DE10107327A1 - Zur Verhinderung einer unnötigen Oszillation geeigneter Winkelgeschwindigkeitssensor - Google Patents

Abstract

Ein Winkelgeschwindigkeitssensor besitzt einen Gewichtsabschnitt, welcher in einer Ansteuerungsrichtung angesteuert oszillieren kann und in einer Erfassungsrichtung oszillieren kann, wenn eine Winkelgeschwindigkeit aufgebracht wird, und Elektroden zur Unterdrückung einer unnötigen Oszillation, welche eine dem Gewichtsabschnitt in der Erfassungsrichtung aufzubringende elektrostatische Kraft erzeugen können. Die elektrostatische Kraft verhindert, dass der Gewichtsabschnitt in einer Richtung außer der Ansteuerungsrichtung angesteuert oszilliert. Als Ergebnis kann eine unnötige Oszillation des Gewichtsabschnitts sogar dann verhindert werden, wenn bei dem Winkelgeschwindigkeitssensor ein Bearbeitungsfehler aufgetreten ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Win­ kelgeschwindigkeitssensor mit einem Gewichtsabschnitt, wel­ cher über einen Balken- bzw. Auslegerabschnitt (beam portion) mit einem Basisabschnitt verbunden ist, um eine Winkelgeschwindigkeit auf der Grundlage der Oszillation des Gewichtsabschnitts zu erfassen. Der Sensor ist für eine Winkelgeschwindigkeitssensoreinheit wie ein Fahrzeugsteuer­ system, ein System zum Erfassen des Umkippens eines Fahr­ zeugs, ein Navigationssystem und ein System zum Verhindern des Verwackelns von optischen Geräten verwendbar, welche das Abtasten der Winkelgeschwindigkeit erfordern.

Winkelgeschwindigkeitssensoren eines Oszillationstyps, welche durch Bearbeitung eines Halbleitersubstrats (eines SOI-Substrats und dergleichen) unter Verwendung einer Mikro-Materialbearbeitungstechnologie zum Zwecke der Minia­ turisierung und der Kostenverringerung gebildet werden, wurden unlängst vorgestellt. Beispielsweise werden in den Veröffentlichungsschriften der japanischen Patenanmeldungen Hei. 9-119942, Hei. 6-123632, Hei. 8-220125, Hei. 11-248733 und anderen derartige Winkelgeschwindigkeitssensoren vorge­ stellt.

Diese Winkelgeschwindigkeitssensoren besitzen einen Ge­ wichtsabschnitt (Oszillator), welcher erregt wird und in einer ersten Richtung (Ansteuerungsrichtung, Richtung der x-Achse) oszilliert. Wenn der Gewichtsabschnitt um eine Winkelgeschwindigkeitsachse (z-Achse) gedreht wird, wird eine Corioliskraft an dem Gewichtsabschnitt in einer zwei­ ten Richtung (Erfassungsrichtung, Richtung der y-Achse) ge­ bildet, welche in einem rechten Winkel die erste Richtung schneidet. Diese Corioliskraft wird einem Erfassungelement mit beweglichen und stationären Elektroden durch einen Bal­ kenabschnitt übertragen, d. h. durch eine Oszillationsfeder. In dem Erfassungselement ändert sich eine Kapazität zwi­ schen der beweglichen Elektrode und der stationären Elek­ trode infolge der Verschiebung der beweglichen Elektrode, wodurch ein Ausgangswert der Winkelgeschwindigkeit erfasst wird.

Unter der Annahme, dass der Sensor in Übereinstimmung mit seinem Entwurf hergestellt werden könnte, ohne dass ein Bearbeitungsfehler in der Balken- bzw. Auslegerstruktur auftritt, welche den Winkelgeschwindigkeitssensor bildet, würde der Sensor genau wie oben beschrieben arbeiten. Wenn jedoch der Balkenabschnitt wie die Oszillationsfeder die Ansteuerungselektrode und andere Elemente Verarbeitungsfeh­ ler aufweisen (wenn beispielsweise die Dicke des Balkenab­ schnitts fehlerhaft ausgebildet wäre), könnte die Oszilla­ tion in Richtung der y-Achse, d. h. in der Erfassungsrich­ tung, beispielsweise sogar dann streuen, wenn der Gewichts­ abschnitt lediglich in Richtung der x-Achse während der An­ steuerungsoszillation davon oszillieren sollte. In einem derartigen Fall ändert sich die Kapazität des Erfassungsab­ schnitts sogar dann, wenn die Winkelgeschwindigkeit gleich null ist, wodurch ein Fehler in dem Ausgangswert der Win­ kelgeschwindigkeit hervorgerufen wird.

Dementsprechend wurde gefordert die Sensoren nach dem Stand der Technik so genau wie möglich zu verarbeiten, um die Streuung der Ansteuerungsoszillation des Gewichtsab­ schnitts in der Erfassungsrichtung zu verhindern (hiernach als unnötige Oszillation bezeichnet), und die Verarbei­ tungsgenauigkeit bestimmte das Leistungsvermögen des Sen­ sors. Jedoch ist ein Verarbeitungsfehler bei dem Winkelge­ schwindigkeitssensor, welcher durch Bearbeitung des Halb­ leitersubstrats gebildet wird, unvermeidlich, und es liegt eine Grenze bei der Verringerung der unnötigen Oszillation vor.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es die oben be­ schriebenen Schwierigkeiten zu überwinden. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Winkelgeschwin­ digkeitssensor eines Oszillationstyps mit einem Gewichtsab­ schnitt bereitzustellen, bei welchem ein Fehler eines Aus­ gabewerts der Winkelgeschwindigkeit verringert wird. Die Verringerung erfolgt durch Eliminieren der Streuung (unnötige Oszillation) der Oszillation des Gewichtsab­ schnitts in Erfassungsrichtung hervorgerufen durch einen Bearbeitungsfehler.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der nebengeordneten unabhängigen Ansprüche.

Kurz dargestellt, entsprechend der vorliegenden Erfin­ dung besitzt ein Winkelgeschwindigkeitssensor einen Ge­ wichtsabschnitt, welcher durch Ansteuerung in einer ersten Richtung oszillieren kann und welcher in einer zweiten Richtung oszillieren kann, wenn eine Winkelgeschwindigkeit um eine Winkelgeschwindigkeitsachse vertikal zu den ersten und zweiten Richtungen in einem Zustand aufgebracht wird, bei welchem der Gewichtsabschnitt durch Ansteuerung oszil­ liert. Der Winkelgeschwindigkeitssensor besitzt des weite­ ren eine Einrichtung zur Unterdrückung einer unnötigen Os­ zillation, welche eine externe Kraft auf den Gewichtsab­ schnitt in der zweiten Richtung aufbringt, um zu verhin­ dern, dass der Gewichtsabschnitt in einer Richtung außer der ersten Richtung angesteuert oszilliert (drive-oscilla­ ted).

Somit bringt bei dem Winkelgeschwindigkeitssensor der Erfindung die Einrichtung zur Unterdrückung einer unnötigen Oszillation die externe Kraft dem Gewichtsabschnitt in der zweiten Richtung auf und hebt eine Oszillationskomponente in der zweiten Richtung auf, welche die unnötige Oszilla­ tion bei der Ansteuerungsoszillation hervorruft. Als Ergebnis kann der Gewichtsabschnitt lediglich in der ersten Richtung sogar dann durch angesteuert oszillieren, wenn ein Balkenabschnitt einen Bearbeitungsfehler aufweist. Es tritt keine Streuung der Oszillation des Gewichtsabschnitts in der zweiten Richtung (Erfassungsrichtung) auf, und es kann ein Ausgangsfehler des Sensors verringert werden.

Die vorliegende Erfindung wird in der nachfolgenden Be­ schreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht, welche einen Winkelge­ schwindigkeitssensor der ersten Ausführungsform der Erfin­ dung darstellt;

Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht entlang Linie II- II von Fig. 1;

Fig. 3A und 3B zeigen beispielhafte Ansichten, wel­ che einen Zustand, bei welchem eine unnötige Oszillation auftritt, und einen Zustand darstellen, bei welchem die un­ nötige Oszillation unterdrückt wird;

Fig. 4A und 4B zeigen Graphen, welche einen Fall er­ läutern, bei welchen eine Wechselspannung an Elektroden zur Unterdrückung einer unnötigen Oszillation bei der ersten Ausführungsform angelegt wird;

Fig. 5A bis 5D zeigen Graphen, welche Wirkungen der Unterdrückung einer unnötigen Oszillation bezüglich eines Winkelgeschwindigkeitsausgangs bei der ersten Ausführungs­ form erläutern;

Fig. 6 zeigt eine Draufsicht, welche einen Winkelge­ schwindigkeitssensor eines anderen Beispiels der ersten Ausführungsform darstellt;

Fig. 7 zeigt eine Draufsicht, welche einen Winkelge­ schwindigkeitsensor einer zweiten Ausführungsform der Er­ findung darstellt;

Fig. 8 zeigt eine Draufsicht, welche einen Winkelge­ schwindigkeitssensor eines anderen Beispiels der zweiten Ausführungsform darstellt;

Fig. 9 zeigt eine Draufsicht, welche einen Winkelge­ schwindigkeitssensor einer dritten Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung darstellt;

Fig. 10 zeigt eine Draufsicht, welche einen anderen Winkelgeschwindigkeitssensor einer vierten Ausführungsform der Erfindung darstellt;

Fig. 11 zeigt eine Draufsicht, welche einen Winkelge­ schwindigkeitssensor eines anderen Beispiels der vierten Ausführungsform darstellt;

Fig. 12 zeigt eine Draufsicht, welche einen Winkelge­ schwindigkeitssensor einer fünften Ausführungsform der Er­ findung darstellt;

Fig. 13 zeigt eine Draufsicht, welche einen Winkelge­ schwindigkeitssensor einer sechsten bevorzugten Ausfüh­ rungsform der Erfindung darstellt;

Fig. 14 zeigt eine Draufsicht, welche einen Winkelge­ schwindigkeitssensor einer siebenten bevorzugten Ausfüh­ rungsform der Erfindung darstellt;

Fig. 15 zeigt eine Draufsicht, welche einen Winkelge­ schwindigkeitssensor einer achten bevorzugten Ausführungs­ form der Erfindung darstellt; und

Fig. 16 zeigt eine Draufsicht, welche einen Winkelge­ schwindigkeitssensor einer neunten bevorzugten Ausführungs­ form der Erfindung darstellt.

Erste Ausführungsform

Ein Winkelgeschwindigkeitssensor 100 einer ersten Aus­ führungsform wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 er­ läutert. Es wird darauf hingewiesen, dass dieselben oder entsprechende Teile bei jeder unten beschriebenen Ausfüh­ rungsform durch dieselben Bezugszeichen in den folgenden Figuren bezeichnet werden. Der Winkelgeschwindigkeitssensor 100 ist ein Chip, welcher durch Mikro-Materialbearbeitung unter Verwendung der bekannten Halbleiterherstellungs­ technologie hergestellt wird.

Der Winkelgeschwindigkeitssensor 100 setzt sich zusam­ men aus einem Substrat (SOI-Substrat oder dergleichen, in welchem ein erstes Substrat (Siliziumsubstrat oder derglei­ chen) 101 und ein zweites Halbleitersubstrat (Siliziumsubstrat oder dergleichen) 102 über eine Isolier­ filmschicht (Siliziumoxidfilm oder dergleichen) 103 gebon­ det sind. Eine Öffnung 104 und ein Sockelabschnitt 105 sind durch Entfernen des zweiten Halbleitersubstrats 102 und der Isolierfilmschicht 103 mittels eines anisotropen Ätzens oder dergleichen gebildet, und das erste Halbleitersubstrat 101 ist in Form eines Diaphragmas in Übereinstimmung mit der Öffnung 104 gebildet.

Gräben 1 sind in dem ersten Halbleitersubstrat 101 ge­ bildet und definieren einen beweglichen Abschnitt, einen stationären Abschnitt und jeweilige Elektroden davon, wel­ che voneinander elektrisch isoliert sind. Der Winkelge­ schwindigkeitssensor 100 besitzt einen rechteckigen Ge­ wichtabschnitt 3, welcher der durch die Gräben 1 abgeteilte bewegliche Abschnitt ist, innerhalb eines Basisabschnitts 2, welcher der stationäre Abschnitt ist. Der Gewichtabschnitt 3 ist mit dem Basisabschnitt 2 durch vier Balken- bzw. Auslegerabschnitte (beam portions) 4 verbunden, welche jeweils an den vier Ecken davon vorgesehen sind.

