JP7226246B2 - 角速度センサおよび角速度センサシステム - Google Patents

Description

本発明は、角速度を検出する角速度センサおよび角速度センサシステムに関するものである。

従来より、例えば、特許文献１には、質量部を駆動軸方向に沿って駆動振動させた状態で角速度を検出する角速度センサが提案されている。具体的には、このような角速度センサでは、駆動軸方向に沿って駆動振動させている状態で角速度が印加されると、コリオリ力により、駆動軸と直交する検出軸方向に質量部が振動する。このため、検出軸方向に沿った振動に基づいて角速度が検出される。

また、この角速度センサでは、駆動軸方向と検出軸方向とを切り替えることができるようになっている。そして、この角速度センサでは、駆動軸方向と検出軸方向とを切り替えながら駆動軸方向に沿った共振周波数と検出軸方向に沿った共振周波数とを取得し、これらの共振周波数の差に基づいて感度を補正することにより、温度変化や衝撃等の外乱によって検出精度が低下することを抑制するようにしている。

特開２０１７－１８７４４５号公報

しかしながら、上記角速度センサは、駆動軸方向を切り替えることが必要であり、駆動軸方向を切り替える毎に角速度の検出を行うことができない期間が構成される。つまり、上記角速度センサでは、角速度を検出できない期間が所的期間毎に構成され、検出精度が低くなり易い。

また、上記角速度センサは、駆動軸方向に沿って駆動振動させている際、検出軸方向に沿った共振周波数が変化しても対応できず、検出精度が低下することを十分に抑制できない。さらに、角速度センサにおける感度は、駆動軸方向に沿った共振周波数に依存するため、駆動軸方向に沿った共振周波数と検出軸方向に沿った共振周波数との差に基づいて感度を補正すると、共振周波数の絶対値の変動による感度変動を十分に抑制できず、検出精度が低下する。

本発明は上記点に鑑み、温度変化や衝撃等の外乱によって検出精度が低下することを十分に抑制できる角速度センサおよび角速度センサシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１および２では、角速度を検出する角速度センサシステムであって、駆動バネ（４３ａ、４３ｂ）および検出バネ（４２ａ、４２ｂ）と、駆動バネおよび検出バネを介して支持され、駆動バネの変形によって第１方向に振動可能とされると共に、第１方向に振動している際に角速度が印加されると、コリオリ力による検出バネの変形によって第１方向と直交する第２方向に振動可能とされている質量部（３０）と、可動部用駆動電極（２０１ａ、２０１ｂ）と、可動部用検出電極（２３１ａ、２３１ｂ）と、を有する可動部（２０）と、可動部用駆動電極と対向して配置された固定部用駆動電極（５０１ａ、５０１ｂ）と、可動部用検出電極と対向して配置された固定部用検出電極（５３１ａ、５３１ｂ）と、を有する角速度センサ（１）と、所定の処理を行う制御部（６００）と、を備えている。そして、角速度センサは、可動部に可動部用検出励振電極（２５１ａ、２５１ｂ）が備えられ、可動部用検出励振電極と対向する固定部用検出励振電極（５５１ａ、５５１ｂ）と、駆動バネのバネ定数を変化させる駆動バネ調整部（２１１ａ、２１１ｂ、５１１ａ、５１１ｂ）と、検出バネのバネ定数を変化させる検出バネ調整部（２４１ａ、２４１ｂ、５４１ａ、５４１ｂ）と、を有している。制御部は、固定部用駆動電極に所定の電圧を印加することによって可動部を第１方向に振動させつつ、固定部用検出励振電極に所定の電圧を印加することによって可動部を第２方向にも振動させ、可動部における第１方向に沿った方向の第１共振周波数（ｆｄ）および可動部における第２方向に沿った方向の第２共振周波数（ｆｓ、ｆｓａ）を取得し、第１共振周波数が一定の値に維持されるように駆動バネ調整部を制御して駆動バネのバネ定数を調整すると共に、第２共振周波数が一定の値に維持されるように検出バネ調整部を制御して検出バネのバネ定数を調整し、固定部用検出電極からの信号を第１共振周波数で同期検波した結果に基づいて角速度を検出するように構成されている。
また、請求項１は、可動部は、第２共振周波数として、検出共振周波数（ｆｓ）と、検出共振周波数および第１共振周波数と異なる非検出共振周波数（ｆｓａ）とを有する構成とされ、さらに、制御部は、第２共振周波数としての非検出共振周波数を取得し、非検出共振周波数が一定の値に維持されるように検出バネ調整部を制御して検出バネのバネ定数を調整するように構成されている。
請求項２は、可動部は、第２共振周波数として、検出共振周波数（ｆｓ）と、検出共振周波数および第１共振周波数と異なる非検出共振周波数（ｆｓａ）を有する構成とされ、さらに、制御部は、第２共振周波数としての非検出共振周波数とを取得すると共に非検出共振周波数から検出共振周波数を推定し、推定した検出共振周波数が一定の値に維持されるように検出バネ調整部を制御して検出バネのバネ定数を調整するように構成されている。

これによれば、制御部は、可動部を第１方向および第２方向に振動させつつ、第１共振周波数が一定の値に維持されると共に第２共振周波数が一定の値に維持されるようにしている。このため、温度変化や衝撃等による外乱の影響を低減でき、検出精度が低下することを抑制できる。

また、制御部は、可動部を第１方向および第２方向に振動させつつ、第１共振周波数が一定の値に維持されると共に第２共振周波数が一定の値に維持されるようにしており、第１方向と第２方向とを切り替える必要がない。このため、可動部を間欠的に振動させる必要がなく、角速度を検出できない期間が構成されない。したがって、検出精度が低下することをさらに抑制できる。

また、請求項１２は、角速度を検出する角速度センサであって、駆動バネ（４３ａ、４３ｂ）および検出バネ（４２ａ、４２ｂ）と、駆動バネおよび検出バネを介して支持され、駆動バネの変形によって第１方向に振動可能とされると共に、第１方向に振動している際に角速度が印加されると、コリオリ力による検出バネの変形によって第１方向と直交する第２方向に振動可能とされている質量部（３０）と、可動部用駆動電極（２０１ａ、２０１ｂ）と、可動部用検出電極（２３１ａ、２３１ｂ）と、を有する可動部（２０）と、可動部用駆動電極と対向して配置された固定部用駆動電極（５０１ａ、５０１ｂ）と、可動部用検出電極と対向して配置された固定部用検出電極（５３１ａ、５３１ｂ）と、を備えている。可動部には、可動部用検出励振電極（２５１ａ、２５１ｂ）が備えられ、可動部用検出励振電極と対向する固定部用検出励振電極（５５１ａ、５５１ｂ）と、駆動バネのバネ定数を変化させる駆動バネ調整部（２１１ａ、２１１ｂ、５１１ａ、５１１ｂ）と、検出バネのバネ定数を変化させる検出バネ調整部（２４１ａ、２４１ｂ、５４１ａ、５４１ｂ）と、を有している。そして、角速度センサは、固定部用駆動電極に所定の電圧が印加されることによって可動部が第１方向に振動しつつ、固定部用検出励振電極に所定の電圧が印加されることによって可動部が第２方向にも振動し、可動部における第１方向に沿った方向の第１共振周波数（ｆｄ）が一定の値に維持されるように、駆動バネ調整部が制御されて駆動バネのバネ定数が調整され、可動部における第２方向に沿った方向の第２共振周波数（ｆｓ、ｆｓａ）が一定の値に維持されるように、検出バネ調整部が制御されて検出バネのバネ定数が調整され、固定部用検出電極からの信号に基づいて角速度が検出されるようになっている。さらに、請求項１２は、質量部は、第２方向に沿って配列された第１質量部（３０１）および第２質量部（３０２）と、第１質量部と第２質量部とを連結すると共に第１質量部および第２質量部を第２方向に沿って変位させるリンクバネ（３０３）とを有する構成とされ、可動部は、第２共振周波数として、第１質量部と第２質量部とが第２方向において同方向に振動する同相モードの検出共振周波数と、第１質量部と第２質量部とが第２方向において逆方向に振動する逆相モードの非検出共振周波数とを有し、検出バネ調整部が制御される際、第２共振周波数として、検出共振周波数または非検出共振周波数が一定の値に維持されるように、検出バネのバネ定数が調整されるようになっている。

これによれば、可動部は、第１方向および第２方向に振動した状態とされつつ、第１共振周波数が維持されると共に第２共振周波数が維持される。このため、温度変化や衝撃等による外乱の影響を低減でき、検出精度が低下することを抑制できる。

また、可動部は、第１方向および第２方向に振動した状態とされつつ、第１共振周波数が維持されると共に第２共振周波数が維持されるため、第１方向と第２方向とが切り替えられる必要がない。このため、可動部を間欠的に振動させる必要がなく、角速度を検出できない期間が構成されない。したがって、検出精度が低下することをさらに抑制できる。

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態における角速度センサを示す平面図である。 周波数と、可動部の駆動特性および検出特性との関係を示す図である。 図１に示す角速度センサを有する角速度センサシステムを示すブロック図である。 第２実施形態における角速度センサを示す平面図である 第３実施形態における角速度センサを示す平面図である 検出モード中の質量部の状態を示す模式図である。 非検出モード中の質量部の状態を示す模式図である。 周波数と、可動部の駆動特性および検出特性との関係を示す図である 第３実施形態における角速度センサシステムを示すブロック図である。 第４実施形態における角速度センサシステムを示すブロック図である。 第５実施形態における角速度センサシステムを示すブロック図である。 第６実施形態における角速度センサを示す平面図である。 第６実施形態における角速度センサシステムを示すブロック図である。 第７実施形態における角速度センサシステムを示すブロック図である。 他の実施形態における可動部用駆動調整電極および固定部用駆動調整電極の構成を示す平面図である。 他の実施形態における可動部用駆動調整電極および固定部用駆動調整電極の構成を示す平面図である。 他の実施形態における可動部用駆動調整電極および固定部用駆動調整電極の構成を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態の角速度センサ１は、例えば、車両に搭載され、車両の上下方向に平行な軸周りの角速度の検出に用いられると好適である。

角速度センサ１は、図１に示されるように、板状の基板１０の一面側に形成されている。基板１０は、本実施形態では、支持基板１１、図示しない埋込絶縁膜、半導体層１２が順に積層されたＳＯＩ（Silicon on insulatorの略）基板を用いて構成されている。そして、角速度センサ１におけるセンサ構造体を構成する各パターンは、埋込絶縁膜が部分的に除去されることでリリースされた状態となっている。

なお、以下では、半導体層１２の面方向における一方向をｘ軸方向とし、ｘ軸方向に直交する方向をｙ軸方向とし、ｘ軸方向およびｙ軸方向と直交する方向をｚ軸方向として説明する。図１中では、紙面左右方向をｘ軸方向とし、紙面上下方向をｙ軸方向とし、紙面垂直方向をｚ軸方向としている。

