右方向に変位し、外部振動子５７が左方向に変位する。これとは反対に、１３５°及び３１５°に位置する可変駆動梁６５，６６の間の第３アンカー３３に形成された電極に、ＤＣ電圧も低い電位が印加されると、第１可変駆動梁６５に左方向の静電気力が生じ、第２可変駆動梁６６に右方向の静電気力が生じる。この結果、内部振動子５６が左方向に変位し、外部振動子５７が右方向に変位する。
【００４４】
以上、示したように、４５°及び２２５°に位置する第３アンカー３３の電極と１３５°及び３１５°に位置する第３アンカー３３の電極とに印加する電位を反転させることで、振動子５６，５７の変位方向を逆向きにすることができる。本実施形態では、第３アンカー３３に極性が一定周期で変動する駆動電圧Ｖｄされるが、内部振動子５６と外部振動子５７とを周方向にて互いに逆向きに連成振動させるために、４５°及び２２５°に位置する第３アンカー３３の電極と、１３５°及び３１５°に位置する第３アンカー３３の電極とに印加される駆動電圧Ｖｄの位相が反転している。
【００４５】
検出部５４は、振動子５１のｚ方向の変位を検出する第１検出部６７と、振動子５１のｚ方向に垂直な方向の変位を検出する第２検出部６８と、を有する。図１及び図２に示すように、第１検出部６７は、可変部６９と、該可変部６９に設けられた第１可変検出電極７０と、該第１可変検出電極７０とｚ方向にて対向する第１固定検出電極７１と、可変部６９と外部振動子５７とを連結する連結部７２と、を有する。可変部６９における基台１０との対向面に、第１可変検出電極７０が形成され、基台１０における可変部６９との対向面に、第１固定検出電極７１が形成されている。第１固定検出電極７１から、第１検出電極７０，７１間の静電容量変化が出力される。
【００４６】
連結部７２は、平面形状が宀部状を成し、周方向の接線方向に延びた直線状の接線部７３と、接線部７３の両端から外部振動子５７に延びた第１延設部７４と、接線部７３の中央から可変部６９に延びた第２延設部７５と、を有する。この構成により、接線部７３は、周方向に撓み難く、放射方向に撓み易く、ｚ方向に捩れ易くなっている。そのため、第１検出電極７０，７１間の静電容量変化が、振動子５１のｚ方向の変位に追従し易くなっている。
【００４７】
なお、本実施形態に係る連結部７２は、連結梁５５よりも、ｚ方向の弾性率が高くｚ方向に捩れ難くなっている。換言すれば、連結梁５５は、連結部７２よりも、ｚ方向の弾性率が小さくｚ方向に捩れ易くなっている。上記したように、振動子５６，５７は、連結梁５５を介して第１アンカー３１（基台１０）に連結されており、第１可変検出電極７０は、連結部７２を介して外部振動子５７に連結されている。したがって、第１可変検出電極７０は、連結梁５５を介してアンカー３０に固定されていることとなる。上記したように、連結梁５５は、連結部７２よりもｚ方向に捩れ易くなっているため、第１可変検出電極７０は、連結部７２ではなく、主として、連結梁５５がｚ方向に捩れるために、ｚ方向に変位する。
【００４８】
図１に示すように、本実施形態では、４つの第１検出部６７ａ〜６７ｄが、右回りに等間隔で外部振動子５７に設けられており、振動子５１を介して、第１検出部６７ａ，６７ｃが対向配置され、第１検出部６７ｂ，６７ｄが対向配置されている。上記したように、振動子５１は、周方向に振動するが、その対向部位における周方向の接線方向の変位方向は逆向きと成る。したがって、対向配置された第１検出部６７ａ，６７ｃ（第１検出部６７ｂ，６７ｄ）では、接線方向の変位方向が逆向きとなる。
【００４９】