Jeder der vier Balkenabschnitte 4 ist in Form eines Buchstabens "L" derart gebildet, dass er in einem rechten Winkel gebogen ist und einen Freiheitsgrad sowohl in der Ansteuerungsrichtung x (Richtung der x-Achse, erste Rich­ tung) und in der Erfassungsrichtung y (Richtung der y- Achse, zweite Richtung) besitzt. Dementsprechend tragen die Balkenabschnitte 4 den Gewichtsabschnitt 3 derart, dass der Gewichtsabschnitt 3 in der Ansteuerungsrichtung x und in der Erfassungsrichtung y verschoben werden kann, welche sich zueinander innerhalb einer horizontalen Ebene vertikal zu der Winkelgeschwindigkeitsachse z in einem rechten Win­ kel kreuzen. Der Gewichtsabschnitt 3 kann in beiden Rich­ tungen x, y oszillieren.

Kammzahnelektroden (comb-teeth electrodes) 5, 6, 7, 8, 7a, 8a, 9, 10, 9a und 10a, welche wie ein Kamm von jeder Seite herausragen, sind an den rechten und linken Seiten des Gewichtsabschnitts 3 und an den jeweiligen Seiten des Basisabschnitts 2 über die Gräben 1 gegenüberliegend gebil­ det. Ansteuerungselektroden (Mittel für eine Ansteue­ rungsoszillation des Gewichtsabschnitts 3) 5, 6 für eine Ansteuerungsoszillation (Ansteuerung zur Oszillation) des Gewichtsabschnitts 3 in der Ansteuerungstrichtung x sind an der Mitte des Gewichtsabschnitts 3 gebildet.

Bei den Ansteuerungselektroden 5, 6 sind die bewegliche Ansteuerungselektrode 5 an der Seite des Gewichtsabschnitts 3 und die stationäre Ansteuerungselektrode 6 an der Seite des Basisabschnitts 2 derart angeordnet, dass ihre jeweili­ gen Kammzähne in gleichen Intervallen zueinander angeordnet sind. Wenn eine vorbestimmte Wechselspannung an beide An­ steuerungselektroden 5, 6 angelegt wird, um eine elektro­ statische Kraft zu erzeugen, kann der Gewichtsabschnitt 3 in der Ansteuerungsrichtung x durch die Elastizität des Balkenabschnitts 4 angesteuert oszillieren (Ansteuerung zur Oszillation).

Elektroden 7, 8, 7a und 8a zur Unterdrückung einer un­ nötigen Oszillation, welche nicht nur als Einrichtung zur Unterdrückung einer unnötigen Oszillation sondern ebenfalls als Einrichtung zur Erzeugung einer elektrostatischen Kraft dienen, welche eine elektrostatische Kraft als externe Kraft erzeugt, die dem Gewichtsabschnitt 3 aufgebracht wird, sind an beiden Seiten der Ansteuerungselektroden 5, 6 (sowohl an den oberen als auch unteren Seiten in Fig. 1) an den rechten und linken Seiten des Gewichtsabschnitts 3 ge­ bildet.

Die Elektroden zur Unterdrückung einer unnötigen Oszil­ lation enthalten bewegliche Elektroden zur Unterdrückung einer unnötigen Oszillation (Kammzahnelektroden der Ge­ wichtsabschnittsseite) 7, 7a, welche an der Seite des Ge­ wichtsabschnitts 3 vorgesehen sind, und stationäre Elektro­ den zur Unterdrückung einer unnötigen Oszillation (Kammzahnelektroden der Basisabschnittsseite) 8, 8a, welche an der Seite des Basisabschnitts 2 vorgesehen sind. Die be­ weglichen Elektroden zur Unterdrückung einer unnötigen Os­ zillation 7, 7a und die stationären Elektroden zur Unter­ drückung einer unnötigen Oszillation 8, 8a ziehen einander (nähern sich) infolge einer elektrostatischen Kraft an, welche durch eine vorbestimmte Gleich- oder Wechselspannung erzeugt wird, die an die beweglichen Elektroden 7, 7a und an die stationären Elektroden 8, 8a angelegt wird.

Dementsprechend kann die unnötige Oszillation (Verschiebung) in der Erfassungsrichtung (Richtung der y- Achse) des Gewichtsabschnitts 3 bei der Ansteuerungsoszil­ lation davon unterdrückt werden. Dabei sind die beweglichen Elektroden zur Unterdrückung einer unnötigen Oszillation 7, 7a exzentrisch positioniert, so dass sie näher zu einem der benachbarten stationären Elektroden zur Unterdrückung einer unnötigen Oszillation 8, 8a als zur Mitte der Lücke der stationären Elektroden zur Unterdrückung einer unnötigen Oszillation 8, 8a befindlich sind, welche an beiden Seiten davon benachbart sind.

Wenn ein erstes Paar der Elektroden zur Unterdrückung einer unnötigen Oszillation 7, 8 und ein zweites Paar von Elektroden zur Unterdrückung einer unnötigen Oszillation 7a, 8a, welche an der linken Seite des Gewichtsabschnitts 3 in Fig. 1 lokalisiert sind, verglichen werden, sind die ab­ weichenden Richtungen der beweglichen Elektroden 7, 7a in der Mitte der Lücke der stationären Elektroden 8, 8a be­ nachbart dazu einander gegenüberliegend in dem ersten Paar der Elektroden zur Unterdrückung einer unnötigen Oszilla­ tion 7, 8 und in dem zweiten Paar der Elektroden zur Unter­ drückung einer unnötigen Oszillation 7a, 8a. Dies gilt ebenfalls für die rechte Seite des Gewichtsabschnitts 3. Somit liegen die Richtungen zur Unterdrückung einer Ver­ schiebung bezüglich des Gewichtsabschnitts 3 in dem ersten Paar der Elektroden zur Unterdrückung einer unnötigen Os­ zillation 7, 8 und in dem zweiten Paar der Elektroden zur Unterdrückung einer unnötigen Oszillation 7a, 8a in der Er­ fassungsrichtung y einander gegenüber.

Beispielsweise wird in dem Fall des ersten Paars der Elektroden zur Unterdrückung einer unnötigen Oszillation 7, 8 und des zweiten Paars der Elektroden zur Unterdrückung einer unnötigen Oszillation 7a, 8a, welche auf der linken Seite des Gewichtsabschnitts 3 lokalisiert sind, die beweg­ liche Elektrode 7 entlang der Erfassungsrichtung y in dem ersten Paar der Elektroden zur Unterdrückung einer unnöti­ gen Oszillation 7, 8 nach unten gezogen, wenn die elektro­ statische Kraft gebildet wird. Demgegenüber wird die beweg­ liche Elektrode 7a entlang der Erfassungsrichtung y in dem zweiten Paar der Elektroden zur Unterdrückung einer unnöti­ gen Oszillation 7a, 8a nach oben gezogen. Daher kann das erste Paar der Elektroden zur Unterdrückung einer unnötigen Oszillation 7, 8 und das Paar der Elektroden zur Unterdrüc­ kung einer unnötigen Oszillation 7a, 8a geeignet (selektiv) entsprechend der Ausrichtung in der Erfassungsrichtung y der unnötigen Oszillation des Gewichtsabschnitts 3 verwen­ det werden.

Winkelgeschwindigkeitserfassungselektroden (eine Win­ kelgeschwindigkeitserfassungseinrichtung) 9, 10, 9a und 10a sind an beiden Seiten (sowohl an den Ober- als auch Unter­ seiten in Fig. 1) der Ansteuerungselektroden 5, 6 und den Elektroden zur Unterdrückung einer unnötigen Oszillation 7, 8, 7a und 8a und an den linken und rechten Seiten des Ge­ wichtsabschnitts 3 gebildet. Die Winkelgeschwindigkeitser­ fassungselektrode kann eine Winkelgeschwindigkeit durch Än­ derung einer elektrostatischen Kapazität erfassen, welche durch Verschiebung (Verschiebung des Gewichtsabschnitts 3 in der Erfassungsrichtung y) der gegenüberliegenden Lücke zwischen den beweglichen Winkelgeschwindigkeitserfassungs­ elektroden 9, 9a an der Seite des Gewichtsabschnitts 3 und den stationären Winkelgeschwindigkeitserfassungselektroden 10, 10a an der Seite des Basisabschnitts 2 hervorgerufen wird.

Die jeweiligen oben beschriebenen Ansteuerungselektro­ den, Elektroden zur Unterdrückung einer unnötigen Oszilla­ tion und Winkelgeschwindigkeitserfassungskammzahnelektroden sind zueinander elektrisch unabhängig und jeweils an die Elektrodenkontaktstellen 11 angeschlossen, welche auf dem Basisabschnitt 2 beispielsweise durch Aufdampfen von Alumi­ nium gebildet sind. Jede Kontaktstelle 11 ist elektrisch an eine nicht dargestellte externe Schaltung durch Drahtbonden oder dergleichen angeschlossen und ist geeignet zum unab­ hängigen Steuern des Potentials jeder Kammzahnelektrode.

Als nächstes wird der Betrieb der vorliegenden Ausfüh­ rungsform auf der Grundlage der Struktur des oben beschriebenen Winkelgeschwindigkeitssensors 100 erläutert. Grundle­ gend erfasst der Winkelgeschwindigkeitssensor 100 eine Win­ kelgeschwindigkeit auf der Grundlage der Oszillation des Gewichtsabschnitts 3 in der Erfassungsrichtung y, welche auftritt, wenn die Winkelgeschwindigkeit um die Winkelge­ schwindigkeitsachse z aufgebracht wird, während eine An­ steuerungsoszillation des Gewichtsabschnitts 3 in der An­ steuerungsrichtung x vorliegt.

Ein Rechteckswellen- oder Sinuswellenspannungssignal (Ansteuerungssignal) wird an die bewegliche Ansteuerungs­ elektrode 5 durch die nicht dargestellte oben erwähnte ex­ terne Schaltung angelegt. Danach führt der Gewichtsab­ schnitt 3 eine Ansteuerungsoszillation entlang der Ansteue­ rungsrichtung x durch, welche durch den Freiheitsgrad der Balkenabschnitte 4 in der Ansteuerungsrichtung x ermöglicht wird. Da die Empfindlichkeit des Winkelgeschwindigkeitssen­ sors nahezu proportional zu der Amplitude der Ansteuerungs­ oszillation ist, wird oft eine Resonanzansteuerung (Ansteuerungsverfahren, bei welchem die Frequenz oder An­ steuerungsspannung mit der Eigenoszillation eines Oszilla­ tionssystems in Übereinstimmung gebracht wird), welche die Ansteuerungsamplitude vergrößern kann, verwendet.

Wenn die Resonanzansteuerung durchgeführt wird, ist die Amplitude proportional zu einem Wert Q der Ansteuerungsos­ zillation. Der Wert Q in einem Gas wird hauptsächlich durch einen Viskositätskoeffizienten des Gases bestimmt, und je größer der Koeffizient der Viskosität ist, desto kleiner wird im allgemeinen der Wert Q. Je kleiner des weiteren der Druck des Gases ist, desto kleiner wird der Viskositäts­ koeffizient in dem Gas. Je kleiner der Druck des Gases ist, desto besser wird daher die Empfindlichkeit des Winkelge­ schwindigkeitssensors in dem Fall der Resonanzansteuerung. Dementsprechend kann die Empfindlichkeit des Winkelge­ schwindigkeitssensors durch Verwendung eines Vakuumgehäuses oder dergleichen verbessert werden.

Jedoch wird eine Nichtresonanzoszillation (non-reson­ ance oscillation) absichtlich in der Umgebung der vorlie­ genden Erfindung durch Bevorzugung der Verringerung der Herstellungskosten gegenüber der Verbesserung der Sensor­ empfindlichkeit verwendet. Es versteht sich, dass die vor­ liegende Ausführungsform für die Resonanzansteuerung wirk­ sam ist. Da die Ansteuerungsamplitude eine Temperaturabhän­ gigkeit (hauptsächlich infolge der Temperaturabhängigkeit des Viskositätskoeffizienten des Gases) aufweist, wird oft eine Steuerung verwendet, welche als Auto Gain Control (AGC) bezeichnet wird. Die AGC wird hier kurz erläutert.

Beispielsweise werden in einem Fall des oben beschrie­ benen Winkelgeschwindigkeitssensors 100 die Ansteuerungs­ elektroden 5, 6 an der rechten Seite neben den an den rech­ ten und linken Seiten des Gewichtsabschnitts 3 vorgesehenen Ansteuerungselektroden 5, 6 als Oszillationsüberwachungs­ elektroden zur Überwachung der physikalischen Größen (Ansteuerungsamplitude, Ansteuerungsgeschwindigkeit und an­ dere) der Ansteuerungsoszillation in dem Gewichtsabschnitt 3 verwendet. In diesem Fall arbeitet die bewegliche An­ steuerungselektrode 5 auf der Seite des Gewichtsabschnitts 3 als bewegliche Oszillationsüberwachungselektrode, und die stationäre Ansteuerungselektrode 6 auf der Seite des Basis­ abschnitts 2 arbeitet als stationäre Oszillationsüberwa­ chungselektrode. Dementsprechend erzeugen lediglich die An­ steuerungselektroden 5, 6 auf der linken Seite die Ansteue­ rungskraft, wenn das Ansteuerungssignal angelegt wird.

