JP2006242730A - センサ及び物理量検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 所定の物理量の誤検出を防止する機能を確保しつつ装置規模を小型化したセンサ及び物理量検出装置を提供することにある。
【解決手段】 Ｘ軸方向へ互いに逆相に励起振動され、所定軸周りの角速度が生じた際にＸ軸方向と直交するＹ軸方向へ互いに逆相に変位振動される２つの振動子１４−１，１４−２を設け、その２つの振動子１４−１，１４−２のＹ軸方向での変位位置の差に基づいて上記の所定軸周りの角速度を検出する。そして、２つの振動子１４−１，１４−２の逆相変位時には不動点となる一方で同相変位時にはその２つの振動子１４−１，１４−２と共にＹ軸方向へ変位するリンク部４０と、そのリンク部４０のＹ軸方向への変位を制限するダンピング部５０ａ，５０ｂと、を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、センサ及び物理量検出装置に係り、特に、所定の物理量が発生した際に互いに逆相変位する２つの重りを備え、該２つの重りの変位差に基づいて所定の物理量を検出するうえで好適なセンサ及び物理量検出装置に関する。

従来から、基板上に変位可能に支持された重りを有する角速度センサを搭載し、所定軸周りの角速度の発生時にその重りに作用する変位量を角速度センサから出力して、その変位量に基づいて所定軸周りの角速度を検出する物理量検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この物理量検出装置において、重りは２つ対称的に設けられており、これら２つの重りは、第１の方向へ逆相で励起振動されつつ、角速度に応じたコリオリ力によりその第１の方向と直交する第２の方向へ逆相で変位振動される。そして、２つの重りの変位差（すなわち、第２の方向における振動向きを含む変位位置差）を検出して、その変位差に基づいて第１の方向と直交しかつ第２の方向とも直交する所定軸周りの角速度を検出する。
特許第３５１２００４号公報

上述の如く、上記した物理量検出装置においては、角速度発生時に互いに逆相に変位振動する２つの重りの変位差に基づいて角速度が検出される。かかる構成においては、外乱振動等に起因して２つの重りが互いに同相に変位振動するときにはそれら２つの重りの間に変位差がほとんど生じなくなるため、角速度検出への外乱による影響が排除され、角速度の誤検出を極力抑制することが可能となる。

ところで、角速度センサのセンサ素子の加工バラツキ等に起因して、上記した２つの重りの間で質量やバネ特性，変位検出能力に差が生じることがある。かかる事態が生じていると、外乱等で２つの重りが同相に変位した際にもセンサ出力に逆相成分が現れることとなるため、その結果、上記した物理量検出装置の如き構成では、角速度の誤検出を招くおそれがある。

そこで、このような２つの重り間のバラツキ等に起因する角速度の誤検出を防止すべく、角速度センサのセンサ素子を、外部からの振動外乱などが作用し難くなるように防振ゴムなどを介して外部基板に取り付けることが考えられる。しかしながら、このように角速度誤検出の防止のために防振ゴムなどを用いる構成では、角速度検出を行うための部品点数が増大して、センサ規模の大型化や製造工程の複雑化，製造コストの上昇などの不都合が生じてしまう。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、角速度の誤検出を防止する機能を確保しつつ装置規模を小型化したセンサ及び物理量検出装置を提供することを目的とする。

上記の目的は、所定の物理量が発生した際に互いに逆相変位する２つの重りを備え、前記所定の物理量を検出させるべく前記２つの重りの変位差に応じた信号を出力するセンサであって、前記２つの重りの逆相変位時に不動点となりかつ同相変位時に該２つの重りと共に変位するリンク部と、前記リンク部の変位を制限するダンピング部と、を備えるセンサにより達成される。

また、上記の目的は、所定の物理量が発生した際に互いに逆相変位する２つの重りを備え、該２つの重りの変位差に基づいて前記所定の物理量を検出する物理量検出装置であって、前記２つの重りの逆相変位時に不動点となりかつ同相変位時に該２つの重りと共に変位するリンク部と、前記リンク部の変位を制限するダンピング部と、を備える物理量検出装置により達成される。

これらの各態様の発明において、リンク部は、２つの重りの同相変位時にその２つの重りと共に変位する。このリンク部の変位は、ダンピング部により制限される。このため、仮に２つの重りの間に加工公差等に起因した変位能力差が存在していても、外乱等の発生時において、両者間について逆相成分が現れ難く、所定の物理量の誤検出を防止することが可能となる。かかる構成においては、物理量の誤検出を防止するうえで防振ゴム等が不要となるので、センサや物理量検出装置の規模が小型化する。尚、上記のリンク部は、２つの重りの逆相変位時に不動点となるので、この点、所定の物理量が生じた際にそのリンク部が２つの重りの逆相変位を妨げることはなく、所定の物理量を所望のとおりに検出することができる。

この場合、上記したセンサ及び物理量検出装置において、前記リンク部は、該リンク部の変位方向と直交する方向に延設する、前記２つの重りの一方にリンクする第１リンク梁と、前記２つの重りの他方にリンクする第２リンク梁と、を有することとしてもよい。

また、上記したセンサ及び物理量検出装置において、前記ダンピング部は、前記リンク部にリンクする可動部と、前記可動部に対向する固定部と、を有し、前記可動部と前記固定部との間のエアダンピングにより前記リンク部の変位を制限することとしてもよい。

更に、上記したセンサ及び物理量検出装置において、前記所定の物理量が、所定軸周りに生ずる角速度であり、前記２つの重りは、第１の方向へ互いに逆相に励起振動された状態で、前記角速度が発生した際に該第１の方向と直交する第２の方向へ互いに逆相変位することとしてもよい。

本発明によれば、所定の物理量の誤検出を防止する機能を確保しつつセンサ及び物理量検出装置の規模を小型化することができる。

図１は、本発明の一実施例である物理量検出装置１０が備えるセンサ１２の平面図を示す。また、図２は、本実施例のセンサ１２の要部平面図を示す。尚、図１及び図２においては、センサ１２の構成部分のうち、基板から浮いた構成部分を黒塗りで、基板に固着した構成部分を斜線で、それぞれ示す。また、図１においては、図面の煩雑さを避けるため、センサ１２の電極部分を点模様で示す。更に、図１において、図２に示す構成を破線で囲んで示す。

本実施例の物理量検出装置１０は、例えば車両や航空機等の対象に搭載されており、その重心近傍を通る鉛直軸回りに生ずる角速度Ωを、半導体で構成したセンサ１２を用いて検出する角速度検出装置である。角速度センサであるセンサ１２は、鉛直軸（Ｚ軸）周りの角速度を検出すべくＸ−Ｙ平面内に配置されている。センサ１２は、シリコン結晶基板の表面に微細加工によるエッチングを施すことにより形成される。

センサ１２は、互いに等しい質量を有する一対の振動子１４−１，１４−２を備えている。振動子１４−１，１４−２は、絶縁層を形成する基板１６の表面から浮いた状態でＸ軸方向対称位置に配置されている。一方の振動子１４−１のＹ軸方向外側には、長尺かつ幅広のメインフレーム１８−１ａ，１８−１ｂが基板１６から浮いた状態でＸ軸方向に延設して配置されている。また、他方の振動子１４−２のＹ軸方向外側にも、長尺かつ幅広のメインフレーム１８−２ａ，１８−２ｂが基板１６から浮いた状態でＸ軸方向に延設して配置されている。