第２検出部６８は、振動子５１から延びた可変検出梁７６と、該可変検出梁７６から周方向に延びた第２可変検出電極７７と、第４アンカー３４に固定された固定検出梁７８と、該固定検出梁７８から周方向に延びた第２固定検出電極７９と、を有する。可変検出梁７６は、外部振動子５７の外環面５７ｂから放射方向に延び、第２可変検出電極７７は、可変検出梁７６における周方向に面する側面から、櫛歯状に延びている。そして、固定検出梁７８は、第４アンカー３４から可変検出梁７６と対向するように振動子５１側へ延び、第２固定検出電極７９は、固定検出梁７８における可変検出梁７６との対向面から可変検出梁７６に向って櫛歯状に延びている。これにより、第２検出電極７７，７９が互いに噛み合わさり、放射方向にて互いに対向している。第２検出電極７７，７９はそれぞれ、中心点Ｐ１回りの円弧状を成しており、振動子５６，５７が周方向に振動する際に、第２検出電極７７，７９が互いに衝突しないようになっている。第４アンカー３４に形成された電極から、第２検出電極７７，７９間の静電容量変化が出力される。
【００５０】
図１に示すように、２つの第２検出部６８ａ，６８ｂが、右回りに等間隔で外部振動子５７に設けられており、振動子５１を介して、第２検出部６８ａ，６８ｂが対向配置されている。したがって、対向配置された第２検出部６８ａ，６８ｂでは、接線方向の変位方向が逆となる。
【００５１】
連結梁５５は、第１アンカー３１と振動子５１とを連結するものである。連結梁５５は、一端が外部振動子５７の内環面５７ａに連結され、他端が内部振動子５６の外環面５６ｂに連結された第１連結梁８０と、一端が第１連結梁８０に連結され、他端が第１アンカー３１に連結された第２連結梁８１と、を有する。これにより、連結梁５５は、ｚ方向及び周方向に弾性を有している。本実施形態では、１つの第１連結梁８０に２つの第２連結梁８１が連結されており、連結梁５５の平面形状が十字状を成している。なお、連結梁５５は、本実施形態の特徴点なので、後で説明する。
【００５２】
次に、角速度センサ１００の動作と、角速度の検出原理について説明する。上記したように、第１アンカー３１にＤＣ電圧が印加され、４５°及び２２５°に位置する第３アンカー３３の電極と、１３５°及び３１５°に位置する第３アンカー３３の電極とに、逆位相の駆動電圧Ｖｄが印加される。すると、内部振動子５６と外部振動子５７それぞれに、周方向にて逆方向に静電引力が印加され、内部振動子５６と外部振動子５７とが周方向で逆方向に連成振動する。すなわち、図３に実線矢印で示すように、内部振動子５６が右方向に変位した場合、外部振動子５７は左方向に変位し、図３に破線矢印で示すように、内部振動子５６が左方向に変位した場合、外部振動子５７は右方向に変位する。この際、第１連結梁８０は、振動子５１との連結端を固定端、第２連結梁８１との連結部位を節として振動するように湾曲する。また、第２連結梁８１は、第１アンカー３１との連結端を固定端、第１連結梁８０との連結部位を節として振動するように湾曲する。
【００５３】
この振動状態において、例えば、ｚ方向に直交する方向（ｘ−ｙ平面に沿う方向）に角速度が印加されると、ｚ方向に沿うコリオリ力が振動子５１に生じる。すると、図４に示すように、接線部７３の中央（第２延設部７５を介して可変部６９と連結された部位）がｚ方向に捩れ、振動子５１がｚ方向に変位する。これにより、第１検出電極７０，７１間の相対距離が変動し、その静電容量も変化する。上記したように、振動子５１の対向部位における周方向の接線方向の変位方向は逆向きである。したがって、振動子５１の対向部位に印加されるコリオリ力の印加方向は互いに逆向きとなる。例えば、第１検出部６７ｂから第１検出部６７ｄに向う角速度が印加されると、図５に示すように、第１検出部６７ｂが上方に変位し、第１検出部６７ｄが下方に変位する。また、図示しないが、第１検出部６７ａから第１検出部６７ｃに向う角速度が印加されると、第１検出部６７ａが上方に変位し、第１検出部６７ｃが下方に変位する。これによれば、振動子５１を介して、対向配置された第１検出部６７ｂ，６７ｄ（第１検出部６７ａ，６７ｃ）の変位方向が互いに逆向きとなるので、コリオリ力による第１検出電極７０，７１間の相対距離の変動も逆となり、その静電容量も逆に変化する。したがって、第１検出部６７ｂ，６７ｄ（第１検出部６７ａ，６７ｃ）それぞれにて検出された静電容量変化の差分をとることで、コリオリ力（角速度）が検出される。
