(57)【要約】【課題】  櫛歯状電極の耐久性、寿命を向上できると共に、装置としての性能を確保することができ、信頼性を高めることができるようにする。【解決手段】  固定側の櫛歯状電極１６Ａを構成する各電極板１６ａ，１６ｂ，１６ｃのうち、その配列方向の一側に位置する電極板１６ｂと配列方向の他側に位置する電極板１６ｃとを、配列方向の中間に位置する各電極板１６ａよりも幅広に形成する。また、可動側の櫛歯状電極１８Ａについても、その配列方向の一側と他側に位置する電極板１８ｂ，１８ｃを配列方向の中間に位置する各電極板１８ａよりも幅広に形成する。櫛歯状電極１６Ａ，１８Ａは、それぞれの電極板１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１８ａ，１８ｂ，１８ｃが１本ずつ交互に噛み合うように配置し、電極間の対向面積を各電極板毎に広く確保できるようにする。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板に配置され予め決められた所定の方向に変位可能となった少なくとも１つの可動部と、該可動部の変位を検出する変位検出手段及び／又は前記可動部を所定の方向に変位させるための変位発生手段とを備え、該変位発生手段及び／又は変位検出手段は、それぞれ櫛歯状に並べて配列された複数の電極板が互いに隙間をもって噛合するように形成された少なくとも一対の櫛歯状電極を有してなる櫛歯式可動装置において、
前記一対の櫛歯状電極のうち少なくとも一方の櫛歯状電極は、前記複数の電極板のうち、その配列方向の一側及び／又は他側に位置する電極板を配列方向の中間に位置する電極板よりも幅広に形成する構成としたことを特徴とする櫛歯式可動装置。
【請求項２】
前記一対の櫛歯状電極は、それぞれの電極板が１本ずつ交互に噛み合うように配置する構成としてなる請求項１に記載の櫛歯式可動装置。
【請求項３】
前記一対の櫛歯状電極は、それぞれの電極板を同一の平面上に配置する構成としてなる請求項１または２に記載の櫛歯式可動装置。
【請求項４】
前記一対の櫛歯状電極のうち一方の櫛歯状電極は、前記可動部と同じ方向に動く可動側電極として構成し、前記一対の櫛歯状電極は、前記各電極板が該可動側電極の動く方向と平行な方向に延びる構成としてなる請求項１，２または３に記載の櫛歯式可動装置。
【請求項５】
前記一対の櫛歯状電極は、互いに隙間をもって噛合するように配置された前記各電極板の距離を等しくする構成としてなる請求項１，２，３または４に記載の櫛歯式可動装置。
【請求項６】
前記変位発生手段は、前記一対の櫛歯状電極からなる駆動側電極と第１の固定側電極とを有し該各電極間の静電力の変化により前記可動部を第１の方向に振動させる構成とし、前記変位検出手段は、前記一対の櫛歯状電極からなる可動側電極と第２の固定側電極とを有し該各電極間の静電容量の変化により前記第１の方向と直交する第２の方向において前記可動部の変位を検出する構成としてなる請求項１，２，３，４または５に記載の櫛歯式可動装置。
【請求項７】
前記櫛歯状電極の各電極板は、前記第１の方向と平行に延びる構成としてなる請求項６に記載の櫛歯式可動装置。
【請求項８】
前記変位検出手段は、前記可動部に外部から働く角速度を検出する構成としてなる請求項１，２，３，４，５，６または７に記載の櫛歯式可動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば角速度、加速度等に基づく外力を検出したり、光スイッチや光シャッタ等を駆動したりするために、少なくとも一対の櫛歯状電極を用いるようにした櫛歯式可動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、櫛歯式可動装置としては、所定の方向に振動する質量部が角速度に応じたコリオリ力を受けるのを利用して、このコリオリ力による質量部の変位量を角速度として検出するようにした角速度センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−４２９７３号公報
【０００４】
この種の従来技術による角速度センサは、基板上に配置された可動部としての質量部を（例えば、Ｘ軸方向に）振動させる振動発生手段（変位発生手段）と、この振動に伴ったコリオリ力で前記質量部がＹ軸方向に変位するのを検出する変位検出手段とを備えている。そして、これらの変位検出手段および振動発生手段は、それぞれの電極板が互いに隙間をもって噛合するように櫛歯状に配列された少なくとも一対の櫛歯状電極を有している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した従来技術では、一対の櫛歯状電極を、それぞれ櫛歯状に配列された複数の電極板により構成し、これらの各電極板を小さな隙間を介して互いに噛み合うように配設する構成としているため、例えば車両等に搭載した状態で外部から衝撃が加えられたときに、下記のような問題が生じることがある。
【０００６】
即ち、前記一対の櫛歯状電極は、例えば一方が基板上に固定して設けられた固定側電極となり、他方が基板上で変位可能となった可動側電極となっている。そして、夫々の電極板は、微小な隙間を介して互いに対向し、隣り合うように配置されている。しかも、各電極板は微細加工により可能な限り細幅に形成し、装置の小型化等を図るようにしている。
【０００７】
このため、当該装置に前述の如き衝撃的な外力が作用したときには、例えば可動側電極が固定側電極に対して斜めに傾き、この状態で両者の電極板が互いに接触、干渉することがあり、最悪の場合には、いずれか一方の電極板が損傷、折損されてしまう。そして、電極板が損傷、破損されたときには、その破片が他の電極板間等に入り込み、センサとしての性能低下を招き、装置の信頼性、寿命が低下するという問題がある。
【０００８】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、櫛歯状電極の耐久性、寿命を向上できると共に、装置としての性能を十分に確保することができ、信頼性を高めることができるようにした櫛歯式可動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために本発明は、基板と、該基板に配置され予め決められた所定の方向に変位可能となった少なくとも１つの可動部と、該可動部の変位を検出する変位検出手段及び／又は前記可動部を所定の方向に変位させるための変位発生手段とを備え、該変位発生手段及び／又は変位検出手段は、それぞれ櫛歯状に並べて配列された複数の電極板が互いに隙間をもって噛合するように形成された少なくとも一対の櫛歯状電極を有してなる櫛歯式可動装置に適用される。
【００１０】
そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記一対の櫛歯状電極のうち少なくとも一方の櫛歯状電極は、前記複数の電極板のうち、その配列方向の一側及び／又は他側に位置する電極板を配列方向の中間に位置する電極板よりも幅広に形成する構成としたことにある。
【００１１】
また、請求項２の発明によると、前記一対の櫛歯状電極は、それぞれの電極板が１本ずつ交互に噛み合うように配置する構成としている。
【００１２】
また、請求項３の発明によると、前記一対の櫛歯状電極は、それぞれの電極板を同一の平面上に配置する構成としている。
【００１３】
また、請求項４の発明によると、前記一対の櫛歯状電極のうち一方の櫛歯状電極は、前記可動部と同じ方向に動く可動側電極として構成し、前記一対の櫛歯状電極は、前記各電極板が該可動側電極の動く方向と平行な方向に延びる構成としている。
【００１４】
また、請求項５の発明によると、前記一対の櫛歯状電極は、互いに隙間をもって噛合するように配置された前記各電極板の距離を等しくする構成としている。
【００１５】
また、請求項６の発明によると、前記変位発生手段は、前記一対の櫛歯状電極からなる駆動側電極と第１の固定側電極とを有し該各電極間の静電力の変化により前記可動部を第１の方向に振動させる構成とし、前記変位検出手段は、前記一対の櫛歯状電極からなる可動側電極と第２の固定側電極とを有し該各電極間の静電容量の変化により前記第１の方向と直交する第２の方向において前記可動部の変位を検出する構成としている。
【００１６】
また、請求項７の発明によると、前記櫛歯状電極の各電極板は、前記第１の方向と平行に延びる構成としている。
【００１７】
さらに、請求項８の発明によると、前記変位検出手段は、前記可動部に外部から働く角速度を検出する構成としている。
【発明の効果】
【００１８】