角速度センサ１は、可動部２０および固定部５０等を有する構成とされている。可動部２０は、後述するアンカー部２０ａを除く部分において、裏面側に位置する埋込絶縁膜が除去され、支持基板１１からリリースされた状態とされている。固定部５０は、裏面側の少なくとも一部に埋込絶縁膜が残されており、当該少なくとも一部が支持基板１１からリリースされることなく、支持基板１１に固定された状態とされている。そして、可動部２０および固定部５０は、特に図示しないが、それぞれ所定箇所にパッドが形成されており、当該パッドを介して後述する制御部６００と電気的に接続されている。

以下、可動部２０および固定部５０の構成について具体的に説明する。可動部２０は、質量部３０、梁部４０、各種電極部２００ａ、２００ｂ、２１０ａ、２１０ｂ、２２０ａ、２２０ｂ、２３０ａ、２３０ｂ、２４０ａ、２４０ｂ、２５０ａ、２５０ｂを有する構成とされている。

質量部３０は、印加された角速度に応じて変位する部分であり、梁部４０を介してアンカー部２０ａに支持されている。本実施形態では、質量部３０は、ｘ軸方向に沿った一対の一辺３０ａ、３０ｃおよびｙ軸方向に沿った一対の一辺３０ｂ、３０ｄを有する平面略矩形状とされている。

梁部４０は、質量部３０を支持すると共に、角速度検出を行う際に質量部３０をｘ軸方向およびｙ軸方向に変位させることが可能な構成とされている。本実施形態では、梁部４０は、プレート４１ａ、４１ｂ、検出バネ４２ａ、４２ｂ、駆動バネ４３ａ、４３ｂを有する構成とされている。

プレート４１ａ、４１ｂは、質量部３０よりもｙ軸方向の長さが短くされた平面矩形状とされており、質量部３０を挟んで各一辺３０ａ、３０ｃと対向するように配置されている。つまり、各プレート４１ａ、４１ｂは、質量部３０を挟んで配置されている。

検出バネ４２ａ、４２ｂは、質量部３０と各プレート４１ａ、４１ｂとを連結するように配置されている。本実施形態では、検出バネ４２ａ、４２ｂは、質量部３０におけるｘ軸方向に沿った一辺３０ａ、３０ｃの両端部と各プレート４１ａ、４１ｂとを接続するように備えられている。なお、本実施形態の検出バネ４２ａ、４２ｂは、ストレートビーム構造とされている。

駆動バネ４３ａ、４３ｂは、各プレート４１ａ、４１ｂにおけるｙ軸方向に沿った各一辺とアンカー部２０ａとを連結するように配置されている。つまり、それぞれのプレート４１ａ、４１ｂは、２つの駆動バネ４３ａ、４３ｂによってアンカー部２０ａに支持されている。これにより、質量部３０は、駆動バネ４３ａ、４３ｂ、プレート４１ａ、４１ｂ、検出バネ４２ａ、４２ｂを介してアンカー部２０ａに支持された状態となっている。なお、本実施形態の駆動バネ４３ａ、４３ｂは、検出バネ４２ａ、４２ｂよりも線形的に撓み易い構造とされ、フォールデッドビーム構造とされている。

各種電極部２００ａ、２００ｂ、２１０ａ、２１０ｂ、２２０ａ、２２０ｂ、２３０ａ、２３０ｂ、２４０ａ、２４０ｂ、２５０ａ、２５０ｂは、可動部用駆動電極部２００ａ、２００ｂ、可動部用駆動調整電極部２１０ａ、２１０ｂ、可動部用駆動モニタ電極部２２０ａ、２２０ｂ、可動部用検出電極部２３０ａ、２３０ｂ、可動部用検出調整電極部２４０ａ、２４０ｂ、可動部用検出励振電極部２５０ａ、２５０ｂとされている。

可動部用駆動電極部２００ａ、２００ｂ、可動部用駆動調整電極部２１０ａ、２１０ｂ、および可動部用駆動モニタ電極部２２０ａ、２２０ｂは、各プレート４１ａ、４１ｂに備えられている。

具体的には、可動部用駆動電極部２００ａ、２００ｂは、各プレート４１ａ、４１ｂにおけるｘ軸方向の略中央部において、質量部３０側と反対側に櫛歯状に突出した可動部用駆動電極２０１ａ、２０１ｂを有する構成とされている。

可動部用駆動調整電極部２１０ａ、２１０ｂは、可動部用駆動電極部２００ａ、２００ｂを挟むように、２つずつ備えられている。そして、可動部用駆動調整電極部２１０ａ、２１０ｂは、後述する固定部用駆動調整電極５１１ａ、５１１ｂと対向する部分を可動部用駆動調整電極２１１ａ、２１１ｂとして構成されている。

可動部用駆動モニタ電極部２２０ａ、２２０ｂは、可動部用駆動電極２０１ａ、２０１ｂ、および可動部用駆動調整電極２１１ａ、２１１ｂを挟むように２つずつ備えられている。そして、可動部用駆動モニタ電極部２２０ａ、２２０ｂは、質量部３０側と反対側に櫛歯状に突出した可動部用駆動モニタ電極２２１ａ、２２１ｂを有する構成とされている。

可動部用検出電極部２３０ａ、２３０ｂ、可動部用検出調整電極部２４０ａ、２４０ｂ、可動部用検出励振電極部２５０ａ、２５０ｂは、質量部３０のうちのｙ軸方向に沿った各一辺３０ｂ、３０ｄにそれぞれ備えられている。つまり、可動部用検出電極部２３０ａ、２３０ｂ、可動部用検出調整電極部２４０ａ、２４０ｂ、可動部用検出励振電極部２５０ａ、２５０ｂは、質量部３０を挟んだ両側にそれぞれが位置するように形成されている。

可動部用検出電極部２３０ａ、２３０ｂは、可動部用検出電極２３１ａ、２３１ｂと、当該可動部用検出電極２３１ａ、２３１ｂを支持する支持部２３２ａ、２３２ｂとを有する構成とされている。支持部２３２ａ、２３２ｂは、質量部３０からｘ軸方向に沿って突出するように形成されている。そして、可動部用検出電極２３１ａ、２３１ｂは、支持部２３２ａ、２３２ｂからｙ軸方向に沿って延設されるように、支持部２３２ａ、２３２ｂに備えられている。

可動部用検出調整電極部２４０ａ、２４０ｂは、可動部用検出調整電極２４１ａ、２４１ｂと、当該可動部用検出調整電極２４１ａ、２４１ｂを支持する支持部２４２ａ、２４２ｂとを有する構成とされている。支持部２４２ａ、２４２ｂは、質量部３０からｘ軸方向に沿って突出するように形成されている。そして、可動部用検出調整電極２４１ａ、２４１ｂは、支持部２４２ａ、２４２ｂからｙ軸方向に沿って延設されるように、支持部２４２ａ、２４２ｂに備えられている。

可動部用検出励振電極部２５０ａ、２５０ｂは、可動部用検出励振電極２５１ａ、２５１ｂと、当該可動部用検出励振電極２５１ａ、２５１ｂを支持する支持部２５２ａ、２５２ｂとを有する構成とされている。支持部２５２ａ、２５２ｂは、質量部３０からｘ軸方向に沿って突出するように形成されている。そして、可動部用検出励振電極２５１ａ、２５１ｂは、支持部２５２ａ、２５２ｂからｙ軸方向に沿って延設されるように、支持部２５２ａ、２５２ｂに備えられている。

なお、可動部用検出電極２３１ａ、２３１ｂ、可動部用検出調整電極２４１ａ、２４１ｂ、可動部用検出励振電極２５１ａ、２５１ｂは、それぞれ各支持部２３２ａ、２３２ｂ、２４２ａ、２４２ｂ、２５２ａ、２５２ｂの両側に延設されている。

以上が本実施形態における可動部２０の構成である。そして、本実施形態の可動部２０は、具体的には後述するが、角速度の検出を行う際、ｙ軸方向に沿って自励共振させられると共に、ｘ軸方向に沿って自励共振させられる。本実施形態では、可動部２０がｙ軸方向に沿って自励共振することを駆動共振するともいい、可動部２０がｘ軸方向に沿って自励共振することを検出共振するともいう。そして、本実施形態では、ｙ軸方向が駆動軸方向となり、第１方向に相当する。同様に、ｘ軸方向が検出軸方向となり、第２方向に相当する。

また、図２に示されるように、以下では、可動部２０が駆動共振する際のｙ軸方向に沿った方向の共振周波数を駆動共振周波数ｆｄとし、可動部２０が検出共振する際のｘ軸方向に沿った方向の共振周波数を検出共振周波数ｆｓとする。なお、図２中では、可動部２０のｙ軸方向に沿った振動に関する周波数と振幅との関係を駆動特性と示し、可動部２０のｘ軸方向に沿った振動に関する周波数と振幅との関係を検出特性と示している。そして、本実施形態では、駆動共振周波数ｆｄが第１共振周波数に相当し、検出共振周波数ｆｓが第２共振周波数に相当する。さらに、本実施形態では、駆動共振周波数ｆｄと検出共振周波数ｆｓとは異なる値とされている。

固定部５０は、図１に示されるように、固定部用駆動電極部５００ａ、５００ｂ、固定部用駆動調整電極部５１０ａ、５１０ｂ、固定部用駆動モニタ電極部５２０ａ、５２０ｂ、固定部用検出電極部５３０ａ、５３０ｂ、固定部用検出調整電極部５４０ａ、５４０ｂ、固定部用検出励振電極部５５０ａ、５５０ｂを有している。

固定部用駆動電極部５００ａ、５００ｂは、可動部用駆動電極２０１ａ、２０１ｂの櫛歯と噛み合うようにｙ軸方向に延設された櫛歯状の固定部用駆動電極５０１ａ、５０１ｂと、固定部用駆動電極５０１ａ、５０１ｂを支持する支持部５０２ａ、５０２ｂとを有する構成とされている。

固定部用駆動調整電極部５１０ａ、５１０ｂは、プレート４１ａ、４１ｂと対向するように配置されている。本実施形態では、固定部用駆動調整電極部５１０ａ、５１０ｂは、平面略矩形状とされた固定部用駆動調整電極５１１ａ、５１１ｂを有する構成とされている。そして、固定部用駆動調整電極部５１０ａ、５１０ｂは、固定部用駆動電極部５００ａ、５００ｂを挟むようにそれぞれ２つずつ、プレート４１ａ、４１ｂと所定の間隔だけ離れた位置に配置されている。なお、上記のように、プレート４１ａ、４１ｂのうちの固定部用駆動調整電極５１１ａ、５１１ｂと対向する部分が可動部用駆動調整電極２１１ａ、２１１ｂとなる。

固定部用駆動モニタ電極部５２０ａ、５２０ｂは、可動部用駆動モニタ電極２２１ａ、２２１ｂの櫛歯と噛み合うようにｙ軸方向に延設された固定部用駆動モニタ電極５２１ａ、５２１ｂと、固定部用駆動モニタ電極５２１ａ、５２１ｂを支持する支持部５２２ａ、５２２ｂとを有する構成とされている。

