JP2001074470A - Gyroscope and input device using the same - Google Patents

Gyroscope and input device using the same

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JP2001074470A
JP2001074470A JP25496399A JP25496399A JP2001074470A JP 2001074470 A JP2001074470 A JP 2001074470A JP 25496399 A JP25496399 A JP 25496399A JP 25496399 A JP25496399 A JP 25496399A JP 2001074470 A JP2001074470 A JP 2001074470A
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JP
Japan
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detection
gyroscope
leg
electrode
electrodes
Prior art date
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Pending
Application number
JP25496399A
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Japanese (ja)
Inventor
Munemitsu Abe
宗光 阿部
Eiji Shinohara
英司 篠原
Masaki Esashi
正喜 江刺
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Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
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Publication date
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Priority to DE60037928T priority patent/DE60037928T2/en
Priority to EP00307259A priority patent/EP1083404B1/en
Priority to US09/657,435 priority patent/US6497148B1/en
Priority to KR10-2000-0052945A priority patent/KR100413875B1/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gyroscope for making a device smaller, improve detection sensitivity, and lower the drive voltage, etc. SOLUTION: This gyroscope 1 comprises a tuning fork 2, provided with three legs 9 and support part 10, upper and lower glass substrates 7 and 8 between which the tuning fork 2 is held, a driving movable electrode 3 provided on the upper surfaces of the legs 9, a driving fixed electrode 4 provided on the lower surface of the upper glass substrate 7 as to face it, six detecting movable electrodes 5, which are provided on the upper surface of the tip part of legs 9 connected in parallel, and six detecting fixed electrode 6, which are provided on the lower surface of the upper side glass substrate 7 to face it, connected in parallel.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ジャイロスコープ
とこれを用いた入力装置に関し、特に角速度入力時の音
叉の脚の変位を容量の変化で検出するタイプのジャイロ
スコープとこれを用いた入力装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gyroscope and an input device using the gyroscope, and more particularly to a gyroscope of a type for detecting displacement of a tuning fork leg when an angular velocity is input by a change in capacitance, and an input device using the gyroscope. It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、導電性を有するシリコン等の
材料で形成された音叉を用いたジャイロスコープが知ら
れている。この種のジャイロスコープは、音叉の脚を一
方向に振動させ、振動中に脚の長手方向を中心軸とする
角速度が入力された際にコリオリ力によって生じる前記
振動方向と垂直な方向の振動を検出するものである。コ
リオリ力により生じる振動の大きさは角速度の大きさに
対応するので、このジャイロセンサを角速度センサとし
て用いることができ、例えばパソコンの座標入力装置等
に適用することができる。
2. Description of the Related Art A gyroscope using a tuning fork formed of a material such as silicon having conductivity has been known. This type of gyroscope vibrates the tuning fork leg in one direction, and generates vibration in the direction perpendicular to the vibration direction caused by Coriolis force when an angular velocity with the longitudinal axis of the leg as the central axis is input during vibration. It is to detect. Since the magnitude of the vibration generated by the Coriolis force corresponds to the magnitude of the angular velocity, this gyro sensor can be used as an angular velocity sensor, and can be applied to, for example, a coordinate input device of a personal computer.

【0003】図15は、従来のジャイロスコープの主要
部である音叉の構成を示す図である。この図に示す通
り、この例の音叉100は、3本の脚101と各脚10
1の基端側を連結する支持部102とを有しており、導
電性を付与したシリコンで形成されている。音叉100
は、基板103上に支持部102で固定されており、各
脚101の下方にあたる箇所には駆動用電極(図示略)
がそれぞれ設けられている。したがって、駆動用電極に
電圧を印加した際に生じる静電引力によって各脚101
が鉛直方向に振動する構成となっている。
FIG. 15 is a diagram showing a configuration of a tuning fork which is a main part of a conventional gyroscope. As shown in this figure, the tuning fork 100 of this example has three legs 101 and each leg 10.
1 and a supporting portion 102 for connecting the base end sides thereof, and is made of conductive silicon. Tuning fork 100
Are fixed on a substrate 103 by a support portion 102, and a driving electrode (not shown) is provided at a position below each leg 101.
Are provided respectively. Therefore, each leg 101 is caused by electrostatic attraction generated when a voltage is applied to the driving electrode.
Are configured to vibrate in the vertical direction.

【0004】このジャイロスコープにおいて、鉛直方向
振動中に脚101の長手方向を回転軸とする角速度が入
力されると水平方向の振動が生じるが、この水平方向の
振動は各脚101の両側方に配置された一対の検出用電
極104で検出している。すなわち、脚101が水平方
向に変位した際、脚101の一方側に配置された検出用
電極104と脚101との間隔が狭まると、他方側に配
置された検出用電極104と脚101との間隔が広が
り、各検出用電極104と脚101とで構成される2組
の静電容量が変化する。この静電容量の変化から、入力
された角速度の大きさを検出することができる。
In this gyroscope, when an angular velocity whose rotation axis is the longitudinal direction of the leg 101 is input during the vertical vibration, horizontal vibration is generated. The horizontal vibration is applied to both sides of each leg 101. Detection is performed by a pair of detection electrodes 104 arranged. That is, when the leg 101 is displaced in the horizontal direction and the distance between the detection electrode 104 disposed on one side of the leg 101 and the leg 101 is reduced, the detection electrode 104 disposed on the other side and the leg 101 The distance is widened, and two sets of capacitances formed by the detection electrodes 104 and the legs 101 change. From the change in the capacitance, the magnitude of the input angular velocity can be detected.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記構成の
ジャイロスコープは、各脚101の両側方に検出用電極
104が配置されているため、脚101と脚101との
間隔(以下、脚間ギャップという)をあまり狭くするこ
とができなかった。すなわち、検出用電極104の幅を
1、検出用電極104と脚101との間隔および検出
用電極104同士の間隔をx2とすると、脚間ギャップ
GはG=2x1+3x2となり、一般的な半導体デバイス
製造技術を利用したシリコン加工におけるx1、x2の加
工限界から、脚間ギャップGの縮小化にも限界があっ
た。
In the gyroscope having the above-described structure, the detection electrodes 104 are arranged on both sides of each leg 101, so that the distance between the legs 101 (hereinafter referred to as the gap between the legs). Could not be made too narrow. That is, assuming that the width of the detection electrode 104 is x 1 , the distance between the detection electrode 104 and the leg 101, and the distance between the detection electrodes 104 is x 2 , the inter-leg gap G is G = 2 × 1 + 3 × 2 . Due to the processing limits of x 1 and x 2 in silicon processing using a conventional semiconductor device manufacturing technology, there is a limit in reducing the gap G between legs.

【0006】その一方、3脚型の音叉において脚間ギャ
ップGを小さくすると、この種のデバイスの共振の大き
さを表す性能指標である「Q値」が大きくなることがわ
かった。Q値を大きくすることができれば、角速度の検
出感度が向上することに加えて、デバイスに入力する電
気エネルギーから振動エネルギーへの変換効率が向上す
るため、駆動電圧の低減を図ることができる。
On the other hand, it has been found that when the gap G between legs is reduced in a three-legged tuning fork, the "Q value" which is a performance index indicating the magnitude of resonance of this type of device is increased. If the Q value can be increased, in addition to improving the detection sensitivity of the angular velocity, the conversion efficiency of electric energy input to the device into vibration energy is improved, so that the drive voltage can be reduced.

【0007】ところが上述したように、脚間ギャップが
縮小化できれば、デバイスの小型化、検出感度の向上、
駆動電圧の低減等、種々の利点が得られることが予想さ
れながらも、従来のジャイロスコープは脚間ギャップの
縮小化に限界があったため、その実現が不可能であっ
た。
However, as described above, if the gap between the legs can be reduced, the size of the device can be reduced and the detection sensitivity can be improved.
Although it is expected that various advantages, such as a reduction in driving voltage, can be obtained, the conventional gyroscope cannot be realized due to a limitation in reducing a gap between legs.

【0008】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、上記種々の利点が得られ、高品
質、低コストのジャイロスコープ、およびこのジャイロ
スコープを利用した入力装置の提供を目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and provides a high-quality, low-cost gyroscope which can obtain the above-mentioned various advantages, and an input device using the gyroscope. With the goal.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のジャイロスコープは、音叉をなす振動片
と、該振動片と対向配置された基材と、前記振動片を駆
動する駆動手段と、前記振動片の先端部の変位検出方向
と平行な面上に設けられ、各々が前記振動片の変位検出
方向の最大振幅以上の幅を有し、互いに並列接続された
複数の検出用可動電極と、該複数の検出用可動電極との
間で容量を形成するよう前記複数の検出用可動電極と対
向配置されて前記基材に設けられ、各々が前記振動片の
変位検出方向の最大振幅以上の幅を有し、互いに並列接
続された複数の検出用固定電極とを有することを特徴と
するものである。
In order to achieve the above object, a gyroscope according to the present invention comprises a vibrating reed forming a tuning fork, a base material opposed to the vibrating reed, and driving the vibrating reed. Driving means and a plurality of detection means provided on a plane parallel to the displacement detection direction of the tip of the vibrating reed, each having a width equal to or greater than the maximum amplitude in the displacement detecting direction of the vibrating reed, and connected in parallel with each other Movable electrode, and the plurality of detection movable electrodes are disposed on the base member so as to face the plurality of detection movable electrodes so as to form a capacitance between the plurality of detection movable electrodes. It has a width equal to or greater than the maximum amplitude, and has a plurality of fixed electrodes for detection connected in parallel with each other.

