JPH09178493A - 振動構造物及び振動構造物の固有振動数の制御方法 - Google Patents
振動構造物及び振動構造物の固有振動数の制御方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 振動構造物の固有振動数を簡単に制御するこ
とができる振動構造物を提供することを課題とする。 【解決手段】 振動構造物は、支持端２３に一端が連結
されたバネ２２と、弾バネ２２の弾性力により振動する
慣性体２１と、支持端２３に連結された有効剛性制御用
電極２４と、慣性体２１と有効剛性制御用電極２４との
間に電気を発生する電源供給装置２５とを備える。この
振動構造物は、慣性体２１の変位に応じて発生する電気
が線形的に変わるので、印加電圧を変化させるだけで固
有振動数を制御することができる。
とができる振動構造物を提供することを課題とする。 【解決手段】 振動構造物は、支持端２３に一端が連結
されたバネ２２と、弾バネ２２の弾性力により振動する
慣性体２１と、支持端２３に連結された有効剛性制御用
電極２４と、慣性体２１と有効剛性制御用電極２４との
間に電気を発生する電源供給装置２５とを備える。この
振動構造物は、慣性体２１の変位に応じて発生する電気
が線形的に変わるので、印加電圧を変化させるだけで固
有振動数を制御することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は振動構造物、振動構
造物の固有振動数の制御方法及び振動構造物を用いるア
クチュエータ、センサ、加速度系及びジャイロスコープ
と、ジャイロスコープの固有振動数の制御方法に関す
る。
造物の固有振動数の制御方法及び振動構造物を用いるア
クチュエータ、センサ、加速度系及びジャイロスコープ
と、ジャイロスコープの固有振動数の制御方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、振動構造物は多様な用途に用いら
れていて、例えば、ジャイロスコープ、加速度系のよう
なセンサ及びアクチュエータなどに用いられている。振
動構造物の適用例のうち、ジャイロスコープは従来ミサ
イルや船舶、航空機などの航法装置の核心部品として用
いられてきた。しかしながら、従来の軍事用または航空
機用に用いられるジャイロスコープは、数万個の部品が
精密加工及び組立工程により製作されるので精密な性能
は得られるが、コスト高になり構造の大型化をもたらす
ので、一般産業用や民生用の家電製品への適用には不向
きである。民生機器に用いられるジャイロスコープは、
自動車の加速度及び角速度を検出する航法装置や高倍率
のカムコーダの手振れを検出し、これを補正する装置に
適用されている。また、医療装備や産業用計測器などに
も振動構造物を内蔵するセンサが用いられている。
れていて、例えば、ジャイロスコープ、加速度系のよう
なセンサ及びアクチュエータなどに用いられている。振
動構造物の適用例のうち、ジャイロスコープは従来ミサ
イルや船舶、航空機などの航法装置の核心部品として用
いられてきた。しかしながら、従来の軍事用または航空
機用に用いられるジャイロスコープは、数万個の部品が
精密加工及び組立工程により製作されるので精密な性能
は得られるが、コスト高になり構造の大型化をもたらす
ので、一般産業用や民生用の家電製品への適用には不向
きである。民生機器に用いられるジャイロスコープは、
自動車の加速度及び角速度を検出する航法装置や高倍率
のカムコーダの手振れを検出し、これを補正する装置に
適用されている。また、医療装備や産業用計測器などに
も振動構造物を内蔵するセンサが用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図１４に従来の振動構
造物の簡略図と振動構造物の振幅と振動数の関係を示
す。振動構造物１０は支持端１３により支持されたバネ
１２と慣性体１１とを備えている。振動構造物１０が多
重の自由度を有する場合には、図１４（ａ）に示した振
動構造物を多数連結した等価振動系を構成することがで
きる。この振動構造物１０は慣性体１１の質量ｍとバネ
１２のバネ定数ｋが一定であるので、図１４（ｂ）に示
すように、振幅に対して一定の固有振動数を有する。従
って、振動構造物１０を用いたセンサやアクチュエータ
は、製作後振動構造物の固有振動数が任意に変更できな
いという問題がある。また、振動構造物１０の製作時、
固有振動数を調整するために米国特許第４，１０７，３
４９号に開示されるように銀等の金属体を蒸着させる方
法を用いることができるが、これは蒸着工程自体が煩雑
であり、その上、振動構造物の製作後、別途の固有振動
数制御のための工程が必要となるという短所がある。
造物の簡略図と振動構造物の振幅と振動数の関係を示
す。振動構造物１０は支持端１３により支持されたバネ
１２と慣性体１１とを備えている。振動構造物１０が多
重の自由度を有する場合には、図１４（ａ）に示した振
動構造物を多数連結した等価振動系を構成することがで
きる。この振動構造物１０は慣性体１１の質量ｍとバネ
１２のバネ定数ｋが一定であるので、図１４（ｂ）に示
すように、振幅に対して一定の固有振動数を有する。従
って、振動構造物１０を用いたセンサやアクチュエータ
は、製作後振動構造物の固有振動数が任意に変更できな
いという問題がある。また、振動構造物１０の製作時、
固有振動数を調整するために米国特許第４，１０７，３
４９号に開示されるように銀等の金属体を蒸着させる方
法を用いることができるが、これは蒸着工程自体が煩雑
であり、その上、振動構造物の製作後、別途の固有振動
数制御のための工程が必要となるという短所がある。
【０００４】本発明はこのような問題点を解決するため
に案出されたものであり、振動構造物の有効剛性を制御
することができる有効剛性制御用電極を備える振動構造
物及び振動構造物の固有振動数を制御する方法を提供す
ることを目的とする。また、本発明は、有効剛性制御用
電極を有する振動構造物を備えるアクチュエータ及びセ
ンサ装置を提供することを目的とする。また、本発明
は、振動構造物の有効剛性を制御することができる剛性
制御用電極を備える加速度系及びジャイロスコープとジ
ャイロスコープの固有振動数を制御する方法を提供する
ことを目的とする。
に案出されたものであり、振動構造物の有効剛性を制御
することができる有効剛性制御用電極を備える振動構造
物及び振動構造物の固有振動数を制御する方法を提供す
ることを目的とする。また、本発明は、有効剛性制御用
電極を有する振動構造物を備えるアクチュエータ及びセ
