JPH11183178A - マイクロ振動体 - Google Patents
マイクロ振動体Info
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- JPH11183178A JPH11183178A JP9363559A JP36355997A JPH11183178A JP H11183178 A JPH11183178 A JP H11183178A JP 9363559 A JP9363559 A JP 9363559A JP 36355997 A JP36355997 A JP 36355997A JP H11183178 A JPH11183178 A JP H11183178A
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- electrode
- resonance frequency
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 装置の設計に制約を受けることなく励振の共
振周波数を自在に微調整できるマイクロ振動体を提供す
る。 【解決手段】 重り振動部１を梁８によって両側から支
持し、駆動電極２に印加されるＡＣ励振電圧により重り
振動部１を基板１０に対して励振駆動させる。重り振動
部１には移動側電極６Ａ，６Ｂを設け、各電極６Ａ，６
Ｂに対向して固定電極５Ａ，５Ｂを設け、固定電極５
Ａ，５ＢにＡＣバイアスを印加する。このＡＣバイアス
の位相を調整することによってマイクロ振動体の励振の
共振周波数を調整するＡＣ位相調整手段を設け、ＡＣ位
相調整手段によってＡＣバイアスの位相を調整すること
により、移動側電極６Ａ，６Ｂと固定電極５Ａ，５Ｂと
の間の静電引力を自在に調整し、マイクロ振動体の共振
周波数の増減を図る。
振周波数を自在に微調整できるマイクロ振動体を提供す
る。 【解決手段】 重り振動部１を梁８によって両側から支
持し、駆動電極２に印加されるＡＣ励振電圧により重り
振動部１を基板１０に対して励振駆動させる。重り振動
部１には移動側電極６Ａ，６Ｂを設け、各電極６Ａ，６
Ｂに対向して固定電極５Ａ，５Ｂを設け、固定電極５
Ａ，５ＢにＡＣバイアスを印加する。このＡＣバイアス
の位相を調整することによってマイクロ振動体の励振の
共振周波数を調整するＡＣ位相調整手段を設け、ＡＣ位
相調整手段によってＡＣバイアスの位相を調整すること
により、移動側電極６Ａ，６Ｂと固定電極５Ａ，５Ｂと
の間の静電引力を自在に調整し、マイクロ振動体の共振
周波数の増減を図る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カメラの手振れ補
正用等の加速度センサ、振動型ジャイロセンサ（角速度
センサ）、共振子等に用いられるマイクロ振動体に関す
るものである。
正用等の加速度センサ、振動型ジャイロセンサ（角速度
センサ）、共振子等に用いられるマイクロ振動体に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】図７の（ａ）には、マイクロ振動体とし
ての従来の振動型ジャイロセンサの一例が斜視図により
示されており、同図の（ｂ）にはその平面図が模式的に
示されている。同図において、基板１０には重り振動部
１が配置されており、重り振動部１はその両側から梁８
に支持されてアンカー１３によって基板１０に取り付け
られている。重り振動部１には櫛歯電極９Ａ，９Ｂが設
けられており、櫛歯電極９Ｂと間隔を介して櫛歯状の駆
動電極２が基板１０に固定されて設けられており、櫛歯
電極９Ａと間隔を介して櫛歯状のモニタ電極３が基板１
０に固定されて設けられている。駆動電極２は重り振動
部１を基板１０に対して励振駆動させる電極であり、同
図の振動型ジャイロセンサは、駆動電極２に印加される
ＡＣ励振電圧によって重り振動部１を励振振動させる方
式のマイクロ振動体である。
ての従来の振動型ジャイロセンサの一例が斜視図により
示されており、同図の（ｂ）にはその平面図が模式的に
示されている。同図において、基板１０には重り振動部
１が配置されており、重り振動部１はその両側から梁８
に支持されてアンカー１３によって基板１０に取り付け
られている。重り振動部１には櫛歯電極９Ａ，９Ｂが設
けられており、櫛歯電極９Ｂと間隔を介して櫛歯状の駆
動電極２が基板１０に固定されて設けられており、櫛歯
電極９Ａと間隔を介して櫛歯状のモニタ電極３が基板１
０に固定されて設けられている。駆動電極２は重り振動
部１を基板１０に対して励振駆動させる電極であり、同
図の振動型ジャイロセンサは、駆動電極２に印加される
ＡＣ励振電圧によって重り振動部１を励振振動させる方
式のマイクロ振動体である。
【０００３】また、重り振動部１には、重り振動部１の
中央側に櫛歯状の移動電極１１Ａ，１１Ｂが設けられて
おり、これらの移動電極１１Ａ，１１Ｂと間隔を介し
て、基板１０に固定された櫛歯状の固定電極１２Ａ，１
２Ｂが設けられている。このセンサにおいて、重り振動
部１が前記駆動電極２によって図のＸ方向に励振駆動さ
せられてＺ軸を中心として回転し、これら回転軸方向お
よび励振方向の２方向に直交するＹ方向にコリオリ力が
発生する。移動電極１１Ａ，１１Ｂと固定電極１２Ａ，
１２Ｂの組は、このコリオリ力を、移動電極１１Ａ，１
１Ｂと固定電極１２Ａ，１２Ｂとの間の静電容量の変化
に対応させて検出する検出電極として機能するものであ
る。
中央側に櫛歯状の移動電極１１Ａ，１１Ｂが設けられて
おり、これらの移動電極１１Ａ，１１Ｂと間隔を介し
て、基板１０に固定された櫛歯状の固定電極１２Ａ，１
２Ｂが設けられている。このセンサにおいて、重り振動
部１が前記駆動電極２によって図のＸ方向に励振駆動さ
せられてＺ軸を中心として回転し、これら回転軸方向お
よび励振方向の２方向に直交するＹ方向にコリオリ力が
発生する。移動電極１１Ａ，１１Ｂと固定電極１２Ａ，
１２Ｂの組は、このコリオリ力を、移動電極１１Ａ，１
１Ｂと固定電極１２Ａ，１２Ｂとの間の静電容量の変化
に対応させて検出する検出電極として機能するものであ
る。
【０００４】なお、前記モニタ電極３は、駆動電極２に
