JP5228675B2 - 角速度センサおよび電子装置 - Google Patents

Description

本発明は、角速度を検出するための角速度センサ、および、角速度センサを備える電子装置に関する。

近年、様々な技術分野において、マイクロマシニング技術により形成される微小構造を有する素子の応用化が図られている。そのような素子には、微小な振動部を有する角速度センサが含まれる。角速度センサは、例えば、デジタルカメラやビデオカメラなどにおける手振れ防止機能、カーナビゲーションシステム、車両やロボット等の姿勢制御システムの用途で、利用される。このような角速度センサについては、例えば下記の特許文献１〜３に記載されている。

特開２００３−２８６４８号公報 特開２００４−１６３３７６号公報 特開２００７−３３３３０号公報

図２６は、従来の角速度センサの一例たる角速度センサＸ５を表す。角速度センサＸ５は、支持基板Ｓ２と、振動部８０Ａ，８０Ｂと、固定部８１と、駆動電極８２Ａ，８２Ｂ，８３Ａ，８３Ｂ，８４Ａ，８４Ｂ，８５Ａ，８５Ｂと、検出電極８６Ａ，８６Ｂ，８７Ａ，８７Ｂと、カップリングビーム部８８と、連結部８９Ａ，８９Ｂとを備える。図２６においては、図の明確化の観点より、支持基板Ｓ２との間にギャップを有する連結部８９Ａ，８９Ｂについて斜線ハッチングを付して表し、且つ、連結部８９Ａ，８９Ｂ以外において支持基板Ｓ２との間にギャップを有する部位について黒ベタで表す。固定部８１、駆動電極８２Ａ，８２Ｂ，８４Ａ，８４Ｂの電極パッド部、および検出電極８６Ａ，８６Ｂ，８７Ａ，８７Ｂの電極パッド部は、支持基板Ｓ２に固定されている。

振動部８０Ａ，８０Ｂは、各々櫛歯電極構造を含み、Ｘ軸方向に振動可能であり且つＹ軸方向にも振動可能な部位である。Ｘ軸方向とＹ軸方向とは直交する。固定部８１は、支持基板Ｓ２上に立設されている。駆動電極８２Ａ，８３Ａ，８４Ａ，８５Ａは、各々櫛歯電極構造を含み、振動部８０ＡをＸ軸方向に参照振動させるための駆動力を発生する駆動手段を構成する。駆動電極８２Ｂ，８３Ｂ，８４Ｂ，８５Ｂは、各々櫛歯電極構造を含み、振動部８０ＢをＸ軸方向に参照振動させるための駆動力を発生する駆動手段を構成する。検出電極８６Ａ，８７Ａは、各々櫛歯電極構造を含み、振動部８０ＡのＹ軸方向の変位を検出するための検出手段を構成する。検出電極８６Ｂ，８７Ｂは、各々櫛歯電極構造を含み、振動部８０ＢのＹ軸方向の変位を検出するための検出手段を構成する。カップリングビーム部８８は、振動部８０Ａ，８０ＢのＸ軸方向における参照振動が逆位相となるように当該両振動をカップリングさせるための部位である。連結部８９Ａは、振動部８０Ａと、所定の固定部８１と、駆動電極８３Ａ，８５Ａと、カップリングビーム部８８との間を架橋して、振動部８０Ａを支持しつつ、駆動電極８２Ａ，８３Ａ，８４Ａ，８５Ａにて生ずる駆動力を振動部８０Ａおよびカップリングビーム部８８に伝達するための部位である。連結部８９Ｂは、振動部８０Ｂと、所定の固定部８１と、駆動電極８３Ｂ，８５Ｂと、カップリングビーム部８８との間を架橋して、振動部８０Ｂを支持しつつ、駆動電極８２Ｂ，８３Ｂ，８４Ｂ，８５Ｂにて生ずる駆動力を振動部８０Ｂおよびカップリングビーム部８８に伝達するための部位である。振動部８０Ａ，８０Ｂ、駆動電極８３Ａ，８３Ｂ，８５Ａ，８５Ｂ、カップリングビーム部８８は、角速度センサＸ５における可動部を構成する。

角速度センサＸ５の駆動時には、理想的には図２７に示すように振動部８０Ａ，８０ＢのＸ軸方向における参照振動が逆位相となるべく、駆動電極８２Ａ，８２Ｂ，８３Ａ，８３Ｂ，８４Ａ，８４Ｂ，８５Ａ，８５Ｂに電圧を印加して駆動力を発生させる。具体的には、可動部（駆動電極８３Ａ，８３Ｂ，８５Ａ，８５Ｂを含む）に一定電圧を印加した状態で、駆動電極８２Ａ，８４Ｂに対して第１の周期で駆動電圧を印加して駆動電極８２Ａ，８３Ａ間および駆動電極８４Ｂ，８５Ｂ間に第１の周期で駆動力を発生させ、駆動電極８４Ａ，８２Ｂに対して第２の周期（理想的には、周波数については第１の周期と等しく、位相については第１の周期から半周期ずれている）で駆動電圧を印加して駆動電極８４Ａ，８５Ａ間および駆動電極８２Ｂ，８３Ｂ間に第２の周期で駆動力を発生させる。

振動部８０Ａ，８０ＢがＸ軸方向に参照振動している状態において、角速度センサＸ５ないし振動部８０Ａ，８０ＢにＺ軸まわりの角速度が作用すると、振動部８０Ａ，８０ＢをＹ軸方向に変位させるコリオリ力が周期的に発生する。これにより、振動部８０Ａ，８０Ｂは各々Ｙ軸方向に振動（コリオリ振動）し、振動部８０Ａと検出電極８６Ａ，８７Ａとの間の静電容量および振動部８０Ｂと検出電極８６Ｂ，８７Ｂとの間の静電容量が変化する。この静電容量変化に基づいて、振動部８０Ａ，８０Ｂの変位量ないし振動振幅が検出され、その検出結果に基づき、角速度センサＸ５ないし振動部８０Ａ，８０Ｂに作用する角速度が導出される。

角速度センサＸ５の一対の振動部８０Ａ，８０Ｂには、諸々の原因でノイズ振動が生ずる場合があるが、振動部８０Ａ，８０Ｂを所定の位相差（理想的には逆位相）で参照振動させることにより、振動部８０Ａ，８０Ｂは、角速度が作用した場合にＹ軸方向においても所定の位相差（理想的には逆位相）でコリオリ振動することになり、振動部８０Ａ，８０Ｂの変位量検出においてノイズ振動を相殺することが可能であることが知られている。逆位相で参照振動可能な振動部８０Ａ，８０Ｂを一の角速度センサＸ５に設けるのは、この理由に基づく。

また、角速度センサＸ５におけるカップリングビーム部８８は、駆動時における振動部８０Ａ，８０Ｂの参照振動の位相差を理想的な値に近付けるためのものである（即ち、振動部８０Ａ，８０Ｂの参照振動の位相を理想的な真逆に近付けるためのものである）。仮にカップリングビーム部８８が存在しないとした場合、駆動時において振動部８０Ａ，８０Ｂを精度よく逆位相で参照振動させることは非常に困難である。振動部８０Ａ，８０Ｂを含む可動部各部の形成誤差等の影響により、振動部８０Ａ，８０Ｂの各々の固有振動周波数が事実上異なるからである。カップリングビーム部８８が連結部８９Ａ，８９Ｂを介して振動部８０Ａ，８０Ｂを機械的に連結することによって、振動部８０Ａ，８０Ｂの参照振動が機械的に関連付けられ、駆動時における振動部８０Ａ，８０Ｂの参照振動の位相差は理想的な値に近付くこととなる。

しかしながら、従来の角速度センサＸ５では、仮にカップリングビーム部８８が存在しないとして振動部８０Ａ，８０Ｂを個別に参照振動させたときに当該参照振動において理想的な逆位相からのずれが大きい場合、カップリングビーム部８８が存在したとしても両参照振動の位相差を理想的な逆位相に充分に近付けることができない場合がある。すなわち、振動部８０Ａ，８０Ｂ間に介在するという構成のカップリングビーム部８８では、振動部８０Ａ，８０Ｂの参照振動を充分に高い効率でカップリングさせることができない場合があるのである。カップリング効率が低いほど、振動部８０Ａ，８０Ｂの参照振動を機械的に関連付ける度合いは低く、所定の振幅で参照振動させるために必要となる駆動力は大きい傾向にあり、従って、低駆動電圧化の観点から好ましくない。

また、角速度センサＸ５では、駆動時に振動部８０Ａ，８０Ｂを参照振動させるための駆動エネルギが固定部８１を介して支持基板Ｓ２に漏出しやすい。駆動時に駆動電極８２Ａ，８２Ｂ，８３Ａ，８３Ｂ，８４Ａ，８４Ｂ，８５Ａ，８５Ｂにて発生した駆動力が、連結部８９Ａ，８９Ｂを介して、振動部８０Ａ，８０Ｂだけでなく固定部８１にも伝わりやすいからである。支持基板Ｓ２に漏出する駆動エネルギが大きいほど、所定の振幅で参照振動させるために必要となる駆動力は大きい傾向にあり、従って、低駆動電圧化の観点から好ましくない。

