JP2009014664A - Comb-shaped movable device - Google Patents

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Masato Kobayashi
真人 小林
Tadayuki Okawa
忠行 大川
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve durability and a service life of a comb-shaped electrode, assure performance as a device and improve reliability. <P>SOLUTION: An electrode plate 16b located at one end of a series of respective electrode plates 16a, 16b and 16c constituting a comb-shaped electrode 16A on a fixed side and the electrode plate 16c located at the other end of the series are formed to be wider than the electrode plate 16a located in the middle of the series. In addition, as for a comb-shaped electrode 18A on a movable side, electrode plates 18b and 18c located at one and the other ends of the series are formed to be wider than an electrode plate 18a located in the middle of the series. The comb-shaped electrodes 16A and 18A are placed so that their electrode plates 16a, 16b, 16c, 18a, 18b and 18c are alternately interdigitated to secure a large facing area between the electrodes for each of the respective electrode plates. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば角速度、加速度等に基づく外力を検出したり、光スイッチや光シャッタ等を駆動したりするために、少なくとも一対の櫛歯状電極を用いるようにした櫛歯式可動装置に関する。   The present invention relates to a comb-shaped movable device that uses at least a pair of comb-shaped electrodes in order to detect an external force based on, for example, angular velocity, acceleration, or to drive an optical switch, an optical shutter, or the like.

一般に、櫛歯式可動装置としては、所定の方向に振動する質量部が角速度に応じたコリオリ力を受けるのを利用して、このコリオリ力による質量部の変位量を角速度として検出するようにした角速度センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。   In general, as a comb-type movable device, the mass part oscillating in a predetermined direction receives the Coriolis force according to the angular velocity, and the displacement amount of the mass part due to the Coriolis force is detected as the angular velocity. An angular velocity sensor is known (see, for example, Patent Document 1).

特開平９−４２９７３号公報JP-A-9-42973

この種の従来技術による角速度センサは、基板上に配置された可動部としての質量部を（例えば、Ｘ軸方向に）振動させる振動発生手段（変位発生手段）と、この振動に伴ったコリオリ力で前記質量部がＹ軸方向に変位するのを検出する変位検出手段とを備えている。そして、これらの変位検出手段および振動発生手段は、それぞれの電極板が互いに隙間をもって噛合するように櫛歯状に配列された少なくとも一対の櫛歯状電極を有している。   This type of prior art angular velocity sensor includes a vibration generating means (displacement generating means) that vibrates a mass part (for example, in the X-axis direction) as a movable part disposed on a substrate, and a Coriolis force accompanying the vibration. And a displacement detecting means for detecting displacement of the mass portion in the Y-axis direction. The displacement detecting means and the vibration generating means have at least a pair of comb-like electrodes arranged in a comb-teeth shape so that the respective electrode plates mesh with each other with a gap.

ところで、上述した従来技術では、一対の櫛歯状電極を、それぞれ櫛歯状に配列された複数の電極板により構成し、これらの各電極板を小さな隙間を介して互いに噛み合うように配設する構成としているため、例えば車両等に搭載した状態で外部から衝撃が加えられたときに、下記のような問題が生じることがある。   By the way, in the above-described prior art, a pair of comb-like electrodes is constituted by a plurality of electrode plates arranged in a comb-teeth shape, and these electrode plates are arranged so as to mesh with each other through a small gap. Because of the configuration, for example, the following problems may occur when an impact is applied from the outside in a state of being mounted on a vehicle or the like.

即ち、前記一対の櫛歯状電極は、例えば一方が基板上に固定して設けられた固定側電極となり、他方が基板上で変位可能となった可動側電極となっている。そして、夫々の電極板は、微小な隙間を介して互いに対向し、隣り合うように配置されている。しかも、各電極板は微細加工により可能な限り細幅に形成し、装置の小型化等を図るようにしている。   That is, for example, one of the pair of comb-like electrodes is a fixed side electrode that is fixed on the substrate, and the other is a movable side electrode that can be displaced on the substrate. The respective electrode plates are arranged so as to face each other and be adjacent to each other through a minute gap. In addition, each electrode plate is formed as thin as possible by fine processing so as to reduce the size of the apparatus.

このため、当該装置に前述の如き衝撃的な外力が作用したときには、例えば可動側電極が固定側電極に対して斜めに傾き、この状態で両者の電極板が互いに接触、干渉することがあり、最悪の場合には、いずれか一方の電極板が損傷、折損されてしまう。そして、電極板が損傷、破損されたときには、その破片が他の電極板間等に入り込み、センサとしての性能低下を招き、装置の信頼性、寿命が低下するという問題がある。   For this reason, when a shocking external force as described above is applied to the device, for example, the movable electrode tilts obliquely with respect to the fixed electrode, and in this state, the two electrode plates may contact and interfere with each other, In the worst case, one of the electrode plates is damaged or broken. When the electrode plates are damaged or broken, there is a problem that the fragments enter between the other electrode plates and the like, leading to a decrease in performance as a sensor and a decrease in reliability and life of the apparatus.

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、櫛歯状電極の耐久性、寿命を向上できると共に、装置としての性能を十分に確保することができ、信頼性を高めることができるようにした櫛歯式可動装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to improve the durability and life of the comb-shaped electrode and to sufficiently ensure the performance as a device. An object of the present invention is to provide a comb-type movable device capable of enhancing the performance.

上述した課題を解決するために本発明は、基板と、該基板に配置され予め決められた所定の方向に変位可能となった少なくとも１つの可動部と、該可動部の変位を検出する変位検出手段及び／又は前記可動部を所定の方向に変位させるための変位発生手段とを備え、該変位発生手段及び／又は変位検出手段は、それぞれ櫛歯状に並べて配列された複数の電極板が互いに隙間をもって噛合するように形成された少なくとも一対の櫛歯状電極を有してなる櫛歯式可動装置に適用される。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a substrate, at least one movable part disposed on the substrate and capable of being displaced in a predetermined direction, and displacement detection for detecting the displacement of the movable part. And / or a displacement generating means for displacing the movable part in a predetermined direction, wherein the displacement generating means and / or the displacement detecting means are configured such that a plurality of electrode plates arranged in a comb-teeth shape are arranged to each other. The present invention is applied to a comb-shaped movable device having at least a pair of comb-shaped electrodes formed so as to mesh with a gap.

そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記一対の櫛歯状電極のうち少なくとも一方の櫛歯状電極は、前記複数の電極板のうち、その配列方向の一側及び／又は他側に位置する電極板を配列方向の中間に位置する電極板よりも幅広に形成する構成としたことにある。   A feature of the configuration adopted by the invention of claim 1 is that at least one of the pair of comb-like electrodes is one of the plurality of electrode plates and / or one side of the arrangement direction. The electrode plate located on the other side is formed to be wider than the electrode plate located in the middle of the arrangement direction.

また、請求項２の発明によると、前記一対の櫛歯状電極は、それぞれの電極板が１本ずつ交互に噛み合うように配置する構成としている。   According to a second aspect of the present invention, the pair of comb-like electrodes are arranged so that each electrode plate is alternately meshed one by one.

また、請求項３の発明によると、前記一対の櫛歯状電極は、それぞれの電極板を同一の平面上に配置する構成としている。   According to a third aspect of the present invention, the pair of comb-like electrodes are configured such that the respective electrode plates are arranged on the same plane.

また、請求項４の発明によると、前記一対の櫛歯状電極のうち一方の櫛歯状電極は、前記可動部と同じ方向に動く可動側電極として構成し、前記一対の櫛歯状電極は、前記各電極板が該可動側電極の動く方向と平行な方向に延びる構成としている。   According to the invention of claim 4, one of the pair of comb-like electrodes is configured as a movable side electrode that moves in the same direction as the movable portion, and the pair of comb-like electrodes are The electrode plates extend in a direction parallel to the moving direction of the movable electrode.

また、請求項５の発明によると、前記一対の櫛歯状電極は、互いに隙間をもって噛合するように配置された前記各電極板の距離を等しくする構成としている。   According to a fifth aspect of the present invention, the pair of comb-like electrodes are configured such that the distances between the electrode plates arranged so as to mesh with each other with a gap are equal.

また、請求項６の発明によると、前記変位発生手段は、前記一対の櫛歯状電極からなる駆動側電極と第１の固定側電極とを有し該各電極間の静電力の変化により前記可動部を第１の方向に振動させる構成とし、前記変位検出手段は、前記一対の櫛歯状電極からなる可動側電極と第２の固定側電極とを有し該各電極間の静電容量の変化により前記第１の方向と直交する第２の方向において前記可動部の変位を検出する構成としている。   According to a sixth aspect of the present invention, the displacement generating means includes a driving side electrode composed of the pair of comb-teeth electrodes and a first fixed side electrode, and the displacement due to a change in electrostatic force between the electrodes. The movable part is configured to vibrate in the first direction, and the displacement detection unit includes a movable side electrode composed of the pair of comb-like electrodes and a second fixed side electrode, and a capacitance between the electrodes. The displacement of the movable part is detected in a second direction orthogonal to the first direction by the change of the above.

また、請求項７の発明によると、前記櫛歯状電極の各電極板は、前記第１の方向と平行に延びる構成としている。   According to the invention of claim 7, each electrode plate of the comb-like electrode is configured to extend in parallel with the first direction.

さらに、請求項８の発明によると、前記変位検出手段は、前記可動部に外部から働く角速度を検出する構成としている。   Furthermore, according to the invention of claim 8, the displacement detection means is configured to detect an angular velocity acting on the movable portion from the outside.

