JP2000509812A - 直交する１次振動および２次振動の相互干渉を防止した回転速度ジャイロスコープ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 それ自身の回転を検出するための回転速度ジャイロスコープ（１００）は、基体（１０２）と、基体（１０２）に対して１次振動子サスペンション（１０４）を介して変位可能に支持された１次振動子（１０６）と、１次振動子（１０６）に対して変位可能に設けられ、１次振動子サスペンション（１０４）から離れた位置に設けられる２次振動子サスペンション（１１２）によって支持された２次振動子（１１４）とを備える。２次振動子サスペンション（１１２）は、１次振動子（１０６）で発生した振動が２次振動子（１１４）に伝達されることができるように構成され、一方でコリオリ力によって発生した２次振動子（１１４）の振動が１次振動子（１０６）へ逆伝達されないように構成される。それに加え、１次振動子（１０６）と２次振動子（１１４）の主面は実質的に同一面上に伸び、１次振動子（１０６）および／または２次振動子（１１４）の振動が上記平面で起こるように構成される。

Description

【発明の詳細な説明】 直交する１次振動および２次振動の相互干渉を防止した回転速度ジャイロスコ ープ 本発明は変位センサ、特にコリオリ力を利用した微小機械的（micromechani-c al）な回転速度ジャイロスコープ(rotational rate gyroscopes)に関するもので ある。 コリオリ力を利用した微小機械的な回転速度ジャイロスコープは、例えば自動 車や航空機の位置決定などのように、多くの分野で用いられている。このような 装置またはセンサは一般に周期的な振動を生成するために励振される可動機構を 有している。このような励振によって誘発される周期的な振動は１次振動と呼ば れる。このセンサが１次振動または１次動作と直交する軸の回りに回転した時、 １次振動の動作の結果として測定量、つまり角速度(angular velocity)に比例し たコリオリ力を生じる。コリオリ力は１次振動と直交する第２の振動を誘発する 。この１次振動に直交する第２の振動は２次振動と呼ばれる。また、検出振動と も呼ばれる２次振動は幾つかの測定方法によって検出され、その検出された量は 回転速度ジャイロスコープに作用する回転速度を測る物差しとして用いられてい る。 １次振動を発生させるために、当分野では公知である、とりわけ熱、圧電、静 電および誘導の方法が用いられる。２次振動を検出するため、圧電、ピエゾ抵抗 、および容量測定原理が用いられている。 公知の微小機械的な回転速度ジャイロスコープは、K．Funk，A．Shilp，M．0f fenberg，B．ElsnerおよびF．Larmer著「Surface Micromachining Resonant Sil icon Structures」,The 8th International Conference on Solid-State Sensor s and Actuators，Eurosensors IX，NEWS,第５０〜５２頁に開示されている。特 に、この文献で説明された公知の準回転ジャイロスコープ(quasi-ro- tating gyroscope)は、２方向に回転できるよう基体に支持された円形振動子（c ircular oscillator）を備えている。公知のジャイロスコープの振動子はｘ−ｙ 平面に関してディスク形状を有し、このディスクの対向する２つの側にくし歯状 電極構造(comb electrode configurations)が取り付けられている。くし歯状電 極構造は振動子本体(oscillating body)を駆動するために使用され、振動子のく し歯状電極とそれにかみ合う固定くし歯状電極とで構成されている。同様に、１ 次振動子に取り付けられたくし歯状電極と対応する固定くし歯状電極とがかみ合 うくし歯状電極検出構造(comb electro dedetection assembly)が設けられてい る。振動子を駆動するために用いられ、かつくし歯状駆動手段(comb drive)とも 呼ばれる入力側のくし歯状電極構造は、励振用電圧に対し適切に接続されている 。その結果、くし歯状駆動手段の第１くし歯状電極構造には交流電圧が印加され 、その一方で、第２くし歯状電極構造にはこの第１電圧に対して位相が１８０度 変化した第２電圧が印加される。印加された交流電圧により、振動子はｘ−ｙ平 面に対して垂直なｚ軸まわりで回転振動を行うように励振される。ｘ−ｙ平面内 における振動子の振動は、前述の１次振動である。 公知のジャイロスコープがある所定の角速度でｙ軸を中心に回転した時、その ｙ軸まわりの角速度に比例するコリオリ力が振動子に対して働く。このコリオリ 力は振動子のｘ軸まわりの回転振動を発生させる。この振動子のｘ軸まわりの回 転振動または周期的な「傾動」(tilting)は、ジャイロスコープまたはセンサの 下方に配置された２つの電極によって容量的に測定することができる。 上記公知のジャイロスコープの不利な点は、振動子の１次振動と、コリオリ力 が振動子本体に働いて発生した振動子の２次振動とが、単一の振動子によって行 われており、この単一の振動子は、２つの互いに直交する振動を実行できるよう に２軸ジョイントによって支持されているという点である。そのため、２つの振 動モード、すなわち１次振動および２次振動は互いに干渉を受け合うことになる 。その結果、回転速度ジャイロスコープの検出精度を最大限に高める目的で、１ 次および２次振動の固有振動数(intrinsic frequencies)を互いに独立して正確 に 調整する(balance)ことが不可能である。さらに、公知のジャイロスコープの場 合には、振動子を駆動するためのくし歯状電極構造が２次振動によって傾動する ので、１次振動が２次振動による影響を受けることになる。この影響により、１ 次振動は完全に調和的な方法で制御できなくなる。つまり、１次振動に対する２ 次振動の反作用による影響、すなわち１次振動を発生させるくし歯状電極構造の 傾動が制御できなくなる。 前述の文献で開示された公知の他の回転速度ジャイロスコープは、２つの互い に離れた振動マス(oscillatory masses)を備え、それぞれの振動マスがスプリン グビームによってそれぞれのくし歯状駆動手段に連結されて逆位相の振動を起こ す。２つの振動マスはあるスプリングビーム構造によって連結され、かつ２つの マスのサスペンションおよびマス間の連結ウェブ(connecting webs)により、ジ ャイロスコープがｚ軸まわりに回転した時にはｘ−ｙ平面内で回転振動を行う。 上記振動マスの回転に対する反作用として、２つの振動マスとそれらを互いに連 結するスプリングビームとがｙ軸方向に変位すると、４つのくし歯状電極構造に より容量的に検出される。 １番目の公知のジャイロスコープと同様に、２番目の公知のジャイロスコープ もまた１次振動と２次振動のための単一の振動子を備えている。そのため、２つ の直交する振動モードは互いに干渉し、コリオリ力によって発生した２次振動は １次振動子に対して反作用的な効果を及ぼす。この構造においても、１次および ２次振動の固有振動数を必要に応じて正確に調整することはできない。 公知の振動ジャイロスコープのさらなる例は、P．Greiff et al.，entitled“ Silicon Monolithic Micromechanical Gyroscope”in the conference band of Transducers 1991，966〜968頁に記載されている。このジャイロスコープはｘ− ｙ平面において二重ジンバル(double gimbal)構造であり、捩りばね(torsion sp rings）によって支持されている。枠状(flame-shaped)の第１振動子構造が板状 の第２振動子構造を取り囲み、第２振動子構造はその平面からｚ軸方向に突出 する慣性要素(inertia element)を備える。作動中には、第１振動子構造のｙ軸 まわりの回転振動は、第１振動の方向においては変形しにくい捩りばねを介して 第２振動子構造に伝達される。ｚ軸まわりの角速度が存在する時は、コリオリ力 がｙ軸方向に発生し、これが突出した慣性要素またはジャイロ要素と連動して第 ２振動子構造をｘ軸回りに変位させる。そのため、第２振動子構造はコリオリ力 による振動を、励振振動(excitation oscillation)に対して直交するｘ軸まわり で実行する。これは第２振動子構造を第１振動子構造に対して支持している捩り ばねより可能になったものである。このジャイロスコープにおいて、ｙ軸方向に のみ発生するコリオリ力は、第２振動子構造以外の構造に対して運動を起こさせ ることはない。なぜなら、第２振動子構造以外の構造はｙ軸方向に対して固定的 に支持されているからである。ｙ軸方向に突出しているジャイロ要素のみがコリ オリ力を受け取り、このコリオリ力が回転力に比例する測定可能な運動を発生さ せることができる。 上記構造の中では第１および第２振動の相互干渉が緩和されており、第１振動 の励振に対して第２振動の反作用が及ぶことはないが、突出するジャイロ要素の ために第２振動子構造を平面状に作成できないという不利な点が挙げられる。ジ ャイロスコープ構造を製造する際には、ジャイロ要素は第２振動子構造の上に金 電気めっき(gold electroplating)によって形成される。このような電気めっき は、ジャイロスコープの製造時間，製造工程および製造コストを増大させ、実質 的に平面状のモノリシック(monolithic)製造工程における集積化(integration) にとっては望ましくない。 ドイツ特許出願公開DE 44 28 405 A1は、くし歯状駆動手段と２つの振動マス( oscillatory masses)とを備えた励振作動機構(excitation actuation mechanism )を含む回転速度ジャイロスコープを開示し、上記２つの振動マスはスプリング 部材を介して互いに接続され、一つの振動システムを構成している。