固定部用検出電極部５３０ａは、可動部用検出電極２３１ａ、２３１ｂの櫛歯と噛み合うようにｙ軸方向に延設された固定部用検出電極５３１ａ、５３１ｂと、固定部用検出電極５３１ａ、５３１ｂを支持する支持部５３２ａ、５３２ｂとを有する構成とされている。

固定部用検出調整電極部５４０ａ、５４０ｂは、可動部用検出調整電極２４１ａ、２４１ｂの櫛歯と噛み合うようにｙ軸方向に延設された固定部用検出調整電極５４１ａ、５４１ｂと、固定部用検出調整電極５４１ａ、５４１ｂを支持する支持部５４２ａ、５４２ｂとを有する構成とされている。

固定部用検出励振電極部５５０ａ、５５０ｂは、可動部用検出励振電極２５１ａ、２５１ｂの櫛歯と噛み合うようにｙ軸方向に延設された固定部用検出励振電極５５１ａ、５５１ｂと、固定部用検出励振電極５５１ａ、５５１ｂを支持する支持部５５２ａ、５５２ｂとを有する構成とされている。

なお、可動部用検出調整電極２４１ａ、２４１ｂと固定部用検出調整電極５４１ａ、５４１ｂとは、隣合う各電極２４１ａ、２４１ｂ、５４１ａ、５４１ｂの間隔が等しくなるように形成されている。つまり、可動部用検出調整電極２４１ａ、２４１ｂは、ｘ軸方向に沿って隣合う固定部用検出調整電極５４１ａ、５４１ｂの中心に形成されている。

一方、可動部用検出電極２３１ａ、２３１ｂと固定部用検出電極５３１ａ、５３１ｂとは、隣合う各電極２３１ａ、２３１ｂ、５３１ａ、５３１ｂの間隔が異なるように形成されている。本実施形態では、可動部用検出電極２３１ａ、２３１ｂと固定部用検出電極５３１ａ、５３１ｂは、ｘ軸方向に沿って隣合う固定部用検出電極５３１ａ、５３１ｂと、当該固定部用検出電極５３１ａ、５３１ｂの間に配置される可動部用検出電極２３１ａ、２３１ｂとの間隔が次のようにされている。すなわち、可動部用検出電極２３１ａ、２３１ｂと固定部用検出電極５３１ａ、５３１ｂは、質量部３０側の固定部用検出電極５３１ａ、５３１ｂと可動部用検出電極２３１ａ、２３１ｂとの間隔が、質量部３０側と反対側の固定部用検出電極５３１ａ、５３１ｂと可動部用検出電極２３１ａ、２３１ｂとの間隔より広くなるように形成されている。

同様に、可動部用検出励振電極２５１ａ、２５１ｂと固定部用検出励振電極５５１ａ、５５１ｂとは、隣合う各電極２５１ａ、２５１ｂ、５５１ａ、５５１ｂの間隔が異なるように形成されている。本実施形態では、可動部用検出励振電極２５１ａ、２５１ｂと固定部用検出励振電極５５１ａ、５５１ｂは、ｘ軸方向に沿って隣合う固定部用検出励振電極５５１ａ、５５１ｂと、当該固定部用検出励振電極５５１ａ、５５１ｂの間に配置される可動部用検出励振電極２５１ａ、２５１ｂとの間隔が次のようにされている。すなわち、可動部用検出励振電極２５１ａ、２５１ｂと固定部用検出励振電極５５１ａ、５５１ｂは、質量部３０側の固定部用検出励振電極５５１ａ、５５１ｂと可動部用検出励振電極２５１ａ、２５１ｂとの間隔が、質量部３０側と反対側の固定部用検出励振電極５５１ａ、５５１ｂと可動部用検出励振電極２５１ａ、２５１ｂとの間隔より広くなるように形成されている。

以上が本実施形態における角速度センサ１の構成である。なお、本実施形態では、可動部用駆動調整電極２１１ａ、２１１ｂおよび固定部用駆動調整電極５１１ａ、５１１ｂが駆動バネ調整部に相当している。可動部用検出調整電極２４１ａ、２４１ｂおよび固定部用検出調整電極５４１ａ、５４１ｂが検出バネ調整部に相当している。次に、上記角速度センサ１を用いた角速度センサシステムについて、図３を参照しつつ説明する。なお、図３中のｆｄ、ｆｓは、周波数を示している。

角速度センサシステムは、上記角速度センサ１と、各種回路を有する制御部６００と、を有する構成とされている。なお、角速度センサシステムが車両に搭載される場合、制御部６００は、車両ＥＣＵ（Electronic Control Unitの略）等で構成される。また、可動部２０は、特に図示しないが、例えば、制御部６００のグランドと接続されてグランド電位に維持される。

制御部６００は、第１電圧入力回路６１０、第１取出回路６２０、第１位相同期回路（以下では、単に第１ＰＬＬ（Phase-Locked Loopの略）回路ともいう）６３０、第１周波数制御器６４０、第１同期検波回路６５０、振幅制御器６６０、第１積算器６７０等を備えている。また、制御部６００は、第２電圧入力回路６８０、第２取出回路６９０、第２同期検波回路７００、第２位相同期回路（以下では、第２ＰＬＬ回路ともいう）７１０、第２周波数制御器７２０、第２積算器７３０等を備えている。

第１電圧入力回路６１０は、バイアス付加回路、位相反転回路、非反転回路等を有する構成とされており、各固定部用駆動電極５０１ａ、５０１ｂに接続されている。第１電圧入力回路６１０は、入力された信号に所定のバイアスを付加しつつ、位相を１８０°反転した信号と非反転の信号の２種類の信号を生成する。そして、第１電圧入力回路６１０は、各固定部用駆動電極５０１ａ、５０１ｂの一方に反転信号を入力し、他方に非反転信号を入力する。なお、第１電圧入力回路６１０は、後述するが、周波数がｆｄである交流電圧を固定部用駆動電極５０１ａ、５０１ｂに入力する。また、可動部２０は、後述するが、駆動共振周波数がｆｄに維持されるように制御される。このため、可動部２０は、ｙ軸方向に沿って駆動共振する。

第１取出回路６２０は、Ｃ－Ｖ変換回路、差動増幅回路等を有する構成とされており、各固定部用駆動モニタ電極５２１ａ、５２１ｂと接続されている。そして、第１取出回路６２０は、各固定部用駆動モニタ電極５２１ａ、５２１ｂから出力される信号を取得して差動増幅すると共に電圧に変換した信号を出力する。

第１ＰＬＬ回路６３０は、第１取出回路６２０と接続されており、第１取出回路６２０から入力された信号の周波数がｆｄとなるようにして出力する。この場合、第１ＰＬＬ回路６３０は、入力される信号と出力する信号の位相差が共振時の位相差（例えば、９０°）となるように、周波数を制御する。

第１周波数制御器６４０は、第１ＰＬＬ回路６３０および固定部用駆動調整電極５１１ａ、５１１ｂと接続されており、例えば、周波数カウンタ等を備える構成とされ、第１ＰＬＬ回路６３０から出力された信号の周波数を数値化する。そして、第１周波数制御器６４０は、数値化した周波数が所望の駆動共振周波数（すなわち、図３中のset point１）となるように、固定部用駆動調整電極５１１ａ、５１１ｂに直流電圧を印加する。これにより、可動部２０（すなわち、可動部用駆動調整電極２１１ａ、２１１ｂ）と、可動部２０を挟むように配置された固定部用駆動調整電極５１１ａ、５１１ｂとの間の電位差に応じた電気バネ効果が発生する。そして、角速度センサ１では、電気バネ効果によって駆動バネ４３ａ、４３ｂのバネ定数が調整され、可動部２０の駆動共振周波数が所望のｆｄに維持される。つまり、角速度センサ１に対して温度変化や衝撃等の外乱が印加されたとしても、可動部２０の駆動共振周波数が所望のｆｄに維持される。

第１同期検波回路６５０は、第１取出回路６２０および第１ＰＬＬ回路６３０と接続されており、第１ＰＬＬ回路６３０から出力された信号を参照信号として、第１取出回路６２０から出力された信号を同期検波する。そして、第１同期検波回路６５０は、参照信号と同じ周波数成分の振幅量を振幅制御器６６０に出力すると共に、第１積算器６７０に周波数がｆｄである信号を出力する。

振幅制御器６６０は、第１同期検波回路６５０と接続されており、第１同期検波回路６５０から振幅量が入力されると、所望の駆動共振の振幅量（すなわち、図３中のset point２）となるように、固定部用駆動電極５０１ａ、５０１ｂに印加する交流電圧の電圧値を調整して第１積算器６７０に出力する。これにより、固定部用駆動電極５０１ａ、５０１ｂには、第１積算器６７０および第１電圧入力回路６１０を介し、制御された電圧値を有する周波数ｆｄの交流電圧が入力される。したがって、可動部２０は、ｙ軸方向に沿って一定の振幅で駆動共振する。

第２電圧入力回路６８０は、バイアス付加回路、位相反転回路、非反転回路等を有する構成とされており、各固定部用検出励振電極５５１ａ、５５１ｂに接続されている。第２電圧入力回路６８０は、入力された信号に所定のバイアスを付加しつつ、位相を反転した信号と非反転の信号の２種類の信号を生成する。そして、第２電圧入力回路６８０は、各固定部用検出励振電極５５１ａ、５５１ｂの一方に反転信号を入力し、他方に非反転信号を入力する。なお、第２電圧入力回路６８０は、後述するが、周波数がｆｓである交流電圧を固定部用検出励振電極５５１ａ、５５１ｂに入力する。また、可動部２０は、後述するが、検出共振周波数がｆｓに維持されるように制御される。このため、可動部２０は、ｘ軸方向に沿って検出共振する。

第２取出回路６９０は、Ｃ－Ｖ変換回路、差動増幅回路等を有する構成とされており、各固定部用検出電極５３１ａ、５３１ｂと接続されている。そして、第２取出回路６９０は、各固定部用検出電極５３１ａ、５３１ｂから出力される信号を取得して差動増幅すると共に電圧に変換した信号を出力する。

なお、固定部用検出電極５３１ａ、５３１ｂから出力される信号は、検出共振に起因する信号と、角速度が印加されることによって発生するコリオリ力の振動に起因する信号とを重ね合わせた信号となる。

第２同期検波回路７００は、第２取出回路６９０および第１ＰＬＬ回路６３０と接続されており、第１ＰＬＬ回路６３０から出力される信号（すなわち、駆動共振周波数ｆｄを有する信号）を参照信号とし、第２取出回路６９０から出力された信号を同期検波する。また、本実施形態の第２同期検波回路７００は、ローパスフィルタ（以下では、単にＬＰＦともいう）を備えており、ＬＰＦによって同期検波後の信号の交流成分を除去し、直流成分を出力する。つまり、第２同期検波回路７００は、ＬＰＦにより、検出共振の影響を低減しつつ、参照信号と同じ周波数成分の振幅量を出力する。これにより、駆動共振周波数ｆｄで同期検波した結果に基づいて角速度が検出される。なお、本実施形態のＬＰＦでは、駆動共振周波数ｆｄと検出共振周波数ｆｓとの差の絶対値（すなわち、｜ｆｓ－ｆｄ｜）以上の周波数を除去する。