振動子１４−１は、そのＹ軸方向両端にてＸ軸方向外側にそれぞれ一体的に延設された長尺かつ幅広のアーム部２０−１ａ，２０−１ｂを有している。アーム部２０−１ａ，２０−１ｂは、そのＸ軸方向両端にて、それぞれ一対の長尺かつ幅狭の検出用梁２２−１ａ，２２−１ｂを介してメインフレーム１８−１ａ，１８−１ｂのＸ軸方向両端にそれぞれ接続されている。検出用梁２２−１ａ，２２−１ｂは、アーム部２０−１ａ，２０−１ｂ及びメインフレーム１８−１ａ，１８−１ｂと一体的に基板１６から浮いた状態に形成され、Ｘ軸方向に延設されている。検出用梁２２−１ａ，２２−１ｂは、振動子１４−１をメインフレーム１８−１ａ，１８−１ｂに対してＸ軸方向に変位し難くかつＹ軸方向に変位し易く支持している。

同様に、振動子１４−２も、アーム部２０−１ａ，２０−１ｂと同様のアーム部２０−２ａ，２０−２ｂを有している。アーム部２０−２ａ，２０−２ｂは、そのＸ軸方向両端にて検出用梁２２−２ａ，２２−２ｂを介してメインフレーム１８−２ａ，１８−２ｂのＸ軸方向両端にそれぞれ接続されている。検出用梁２２−２ａ，２２−２ｂは、アーム部２０−２ａ，２０−２ｂ及びメインフレーム１８−２ａ，１８−２ｂと一体的に基板１６から浮いた状態に形成され、Ｘ軸方向に延設されている。検出用梁２２−２ａ，２２−２ｂは、振動子１４−２をメインフレーム１８−２ａ，１８−２ｂに対してＸ軸方向に変位し難くかつＹ軸方向に変位し易く支持している。

メインフレーム１８−１ａのＹ軸方向外側には、長尺かつ幅広のサブフレーム２４−１ａが基板１６から浮いた状態でＸ軸方向に延設されている。サブフレーム２４−１ａは、複数の長尺かつ幅狭の駆動梁２６−１ａを介してメインフレーム１８−１ａに接続されると共に、複数の長尺かつ幅狭の駆動梁２８−１ａを介して基板１６に固着された複数のアンカ３０−１ａに接続されている。駆動梁２６−１ａ，２８−１ａは、メインフレーム１８−１ａ及びサブフレーム２４−１ａと一体的に基板１６から浮いた状態に形成されてＹ軸方向に延設されている。そして、メインフレーム１８−１ａを基板１６に対してＸ軸方向に変位し易くかつＹ軸方向に変位し難く支持している。

同様に、メインフレーム１８−１ｂ，１８−２ａ，１８−２ｂのＹ軸方向外側には、サブフレーム２４−１ｂ，２４−２ａ，２４−２ｂが設けられている。そして、各メインフレーム１８−１ｂ，１８−２ａ，１８−２ｂは、駆動梁２６−１ｂ，２６−２ａ，２６−２ｂ、サブフレーム２４−１ｂ，２４−２ａ，２４−２ｂ、駆動梁２８−１ｂ，２８−２ａ，２８−２ｂを介して基板１６にＸ軸方向に変位し易くかつＹ軸方向に変位し難く支持されている。

センサ１２は、また、基板上に設けられた、駆動電極部３２−１ａ，３２−１ｂ，３２−２ａ，３２−２ｂと、検出電極部３４−１ａ，３４−１ｂ，３４−２ａ，３４−２ｂと、を備えている。駆動電極部３２−１ａ，３２−１ｂ，３２−２ａ，３２−２ｂはそれぞれ、固定電極指への励起電圧の印加によって固定電極指と可動電極指との間の静電引力を作用させることにより振動子１４−１，１４−２を基板１６に対してＸ軸方向に駆動させるための電極である。また、検出電極部３４−１ａ，３４−１ｂ，３４−２ａ，３４−２ｂはそれぞれ、振動子１４−１，１４−２のＹ軸方向の変位に伴う固定電極と可動電極との間の静電容量の変化を検出することにより振動子１４−１，１４−２の基板１６に対するＹ軸方向の振動を検出するための電極である。以下、適宜、Ｘ軸方向を振動子１４の駆動方向と、Ｙ軸方向を振動子１４の検出方向と、それぞれ称す。

駆動電極部３２−１ａ，３２−１ｂ，３２−２ａ，３２−２ｂは、メインフレーム１８−１ａ〜１８−２ｂのＸ軸方向外側端部にて一体的にＹ軸方向外側へ向けて基板１６から浮いた状態で延設した突出部のＸ軸方向外側に設けられている。これらの駆動電極部３２−１ａ，３２−１ｂ，３２−２ａ，３２−２ｂはそれぞれ、上記の突出部から一体的に基板１６から浮いた状態でＸ軸方向に延設した櫛歯状の可動電極指と、基板１６上に一体的に固着してＸ軸方向に延設した櫛歯状の固定電極指と、により構成されている。可動電極指と固定電極指とは、互いの指間に進入して常態で所定の隙間を空けて対向している。固定電極指には、例えばアルミニウム等の導電金属で形成された電極パッドが接続されており、配線を介して制御回路が接続されている。

また、検出電極部３４−１ａ，３４−１ｂ，３４−２ａ，３４−２ｂは、アーム部２０−１ａ，２０−１ｂ，２０−２ａ，２０−２ｂのＹ軸方向内側に設けられており、振動子１４−１，１４−２から一体的に基板１６から浮いた状態でＸ軸方向に延設した櫛歯状の可動電極指と、基板１６上に一体的に固着してＸ軸方向に延設した櫛歯状の固定電極指と、により構成されている。可動電極指と固定電極指とは、互いの指間に進入して常態で所定の隙間を空けて対向している。固定電極指には、例えばアルミニウム等の導電金属で形成された電極パッドが接続されており、配線を介して制御回路が接続されている。

センサ１２は、更に、２つの振動子１４−１，１４−２を互いに連結する、基板１６から浮いたリンク部４０を備えている。リンク部４０は、振動子１４−１側のフレームから一体的にＸ軸方向の振動子１４−２側へ向けて延設する長尺かつ幅狭の第１リンク梁４２−１と、その第１リンク梁４２−１に接続するＹ軸方向に延設する長尺かつ幅広の第１リンク４４−１と、振動子１４−２側のフレームから一体的にＸ軸方向の振動子１４−１側へ向けて延設する長尺かつ幅狭の第２リンク梁４２−２と、その第２リンク梁４２−２に接続するＹ軸方向に延設する長尺かつ幅広の第２リンク４４−２と、第１リンク４４−１のＹ軸方向外側端部にて一体的にＹ軸方向外側へ向けて延設する長尺かつ幅狭の第３リンク梁４６−１ａ，４６−１ｂと、第２リンク４４−２のＹ軸方向外側端部にて一体的にＹ軸方向外側へ向けて延設する長尺かつ幅狭の第４リンク梁４６−２ａ，４６−２ｂと、第３リンク梁４６−１ａ及び第４リンク梁４６−２ａに接続するＸ軸方向に延設する長尺かつ幅広の第３リンク４８ａと、第３リンク梁４６−１ｂ及び第４リンク梁４６−２ｂに接続するＸ軸方向に延設する長尺かつ幅広の第４リンク４８ｂと、からＸ軸方向対称に構成されている。