【0010】本発明のジャイロスコープの検出原理も従
来と同様、音叉の振動片(先に述べた「脚」に相当)の
振動を容量変化で検出するものである。通常、容量C
は、 C=ε・(S/d) ……(1) (ε:誘電体の誘電率、S:電極の面積、d:電極間の
ギャップ)で表される。ところが、従来のジャイロスコ
ープが、振動時における脚と検出用電極との間隔の変
化、上記(1)式で言えば、電極間ギャップdの変化に
よる容量変化を検出するのに対し、本発明のジャイロス
コープは、振動時における検出用電極同士の対向面積の
変化、上記(1)式で言えば、電極面積Sの変化による
容量変化を検出する点で相違している。
The detection principle of the gyroscope of the present invention is to detect the vibration of the vibrating piece of the tuning fork (corresponding to the above-mentioned "leg") by a change in capacitance, as in the prior art. Usually, capacity C
Is represented by C = ε · (S / d) (1) (ε: dielectric constant of dielectric, S: area of electrode, d: gap between electrodes). However, the conventional gyroscope detects a change in the distance between the leg and the detection electrode during vibration, that is, a change in capacitance due to a change in the gap d between the electrodes in the above equation (1). The gyroscope is different in that a change in the area of the detection electrodes facing each other during vibration, that is, a change in capacitance due to a change in the electrode area S in the above equation (1) is detected.

【0011】すなわち、本発明のジャイロスコープは、
振動片側には、その先端部の変位検出方向と平行な面上
に、各々が振動片の変位検出方向の最大振幅以上の幅を
有し、互いに並列接続された複数の検出用可動電極を設
ける一方、基材側には、前記複数の検出用可動電極と対
向配置され、各々が振動片の変位検出方向の最大振幅以
上の幅を有し、互いに並列接続された複数の検出用固定
電極を設けたことを構成上の最大の特徴点としている。
That is, the gyroscope of the present invention comprises:
On the vibrating reed side, a plurality of detection movable electrodes each having a width not less than the maximum amplitude in the displacement detecting direction of the vibrating reed and being connected in parallel to each other are provided on a plane parallel to the displacement detecting direction of the tip of the vibrating reed. On the other hand, on the base material side, a plurality of fixed electrodes for detection are arranged in opposition to the plurality of movable electrodes for detection, each having a width equal to or greater than the maximum amplitude in the direction of detecting the displacement of the resonator element, and connected in parallel with each other. The provision of this is the largest feature of the configuration.

【0012】この構成としたことにより、駆動手段によ
り音叉の振動片を振動させた状態で振動片の長手方向を
回転軸とする角速度が入力されると、コリオリ力によっ
て前記振動方向と直交する方向の振動が生じる。この
時、振動片側の検出用可動電極と基材側の検出用固定電
極とが対向した状態にあり、振動片の振動に伴って検出
用可動電極と検出用固定電極との対向面積が変化するた
め、容量変化が生じる。この容量変化を検出することで
角速度を検出することができる。なお、各検出用電極の
幅が振動片の変位検出方向の最大振幅以上であるとした
のは、仮に各検出用電極の幅が振動片の最大振幅よりも
小さかったとすると、振動片が大きな角速度を受けて振
動片が最大に振動した場合、振動片側の検出用可動電極
と基材側の検出用固定電極とが対向しない状態が生じ、
容量検出が不可能となってしまうからである。ここで言
う「振幅」とは、「変位検出方向の振幅」と記載したよ
うに、あくまでも角速度入力時のコリオリ力によって生
じる振動の振幅のことであり、駆動手段による振動の振
幅のことではない。
With this configuration, when an angular velocity whose rotation axis is the longitudinal direction of the vibrating reed is input in a state where the vibrating reed of the tuning fork is vibrated by the driving means, a direction orthogonal to the vibrating direction is generated by Coriolis force. Vibration occurs. At this time, the movable electrode for detection on the vibrating piece side and the fixed electrode for detection on the base material side face each other, and the facing area of the movable electrode for detection and the fixed electrode for detection changes with the vibration of the vibrating piece. Therefore, a capacitance change occurs. The angular velocity can be detected by detecting this change in capacitance. The reason that the width of each detection electrode is equal to or greater than the maximum amplitude in the displacement detection direction of the vibrating reed is that if the width of each detection electrode is smaller than the maximum amplitude of the vibrating reed, the vibrating reed has a large angular velocity. When the vibrating reed vibrates to the maximum, a state occurs in which the movable electrode for detection on the vibrating reed and the fixed electrode for detection on the substrate side do not face each other,
This is because capacitance detection becomes impossible. The "amplitude" referred to here is, as described as the "amplitude in the displacement detection direction", the amplitude of the vibration generated by the Coriolis force when the angular velocity is input, not the amplitude of the vibration by the driving means.

【0013】つまり、本発明のジャイロスコープでは、
振動片の基端部を任意の基材に支持した場合、その基材
上に振動片の検出用可動電極と対向するように検出用固
定電極を設ければよく、従来のように脚と脚の間に検出
用電極を設ける必要がなくなる。その結果、脚間ギャッ
プを音叉を構成する材料、例えばシリコンの加工限界程
度にまで小さくすることができるため、Q値を大きくす
ることができ、検出感度の向上、駆動電圧の低減を図る
ことができる。勿論、デバイスの小型化を図ることも可
能である。
That is, in the gyroscope of the present invention,
When the base end of the resonator element is supported on an arbitrary substrate, a fixed detection electrode may be provided on the substrate so as to face the movable electrode for detection of the resonator element. There is no need to provide a detection electrode between them. As a result, the gap between the legs can be reduced to the processing limit of the material forming the tuning fork, for example, silicon, so that the Q value can be increased, the detection sensitivity can be improved, and the drive voltage can be reduced. it can. Of course, it is also possible to reduce the size of the device.

【0014】前記駆動手段としては、例えば振動片側と
基材側に互いに対向するように駆動用電極を設ければよ
い。その場合、駆動用電極を、各振動片の延在方向に延
ばして形成し、駆動用電極と検出用電極との間の寄生容
量の発生を防ぐためにこれら電極を離間させて設けるこ
とが望ましい。仮に駆動用電極と検出用電極との間で寄
生容量が発生すると、角速度を検知し、検出用電極との
間に生じた容量変化を検出する際、この寄生容量をも検
知してしまい、これがノイズ成分となり、SN比が低下
するという不具合が生じるが、駆動用電極と検出用電極
とを離間させて配置すれば、このような不具合の発生が
防止される。検出用可動電極は、音叉の振動片の上面ま
たは下面に設けることができる。この場合、検出容量が
大きくとれるとともに、電極の形成が容易になる。ま
た、検出用可動電極は、振動片の延在方向端面に設ける
こともできる。この場合、検出用固定電極を音叉と同じ
プロセスで形成できるとともに、検出用固定電極と駆動
手段の干渉を少なくすることができる。
As the driving means, for example, a driving electrode may be provided on the vibrating piece side and the base material side so as to face each other. In this case, it is preferable that the driving electrodes are formed so as to extend in the direction in which the respective vibrating bars extend, and the electrodes are preferably separated from each other in order to prevent generation of parasitic capacitance between the driving electrodes and the detection electrodes. If a parasitic capacitance is generated between the driving electrode and the detection electrode, when detecting the angular velocity and detecting a change in capacitance generated between the driving electrode and the detection electrode, the parasitic capacitance is also detected. The noise component causes a problem that the S / N ratio decreases. However, if the driving electrode and the detection electrode are arranged apart from each other, such a problem is prevented from occurring. The movable electrode for detection can be provided on the upper or lower surface of the vibrating reed of the tuning fork. In this case, the detection capacity can be increased, and the electrodes can be easily formed. Further, the movable electrode for detection can be provided on the end face in the extending direction of the resonator element. In this case, the detection fixed electrode can be formed in the same process as the tuning fork, and interference between the detection fixed electrode and the driving means can be reduced.

【0015】前記振動片を導電性材料で構成する場合、
前記複数の検出用可動電極は、振動片の少なくとも先端
部に形成された絶縁膜を介して設けることが好ましい。
When the vibrating reed is made of a conductive material,
It is preferable that the plurality of movable electrodes for detection are provided via an insulating film formed at least at a distal end portion of the resonator element.

【0016】また、各検出用可動電極と各検出用固定電
極の位置関係としては、各検出用可動電極と各検出用固
定電極の振動片の変位検出方向における端部同士を、振
動片の変位検出方向の最大振幅以上の距離ずらして配置
することが望ましい。
The positional relationship between each of the movable electrodes for detection and the fixed electrodes for detection is such that the ends of the movable electrodes for detection and the fixed electrodes for detection in the direction of detecting the displacement of the vibrating bar are determined by the displacement of the vibrating bar. It is desirable to dispose them at a distance greater than the maximum amplitude in the detection direction.