よる重り振動部１の駆動をモニタするものであり、同図
には図示されていないが、角速度センサには、これらモ
ニタ信号や前記検出信号、駆動信号の信号処理を行う信
号処理回路部が設けられている。この信号処理回路部１
７によって、前記検出信号は増幅されて出力され、それ
により、Ｚ軸回りの回転角速度の大きさ等が検出され
る。
よる重り振動部１の駆動をモニタするものであり、同図
には図示されていないが、角速度センサには、これらモ
ニタ信号や前記検出信号、駆動信号の信号処理を行う信
号処理回路部が設けられている。この信号処理回路部１
７によって、前記検出信号は増幅されて出力され、それ
により、Ｚ軸回りの回転角速度の大きさ等が検出され
る。
【０００５】このような振動型ジャイロセンサ（角速度
センサ）において、励振の共振周波数と前記コリオリ力
による検出方向の共振周波数は一般に数１０ＨZの差で
設計されるが、製造時の寸法ばらつきにより変化するた
め、例えば、梁８をレーザトリミングすることにより寸
法を変えること等により共振周波数の調整を行ってい
る。
センサ）において、励振の共振周波数と前記コリオリ力
による検出方向の共振周波数は一般に数１０ＨZの差で
設計されるが、製造時の寸法ばらつきにより変化するた
め、例えば、梁８をレーザトリミングすることにより寸
法を変えること等により共振周波数の調整を行ってい
る。
【０００６】また、マイクロ振動体の別の例として、図
７における、前記検出電極を除いて形成される共振子が
ある。この共振子の励振の共振周波数の調整のし方とし
て、文献“TRANSDUCERS'95 EUROSENSORS IX”のＰ４３
８〜Ｐ４４１に記載されている“CAPACITANCE BASED TU
NABLE MICROMECHANICAL RESONATORS”には、共振子に励
振の共振周波数を調整するための調整電極を設け、この
調整電極にＤＣバイアスを印加することによって共振子
の励振の共振周波数を調整する方法が示されている。な
お、前記調整電極は、例えば、図８に示すように、重り
振動部１に設けた移動側電極６と、この移動側電極６と
対向して設けられる固定電極５との組によって形成され
る。
７における、前記検出電極を除いて形成される共振子が
ある。この共振子の励振の共振周波数の調整のし方とし
て、文献“TRANSDUCERS'95 EUROSENSORS IX”のＰ４３
８〜Ｐ４４１に記載されている“CAPACITANCE BASED TU
NABLE MICROMECHANICAL RESONATORS”には、共振子に励
振の共振周波数を調整するための調整電極を設け、この
調整電極にＤＣバイアスを印加することによって共振子
の励振の共振周波数を調整する方法が示されている。な
お、前記調整電極は、例えば、図８に示すように、重り
振動部１に設けた移動側電極６と、この移動側電極６と
対向して設けられる固定電極５との組によって形成され
る。
【０００７】この文献に記載されている方法によると、
例えば、共振子の製造時に、わざと励振の共振周波数を
小さく製造し、調整電極を例えば図８の（ａ）の形態の
櫛歯電極により形成し、この調整電極にＤＣバイアスを
印加することによって励振の共振周波数を大きくする方
向に調整する。すなわち、櫛歯電極にＤＣバイアスを印
加することにより、励振駆動する重り振動部１にブレー
キ力を加え、励振駆動のばね定数を大きくすることによ
り共振周波数を大きくする。
例えば、共振子の製造時に、わざと励振の共振周波数を
小さく製造し、調整電極を例えば図８の（ａ）の形態の
櫛歯電極により形成し、この調整電極にＤＣバイアスを
印加することによって励振の共振周波数を大きくする方
向に調整する。すなわち、櫛歯電極にＤＣバイアスを印
加することにより、励振駆動する重り振動部１にブレー
キ力を加え、励振駆動のばね定数を大きくすることによ
り共振周波数を大きくする。
【０００８】また、その逆に、共振子の製造時に、わざ
と励振の共振周波数を大きく製造し、調整電極を図８の
（ｂ）の形態の櫛歯電極により形成し、この調整電極に
ＤＣバイアスを印加することによって励振の共振周波数
を小さくする方向に調整する。すなわち、櫛歯電極にＤ
Ｃバイアスを印加することにより励振駆動する重り振動
部１に加速力を加え、励振駆動のばね定数を小さくする
ことにより共振周波数を小さくする。
と励振の共振周波数を大きく製造し、調整電極を図８の
（ｂ）の形態の櫛歯電極により形成し、この調整電極に
ＤＣバイアスを印加することによって励振の共振周波数
を小さくする方向に調整する。すなわち、櫛歯電極にＤ
Ｃバイアスを印加することにより励振駆動する重り振動
部１に加速力を加え、励振駆動のばね定数を小さくする
ことにより共振周波数を小さくする。
【０００９】さらに、調整電極として図８の（ａ）と
（ｂ）の形態の櫛歯電極を両方作っておき、共振子の励
振の共振周波数が所望の共振周波数より大きめだったと
きには、同図の（ｂ）の調整電極にＤＣバイアスを印加
し、その逆に、共振周波数が所望の共振周波数よりも小
さめだったときには、同図の（ａ）の調整電極にＤＣバ
イアスを印加する方法も前記文献には記載されている。
（ｂ）の形態の櫛歯電極を両方作っておき、共振子の励
振の共振周波数が所望の共振周波数より大きめだったと
きには、同図の（ｂ）の調整電極にＤＣバイアスを印加
し、その逆に、共振周波数が所望の共振周波数よりも小
さめだったときには、同図の（ａ）の調整電極にＤＣバ
イアスを印加する方法も前記文献には記載されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記共
振周波数の調整には、それぞれ以下のような問題があ
る。例えば、重り振動部１を支持する梁８をレーザトリ
ミングする方法においては、梁８をレーザトリミングに
より細くするしかないため、共振周波数を高い方から低
い方へ調整することはできるが、その逆の調整はできな
いといった問題があった。
振周波数の調整には、それぞれ以下のような問題があ
る。例えば、重り振動部１を支持する梁８をレーザトリ
ミングする方法においては、梁８をレーザトリミングに