第１リンク梁４２−１は、振動子１４−１を第１リンク４４−１に対してＸ軸方向に変位し難くかつＹ軸方向に変位し易く支持しており、第１リンク４４−１に対する振動子１４−１のＹ軸方向への変位を許容する梁である。第２リンク梁４２−２は、振動子１４−２を第２リンク４４−２に対してＸ軸方向に変位し難くかつＹ軸方向に変位し易く支持しており、第２リンク４４−２に対する振動子１４−２のＹ軸方向への変位を許容する梁である。第３リンク梁４６−１ａ，４６−１ｂは、第１リンク４４−１ひいては振動子１４−１を第３及び第４リンク４８ａ，４８ｂに対してＸ軸方向に変位し易くかつＹ軸方向に変位し難く支持しており、リンク４８ａ，４８ｂに対する振動子１４−１のＸ軸方向への変位を許容する梁である。また、第４リンク梁４６−２ａ，４６−２ｂは、第２リンク４４−２ひいては振動子１４−２を第３及び第４リンク４８ａ，４８ｂに対してＸ軸方向に変位し易くかつＹ軸方向に変位し難く支持しており、リンク４８ａ，４８ｂに対する振動子１４−２のＸ軸方向への変位を許容する梁である。

センサ１２は、また、基板１６上に設けられたダンピング部５０ａ，５０ｂを備えている。ダンピング部５０ａ，５０ｂは共に、リンク部４０のＹ軸方向（検出方向）への変位を規制・制限する部位である。ダンピング部５０ａ，５０ｂは、リンク部４０の第３リンク４８ａ又は第４リンク４８ｂにて一体的にＹ軸方向外側へ向けて基板１６から浮いた状態で延設した突出部５２のＸ軸方向各外側に設けられている。ダンピング部５０ａ，５０ｂはそれぞれ、突出部５２から一体的に基板１６から浮いた状態でＸ軸方向に延設した櫛歯状の可動電極指５４と、基板１６上に一体的に固着したＹ軸方向に延設する固定部５６からＸ軸方向に延設した櫛歯状の固定電極指５８と、により構成されている。可動電極指５４と固定電極指５８とは、互いの指間に進入して常態で所定の隙間を空けて対向している。この隙間が変化する際には、両者の櫛歯間に空気の粘性抵抗によるエアダンピングが作用し、可動電極指５４の変位すなわちリンク部４０のＹ軸方向への変位が制限される。

次に、本実施例の物理量検出装置１０の動作について説明する。本実施例において、車両などがイグニションオン等により起動されると、制御回路は、駆動電極部３２−１ａ，３２−１ｂ，３２−２ａ，３２−２ｂの固定電極指に所定周波数ｆの正弦波状の電圧を駆動信号として印加する。駆動電極部３２−１ａ，３２−１ｂ，３２−２ａ，３２−２ｂの固定電極指にかかる駆動信号が印加されると、その固定電極指と可動電極指との間にその周波数ｆに応じた周期でメインフレーム１８−１ａ，１８−１ｂ，１８−２ａ，１８−２ｂをＸ軸方向（駆動方向）に駆動させる力が発生する。

上記した力が作用すると、メインフレーム１８−１ａ，１８−１ｂ，１８−２ａ，１８−２ｂがＸ軸方向に振動し、その振動が検出用梁２２−１ａ，２２−１ｂ，２２−２ａ，２２−２ｂを介して振動子１４−１，１４−２に伝達されることで、振動子１４−１，１４−２もＸ軸方向に振動すると共に、それらの両振動子１４−１，１４−２のＸ軸方向の振動は互いに逆相となる。尚、この振動子１４−１，１４−２のＸ軸方向の振動は、両者間で等しく常に一定振幅となるように制御される。

このように振動子１４−１，１４−２が励起振動されている状態で、対象の鉛直軸（Ｚ軸）回りに角速度が作用すると、その振動子１４−１，１４−２に、その質量ｍ、Ｘ軸方向の振動速度Ｖｘ、及び角速度Ωｚに応じたＹ軸方向（検出方向）へのコリオリ力Ｆ_ｃ＝２ｍ・Ｖｘ・Ωｚが作用する。かかるコリオリ力が作用すると、振動子１４−１，１４−２はＹ軸方向へ変位し、角速度Ωｚの大きさに比例した振幅でかつＸ軸方向への励起振動の周波数ｆに応じた周期で振動する。この場合には、振動子１４−１，１４−２のＹ軸方向の変位に応じて、検出用梁２２−１ａ，２２−１ｂ，２２−２ａ，２２−２ｂの弾性変形を伴って、検出電極部３４−１ａ，３４−１ｂ，３４−２ａ，３４−２ｂの可動電極指と固定電極指との隙間が変化する。また、この際、コリオリ力による振動子１４−１，１４−２のＹ軸方向への変位振動は互いに逆相となる。

検出電極部３４−１ａ，３４−１ｂ，３４−２ａ，３４−２ｂの可動電極指と固定電極指との隙間が変化すると、両電極間の静電容量がその隙間に応じて変化する。具体的には、振動子１４−１がＹ軸方向の図１における上方へ変位したときは、検出電極部３４−１ａの静電容量が減少し或いは増加し、かつ、検出電極部３４−１ｂの静電容量が増加し或いは減少する。逆に、振動子１４−１がＹ軸方向の図１における下方へ変位したときは、検出電極部３４−１ａの静電容量及び検出電極部３４−１ｂの静電容量は上方変位時と比較して逆となる。また、振動子１４−２がＹ軸方向の図１における上方へ変位したときは、検出電極部３４−２ａの静電容量が減少し或いは増加し、かつ、検出電極部３４−２ｂの静電容量が増加し或いは減少する。逆に、振動子１４−２がＹ軸方向の図１における下方へ変位したときは、検出電極部３４−２ａの静電容量及び検出電極部３４−２ｂの静電容量は上方変位時と比較して逆となる。

本実施例において、制御回路は、センサ１２の出力としての検出電極部３４−１ａの静電容量及び検出電極部３４−１ｂの静電容量に基づいて振動子１４−１のＹ軸方向の変位量及びその変位方向を検出し、また、センサ１２の出力としての検出電極部３４−２ａの静電容量及び検出電極部３４−２ｂの静電容量に基づいて振動子１４−２のＹ軸方向の変位量及びその変位方向を検出する。そして、振動子１４−１のＹ軸方向の一方への変位量と振動子１４−２のＹ軸方向の他方への変位量との合算値、すなわち、振動子１４−１，１４−２それぞれのＹ軸方向での原位置からの変位位置の差（振幅差）に基づいて、Ｚ軸周りに生じている角速度を検出する。