Wenn der Gewichtsabschnitt 3 in die Richtung x durch die Ansteuerungsoszillation davon verschoben wird, wird eine Überlappungslänge der Oszillationsüberwachungselektro­ den 5, 6 geändert. Dementsprechend wird die elektrostati­ sche Kapazität zwischen den Oszillationsüberwachungselek­ troden 5, 6 geändert. Die oben beschriebene externe Schal­ tung wandelt die Änderung der elektrostatischen Kapazität in eine Änderung der Spannung um, um die physikalischen Größen (Ansteuerungsamplitude, Ansteuerungsgeschwindigkeit und andere) der Ansteuerungsoszillation zu überwachen.

Beispielsweise ist die Steuerung des Festlegens der An­ steuerungsamplitude durch Verwenden einer Rückkopplung (unter Durchführung einer negativen Rückkopplung) auf die Ansteuerungsspannung auf der Grundlage der Amplitude (Ansteuerungsamplitude) der als Ergebnis der oben erwähnten Überwachung erlangten Ansteuerungsoszillation die AGC. Die Verwendung der AGC ist vorteilhaft, da sie die Temperatur­ abhängigkeit der Ansteuerungsamplitude entfernen und die Temperaturdrift der Empfindlichkeit unterdrücken kann. Es ist nicht notwendig die AGC während der ganzen Zeit zu ver­ wenden, wenn sie nicht so stark benötigt wird, um die Tem­ peraturdrift der Empfindlichkeit zu unterdrücken.

Es wird festgestellt, dass ein Dehnungsmessstreifen und ein elektromagnetisches Erfassungsgerät zum Erfassen einer Änderung des magnetischen Flusses, welcher ein Verdrah­ tungsteil durchdringt, zusätzlich zu den Oszillationsüber­ wachungselektroden 5, 6, d. h. den Kammzahnelektroden, als Mittel zum Überwachen der Oszillation verwendet werden kann. In dem Fall der Verwendung des Dehnungsmessstreifens wird beispielsweise ein piezoelektrisches Element auf dem Balkenabschnitt 4 vorgesehen und überwacht die Ansteue­ rungsoszillation durch den Grad der Verwendung des Balken­ abschnitts 4. In dem Fall der Verwendung des elektromagne­ tischen Erfassungsgeräts wird beispielsweise ein Verdrah­ tungsteil auf dem Gewichtsabschnitt 3 über den Balkenab­ schnitt 4 gebildet, und ein über dem Verdrahtungsteil vor­ gesehener Magnet überwacht die Änderung des magnetischen Flusses, welcher, das Verdrahtungsteil durchdringt.

Wenn die Winkelgeschwindigkeit um die Winkelgeschwin­ digkeitsachse z vertikal zu der Substratebene (Substratebene des ersten Halbleitersubstrats 101) dem Gewichtsabschnitt 3 hinzugefügt wird, welcher durch Ansteue­ rung linear entlang der Ansteuerungsrichtung x oszilliert, wirkt die Corioliskraft Fc = 2 mvΩ (m: Masse des Gewichts­ abschnitts 3, v: Geschwindigkeit der Ansteuerungsoszillati­ on, Ω: Winkelgeschwindigkeit) in der Erfassungsrichtung y. Wenn die Corioliskraft Fc auf den Gewichtsabschnitt 3 ein­ wirkt, oszilliert der Gewichtsabschnitt 3 in der Erfas­ sungsrichtung y infolge des Freiheitsgrads der Balkenab­ schnitte 4 in der Erfassungsrichtung y.

Die Empfindlichkeit des Winkelgeschwindigkeitssensors kann dadurch deutlich erhöht werden, dass die Eigenoszilla­ tionsfrequenz in der Erfassungsrichtung y mit der Eigenos­ zillationsfrequenz in der Ansteuerungsrichtung x in Über­ einstimmung gebracht wird und durch eine Ansteuerung in Re­ sonanz (di-resonance). Die Empfindlichkeit des Winkelge­ schwindigkeitssensors kann ebenfalls dadurch deutlich er­ höht werden, dass die Frequenz der Ansteuerungsspannung mit der Eigenoszillationsfrequenz in der Erfassungsrichtung y ohne resonante Ansteuerung in Übereinstimmung gebracht wird. Es ist nicht nötig stets wie oben beschrieben zu ver­ fahren.

Wenn die elektrostatische Kapazität der Erfassungselek­ troden 9, 10 zu C0 + ΔC wird, wird die elektrostatische Kapa­ zität der Erfassungselektroden 9a, 10a zu C0 - ΔC (C0: an­ fängliche Kapazität, ΔC: Änderung der Kapazität durch die Corioliskraft). Da ΔC ∝ Fc ∝ Ω gilt und ΔC proportional zu der Winkelgeschwindigkeit Ω ist, ist es möglich die Win­ kelgeschwindigkeit Ω durch differentielles Erfassen der Kapazitäten der Erfassungselektrode 9, 10 und der Erfas­ sungselektroden 9a, 10a zu erfassen.

Fig. 3 und 4 zeigen erläuternde Graphen, welche die Operation des Unterdrückens einer unnötigen Oszillation un­ ter Verwendung der Elektroden zur Unterdrückung einer unnö­ tigen Oszillation 7, 8, 7a und 8a darstellen, welche Mittel der vorliegenden Ausführungsform zur Unterdrückung einer unnötigen Oszillation sind. Wo ein Bearbeitungsfehler (Bearbeitungsfehler des Balkenabschnitts 4 insbesondere) in dem Winkelgeschwindigkeitssensor 100 wie in Fig. 3A darge­ stellt vorliegt, ist die Richtung der Ansteuerungsoszilla­ tion nicht parallel zu der Ansteuerungsrichtung x und weicht um einen Winkel θ geneigt von der Ansteuerungsrich­ tung x mit einer Oszillationskomponente in der Erfassungs­ richtung y ab. Da die geneigte bzw. schräge Oszillation (oblique oscillation) ein Rauschen hervorruft, wird es er­ wünscht diese aufzuheben und wie in Fig. 3B dargestellt festzulegen.

Um die geneigte Oszillation aufzuheben, wird bei der vorliegenden Erfindung das folgende Verfahren angewandt. Es wird angenommen, dass die Ansteuerungsoszillation wie in Fig. 3A dargestellt geneigt ist (dies wird als unnötige Os­ zillation bezeichnet). Der Winkel der Abweichung der unnö­ tigen Oszillation von der Ansteuerungsrichtung x (Richtung der x-Achse) wird im voraus durch Experimente oder derglei­ chen vor dem Versenden des Sensors gemessen. Danach wird eine Gleichspannung V an das zweite Paar der Elektroden zur Unterdrückung einer unnötigen Oszillation 7a, 8a angelegt.

Wie in Fig. 3B dargestellt empfängt danach der Ge­ wichtsabschnitt 3 eine elektrostatische Kraft F in der Er­ fassungsrichtung y (Richtung der y-Achse) (d. h. in der Richtung, in welcher die Richtung der Ansteuerungsoszilla­ tion korrigiert worden ist), und die Richtung der Ansteue­ rungsoszillation kann durch Festlegen eines geeigneten Werts auf den Wert der oben beschriebenen Gleichspannung V korrigiert werden.

Es ist ebenfalls möglich nicht die oben beschriebene Gleichspannung sondern eine Wechselspannung mit derselben Frequenz wie der in Fig. 4 dargestellten Ansteuerungsfre­ quenz als Verfahren zur Korrektur der Ansteuerungsoszillationsrichtung anzulegen. Wenn die unnötige Oszillation wie in Fig. 3A dargestellt auftritt, wird der Gewichtsabschnitt 3 (bewegliche Ansteuerungselektrode 5) periodisch in der Erfassungsrichtung y (Richtung der y-Achse) wie in Fig. 4A dargestellt verschoben. Die Wechselspannung wird an das zweite Paar der Elektroden zur Unterdrückung einer unnöti­ gen Oszillation 7a, 8a entsprechend der Periode der Ver­ schiebung angelegt. Dieses Verfahren ist vorteilhaft, da die elektrostatische Kraft unter der maximalen Verschiebung der unnötigen Oszillation maximiert wird.

Als Ergebnis wird wie in Fig. 4B dargestellt die unnö­ tige Oszillation eliminiert. Wenn die Richtung der unnöti­ gen Oszillation (geneigte Oszillation) in die entgegenge­ setzte Richtung zu derjenigen von Fig. 3A streut (wenn bei­ spielsweise der Winkel der Abweichung -θ in Fig. 3A ist), kann die Gleich- oder Wechselspannung an das erste Paar von Elektroden zur Unterdrückung einer unnötigen Oszillation 7, 8 zu dieser Zeit auf dieselbe Weise wie oben beschrieben angelegt werden. Das Potential der stationären Elektrode zur Unterdrückung einer unnötigen Oszillation 8 oder 8a, welches in den ersten und zweiten Paaren der Elektroden zur Unterdrückung einer unnötigen Oszillation nicht verwendet wird, wird mit demjenigen der beweglichen Elektroden zur Unterdrückung einer unnötigen Oszillation 7, 7a gleichge­ setzt.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung sind das erste Paar von Elektroden zur Unterdrückung einer unnötigen Os­ zillation 7, 8 und das zweite Paar von Elektroden zur Un­ terdrückung einer unnötigen Oszillation 7a, 8a jeweils viermal vorgesehen. Obwohl jeweils eines auf vier festge­ legt ist und es sehr einfach und von Vorteil ist sie auf die selbe Weise zu steuern, können sie separat gesteuert werden. Obwohl die Elektroden zur Unterdrückung einer unnö­ tigen Oszillation auf beiden Seiten der Ansteuerungselek­ troden vorgesehen sind, welche dazwischen schichtweise angeordnet sind, können sie des weiteren lediglich auf einer Seite vorgesehen sein. Es wird jedoch eine Anordnung wie in der Figur dargestellt entsprechend dem Gesichtspunkt der Symmetrie bevorzugt. Obwohl Fig. 4A die Sinuswelle dar­ stellt, kann die Welle eine Rechteckswelle sein.

Es wird gefordert diese Einstellungen, welche sich auf die Unterdrückung einer unnötigen Oszillation beziehen, zu beenden, bevor der Sensor ausgeliefert wird. D. h. die nicht dargestellte externe Schaltung sollte vor dem Ausliefern eingestellt werden, so dass die Gleich- oder Wechselspan­ nung zum Unterdrücken der unnötigen Oszillation an das er­ ste Paar von Elektroden zur Unterdrückung einer unnötigen Oszillation 7a, 8 oder an das zweite Paar von Elektroden zur Unterdrückung einer unnötigen 7a, 8a während der Ver­ wendung des Sensors angelegt wird.

Die Wirkung der Elektroden zur Unterdrückung einer un­ nötigen Oszillation 7, 8, 7a und 8a auf den Winkelgeschwin­ digkeitsausgangswert wird unter Bezugnahme auf Fig. 5A bis 5D erläutert. Fig. 5A stellt die Verschiebung des Ge­ wichtsabschnitts 3 (bewegliche Ansteuerungselektrode 5) in der Erfassungsrichtung x (Richtung der x-Achse) dar, wenn eine unnötige Oszillation vorhanden ist, wobei die Elektro­ den zur Unterdrückung einer unnötigen Oszillation 7, 8, 7a und 8a nicht verwendet werden und die Winkelgeschwindigkeit gleich null ist. Die Verschiebung in der Erfassungsrichtung y ruft Änderungen in der Kapazität der Erfassungselektroden 9, 10, 9a und 10a hervor und beeinträchtigt die Erfassung als Rauschen.

Wenn die unnötige Oszillation tatsächlich vorhanden ist und die Elektroden zur Unterdrückung einer unnötigen Oszil­ lation 7, 8, 7a und 8a wie in Fig. 5B dargestellt nicht verwendet werden, erscheinen ein Winkelgeschwindigkeits­ signal S1 hervorgerufen durch die Winkelgeschwindigkeit und ein Signal S2 hervorgerufen durch die unnötige Oszillation gemischt (obwohl sogar deren Phasen voneinander um etwa 90° abweichen), wenn die Winkelgeschwindigkeit angelegt wird.

Fig. 5C und 5D stellen die Fälle dar, wenn die Elek­ troden zur Unterdrückung einer unnötigen Oszillation 7, 8, 7a und 8a demgegenüber verwendet werden. Wenn keine Winkel­ geschwindigkeit vorliegt (vgl. Fig. 5C), tritt keine Ver­ schiebung in der Erfassungsrichtung y auf, und es gibt kei­ nen Ausgang. Wenn jedoch die Winkelgeschwindigkeit aufge­ bracht wird (vgl. Fig. 5D), ist es möglich lediglich das Winkelgeschwindigkeitssignal S1 zu erfassen, wodurch eine ideale Erfassung der Winkelgeschwindigkeit realisiert wird.