より細くするしかないため、共振周波数を高い方から低
い方へ調整することはできるが、その逆の調整はできな
いといった問題があった。
【００１１】また、図８に示したような櫛歯状の調整電
極にＤＣバイアスを印加する方法においては、重り振動
部１を励振駆動させるＡＣ電源に加えて、ＤＣバイアス
印加用のＤＣ電源を必要とするために装置が大型化して
しまうという問題があり、さらに、図８の（ａ）又は
（ｂ）の何れか一方の調整電極を形成する場合には、共
振周波数を大きくする方向か小さくする方向か何れか一
方のみの調整しか行えないために、共振子の製造時に制
約がある。また、図８の（ａ），（ｂ）の両方の調整電
極を作っておけば、共振子の励振の共振周波数に対応さ
せて同図の（ａ），（ｂ）の何れか一方側の調整電極に
ＤＣバイアスを印加することにより共振周波数の調整を
行うことができるが、このようにする場合には、調整電
極を２種類設ける必要があるために、装置構成が複雑に
なり、装置がますます大型化してしまうといった問題が
あった。
極にＤＣバイアスを印加する方法においては、重り振動
部１を励振駆動させるＡＣ電源に加えて、ＤＣバイアス
印加用のＤＣ電源を必要とするために装置が大型化して
しまうという問題があり、さらに、図８の（ａ）又は
（ｂ）の何れか一方の調整電極を形成する場合には、共
振周波数を大きくする方向か小さくする方向か何れか一
方のみの調整しか行えないために、共振子の製造時に制
約がある。また、図８の（ａ），（ｂ）の両方の調整電
極を作っておけば、共振子の励振の共振周波数に対応さ
せて同図の（ａ），（ｂ）の何れか一方側の調整電極に
ＤＣバイアスを印加することにより共振周波数の調整を
行うことができるが、このようにする場合には、調整電
極を２種類設ける必要があるために、装置構成が複雑に
なり、装置がますます大型化してしまうといった問題が
あった。
【００１２】本発明は上記課題を解決するために成され
たものであり、その目的は、装置製造時における共振周
波数の設定に制約を受けることなく共振周波数の微調整
が可能な小型のマイクロ振動体を提供することにある。
たものであり、その目的は、装置製造時における共振周
波数の設定に制約を受けることなく共振周波数の微調整
が可能な小型のマイクロ振動体を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次のような構成をもって課題を解決するた
めの手段としている。すなわち、本発明は、基板に配置
された重り振動部と、該重り振動部を両側から支持する
梁と、重り振動部を基板に対して励振駆動させる駆動電
極とを有し、該駆動電極に印加されるＡＣ励振電圧によ
って前記重り振動部を励振駆動させる方式のマイクロ振
動体において、前記重り振動部には移動側電極が設けら
れ、該移動側電極と対向して固定電極が設けられ、該固
定電極と移動側電極の一方側にＡＣバイアスを加えるＡ
Ｃバイアス印加部を備え、該ＡＣバイアスの位相を調整
することによってマイクロ振動体の励振の共振周波数を
調整するＡＣ位相調整手段が設けられている構成をもっ
て課題を解決するための手段としている。
に、本発明は次のような構成をもって課題を解決するた
めの手段としている。すなわち、本発明は、基板に配置
された重り振動部と、該重り振動部を両側から支持する
梁と、重り振動部を基板に対して励振駆動させる駆動電
極とを有し、該駆動電極に印加されるＡＣ励振電圧によ
って前記重り振動部を励振駆動させる方式のマイクロ振
動体において、前記重り振動部には移動側電極が設けら
れ、該移動側電極と対向して固定電極が設けられ、該固
定電極と移動側電極の一方側にＡＣバイアスを加えるＡ
Ｃバイアス印加部を備え、該ＡＣバイアスの位相を調整
することによってマイクロ振動体の励振の共振周波数を
調整するＡＣ位相調整手段が設けられている構成をもっ
て課題を解決するための手段としている。
【００１４】また、マイクロ振動体は共振子の振動体で
あること、マイクロ振動体は角速度センサの振動体であ
ることも本発明の特徴的な構成とされている。
あること、マイクロ振動体は角速度センサの振動体であ
ることも本発明の特徴的な構成とされている。
【００１５】上記構成の本発明において、重り振動部
は、駆動電極に印加されるＡＣ励振電圧によって励振駆
動するが、この重り振動部に設けられた移動側電極と、
移動側電極と対向して設けられた固定電極の一方側にＡ
ＣバイアスがＡＣバイアス印加部によって加えられる。
このＡＣバイアスの印加に際し、ＡＣ位相調整手段によ
って、ＡＣバイアスの位相が調整されて、マイクロ振動
体の励振の共振周波数が調整される。
は、駆動電極に印加されるＡＣ励振電圧によって励振駆
動するが、この重り振動部に設けられた移動側電極と、
移動側電極と対向して設けられた固定電極の一方側にＡ
ＣバイアスがＡＣバイアス印加部によって加えられる。
このＡＣバイアスの印加に際し、ＡＣ位相調整手段によ
って、ＡＣバイアスの位相が調整されて、マイクロ振動
体の励振の共振周波数が調整される。
【００１６】以上のように、本発明においては、ＡＣ位
相調整手段を設けて、前記移動側電極と固定電極の一方
側に加えるＡＣバイアスの位相を励振の共振周波数に対
して自在に調整できるために、この調整によって共振周
波数を大きくする方向にも小さくする方向にもできる
し、その大きさも自在に調整できるために、マイクロ振
動体の製造時に共振周波数設定の制約を受けることな
く、共振周波数の微調整が可能となる。また、前記移動
側電極と固定電極の一方側に加える電圧はＡＣバイアス
であるため、重り振動部を励振駆動させる電源とＡＣバ
イアス印加のための電源を別々に設ける必要もない。
相調整手段を設けて、前記移動側電極と固定電極の一方
側に加えるＡＣバイアスの位相を励振の共振周波数に対
して自在に調整できるために、この調整によって共振周
波数を大きくする方向にも小さくする方向にもできる
し、その大きさも自在に調整できるために、マイクロ振
動体の製造時に共振周波数設定の制約を受けることな
く、共振周波数の微調整が可能となる。また、前記移動
側電極と固定電極の一方側に加える電圧はＡＣバイアス
であるため、重り振動部を励振駆動させる電源とＡＣバ