物理量検出装置１０において、対象に実際にＺ軸周りに角速度が作用しているときは、振動子１４−１，１４−２は、上記の如く、コリオリ力を伴ってＹ軸方向に関し互いに逆相（変位方向が逆）で変位振動する。従って、上記の如き制御回路による処理によれば、Ｚ軸周りに生じている角速度を検出することができる。

一方、物理量検出装置１０は車両や航空機等の対象に搭載されるため、コリオリ力とは別に例えば加減速に伴う慣性力（振動外乱）が対象に作用することがある。この慣性力に起因して振動子１４−１，１４−２がＹ軸方向に変位振動するときは、その振動子１４−１，１４−２のＹ軸方向への変位振動の成分は互いに同相（変位方向が同じ）となる。また、慣性力に起因して振動子１４−１，１４−２がＸ軸方向に変位振動するときは、その振動子１４−１，１４−２のＸ軸方向への変位振動の成分は互いに同相（変位方向が同じ）となるため、そのＸ軸方向の変位振動に伴うコリオリ力によって振動子１４−１，１４−２がＹ軸方向へ変位振動しても、その振動子１４−１，１４−２のＹ軸方向への変位振動の成分は互いに同相（変位方向が同じ）となる。慣性力に起因して振動子１４−１，１４−２のＹ軸方向への変位振動の成分が互いに同相になるときは、両者間に変位位置の差は生じないので、上記の如き制御回路による処理によれば、それらの同相成分は打ち消されて、検出角速度は同相成分に関しゼロとなる。従って、本実施例の物理量検出装置１０によれば、Ｚ軸周りの角速度検出への外乱による影響を排除してその角速度の誤検出を極力抑制し、これにより、その角速度を精度よく検出することが可能となっている。

図３は、一対の振動子１４−１，１４−２の加工公差等に起因するセンサ１２の誤出力を説明するための図を示す。ところで、センサ１２の有する素子の加工バラツキ等に起因して、上記した２つの振動子１４−１，１４−２の間で質量やバネ特性，変位検出能力に差が生じることがある。かかる事態が生じていると、角速度が生じていない状態で外乱等の慣性力が作用することによってそれら２つの振動子１４−１，１４−２が同相に変位した際に、図３（Ｂ）に示す如く、それらの振動子１４−１，１４−２のＹ軸方向への変位振動成分（センサ出力）に逆相成分（一方の振動子１４−１の振動成分をＡ１と、同タイミングにおける他方の振動子１４−２の振動成分をＡ２とすると、Ａ１−Ａ２の成分）が現れる。このため、上記の如きＺ軸周りの角速度の検出を、リンクが施されていない振動子１４−１，１４−２それぞれのＹ軸方向での原位置からの変位位置の差に基づいて行うこととすると、その角速度の誤検出を招くこととなってしまう。

そこで、このような一対の振動子間のバラツキ等に起因する角速度の誤検出を防止すべく、外部からの慣性力を吸収してセンサ１２をその慣性力が作用し難くなるように防振ゴムなどを介して車体や機体の外部基板に取り付けることが考えられる。しかしながら、このような構成では、角速度検出を行うための部品点数が増大して、センサ規模の大型化や製造工程の複雑化，製造コストの上昇などの不都合が生じてしまう。

これに対して、本実施例において、センサ１２は、上記の如く、２つの振動子１４−１，１４−２を互いに連結する、基板１６から浮いたリンク部４０を備えている。Ｚ軸周りの角速度検出のため振動子１４−１，１４−２がＸ軸方向に互いに逆相で励起振動されるときは、振動子１４−１はリンク部４０の第１リンク４４−１と共にＸ軸方向左方又は右方に変位し、一方、振動子１４−２は逆に第２リンク４４−２と共にＸ軸方向右方又は左方に変位する。この場合には、振動子１４−１側が第３リンク梁４６−１ａ，４６−１ｂの弾性変形を伴って第３リンク４８ａ及び第４リンク４８ｂに対して変位し、振動子１４−２側が第４リンク梁４６−２ａ，４６−２ｂの弾性変形を伴って介して第３リンク４８ａ及び第４リンク４８ｂに対して変位するため、リンク部４０に作用する力がＸ軸方向左右で打ち消しあい、そのため、リンク部４０全体が基板１６に対してＸ軸方向に変位することはほとんどない。

また、Ｚ軸周りに角速度が発生して振動子１４−１，１４−２にコリオリ力が作用すると、２つの振動子１４−１，１４−２はＹ軸方向に関し互いに逆相で変位振動する。この場合には、振動子１４−１は第１リンク梁４２−１の弾性変形を伴ってリンク部４０の第１リンク４４−１に対してＹ軸方向上方又は下方に変位し、一方、振動子１４−２はその逆に第２リンク梁４２−２の弾性変形を伴ってリンク部４０の第２リンク４４−２に対してＹ軸方向下方又は上方に変位して、リンク部４０のリンク４４−１，４４−２にそれぞれＹ軸方向に作用する力が互いに打ち消しあうため、リンク部４０全体が基板１６に対してＹ軸方向に変位することはほとんどない。従って、振動子１４−１，１４−２それぞれのＹ軸方向での変位位置の差に基づくＺ軸周りの角速度の検出を精度よく実現することができる。

一方、外乱等の慣性力が振動子１４−１，１４−２に作用すると、２つの振動子１４−１，１４−２はＹ軸方向に関し互いに同相で変位する。この場合には、リンク部４０のリンク４４−１，４４−２にそれぞれＹ軸方向に作用する力が振動子１４−１，１４−２の変位によって互いに打ち消し合うことはなく、第１及び第２リンク梁４２−１，４２−２がほとんど撓まずにバネとして作用しないので、リンク部４０全体が２つの振動子１４−１，１４−２と共に基板１６に対してＹ軸方向に変位する。

センサ１２は、また、上記の如く、リンク部４０の突出部５２に一体的に形成された櫛歯状の可動電極指５４を有するダンピング部５０ａ，５０ｂを備えている。このため、リンク部４０が上記の如くＹ軸方向に変位すると、そのダンピング部５０ａ，５０ｂの可動電極指５４も一体的に変位する。また、ダンピング部５０ａ，５０ｂは、可動電極指５４に所定の隙間を空けて対向する固定電極指５８を有しており、可動電極指５４がＹ軸方向に変位した際に空気の粘性抵抗によるエアダンピングによりリンク部４０のＹ軸方向への変位を規制・制限する役割を有する。従って、２つの振動子１４−１，１４−２のＹ軸方向への同相変位に起因して上記の如くリンク部４０全体が基板１６に対してＹ軸方向に変位するときには、その変位はダンピング部５０ａ，５０ｂの機能により制限されるため、リンク部４０ひいては２つの振動子１４−１，１４−２がＹ軸方向に変位振動し難い。

尚、２つの振動子１４−１，１４−２のＹ軸方向への逆相変位時やＸ軸方向への励起振動時には、リンク部４０全体が基板１６に対してＹ軸方向又はＸ軸方向に変位することはないので、ダンピング部５０ａ，５０ｂの機能が働くことはなく、リンク部４０ひいては２つの振動子１４−１，１４−２がＹ軸方向に変位振動し難くなることはないと共に、それら振動子１４−１，１４−２のＸ軸方向への励起振動が妨げられることはない。