【００５４】
なお、ｚ方向に沿う加速度などの外力が振動子５１に印加された場合、この外力によっても第１検出電極７０，７１間の相対距離が変動し、静電容量も変化する。しかしながら、図６及び図７に示すように、外力による第１検出部６７ｂ，６７ｄ（第１検出部６７ａ，６７ｃ）の変位方向は同一であり、第１検出電極７０，７１間の相対距離の変動も同一となる。したがって、上記したように、第１検出部６７ｂ，６７ｄ（第１検出部６７ａ，６７ｃ）にて検出された静電容量変化の差分をとることで、外力による静電容量変化はキャンセルされる。
【００５５】
また、上記した振動状態において、ｚ方向に角速度が印加されると、ｚ方向に直交する方向に沿うコリオリ力が振動子５１に生じ、振動子５１がｘ−ｙ平面に沿う方向に変位する。上記したように、振動子５１を介して、対向配置された第２検出部６８ａ，６８ｂの変位方向は互いに逆向きなので、第２検出部６８ａ，６８ｂそれぞれにて検出された変位量（静電容量変化）の差分をとることで、コリオリ力（角速度）が検出される。
【００５６】
なお、ｚ方向に直交する外力が振動子５１に印加された場合、第２検出部６８ａ，６８ｂは同方向に変位するので、第２検出電極７７，７９の静電容量も変化する。しかしながら、外力による第２検出部６８ａ，６８ｂの変位方向は同一であり、第２検出電極７７，７９間の相対距離の変動も同一となる。したがって、上記したように、第２検出部６８ａ，６８ｂにて検出された静電容量変化の差分をとることで、外力による静電容量変化はキャンセルされる。
【００５７】
次に、本実施形態の特徴点である連結梁５５について図８〜図１０に基づいて説明する。上記したように、連結梁５５は、内部振動子５６と外部振動子５７とを連結する第１連結梁８０と、第１連結梁８０と第１アンカー３１とを連結する第２連結梁８１と、を有する。図８に示すように、第１連結梁８０は、外部振動子５７の内環面５７ａと内部振動子５６の外環面５６ｂとを直交する直線形状を成し、第１連結梁８０のｚ方向に沿う２つの側面それぞれに、１つの第２連結梁８１が接続されている。
【００５８】
第２連結梁８１は、平面形状が矩形を成し、長手方向が、第１連結梁８０に沿う第１梁部８２及び第２梁部８３と、平面形状が宀部状を成し、第１梁部８２及び第２梁部８３よりも剛性が高い剛性部８４と、平面形状が矩形を成し、長手方向が、第１連結梁８０と直交する第３梁部８５と、を有する。剛性部８４は、長手方向が第１連結梁８０に沿う錘部８４ａと、該錘部８４ａの中央から第１連結梁８０とは離れる方向に突出した１つの第１凸部８４ｂと、錘部８４ａの両端部それぞれから第１連結梁８０に近づく方向に突出した２つの第２凸部８４ｃと、有する。第１梁部８２の両端が、第１アンカー３１に連結され、第１梁部８２の中央が、第１凸部８４ｂに連結され、第２梁部８３の両端が、第２凸部８４ｃに連結されている。そして、第３梁部８５の一端が、第２梁部８３の中央に連結され、第３梁部８５の他端が、第１連結梁８０に連結されている。図３に示すように、振動子５６，５７が逆方向に連成振動すると、連結梁５５は振動するように湾曲するが、第２連結梁８１（第３梁部８５の一端）は、第１連結梁８０における振動子５６，５７が連成振動した際に節となる部位Ｐ２（黒丸で示す部位）に連結されている。これにより、連結梁５５の概略的な全体形状が、第１連結梁８０の節となる部位Ｐ２を中心とする十字状を成している。なお、第２連結梁８１の節となる部位は、第１連結梁８０の節となる部位Ｐ２と一致している。
【００５９】