すなわち、第２同期検波回路７００で同期検波した後の信号は、検出共振に起因する信号をＳ・ｓｉｎωｓｔ、コリオリ力による振動に起因する信号をＣ（Ω）・ｃｏｓωｄｔ、参照信号をｃｏｓωｄｔ、ωｄ＝２πｆｄ、ωｓ＝２πｆｓとすると、次式で示される。

このため、ＬＰＦで｜ｆｓ－ｆｄ｜以上の周波数を除去することにより、コリオリ力に起因する振動の振幅（すなわち、角速度）を好適に検出することができる。

第２ＰＬＬ回路７１０は、第２取出回路６９０と接続されており、第２取出回路６９０から入力された信号の周波数がｆｓとなるようにして出力する。この場合、第２ＰＬＬ回路７１０は、入力される信号と出力される信号の位相差が共振時の位相差（例えば、９０°）となるように、周波数を制御する。

第２周波数制御器７２０は、第２ＰＬＬ回路７１０および固定部用検出調整電極５４１ａ、５４１ｂと接続されており、例えば、周波数カウンタ等を備える構成とされ、第２ＰＬＬ回路７１０から出力された信号の周波数を数値化する。そして、第２周波数制御器７２０は、数値化した周波数が所望の検出共振周波数（すなわち、図中のset point３）となるように、固定部用検出調整電極５４１ａ、５４１ｂに直流電圧を印加する。これにより、可動部２０（すなわち、可動部用検出調整電極２４１ａ、２４１ｂ）と、可動部２０を挟むように配置された固定部用検出調整電極５４１ａ、５４１ｂとの間に電気バネ効果が発生する。そして、角速度センサ１では、電気バネ効果によって検出バネ４２ａ、４２ｂのバネ定数が調整され、可動部２０の検出共振周波数が所望のｆｓに維持される。つまり、角速度センサ１に対して温度変化や衝撃等の外乱が印加されたとしても、可動部２０の検出共振周波数が所望のｆｓに維持される。

第２積算器７３０では、所定の電圧値（すなわち、図３中のAmplitude）が印加される。そして、固定部用検出励振電極５５１ａ、５５１ｂには、第２積算器７３０および第２電圧入力回路６８０を介し、所定の電圧値を有する周波数ｆｓの交流電圧が入力される。したがって、可動部２０は、ｘ軸方向に沿って検出共振する。

ここで、本実施形態では、制御部６００は、可動部２０を駆動共振および検出共振させる際、検出共振の振幅が駆動共振の振幅より小さくなるようにしている。例えば、制御部６００は、第１電圧入力回路６１０から固定部用駆動電極５０１ａ、５０１ｂに入力される交流電圧の振幅や、第１電圧電極回路６１０で付加されるバイアス値を調整することにより、検出共振の振幅が駆動共振の振幅より小さくなるようにしている。

以上が本実施形態における角速度センサシステムの構成である。次に、上記角速度センサシステムを用いた角速度の検出作動について、簡単に説明する。

本実施形態の角速度センサシステムは、上記のように構成されている。このため、角速度センサ１は、固定部用駆動電極５０１ａ、５０１ｂに制御された電圧値および周波数ｆｄを有する交流電圧が印加されることにより、可動部２０がｙ軸方向に沿って振動する。この際、角速度センサ１では、固定部用駆動モニタ電極５２１ａ、５２１ｂからの信号に基づいて固定部用駆動調整電極５１１ａ、５１１ｂに直流電圧を印加し、電気バネ効果を制御することで駆動共振周波数ｆｄが維持される。このため、角速度センサ１は、可動部２０がｙ軸方向に沿って常に、一定かつ所望の振幅であり、一定かつ所望の共振周波数で駆動共振した状態となっている。

また、角速度センサ１は、固定部用検出励振電極５５１ａ、５５１ｂに所定の振幅および周波数ｆｓを有する交流電圧が印加されることにより、可動部２０がｘ軸方向に沿って振動する。この際、角速度センサ１では、固定部用検出電極５３１ａ、５３１ｂからの信号に基づいて固定部用検出調整電極５４１ａ、５４１ｂに直流電圧を印加し、電気バネ効果を制御することで検出共振周波数ｆｓが維持される。このため、角速度センサ１は、可動部２０がｘ軸方向に沿って常に、一定かつ所望の共振周波数で検出共振した状態なっている。つまり、本実施形態の角速度センサシステムでは、可動部２０は、駆動共振周波数ｆｄが維持されると共に検出共振周波数ｆｓが維持され、常に、ｙ軸方向に駆動共振すると共にｘ軸方向に検出共振した状態となっている。

角速度センサ１は、この状態でｚ軸周りの角速度が印加されると、可動部２０がコリオリ力に応じてｘ軸方向に振動する。そして、制御部６００は、固定部用検出電極５３１ａ、５３１ｂに基づく信号を駆動共振周波数ｆｄで同期検波し、同期検波した信号から｜ｆｓ－ｆｄ｜以上の周波数を除去して角速度を検出する。

以上説明したように、本実施形態では、可動部２０は、駆動共振周波数ｆｄが維持されると共に検出共振周波数ｆｓが維持され、常に、ｙ軸方向に駆動共振すると共にｘ軸方向に検出共振した状態となっている。つまり、角速度センサ１に対して温度変化や衝撃等の外乱が印加されたとしても、可動部２０は、ｙ軸方向に駆動共振すると共にｘ軸方向に検出共振した状態となっている。このため、本実施形態の角速度センサシステムでは、温度変化や衝撃等による外乱の影響を低減でき、検出精度が低下することを抑制できる。

また、可動部２０は、常に、ｙ軸方向に駆動共振すると共にｘ軸方向に検出共振した状態となっている。つまり、可動部２０を間欠的に振動させる必要がなく、角速度を検出できない期間が構成されない。このため、検出精度が低下することをさらに抑制でき、汎用性が低下することも抑制できる。

さらに、本実施形態では、制御部６００は、可動部２０を駆動共振および検出共振させる際、検出共振の振幅が駆動共振の振幅より小さくなるようにしている。このため、検出共振の振幅が駆動共振の振幅以上とされている場合と比較して、検出共振が駆動共振に与える影響を低減でき、角速度の検出精度が低下することを抑制できる。

すなわち、本実施形態では、可動部２０は、常に、ｙ軸方向に駆動共振すると共にｘ軸方向に検出共振した状態となっているため、ｚ軸周りの角速度が印加された際、コリオリ力は、ｙ軸方向にも発生し得る。この場合、検出共振の振幅が大きいと、ｙ軸方向へのコリオリ力に起因する振動が大きくなる。したがって、検出共振の振幅を駆動共振の振幅より小さくすることにより、ｙ軸方向へのコリオリ力を小さくでき、角速度の検出精度が低下することを抑制できる。但し、角速度の検出に関する感度は、駆動共振の振幅が大きいほど大きくなるため、駆動共振の振幅は、大きくすることが好ましい。

さらに、本実施形態では、検出バネ４２ａ、４２ｂは、ストレートビーム構造とされており、ハードスプリング効果が発生し易い構造とされている。この場合、上記のように、検出共振の振幅を小さくすることにより、ハードスプリング効果を抑制することもできる。なお、本実施形態では、検出共振の振幅を小さくしても、可動部用検出電極２３１ａ、２３１ｂおよび固定部用検出電極５３１ａ、５３１ｂを櫛歯状に形成しているため、対向面積を確保することで感度が低下することを抑制できる。

（第１実施形態の変形例）
第１実施形態の変形例について説明する。まず、上記第１実施形態では、固定部用駆動調整電極５１１ａ、５１１ｂに電圧を印加し、電気バネ効果によって駆動共振周波数ｆｄを調整すると共に、固定部用検出調整電極５４１ａ、５４１ｂに電圧を印加し、電気バネ効果によって駆動検出周波数ｆｓを調整する例について説明した。ここで、電気バネ効果は、バネ定数を小さくすることしかできず、共振周波数を小さくすることしかできない。

このため、変形例では、第１実施形態における角速度センサシステムおいて、固定部用駆動調整電極５１１ａ、５１１ｂにオフセット電圧を印加し、所望とする駆動共振周波数ｆｄを梁寸法等で規定される設計値より小さく設定する。同様に、固定部用検出調整電極５４１ａ、５４１ｂにオフセット電圧を印加し、所望とする検出共振周波数ｆｓを梁寸法等で規定される設計値より小さく設定する。これにより、固定部用駆動調整電極５１１ａ、５１１ｂに印加する電圧を小さくすることでバネ定数を大きくすることも可能となる。このため、温度変化や衝撃等の外乱が印加されることによって共振周波数が大きくなった場合にも対応することが可能となり、さらに検出精度が低下することを抑制できる。

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態に対し、可動部用検出電極２３１ａ、２３１ｂ、可動部用検出励振電極２５１ａ、２５１ｂ、固定部用検出電極５３１ａ、５３１ｂ、および固定部用検出励振電極５５１ａ、５５１ｂの配置関係を変更したものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態の角速度センサ１は、図４に示されるように、可動部用検出電極２３１ａ、２３１ｂは、質量部３０におけるｙ軸方向に沿った一対の一辺３０ｂ、３０ｄのうちの一方の一辺３０ｂにそれぞれ備えられている。また、可動部用検出励振電極２５１ａ、２５１ｂは、質量部３０におけるｙ軸方向に沿った一対の一辺３０ｂ、３０ｄのうちの他方の一辺３０ｄにそれぞれ備えられている。つまり、可動部用検出電極２３１ａ、２３１ｂと可動部用検出励振電極２５１ａ、２５１ｂとは、質量部３０を挟んで配置されている。

なお、本実施形態では、可動部用検出電極２３１ａ、２３１ｂは、質量部３０の一辺３０ｂに形成された可動部用検出調整電極２４１ａを挟むように配置されている。可動部用検出励振電極２５１ａ、２５１ｂは、質量部３０の一辺３０ｄに形成された可動部用検出調整電極２４１ｂを挟むように配置されている。

そして、固定部用検出電極５３１ａ、５３１ｂは、可動部用検出電極２３１ａ、２３１ｂの櫛歯と噛み合うように配置されている。固定部用検出励振電極５５１ａ、５５１ｂは、可動部用検出励振電極２５１ａ、２５１ｂの櫛歯と噛み合うように配置されている。つまり、固定部用検出電極５３１ａ、５３１ｂと固定部用検出励振電極５５１ａ、５５１ｂとは、質量部３０を挟んで配置されている。