イアス印加のための電源を別々に設ける必要もない。
【００１７】以上のことから、マイクロ振動体製造時の
共振周波数設定に制約を受けることなく共振周波数の微
調整が可能で、小型の装置とすることができるために、
上記課題が解決される。
共振周波数設定に制約を受けることなく共振周波数の微
調整が可能で、小型の装置とすることができるために、
上記課題が解決される。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。なお、本実施形態例の説明におい
て、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重
複説明は省略する。図１には、本発明に係るマイクロ振
動体の第１実施形態例としての共振子の要部構成が示さ
れており、図２には、その回路構成がブロック図により
示されている。図１に示すように、この共振子は、図７
に示した角速度センサと同様に、基板１０に配置された
重り振動部１と、重り振動部１を両側から支持する梁８
と、駆動電極２と、モニタ電極３とを有しており、本実
施形態例の共振子も、駆動電極２に印加されるＡＣ励振
電圧によって重り振動部１をＸ方向に励振駆動させる方
式のマイクロ振動体である。なお、本実施形態例におい
ては、重り振動部１には櫛歯状の移動側電極６Ａ，６Ｂ
が設けられ、この移動側電極６Ａ，６Ｂと間隔を介して
固定電極５Ａ，５Ｂが設けられている。
に基づいて説明する。なお、本実施形態例の説明におい
て、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重
複説明は省略する。図１には、本発明に係るマイクロ振
動体の第１実施形態例としての共振子の要部構成が示さ
れており、図２には、その回路構成がブロック図により
示されている。図１に示すように、この共振子は、図７
に示した角速度センサと同様に、基板１０に配置された
重り振動部１と、重り振動部１を両側から支持する梁８
と、駆動電極２と、モニタ電極３とを有しており、本実
施形態例の共振子も、駆動電極２に印加されるＡＣ励振
電圧によって重り振動部１をＸ方向に励振駆動させる方
式のマイクロ振動体である。なお、本実施形態例におい
ては、重り振動部１には櫛歯状の移動側電極６Ａ，６Ｂ
が設けられ、この移動側電極６Ａ，６Ｂと間隔を介して
固定電極５Ａ，５Ｂが設けられている。
【００１９】図２に示すように、本実施形態例の回路
は、ＡＣ電源２０、励振駆動部２１、ＡＣバイアス印加
部２３、ＡＣ位相調整手段２４、信号処理回路２５、フ
ィードバック回路２６を有して構成されている。
は、ＡＣ電源２０、励振駆動部２１、ＡＣバイアス印加
部２３、ＡＣ位相調整手段２４、信号処理回路２５、フ
ィードバック回路２６を有して構成されている。
【００２０】励振駆動部２１は、ＡＣ電源２０からのＡ
Ｃ励振電圧（例えば０〜５Ｖの正弦波の電圧）を駆動電
極２に印加し、それにより、重り振動部１を励振駆動さ
せるようになっている。なお、本実施形態例では、モニ
タ電極３によってモニタされる重り振動部１の駆動変位
を信号処理回路２５によって信号処理することにより、
重り振動部１の励振の共振周波数を検出し、重り振動部
１の励振の共振周波数が一定になるようにフィードバッ
ク回路２６により励振駆動部２１にフィードバックをか
けている。
Ｃ励振電圧（例えば０〜５Ｖの正弦波の電圧）を駆動電
極２に印加し、それにより、重り振動部１を励振駆動さ
せるようになっている。なお、本実施形態例では、モニ
タ電極３によってモニタされる重り振動部１の駆動変位
を信号処理回路２５によって信号処理することにより、
重り振動部１の励振の共振周波数を検出し、重り振動部
１の励振の共振周波数が一定になるようにフィードバッ
ク回路２６により励振駆動部２１にフィードバックをか
けている。
【００２１】ＡＣバイアス印加部２３は、ＡＣ電源２０
からのＡＣバイアスを固定電極５Ａ，５Ｂに印加するも
のであり、このＡＣバイアス印加に際し、ＡＣ位相調整
手段２４からの位相調整信号を受けて固定電極５Ａ，５
ＢにＡＣバイアスを印加する。ＡＣ位相調整手段２４
は、ＡＣバイアス印加部２３によって固定電極５Ａ，５
Ｂに印加されるＡＣバイアスの位相を調整することによ
って、マイクロ振動体の励振の共振周波数を調整するも
のであり、この調整に際し、駆動電極２の駆動信号に対
応させてＡＣバイアスの位相を調整するために、信号処
理回路２５から信号を取り込んで重り振動部１の励振の
共振周波数を得る。なお、本実施形態例において、ＡＣ
位相調整手段２４は、ＡＣバイアスの振幅調整機能も有
している。
からのＡＣバイアスを固定電極５Ａ，５Ｂに印加するも
のであり、このＡＣバイアス印加に際し、ＡＣ位相調整
手段２４からの位相調整信号を受けて固定電極５Ａ，５
ＢにＡＣバイアスを印加する。ＡＣ位相調整手段２４
は、ＡＣバイアス印加部２３によって固定電極５Ａ，５
Ｂに印加されるＡＣバイアスの位相を調整することによ
って、マイクロ振動体の励振の共振周波数を調整するも
のであり、この調整に際し、駆動電極２の駆動信号に対
応させてＡＣバイアスの位相を調整するために、信号処
理回路２５から信号を取り込んで重り振動部１の励振の
共振周波数を得る。なお、本実施形態例において、ＡＣ
位相調整手段２４は、ＡＣバイアスの振幅調整機能も有
している。
【００２２】ＡＣ位相調整手段２４によるＡＣバイアス
の位相調整は、例えば以下のようにして行われる。重り
振動部１の駆動のバネ定数Ｋは、機械的要因によって決
まるバネ定数Ｋmechと静電的要因によって決まるバネ定
数Ｋelecの和によって決定されるため、例えば、図４に
示すＶ1のＤＣバイアスが固定電極５Ａ，５Ｂに印加さ
れているときのバネ定数をＫ0とすると、このときのバ
ネ定数は次式（１）に示すようになる。
の位相調整は、例えば以下のようにして行われる。重り
振動部１の駆動のバネ定数Ｋは、機械的要因によって決
まるバネ定数Ｋmechと静電的要因によって決まるバネ定
数Ｋelecの和によって決定されるため、例えば、図４に
示すＶ1のＤＣバイアスが固定電極５Ａ，５Ｂに印加さ
れているときのバネ定数をＫ0とすると、このときのバ