上述の如く、請求項１の発明によれば、それぞれ電極板が櫛歯状に並べて配列された一対の櫛歯状電極のうち少なくとも一方の櫛歯状電極は、前記複数の電極板のうち、その配列方向の一側及び／又は他側に位置する電極板を配列方向の中間に位置する電極板よりも幅広に形成する構成としているので、複数の電極板のうち配列方向の一側及び／又は他側に位置する電極板の強度を高めることができ、外部からの衝撃等で櫛歯状電極の電極板が折損されるのを防ぐことができる。即ち、一対の櫛歯状電極の一方が他方に対して傾くと、複数の電極板のうち配列方向の一側または他側に位置する電極板が先に接触することが多いが、本発明によれば、幅広に形成した電極板が先に接触して幅細な電極板同士が直に接触するのを抑えることができ、幅細な各電極板が折損したりするのを幅広な電極板を用いて防ぐことができる。
【００１９】
このため、配列方向の一側または他側の電極板を幅広に形成するだけで、他の多くの電極板を幅広に形成する必要がなくなり、櫛歯（電極板）の本数を減らすことなく、電極板の損傷、折損等の発生を防止することができる。これにより、例えばセンサとしての検出感度、またはアクチュエータとしての性能等を確保しつつ、装置の信頼性を向上することができると共に、全体をコンパクトに形成して小型、軽量化も図ることができる。
【００２０】
また、配列方向の一側と他側との両方に位置する電極板をそれぞれ幅広に形成する構成としたときには、櫛歯状電極の基端側と先端側との両側で電極板の強度アップを図ることができ、これによって、電極板の折損等をより確実に防止することができる。
【００２１】
また、請求項２の発明によると、一対の櫛歯状電極は、それぞれの電極板が１本ずつ交互に噛み合うように配置する構成としているので、外力の影響等により互いに対向する電極板同士が接触し易くなる。しかし、この場合でも、交互に噛み合うように配置した１本毎の電極板が損傷、折損されるのを、請求項１，２の発明と同様に防止することができる。しかも、電極間の対向面積を各電極板毎に広く確保することができ、全体をコンパクトに形成して性能アップを図ることができる。
【００２２】
また、請求項３の発明によると、一対の櫛歯状電極は、それぞれの電極板を同一の平面上に配置する構成としているので、電極板同士が接触し易くなるが、この場合でも、同一の平面上に配置した各電極板が損傷、折損されるのを、請求項１，２の発明と同様に防止することができる。しかも、電極間の対向面積を各電極板毎に広く確保することができ、全体をコンパクトに形成して性能アップを図ることができる。
【００２３】
一方、請求項４の発明は、一対の櫛歯状電極のうち一方の櫛歯状電極を、可動部と同じ方向に動く可動側電極とし、一対の櫛歯状電極は夫々の電極板が該可動側電極の動く方向と平行な方向に延びる構成としているので、互いに対向する電極間の距離を可能な限り小さくでき、両者が重なり合う対向面積の変化を静電力または静電容量の変化として取出すことができる。そして、外力の影響等で電極板同士が接触し易くなったとしても、各電極板が損傷、折損されるのを請求項１，２の発明と同様に防止することができる。
【００２４】
また、請求項５の発明によると、一対の櫛歯状電極は、互いに隙間をもって噛合するように配置された前記各電極板の距離を等しくする構成としているので、互いに対向する電極板同士が外力の影響等で接触し易くなったとしても、各電極板が損傷、折損されるのを請求項１，２の発明と同様に防止することができる。しかも、例えば電極板の延設（伸長）方向と平行に可動側電極が動くときには、両者が重なり合う対向面積の変化を静電力または静電容量の変化として取出すことができる。そして、互いに対向する電極間の距離を可能な限り小さくして、櫛歯状電極の小型、軽量化を図ることができる。
【００２５】
また、請求項６の発明によると、変位発生手段は、一対の櫛歯状電極の一方を駆動側電極とし、他方を第１の固定側電極とすることにより、該各電極間の静電力の変化に従って可動部（質量部）を第１の方向に振動させる振動発生手段を構成することができる。そして、変位検出手段は、前記一対の櫛歯状電極とは別に設けた一対の櫛歯状電極の一方を可動側電極とし、他方を第２の固定側電極とすることにより、前記第１の方向と直交する第２の方向において可動部の変位を、前記各電極間の静電容量の変化として検出することができる。これにより、前記第１の方向と第２の方向とに直交する第３の方向（Ｚ軸）周りの角速度を検出することができる。
【００２６】
また、請求項７の発明によると、櫛歯状電極の各電極板は、第１の方向と平行に延びる構成としているので、例えば振動発生手段（変位発生手段）の駆動側電極と第１の固定側電極との間で静電力を変化させることにより、両者の対向面積を増減させるように前記駆動側電極を第１の方向に変位（振動）させることができる。
【００２７】
さらに、請求項８の発明によると、変位検出手段は、質量部からなる可動部に外部から働く角速度を検出する構成としているので、基板上に配置された可動部としての質量部を変位発生手段（振動発生手段）で振動させつつ、この振動に伴ったコリオリ力で質量部が振動方向と直交する方向に変位するのを、変位検出手段により角速度として検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態による櫛歯式可動装置を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２９】
ここで、図１ないし図４は本発明の第１の実施の形態を示し、本実施の形態では、櫛歯式可動装置としての角速度検出装置を、基板と垂直なＺ軸周りの角速度を検出する角速度センサに適用した場合を例に挙げている。
【００３０】
図中、１は櫛歯式可動装置を構成する角速度センサ、２は該角速度センサ１のベースを構成する基板で、該基板２は、例えばシリコン材料、ガラス材料等により平板状に形成され、互いに直交するＸ軸，Ｙ軸及びＺ軸のうち、例えばＸ軸とＹ軸とに沿って水平に延びると共に、Ｚ軸と垂直に配置されている。
【００３１】
また、基板２上には、例えば導電性を有する低抵抗なシリコン材料等にエッチングによる微細加工を施すことにより、後述する可動部としての質量部３，７，１１，１２、支持梁６，１０，１３、固定部１５、駆動用の固定側電極部１６，１７、可動側電極部１８，１９，２０，２１、検出電極部２６，２７，２８，２９、振動モニタ部３４等が形成されている。
【００３２】
３は基板２上に配置された可動部としての第１の中央質量部で、該第１の中央質量部３は、Ｙ軸方向に並んで配置された４個の質量部３，７，１１，１２のうち、第２の中央質量部７と共に中央寄りに配置されている。また、第１の中央質量部３は、四角形の枠状に形成された外側枠体４と、該外側枠体４の内側に配置された四角形の枠状体からなる内側枠体５と、該内側枠体５の四隅と外側枠体４との間に設けられた例えば４本の内側支持梁６とにより構成されている。
【００３３】
ここで、外側枠体４は、中央質量部３がＸ軸方向（振動方向）に振動するときに、後述する外側支持梁１３の撓み変形がＹ軸方向（検出方向）の変位となって内側枠体５に伝わるのを遮断している。また、内側支持梁６は、Ｘ軸方向に延びてＹ軸方向に撓み変形可能に形成され、内側枠体５をＹ軸方向に変位可能に支持すると共に、内側枠体５がＸ軸方向に変位するのを規制している。
【００３４】
７は基板２上に配置された第２の中央質量部で、該第２の中央質量部７は、第1の中央質量部３とほぼ同様に、外側枠体８、内側枠体９及び各内側支持梁１０により構成されている。そして、内側枠体９は、各内側支持梁１０が撓み変形することによりＹ軸方向に変位可能となっている。
【００３５】
１１，１２は中央質量部３，７に対してＹ軸方向の外側に配置された第１，第２の外側質量部で、該第１，第２の外側質量部１１，１２は、Ｘ軸方向に延びる直線状の質量体として形成され、その長さ方向の両端側は各外側支持梁１３にそれぞれ連結されている。
【００３６】
１３，１３は質量部３，７，１１，１２を挟んでＸ軸方向の両側に配置された左，右の外側支持梁で、該各外側支持梁１３は、ばね性を有する細幅な梁として形成され、Ｙ軸方向に直線状に延びると共に、Ｘ軸方向に撓み変形可能となっている。また、各外側支持梁１３の長さ方向途中部位には、高い剛性を有する幅広な連結部１４を介して質量部３，７の外側枠体４，８が連結され、外側支持梁１３の長さ方向両端側には外側質量部１１，１２が連結されている。
【００３７】
これにより、可動部としての４個の質量部３，７，１１，１２は、Ｙ軸方向に直線状に並んだ状態で各外側支持梁１３によりＸ軸方向に振動可能に支持されている。また、これらの質量部３，７，１１，１２は、質量部全体の重心Ｇを挟んでほぼ対称に配置されている。
【００３８】