上述の如く、請求項１の発明によれば、それぞれ電極板が櫛歯状に並べて配列された一対の櫛歯状電極のうち少なくとも一方の櫛歯状電極は、前記複数の電極板のうち、その配列方向の一側及び／又は他側に位置する電極板を配列方向の中間に位置する電極板よりも幅広に形成する構成としているので、複数の電極板のうち配列方向の一側及び／又は他側に位置する電極板の強度を高めることができ、外部からの衝撃等で櫛歯状電極の電極板が折損されるのを防ぐことができる。即ち、一対の櫛歯状電極の一方が他方に対して傾くと、複数の電極板のうち配列方向の一側または他側に位置する電極板が先に接触することが多いが、本発明によれば、幅広に形成した電極板が先に接触して幅細な電極板同士が直に接触するのを抑えることができ、幅細な各電極板が折損したりするのを幅広な電極板を用いて防ぐことができる。   As described above, according to the first aspect of the present invention, at least one comb-like electrode of the pair of comb-like electrodes in which the electrode plates are arranged in a comb-like manner is arranged among the plurality of electrode plates. Since the electrode plate located on one side and / or the other side of the arrangement direction is formed wider than the electrode plate located in the middle of the arrangement direction, one side of the arrangement direction and / or Alternatively, the strength of the electrode plate located on the other side can be increased, and the electrode plate of the comb-like electrode can be prevented from being broken by an external impact or the like. That is, when one of the pair of comb-like electrodes is inclined with respect to the other, the electrode plate located on one side or the other side of the arrangement direction among the plurality of electrode plates often comes into contact first. According to this, it is possible to prevent the narrow electrode plates from coming into direct contact with each other when the wide electrode plates are in contact with each other, and the wide electrode plates can be prevented from breaking. Can be prevented.

このため、配列方向の一側または他側の電極板を幅広に形成するだけで、他の多くの電極板を幅広に形成する必要がなくなり、櫛歯（電極板）の本数を減らすことなく、電極板の損傷、折損等の発生を防止することができる。これにより、例えばセンサとしての検出感度、またはアクチュエータとしての性能等を確保しつつ、装置の信頼性を向上することができると共に、全体をコンパクトに形成して小型、軽量化も図ることができる。   For this reason, it is not necessary to form many other electrode plates wide simply by forming the electrode plate on one side or the other side in the arrangement direction wide, without reducing the number of comb teeth (electrode plates), It is possible to prevent the electrode plate from being damaged or broken. Thereby, for example, the reliability of the apparatus can be improved while ensuring the detection sensitivity as a sensor or the performance as an actuator, etc., and the whole can be made compact to reduce the size and weight.

また、配列方向の一側と他側との両方に位置する電極板をそれぞれ幅広に形成する構成としたときには、櫛歯状電極の基端側と先端側との両側で電極板の強度アップを図ることができ、これによって、電極板の折損等をより確実に防止することができる。   In addition, when the electrode plates located on both the one side and the other side in the arrangement direction are formed to be wide, the strength of the electrode plates is increased on both the base end side and the tip end side of the comb-like electrode. As a result, breakage of the electrode plate and the like can be prevented more reliably.

また、請求項２の発明によると、一対の櫛歯状電極は、それぞれの電極板が１本ずつ交互に噛み合うように配置する構成としているので、外力の影響等により互いに対向する電極板同士が接触し易くなる。しかし、この場合でも、交互に噛み合うように配置した１本毎の電極板が損傷、折損されるのを、請求項１，２の発明と同様に防止することができる。しかも、電極間の対向面積を各電極板毎に広く確保することができ、全体をコンパクトに形成して性能アップを図ることができる。   According to the invention of claim 2, since the pair of comb-like electrodes are arranged so that the electrode plates are alternately meshed one by one, the electrode plates facing each other due to the influence of external force, etc. It becomes easy to touch. However, even in this case, it is possible to prevent the electrode plates arranged so as to alternately mesh with each other from being damaged or broken in the same manner as in the first and second aspects of the invention. Moreover, the facing area between the electrodes can be ensured widely for each electrode plate, and the whole can be compactly formed to improve performance.

また、請求項３の発明によると、一対の櫛歯状電極は、それぞれの電極板を同一の平面上に配置する構成としているので、電極板同士が接触し易くなるが、この場合でも、同一の平面上に配置した各電極板が損傷、折損されるのを、請求項１，２の発明と同様に防止することができる。しかも、電極間の対向面積を各電極板毎に広く確保することができ、全体をコンパクトに形成して性能アップを図ることができる。   According to the invention of claim 3, since the pair of comb-like electrodes are configured such that the respective electrode plates are arranged on the same plane, the electrode plates are easily brought into contact with each other. It is possible to prevent the electrode plates arranged on the flat surface from being damaged or broken as in the first and second aspects. Moreover, the facing area between the electrodes can be ensured widely for each electrode plate, and the whole can be compactly formed to improve performance.

一方、請求項４の発明は、一対の櫛歯状電極のうち一方の櫛歯状電極を、可動部と同じ方向に動く可動側電極とし、一対の櫛歯状電極は夫々の電極板が該可動側電極の動く方向と平行な方向に延びる構成としているので、互いに対向する電極間の距離を可能な限り小さくでき、両者が重なり合う対向面積の変化を静電力または静電容量の変化として取出すことができる。そして、外力の影響等で電極板同士が接触し易くなったとしても、各電極板が損傷、折損されるのを請求項１，２の発明と同様に防止することができる。   On the other hand, the invention of claim 4 is characterized in that one of the pair of comb-shaped electrodes is a movable side electrode that moves in the same direction as the movable portion, and each of the pair of comb-shaped electrodes includes the electrode plates. Since it is configured to extend in a direction parallel to the direction of movement of the movable electrode, the distance between the electrodes facing each other can be made as small as possible, and the change in the opposing area where they overlap can be taken out as a change in electrostatic force or capacitance. Can do. And even if it becomes easy for electrode plates to contact each other by the influence of external force, etc., it can prevent that each electrode plate is damaged and broken like the invention of Claim 1,2.

また、請求項５の発明によると、一対の櫛歯状電極は、互いに隙間をもって噛合するように配置された前記各電極板の距離を等しくする構成としているので、互いに対向する電極板同士が外力の影響等で接触し易くなったとしても、各電極板が損傷、折損されるのを請求項１，２の発明と同様に防止することができる。しかも、例えば電極板の延設（伸長）方向と平行に可動側電極が動くときには、両者が重なり合う対向面積の変化を静電力または静電容量の変化として取出すことができる。そして、互いに対向する電極間の距離を可能な限り小さくして、櫛歯状電極の小型、軽量化を図ることができる。   According to the invention of claim 5, the pair of comb-like electrodes are configured so that the distances between the electrode plates arranged so as to be engaged with each other with a gap are equal to each other. Even if the contact becomes easy due to the influence of the above, it is possible to prevent the electrode plates from being damaged or broken in the same manner as in the first and second aspects of the invention. In addition, for example, when the movable electrode moves in parallel with the extending (extending) direction of the electrode plate, a change in the facing area where the two overlap can be taken out as a change in electrostatic force or capacitance. And the distance between the electrodes which oppose each other can be made as small as possible, and the comb-shaped electrode can be reduced in size and weight.

また、請求項６の発明によると、変位発生手段は、一対の櫛歯状電極の一方を駆動側電極とし、他方を第１の固定側電極とすることにより、該各電極間の静電力の変化に従って可動部（質量部）を第１の方向に振動させる振動発生手段を構成することができる。そして、変位検出手段は、前記一対の櫛歯状電極とは別に設けた一対の櫛歯状電極の一方を可動側電極とし、他方を第２の固定側電極とすることにより、前記第１の方向と直交する第２の方向において可動部の変位を、前記各電極間の静電容量の変化として検出することができる。これにより、前記第１の方向と第２の方向とに直交する第３の方向（Ｚ軸）周りの角速度を検出することができる。   According to the invention of claim 6, the displacement generating means is configured such that one of the pair of comb-like electrodes is a drive side electrode and the other is a first fixed side electrode, so that the electrostatic force between the electrodes can be reduced. A vibration generating means that vibrates the movable part (mass part) in the first direction according to the change can be configured. Then, the displacement detecting means is configured such that one of the pair of comb-like electrodes provided separately from the pair of comb-like electrodes is a movable side electrode, and the other is a second fixed side electrode, whereby the first The displacement of the movable part in the second direction orthogonal to the direction can be detected as a change in capacitance between the electrodes. Thereby, the angular velocity around the third direction (Z axis) orthogonal to the first direction and the second direction can be detected.

また、請求項７の発明によると、櫛歯状電極の各電極板は、第１の方向と平行に延びる構成としているので、例えば振動発生手段（変位発生手段）の駆動側電極と第１の固定側電極との間で静電力を変化させることにより、両者の対向面積を増減させるように前記駆動側電極を第１の方向に変位（振動）させることができる。   According to the invention of claim 7, since each electrode plate of the comb-like electrode extends in parallel with the first direction, for example, the driving side electrode of the vibration generating means (displacement generating means) and the first electrode By changing the electrostatic force between the fixed side electrode and the fixed side electrode, the drive side electrode can be displaced (vibrated) in the first direction so as to increase or decrease the facing area between the two.

さらに、請求項８の発明によると、変位検出手段は、質量部からなる可動部に外部から働く角速度を検出する構成としているので、基板上に配置された可動部としての質量部を変位発生手段（振動発生手段）で振動させつつ、この振動に伴ったコリオリ力で質量部が振動方向と直交する方向に変位するのを、変位検出手段により角速度として検出することができる。   Further, according to the invention of claim 8, since the displacement detection means is configured to detect an angular velocity acting from the outside on the movable part consisting of the mass part, the mass part as the movable part arranged on the substrate is used as the displacement generation means. While oscillating by the (vibration generating means), the displacement detecting means can detect an angular velocity that the mass portion is displaced in a direction orthogonal to the vibration direction by the Coriolis force accompanying the vibration.