ジャイロス コープは、特にくし歯状駆動手段によって励振振動を行うように励起される第１ 振動構造(first oscillation structure)を備える。励振振動は接続点 を介して第１振動構造から第２振動マスへと伝達される。種々のばねおよび支持 手段によって第２振動マスは中央振動マス(central oscillatory mass)と接続さ れ、ばねは励振振動を第２振動マスから中央振動マスへと伝達し、かつ励振振動 によって２つの振動マスに対して互いに逆位相(opposite phases)の振動を引き 起こす。ジャイロスコープが回転する時、コリオリ力がとりわけ中央振動マスに 働き、その結果、この中央振動マスが励振振動に垂直な方向に運動するようにな る。また、コリオリ力は第２振動マスにも働き、第２振動マスは中央振動マスに 対向するコリオリの振動(Coriolis oscillation)を行う。なぜなら、２つの振動 マスが逆位相の励振振動を行うからである。 ドイツ特許出願公開DE 195 00 800 A1は、２つの振動マスを備えたコリオリ力 回転速度ジャイロスコープを開示し、この２つの振動マスは互いに機械的に連結 されて一つの振動構造を構成する。上記２つの振動マスは、それらの対向する表 面にそれぞれ２つの対称的に配置された曲がりばねを備え、追加的なシリコンウ ェブを用いながら、上記曲がりばねによって上記振動マスが互いに機械的に連結 されている。コリオリ力ジャイロスコープの第１カテゴリーにおいては、２次振 動子は１次振動子を使用せずに直接的に励振される。コリオリ力ジャイロスコー プの第２カテゴリーにおいては、２つの振動マスは１次振動子によって逆位相で 振動するように励振され、ウェブが１次振動を２次振動子に対して伝達し、この ２次振動子の振動は基体に連結された支持点を通過し、かつ基体に取り付けられ たばねを通過する。 本発明の目的は、経済的な製造が可能で、１次振動と２次振動の相互干渉が大 幅に緩和された回転速度ジャイロスコープを提供することである。 この目的は、クレーム１に記載の回転速度ジャイロスコープにより達成される。 本発明は次の発見を基礎とする。すなわち、１次振動子サスペンションを用い て１次振動子を基体(base member)に対して変位可能に支持することにより、１ 次振動と２次振動の相互干渉が緩和されるという発見である。１次振動子に加え られた１次振動は、２次振動子サスペンションを介して２次振動子に伝えられる 。その結果、２次振動子もまた１次振動を行う。回転速度ジャイロスコープの回 転によって生じるコリオリ力の結果として、２次振動子の１次振動に対して直交 する２次振動子の２次振動が生じ、この２次振動は、２次振動子サスペンション の適切な構造により、１次振動子に対して反作用効果（retroactive effect）を 与えないようになる。１次振動子サスペンションは、それぞれの実施例によるが 、適切な寸法を持つ複数のスプリングビーム、すなわち例えば捩りばね（torsio n spring）あるいは曲げばね(bending spring)等から構成されてもよく、この場 合、これらのばねは１次振動子サスペンションが方向に依存したばね硬さを持つ ように選ばれた断面と幾何学的構造（例えば斜めの支材であるとか適切な数が配 列されている等）とを持つ。このサスペンションの硬さの異方性(anisotropy)は 原則として、スプリングビームの配列だけで保証されることができる。このよう にして２次振動は１次振動子に対して反作用効果を持たない。その結果、測定さ れるべき量(quantity)によって励振(excitation)が影響を受けない。２次振動子 を１次振動子から距離をおいて配置し、１次振動子サスペンションおよび２次振 動子サスペンションに適切な構造を持たせることで、１次および２次振動の相互 干渉は最大限に緩和され、１次振動および２次振動は互いに独立して調整または バランス（balanced）させることができるようになる。この場合、２次振動子サ スペンションもまた１次振動子サスペンションから空間的に離れて配置され、望 ましくは異方性のばね硬さ(anisotropic rigidity)を備えている。 先行技術の中で示されている振動子のための二軸ジョイント、つまりいわゆる 一つの空間スポットに集中しておりかつ一つの振動子から互いに直交する１次お よび２次振動を発生させるような二軸ジョイントは、本発明にかかる回転速度ジ ャイロスコープの中では、互いに離れた２組のジョイントと振動子とに変形され る。この内の一組は１次振動子サスペンションおよび１次振動子をそれぞれ構成 し、他の一組は２次振動子サスペンションおよび２次振動子をそれぞれ構成して いる。上記２次振動子が２次振動子サスペンションを介して１次振動子に連結さ れることで、２つの振動の相互干渉が緩和される。１次振動子は駆動されて直動 式(translational)または回転式(rotational)振動を行い、この振動が２次振動 子サスペンションを介して２次振動子に伝えられる。しかしながら、回転速度ジ ャイロスコープの回転により作用するコリオリ力は、１次振動子サスペンション の適切な構造によって２次振動子に対してのみ作用し、１次振動子に対しては作 用しない。その結果、上記の励振は測定されるべき量(quantity)によって影響さ れない。さらに、コリオリ力によって起こる２次振動子の振動は、２次振動子サ スペンションを介することで、１次振動子に伝えられてもその動きに対しては無 視できる程度にしか伝わらない。このように本発明にかかる回転速度ジャイロス コープでは、１次振動子から１次振動を２次振動子に対して伝えることは可能で あるが、２次振動を１次振動子に対して逆に伝えることは可能でない。 本発明にかかる振動ジャイロスコープ(vibratory gyroscope)の構造において 、１次および２次振動子がほぼ同じ平面上に延びていることから、本発明の振動 ジャイロスコープは公知のプレーナー製造技術(planar manufacturing tech-niq ues)と完全に互換性を持つ(compatible)方法で製造することができる。そのため 、本発明にかかる振動ジャイロスコープの製造は簡素となる。その上、１次振動 および／または２次振動は、１次振動子および２次振動子が形成されている平面 の中で生じるので、コリオリ力は常に、ほぼ平面状の２次振動子に対して振動を 発生させるように働きかけることができる。 本発明の望ましい実施例を、添付した図を参照しながら以下にさらに詳細に説 明する。 図１Ａは本発明の第１実施例にかかる回転速度ジャイロスコープの平面図を示 し、 図１Ｂは図１Ａの回転速度ジャイロスコープの断面図を示し、 図２は本発明の第２実施例にかかる回転速度ジャイロスコープの平面図を示し 、 図３は本発明の第３実施例にかかる回転速度ジャイロスコープの平面図を示し 、 図４Ａは本発明の第４実施例にかかる回転速度ジャイロスコープの平面図を示 し、 図４Ｂは図４Ａの回転速度ジャイロスコープのＡ−Ｂ線に沿った断面図を示し 、 図５は本発明の第５実施例にかかる回転速度ジャイロスコープの平面図を示す 。 図１Ａは本発明の第１実施例にかかる回転速度ジャイロスコープ１００を示す 平面図であり、図１Ｂは図１ＡのＡ−Ａ’線に沿った回転速度ジャイロスコープ １００の概要断面図を示す。回転速度ジャイロスコープ１００は基体１０２を備 え、この基体１０２には１次振動子１０６が、アンカー手段１０４ａと４つのス プリングビーム１０４ｂとを含む１次振動子サスペンション１０４によって取り 付けられている。１次振動子１０６は外側リング１０６ａと内側リング１０６ｂ とを備える。この１次振動子１０６の外側リング１０６ａと内側リング１０６ｂ との間には、くし歯状電極のグループ１０８が配置されている。この１次振動子 のくし歯状電極のグループ１０８は、固定された電極グループ１１０に対し、か み合う指のようにそれぞれ対向する。第１実施例にかかる１次振動子サスペンシ ョンとは異なり、４つのアンカー手段がｘ−ｙ面上に配置され、２組の対向する アンカー手段を結ぶ接続線が互いに直角を構成するような形状にしてもよい。そ の場合、スプリングビームとして設計されたこれら接続線の交点において、すな わち１次振動子サスペンションの対称形の中心において、上記の４つのスプリン グビーム１０４ｂを連結してもよい。 １次振動子の一つの電極グループ１０８は、それに対向して配置された一つの 固定電極グループ１１０とともに、従来の方法で機能するいわゆるくし歯状駆動 手段(comb drive)を構成する。固定電極グループ１１０は、例えば基体１０２に 連結されていもよいし、あるいは別の方法で１次振動子に対向するように固定的 に配置されてもよい。しかし、固定電極グループ１１０は図を簡素化するため図 １Ｂには示していない。１次振動子１０６は、捩りばね１１２を介して２次振動 子１１４に連結されている。捩りばね１１２はこのようにして２次振動子サスペ ンションを構成し、この２次振動子サスペンションにより、２次振動子１１４は １次振動子１０６に対して機械的に連結される。 本発明の第１実施例にかかる回転速度ジャイロスコープにおいて、２次振動子 １１４は図１Ａに示すように長方形の形状を持ち、かつ１次振動子１０６を中に 配置するための開口部(recess)を持っていてもよい。図１Ａの紙面で言えば２次 振動子の上側と下側とのそれぞれにおいて、２次振動子の下方であってかつ基体 １０２の上面に第１検出用電極(sensing electrodes)１１６ａ，１１６ｂが設け られ、また同様に任意の追加電極(optionally additional electrodes)１１８ａ ,１１８ｂが設けられている。これらの電極の機能については以下に説明する。 回転速度ジャイロスコープ１００と本発明にかかる他の全ての回転速度ジャイ ロスコープの機能を詳しく説明するために、以下において、各図の左側に描かれ た互いに直交するｘ，ｙおよびｚ軸を持つ直角座標システム(cartesian coordi- nate system)を参照しながら説明する。 