そして、後述の個別振動発生部２２，２３，２４，２５に対して駆動信号をそれぞれ印加したときには、図２に示す如く、互い隣合う質量部３，１２と質量部７，１１とが、これら全体の重心Ｇをほぼ一定の位置に保持しつつ、互いに逆位相（位相が１８０°ずれた状態）でＸ軸方向に振動する。即ち、例えば質量部３，１２がＸ軸方向に沿って矢示ａ1 方向に振動するときには、質量部７，１１がこれと逆向きの矢示ａ2 方向に振動する。
【００３９】
このように、隣合う質量部３，７，１１，１２同士が互いに逆位相で振動する振動モードは、角速度センサ１が作動するときの正規の振動モードとして予め定められている。この正規の振動モードにおいて、質量部３，１２と質量部７，１１とは、重心Ｇを中心として対称な位置で安定的に振動できると共に、重心Ｇの周囲でバランスよく振動することにより、基板２への振動伝達を抑えることができるものである。
【００４０】
また、正規の振動モードでは、各外側支持梁１３がＸ軸方向に略Ｓ字状(図２参照)をなして撓み変形しつつ、くねるように振動する。このため、各外側支持梁１３の長さ方向途中部位には、振動の節となってほぼ一定の位置を保持する例えば３箇所の節部１３Ａがそれぞれ形成される。
【００４１】
１５は基板２に設けられた固定部で、該固定部１５は、質量部３，７，１１，１２等を取囲む位置で基板２上に固定された四角形状の台座部１５Ａと、基板２の左，右両側に位置して該台座部１５Ａの内側に一体に形成され、Ｙ軸方向に延びた略Ｔ字状の延設部１５Ｂと、該各延設部１５Ｂにそれぞれ設けられ、基板２から離れた位置で各外側支持梁１３の節部１３Ａに連結された例えば略コ字状、Ｕ字状等をなす３個の腕部１５Ｃとにより構成されている。
【００４２】
そして、固定部１５の各腕部１５Ｃは、質量部３，７，１１，１２、支持梁６，１０，１３、可動側電極部１８，１９，２０，２１、可動側検出電極部２８，２９等を基板２から離間した状態に保持している。即ち、腕部１５Ｃは、各質量部３，７，１１，１２等を各外側支持梁１３の節部１３Ａ（振動の節）の位置で支持している。
【００４３】
この結果、外側支持梁１３は、節部１３Ａの位置で後述の如く振動が打消されるようになり、基板２に振動が伝わるのを抑制することができる。これにより、中央質量部３，７の内側枠体５，９がＺ軸周りの角速度Ωに応じてＹ軸方向に変位し、その変位量を角速度Ωとして検出するときには、基板２の振動によって検出精度が低下するのを防止できるものである。
【００４４】
次に、質量部３，７，１１，１２の駆動機構について説明する。この駆動機構は、後述する固定側電極部１６、可動側電極部１８からなる個別振動発生部２２と、後述する固定側電極部１７、可動側電極部１９からなる個別振動発生部２３と、後述する固定側電極部１６、可動側電極部２０からなる個別振動発生部２４と、後述する固定側電極部１７、可動側電極部２１からなる個別振動発生部２５とにより構成されるものである。
【００４５】
まず、１６，１６は基板２に設けられた駆動用の固定側電極部を示し、該駆動用の各固定側電極部１６は、例えば互いに逆向きになるように配列されたそれぞれ複数の櫛歯状電極１６Ａ，１６Ｂからなり、第１の中央質量部３と外側質量部１１との間にＸ軸方向に間隔をもって配置されている。
【００４６】
この場合、駆動用の固定側電極部１６は、一方の櫛歯状電極１６Ａが中央質量部３に面して配置され、他方の各櫛歯状電極１６Ｂが外側質量部１１に面して配置されている。そして、これらの櫛歯状電極１６Ａ，１６Ｂは、その詳細構造を図３に示すように、櫛歯状に並べて配列された複数の幅細な電極板１６ａ，１６ａ，…と、該各電極板１６ａの配列方向両側に位置する幅広な電極板１６ｂ，１６ｃとにより形成され、これらの各電極板１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、Ｙ軸方向に間隔をもって互いに平行にＸ軸方向に延びている。
【００４７】
即ち、櫛歯状電極１６Ａを構成する各電極板１６ａ，１６ｂ，１６ｃのうち、その配列方向（Ｙ軸方向）の一側（基端側）に位置する電極板１６ｂと、配列方向の他側（先端側）に位置する電極板１６ｃとは、配列方向の中間に位置する各電極板１６ａよりもＹ軸方向で幅広に形成されている。これにより、幅広な電極板１６ｂ，１６ｃは、中間に位置する幅細な各電極板１６ａよりも高い強度、剛性を有し、櫛歯状電極１６Ａ全体の耐久性を向上させるものである。
【００４８】
この場合、幅広な電極板１６ｂ，１６ｃは、幅細な各電極板１６ａに対して、例えば１．４〜２倍程度の電極幅をもって形成されている。そして、幅細な各電極板１６ａを、例えば１．８μｍ程度の電極幅に形成する場合には、幅広な電極板１６ｂ，１６ｃを、例えば２．５〜３．６μｍ程度、好ましくは２．８μｍ程度の電極幅に形成するのがよい。また、櫛歯状電極１６Ｂを構成する各電極板１６ａ，１６ｂ，１６ｃについても同様に構成され、櫛歯状電極１６Ｂ全体の耐久性を高めている。
【００４９】
１７，１７は基板２に設けられた他の駆動用の固定側電極部で、該駆動用の各固定側電極部１７は、図１中に示すように第２の中央質量部７と外側質量部１２との間に位置し、Ｘ軸方向に間隔をもって設けられている。そして、駆動用の各固定側電極部１７は、中央質量部７に面して配置された複数の櫛歯状電極１７Ａと、外側質量部１２に面して配置された複数の櫛歯状電極１７Ｂとを有して構成されている。さらに、これらの櫛歯状電極１７Ａ，１７Ｂについても、前述した図３に示す櫛歯状電極１６Ａ，１６Ｂと同様に構成され、耐久性を高める工夫がなされている。
【００５０】
１８，１８は駆動用の各固定側電極部１６に対応して第１の中央質量部３の外側枠体４に設けられた駆動用の可動側電極部で、該駆動用の各可動側電極部１８は、駆動用の固定側電極部１６の各櫛歯状電極１６ＡとＹ軸方向の隙間をもって噛合する複数の櫛歯状電極１８Ａを有している。そして、これらの櫛歯状電極１８Ａは、その詳細構造を図３に示すように、櫛歯状に並べて配列された複数の幅細な電極板１８ａ，１８ａ，…と、該各電極板１８ａの配列方向両側に位置する幅広な電極板１８ｂ，１８ｃとにより形成され、これらの各電極板１８ａ，１８ｂ，１８ｃは、Ｙ軸方向に間隔をもって互いに平行にＸ軸方向に延びている。
【００５１】
即ち、櫛歯状電極１８Ａを構成する各電極板１８ａ，１８ｂ，１８ｃのうち、その配列方向（Ｙ軸方向）の一側（基端側）に位置する電極板１８ｂと、配列方向の他側（先端側）に位置する電極板１８ｃとは、配列方向の中間に位置する各電極板１８ａよりもＹ軸方向で幅広に形成されている。これにより、幅広な電極板１８ｂ，１８ｃは、中間に位置する幅細な各電極板１８ａよりも高い強度、剛性を有し、櫛歯状電極１８Ａ全体の耐久性を向上させるものである。
【００５２】
また、第２の中央質量部７の外側枠体８にも、駆動用の各固定側電極部１７に対応する駆動用の可動側電極部１９がそれぞれ設けられ、その櫛歯状電極１９Ａは、固定側電極部１７の各櫛歯状電極１７Ａと噛合している。さらに、外側質量部１１，１２にも同様に、駆動用の可動側電極部２０，２１がそれぞれ左，右方向に間隔をもって設けられている。そして、駆動用の可動側電極部２０の櫛歯状電極２０Ａは、駆動用の固定側電極部１６の各櫛歯状電極１６Ｂと噛合し、駆動用の可動側電極部２１の櫛歯状電極２１Ａは、駆動用の固定側電極部１７の各櫛歯状電極１７Ｂと噛合している。
【００５３】
ここで、可動側電極部２０の各櫛歯状電極２０Ａは、図３に示すように櫛歯状に並べて配列された複数の幅細な電極板２０ａ，２０ａ，…と、該各電極板２０ａの配列方向両側に位置する幅広な電極板２０ｂ，２０ｃとにより形成され、これらの各電極板２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、Ｙ軸方向に間隔をもって互いに平行にＸ軸方向に延びている。そして、櫛歯状電極２０Ａ，２１Ａについても、前述した図３に示す櫛歯状電極１６Ａ，１６Ｂ，１８Ａ等と同様に、耐久性を高める工夫がなされている。
【００５４】
２２，２２は第１の中央質量部３にＸ軸方向に間隔をもって設けられた変位発生手段（振動発生手段）としての左，右の個別振動発生部で、該各個別振動発生部２２は、駆動用の固定側電極部１６の各櫛歯状電極１６Ａと、駆動用の可動側電極部１８の各櫛歯状電極１８Ａとによってそれぞれ構成されている。
【００５５】
この場合、駆動用の固定側電極部１６と可動側電極部１８とは、図３、図４に示す如く夫々の電極板１６ａ，１６ｂ，１６ｃと電極板１８ａ，１８ｂ，１８ｃとが、１本ずつ噛み合うように配置され、図４に示すように電極板間の距離Ｓ，Ｓ，…が均一となるようにそれぞれ等しい寸法に設定されている。
【００５６】
２３，２３は第２の中央質量部７に設けられた他の変位発生手段（振動発生手段）としての左，右の個別振動発生部で、該各個別振動発生部２３は、駆動用の固定側電極部１７の各櫛歯状電極１７Ａと、駆動用の可動側電極部１９の各櫛歯状電極１９Ａとによりそれぞれ構成されている。そして、各個別振動発生部２３においても、固定側電極部１７の各櫛歯状電極１７Ａと可動側電極部１９の各櫛歯状電極１９Ａとが互いに隙間をもって噛合するように配置され、電極板間の距離がそれぞれ等しい寸法に設定されている。