以下、本発明の実施の形態による櫛歯式可動装置を、添付図面を参照して詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a comb-type movable device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

ここで、図１ないし図４は本発明の第１の実施の形態を示し、本実施の形態では、櫛歯式可動装置としての角速度検出装置を、基板と垂直なＺ軸周りの角速度を検出する角速度センサに適用した場合を例に挙げている。   1 to 4 show a first embodiment of the present invention. In this embodiment, an angular velocity detection device as a comb-like movable device is used to detect an angular velocity around the Z axis perpendicular to the substrate. As an example, the present invention is applied to an angular velocity sensor.

図中、１は櫛歯式可動装置を構成する角速度センサ、２は該角速度センサ１のベースを構成する基板で、該基板２は、例えばシリコン材料、ガラス材料等により平板状に形成され、互いに直交するＸ軸，Ｙ軸及びＺ軸のうち、例えばＸ軸とＹ軸とに沿って水平に延びると共に、Ｚ軸と垂直に配置されている。   In the figure, 1 is an angular velocity sensor constituting the comb-type movable device, 2 is a substrate constituting the base of the angular velocity sensor 1, and the substrate 2 is formed in a flat plate shape by, for example, silicon material, glass material, etc. Of the X axis, the Y axis, and the Z axis that are orthogonal to each other, for example, they extend horizontally along the X axis and the Y axis, and are disposed perpendicular to the Z axis.

また、基板２上には、例えば導電性を有する低抵抗なシリコン材料等にエッチングによる微細加工を施すことにより、後述する可動部としての質量部３，７，１１，１２、支持梁６，１０，１３、固定部１５、駆動用の固定側電極部１６，１７、可動側電極部１８，１９，２０，２１、検出電極部２６，２７，２８，２９、振動モニタ部３４等が形成されている。   Further, on the substrate 2, for example, by performing fine processing by etching on a low-resistance silicon material having conductivity, mass portions 3, 7, 11, and 12 as movable portions, which will be described later, and support beams 6 and 10 are provided. , 13, fixed portion 15, fixed electrode portions 16 and 17 for driving, movable electrode portions 18, 19, 20 and 21, detection electrode portions 26, 27, 28 and 29, vibration monitor portion 34, and the like. Yes.

３は基板２上に配置された可動部としての第１の中央質量部で、該第１の中央質量部３は、Ｙ軸方向に並んで配置された４個の質量部３，７，１１，１２のうち、第２の中央質量部７と共に中央寄りに配置されている。また、第１の中央質量部３は、四角形の枠状に形成された外側枠体４と、該外側枠体４の内側に配置された四角形の枠状体からなる内側枠体５と、該内側枠体５の四隅と外側枠体４との間に設けられた例えば４本の内側支持梁６とにより構成されている。   Reference numeral 3 denotes a first central mass part as a movable part arranged on the substrate 2, and the first central mass part 3 includes four mass parts 3, 7, 11 arranged side by side in the Y-axis direction. , 12 are disposed closer to the center together with the second central mass portion 7. The first central mass portion 3 includes an outer frame body 4 formed in a quadrangular frame shape, an inner frame body 5 made of a quadrangular frame body disposed inside the outer frame body 4, and the For example, four inner support beams 6 are provided between the four corners of the inner frame 5 and the outer frame 4.

ここで、外側枠体４は、中央質量部３がＸ軸方向（振動方向）に振動するときに、後述する外側支持梁１３の撓み変形がＹ軸方向（検出方向）の変位となって内側枠体５に伝わるのを遮断している。また、内側支持梁６は、Ｘ軸方向に延びてＹ軸方向に撓み変形可能に形成され、内側枠体５をＹ軸方向に変位可能に支持すると共に、内側枠体５がＸ軸方向に変位するのを規制している。   Here, when the central mass portion 3 vibrates in the X-axis direction (vibration direction), the outer frame body 4 is deformed by deformation of the outer support beam 13 described later as a displacement in the Y-axis direction (detection direction). The transmission to the frame 5 is blocked. The inner support beam 6 extends in the X-axis direction and is formed so as to be able to bend and deform in the Y-axis direction. The inner support beam 6 supports the inner frame body 5 so as to be displaceable in the Y-axis direction, and the inner frame body 5 extends in the X-axis direction. Displacement is restricted.

７は基板２上に配置された第２の中央質量部で、該第２の中央質量部７は、第1の中央質量部３とほぼ同様に、外側枠体８、内側枠体９及び各内側支持梁１０により構成されている。そして、内側枠体９は、各内側支持梁１０が撓み変形することによりＹ軸方向に変位可能となっている。   Reference numeral 7 denotes a second central mass unit disposed on the substrate 2, and the second central mass unit 7 is substantially the same as the first central mass unit 3 in the outer frame body 8, the inner frame body 9, and the respective parts. The inner support beam 10 is used. The inner frame 9 can be displaced in the Y-axis direction by bending and deforming each inner support beam 10.

１１，１２は中央質量部３，７に対してＹ軸方向の外側に配置された第１，第２の外側質量部で、該第１，第２の外側質量部１１，１２は、Ｘ軸方向に延びる直線状の質量体として形成され、その長さ方向の両端側は各外側支持梁１３にそれぞれ連結されている。   Reference numerals 11 and 12 denote first and second outer mass parts arranged outside the central mass parts 3 and 7 in the Y-axis direction. The first and second outer mass parts 11 and 12 It is formed as a linear mass body extending in the direction, and both ends in the length direction are connected to the respective outer support beams 13.

１３，１３は質量部３，７，１１，１２を挟んでＸ軸方向の両側に配置された左，右の外側支持梁で、該各外側支持梁１３は、ばね性を有する細幅な梁として形成され、Ｙ軸方向に直線状に延びると共に、Ｘ軸方向に撓み変形可能となっている。また、各外側支持梁１３の長さ方向途中部位には、高い剛性を有する幅広な連結部１４を介して質量部３，７の外側枠体４，８が連結され、外側支持梁１３の長さ方向両端側には外側質量部１１，１２が連結されている。   Reference numerals 13 and 13 denote left and right outer support beams disposed on both sides in the X-axis direction with the mass portions 3, 7, 11, and 12 interposed therebetween. Each of the outer support beams 13 is a narrow beam having a spring property. And extends linearly in the Y-axis direction and can be bent and deformed in the X-axis direction. Further, the outer frames 4 and 8 of the mass portions 3 and 7 are connected to the middle portions in the length direction of the outer support beams 13 through the wide connecting portions 14 having high rigidity. Outer mass portions 11 and 12 are connected to both ends in the vertical direction.

これにより、可動部としての４個の質量部３，７，１１，１２は、Ｙ軸方向に直線状に並んだ状態で各外側支持梁１３によりＸ軸方向に振動可能に支持されている。また、これらの質量部３，７，１１，１２は、質量部全体の重心Ｇを挟んでほぼ対称に配置されている。   Thereby, the four mass parts 3, 7, 11, and 12 as the movable parts are supported by the respective outer support beams 13 so as to vibrate in the X-axis direction in a state of being linearly arranged in the Y-axis direction. Moreover, these mass parts 3, 7, 11, and 12 are arrange | positioned substantially symmetrically on both sides of the gravity center G of the whole mass part.

そして、後述の個別振動発生部２２，２３，２４，２５に対して駆動信号をそれぞれ印加したときには、図２に示す如く、互い隣合う質量部３，１２と質量部７，１１とが、これら全体の重心Ｇをほぼ一定の位置に保持しつつ、互いに逆位相（位相が１８０°ずれた状態）でＸ軸方向に振動する。即ち、例えば質量部３，１２がＸ軸方向に沿って矢示ａ1 方向に振動するときには、質量部７，１１がこれと逆向きの矢示ａ2 方向に振動する。   When a drive signal is applied to the individual vibration generating units 22, 23, 24, and 25, which will be described later, as shown in FIG. 2, the adjacent mass units 3, 12 and mass units 7, 11 While maintaining the entire center of gravity G at a substantially constant position, the entire center of gravity G vibrates in the X-axis direction with opposite phases (phases shifted by 180 °). That is, for example, when the mass parts 3 and 12 vibrate in the direction of the arrow a1 along the X-axis direction, the mass parts 7 and 11 vibrate in the direction of the arrow a2 opposite to this.

このように、隣合う質量部３，７，１１，１２同士が互いに逆位相で振動する振動モードは、角速度センサ１が作動するときの正規の振動モードとして予め定められている。この正規の振動モードにおいて、質量部３，１２と質量部７，１１とは、重心Ｇを中心として対称な位置で安定的に振動できると共に、重心Ｇの周囲でバランスよく振動することにより、基板２への振動伝達を抑えることができるものである。   Thus, the vibration mode in which the adjacent mass parts 3, 7, 11, and 12 vibrate in mutually opposite phases is determined in advance as a normal vibration mode when the angular velocity sensor 1 operates. In this normal vibration mode, the mass portions 3 and 12 and the mass portions 7 and 11 can stably vibrate at a symmetrical position around the center of gravity G, and vibrate in a well-balanced manner around the center of gravity G. The vibration transmission to 2 can be suppressed.

また、正規の振動モードでは、各外側支持梁１３がＸ軸方向に略Ｓ字状(図２参照)をなして撓み変形しつつ、くねるように振動する。このため、各外側支持梁１３の長さ方向途中部位には、振動の節となってほぼ一定の位置を保持する例えば３箇所の節部１３Ａがそれぞれ形成される。   Further, in the normal vibration mode, each outer support beam 13 vibrates so as to twist while being deformed in a substantially S shape (see FIG. 2) in the X-axis direction. For this reason, for example, three node portions 13A each serving as a vibration node and holding a substantially constant position are formed in the middle portion of each outer support beam 13 in the length direction.