回転速度ジャイロスコープ１００がｙ軸回りを角速度(angular velocity)Ωｙ で回転する場合、その回転を検出するために、１次振動子１０６は回転振動を行 うように励振されなければならない。この１次振動子１０６の回転振動は、当業 者の間では公知の方法、すなわち適切な交流電圧を１次振動子１０６の電極グル ープ１０８と固定電極グループ１１０とで構成されたそれぞれの対向するくし歯 状駆動手段に印加することで起こる。くし歯状駆動手段は、当業者には知られて いるように、容量性駆動原理(capacitive drive principle)を実行する。例えば ４つのくし歯状駆動手段を１次振動子１０６を励振してｘ−ｙ面における回転振 動を行わせるために使用し、その一方で残りの４つのくし歯状駆動手段を上記ｘ −ｙ面における回転振動の容量的検出（capacitive detection）を行うために利 用することも可能である。１次振動子１０６がＺ軸の回りを回転する場合には、 ４つのスプリングビーム１０４ｂはトルクによってそれぞれｚ軸に対して撓め（ deflected）られる。図１Ｂから分かるように、４つのスプリングビーム１０４ ｂは長方形を持ち、その断面の長辺はｚ軸方向に伸び、短辺はｘ−ｙ面上に伸び ている。 このような１次振動子１０６のｘ−ｙ面上の振動は捩りばね１１２を介して２ 次振動子に伝えられる。これにより、２次振動子もまたｘ−ｙ面上において、矢 印１２０で概略的に示されたように回転を行う。回転速度ジャイロスコープ１０ ０のｙ軸に平行な一つの軸を中心とする回転によって生じ、かつ２次振動子に対 して働くコリオリ力の結果として、２次振動子１１４のｘ軸を中心とする回転が 生じる。これは、公知の記号１２２により象徴的に示される通りである。コリオ リ力は勿論１次振動子１０６に対しても働くが、しかし前述のスプリングビーム １０４ｂの幾何学的構造、つまり１次振動子サスペンション１０４により、１次 振動子１０６をｘ軸の回りに傾けさせることはない。さらに、コリオリ力により 発生した２次振動子１１４のｘ軸を中心とした回転運動は、１次振動子１０６に 対して伝えることができない。なぜなら、捩りばね１１２は、アンカー手段１０ ４ａとスプリングビーム１０４ｂとからなる１次振動子サスペンション１０４よ りも、ｘ軸を中心とした回転に関しては極めて低い捩れ硬さしか有しないからで ある。 電気的に導電性の材料、例えばポリシリコン等から構成される２次振動子１１ ４の変位は、その下方に配置された検出用電極１１６ａ，１１６ｂにより容量的 (capacitively)に検出される。これら２つの検出用電極１１６ａ，１１６ｂを設 けることによって、差動測定方法(differential measuring method)が使用可能 となるが、とりわけセンサの感度は、この差動測定方法を用いることにより、簡 素な測定方法と比較して、公知のように２倍となる。 上記２つの検出用電極１１６ａ，１１６ｂに対して適切な電圧をフィードバッ クすることにより、あるいは追加電極１１８ａ，１１８ｂに対して電圧を印加す ることにより、コリオリ力をある所定の範囲内に補正(compensated)することが でき、その結果、回転速度ジャイロスコープ１００の検出帯域幅(bandwidth)を 増大させることができる。例えば、検出用電極１１６ａ，１１６ｂに対してある いは追加電極１１８ａ，１１８ｂに対して交流電圧を印加すると、２次振動子の 振動に対してある程度の反力を与えるので、２つの高い振幅(oscillation am-pl itudes)を受けるような機械的システムを設けることなく、２次振動子１１４に 対して働くより大きなコリオリ力を測定することができる。 固有振動数(intrinsic frequencies)の調整(balancing)は、２次振動の固有振 動数の電気的調整(electronic adjustment)により実施される。電極１１６ａ， １１６ｂに対して、あるいは追加電極１１８ａ，１１８ｂに対して直流電圧を印 加することにより、２次振動の固有振動数は減少する。また、これらの電極に対 する交流電圧のフィーバックによって、２次振動の固有振動数は増大する。固有 振動数の調整により、回転速度ジャイロスコープはさらに小さな角速度Ωyに関 しても感度が高くなる。 以上のように、第１実施例においては、図１に示された１次および２次振動子 の主面はｘ−ｙ平面に内に配置され、１次振動もまたこの面内において発生させ られている。そして、センサの回転はｘ−ｙ平面に対して垂直(normal)なコリオ リ力を発生させ、その結果、先行技術の場合のように突出した部品(projecting parts)は必要でない。さらに、てこの原理(leverage principle)も有効に利用さ れている。そのため、微小機械の実現化(micromechanical realization)の場合 における特に困難な２つの問題を回避することができる。細長いスプリングビー ム１０４ｂの比較的小さな曲がり量が、大きな変形、すなわち（アンカー手段１ ０４ａから遠く離れた）２次振動子１０６が１次振動の方向に大きい振幅および 速度で変形することを可能にする。従ってスプリングビーム１０４ｂを曲げ変形 の比例領域(linear bending range)で作動させることが可能になる。本発明の第 １実施例にかかる回転速度ジャイロスコープ１００の他の有利な特徴は、２次振 動子１１４がｘ軸の回りに働いているトルクによってのみ検出方向に変位するこ とができるので、例えば２次振動子に作用している直進加速度(translational a ccelerations）から生まれる力のような干渉力(interference forces)を機械的 に緩和するという点にある。 当業者には明らかであるが、ｘ−ｙ−ｚ座標システム(coordinate system)を 参照する目的は、単に本発明の説明を簡素化しかつ明瞭化する上で役立たせるた めである。なぜなら、以下に説明される本発明の他の実施例にかかる他の全ての 回転速度ジャイロスコープと同様に、この回転速度ジャイロスコープ１００もま た、所望のいずれの位置にでも配置できるからである。ｘ−ｙ−ｚ座標システム を用いて説明する目的は、相互に関係し合う動きの中における個々の動きを説明 するためである。さらに明らかなことであるが、ジャイロスコープまたはセンサ は、任意の軸を中心として回転した時に、その感度の高い一つまたは複数の軸の 方向における成分の検出を行う。 さらに、当業者には明らかであるが、スプリングビーム１０４ｂの個数とその ｘ−ｙ軸の角度の中線(angle median line)に沿った配列とは、単に一つの典型 例でしかない。ｘ軸を中心とする回転に関するサスペンション１０４の硬さは充 分に大きいので、１次振動子１０６の固定電極１１０に対する傾きを防止し、２ 次振動が１次振動すなわち１次振動のための励振構造(excitation assembly)に 向かって反作用効果を及ぼさないようにする。最も簡素な場合には、ｙ軸と平行 に配置され、かつアンカー手段１０４ａと１次振動子の内側リング１０６ｂとを 連結する２つのスプリングビームがあれば充分であろう。スプリングビーム１０ ４ｂをｘ軸に沿って配置するよりも、それらをｘ軸に対してある角度を持って配 置する方が有利である。サスペンションに関するこれらの注意点は、以下に繰り 返し明記はしないが、全ての実施例について、そして特に２次振動子サスペンシ ョンについて適用できる。 図２は本発明の第２実施例にかかる回転速度ジャイロスコープ２００を示す平 面図である。回転速度ジャイロスコープ２００は、ジャイロスコープ１００の１ 次振動子１０６とほぼ同様な１次振動子２０６を備える。１次振動子２０６は、 １つのアンカー手段２０４ａと４つのスプリングビーム２０４ｂとを備えた１次 振動子サスペンション２０４を介して、本発明の第１実施例と同様に基体（図示 せす）に連結されている。 回転速度ジャイロスコープ１００と比較した時に回転速度ジャイロスコープ２ ００が異なる点は、回転速度ジャイロスコープ２００の場合には、ｙ軸と平行な ある軸を中心とする回転と、ｘ軸と平行なある軸を中心とする回転との両方を検 出できることである。これは、２つの２次振動子２３０，２３２の存在により可 能になった。１番目の２次振動子２３０は第１部分２３０ａと第２部分２３０ｂ とから成る。２番目の２次振動子２３２も同様に、第１部分２３２ａと第２部分 ２３２ｂとからなる。第１部分２３０ａと第２部分２３０ｂとは１番目の２次振 動子サスペンション２３４を介して１次振動子２０６に連結されている。これと 同様に、２番目の２次振動子２３２の第１部分２３２ａと第２部分２３２ｂとは 、２番目の２次振動子サスペンション２３６を介して１次振動子２０６に連結さ れている。 １番目の２次振動子２３０は、１次振動子２０６に対して次のように配置され る。すなわち、２次振動子２３０の対称軸(axis of symmetry)はｙ軸に対しては 平行であり、かつ１次振動子２０６がその回りに回転振動を行うｚ軸に対しては 交差するように配置される。一方、２番目の２次振動子２３２の対称軸は１番目 の２次振動子２３０の対称軸に対して垂直(normal)に延びる。このように、１番 目の２次振動子はｙ軸に対して平行に配置され、他方２番目の２次振動子２３２ はｘ軸に対して平行に配置される。 ２つの２次振動子サスペンション２３４，２３６は、スプリングビームの形状 を持ち、１番目の２次振動子サスペンション２３４のスプリングビームおよび２ 番目の２次振動子サスペンション２３６のスプリングビームは、ｚ軸方向に働く 力によって撓められ、一方、ｘあるいはｙ軸方向の力に対しては実質的に撓まな いようになっている。また、スプリングビームの断面形状は長方形で、長辺はｘ −ｙ平面内に配置され、短辺はｚ軸方向に延びる。