ンサ装置を提供することを目的とする。また、本発明
は、振動構造物の有効剛性を制御することができる剛性
制御用電極を備える加速度系及びジャイロスコープとジ
ャイロスコープの固有振動数を制御する方法を提供する
ことを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の振動構造物は、第１の支持端に支持される
少なくとも一つの弾性部材と、この弾性部材の弾性力に
より振動する慣性体と、この慣性体に結合された移動電
極と、第２の支持端に支持される少なくとも一つの有効
剛性制御用電極と、移動電極と有効剛性制御用電極との
間に電気が発生するように電圧を印加する電源供給装置
とを備える。
に、本発明の振動構造物は、第１の支持端に支持される
少なくとも一つの弾性部材と、この弾性部材の弾性力に
より振動する慣性体と、この慣性体に結合された移動電
極と、第２の支持端に支持される少なくとも一つの有効
剛性制御用電極と、移動電極と有効剛性制御用電極との
間に電気が発生するように電圧を印加する電源供給装置
とを備える。
【０００６】ここで、慣性体は移動電極に一体形成する
ことができる。また、慣性体は一つの軸方向に振動し、
有効剛性制御用電極を軸方向に沿って慣性体に対向配置
することができる。また、慣性体は一つの軸方向に振動
し、二つの有効剛性制御用電極を慣性体の上下に対向配
置することができる。
ことができる。また、慣性体は一つの軸方向に振動し、
有効剛性制御用電極を軸方向に沿って慣性体に対向配置
することができる。また、慣性体は一つの軸方向に振動
し、二つの有効剛性制御用電極を慣性体の上下に対向配
置することができる。
【０００７】このような構成の振動構造物では、移動電
極は少なくとも一つのフィンガを備え、有効剛性制御用
電極は移動電極のフィンガの間に所定の間隔を介して挿
入される少なくとも一つのフィンガを備えるように構成
することができる。また、弾性部材を回転剛性を有する
回転バネとし、慣性体が回転するように構成してもよ
い。更に、移動電極と有効剛性制御用電極との間に発生
する電気が電源供給装置から供給される電圧の変化に応
じて弾性部材の弾性力と同一になるようにすることが好
ましい。
極は少なくとも一つのフィンガを備え、有効剛性制御用
電極は移動電極のフィンガの間に所定の間隔を介して挿
入される少なくとも一つのフィンガを備えるように構成
することができる。また、弾性部材を回転剛性を有する
回転バネとし、慣性体が回転するように構成してもよ
い。更に、移動電極と有効剛性制御用電極との間に発生
する電気が電源供給装置から供給される電圧の変化に応
じて弾性部材の弾性力と同一になるようにすることが好
ましい。
【０００８】本発明の固有振動数の制御方法は、第１の
支持端に支持される少なくとも一つの弾性部材と、この
弾性部材の弾性力により振動する慣性体と、この慣性体
に結合された移動電極と、第２の支持端に支持される少
なくとも一つの有効剛性制御用電極と、移動電極と有効
剛性制御用電極との間に電気が発生するように電圧を印
加する電源供給装置とを備える振動構造物の固有振動数
の制御方法であって、移動電極と有効剛性制御用電極と
の間に印加される電圧を調整することにより振動構造物
の有効剛性を制御する。ここで、慣性体を移動電極に一
体形成してもよい。
支持端に支持される少なくとも一つの弾性部材と、この
弾性部材の弾性力により振動する慣性体と、この慣性体
に結合された移動電極と、第２の支持端に支持される少
なくとも一つの有効剛性制御用電極と、移動電極と有効
剛性制御用電極との間に電気が発生するように電圧を印
加する電源供給装置とを備える振動構造物の固有振動数
の制御方法であって、移動電極と有効剛性制御用電極と
の間に印加される電圧を調整することにより振動構造物
の有効剛性を制御する。ここで、慣性体を移動電極に一
体形成してもよい。
【０００９】また、本発明のアクチュエータ装置は、第
１の支持端に支持される少なくとも一つの弾性部材と、
この弾性部材の弾性力により振動する慣性体と、この慣
性体に結合された移動電極と、第２の支持端に支持され
る少なくとも一つの有効剛性制御用電極と、移動電極と
有効剛性制御用電極との間に電気が発生するように電圧
を印加する電源供給装置とを有する振動構造物を少なく
とも一つ備え、電圧を調整することにより振動構造物の
有効剛性と固有振動数を制御する。ここで、慣性体を移
動電極に一体形成してもよい。
１の支持端に支持される少なくとも一つの弾性部材と、
この弾性部材の弾性力により振動する慣性体と、この慣
性体に結合された移動電極と、第２の支持端に支持され
る少なくとも一つの有効剛性制御用電極と、移動電極と
有効剛性制御用電極との間に電気が発生するように電圧
を印加する電源供給装置とを有する振動構造物を少なく
とも一つ備え、電圧を調整することにより振動構造物の
有効剛性と固有振動数を制御する。ここで、慣性体を移
動電極に一体形成してもよい。
【００１０】また、本発明のジャイロスコープは、第１
軸と第２軸よりなる平面を有する基板と、この基板によ
り支持される支持部と、この支持部により支持されて第
１軸と第２軸の方向に延びる弾性部と、この弾性部によ
り第１軸と第３軸の方向に振動する慣性部と、この慣性
部に一体形成されたフィンガ形状の電極と、慣性部に第
１軸の方向の電気を加えるようにフィンガ形状の電極と
噛み合うフィンガを備える駆動部と、慣性部の第１軸と
第３軸の方向の振動を検知する検知手段と、慣性部の第
３軸の方向の固有振動数を制御するように慣性部に対向
配置される有効剛性制御用電極と、有効剛性制御用電極
と慣性部のフィンガ形状の電極に電圧を印加する電源供
給装置とを備える。ここで、有効剛性制御用電極は第３
軸の方向の振動を検知する検知手段と相互に入替可能で
あるように構成することができる。
軸と第２軸よりなる平面を有する基板と、この基板によ
り支持される支持部と、この支持部により支持されて第
１軸と第２軸の方向に延びる弾性部と、この弾性部によ
り第１軸と第３軸の方向に振動する慣性部と、この慣性
部に一体形成されたフィンガ形状の電極と、慣性部に第
１軸の方向の電気を加えるようにフィンガ形状の電極と
噛み合うフィンガを備える駆動部と、慣性部の第１軸と
第３軸の方向の振動を検知する検知手段と、慣性部の第
３軸の方向の固有振動数を制御するように慣性部に対向
配置される有効剛性制御用電極と、有効剛性制御用電極
と慣性部のフィンガ形状の電極に電圧を印加する電源供
給装置とを備える。ここで、有効剛性制御用電極は第３
軸の方向の振動を検知する検知手段と相互に入替可能で