本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであり、２つの振動部の参照振動の高効率なカップリングを実現するのに適し且つ参照振動のための駆動エネルギの支持基板への漏出を抑制するのに適した、角速度センサおよび当該角速度センサを備えた電子装置を提供する。

本発明の第１の側面によると角速度センサが提供される。この角速度センサは、支持基板と、第１方向に振動可能であり且つ当該第１方向に直交する第２方向に振動可能で、第１方向に離隔する第１振動部および第２振動部と、第１方向に延び、且つ、第２方向に離隔して第１および第２振動部を間に配する、定在波振動可能な２本のカップリングビームと、カップリングビームを支持基板に固定するための複数の固定部と、２本のカップリングビームを架橋し且つ第１振動部に接続する第１連結部と、２本のカップリングビームを架橋し且つ第２振動部に接続する第２連結部とを備える。固定部は、カップリングビームの定在波振動における不動点箇所にてカップリングビームに接続する。第１および第２連結部は、カップリングビームに接続する端部に幅太部を有し、当該幅太部は、カップリングビームの定在波振動における不動点箇所にてカップリングビームに接続する。

本角速度センサを駆動させるには、第１および第２振動部が第１方向において逆位相で参照振動するように、所定の駆動手段により、第１および第２連結部を介して第１および第２振動部に伝わる駆動力を発生させる。この状態で、第１方向にも第２方向にも直交する軸心まわりの角速度が第１および第２振動部に作用すると、各振動部には第２方向にコリオリ力が周期的に発生する。これにより、第１および第２振動部は各々第２方向に逆位相でコリオリ振動することとなる。そして、第１および第２振動部の第２方向における変位量ないし振動振幅を所定の検出手段によって検出し、その検出結果に基づいて、本角速度センサないし第１および第２振動部に作用する角速度が導出される。

本角速度センサの駆動時には、第１および第２振動部が第１方向に参照振動するところ、第１および第２連結部を介して第１および第２振動部と連結する２本のカップリングビームは、参照振動と連動して定在波振動する。第１および第２振動部に参照振動のための駆動力を伝達するための第１および第２連結部が、各カップリングビームの定在波振動の不動点を含むこととなる箇所に接続されており、角速度センサの駆動時には、各連結部の当該接続端部が各カップリングビームの不動点箇所において上記定在波振動を生ずるためのトルク（不動点まわりのトルク）を発生させるからである。カップリングビームが定在波振動することによって、第１および第２振動部の参照振動が逆位相となるように当該両参照振動はカップリングされる。そして、各連結部は、その幅太部にて、各カップリングビームの定在波振動における不動点箇所に接続するところ、このような構成によると、各連結部の接続端部（幅太部）が各カップリングビームの不動点箇所において発生させる、定在波振動のためのトルクを、大きくさせやすい。したがって、本角速度センサにおいては、２つの振動部の参照振動の高効率なカップリングを実現しやすい。

また、本角速度センサは、駆動時に第１および第２振動部を参照振動させるための駆動エネルギが支持基板に漏出してしまうのを抑制するのに適する。各振動部ならびに各カップリングビームを含む、本角速度センサの可動部は、複数の固定部を介して支持基板に固定されるところ、当該複数の固定部が、本角速度センサの可動部において直接接続しているのは、カップリングビームの定在波振動における不動点箇所である。そのため、各振動部を参照振動させるために所定の駆動手段によって発生されて各連結部を伝わる駆動力ないし駆動エネルギが固定部を伝わって支持基板に漏出するということは、生じにくいのである。

以上のように、本角速度センサは、２つの振動部の参照振動の高効率なカップリングを実現するのに適し、且つ、参照振動のための駆動エネルギの支持基板への漏出を抑制するのに適する。カップリング効率が高いほど、振幅の大きな参照振動を実現しやすく（即ち、所定の振幅で参照振動させるために必要となる駆動力は小さい傾向にあり）、従って、角速度センサの低駆動電圧化を図りやすい。また、支持基板に漏出する駆動エネルギが小さいほど、振幅の大きな参照振動を実現しやすく、従って、角速度センサの低駆動電圧化を図りやすい。

本発明の第２の側面によると角速度センサが提供される。この角速度センサは、支持基板と、第１方向に振動可能であり且つ当該第１方向に直交する第２方向に振動可能で、第１方向に離隔する第１振動部および第２振動部と、第１方向に延び、且つ、第２方向に離隔して第１および第２振動部を間に配する、定在波振動可能な２本のカップリングビームと、カップリングビームを支持基板に固定するための複数の固定部と、２本のカップリングビームを架橋し且つ第１振動部に接続する第１連結部と、２本のカップリングビームを架橋し且つ第２振動部に接続する第２連結部とを備える。固定部は、カップリングビームの定在波振動における不動点箇所にてカップリングビームに接続する。第１および第２連結部は、カップリングビームに接続する端部に分枝構造部を有し、当該分枝構造部は、カップリングビームの定在波振動における不動点を間に配する少なくとも２箇所にてカップリングビームに接続する。

本角速度センサを駆動させるには、所定の駆動手段により、第１および第２振動部が第１方向において逆位相で参照振動するように、第１および第２連結部を介して第１および第２振動部に伝わる駆動力を発生させる。この状態で、第１方向にも第２方向にも直交する軸心まわりの角速度が第１および第２振動部に生じると、各振動部には第２方向にコリオリ力が周期的に発生する。これにより、第１および第２振動部は各々第２方向に逆位相でコリオリ振動することとなる。第１および第２振動部の第２方向における変位量ないし振動振幅を所定の検出手段によって検出し、その検出結果に基づいて、本角速度センサないし第１および第２振動部に作用する角速度が導出される。

本角速度センサの駆動時には、第１および第２振動部が第１方向に参照振動するところ、第１および第２連結部を介して第１および第２振動部と連結する２本のカップリングビームは、参照振動と連動して定在波振動する。第１および第２振動部に参照振動のための駆動力を伝達するための第１および第２連結部が、各カップリングビームの定在波振動の不動点を含むこととなる局所領域において各カップリングビームに接続されており、角速度センサの駆動時には、各連結部の当該接続端部が各カップリングビームの不動点含有局所領域において上記定在波振動を生ずるためのトルク（不動点まわりの回転トルク）を発生させるからである。カップリングビームが定在波振動することによって、第１および第２振動部の参照振動が逆位相となるように当該両参照振動はカップリングされる。そして、各連結部は、その分枝構造部にて、各カップリングビームの定在波振動における不動点を間に配する少なくとも２箇所にてカップリングビームに接続するところ、このような構成によると、各連結部の接続端部（分枝構造部）が各カップリングビームの不動点含有局所領域において発生させる、定在波振動のためのトルクを、大きくさせやすい。したがって、本角速度センサにおいては、２つの振動部の参照振動の高効率なカップリングを実現しやすい。

また、本角速度センサは、第１の側面に係る角速度センサに関して上述したのと同様の理由で、参照振動のための駆動エネルギの支持基板への漏出を抑制するのに適する。

以上のように、本角速度センサは、２つの振動部の参照振動の高効率なカップリングを実現するのに適し、且つ、参照振動のための駆動エネルギの支持基板への漏出を抑制するのに適する。

本発明の第２の側面において、好ましくは、固定部は、カップリングビームの不動点を包囲するようにカップリングビームに接続している。このような構成によると、不動点の直下にてカップリングビームは支持基板に固定されることとなる。そのため、このような構成は、駆動エネルギの支持基板への漏出を抑制するうえで好適である。

本発明の第１および第２の側面の本角速度センサは、好ましくは、第１振動部を第１方向に振動させるための、第１振動部に対して第２振動部とは反対の側に設けられた第１駆動手段と、第２振動部を第１方向に振動させるための、第２振動部に対して第１振動部とは反対の側に設けられた第２駆動手段とを備え、当該第１および第２駆動手段は、第２方向に離隔する２本のカップリングビームの間に配されており、第１連結部は、第１駆動手段に対して第１振動部とは反対の側にて２本のカップリングビームを架橋し且つ第１駆動手段に接続する部位（第１部位）を有し、第２連結部は、第２駆動手段に対して第２振動部とは反対の側にて２本のカップリングビームを架橋し且つ第２駆動手段に接続する部位（第２部位）を有する。本構成において、第１連結部における前記の第１部位は、第１駆動手段に対し、直接に接続してもよいし、他の部位を介して連結されていてもよい。また、第２連結部における前記の第２部位は、第２駆動手段に対し、直接に接続してもよいし、他の部位を介して連結されていてもよい。このような構成は、第１および第２振動部を参照振動させるための駆動手段が、本角速度センサの駆動時において第２方向に不当に変位するのを防止するのに好適である。

好ましくは、複数の固定部は、カップリングビームの定在波振動における全ての不動点箇所にてカップリングビームに接続する。このような構成は、本角速度センサの駆動時に各カップリングビームを定在波振動させるうえで好適である。