【0017】その理由は、一般に、振動片がその長手方
向を回転軸とする角速度を受けた場合、その角速度の向
きが右回りであるか、左回りであるかによって、駆動方
向と直交する方向における振動片の振動の向きが変わ
る。そこで、各検出用可動電極と各検出用固定電極をず
らして配置すると、振動片がいずれか一方向に変位した
場合、各検出用可動電極と各検出用固定電極との対向面
積が増え、容量が増加する方向に変化したとすると、振
動片が先の方向と逆方向に変位した場合には、必ず、各
検出用可動電極と各検出用固定電極の対向面積が減り、
容量が減少する方向に変化することになる。したがっ
て、容量の変化量の正負を見ることによって角速度の向
きも検知できるため、各検出用可動電極と各検出用固定
電極をずらして配置するのが好ましいのである。つま
り、各検出用可動電極と各検出用固定電極の端部同士を
揃えて配置したとすると、振動片がいずれの方向に変位
しても各検出用可動電極と各検出用固定電極の対向面積
が減る方向にしか変化しないため、角速度の絶対値は検
出できても角速度の向きが検知できない。それに、各検
出用可動電極と各検出用固定電極の端部同士を揃えるこ
とは、製造上難しいという問題もある。
The reason is that, in general, when a vibrating reed receives an angular velocity with its longitudinal direction as a rotation axis, the direction perpendicular to the driving direction depends on whether the direction of the angular velocity is clockwise or counterclockwise. The direction of the vibration of the vibrating reed changes in. Therefore, if the movable electrodes for detection and the fixed electrodes for detection are arranged so as to be shifted from each other, when the vibrating piece is displaced in any one direction, the facing area between the movable electrodes for detection and the fixed electrodes for detection increases, and the capacitance is increased. If the vibrating reed is displaced in the direction opposite to the previous direction, the facing area of each movable electrode for detection and each fixed electrode for detection is reduced,
The capacitance will change in a decreasing direction. Therefore, since the direction of the angular velocity can be detected by observing the sign of the amount of change in the capacitance, it is preferable to dispose each movable electrode for detection and each fixed electrode for detection in a staggered manner. In other words, if the ends of the movable electrodes for detection and the fixed electrodes for detection are arranged to be aligned with each other, the facing area between the movable electrodes for detection and the fixed electrodes for detection is set even if the vibrating bar is displaced in any direction. Changes only in the direction in which the angular velocity decreases, the absolute value of the angular velocity can be detected but the direction of the angular velocity cannot be detected. In addition, there is also a problem that it is difficult to align the ends of the movable electrodes for detection and the fixed electrodes for detection in terms of manufacturing.

【0018】本発明の入力装置は、上記本発明のジャイ
ロスコープを用いたことを特徴とするものである。本発
明のジャイロスコープの使用により、例えばパソコンの
座標入力装置等の小型の機器を実現することができる。
An input device according to the present invention uses the gyroscope according to the present invention. By using the gyroscope of the present invention, a small device such as a coordinate input device of a personal computer can be realized.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】[第1の実施の形態]以下、本発
明の第1の実施の形態を図1ないし図5を参照して説明
する。図1は本実施の形態のジャイロスコープの全体構
成を示す分解斜視図、図2はその平面図、図3は図2の
III−III線に沿う断面図、図4は図2のIV−IV線に沿
う断面図(脚1本分を示す拡大図)、図5はジャイロス
コープの製造方法を示す工程断面図である。図中符号2
は音叉、3は駆動用可動電極、4は駆動用固定電極、5
は検出用可動電極、6は検出用固定電極、7は上側ガラ
ス基板(基材)、8は下側ガラス基板である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [First Embodiment] A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is an exploded perspective view showing the entire configuration of the gyroscope according to the present embodiment, FIG. 2 is a plan view thereof, and FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line III-III, FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 2 (an enlarged view showing one leg), and FIG. 5 is a process cross-sectional view showing a method for manufacturing a gyroscope. Symbol 2 in the figure
Is a tuning fork, 3 is a movable electrode for driving, 4 is a fixed electrode for driving, 5
Is a movable electrode for detection, 6 is a fixed electrode for detection, 7 is an upper glass substrate (base material), and 8 is a lower glass substrate.

【0020】本実施の形態のジャイロスコープ1は、図
1および図2に示すように、3本の脚9(振動片)とこ
れらの基端側を連結する支持部10とを有する3脚型の
音叉2が用いられている。また、音叉2の周囲には枠部
11が設けられており、これら音叉2と枠部11とは、
元々は厚さ200μm程度の導電性を有する1枚のシリ
コン基板から形成されている。図3に示すように、枠部
11は上側ガラス基板7と下側ガラス基板8との間に挟
持されて固定されるとともに、2枚のガラス基板7、8
の内面のうち、音叉2の上方および下方に位置する領域
は10μm程度の深さの凹部7a、8aとなっており、
各ガラス基板7、8と音叉2との間に10μm程度の間
隙が形成されることで音叉2の各脚9が宙に浮いた状態
となり、振動可能となっている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the gyroscope 1 of the present embodiment has a three-leg type having three legs 9 (vibrating pieces) and a supporting portion 10 connecting these base ends. Tuning fork 2 is used. A frame 11 is provided around the tuning fork 2, and the tuning fork 2 and the frame 11 are
Originally, it is formed from one silicon substrate having a thickness of about 200 μm and having conductivity. As shown in FIG. 3, the frame portion 11 is sandwiched and fixed between the upper glass substrate 7 and the lower glass substrate 8, and the two glass substrates 7, 8 are fixed.
Of the inner surface of the tuning fork 2 are recessed portions 7a and 8a having a depth of about 10 μm,
By forming a gap of about 10 μm between each of the glass substrates 7 and 8 and the tuning fork 2, each leg 9 of the tuning fork 2 is in a state of being suspended in the air, and can vibrate.

【0021】図1および図2に示すように、各脚9の上
面の基端側の位置には、各脚9に1個ずつの駆動用可動
電極3が脚9の長手方向に延在するように設けられてい
る。図1では図面を見やすくするため、図示を省略した
が、駆動用可動電極3は、図3に示すように、シリコン
基板上に形成された膜厚500nm程度のシリコン酸化
膜等からなる絶縁膜12を介して形成されている。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, one driving movable electrode 3 extends in the longitudinal direction of each leg 9 at a position on the base end side of the upper surface of each leg 9. It is provided as follows. Although not shown in FIG. 1 to make the drawing easier to see, the drive movable electrode 3 is, as shown in FIG. 3, an insulating film 12 made of a silicon oxide film or the like having a thickness of about 500 nm formed on a silicon substrate. Is formed through.

【0022】一方、上側ガラス基板7の下面の前記駆動
用可動電極3と対向する位置には、各脚9に1個ずつの
駆動用固定電極4が脚9の長手方向に延在するように設
けられている。これら駆動用可動電極3、駆動用固定電
極4は膜厚300nm程度のAl(アルミニウム)膜、
Cr(クロム)膜、Pt(白金)/Ti(チタン)膜等
の材料から形成されており、これら電極3、4に駆動信
号を供給するための配線13、14がこれら電極3、4
と同じレイヤーのアルミニウム膜またはクロム膜等によ
り一体的に形成されている。
On the other hand, at the position on the lower surface of the upper glass substrate 7 facing the movable electrode 3 for driving, one fixed electrode 4 for driving is provided for each leg 9 so as to extend in the longitudinal direction of the leg 9. Is provided. The driving movable electrode 3 and the driving fixed electrode 4 are made of an Al (aluminum) film having a thickness of about 300 nm,
Wirings 13 and 14 for supplying a drive signal to these electrodes 3 and 4 are formed of a material such as a Cr (chromium) film and a Pt (platinum) / Ti (titanium) film.
And is integrally formed by an aluminum film or a chromium film of the same layer as the above.

【0023】また、各脚9の上面の駆動用可動電極3の
形成位置よりも脚9の先端部寄りの位置には、各脚9に
対して6個ずつの検出用可動電極5が、脚9の長手方向
に延在するように設けられている。これら6個の検出用
可動電極5は、駆動用電極と同様、膜厚300nm程度
のアルミニウム膜またはクロム膜等からなり、シリコン
基板上のシリコン酸化膜等からなる絶縁膜12を介して
形成されている。また、これら6個の検出用可動電極5
は互いに並列接続されており、さらに検出信号取り出し
用の配線15が形成されている。
Further, six movable movable electrodes 5 for each leg 9 are provided at positions on the upper surface of each leg 9 closer to the distal end of the leg 9 than the position where the movable movable electrode 3 is formed. 9 are provided so as to extend in the longitudinal direction. These six movable electrodes 5 for detection are made of an aluminum film or a chromium film having a thickness of about 300 nm similarly to the driving electrodes, and are formed via an insulating film 12 made of a silicon oxide film or the like on a silicon substrate. I have. Further, these six movable electrodes 5 for detection are used.
Are connected in parallel with each other, and a wiring 15 for extracting a detection signal is formed.

【0024】一方、上側ガラス基板7の下面の駆動用固
定電極4の形成位置よりも脚9の先端部寄りの位置に
は、検出用可動電極5と対向するように各脚9に対して
6個ずつの検出用固定電極6が設けられている。検出用
可動電極5と同様、これら6個の検出用固定電極6も互
いに並列接続されており、検出信号取り出し用の配線1
6が形成されている。
On the other hand, at a position closer to the distal end of the leg 9 than the formation position of the driving fixed electrode 4 on the lower surface of the upper glass substrate 7, each leg 9 is opposed to the detection movable electrode 5. Each of the fixed electrodes for detection 6 is provided. Like the movable electrode 5 for detection, these six fixed electrodes 6 for detection are also connected in parallel to each other, and the wiring 1 for extracting a detection signal is provided.
6 are formed.