あるように構成することができる。
【００１１】また、本発明のジャイロスコープの固有振
動数の制御方法は、第１軸と第２軸よりなる平面を備え
る基板と、この基板により支持される支持部と、この支
持部により支持されて第１軸と第２軸の方向に延びる弾
性部と、この弾性部により第１軸と第３軸方向に振動す
る慣性部と、この慣性部に一体形成されたフィンガ形状
の電極と、慣性部の第１軸の方向に電気力を加えるよう
にフィンガ形状の電極と噛み合うフィンガを備える駆動
部と、慣性部の第１軸と第３軸の方向の振動を検知する
検知手段と、慣性部のフィンガに対向配置される有効剛
性制御用電極と、有効剛性制御用電極と慣性部のフィン
ガ形状の電極に電圧を印加する電源供給装置とを備える
ジャイロスコープの固有振動数の制御方法であって、有
効剛性制御用電極と慣性部のフィンガ形状の電極に印加
される電圧を調整することにより慣性部の第３軸の方向
の固有振動数を制御する。
動数の制御方法は、第１軸と第２軸よりなる平面を備え
る基板と、この基板により支持される支持部と、この支
持部により支持されて第１軸と第２軸の方向に延びる弾
性部と、この弾性部により第１軸と第３軸方向に振動す
る慣性部と、この慣性部に一体形成されたフィンガ形状
の電極と、慣性部の第１軸の方向に電気力を加えるよう
にフィンガ形状の電極と噛み合うフィンガを備える駆動
部と、慣性部の第１軸と第３軸の方向の振動を検知する
検知手段と、慣性部のフィンガに対向配置される有効剛
性制御用電極と、有効剛性制御用電極と慣性部のフィン
ガ形状の電極に電圧を印加する電源供給装置とを備える
ジャイロスコープの固有振動数の制御方法であって、有
効剛性制御用電極と慣性部のフィンガ形状の電極に印加
される電圧を調整することにより慣性部の第３軸の方向
の固有振動数を制御する。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本発
明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明に係る
有効剛性制御用電極を備える振動構造物を示す。図１に
示すように、この振動構造物は、第１の支持端２３によ
り支持されたバネ２２と、一体に形成されてバネ２２の
弾性力により上下動する上部電極（移動電極）または慣
性体２１と、この慣性体２１に対向して第２の支持板２
３′に配置された下部電極または有効剛性制御用電極２
４と、慣性体２１と有効剛性制御用電極２４との間に電
圧を印加する電源供給装置２５とを備える。参照記号ｍ
は慣性体２１の質量を、参照記号ｋはバネ２２の剛性ま
たはバネ定数を示す。
明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明に係る
有効剛性制御用電極を備える振動構造物を示す。図１に
示すように、この振動構造物は、第１の支持端２３によ
り支持されたバネ２２と、一体に形成されてバネ２２の
弾性力により上下動する上部電極（移動電極）または慣
性体２１と、この慣性体２１に対向して第２の支持板２
３′に配置された下部電極または有効剛性制御用電極２
４と、慣性体２１と有効剛性制御用電極２４との間に電
圧を印加する電源供給装置２５とを備える。参照記号ｍ
は慣性体２１の質量を、参照記号ｋはバネ２２の剛性ま
たはバネ定数を示す。
【００１３】このような構成の振動構造物において、慣
性体２１には慣性体の変位に応じてバネ２２に加わる弾
性力と、電圧の印加による静電力とが加わる。電圧が印
加されていない初期状態における慣性体２１と有効剛性
制御用電極２４との間隔をｈ 0 とするとき、振動構造物
の固有振動数ｆn は次の式（１）のように表される。 ｆn ＝１／（２π）×ｋ／ｍ …（１）
性体２１には慣性体の変位に応じてバネ２２に加わる弾
性力と、電圧の印加による静電力とが加わる。電圧が印
加されていない初期状態における慣性体２１と有効剛性
制御用電極２４との間隔をｈ 0 とするとき、振動構造物
の固有振動数ｆn は次の式（１）のように表される。 ｆn ＝１／（２π）×ｋ／ｍ …（１）
【００１４】図２は振動構造物に電圧を印加したとき、
慣性体２１に加わる弾性力と電気力の変位を示すグラフ
である。図２（ａ）において、参照番号２６は弾性力の
曲線であり、参照番号２７は相対的に低い電圧における
電気力の曲線であり、参照番号２８は相対的に高い電圧
における電気力の曲線である。弾性力の曲線２６は電気
力の曲線２７，２８と二つの点Ｐ１，Ｐ２で交差する
が、交点で慣性体２１は安定した平衡状態を保ち、他の
二つの交点Ｐ３，Ｐ４では相対的に不安定な平衡状態に
なる。
慣性体２１に加わる弾性力と電気力の変位を示すグラフ
である。図２（ａ）において、参照番号２６は弾性力の
曲線であり、参照番号２７は相対的に低い電圧における
電気力の曲線であり、参照番号２８は相対的に高い電圧
における電気力の曲線である。弾性力の曲線２６は電気
力の曲線２７，２８と二つの点Ｐ１，Ｐ２で交差する
が、交点で慣性体２１は安定した平衡状態を保ち、他の
二つの交点Ｐ３，Ｐ４では相対的に不安定な平衡状態に
なる。
【００１５】図２（ｂ）は図２（ａ）の交点Ｐ１の周辺
を拡大して示したものである。図２（ｂ）において、交
点Ｐ１における慣性体２１の変位はｚ0 であり、これは
次のように求められる。交点Ｐ１では電気力とバネによ
る弾性力が同一なので、これを数式で表すと、Ｆ＝ｋｚ
0 ＝（１／２）（δＣ／δｚ）Ｖ2 なので、ｚ0 ＝
｛（１／（２ｋ）｝（δＣ／δｚ）Ｖ2 となる。ここ
で、（δＣ／δｚ）＝ εＡ／（ｈ0 −ｚ0 ）2 であ
り、Ｃは静電容量を、Ａは電極の面積を、εは電極板間
の誘電率を、ｈ0 は電圧を印加しないときの電極板間の
距離を示す。
を拡大して示したものである。図２（ｂ）において、交
点Ｐ１における慣性体２１の変位はｚ0 であり、これは
次のように求められる。交点Ｐ１では電気力とバネによ
る弾性力が同一なので、これを数式で表すと、Ｆ＝ｋｚ
0 ＝（１／２）（δＣ／δｚ）Ｖ2 なので、ｚ0 ＝
｛（１／（２ｋ）｝（δＣ／δｚ）Ｖ2 となる。ここ
で、（δＣ／δｚ）＝ εＡ／（ｈ0 −ｚ0 ）2 であ
り、Ｃは静電容量を、Ａは電極の面積を、εは電極板間
の誘電率を、ｈ0 は電圧を印加しないときの電極板間の
距離を示す。
【００１６】図２（ｂ）において、平衡位置ｚ0 から小
さい変位のｚ1 があれば、慣性体２１に加わる復元力Ｆ
r は次のように表すことができる。 Ｆr ＝ｋ（ｚ0 ＋ｚ1 ）−（１／２）｛εＡ／（ｈ0 −
ｚ0 ）2 ｝Ｖ2 この式において、慣性体２１の平衡時、慣性体２１と有