Wie oben beschrieben können bei der vorliegenden Erfin­ dung die Mittel zur Unterdrückung einer unnötigen Oszilla­ tion 7, 8, 7a und 8a die Oszillationskomponente des Ge­ wichtsabschnitts in der Erfassungsrichtung y aufheben, wel­ che die Komponente der unnötigen Oszillation bei der An­ steuerungsoszillation in der Ansteuerungsrichtung x ist, durch Aufbringen der externen Kraft auf den Gewichtsab­ schnitt 3 in der Erfassungsrichtung y. Als Ergebnis ist es möglich die unnötige Oszillation des Gewichtsabschnitts 3 in der Richtung außer der Ansteuerungsrichtung x zu unter­ drücken und den Gewichtsabschnitt 3 vorzugsweise lediglich in der Ansteuerungsrichtung x anzusteuern und oszillieren zu lassen.

Es ist ebenfalls möglich den Fehler des Winkelgeschwin­ digkeitsausgangswerts durch Aufheben der Streuung der An­ steuerungsoszillation des Gewichtsabschnitts 3 in der Er­ fassungsrichtung y hervorgerufen durch den Bearbeitungsfeh­ ler der Balkenabschnitte 4 und andere zu verringern. Die Verringerung des Fehlers des Winkelgeschwindigkeitsaus­ gangswerts ist verbunden mit der Verringerung der Tempera­ turänderung an dem Nullpunkt des Winkelgeschwindigkeitsaus­ gangswerts.

Die vorliegende Ausführungsform wird ebenfalls dadurch bestimmt, dass etwas, was die elektrostatische Kraft als dem Gewichtsabschnitt 3 aufzubringende externe Kraft er­ zeugt, als Einrichtung zur Unterdrückung einer unnötigen Oszillation verwendet wird. Die vorliegende Ausführungsform ist mit den stationären Elektroden zur Unterdrückung einer unnötigen Oszillation (Kammzahnelektroden an der Basisab­ schnittseite) 8, 8a versehen, welche kammartig von dem Ge­ wichtsabschnitt 3 herausragen, um in die Lücken der statio­ nären Elektroden 8, 8a zu greifen, und die elektrostatische Kraft wird zwischen diesen Elektroden erzeugt.

Die Elektroden zur Unterdrückung einer unnötigen Oszil­ lation und andere bei der vorliegenden Ausführungsform kön­ nen leicht unter Verwendung einer Mikro-Materialbearbei­ tungstechnologie zur Herstellung des Winkelgeschwindig­ keitssensors 100 hergestellt werden, welche die Herstel­ lungsprozesse vereinfacht, was eine geringe Anzahl von Tei­ len erfordert und die Miniaturisierung ermöglicht. Die Kammstruktur wie die Elektroden zur Unterdrückung einer un­ nötigen Oszillation bei der vorliegenden Ausführungsform ist dahingehend vorteilhaft, dass sie eine sehr große elek­ trostatische Kraft zulässt, die pro Einheitsfläche des Chips zu erzeugen ist, der sich aus dem Sensor zusammen­ setzt, und dementsprechend eine geringe Spannung erfordert.

Des weiteren sind an beiden Seiten der jeweiligen Elek­ troden zur Unterdrückung einer unnötigen Oszillation 7, 7a, die Kammzahnelektroden der Basisabschnittsseite 8, 8a ange­ ordnet, um eine Lücke dazwischen zu definieren, und die je­ weiligen Kammzahlelektroden 7, 7a sind derart angeordnet, dass sie einer der benachbarten Kammzahnelektroden der Ba­ sisabschnittseite 8, 8a näher kommen als der Mitte der Lücke. Daher wird jede der Kammzahnelektroden der Basisab­ schnittseite 7, 7a, welche die beweglichen Elektroden sind, zu den näheren Kammzahnelektroden der Basisabschnittsseite 8, 8a, welche die stationären Elektroden sind, durch die elektrostatische Kraft angezogen. Als Ergebnis ist es mög­ lich die Oszillationsrichtung des Gewichtsabschnitts 3 leicht in dem normalen Zustand zu ändern.

Ebenfalls werden bei der vorliegenden Ausführungsform die Ansteuerungselektröden 5, 6, welche die Kammzahnelek­ troden sind, als Einrichtung (Ansteuerungseinrichtung) für die Oszillationsansteuerung des Gewichtsabschnitts 3 ver­ wendet, und sie erzeugen eine elektrostatische Kraft zwi­ schen dem Gewichtsabschnitt 3 und dem Basisabschnitt 2. Der Gewichtsabschnitt 3 wird angesteuert, um durch die elektro­ statische Kraft zu oszillieren. Daher vereinfacht im Ver­ gleich mit einer elektromagnetischen Ansteuerung und einer piezoelektrischen Ansteuerung die elektrostatische Ansteue­ rung unter Verwendung der elektrostatischen Kraft den Pro­ zess, wodurch eine geringe Anzahl von Teilen erfordert wird und die Miniaturisierung ermöglicht wird.

Fig. 6 stellt ein anderes Beispiel des Winkelgeschwin­ digkeitssensors der vorliegenden Ausführungsform dar. Ob­ wohl ein in Fig. 6 dargestellter Winkelgeschwindigkeitssen­ sor 150 grundlegend dieselbe Struktur wie der in Fig. 1 dargestellte Winkelgeschwindigkeitssensor 100 besitzt, un­ terscheidet er sich dahingehend, dass die Oszillationsüber­ wachungselektroden 12, 13 zur Überwachung einer physikali­ schen Größe der Ansteuerungsoszillation zusätzlich gebildet sind.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Winkelgeschwindigkeits­ sensor 100 ist insbesondere keine Oszillationsüberwachungs­ elektrode vorgesehen, und von den an den rechten und linken Seiten des Gewichtsabschnitts 3 vorgesehenen Ansteuerungs­ elektroden 5, 6 werden welche (beispielsweise die Ansteue­ rungselektroden der rechten Seite 5, 6) als die Oszillati­ onsüberwachungselektroden verwendet. Daher wird die An­ steuerungskraft lediglich dem Gewichtsabschnitt 3 an der linken Seite in dem in Fig. 1 dargestellten Winkelgeschwin­ digkeitssensor 100 aufgebracht.

Demgegenüber wird bei dem in Fig. 6 dargestellten Win­ kelgeschwindigkeitssensor 150 der Gewichtsabschnitt 3 an den rechten und linken Seiten angesteuert. Dies wird bezüg­ lich der Gesichtspunkte der Geometrie und der Größe der An­ steuerungsamplitude als vorteilhaft angesehen. Wenn bei­ spielsweise die Ansteuerungsspannung gleich ist, sollte die bei dem in Fig. 6 dargestellten Sensor erlangte Ansteue­ rungsamplitude etwa doppelt so groß sein wie die in Fig. 1 dargestellte. Die anderen Wirkungen des Winkelgeschwindig­ keitssensors 150 sind dieselben wie die oben beschriebenen.

Zweite Ausführungsform

Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform erläu­ tert, wobei hauptsächlich auf Unterschiede zu der ersten Ausführungsform abgehoben wird. Fig. 7 stellt einen Winkel­ geschwindigkeitssensor 200 der vorliegenden Ausführungsform dar, und Fig. 8 stellt einen Winkelgeschwindigkeitssensor 250 eines anderen Beispiels der vorliegenden Ausführungs­ form dar. Obwohl bei der oben beschriebenen ersten Ausfüh­ rungsform ein Gewichtsabschnitt 3 vorliegt, unterscheidet sich die vorliegende Ausführungsform von der ersten Ausfüh­ rungsform hauptsächlich dahingehend, dass eine Mehrzahl von Gewichtsabschnitten 3, die jeweils nahezu gleich ausgebil­ det sind, gebildet sind (bei dieser Ausführungsform sind es . zwei).

Der Winkelgeschwindigkeitssensor 200 enthält entspre­ chend Fig. 7 zwei Teile B, welche jeweils dem in Fig. 1 dargestellten Winkelgeschwindigkeitssensor 100 entsprechen und parallel zu der Richtung der y-Achse vorgesehen sind. Der Winkelgeschwindigkeitssensor 250 von Fig. 8 enthält zwei Teile C, welche jeweils dem in Fig. 6 dargestellten Winkelgeschwindigkeitssensor 150 entsprechen und welche parallel zu der Richtung der x-Achse vorgesehen sind. Dabei ist ein Teil der Bezugszeichen in Fig. 7 und 8 ausgelas­ sen. Die Elektrodenkontaktstellen 11 sind an dem äußeren Umfangs- bzw. Randteil in dem in Fig. 8 dargestellten Win­ kelgeschwindigkeitssensor 250 angeordnet, so dass die Form der Gräben 1 mehr oder weniger gegenüber der in Fig. 6 dar­ gestellten geändert ist.

Als nächstes werden die Operationen der Sensoren 200 und 250 der vorliegenden Ausführungsform erläutert, wobei hauptsächlich auf Unterschiede bezüglich der ersten Ausfüh­ rungsform abgehoben wird. Die Operation bzw. der Betrieb von jedem Gewichtsteil 3 ist im wesentlichen gleich demje­ nigen der ersten Ausführungsform. Jedoch zeigt sich der Vorteil bei der vorliegenden Ausführungsform insbesondere dann, wenn die Gewichtsabschnitte 3 angesteuert oszillie­ ren, so dass die Phasen der Ansteuerungsoszillationen zu­ einander in Beziehung zu den jeweiligen Gewichtsabschnitten 3 entgegengesetzt sind. Dies liegt daran, dass die Stö­ rungsbeschleunigung durch Umkehren der Phasen der Ansteue­ rungsoszillationen aufgehoben werden kann. Dieser Punkt wird detailliert unten erläutert.

Zuerst oszillieren beide Gewichtsabschnitte 3 angesteu­ ert entlang der Ansteuerungsrichtung x in den Phasen entge­ gengesetzt zu einander. Da in dem Fall des Sensors mit ei­ nem Gewichtsabschnitt 3 die Intervalle der Erfassungselek­ troden 9, 10, 9a und 10a sich ändern, wenn eine Beschleuni­ gung (Störungsbeschleunigung) von außen in derselben Rich­ tung wie die Corioliskraft hinzugefügt wird, kann die Be­ schleunigung ein Rauschen verursachen. Das heißt, sogar dann, wenn die Winkelgeschwindigkeit null beträgt, scheint es so, als ob die Winkelgeschwindigkeit erzeugt wird.

Jedoch befinden sich bei der vorliegenden Ausführungs­ form die Winkelgeschwindigkeitssignale von den zwei Ge­ wichtsabschnitten 3, welche in Phasen entgegengesetzt zueinander angesteuert oszillieren, zueinander in Gegenphase, während die durch die Störungsbeschleunigung hervorgerufe­ nen Signale sich zueinander in Phase befinden. Daher kann der Einfluss der Störungsbeschleunigung durch Subtrahieren (Differenzbildung) der Ausgänge der zwei Gewichtsabschnitte 3 entfernt werden. Die vorliegende Ausführungsform besitzt den Vorteil, dass die Empfindlichkeit im Vergleich mit der ersten Ausführungsform verdoppelt ist. Es ist ebenfalls möglich die Beschleunigung durch Addieren (Summenbildung) der Ausgänge der zwei Gewichtsabschnitte 3 zu messen. Somit ist es möglich einen Sensor zu realisieren, welcher sowohl die Beschleunigung als auch die Winkelgeschwindigkeit durch Verarbeitung der Signale messen kann.

Die mehreren Gewichtsabschnitte 3 können unabhängig voneinander angeordnet werden, ohne dass sie verbunden sind. Dementsprechend wird die Anordnung der Gewichtsab­ schnitte 3 frei, und der Sensor kann als Ganzes miniaturi­ siert werden. Dies verringert einfach die Kosten und ver­ bessert die Ausbeute. Obwohl die zwei Gewichtsabschnitte 3 auf demselben Chip in dem in der Figur dargestellten Bei­ spiel gebildet sind, ist es ebenfalls möglich jeden der Ge­ wichtsabschnitte 3 auf separaten Chips jeweils anzuordnen. Dies trägt ebenfalls zur Verbesserung des Ertrags bei.

Wenn die mehreren Gewichtsabschnitte 3 nicht miteinan­ der verbunden sind, ist es nötig einen Balken zum Verbinden der Gewichtsabschnitte 3 bereitzustellen. Daher können meh­ rere Ansteuerungselektroden 5, 6 leicht um den einzelnen Gewichtsabschnitt 3 als Ansteuerungsrichtung befestigt wer­ den. In dem in der Figur dargestellten Beispiel sind zwei Sätze von kammförmigen Ansteuerungselektroden 5, 6 sowohl an den oberen und unteren Seiten des einzelnen Gewichtsab­ schnitts 3 gebildet, um die Ansteuerungskraft zu vergrö­ ßern. Wenn beispielsweise die zwei Gewichtsabschnitte 3 durch einen Balken 20 wie bei einer im folgenden beschrie­ benen dritten Ausführungsform miteinander verbunden sind, werden die Ansteuerungselektroden 5, 6 lediglich an einer Seite des Gewichtsabschnitts 3 bereitgestellt, da der Bal­ ken zu einem Hindernis führt.