【００５７】
また、２４，２４は第１の外側質量部１１に設けられた変位発生手段（振動発生手段）としての左，右の個別振動発生部で、該各個別振動発生部２４は、駆動用の固定側電極部１６の各櫛歯状電極１６Ｂと、駆動用の可動側電極部２０の各櫛歯状電極２０Ａとにより構成され、それぞれの櫛歯状電極１６Ｂ，２０Ａが互いに隙間をもって噛合している。そして、各個別振動発生部２４でも、互いに噛合する櫛歯状電極１６Ｂ，櫛歯状電極２０Ａは、電極板間の距離がそれぞれ等しい寸法に設定されている。
【００５８】
さらに、２５，２５は第２の外側質量部１２に設けられた変位発生手段（振動発生手段）としての左，右の個別振動発生部で、該各個別振動発生部２５は、駆動用の固定側電極部１７の各櫛歯状電極１７Ｂと、駆動用の可動側電極部２１の各櫛歯状電極２１Ａとにより構成され、それぞれの櫛歯状電極１７Ｂ，２１Ａが互いに隙間をもって噛合している。そして、各個別振動発生部２５でも、互いに噛合する櫛歯状電極１７Ｂ，櫛歯状電極２１Ａは、電極板間の距離がそれぞれ等しい寸法に設定されている。
【００５９】
このように、本実施の形態では、図２に示す如く、各質量部３，７，１１，１２にそれぞれ対応させて個別振動発生部２２，２３，２４，２５を設けている。そして、これらの個別振動発生部２２〜２５によって静電力（駆動力）Ｆ1 ，Ｆ2 ，Ｆ3 ，Ｆ4 をそれぞれ発生することにより、各質量部３，７，１１，１２を振動させる構成としている。
【００６０】
この場合、例えばセンサの制御回路（図示せず）から左，右の個別振動発生部２２，２２（駆動用の固定側電極部１６，１６）に対して、互いに逆位相の駆動信号を印加すると、左，右の固定側電極部１６（各櫛歯状電極１６Ａ）と可動側電極部１８（各櫛歯状電極１８Ａ）との間には、駆動力となる静電力が交互に発生し、中央質量部３が矢示ａ1 ，ａ2 方向に振動する。
【００６１】
また、右，左の個別振動発生部２３，２３（駆動用の固定側電極部１７，１７）には、このときに左，右の個別振動発生部２２，２２と同位相の駆動信号を印加する。これにより、質量部３，７には互いに反対方向の駆動力（例えば、矢示ａ1 ，ａ2 方向の駆動力Ｆ1 ，Ｆ2 ）が付加される。
【００６２】
一方、個別振動発生部２２の櫛歯状電極１６Ａ，１８Ａと個別振動発生部２４の櫛歯状電極１６Ｂ，２０Ａとは、Ｘ軸方向に関して互いに逆向きに延びるように形成されると共に、個別振動発生部２３の櫛歯状電極１７Ａ，１９Ａと個別振動発生部２５の櫛歯状電極１７Ｂ，２１Ａとは、Ｘ軸方向に関して互いに逆向き延びるように形成されている。
【００６３】
即ち、個別振動発生部２２，２５を構成する各櫛歯状電極１６Ａ，１８Ａ，１７Ｂ，２１Ａの伸長方向と、個別振動発生部２３，２４を構成する各櫛歯状電極１７Ａ，１９Ａ，１６Ｂ，２０Ａの伸長方向とは、Ｘ軸方向に関して互いに逆向きに形成されている。
【００６４】
このため、例えば個別振動発生部２２，２５により質量部３，１２に矢示ａ1 方向の駆動力Ｆ1 ，Ｆ4 を付加するときには、個別振動発生部２３，２４により質量部７，１１には矢示ａ2 方向の駆動力Ｆ2 ，Ｆ3 が付加される。この結果、駆動力Ｆ1 ，Ｆ4 と駆動力Ｆ2 ，Ｆ3 とはＸ軸方向に沿って互いに逆方向（逆位相）に作用する。
【００６５】
これにより、本実施の形態では、質量部３，７，１１，１２の位相を個別振動発生部２２，２３，２４，２５によって個別に設定し、隣合う質量部同士が逆位相となる正規の振動モードを強制的に励起する構成としている。
【００６６】
次に、角速度の検出機構について説明すると、この検出機構は、後述する固定側検出電極部２６、可動側検出電極部２８からなる第１の角速度検出部３０と、後述する固定側検出電極部２７、可動側検出電極部２９からなる第２の角速度検出部３１とにより構成されている。
【００６７】
まず、２６，２７は基板２に設けられた固定側検出電極部で、これらは例えば櫛歯状電極２６Ａ，２７Ａにより構成されるものである。即ち、固定側検出電極部２６は、Ｙ軸方向に間隔をもってＸ軸方向に延びる複数の櫛歯状電極２６Ａを有し、第１の中央質量部３の内側枠体５内に配置されている。また、固定側検出電極部２７は、検出電極部２６とほぼ同様の櫛歯状電極２７Ａを有し、第２の中央質量部７の内側枠体９内に配置されている。そして、この場合の櫛歯状電極２６Ａ，２７Ａについても、前述した図３に示す櫛歯状電極１６Ａ，１６Ｂと同様に、その配列方向の両側で電極板を幅広に形成することにより耐久性を高める工夫がなされている。
【００６８】
２８は固定側検出電極部２６に対応して中央質量部３の内側枠体５に設けられた可動側検出電極部で、該可動側検出電極部２８は、固定側検出電極部２６の各櫛歯状電極２６ＡとＹ軸方向の隙間をもって噛合する複数の櫛歯状電極２８Ａを有している。
【００６９】
また、２９は固定側検出電極部２７に対応して中央質量部７の内側枠体９に設けられた可動側検出電極部で、該可動側検出電極部２９の櫛歯状電極２９Ａは、固定側検出電極部２７の各櫛歯状電極２７ＡとＹ軸方向の隙間をもって噛合している。そして、この場合の櫛歯状電極２８Ａ，２９Ａについても、前述した図３に示す櫛歯状電極１８Ａ，２０Ａと同様に、その配列方向の両側で電極板を幅広に形成することにより耐久性を高める工夫がなされている。
【００７０】
３０は中央質量部３に設けられた外力検出手段（変位検出手段）としての第１の角速度検出部で、該第１の角速度検出部３０は、固定側検出電極部２６と可動側検出電極部２８とからなり、これらの櫛歯状電極２６Ａ，２８Ａは、所謂平行平板コンデンサとして構成されている。そして、第１の角速度検出部３０は、第１の中央質量部３がＺ軸周りの角速度ΩによってＹ軸方向に変位するときに、その変位量を検出電極部２６，２８（櫛歯状電極２６Ａ，２８Ａ）間の電極間距離に基づいた静電容量の変化により角速度Ωとして検出するものである。
【００７１】
３１は中央質量部７に設けられた外力検出手段（変位検出手段）としての第２の角速度検出部で、該第２の角速度検出部３１は、固定側検出電極部２７と可動側検出電極部２９とにより構成されている。そして、第２の角速度検出部３１は、第２の中央質量部７が角速度ΩによってＹ軸方向に変位するときに、その変位量を検出電極部２７，２９（櫛歯状電極２７Ａ，２９Ａ）間の電極間距離に基づいた静電容量の変化により角速度Ωとして検出する。
【００７２】
ここで、第１の角速度検出部３０は、例えば中央質量部３の内側枠体５がＹ軸方向に沿って矢示ｂ1 方向に変位するときに検出電極部２６，２８（櫛歯状電極２６Ａ，２８Ａ）間の静電容量が増大し、内側枠体５が矢示ｂ2 方向に変位するときに静電容量が減少する。
【００７３】
これとは逆に、第２の角速度検出部３１は、例えば中央質量部７の内側枠体９が矢示ｂ1 方向に変位するときに検出電極部２７，２９（櫛歯状電極２７Ａ，２９Ａ）間の静電容量が減少し、内側枠体９が矢示ｂ2 方向に変位するときに静電容量が増大するものである。
【００７４】
３２，３２は外側質量部１１，１２の近傍で基板２にそれぞれ設けられた固定側モニタ電極で、該各固定側モニタ電極３２は、図１中に例示するように櫛歯状電極を用いて形成され、外側質量部１１，１２に設けられた可動側モニタ電極３３（櫛歯状電極）と隙間をもって噛合している。
【００７５】
そして、固定側，可動側モニタ電極３２，３３の櫛歯状電極についても、前述した図３に示す櫛歯状電極１６Ａ，１６Ｂ，１８Ａ，２０Ａと同様に、その配列方向の両側で電極板を幅広に形成することにより耐久性を高める工夫がなされている。
【００７６】
３４，３４は外側質量部１１，１２にそれぞれ設けられた変位検出手段としての振動モニタ部で、該各振動モニタ部３４は、それぞれ櫛歯状電極からなる固定側モニタ電極３２と可動側モニタ電極３３とにより構成され、センサの前記制御回路等によって駆動信号をフィードバック制御するために外側質量部１１，１２の振動状態をモニタするものである。
【００７７】
本実施の形態による角速度センサ１は、上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
【００７８】
まず、例えばセンサの制御回路から左，右の個別振動発生部２２，２２（駆動用の固定側電極部１６，１６）に対して、互いに逆位相となる交流の駆動信号を直流バイアス電圧と共に印加すると、左，右の駆動用の固定側電極部１６（各櫛歯状電極１６Ａ）と駆動用の可動側電極部１８（各櫛歯状電極１８Ａ）との間には、駆動力となる静電力が交互に発生し、中央質量部３が矢示ａ1 ，ａ2 方向に振動する。
【００７９】