効剛性制御用電極２４との距離をｈ1 とすると、ｈ1 ＝
ｈ0 −ｚ0 であり、これをｚ1 ／ｈ1 ＜＜１と仮定して
線形化された式で再び表現すると、 Ｆr = ｋ（ｚ0 ＋ｚ1 ）− (1/2)｛εＡ／（ｈ1 ）2 ｝
Ｖ2 (1+2ｚ1/ｈ1) となる。
さい変位のｚ1 があれば、慣性体２１に加わる復元力Ｆ
r は次のように表すことができる。 Ｆr ＝ｋ（ｚ0 ＋ｚ1 ）−（１／２）｛εＡ／（ｈ0 −
ｚ0 ）2 ｝Ｖ2 この式において、慣性体２１の平衡時、慣性体２１と有
効剛性制御用電極２４との距離をｈ1 とすると、ｈ1 ＝
ｈ0 −ｚ0 であり、これをｚ1 ／ｈ1 ＜＜１と仮定して
線形化された式で再び表現すると、 Ｆr = ｋ（ｚ0 ＋ｚ1 ）− (1/2)｛εＡ／（ｈ1 ）2 ｝
Ｖ2 (1+2ｚ1/ｈ1) となる。
【００１７】ところで、ｋｚ0 ＝（１／２）（δＣ／δ
ｚ）Ｖ2 のとき、復元力Ｆr は次のようになる。
ｚ）Ｖ2 のとき、復元力Ｆr は次のようになる。
【００１８】
【数１】 この式によると、電圧Ｖが印加された状態で慣性体２１
が平衡点Ｐ１から変位ｚ 1 に微小に変形するとき、復元
力はバネ定数ｋ、誘電率ε、電極の面積Ａ及び平衡点に
おける慣性体２１と有効剛性制御用電極２４との距離ｈ
1 により決定される。従って、上記の式から有効剛性を
次のように表すことができる。 ｋeff ＝ｋ−Ｖ2 ｛εＡ／（ｈ1 ）3 ｝
が平衡点Ｐ１から変位ｚ 1 に微小に変形するとき、復元
力はバネ定数ｋ、誘電率ε、電極の面積Ａ及び平衡点に
おける慣性体２１と有効剛性制御用電極２４との距離ｈ
1 により決定される。従って、上記の式から有効剛性を
次のように表すことができる。 ｋeff ＝ｋ−Ｖ2 ｛εＡ／（ｈ1 ）3 ｝
【００１９】図２（ｂ）を再び参照すると、有効剛性は
弾性力の曲線２６の傾斜（即ち、バネ定数）から電気力
の曲線２７の傾斜を引いたものである。したがって、有
効剛性は平衡点における弾性力曲線の傾斜と電気力の曲
線の傾斜との差により定義される。図２（ａ）を参照す
ると、電圧Ｖを増加させるとき、電気力の曲線が符号２
７から符号２８に移ることが判る。したがって、弾性力
の曲線と電気力の曲線との傾斜の差、即ち、有効剛性が
小さくなることを観察することができる。これにより、
図１に示した振動構造物は質量ｍと等化バネ定数ｋeff
を有する等化振動構造物と解析することができ、その固
有振動数は次のように表すことができる。
弾性力の曲線２６の傾斜（即ち、バネ定数）から電気力
の曲線２７の傾斜を引いたものである。したがって、有
効剛性は平衡点における弾性力曲線の傾斜と電気力の曲
線の傾斜との差により定義される。図２（ａ）を参照す
ると、電圧Ｖを増加させるとき、電気力の曲線が符号２
７から符号２８に移ることが判る。したがって、弾性力
の曲線と電気力の曲線との傾斜の差、即ち、有効剛性が
小さくなることを観察することができる。これにより、
図１に示した振動構造物は質量ｍと等化バネ定数ｋeff
を有する等化振動構造物と解析することができ、その固
有振動数は次のように表すことができる。
【００２０】
【数２】 この式から判るように、図１に示した振動構造物では電
圧Ｖの増加と共に固有振動数が変化する。電圧が印加さ
れない状態では図１４に示した振動構造物と同一の固有
振動数を有し、電圧が印加されると固有振動数が減る。
実際にポリシリコンで製作された振動構造物を備えるセ
ンサの場合、約１Ｖの電圧でバネの有効剛性を制御する
ことができる。したがって、振動構造物の固有振動数は
有効剛性制御用電極に印加される電圧を調整することに
より制御することができる。
圧Ｖの増加と共に固有振動数が変化する。電圧が印加さ
れない状態では図１４に示した振動構造物と同一の固有
振動数を有し、電圧が印加されると固有振動数が減る。
実際にポリシリコンで製作された振動構造物を備えるセ
ンサの場合、約１Ｖの電圧でバネの有効剛性を制御する
ことができる。したがって、振動構造物の固有振動数は
有効剛性制御用電極に印加される電圧を調整することに
より制御することができる。
【００２１】図３は図１に示した振動構造物バネ２２の
剛性又はバネ定数ｋを有効剛性ｋef f に置き換えたとき
の等化振動構造物を示し、図４のグラフは電圧印加前の
固有振動数ｆn が電圧印加時はｆn(v)に減ることを示
す。
剛性又はバネ定数ｋを有効剛性ｋef f に置き換えたとき
の等化振動構造物を示し、図４のグラフは電圧印加前の
固有振動数ｆn が電圧印加時はｆn(v)に減ることを示
す。
【００２２】図５は本発明の有効剛性制御用電極を備え
る振動構造物の第２の実施の形態を示す。図５に示すよ
うに振動構造物３０は、複数の支持端３３に複数のバネ
３２が支持されており、慣性体または中間電極（移動電
極）３１がバネ３２に支持されている。中間電極３１の
上部及び下部にはそれぞれ上部電極３４及び下部電極３
５が配置されており、上部及び下部電極３４，３５は有
効剛性の制御を行う。各々の電極には電圧を印加する電
源供給装置３６が備えられる。
る振動構造物の第２の実施の形態を示す。図５に示すよ
うに振動構造物３０は、複数の支持端３３に複数のバネ
３２が支持されており、慣性体または中間電極（移動電
極）３１がバネ３２に支持されている。中間電極３１の
上部及び下部にはそれぞれ上部電極３４及び下部電極３
５が配置されており、上部及び下部電極３４，３５は有
効剛性の制御を行う。各々の電極には電圧を印加する電
源供給装置３６が備えられる。
【００２３】この場合、中間電極３１に加わる電気力は
上下方に同一なので中央位置で平衡を保つ。平衡位置に
おける有効剛性は、バネ３２のバネ定数をｋ、上部及び
下部電極３４，３５の面積をＡ、上部及び下部電極３
４，３５と中間電極３１との距離をｈ1 、上部及び下部
電極３４，３５と中間電極３１との印加電圧をＶとする
とき、 ｋeff ＝ｋ−Ｖ2 ｛εＡ／（ｈ1 ）3 ｝ と表すことができ、有効剛性を調節することにより、図
５に示した振動構造物の固有振動数も調節できる。
上下方に同一なので中央位置で平衡を保つ。平衡位置に
おける有効剛性は、バネ３２のバネ定数をｋ、上部及び
下部電極３４，３５の面積をＡ、上部及び下部電極３
４，３５と中間電極３１との距離をｈ1 、上部及び下部
電極３４，３５と中間電極３１との印加電圧をＶとする
とき、 ｋeff ＝ｋ−Ｖ2 ｛εＡ／（ｈ1 ）3 ｝ と表すことができ、有効剛性を調節することにより、図
５に示した振動構造物の固有振動数も調節できる。
【００２４】図６は本発明の有効剛性制御用電極を備え