すなわち、可動部用検出電極２３１ａ、２３１ｂおよび固定部用検出電極５３１ａ、５３１ｂは、質量部３０を基準として一方の側にそれぞれ配置されている。可動部用検出励振電極２５１ａ、２５１ｂおよび固定部用検出励振電極５５１ａ、５５１ｂは、質量部３０を基準として他方の側にそれぞれ配置されている。

また、可動部用検出電極２３１ａ、２３１ｂと固定部用検出電極５３１ａ、５３１ｂとは、ｘ軸方向に沿って隣合う固定部用検出電極５３１ａ、５３１ｂと、当該固定部用検出電極５３１ａ、５３１ｂの間に配置される可動部用検出電極２３１ａ、２３１ｂとの間隔が次のようにされている。

すなわち、可動部用検出電極２３１ａと固定部用検出電極５３１ａは、質量部３０側の固定部用検出電極５３１ａと可動部用検出電極２３１ａとの間隔が、質量部３０側と反対側の固定部用検出電極５３１ａと可動部用検出電極２３１ａとの間隔より広くなるように形成されている。

一方、可動部用検出電極２３１ｂと固定部用検出電極５３１ｂは、質量部３０側の固定部用検出電極５３１ｂと可動部用検出電極２３１ｂとの間隔が、質量部３０側と反対側の固定部用検出電極５３１ｂと可動部用検出電極２３１ｂとの間隔より狭くなるように形成されている。つまり、本実施形態では、可動部用検出電極２３１ａおよび固定部用検出電極５３１ａと、可動部用検出電極２３１ｂおよび固定部用検出電極５３１ｂとは、間隔が広くなる領域と狭くなる領域とが反対となるように形成されている。

同様に、可動部用検出励振電極２５１ａ、２５１ｂと固定部用検出励振電極５５１ａ、５５１ｂとは、ｘ軸方向に沿って隣合う固定部用検出励振電極５５１ａ、５５１ｂと、当該固定部用検出励振電極５５１ａ、５５１ｂの間に配置される可動部用検出励振電極２５１ａ、２５１ｂとの間隔が次のようにされている。

すなわち、可動部用検出励振電極２５１ａと固定部用検出励振電極５５１ａは、質量部３０側の固定部用検出励振電極５５１ａと可動部用検出励振電極２５１ａとの間隔が、質量部３０側と反対側の固定部用検出励振電極５５１ａと可動部用検出励振電極２５１ａとの間隔より広くなるように形成されている。

一方、可動部用検出励振電極２５１ｂと固定部用検出励振電極５５１ｂは、質量部３０側の固定部用検出励振電極５５１ｂと可動部用検出励振電極２５１ｂとの間隔が、質量部３０側と反対側の固定部用検出励振電極５５１ｂと可動部用検出励振電極２５１ｂとの間隔より狭くなるように形成されている。つまり、本実施形態では、可動部用検出励振電極２５１ａおよび固定部用検出励振電極５５１ａと、可動部用検出励振電極２５１ｂと固定部用検出励振電極５５１ｂとは、間隔が広くなる領域と狭くなる領域とが反対となるように形成されている。これにより、上記図２に示した制御部６００を用いて同様の角速度センサシステムを構成することができる。

これによれば、固定部用検出電極５３１ａ、５３１ｂと固定部用検出励振電極５５１ａ、５５１ｂとが質量部３０を挟んで配置されている。このため、固定部用検出電極５３１ａ、５３１ｂと接続される配線等と、固定部用検出励振電極５５１ａ、５５１ｂと接続される配線等とが近接して配置され難くなる。したがって、互いの配線間の干渉を抑制でき、制御を安定させつつ、検出精度の向上を図ることができる。

（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。第３実施形態は、第２実施形態に対し、質量部３０の構成を変更したものである。その他に関しては、第２実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態の角速度センサ１は、図５に示されるように、質量部３０は、第１質量部３０１と第２質量部３０２とに分割され、ｘ軸方向に沿って配列されている。なお、第１質量部３０１と第２質量部３０２とは、同じ大きさとされ、同じ質量とされている。

そして、第１質量部３０１と第２質量部３０２とは、第１質量部３０１と第２質量部３０２とをｘ軸方向に変位させるリンクバネ３０３を介して接続されている。なお、第１質量部３０１および第２質量部３０２は、それぞれ検出バネ４２ａ、４２ｂを介して各プレート４１ａ、４１ｂに接続されている。

ここで、可動部２０は、質量部３０が上記構成とされていることにより、図６Ａに示されるように、ｘ軸方向において、第１質量部３０１と第２質量部３０２とが同方向に変位する同相モードでの振動が可能となる。また、可動部２０は、図６Ｂに示されるように、第１質量部３０１と第２質量部３０２とが逆方向に変位する逆相モードでの振動が可能となる。本実施形態では、可動部２０は、角速度が印加されていない場合には逆相モードで振動させられ、角速度が印加されるとコリオリ力によって同相モードの振動が加わる。このため、以下では、質量部３０が逆相モードで振動することを非検出モードでの振動ともいい、質量部３０が同相モードで振動することを検出モードでの振動ともいう。

そして、可動部２０は、上記のような構成とされていることにより、図７に示されるように、検出モードでの検出共振周波数ｆｓと非検出モードでの非検出共振周波数ｆｓａとを有する構成となる。つまり、本実施形態の可動部２０は、ｘ軸方向に沿った方向に異なる共振周波数を有する構成となる。なお、図７では、上記図２と同様に、可動部２０のｙ軸方向に沿った振動に関する周波数と振幅との関係を駆動特性と示し、可動部２０のｘ軸方向に沿った振動に関する周波数と振幅との関係を検出特性と示している。また、本実施形態では、駆動共振周波数ｆｄと非検出共振周波数ｆｓａとは、異なる値とされている。

さらに、本実施形態では、検出バネ４２ａ、４２ｂとリンクバネ３０３とは、ｙ軸方向を法線方向とする断面の形状が等しくされている。つまり、検出バネ４２ａ、４２ｂとリンクバネ３０３とは、撓む方向に沿った断面形状が等しくされている。すなわち、検出バネ４２ａ、４２ｂとリンクバネ３０３とは、ｘ軸方向に沿った梁幅とｚ軸方向に沿った梁厚とが等しくされている。このため、温度変化等の影響で梁が膨張した際、検出バネ４２ａ、４２ｂとリンクバネ３０３とは、変形の差が小さくなる。これにより、温度変化等が発生したとしても、検出共振周波数ｆｓと非検出共振周波数ｆｓａとの関係が変化し難くなる。

なお、本実施形態では、上記第２実施形態と同様に、可動部用検出電極２３１ａ、２３１ｂおよび固定部用検出電極５３１ａ、５３１ｂが質量部３０に対して一方の側に配置されている。可動部用検出励振電極２５１ａ、２５１ｂおよび固定部用検出励振電極５５１ａ、５５１ｂが質量部３０に対して他方の側に配置されている。そして、可動部用検出電極２３１ａ、２３１ｂと固定部用検出電極５３１ａ、５３１ｂとは、間隔が広くなる領域と狭くなる領域とが反対となるように形成されている。可動部用検出励振電極２５１ａ、２５１ｂと固定部用検出励振電極５５１ａ、５５１ｂとは、間隔が広くなる領域と狭くなる領域とが反対となるように形成されている。このため、可動部２０が検出モードで振動している際、および非検出モードで振動している際において、好適に差動増幅を得ることができる。

次に、本実施形態の角速度センサシステムについて、図８を参照しつつ、第１実施形態と異なる部分について説明する。なお、図８中のｆｄ、ｆｓａは、周波数を示している。

第２ＰＬＬ回路７１０は、第２取出回路６９０から入力された信号の周波数が非検出モードの非検出共振周波数ｆｓａとなるようにして出力する。

第２周波数制御器７２０は、第２ＰＬＬ回路７１０と接続されており、第２ＰＬＬ回路７１０から出力された信号の周波数を数値化する。そして、第２周波数制御器７２０は、数値化した周波数が所望の非検出共振周波数（すなわち、図中のset poin４）となるように、固定部用検出調整電極５４１ａ、５４１ｂに直流電圧を印加する。これにより、可動部２０（すなわち、可動部用検出調整電極２４１ａ、２４１ｂ）と固定部用検出調整電極５４１ａ、５４１ｂとの間に電気バネ効果が発生する。そして、角速度センサ１では、電気バネ効果によって検出バネ４２ａ、４２ｂ、リンクバネ３０３のバネ定数が調整され、可動部２０の非検出共振周波数がｆｓａに維持される。このため、可動部２０の検出モードの検出共振周波数がｆｓに維持される。つまり、本実施形態では、検出モードの検出共振周波数ｆｓは、非検出モードの非検出共振周波数ｆｓａが一定に維持されることによって間接的に維持される。

第２積算器７３０では、所定の電圧値（すなわち、図８中のAmplitude）が印加される。そして、固定部用検出励振電極５５１ａ、５５１ｂには、第２積算器７３０および第２電圧入力回路６８０を介し、所定の振幅を有する周波数ｆｓａの交流電圧が入力される。したがって、可動部２０は、ｘ軸方向に沿って非検出モードで検出共振する。

また、第２同期検波回路７００は、ＬＰＦによって検出共振の影響を低減する。本実施形態では、上記のように、可動部２０が非検出共振周波数ｆｓａで検出共振させられるため、ＬＰＦでは、駆動共振周波数ｆｄと非検出共振周波数ｆｓａとの差の絶対値（すなわち、｜ｆｓａ－ｆｄ｜）以上の周波数を除去する。これにより、角速度が検出される。

以上説明したように、本実施形態では、質量部３０は、第１質量部３０１と第２質量部３０２とがリンクバネ３０３を介して接続されており、ｘ軸方向に沿った方向に検出共振周波数ｆｓと非検出共振周波数ｆｓａとを有する構成とされている。制御部６００は、可動部２０のｘ軸方向に沿った非検出共振周波数ｆｓａが維持されるようにすることにより、検出共振周波数ｆｓが維持されるようにしている。そして、制御部６００は、｜ｆｓａ－ｆｄ｜以上の周波数を除去して角速度を検出している。このため、駆動共振周波数ｆｄと検出共振周波数ｆｓが近い場合でも、カットオフ周波数を高くできる。したがって、角速度の検出帯域の向上を図ることができる。

また、本実施形態では、駆動共振周波数ｆｄと検出共振周波数ｆｓとが一致した場合でも、コリオリ力による振動の周波数と、非検出共振周波数ｆｓａとが異なるため、コリオリ力による振動のみを効果的に抽出することができる。

さらに、本実施形態では、検出バネ４２ａ、４２ｂとリンクバネ３０３は、ｙ軸方向を法線方向とする断面の形状が等しくされている。このため、温度変化等の影響で梁が膨張した際、検出バネ４２ａ、４２ｂとリンクバネ３０３とは、変形の差が小さくなる。したがって、検出共振周波数ｆｓと非検出共振周波数ｆｓａとの関係が変化し難くなる。これにより、非検出共振周波数ｆｓａを維持することによって検出共振周波数ｆｓも維持されるため、検出精度が低下することをさらに抑制できる。