この構成の場合、第１連結梁８０と第２連結梁８１とは、全体形状として十字状に連結されているので、第１連結梁８０の節となる部位Ｐ２を中心として、周方向に撓むことが可能と成る。図９に示すように、第１連結梁８０と第３梁部８５とがそれぞれ部位Ｐ２を中心として弓形に湾曲する。また、ｚ方向に沿う加速度などの外力が振動子５６，５７に印加されると、図１０に示すように、梁部８２，８３が、ｚ方向に捩れる。すると、その捩れによって、剛性部８４がｚ方向に変位し、第１連結梁８０がｚ方向に変位する。
【００６０】
本実施形態では、４つの連結梁５５が、右回りに等間隔で、内部振動子５６と外部振動子５７との間に設けられており、内部振動子５６を介して対向配置する対を成す連結梁５５が２組形成されている。上記したように、内部振動子５６と外部振動子５７との間の距離が一定となっており、４つの連結梁５５それぞれの形状は、同一となっている。したがって、各連結梁５５における第１連結梁８０の節となる部位Ｐ２と中心点Ｐ１との距離は一定となっている。
【００６１】
次に、本実施形態に係る角速度センサ１００の作用効果を説明する。上記したように、第２連結梁８１（第３梁部８５の一端）が、第１連結梁８０における振動子５６，５７が連成振動した際に節となる部位Ｐ２に連結されている。節とは、振動がゼロであり、振幅がゼロの点である。したがって、上記構成によれば、振動子５６，５７の振動が、連結梁８０，８１を介して基台１０に伝播することが抑制される。そのため、基台１０に伝播した振動が基台１０にて反射され、反射された振動が、振動子５６，５７に戻ってくることが抑制される。この結果、振動子５１の振動状態が不安定となることが抑制され、角速度の検出精度が低下することが抑制される。
【００６２】
内部振動子５６の中心と、外部振動子５７の中心とが一致している。これによれば、内部振動子の中心と、外部振動子の中心とが不一致の構成と比べて、振動子５６，５７が偏心運動することが抑制され、振動子５６，５７の振動状態が不安定となることが抑制される。この結果、角速度の検出精度が低下することが抑制される。
【００６３】
４つの連結梁５５が、内部振動子５６と外部振動子５７との間に設けられており、４つの連結梁５５それぞれの形状は、同一となっている。これによれば、各連結梁５５のバネ定数が一定となるので、振動子５６，５７の振動状態が不安定となることが抑制され、角速度の検出精度が低下することが抑制される。
【００６４】
第１連結梁８０に、２つの第２連結梁８１が接続されている。これによれば、１つの第１連結梁に１つの第２連結梁が接続された構成と比べて、第１連結梁８０における節となる部位Ｐ２を、第２連結梁８１によってより強固に支持することができる。したがって、振動子５６，５７の振動状態が不安定となることが抑制され、角速度の検出精度が低下することが抑制される。
【００６５】
第１連結梁８０は、外部振動子５７の内環面５７ａと内部振動子５６の外環面５６ｂとを直交する直線形状を成している。これによれば、第１連結梁８０の右方向及び左方向それぞれのバネ定数が一致するので、振動子５６，５７の振動状態が不安定となることが抑制される。この結果、角速度の検出精度が低下することが抑制される。
【００６６】
内部振動子５６の外環面５６ｂから外部振動子５７に向って第１可変駆動梁６５が延び、外部振動子５７の内環面５７ａから内部振動子５６に向って第２可変駆動梁６６が延び、可変駆動梁６５，６６それぞれから可変駆動電極６３が延び、可変駆動電極６３が固定駆動電極６４と対向している。これによれば、第１可変駆動梁６５が内部振動子５６だけに設けられた構成、若しくは、第２可変駆動梁６６が外部振動子５７だけに設けられた構成とは異なり、静電引力が振動子５６，５７に印加されるので、振動子５６，５７の連成振動状態が不安定となることが抑制される。この結果、角速度の検出精度が低下することが抑制される。
【００６７】