る振動構造物の第３の実施の形態を示す。図６に示すよ
うに、振動構造物４０は、複数の支持端４３により支持
された複数のバネ４２を備え、慣性体（移動電極）４１
はフィンガ型電極４４を備えて形成される。剛性制御用
電極４５もフィンガ型に形成されており、支持端４３に
固定されている。剛性制御用電極４５のフィンガ４６は
慣性体４１のフィンガと一定の間隙を介して相互に噛み
合っている。そして、電源供給装置４８は各々の電極４
１，４５に電圧を印加する。このような構成を有する振
動構造物も電極４１，４５に印加される電圧を調節する
ことにより、Ｚ方向の変位に対する固有振動数を制御す
ることができる。
る振動構造物の第３の実施の形態を示す。図６に示すよ
うに、振動構造物４０は、複数の支持端４３により支持
された複数のバネ４２を備え、慣性体（移動電極）４１
はフィンガ型電極４４を備えて形成される。剛性制御用
電極４５もフィンガ型に形成されており、支持端４３に
固定されている。剛性制御用電極４５のフィンガ４６は
慣性体４１のフィンガと一定の間隙を介して相互に噛み
合っている。そして、電源供給装置４８は各々の電極４
１，４５に電圧を印加する。このような構成を有する振
動構造物も電極４１，４５に印加される電圧を調節する
ことにより、Ｚ方向の変位に対する固有振動数を制御す
ることができる。
【００２５】図７は本発明の振動構造物の第４の実施の
形態を示す。この実施の形態では、慣性体が回転する場
合の振動構造物を説明する。図７に示す振動構造物５０
では、慣性体（移動電極）５１はバネ５２により第１の
支持端５３に支持された状態で回転し、バネ５２は回転
剛性を有する。第２の支持端５３’に固定された有効剛
性制御用電極５４は、慣性体５１から所定の距離を隔て
る状態で下部に配置される。電源供給装置５５により慣
性体５１と有効剛性制御用電極５４に電圧が印加され
る。この場合、印加電圧による回転有効剛性は慣性体５
１の微小な回転により一定値を有する。したがって、印
加電圧を調節することにより回転運動に対する固有振動
数を制御することができる。
形態を示す。この実施の形態では、慣性体が回転する場
合の振動構造物を説明する。図７に示す振動構造物５０
では、慣性体（移動電極）５１はバネ５２により第１の
支持端５３に支持された状態で回転し、バネ５２は回転
剛性を有する。第２の支持端５３’に固定された有効剛
性制御用電極５４は、慣性体５１から所定の距離を隔て
る状態で下部に配置される。電源供給装置５５により慣
性体５１と有効剛性制御用電極５４に電圧が印加され
る。この場合、印加電圧による回転有効剛性は慣性体５
１の微小な回転により一定値を有する。したがって、印
加電圧を調節することにより回転運動に対する固有振動
数を制御することができる。
【００２６】図８は第１乃至第４の実施の形態で述べた
有効剛性制御用電極を備える加速度系の概略図である。
図８に示すように、加速度系６０は支持端６３にバネ６
２により支持された慣性体（移動電極）６１と、加速度
が加えられるとき、慣性体６１の振動を検知する検知手
段６６とを備える。検知手段６６は静電量の変化を測定
する静電容量型やレーザを用いることができる。このよ
うな加速度系６０の固有振動数を制御するために、支持
端６３により支持され慣性体６１に配向配置された有効
剛性制御用電極６４と、この有効剛性制御用電極６４と
慣性体６１に電圧を供給する電源供給装置６５が備えら
れる。
有効剛性制御用電極を備える加速度系の概略図である。
図８に示すように、加速度系６０は支持端６３にバネ６
２により支持された慣性体（移動電極）６１と、加速度
が加えられるとき、慣性体６１の振動を検知する検知手
段６６とを備える。検知手段６６は静電量の変化を測定
する静電容量型やレーザを用いることができる。このよ
うな加速度系６０の固有振動数を制御するために、支持
端６３により支持され慣性体６１に配向配置された有効
剛性制御用電極６４と、この有効剛性制御用電極６４と
慣性体６１に電圧を供給する電源供給装置６５が備えら
れる。
【００２７】この構成を有する加速度系６０では、前述
したように有効剛性制御用電極６４に電圧を印加すると
き平衡位置の有効剛性が一定するので、印加電圧を変更
して固有振動数を制御することができる。慣性体６１の
質量をｍ、有効剛性をｋeffとするとき、入力加速度ａ
に対する慣性体６１の変位ｚは、ｚ＝ｍａ／ｋeff で表
すことができ、これは有効剛性を変化すると慣性体の変
位応答も制御することが可能であることが判る。すなわ
ち、加速度の入力に対する加速度出力の信号の大きさが
調節でき、加速度系の性能を有効剛性制御用電極に印加
される電圧を調節することにより変更することができ
る。
したように有効剛性制御用電極６４に電圧を印加すると
き平衡位置の有効剛性が一定するので、印加電圧を変更
して固有振動数を制御することができる。慣性体６１の
質量をｍ、有効剛性をｋeffとするとき、入力加速度ａ
に対する慣性体６１の変位ｚは、ｚ＝ｍａ／ｋeff で表
すことができ、これは有効剛性を変化すると慣性体の変
位応答も制御することが可能であることが判る。すなわ
ち、加速度の入力に対する加速度出力の信号の大きさが
調節でき、加速度系の性能を有効剛性制御用電極に印加
される電圧を調節することにより変更することができ
る。
【００２８】図９は加振手段を備える共振型加速度系の
構成図である。図９に示すように、共振型加速度系７０
は、支持端７３にバネ７２により支持された慣性体（移
動電極）７１と、慣性体７１を加振させる加振装置７７
と、慣性体７１の振動を検知する検知装置７６とを備え
る。検知装置７６から検出された慣性体７１の信号は、
加振装置７７が慣性体７１を共振するように、フィード
バック部７９を経て加振部７８にフィードバックされ
る。そして、共振型加速度系７０は有効剛性制御用電極
７４と電源供給装置７５とを備えている。
構成図である。図９に示すように、共振型加速度系７０
は、支持端７３にバネ７２により支持された慣性体（移
動電極）７１と、慣性体７１を加振させる加振装置７７
と、慣性体７１の振動を検知する検知装置７６とを備え
る。検知装置７６から検出された慣性体７１の信号は、
加振装置７７が慣性体７１を共振するように、フィード
バック部７９を経て加振部７８にフィードバックされ
る。そして、共振型加速度系７０は有効剛性制御用電極
７４と電源供給装置７５とを備えている。
【００２９】慣性体７１と有効剛性制御用電極７４に電
圧が印加された状態で慣性体７１が加振されるとき、慣
性体７１に加わる弾性力及び電気力は、図１０（ｂ）の