（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。本実施形態は、第３実施形態に対し、第２周波数制御器７２０の作動を変更したものである。その他に関しては、第３実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態の角速度センサ１の構成は、上記第３実施形態と同様である。本実施形態の角速度センサシステムについて、図９を参照しつつ、第３実施形態と異なる部分について説明する。なお、図９中のｆｄ、ｆｓａは、周波数を示している。

本実施形態の第２周波数制御器７２０は、非検出共振周波数ｆｓａから検出共振周波数ｆｓを推定できるように構成されている。具体的には、本実施形態では、検出共振周波数ｆｓと、非検出共振周波数ｆｓａとの関係を実験等によって予め把握する。第２周波数制御器７２０は、検出共振周波数ｆｓと非検出共振周波数ｆｓａとの関係が予め記憶された記憶部を有する演算器７２０ａを備える構成とする。

そして、第２周波数制御器７２０は、演算器７２０ａを用い、第２ＰＬＬ回路７１０から出力された信号の周波数ｆｓａから検出モードの検出共振周波数ｆｓを推定する。第２周波数制御器７２０は、推定した周波数が所望の検出共振周波数（すなわち、図９中のset point５）となるように、固定部用検出調整電極５４１ａ、５４１ｂに直流電圧を印加する。これにより、可動部２０（すなわち、可動部用検出調整電極２４１ａ、２４１ｂ）と固定部用検出調整電極５４１ａ、５４１ｂとの間に発生する電気バネ効果によって検出バネ４２ａ、４２ｂ、リンクバネ３０３のバネ定数が調整され、可動部２０の検出共振周波数がｆｓに維持される。つまり、本実施形態では、上記第３実施形態と比較すると、検出モードの共振周波数ｆｓを直接的に維持する。

以上説明したように、本実施形態では、非検出モードの非検出共振周波数ｆｓａと検出モードの検出共振周波数ｆｓとの関係を予め把握している。このため、リンクバネ３０３の製造ばらつき等の誤差も加味した関係が把握される。そして、制御部６００は、第２ＰＬＬ回路７１０から出力された信号から検出モードの検出共振周波数ｆｓを推定し、推定した検出モードの検出共振周波数ｆｓが一定の値に維持されるようにしている。したがって、さらに角速度の検出を高精度に行うことができる。

（第５実施形態）
第５実施形態について説明する。第５実施形態は、第１実施形態に対し、制御部６００に第１ＦｔＲ（Force to Rebalanceの略）制御器および第２ＦｔＲ制御器等を追加したものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態の角速度センサ１の構成は、上記第１実施形態と同様である。本実施形態の角速度センサシステムについて、図１０を参照しつつ、第１実施形態と異なる部分について説明する。なお、図１０中のｆｄ、ｆｓは、周波数を示し、Ｘ、Ｙは、信号の種類を示している。

本実施形態の制御部６００には、図１０に示されるように、第１ＦｔＲ制御器７４０、第２ＦｔＲ制御器７５０、第１加算器７６０、第２加算器７７０、第３積算器７８０、第４積算器７９０が追加されている。

第１ＦｔＲ制御器７４０および第２ＦｔＲ制御器７５０は、第２同期検波回路７００と接続されている。第１加算器７６０は、第３積算器７８０を介して第１ＦｔＲ制御器７４０および第１ＰＬＬ回路６３０と接続されていると共に、第４積算器７９０を介して第２ＦｔＲ制御器７５０および第１ＰＬＬ回路６３０と接続されている。第２加算器７７０は、第１加算器７６０と接続されていると共に、第２積算器７３０を介して第２ＰＬＬ回路７１０と接続されている。

ここで、以下では、第２同期検波回路７００から出力される信号において、参照信号と同位相成分の振幅量をｘ出力とし、参照信号と位相が９０°異なる成分の振幅量をＹ出力とする。

第１ＦｔＲ制御器７４０は、第２同期検波回路７００からＸ出力が入力され、第３積算器７８０を介して当該Ｘ出力を０にフィードバック制御する（すなわち、図１０中のset point（０））周波数ｆｄの交流電圧を出力する。そして、第１ＦｔＲ制御器７４０から出力された信号に基づいて角速度が検出される。

また、第２ＦｔＲ制御器７５０は、第２同期検波回路７００からＹ出力が入力され、第４積算器７９０を介して当該Ｙ出力を０にフィードバック制御する（すなわち、図１０中のset point（０））周波数ｆｄの交流電圧を出力する。第４積算器７９０から出力される信号は、第３積算器７８０から出力される信号と位相が９０°異なっている。なお、後述するように、本実施形態は、上記第３実施形態に適用することも可能である。そして、駆動共振周波数ｆｄと検出共振周波数ｆｓとが一致する場合には、第２ＦｔＲ制御器７５０から出力される信号に基づいて角速度が検出される。

第１加算器７６０は、第１ＦｔＲ制御器７４０および第１ＰＬＬ回路６３０から第３積算器７８０を介して入力される信号と、第２ＦｔＲ制御器７５０および第１ＰＬＬ回路６３０から第４積算器７９０を介して入力される信号とを加算し、第２加算器７７０に出力する。なお、第４積算器７９０には、第１ＰＬＬ回路６３０から出力される信号と位相が９０°異なる信号が入力される。

第２加算器７７０は、第２ＰＬＬ回路７１０から第２積算器７３０を介して入力される信号と、第１加算器７６０から入力される信号とを加算し、第２電圧入力回路６８０に出力する。これにより、固定部用検出励振電極５５１ａ、５５１ｂには、質量部３０をｘ軸方向に沿って周波数ｆｄで振動させない交流電圧と、質量部３０を周波数ｆｓで振動させる交流電圧とを重ね合わせた交流電圧が印加される。つまり、固定部検出励振電極５５１ａ、５５１ｂには、コリオリ力をキャンセルする電圧を含む交流電圧が印加されることになる。このため、可動部２０は、質量部３０のｘ軸方向に沿った周波数ｆｄの振動振幅が常に０となるように制御された状態となる。

以上説明したように、本実施形態では、第１ＦｔＲ制御器７４０および第２ＦｔＲ制御器７５０等を備え、質量部３０のｘ軸方向に沿った周波数ｆｄの振動振幅が常に０となるようにフィードバック制御している。このため、角速度センサ１において、振動子となる可動部２０のＱ値を高くした場合や、駆動共振周波数ｆｄと検出共振周波数ｆｓとの差が小さい場合においても応答性を高くできる。

（第６実施形態）
第６実施形態について説明する。第６実施形態は、第５実施形態に対し、可動部用ＦｔＲ電極および固定部用ＦｔＲ電極を備えたものである。その他に関しては、第５実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

まず、本実施形態の角速度センサ１の構成について説明する。本実施形態の角速度センサ１には、図１１に示されるように、可動部用ＦｔＲ電極部２６０ａ、２６０ｂおよび固定部用ＦｔＲ電極部５６０ａ、５６０ｂが備えられている。

可動部用ＦｔＲ電極部２６０ａ、２６０ｂは、質量部３０のうちのｙ軸方向に沿った各一辺３０ｂ、３０ｄに備えられている。そして、可動部用ＦｔＲ電極部２６０ａ、２６０ｂは、可動部用ＦｔＲ電極２６１ａ、２６１ｂと、当該可動部用ＦｔＲ電極２６１ａ、２６１ｂを支持する支持部２６２ａ、２６２ｂを有する構成とされている。具体的には、支持部２６２ａ、２６２ｂは、質量部３０からｘ軸方向に沿って突出するように形成されている。可動部用ＦｔＲ電極２６１ａ、２６１ｂは、支持部２６２ａ、２６２ｂからｙ軸方向に沿って延設されるように、支持部２６２ａ、２６２ｂに備えられている。なお、可動部用ＦｔＲ電極２６１ａ、２６１ｂは、支持部２６２ａ、２６２ｂの両側に延設されている。

固定部用ＦｔＲ電極部５６０ａ、５６０ｂは、可動部用ＦｔＲ電極２６１ａ、２６１ｂの櫛歯と噛み合うようにｙ軸方向に延設された固定部用ＦｔＲ電極５６１ａ、５６１ｂと、固定部用ＦｔＲ電極５６１ａ、５６１ｂを支持する支持部５６２ａ、５６２ｂとを有する構成とされている。

また、可動部用ＦｔＲ電極２６１ａ、２６１ｂと固定部用ＦｔＲ電極５６１ａ、５６１ｂとの間隔の関係は、可動部用検出電極２３１ａ、２３１ｂと固定部用検出電極５３１ａ、５３１ｂとの間隔の関係等と同じとされている。すなわち、可動部用ＦｔＲ電極２６１ａ、２６１ｂと固定部用ＦｔＲ電極５６１ａ、５６１ｂは、質量部３０側の固定部用ＦｔＲ電極５６１ａ、５６１ｂと可動部用ＦｔＲ電極２６１ａとの間隔が、質量部３０側と反対側の固定部用ＦｔＲ電極５６１ａ、５６１ｂと可動部用ＦｔＲ電極２６１ａ、２６１ｂとの間隔より広くなるように形成されている。

次に、本実施形態の角速度センサシステムについて、図１２を参照しつつ、第５実施形態と異なる部分について説明する。なお、図１２中のｆｄ、ｆｓは、周波数を示している。

上記のように、本実施形態では、角速度センサ１に固定部用ＦｔＲ電極５６１ａ、５６１ｂが形成されており、当該固定部用ＦｔＲ電極５６１ａ、５６１ｂに所定の電圧を印加できるようになっている。このため、制御部６００は、上記第５実施形態と比較すると、第２加算器７７０を備えず、第３電圧入力回路８００を備えた構成とされている。

第３電圧入力回路８００は、第１電圧入力回路６１０および第２電圧入力回路６８０と同様に、バイアス付加回路、位相反転回路、非反転回路等を有する構成とされており、各固定部用ＦｔＲ電極５６１ａ、５６１ｂに接続されている。また、第３電圧入力回路８００には、第１加算器７６０と接続されている。

そして、第３電圧入力回路８００は、入力された信号に所定のバイアスを付加しつつ、位相を１８０°反転した信号と非反転の信号の２種類の信号を生成し、各固定部用ＦｔＲ電極５６１ａ、５６１ｂの一方に反転信号を入力し、他方に非反転信号を入力する。これにより、可動部２０は、質量部３０のｘ軸方向に沿った周波数ｆｄの振動振幅が０となるようにフィードバック制御された状態となる。

以上説明したように、本実施形態では、角速度センサ１に可動部用ＦｔＲ電極２６１ａ、２６１ｂ、および固定部用ＦｔＲ電極５６１ａ、５６１ｂが備えられている。このため、固定部用検出励振電極５５１ａ、５５１ｂに印加する交流電圧と固定部用ＦｔＲ電極５６１ａ、５６１ｂに印加する交流電圧を別々に制御すればよいため、制御を安定させつつ、検出精度の向上を図ることができる。