１５は基板２に設けられた固定部で、該固定部１５は、質量部３，７，１１，１２等を取囲む位置で基板２上に固定された四角形状の台座部１５Ａと、基板２の左，右両側に位置して該台座部１５Ａの内側に一体に形成され、Ｙ軸方向に延びた略Ｔ字状の延設部１５Ｂと、該各延設部１５Ｂにそれぞれ設けられ、基板２から離れた位置で各外側支持梁１３の節部１３Ａに連結された例えば略コ字状、Ｕ字状等をなす３個の腕部１５Ｃとにより構成されている。   Reference numeral 15 denotes a fixing portion provided on the substrate 2. The fixing portion 15 includes a rectangular pedestal portion 15A fixed on the substrate 2 at a position surrounding the mass portions 3, 7, 11, 12 and the like, and the substrate 2. Are formed on the left and right sides of the pedestal 15A and formed integrally with the pedestal 15A, extending in the Y-axis direction, and extending in the Y-axis direction. For example, it is constituted by three arm portions 15C having a substantially U shape, a U shape or the like connected to the node portion 13A of each outer support beam 13 at a position away from 2.

そして、固定部１５の各腕部１５Ｃは、質量部３，７，１１，１２、支持梁６，１０，１３、可動側電極部１８，１９，２０，２１、可動側検出電極部２８，２９等を基板２から離間した状態に保持している。即ち、腕部１５Ｃは、各質量部３，７，１１，１２等を各外側支持梁１３の節部１３Ａ（振動の節）の位置で支持している。   Each arm portion 15C of the fixed portion 15 includes mass portions 3, 7, 11, 12, support beams 6, 10, 13, movable side electrode portions 18, 19, 20, 21, movable side detection electrode portions 28, 29. Are held away from the substrate 2. That is, the arm portion 15C supports the mass portions 3, 7, 11, 12 and the like at the position of the node portion 13A (vibration node) of each outer support beam 13.

この結果、外側支持梁１３は、節部１３Ａの位置で後述の如く振動が打消されるようになり、基板２に振動が伝わるのを抑制することができる。これにより、中央質量部３，７の内側枠体５，９がＺ軸周りの角速度Ωに応じてＹ軸方向に変位し、その変位量を角速度Ωとして検出するときには、基板２の振動によって検出精度が低下するのを防止できるものである。   As a result, the outer support beam 13 can cancel the vibration at the position of the node portion 13A as will be described later, and the transmission of the vibration to the substrate 2 can be suppressed. As a result, the inner frames 5 and 9 of the central mass portions 3 and 7 are displaced in the Y-axis direction according to the angular velocity Ω around the Z-axis, and when the amount of displacement is detected as the angular velocity Ω, it is detected by the vibration of the substrate 2. It is possible to prevent the accuracy from decreasing.

次に、質量部３，７，１１，１２の駆動機構について説明する。この駆動機構は、後述する固定側電極部１６、可動側電極部１８からなる個別振動発生部２２と、後述する固定側電極部１７、可動側電極部１９からなる個別振動発生部２３と、後述する固定側電極部１６、可動側電極部２０からなる個別振動発生部２４と、後述する固定側電極部１７、可動側電極部２１からなる個別振動発生部２５とにより構成されるものである。   Next, the drive mechanism of the mass parts 3, 7, 11, 12 will be described. The driving mechanism includes an individual vibration generating unit 22 including a fixed side electrode unit 16 and a movable side electrode unit 18 described later, an individual vibration generating unit 23 including a fixed side electrode unit 17 and a movable side electrode unit 19 described below, and The fixed-side electrode unit 16 and the movable-side electrode unit 20, and the individual-vibration generating unit 24 including the fixed-side electrode unit 17 and the movable-side electrode unit 21 described later.

まず、１６，１６は基板２に設けられた駆動用の固定側電極部を示し、該駆動用の各固定側電極部１６は、例えば互いに逆向きになるように配列されたそれぞれ複数の櫛歯状電極１６Ａ，１６Ｂからなり、第１の中央質量部３と外側質量部１１との間にＸ軸方向に間隔をもって配置されている。   First, reference numerals 16 and 16 denote driving fixed side electrode portions provided on the substrate 2, and each of the driving fixed side electrode portions 16 has a plurality of comb teeth arranged so as to be opposite to each other, for example. The electrodes 16A and 16B are disposed between the first central mass portion 3 and the outer mass portion 11 with a gap in the X-axis direction.

この場合、駆動用の固定側電極部１６は、一方の櫛歯状電極１６Ａが中央質量部３に面して配置され、他方の各櫛歯状電極１６Ｂが外側質量部１１に面して配置されている。そして、これらの櫛歯状電極１６Ａ，１６Ｂは、その詳細構造を図３に示すように、櫛歯状に並べて配列された複数の幅細な電極板１６ａ，１６ａ，…と、該各電極板１６ａの配列方向両側に位置する幅広な電極板１６ｂ，１６ｃとにより形成され、これらの各電極板１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、Ｙ軸方向に間隔をもって互いに平行にＸ軸方向に延びている。   In this case, in the fixed electrode portion 16 for driving, one comb-like electrode 16A is arranged facing the central mass portion 3, and the other comb-like electrode 16B is arranged facing the outer mass portion 11. Has been. The comb-shaped electrodes 16A and 16B have a detailed structure as shown in FIG. 3, and a plurality of narrow electrode plates 16a, 16a,. These electrode plates 16a, 16b, 16c extend in the X-axis direction in parallel to each other at intervals in the Y-axis direction.

即ち、櫛歯状電極１６Ａを構成する各電極板１６ａ，１６ｂ，１６ｃのうち、その配列方向（Ｙ軸方向）の一側（基端側）に位置する電極板１６ｂと、配列方向の他側（先端側）に位置する電極板１６ｃとは、配列方向の中間に位置する各電極板１６ａよりもＹ軸方向で幅広に形成されている。これにより、幅広な電極板１６ｂ，１６ｃは、中間に位置する幅細な各電極板１６ａよりも高い強度、剛性を有し、櫛歯状電極１６Ａ全体の耐久性を向上させるものである。   That is, among the electrode plates 16a, 16b, and 16c constituting the comb-shaped electrode 16A, the electrode plate 16b positioned on one side (base end side) of the arrangement direction (Y-axis direction) and the other side of the arrangement direction The electrode plate 16c located on the (front end side) is formed wider in the Y-axis direction than the electrode plates 16a located in the middle of the arrangement direction. Accordingly, the wide electrode plates 16b and 16c have higher strength and rigidity than the narrow electrode plates 16a positioned in the middle, and improve the durability of the entire comb-shaped electrode 16A.

この場合、幅広な電極板１６ｂ，１６ｃは、幅細な各電極板１６ａに対して、例えば１．４〜２倍程度の電極幅をもって形成されている。そして、幅細な各電極板１６ａを、例えば１．８μｍ程度の電極幅に形成する場合には、幅広な電極板１６ｂ，１６ｃを、例えば２．５〜３．６μｍ程度、好ましくは２．８μｍ程度の電極幅に形成するのがよい。また、櫛歯状電極１６Ｂを構成する各電極板１６ａ，１６ｂ，１６ｃについても同様に構成され、櫛歯状電極１６Ｂ全体の耐久性を高めている。   In this case, the wide electrode plates 16b and 16c are formed with an electrode width of, for example, about 1.4 to 2 times that of each narrow electrode plate 16a. When the narrow electrode plates 16a are formed to have an electrode width of, for example, about 1.8 μm, the wide electrode plates 16b, 16c are, for example, about 2.5 to 3.6 μm, preferably 2.8 μm. It is preferable to form the electrode with a width of about the same. Further, the electrode plates 16a, 16b and 16c constituting the comb-shaped electrode 16B are configured in the same manner, and the durability of the entire comb-shaped electrode 16B is enhanced.

１７，１７は基板２に設けられた他の駆動用の固定側電極部で、該駆動用の各固定側電極部１７は、図１中に示すように第２の中央質量部７と外側質量部１２との間に位置し、Ｘ軸方向に間隔をもって設けられている。そして、駆動用の各固定側電極部１７は、中央質量部７に面して配置された複数の櫛歯状電極１７Ａと、外側質量部１２に面して配置された複数の櫛歯状電極１７Ｂとを有して構成されている。さらに、これらの櫛歯状電極１７Ａ，１７Ｂについても、前述した図３に示す櫛歯状電極１６Ａ，１６Ｂと同様に構成され、耐久性を高める工夫がなされている。   Reference numerals 17 and 17 denote other fixed side electrode portions for driving provided on the substrate 2, and each fixed side electrode portion 17 for driving includes a second central mass portion 7 and an outer mass as shown in FIG. It is located between the portions 12 and is provided with an interval in the X-axis direction. And each fixed side electrode part 17 for a drive is the some comb-tooth electrode 17A arrange | positioned facing the center mass part 7, and the some comb-tooth electrode arrange | positioned facing the outer mass part 12 17B. Further, these comb-like electrodes 17A and 17B are also configured in the same manner as the above-described comb-like electrodes 16A and 16B shown in FIG.