可変駆動梁６５，６６の間に、第３アンカー３３及び固定駆動電極６４が位置し、第３アンカー３３から可変駆動梁６５，６６に向って、固定駆動電極６４が延びている。これによれば、第１可変駆動梁及び第２可変駆動梁それぞれに対して第３アンカーと固定駆動電極とが設けられた構成と比べて、駆動部５３の構成が簡素化される。
【００６８】
第１検出部６７は、ｚ方向にて対向する第１検出電極７０，７１を有し、４つの第１検出部６７ａ〜６７ｄが、振動子５１を介して対向配置されている。これによれば、ｚ方向に直交する方向の角速度を検出することができる。また、上記したように、対向配置された第１検出部６７ａ，６７ｃ（第１検出部６７ｂ，６７ｄ）では、接線方向の変位方向が逆向きとなり、コリオリ力による第１検出電極７０，７１間の相対距離の変動も逆となる。そのため、静電容量も逆に変化する。これとは反対に、外力が印加された場合、対向配置された第１検出部６７ａ，６７ｃ（第１検出部６７ｂ，６７ｄ）が変位する方向は同一となる。したがって、第１検出部６７ａ，６７ｃ（第１検出部６７ｂ，６７ｄ）それぞれにて検出された静電容量変化の差分をとることで、外力の影響が除去されたコリオリ力（角速度）を検出することができる。これにより、外力による角速度の検出精度の低下が抑制される。
【００６９】
上記したように、振動子５１を介して対向配置された第１検出部６７ａ，６７ｃ（第１検出部６７ｂ，６７ｄ）それぞれの第１可変検出電極７０は、ｚ方向に直交する方向に角速度が印加された際に逆向きに変位する。しかしながら、その変位量は、各第１可変検出電極７０を振動子５１に固定する連結部７２に製造誤差があるとバラツキが生じる。変位量にバラツキが生じると、外力による静電容量変化を充分にキャンセルすることができなくなり、外力による角速度の検出精度の低下を抑制することができなくなる虞がある。
【００７０】
これに対して、本実施形態では、連結梁５５が連結部７２よりもｚ方向に捩れ易くなっている。そのため、第１検出部６７ａ，６７ｃ（第１検出部６７ｂ，６７ｄ）それぞれの第１可変検出電極７０は、連結部７２ではなく、主として、連結梁５５がｚ方向に捩れるために、ｚ方向に変位する。このように、各第１可変検出電極７０は、互いに共通する連結梁５５のｚ方向への捩れのために、ｚ方向に変位するので、各連結部７２に製造誤差があったとしても、各第１可変検出電極７０の変位量にバラツキが生じることが抑制される。この結果、外力による静電容量変化を充分にキャンセルすることができ、外力による角速度の検出精度の低下が抑制される。
【００７１】
第２検出部６８は、ｚ方向に直交する方向にて対向する第２検出電極７７，７９を有し、２つの第２検出部６８ａ，６８ｂが、振動子５１を介して対向配置されている。これによれば、ｚ方向の角速度を検出することができる。また、上記したように、対向配置された第２検出部６８ａ，６８ｂでは、接線方向の変位方向が逆向きとなり、コリオリ力による第２検出電極７７，７９間の相対距離の変動も逆となる。そのため、静電容量も逆に変化する。これとは反対に、外力が印加された場合、対向配置された第２検出部６８ａ，６８ｂが変位する方向は同一となる。したがって、第２検出部６８ａ，６８ｂそれぞれにて検出された静電容量変化の差分をとることで、外力の影響が除去されたコリオリ力（角速度）を検出することができる。これにより、外力による角速度の検出精度の低下が抑制される。
【００７２】
浮遊部５０は、振動子５１の振動状態をモニターするモニター部５２を有する。これによれば、振動子５１の振動状態を観測することができる。
【００７３】
なお、本実施形態では、浮遊部５０が検出部５４を有すると記載した。しかしながら、前述したように、検出部５４は、基台１０に固定された第１固定検出電極７１を有するので、厳密に言えば、浮遊部５０が、検出部５４の全てを有しているわけではない。しかしながら、説明を簡便とするために、浮遊部５０は検出部５４を有する、と記載した。