ここで指摘しておくが、本発 明で使用されるスプリングビームの断面形状は長方形に限るものではなく、スプ リングビームが一方向において他の方向よりも高いばね硬さを持つことができれ ば、例えは楕円形あるいは他の断面形状であっても使用できる。しかし既に指摘 したように、ばね硬さの異方性(anisotropy of the rigidity)はスプリングビー ムの適切な配置によっても得られる。 １次振動子２０６のそれぞれの電極グループ２０８とそれに対応する固定電極 グループ２１０とに適切な交流電圧が印加されて１次振動子２０６が励振される と、１次振動子２０６はｘ−ｙ平面内で回転振動を行う。この回転振動は、矢印 ２２０で概略的に示された通り、１番目の２次振動子サスペンションと２番目の ２次振動子サスペンションとを介して、２次振動子２３０，２３２に対して伝え られる。回転速度ジャイロスコープ２００がｙ軸に平行な一つの軸を中心として 角速度Ωyで回転すると、１番目の２次振動子２３０がｘ軸を中心に回転振動を 起こす。この回転振動は、第１実施例に関して説明したように、１番目の２次振 動子の検出用電極２１６ａ，２１６ｂを介して検出される。一方、回転速度ジャ イロスコープ２００がｘ軸を中心として角速度Ωxで回転すると、２番目の２次 振動子２３２がｙ軸を中心に回転振動を起こす。１番目の２次振動子の下方にも あるように、２番目の２次振動子の下方にも、対応する検出用電極２１６ａ，２ １６ｂと追加電極２１８ａ，２１８ｂとが配置されている。 回転速度ジャイロスコープ２００のｘ軸またはｙ軸を中心とした回転の検出と 、２次振動の固有振動数を静電整合(electrostatic matching)することによる固 有振動数の調整とは、第１実施例に関する説明と全く同じ方法で実行される。そ のため、回転速度ジャイロスコープ１００と同様に回転速度ジャイロスコープ２ ００もまた、静電駆動(electrostatic drive)と容量的測定原理(capacitive mea -suring principle)とを持つセンサを構成する。しかしながら、当業者には明ら かであるが、静電駆動と容量的測定原理とは単に典型例として述べられただけで あって、当業者には公知の他のいずれの駆動手段や測定原理でも、既に説明され た本発明の実施例およびこれから説明する本発明の実施例の中で使用することが できる。 回転速度ジャイロスコープ１００と比較した時に回転速度ジャイロスコープ２ ００が有利な点は、一つの回転を２軸測定(two-axis measurement)できることで ある。一方、回転速度ジャイロスコープ１００と比較した時に回転速度ジャイロ スコープ２００が不利な点は、ジャイロスコープ２００は直進的な干渉力 (translational interference forces)を機械的に補正しないという事実である 。なぜなら、１番目の２次振動子２３０および２番目の２次振動子２３２の両方 がそれぞれトルクによって変位するだけではなく、ｚ軸方向の直進力 (translational forces)によっても変位する可能性があるからである。しかし、 直進的な干渉力は電気的差動測定(electrical differential measurement)によ って補正することができる。なぜなら、回転によって引き起こされる２次振動子 の変位は反対方向に起こり、その一方で、直進的な干渉(translational inter-f erences)は２次振動子を同位相で変位させるからである。 ここで注意すべきは、電極１１６，１１８，２１６，２１８の最も望ましい形 状は、図中では長方形で示されてはいるが、実際は長方形ではない点である。特 に、可動電極である２次振動子１１４，２３０ａ，２３０ｂ，２３２ａ，２３２ ｂの下方からはみ出る上記の電極１１６，１１８，２１６，２１８の縁部は、ｚ 軸回りの回転方向に沿って延びる形状とするのがよい。このような形状とするの は、２次振動子の回転運動に基づく２次振動の容量検出を行なう際に、測定すべ き量に付加されて測定誤差を起こさせるおそれのある静電容量の変化 (capacitance changes)を全く生じさせないようにするためである。２次振動子 もまた、それらが１次振動子の主面と平行な主面を持つ限り、長方形とは異なる 形状を持ってもよい。 本発明の第１実施例の場合と同様に、図２に示された１次振動子および２次振 動子の主面はｘ−ｙ平面内に配置され、１次振動もまたこの面内で発生する。そ のため、センサが回転した時にｘ−ｙ平面に対して垂直なコリオリ力が発生し、 その結果、突出要素(projecting elements)がここでも不必要となる。 図３は本発明の第３実施例にかかる回転速度ジャイロスコープ３００の平面図 を示す。回転速度ジャイロスコープ３００は、音さの原理(tuning fork princi- ple)で作動する。これは、当業者には公知であり、またJ．Bernstein，S．Cho， A.I．King，A．Kourepins，P．MaclelおよびM．Weinbergが「A Microma-chined Comb-Drive Tuning Fork Rate Gyroscope」(Proc．IEEE Micro Elec-tromechani cal Systems Conference，Florida，USA)１９９３年２月号，１４３〜１４８頁 において記載された通りである。図３に示されたとおり、回転速度ジャイロスコ ープ３００は、１番目の１次振動子３０６ａおよび２番目の１次振動子３０６ｂ を備える。これら１番目の１次振動子３０６ａおよび２番目の１次振動子３０６ ｂは、それぞれ同一構造の１次振動子サスペンション３０４によって一つの基体 （図示せず）に対して連結されている。それぞれの１次振動子サスペンションは 、アンカー手段３０４ａとスプリングビーム３０４ｂとを備える。それぞれの１ 次振動子サスペンションはさらに、固定電極グループ３１０とかみ合う電極グル ープ３０８を備え、１番目の１次振動子３０６ａおよび２番目の１次振動子３０ ６ｂがｙ軸に対して平行な直動式振動を行うようにする。それぞれの１次振動子 は、２次振動子サスペンション３１２によって、１番目の２次振動子３１４ａと ２番目の２次振動子３１４ｂとから成る２次振動子と連結されている。それぞれ の２次振動子サスペンション３１２は、２つの捩りばね３１２ａおよび４つのス プリングビーム３１２ｂから構成される。 それぞれの電極グループ３０８および３１０から構成されたくし歯状駆動手段 に対して交流電圧が印加され、１次振動子の上に矢印３４０で示すように、１番 目の１次振動子３０６ａが２番目の１次振動子３０６ｂに逆位相で(in opposite phase）振動する時、ｙ軸に平行な１次振動子３０６ａ，３０６ｂの直動式運動 は、２次振動子サスペンション３１２を介して、２次振動子の上に矢印３４２で 象徴的に示すように、１番目および２番目の２次振動子３１４ａおよび３１４ｂ のｘ軸に平行な直動式運動に変換される。当業者には図３から明らかなように、 両方の１次振動子の対向する位相での運動もまた、両方の２次振動子の対向する 位相での運動に変換される。 回転速度ジャイロスコープ３００が、ｙ軸に平行な軸３４４を中心とする回転 を受けている時、公知の記号３４６で象徴的に示されるように１番目および２番 目の２次振動子３１４ａ，３１４ｂに対してコリオリ力が働く。１番目および２ 番目の２次振動子３１４ａ，３１４ｂの変位は、それらの下にある検出用電極３ １６および追加電極３１８によりそれぞれ検出される。この時、１番目および２ 番目の２次振動子３１４ａ，３１４ｂは、それぞれの下にある検出用電極ととも に差動容量性検出器(differential capacitive detector)を構成している。本発 明の第１実施例に関連して説明したように、振動数調整(frequency balancing) およびフィードバックは、必要に応じ、この実施例の中でも追加電極３１８によ って同様に可能である。 １次振動子サスペンション３０４のスプリングビーム３０４ｂおよびアンカー 手段３０４ａの断面形状が、第２実施例の対応する部分に関する説明の中で記載 した断面形状と同様に設計されている時、これらスプリングビーム３０４ｂとア ンカー手段３０４ａとにより、それぞれの１次振動子のｙ方向への変位が可能に なるが、他方ではそれらによって、コリオリ力が働く方向すなわちｚ方向への変 位は妨げられる。２次振動子サスペンション３１２のスプリングビーム３１２ｂ は、横方向すなわちｘ方向においては望ましいばね特性を発揮し、他方ｚ軸方向 においては非常に固くなるように設計されている。捩りばね３１２ａは、１次振 動子の電極グループ３０８が固定電極グループ３１０に対して傾くことを防止し 、これによって付勢手段つまりくし歯状駆動手段に対する測定量による反作用効 果を防止する。このようにして、捩りはね３１２ａは２次振動子３１４ａ，３１ ４ｂの回転振動を可能にし、かつ２次振動が１次振動子３０６ａ，３０６ｂに対 して逆に伝達されることを防止する。 本発明の前述の２つの実施例と同様に、図３に示された１次振動子および２次 振動子の主面はｘ−ｙ平面内に配置され、１次振動もまたこの面内で発生する。 そのため、ジャイロスコープあるいはセンサが回転した時にｘ−ｙ平面に対して 垂直なコリオリ力が発生し、その結果、突出要素(protruding elements)がここ でも不必要となる。 図４Ａは本発明の第４実施例にかかる回転速度ジャイロスコープ４００の平面 図を示し、図４ＢはそのＡ−Ｂ線に沿った断面図を示す。回転速度ジャイロスコ ープ４００は、４つのユニットからなる１次振動子サスペンション４０４によっ て基体４０２に連結された１次振動子４０６を備える。１次振動子サスペンショ ン４０４の一つのユニットは、一つのアンカー手段４０４ａおよび一つのスプリ ングビーム４０４ｂを含む。このアンカー手段は基体４０２およびスプリングビ ーム４０４ｂに対して連結されており、一方スプリングビームはアンカー手段と １次振動子４０６とを連結する。