（第７実施形態）
第７実施形態について説明する。第７実施形態は、第１実施形態に対し、制御部６００に第３同期検波回路を追加したものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態の角速度センサシステムについて、図１３を参照しつつ、第１実施形態と異なる部分について説明する。なお、図１３中のｆｄ、ｆｓは、周波数を示している。

本実施形態の制御部６００には、第３同期検波回路８１０、第２振幅制御器８２０、第５積算器８３０が追加されている。なお、図１３中では、図３に示される振幅制御器６６０を第１振幅制御器６６０として示している。

第３同期検波回路８１０は、第２取出回路６９０および第２ＰＬＬ回路７１０と接続されており、第２ＰＬＬ回路７１０から出力される信号を参照信号とし、第２取出回路６９０から出力された信号を同期検波する。そして、第３同期検波回路８１０は、参照信号と同じ周波数成分の振幅量を第２振幅制御器８２０に出力すると共に、参照信号と同じ周波数の信号を第５積算器８３０に出力する。

第２振幅制御器８２０は、第３同期検波回路８１０と接続されており、第３同期検波回路８１０から振幅量が入力されると、所望の検出共振の振幅量（すなわち、図１３中のset point６）となるように、電圧値を調整して第５積算器８３０に出力する。これにより、固定部用検出励振電極５５１ａ、５５１ｂには、第５積算器８３０および第２電圧入力回路６８０を介し、制御された電圧値を有する周波数ｆｓの交流電圧が入力される。したがって、可動部２０は、ｘ軸方向に沿って一定の振幅で検出共振する。

これによれば、温度変化や衝撃等が印加されたとしても、検出共振の振幅を一定に維持することができる。このため、検出共振周波数ｆｓを高精度に検出でき、所望の検出共振周波数ｆｓを維持し易い。したがって、さらに角速度の検出精度を向上できる。

（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

例えば、上記各実施形態では、駆動バネ調整部が可動部用駆動調整電極２１１ａ、２１１ｂと固定部用駆動調整電極５１１ａ、５１１ｂで構成され、電気バネ効果によって駆動バネ４３ａ、４３ｂのバネ定数を調整する例について説明した。しかしながら、駆動バネ調整部は、駆動バネ４３ａ、４３ｂのバネ定数が調整されるものであれば、他の構成とされていてもよい。例えば、駆動バネ調整部は、電磁力により、駆動バネ４３ａ、４３ｂのバネ定数を調整するもので構成されていてもよい。また、駆動バネ調整部は、温度を変化させることで駆動バネ４３ａ、４３ｂの物性値を変化させたり、形状を変形させることにより、駆動バネ４３ａ、４３ｂのバネ定数を調整するもので構成されていてもよい。

同様に、上記各実施形態では、検出バネ調整部が可動部用検出調整電極２４１ａ、２４１ｂと固定部用検出調整電極５４１ａ、５４１ｂで構成され、電気バネ効果によって検出バネ４２ａ、４２ｂのバネ定数を調整する例について説明した。しかしながら、検出バネ調整部は、検出バネ４２ａ、４２ｂのバネ定数が調整されるものであれば、他の構成とされていてもよい。すなわち、検出バネ調整部は、上記駆動バネ調整部と同様に、電磁力で検出バネ４２ａ、４２ｂのバネ定数を調整するもので構成されていてもよいし、温度で検出バネ４２ａ、４２ｂのバネ定数を調整するもので構成されていてもよい。

さらに、上記各実施形態では、角速度センサ１に、例えば、例えば、可動部用検出電極２３１ａおよび固定部用検出電極５３１ａと、可動部用検出電極２３１ｂおよび固定部用検出電極５３１ｂとを備え、固定部用検出電極５３１ａ、５３１ｂの信号を差動増幅する例について説明した。しかしながら、角速度センサ１は、可動部用検出電極２３１ａおよび固定部用検出電極５３１ａと、可動部用検出電極２３１ｂおよび固定部用検出電極５３１ｂのいずれか一方のみを備える構成としてもよい。また、他の可動部用検出励振電極２５１ａ、２５１ｂおよび固定部用検出励振電極５５１ａ、５５１ｂ等も同様であり、いずれか一方のみを備える構成としてもよい。

また、上記各実施形態において、可動部２０を駆動共振および検出共振させる際、検出共振の振幅が駆動共振の振幅と等しくされていてもよいし、大きくされていてもよい。

さらに、上記各実施形態において、可動部用駆動調整電極部２１０ａ、２１０ｂおよび固定部用駆動調整電極部５１０ａ、５１０ｂの形状は適宜変更可能である。例えば、図１４Ａに示されるように、固定部用駆動調整電極部５１０ａ、５１０ｂは、プレート４１ａ、４１ｂ側から複数のスリット５１３ａ、５１３ｂが形成されていてもよい。これによれば、スリット５１３ａ、５１３ｂによってダンピングを低減できる。また、固定部用駆動調整電極部５１０ａ、５１０ｂは、例えば、半導体層１２に対してＤＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etchingの略）が行われて形成される。この場合、スリット５１３ａ、５１３ｂが形成されることにより、ＤＲＩＥを行う際のガスの流動性を向上でき、加工精度の向上を図ることができる。このため、検出精度がばらつくことを抑制できると共に、検出精度の向上を図ることができる。

また、図１４Ｂに示されるように、可動部用駆動調整電極部２１０ａ、２１０ｂは、プレート４１ａ、４１ｂからｙ軸方向に沿って突出する櫛歯状の可動部用駆動調整電極２１１ａ、２１１ｂを有する構成とされていてもよい。そして、固定部用駆動調整電極部５１０ａ、５１０ｂは、可動部用駆動調整電極２１１ａ、２１１ｂの櫛歯と噛み合うようにｙ軸方向に延設された櫛歯状の固定部用駆動調整電極５１１ａ、５１１ｂと、固定部用駆動調整電極５１１ａ、５１１ｂを支持する支持部５１２ａ、５１２ｂとを有する構成とされていてもよい。これによれば、さらにダンピングを低減しつつ、加工精度の向上を図ることができる。

さらに、図１４Ｃに示されるように、可動部用駆動調整電極部２１０ａ、２１０ｂは、可動部用駆動調整電極２１１ａ、２１１ｂと、当該可動部用駆動調整電極２１１ａ、２１１ｂを支持する支持部２１２ａ、２１２ｂとを有する構成とされていてもよい。具体的には、支持部２１２ａ、２１２ｂは、プレート４１ａ、４１ｂからｙ軸方向に沿って突出するように形成される。そして、可動部用駆動調整電極２１１ａ、２１１ｂは、支持部２１２ａ、２１２ｂからｘ軸方向に沿って延設されるように、支持部２１２ａ、２１２ｂに備えられる。この場合、固定部用駆動調整電極部５１０ａ、５１０ｂは、可動部用駆動調整電極２１１ａ、２１１ｂの櫛歯と噛み合うようにｘ軸方向に延設された櫛歯状の固定部用駆動調整電極５１１ａ、５１１ｂと、固定部用駆動調整電極５１１ａ、５１１ｂを支持する支持部５１２ａ、５１２ｂとを有する構成とされる。これによれば、可動部用駆動調整電極２１１ａ、２１１ｂと固定部用駆動調整電極５１１ａ、５１１ｂとの対向面積を大きくし易いため、可動部用駆動調整電極２１１ａ、２１１ｂと固定部用駆動調整電極５１１ａ、５１１ｂとの間隔を大きくしても所望の電気バネ効果を発生させることができる。このため、駆動振動を大きくしても可動部用駆動調整電極２１１ａ、２１１ｂと固定部用駆動調整電極５１１ａ、５１１ｂとが接触することを抑制でき、感度を大きくすることができる。

そして、上記各実施形態を適宜組み合わせることもできる。例えば、上記第２実施形態を第５～第７実施形態に組合せ、可動部用検出電極２３１ａ、２３１ｂ、可動部用検出励振電極２５１ａ、２５１ｂ、固定部用検出電極５３１ａ、５３１ｂ、および固定部用検出励振電極５５１ａ、５５１ｂの配置関係を変更してもよい。また、上記第３、第４実施形態を第５～第７実施形態に組合せ、質量部３０を第１質量部３０１、第２質量部３０２、リンクバネ３０３を有する構成としてもよい。また、上記第５、第６実施形態を第７実施形態に組合せ、第１ＦｔＲ制御器７４０および第２ＦｔＲ制御器７５０等を有する構成としてもよい。そして、上記各実施形態を組み合わせたもの同士をさらに組み合わせてもよい。

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

１ 角速度センサ
４２ａ、４２ｂ 検出バネ
４３ａ、４３ｂ 駆動バネ
２０１ａ、２０１ｂ 可動部用駆動電極
２３１ａ、２３１ｂ 可動部用検出電極
２４１ａ、２４１ｂ 可動部用検出調整電極（検出バネ調整部）
２５１ａ、２５１ｂ 可動部用検出励振電極
３０１ａ、３０１ｂ 固定部用駆動電極
５３１ａ、５３１ｂ 固定部用検出電極
５４１ａ、５４１ｂ 固定部用検出励振電極
５５１ａ、５５１ｂ 固定部用検出調整電極（検出バネ調整部）

Claims (13)