【0025】図4に示すように、各脚9上の検出用可動
電極5と上側ガラス基板7上の検出用固定電極6とは対
向配置されているが、検出用可動電極5と検出用固定電
極6の脚9の変位検出方向の端部同士が揃うように完全
に対向配置されているわけではなく、検出用可動電極5
の端部と検出用固定電極6の端部が、脚9の変位検出方
向の最大振幅以上の距離ずれた状態で配置されている。
また、各検出用可動電極5の幅W1および各検出用固定
電極6の幅W2自体は、脚9の最大振幅以上の寸法に設
定されている。
As shown in FIG. 4, the movable electrode 5 for detection on each leg 9 and the fixed electrode 6 for detection on the upper glass substrate 7 are arranged to face each other. The electrodes 6 are not completely opposed to each other so that the ends of the legs 9 in the displacement detection direction of the electrodes 6 are aligned with each other.
Are displaced from each other by a distance equal to or greater than the maximum amplitude in the displacement detection direction of the leg 9.
In addition, the width W1 of each detection movable electrode 5 and the width W2 of each detection fixed electrode 6 are set to dimensions larger than the maximum amplitude of the leg 9.

【0026】ここで、各部の寸法の一例を示すと、1つ
の脚9の幅Wが200μm、各検出用可動電極5の幅W
1および各検出用固定電極6の幅W2が20μm、検出
用可動電極5間の間隙G1および検出用固定電極6間の
間隙G2がともに10μm、検出用可動電極5の端部と
検出用固定電極6の端部のずれ量Zが5μm、である。
なお、この脚9の変位検出方向の最大振幅は1μmに設
定している。
Here, an example of the dimensions of each part will be described. The width W of one leg 9 is 200 μm, and the width W of each movable electrode 5 for detection.
1, the width W2 of each fixed electrode 6 for detection is 20 μm, the gap G1 between the movable electrodes 5 for detection and the gap G2 between the fixed electrodes 6 for detection are both 10 μm, the end of the movable electrode 5 for detection and the fixed electrode for detection. The shift amount Z at the end of No. 6 is 5 μm.
The maximum amplitude of the leg 9 in the displacement detection direction is set to 1 μm.

【0027】さらに、ジャイロスコープ1の機能上は特
に必要ではなく、後述する製造上の都合により必要なも
のであるため、ここでは図示を省略するが、実際には、
駆動用固定電極4および検出用固定電極6が設けられた
領域以外の上側ガラス基板7の内面側、および下側ガラ
ス基板8の内面側には、駆動用固定電極4および検出用
固定電極6と同一のアルミニウム膜またはクロム膜等か
らなる同電位パターンが設けられている。
Further, the function of the gyroscope 1 is not particularly necessary, and is necessary for the convenience of manufacturing described later.
On the inner surface side of the upper glass substrate 7 and the inner surface side of the lower glass substrate 8 other than the area where the driving fixed electrode 4 and the detection fixed electrode 6 are provided, the driving fixed electrode 4 and the detection fixed electrode 6 The same potential pattern made of the same aluminum film or chromium film is provided.

【0028】次に、上記構成のジャイロスコープ1を製
造する方法の一例を説明する。図5Aに示すように、シ
リコン基板17を用意し、熱酸化法、TEOS−CVD
法等の手法を用いてシリコン基板17の上面にシリコン
酸化膜18を形成し、これを周知のフォトリソグラフィ
ー技術によりパターニングして上側ガラス基板7と接続
される枠部11となる部分以外の領域にシリコン酸化膜
18を残す。このシリコン酸化膜18が導電性のシリコ
ンとその上に形成する各電極とを電気的に絶縁する絶縁
膜12として機能する。
Next, an example of a method for manufacturing the gyroscope 1 having the above configuration will be described. As shown in FIG. 5A, a silicon substrate 17 is prepared, and a thermal oxidation method, TEOS-CVD
A silicon oxide film 18 is formed on the upper surface of the silicon substrate 17 using a method such as a method, and the silicon oxide film 18 is patterned by a known photolithography technique so as to be formed in a region other than a portion serving as the frame portion 11 connected to the upper glass substrate 7. The silicon oxide film 18 is left. This silicon oxide film 18 functions as the insulating film 12 for electrically insulating the conductive silicon from the electrodes formed thereon.

【0029】次に、図5Bに示すように、シリコン酸化
膜18上を含むシリコン基板17の上面の全域に膜厚3
00nm程度のアルミニウム膜またはクロム膜等をスパ
ッタし、その後、周知のフォトリソグラフィー技術によ
りこれをパターニングしてシリコン基板17上面の所定
の位置に駆動用可動電極3および検出用可動電極5を形
成する。
Next, as shown in FIG. 5B, a film thickness of 3 is formed over the entire upper surface of the silicon substrate 17 including the silicon oxide film 18.
An aluminum film or a chromium film having a thickness of about 00 nm is sputtered and then patterned by a well-known photolithography technique to form the driving movable electrode 3 and the detection movable electrode 5 at predetermined positions on the upper surface of the silicon substrate 17.

【0030】図示を省略するが、別途、2枚のガラス基
板を用意し、表面にクロム膜をスパッタした後、レジス
トパターンを形成し、このレジストパターンをマスクと
してクロム膜をエッチングする。次に、このレジストパ
ターンおよびクロム膜をマスクとしてガラス基板表面の
フッ酸エッチングを行い、ガラス基板上の音叉の位置に
対応する領域に深さ10μm程度の凹部を形成する。そ
の後、レジストパターンおよびクロムパターンを除去す
る。次に、1枚のガラス基板については、膜厚300n
m程度のアルミニウム膜またはクロム膜等を全面にスパ
ッタした後、周知のフォトリソグラフィー技術を用いて
これをパターニングして駆動用固定電極4、検出用固定
電極6および同電位パターンを形成し、こちらの基板を
上側ガラス基板7とする。同様に、もう1枚のガラス基
板についても、アルミニウム膜またはクロム膜等を全面
にスパッタした後、これをパターニングして同電位パタ
ーンを形成し、下側ガラス基板8とする。
Although not shown, two glass substrates are separately prepared, a chromium film is sputtered on the surface, a resist pattern is formed, and the chromium film is etched using the resist pattern as a mask. Next, using the resist pattern and the chromium film as a mask, the surface of the glass substrate is etched with hydrofluoric acid to form a recess having a depth of about 10 μm in a region corresponding to the position of the tuning fork on the glass substrate. After that, the resist pattern and the chrome pattern are removed. Next, for one glass substrate, a film thickness of 300 n
An aluminum film or a chromium film of about m is sputtered over the entire surface and then patterned using a well-known photolithography technique to form a fixed electrode 4 for driving, a fixed electrode 6 for detection, and the same potential pattern. The substrate is referred to as an upper glass substrate 7. Similarly, with respect to another glass substrate, an aluminum film or a chromium film is sputtered on the entire surface and then patterned to form the same potential pattern, thereby obtaining a lower glass substrate 8.

【0031】次に、図5Cに示すように、シリコン基板
17の下面と下側ガラス基板8とを陽極接合法を用いて
接合する。この際、シリコン基板17のうち、後で枠部
11となる部分が接合されることになる。陽極接合法で
はシリコン基板に正、ガラス基板に負の電位を印加して
シリコンとガラスを接合することができるが、シリコン
基板17が音叉2となる部分では下側ガラス基板8表面
との間隙が10μm程度しかないため、陽極接合時の静
電引力によりシリコン基板17が撓んで下側ガラス基板
8と接触すると、この部分も接合されてしまい、振動可
能な音叉2を形成できなくなる。したがって、下側ガラ
ス基板8に接合すべきでない部分が接合されてしまうの
を防止する目的で下側ガラス基板8表面をシリコン基板
17と同電位とするために、下側ガラス基板8表面の同
電位パターンを用いるのである。上側ガラス基板7につ
いても同様である。
Next, as shown in FIG. 5C, the lower surface of the silicon substrate 17 and the lower glass substrate 8 are bonded by using an anodic bonding method. At this time, a portion of the silicon substrate 17 which will be the frame 11 later is bonded. In the anodic bonding method, a silicon substrate and a glass can be bonded by applying a positive potential to the silicon substrate and a negative potential to the glass substrate. In a portion where the silicon substrate 17 becomes the tuning fork 2, a gap between the silicon substrate 17 and the surface of the lower glass substrate 8 is formed. Since it is only about 10 μm, when the silicon substrate 17 is bent by electrostatic attraction during anodic bonding and comes into contact with the lower glass substrate 8, this portion is also bonded, and the vibrating tuning fork 2 cannot be formed. Therefore, the surface of the lower glass substrate 8 is set to the same potential as the silicon substrate 17 in order to prevent a portion that should not be bonded to the lower glass substrate 8 from being bonded. The potential pattern is used. The same applies to the upper glass substrate 7.

【0032】次に、図5Dに示すように、シリコン基板
17表面にレジストパターン19を形成する。この際、
レジストパターン19の平面形状は、図2に示すような
音叉2、枠部11等、シリコンを残す部分の形状とな
る。このレジストパターン19をマスクとして、反応性
イオンエッチング等の異方性エッチングを用いてシリコ
ン基板17を貫通するエッチングを行う。これにより、
音叉2、枠部11がそれぞれ形成され、音叉2の部分は
下側ガラス基板8の上方で宙に浮いた状態となる。その
後、レジストパターン19を除去すると、図5Eに示す
形状となる。
Next, as shown in FIG. 5D, a resist pattern 19 is formed on the surface of the silicon substrate 17. On this occasion,
The planar shape of the resist pattern 19 is a shape of a portion where silicon is left, such as the tuning fork 2 and the frame portion 11 as shown in FIG. Using the resist pattern 19 as a mask, etching that penetrates the silicon substrate 17 is performed using anisotropic etching such as reactive ion etching. This allows
The tuning fork 2 and the frame portion 11 are formed, and the portion of the tuning fork 2 is suspended above the lower glass substrate 8. After that, when the resist pattern 19 is removed, the shape shown in FIG. 5E is obtained.