符号８１及び８２の曲線で表される。この際、加速度が
入力されない場合は弾性力の曲線８１と電気力の曲線８
２の交点であるＰ５が平衡位置になり、有効剛性による
振動構造物の固有振動数にて慣性体７１が共振する。
圧が印加された状態で慣性体７１が加振されるとき、慣
性体７１に加わる弾性力及び電気力は、図１０（ｂ）の
符号８１及び８２の曲線で表される。この際、加速度が
入力されない場合は弾性力の曲線８１と電気力の曲線８
２の交点であるＰ５が平衡位置になり、有効剛性による
振動構造物の固有振動数にて慣性体７１が共振する。
【００３０】図１０（ａ）に示すような加速度ａが共振
型加速度系に入力されると、電極の平衡点は初期位置Ｐ
５からδほど移動して地点Ｐ６及びＰ７にて平衡をな
す。この際の変位は、δ＝（ｍａ／ｋeff ）である。
型加速度系に入力されると、電極の平衡点は初期位置Ｐ
５からδほど移動して地点Ｐ６及びＰ７にて平衡をな
す。この際の変位は、δ＝（ｍａ／ｋeff ）である。
【００３１】このように共振型加速度系では，加速度が
入力されたときの有効剛性は、加速度が入力されないと
きの有効剛性と異なる。加速度ａが入力されたときの有
効剛性はδほど移動した地点における弾性力の曲線８１
と電気力の曲線８２との傾斜の差で表されるので、これ
により加速度が入力されるときの有効剛性が加速度が入
力されないときの有効剛性より減ることが判る。したが
って、加速度が入力されると、固有振動数は減少する。
すなわち、正の加速度に対しては固有振動数が減少し、
負の加速度に対しては固有振動数が増加する。入力加速
度に対する固有振動数の増減は電源供給装置７５から供
給される電圧により調整可能である。
入力されたときの有効剛性は、加速度が入力されないと
きの有効剛性と異なる。加速度ａが入力されたときの有
効剛性はδほど移動した地点における弾性力の曲線８１
と電気力の曲線８２との傾斜の差で表されるので、これ
により加速度が入力されるときの有効剛性が加速度が入
力されないときの有効剛性より減ることが判る。したが
って、加速度が入力されると、固有振動数は減少する。
すなわち、正の加速度に対しては固有振動数が減少し、
負の加速度に対しては固有振動数が増加する。入力加速
度に対する固有振動数の増減は電源供給装置７５から供
給される電圧により調整可能である。
【００３２】図１０（ｃ）は加速度ａの入力時に出力さ
れる振動信号のグラフであり、加速度の入力により固有
振動数が減少することを示す。このように周波数変調さ
れた信号が共振型加速度系を通して得られるので、図９
に示した復調部８０を通して加速度信号が得られる。
れる振動信号のグラフであり、加速度の入力により固有
振動数が減少することを示す。このように周波数変調さ
れた信号が共振型加速度系を通して得られるので、図９
に示した復調部８０を通して加速度信号が得られる。
【００３３】図１１は有効剛性制御用電極を備えるジャ
イロスコープの振動構造物の概略図である。ジャイロス
コープの原理は、第１軸方向に一定に振動したり回転す
る慣性体が第１軸方向に対して直角である第２軸方向か
ら回転角速度が入力されると、第１及び第２の二つの軸
に対して直交する第３軸方向に発生するコリオリの力を
検出することにより、回転角速度を算出することであ
る。図１、図３、図５乃至図９、図１４に示した振動構
造物は、１軸構造物または回転振動構造物であるが、ジ
ャイロスコープはシリコンウェハの基板１０１の上部に
配置された２軸振動構造物を備える。振動構造物には、
導電性の材料であればいずれも用いることができる。図
１１に示すように、振動構造物１００は他の部分より些
かに厚く形成された支持部１０２によりシリコン基板１
０１上に支持されており、支持部１０２を除く部分は薄
く形成されて、基板１０１からＺ軸方向に所定の距離に
離隔されている。振動構造物１００は、バネ１０３，１
０４と慣性体１０５とが備えられている。振動構造物１
００の両側面には構造物をＸ方向に振動させる駆動部１
０９が配置されている。駆動部１０９も導電性材料で形
成され、一種の電極の役割を果たす。駆動部１０９に電
流が印加されると駆動部１０９のフィンガ１１０に静電
気力が発生して、構造物のフィンガ１０６に振動運動を
引き起こす。振動構造物１００の下部にはＺ方向の変位
が検知できる検知用電極（図示せず）が配置される。構
造物のＺ方向への変位は検知用電極に発生するキャパシ
タンスの変化から測定される。フィンガ１０６，１０７
は慣性体１０５をＸ軸方向に駆動させたり、慣性体１０
５のＸ軸方向の運動を感知する。
イロスコープの振動構造物の概略図である。ジャイロス
コープの原理は、第１軸方向に一定に振動したり回転す
る慣性体が第１軸方向に対して直角である第２軸方向か
ら回転角速度が入力されると、第１及び第２の二つの軸
に対して直交する第３軸方向に発生するコリオリの力を
検出することにより、回転角速度を算出することであ
る。図１、図３、図５乃至図９、図１４に示した振動構
造物は、１軸構造物または回転振動構造物であるが、ジ
ャイロスコープはシリコンウェハの基板１０１の上部に
配置された２軸振動構造物を備える。振動構造物には、
導電性の材料であればいずれも用いることができる。図
１１に示すように、振動構造物１００は他の部分より些
かに厚く形成された支持部１０２によりシリコン基板１
０１上に支持されており、支持部１０２を除く部分は薄
く形成されて、基板１０１からＺ軸方向に所定の距離に
離隔されている。振動構造物１００は、バネ１０３，１
０４と慣性体１０５とが備えられている。振動構造物１
００の両側面には構造物をＸ方向に振動させる駆動部１
０９が配置されている。駆動部１０９も導電性材料で形
成され、一種の電極の役割を果たす。駆動部１０９に電
流が印加されると駆動部１０９のフィンガ１１０に静電
気力が発生して、構造物のフィンガ１０６に振動運動を
引き起こす。振動構造物１００の下部にはＺ方向の変位
が検知できる検知用電極（図示せず）が配置される。構
造物のＺ方向への変位は検知用電極に発生するキャパシ
タンスの変化から測定される。フィンガ１０６，１０７
は慣性体１０５をＸ軸方向に駆動させたり、慣性体１０
５のＸ軸方向の運動を感知する。
【００３４】このような振動構造物１００を備えるジャ
イロスコープでＹ軸方向に入力される回転慣性体の角速
度を求めるには、フィンガ１１０の静電力により振動構
造物１００がＸ軸方向に振動しながら、振動構造物１０
０の中心部に位置した中心センサ電極１０８からＸ方向
の振動数を測定し、振動構造物１００の下部に配置され
た表面センサ電極（図示せず）からＺ方向の振動数を測