１８，１８は駆動用の各固定側電極部１６に対応して第１の中央質量部３の外側枠体４に設けられた駆動用の可動側電極部で、該駆動用の各可動側電極部１８は、駆動用の固定側電極部１６の各櫛歯状電極１６ＡとＹ軸方向の隙間をもって噛合する複数の櫛歯状電極１８Ａを有している。そして、これらの櫛歯状電極１８Ａは、その詳細構造を図３に示すように、櫛歯状に並べて配列された複数の幅細な電極板１８ａ，１８ａ，…と、該各電極板１８ａの配列方向両側に位置する幅広な電極板１８ｂ，１８ｃとにより形成され、これらの各電極板１８ａ，１８ｂ，１８ｃは、Ｙ軸方向に間隔をもって互いに平行にＸ軸方向に延びている。   Reference numerals 18 and 18 denote driving movable side electrode portions provided on the outer frame 4 of the first central mass portion 3 corresponding to the driving fixed side electrode portions 16, respectively. The portion 18 has a plurality of comb-like electrodes 18A that mesh with the respective comb-like electrodes 16A of the fixed electrode portion 16 for driving with a gap in the Y-axis direction. As shown in FIG. 3, the comb-like electrodes 18A have a plurality of narrow electrode plates 18a, 18a,... Arranged in a comb-teeth shape, and each of the electrode plates 18a. Each of the electrode plates 18a, 18b, 18c extends in the X-axis direction in parallel to each other with an interval in the Y-axis direction.

即ち、櫛歯状電極１８Ａを構成する各電極板１８ａ，１８ｂ，１８ｃのうち、その配列方向（Ｙ軸方向）の一側（基端側）に位置する電極板１８ｂと、配列方向の他側（先端側）に位置する電極板１８ｃとは、配列方向の中間に位置する各電極板１８ａよりもＹ軸方向で幅広に形成されている。これにより、幅広な電極板１８ｂ，１８ｃは、中間に位置する幅細な各電極板１８ａよりも高い強度、剛性を有し、櫛歯状電極１８Ａ全体の耐久性を向上させるものである。   That is, among the electrode plates 18a, 18b, and 18c constituting the comb-shaped electrode 18A, the electrode plate 18b positioned on one side (base end side) of the arrangement direction (Y-axis direction) and the other side of the arrangement direction The electrode plate 18c located on the (tip side) is formed wider in the Y-axis direction than each electrode plate 18a located in the middle of the arrangement direction. As a result, the wide electrode plates 18b and 18c have higher strength and rigidity than the narrow electrode plates 18a located in the middle, and improve the durability of the comb-like electrode 18A as a whole.

また、第２の中央質量部７の外側枠体８にも、駆動用の各固定側電極部１７に対応する駆動用の可動側電極部１９がそれぞれ設けられ、その櫛歯状電極１９Ａは、固定側電極部１７の各櫛歯状電極１７Ａと噛合している。さらに、外側質量部１１，１２にも同様に、駆動用の可動側電極部２０，２１がそれぞれ左，右方向に間隔をもって設けられている。そして、駆動用の可動側電極部２０の櫛歯状電極２０Ａは、駆動用の固定側電極部１６の各櫛歯状電極１６Ｂと噛合し、駆動用の可動側電極部２１の櫛歯状電極２１Ａは、駆動用の固定側電極部１７の各櫛歯状電極１７Ｂと噛合している。   Further, the outer frame body 8 of the second central mass portion 7 is also provided with a movable electrode portion 19 for driving corresponding to each fixed-side electrode portion 17 for driving, and the comb-like electrode 19A is It meshes with each comb-like electrode 17A of the fixed-side electrode portion 17. Further, similarly, the movable side electrode portions 20 and 21 for driving are also provided in the outer mass portions 11 and 12 with a spacing in the left and right directions, respectively. Then, the comb-like electrode 20A of the driving movable side electrode portion 20 meshes with each comb-like electrode 16B of the driving fixed side electrode portion 16, and the comb-like electrode of the driving movable side electrode portion 21 is engaged. 21A meshes with each comb-like electrode 17B of the fixed side electrode portion 17 for driving.

ここで、可動側電極部２０の各櫛歯状電極２０Ａは、図３に示すように櫛歯状に並べて配列された複数の幅細な電極板２０ａ，２０ａ，…と、該各電極板２０ａの配列方向両側に位置する幅広な電極板２０ｂ，２０ｃとにより形成され、これらの各電極板２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、Ｙ軸方向に間隔をもって互いに平行にＸ軸方向に延びている。そして、櫛歯状電極２０Ａ，２１Ａについても、前述した図３に示す櫛歯状電極１６Ａ，１６Ｂ，１８Ａ等と同様に、耐久性を高める工夫がなされている。   Here, each comb-like electrode 20A of the movable-side electrode portion 20 includes a plurality of narrow electrode plates 20a, 20a,... Arranged in a comb-teeth shape as shown in FIG. These electrode plates 20a, 20b, and 20c extend in the X-axis direction in parallel to each other at intervals in the Y-axis direction. The comb-like electrodes 20A and 21A are also devised to increase the durability, like the comb-like electrodes 16A, 16B, and 18A shown in FIG.

２２，２２は第１の中央質量部３にＸ軸方向に間隔をもって設けられた変位発生手段（振動発生手段）としての左，右の個別振動発生部で、該各個別振動発生部２２は、駆動用の固定側電極部１６の各櫛歯状電極１６Ａと、駆動用の可動側電極部１８の各櫛歯状電極１８Ａとによってそれぞれ構成されている。   22 and 22 are left and right individual vibration generating units as displacement generating means (vibration generating means) provided in the first central mass portion 3 at intervals in the X-axis direction. Each of the comb-like electrodes 16A of the driving-side fixed electrode portion 16 and each of the comb-like electrodes 18A of the driving-side movable electrode portion 18 are configured.

この場合、駆動用の固定側電極部１６と可動側電極部１８とは、図３、図４に示す如く夫々の電極板１６ａ，１６ｂ，１６ｃと電極板１８ａ，１８ｂ，１８ｃとが、１本ずつ噛み合うように配置され、図４に示すように電極板間の距離Ｓ，Ｓ，…が均一となるようにそれぞれ等しい寸法に設定されている。   In this case, the fixed electrode portion 16 for driving and the movable electrode portion 18 are composed of one electrode plate 16a, 16b, 16c and one electrode plate 18a, 18b, 18c as shown in FIGS. They are arranged so as to mesh with each other, and as shown in FIG. 4, the distances between the electrode plates S, S,...

２３，２３は第２の中央質量部７に設けられた他の変位発生手段（振動発生手段）としての左，右の個別振動発生部で、該各個別振動発生部２３は、駆動用の固定側電極部１７の各櫛歯状電極１７Ａと、駆動用の可動側電極部１９の各櫛歯状電極１９Ａとによりそれぞれ構成されている。そして、各個別振動発生部２３においても、固定側電極部１７の各櫛歯状電極１７Ａと可動側電極部１９の各櫛歯状電極１９Ａとが互いに隙間をもって噛合するように配置され、電極板間の距離がそれぞれ等しい寸法に設定されている。   Reference numerals 23 and 23 denote left and right individual vibration generation units as other displacement generation units (vibration generation units) provided in the second central mass unit 7. Each of the individual vibration generation units 23 is fixed for driving. Each comb-like electrode 17A of the side electrode portion 17 and each comb-like electrode 19A of the movable side electrode portion 19 for driving are configured. In each individual vibration generating unit 23, each comb-shaped electrode 17A of the fixed-side electrode unit 17 and each comb-shaped electrode 19A of the movable-side electrode unit 19 are arranged so as to mesh with each other with a gap therebetween, and the electrode plate The distance between them is set to the same size.

また、２４，２４は第１の外側質量部１１に設けられた変位発生手段（振動発生手段）としての左，右の個別振動発生部で、該各個別振動発生部２４は、駆動用の固定側電極部１６の各櫛歯状電極１６Ｂと、駆動用の可動側電極部２０の各櫛歯状電極２０Ａとにより構成され、それぞれの櫛歯状電極１６Ｂ，２０Ａが互いに隙間をもって噛合している。そして、各個別振動発生部２４でも、互いに噛合する櫛歯状電極１６Ｂ，櫛歯状電極２０Ａは、電極板間の距離がそれぞれ等しい寸法に設定されている。   Reference numerals 24 and 24 denote left and right individual vibration generators serving as displacement generating means (vibration generating means) provided in the first outer mass section 11, and each individual vibration generating section 24 is fixed for driving. Each comb-like electrode 16B of the side electrode portion 16 and each comb-like electrode 20A of the movable movable electrode portion 20 for driving are configured so that the respective comb-like electrodes 16B and 20A mesh with each other with a gap therebetween. . In each individual vibration generating unit 24, the interdigital electrode 16B and the interdigital electrode 20A that are meshed with each other are set to have the same distance between the electrode plates.

さらに、２５，２５は第２の外側質量部１２に設けられた変位発生手段（振動発生手段）としての左，右の個別振動発生部で、該各個別振動発生部２５は、駆動用の固定側電極部１７の各櫛歯状電極１７Ｂと、駆動用の可動側電極部２１の各櫛歯状電極２１Ａとにより構成され、それぞれの櫛歯状電極１７Ｂ，２１Ａが互いに隙間をもって噛合している。そして、各個別振動発生部２５でも、互いに噛合する櫛歯状電極１７Ｂ，櫛歯状電極２１Ａは、電極板間の距離がそれぞれ等しい寸法に設定されている。   Further, 25 and 25 are left and right individual vibration generating sections as displacement generating means (vibration generating means) provided in the second outer mass section 12, and each individual vibration generating section 25 is fixed for driving. Each comb-like electrode 17B of the side electrode portion 17 and each comb-like electrode 21A of the driving movable side electrode portion 21 are configured so that the comb-like electrodes 17B and 21A mesh with each other with a gap therebetween. . In each individual vibration generating unit 25, the comb-like electrode 17B and the comb-like electrode 21A meshing with each other are set to have the same distance between the electrode plates.