【0033】次に、下側ガラス基板8に接合されたシリ
コン基板17の上面と上側ガラス基板7とを陽極接合法
を用いて接合する。この際、図3に示すように、シリコ
ン基板17の枠部11が上側ガラス基板7に接合される
ことになる。以上の工程により、本実施の形態のジャイ
ロスコープ1が完成する。
Next, the upper surface of the silicon substrate 17 bonded to the lower glass substrate 8 and the upper glass substrate 7 are bonded by using an anodic bonding method. At this time, as shown in FIG. 3, the frame 11 of the silicon substrate 17 is joined to the upper glass substrate 7. Through the above steps, the gyroscope 1 of the present embodiment is completed.

【0034】本実施の形態のジャイロスコープ1を使用
する際には、駆動用可動電極3の配線13と駆動用固定
電極4の配線14との間に駆動源としての発振器を接続
するとともに、検出用可動電極5の配線15と検出用固
定電極6の配線16との間に容量検出器を接続し、音叉
2は接地しておく。発振器を駆動して駆動用可動電極3
−駆動用固定電極4間に数kHz程度の周波数の電圧を
印加すると、音叉2の各脚9が鉛直方向に振動する。そ
の状態で、脚9の長手方向を回転軸とする角速度が入力
されると、入力された角速度の大きさに応じた水平方向
の振動が生じる。この時、音叉2の各脚9の検出用可動
電極5と上側ガラス基板7の検出用固定電極6とが対向
した状態にあり、脚9の水平振動に伴って検出用可動電
極5と検出用固定電極6の対向面積が変化するため、容
量変化が生じる。この容量変化を容量検出器で検出する
ことにより角速度の大きさを検出することができる。
When the gyroscope 1 of the present embodiment is used, an oscillator as a drive source is connected between the wiring 13 of the movable driving electrode 3 and the wiring 14 of the fixed driving electrode 4 and detection is performed. A capacitance detector is connected between the wiring 15 of the movable electrode 5 for use and the wiring 16 of the fixed electrode 6 for detection, and the tuning fork 2 is grounded. Driving movable electrode 3 by driving oscillator
When a voltage having a frequency of about several kHz is applied between the driving fixed electrodes 4, each leg 9 of the tuning fork 2 vibrates in the vertical direction. In this state, when an angular velocity whose rotation axis is the longitudinal direction of the leg 9 is input, a horizontal vibration corresponding to the magnitude of the input angular velocity is generated. At this time, the movable electrode 5 for detection of each leg 9 of the tuning fork 2 and the fixed electrode 6 for detection of the upper glass substrate 7 are in an opposed state, and the movable electrode 5 for detection and the movable electrode 5 for detection are caused by the horizontal vibration of the leg 9. Since the facing area of the fixed electrode 6 changes, a capacitance change occurs. The magnitude of the angular velocity can be detected by detecting the change in the capacitance with the capacitance detector.

【0035】さらに、本実施の形態の場合、図4に示し
たように、互いに対向する検出用可動電極5と検出用固
定電極6の端部をずらして配置しているため、例えば図
4において脚9がガラス基板7、8に対して右方向(矢
印Aで示す方向)に変位した場合、各検出用可動電極5
と各検出用固定電極6との対向面積が増え、容量が増加
する方向に変化する。また、脚9がガラス基板7、8に
対して左方向(矢印Bで示す方向)に変位した場合に
は、各検出用可動電極5と各検出用固定電極6の対向面
積が減り、容量が減少する方向に変化する。よって、容
量の変化量の正負を検知することによって角速度の向き
も検知することができる。
Further, in the case of the present embodiment, as shown in FIG. 4, the ends of the detection movable electrode 5 and the detection fixed electrode 6 which face each other are displaced from each other. When the leg 9 is displaced rightward (in the direction indicated by the arrow A) with respect to the glass substrates 7 and 8, each movable electrode 5 for detection
And the fixed area for each detection fixed electrode 6 increases, and the capacitance changes in a direction to increase. When the leg 9 is displaced leftward (in the direction indicated by the arrow B) with respect to the glass substrates 7 and 8, the facing area between each detection movable electrode 5 and each detection fixed electrode 6 is reduced, and the capacitance is reduced. It changes in a decreasing direction. Therefore, the direction of the angular velocity can also be detected by detecting whether the amount of change in the capacitance is positive or negative.

【0036】したがって、本実施の形態のジャイロスコ
ープ1では、従来のジャイロスコープのように脚と脚の
間に検出用電極を設ける必要がなくなる。その結果、脚
間ギャップをシリコン基板の加工限界近く、例えば数十
μm程度にまで小さくすることができ、Q値を大きくす
ることができる。例えば脚幅が200μmのジャイロス
コープにおいて、脚間ギャップが300μm〜400μ
m程度であるとQ値は1000前後であるが、脚間ギャ
ップを数十μm程度にまで狭めるとQ値は2000前後
と、約2倍に増大することができる。このQ値の増大に
より、角速度センサとしての検出感度の向上、駆動電圧
の低減を図ることができる。さらに、デバイスの小型化
を図ることもできる。
Therefore, in the gyroscope 1 of the present embodiment, it is not necessary to provide a detection electrode between the legs unlike the conventional gyroscope. As a result, the gap between the legs can be reduced to near the processing limit of the silicon substrate, for example, to about several tens of μm, and the Q value can be increased. For example, in a gyroscope having a leg width of 200 μm, the gap between legs is 300 μm to 400 μm.
If it is about m, the Q value is about 1000, but if the gap between the legs is reduced to about several tens of μm, the Q value can be increased to about 2000, which is about double. By increasing the Q value, it is possible to improve the detection sensitivity as an angular velocity sensor and reduce the drive voltage. Further, the size of the device can be reduced.

【0037】本出願人は、本発明の目的を達成するため
に、他の構成のジャイロスコープを既に出願している。
本発明のジャイロスコープは既出願のジャイロスコープ
の改良版であって、既出願のジャイロスコープに対して
以下のような利点を有している。図13は既出願のジャ
イロスコープの全体構成を示す分解斜視図、図14は図
13のXIV−XIV線に沿う断面図である。なお、図13お
よび図14において、図1〜図4に示した本実施の形態
のジャイロスコープと共通の構成要素には同一の符号を
付し、詳細な説明は省略する。
The present applicant has already filed a gyroscope of another configuration in order to achieve the object of the present invention.
The gyroscope of the present invention is an improved version of the gyroscope of the prior application, and has the following advantages over the gyroscope of the previous application. FIG. 13 is an exploded perspective view showing the entire configuration of the gyroscope of the prior application, and FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line XIV-XIV of FIG. 13 and 14, the same reference numerals are given to the same components as those of the gyroscope of the present embodiment shown in FIGS. 1 to 4, and the detailed description will be omitted.

【0038】図13および図14に示すジャイロスコー
プ21は、上記実施の形態のジャイロスコープ1と異な
り、上側ガラス基板7の下面に、1本の脚9に対して2
個ずつの検出用固定電極6が設けられている。そして、
導電性シリコンからなる脚9そのものを電極として機能
させているため、各脚9には駆動用電極も検出用電極も
設けられていない。
The gyroscope 21 shown in FIGS. 13 and 14 is different from the gyroscope 1 of the above embodiment in that the lower part of the upper glass substrate 7
Each of the fixed electrodes for detection 6 is provided. And
Since the leg 9 itself made of conductive silicon functions as an electrode, each leg 9 has neither a driving electrode nor a detecting electrode.

【0039】本実施の形態のジャイロスコープ1の場
合、1つの脚9に対して6個の検出用可動電極5および
検出用固定電極6が設けられており、検出用可動電極5
同士、検出用固定電極6同士は互いに並列接続されてい
る。これを等価回路図で示すと図9のようになる。ま
た、対向する検出用可動電極5と検出用固定電極6の電
極対で形成される容量をそれぞれC1、C2、C3、C4
5、C6とする。脚9に対して角速度が入力されず、コ
リオリ力が働かずに変位が0の時(初期状態)の1脚あ
たりの容量をCdt1とすると、 Cdt1=C1+C2+C3+C4+C5+C6 ……(2) と表される。次に、脚9に対して任意の角速度が入力さ
れ、コリオリ力が働いて変位が生じた時の全体の容量を
dt2とすると、 Cdt2=(C1+ΔC1)+(C2+ΔC2)+…+(C6+ΔC6 ……(3) (ただし、ΔC1、ΔC2、…、ΔC6は各容量における
容量変化量)と表され、これを変形すると次の(4)式
となる。
In the case of the gyroscope 1 of the present embodiment, one movable leg 5 is provided with six movable electrodes 5 for detection and one fixed electrode 6 for detection.
And the fixed electrodes for detection 6 are connected in parallel with each other. FIG. 9 shows this in an equivalent circuit diagram. Further, the capacitances formed by the electrode pairs of the movable electrode 5 for detection and the fixed electrode 6 for detection are represented by C 1 , C 2 , C 3 , C 4 , respectively.
And C 5, C 6. If the angular velocity is not input to the leg 9 and the displacement per leg is C dt1 when the displacement is 0 (initial state) without Coriolis force acting , C dt1 = C 1 + C 2 + C 3 + C 4 + C 5 + C 6 (2) Next, if an arbitrary angular velocity is input to the leg 9 and the total capacity when displacement occurs due to the action of Coriolis force is C dt2 , C dt2 = (C 1 + ΔC 1 ) + (C 2 + ΔC 2) ) + ... + (C 6 + ΔC 6 ) ... (3) (where ΔC 1 , ΔC 2 ,..., ΔC 6 are the amount of capacitance change in each capacitance). When this is modified, the following expression (4) is obtained.