さらに１次振動子４０６は、固定電極グループ すなわち基体４０２に連結された電極グループ４１０とかみ合う４つの電極グル ープ４０８を備え、それぞれが一つのくし歯状駆動手段を形成している。 くし歯状駆動手段の断面は、図４Ｂに示される。この図に示されたくし歯状駆 動手段の特徴は、縦型(vertical)のくし歯状駆動手段であって、適切な交流電圧 が印加された時、１次振動子にはｚ方向に直動式振動(translational oscilla-t ion)が引き起こされる。 １次振動子サスペンション４０４のスプリングビーム４０４ｂは、ｚ方向に撓 むことができるが、ｘ−ｙ平面内の力に対しては実質的に変形しないような幾何 学的構造となっている。 １番目の２次振動子４３０は第１部分４３０ａと第２部分４３０ｂとからなり 、１番目の２次振動子サスペンション４３４によって１次振動子４０６に連結さ れている。これと同様に、２番目の２次振動子４３２は第１部分４３２ａと第２ 部分４３２ｂとからなり、２番目の２次振動子サスペンション４３６によって１ 次振動子４０６に連結されている。１番目の２次振動子サスペンション４３４お よ び２番目の２次振動子サスペンション４３６はいずれも、ｚ方向に対しては実質 的に変形せず、他方ｘおよびｙ方向には撓むことができるような幾何学的構造を 持つスプリングビームである。さらに、１番目および２番目の２次振動子の第１ 部分と第２部分とは、それらの内の２次振動子サスペンションと反対側にそれぞ れ２次振動子電極グループ４５０を備え、それぞれの２次振動子電極グループ４ ５０に対向する位置に、くし歯状駆動手段と類似した構造の固定検出用電極グル ープ４５２が配置されている。２次振動子電極グループ４５０と固定検出用電極 グループ４５２とが互いにくし歯状にかみ合う構造は、このくし歯状の電極の静 電容量(capacitance)の変化によって、２次振動子電極グループ４５０のｘ軸に 平行な動きが検出できるように設計されたものである。 図４Ａから分かるように、１番目の２次振動子４３０の対称軸はｙ軸に平行で あり、２番目の２次振動子４３２の対称軸はｘ軸に平行である。さらに、２番目 の２次振動子４３２は、１番目の２次振動子４３０と同様に、２次振動子電極グ ループと、それに対してくし歯状にかみ合う検出用電極グループとを備える。こ の検出用電極グループは、ｙ軸に平行な２次振動子４３２の変位、すなわち２次 振動子４３２の第１および第２部分４３２ａおよび４３２ｂの変位を検出するこ とができる検出用電極グループである。１次振動子はその下方に配置される１次 振動子検出用電極４５４を任意に備え、その目的は前述の場合と同様に１次振動 を容量的(capacitively)に検出しかつそれを調整するためである。ｚ軸方向への １次振動子の変位は、最初の２つの実施例と同様に、検出のためのさらに追加的 な直立型のくし歯状駆動手段により測定することができる。これは駆動のための くし歯状駆動手段と類似している。この目的のためには、一つまたは２つの直立 型くし歯状駆動手段によって容量的検出(capacitive detection)が可能になるで あろう。必要であれば、２次振動子の変位もまた直立型くし歯状駆動手段によっ て検出することができる。 回転速度ジャイロスコープ４００が、１番目の２次振動子４３０の対称軸に平 行つまりｙ軸に平行な軸を中心にして角速度Ωyで回転する時、１次振動子４０ ６から２次振動子サスペンション４３４を介して伝えられた、１番目の２次振動 子４３０のｚ方向への直動型１次運動(translational primary movement)は、コ リオリ力を生じさせて２次振動子４３０をｘ方向へ動かせる。この変位は、固定 された検出用電極グループ４５２と２次振動子検出用電極グループ４５０とによ って容量的に検出することができる。これと同様に、回転速度ジャイロスコープ ４００が、２番目の２次振動子４３２の対称軸に平行つまりｘ軸に平行な軸を中 心にして回転する時、２次振動子４３２に対してコリオリ力が働き、その結果２ 次振動子４３２をｙ方向へ動かせる。この変位もまた、容量的に検出することが できる。ここで注記するが、１番目の２次振動子の第１部分４３０ａと、１番目 の２次振動子の第２部分４３０ｂとは、同位相(equiphase)の直動型運動を行い 、同様に、２番目の２次振動子４３２の第１および第２部分４３２ａおよび４３ ２ｂもまた、同位相の直動型運動を行う。本発明の第１実施例に関して説明した ように、振動数調整およびフィードバックは、図に示されたくし歯状電極に平行 して、２次振動子に対して追加的なくし歯状電極を設け、さらにそれに対応する 固定された対向電極（図４Ａには図示せず）を設けることで、必要に応じて実現 することができる。 １次振動子電極グループ４０８とこれに対応する固定電極グループ４１０によ って構成された直立型くし歯状駆動手段に代えて、１次振動子４０６は１次振動 子検出用電極４５４によっても容量的に駆動されることができる。 これまでに幾度か記載したように、図４Ａに示された１次振動子および２次振 動子の主面は第４実施例においてもｘ−ｙ平面内に配置され、１次振動はこの面 に垂直に発生し、２次振動はこの面内で発生する。そのため、センサが回転した 時に１次振動子および２次振動子の主面であるｘ−ｙ平面に対して垂直に働くコ リオリ力あるいはｘ−ｙ平面内に働くコリオリ力が発生し、その結果、２次振動 子を変位させるための突出要素(projecting elements)がここでも不必要となる 。 図５は本発明の第５実施例にかかる回転速度ジャイロスコープ５００を示す。 前述の他の回転速度ジャイロスコープと同様に、このジャイロスコープ５００は １次振動子５０６を備える。この１次振動子５０６は、４つのアンカー手段５０ ４ａと４っのスプリングビーム５０４ｂとからなる１次振動子サスペンション５ ０４を介して、基体（図示せず）に連結されている。１次振動子を励振するため に、１次振動子は２つの対向する側部にそれぞれ一つの電極グループ５０８を備 える。この電極グループ５０８は、基体に連結された固定電極グループ５１０と 対向するように配置され、１次振動子５０６を容量的に励振させるためのくし歯 状駆動手段を形成している。１次振動子サスペンション５０４は、１次振動子５ ０６のｘ軸方向への振動を許すが、他方では１次振動子５０６の他の２方向への 振動を効果的に防止する。ゆえにスプリングビーム５０４ｂは長方形の断面を持 つ必要があり、その短辺はｘ軸方向に述び、その長辺はｚ軸方向に述びる。ここ でも注記しておくが、スプリングビームの断面の幾何学的構造に加えて、１次お よび２次振動子サスペンションの硬さの異方性は、同様の断面形状を持つ複数の スプリングビームの配列によっても達成できる。 図５に示すように、一つの２次振動子５１４が２次振動子サスペンション５１ ２を介して１次振動子５０６に連結されている。２次振動子５１４はｘ軸に平行 に配置された２次振動子電極グループ５５０を備える。２次振動子電極グループ ５５０は、固定された２次振動子検出用電極グループ５５２とくし歯状にかみ合 い、２次振動子５１４のｘ軸方向の変位を容量的に検出できるようになっている 。 回転速度ジャイロスコープ５００が、２次振動子５１４の対称軸（ｙ軸に平行 ）の回りを角速度Ωyで回転する時、コリオリ力は２次振動子５１４に働き、そ の結果、２次振動子はｚ方向へほぼ直進運動を行う。２次振動子５１４のｚ方向 への直進運動は、前述の実施例と同様に、２次振動子５１４の下方に配置された 検出用電極５１６によって容量的に検出することができる。 回転速度ジャイロスコープ５００が、２次振動子５１４の中心を垂直に貫く軸 でかつｚ軸に平行な軸の回りを角速度Ωyで回転する時、コリオリ力は２次振動 子に働いてｙ方向に変位させる。この２次振動子のｙ方向への変位は、直動型振 動となる。なぜなら、１次振動子もまた直動型振動を行うからである。２次振動 子５１４のｙ方向への変位は、２次振動子電極グループ５５０と固定検出用電極 グループ５５２とにより容量的に検出される。当業者にとっては明らかであるが 、スプリングビーム５１２はほぼ正方形の断面を持つ必要がある。なぜなら、ス プリングビーム５１２はｚ方向およびｙ方向の両方向へ撓むことができなければ ならないからである。２次振動子５１４と１次振動子５０６との間の相対運動（ relative movement）は、スプリングビーム５１２（全てｘ軸に平行に延びてい る）の配列によって防止される。しかし、この実施例は、２次振動をｙ方向で行 う１軸ジャイロスコープまたはセンサの形式をとっても実施可能である。その場 合、スプリングビームは長方形断面を持つ。 前述のように、１次振動子５０６がコリオリ力を受けてｙ方向またはｚ方向に 変位することは、１次振動子サスペンションの働きによって不可能となる。なぜ なら、１次振動子のｚ方向への変位はスプリングビーム５０４ｂの断面形状から 不可能であるし、さらに１次振動子のｙ方向への変位はスプリングビーム５０４ ｂのｙ軸に平行な配置によって防止されるからである。ここで注記するが、アン カー手段５０４ａもまたｙ方向への撓みを許さなし剛性を持つ必要がある。 ２次振動子のｚ方向の変位を差動測定することは、２次振動子５１４の上方に 配置された２番目の検出用電極すなわちカバー電極（図５には示されていない） によって可能になる。このカバー電極は検出用電極５１６に対してほぼ平行に配 置され、２次振動子５１４がその間に配置される。 最後に、第５実施例に場合においても、図５に示された１次振動子および２次 振動子の主面はｘ−ｙ平面の中またはこれに平行して配置され、１次振動はこの 面内で発生し、２次振動はこの面内で発生するかあるいはこの面に垂直に発生す る。そのため、センサが回転すると、振動子の主面であるｘ−ｙ平面に対して垂 直方向、またはｘ−ｙ平面内でコリオリ力が発生するので、２次振動の検出のた めの突出要素(projecting elements)がここでも不必要となる。 前述の実施例とは異なり、特に第２および第４実施例は、互いに独立して選択 的かつデジタル方式で検出することができる多数の２次振動子を持ってもよい。 