1. 角速度を検出する角速度センサシステムであって、
   駆動バネ（４３ａ、４３ｂ）および検出バネ（４２ａ、４２ｂ）と、前記駆動バネおよび前記検出バネを介して支持され、前記駆動バネの変形によって第１方向に振動可能とされると共に、前記第１方向に振動している際に角速度が印加されると、コリオリ力による前記検出バネの変形によって前記第１方向と直交する第２方向に振動可能とされている質量部（３０）と、可動部用駆動電極（２０１ａ、２０１ｂ）と、可動部用検出電極（２３１ａ、２３１ｂ）と、を有する可動部（２０）と、
   前記可動部用駆動電極と対向して配置された固定部用駆動電極（５０１ａ、５０１ｂ）と、
   前記可動部用検出電極と対向して配置された固定部用検出電極（５３１ａ、５３１ｂ）と、を有する角速度センサ（１）と、
   所定の処理を行う制御部（６００）と、を備え、
   前記角速度センサは、
   前記可動部に可動部用検出励振電極（２５１ａ、２５１ｂ）が備えられ、
   前記可動部用検出励振電極と対向する固定部用検出励振電極（５５１ａ、５５１ｂ）と、
   前記駆動バネのバネ定数を変化させる駆動バネ調整部（２１１ａ、２１１ｂ、５１１ａ、５１１ｂ）と、
   前記検出バネのバネ定数を変化させる検出バネ調整部（２４１ａ、２４１ｂ、５４１ａ、５４１ｂ）と、を有し、
   前記制御部は、
   前記固定部用駆動電極に所定の電圧を印加することによって前記可動部を前記第１方向に振動させつつ、前記固定部用検出励振電極に所定の電圧を印加することによって前記可動部を前記第２方向にも振動させ、
   前記可動部における前記第１方向に沿った方向の第１共振周波数（ｆｄ）および前記可動部における前記第２方向に沿った方向の第２共振周波数（ｆｓ、ｆｓａ）を取得し、前記第１共振周波数が一定の値に維持されるように前記駆動バネ調整部を制御して前記駆動バネのバネ定数を調整すると共に、前記第２共振周波数が一定の値に維持されるように前記検出バネ調整部を制御して前記検出バネのバネ定数を調整し、
   前記固定部用検出電極からの信号を前記第１共振周波数で同期検波した結果に基づいて角速度を検出し、
   前記可動部は、前記第２共振周波数として、検出共振周波数（ｆｓ）と、前記検出共振周波数および前記第１共振周波数と異なる非検出共振周波数（ｆｓａ）とを有する構成とされ、
   さらに、前記制御部は、前記第２共振周波数としての前記非検出共振周波数を取得し、前記非検出共振周波数が一定の値に維持されるように前記検出バネ調整部を制御して前記検出バネのバネ定数を調整する角速度センサシステム。
2. 角速度を検出する角速度センサシステムであって、
   駆動バネ（４３ａ、４３ｂ）および検出バネ（４２ａ、４２ｂ）と、前記駆動バネおよび前記検出バネを介して支持され、前記駆動バネの変形によって第１方向に振動可能とされると共に、前記第１方向に振動している際に角速度が印加されると、コリオリ力による前記検出バネの変形によって前記第１方向と直交する第２方向に振動可能とされている質量部（３０）と、可動部用駆動電極（２０１ａ、２０１ｂ）と、可動部用検出電極（２３１ａ、２３１ｂ）と、を有する可動部（２０）と、
   前記可動部用駆動電極と対向して配置された固定部用駆動電極（５０１ａ、５０１ｂ）と、
   前記可動部用検出電極と対向して配置された固定部用検出電極（５３１ａ、５３１ｂ）と、を有する角速度センサ（１）と、
   所定の処理を行う制御部（６００）と、を備え、
   前記角速度センサは、
   前記可動部に可動部用検出励振電極（２５１ａ、２５１ｂ）が備えられ、
   前記可動部用検出励振電極と対向する固定部用検出励振電極（５５１ａ、５５１ｂ）と、
   前記駆動バネのバネ定数を変化させる駆動バネ調整部（２１１ａ、２１１ｂ、５１１ａ、５１１ｂ）と、
   前記検出バネのバネ定数を変化させる検出バネ調整部（２４１ａ、２４１ｂ、５４１ａ、５４１ｂ）と、を有し、
   前記制御部は、
   前記固定部用駆動電極に所定の電圧を印加することによって前記可動部を前記第１方向に振動させつつ、前記固定部用検出励振電極に所定の電圧を印加することによって前記可動部を前記第２方向にも振動させ、
   前記可動部における前記第１方向に沿った方向の第１共振周波数（ｆｄ）および前記可動部における前記第２方向に沿った方向の第２共振周波数（ｆｓ、ｆｓａ）を取得し、前記第１共振周波数が一定の値に維持されるように前記駆動バネ調整部を制御して前記駆動バネのバネ定数を調整すると共に、前記第２共振周波数が一定の値に維持されるように前記検出バネ調整部を制御して前記検出バネのバネ定数を調整し、
   前記固定部用検出電極からの信号を前記第１共振周波数で同期検波した結果に基づいて角速度を検出し、
   前記可動部は、前記第２共振周波数として、検出共振周波数（ｆｓ）と、前記検出共振周波数および前記第１共振周波数と異なる非検出共振周波数（ｆｓａ）を有する構成とされ、
   さらに、前記制御部は、前記第２共振周波数としての前記非検出共振周波数とを取得すると共に前記非検出共振周波数から前記検出共振周波数を推定し、推定した前記検出共振周波数が一定の値に維持されるように前記検出バネ調整部を制御して前記検出バネのバネ定数を調整する角速度センサシステム。
3. 前記質量部は、前記第２方向に沿って配列された第１質量部（３０１）および第２質量部（３０２）と、前記第１質量部と前記第２質量部とを連結すると共に前記第１質量部および前記第２質量部を前記第２方向に沿って変位させるリンクバネ（３０３）とを有する構成とされ、
   前記検出共振周波数は、前記第２方向において、前記第１質量部と前記第２質量部とが同方向に振動する同相モードの共振周波数であり、
   前記非検出共振周波数は、前記第２方向において、前記第１質量部と前記第２質量部とが逆方向に振動する逆相モードの共振周波数であり、
   前記可動部は、前記角速度が印加されていない際には前記逆相モードで振動させられ、前記角速度が印加されると前記同相モードの振動が加わる請求項１または２に記載の角速度センサシステム。
4. 前記検出バネと前記リンクバネとは、前記第１方向を法線方向とする断面の形状が同じとされている請求項３に記載の角速度センサシステム。
5. 前記制御部は、前記固定部用検出電極からの信号を前記第１共振周波数で同期検波した後、前記非検出共振周波数と前記第１共振周波数との差の絶対値以上の周波数成分をカットした信号に基づいて前記角速度を検出する請求項１ないし４のいずれか１つに記載の角速度センサシステム。
6. 前記駆動バネ調整部は、前記可動部に備えられた可動部用駆動調整電極（２１１ａ、２１１ｂ）と、前記可動部用駆動調整電極と対向して配置された固定部用駆動調整電極（５１１ａ、５１１ｂ）とを含む構成とされ、
   前記検出バネ調整部は、前記可動部に備えられた可動部用検出調整電極（２４１ａ、２４１ｂ）と、前記可動部用検出調整電極と対向して配置された固定部用検出調整電極（５４１ａ、５４１ｂ）とを含む構成とされ、
   前記制御部は、前記可動部用駆動調整電極と前記固定部用駆動調整電極との間の電位差を調整することによって前記駆動バネのバネ定数を調整すると共に、前記可動部用検出調整電極と前記固定部用検出調整電極との間の電位差を調整することによって前記検出バネのバネ定数を調整する請求項１ないし５のいずれか１つに記載の角速度センサシステム。
7. 前記制御部は、前記第１共振周波数が前記可動部の構造で規定される設計値よりも小さくなるように前記固定部用駆動調整電極にオフセット電圧を印加すると共に、前記第２共振周波数が前記可動部の構造で規定される設計値よりも小さくなるように前記固定部用検出調整電極にオフセット電圧を印加する請求項６に記載の角速度センサシステム。
8. 前記制御部は、前記可動部を前記第１方向に振動させつつ、前記第２方向に振動させる際、前記第１方向の振幅が前記第２方向の振幅よりも大きくなるようにする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の角速度センサシステム。
9. 前記可動部用検出電極と前記可動部用検出励振電極とは、前記質量部を挟んで反対側に配置されている請求項１ないし８のいずれか１つに記載の角速度センサシステム。
10. 前記制御部は、前記同期検波した後の信号を用い、前記角速度が印加されることによって発生するコリオリ力をキャンセルする電圧を生成するＦｔＲ制御器（７４０）を有し、当該電圧に基づいて前記角速度を検出すると共に、前記電圧を用いて前記可動部における前記第２方向への振動を低減させる請求項１ないし９のいずれか１つに記載の角速度センサシステム。
11. 前記可動部に備えられた可動部用ＦｔＲ電極（２６１ａ、２６１ｂ）と、前記可動部用ＦｔＲ電極と対向する固定部用ＦｔＲ電極（５６１ａ、５６１ｂ）と、を有し、
    前記制御部は、前記電圧を用いて前記可動部用ＦｔＲ電極と前記固定部用ＦｔＲ電極との電位差を調整することにより、前記可動部における前記第２方向への振動を低減させる請求項１０に記載の角速度センサシステム。
12. 角速度を検出する角速度センサであって、
    駆動バネ（４３ａ、４３ｂ）および検出バネ（４２ａ、４２ｂ）と、前記駆動バネおよび前記検出バネを介して支持され、前記駆動バネの変形によって第１方向に振動可能とされると共に、前記第１方向に振動している際に角速度が印加されると、コリオリ力による前記検出バネの変形によって前記第１方向と直交する第２方向に振動可能とされている質量部（３０）と、可動部用駆動電極（２０１ａ、２０１ｂ）と、可動部用検出電極（２３１ａ、２３１ｂ）と、を有する可動部（２０）と、
    前記可動部用駆動電極と対向して配置された固定部用駆動電極（５０１ａ、５０１ｂ）と、
    前記可動部用検出電極と対向して配置された固定部用検出電極（５３１ａ、５３１ｂ）と、を備え、
    前記可動部には、可動部用検出励振電極（２５１ａ、２５１ｂ）が備えられ、
    前記可動部用検出励振電極と対向する固定部用検出励振電極（５５１ａ、５５１ｂ）と、
    前記駆動バネのバネ定数を変化させる駆動バネ調整部（２１１ａ、２１１ｂ、５１１ａ、５１１ｂ）と、
    前記検出バネのバネ定数を変化させる検出バネ調整部（２４１ａ、２４１ｂ、５４１ａ、５４１ｂ）と、を有し、
    前記固定部用駆動電極に所定の電圧が印加されることによって前記可動部が前記第１方向に振動しつつ、前記固定部用検出励振電極に所定の電圧が印加されることによって前記可動部が前記第２方向にも振動し、
    前記可動部における前記第１方向に沿った方向の第１共振周波数（ｆｄ）が一定の値に維持されるように、前記駆動バネ調整部が制御されて前記駆動バネのバネ定数が調整され、
    前記可動部における前記第２方向に沿った方向の第２共振周波数（ｆｓ、ｆｓａ）が一定の値に維持されるように、前記検出バネ調整部が制御されて前記検出バネのバネ定数が調整され、
    前記固定部用検出電極からの信号に基づいて角速度が検出され、
    前記質量部は、前記第２方向に沿って配列された第１質量部（３０１）および第２質量部（３０２）と、前記第１質量部と前記第２質量部とを連結すると共に前記第１質量部および前記第２質量部を前記第２方向に沿って変位させるリンクバネ（３０３）とを有する構成とされ、
    前記可動部は、前記第２共振周波数として、前記第１質量部と前記第２質量部とが前記第２方向において同方向に振動する同相モードの検出共振周波数と、前記第１質量部と前記第２質量部とが前記第２方向において逆方向に振動する逆相モードの非検出共振周波数とを有し、
    前記検出バネ調整部が制御される際、前記第２共振周波数として、前記検出共振周波数または前記非検出共振周波数が一定の値に維持されるように、前記検出バネのバネ定数が調整される角速度センサ。
13. 前記検出バネと前記リンクバネとは、前記第１方向を法線方向とする断面の形状が同じとされている請求項１２に記載の際の角速度センサ。

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