定してデータを処理する。
イロスコープでＹ軸方向に入力される回転慣性体の角速
度を求めるには、フィンガ１１０の静電力により振動構
造物１００がＸ軸方向に振動しながら、振動構造物１０
０の中心部に位置した中心センサ電極１０８からＸ方向
の振動数を測定し、振動構造物１００の下部に配置され
た表面センサ電極（図示せず）からＺ方向の振動数を測
定してデータを処理する。
【００３５】前述したようにジャイロスコープは、シリ
コン基板１０１上に固定された支持部１０２に多数のバ
ネ１０３，１０４が連結されて慣性体１０５をＸ方向及
びＺ方向に振動させる。従って、ジャイロスコープは図
１３の符号１２１，１２２のように２軸に対する固有振
動数（ｆx ，ｆz ）を有する。この際、ジャイロスコー
プの性能を確保するため、構造物の２軸振動に対する固
有振動数が所定の誤差範囲内にあるべきである。しかし
ながら、従来の技術による半導体製造工程を用いて振動
構造物１００を製作すると、エッチング工程や化学的蒸
気蒸着などの製造工程で０．１〜１μｍの加工誤差が生
ずる。このような製造工程の誤差により振動構造物のバ
ネ定数と慣性体１０５の質量が設計値から大きくはずれ
て実際に２軸方向の固有振動数が所望の値とは異なる。
したがって、ジャイロスコープの性能が劣化せざるを得
ない問題があり、従来はこの問題点を解決するためバネ
や慣性体をエッチングや蒸着する方法を用いていた。
コン基板１０１上に固定された支持部１０２に多数のバ
ネ１０３，１０４が連結されて慣性体１０５をＸ方向及
びＺ方向に振動させる。従って、ジャイロスコープは図
１３の符号１２１，１２２のように２軸に対する固有振
動数（ｆx ，ｆz ）を有する。この際、ジャイロスコー
プの性能を確保するため、構造物の２軸振動に対する固
有振動数が所定の誤差範囲内にあるべきである。しかし
ながら、従来の技術による半導体製造工程を用いて振動
構造物１００を製作すると、エッチング工程や化学的蒸
気蒸着などの製造工程で０．１〜１μｍの加工誤差が生
ずる。このような製造工程の誤差により振動構造物のバ
ネ定数と慣性体１０５の質量が設計値から大きくはずれ
て実際に２軸方向の固有振動数が所望の値とは異なる。
したがって、ジャイロスコープの性能が劣化せざるを得
ない問題があり、従来はこの問題点を解決するためバネ
や慣性体をエッチングや蒸着する方法を用いていた。
【００３６】本発明によると、図１１に示したようにジ
ャイロスコープの２軸方向の固有振動数は、有効剛性制
御用電極を用いることにより制御することができる。Ｚ
軸方向の固有振動数ｆz を調節するためには、Ｚ軸方向
に有効剛性制御用電極を配置し、振動する慣性体と有効
剛性制御用電極との間に電圧を印加する。そして、電圧
の大きさを調節することにより固有振動数を増減させる
ことができるので、Ｚ軸方向の固有振動数がジャイロス
コープの設計上の誤差許容範囲内に至るまで電圧を変化
させる。これはＸ軸方向の固有振動数ｆx を制御する場
合と同様である。
ャイロスコープの２軸方向の固有振動数は、有効剛性制
御用電極を用いることにより制御することができる。Ｚ
軸方向の固有振動数ｆz を調節するためには、Ｚ軸方向
に有効剛性制御用電極を配置し、振動する慣性体と有効
剛性制御用電極との間に電圧を印加する。そして、電圧
の大きさを調節することにより固有振動数を増減させる
ことができるので、Ｚ軸方向の固有振動数がジャイロス
コープの設計上の誤差許容範囲内に至るまで電圧を変化
させる。これはＸ軸方向の固有振動数ｆx を制御する場
合と同様である。
【００３７】図１２は前述したような有効剛性制御用電
極の適用例を示す。Ｚ軸方向の固有振動数を制御するた
め、図１１に示した慣性体１０５と基板１０１との間に
有効剛性制御用電極１１１が設けられ、電源供給装置１
１２により慣性体１０５と電極に電圧を印加する。有効
剛性制御用電極１１１は別途に設けられるが、前述した
ようにＺ軸方向の振動を検知する検知用電極に取り替え
ることができる。
極の適用例を示す。Ｚ軸方向の固有振動数を制御するた
め、図１１に示した慣性体１０５と基板１０１との間に
有効剛性制御用電極１１１が設けられ、電源供給装置１
１２により慣性体１０５と電極に電圧を印加する。有効
剛性制御用電極１１１は別途に設けられるが、前述した
ようにＺ軸方向の振動を検知する検知用電極に取り替え
ることができる。
【００３８】
【発明の効果】本発明による有効剛性制御用電極を用い
た振動構造物は、簡単な構造のみで効果的に固有振動数
が制御できるので、この振動構造物を備えたセンサ、加
速度系、アクチュエータまたはジャイロスコープのよう
な各種製品の性能制御及び向上に非常に有利である。特
に、ジャイロスコープのような２軸の振動構造物でも製
品の性能に多大な影響を及ぼす一軸方向に対する固有振
動数の制御を容易に行うことができる。
た振動構造物は、簡単な構造のみで効果的に固有振動数
が制御できるので、この振動構造物を備えたセンサ、加
速度系、アクチュエータまたはジャイロスコープのよう
な各種製品の性能制御及び向上に非常に有利である。特
に、ジャイロスコープのような２軸の振動構造物でも製
品の性能に多大な影響を及ぼす一軸方向に対する固有振
動数の制御を容易に行うことができる。
【図１】本発明に係る振動構造物の第１の実施の形態を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図２】図１の振動構造物の特性を示すグラフである。
【図３】図１の振動構造物の等価振動構造物を示す構成
図である。
図である。
【図４】図１の振動構造物の振幅と振動数を示すグラフ
である。
である。
【図５】本発明に係る振動構造物の第２の実施の形態を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図６】本発明に係る振動構造物の第３の実施の形態を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図７】本発明に係る振動構造物の第４の実施の形態を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図８】本発明に係る加速度系の実施の形態を示す構成
図である。
図である。
【図９】本発明に係る加速度系の他の実施の形態を示す
構成図である。
構成図である。
【図１０】図９の加速度系に加わる加速度と弾性力及び
電気力と、加速度に対する振動信号を示すグラフであ
る。
電気力と、加速度に対する振動信号を示すグラフであ
る。
【図１１】本発明に係るジャイロスコープの振動構造物