その場合には、ジャイロスコープの回転の大きさと方向は検出された２次振動子 の個数と位置とを基にしてデジタル方式で決定できる。 本発明にかかる回転速度ジャイロスコープを製造するために、主に微小機械的 な技術が利用される。前述の実施例を実現させるに当たり、例えば平面コンデン サ(lateral capacitors)を製造する必要がある。これは、種々の表面微小機械的 （surface micromechanical）工程あるいは接合(bonding)工程を通じて製造する ことができる。さらに、個々の回転速度ジャイロスコープの可動構成要素(movab le components)は、例えば穴あけ(punching)，切断(cutting)あるいはのこ引き( sawlng)等の他の微小機械的方法を用いたり、または望ましくは例えばポリシリ コン等のような導電性材料をレーザー分離技術(laser separating tech-niques ）を用いても組み立てることができる。可動構成要素の基体への連結は、可動構 成要素を組み立てる以前に実行されることが望ましい。 さらに、例えば射出成形(injection molding),電気めっき(electroplating)ま たはスパークエロージョン(spark erosion)等の多数の追加的製造工程を、本発 明にかかる回転速度ジャイロスコープの作成に有効利用することができる。 最後に注記するが、２つの振動モードのために２つの空間的に離れたジョイン トおよび構成要素集合体(component assemblies)を設けることにより、１次振動 に対する２次振動の反作用効果を大幅に抑制することができる。そのため、他の 公知の静電駆動型のコリオリジャイロスコープ(electrostatically driven Cor iolis gyroscopes)とは異なり、くし歯状駆動手段の傾動または望ましくない重 なり動作(superimposed movement)が防止される。これにより、１次振動に対す る２次振動からの反作用によって起こる測定誤差は最小限に抑えられる。加え て、前述のように固有振動数の調整も可能である。この目的のためにも、２つの 振動モードの干渉を緩和することが非常に重要であり、効果的な干渉緩和を可能 にするために、くし歯状駆動手段の傾きが防止されなければならない。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年９月１４日（１９９８．９．１４） 【補正内容】 ドイツ特許出願公開DE 195 00 800 A1は、２つの振動マスを備えたコリオリ力 回転速度ジャイロスコープを開示し、この２つの振動マスは互いに機械的に連結 されて一つの振動構造を構成する。上記２つの振動マスは、それらの対向する表 面にそれぞれ２つの対称的に配置された曲がりばねを備え、追加的なシリコンウ ェブを用いながら、上記曲がりばねによって上記振動マスが互いに機械的に連結 されている。コリオリ力ジャイロスコープの第１カテゴリーにおいては、２次振 動子は１次振動子を使用せずに直接的に励振される。コリオリ力ジャイロスコー プの第２カテゴリーにおいては、２つの振動マスは１次振動子によって逆位相で 振動子するように励振され、ウェブが１次振動を２次振動子に対して伝達し、こ の２次振動子の振動は基体に連結された支持点を通過し、かつ基体に取り付けら れたばねを通過する。 欧州特許出願公開EP 0 634 629 Aは、第１支持ビームによって支持された第１ 振動体と、第２支持ビームによって第１振動体に連結された第２振動体とを備え た角速度センサを開示している。第１振動体を基板に連結している第１支持ビー ムは、さらに第１振動体を第１方向に振動させるくし歯状駆動手段を備える。第 １振動体と第２振動体とを連結する第２支持ビームもまた第１方向に振動を許容 する。そのため、励振振動は一方では第２振動体に伝達され、他方では増幅され る。角速度センサが第１方向に垂直な軸を中心として回転すると、コリオリ力が 上記構造に働き、その結果、第２振動体をｚ方向に変位させる。そのため、第２ 振動体はコリオリ力の方向に変位可能に支持されている。 本発明の目的は、経済的な製造が可能で、１次，２次の振動の相互干渉が大幅 に緩和された回転速度ジャイロスコープを提供することである。 この目的は、クレーム１に記載の回転速度ジャイロスコープにより達成される 。 本発明は次の発見を基礎とする。すなわち、１次振動子サスペンションを用い て１次振動子を基体(base member)に対して変位可能に保持することにより、１ 次振動と２次振動の相互干渉が緩和されるという発見である。１次振動子に加え られた１次振動は、２次振動子サスペンションを介して２次振動子に伝えられる 。その結果、２次振動子もまた１次振動を行う。回転速度ジャイロスコープの回 転によって生じるコリオリ力の結果として、２次振動子の１次振動に対して直交 する２次振動子の２次振動が生じ、この２次振動は、２次振動子サスペンション の適切な構造により、１次振動子に対して反作用効果（retroactive effect）を 与えないようになる。 【手続補正書】 【提出日】平成１１年６月１日（１９９９．６．１） 【補正内容】 特許請求の範囲 「１．回転軸回りの回転を検出するための回転速度ジャイロスコープ（１００； ２００；３００；４００；５００）であって、 基体（１０２；４０２）と、 上記回転軸に対して垂直方向または上記回転軸に対して垂直な軸を中心とする 回転方向の１次振動を発生するように励振される１次振動子（１０６；２０６； ３０６ａ；３０６ｂ；４０６；５０６）と、 コリオリ力によって上記回転軸に対して垂直方向または上記回転軸に対して垂 直な軸を中心とする回転方向の２次振動が引き起こされる２次振動子（１１４； ２３０；２３２；３１４ａ；３１４ｂ；４３０；４３２；５１４）であって、上 記１次振動子および上記２次振動子の主面が実質的に同一平面内に伸び、上記１ 次振動子の振動および／または上記２次振動子の振動が上記平面内で起こるよう に構成された２次振動子と、 １次振動子サスペンションを構成し、上記１次振動子を上記基体（１０２；４ ０２）に対して変位可能に支持する第１スプリング手段（１０４；２０４；３０ ４；４０４；５０４）と、 ２次振動子サスペンションを構成し、第１スプリング手段（１０４；２０４； ３０４；４０４；５０４）から離れて配置され、１次振動子（１０６；２０６； ３０６ａ；３０６ｂ；４０６；５０６）を２次振動子（１１４；２３０；２３２ ；３１４ａ；３１４ｂ；４３０；４３２；５１４）に対して連結する第２スプリ ング手段（１１２；２３４；２３６；３１２ａ；３１２ｂ；４３４；４３６；５ １２）とを備え、 上記１次振動子サスペンションは１次振動子（１０６；２０６；３０６ａ；３ ０６ｂ；４０６；５０６）が１次振動の方向に変位しうるように構成され、 上記２次振動子サスペンションは、 上記１次振動を２次振動子（１１４；２３０；２３２；３１４ａ；３１４ｂ； ４３０；４３２；５１４）に対してほぼ一体的に伝達し、 ２次振動子（１１４；２３０；２３２；３１４ａ；３１４ｂ；４３０；４３２ ；５１４）を２次振動の方向に変位可能とし、 かつ上記２次振動が１次振動子（１０６；２０６；３０６ａ；３０６ｂ；４０ ６；５０６）に逆伝達されるのを実質的に防止するよう構成されていることを特 徴とする回転速度ジャイロスコープ。 ２．請求項１に記載の回転速度ジャイロスコープ（１００；２００）であって、 第１軸（ｙ）回りの回転を検出可能なジャイロスコープにおいて、 上記１次振動子サスペンション（１０４ａ，１０４ｂ；２０４ａ，２０４ｂ） は上記１次振動子（１０６；２０６）を上記基体（１０２）に対して第１軸に実 質的に垂直な第２軸（ｚ）回りに回転可能に支持し、 第２振動子サスペンション（１１２；２３４；２３６）は２次振動子（１１４ ；２３０）を上記１次振動子に対して第１，第２軸に実質的に垂直な第３軸（ｘ ）回りに回転可能に支持し、 上記１次振動子サスペンションの第３軸（ｘ）回りの捩れに関する捩れ強度は 、２次振動子サスペンションの第２軸（ｚ）回りの捩れに関する捩れ強度より高 いことを特徴とする回転速度ジャイロスコープ。 ３．請求項１または２に記載の回転速度ジャイロスコープ（１００；２００）に おいて、 上記１次振動子（１０６；２０６）は、第２軸（ｚ）に対して平行に配置され かつ複数の固定電極グループ（１１０；２１０）とかみ合う複数の電極グループ （１０８；２０８）を備え、 上記１次振動子の電極グループと固定電極グループとの間に電圧を印加するこ とにより、１次振動子（１０６；２０６）に対して駆動力を発生させることかで きることを特徴とする回転速度ジャイロスコープ。 ４．請求項１ないし３のいずれかに記載の回転速度ジャイロスコープ（１００； ２００）において、 １次振動子サスペンション（１０４ａ，１０４ｂ；２０４ａ，２０４ｂ）は第 ２軸（ｚ）回りの捩れによって撓められる少なくとも１本のスプリングビーム （１０４ｂ；２０４ｂ）を備えていることを特徴とする回転速度ジャイロスコー プ。 ５．請求項１ないし４のいずれかに記載の回転速度ジャイロスコープ（１００） において、 少なくとも１個の検出用電極（１１６）が上記基体（１０２）の２次振動子（ １０６）に対面する側に設けられ、上記検出用電極は２次振動子の第３軸（ｘ） 回りの回転を容量的に検出可能とすることを特徴とする回転速度ジャイロスコー プ。 ６．請求項５に記載の回転速度ジャイロスコープ（１００）において、 上記少なくとも１個の検出用電極（１１６ａ，１１６ｂ）によって検出された 電圧信号は、２次振動子（１１４）に作用するコリオリ力の一部を補正するため に検出用電極に対してフィードバックされることを特徴とする回転速度ジャイロ スコープ。 ７．請求項６に記載の回転速度ジャイロスコープ（１００）において、 ２次振動子（１１４）の固有振動数は基体上に設けられた上記少なくとも１個 の検出用電極（１１６）に対して電圧を印加することにより調整可能としたこと を特徴とする回転速度ジャイロスコープ。 ８．