このように、本実施の形態では、図２に示す如く、各質量部３，７，１１，１２にそれぞれ対応させて個別振動発生部２２，２３，２４，２５を設けている。そして、これらの個別振動発生部２２〜２５によって静電力（駆動力）Ｆ1 ，Ｆ2 ，Ｆ3 ，Ｆ4 をそれぞれ発生することにより、各質量部３，７，１１，１２を振動させる構成としている。   Thus, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the individual vibration generators 22, 23, 24, and 25 are provided in correspondence with the mass units 3, 7, 11, and 12, respectively. The individual vibration generators 22 to 25 generate electrostatic forces (driving forces) F1, F2, F3, and F4 to vibrate the mass parts 3, 7, 11, and 12, respectively.

この場合、例えばセンサの制御回路（図示せず）から左，右の個別振動発生部２２，２２（駆動用の固定側電極部１６，１６）に対して、互いに逆位相の駆動信号を印加すると、左，右の固定側電極部１６（各櫛歯状電極１６Ａ）と可動側電極部１８（各櫛歯状電極１８Ａ）との間には、駆動力となる静電力が交互に発生し、中央質量部３が矢示ａ1 ，ａ2 方向に振動する。   In this case, for example, when drive signals having phases opposite to each other are applied to the left and right individual vibration generating units 22 and 22 (drive-side fixed electrode units 16 and 16) from a sensor control circuit (not shown), for example. , An electrostatic force serving as a driving force is alternately generated between the left and right fixed electrode portions 16 (each comb-tooth electrode 16A) and the movable electrode portion 18 (each comb-tooth electrode 18A), The central mass part 3 vibrates in the directions indicated by arrows a1 and a2.

また、右，左の個別振動発生部２３，２３（駆動用の固定側電極部１７，１７）には、このときに左，右の個別振動発生部２２，２２と同位相の駆動信号を印加する。これにより、質量部３，７には互いに反対方向の駆動力（例えば、矢示ａ1 ，ａ2 方向の駆動力Ｆ1 ，Ｆ2 ）が付加される。   At this time, drive signals having the same phase as that of the left and right individual vibration generating units 22 and 22 are applied to the right and left individual vibration generating units 23 and 23 (drive-side fixed electrode units 17 and 17). To do. Thereby, driving forces in opposite directions (for example, driving forces F1 and F2 in the directions of arrows a1 and a2) are added to the mass parts 3 and 7, respectively.

一方、個別振動発生部２２の櫛歯状電極１６Ａ，１８Ａと個別振動発生部２４の櫛歯状電極１６Ｂ，２０Ａとは、Ｘ軸方向に関して互いに逆向きに延びるように形成されると共に、個別振動発生部２３の櫛歯状電極１７Ａ，１９Ａと個別振動発生部２５の櫛歯状電極１７Ｂ，２１Ａとは、Ｘ軸方向に関して互いに逆向き延びるように形成されている。   On the other hand, the comb-like electrodes 16A and 18A of the individual vibration generating unit 22 and the comb-shaped electrodes 16B and 20A of the individual vibration generating unit 24 are formed so as to extend in opposite directions with respect to the X-axis direction, and the individual vibrations. The comb-shaped electrodes 17A and 19A of the generating unit 23 and the comb-shaped electrodes 17B and 21A of the individual vibration generating unit 25 are formed to extend in opposite directions with respect to the X-axis direction.

即ち、個別振動発生部２２，２５を構成する各櫛歯状電極１６Ａ，１８Ａ，１７Ｂ，２１Ａの伸長方向と、個別振動発生部２３，２４を構成する各櫛歯状電極１７Ａ，１９Ａ，１６Ｂ，２０Ａの伸長方向とは、Ｘ軸方向に関して互いに逆向きに形成されている。   That is, the extending directions of the comb-like electrodes 16A, 18A, 17B, and 21A constituting the individual vibration generating units 22 and 25 and the comb-like electrodes 17A, 19A, and 16B constituting the individual vibration generating units 23 and 24, respectively. The extending direction of 20A is formed opposite to each other with respect to the X-axis direction.

このため、例えば個別振動発生部２２，２５により質量部３，１２に矢示ａ1 方向の駆動力Ｆ1 ，Ｆ4 を付加するときには、個別振動発生部２３，２４により質量部７，１１には矢示ａ2 方向の駆動力Ｆ2 ，Ｆ3 が付加される。この結果、駆動力Ｆ1 ，Ｆ4 と駆動力Ｆ2 ，Ｆ3 とはＸ軸方向に沿って互いに逆方向（逆位相）に作用する。   Therefore, for example, when the driving forces F1 and F4 in the direction indicated by the arrow a1 are applied to the mass parts 3 and 12 by the individual vibration generating parts 22 and 25, the mass parts 7 and 11 are indicated by the arrows by the individual vibration generating parts 23 and 24, respectively. Driving forces F2 and F3 in the a2 direction are added. As a result, the driving forces F1 and F4 and the driving forces F2 and F3 act in opposite directions (in opposite phases) along the X-axis direction.

これにより、本実施の形態では、質量部３，７，１１，１２の位相を個別振動発生部２２，２３，２４，２５によって個別に設定し、隣合う質量部同士が逆位相となる正規の振動モードを強制的に励起する構成としている。   Thereby, in this Embodiment, the phase of mass part 3,7,11,12 is set separately by the separate vibration generation | occurrence | production part 22,23,24,25, and the normal mass from which adjacent mass parts become an antiphase The vibration mode is forcibly excited.

次に、角速度の検出機構について説明すると、この検出機構は、後述する固定側検出電極部２６、可動側検出電極部２８からなる第１の角速度検出部３０と、後述する固定側検出電極部２７、可動側検出電極部２９からなる第２の角速度検出部３１とにより構成されている。   Next, the angular velocity detection mechanism will be described. This detection mechanism includes a first angular velocity detection unit 30 including a fixed-side detection electrode unit 26 and a movable-side detection electrode unit 28, which will be described later, and a fixed-side detection electrode unit 27, which will be described later. The second angular velocity detection unit 31 includes the movable detection electrode unit 29.

まず、２６，２７は基板２に設けられた固定側検出電極部で、これらは例えば櫛歯状電極２６Ａ，２７Ａにより構成されるものである。即ち、固定側検出電極部２６は、Ｙ軸方向に間隔をもってＸ軸方向に延びる複数の櫛歯状電極２６Ａを有し、第１の中央質量部３の内側枠体５内に配置されている。また、固定側検出電極部２７は、検出電極部２６とほぼ同様の櫛歯状電極２７Ａを有し、第２の中央質量部７の内側枠体９内に配置されている。そして、この場合の櫛歯状電極２６Ａ，２７Ａについても、前述した図３に示す櫛歯状電極１６Ａ，１６Ｂと同様に、その配列方向の両側で電極板を幅広に形成することにより耐久性を高める工夫がなされている。   First, reference numerals 26 and 27 denote fixed-side detection electrode portions provided on the substrate 2, and these are constituted by comb-like electrodes 26A and 27A, for example. That is, the fixed-side detection electrode part 26 has a plurality of comb-like electrodes 26A extending in the X-axis direction with an interval in the Y-axis direction, and is arranged in the inner frame 5 of the first central mass part 3. . The fixed detection electrode unit 27 includes a comb-like electrode 27A that is substantially the same as the detection electrode unit 26, and is disposed in the inner frame 9 of the second central mass unit 7. The comb-like electrodes 26A and 27A in this case also have durability by forming the electrode plates wide on both sides in the arrangement direction, like the comb-like electrodes 16A and 16B shown in FIG. A device to raise is made.

２８は固定側検出電極部２６に対応して中央質量部３の内側枠体５に設けられた可動側検出電極部で、該可動側検出電極部２８は、固定側検出電極部２６の各櫛歯状電極２６ＡとＹ軸方向の隙間をもって噛合する複数の櫛歯状電極２８Ａを有している。   Reference numeral 28 denotes a movable side detection electrode portion provided on the inner frame 5 of the central mass portion 3 corresponding to the fixed side detection electrode portion 26, and the movable side detection electrode portion 28 corresponds to each comb of the fixed side detection electrode portion 26. A plurality of comb-like electrodes 28A meshing with the tooth-like electrodes 26A with a gap in the Y-axis direction are provided.

また、２９は固定側検出電極部２７に対応して中央質量部７の内側枠体９に設けられた可動側検出電極部で、該可動側検出電極部２９の櫛歯状電極２９Ａは、固定側検出電極部２７の各櫛歯状電極２７ＡとＹ軸方向の隙間をもって噛合している。そして、この場合の櫛歯状電極２８Ａ，２９Ａについても、前述した図３に示す櫛歯状電極１８Ａ，２０Ａと同様に、その配列方向の両側で電極板を幅広に形成することにより耐久性を高める工夫がなされている。   Reference numeral 29 denotes a movable side detection electrode portion provided on the inner frame 9 of the central mass portion 7 corresponding to the fixed side detection electrode portion 27. The comb-like electrode 29A of the movable side detection electrode portion 29 is fixed. It meshes with each comb-like electrode 27A of the side detection electrode portion 27 with a gap in the Y-axis direction. The comb-like electrodes 28A and 29A in this case also have durability by forming electrode plates wide on both sides in the arrangement direction, like the comb-like electrodes 18A and 20A shown in FIG. A device to raise is made.