【００７４】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００７５】
本実施形態では、振動子５６，５７がそれぞれ円環状である例を示した。しかしながら、振動子５６，５７の形状としては上記例に限定されず、振動子５６，５７の形状が異なっていても良い。したがって、内部振動子５６と外部振動子５７との間の距離が一定でなくとも良い。ただし、各連結梁５５の形状を一致させ、振動子５６，５７の周方向の振動状態を安定化させるためには、内部振動子５６と外部振動子５７との間の距離が一定である構成が好ましい。
【００７６】
本実施形態では、内部振動子５６の中心と、外部振動子５７の中心とが一致した例を示した。しかしながら、内部振動子５６の中心と、外部振動子５７の中心とが不一致の構成を採用することはできる。ただし、本実施形態で示したように、振動子５６，５７が偏心運動することを抑制するためには、振動子５６，５７それぞれの中心が一致する構成が好ましい。
【００７７】
本実施形態では、図１に示すように、可変モニター梁５８が内部振動子５６の内環面５６ａから延び、第２アンカー３２が、内部振動子５６の内環面５６ａによって囲まれた領域内に設けられた例を示した。しかしながら、図１１に示すように、可変モニター梁５８が内部振動子５６の外環面５６ｂから延び、第２アンカー３２が、内部振動子５６の外環面５６ｂと外部振動子５７の内環面５７ａとの間の領域に設けられた構成を採用することもできる。また、図示しないが、可変モニター梁５８が外部振動子５７の内環面５７ａから延び、第２アンカー３２が、外環面５６ｂと内環面５７ａとの間の領域に設けられた構成を採用することもできる。更には、可変モニター梁５８が外部振動子５７の外環面５７ｂから延び、第２アンカー３２が、外部振動子５７の外環面５７ｂよりも外側の領域に設けられた構成を採用することもできる。図１１は、角速度センサの変形例を示す上面図である。
【００７８】
本実施形態では、図１に示すように、第１検出部６７ａ〜６７ｄそれぞれが、放射方向において、連結梁５５と並ばない例を示した。しかしながら、図１１に示すように、第１検出部６７ａ〜６７ｄと連結梁５５とが並んでも良い。図１１では、第１検出部６７ａ，６７ｃが、２つの連結梁５５と共にｙ方向で並び、第１検出部６７ｂ，６７ｄが、２つの連結梁５５と共にｘ方向で並んでいる。
【００７９】
本実施形態では、図１に示すように、外環面５６ｂから第１可変駆動梁６５が延び、内環面５７ａから第２可変駆動梁６６が延び、外環面５６ｂと内環面５７ａとの間の領域に第３アンカー３３が位置する例を示した。しかしながら、図１１に示すように、内環面５６ａから中心点Ｐ１に向って第１可変駆動梁６５が延び、外環面５７ｂから外に向って第２可変駆動梁６６が延び、内環面５６ａによって囲まれた領域及び外環面５７ｂよりも外側の領域それぞれに、第３アンカー３３が位置しても良い。また、図示しないが、内環面５６ａから第１可変駆動梁６５が延び、内環面５７ａから第２可変駆動梁６６が延び、内環面５６ａによって囲まれた領域及び外環面５６ｂと内環面５７ａとの間の領域それぞれに、第３アンカー３３が位置しても良い。更に言えば、外環面５６ｂから第１可変駆動梁６５が延び、外環面５７ｂから外に向って第２可変駆動梁６６が延び、外環面５６ｂと内環面５７ａとの間の領域及び外環面５７ｂよりも外側の領域それぞれに、第３アンカー３３が位置しても良い。
【００８０】
本実施形態では、内部振動子５６から第１可変駆動梁６５が延び、外部振動子５７から第２可変駆動梁６６が延びた例を示した。しかしながら、内部振動子５６から第１可変駆動梁６５のみが延びた構成、若しくは、外部振動子５７から第２可変駆動梁６６のみが延びた構成を採用することができる。しかしながら、この変形例と比べて、本実施形態で示した構成の方が、振動子５６，５７の振動状態が安定するので、より好ましい。