請求項１に記載の回転速度ジャイロスコープ（３００）であって、第１軸（ ｙ）回りの回転を検出可能なジャイロスコープにおいて、 １次振動子サスペンション（３０４ａ，３０４ｂ）は１次振動子（３０６ａ， ３０６ｂ）を基体（１０２）に対して第１軸（ｙ）に沿ってほぼ直線的に変位可 能となるように支持し、 ２次振動子サスペンション（３１２ａ，３１２ｂ）は２次振動子（３１４ａ， ３１４ｂ）を１次振動子に対し、第１軸にほぼ垂直な第２軸（ｘ）の方向にほぼ 直線的に変位可能で、かつ第１軸（ｙ）の回りに回転可能となるように支持し、 上記１次振動子サスペンション（３０４ａ，３０４ｂ）の第１軸（ｙ）回りの 捩れに関する捩れ強度は、２次振動子サスペンション（３１２ａ，３１２ｂ）の 第１軸（ｙ）回りの捩れに関する捩れ強度より高いことを特徴とする回転速度ジ ャイロスコープ。 ９．請求項１に記載の回転速度ジャイロスコープ（４００；５００）であって、 第１軸（ｙ；ｚ）回りの回転を検出可能なジャイロスコープにおいて、 １次振動子サスペンション（４０４；５０４）は１次振動子（４０６；５０６ ）を基体（４０２）に対して第１軸にほぼ垂直な第２軸（ｚ；ｘ）の方向にほぼ 直線的に変位可能となるように支持し、 ２次振動子サスペンション（４３４；５１２）は２次振動子（４３０；５１４ ）を１次振動子に対して第１軸および第２軸にほぼ垂直な第３軸（ｘ；ｙ）の方 向にほぼ直線的に変位可能となるように支持し、 上記１次振動子サスペンションの第３軸（ｘ：ｙ）方向の力に対する直線変位 は、２次振動子サスペンションの第２軸（ｚ；ｘ）方向の力に対する直線変位よ り少ないことを特徴とする回転速度ジャイロスコープ。 １０．請求項９に記載の回転速度ジャイロスコープ（４００）において、 上記１次振動子（４０６）は多角形の円盤形状をなし、その第１軸（ｙ）また は第３軸（ｘ）に対して平行でない側面に設けられた複数の電極グループ（４０ ８）と、１次振動子（４０６）の個々の電極グループ（４０８）とかみ合うよう に基体（４０２）上に配置された複数の固定電極グループ（４１０）とを持ち、 上記１次振動子（４０６）は上記固定電極グループ（４１０）と１次振動子（ ４０６）の電極グループ（４０８）との間に電圧を印加することにより、第２軸 （ｚ）に平行な方向に変位可能とされていることを特徴とする回転速度ジャイロ スコープ。 １１．請求項９に記載の回転速度ジャイロスコープ（５００）において、 １次振動子サスペンション（５０４ａ，５０４ｂ）は、第２軸（ｘ）方向に変 位可能でかつアンカー手段（５０４ａ）を介して基体に連結された複数のスプリ ングビームを備えたことを特徴とする回転速度ジャイロスコープ。 １２．請求項１に記載の回転速度ジャイロスコープ（１００；２００；５００） において、 それ自身の回転速度の量と方向を検出するため、選択的に検出可能な複数の２ 次振動子が設けられていることを特徴とする回転速度ジャイロスコープ。 」 【図１】【図２】【図３】【図４】【図５】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ガイガー ヴォルフラム ドイツ国，Ｄ―78078 ニーデレシャッハ, ペーター―ガルテン ３番 (72)発明者 ラング ヴァルター ドイツ国，Ｄ―78050 ヴェーエス―フィ ーリンゲン，ルーヘシュタインヴェーク 23番 (72)発明者 ゾーベ ウード ドイツ国，Ｄ―09627 オーバーボブリッ ツ，ボブリッツシュタール ストラーセ 26番

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．回転を検出するための回転速度ジャイロスコープ（１００；２００；３００ ；４００；５００）であって、 基体（１０２；４０２）と、 １次振動を発生するように励振される１次振動子（１０６；２０６；３０６ａ ；３０６ｂ；４０６；５０６）と、 コリオリ力によって２次振動か引き起こされる２次振動子（１１４；２３０； ２３２；３１４ａ；３１４ｂ；４３０；４３２；５１４）であって、上記１次振 動子および上記２次振動子の主面が実質的に同一平面内に伸び、上記１次振動子 の振動および／または上記２次振動子の振動が上記平面内で起こるように構成さ れた２次振動子と、 １次振動子サスペンションを構成し、かつ１次振動子（１０６；２０６；３０ ６ａ；３０６ｂ；４０６；５０６）が１次振動の方向に振動するように上記１次 振動子を上記基体（１０２；４０２）に対して変位可能に支持する第１スプリン グ手段（１０５；２０４；３０４；４０４；５０４）と、 ２次振動子サスペンションを構成し、第１スプリング手段（１０４；２０４； ３０４；４０４；５０４）から離れて配置され、１次振動子（１０６；２０６； ３０６ａ；３０６ｂ；４０６；５０６）を２次振動子（１１４；２３０；２３２ ；３１４ａ；３１４ｂ；４３０；４３２；５１４）に対して連結する第２スプリ ング手段（１１２；２３４；２３６；３１２ａ；３１２ｂ；４３４；４３６；５ １２）とを備え、 上記２次振動子サスペンションは、 上記１次振動を２次振動子（１１４；２３０；２３２；３１４ａ；３１４ｂ； ４３０；４３２；５１４）に対して伝達し、 ２次振動子（１１４；２３０；２３２；３１４ａ；３１４ｂ；４３０；４３２ ；５１４）を２次振動の方向に変位可能とし、 かつ上記２次振動が１次振動子（１０６；２０６；３０６ａ；３０６ｂ；４０ ６；５０６）に逆伝達されるのを実質的に防止するよう構成されていることを特 徴とする回転速度ジャイロスコープ。 ２．請求項１に記載の回転速度ジャイロスコープ（１００；２００）であって、 第１軸（ｙ）回りの回転を検出可能なジャイロスコープにおいて、 上記１次振動子サスペンション（１０４ａ，１０４ｂ；２０４ａ，２０４ｂ） は上記１次振動子（１０６；２０６）を上記基体（１０２）に対して第１軸に実 質的に垂直な第２軸（ｚ）回りに回転可能に支持し、 第２振動子サスペンション（１１２；２３４；２３６）は２次振動子（１１４ ；２３０）を上記１次振動子に対して第１，第２軸に実質的に垂直な第３軸（ｘ ）回りに回転可能に支持し、 上記１次振動子サスペンションの第３軸（ｘ）回りの捩れに関する捩れ強度は 、２次振動子サスペンションの第２軸（ｚ）回りの捩れに関する捩れ強度より高 いことを特徴とする回転速度ジャイロスコープ。 ３．請求項１または２に記載の回転速度ジャイロスコープ（１００；２００）に おいて、 上記１次振動子（１０６；２０６）は、第２軸（ｚ）に対して平行に配置され かつ複数の固定電極グループ（１１０；２１０）とかみ合う複数の電極グループ （１０８，２０８）を備え、 上記１次振動子の電極グループと固定電極グループとの間に電圧を印加するこ とにより、１次振動子（１０６：２０６）に対して駆動力を発生させることがで きることを特徴とする回転速度ジャイロスコープ。 ４．請求項１ないし３のいずれかに記載の回転速度ジャイロスコープ（１００； ２００）において、 １次振動子サスペンション（１０４ａ，１０４ｂ；２０４ａ，２０４ｂ）は第 ２軸（ｚ）回りの捩れによって撓められる少なくとも１本のスプリングビーム（ １０４ｂ；２０４ｂ）を備えていることを特徴とする回転速度ジャイロスコープ 。 ５．請求項４に記載の回転速度ジャイロスコープ（１００；２００）において、 上記１次振動子サスペンション（１０４ａ，１０４ｂ；２０４ａ，２０４ｂ） は基体（１０２）に連結されたアンカー手段（１０４ａ；２０４ａ）と、アンカ ー手段に取り付けられた複数のスプリングビーム（１０４ｂ；２０４ｂ）とを備 え、上記サスペンション（１０４ａ，１０４ｂ；２０４ａ，２０４ｂ）の中心軸 が第２軸（ｚ）方向にあることを特徴とする回転速度ジャイロスコープ。 ６．請求項１ないし５のいずれかに記載の回転速度ジャイロスコープ（１００） において、 ２次振動子サスペンション（１１２）は第３軸（ｘ）回りの捩れに関して弾性 を持つ捩じりばねであることを特徴とする回転速度ジャイロスコープ。 ７．請求項６に記載の回転速度ジャイロスコープ（１００）において、 上記２次振動子（１１４）は実質的に長方形形状を持ち、リング状の１次振動 子（１０６）をその中に配置するための開口穴を有することを特徴とする回転速 度ジャイロスコープ。 ８．請求項６または７に記載の回転速度ジャイロスコープ（１００）において、 上記捩じりばね（１１２）は実質的に第３軸（ｘ）に対して平行に配置され、 一方上記スプリングビーム（１０４ｂ）は第３軸（ｘ）に関して角度を持って配 置されていることを特徴とする回転速度ジャイロスコープ。 ９．請求項１ないし８のいずれかに記載の回転速度ジャイロスコープ（１００） において、 少なくとも１個の検出用電極（１１６）が上記基体（１０２）の２次振動子（ １０６）に対面する側に設けられ、上記検出用電極は２次振動子の第３軸（ ｘ）回りの回転を容量的に検出可能とすることを特徴とする回転速度ジャイロス コープ。 １０．請求項９に記載の回転速度ジャイロスコープ（１００）において、 上記少なくとも１個の検出用電極（１１６ａ，１１６ｂ）によって検出された 電圧信号は、２次振動子（１１４）に作用するコリオリ力の一部を補正するため に検出用電極に対してフィードバックされることを特徴とする回転速度ジャイロ スコープ。 １１．請求項１０に記載の回転速度ジャイロスコープ（１００）において、 ２次振動子（１１４）の固有振動数は基体上に設けられた上記少なくとも１個 の検出用電極（１１６）に対して電圧を印加することにより調整可能としたこと を特徴とする回転速度ジャイロスコープ。 １２．請求項１０または１１に記載の回転速度ジャイロスコープ（１００）にお いて、 ２次振動子（１１４）の固有振動数は基体上に設けられた少なくとも１個の追 加電極（１１８）に対して電圧を印加することにより調整可能としたことを特徴 とする回転速度ジャイロスコープ。 １３．