３０は中央質量部３に設けられた外力検出手段（変位検出手段）としての第１の角速度検出部で、該第１の角速度検出部３０は、固定側検出電極部２６と可動側検出電極部２８とからなり、これらの櫛歯状電極２６Ａ，２８Ａは、所謂平行平板コンデンサとして構成されている。そして、第１の角速度検出部３０は、第１の中央質量部３がＺ軸周りの角速度ΩによってＹ軸方向に変位するときに、その変位量を検出電極部２６，２８（櫛歯状電極２６Ａ，２８Ａ）間の電極間距離に基づいた静電容量の変化により角速度Ωとして検出するものである。   Reference numeral 30 denotes a first angular velocity detection unit as an external force detection unit (displacement detection unit) provided in the central mass unit 3. The first angular velocity detection unit 30 includes a fixed detection electrode unit 26 and a movable detection electrode unit. 28. These comb-like electrodes 26A and 28A are configured as so-called parallel plate capacitors. When the first central mass unit 3 is displaced in the Y-axis direction by the angular velocity Ω around the Z-axis, the first angular velocity detection unit 30 detects the displacement amount by using the detection electrode units 26 and 28 (comb-like electrodes). 26A, 28A) is detected as an angular velocity Ω by a change in capacitance based on the distance between the electrodes.

３１は中央質量部７に設けられた外力検出手段（変位検出手段）としての第２の角速度検出部で、該第２の角速度検出部３１は、固定側検出電極部２７と可動側検出電極部２９とにより構成されている。そして、第２の角速度検出部３１は、第２の中央質量部７が角速度ΩによってＹ軸方向に変位するときに、その変位量を検出電極部２７，２９（櫛歯状電極２７Ａ，２９Ａ）間の電極間距離に基づいた静電容量の変化により角速度Ωとして検出する。   Reference numeral 31 denotes a second angular velocity detection unit as an external force detection unit (displacement detection unit) provided in the central mass unit 7. The second angular velocity detection unit 31 includes a fixed detection electrode unit 27 and a movable detection electrode unit. 29. Then, when the second central mass unit 7 is displaced in the Y-axis direction by the angular velocity Ω, the second angular velocity detection unit 31 detects the displacement amount by the detection electrode units 27 and 29 (comb-like electrodes 27A and 29A). The angular velocity Ω is detected by the change in capacitance based on the distance between the electrodes.

ここで、第１の角速度検出部３０は、例えば中央質量部３の内側枠体５がＹ軸方向に沿って矢示ｂ1 方向に変位するときに検出電極部２６，２８（櫛歯状電極２６Ａ，２８Ａ）間の静電容量が増大し、内側枠体５が矢示ｂ2 方向に変位するときに静電容量が減少する。   Here, the first angular velocity detection unit 30 detects the detection electrode units 26 and 28 (comb-like electrodes 26A, for example, when the inner frame 5 of the central mass unit 3 is displaced in the arrow b1 direction along the Y-axis direction. , 28A) increases, and the capacitance decreases when the inner frame 5 is displaced in the direction of arrow b2.

これとは逆に、第２の角速度検出部３１は、例えば中央質量部７の内側枠体９が矢示ｂ1 方向に変位するときに検出電極部２７，２９（櫛歯状電極２７Ａ，２９Ａ）間の静電容量が減少し、内側枠体９が矢示ｂ2 方向に変位するときに静電容量が増大するものである。   On the contrary, the second angular velocity detection unit 31 detects the detection electrode units 27 and 29 (comb-like electrodes 27A and 29A) when, for example, the inner frame 9 of the central mass unit 7 is displaced in the arrow b1 direction. When the inner frame 9 is displaced in the direction of the arrow b2, the capacitance increases.

３２，３２は外側質量部１１，１２の近傍で基板２にそれぞれ設けられた固定側モニタ電極で、該各固定側モニタ電極３２は、図１中に例示するように櫛歯状電極を用いて形成され、外側質量部１１，１２に設けられた可動側モニタ電極３３（櫛歯状電極）と隙間をもって噛合している。   Reference numerals 32 and 32 denote fixed-side monitor electrodes provided on the substrate 2 in the vicinity of the outer mass portions 11 and 12, respectively. Each fixed-side monitor electrode 32 uses a comb-like electrode as illustrated in FIG. The movable monitor electrode 33 (comb-like electrode) formed on the outer mass portions 11 and 12 is meshed with a gap.

そして、固定側，可動側モニタ電極３２，３３の櫛歯状電極についても、前述した図３に示す櫛歯状電極１６Ａ，１６Ｂ，１８Ａ，２０Ａと同様に、その配列方向の両側で電極板を幅広に形成することにより耐久性を高める工夫がなされている。   As for the comb-like electrodes of the fixed and movable monitor electrodes 32 and 33, the electrode plates are arranged on both sides in the arrangement direction similarly to the comb-like electrodes 16A, 16B, 18A and 20A shown in FIG. A device has been devised to increase durability by forming it wide.

３４，３４は外側質量部１１，１２にそれぞれ設けられた変位検出手段としての振動モニタ部で、該各振動モニタ部３４は、それぞれ櫛歯状電極からなる固定側モニタ電極３２と可動側モニタ電極３３とにより構成され、センサの前記制御回路等によって駆動信号をフィードバック制御するために外側質量部１１，１２の振動状態をモニタするものである。   Reference numerals 34 and 34 denote vibration monitor portions as displacement detecting means provided in the outer mass portions 11 and 12, respectively. The vibration monitor portions 34 are respectively a fixed monitor electrode 32 and a movable monitor electrode made of comb-like electrodes. 33, and the vibration state of the outer mass portions 11 and 12 is monitored for feedback control of the drive signal by the control circuit of the sensor.

本実施の形態による角速度センサ１は、上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。   The angular velocity sensor 1 according to the present embodiment has the above-described configuration, and the operation thereof will be described next.

まず、例えばセンサの制御回路から左，右の個別振動発生部２２，２２（駆動用の固定側電極部１６，１６）に対して、互いに逆位相となる交流の駆動信号を直流バイアス電圧と共に印加すると、左，右の駆動用の固定側電極部１６（各櫛歯状電極１６Ａ）と駆動用の可動側電極部１８（各櫛歯状電極１８Ａ）との間には、駆動力となる静電力が交互に発生し、中央質量部３が矢示ａ1 ，ａ2 方向に振動する。   First, for example, AC drive signals having opposite phases to each other are applied to the left and right individual vibration generating units 22 and 22 (drive-side fixed electrode units 16 and 16) from a sensor control circuit together with a DC bias voltage. Then, a static force serving as a driving force is provided between the left and right driving fixed side electrode portions 16 (each comb-like electrode 16A) and the driving movable side electrode portion 18 (each comb-like electrode 18A). Electric power is generated alternately, and the central mass portion 3 vibrates in the directions indicated by arrows a1 and a2.

このとき、右，左の個別振動発生部２３，２３（駆動用の固定側電極部１７，１７）には、左，右の個別振動発生部２２，２２と同位相の駆動信号を印加する。これにより、質量部３，７には互いに反対方向の駆動力（例えば、矢示ａ1 ，ａ2 方向の駆動力Ｆ1 ，Ｆ2 ）が付加される。   At this time, a drive signal having the same phase as that of the left and right individual vibration generating units 22 and 22 is applied to the right and left individual vibration generating units 23 and 23 (drive-side fixed electrode units 17 and 17). Thereby, driving forces in opposite directions (for example, driving forces F1 and F2 in the directions of arrows a1 and a2) are added to the mass parts 3 and 7, respectively.

一方、個別振動発生部２２の櫛歯状電極１６Ａ，１８Ａと個別振動発生部２４の櫛歯状電極１６Ｂ，２０Ａとは、Ｘ軸方向に関して反対向きに形成されると共に、個別振動発生部２３の櫛歯状電極１７Ａ，１９Ａと個別振動発生部２５の櫛歯状電極１７Ｂ，２１Ａとは、Ｘ軸方向に関して反対向きに形成されている。このため、質量部７，１１には質量部３，１２と逆向きの駆動力（例えば、駆動力Ｆ1 ，Ｆ4 とは逆方向の駆動力Ｆ2 ，Ｆ3 ）が付加される。   On the other hand, the comb-shaped electrodes 16A and 18A of the individual vibration generating unit 22 and the comb-shaped electrodes 16B and 20A of the individual vibration generating unit 24 are formed in opposite directions with respect to the X-axis direction, and the individual vibration generating unit 23 The comb-shaped electrodes 17A and 19A and the comb-shaped electrodes 17B and 21A of the individual vibration generating unit 25 are formed in opposite directions with respect to the X-axis direction. For this reason, a driving force (for example, driving forces F2, F3 in a direction opposite to the driving forces F1, F4) opposite to the mass portions 3, 12 is added to the mass portions 7, 11.

この結果、例えば個別振動発生部２２，２５によって質量部３，１２に矢示ａ1 方向の駆動力Ｆ1 ，Ｆ4 が付加されるときには、個別振動発生部２３，２４によって質量部７，１１に逆方向（矢示ａ2 方向）の駆動力Ｆ2 ，Ｆ3 が付加される。これにより、質量部３，１２と質量部７，１１とは、これら全体の重心Ｇをほぼ一定の位置として互いに逆位相で振動し、その振動状態は、重心Ｇを挟んで対称位置を保持することによりバランスのよいものとなる。   As a result, for example, when the driving forces F1 and F4 in the direction of arrow a1 are applied to the mass parts 3 and 12 by the individual vibration generating parts 22 and 25, the individual vibration generating parts 23 and 24 cause the mass parts 7 and 11 to move in the reverse direction. Driving forces F2 and F3 (in the direction of arrow a2) are added. As a result, the mass parts 3 and 12 and the mass parts 7 and 11 vibrate in opposite phases with the center of gravity G of the whole as a substantially constant position, and the vibration state maintains a symmetrical position across the center of gravity G. It will be well balanced.