好ましくは、複数の固定部は、カップリングビームの延び方向において当該カップリングビームを５等分または９等分した箇所にて当該カップリングビームに接続する。このような構成は、本角速度センサの駆動時に各カップリングビームを定在波振動させるうえで好適である。

本発明の第３の側面によると電子装置が提供される。この電子装置は、本発明の第１または第２の側面に係る角速度センサを備える。本電子装置は、例えば、デジタルカメラやビデオカメラなどのカメラ装置、カーナビゲーションシステム、及び、車やロボット等の姿勢制御システムである。

図１から図６は、本発明の第１の実施形態に係る角速度センサＸ１を表す。図１は、角速度センサＸ１の平面図である。図２は、図１の線II−IIに沿った断面図である。図３から図６は、各々、図１の線III−III、線IV−IV、線V−V、および線VI−VIに沿った拡大断面図である。

角速度センサＸ１は、支持基板Ｓ１と、振動部１０，２０と、駆動電極１１，１２，１３，１４，２１，２２，２３，２４と、モニタ電極１５，１６，２５，２６と、検出電極１７，１８，２７，２８と、２本のカップリングビーム４０と、固定部５０と、連結部６０，７０とを備える。図１においては、図の明確化の観点より、支持基板Ｓ１との間にギャップを有する連結部６０，７０に斜線ハッチングを付して表し、且つ、連結部６０，７０以外において支持基板Ｓ１との間にギャップを有する部位について黒ベタで表す。

振動部１０は、複数の電極歯を含む櫛歯電極構造を一部に有し、支持基板Ｓ１上において図１に示すＸ軸方向に振動可能であり且つＹ軸方向にも振動可能な部位である。振動部２０は、複数の電極歯を含む櫛歯電極構造を一部に有し、支持基板Ｓ１上においてＸ軸方向に振動可能であり且つＹ軸方向にも振動可能な部位である。振動部１０，２０はＸ軸方向に離隔して配されている。Ｘ軸方向とＹ軸方向とは直交する。

駆動電極１１は、複数の電極歯を含む櫛歯電極構造を有し、且つ、電極パッド部１１ａを有する。電極パッド部１１ａは、支持基板Ｓ１に固定されている。駆動電極１１は固定駆動電極である。駆動電極１２は、複数の電極歯を含む櫛歯電極構造を有し、且つ、連結部６０から延出する。駆動電極１２は可動駆動電極である。これら駆動電極１１，１２は、振動部１０をＸ軸方向に参照振動させるための駆動力（静電引力）を発生させる一の駆動手段を構成する。

駆動電極１３は、複数の電極歯を含む櫛歯電極構造を有し、且つ、電極パッド部１３ａを有する。電極パッド部１３ａは、支持基板Ｓ１に固定されている。駆動電極１３は固定駆動電極である。駆動電極１４は、複数の電極歯を含む櫛歯電極構造を有し、且つ、連結部６０から延出する。駆動電極１４は可動駆動電極である。これら駆動電極１３，１４は、振動部１０をＸ軸方向に参照振動させるための駆動力（静電引力）を発生させる一の駆動手段を構成する。

モニタ電極１５は、複数の電極歯を含む櫛歯電極構造を有し、且つ、電極パッド部１５ａを有する。電極パッド部１５ａは、図２に示すように、支持基板Ｓ１に固定されている。モニタ電極１５は固定モニタ電極である。モニタ電極１６は、複数の電極歯を含む櫛歯電極構造を有し、且つ、連結部６０から延出する。モニタ電極１６は可動モニタ電極である。これらモニタ電極１５，１６は、振動部１０のＸ軸方向の変位量を静電容量の変化によって検出するための検出手段を構成する。

検出電極１７は、複数の電極歯を含む櫛歯電極構造を有し、且つ、電極パッド部１７ａを有する。電極パッド部１７ａは、図３に示すように、支持基板Ｓ１に固定されている。検出電極１８は、複数の電極歯を含む櫛歯電極構造を有し、且つ、電極パッド部１８ａを有する。電極パッド部１８ａは、支持基板Ｓ１に固定されている。検出電極１７，１８は、振動部１０の櫛歯電極構造との間の静電容量の変化によって振動部１０のＹ軸方向の変位量を検出するための検出手段を構成する。

駆動電極２１は、複数の電極歯を含む櫛歯電極構造を有し、且つ、電極パッド部２１ａを有する。電極パッド部２１ａは、支持基板Ｓ１に固定されている。駆動電極２１は固定駆動電極である。駆動電極２２は、複数の電極歯を含む櫛歯電極構造を有し、且つ、連結部７０から延出する。駆動電極２２は可動駆動電極である。これら駆動電極２１，２２は、振動部２０をＸ軸方向に参照振動させるための駆動力を発生させる一の駆動手段を構成する。

駆動電極２３は、複数の電極歯を含む櫛歯電極構造を有し、且つ、電極パッド部２３ａを有する。電極パッド部２３ａは、支持基板Ｓ１に固定されている。駆動電極２３は固定駆動電極である。駆動電極２４は、複数の電極歯を含む櫛歯電極構造を有し、且つ、連結部７０から延出する。駆動電極２４は可動駆動電極である。これら駆動電極２３，２４は、振動部２０をＸ軸方向に参照振動させるための駆動力を発生させる一の駆動手段を構成する。

モニタ電極２５は、複数の電極歯を含む櫛歯電極構造を有し、且つ、電極パッド部２５ａを有する。電極パッド部２５ａは、図２に示すように、支持基板Ｓ１に固定されている。モニタ電極２５は固定モニタ電極である。モニタ電極２６は、複数の電極歯を含む櫛歯電極構造を有し、且つ、連結部７０から延出する。モニタ電極２６は可動モニタ電極である。これらモニタ電極２５，２６は、振動部２０のＸ軸方向の変位量を検出するための検出手段を構成する。

検出電極２７は、複数の電極歯を含む櫛歯電極構造を有し、且つ、電極パッド部２７ａを有する。電極パッド部２７ａは、図５に示すように、支持基板Ｓ１に固定されている。検出電極２８は、複数の電極歯を含む櫛歯電極構造を有し、且つ、電極パッド部２８ａを有する。電極パッド部２８ａは、支持基板Ｓ１に固定されている。検出電極２７，２８は、振動部２０の櫛歯電極構造との間の静電容量の変化によって振動部２０のＹ軸方向の変位量を検出するための検出手段を構成する。

２本のカップリングビーム４０は、振動部１０，２０のＸ軸方向における参照振動が逆位相となるように当該両参照振動をカップリングさせるための部位であり、各々がＸ軸方向に延び、且つ、Ｙ軸方向に離隔している。振動部１０，２０は、これら２本のカップリングビーム４０の間に配されている。また、カップリングビーム４０は、定在波振動可能に設けられている。

複数の固定部５０は、各々、カップリングビーム４０を支持基板Ｓ１に固定するためのものであり、図３から図６に示すように、支持基板Ｓ１上に立設されており且つカップリングビーム４０に接続している。固定部５０がカップリングビーム４０において接続している箇所は、カップリングビーム４０の定在波振動における不動点箇所（不動点４１を含む局所領域）である。本実施形態では、複数の固定部５０は、カップリングビーム４０の延び方向において当該カップリングビーム４０を５等分した箇所にて当該カップリングビーム４０に接続し、また、各固定部５０は、カップリングビーム４０における振動部１０，２０とは反対側の側面に接続している。

連結部６０は、振動部１０、駆動電極１２，１４、モニタ電極１６、およびカップリングビーム４０を連結するためのものであり、これらに接続する。また、連結部６０は、Ｙ軸方向に延びる２本のビーム６１を含む。ビーム６１は、各々、図４に示すように２本のカップリングビーム４０を架橋する。ビーム６１は、カップリングビーム４０に接続する端部に幅太部６１ａを有する。この幅太部６１ａがカップリングビーム４０において接続している箇所は、カップリングビーム４０の定在波振動における不動点箇所（不動点４１を含む局所領域）である。また、Ｙ軸方向に延びるビーム６１において、幅太部６１ａは一様の幅を有する。

連結部７０は、振動部２０、駆動電極２２，２４、モニタ電極２６、およびカップリングビーム４０を連結するためのものであり、これらに接続する。また、連結部７０は、Ｙ軸方向に延びる２本のビーム７１を含む。ビーム７１は、各々、図６に示すように２本のカップリングビーム４０を架橋する。ビーム７１は、カップリングビーム４０に接続する端部に幅太部７１ａを有する。この幅太部７１ａがカップリングビーム４０において接続している箇所は、カップリングビーム４０の定在波振動における不動点箇所（不動点４１を含む局所領域）である。

角速度センサＸ１の駆動時には、振動部１０，２０は、図７および図８に示すように、Ｘ軸方向において逆位相で参照振動される。この参照振動は、例えば、振動部１０，２０および駆動電極１２，１４，２２，２４に対して一定のＢｉａｓ電圧を印加した状態で、駆動電極１１，２３に対して正弦波電圧（駆動電圧）を印加しつつ、当該電圧とは逆の位相（位相差が１８０度）の正弦波電圧（駆動電圧）を駆動電極１３，２１に対して印加することによって、実現することができる。その際、少なくとも一つの固定部５０、これに接続するカップリングビーム４０、および連結部６０，７０を介して、振動部１０，２０および駆動電極１２，１４，２２，２４に対してＢｉａｓ電圧を印加することができ、且つ、各々の電極パッド１１ａ，１３ａ，２１ａ，２３ａから駆動電極１１，１３，２１，２３に対して駆動電圧を印加することができる。