すなわち、本実施例のセンサ１２においては、２つの振動子１４−１，１４−２のＹ軸方向への逆相変位時にリンク４４−１，４４−２，４８ａ，４８ｂ及び突出部５２が不動点となりかつ２つの振動子１４−１，１４−２のＹ軸方向への同相変位時にその振動子１４−１，１４−２と共にＹ軸方向へ変位するリンク部４０が設けられていると共に、そのリンク部４０のＹ軸方向への変位を規制・制限するダンピング部５０ａ，５０ｂが設けられている。このため、振動子１４−１，１４−２の励起振動周波数での同相振動成分が抑制されることとなり、Ｚ軸周りの角速度の検出に際し外乱等の慣性力による影響を排除することができる。

従って、本実施例のセンサ１２によれば、振動子１４−１，１４−２の質量、検出用梁２２−１ａ，２２−１ｂ，２２−２ａ，２２−２ｂのバネ特性、又は各種電極部３２，３４の寸法等に振動子１４−１側と振動子１４−２側との間で製造工程等でのバラツキ差が存在しても、外乱発生時にそのバラツキ差に起因した振動子１４−１，１４−２のＹ軸方向逆相成分を現れ難くすることができ、これにより、センサ１２の誤出力を防止して、Ｚ軸周りに角速度が生じていると誤検出されるのを防止することが可能である。

このようにセンサ１２にリンク部４０及びダンピング部５０ａ，５０ｂを設けることにより、振動子１４−１側と振動子１４−２側とのバラツキ差に起因した角速度の誤検出を防止する構成によれば、センサ１２と車体や機体の外部基板との間に、それらの振動子１４−１，１４−２間のバラツキを吸収してその誤検出を防止するための防振ゴム等を介在させることは不要である。従って、本実施例によれば、角速度の誤検出を防止する機能を確保しつつ、その角速度を精度よく検出するために必要な部品点数を削減して、センサ規模や装置規模の小型化や製造工程の簡素化，製造コストの低減などを図ることが可能となっている。

尚、上記の実施例においては、振動子１４−１，１４−２が特許請求の範囲に記載した「重り」に、Ｘ軸方向（駆動方向）が特許請求の範囲に記載した「第１の方向」に、Ｙ軸方向（検出方向）が特許請求の範囲に記載した「第２の方向」に、Ｚ軸が特許請求の範囲に記載した「所定軸」に、突出部５２及び可動電極指５４が特許請求の範囲に記載した「可動部」に、固定部５６及び固定電極指５８が特許請求の範囲に記載した「固定部」に、それぞれ相当している。

ところで、上記の実施例においては、センサ１２を備える物理量検出装置１０を車両や航空機に搭載することとしているが、車両や航空機に限らず、他の物体に搭載することとしてもよい。

また、図４乃至図６はそれぞれ、本発明の実施形態の変形例である物理量検出装置が備えるセンサの平面図を示す。尚、図４乃至図６において、上記図１及び図２に示す部分と同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略又は簡略する。また、図４乃至図６においては、駆動電極部３２や検出電極部３４の図示を省略している。更に、図４乃至図６においては、センサの構成部分のうち、基板から浮いた構成部分を黒塗りで、基板に固着した構成部分を斜線で、また、図面の煩雑さを避けるためセンサの電極部分を点模様で、それぞれ示す。

すなわち、上記の実施例においては、アンカ３０−１ａ，３０−１ｂ，３０−２ａ，３０−２ｂを支点としてサブフレーム２４−１ａ，２４−１ｂ，２４−２ａ，２４−２ｂ及びメインフレーム１８−１ａ，１８−１ｂ，１８−２ａ，１８−２ｂを含む振動子１４−１，１４−２全体がＸ軸方向に励起振動され、そして、それらを含まない振動子１４−１，１４−２の内部部分のみが角速度に伴うコリオリ力によりＹ軸方向に変位振動されるセンサ１２を用いることとしている。これに対しては、図４に示す如く、振動子の内部部分のみがＸ軸方向に励起振動され、そして、フレーム等を含む振動子全体が角速度に伴うコリオリ力によりＹ軸方向に変位振動されるセンサ１０２を用いることとしてもよい。このセンサ１０２においても、上記した実施例のセンサ１２と同様の効果を得ることが可能である。

すなわち、センサ１０２は、互いに等しい質量を有する一対の振動子１０４−１，１０４−２を備えていると共に、基板１６から浮いた状態で２つの振動子１０４−１，１０４−２を互いに連結するリンク部４０、及び、リンク部４０のＹ軸方向への変位を規制・制限するダンピング部５０ａ，５０ｂを備えている。

振動子１０４−１，１０４−２は、絶縁層を形成する基板１６の表面から浮いた状態でＸ軸方向対称位置に配置されている。一方の振動子１０４−１のＹ軸方向端には、基板１６から浮いた状態でＹ軸方向に延設した長尺かつ幅狭の第１駆動梁１０６−１ａ，１０６−１ｂを介して長尺かつ幅広のサブフレーム１０８−１ａ，１０８−１ｂが接続されている。また、他方の振動子１０４−２のＹ軸方向端にも、基板１６から浮いた状態でＹ軸方向に延設した長尺かつ幅狭の第１駆動梁１０６−２ａ，１０６−２ｂを介して長尺かつ幅広のサブフレーム１０８−２ａ，１０８−２ｂが接続されている。サブフレーム１０８−１ａ，１０８−１ｂ，１０８−２ａ，１０８−２ｂは、基板１６から浮いた状態でＸ軸方向に延設して配置されている。

サブフレーム１０８−１ａ，１０８−１ｂ，１０８−２ａ，１０８−２ｂには、基板１６から浮いた状態でＹ軸方向に延設した長尺かつ幅狭の第２駆動梁１１０−１ａ，１１０−１ｂ，１１０−２ａ，１１０−２ｂを介して、振動子１０４−１，１０４−２を囲む長尺かつ幅広のメインフレーム１１２−１，１１２−２が接続されている。第１駆動梁１０６−１ａ，１０６−１ｂ，１０６−２ａ，１０６−２ｂ及び第２駆動梁１１０−１ａ，１１０−１ｂ，１１０−２ａ，１１０−２ｂは、サブフレーム１０８−１ａ，１０８−１ｂ，１０８−２ａ，１０８−２ｂ及び振動子１０４−１，１０４−２をメインフレーム１１２−１，１１２−２及び基板１６に対してＸ軸方向に変位し易くかつＹ軸方向に変位し難く支持している。

メインフレーム１１２−１，１１２−２は、そのＸ軸方向端部にて、基板１６から浮いた状態でＸ軸方向に延設した長尺かつ幅狭の検出用梁１１４−１ａ，１１４−１ｂ，１１４−２ａ，１１４−２ｂを介して、基板１６に固着されたアンカ１１６−１ａ，１１６−１ｂ，１１６−２ａ，１１６−２ｂに接続されている。検出用梁１１４−１ａ，１１４−１ｂ，１１４−２ａ，１１４−２ｂは、メインフレーム１１２−１，１１２−２を基板１６に対してＸ軸方向に変位し難くかつＹ軸方向に変位し易く支持している。