【数1】 より一般的に1つの脚に対してn個の検出用電極を設け
ると、次の(5)式となる。
(Equation 1) More generally, when n detection electrodes are provided for one leg, the following equation (5) is obtained.

【数2】 具体的な容量値の一例として、Cdt1は1pF程度、Δ
iは0.01〜0.1pF程度に設定される。
(Equation 2) As an example of a specific capacitance value, C dt1 is about 1 pF, Δ
C i is set to about 0.01~0.1PF.

【0040】図13、図14に示した既出願のジャイロ
スコープ21の場合、1つの脚9に対して2個の検出用
電極6が設けられているため、(5)式におけるnが2
であり、例えば1脚あたりの容量変化量は0.02〜
0.2pF程度となる。これに対して、本実施の形態の
ジャイロスコープ1の場合、(5)式におけるnが6で
あり、例えば1脚あたりの容量変化量は0.06〜0.
6pF程度となる。したがって、脚9が同じ大きさの角
速度を受け、同じ大きさの変位が生じたとしても、本実
施の形態のジャイロスコープ1では既出願のジャイロス
コープ21に比べて3倍の容量変化、言い換えると、3
倍の感度を得ることができる。よって、1つの脚9に対
してn個の検出用電極を設けると、既出願のジャイロス
コープ21に比べて(n/2)倍の感度を得ることがで
きる。このように、本実施の形態のジャイロスコープ1
によれば、検出感度をより向上させることができる。
In the case of the gyroscope 21 shown in FIGS. 13 and 14, since two detection electrodes 6 are provided for one leg 9, n in Expression (5) is 2
For example, the capacity change amount per leg is 0.02 to
It is about 0.2 pF. On the other hand, in the case of the gyroscope 1 of the present embodiment, n in the equation (5) is 6, and for example, the amount of change in capacitance per leg is 0.06-0.
It is about 6 pF. Therefore, even if the leg 9 receives the angular velocity of the same magnitude and the displacement of the same magnitude occurs, the gyroscope 1 of the present embodiment changes the capacity three times as much as the gyroscope 21 of the already applied patent, in other words, , 3
Double sensitivity can be obtained. Therefore, if n detection electrodes are provided for one leg 9, it is possible to obtain (n / 2) times higher sensitivity than the gyroscope 21 of the already applied patent. Thus, the gyroscope 1 of the present embodiment
According to the method, the detection sensitivity can be further improved.

【0041】また、本実施の形態のジャイロスコープ1
は、音叉2が2枚のガラス基板7、8の間に挟持されて
いるため、ガラス基板7、8によって音叉2の部分が保
護され、取り扱いやすいものとなっている。さらに、音
叉2の部分に塵埃が入りにくい構造であるから、外乱が
抑制され、センサ精度を向上することができる。また、
真空封止も行える構造であり、これによれば更にQ値を
向上させることができる。
The gyroscope 1 of the present embodiment
Since the tuning fork 2 is sandwiched between the two glass substrates 7 and 8, the portion of the tuning fork 2 is protected by the glass substrates 7 and 8, making it easy to handle. Further, since the structure is such that dust does not easily enter the tuning fork 2, disturbance is suppressed, and sensor accuracy can be improved. Also,
The structure can also perform vacuum sealing, and according to this, the Q value can be further improved.

【0042】[第2の実施の形態]以下、本発明の第2
の実施の形態を図6を参照して説明する。図6は本実施
の形態のジャイロスコープの脚1本分の電極構成を示す
拡大図である。本実施の形態のジャイロスコープの基本
構成は第1の実施の形態と全く同様であり、本実施の形
態のジャイロスコープが第1の実施の形態と異なる点
は、脚1本あたりの電極の構成のみである。以下では、
図4と共通の構成要素に同一の符号を付した図6を用い
てこの異なる部分のみを説明し、共通部分の説明は省略
する。
[Second Embodiment] Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described.
The embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is an enlarged view showing an electrode configuration for one leg of the gyroscope of the present embodiment. The basic configuration of the gyroscope of the present embodiment is completely the same as that of the first embodiment, and the point that the gyroscope of the present embodiment is different from the first embodiment is that the configuration of the electrode per one leg is different. Only. Below,
Only the different parts will be described with reference to FIG. 6 in which the same components as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and description of the common parts will be omitted.

【0043】第1の実施の形態においては、脚9の上面
と上側ガラス基板7の下面のみに検出用可動電極5、検
出用固定電極6がそれぞれ設けられていたが、本実施の
形態のジャイロスコープ23では、下側ガラス基板8の
上面と脚9の下面にも同様の電極が設けられている。す
なわち、各脚9の下面の先端部寄りの位置には、各脚9
に対して6個ずつの検出用可動電極5が、脚9の長手方
向に延在するように設けられている。これら6個の検出
用可動電極5は、脚9上面側の電極と同様、膜厚300
nm程度のアルミニウム膜またはクロム膜等からなり、
シリコン酸化膜等からなる絶縁膜12を介して形成され
ている。また、これら6個の検出用可動電極5は互いに
並列接続されており、さらに検出信号取り出し用の配線
(図示略)が形成されている。
In the first embodiment, the detection movable electrode 5 and the detection fixed electrode 6 are provided only on the upper surface of the leg 9 and the lower surface of the upper glass substrate 7, respectively. In the scope 23, similar electrodes are provided on the upper surface of the lower glass substrate 8 and the lower surface of the legs 9. That is, the position of each leg 9 near the tip of the lower surface of each leg 9 is
, Six movable electrodes for detection 5 are provided so as to extend in the longitudinal direction of the leg 9. These six movable electrodes for detection 5 have a film thickness of 300 like the electrodes on the upper surface side of the leg 9.
made of aluminum film or chromium film of about nm,
It is formed via an insulating film 12 made of a silicon oxide film or the like. The six movable electrodes 5 for detection are connected in parallel with each other, and furthermore, a wiring (not shown) for extracting a detection signal is formed.

【0044】一方、下側ガラス基板8の上面には、駆動
用可動電極5と対応して、各脚9に対して6個ずつの検
出用固定電極6が設けられている。また、脚9の上面側
の駆動用電極5、6、下面側の駆動用可動電極5、6と
もに、駆動用可動電極5の端部と駆動用固定電極6の端
部を、脚9の変位検出方向の最大振幅以上の距離ずらし
て配置されている。
On the other hand, on the upper surface of the lower glass substrate 8, six fixed detection electrodes 6 are provided for each leg 9 in correspondence with the movable movable electrode 5. The drive electrodes 5 and 6 on the upper surface of the leg 9 and the movable electrodes 5 and 6 on the lower surface of the leg 9 are both connected to the end of the movable electrode 5 for drive and the end of the fixed electrode 6 for drive. They are shifted by a distance equal to or greater than the maximum amplitude in the detection direction.

【0045】本実施の形態のジャイロスコープ23にお
いても、脚9間の検出用電極をなくせることによりQ値
を増大することができ、角速度センサとしての検出感度
の向上、駆動電圧の低減、デバイスの小型化が図れる、
といった第1の実施の形態と同様の効果を奏することが
できる。
Also in the gyroscope 23 of the present embodiment, the Q value can be increased by eliminating the detection electrodes between the legs 9, thereby improving the detection sensitivity as an angular velocity sensor, reducing the drive voltage, and improving the device. Can be downsized,
Thus, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

【0046】さらに検出感度について言えば、本実施の
形態の場合、脚9の上面側に形成される6個の容量と脚
9の下面側に形成される6個の容量を全て並列接続する
ことにより、1個の脚に対して12個の容量が形成され
ることとなり、第1の実施の形態のジャイロスコープ1
に対して2倍、図13、図14に示した既出願のジャイ
ロスコープ21に対して6倍の感度向上を図ることが可
能となる。
Further, regarding the detection sensitivity, in the case of the present embodiment, all the six capacitors formed on the upper surface side of the leg 9 and the six capacitors formed on the lower surface side of the leg 9 are all connected in parallel. Thus, twelve capacitors are formed for one leg, and the gyroscope 1 of the first embodiment is formed.
The sensitivity can be improved by a factor of two, and by a factor of six compared to the gyroscope 21 of the patent application shown in FIGS.

【0047】[第3の実施の形態]以下、本発明の第3
の実施の形態を図7および図8を参照して説明する。特
許請求の範囲において、「…、前記振動片の先端部の変
位検出方向と平行な面上に設けられ…複数の検出用可動
電極と、…」と記載したが、第1、第2の実施の形態で
は、振動片(脚)が有する「変位検出方向と平行な面」
のうち、脚の上面または下面に検出用可動電極を形成し
た例を挙げた。それに対して、第3の実施の形態では、
脚の先端面に検出用可動電極を形成した例を説明する。
図7は本実施の形態のジャイロスコープの全体構成を示
す分解斜視図、図8はその平面図である。本実施の形態
についても、第1、第2の実施の形態と異なる点は検出
用電極の構成のみである。したがって、図7および図8
において、図1および図2と共通の構成要素には同一の
符号を付し、共通部分の詳細な説明は省略する。
[Third Embodiment] Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described.
Will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. In the claims, "... provided on a plane parallel to the displacement detection direction of the tip of the vibrating reed ... a plurality of movable electrodes for detection ..." is described in the first and second embodiments. In the embodiment, the “plane parallel to the displacement detection direction” that the vibrating reed (leg) has
Among them, the example in which the movable electrode for detection is formed on the upper surface or the lower surface of the leg is described. On the other hand, in the third embodiment,
An example in which a detection movable electrode is formed on the tip end surface of a leg will be described.
FIG. 7 is an exploded perspective view showing the entire configuration of the gyroscope according to the present embodiment, and FIG. 8 is a plan view thereof. This embodiment also differs from the first and second embodiments only in the configuration of the detection electrodes. Therefore, FIGS. 7 and 8
1, the same components as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the common portions will be omitted.