請求項３ないし１２のいずれかに記載の回転速度ジャイロスコープ（１０ ０；２００）において、 １次振動子（１０６；２０６）のいくつかの電極グループ（１０８；２０８）と これにかみ合う固定電極グループ（１１０；２１０）とが１次振動子（１０６； ２０６）を駆動するために使用され、 他の電極グループ（１０８；２０８）とこれにかみ合う他の固定電極グループ （１１０；２１０）とが１次振動子（１０６；２０６）の第２軸（ｚ）回りの回 転を検出するために使用されることを特徴とする回転速度ジャイロスコープ。 １４．請求項１ないし５のいずれかに記載の回転速度ジャイロスコープ（２００ ）において、 ２次振動子（２３０）は２つの部分（２３０ａ，２３０ｂ）とからなり、 各２次振動子の部分（２３０ａ，２３０ｂ）は少なくとも１個のスプリングビ ーム（２３４）を介して１次振動子（２０６）に連結され、 上記スプリングビーム（２３４）は第２軸（ｚ）回りのトルクによって変形可 能であることを特徴とする回転速度ジャイロスコープ。 １５．請求項１４に記載の回転速度ジャイロスコープ（２００）において、 ２つの部分（２３２ａ，２３２ｂ）からなる少なくとも１個の追加的２次振動 子（２３２）をさらに備え、 上記２次振動子（２３２）の各部分は少なくとも１個のスプリングビーム（２ ３６）によって１次振動子（２０６）と連結され、 上記スプリングビーム（２３６）は回転速度ジャイロスコープ（２００）の第 ３軸（ｘ）回りの回転を検出するために、第２軸（ｚ）回りのトルクによって撓 み可能であることを特徴とする回転速度ジャイロスコープ。 １６．請求項１に記載の回転速度ジャイロスコープ（３００）であって、第１軸 （ｙ）回りの回転を検出可能なジャイロスコープにおいて、 １次振動子サスペンション（３０４ａ，３０４ｂ）は１次振動子（３０６ａ， ３０６ｂ）を基体（１０２）に対して第１軸（ｙ）に沿ってほぼ直線的に変位可 能となるように支持し、 ２次振動子サスペンション（３１２ａ，３１２ｂ）は２次振動子（３１４ａ， ３１４ｂ）を１次振動子に対し、第１軸にほぼ垂直な第２軸（ｘ）の方向にほぼ 直線的に変位可能で、かつ第１軸（ｙ）の回りに回転可能となるように支持し、 上記１次振動子サスペンション（３０４ａ，３０４ｂ）の第１軸（ｙ）回りの 捩れに関する捩れ強度は、２次振動子サスペンション（３１２ａ，３１２ｂ）の 第１軸（ｙ）回りの捩れに関する捩れ強度より高いことを特徴とする回転速度ジ ャイロスコープ。 １７．請求項１６に記載の回転速度ジャイロスコープ（３００）において、 ２次振動子（３１４ａ，３１４ｂ）は１次振動子（３０６ａ，３０６ｂ）によ って、位相が逆でかつほぼ直線的に変位しうる２つの部分を備えることを特徴と する回転速度ジャイロスコープ。 １８．請求項１６または１７に記載の回転速度ジャイロスコープ（３００）にお いて、 １次振動子（３０６ａ，３０６ｂ）は２つの部分を備え、各部分は第１軸（ｙ ）と平行に配列され、かつ複数の固定電極グループ（３１０）とかみ合うように 配列された複数の電極グループ（３０８）を持ち、 上記１次振動子の電極グループと対応する固定電極グループとの間に電圧を印 加することにより、上記１次振動子（３０６ａ，３０６ｂ）の部分に逆位相の駆 動力を発生させることができることを特徴とする回転速度ジャイロスコープ。 １９．請求項１６ないし１８のいずれかに記載の回転速度ジャイロスコープ（３ ００）において、 １次振動子サスペンション（３０４ａ，３０４ｂ）は、第１軸（ｙ）方向の力 によって変位可能で、かつ基体に対して棒状のアンカー手段（３０４ａ）によっ て取り付けられた複数のスプリングビーム（３０４ｂ）を備えることを特徴とす る回転速度ジャイロスコープ。 ２０．請求項１６ないし１９のいずれかに記載の回転速度ジャイロスコープ（３ ００）において、 ２次振動子サスペンション（３１２ａ，３１２ｂ）は、 第１軸（ｙ）の回りをトルクによって回転可能な２つの捩じりばね（３１２ａ ）と、 第１軸（ｙ）および第２軸（ｘ）に対してほぼ垂直な第３軸（ｚ）の回りをト ルクによって撓み可能であって、かつ各２次振動子部分（３１４ａ，３１４ｂ） のためにそれぞれ設けられた２つのスプリングビーム（３１２ｂ）と、１個の捩 じりばね（３１２ａ）によって両方の２次振動子部分（３１４ａ，３１４ｂ）に 連結された２個のスプリングビーム（３１２ｂ）とを有する複数のスプリングビ ーム（３１２ｂ）と、を備えたことを特徴とする回転速度ジャイロスコープ。 ２１．請求項１に記載の回転速度ジャイロスコープ（４００：５００）であって 、第１軸（ｙ；ｚ）回りの回転を検出可能なジャイロスコープにおいて、 １次振動子サスペンション（４０４；５０４）は１次振動子（４０６；５０６ ）を基体（４０２）に対して第１軸にほぼ垂直な第２軸（ｚ；ｘ）の方向にほぼ 直線的に変位可能となるように支持し、 ２次振動子サスペンション（４３４：５１２）は２次振動子（４３０；５１４ ）を１次振動子に対して第１軸および第２軸にほぼ垂直な第３軸（ｘ；ｙ）の方 向にほぼ直線的に変位可能となるように支持し、 上記１次振動子サスペンションの第３軸（ｘ；ｙ）方向の力に対する直線変位 は、２次振動子サスペンションの第２軸（ｚ；ｘ）方向の力に対する直線変位よ り少ないことを特徴とする回転速度ジャイロスコープ。 ２２．請求項２１に記載の回転速度ジャイロスコープ（４００）において、 上記１次振動子（４０６）は多角形の円盤形状をなし、その第１軸（ｙ）また は第３軸（ｘ）に対して平行でない側面に設けられた複数の電極グループ（４０ ８）と、１次振動子（４０６）の個々の電極グループ（４０８）とかみ合うよう に基体（４０２）上に配置された複数の固定電極グループ（４１０）とを持ち、 上記１次振動子（４０６）は上記固定電極グループ（４１０）と１次振動子（ ４０６）の電極グループ（４０８）との間に電圧を印加することにより、第２軸 （ｚ）に平行な方向に変位可能とされていることを特徴とする回転速度ジャイロ スコープ。 ２３．請求項２１または２２に記載の回転速度ジャイロスコープ（４００）にお いて、 ２次振動子（４３０）は２つの部分を含み、各部分（４３０ａ，４３０ｂ）は 少なくとも１つの２次振動子電極グループ（４５０）を備え、これら電極グルー プは第３軸（ｘ）に平行な各２次振動子部分（４３０ａ，４３０ｂ）の変位を検 出するために少なくとも１つの固定された検出用電極グループ（４５２）とかみ 合うことを特徴とする回転速度ジャイロスコープ。 ２４．請求項２１ないし２３のいずれかに記載の回転速度ジャイロスコープ（４ ００）において、 １次振動子サスペンション（４０４）は、アンカー手段（４０４ａ）を介して 基体（４０３）に連結され、かつ第２軸（ｚ）と平行な力によって撓み可能な複 数のスプリングビーム（４０４ｂ）を備えていることを特徴とする回転速度ジャ イロスコープ。 ２５．請求項２１ないし２４のいずれかに記載の回転速度ジャイロスコープ（４ ００）において、 ２次振動子サスペンション（４３４）は１個の２次振動子部分（４３０ａ，４ ３０ｂ）当たり少なくとも１個のスプリングビームを備え、上記スプリングビー ムは第３軸（ｘ）に平行な力によって撓み可能であるが、第２軸（ｚ）と平行な 力に対しては実質的に変形しないことを特徴とする回転速度ジャイロスコープ。 ２６．請求項２１ないし２５のいずれかに記載の回転速度ジャイロスコープ（４ ００）において、 第１軸（ｙ）に対して対称な一対の追加的な２次振動子部分（４３２ａ，４３ ２ｂ）を備え、 この２次振動子部分は第１軸（ｙ）方向に変位できるように追加的な２次振動 子サスペンション（４３６）によって１次振動子（４０６）に取り付けられ、 回転速度ジャイロスコープ（４００）の第３軸（ｘ）回りの回転を検出可能で あることを特徴とする回転速度ジャイロスコープ。 ２７．請求項２１に記載の回転速度ジャイロスコープ（５００）において、 １次振動子サスペンション（５０４ａ，５０４ｂ）は、第２軸（ｘ）方向に変 位可能でかつアンカー手段（５０４ａ）を介して基体に連結された複数のスプリ ングビームを備えたことを特徴とする回転速度ジャイロスコープ。 ２８．請求項２７に記載の回転速度ジャイロスコープ（５００）において、 １次振動子（５０６）は、第２軸（ｘ）と平行に１次振動子（５０６）を容量 的に動作させるため、固定電極グループ（５１０）とかみ合う少なくとも１つの 電極グループ（５０８）を備えたことを特徴とする回転速度ジャイロスコープ。 ２９．請求項２７または２８に記載の回転速度ジャイロスコープ（５００）にお いて、 １次振動子（５０６）は、２次振動子サスペンション（５１２）を介して２次 振動子（５１４）が配置された開口部を備えたことを特徴とする回転速度ジャイ ロスコープ。 ３０．請求項２７ないし２９のいずれかに記載の回転速度ジャイロスコープ（５ ００）において、 ２次振動子サスペンション（５１２）は、第２軸（ｘ）と平行に配置されかつ １次振動子（５０６）と２次振動子（５１４）とを連結する複数のスプリングビ ームを備え、 上記スプリングビームは第１軸（ｚ）および第３軸（ｙ）回りの回転に起因す るコリオリ力の反応として、それぞれ第１軸（ｚ）方向および第３軸（ｙ）方向 に撓み可能となるようにほぼ正方形断面を有することを特徴とする回転速度ジャ イロスコープ。 ３１．請求項２７ないし３０のいずれかに記載の回転速度ジャイロスコープ（５ ００）において、 ２次振動子（５１４）は、第３軸（ｙ）に平行な２次振動子（５１４）の変位 を検出するために、少なくとも１つの固定電極グループ（５５２）とかみ合う少 なくとも１つの電極グループ（５５０）を備えたことを特徴とする回転速度ジャ イロスコープ。 ３２．請求項２７ないし３１のいずれかに記載の回転速度ジャイロスコープ（５ ００）において、 上記基体は、第３軸（ｙ）回りの回転速度ジャイロスコープ（５００）の回転 に起因するコリオリ力によって引き起こされる第１軸（ｚ）に平行な２次振動子 の変位を検出するため、２次振動子（５１４）と平行に配置されたシート状の検 出用電極（５１６）を備えたことを特徴とする回転速度ジャイロスコープ。 ３３．請求項１に記載の回転速度ジャイロスコープ（１００：２００；５００） において、 それ自身の回転速度の量と方向を検出するため、選択的に検出可能な複数の２ 次振動子が設けられていることを特徴とする回転速度ジャイロスコープ。