また、リンク部４０は、振動子１０４−１側のメインフレーム１１２−１から一体的にＸ軸方向の振動子１０４−２側へ向けて延設する長尺かつ幅狭の第１リンク梁４２−１と、振動子１０４−２側のメインフレーム１１２−２から一体的にＸ軸方向の振動子１０４−１側へ向けて延設する長尺かつ幅狭の第２リンク梁４２−２と、を有している。

かかる構成においては、振動子１０４−１，１０４−２が互いに逆相でＸ軸方向に励起振動されていても、メインフレーム１１２−１，１１２−２は検出用梁１１４−１ａ，１１４−１ｂ，１１４−２ａ，１１４−２ｂの機能によりＸ軸方向に振動し難い。一方、かかる状態で、対象のＺ軸周りに角速度が作用すると、その振動子１０４−１，１０４−２に、その質量、Ｘ軸方向の振動速度、及び角速度に応じたＹ軸方向へのコリオリ力が作用する。かかるコリオリ力が作用すると、そのコリオリ力によって第１駆動梁１０６−１ａ，１０６−１ｂ，１０６−２ａ，１０６−２ｂ及び第２駆動梁１１０−１ａ，１１０−１ｂ，１１０−２ａ，１１０−２ｂがＹ軸方向に撓むことはないが、検出用梁１１４−１ａ，１１４−１ｂ，１１４−２ａ，１１４−２ｂがＹ軸方向に撓むため、メインフレーム１１２−１，１１２−２が振動子１０４−１，１０４−２と共にＹ軸方向へ変位し、角速度の大きさに比例した振幅でかつＸ軸方向への励起振動の周波数ｆに応じた周期で互いに逆相で振動することとなる。従って、上記した実施例と同様に、Ｘ軸及びＹ軸の双方に直交するＺ軸周りの角速度を精度良く検出することが可能となっている。

また、上記の実施例においては、図１に示す如く、一対の振動子１４−１，１４−２をその励起振動の方向（Ｘ軸方向）と同一の方向に並べて配置することとしている。これに対しては、図５に示す如く、振動子１４−１，１４−２が励起振動の方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）に並べてすなわち検出振動の方向（Ｙ軸方向）と同一の方向に並べて配置されたセンサ２０２を用いることとしてもよい。このセンサ２０２においても、上記した実施例のセンサ１２と同様の効果を得ることが可能である。

すなわち、センサ２０２は、互いに等しい質量を有する一対の振動子１４−１，１４−２を備えていると共に、基板１６から浮いた状態で２つの振動子１４−１，１４−２を互いに連結するリンク部２４０、及び、リンク部２４０のＹ軸方向への変位を規制・制限するダンピング部２５０ａ，２５０ｂを備えている。

振動子１４−１，１４−２は、絶縁層を形成する基板１６の表面から浮いた状態でＹ軸方向対称位置に配置されている。また、リンク部２４０は、振動子１４−１から一体的にＹ軸方向の振動子１４−２側へ向けて延設する長尺かつ幅狭の第１リンク梁２４２−１と、その第１リンク梁２４２−１に接続する幅広の第１リンク２４４−１と、振動子１４−２から一体的にＹ軸方向の振動子１４−１側へ向けて延設する長尺かつ幅狭の第２リンク梁２４２−２と、その第２リンク梁２４２−２に接続する幅広の第２リンク２４４−２と、第１リンク２４４−１のＸ軸方向外側端部にて一体的にＸ軸方向外側へ向けて延設する長尺かつ幅狭の第３リンク梁２４６−１ａ，２４６−１ｂと、第２リンク２４４−２のＸ軸方向外側端部にて一体的にＸ軸方向外側へ向けて延設する長尺かつ幅狭の第４リンク梁２４６−２ａ，２４６−２ｂと、第３リンク梁２４６−１ａ及び第４リンク梁２４６−２ａに接続するＹ軸方向に延設する長尺かつ幅広の第３リンク２４８ａと、第３リンク梁２４６−１ｂ及び第４リンク梁２４６−２ｂに接続するＹ軸方向に延設する長尺かつ幅広の第４リンク２４８ｂと、からＸ軸方向対称に構成されている。

第１リンク梁２４２−１は、振動子１４−１を第１リンク２４４−１に対してＹ軸方向に変位し難くかつＸ軸方向に変位し易く支持しており、第１リンク２４４−１に対する振動子１４−１のＸ軸方向への変位を許容する梁である。第２リンク梁２４２−２は、振動子１４−２を第２リンク２４４−２に対してＹ軸方向に変位し難くかつＸ軸方向に変位し易く支持しており、第２リンク２４４−２に対する振動子１４−２のＸ軸方向への変位を許容する梁である。第３リンク梁２４６−１ａ，２４６−１ｂは、第１リンク２４４−１ひいては振動子１４−１を第３及び第４リンク２４８ａ，２４８ｂに対してＹ軸方向に変位し易くかつＸ軸方向に変位し難く支持しており、リンク２４８ａ，２４８ｂに対する振動子１４−１のＹ軸方向への変位を許容する梁である。また、第４リンク梁２４６−２ａ，２４６−２ｂは、第２リンク２４４−２ひいては振動子１４−２を第３及び第４リンク２４８ａ，２４８ｂに対してＹ軸方向に変位し易くかつＸ軸方向に変位し難く支持しており、リンク２４８ａ，２４８ｂに対する振動子１４−２のＹ軸方向への変位を許容する梁である。

また、ダンピング部２５０ａ，２５０ｂは、リンク部２４０の第３リンク２４８ａ又は第４リンク２４８ｂのＸ軸方向各外側に設けられている。ダンピング部２５０ａ，２５０ｂはそれぞれ、第３リンク２４８ａ又は第４リンク２４８ｂから一体的に基板１６から浮いた状態でＸ軸方向に延設した櫛歯状の可動電極指２５４と、基板１６上に一体的に固着したＹ軸方向に延設する固定部２５６からＸ軸方向に延設した櫛歯状の固定電極指２５８と、により構成されている。可動電極指２５４と固定電極指２５８とは、互いの指間に進入して常態で所定の隙間を空けて対向している。この隙間が変化する際には、両者の櫛歯間に空気の粘性抵抗によるエアダンピングが作用し、可動電極指２５４の変位すなわちリンク部２４０のＹ軸方向への変位が制限される。

かかる構成においても、上記した実施例と同様に、振動子１４−１，１４−２が互いに逆相でＸ軸方向に励起振動されている状態で、対象のＺ軸周りに角速度が作用すると、その振動子１４−１，１４−２に、その質量、Ｘ軸方向の振動速度、及び角速度に応じたＹ軸方向へのコリオリ力が作用する。かかるコリオリ力が作用すると、そのコリオリ力によって第１駆動梁２６−１ａ，２６−１ｂ，２６−２ａ，２６−２ｂ及び第２駆動梁２８−１ａ，２８−１ｂ，２８−２ａ，２８−２ｂがＹ軸方向に撓むことはないが、検出用梁２２−１ａ，２２−１ｂ，２２−２ａ，２２−２ｂがＹ軸方向に撓むため、振動子１４−１，１４−２がＹ軸方向へ変位し、角速度の大きさに比例した振幅でかつＸ軸方向への励起振動の周波数ｆに応じた周期で互いに逆相で振動することとなる。従って、上記した実施例と同様に、Ｘ軸及びＹ軸の双方に直交するＺ軸周りの角速度を精度良く検出することが可能となっている。