【0048】本実施の形態のジャイロスコープ25は、
図7および図8に示すように、各脚9が延在する方向の
先端面9aと対向するように、各脚9に対して1個ずつ
の検出用電極設置部26がそれぞれ下側ガラス基板8上
に固定されている。脚9と検出用電極設置部26の互い
に対向する面の面積はほぼ同一である。そして、音叉
2、枠部11とともに、検出用電極設置部26も、元々
は厚さ200μm程度の導電性を有する1枚のシリコン
基板から形成されている。
The gyroscope 25 of the embodiment is
As shown in FIGS. 7 and 8, one detection electrode installation unit 26 is provided for each leg 9 so as to face the front end surface 9 a in the direction in which each leg 9 extends. 8 is fixed. The areas of the opposing surfaces of the leg 9 and the detection electrode installation section 26 are substantially the same. In addition to the tuning fork 2 and the frame portion 11, the detection electrode installation portion 26 is originally formed from a single silicon substrate having a thickness of about 200 μm and having conductivity.

【0049】各脚9の先端面9aには、各脚9に対して
6個ずつの検出用可動電極27が、脚9の変位検出方向
と垂直な方向、すなわち鉛直方向にそれぞれ延在するよ
うに設けられている。これら6個の検出用可動電極27
は、アルミニウム膜またはクロム膜等からなり、シリコ
ン酸化膜等からなる絶縁膜12を介して各脚9の先端面
9a上に形成されている。また、これら6個の検出用可
動電極27同士は互いに並列接続されている。一方、検
出用電極設置部26の脚9の先端面9aとの対向面26
a上には、検出用可動電極27と対応して、各脚9に対
して6個ずつの検出用固定電極28が鉛直方向に延在す
るように絶縁膜12を介して設けられている。各検出用
固定電極28は各検出用可動電極27と対向配置され、
6個の検出用固定電極28同士は互いに並列接続されて
いる。なお、駆動用電極の構成は、第1、第2の実施の
形態と同様である。
On the tip surface 9a of each leg 9, six detection movable electrodes 27 are provided for each leg 9 so as to extend in a direction perpendicular to the displacement detection direction of the leg 9, that is, in a vertical direction. It is provided in. These six movable electrodes 27 for detection
Is formed on an end face 9a of each leg 9 via an insulating film 12 made of a silicon oxide film or the like. Further, these six detection movable electrodes 27 are connected in parallel with each other. On the other hand, a surface 26 facing the tip end surface 9a of the leg 9 of the detection electrode
On the “a”, six detection fixed electrodes 28 are provided for each leg 9 via the insulating film 12 so as to extend in the vertical direction, corresponding to the detection movable electrodes 27. Each fixed electrode 28 for detection is arranged opposite to each movable electrode 27 for detection,
The six fixed electrodes for detection 28 are connected in parallel with each other. The configuration of the driving electrode is the same as in the first and second embodiments.

【0050】本実施の形態のジャイロスコープ25の場
合、角速度入力時のコリオリ力による脚9の振動方向
(変位検出方向)が図8における紙面上下方向となるた
め、脚9の振動に伴って検出用可動電極27と検出用固
定電極28の対向面積が変化し、容量変化が生じる。こ
の容量変化を検出することにより角速度の大きさを検出
することができる。
In the case of the gyroscope 25 of the present embodiment, since the vibration direction (displacement detection direction) of the leg 9 due to the Coriolis force at the time of inputting the angular velocity is in the vertical direction on the paper of FIG. The opposing area between the movable electrode 27 for detection and the fixed electrode for detection 28 changes, causing a change in capacitance. By detecting this change in capacitance, the magnitude of the angular velocity can be detected.

【0051】本実施の形態のジャイロスコープ25にお
いても、脚9間の検出用電極をなくせることによりQ値
を増大することができ、角速度センサとしての検出感度
の向上、駆動電圧の低減、デバイスの小型化が図れる、
といった第1、第2の実施の形態と同様の効果を奏する
ことができる。
Also in the gyroscope 25 of the present embodiment, the Q value can be increased by eliminating the detection electrodes between the legs 9, thereby improving the detection sensitivity as an angular velocity sensor, reducing the drive voltage, and improving the device. Can be downsized,
The same effects as those of the first and second embodiments can be obtained.

【0052】[第4の実施の形態]以下、本発明の第4
の実施の形態を図10ないし図12を参照して説明す
る。本実施の形態は第1〜第3の実施の形態のジャイロ
スコープを用いた入力装置の例であり、具体的にはパソ
コンの座標入力装置であるペン型マウスに適用した例で
ある。
[Fourth Embodiment] Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described.
Will be described with reference to FIGS. 10 to 12. FIG. This embodiment is an example of an input device using the gyroscope of the first to third embodiments, and more specifically, an example applied to a pen-type mouse which is a coordinate input device of a personal computer.

【0053】本実施の形態のペン型マウス30は、図1
0に示すように、ペン型のケース31の内部に第1〜第
3の実施の形態で示したようなジャイロスコープ32
a、32bが2個収容されている。2個のジャイロスコ
ープ32a、32bは、図11に示すように、ペン型マ
ウス30を上から見たとき(図10の矢印A方向から見
たとき)に各ジャイロスコープ32a、32bの音叉の
脚の延在方向が直交するように配置されている。また、
各ジャイロスコープ32a、32bを駆動し、回転角を
検出するための駆動検出回路33が設けられている。そ
の他、ケース31内に電池34が収容されるとともに、
一般のマウスのスイッチに相当する2つのスイッチ35
a、35b、マウス本体のスイッチ36等が備えられて
いる。
The pen-shaped mouse 30 of the present embodiment is similar to the one shown in FIG.
As shown in FIG. 0, a gyroscope 32 as shown in the first to third embodiments is provided inside a pen-shaped case 31.
a and 32b are accommodated. As shown in FIG. 11, when the pen-shaped mouse 30 is viewed from above (when viewed from the direction of the arrow A in FIG. 10), the two gyroscopes 32a and 32b serve as legs of the tuning forks of the gyroscopes 32a and 32b. Are arranged such that their extending directions are orthogonal. Also,
A drive detection circuit 33 for driving each of the gyroscopes 32a and 32b and detecting a rotation angle is provided. In addition, while the battery 34 is housed in the case 31,
Two switches 35 corresponding to a general mouse switch
a, 35b, a switch 36 of the mouse body, and the like.

【0054】使用者は、このペン型マウス30を持ち、
所望の方向にペン先を移動させることによって、パソコ
ン画面上のカーソル等をペン先の移動方向に応じて動か
すことができる。すなわち、ペン先を図10中の紙面3
7のX軸方向に沿って移動させると、ジャイロスコープ
32bが回転角θ1を検出し、紙面37のY軸方向に沿
って移動させると、ジャイロスコープ32aが回転角θ
2を検出する。それ以外の方向に移動させた場合には回
転角θ1と回転角θ2の組み合わせとなる。したがっ
て、パソコン側では回転角θ1および回転角θ2に対応
した信号をペン型マウス30から受け取って、図12に
示すように、画面38上のカーソル39等の移動前の点
から画面38上でのX’軸、Y’軸に対応させて回転角
θ1、θ2の大きさに対応する距離だけカーソル39を
移動させる。このようにして、このペン型マウス30
は、光学式エンコーダ等を用いた一般のマウスと同様の
動作を実現することができる。
The user holds the pen-shaped mouse 30,
By moving the pen tip in a desired direction, a cursor or the like on the screen of the personal computer can be moved in accordance with the moving direction of the pen tip. In other words, the pen tip is positioned on page 3 in FIG.
7, the gyroscope 32b detects the rotation angle θ1. When the gyroscope 32 is moved along the Y-axis direction of the drawing 37, the gyroscope 32a rotates the rotation angle θ.
2 is detected. When it is moved in any other direction, the combination of the rotation angles θ1 and θ2 is obtained. Therefore, the personal computer receives signals corresponding to the rotation angle θ1 and the rotation angle θ2 from the pen-shaped mouse 30, and as shown in FIG. The cursor 39 is moved by a distance corresponding to the rotation angles θ1 and θ2 in correspondence with the X ′ axis and the Y ′ axis. In this way, the pen-shaped mouse 30
Can realize the same operation as a general mouse using an optical encoder or the like.

【0055】ここで用いた本発明のジャイロスコープ3
2a、32bは、小型、低駆動電圧、高感度という特徴
を持っているため、本実施の形態のペン型マウス30の
ような小型の座標入力機器に好適に使用することができ
る。また、ナビゲーションやヘッドマウントディスプレ
イなど、角速度を検知する一般の入力装置に応用が可能
である。
The gyroscope 3 of the present invention used here
Since 2a and 32b have characteristics of small size, low drive voltage, and high sensitivity, they can be suitably used for a small coordinate input device such as the pen mouse 30 of the present embodiment. Further, the present invention can be applied to general input devices for detecting angular velocity, such as navigation and head-mounted displays.