本角速度センサＸ１の駆動時には、連結部６０，７０を介して振動部１０，２０および駆動電極１２，１４，２２，２４と連結する２本のカップリングビーム４０は、振動部１０，２０の参照振動と連動して定在波振動する。振動部１０，２０に参照振動のための駆動力を伝達するための連結部６０，７０が、各カップリングビーム４０の定在波振動の不動点４１を含むこととなる箇所に接続されており、角速度センサＸ１の駆動時には、連結部６０，７０の当該接続端部（幅太部６１ａ，７１ａ）が各カップリングビーム４０の不動点箇所において上記定在波振動を生ずるためのトルク（不動点４１まわりのトルク）を発生させるからである。カップリングビーム４０が定在波振動することによって、振動部１０，２０の参照振動は逆位相でカップリングされる。

また、本角速度センサＸ１の駆動時には、振動部１０，２０が逆位相で参照振動する振動モードにて可動部の共振が維持されるように、モニタ電極１５，１６，２５，２６が機能する。具体的には、図外の回路において、モニタ電極１５，１６間の静電容量の変化によって振動部１０のＸ軸方向の変位量が検出され、その検出結果が駆動電極１１，１３に印加される駆動電圧にフィードバックされて当該駆動電圧（正弦波電圧）の位相や振幅が微調節されるとともに、モニタ電極２５，２６間の静電容量の変化によって振動部２０のＸ軸方向の変位量が検出され、その検出結果が駆動電極２１，２３に印加される駆動電圧にフィードバックされて当該駆動電圧（正弦波電圧）の位相や振幅が微調節される。

このようにして振動部１０，２０を逆位相で参照振動させた状態において、角速度センサＸ１ないし振動部１０，２０に図１に示すＺ軸（Ｘ軸およびＹ軸に直交する）まわりの角速度が作用すると、振動部１０，２０をＹ軸方向に変位させるコリオリ力が周期的に発生する。これにより、例えば図９に示すように、振動部１０，２０はＹ軸方向に逆位相で振動（コリオリ振動）し、振動部１０と検出電極１７，１８との間の静電容量および振動部２０と検出電極２７，２８との間の静電容量が変化する。この静電容量変化に基づいて、振動部１０，２０の変位量ないし振動振幅が検出され、その検出結果に基づき、角速度センサＸ１ないし振動部１０，２０に作用する角速度が図外の回路において導出される。

角速度センサＸ１の駆動時には、連結部６０，７０は、その幅太部６１ａ，７１ａにて、カップリングビーム４０の定在波振動における不動点箇所に接続するところ、この構成によると、連結部６０，７０の接続端部（幅太部６１ａ，７１ａ）がカップリングビーム４０の不動点箇所において発生させる、定在波振動のためのトルク（不動点４１まわりのトルク）を、大きくさせやすい。したがって、角速度センサＸ１においては、２つの振動部１０，２０の参照振動の高効率なカップリングを実現しやすい。

また、角速度センサＸ１は、駆動時に振動部１０，２０を参照振動させるための駆動エネルギが支持基板Ｓ１に漏出してしまうのを抑制するのに適する。振動部１０，２０ならびにカップリングビーム４０を含む、角速度センサＸ１の可動部は、複数の固定部５０を介して支持基板Ｓ１に固定されるところ、当該複数の固定部５０が、角速度センサＸ１の可動部において直接接続しているのは、カップリングビーム４０の定在波振動における不動点箇所である。そのため、振動部１０を参照振動させるべく駆動電極１１，１２間および駆動電極１３，１４間に発生して連結部６０を伝わる駆動力ないし駆動エネルギ、並びに、振動部２０を参照振動させるべく駆動電極２１，２２間および駆動電極２３，２４間に発生して連結部７０を伝わる駆動力ないし駆動エネルギが、固定部５０を伝わって支持基板Ｓ１に漏出するということは、生じにくいのである。

以上のように、角速度センサＸ１は、振動部１０，２０の参照振動の高効率なカップリングを実現するのに適し、且つ、参照振動のための駆動エネルギの支持基板Ｓ１への漏出を抑制するのに適する。カップリング効率が高いほど、振動部１０，２０において振幅の大きな参照振動を実現しやすく（即ち、所定の振幅で参照振動させるために必要となる駆動力は小さい傾向にあり）、従って、角速度センサＸ１の低駆動電圧化を図りやすい。また、支持基板Ｓ１に漏出する駆動エネルギが小さいほど、振幅の大きな参照振動を実現しやすく、従って、角速度センサＸ１の低駆動電圧化を図りやすい。

図１０は、角速度センサＸ１の製造方法の一例を表す。この方法は、バルクマイクロマシニング技術により角速度センサＸ１を製造するための一手法である。図１０においては、図１０（ｄ）に示す可動部Ｍおよび固定部Ｆの形成過程を、一の断面の変化として表す。当該一の断面は、加工が施される材料基板（多層構造を有するウエハ）における単一の角速度センサ形成区画に含まれる複数の所定箇所の断面を、モデル化して連続断面として表したものである。可動部Ｍは、振動部１０，２０、駆動電極１２，１４，２２，２４、モニタ電極１６，２６、２本のカップリングビーム４０、および連結部６０，７０に相当する。固定部Ｆは、駆動電極１１，１３，２１，２３、モニタ電極１５，２５、検出電極１７，１８，２７，２８、および固定部５０に相当する。

角速度センサＸ１の製造においては、まず、図１０（ａ）に示すような材料基板１００を用意する。材料基板１００は、シリコン層１０１，１０２と、当該シリコン層１０１，１０２間の絶縁層１０３とからなる積層構造を有するＳＯＩウエハであり、シリコン層１０１，１０２は、不純物をドープすることにより導電性を付与されたシリコン材料よりなる。不純物としては、Ｂなどのｐ型不純物や、ＰおよびＳｂなどのｎ型不純物を採用することができる。絶縁層１０３は例えば酸化シリコンよりなる。シリコン層１０１の厚さは例えば２０〜２００μｍであり、シリコン層１０２の厚さは例えば５０〜５００μｍであり、絶縁層１０３の厚さは例えば０.５〜３μｍである。

次に、必要に応じて上述の電極パッド部上に金属膜（図示略）をパターン形成した後、図１０（ｂ）に示すように、シリコン層１０１上にレジストパターン１０４を形成する。レジストパターン１０４は、図１に示す振動部１０，２０、駆動電極１１〜１４，２１〜２４、モニタ電極１５，１６，２５，２６、検出電極１７，１８，２７，２８、２本のカップリングビーム４０、固定部５０、および連結部６０，７０に対応するパターン形状を有する。

次に、図１０（ｃ）に示すように、レジストパターン１０４をマスクとして利用して、ＤＲＩＥ（deep reactive ion etching）により、シリコン層１０１に対して絶縁層１０３に至るまでエッチング処理を行う。ＤＲＩＥでは、ＳＦ₆ガスを用いて行うエッチングとＣ₄Ｆ₈ガスを用いて行う側壁保護とを交互に繰り返すＢｏｓｃｈプロセスにおいて、良好な異方性エッチング加工を行うことができる。後出のＤＲＩＥについても、このようなＢｏｓｃｈプロセスを採用することができる。

この後、レジストパターン１０４を除去する。例えば剥離液を作用させることにより、レジストパターン１０４を材料基板１００から剥離することができる。

次に、図１０（ｄ）に示すように、絶縁層１０３において可動部Ｍとシリコン層１０２の間に介在する箇所と、絶縁層１０３において固定部Ｆの一部とシリコン層１０２の間に介在する箇所とにアンダーカットが入るように、絶縁層１０３に対してエッチング処理を施す。エッチング手法としては、ドライエッチングまたはウエットエッチングを採用することができる。ドライエッチングを採用する場合、エッチングガスとしては、例えば、ベーパＨＦや、ＣＦ₄、ＨＦ₃などを採用することができる。ウエットエッチングを採用する場合、エッチング液としては、例えば、フッ酸とフッ化アンモニウムからなるバッファードフッ酸（ＢＨＦ）を使用することができる。

以上の一連の工程を経ることにより、可動部Ｍおよび固定部Ｆを形成して角速度センサＸ１を製造することができる。

図１１は、角速度センサＸ１の変形例を表す。角速度センサＸ１は、連結部６０，７０のビーム６１，７１の端部に幅太部６１ａ，７１ａに代えて幅太部６１ｂ，７１ｂを有してもよい。幅太部６１ｂ，７１ｂは、図１１に示す平面視において、カップリングビーム４０に向って連続的に幅太となる形状を有する。このような構成によると、駆動時（振動時）においてビーム６１，７１の端部に生ずる、変形の応力集中を、緩和することができる。