Dritte Ausführungsform

Als nächstes wird die dritte Ausführungsform erläutert, wobei hauptsächlich auf die Unterschiede zu der ersten Aus­ führungsform abgehoben wird. Die vorliegende Ausführungs­ form ist bezüglich der zweiten Ausführungsform modifiziert und dadurch charakterisiert, dass wenigstens zwei Gewichts­ abschnitte durch wenigstens einen Verbindungsbalken verbun­ den sind.

Fig. 9 stellt einen Winkelgeschwindigkeitssensor 300 der vorliegenden Ausführungsform dar, welcher zwei Ge­ wichtsabschnitte 3 ähnlich wie der in Fig. 8 dargestellte Winkelgeschwindigkeitssensor 250 aufweist. Jedoch gibt es anders als bei dem Winkelgeschwindigkeitssensor 250 keine Innenseitenansteuerungselektroden 5, 6 (die rechte Seite des linken Gewichtsabschnitts 3 und die linke Seite des rechten Gewichtsabschnitts 3), und die zwei Gewichtsab­ schnitte 3 sind mit einem Verbindungsbalken (Kopplungsbalken) 20 verbunden, welcher zum Verschieben der zwei Gewichtsabschnitte 3 sowohl in die Ansteuerungsrich­ tung x als auch in die Erfassungsrichtung y geeignet ist. Der Sensor 300 besitzt eine Form, bei welcher zwei Teile D mit derselben Form an den rechten und linken Seiten ange­ ordnet sind.

Als nächstes wird der Betrieb der vorliegenden Ausfüh­ rungsform mit dem Schwerpunkt auf die Unterschiede zu der zweiten Ausführungsform erläutert. Die Operation des Oszil­ lierens der Gewichtsabschnitte 3 in Phase oder in Gegen­ phase ist dieselbe wie bei der zweiten Ausführungsform. Die folgenden Punkte sind ebenfalls dieselben wie bei der zwei­ ten Ausführungsform.

D. h. der Einfluss der Beschleunigung kann durch Diffe­ renzbildung der Ausgangssignale der zwei Gewichtsabschnitte 3 entfernt werden, die Empfindlichkeit ist nahezu doppelt so groß wie bei der ersten Ausführungsform, und die Be­ schleunigung kann durch Summenbildung der Ausgänge der zwei Gewichtsabschnitte 3 gemessen werden. Dementsprechend kann der Sensor realisiert werden, der gleichzeitig zum Messen der Winkelgeschwindigkeit und der Beschleunigung geeignet ist.

Nebenbei bemerkt, die vorliegenden Erfindung besitzt die folgenden Vorteile, da der Verbindungsbalken 20 die zwei Gewichtsabschnitte 3 verbindet. Die zwei Gewichtsab­ schnitte 3 bilden ein gekoppeltes Oszillationssystem durch die Verbindung der Gewichtsabschnitte durch den Verbin­ dungsbalken 20. Sogar wenn die Gewichtsabschnitte der rech­ ten und der linken Seiten 3 und die Balkenabschnitte 4 und andere damit Verbundene infolge der Bearbeitungsfehler oder dergleichen nicht symmetrisch strukturiert werden könnten, besitzen dementsprechend die Frequenzcharakteristiken der Amplituden von beiden Gewichtsabschnitten 3 Spitzen (Maximalwerte) bei derselben Frequenz (Eigenfrequenz).

Daher besitzen die Amplituden von beiden Gewichtsab­ schnitten 3 zueinander nähere Werte bei Resonanz. Wenn ne­ benbei bemerkt der Verbindungsbalken 2 nicht vorgesehen ist und ein Bearbeitungsfehler auftritt, ist es sehr schwierig die Amplituden der Gewichtsabschnitte der rechten und lin­ ken Seiten 3 miteinander in Übereinstimmung zu bringen, da die Eigenfrequenzen von beiden Gewichtsabschnitten 3 mit­ einander nicht übereinstimmen. Sogar wenn die Amplituden miteinander in Übereinstimmung gebracht werden können, ist die Amplitude klein, da die Frequenzen von dem Resonanz­ punkt abweichen. Folglich ist die Empfindlichkeit niedrig, was nachteilig ist.

Vierte Ausführungsform

Als nächstes wird eine vierte Ausführungsform erläu­ tert. Die vorliegende Ausführungsform ist bezüglich der er­ sten Ausführungsform modifiziert, und es werden die Unter­ schiede zu der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 10 und 11 erläutert. Fig. 10 stellt einen Winkelge­ schwindigkeitssensor 400 der vorliegenden Ausführungsform dar, und Fig. 11 stellt einen Winkelgeschwindigkeitssensor 450 als Beispiel der vorliegenden Ausführungsform dar.

Zuerst wird der in Fig. 10 dargestellte Winkelgeschwin­ digkeitssensor 400 erläutert. Die vorliegende Ausführungs­ form unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform da­ hingehend, dass der Gewichtsabschnitt 3 einen ersten Ge­ wichtsabschnitt (Ansteuerungsgewichtsabschnitt) 3a, welcher zur Ansteuerungsoszillation in der Ansteuerungsrichtung x geeignet ist, und zwei zweite Gewichtsabschnitte (Erfassungsgewichtsabschnitt) 3b aufweist, welche mit dem ersten Gewichtsabschnitt 3a durch Ansteuerungsbalken bzw. - ausleger 4a verbunden sind und mit dem Basisabschnitt 2 durch Erfassungsbalken 4b verbunden sind.

D. h. der erste Gewichtsabschnitt 3a ist über die zwei­ ten Gewichtsabschnitte 3b mit dem Basisabschnitt 2 durch die Ansteuerungsbalken 4a verbunden. Der Balkenabschnitt der vorliegenden Erfindung setzt sich bei der vorliegenden Ausführungsform aus den Ansteuerungsbalken 4a und den Er­ fassungsbalken 4b zusammen.

Es ist vorteilhaft die vier Ansteuerungsbalken 4a der­ art zu entwerfen, dass sie mit den zweiten Gewichtsab­ schnitten 3b verbunden sind und lediglich einen Freiheits­ grad in der Ansteuerungsrichtung x besitzen, und die vor­ liegende Ausführungsform ist wie oben beschrieben konstru­ iert. Es ist jedoch nicht immer eine derartige Konstruktion nötig, solange wie der erste Gewichtsabschnitt 3a haupt­ sächlich in der Ansteuerungsrichtung x verschoben wird.

Die vier Elektroden zur Unterdrückung einer unnötigen Oszillation 7, 8, 7a und 8a und die zwei Erfassungselektro­ den 9, 10, 9a und 10a sind jeweils an den zweiten Gewichts­ abschnitten 3b und dem Basisabschnitt 2 vorgesehen, welcher ihnen gegenüberliegt. Während der zweite Gewichtsabschnitt 3b mit dem Basisabschnitt 2 durch die zwei Erfassungsbalken 4b verbunden und daran befestigt ist, sind diese Erfas­ sungsbalken 4b derart entworfen, dass sie einen Freiheits­ grad hauptsächlich in der Erfassungsrichtung y besitzen.

Dementsprechend kann der erste Gewichtsabschnitt 3a in der Ansteuerungsrichtung x durch die Spannung angesteuert oszillieren, welche an die bewegliche Ansteuerungselektrode 5, die auf dem ersten Gewichtsabschnitt 3a gebildet ist, und die stationäre Ansteuerungselektrode 6 angelegt wird, welche auf dem Basisabschnitt 2 gegenüberliegend gebildet ist. Wenn die Winkelgeschwindigkeit um die Winkelgeschwin­ digkeitsachse z während dieser Ansteuerungsoszillation auf­ gebracht wird, oszillieren beide Gewichtsabschnitte 3a in der Erfassungrichtung y durch die Erfassungsbalken 4b.

Die Ansteuerungselektroden 5, 6 auf einer Seite des er­ sten Gewichtsabschnitts 3a können als Oszillationsüberwa­ chungselektroden ebenfalls bei diesem Winkelgeschwindig­ keitssenor 400 verwendet werden. Dabei können Oszillations­ überwachungselektroden 12, 13 zur Überwachung der physika­ lischen Größe der Ansteuerungsoszillation des ersten Ge­ wichtsabschnitts 3a zusätzlich wie bei dem in Fig. 11 dar­ gestellten Winkelgeschwindigkeitssensor 450 gebildet sein, welcher ein anderes Beispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.

Kurz dargestellt, der Unterschied zwischen Fig. 10 und 11 ist derselbe wie der Unterschied zwischen Fig. 1 und 6 bei der ersten Ausführungsform. Das heißt, wenn die AGC verwendet wird, wird der erste Gewichtsabschnitt 3a von einer Seite der linken und rechten Seiten bei dem in Fig. 10 dargestellten Winkelgeschwindigkeitssensor 400 angesteu­ ert. Demgegenüber wird der erste Gewichtsabschnitt 3a von beiden Seiten in dem in Fig. 11 dargestellten Winkelge­ schwindigkeitssensor 450 angesteuert, und er wird bezüglich der Gesichtspunkte der Symmetrie und der Größe der Ansteue­ rungsamplitude als vorteilhaft angesehen.

Als nächstes wird die Operation des Sensors der vorlie­ genden Ausführungsform erläutert. Wenn eine periodische Spannung an die nicht dargestellte externe Schaltung ange­ legt wird, oszilliert der erste Gewichtsabschnitt 3a ange­ steuert entlang der Ansteuerungsrichtung x infolge des Freiheitsgrads der Ansteuerungsbalken 4a in der Ansteue­ rungsrichtung x. Da zu dieser Zeit die zweiten Gewichtsab­ schnitte 3a nicht angesteuert oszillieren (verschoben wer­ den), ändern sich die Kapazitäten zwischen den Erfassungs­ elektroden 9, 10, 9a und 10a kaum durch die einfache An­ steuerungsoszillation. Dies ist ein charakteristischer Punkt der vorliegenden Ausführungsform, und dementsprechend können die Sensoren 400 und 450 der vorliegenden Ausfüh­ rungsform mit wenig Rauschen und einer guten Auflösung im Vergleich zu der ersten Ausführungsform erzielt werden.

Die oben beschriebene Ansteuerung in Resonanz oder in Nicht-Resonanz kann ebenfalls bei der vorliegenden Ausfüh­ rungsform angenommen werden. Es ist ebenfalls vorteilhaft die ACG-Steuerung anzunehmen, da sie ermöglicht, dass die Temperaturabhängigkeit der Ansteuerungsamplitude entfernt und die Temperaturdrift der Empfindlichkeit unterdrückt wird.

Wenn die Winkelgeschwindigkeit um die Winkelgeschwin­ digkeitsachse z aufgebracht wird, wenn der erste Gewichts­ abschnitt 3a angesteuert oszilliert, oszillieren beide Gewichtsabschnitte 3a und 3b in der Erfassungsrichtung y in­ folge des Freiheitsgrads der Erfassungsbalken 4b in der Er­ fassungsrichtung y. Zu der Zeit kann die Winkelgeschwindig­ keit Ω durch differenziertes Erfassen der Kapazität der Erfassungselektroden 9, 10 und der Kapazität der Erfas­ sungselektroden 9a, 10a im wesentlichen auf dieselbe Weise wie bei der ersten Ausführungsform erfasst werden.

Das Verfahren zur Unterdrückung einer unnötigen Oszil­ lation hervorgerufen durch den Bearbeitungsfehler (Bearbeitungsfehler der Ansteuerungsbalken 4a insbesondere) in den Winkelgeschwindigkeitssensoren 400 und 450 kann aus­ geführt werden durch Verwendung der Elektroden zur Unter­ drückung einer unnötigen Oszillation 7, 8, 7a und 8a ähn­ lich wie bei der ersten Ausführungsform. Dementsprechend wird wie bezüglich Fig. 5A bis 5D erläutert kein Ausgang ausgegeben, wenn die Winkelgeschwindigkeit gleich null ist, und es wird lediglich ein Winkelgeschwindigkeitssignal er­ fasst, wenn die Winkelgeschwindigkeit auf dieselbe Weise wie bezüglich der ersten Ausführungsform beschrieben aufge­ bracht wird. Somit kann eine ideale Erfassung der Winkelge­ schwindigkeit durchgeführt werden.