このとき、右，左の個別振動発生部２３，２３（駆動用の固定側電極部１７，１７）には、左，右の個別振動発生部２２，２２と同位相の駆動信号を印加する。これにより、質量部３，７には互いに反対方向の駆動力（例えば、矢示ａ1 ，ａ2 方向の駆動力Ｆ1 ，Ｆ2 ）が付加される。
【００８０】
一方、個別振動発生部２２の櫛歯状電極１６Ａ，１８Ａと個別振動発生部２４の櫛歯状電極１６Ｂ，２０Ａとは、Ｘ軸方向に関して反対向きに形成されると共に、個別振動発生部２３の櫛歯状電極１７Ａ，１９Ａと個別振動発生部２５の櫛歯状電極１７Ｂ，２１Ａとは、Ｘ軸方向に関して反対向きに形成されている。このため、質量部７，１１には質量部３，１２と逆向きの駆動力（例えば、駆動力Ｆ1 ，Ｆ4 とは逆方向の駆動力Ｆ2 ，Ｆ3 ）が付加される。
【００８１】
この結果、例えば個別振動発生部２２，２５によって質量部３，１２に矢示ａ1 方向の駆動力Ｆ1 ，Ｆ4 が付加されるときには、個別振動発生部２３，２４によって質量部７，１１に逆方向（矢示ａ2 方向）の駆動力Ｆ2 ，Ｆ3 が付加される。これにより、質量部３，１２と質量部７，１１とは、これら全体の重心Ｇをほぼ一定の位置として互いに逆位相で振動し、その振動状態は、重心Ｇを挟んで対称位置を保持することによりバランスのよいものとなる。
【００８２】
次に、角速度の検出動作について述べると、まず質量部３，７，１１，１２が振動した状態で基板２にＺ軸周りの角速度Ωが加わると、中央質量部３のうち一方の質量部３は、下記の数１式に示すＹ軸方向のコリオリ力Ｆｃを受けるようになる。このため、中央質量部３の内側枠体５は、内側支持梁６が撓み変形することにより、例えばコリオリ力Ｆｃに応じて矢示ｂ1 方向に変位する。
【００８３】
【数１】
2009014664.tif 000003
【００８４】
また、他方の中央質量部７は、中央質量部３と逆位相（逆方向の速度）で振動しているため、中央質量部３と逆向きのコリオリ力（−Ｆｃ）を受けるようになり、その内側枠体９は矢示ｂ2 方向に変位する。
【００８５】
これにより、角速度検出部３０，３１では、内側枠体５，９の変位に従ってそれぞれの電極間距離が近づき、静電容量がそれぞれ増大するので、これらの静電容量の変化をＺ軸周りの角速度Ωとして検出することができる。
【００８６】
ところで、図３、図４に例示したように個別振動発生部２２を構成する固定側電極部１６（櫛歯状電極１６Ａ）と可動側電極部１８（櫛歯状電極１８Ａ）は、例えばエッチング等の微細加工技術を用いて形成され、夫々の電極板１６ａ，１６ｂ，１６ｃと電極板１８ａ，１８ｂ，１８ｃとが小さな隙間（図４中に示す距離Ｓ）を介して互いに噛み合うように配設する構成としているため、例えば車両等に搭載した状態で外部から衝撃が加えられたときに、下記のような問題が生じる虞れがある。
【００８７】
即ち、図５、図６に示す比較例を参照して説明すると、一方の櫛歯状電極１６Ａは基板上に固定して設けられた固定側電極であり、他方の櫛歯状電極１８Ａは基板上で変位可能な可動側電極となっている。そして、夫々の電極板１６ａ′，１８ａ′は、微小な隙間を介して互いに対向し隣合うように配置され、しかも、各電極板１６ａ′，１８ａ′は微細加工により可能な限り細幅に形成し、装置の小型化等を図るようにしている。
【００８８】
このため、当該装置に前述の如き衝撃的な外力が作用したときには、例えば可動側の櫛歯状電極１８Ａが固定側の櫛歯状電極１６Ａに対して図６に例示する如く斜めに傾き、この状態で両者の電極板１６ａ′，１８ａ′が互いに接触、干渉することがあり、最悪の場合には、いずれか一方の電極板１６ａ′，１８ａ′が損傷、折損されてしまう。この電極板１６ａ′，１８ａ′の接触、干渉は、各電極板１６ａ′，１８ａ′のうち配列方向の一側または他側に位置する電極板１６ａ′，１８ａ′同士で起こり易い。そして、各電極板１６ａ′，１８ａ′のうちいずれか一本が損傷、破損されたときには、その破片が他の電極板１６ａ′，１８ａ′の間等に入り込み、これによりセンサとしての性能が損なわれ、装置の信頼性、寿命が低下する原因となる。
【００８９】
そこで、本実施の形態では、図４に示す如く固定側の櫛歯状電極１６Ａを構成する各電極板１６ａ，１６ｂ，１６ｃのうち、その配列方向の一側と他側に位置する電極板１６ｂ，１６ｃを、配列方向の中間に位置する各電極板１６ａよりも幅広に形成する構成としている。また、可動側の櫛歯状電極１８Ａについても、その配列方向の一側と他側に位置する電極板１８ｂ，１８ｃを配列方向の中間に位置する各電極板１８ａよりも幅広に形成する構成としている。
【００９０】
これにより、固定側の櫛歯状電極１６Ａでは、配列方向の一側と他側に位置する幅広な電極板１６ｂ，１６ｃにより電極としての強度を高めることができ、可動側の櫛歯状電極１８Ａでも、配列方向の一側と他側に位置する幅広な電極板１８ｂ，１８ｃにより電極としての強度を高めることができ、外部からの衝撃等で櫛歯状電極１６Ａ，１８Ａの電極板１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１８ａ，１８ｂ，１８ｃが折損されるのを防ぐことができる。
【００９１】
即ち、一対の櫛歯状電極１６Ａ，１８Ａの一方が他方に対して傾いたとしても、例えば幅広に形成した電極板１６ｂ、１８ｃ（１６ｃ，１８ｂ）が先に接触して幅細な電極板１６ａ，１８ａ同士が直に接触するのを抑えることができ、各電極板１６ａ，１８ａの折損等を幅広な電極板１６ｂ、１８ｃ（１６ｃ，１８ｂ）を用いて防ぐことができる。
【００９２】
このため、配列方向の中間に位置する各電極板１６ａ，１８ａを幅広に形成したりする必要がなくなり、櫛歯（電極板）の本数を減らすことなく、折損等の発生を防止できる上に、例えば個別振動発生部２２としての性能、またはセンサとしての検出感度等を確保しつつ、信頼性を向上することができ、全体をコンパクトに形成して小型、軽量化も図ることができる。
【００９３】
また、一対の櫛歯状電極１６Ａ，１８Ａは、それぞれの電極板１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１８ａ，１８ｂ，１８ｃが１本ずつ交互に噛み合うように配置しているので、電極間の対向面積を各電極板毎に広く確保することができ、コンパクトに形成して性能アップを図ることができる。しかも、交互に噛み合うように配置した１本毎の電極板１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１８ａ，１８ｂ，１８ｃが損傷、折損されるのを防止することができる。
【００９４】
また、一対の櫛歯状電極１６Ａ，１８Ａは、それぞれの電極板１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１８ａ，１８ｂ，１８ｃを同一の平面上に配置しているので、この場合でも、電極間の対向面積を各電極板毎に広く確保することができ、コンパクトに形成して性能アップを図ることができる。しかも、同一の平面上に配置した各電極板１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１８ａ，１８ｂ，１８ｃが損傷、折損されるのを前述の如く防止することができる。
【００９５】
また、一方の櫛歯状電極１８Ａを、可動部としての質量部３と同じ方向に動く可動側電極とし、各櫛歯状電極１６Ａ，１８Ａは夫々の電極板１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１８ａ，１８ｂ，１８ｃが電極の動く方向（Ｘ軸方向）と平行な方向に延びる構成としているので、互いに対向する電極間の距離Ｓを可能な限り小さくでき、両者が重なり合う対向面積の変化を静電力（静電容量）の変化として取出すことができる上に、各電極板が損傷、折損されるのを前述の如く防止することができる。
【００９６】
また、一対の櫛歯状電極１６Ａ，１８Ａは、互いに隙間をもって噛合するように配置された各電極板１６ａ，１６ｂ，１６ｃと電極板１８ａ，１８ｂ，１８ｃとの距離Ｓ(図４参照)を等しくする構成としているので、電極板１６ａ，１８ａ等の延設（伸長）方向と平行に可動側電極が動くときに、両者が重なり合う対向面積の変化を静電力（静電容量）の変化として取出すことができる上に、互いに対向する電極間の距離を可能な限り小さくして、櫛歯状電極１６Ａ，１８Ａの小型、軽量化を図ることができる。
【００９７】
そして、上記の各点は、図３、図４に例示した個別振動発生部２２の固定側電極部１６（櫛歯状電極１６Ａ）と可動側電極部１８（櫛歯状電極１８Ａ）とに限るものではなく、他の個別振動発生部２３，２４，２５の櫛歯状電極１７Ａ，１９Ａ，１６Ｂ，２０Ａ，１７Ｂ，２１Ａについても同様である。
【００９８】