ネ定数は次式（１）に示すようになる。
【００２３】 Ｋ0＝Ｋmech ＋ Ｋelec ・・・・・（１）
【００２４】このときの共振周波数を基準値として、バ
ネ定数の増減の調整を行うことにより、共振周波数の調
整を行う。
ネ定数の増減の調整を行うことにより、共振周波数の調
整を行う。
【００２５】本実施形態例において、共振周波数を調整
するための調整電極として機能する移動側電極６Ａ，６
Ｂと固定電極５Ａ，５Ｂの組における静電容量の変化率
が最大となるのは、例えば図３に示すように、移動側電
極６Ｂが同図に示す状態からＸ方向に変位して、移動側
電極６Ｂの櫛歯１６と固定電極５Ｂの櫛歯１５が対向す
る位置まで移動するストロークＸ0の１／４のストロー
クとなるＸ1の位置である。なお、重り振動部１の励振
は、前記ストロークＸ0の１／２のストロークよりも小
さい範囲で行われる。
するための調整電極として機能する移動側電極６Ａ，６
Ｂと固定電極５Ａ，５Ｂの組における静電容量の変化率
が最大となるのは、例えば図３に示すように、移動側電
極６Ｂが同図に示す状態からＸ方向に変位して、移動側
電極６Ｂの櫛歯１６と固定電極５Ｂの櫛歯１５が対向す
る位置まで移動するストロークＸ0の１／４のストロー
クとなるＸ1の位置である。なお、重り振動部１の励振
は、前記ストロークＸ0の１／２のストロークよりも小
さい範囲で行われる。
【００２６】そこで、前記バネ定数Ｋ0よりもバネ定数
を増加させたい場合には、Ｘ1の位置で印加電圧が最大
となるような、図４の特性線Ａに示す位相を有する正弦
波のＡＣバイアスＡＣ１を固定電極５Ａ，５Ｂに印加す
るようにＡＣバイアスの位相を調整し、逆に、バネ定数
を減少させたい場合は、Ｘ1で印加電圧が最小となる、
図４の特性線Ｂに示すような位相を有する正弦波のＡＣ
バイアスＡＣ２を固定電極５Ａ，５Ｂに印加するように
ＡＣバイアスの位相を調整する。
を増加させたい場合には、Ｘ1の位置で印加電圧が最大
となるような、図４の特性線Ａに示す位相を有する正弦
波のＡＣバイアスＡＣ１を固定電極５Ａ，５Ｂに印加す
るようにＡＣバイアスの位相を調整し、逆に、バネ定数
を減少させたい場合は、Ｘ1で印加電圧が最小となる、
図４の特性線Ｂに示すような位相を有する正弦波のＡＣ
バイアスＡＣ２を固定電極５Ａ，５Ｂに印加するように
ＡＣバイアスの位相を調整する。
【００２７】そうすると、移動側電極６Ａ，６Ｂの移動
（変位）に伴い、図５に示すように、例えば図４の移動
側電極６Ｂの櫛歯１６が固定電極５Ｂの櫛歯１５に近づ
き、固定電極５Ｂの櫛歯１７から離れるにつれ（変位が
０からＸ1に近づくにつれ）、移動側電極６Ｂを移動前
の状態（移動側電極６Ｂの櫛歯１６と固定電極５Ｂの櫛
歯１７とが対向する位置）に戻そうとする力（静電引
力）が大きくなるが、その大きさは、固定電極５Ａ，５
ＢにＡＣバイアスＡＣ１を印加したときは、固定電極５
Ａ，５ＢにＤＣバイアスを印加したときに比べて非常に
大きくなる。また、その逆に、固定電極５Ａ，５ＢにＡ
ＣバイアスＡＣ２を印加したときには、前記静電引力
は、固定電極５Ａ，５ＢにＤＣバイアスを印加したとき
に比べて小さくなる。
（変位）に伴い、図５に示すように、例えば図４の移動
側電極６Ｂの櫛歯１６が固定電極５Ｂの櫛歯１５に近づ
き、固定電極５Ｂの櫛歯１７から離れるにつれ（変位が
０からＸ1に近づくにつれ）、移動側電極６Ｂを移動前
の状態（移動側電極６Ｂの櫛歯１６と固定電極５Ｂの櫛
歯１７とが対向する位置）に戻そうとする力（静電引
力）が大きくなるが、その大きさは、固定電極５Ａ，５
ＢにＡＣバイアスＡＣ１を印加したときは、固定電極５
Ａ，５ＢにＤＣバイアスを印加したときに比べて非常に
大きくなる。また、その逆に、固定電極５Ａ，５ＢにＡ
ＣバイアスＡＣ２を印加したときには、前記静電引力
は、固定電極５Ａ，５ＢにＤＣバイアスを印加したとき
に比べて小さくなる。
【００２８】そのため、ＡＣバイアスＡＣ１を固定電極
５Ａ，５Ｂに印加したときには、前記ばね定数は大きく
なって、重り振動部１の共振周波数は前記基準値を基準
として大きくなり、その逆に、ＡＣバイアスＡＣ２を固
定電極５Ａ，５Ｂに印加したときには、前記ばね定数は
小さくなって、重り振動部１の共振周波数は前記基準値
を基準として小さくなる。
５Ａ，５Ｂに印加したときには、前記ばね定数は大きく
なって、重り振動部１の共振周波数は前記基準値を基準
として大きくなり、その逆に、ＡＣバイアスＡＣ２を固
定電極５Ａ，５Ｂに印加したときには、前記ばね定数は
小さくなって、重り振動部１の共振周波数は前記基準値
を基準として小さくなる。
【００２９】このように、本実施形態例においては、Ａ
Ｃバイアス印加部２３から固定電極５Ａ，５Ｂに印加さ
れるＡＣバイアスの位相を調整し、重り振動部１の励振
の共振周波数を大きくしたいときにはＡＣバイアスＡＣ
１を、小さくしたいときにはＡＣバイアスＡＣ２を固定
電極５Ａ，５Ｂに印加することにより、マイクロ振動体
の重り振動部１の励振の共振周波数が調整される。ま
た、各ＡＣバイアスＡＣ１，ＡＣ２の振幅を調整するこ
とにより、前記共振周波数の増減の大きさが調整され
る。
Ｃバイアス印加部２３から固定電極５Ａ，５Ｂに印加さ
れるＡＣバイアスの位相を調整し、重り振動部１の励振
の共振周波数を大きくしたいときにはＡＣバイアスＡＣ
１を、小さくしたいときにはＡＣバイアスＡＣ２を固定
電極５Ａ，５Ｂに印加することにより、マイクロ振動体
の重り振動部１の励振の共振周波数が調整される。ま
た、各ＡＣバイアスＡＣ１，ＡＣ２の振幅を調整するこ
とにより、前記共振周波数の増減の大きさが調整され
る。
【００３０】本実施形態例によれば、マイクロ振動体の
励振の共振周波数を調整するための調整電極として設け
られた固定電極５Ａ，５ＢにＡＣバイアスを加え、この
ＡＣバイアスの位相を調整することにより、移動側電極
６Ａ，６Ｂと固定電極５Ａ，５Ｂ間に働く静電引力を自
在に調整できるために、移動側電極６Ａ，６Ｂと固定電
極５Ａ，５Ｂとの間のバネ定数を自在に増減させること
ができる。そのため、常に大きさが一定のＤＣバイアス
を調整電極に印加する場合と異なり、固定電極５Ａ，５
Ｂに印加するＡＣバイアスによって、移動側電極６Ａ，