【００８１】
本実施形態では、図１に示すように、第２検出部６８ａ，６８ｂが、放射方向において、連結梁５５と並ぶ例を示した。しかしながら、図１１に示すように、第２検出部６８ａ，６８ｂと連結梁５５とは並んでいなくとも良い。
【００８２】
本実施形態では、角速度センサ１００が４つの第１検出部６７ａ〜６７ｄを有する例を示したが、第１検出部６７の数としては上記例に限定されず、１つ以上であれば良い。しかしながら、加速度などの外力成分を除去するには、振動子５１を介して２つの第１検出部６７が対向配置された構成が良い。また、ｘ−ｙ平面において、互いに直交の関係にある２つの方向の角速度を検出する場合、本実施形態で示したように、２つの第１検出部６７が周方向にて９０°離れて配置された構成が良い。
【００８３】
本実施形態では、角速度センサ１００が２つの第２検出部６８ａ，６８ｂを有する例を示したが、第２検出部６８の数としては上記例に限定されず、１つ以上であれば良い。しかしながら、加速度などの外力成分を除去するには、振動子５１を介して２つの第２検出部６８が対向配置された構成が良い。なお、ｚ方向の角速度を検出しなくとも良い場合、第２検出部６８はなくとも良い。
【００８４】
本実施形態では、４つの連結梁５５を介して、振動子５１が第１アンカー３１（基台１０）に連結された例を示した。しかしながら、振動子５６，５７が連成振動可能であれば、連結梁５５の数としては上記例に限定されない。
【００８５】
本実施形態では、連結梁５５の形状として、図８に示す形状を例示した。しかしながら、ｚ方向及び周方向に弾性を有する連結梁５５の具体的な構成としては、上記例に限定されない。例えば、図１２に示す形状を採用することができる。図１２においては、第１連結梁８０の形状は本実施形態と同一だが、第２連結梁８１の形状が異なる。
【００８６】
第２連結梁８１は、平面形状が矩形を成し、長手方向が、第１連結梁８０と直交する第４梁部８６及び第５梁部８７と、平面形状がコの字状を成し、その両端が、第１連結梁８０から離れるように位置する第６梁部８８及び第７梁部８９と、平面形状が矩形を成し、第６梁部８８と第７梁部８９とを連結する第８梁部９０と、を有する。第４梁部８６における第１連結梁８０から離れた端部が、第１アンカー３１に連結され、第４梁部８６における第１連結梁８０側の端部が、第６梁部８８の中央に連結され、第６梁部８８は、第７梁部８９よりも小さく、第７梁部８９の端部の間の領域に位置している。そして、第６梁部８８及び第７梁部８９それぞれの端部が、第８梁部９０の端部と連結され、第５梁部８７の一端が、第７梁部８９の中央に連結され、第５梁部８７の他端が、第１連結梁８０における節となる部位Ｐ２に連結されている。これによれば、ｚ方向に沿う加速度などの外力が振動子５６，５７に印加されると、梁部８６，８７，８９が、ｚ方向に捩れる。すると、その捩れによって、第１連結梁８０がｚ方向に変位する。また、第１連結梁８０と第２連結梁８１とは、全体形状として十字状に連結されるので、第１連結梁８０の節となる部位Ｐ２を中心として、周方向に撓むことが可能と成る。図１２は、連結梁の変形例を示す上面図である。
【符号の説明】
【００８７】
１０・・・基台
３０・・・アンカー
３１・・・第１アンカー
５０・・・浮遊部
５１・・・振動子
５３・・・駆動部
５４・・・検出部
５６・・・内部振動子
５７・・・外部振動子
７９・・・第１連結梁
８０・・・第２連結梁
１００・・・角速度センサ
【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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