また、角速度検出部３０の検出電極部２６，２８（櫛歯状電極２６Ａ，２８Ａ）、角速度検出部３１の検出電極部２７，２９（櫛歯状電極２７Ａ，２９Ａ）についても、さらには、固定側，可動側モニタ電極３２，３３の櫛歯状電極についても、同様な効果を奏する。
【００９９】
従って、本実施の形態によれば、前述の如き構成を採用することにより、櫛歯状電極１６Ａ，１８Ａ，１７Ａ，１９Ａ，１６Ｂ，２０Ａ，１７Ｂ，２１Ａ等の耐久性、寿命を向上できると共に、装置としての性能を十分に確保することができ、信頼性を高めることができる。
【０１００】
次に、図７および図８は第２の実施の形態を示し、本実施の形態では櫛歯式可動装置としての座屈型アクチュエータを、光スイッチに適用した場合を例に挙げて説明する。
【０１０１】
図中、４１は座屈型アクチュエータとしての光スイッチ、４２は該光スイッチ４１のベースとなる基板で、該基板４２は、例えばガラス板等により数ミリ程度の大きさの四角形状に形成され、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のうち、例えばＸ軸とＹ軸とに沿って水平方向に延びている。
【０１０２】
また、基板４２の表面側には、例えば低抵抗な単結晶シリコン材料等にエッチング加工を施すことにより、後述の可動体４４、ミラー部４５、固定部４６、支持梁４７、回転支持部４８と、光スイッチ４１の切換手段を構成する後述の櫛歯状電極４９，５０，５２，５３等とが形成されている。
【０１０３】
４３は可動体４４等と一緒に基板４２上に設けられた光学装置で、該光学装置４３は、光ビームを発射する発光部４３Ａ，４３Ｂと、この光ビームを受光する受光部４３Ｃ，４３Ｄとからなり、これらには光ファイバ（図示せず）等がそれぞれ接続されている。そして、光スイッチ４１は、可動体４４の切換位置に応じて発光部４３Ａ，４３Ｂと受光部４３Ｃ，４３Ｄとの間で光ビームの入出力を行う光路を切換えるものである。
【０１０４】
４４は基板４２上に設けられた可動体で、該可動体４４は、例えば細長い棒状体からなり、Ｙ軸方向に沿って直線状に延びている。また、可動体４４は、基板４２に各固定部４６、支持梁４７及び回転支持部４８を介してＹ軸方向に変位可能に支持され、この状態で可動体４４、ミラー部４５、支持梁４７及び回転支持部４８は、基板４２に対して垂直な方向（Ｚ軸方向）に離間している。
【０１０５】
そして、可動体４４は、後述の変位発生部５１（櫛歯状電極４９，５０）または変位発生部５１（櫛歯状電極５２，５３）のいずれか一方で駆動されることにより、Ｙ軸方向の一側（矢示Ａ方向）または他側（矢示Ｂ方向）に向けて変位する。これによって、可動体４４の位置は、後述のミラー部４５が光路に進入する第１の切換位置（図１参照）と、ミラー部４５が光路から後退する第２の切換位置（図示せず）との間で切換えられるものである。
【０１０６】
４５は可動体４４の端部側に設けられたミラー部で、該ミラー部４５は、例えばメッキ、蒸着、スパッタ等の手段を用いて可動体４４の側面に金属膜を形成することにより鏡面仕上げされ、光学装置４３の光路に対して進退可能に配置されている。
【０１０７】
そして、可動体４４が図１に示す第１の切換位置にあるときには、光ビームがミラー部４５によって反射されることにより、光学装置４３の発光部４３Ａと受光部４３Ｃとの間、及び発光部４３Ｂと受光部４３Ｄとの間でそれぞれ入出力される。また、可動体４４が矢示Ｂ方向に後退した第２の切換位置にあるときには、発光部４３Ａと受光部４３Ｄとの間、及び発光部４３Ｂと受光部４３Ｃとの間で光ビームがそれぞれ入出力され、光路が切換わる。
【０１０８】
４６，４６，…は可動体４４を支持するために基板４２に設けられた複数（例えば、４個）の固定部で、これらの固定部４６は、可動体４４を挟んで左，右方向（Ｘ軸方向）の両側に２個ずつ配置され、かつ前，後方向（Ｙ軸方向）にも間隔をもって配置されている。
【０１０９】
ここで、固定部４６は、基板４２上に突出する略コ字状の突起物として形成され、その内側には、可動体４４に面して開口する四角形状の凹窪部４６Ａが設けられている。また、各固定部４６には、可動体４４を介して後述する可動側の櫛歯状電極５０，５２に給電するための配線（図示せず）等が接続されている。
【０１１０】
４７，４７，…は各固定部４６と可動体４４との間にそれぞれ設けられた例えば４本の支持梁で、該各支持梁４７は、可動体４４の変位方向に対して直交しない方向（例えば、Ｘ軸方向とＹ軸方向とにわたる斜め方向）に延びている。そして、各支持梁４７は、可動体４４を挟んでＸ軸方向の両側に２本ずつ配置され、Ｙ軸方向に間隔をもって配置されると共に、これら前，後、左，右の４箇所で可動体４４をＹ軸方向に変位可能に支持している。
【０１１１】
また、支持梁４７は、その基端側に位置する端部４７Ａが後述の回転支持部４８を介して固定部４６に連結され、その先端側に位置する端部４７Ｂが可動体４４に連結されている。そして、支持梁４７は、可動体４４と固定部４６との間で座屈（撓み変形）可能に形成され、その端部４７Ａ，４７Ｂは、可動体４４や固定部４６（回転支持部４８）に対してＹ軸方向に屈曲可能となっている。
【０１１２】
ここで、可動体４４が第１の切換位置にある状態では、図１に示す如く、支持梁４７が第１の切換位置側（矢示Ａ方向）に斜めに延びた状態に保持され、このときに支持梁４７は、その撓み変形や端部４７Ａ，４７Ｂの屈曲等が生じていない初期状態となっている。また、可動体４４が第２の切換位置に変位したときには、各支持梁４７は、端部４７Ａ，４７Ｂが屈曲することにより、第２の切換位置側（矢示Ｂ方向）に向けて斜めに延びた状態となる。
【０１１３】
この場合、支持梁４７から可動体４４に加わる弾性力（ばね力）は、可動体４４が第１の切換位置から第２の切換位置に向けて変位するときに、その途中位置までは可動体４４を第１の切換位置に戻す方向（矢示Ａ方向）に付勢し、可動体４４が第２の切換位置の近傍に達すると、これを第２の切換位置に向けて付勢する方向（矢示Ｂ方向）に変化する。
【０１１４】
これにより、支持梁４７は、可動体４４が第１，第２の切換位置のいずれにある場合でも、そのばね力によって可動体４４を個々の切換位置に保持でき、光スイッチ４１は、櫛歯状電極４９，５０，５２，５３等への給電を停止した状態でも、可動体４４を所望の切換位置に保持できる自己保持型の光スイッチとして構成されるものである。
【０１１５】
４８，４８，…は各固定部４６の凹窪部４６Ａと支持梁４７の端部４７Ａとの間にそれぞれ設けられた例えば４個の回転支持部で、該各回転支持部４８は、全体として略Ｔ字状に形成され、固定部４６の凹窪部４６Ａと支持梁４７の端部４７Ａとの間に連結されると共に、Ｚ軸方向に延びる軸線（図示せず）を中心として支持梁４７を回転可能に支持するものである。
【０１１６】
４９，４９は可動体４４の左，右両側に位置して基板４２に設けられた第１の固定側の櫛歯状電極で、これらの櫛歯状電極４９は、その詳細構造が図８に示されているように、櫛歯状に並べて配列された複数の幅細な電極板４９Ａ，４９Ａ，…と、該各電極板４９Ａの配列方向両側に位置する幅広な電極板４９Ｂ，４９Ｃとにより形成され、これらの各電極板４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃは、Ｘ軸方向に間隔をもって互いに平行にＹ軸方向に延びている。
【０１１７】
即ち、櫛歯状電極４９を構成する各電極板４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃのうち、その配列方向（Ｘ軸方向）の一側（基端側）に位置する電極板４９Ｂと、配列方向の他側（先端側）に位置する電極板４９Ｃとは、配列方向の中間に位置する各電極板４９ＡよりもＸ軸方向で幅広に形成されている。これにより、幅広な電極板４９Ｂ，４９Ｃは、中間に位置する幅細な各電極板４９Ａよりも高い強度、剛性を有し、櫛歯状電極４９全体の耐久性を向上させるものである。
【０１１８】
５０，５０は固定側の各櫛歯状電極４９に対向して可動体４４に設けられた第１の可動側の櫛歯状電極で、該各可動側の櫛歯状電極５０も、固定側の櫛歯状電極４９と同様に、櫛歯状に並べて配列された複数の幅細な電極板５０Ａ，５０Ａ，…と、該各電極板５０Ａの配列方向両側に位置する幅広な電極板５０Ｂ，５０Ｃとにより形成されている。そして、幅広な電極板５０Ｂ，５０Ｃは、中間に位置する幅細な各電極板５０Ａよりも高い強度、剛性を有し、櫛歯状電極４９全体の耐久性を向上させるものである。
【０１１９】