６Ｂと固定電極５Ａ，５Ｂ間に生ずる静電引力を重り振
動部１の励振のブレーキにしたり加速方向に働く力とし
たりすることを、駆動電圧との関係で自在に調整できる
ために、重り振動部１の励振の共振周波数を大きくする
方向にも小さくする方向にも自在に調整することができ
る。
励振の共振周波数を調整するための調整電極として設け
られた固定電極５Ａ，５ＢにＡＣバイアスを加え、この
ＡＣバイアスの位相を調整することにより、移動側電極
６Ａ，６Ｂと固定電極５Ａ，５Ｂ間に働く静電引力を自
在に調整できるために、移動側電極６Ａ，６Ｂと固定電
極５Ａ，５Ｂとの間のバネ定数を自在に増減させること
ができる。そのため、常に大きさが一定のＤＣバイアス
を調整電極に印加する場合と異なり、固定電極５Ａ，５
Ｂに印加するＡＣバイアスによって、移動側電極６Ａ，
６Ｂと固定電極５Ａ，５Ｂ間に生ずる静電引力を重り振
動部１の励振のブレーキにしたり加速方向に働く力とし
たりすることを、駆動電圧との関係で自在に調整できる
ために、重り振動部１の励振の共振周波数を大きくする
方向にも小さくする方向にも自在に調整することができ
る。
【００３１】そして、本実施形態例によれば、以上のよ
うに、固定電極５Ａ，５ＢにＡＣバイアスを印加し、こ
の印加するＡＣバイアスの位相を調整することによって
マイクロ振動体の励振の共振周波数を大きくすることも
小さくすることも自在にできるために、例えば図８の
（ａ）に示す形態の調整電極と同図の（ｂ）に示す形態
の調整電極の２種類を設けて共振子を構成するときのよ
うに装置が複雑化したり大型化することもなく、小型で
簡単な構成の装置とすることができる。
うに、固定電極５Ａ，５ＢにＡＣバイアスを印加し、こ
の印加するＡＣバイアスの位相を調整することによって
マイクロ振動体の励振の共振周波数を大きくすることも
小さくすることも自在にできるために、例えば図８の
（ａ）に示す形態の調整電極と同図の（ｂ）に示す形態
の調整電極の２種類を設けて共振子を構成するときのよ
うに装置が複雑化したり大型化することもなく、小型で
簡単な構成の装置とすることができる。
【００３２】さらに、本実施形態例によれば、駆動電極
２を駆動させるＡＣ電源２０を用いて固定電極５Ａ，５
ＢにＡＣバイアスを印加することができるために、ＤＣ
バイアスを調整電極に印加するときのようにＡＣ電源と
ＤＣ電源の２種類の電源を装置に設ける必要はなく、装
置の小型化をより一層図ることができる。
２を駆動させるＡＣ電源２０を用いて固定電極５Ａ，５
ＢにＡＣバイアスを印加することができるために、ＤＣ
バイアスを調整電極に印加するときのようにＡＣ電源と
ＤＣ電源の２種類の電源を装置に設ける必要はなく、装
置の小型化をより一層図ることができる。
【００３３】なお、本発明は上記実施形態例に限定され
ることはなく様々な実施の態様を採り得る。例えば、上
記実施形態例ではマイクロ振動体は共振子としたが、例
えば図６に示すように、マイクロ振動体は角速度センサ
としてもよい。
ることはなく様々な実施の態様を採り得る。例えば、上
記実施形態例ではマイクロ振動体は共振子としたが、例
えば図６に示すように、マイクロ振動体は角速度センサ
としてもよい。
【００３４】また、上記実施形態例では、ＡＣバイアス
印加部２３から固定電極５Ａ，５Ｂに対して正弦波状の
ＡＣバイアスを印加するようにしたが、ＡＣバイアスは
必ずしも正弦波状である必要はなく、例えば一定周期で
ピークがでるノコギリ波等の周波数信号としてもよい。
また、ＡＣバイアスの位相は必ずしも上記実施形態例で
示したＡＣバイアスＡＣ１，ＡＣ２と同様の位相とする
とは限らず、例えば、駆動電圧に対応させる等して適宜
設定されるものである。
印加部２３から固定電極５Ａ，５Ｂに対して正弦波状の
ＡＣバイアスを印加するようにしたが、ＡＣバイアスは
必ずしも正弦波状である必要はなく、例えば一定周期で
ピークがでるノコギリ波等の周波数信号としてもよい。
また、ＡＣバイアスの位相は必ずしも上記実施形態例で
示したＡＣバイアスＡＣ１，ＡＣ２と同様の位相とする
とは限らず、例えば、駆動電圧に対応させる等して適宜
設定されるものである。
【００３５】さらに、上記実施形態例では、移動側電極
６Ａ，６Ｂと固定電極５Ａ，５Ｂは、移動側電極６Ａ，
６Ｂの移動がないときに図３に示す状態で対向するよう
に構成したが、移動側電極６Ａ，６Ｂと固定電極５Ａ，
５Ｂは、例えば図８の（ｂ）に示すように、移動側電極
６Ａ，６Ｂの移動がないときに、櫛歯が互い違いに対向
するように構成してもよい。
６Ａ，６Ｂと固定電極５Ａ，５Ｂは、移動側電極６Ａ，
６Ｂの移動がないときに図３に示す状態で対向するよう
に構成したが、移動側電極６Ａ，６Ｂと固定電極５Ａ，
５Ｂは、例えば図８の（ｂ）に示すように、移動側電極
６Ａ，６Ｂの移動がないときに、櫛歯が互い違いに対向
するように構成してもよい。
【００３６】さらに、上記実施形態例では、移動側電極
６Ａ，６Ｂと固定電極５Ａ，５Ｂのうち、固定電極５
Ａ，５Ｂ側にＡＣバイアスを印加してマイクロ振動体の
励振の共振周波数を調整するようにしたが、移動側電極
６Ａ，６Ｂ側にＡＣバイアスを印加してマイクロ振動体
の励振の共振周波数を調整するようにしてもよい。
６Ａ，６Ｂと固定電極５Ａ，５Ｂのうち、固定電極５
Ａ，５Ｂ側にＡＣバイアスを印加してマイクロ振動体の
励振の共振周波数を調整するようにしたが、移動側電極
６Ａ，６Ｂ側にＡＣバイアスを印加してマイクロ振動体
の励振の共振周波数を調整するようにしてもよい。
【００３７】さらに、上記実施形態例では、移動側電極
６Ａ，６Ｂと固定電極５Ａ，５Ｂは櫛歯状の電極とした
が、各電極６Ａ，６Ｂ，５Ａ，５Ｂは必ずしも櫛歯状と
するとは限らず、移動側電極６Ａ，６Ｂと固定電極５
Ａ，５Ｂの何れか一方側にＡＣバイアスを印加すること
により、マイクロ振動体の励振の共振周波数を調整でき
るものであればよい。
６Ａ，６Ｂと固定電極５Ａ，５Ｂは櫛歯状の電極とした
が、各電極６Ａ，６Ｂ，５Ａ，５Ｂは必ずしも櫛歯状と
するとは限らず、移動側電極６Ａ，６Ｂと固定電極５
Ａ，５Ｂの何れか一方側にＡＣバイアスを印加すること
により、マイクロ振動体の励振の共振周波数を調整でき