Fünfte Ausführungsform

Als nächstes wird eine fünfte Ausführungsform erläu­ tert. Die vorliegende Ausführungsform ist modifiziert und wird durch Kombinieren der vierten Ausführungsform mit der zweiten Ausführungsform bereitgestellt, und es wird haupt­ sächlich der Unterschied zu der vierten Ausführungsform un­ ten erläutert. Fig. 12 stellt einen Winkelgeschwindigkeits­ sensor 500 der vorliegenden Ausführungsform dar. Während der erste Gewichtsabschnitt 3a und die zweiten Gewichtsab­ schnitte 3b einen Gewichtsabschnitt 3 bei der vierten Aus­ führungsform bilden, unterscheidet sich die vorliegende Ausführungsform von der vierten Ausführungsform hauptsäch­ lich darin, dass mehrere (in diesem Beispiel 2) Gewichtsabschnitte 3 vorgesehen sind, welche jeweils nahezu gleich ausgebildet sind.

Der in Fig. 12 dargestellte Winkelgeschwindigkeitssen­ sor 500 besitzt zwei Teile E, welche jeweils dem in Fig. 11 dargestellten Winkelgeschwindigkeitssensor 450 entsprechen und parallel zu der Richtung der x-Achse vorgesehen sind. In Fig. 12 ist ein Teil der Bezugszeichen ausgelassen. Die Formen der Gräben 1 sind bezüglich den in Fig. 11 Darge­ stellten mehr oder weniger geändert, so dass die Elektro­ denkontaktstellen 11 an dem äußeren Umfangs- bzw. Randteil des Winkelgeschwindigkeitssensors 500 angeordnet sind.

Als nächstes wird der Betrieb des Sensors 500 der vor­ liegenden Ausführungsform beschrieben, wobei hauptsächlich auf die Unterschiede bezüglich der vierten Ausführungsform abgehoben wird. Die Operation des ersten Gewichtsabschnitts 3a und der zweiten Gewichtsabschnitte 3b in jedem der Ge­ wichtsabschnitte 3 ist gleich derjenigen der vierten Aus­ führungsform. Der Vorteil der vorliegenden Ausführungsform zeigt sich insbesondere, wenn die Gewichtsabschnitte 3 an­ gesteuert oszillieren, so dass die jeweiligen ersten Ge­ wichtsabschnitte 3a in Gegenphase oszillieren, da die Stö­ rungsbeschleunigung aus denselben Gründen wie bezüglich der zweiten Ausführungsform beschrieben aufgehoben werden kann.

Das heißt, wenn beide erste Gewichtsabschnitte 3a ent­ lang der Ansteuerungsrichtung x in Gegenphase zueinander angesteuert oszillieren und die Winkelgeschwindigkeit um die Winkelgeschwindigkeitsachse z aufgebracht wird, oszil­ lieren die Gewichtsabschnitte 3a, 3b in der Erfassungsrich­ tung y in Gegenphase zueinander in den jeweiligen Gewichts­ abschnitten 3 infolge des Freiheitsgrads der Erfassungsbal­ ken 4a in der Erfassungsrichtung y. Zu dieser Zeit kann der Einfluss der Störungsbeschleunigung durch Differenzbildung der Ausgänge von den zwei zweiten Gewichtsabschnitten 3b entfernt werden. Des weiteren ist die Empfindlichkeit im Vergleich mit der vierten Ausführungsform doppelt so hoch.

Es ist ebenfalls möglich die Beschleunigung unter Sum­ menbildung der Ausgänge von den zwei zweiten Gewichtsab­ schnitten 3b demgegenüber zu messen. Dementsprechend kann ein Sensor realisiert werden, der gleichzeitig zum Messen der Beschleunigung und der Winkelgeschwindigkeit geeignet ist. Die vorliegende Ausführungsform kann ebenfalls die Wirkungen zeigen, welche durch Halten der mehreren Ge­ wichtsabschnitte 3 unabhängig voneinander ohne sie zu ver­ binden erlangt werden. Das heißt, der Sensor kann als Gan­ zes miniaturisiert werden, die Kosten sind verringert, der Ertrag ist verbessert, und die mehreren Ansteuerungselek­ troden können ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform einfach angeordnet werden.

Sechste Ausführungsform

Als nächstes wird eine sechste Ausführungsform erläu­ tert. Die vorliegende Ausführungsform ist bezüglich der fünften Ausführungsform modifiziert, d. h. sie stellt eine Kombination der dritten Ausführungsform und der vierten Ausführungsform dar. Die Unterschiede zu der fünften Aus­ führungsform werden hauptsächlich unter Bezugnahme auf Fig. 13 erläutert, welche einen Winkelgeschwindigkeitssensor 600 der vorliegenden Ausführungsform darstellt.

Der Winkelgeschwindigkeitssensor 600 besitzt zwei Ge­ wichtsabschnitte 3, welche sich jeweils aus dem ersten Ge­ wichtsabschnitt 3a und den zweiten Gewichtsabschnitten 3b ähnlich wie bei dem in Fig. 12 dargestellten Winkelge­ schwindigkeitssensor 500 zusammensetzen. Jedoch unterschei­ det er sich in den folgenden Punkten. Insbesondere sind keine Innenseitenansteuerungselektroden 5, 6 (die rechte Seite des linken ersten Gewichtsabschnitts 3a und die linke Seite des rechtsseitigen ersten Gewichtsabschnitts 3a) vorhanden. Die zwei ersten Gewichtsabschnitte 3a sind durch den Verbindungsbalken (gekoppelten Balken) 20 verbunden, welcher zum Verschieben der zwei Gewichtsabschnitte 3 so­ wohl in der Ansteuerungsrichtung x als auch in der Erfas­ sungsrichtung y geeignet ist. Es wird festgestellt, dass der Sensor 600 zwei Teile F besitzt, welche dieselbe Form aufweisen und auf den rechten und linken Seiten angeordnet sind.

Als nächstes wird der Betrieb der vorliegenden Erfin­ dung erläutert, wobei hauptsächlich auf die Unterschiede zu der fünften Ausführungsform abgehoben wird. Der Betrieb bzw. die Operation des Oszillierens der ersten Gewichtsab­ schnitte 3a in Phase oder in Gegenphase ist derselbe wie bei der fünften Ausführungsform. Die folgenden Punkte sind ebenfalls dieselben wie bei der fünften Ausführungsform.

Insbesondere kann der Einfluss der Beschleunigung durch Differenzbildung der Ausgangssignale der zwei zweiten Ge­ wichtsabschnitte 3b entfernt werden. Die Empfindlichkeit ist nahezu doppelt so groß wie bei der vierten Ausführungs­ form. Des weiteren kann die Beschleunigung durch Summenbil­ dung der Ausgänge von den zwei zweiten Gewichtsabschnitten 3b gemessen werden. Somit kann der Sensor, welcher gleich­ zeitig zur Messung der Winkelgeschwindigkeit und der Be­ schleunigung geeignet ist, in Abhängigkeit eines Signalver­ arbeitungsverfahrens realisiert werden.

Da die zwei ersten Gewichtsabschnitte 3a durch den Ver­ bindungsbalken 20 bei der vorliegenden Ausführungsform ver­ bunden sind, kann die Wirkung, welche durch ein gekoppelte Oszillationssystem erzielt wird, dass sich aus dem zweiten Gewichtsabschnitt 3 zusammensetzt, ähnlich wie der dritten Ausführungsform sein.

Siebente Ausführungsform

Als nächstes wird die siebente Ausführungsform erläu­ tert. Die vorliegende Ausführungsform ist bezüglich der er­ sten Ausführungsform modifiziert, und es werden die Unter­ schiede zu dem Sensor 100 der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 14 erläutert. Fig. 14 stellt einen Win­ kelgeschwindigkeitssensor 700 der vorliegenden Ausführungs­ form dar.

Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dahingehend, dass sich der Ge­ wichtsabschnitt 3 aus den ersten Gewichtsabschnitten (Ansteuerungsgewichtsabschnitten) 3c, welche mit dem Basis­ abschnitt 2 durch Ansteuerungsbalken 4a verbunden sind und zum angesteuerten oszillieren in der Ansteuerungsrichtung x (erste Richtung) geeignet sind, und einem zweiten Gewichts­ abschnitt (Erfassungsgewichtsabschnitt) 3d zusammensetzt, welcher mit den ersten Gewichtsabschnitten 3c durch die Er­ fassungsbalken 4b verbunden ist. Der zweite Gewichtsab­ schnitt 3d kann nicht nur in der Ansteuerungsrichtung x verschoben werden, sondern ebenfalls dementsprechend in der Erfassungsrichtung x (zweite Richtung).

D. h. der zweite Gewichtsabschnitt 3d ist mit den ersten Gewichtsabschnitten 3c durch die Erfassungsbalken 4b ver­ bunden, und die ersten Gewichtsabschnitte 3c sind mit dem Basisabschnitt 2 über die Ansteuerungsbalken 4a verbunden. Der Balkenabschnitt der vorliegenden Erfindung setzt sich aus den Ansteuerungsbalken 4a und den Erfassungsbalken 4b bei der vorliegenden Ausführungsform zusammen. Die vier Elektroden zur Unterdrückung einer unnötigen Oszillation 7, 8, 7a und 8a und die zwei Elektroden 9, 10, 9a und 10a sind an dem zweiten Gewichtsabschnitt 3a bzw. den ihm gegenüber­ liegenden Sockelabschnitten 2 vorgesehen.

Ähnlich wie bei der vierten Ausführungsform sind die mit den ersten Gewichtsabschnitten 3c verbundenen vier An­ steuerungsbalken 4a derart entworfen, dass sie einen Freiheitsgrad hauptsächlich in der Ansteuerungsrichtung x be­ sitzen, und die zwei Erfassungsbalken 4b, welche mit dem zweiten Gewichtsabschnitt 3d verbunden sind, sind derart entworfen, dass sie einen Freiheitsgrad hauptsächlich in der Erfassungsrichtung y besitzen. Das heißt, da der zweite Gewichtsabschnitt 3d mit den ersten Gewichtsabschnitten 3c verbunden ist, besitzt der zweite Gewichtsabschnitt 3d ei­ nen Freiheitsgrad nicht nur in der Ansteuerungsrichtung x ähnlich wie der erste Gewichtsabschnitt 3c, sondern eben­ falls in der Erfassungsrichtung y relativ bezüglich zu den ersten Gewichtsabschnitten 3c.

Danach können die ersten Gewichtsabschnitte 3c in der Ansteuerungsrichtung x zusammen mit dem zweiten Gewichtsab­ schnitt 3d durch die Wirkung der Ansteuerungsbalken 4a an­ gesteuert oszillieren, wenn eine Spannung angelegt wird zwischen der auf den jeweiligen ersten Gewichtsabschnitten 3c gebildeten beweglichen Ansteuerungselektrode 5 und der stationären Ansteuerungselektrode 6, welche auf dem Basis­ abschnitt 2 dazu gegenüberliegend gebildet ist. Wenn eine Winkelgeschwindigkeit um die Winkelgeschwindigkeitsachse z während dieser Ansteuerungsoszillation angelegt wird, os­ zilliert danach der zweite Gewichtsabschnitt 3d in der Er­ fassungsrichtung y durch die Erfassungsbalken 4b.

Die Oszillationsüberwachungselektroden 12, 13 sind auf den ersten Gewichtsabschnitten 3c und dem ihnen gegenüber­ liegenden Basisabschnitt 2 ebenfalls in dem Winkelgeschwin­ digkeitssensor 700 gebildet. Die Oszillationsüberwachungs­ elektroden 12, 13 werden zur Überwachung der physikalischen Größe der Ansteuerungsoszillation ähnlich wie bei der er­ sten Ausführungsform verwendet.

Als nächstes wird der Betrieb des Sensors der vorlie­ genden Ausführungsform insbesondere erläutert. Wenn eine periodische Spannung an die nicht dargestellte externe Schaltung angelegt wird, oszillieren die ersten Gewichtsabschnitte 3c angesteuert entlang der Ansteuerungsrichtung x zusammen mit dem zweiten Gewichtsabschnitt 3d infolge des Freiheitsgrads der Ansteuerungsbalken 4a in der Ansteue­ rungsrichtung x. Dabei oszilliert der erste Gewichtsab­ schnitt 3c nicht angesteuert (wird nicht verschoben), wobei sich die Kapazität zwischen den Erfassungselektroden 9, 10, 9a und 10a infolge der einfachen Ansteuerungsoszillation (reine Oszillation in der Ansteuerungsrichtung) ändert.

Obwohl der Unterschied bezüglich der vierten Ausfüh­ rungsform ein Nachteil dieser Ausführungsform zu sein scheint, zeigt sich tatsächlich dazu keine Schwierigkeit, da der Einfluss der Ansteuerungsoszillation durch Summen­ bildung der Ausgänge der benachbarten zwei Erfassungselek­ troden aufgehoben werden kann.

Die oben beschriebene Ansteuerung in Resonanz oder in Nicht-Resonanz kann ebenfalls bei der vorliegenden Ausfüh­ rungsform angenommen werden. Es ist ebenfalls vorteilhaft die ACG anzunehmen, da sie die Temperaturabhängigkeit der Ansteuerungsamplitude entfernen kann und die Temperatur­ drift der Empfindlichkeit unterdrücken kann.