また、かかる構成においては、振動子１４−１，１４−２がＸ軸方向に互いに逆相で励起振動されるときは、振動子１４−１が第１リンク梁２４２−１の弾性変形を伴って第１リンク２４４−１に対してＸ軸方向上方又は下方に変位し、一方、振動子１４−２が逆に第２リンク梁２４２−２の弾性変形を伴って第２リンク２４４−２に対してＸ軸方向下方又は上方に変位するため、リンク部２４０に作用する力がＸ軸方向上下で打ち消しあい、そのため、リンク部２４０全体が基板１６に対してＸ軸方向に変位することはほとんどない。

また、振動子１４−１，１４−２がＺ軸周りの角速度に伴うコリオリ力によってＹ軸方向に互いに逆相で変位振動されるときは、振動子１４−１が第１リンク２４４−１と共に第３リンク梁２４６−１ａ，２４６−１ｂの弾性変形を伴って第３リンク２４８ａ及び第４リンク２４８ｂに対してＹ軸方向左方又は右方に変位し、一方、振動子１４−２が逆に第２リンク２４４−２と共に第４リンク梁２４６−２ａ，２４６−２ｂの弾性変形を伴って第３リンク２４８ａ及び第４リンク２４８ｂに対してＹ軸方向右方又は左方に変位するため、リンク部２４０のリンク２４４−１，２４４−２にそれぞれＹ軸方向に作用する力が互いに打ち消しあい、そのため、リンク部２４０全体が基板１６に対してＹ軸方向に変位することはほとんどない。

一方、外乱等の慣性力が振動子１４−１，１４−２に作用すると、２つの振動子１４−１，１４−２はＹ軸方向に関し互いに同相で変位する。この場合には、リンク部２４０のリンク２４４−１，２４４−２にそれぞれＹ軸方向に作用する力が振動子１４−１，１４−２の変位によって互いに打ち消し合うことはなく、第３及び第４リンク梁２４６−１ａ，２４６−１ｂ，２４６−２ａ，２４６−２ｂがほとんど撓まずにバネとして作用しないので、リンク部２４０全体が２つの振動子１４−１，１４−２と共に基板１６に対してＹ軸方向に変位する。しかし、この変位はダンピング部２５０ａ，２５０ｂの機能により制限されるため、慣性力に起因した２つの振動子１４−１，１４−２のＹ軸方向への同相変位時にその変位振動を抑えることが可能であり、上記した実施例と同様の効果を得ることが可能となっている。

更に、図６に示す如く、振動子の内部部分のみがＸ軸方向に励起振動され、そして、フレーム等を含む振動子全体が角速度に伴うコリオリ力によりＹ軸方向に変位振動されると共に、その一対の振動子が励起振動の方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）に並べてすなわち検出振動の方向（Ｙ軸方向）と同一の方向に並べて配置されたセンサ３０２を用いることとしてもよい。

すなわち、センサ３０２は、互いに等しい質量を有する一対の振動子３０４−１，３０４−２を備えていると共に、基板１６から浮いた状態で２つの振動子３０４−１，３０４−２を互いに連結するリンク部３４０、及び、リンク部３４０のＹ軸方向への変位を規制・制限するダンピング部３５０ａ，３５０ｂを備えている。

振動子３０４−１，３０４−２は、絶縁層を形成する基板１６の表面から浮いた状態でＹ軸方向対称位置に配置されている。一方の振動子３０４−１のＹ軸方向端には、基板１６から浮いた状態でＹ軸方向に延設した長尺かつ幅狭の第１駆動梁３０６−１ａ，３０６−１ｂを介して長尺かつ幅広のサブフレーム３０８−１ａ，３０８−１ｂが接続されている。また、他方の振動子３０４−２のＹ軸方向端にも、基板１６から浮いた状態でＹ軸方向に延設した長尺かつ幅狭の第１駆動梁３０６−２ａ，３０６−２ｂを介して長尺かつ幅広のサブフレーム３０８−２ａ，３０８−２ｂが接続されている。サブフレーム３０８−１ａ，３０８−１ｂ，３０８−２ａ，３０８−２ｂは、基板１６から浮いた状態でＸ軸方向に延設して配置されている。

サブフレーム３０８−１ａ，３０８−１ｂ，３０８−２ａ，３０８−２ｂには、基板１６から浮いた状態でＹ軸方向に延設した長尺かつ幅狭の第２駆動梁３１０−１ａ，３１０−１ｂ，３１０−２ａ，３１０−２ｂを介して、振動子３０４−１，３０４−２を囲む長尺かつ幅広のメインフレーム３１２−１，３１２−２が接続されている。第１駆動梁３０６−１ａ，３０６−１ｂ，３０６−２ａ，３０６−２ｂ及び第２駆動梁３１０−１ａ，３１０−１ｂ，３１０−２ａ，３１０−２ｂは、サブフレーム３０８−１ａ，３０８−１ｂ，３０８−２ａ，３０８−２ｂ及び振動子３０４−１，３０４−２をメインフレーム３１２−１，３１２−２及び基板１６に対してＸ軸方向に変位し易くかつＹ軸方向に変位し難く支持している。

メインフレーム３１２−１，３１２−２は、そのＸ軸方向端部にて、基板１６から浮いた状態でＸ軸方向に延設した長尺かつ幅狭の検出用梁３１４−１ａ，３１４−１ｂ，３１４−２ａ，３１４−２ｂを介して、基板１６に固着されたアンカ３１６−１ａ，３１６−１ｂ，３１６−２ａ，３１６−２ｂに接続されている。検出用梁３１４−１ａ，３１４−１ｂ，３１４−２ａ，３１４−２ｂは、メインフレーム３１２−１，３１２−２を基板１６に対してＸ軸方向に変位し難くかつＹ軸方向に変位し易く支持している。

また、リンク部３４０は、振動子３０４−１側のメインフレーム３１２−１から一体的にＹ軸方向の振動子３０４−２側へ向けて延設した突出部３４２−１ａ，３４２−１ｂからＸ軸方向外側に延びた長尺かつ幅狭の第１リンク梁３４４−１ａ，３４４−１ｂと、振動子３０４−２側のメインフレーム３１２−２から一体的にＹ軸方向の振動子３０４−１側へ向けて延設した突出部３４２−２ａ，３４２−２ｂからＸ軸方向外側に延びた長尺かつ幅狭の第２リンク梁３４４−２ａ，３４４−２ｂと、第１リンク梁３４４−１ａ及び第２リンク梁３４４−２ａの双方に接続するＹ軸方向に延接する長尺かつ幅広の第１リンク３４６ａと、第１リンク梁３４４−１ｂ及び第２リンク梁３４４−２ｂの双方に接続するＹ軸方向に延接する長尺かつ幅広の第２リンク３４６ｂと、を有している。第１リンク梁３４４−１ａ，３４４−１ｂは、振動子３０４−１を第１及び第２リンク３４６ａ，３４６ｂに対してＸ軸方向に変位し難くかつＹ軸方向に変位し易く支持している。また、第２リンク梁３４４−２ａ，３４４−２ｂは、振動子３０４−２を第１及び第２リンク３４６ａ，３４６ｂに対してＸ軸方向に変位し難くかつＹ軸方向に変位し易く支持している。