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図１２】ジャイロスコープに設けられる有効剛性制御
用電極を示す構成図である。
用電極を示す構成図である。
【図１３】ジャイロスコープに備えられる２軸振動構造
物の各軸に対する振動を示すグラフである。
物の各軸に対する振動を示すグラフである。
【図１４】従来の振動構造体とその特性を示す図であ
る。
る。
３０，４０，５０，１００…振動構造物 ２２，３２，４２，５２，６２，７２，１０３，１０４
…バネ ２１，４１，５１，６１，７１，１０５…慣性体 ２４，４５，５４，６４，７４，１１１…有効剛性制御
用電極 ２５，３６，４８，５５，６５，７５…電源供給装置
…バネ ２１，４１，５１，６１，７１，１０５…慣性体 ２４，４５，５４，６４，７４，１１１…有効剛性制御
用電極 ２５，３６，４８，５５，６５，７５…電源供給装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 李 秉 烈 大韓民国 京畿道 龍仁郡 器興邑 農書 理 山14−１番地 (72)発明者 ▲曹▼ 永 昊 大韓民国 忠清南道 大田直轄市 儒城區 田民洞 864−１番地 エキスポアパー ト307棟808號 (72)発明者 宋 基 武 大韓民国 京畿道 城南市 盆唐區 二梅 洞 99番地 三煥アパート1104棟 102號
Claims (14)
- 【請求項１】 第１の支持端に支持される少なくとも一
つの弾性部材と、 前記弾性部材の弾性力により振動する慣性体と、 前記慣性体に結合された移動電極と、 第２の支持端に支持される少なくとも一つの有効剛性制
御用電極と、 前記移動電極と前記有効剛性制御用電極との間に電気が
発生するように電圧を印加する電源供給装置と、 を備えることを特徴とする振動構造物。 - 【請求項２】 前記慣性体は前記移動電極に一体形成さ
れることを特徴とする請求項１記載の振動構造物。 - 【請求項３】 前記慣性体は一つの軸方向に振動し、前
記有効剛性制御用電極は前記軸方向に沿って前記慣性体
に対向配置されることを特徴とする請求項１又は請求項
２記載の振動構造物。 - 【請求項４】 前記慣性体は一つの軸方向に振動し、二
つの有効剛性制御用電極は前記慣性体の上下に対向配置
されることを特徴とする請求項１記載の振動構造物。 - 【請求項５】 前記移動電極は少なくとも一つのフィン
ガを備え、前記有効剛性制御用電極は前記移動電極のフ
ィンガの間に所定の間隔を介して挿入される少なくとも
一つのフィンガを備えることを特徴とする請求項１記載
の振動構造物。 - 【請求項６】 前記弾性部材は回転剛性を有する回転バ
ネであり、前記慣性体が回転することを特徴とする請求
項１記載の振動構造物。 - 【請求項７】 前記移動電極と前記有効剛性制御用電極
との間に発生する電気が前記電源供給装置から供給され
る電圧の変化に応じて前記弾性部材の弾性力と同一にな
ることを特徴とする請求項１記載の振動構造物。 - 【請求項８】 第１の支持端に支持される少なくとも一
つの弾性部材と、 前記弾性部材の弾性力により振動する慣性体と、 前記慣性体に結合された移動電極と、 第２の支持端に支持される少なくとも一つの有効剛性制
御用電極と、 前記移動電極と前記有効剛性制御用電極との間に電気が
発生するように電圧を印加する電源供給装置とを備える
振動構造物の固有振動数の制御方法であって、 前記移動電極と前記有効剛性制御用電極との間に印加さ
れる電圧を調整することにより前記振動構造物の有効剛
性を制御することを特徴とする振動構造物の固有振動数
の制御方法。 - 【請求項９】 前記慣性体は前記移動電極に一体形成さ
れることを特徴とする請求項８記載の振動構造物の固有
振動数の制御方法。 - 【請求項１０】 第１の支持端に支持される少なくとも
一つの弾性部材と、 前記弾性部材の弾性力により振動する慣性体と、 前記慣性体に結合された移動電極と、 第２の支持端に支持される少なくとも一つの有効剛性制
御用電極と、 前記移動電極と前記有効剛性制御用電極との間に電気が
発生するように電圧を印加する電源供給装置とを有する
振動構造物を少なくとも一つ備え、 前記電圧を調整することにより前記振動構造物の有効剛
性と固有振動数を制御することを特徴とするアクチュエ
−タ装置。 - 【請求項１１】 前記慣性体は前記移動電極に一体形成
されることを特徴とする請求項１０記載のアクチュエー
タ装置。 - 【請求項１２】 第１軸と第２軸よりなる平面を有する
基板と、 前記基板により支持される支持部と、 前記支持部により支持されて前記第１軸と前記第２軸の
方向に延びる弾性部と、 前記弾性部により前記第１軸と第３軸の方向に振動する
慣性部と、 前記慣性部に一体形成されたフィンガ形状の電極と、 前記慣性部に前記第１軸の方向の電気を加えるように前
記フィンガ形状の電極と噛み合うフィンガを備える駆動
部と、 前記慣性部の前記第１軸と前記第３軸の方向の振動を検
知する検知手段と、 前記慣性部の第３軸の方向の固有振動数を制御するよう
に前記慣性部に対向配置される有効剛性制御用電極と、 前記有効剛性制御用電極と前記フィンガ形状の電極に電
圧を印加する電源供給装置とを備えることを特徴とする
ジャイロスコープ。 - 【請求項１３】 前記有効剛性制御用電極は前記第３軸
の方向の振動を検知する検知手段と相互に入替可能であ
ることを特徴とする請求項１２記載のジャイロスコー
プ。 - 【請求項１４】 第１軸と第２軸よりなる平面を備える
基板と、 前記基板により支持される支持部と、 前記支持部により支持されて前記第１軸と前記第２軸の
方向に延びる弾性部と、 前記弾性部により前記第１軸と第３軸方向に振動する慣
性部と、 前記慣性部に一体形成されたフィンガ形状の電極と、 前記慣性部の前記第１軸の方向に電気力を加えるように
前記フィンガ形状の電極と噛み合うフィンガを備える駆
動部と、 前記慣性部の前記第１軸と前記第３軸の方向の振動を検
知する検知手段と、 前記慣性部のフィンガに対向配置される有効剛性制御用
電極と、 前記有効剛性制御用電極と前記フィンガ形状の電極に電
圧を印加する電源供給装置とを備えるジャイロスコープ
の固有振動数の制御方法であって、 前記有効剛性制御用電極と前記フィンガ形状の電極に印
加される電圧を調整することにより前記慣性部の前記第
３軸の方向の固有振動数を制御することを特徴とするジ
ャイロスコープの固有振動数の制御方法。
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