Wenn eine Winkelgeschwindigkeit um die Winkelgeschwin­ digkeitsachse z in einem Zustand aufgebracht wird, bei wel­ chem die ersten Gewichtsabschnitte 3c und der zweite Ge­ wichtsabschnitt 3d angesteuert oszillieren, oszilliert der zweite Gewichtsabschnitt 3d in der Erfassungsrichtung x in­ folge des Freiheitsgrads der Erfassungsbalken 4b durch die dem zweiten Gewichtsabschnitt 3d aufgebrachte Coriolis­ kraft. Zu dieser. Zeit kann die Winkelgeschwindigkeit Ω durch differentielles Erfassen der Kapazität der Erfas­ sungselektroden 9, 10 und der Kapazität der Erfassungselek­ troden 9a, 10a auf dieselbe Weise wie bei der ersten Aus­ führungsform erfasst werden.

Dabei werden die ersten Gewichtsabschnitte 3c, die An­ steuerungselektroden 5, 6 und die Oszillationsüberwachungs­ elektroden 12, 13 nicht in der Erfassungsrichtung durch die Erfassungsoszillation verschoben. Dies bedeutet, dass die Erfassungsoszillation nicht durch die elektrostatischen Kräfte der Ansteuerungselektroden 5, 6 und der Oszillati­ onsüberwachungselektroden 12, 13 beeinflusst wird, was zu einer genauen Erfassung der Winkelgeschwindigkeit führt.

Obwohl die Federkonstante der Erfassungsbalken 4b oft im Vergleich mit derjenigen der Ansteuerungsbalken 4a ver­ ringert wird, um die Empfindlichkeit im allgemeinen zu er­ höhen, werden des weiteren die Erfassungsbalken an der In­ nenseite der Erfassungsbalken positioniert, welche mit dem Basisabschnitt bei der vorliegenden Ausführungsform verbun­ den sind. Daher kann die Resonanzfrequenz in der Richtung der Winkelgeschwindigkeitsachse z leicht erhöht werden. Es ist sehr vorteilhaft den Sensor mit geringem Rauschen zu realisieren, da es möglich ist leicht die unnötige Oszilla­ tion zu verhindern, wodurch der Gewichtsabschnitt in Rich­ tung der Winkelgeschwindigkeitsachse z in Resonanz gebracht wird.

Das Verfahren zur Unterdrückung einer unnötigen Oszil­ lation hervorgerufen durch den Bearbeitungsfehler (Bearbeitungsfehler der Ansteuerungsbalken 4a insbesondere) bei dem Winkelgeschwindigkeitssensor 700 kann unter Verwen­ dung der Elektroden zur Unterdrückung einer unnötigen Os­ zillation 7, 8, 7a und 8a ähnlich wie bei der ersten Aus­ führungsform ausgeführt werden. Dementsprechend wird wie bezüglich der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Fig. 5A bis 5D beschrieben überhaupt kein Ausgangs­ signal ausgegeben, wenn die Winkelgeschwindigkeit null ist, und es wird lediglich ein Winkelgeschwindigkeitssignal er­ fasst, wenn die Winkelgeschwindigkeit aufgebracht wird.

Achte Ausführungsform

Als nächstes wird eine achte Ausführungsform erläutert. Die vorliegende Ausführungsform ist eine Modifizierung, welche durch Kombinieren der siebenten Ausführungsform mit der zweiten Ausführungsform bereitgestellt wird, und es werden hauptsächlich die Unterschiede zu der siebenten Aus­ führungsform erläutert. Fig. 15 stellt einen Winkelge­ schwindigkeitssensor 800 der vorliegenden Ausführungsform dar. Obwohl die siebente Ausführungsform einen Gewichtsab­ schnitt 3 aufweist, welcher sich aus den zwei ersten Ge­ wichtsabschnitten 3c und dem zweiten Gewichtsabschnitt 3d zusammensetzt, unterscheidet sich die vorliegende Ausfüh­ rungsform von der siebenten Ausführungsform dahingehend, dass mehrere (zwei in diesem Beispiel) Gewichtsabschnitte 3 bereitgestellt werden, welche nahezu gleich ausgebildet sind.

Insbesondere besitzt der in Fig. 15 dargestellte Win­ kelgeschwindigkeitssensor 800 zweit Teile G, welches je­ weils dem in Fig. 14 dargestellten Winkelgeschwindigkeits­ sensor 700 entsprechen und parallel in Richtung der x-Achse vorgesehen sind. Ein Teil der Bezugszeichen ist in Fig. 15 ausgelassen.

Als nächstes wird der Betrieb des Sensors 800 der vor­ liegenden Ausführungsform erläutert, wobei hauptsächlich auf die Unterschiede zu der siebenten Ausführungsform abge­ hoben wird. Die Operation des ersten Gewichtsabschnitts 3c und des zweiten Gewichtsabschnitts 3d in jedem der Ge­ wichtsabschnitte 3 ist im wesentlichen dieselbe wie bei der siebenten Ausführungsform. Jedoch zeigt die vorliegende Ausführungsform insbesondere einen Vorteil, wenn die zwei Gewichtsabschnitte 3 in Gegenphase zueinander angesteuert oszillieren, da die Störungsbeschleunigung infolge dessel­ ben Grunds wie bei der zweiten Ausführungsform aufgehoben werden kann.

Das heißt, wenn beide Gewichtsabschnitte 3 entlang der Ansteuerungsrichtung x in Gegenphase zueinander angesteuert oszillieren und die Winkelgeschwindigkeit um die Winkelge­ schwindigkeitsachse z aufgebracht wird, oszillieren die Ge­ wichtsabschnitte 3c in den jeweiligen Gewichtsabschnitten 3 in der Erfassungsrichtung y in Gegenphase zueinander infol­ ge des Freiheitsgrads der Erfassungsbalken 4d in der Erfas­ sungsrichtung y. Zur selben Zeit kann der Einfluss der Stö­ rungsbeschleunigung unter Differenzbildung der Ausgänge von den zwei Gewichtsabschnitten 3d entfernt werden. Die vor­ liegende Ausführungsform besitzt dahingehend einen Vorteil, dass die Empfindlichkeit im Vergleich mit der zweiten Aus­ führungsform verdoppelt ist.

Es ist ebenfalls möglich die Beschleunigung unter Sum­ menbildung der Ausgänge von den zwei zweiten Gewichtsab­ schnitten 3d demgegenüber zu messen. Dementsprechend kann ein Sensor, welcher zur selben Zeit zum Messen der Be­ schleunigung und der Winkelgeschwindigkeit geeignet ist, durch Verarbeiten der Signale realisiert werden. Die vor­ liegende Ausführungsform kann ebenfalls die Wirkungen zei­ gen, welche erzielt werden durch Halten der Mehrzahl von Gewichtsabschnitten 3 unabhängig voneinander, ohne dass sie verbunden sind. D. h. der Sensor kann als Ganzes miniaturi­ siert sein, die Kosten sind verringert, der Ertrag ist er­ höht, und die mehreren Ansteuerungselektroden können leicht ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform positioniert werden.

Neunte Ausführungsform

Als nächstes wird eine neunte Ausführungsform erläu­ tert. Die vorliegende Ausführungsform ist bezüglich der achten Ausführungsform modifiziert und stellt eine Kombina­ tion der siebenten Ausführungsform und der dritten Ausfüh­ rungsform dar. Die Unterschiede zu der achten Ausführungs­ form werden hauptsächlich unter Bezugnahme auf Fig. 16 erläutert, welche einen Winkelgeschwindigkeitssensor 900 der vorliegenden Ausführungsform darstellt.

Obwohl der Winkelgeschwindigkeitssensor 900 zwei Ge­ wichtsabschnitte 3 aufweist, welche sich aus dem ersten Ge­ wichtsabschnitt 3c und den zweiten Gewichtsabschnitten 3d ähnlich wie bei dem in Fig. 15 dargestellten Winkelge­ schwindigkeitssensor 800 zusammensetzen, unterscheidet er sich dahingehend, dass keine Innenseitenansteuerungselek­ troden 5, 6 (die rechte Seite des linken ersten Gewichtsab­ schnitts 3c und die linke Seite des rechtsseitigen ersten Gewichtsabschnitts 3c) und keine Oszillationsüberwachungs­ elektroden 12, 13 vorhanden sind. Ein weiterer Unterschied liegt dahingehend vor, dass zwei erste Gewichtsabschnitte 3c der zwei Gewichtsabschnitte 3 durch den Verbindungsbal­ ken (gekoppelten Balken) 20 verbunden sind, welcher zum Verschieben der zwei ersten Gewichtsabschnitte 3c sowohl in der Ansteuerungsrichtung x als auch der Erfassungsrichtung y geeignet ist. Der Sensor 900 besitzt zwei Teile H mit derselben Form, die auf den rechten und linken Seiten ange­ ordnet sind.

Als nächstes wird der Betrieb der vorliegenden Ausfüh­ rungsform erläutert, wobei hauptsächlich auf die Unter­ schiede zu der achten Ausführungsform abgehoben wird. Die Operation des Oszillierens der jeweiligen Gewichtsabschnit­ te 3 (des ersten Gewichtsabschnitts 3c und des zweiten Ge­ wichtsabschnitts 3d) in Phase oder in Gegenphase ist gleich wie bei der achten Ausführungsform. Die folgenden Punkte sind ebenfalls gleich wie jene bei der achten Ausführungs­ form.

Insbesondere kann der Einfluss der Beschleunigung durch Differenzbildung der Ausgangssignale der zwei zweiten Ge­ wichtsabschnitte 3d entfernt werden, wobei die Empfindlich­ keit im Vergleich zu der siebenten Ausführungsform nahezu verdoppelt ist, und es kann die Beschleunigung durch Summenbildung der Ausgänge von den zwei zweiten Gewichtsab­ schnitten 3d gemessen werden. Dementsprechend kann der Sen­ sor, welcher zur gleichen Zeit zum Messen der Winkelge­ schwindigkeit und der Beschleunigung geeignet ist, in Ab­ hängigkeit eines Signalverarbeitungsverfahrens realisiert werden.

Da die zwei ersten Gewichtsabschnitte 3c durch den Ver­ bindungsbalken 20 bei der vorliegenden Erfindung verbunden sind, kann des weiteren sich die Wirkung, welche durch das gekoppelte Oszillationssystem erlangt wird, welches durch die zwei Gewichtsabschnitte 3 gebildet wird, ähnlich wie bei der dritten Ausführungsform zeigen.

Weitere Ausführungsformen

Während die jeweiligen Ausführungsformen oben beschrie­ ben worden sind, werden die folgenden Punkte als Gegen­ stände zitiert, die allen Ausführungsformen gemeinsam sind. Zuerst ist das Verfahren mittels der elektrostatischen Kraft hauptsächlich als Verfahren zur Unterdrückung einer unnötigen Oszillation bei den jeweiligen Ausführungsformen beschrieben worden. Dies liegt daran, dass das Verfahren unter Verwendung der elektrostatischen Kraft den Herstel­ lungsprozess vereinfachen kann, eine geringe Anzahl von Teilen erfordert und die Miniaturisierung gestattet.

Es ist jedoch möglich ein piezoelektrisches Element als Einrichtung zur Unterdrückung einer unnötigen Oszillation zu verwenden. In diesem Fall wird beispielsweise eine pie­ zoelektrische Dünnschicht (nicht dargestelltes piezoelek­ trisches Element) wie ein PZT auf dem Balkenabschnitt 4 oder dem Ansteuerungsbalken 4a gebildet, und es wird eine externe Kraft auf den Gewichtsabschnitt 3 in der Erfas­ sungsrichtung y unter Verwendung einer Dehnung (strain) aufgebracht, welche erzeugt wird, wenn ein elektrisches Signal an die piezoelektrische Dünnschicht angelegt wird.

Dementsprechend kann die unnötige Oszillation unterdrückt werden. Da das piezoelektrische Element durch die angelegte Spannung eine große Dehnung zur Unterdrückung einer unnöti­ gen Oszillation des Gewichtsabschnitts erzeugen kann, ist die erforderliche Spannung klein.