ダンピング部３５０ａ，３５０ｂは、リンク部３４０の第１リンク３４６ａ又は第２リンク３４６ｂのＸ軸方向各外側に設けられている。ダンピング部３５０ａ，３５０ｂはそれぞれ、リンク部３４０の第１又は第２リンク３４６ａ，３４６ｂから一体的に基板１６から浮いた状態でＸ軸方向外側に延設した櫛歯状の可動電極指３５４と、基板１６上に一体的に固着したＹ軸方向に延設する固定部３５６からＸ軸方向に延設した櫛歯状の固定電極指３５８と、により構成されている。可動電極指３５４と固定電極指３５８とは、互いの指間に進入して常態で所定の隙間を空けて対向している。この隙間が変化する際には、両者の櫛歯間に空気の粘性抵抗によるエアダンピングが作用し、可動電極指３５４の変位すなわちリンク部３４０のＹ軸方向への変位が制限される。

かかる構成においては、振動子３０４−１，３０４−２が互いに逆相でＸ軸方向に励起振動されていても、メインフレーム３１２−１，３１２−２は検出用梁３１４−１ａ，３１４−１ｂ，３１４−２ａ，３１４−２ｂの機能によりＸ軸方向に振動し難い。一方、かかる状態で、対象のＺ軸周りに角速度が作用すると、その振動子３０４−１，３０４−２に、その質量、Ｘ軸方向の振動速度、及び角速度に応じたＹ軸方向へのコリオリ力が作用する。かかるコリオリ力が作用すると、そのコリオリ力によって第１駆動梁３０６−１ａ，３０６−１ｂ，３０６−２ａ，３０６−２ｂ及び第２駆動梁３１０−１ａ，３１０−１ｂ，３１０−２ａ，３１０−２ｂがＹ軸方向に撓むことはないが、検出用梁３１４−１ａ，３１４−１ｂ，３１４−２ａ，３１４−２ｂがＹ軸方向に撓むため、メインフレーム３１２−１，３１２−２が振動子３０４−１，３０４−２と共にＹ軸方向へ変位し、角速度の大きさに比例した振幅でかつＸ軸方向への励起振動の周波数ｆに応じた周期で互いに逆相で振動することとなる。従って、上記した実施例と同様に、Ｘ軸及びＹ軸の双方に直交するＺ軸周りの角速度を精度良く検出することが可能となっている。

また、かかる構成においては、振動子３０４−１，３０４−２がＸ軸方向に互いに逆相で励起振動されるときは、メインフレーム３１２−１，３１２−２がＸ軸方向に変位しないため、リンク部３４０全体が基板１６に対してＸ軸方向に変位することはない。また、振動子１４−１，１４−２がＺ軸周りの角速度に伴うコリオリ力によってＹ軸方向に互いに逆相で変位振動されるときは、振動子１４−１及びメインフレーム３１２−１が第１リンク梁３４４−１ａ，３４４−１ｂの弾性変形を伴って第１リンク３４６ａ及び第２リンク３４６ｂに対してＹ軸方向左方又は右方に変位し、一方、振動子１４−２及びメインフレーム３１２−２が逆に第２リンク梁３４４−２ａ，３４４−２ｂの弾性変形を伴って第１リンク３４６ａ及び第２リンク３４６ｂに対してＹ軸方向右方又は左方に変位するため、リンク部３４０のリンク３４６ａ，３４６ｂにそれぞれＹ軸方向に作用する力が互いに打ち消しあい、そのため、リンク部３４０全体が基板１６に対してＹ軸方向に変位することはほとんどない。

一方、外乱等の慣性力が振動子３０４−１，３０４−２に作用すると、２つの振動子３０４−１，３０４−２はＹ軸方向に関し互いに同相で変位する。この場合には、リンク部３４０のリンク３４６ａ，３４６ｂにそれぞれＹ軸方向に作用する力が振動子３０４−１，３０４−２の変位によって互いに打ち消し合うことはなく、第１及び第２リンク梁３４４−１ａ，３４４−１ｂ，３４４−２ａ，３４４−２ｂがほとんど撓まずにバネとして作用しないので、リンク部３４０全体が２つの振動子３０４−１，３０４−２と共に基板１６に対してＹ軸方向に変位する。しかし、この変位はダンピング部３５０ａ，３５０ｂの機能により制限されるため、慣性力に起因した２つの振動子３０４−１，３０４−２のＹ軸方向への同相変位時にその変位振動を抑えることが可能であり、上記した実施例と同様の効果を得ることが可能となっている。

本発明の一実施例である物理量検出装置が備えるセンサの平面図である。 本実施例のセンサの要部平面図である。 一対の振動子の加工公差等に起因するセンサの誤出力を説明するための図である。 本発明の変形例である物理量検出装置が備えるセンサの平面図である。 本発明の変形例である物理量検出装置が備えるセンサの平面図である。 本発明の変形例である物理量検出装置が備えるセンサの平面図である。

符号の説明

１０ 物理量検出装置
１２，１０２，２０２，３０２ センサ
１４−１，１４−２，１０４−１，１０４−２，３０４−１，３０４−２ 振動子
４０，２４０，３４０ リンク部
４２−１ 第１リンク梁
４２−２ 第２リンク梁
５０ａ，５０ｂ，２５０ａ，２５０ｂ，３５０ａ，３５０ｂ ダンピング部
５４，２５４，３５４ 可動電極指
５８，２５８，３５８ 固定電極指

Claims (5)

1. 所定の物理量が発生した際に互いに逆相変位する２つの重りを備え、前記所定の物理量を検出させるべく前記２つの重りの変位差に応じた信号を出力するセンサであって、
   前記２つの重りの逆相変位時に不動点となりかつ同相変位時に該２つの重りと共に変位するリンク部と、
   前記リンク部の変位を制限するダンピング部と、
   を備えることを特徴とするセンサ。
2. 前記リンク部は、該リンク部の変位方向と直交する方向に延設する、前記２つの重りの一方にリンクする第１リンク梁と、前記２つの重りの他方にリンクする第２リンク梁と、を有することを特徴とする請求項１記載のセンサ。
3. 前記ダンピング部は、前記リンク部にリンクする可動部と、前記可動部に対向する固定部と、を有し、前記可動部と前記固定部との間のエアダンピングにより前記リンク部の変位を制限することを特徴とする請求項１記載のセンサ。
4. 前記所定の物理量が、所定軸周りに生ずる角速度であり、
   前記２つの重りは、第１の方向へ互いに逆相に励起振動された状態で、前記角速度が発生した際に該第１の方向と直交する第２の方向へ互いに逆相変位することを特徴とする請求項１記載のセンサ。
5. 所定の物理量が発生した際に互いに逆相変位する２つの重りを備え、該２つの重りの変位差に基づいて前記所定の物理量を検出する物理量検出装置であって、
   前記２つの重りの逆相変位時に不動点となりかつ同相変位時に該２つの重りと共に変位するリンク部と、
   前記リンク部の変位を制限するダンピング部と、
   を備えることを特徴とする物理量検出装置。

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