るものであればよい。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、駆動電極に印加される
ＡＣ励振電圧によって重り振動部を励振駆動させる方式
のマイクロ振動体において、重り振動部に設けた移動側
電極と、この移動側電極と対向して設けた固定電極の一
方側にＡＣバイアスを加え、ＡＣバイアスの位相を調整
することによってマイクロ振動体の励振の共振周波数を
調整するために、このＡＣバイアスの位相調整によっ
て、前記移動側電極と固定電極間の静電力を自在に調整
して移動側電極と固定電極間のバネ定数を調整し、マイ
クロ振動体の励振の共振周波数を大きくすることも小さ
くすることもできるし、その大きさも自在に調整するこ
とができる。
ＡＣ励振電圧によって重り振動部を励振駆動させる方式
のマイクロ振動体において、重り振動部に設けた移動側
電極と、この移動側電極と対向して設けた固定電極の一
方側にＡＣバイアスを加え、ＡＣバイアスの位相を調整
することによってマイクロ振動体の励振の共振周波数を
調整するために、このＡＣバイアスの位相調整によっ
て、前記移動側電極と固定電極間の静電力を自在に調整
して移動側電極と固定電極間のバネ定数を調整し、マイ
クロ振動体の励振の共振周波数を大きくすることも小さ
くすることもできるし、その大きさも自在に調整するこ
とができる。
【００３９】そのため、マイクロ振動体の設計時に共振
周波数をわざと大きく設定したりわざと小さく設定した
りする必要はなく、マイクロ振動体製造時に制約を受け
ることなくマイクロ振動体の共振周波数を自在に微調整
することができる。また、マイクロ振動体の共振周波数
を自在に調整できることから、例えばマイクロ振動体の
励振の共振周波数を小さくするための調整電極と大きく
するための調整電極を２種類設け、その何れか一方側に
ＤＣバイアスを印加してマイクロ振動体の励振の共振周
波数調整を行う装置のように、装置構成が複雑化したり
大型化することもなく、しかも、ＡＣ電源とＤＣ電源の
２種類の電源を装置に設ける必要もなく、小型で簡単な
装置構成で励振の共振周波数を微調整できる優れたマイ
クロ振動体とすることができる。
周波数をわざと大きく設定したりわざと小さく設定した
りする必要はなく、マイクロ振動体製造時に制約を受け
ることなくマイクロ振動体の共振周波数を自在に微調整
することができる。また、マイクロ振動体の共振周波数
を自在に調整できることから、例えばマイクロ振動体の
励振の共振周波数を小さくするための調整電極と大きく
するための調整電極を２種類設け、その何れか一方側に
ＤＣバイアスを印加してマイクロ振動体の励振の共振周
波数調整を行う装置のように、装置構成が複雑化したり
大型化することもなく、しかも、ＡＣ電源とＤＣ電源の
２種類の電源を装置に設ける必要もなく、小型で簡単な
装置構成で励振の共振周波数を微調整できる優れたマイ
クロ振動体とすることができる。
【００４０】したがって、本発明のマイクロ振動体によ
って共振子や角速度センサを構成すれば、小型で簡単な
装置構成で励振の共振周波数を自在に微調整することが
可能な優れた共振子や角速度センサを形成することがで
きる。
って共振子や角速度センサを構成すれば、小型で簡単な
装置構成で励振の共振周波数を自在に微調整することが
可能な優れた共振子や角速度センサを形成することがで
きる。
【図１】本発明に係るマイクロ振動体の一実施形態例を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図２】上記実施形態例の回路構成を示すブロック図で
ある。
ある。
【図３】図１のＡに示す枠内の移動側電極６Ｂと固定電
極５Ｂを拡大して示す説明図である。
極５Ｂを拡大して示す説明図である。
【図４】上記実施形態例のマイクロ振動体において移動
側電極に印加されるＡＣバイアスの波形をＤＣバイアス
と比較して示す説明図である。
側電極に印加されるＡＣバイアスの波形をＤＣバイアス
と比較して示す説明図である。
【図５】上記実施形態例のマイクロ振動体の移動側電極
にＡＣバイアスＡＣ１，ＡＣ２を印加したときに生じる
静電力を、移動側電極にＤＣバイアスを印加したときに
生ずる静電力と比較して示す説明図である。
にＡＣバイアスＡＣ１，ＡＣ２を印加したときに生じる
静電力を、移動側電極にＤＣバイアスを印加したときに
生ずる静電力と比較して示す説明図である。
【図６】本発明に係るマイクロ振動体の他の実施形態例
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図７】従来のマイクロ振動体としての角速度センサの
一例を示す説明図である。
一例を示す説明図である。
【図８】従来のマイクロ振動体としての共振子に設けら
れる調整電極の構成例を示す説明図である。
れる調整電極の構成例を示す説明図である。
１ 重り振動部 ２ 駆動電極 ５，５Ａ，５Ｂ 固定電極 ６，６Ａ，６Ｂ 移動側電極 ８ 梁 ２１ 励振駆動部 ２３ ＡＣバイアス印加部 ２４ ＡＣバイアス位相調整手段
Claims (3)
- 【請求項１】 基板に配置された重り振動部と、該重り
振動部を両側から支持する梁と、重り振動部を基板に対
して励振駆動させる駆動電極とを有し、該駆動電極に印
加されるＡＣ励振電圧によって前記重り振動部を励振駆
動させる方式のマイクロ振動体において、前記重り振動
部には移動側電極が設けられ、該移動側電極と対向して
固定電極が設けられ、該固定電極と移動側電極の一方側
にＡＣバイアスを加えるＡＣバイアス印加部を備え、該
ＡＣバイアスの位相を調整することによってマイクロ振
動体の励振の共振周波数を調整するＡＣ位相調整手段が
設けられていることを特徴とするマイクロ振動体。 - 【請求項２】 マイクロ振動体は共振子の振動体である
ことを特徴とする請求項１記載のマイクロ振動体。 - 【請求項３】 マイクロ振動体は角速度センサの振動体
であることを特徴とする請求項１記載のマイクロ振動