５１，５１は可動体４４をＹ軸方向に変位させる変位発生手段としての第１の変位発生部で、該各第１の変位発生部５１は、固定側の櫛歯状電極４９と可動側の櫛歯状電極５０とにより構成されている。ここで、固定側の櫛歯状電極４９と可動側の櫛歯状電極５０とは、図８に示す如く夫々の電極板４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃと電極板５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃとが、１本ずつ隙間をもって噛み合うように配置され、その電極板間の距離Ｓ1 ，Ｓ1 ，…が均一となるようにそれぞれ等しい寸法に設定されている。
【０１２０】
そして、第１の変位発生部５１は、第１の櫛歯状電極４９，５０に外部から給電したときに、各電極板４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃと各電極板５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃの間にＹ軸に沿った矢示Ａ方向の静電力（斥力）を発生させ、これにより、可動体４４を図７に示す第１の切換位置に向けて変位させるものである。
【０１２１】
５２，５２は可動体４４の左，右両側に位置して基板４２の左，右両側に設けられた第２の固定側の櫛歯状電極で、該各固定側の櫛歯状電極５２は、第１の固定側の櫛歯状電極４９と同様に、櫛歯状に並べて配列された複数の幅細な電極板５２Ａ，５２Ａ，…と、該各電極板５２Ａの配列方向両側に位置する幅広な電極板５２Ｂ，５２Ｃとにより形成されている。そして、幅広な電極板５２Ｂ，５２Ｃは、中間に位置する幅細な各電極板５２Ａよりも高い強度、剛性を有し、櫛歯状電極５２全体の耐久性を向上させるものである。
【０１２２】
５３，５３は各固定側の櫛歯状電極５２に対向して可動体４４に設けられた第２の可動側の櫛歯状電極で、該各可動側の櫛歯状電極５３も、前述した櫛歯状電極４９と同様に、櫛歯状に並べて配列された複数の幅細な電極板５３Ａ，５３Ａ，…と、該各電極板５３Ａの配列方向両側に位置する幅広な電極板５３Ｂ，５３Ｃとにより形成されている。そして、幅広な電極板５３Ｂ，５３Ｃは、中間に位置する幅細な各電極板５３Ａよりも高い強度、剛性を有し、櫛歯状電極５３全体の耐久性を向上させるものである。
【０１２３】
５４，５４は可動体４４をＹ軸方向に変位させる変位発生手段としての第２の変位発生部で、該各第２の変位発生部５４は、第２の固定側の櫛歯状電極５２と可動側の櫛歯状電極５３とにより構成されている。ここで、第２の櫛歯状電極５２，５３は、第１の櫛歯状電極４９，５０と同様に夫々の電極板５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃと電極板５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃとが、１本ずつ隙間をもって噛み合うように配置され、電極板間の距離もそれぞれ等しい寸法に設定されている。
【０１２４】
しかし、第２の櫛歯状電極５２，５３は、第１の櫛歯状電極４９，５０と比較してＹ軸方向で逆向きとなる配置関係に置かれている。そして、第２の変位発生部５４は、第２の櫛歯状電極５２，５３に外部から給電したときに、各電極板５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃと各電極板５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃの間にＹ軸に沿った矢示Ｂ方向の静電力（斥力）を発生させ、これにより、可動体４４を第２の切換位置に向けて変位させるものである。
【０１２５】
かくして、このように構成される本実施の形態では、第１の櫛歯状電極４９，５０と第２の櫛歯状電極５２，５３とのいずれか一方に選択的な給電を行うことにより、可動体４４を矢示Ａ方向または矢示Ｂ方向に変位させることができ、ミラー部４５を用いた光学装置４３の光路切換えを円滑に行うことができる。
【０１２６】
しかも、本実施の形態では、固定側の櫛歯状電極４９を構成する各電極板４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃのうち、その配列方向の一側と他側に位置する電極板４９Ｂ，４９Ｃを配列方向の中間に位置する各電極板４９Ａよりも幅広に形成し、可動側の櫛歯状電極５０についても、その配列方向の一側と他側に位置する電極板５０Ｂ，５０Ｃを配列方向の中間に位置する各電極板５０Ａよりも幅広に形成する構成としている。また、他の櫛歯状電極５２，５３についても同様に構成している。
【０１２７】
これによって、櫛歯状電極４９，５０，５２，５３等の耐久性、寿命を、第１の実施の形態と同様に向上することができる。そして、座屈型アクチュエータ（光スイッチ４１）としての性能を十分に確保することができ、信頼性を高めることができる。
【０１２８】
次に、図９および図１０は本発明の第３の実施の形態を示し、本実施の形態では、櫛歯式可動装置を加速度センサに適用した場合を例に挙げて説明する。
【０１２９】
図中、６１は櫛歯式可動装置としての加速度センサ、６２は該加速度センサ６１の本体部分を構成する基板で、該基板６２は、第１の実施の形態とほぼ同様に、例えば高抵抗なシリコン材料、ガラス材料等によって四角形状に形成されている。そして、基板６２上には、例えば単結晶または多結晶をなす低抵抗なシリコン材料にエッチング処理等の微細加工を施すことにより、後述の支持部６３、支持梁６４、質量体６５、検出電極６７，６８等が形成されている。
【０１３０】
６３は基板６２上に固定して設けられた支持部を示し、該支持部６３は、質量体６５等を取囲んで延びた四角形の枠状に形成されている。そして、支持部６３は、後述の質量体６５を複数の支持梁６４等を介して変位可能に支持するものである。
【０１３１】
６４，６４，…は支持部６３の内側部位と質量体６５との間に設けられた合計４本の支持梁で、該各支持梁６４は、図９に示す如く質量体６５をＹ軸方向の両側から挟んで２本ずつ配設され、それぞれがＸ軸方向に延びている。
【０１３２】
６５は各支持梁６４によって支持部６３内に支持された可動部としての質量体で、該質量体６５は、略「日」の字をなす枠状体として形成され、横枠部６５Ａ，６５Ａ、縦枠部６５Ｂ，６５Ｂおよび中間枠部６５Ｃにより構成されている。また、質量体６５は、各支持梁６４によってＹ軸方向に対し変位可能に支持され、Ｘ軸方向への変位が規制されている。
【０１３３】
そして、質量体６５は、Ｙ軸方向（検出方向）に加速度が加わると、このときの慣性力Ｆに従ってＹ軸方向に変位し、このときの変位量は、検出回路（図示せず）により固定側検出電極６７と可動側検出電極６８との間の静電容量の変化として検出される。
【０１３４】
６６，６６は質量体６５の内側に位置して基板２上に固定的に設けられた２個の検出用固定部で、該各検出用固定部６６は、Ｙ軸方向に関して質量体６５の中間枠部６５Ｃを挟んで両側に配置され、それぞれＸ軸方向に延びている。
【０１３５】
６７，６７，…は各検出用固定部６６にそれぞれ複数個設けられた櫛歯状電極からなる固定側検出電極で、該各固定側検出電極６７は、その詳細構造が図１０に示されているように、櫛歯状に並べて配列された複数の幅細な電極板６７Ａ，６７Ａ，…と、該各電極板６７Ａの配列方向両側に位置する幅広な電極板６７Ｂ，６７Ｃとにより形成され、これらの各電極板６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃは、Ｘ軸方向で互いに平行に延びＹ軸方向には間隔をもって配設されている。
【０１３６】
即ち、固定側検出電極６７（櫛歯状電極）を構成する各電極板６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃのうち、その配列方向（Ｙ軸方向）の一側（基端側）に位置する電極板６７Ｂと、配列方向の他側（先端側）に位置する電極板６７Ｃとは、配列方向の中間に位置する各電極板６７ＡよりもＹ軸方向で幅広に形成されている。これにより、幅広な電極板６７Ｂ，６７Ｃは、中間に位置する幅細な各電極板６７Ａよりも高い強度、剛性を有し、固定側検出電極６７全体の耐久性を向上させるものである。
【０１３７】
６８，６８，…は各固定側検出電極６７に対応して質量体６５に複数個設けられた櫛歯状電極からなる可動側検出電極で、該各可動側検出電極６８も、固定側検出電極６７とほぼ同様に、櫛歯状に並べて配列された複数の幅細な電極板６８Ａ，６８Ａ，…と、該各電極板６８Ａの配列方向両側に位置する幅広な電極板６８Ｂ，６８Ｃとにより形成されている。そして、幅広な電極板６８Ｂ，６８Ｃは、中間に位置する幅細な各電極板６８Ａよりも高い強度、剛性を有し、櫛歯状電極４９全体の耐久性を向上させるものである。
【０１３８】