図１２は、本発明の第２の実施形態に係る角速度センサＸ２の平面図である。角速度センサＸ２は、支持基板Ｓ１と、振動部１０，２０と、駆動電極１１，１２，１３，１４，２１，２２，２３，２４と、モニタ電極１５，１６，２５，２６と、検出電極１７，１８，２７，２８と、２本のカップリングビーム４０と、固定部５０Ａと、連結部６０Ａ，７０Ａとを備える。角速度センサＸ２は、固定部５０に代えて固定部５０Ａを備える点、および、連結部６０，７０に代えて連結部６０Ａ，７０Ａを備える点において、角速度センサＸ１と異なる。角速度センサＸ２のその他の構成は、角速度センサＸ１の構成と同一である。図１２においては、図の明確化の観点より、支持基板Ｓ１との間にギャップを有する連結部６０Ａ，７０Ａについて斜線ハッチングを付して表し、且つ、連結部６０Ａ，７０Ａ以外において支持基板Ｓ１との間にギャップを有する部位について黒ベタで表す。

角速度センサＸ２の固定部５０Ａは、各々、支持基板Ｓ１上に立設されており、且つ、カップリングビーム４０の不動点４１を包囲するようにカップリングビーム４０に接続している。角速度センサＸ２の固定部５０Ａがカップリングビーム４０において接続している箇所は、カップリングビーム４０の定在波振動における不動点４１を含む局所領域である。

連結部６０Ａは、振動部１０、駆動電極１２，１４、およびカップリングビーム４０を連結するためのものであり、これらに接続する。また、連結部６０Ａは、Ｙ軸方向に延びる２本のビーム６２を含む。ビーム６２は、各々、２本のカップリングビーム４０を架橋する。ビーム６２は、カップリングビーム４０に接続する端部に分枝構造部６２ａを有する。分枝構造部６２ａは、屈曲形状を有し、カップリングビーム４０の定在波振動における不動点４１を間に配する２箇所にてカップリングビーム４０に接続する（分枝構造部６２ａは、カップリングビーム４０の定在波振動における不動点４１を間に配する３箇所以上にてカップリングビーム４０に接続してもよい。後出の他の分枝構造部についても同様である）。分枝構造部６２ａは、固定部５０Ａとは接続していない。

連結部７０Ａは、振動部２０、駆動電極２２，２４、およびカップリングビーム４０を連結するためのものであり、これらに接続する。また、連結部７０Ａは、Ｙ軸方向に延びる２本のビーム７２を含む。ビーム７２は、各々、２本のカップリングビーム４０を架橋する。ビーム７２は、カップリングビーム４０に接続する端部に分枝構造部７２ａを有する。分枝構造部７２ａは、屈曲形状を有し、カップリングビーム４０の定在波振動における不動点４１を間に配する２箇所にてカップリングビーム４０に接続する。分枝構造部７２ａは、固定部５０Ａとは接続していない。

角速度センサＸ２の駆動時には、振動部１０，２０は、Ｘ軸方向において逆位相で参照振動される。この参照振動は、例えば、振動部１０，２０および駆動電極１２，１４，２２，２４に対して一定のＢｉａｓ電圧を印加した状態で、駆動電極１１，２３に対して正弦波電圧（駆動電圧）を印加しつつ、当該電圧とは逆の位相（位相差が１８０度）の正弦波電圧（駆動電圧）を駆動電極１３，２１に対して印加することによって、実現することができる。

本角速度センサＸ１の駆動時には、連結部６０Ａ，７０Ａを介して振動部１０，２０および駆動電極１２，１４，２２，２４と連結する２本のカップリングビーム４０は、振動部１０，２０の参照振動と連動して定在波振動する。振動部１０，２０に参照振動のための駆動力を伝達するための連結部６０Ａ，７０Ａが、各カップリングビーム４０の定在波振動の不動点４１を含むこととなる局所領域に接続されており、角速度センサＸ２の駆動時には、連結部６０Ａ，７０Ａの当該接続端部（分枝構造部６２ａ，７２ａ）が各カップリングビーム４０の各局所領域において上記定在波振動を生ずるためのトルク（不動点４１まわりのトルク）を発生させるからである。カップリングビーム４０が定在波振動することによって、振動部１０，２０の参照振動は逆位相でカップリングされる。

また、本角速度センサＸ２の駆動時には、角速度センサＸ１の駆動時に関して上述したのと同様に、振動部１０，２０が逆位相で振動する振動モードにて可動部の共振が維持されるようにモニタ電極１５，１６，２５，２６が機能する。

このようにして振動部１０，２０を逆位相で参照振動させた状態において、角速度センサＸ２ないし振動部１０，２０に図１２に示すＺ軸まわりの角速度が作用すると、振動部１０，２０をＹ軸方向に変位させるコリオリ力が周期的に発生する。これにより、振動部１０，２０はＹ軸方向に逆位相で振動（コリオリ振動）し、振動部１０と検出電極１７，１８との間の静電容量および振動部２０と検出電極２７，２８との間の静電容量が変化する。この静電容量変化に基づいて、振動部１０，２０の変位量ないし振動振幅が検出され、その検出結果に基づき、角速度センサＸ２ないし振動部１０，２０に作用する角速度が図外の回路において導出される。

角速度センサＸ２の駆動時には、連結部６０Ａ，７０Ａは、その分枝構造部６２ａ，７２ａにて、カップリングビーム４０の定在波振動における不動点４１を間に配する２箇所にてカップリングビーム４０に接続するところ、この構成によると、連結部６０Ａ，７０Ａの接続端部（分枝構造部６２ａ，７２ａ）がカップリングビーム４０の各局所領域において発生させる、定在波振動のためのトルク（不動点４１まわりのトルク）を、大きくさせやすい。したがって、角速度センサＸ２においては、２つの振動部の参照振動の高効率なカップリングを実現しやすい。

また、角速度センサＸ２は、駆動時に振動部１０，２０を参照振動させるための駆動エネルギが支持基板Ｓ１に漏出してしまうのを抑制するのに適する。振動部１０，２０ならびにカップリングビーム４０を含む、角速度センサＸ２の可動部は、複数の固定部５０Ａを介して支持基板Ｓ１に固定されるところ、当該複数の固定部５０Ａが、角速度センサＸ２の可動部において直接接続しているのは、カップリングビーム４０の定在波振動における不動点箇所である。そのため、振動部１０を参照振動させるべく駆動電極１１，１２間および駆動電極１３，１４間に発生して連結部６０Ａを伝わる駆動力ないし駆動エネルギ、並びに、振動部２０を参照振動させるべく駆動電極２１，２２間および駆動電極２３，２４間に発生して連結部７０Ａを伝わる駆動力ないし駆動エネルギが、固定部５０Ａを伝わって支持基板Ｓ１に漏出するということは、生じにくいのである。

以上のように、角速度センサＸ２は、振動部１０，２０の参照振動の高効率なカップリングを実現するのに適し、且つ、参照振動のための駆動エネルギの支持基板Ｓ１への漏出を抑制するのに適する。

図１３は、角速度センサＸ２の変形例を表す。角速度センサＸ２は、連結部６０Ａ，７０Ａのビーム６２，７２の端部に分枝構造部６２ａ，７２ａに代えて分枝構造部６２ｂ，７２ｂを有してもよい。分枝構造部６２ｂ，７２ｂは、図１３に示すような湾曲する形状を有する。このような分枝構造部６２ｂ，７２ｂによると、ビーム６２，７２の端部における力の伝達が高効率であるので、駆動時においてカップリングビーム４０を定在波振動させるためのトルクを効率よく発生させることができる。

図１４から図１８は、本発明の第３の実施形態に係る角速度センサＸ３を表す。図１４は、角速度センサＸ３の平面図である。図１５から図１８は、図１４の線XV−XV、線XVI−XVI、線XVII−XVII、および線XVIII−XVIIIに沿った拡大断面図である。

角速度センサＸ３は、支持基板Ｓ１と、振動部１０，２０と、駆動電極１１，１２，１３，１４，２１，２２，２３，２４と、モニタ電極１５Ｂ，１６Ｂ，２５Ｂ，２６Ｂと、検出電極１７，１８，２７，２８と、２本のカップリングビーム４０Ｂと、固定部５０Ｂと、連結部６０Ｂ，７０Ｂとを備える。角速度センサＸ３は、モニタ電極１５，１６，２５，２６に代えてモニタ電極１５Ｂ，１６Ｂ，２５Ｂ，２６Ｂを備える点、２本のカップリングビーム４０に代えて２本のカップリングビーム４０Ｂを備える点、固定部５０に代えて固定部５０Ｂを備える点、および、連結部６０，７０に代えて連結部６０Ｂ，７０Ｂを備える点において、角速度センサＸ１と異なる。角速度センサＸ３のその他の構成は、角速度センサＸ１の構成と同一である。図１４においては、図の明確化の観点より、支持基板Ｓ１との間にギャップを有する連結部６０Ｂ，７０Ｂについて斜線ハッチングを付して表し、且つ、連結部６０Ｂ，７０Ｂ以外において支持基板Ｓ１との間にギャップを有する部位について黒ベタで表す。