Ein Teil, welches eine Lorentz-Kraft als dem Gewichts­ abschnitt 3 aufzubringende externe Kraft erzeugt, kann als die Einrichtung zur Unterdrückung einer unnötigen Oszilla­ tion angenommen werden. Insbesondere kann beispielsweise ein nicht dargestelltes Verdrahtungsteil auf dem Gewichts­ abschnitt 3 oder dem zweiten Gewichtsabschnitt 3b über den Balkenabschnitt 4 oder den Erfassungsbalken 4b gebildet werden, so dass der Strom, welcher in diesem Verdrahtungs­ teil fließt, und ein außen vorgesehener Permanentmagnet oder ein (nicht dargestellter Elektromagnet) als Einrich­ tung zur Erzeugung der Lorentz-Kraft aufeinander einwir­ ken. Danach kann die Lorentz-Kraft durch Regeln des Strom­ flusses durch das Verdrahtungsteil oder durch Steuern des Stromflusses durch den Elektromagneten gesteuert werden. Bei diesem Steuerverfahren beeinträchtigt die Streuung bzw. das Leck (leakage) der Spannung auf die Erfassungsseite, welche für die Einrichtung zur Unterdrückung einer unnöti­ gen Oszillation verwendet wird, wenig die Erfassung der Winkelgeschwindigkeit durch einen Gleichstromfluss in dem Verdrahtungsteil auf dem Gewichtsabschnitt. Wenn der Perma­ nentmagnet verwendet wird, kann der Energieverbrauch ver­ ringert werden.

Die Einrichtung zur Verringerung der unnötigen Oszilla­ tion, welche die Lorentz-Kraft verwendet, besitzt dahinge­ hend einen Vorteil, dass die an das Verdrahtungsteil oder den Elektromagneten angelegte Spannung wenig dafür verant­ wortlich ist ein Rauschen durch ein Leck bzw. eine Streuung davon auf die Winkelgeschwindigkeitserfassungsseite hervor­ zurufen, und der Wert ist sogar dann klein, wenn ein Leck bzw. eine Streuung auftritt. Die Einrichtung kann ebenfalls die Lorentz-Kraft durch einfache Prozesse durch Vorsehen des Verdrahtungsteils auf dem Gewichtsabschnitt über den Balkenabschnitt erzeugen.

Es können drei oder mehrere Gewichtsabschnitte 3 bei den oben beschriebenen zweiten, dritten, fünften und sech­ sten Ausführungsformen vorhanden sein. Bei den dritten und sechsten Ausführungsformen sollten wenigstens zwei der meh­ reren Gewichtsabschnitte 3 durch den Verbindungsbalken 20 verbunden sein. Die zwei Gewichtsabschnitte 3 können durch mehrere (mehr als einen) Verbindungsbalken 20 verbunden sein.

Des weiteren sind die elektrostatische Ansteuerung oder die elektrostatische Erfassung unter Verwendung der Kamm­ zahnelektroden als Ansteuerungseinrichtung für die Ansteue­ rungsoszillation des Gewichtsabschnitts 3 und die Winkelge­ schwindigkeitserfassungseinrichtung in den oben beschriebe­ nen jeweiligen Winkelgeschwindigkeitssensoren veranschau­ licht worden. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Die vorliegende Erfindung ist unabhängig von dem Ansteuerungsverfahren oder dem Erfassungsverfahren verwendbar. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung ähnliche Wirkungen wie in dem Winkelgeschwindigkeitssensor zeigen, welcher das Ansteuerungs- oder Erfassungsverfahren unter Verwendung einer elektromagnetischen Kraft oder eines piezoelektrischen Elements und eines Dehnungsmessstreifens annimmt.

Vorstehend wurde ein zur Verhinderung einer unnötigen Oszillation geeigneter Winkelgeschwindigkeitssensor offen­ bart. Der Winkelgeschwindigkeitssensor (100) besitzt einen Gewichtsabschnitt (3), welcher in einer Ansteuerungsrich­ tung (x) angesteuert oszillieren kann und in einer Erfas­ sungsrichtung (y) oszillieren kann, wenn eine Winkelge­ schwindigkeit aufgebracht wird, und Elektroden zur Unter­ drückung einer unnötigen Oszillation (7, 7a, 8, 8a), welche eine dem Gewichtsabschnitt in der Erfassungsrichtung aufzu­ bringende elektrostatische Kraft erzeugen können. Die elek­ trostatische Kraft verhindert, dass der Gewichtsabschnitt in einer Richtung außer der Ansteuerungsrichtung angesteu­ ert oszilliert. Als Ergebnis kann eine unnötige Oszillation des Gewichtsabschnitts sogar dann verhindert werden, wenn bei dem Winkelgeschwindigkeitssensor ein Bearbeitungsfehler aufgetreten ist.

Claims (17)

1. Winkelgeschwindigkeitssensor mit:
einem Basisabschnitt (2),
einem Gewichtsabschnitt (3), welcher mit dem Basisab­ schnitt verbunden ist;
einem Balkenabschnitt (4, 4a, 4b), welcher den Ge­ wichtsabschnitt mit dem Basisabschnitt verbindet und den Gewichtsabschnitt trägt, um dem Gewichtsabschnitt zu ge­ statten in einer ersten Richtung (z) angesteuert zu oszil­ lieren und in einer zweiten Richtung (y) zu oszillieren, wenn eine Winkelgeschwindigkeit um eine Winkelgeschwindig­ keitsachse (z) in einem Zustand aufgebracht wird, bei wel­ chem der Gewichtsabschnitt angesteuert oszilliert, wobei die Winkelgeschwindigkeitsachse senkrecht zu der ersten Richtung und der zweiten Richtung ausgerichtet ist; und
einer Einrichtung zur Unterdrückung einer unnötigen Oszillation (7, 7a, 8, 8a), welche einen externe Kraft dem Gewichtsabschnitt in der zweiten Richtung aufbringt, um zu verhindern, dass der Gewichtsabschnitt in einer Richtung außer der ersten Richtung angesteuert oszilliert.

2. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsabschnitt eine Mehrzahl von Gewichtsabschnitten enthält, die unabhängig zueinander verschiebbar sind.

3. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsabschnitt erste und zweite Gewichtsabschnitte aufweist, die miteinander durch einen Verbindungsbalken (20) verbunden sind.

4. Winkelgeschwindigkeitssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsabschnitt erste und zweite Gewichtsabschnitte enthält, die in Gegen­ phase zueinander angesteuert oszillieren.

5. Winkelgeschwindigkeitssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Unterdrückung einer unnötigen Oszillation eine elektrosta­ tische Kraft als an den Gewichtsabschnitt anzulegende ex­ terne Kraft erzeugt.

6. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Unterdrückung ei­ ner unnötigen Oszillation Kammzahnelektroden der Basisab­ schnittsseite (8, 8a), welche von dem Basisabschnitt her­ ausragen, und Kammzahnelektroden der Gewichtsabschnittssei­ te (7, 7a) aufweist, welche von dem Gewichtsabschnitt her­ ausragen, um mit den Kammzahnelektroden der Basisab­ schnittsseite in Eingriff gebracht zu werden, und eine elektrostatische Kraft zwischen den Kammzahnelektroden der Basisabschnittsseite und der Kammzahnelektroden der Ge­ wichtsabschnittsseite erzeugt.

7. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Kammzahnelektroden der Ge­ wichtsabschnittsseite näher an einer der dazu benachbarten zwei Kammzahnelektroden der Basisabschnittsseite als an der Mitte einer Lücke zwischen den zwei Kammzahnelektroden der Basisabschnittsseite positioniert ist.

8. Winkelgeschwindigkeitssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Einrichtung zum Unterdrücken einer unnötigen Oszillation aus einem pie­ zoelektrischen Element zusammensetzt, welches auf dem Bal­ kenabschnitt gebildet ist, zum Aufbringen der externen Kraft auf den Gewichtsabschnitt unter Verwendung einer in dem piezoelektrischen Element erzeugten Dehnung.

9. Winkelgeschwindigkeitssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Einrichtung zur Unterdrückung einer unnötigen Oszillation aus einem Teil zusammensetzt, das eine Lorentz-Kraft als dem Ge­ wichtsabschnitt aufzubringende externe Kraft erzeugt.

10. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass
das Teil sich zusammensetzt aus einem Verdrahtungs­ teil, welches auf dem Gewichtsabschnitt über den Balkenab­ schnitt gebildet ist, und entweder aus einem extern vorge­ sehenen Permantmagneten oder einem Elektromagneten; und
ein Stromfluss in dem Verdrahtungsteil derart vorgese­ hen ist, dass er sich mit dem Permantmagneten oder dem Elektromagneten gegenseitig beeinflusst, um die Lorentz- Kraft zu erzeugen.

11. Winkelgeschwindigkeitssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch ein Ansteuerungsteil (5, 6), welches den Gewichtsabschnitt durch eine zwischen dem Ge­ wichtsabschnitt und dem Basisabschnitt erzeugte elektrosta­ tische Kraft angesteuert oszillieren lässt.

12. Winkelgeschwindigkeitssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch ein Überwachungsteil (5, 6, 12, 13), welches die physikalische Größe einer Ansteue­ rungsoszillation des Gewichtsabschnitts überwacht.

13. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ansteuerungsamplitude der An­ steuerungsoszillation des Gewichtsabschnitts durch eine ne­ gative Rückkopplung unter Verwendung eines durch das Über­ wachungsteil erlangten Ergebnisses auf einen konstanten Wert gesteuert wird.

14. Winkelgeschwindigkeitssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass
der Gewichtsabschnitt einen ersten Gewichtsabschnitt (3a) und einen zweiten Gewichtsabschnitt (3b) aufweist, welcher mit dem ersten Gewichtsabschnitt über einen Ansteuerungsbalken (4a) verbunden ist und über einen Erfas­ sungsbalken (4b) mit dem Basisabschnitt verbunden ist;
der erste Gewichtsabschnitt in der ersten Richtung an­ gesteuert oszilliert;
sowohl der erste Gewichtsabschnitt als auch der zweite Gewichtsabschnitt durch den Erfassungsbalken in der zweiten Richtung oszillieren, wenn die Winkelgeschwindigkeit um die Winkelgeschwindigkeitsachse in dem Zustand aufgebracht wird, bei welchem der erste Gewichtsabschnitt angesteuert oszilliert; und
die Winkelgeschwindigkeit auf der Grundlage einer Os­ zillation des zweiten Gewichtsabschnitts in der zweiten Richtung erfasst wird.

15. Winkelgeschwindigkeitssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass
der Gewichtsabschnitt einen ersten Gewichtsabschnitt (3c), welcher mit dem Basisabschnitt über einen Ansteue­ rungsbalken (4a) verbunden ist, und einen zweiten Gewichts­ abschnitt (3d) aufweist, welcher mit dem ersten Gewichtsab­ schnitt über einen Erfassungsbalken (4b) verbunden ist;
der erste Gewichtsabschnitt und der zweite Gewichtsab­ schnitt in der ersten Richtung angesteuert oszillieren;
der zweite Gewichtsabschnitt in der zweiten Richtung durch den Erfassungsbalken oszilliert, wenn die Winkelge­ schwindigkeit um die Winkelgeschwindigkeitsachse in dem Zu­ stand aufgebracht wird, bei welchem der erste Gewichtsab­ schnitt und der zweite Gewichtsabschnitt angesteuert oszil­ lieren; und
die Winkelgeschwindigkeit auf der Grundlage einer Os­ zillation des zweiten Gewichtsabschnitts in der zweiten Richtung erfasst wird.

16. Winkelgeschwindigkeitssensor zum Erfassen einer Win­ kelgeschwindigkeit, welche um eine Winkelgeschwindigkeits­ achse (z) aufgebracht wird, mit:
einem Basisabschnitt (2);
einem Gewichtsabschnitt (3), welcher mit dem Basisab­ schnitt verbunden ist, um in einer ersten Richtung (x) zur Durchführung einer Ansteuerungsoszillation angesteuert zu oszillieren und um in einer zweiten Richtung (y) zur Durch­ führung einer Erfassungsoszillation zu oszillieren, um die Winkelgeschwindigkeit zu erfassen, wenn die Winkelgeschwin­ digkeit dem Gewichtsabschnitt aufgebracht wird, welcher die Ansteuerungsoszillation durchführt, wobei die erste Richtung und die zweite Richtung senkrecht zu der Winkelgeschwindigkeitsachse ausgerichtet sind; und
einem Teil zur Unterdrückung einer unnötigen Oszilla­ tion (7, 7a), welches integriert mit dem Gewichtsabschnitt ausgebildet ist, um eine externe Kraft zu erzeugen, welche dem Gewichtsabschnitt in der zweiten Richtung aufgebracht wird, um zu verhindern, dass der Gewichtsabschnitt in der zweiten Richtung angesteuert oszilliert, wenn keine Winkel­ geschwindigkeit aufgebracht wird.

17. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass
das Teil zur Unterdrückung einer unnötigen Oszillation eine Elektrode der Gewichtsabschnittsseite (7, 7a), welche integriert mit dem Gewichtsabschnitt ausgebildet ist, und eine Elektrode der Basisabschnittsseite (8, 8a) enthält, welche mit dem Basisabschnitt integriert ausgebildet ist und der Elektrode der Gewichtsabschnittseite gegenüber­ liegt; und
die Elektrode der Gewichtsabschnittsseite und die Elektrode der Basisabschnittsseite eine elektrostatische Kraft als externe Kraft durch eine dazwischen angelegte Spannung erzeugen.