体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9363559A JPH11183178A (ja) | 1997-12-16 | 1997-12-16 | マイクロ振動体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9363559A JPH11183178A (ja) | 1997-12-16 | 1997-12-16 | マイクロ振動体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11183178A true JPH11183178A (ja) | 1999-07-09 |
Family
ID=18479619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9363559A Pending JPH11183178A (ja) | 1997-12-16 | 1997-12-16 | マイクロ振動体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11183178A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003083750A (ja) * | 2001-09-11 | 2003-03-19 | Nippon Soken Inc | 角速度センサ |
| WO2004044827A1 (en) * | 2002-11-12 | 2004-05-27 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Capacitive object sensor |
| JP2006133730A (ja) * | 2004-11-04 | 2006-05-25 | Samsung Electronics Co Ltd | カメラレンズアセンブリーの手振れ補正装置 |
| JP2006211767A (ja) * | 2005-01-26 | 2006-08-10 | Japan Aerospace Exploration Agency | 慣性駆動型アクチュエータ |
| JP2007071677A (ja) * | 2005-09-07 | 2007-03-22 | Hitachi Ltd | コンバインドセンサとその製造方法 |
| WO2015146566A1 (ja) * | 2014-03-25 | 2015-10-01 | 株式会社村田製作所 | 振動子駆動回路 |
| JP2016095224A (ja) * | 2014-11-14 | 2016-05-26 | セイコーエプソン株式会社 | 慣性センサーの製造方法および慣性センサー |
| JP2016099206A (ja) * | 2014-11-20 | 2016-05-30 | セイコーエプソン株式会社 | ジャイロセンサー、電子機器および移動体 |
| JP2016099208A (ja) * | 2014-11-20 | 2016-05-30 | セイコーエプソン株式会社 | ジャイロセンサー、電子機器および移動体 |
| CN110146725A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-08-20 | 深迪半导体(上海)有限公司 | 谐振式微机电加速度传感器及加速度计 |
-
1997
- 1997-12-16 JP JP9363559A patent/JPH11183178A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003083750A (ja) * | 2001-09-11 | 2003-03-19 | Nippon Soken Inc | 角速度センサ |
| CN100338617C (zh) * | 2002-11-12 | 2007-09-19 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 电容性目标传感器 |
| WO2004044827A1 (en) * | 2002-11-12 | 2004-05-27 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Capacitive object sensor |
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| JP4686784B2 (ja) * | 2005-01-26 | 2011-05-25 | 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 | 慣性駆動型アクチュエータ |
| JP2006211767A (ja) * | 2005-01-26 | 2006-08-10 | Japan Aerospace Exploration Agency | 慣性駆動型アクチュエータ |
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| US10175045B2 (en) | 2014-03-25 | 2019-01-08 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Vibrator drive circuit |
| JP2016095224A (ja) * | 2014-11-14 | 2016-05-26 | セイコーエプソン株式会社 | 慣性センサーの製造方法および慣性センサー |
| JP2016099206A (ja) * | 2014-11-20 | 2016-05-30 | セイコーエプソン株式会社 | ジャイロセンサー、電子機器および移動体 |
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| CN110146725A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-08-20 | 深迪半导体(上海)有限公司 | 谐振式微机电加速度传感器及加速度计 |
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