モニタ電極１５Ｂは、複数の電極歯を含む櫛歯電極構造を有し、且つ、電極パッド部１５ａを有する。電極パッド部１５ａは、支持基板Ｓ１に固定されている。モニタ電極１５Ｂは固定モニタ電極である。モニタ電極１６Ｂは、複数の電極歯を含む櫛歯電極構造を有し、且つ、連結部６０Ｂから延出する。モニタ電極１６Ｂは可動モニタ電極である。これらモニタ電極１５Ｂ，１６Ｂは、振動部１０のＸ軸方向の変位量を静電容量の変化によって検出するための検出手段を構成する。

モニタ電極２５Ｂは、複数の電極歯を含む櫛歯電極構造を有し、且つ、電極パッド部２５ａを有する。電極パッド部２５ａは、支持基板Ｓ１に固定されている。モニタ電極２５Ｂは固定モニタ電極である。モニタ電極２６Ｂは、複数の電極歯を含む櫛歯電極構造を有し、且つ、連結部７０Ｂから延出する。モニタ電極２６Ｂは可動モニタ電極である。これらモニタ電極２５Ｂ，２６Ｂは、振動部２０のＸ軸方向の変位量を検出するための検出手段を構成する。

２本のカップリングビーム４０Ｂは、振動部１０，２０のＸ軸方向における参照振動が逆位相となるように当該両参照振動をカップリングさせるための部位であり、各々がＸ軸方向に延び、且つ、Ｙ軸方向に離隔している。振動部１０，２０、駆動電極１１〜１４，２１〜２４、およびモニタ電極１５Ｂ，１６Ｂ，２５Ｂ，２６Ｂは、これら２本のカップリングビーム４０Ｂの間に配されている。また、カップリングビーム４０Ｂは、定在波振動可能に設けられている。

複数の固定部５０Ｂは、各々、カップリングビーム４０Ｂを支持基板Ｓ１に固定するためのものであり、図１５から図１８に示すように、支持基板Ｓ１上に立設されており且つカップリングビーム４０Ｂに接続している。固定部５０Ｂがカップリングビーム４０Ｂにおいて接続している箇所は、カップリングビーム４０Ｂの定在波振動における不動点箇所（不動点４１を含む局所領域）である。本実施形態では、複数の固定部５０Ｂは、カップリングビーム４０Ｂの延び方向において当該カップリングビーム４０Ｂを９等分した箇所にて当該カップリングビーム４０Ｂに接続し、また、各固定部５０Ｂは、カップリングビーム４０Ｂにおける振動部１０，２０とは反対側の側面に接続している。

連結部６０Ｂは、振動部１０、駆動電極１２，１４、モニタ電極１６Ｂ、およびカップリングビーム４０Ｂを連結するためのものであり、これらに接続する。また、連結部６０Ｂは、Ｙ軸方向に延びる３本のビーム６１を含む。ビーム６１は、各々、２本のカップリングビーム４０Ｂを架橋する。ビーム６１は、カップリングビーム４０Ｂに接続する端部に幅太部６１ａを有する。この幅太部６１ａがカップリングビーム４０Ｂにおいて接続している箇所は、カップリングビーム４０Ｂの定在波振動における不動点箇所（不動点４１を含む局所領域）である。また、Ｙ軸方向に延びるビーム６１において、幅太部６１ａは一様の幅を有する。

連結部７０Ｂは、振動部２０、駆動電極２２，２４、モニタ電極２６Ｂ、およびカップリングビーム４０Ｂを連結するためのものであり、これらに接続する。また、連結部７０Ｂは、Ｙ軸方向に延びる３本のビーム７１を含む。ビーム７１は、各々、２本のカップリングビーム４０Ｂを架橋する。ビーム７１は、カップリングビーム４０Ｂに接続する端部に幅太部７１ａを有する。この幅太部７１ａがカップリングビーム４０Ｂにおいて接続している箇所は、カップリングビーム４０Ｂの定在波振動における不動点箇所（不動点４１を含む局所領域）である。

角速度センサＸ３の駆動時には、振動部１０，２０は、図１９および図２０に示すように、Ｘ軸方向において逆位相で参照振動される。この参照振動は、例えば、振動部１０，２０および駆動電極１２，１４，２２，２４に対して一定のＢｉａｓ電圧を印加した状態で、駆動電極１１，２３に対して正弦波電圧（駆動電圧）を印加しつつ、当該電圧とは逆の位相（位相差が１８０度）の正弦波電圧（駆動電圧）を駆動電極１３，２１に対して印加することによって、実現することができる。

本角速度センサＸ３の駆動時には、連結部６０Ｂ，７０Ｂを介して振動部１０，２０、駆動電極１２，１４，２２，２４、およびモニタ電極１６Ｂ，２６Ｂと連結する２本のカップリングビーム４０Ｂは、振動部１０，２０の参照振動と連動して定在波振動する。振動部１０，２０に参照振動のための駆動力を伝達するための連結部６０Ｂ，７０Ｂが、各カップリングビーム４０Ｂの定在波振動の不動点４１を含むこととなる箇所に接続されており、角速度センサＸ３の駆動時には、連結部６０Ｂ，７０Ｂの当該接続端部（幅太部６１ａ，７１ａ）が各カップリングビーム４０Ｂの不動点箇所において上記定在波振動を生ずるためのトルク（不動点４１まわりのトルク）を発生させるからである。カップリングビーム４０Ｂが定在波振動することによって、振動部１０，２０の参照振動は逆位相でカップリングされる。

また、本角速度センサＸ３の駆動時には、振動部１０，２０が逆位相で振動する振動モードにて可動部の共振が維持されるように、モニタ電極１５Ｂ，１６Ｂ，２５Ｂ，２６Ｂが機能する。具体的には、角速度センサＸ１のモニタ電極１５，１６，２５，２６に関して上述したのと同様である。

このようにして振動部１０，２０を逆位相で参照振動させた状態において、角速度センサＸ３ないし振動部１０，２０に図１４に示すＺ軸まわりの角速度が作用すると、振動部１０，２０をＹ軸方向に変位させるコリオリ力が周期的に発生する。これにより、例えば図２１に示すように、振動部１０，２０はＹ軸方向に逆位相で振動（コリオリ振動）し、振動部１０と検出電極１７，１８との間の静電容量および振動部２０と検出電極２７，２８との間の静電容量が変化する。この静電容量変化に基づいて、振動部１０，２０の変位量ないし振動振幅が検出され、その検出結果に基づき、角速度センサＸ３ないし振動部１０，２０に作用する角速度が図外の回路において導出される。

角速度センサＸ３の駆動時には、連結部６０Ｂ，７０Ｂは、その幅太部６１ａ，７１ａにて、カップリングビーム４０Ｂの定在波振動における不動点箇所に接続するところ、この構成によると、連結部６０Ｂ，７０Ｂの接続端部（幅太部６１ａ，７１ａ）がカップリングビーム４０Ｂの不動点箇所において発生させる、定在波振動のためのトルク（不動点４１まわりのトルク）を、大きくさせやすい。したがって、角速度センサＸ３においては、２つの振動部１０，２０の参照振動の高効率なカップリングを実現しやすい。

また、角速度センサＸ３は、駆動時に振動部１０，２０を参照振動させるための駆動エネルギが支持基板Ｓ１に漏出してしまうのを抑制するのに適する。振動部１０，２０ならびにカップリングビーム４０Ｂを含む、角速度センサＸ３の可動部は、複数の固定部５０Ｂを介して支持基板Ｓ１に固定されるところ、当該複数の固定部５０Ｂが、角速度センサＸ３の可動部において直接接続しているのは、カップリングビーム４０Ｂの定在波振動における不動点箇所である。そのため、振動部１０を参照振動させるべく駆動電極１１，１２間および駆動電極１３，１４間に発生して連結部６０Ｂを伝わる駆動力ないし駆動エネルギ、並びに、振動部２０を参照振動させるべく駆動電極２１，２２間および駆動電極２３，２４間に発生して連結部７０Ｂを伝わる駆動力ないし駆動エネルギが、固定部５０Ｂを伝わって支持基板Ｓ１に漏出するということは、生じにくいのである。

以上のように、角速度センサＸ３は、振動部１０，２０の参照振動の高効率なカップリングを実現するのに適し、且つ、参照振動のための駆動エネルギの支持基板Ｓ１への漏出を抑制するのに適する。

また、角速度センサＸ３において、駆動電極１２，１４（可動駆動電極）およびモニタ電極１６Ｂ（可動モニタ電極）は、Ｙ軸方向に離隔する２本のカップリングビーム４０Ｂの間に配されており、且つ、連結部６０Ｂは、これら可動電極に対して振動部１０とは反対の側にて２本のカップリングビーム４０Ｂを架橋し且つ当該可動電極に連結されたビーム６１を有する。これとともに、駆動電極２２，２４（可動駆動電極）およびモニタ電極２６Ｂ（可動モニタ電極）は、Ｙ軸方向に離隔する２本のカップリングビーム４０Ｂの間に配されており、且つ、連結部７０Ｂは、これら可動電極に対して振動部２０とは反対の側にて２本のカップリングビーム４０Ｂを架橋し且つ当該可動電極に連結されたビーム７１を有する。このような構成により、角速度センサＸ３においては、駆動時に駆動電極１２，１４，２２，２４およびモニタ電極１６Ｂ，２６ＢがＹ軸方向に不当に変位することが防止される。