【0056】なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能である。例
えば上記の実施の形態のジャイロスコープでは、駆動用
電極を上側ガラス基板側に設けた例を示したが、下側ガ
ラス基板側に設けてもよい。また、片側のガラス基板に
設けるのみならず、双方のガラス基板ともに設ける構成
としてもよい。一方、検出用電極に関しては、各脚あた
りに設ける検出用電極の数は任意に設定してかまわな
い。しかしながら、感度向上の面からは、加工が可能で
ある限り、多くすることが望ましい。また、検出用電極
の形成位置は、3本の脚で例えば上面側、下面側、上面
側というように異なる面側に設けてもよい。また、上記
実施の形態では3脚型の音叉を用いた例を示したが、脚
の数も変更が可能であり、1本でも良い。
The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the gyroscope according to the above-described embodiment, the example in which the driving electrodes are provided on the upper glass substrate is shown, but the driving electrodes may be provided on the lower glass substrate. In addition, not only one glass substrate but also both glass substrates may be provided. On the other hand, as for the detection electrodes, the number of detection electrodes provided for each leg may be arbitrarily set. However, from the viewpoint of improving sensitivity, it is desirable to increase the number as long as processing is possible. The detection electrodes may be formed on three different legs, for example, on the upper surface, the lower surface, and the upper surface. Further, in the above-described embodiment, an example is shown in which a three-leg type tuning fork is used. However, the number of legs can be changed, and one leg may be used.

【0057】また、シリコンからなる音叉を2枚のガラ
ス基板で挟持するのではなく、上側ガラス基板がない構
成としてもよい。この場合、より簡易な構造のジャイロ
スコープとなる。また、陽極接合法による張り合わせを
考慮すると、シリコンとガラスの相性がよいが、ガラス
基板に関しては任意の基材の表面にガラスを形成したも
のでも代用できる。また、音叉の材料としてシリコンに
代えて、カーボンを用いることも可能である。その他、
各種構成部材の材料、寸法等の具体的な記載は上記実施
の形態に限ることなく、適宜変更が可能である。
Further, instead of sandwiching the tuning fork made of silicon between two glass substrates, a configuration may be adopted in which there is no upper glass substrate. In this case, the gyroscope has a simpler structure. Further, considering the bonding by the anodic bonding method, the compatibility between silicon and glass is good, but a glass substrate formed by forming glass on the surface of an arbitrary substrate can be used instead. It is also possible to use carbon instead of silicon as the material of the tuning fork. Others
Specific descriptions of materials, dimensions, and the like of various constituent members are not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
ジャイロスコープにおいては、従来のように音叉の脚と
脚との間に検出用電極を設ける必要がなくなるため、Q
値を大きくすることができ、検出感度の向上、駆動電圧
の低減、デバイスの小型化を図ることができる。このジ
ャイロスコープの使用により、例えばパソコンの座標入
力装置等の小型の機器を実現することができる。
As described above in detail, in the gyroscope of the present invention, there is no need to provide a detection electrode between the legs of the tuning fork as in the prior art.
The value can be increased, the detection sensitivity can be improved, the driving voltage can be reduced, and the device can be downsized. By using the gyroscope, a small device such as a coordinate input device of a personal computer can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の第1の実施の形態のジャイロスコー
プを示す分解斜視図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a gyroscope according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 同、平面図である。FIG. 2 is a plan view of the same.

【図3】 図2のIII−III線に沿う側断面図である。FIG. 3 is a side sectional view taken along the line III-III of FIG. 2;

【図4】 図2のVI−VI線に沿う側断面図であり、脚
1本あたりの電極構成を示す拡大図である。
FIG. 4 is a side sectional view taken along the line VI-VI of FIG. 2 and is an enlarged view showing an electrode configuration per leg.

【図5】 同、ジャイロスコープの製造方法を順を追っ
て示す工程断面図である。
FIG. 5 is a process sectional view sequentially showing a method of manufacturing the gyroscope.

【図6】 本発明の第2の実施の形態のジャイロスコー
プにおける脚1本分の電極構成を示す拡大図である。
FIG. 6 is an enlarged view showing an electrode configuration for one leg in the gyroscope according to the second embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の第3の実施の形態のジャイロスコー
プを示す分解斜視図である。
FIG. 7 is an exploded perspective view showing a gyroscope according to a third embodiment of the present invention.

【図8】 同、平面図である。FIG. 8 is a plan view of the same.

【図9】 同、実施の形態のジャイロスコープの容量の
構成を示す等価回路図である。
FIG. 9 is an equivalent circuit diagram showing a configuration of a capacitance of the gyroscope according to the embodiment.

【図10】 本発明の第4の実施の形態であるペン型マ
ウスを示す斜視図である。
FIG. 10 is a perspective view showing a pen mouse according to a fourth embodiment of the present invention.

【図11】 同、ペン型マウスに用いた2個のジャイロ
スコープの配置を示す平面図である。
FIG. 11 is a plan view showing the arrangement of two gyroscopes used in the pen-type mouse.

【図12】 同、ペン型マウスを用いて操作を行うパソ
コン画面を示す正面図である。
FIG. 12 is a front view showing a personal computer screen on which an operation is performed using a pen mouse.

【図13】 本出願人が既に出願したジャイロスコープ
の一例を示す分解斜視図である。
FIG. 13 is an exploded perspective view showing an example of a gyroscope filed by the present applicant.

【図14】 図13のXIV−XIV線に沿う側断面図であ
る。
14 is a side sectional view taken along the line XIV-XIV in FIG.

【図15】 従来のジャイロスコープの一例を示す斜視
図である。
FIG. 15 is a perspective view showing an example of a conventional gyroscope.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,21,23,25,32a,32b ジャイロスコ
ープ 2 音叉 3 駆動用可動電極 4 駆動用固定電極 5,27 検出用可動電極 6,28 検出用固定電極 7 上側ガラス基板(基材) 8 下側ガラス基板 9 脚(振動片) 10 支持部 11 枠部 12 絶縁膜 17 シリコン基板 26 検出用電極設置部 30 ペン型マウス(入力装置)
1, 2, 23, 25, 32a, 32b Gyroscope 2 Tuning fork 3 Driving movable electrode 4 Driving fixed electrode 5, 27 Detection movable electrode 6, 28 Detection fixed electrode 7 Upper glass substrate (base material) 8 Lower side Glass substrate 9 Leg (vibrating piece) 10 Support part 11 Frame part 12 Insulating film 17 Silicon substrate 26 Detection electrode installation part 30 Pen-type mouse (input device)

フロントページの続き (72)発明者 篠原 英司 東京都大田区雪谷大塚町1番7号 アルプ ス電気株式会社内 (72)発明者 江刺 正喜 宮城県仙台市太白区八木山南一丁目11−9 Fターム(参考) 2F105 AA10 BB02 BB13 CC01 CC04 CD03 CD05 4M112 AA02 BA07 CA26 CA31 CA36 DA03 DA09 DA18 EA03 EA06 EA13 Continued on the front page (72) Eiji Shinohara 1-7, Yutani-Otsuka-cho, Ota-ku, Tokyo Alps Electric Co., Ltd. (72) Inventor Masayoshi Esashi 1-11-9 Yagiyama Minami 1-chome, Taishiro-ku, Sendai, Miyagi F-term (Reference) 2F105 AA10 BB02 BB13 CC01 CC04 CD03 CD05 4M112 AA02 BA07 CA26 CA31 CA36 DA03 DA09 DA18 EA03 EA06 EA13

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 音叉をなす振動片と、該振動片と対向配
置された基材と、前記振動片を駆動する駆動手段と、前
記振動片の先端部の変位検出方向と平行な面上に設けら
れ、各々が前記振動片の変位検出方向の最大振幅以上の
幅を有し、互いに並列接続された複数の検出用可動電極
と、該複数の検出用可動電極との間で容量を形成するよ
う前記複数の検出用可動電極と対向配置されて前記基材
に設けられ、各々が前記振動片の変位検出方向の最大振
幅以上の幅を有し、互いに並列接続された複数の検出用
固定電極とを有することを特徴とするジャイロスコー
プ。
1. A vibrating reed forming a tuning fork, a base material opposed to the vibrating reed, a driving means for driving the vibrating reed, and a vibrating reed on a surface parallel to a displacement detection direction of a tip of the vibrating reed. A plurality of movable electrodes for detection, each having a width equal to or greater than the maximum amplitude in the displacement detection direction of the vibrating piece and connected in parallel with each other, and forming a capacitance between the plurality of movable electrodes for detection. A plurality of fixed electrodes for detection are provided on the base member so as to be opposed to the plurality of movable electrodes for detection, each of which has a width equal to or greater than a maximum amplitude in a direction of detecting displacement of the vibrating piece and are connected in parallel with each other. And a gyroscope having:
【請求項2】 前記振動片が導電性材料からなり、前記
振動片の少なくとも先端部に形成された絶縁膜を介して
前記複数の検出用可動電極が設けられたことを特徴とす
る請求項1記載のジャイロスコープ。
2. The vibrating reed is made of a conductive material, and the plurality of movable electrodes for detection are provided via an insulating film formed at least at a tip end of the vibrating reed. Gyroscope as described.
【請求項3】 前記各検出用可動電極と前記各検出用固
定電極との前記振動片の変位検出方向における端部同士
が、前記振動片の変位検出方向の最大振幅以上の距離ず
れて配置されたことを特徴とする請求項1記載のジャイ
ロスコープ。
3. An end of each of the movable electrodes for detection and a fixed electrode for detection in the displacement detection direction of the vibrating reed is displaced from each other by a distance equal to or greater than the maximum amplitude in the displacement detection direction of the vibrating reed. The gyroscope according to claim 1, wherein:
【請求項4】 請求項1ないし3のいずれか一項に記載
のジャイロスコープを用いたことを特徴とする入力装
置。
4. An input device using the gyroscope according to any one of claims 1 to 3.
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