ここで、固定側検出電極６７と可動側検出電極６８とは、図１０に示す如く夫々の電極板６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃと電極板６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃとが、１本ずつ隙間をもって噛み合うように配置され、所謂平行平板コンデンサを構成している。そして、これらの検出電極６７，６８は、質量体６５のＹ軸方向変位に従って電極間距離が変わることにより、その慣性力Ｆ（加速度）を静電容量の変化として検出するものである。
【０１３９】
６９，６９は基板６２と質量体６５との間に設けられた外力検出手段（変位検出手段）としての静電容量検出部で、該各静電容量検出部６９は、図９、図１０に示す如く、固定側検出電極６７と可動側検出電極６８とにより構成されている。そして、静電容量検出部６９は、質量体６５がＹ軸方向の加速度（慣性力Ｆ）によって変位するに伴い、可動側検出電極６８が固定側検出電極６７に対してＹ軸方向に変位するときに、その変位量を加速度として前記検出回路等と共に検出するものである。
【０１４０】
また、図９において、７０，７０は各固定側検出電極６７を外部の検出回路に接続する電極パッドで、該各電極パッド７０は、検出用固定部６６の長さ方向（Ｘ軸方向）中間部に設けられている。一方、７１，７１は各可動側検出電極６８を外部の検出回路に接続する電極パッドで、該各電極パッド７１は、左，右の支持部６３，６３に設けられている。
【０１４１】
かくして、このように構成される本実施の形態では、質量体６５がＹ軸方向の加速度（慣性力Ｆ）に従って変位するときに、これを固定側，可動側検出電極６７，６８間の静電容量の変化として取出すことにより、例えば車両等の加速度変化を高精度に検出することができる。
【０１４２】
しかも、本実施の形態では、櫛歯状電極である固定側検出電極６７を構成する各電極板６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃのうち、その配列方向の一側と他側に位置する電極板６７Ｂ，６７Ｃを配列方向の中間に位置する各電極板６７Ａよりも幅広に形成し、可動側検出電極６８についても、その配列方向の一側と他側に位置する電極板６８Ｂ，６８Ｃを配列方向の中間に位置する各電極板６８Ａよりも幅広に形成する構成としている。
【０１４３】
これによって、櫛歯状電極からなる各検出電極６７，６８の耐久性、寿命を、第１の実施の形態と同様に向上することができる。そして、加速度センサ６１としての性能を長期にわたって確保することができ、装置の信頼性を高めることができる。
【０１４４】
なお、前記第１の実施の形態では、例えば櫛歯状電極１６Ａを構成する各電極板１６ａ，１６ｂ，１６ｃのうち、その配列方向の両側に位置する電極板１６ｂ，１６ｃを共に幅広に形成する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば配列方向の一側（基端側）に位置する電極板１６ｂ、または他側（先端側）に位置する電極板１６ｃのいずれか一方のみを幅広に形成し、これ以外の電極板を幅細に形成する構成としてもよい。
【０１４５】
この場合、例えば個別振動発生部２２を構成する櫛歯状電極１６Ａ，１８Ａのそれぞれ一側(基端側）に位置する電極板１６ｂ，１８ｂを幅広に形成してもよいし、櫛歯状電極１６Ａの一側(基端側）に位置する電極板１６ｂおよび櫛歯状電極１８Ａの他側(先端側）に位置する電極板１８ｃを幅広に形成してもよい。
【０１４６】
また、個別振動発生部２２を構成する櫛歯状電極１６Ａ，１８Ａのうち一方の櫛歯状電極（１６Ａまたは１８Ａ）の電極板を幅広に形成してもよい。即ち、櫛歯状電極１６Ａのみの電極板を幅広に形成してもよい。なお、このときに配列方向の両側に位置する電極板１６ｂ，１８ｂを共に幅広に形成してもよいし、一方のみを幅広に形成してもよいことは前述した通りである。
【０１４７】
そして、この点は、他の櫛歯状電極１６Ｂ，１７Ａ，１７Ｂ，１８Ａ，１９Ａ，２０Ａ，２１Ａについても同様である。また、第２の実施の形態で述べた櫛歯状電極４９，５０，５２，５３、第３の実施の形態で述べた櫛歯状電極からなる各検出電極６７，６８についても、同様な変更は可能である。
【０１４８】
また、前記第１の実施の形態では、例えば４個の質量部３，７，１１，１２を外側支持梁１３で連結して角速度センサを構成する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば２または３個、または５個以上の質量部を連結して角速度センサを構成してもよく、１個の質量部だけを用いて角速度センサを構成してもよい。
【０１４９】
また、第１の実施の形態では、全ての質量部３，７，１１，１２に個別振動発生部２２，２３，２４，２５を設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、正規の振動モードを励起可能であれば、例えば一部の質量部のみに振動発生部を設け、他の質量部に対しては振動発生部を省略する構成としてもよい。
【０１５０】
また、本発明の櫛歯式可動装置は、配列方向の一側に位置する電極板と配列方向の他側に位置する電極板の少なくとも一方が、配列方向の中間に位置する主部分の電極板よりも幅広であればよく、配列方向の中間に位置する一部の電極板が幅広であってもよい。
【０１５１】
また、第１の実施の形態では、Ｚ軸周りの角速度Ωを検出する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば従来技術のように、Ｘ軸方向に振動する質量部がＹ軸周りの角速度ΩによってＺ軸方向に変位するように形成し、このときの変位量をＹ軸周りの角速度Ωとして検出する構成としてもよい。
【０１５２】
一方、前記第２の実施の形態では、座屈型アクチュエータを光スイッチに適用する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、可動部として可動体を２つの安定した切換位置に保持する機構を有する各種の座屈型アクチュエータ、及びこのような座屈型アクチュエータを利用したデバイス全てに適用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１５３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に適用される角速度センサを示す平面図である。
【図２】角速度センサの質量部が正規の振動モードで振動する状態を示す説明図である。
【図３】図１中の個別振動発生部をより詳細に示す部分拡大図である。
【図４】図３中の櫛歯状電極を拡大して示す要部拡大図である。
【図５】比較例による櫛歯状電極を示す拡大図である。
【図６】比較例による櫛歯状電極が傾いた状態を示す図５と同様な拡大図である。
【図７】第２の実施の形態による座屈型アクチュエータを光スイッチに適用した場合を示す平面図である。
【図８】図７中の要部拡大図である。
【図９】第３の実施の形態による加速度センサを示す平面図である。
【図１０】図９中の要部拡大図である。
【符号の説明】
【０１５４】
１  角速度センサ(可動装置)
２，４２，６２  基板
３，７，１１，１２  質量部（可動部）
４，８  外側枠体
５，９  内側枠体
６，１０  内側支持梁
１３  外側支持梁（支持梁）
１３Ａ  節部
１４  連結部
１５  固定部
１６，１７  駆動用の固定側電極部（第１の固定側電極）
１６Ａ，１６Ｂ，１７Ａ，１７Ｂ，１８Ａ，１９Ａ，２０Ａ，２１Ａ  櫛歯状電極
１６ａ，１８ａ，２０ａ  幅細な電極板
１６ｂ，１６ｃ，１８ｂ，１８ｃ，２０ｂ，２０ｃ  幅広な電極板
１８，１９，２０，２１  駆動用の可動側電極部（駆動側電極）
２２，２３，２４，２５  個別振動発生部（変位発生手段）
２６，２７  固定側検出電極部（第２の固定側電極）
２８，２９  可動側検出電極部(可動側電極)
３０，３１  角速度検出部（変位検出手段）
３２  固定側モニタ電極（櫛歯状電極）
３３  可動側モニタ電極（櫛歯状電極）
３４  振動モニタ部（変位検出手段）
４１  光スイッチ（可動装置）
４３  光学装置
４４  可動体（可動部）
４９，５０，５２，５３  櫛歯状電極
５１，５４  変位発生部（変位発生手段）
４９Ａ，５０Ａ，５２Ａ，５３Ａ  幅細な電極板
４９Ｂ，４９Ｃ，５０Ｂ，５０Ｃ，５２Ｂ，５２Ｃ，５３Ｂ，５３Ｃ  幅広な電極板
６１  加速度センサ（可動装置）
６５  質量体（可動部）
６７，６８  検出電極（櫛歯状電極）
６７Ａ，６８Ａ  幅細な電極板
６７Ｂ，６７Ｃ，６８Ｂ，６８Ｃ  幅広な電極板
６９  静電容量検出部（変位検出手段）
【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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