図２２は、角速度センサＸ３の変形例を表す。角速度センサＸ３は、連結部６０Ｂ，７０Ｂのビーム６１，７１の端部に幅太部６１ａ，７１ａに代えて幅太部６１ｂ，７１ｂを有してもよい。幅太部６１ｂ，７１ｂは、図２２に示す平面視において、カップリングビーム４０Ｂに向って連続的に幅太となる形状を有する。このような構成によると、駆動時（振動時）においてビーム６１，７１の端部に生ずる、変形の応力集中を、緩和することができる。

図２３は、本発明の第４の実施形態に係る角速度センサＸ４の平面図である。角速度センサＸ４は、支持基板Ｓ１と、振動部１０，２０と、駆動電極１１，１２，１３，１４，２１，２２，２３，２４と、モニタ電極１５Ｂ，１６Ｂ，２５Ｂ，２６Ｂと、検出電極１７，１８，２７，２８と、２本のカップリングビーム４０Ｂと、固定部５０Ｃと、連結部６０Ｃ，７０Ｃとを備える。角速度センサＸ４は、固定部５０Ｂに代えて固定部５０Ｃを備える点、および、連結部６０Ｂ，７０Ｂに代えて連結部６０Ｃ，７０Ｃを備える点において、角速度センサＸ３と異なる。角速度センサＸ４のその他の構成は、角速度センサＸ３の構成と同一である。図２３においては、図の明確化の観点より、支持基板Ｓ１との間にギャップを有する連結部６０Ｃ，７０Ｃについて斜線ハッチングを付して表し、且つ、連結部６０Ｃ，７０Ｃ以外において支持基板Ｓ１との間にギャップを有する部位について黒ベタで表す。

角速度センサＸ４の固定部５０Ｃは、各々、支持基板Ｓ１上に立設されており、且つ、カップリングビーム４０Ｂの不動点４１を包囲するようにカップリングビーム４０Ｂに接続している。角速度センサＸ４の固定部５０Ｃがカップリングビーム４０Ｂにおいて接続している箇所は、カップリングビーム４０Ｂの定在波振動における不動点４１を含む局所領域である。

連結部６０Ｃは、振動部１０、駆動電極１２，１４、モニタ電極１６Ｂ、およびカップリングビーム４０Ｂを連結するためのものであり、これらに接続する。また、連結部６０Ｃは、Ｙ軸方向に延びる３本のビーム６２を含む。ビーム６２は、各々、２本のカップリングビーム４０Ｂを架橋する。ビーム６２は、カップリングビーム４０Ｂに接続する端部に分枝構造部６２ａを有する。分枝構造部６２ａは、屈曲形状を有し、カップリングビーム４０Ｂの定在波振動における不動点４１を間に配する２箇所にてカップリングビーム４０Ｂに接続する。分枝構造部６２ａは、固定部５０Ｃとは接続していない。

連結部７０Ｃは、振動部２０、駆動電極２２，２４、モニタ電極２６Ｂ、およびカップリングビーム４０Ｂを連結するためのものであり、これらに接続する。また、連結部７０Ｃは、Ｙ軸方向に延びる３本のビーム７２を含む。ビーム７２は、各々、２本のカップリングビーム４０Ｂを架橋する。ビーム７２は、カップリングビーム４０Ｂに接続する端部に分枝構造部７２ａを有する。分枝構造部７２ａは、屈曲形状を有し、カップリングビーム４０Ｂの定在波振動における不動点４１を間に配する２箇所にてカップリングビーム４０Ｂに接続する。分枝構造部７２ａは、固定部５０Ｃとは接続していない。

角速度センサＸ４の駆動時には、振動部１０，２０は、Ｘ軸方向において逆位相で参照振動される。この参照振動は、例えば、振動部１０，２０および駆動電極１２，１４，２２，２４に対して一定のＢｉａｓ電圧を印加した状態で、駆動電極１１，２３に対して正弦波電圧（駆動電圧）を印加しつつ、当該電圧とは逆の位相（位相差が１８０度）の正弦波電圧（駆動電圧）を駆動電極１３，２１に対して印加することによって、実現することができる。

本角速度センサＸ４の駆動時には、連結部６０Ｃ，７０Ｃを介して振動部１０，２０、駆動電極１２，１４，２２，２４、モニタ電極１６Ｂ，２６Ｂと連結する２本のカップリングビーム４０Ｂは、振動部１０，２０の参照振動と連動して定在波振動する。振動部１０，２０に参照振動のための駆動力を伝達するための連結部６０Ｃ，７０Ｃが、各カップリングビーム４０Ｂの定在波振動の不動点４１を含むこととなる局所領域に接続されており、角速度センサＸ４の駆動時には、連結部６０Ｃ，７０Ｃの当該接続端部（分枝構造部６２ａ，７２ａ）が各カップリングビーム４０Ｂの各局所領域において上記定在波振動を生ずるためのトルク（不動点４１まわりのトルク）を発生させるからである。カップリングビーム４０Ｂが定在波振動することによって、振動部１０，２０の参照振動は逆位相でカップリングされる。

また、本角速度センサＸ４の駆動時には、角速度センサＸ１の駆動時におけるモニタ電極１５，１６，２５，２６に関して上述したのと同様に、振動部１０，２０が逆位相で振動する振動モードにて可動部の共振が維持されるようにモニタ電極１５Ｂ，１６Ｂ，２５Ｂ，２６Ｂが機能する。

このようにして振動部１０，２０を逆位相で参照振動させた状態において、角速度センサＸ４ないし振動部１０，２０に図２３に示すＺ軸まわりの角速度が作用すると、振動部１０，２０をＹ軸方向に変位させるコリオリ力が周期的に発生する。これにより、振動部１０，２０はＹ軸方向に逆位相で振動（コリオリ振動）し、振動部１０と検出電極１７，１８との間の静電容量および振動部２０と検出電極２７，２８との間の静電容量が変化する。この静電容量変化に基づいて、振動部１０，２０の変位量ないし振動振幅が検出され、その検出結果に基づき、角速度センサＸ４ないし振動部１０，２０に作用する角速度が図外の回路において導出される。

角速度センサＸ４の駆動時には、連結部６０Ｃ，７０Ｃは、その分枝構造部６２ａ，７２ａにて、カップリングビーム４０Ｂの定在波振動における不動点４１を間に配する２箇所にてカップリングビーム４０Ｂに接続するところ、この構成によると、連結部６０Ｂ，７０Ｂの接続端部（分枝構造部６２ａ，７２ａ）がカップリングビーム４０Ｂの各局所領域において発生させる、定在波振動のためのトルク（不動点４１まわりのトルク）を、大きくさせやすい。したがって、角速度センサＸ４においては、２つの振動部１０，２０の参照振動の高効率なカップリングを実現しやすい。

また、角速度センサＸ４は、駆動時に振動部１０，２０を参照振動させるための駆動エネルギが支持基板Ｓ１に漏出してしまうのを抑制するのに適する。振動部１０，２０ならびにカップリングビーム４０Ｂを含む、角速度センサＸ４の可動部は、複数の固定部５０Ｃを介して支持基板Ｓ１に固定されるところ、当該複数の固定部５０Ｃが、角速度センサＸ４の可動部において直接接続しているのは、カップリングビーム４０Ｂの定在波振動における不動点箇所である。そのため、振動部１０を参照振動させるべく駆動電極１１，１２間および駆動電極１３，１４間に発生して連結部６０Ｃを伝わる駆動力ないし駆動エネルギ、並びに、振動部２０を参照振動させるべく駆動電極２１，２２間および駆動電極２３，２４間に発生して連結部７０Ｃを伝わる駆動力ないし駆動エネルギが、固定部５０Ｃを伝わって支持基板Ｓ１に漏出するということは、生じにくいのである。

以上のように、角速度センサＸ４は、振動部１０，２０の参照振動の高効率なカップリングを実現するのに適し、且つ、参照振動のための駆動エネルギの支持基板Ｓ１への漏出を抑制するのに適する。

図２４は、角速度センサＸ４の変形例の平面図である。角速度センサＸ４は、連結部６０Ｃ，７０Ｃのビーム６２，７２の端部に分枝構造部６２ａ，７２ａに代えて分枝構造部６２ｂ，７２ｂを有してもよい。分枝構造部６２ｂ，７２ｂは、図２４に示すような湾曲する形状を有する。このような分枝構造部６２ｂ，７２ｂによると、ビーム６２，７２の端部における力の伝達が高効率であるので、駆動時においてカップリングビーム４０Ｂを定在波振動させるためのトルクを効率よく発生させることができる。

また、角速度センサＸ４において、駆動電極１２，１４（可動駆動電極）およびモニタ電極１６Ｂ（可動モニタ電極）は、Ｙ軸方向に離隔する２本のカップリングビーム４０Ｂの間に配されており、且つ、連結部６０Ｃは、これら可動電極に対して振動部１０とは反対の側にて２本のカップリングビーム４０Ｂを架橋し且つ当該可動電極に連結されたビーム６２を有する。これとともに、駆動電極２２，２４（可動駆動電極）およびモニタ電極２６Ｂ（可動モニタ電極）は、Ｙ軸方向に離隔する２本のカップリングビーム４０Ｂの間に配されており、且つ、連結部７０Ｃは、これら可動電極に対して振動部２０とは反対の側にて２本のカップリングビーム４０Ｂを架橋し且つ当該可動電極に連結されたビーム７２を有する。このような構成により、角速度センサＸ４においては、駆動時に駆動電極１２，１４，２２，２４およびモニタ電極１６Ｂ，２６ＢがＹ軸方向に不当に変位することが防止される。

図２５は、本発明の第５の実施形態に係るデジタルカメラ２００を表す。デジタルカメラ２００は、カメラ本体２１０およびレンズ本体２２０を備える。カメラ本体２１０は、撮影時に使用者によって押圧操作されるレリーズボタン２１１や、レンズ本体２２０を介してカメラ本体２１０に入射する光学的画像を電気信号に変換して出力する撮像素子（図示略）を備える。レンズ本体２２０は、フォーカスレンズ（図示略）、ズームレンズ（図示略）、補正レンズ２２１、および２個の揺れ検出センサ２２２，２２３を備える。補正レンズ２２１は、光軸に直交する方向にアクチュエータ２２４，２２５，２２６，２２７の作動によって変位可能に設けられている。揺れ検出センサ２２２は、図２５に示すＸ軸まわりの揺れ（ピッチング）を検出するためのものである。揺れ検出センサ２２３は、Ｙ軸まわりの揺れ（ヨーイング）を検出するためのものである。これら揺れ検出センサ２２２，２２３は、上述の角速度センサＸ１〜Ｘ４のいずれかによって構成されている。

デジタルカメラ２００による撮影時に手振れ等が発生した場合、その時のデジタルカメラ２００の揺れが角速度として揺れ検出センサ２２２，２２３によって検出される。揺れ検出センサ２２２，２２３における検出結果は、信号処理マイコン（図示略）に送られる。この信号処理マイコンは、揺れ検出センサ２２２，２２３から送られる検出結果に基づき、デジタルカメラ２００の揺れの方向および量を算出し、その揺れを打ち消すための制御信号を生成し、その制御信号をアクチュエータ２２４〜２２７へ送る。アクチュエータ２２４〜２２７は、当該制御信号に基づき、補正レンズ２２１を、光軸に直交する方向に所定量変位させる（具体的には、デジタルカメラ２００の揺れによって生じた光軸のずれを打ち消す方向に、そのずれ量に相当する量、補正レンズ２２１を変位させる）。揺れ検出センサ２２２，２２３（角速度センサＸ１〜Ｘ４のいずれか）を具備するデジタルカメラ２００においては、このようにして手振れ補正が実行される。

本発明の角速度センサＸ１〜Ｘ４は、デジタルカメラ２００以外のカメラ装置や、カーナビゲーションシステム、車両およびロボット等の姿勢制御システムにおいて、用いてもよい。カーナビゲーションシステムや車両姿勢制御システムにおいて角速度センサＸ１〜Ｘ４を用いる場合、当該角速度センサは車両鉛直軸まわりの角速度ないし回転を検出可能に配設される。

本発明の第１の実施形態に係る角速度センサの平面図である。 図１の線II−IIに沿った断面図である。 図１の線III−IIIに沿った拡大断面図である。 図１の線IV−IVに沿った拡大断面図である。 図１の線V−Vに沿った拡大断面図である。 図１の線VI−VIに沿った拡大断面図である。 図１に示す角速度センサの駆動時における一の平面図である。 図１に示す角速度センサの駆動時における他の平面図である。 図１に示す角速度センサの駆動時において当該角速度センサに角速度が作用した場合の一例を表す。 図１に示す角速度センサの製造方法を表す。 図１に示す角速度センサの変形例を表す。 本発明の第２の実施形態に係る角速度センサの平面図である。 図１２に示す角速度センサの変形例を表す。 本発明の第３の実施形態に係る角速度センサの平面図である。 図１４の線XV−XVに沿った断面図である。 図１４の線XVI−XVIに沿った断面図である。 図１４の線XVII−XVIIに沿った断面図である。 図１４の線XVIII−XVIIIに沿った断面図である。 図１４に示す角速度センサの駆動時における一の平面図である。 図１４に示す角速度センサの駆動時における他の平面図である。 図１４に示す角速度センサの駆動時において当該角速度センサに角速度が作用した場合の一例を表す。 図１４に示す角速度センサの変形例を表す。 本発明の第４の実施形態に係る角速度センサの平面図である。 図２３に示す角速度センサの変形例を表す。 本発明の第５の実施形態に係るデジタルカメラを表す。 従来の角速度センサの一例の平面図である。 図２６に示す従来の角速度センサの駆動時における一の平面図である。

符号の説明

Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５ 角速度センサ
Ｓ１，Ｓ２ 支持基板
１０，２０ 振動部
１１，１２，１３，１４，２１，２２，２３，２４ 駆動電極
１５，１６，２５，２６，１５Ｂ，１６Ｂ，２５Ｂ，２６Ｂ モニタ電極
１７，１８，２７，２８ 検出電極
４０，４０Ｂ カップリングビーム
５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ 固定部
６０，７０，６０Ａ，７０Ａ，６０Ｂ，７０Ｂ，６０Ｃ，７０Ｃ 連結部
６１，６２，７１，７２ ビーム
６１ａ，７１ａ， 幅太部
６２ａ，７２ａ， 分枝構造部

Claims (7)

1. 支持基板と、
   第１方向に振動可能であり且つ当該第１方向に直交する第２方向に振動可能で、前記第１方向に離隔する第１振動部および第２振動部と、
   前記第１方向に延び、且つ、前記第２方向に離隔して前記第１および第２振動部を間に配する、定在波振動可能な２本のカップリングビームと、
   前記カップリングビームを前記支持基板に固定するための複数の固定部と、
   前記２本のカップリングビームを架橋し且つ前記第１振動部に接続する第１連結部と、
   前記２本のカップリングビームを架橋し且つ前記第２振動部に接続する第２連結部と、を備え、
   前記固定部は、前記カップリングビームの前記定在波振動における不動点箇所にて前記カップリングビームに接続し、
   前記第１および第２連結部は、前記カップリングビームに接続する端部に幅太部を有し、当該幅太部は、前記カップリングビームの前記定在波振動における不動点箇所にて前記カップリングビームに接続する、角速度センサ。
2. 支持基板と、
   第１方向に振動可能であり且つ当該第１方向に直交する第２方向に振動可能で、前記第１方向に離隔する第１振動部および第２振動部と、
   前記第１方向に延び、且つ、前記第２方向に離隔して前記第１および第２振動部を間に配する、定在波振動可能な２本のカップリングビームと、
   前記カップリングビームを支持基板に固定するための複数の固定部と、
   前記２本のカップリングビームを架橋し且つ前記第１振動部に接続する第１連結部と、
   前記２本のカップリングビームを架橋し且つ前記第２振動部に接続する第２連結部と、を備え、
   前記固定部は、前記カップリングビームの前記定在波振動における不動点箇所にて前記カップリングビームに接続し、
   前記第１および第２連結部は、前記カップリングビームに接続する端部に分枝構造部を有し、当該分枝構造部は、前記カップリングビームの前記定在波振動における不動点を間に配する少なくとも２箇所にて前記カップリングビームに接続する、角速度センサ。
3. 前記固定部は、前記カップリングビームの前記不動点を包囲するように前記カップリングビームに接続している、請求項２に記載の角速度センサ。
4. 前記第１振動部を前記第１方向に振動させるための、前記第１振動部に対して前記第２振動部とは反対の側に設けられた第１駆動手段と、前記第２振動部を前記第１方向に振動させるための、前記第２振動部に対して前記第１振動部とは反対の側に設けられた第２駆動手段とを備え、当該第１および第２駆動手段は、前記第２方向に離隔する前記２本のカップリングビームの間に配されており、前記第１連結部は、前記第１駆動手段に対して前記第１振動部とは反対の側にて前記２本のカップリングビームを架橋し且つ前記第１駆動手段に連結された部位を有し、前記第２連結部は、前記第２駆動手段に対して前記第２振動部とは反対の側にて前記２本のカップリングビームを架橋し且つ前記第２駆動手段に連結された部位を有する、請求項１から３のいずれか一つに記載の角速度センサ。
5. 前記複数の固定部は、前記カップリングビームの前記定在波振動における全ての不動点箇所にて前記カップリングビームに接続する、請求項１から４のいずれか一つに記載の角速度センサ。
6. 前記複数の固定部は、前記カップリングビームの延び方向において当該カップリングビームを５等分または９等分した箇所にて当該カップリングビームに接続する、請求項５に記載の角速度センサ。
7. 請求項１から６のいずれか一つに記載の角速度センサを備える電子装置。

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