次に、角速度の検出動作について述べると、まず質量部３，７，１１，１２が振動した状態で基板２にＺ軸周りの角速度Ωが加わると、中央質量部３のうち一方の質量部３は、下記の数１式に示すＹ軸方向のコリオリ力Ｆｃを受けるようになる。このため、中央質量部３の内側枠体５は、内側支持梁６が撓み変形することにより、例えばコリオリ力Ｆｃに応じて矢示ｂ1 方向に変位する。   Next, the angular velocity detection operation will be described. First, when the angular velocity Ω around the Z axis is applied to the substrate 2 in a state where the mass portions 3, 7, 11, 12 are vibrated, one mass portion 3 of the central mass portion 3 is applied. Receives the Coriolis force Fc in the Y-axis direction shown in the following equation (1). For this reason, the inner frame 5 of the central mass portion 3 is displaced in the direction of the arrow b1 according to, for example, the Coriolis force Fc when the inner support beam 6 is bent and deformed.

Figure 2009014664
Figure 2009014664

また、他方の中央質量部７は、中央質量部３と逆位相（逆方向の速度）で振動しているため、中央質量部３と逆向きのコリオリ力（−Ｆｃ）を受けるようになり、その内側枠体９は矢示ｂ2 方向に変位する。   In addition, the other central mass portion 7 vibrates at a phase opposite to that of the central mass portion 3 (speed in the reverse direction), and thus receives a Coriolis force (-Fc) in a direction opposite to that of the central mass portion 3. The inner frame 9 is displaced in the direction of arrow b2.

これにより、角速度検出部３０，３１では、内側枠体５，９の変位に従ってそれぞれの電極間距離が近づき、静電容量がそれぞれ増大するので、これらの静電容量の変化をＺ軸周りの角速度Ωとして検出することができる。   Thereby, in the angular velocity detectors 30 and 31, the distances between the electrodes approach each other according to the displacement of the inner frames 5 and 9, and the capacitances increase, respectively. It can be detected as Ω.

ところで、図３、図４に例示したように個別振動発生部２２を構成する固定側電極部１６（櫛歯状電極１６Ａ）と可動側電極部１８（櫛歯状電極１８Ａ）は、例えばエッチング等の微細加工技術を用いて形成され、夫々の電極板１６ａ，１６ｂ，１６ｃと電極板１８ａ，１８ｂ，１８ｃとが小さな隙間（図４中に示す距離Ｓ）を介して互いに噛み合うように配設する構成としているため、例えば車両等に搭載した状態で外部から衝撃が加えられたときに、下記のような問題が生じる虞れがある。   By the way, as illustrated in FIG. 3 and FIG. 4, the fixed side electrode part 16 (comb-like electrode 16A) and the movable side electrode part 18 (comb-like electrode 18A) constituting the individual vibration generating part 22 are etched, for example. The electrode plates 16a, 16b, 16c and the electrode plates 18a, 18b, 18c are arranged so as to mesh with each other through a small gap (distance S shown in FIG. 4). Because of the configuration, for example, when an impact is applied from the outside in a state of being mounted on a vehicle or the like, the following problems may occur.

即ち、図５、図６に示す比較例を参照して説明すると、一方の櫛歯状電極１６Ａは基板上に固定して設けられた固定側電極であり、他方の櫛歯状電極１８Ａは基板上で変位可能な可動側電極となっている。そして、夫々の電極板１６ａ′，１８ａ′は、微小な隙間を介して互いに対向し隣合うように配置され、しかも、各電極板１６ａ′，１８ａ′は微細加工により可能な限り細幅に形成し、装置の小型化等を図るようにしている。   That is, with reference to the comparative examples shown in FIGS. 5 and 6, one comb-like electrode 16A is a fixed-side electrode fixed on the substrate, and the other comb-like electrode 18A is the substrate. It is a movable electrode that can be displaced above. The respective electrode plates 16a 'and 18a' are arranged so as to face each other with a minute gap therebetween, and the electrode plates 16a 'and 18a' are formed as narrow as possible by fine processing. Therefore, the size of the apparatus is reduced.

このため、当該装置に前述の如き衝撃的な外力が作用したときには、例えば可動側の櫛歯状電極１８Ａが固定側の櫛歯状電極１６Ａに対して図６に例示する如く斜めに傾き、この状態で両者の電極板１６ａ′，１８ａ′が互いに接触、干渉することがあり、最悪の場合には、いずれか一方の電極板１６ａ′，１８ａ′が損傷、折損されてしまう。この電極板１６ａ′，１８ａ′の接触、干渉は、各電極板１６ａ′，１８ａ′のうち配列方向の一側または他側に位置する電極板１６ａ′，１８ａ′同士で起こり易い。そして、各電極板１６ａ′，１８ａ′のうちいずれか一本が損傷、破損されたときには、その破片が他の電極板１６ａ′，１８ａ′の間等に入り込み、これによりセンサとしての性能が損なわれ、装置の信頼性、寿命が低下する原因となる。   Therefore, when a shocking external force as described above is applied to the device, for example, the movable comb-like electrode 18A is inclined with respect to the fixed comb-like electrode 16A as illustrated in FIG. In the state, the two electrode plates 16a 'and 18a' may contact and interfere with each other, and in the worst case, one of the electrode plates 16a 'and 18a' is damaged or broken. The contact and interference between the electrode plates 16a 'and 18a' are likely to occur between the electrode plates 16a 'and 18a' located on one side or the other side of the arrangement direction of the electrode plates 16a 'and 18a'. When any one of the electrode plates 16a 'and 18a' is damaged or broken, the broken piece enters between the other electrode plates 16a 'and 18a', thereby impairing the performance as a sensor. As a result, the reliability and life of the device are reduced.

そこで、本実施の形態では、図４に示す如く固定側の櫛歯状電極１６Ａを構成する各電極板１６ａ，１６ｂ，１６ｃのうち、その配列方向の一側と他側に位置する電極板１６ｂ，１６ｃを、配列方向の中間に位置する各電極板１６ａよりも幅広に形成する構成としている。また、可動側の櫛歯状電極１８Ａについても、その配列方向の一側と他側に位置する電極板１８ｂ，１８ｃを配列方向の中間に位置する各電極板１８ａよりも幅広に形成する構成としている。   Therefore, in the present embodiment, among the electrode plates 16a, 16b, and 16c constituting the fixed comb-like electrode 16A as shown in FIG. 4, the electrode plate 16b positioned on one side and the other side in the arrangement direction. , 16c are formed wider than the respective electrode plates 16a located in the middle of the arrangement direction. Further, the movable comb-like electrode 18A is also configured so that the electrode plates 18b and 18c located on one side and the other side in the arrangement direction are wider than the electrode plates 18a located in the middle of the arrangement direction. Yes.

これにより、固定側の櫛歯状電極１６Ａでは、配列方向の一側と他側に位置する幅広な電極板１６ｂ，１６ｃにより電極としての強度を高めることができ、可動側の櫛歯状電極１８Ａでも、配列方向の一側と他側に位置する幅広な電極板１８ｂ，１８ｃにより電極としての強度を高めることができ、外部からの衝撃等で櫛歯状電極１６Ａ，１８Ａの電極板１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１８ａ，１８ｂ，１８ｃが折損されるのを防ぐことができる。   Thereby, in the comb-like electrode 16A on the fixed side, the strength as an electrode can be increased by the wide electrode plates 16b and 16c located on one side and the other side in the arrangement direction, and the comb-like electrode 18A on the movable side can be increased. However, the strength of the electrodes can be increased by the wide electrode plates 18b and 18c positioned on the one side and the other side in the arrangement direction, and the electrode plates 16a and 16b of the comb-like electrodes 16A and 18A can be applied by an external impact or the like. 16c, 18a, 18b, 18c can be prevented from being broken.

即ち、一対の櫛歯状電極１６Ａ，１８Ａの一方が他方に対して傾いたとしても、例えば幅広に形成した電極板１６ｂ、１８ｃ（１６ｃ，１８ｂ）が先に接触して幅細な電極板１６ａ，１８ａ同士が直に接触するのを抑えることができ、各電極板１６ａ，１８ａの折損等を幅広な電極板１６ｂ、１８ｃ（１６ｃ，１８ｂ）を用いて防ぐことができる。   That is, even if one of the pair of comb-like electrodes 16A and 18A is inclined with respect to the other, for example, the electrode plates 16b and 18c (16c and 18b) formed wider are first contacted and the narrow electrode plate 16a. , 18a can be prevented from coming into direct contact with each other, and breakage or the like of the electrode plates 16a, 18a can be prevented by using the wide electrode plates 16b, 18c (16c, 18b).

このため、配列方向の中間に位置する各電極板１６ａ，１８ａを幅広に形成したりする必要がなくなり、櫛歯（電極板）の本数を減らすことなく、折損等の発生を防止できる上に、例えば個別振動発生部２２としての性能、またはセンサとしての検出感度等を確保しつつ、信頼性を向上することができ、全体をコンパクトに形成して小型、軽量化も図ることができる。   For this reason, it is not necessary to form each electrode plate 16a, 18a located in the middle of the arrangement direction wide, and it is possible to prevent the occurrence of breakage without reducing the number of comb teeth (electrode plates). For example, the reliability as the individual vibration generating unit 22 or the detection sensitivity as a sensor can be ensured, and the reliability can be improved, and the whole can be made compact to reduce the size and weight.

また、一対の櫛歯状電極１６Ａ，１８Ａは、それぞれの電極板１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１８ａ，１８ｂ，１８ｃが１本ずつ交互に噛み合うように配置しているので、電極間の対向面積を各電極板毎に広く確保することができ、コンパクトに形成して性能アップを図ることができる。しかも、交互に噛み合うように配置した１本毎の電極板１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１８ａ，１８ｂ，１８ｃが損傷、折損されるのを防止することができる。   Further, the pair of comb-like electrodes 16A, 18A are arranged so that the electrode plates 16a, 16b, 16c, 18a, 18b, 18c are alternately meshed one by one. It can be secured widely for each electrode plate, and can be compactly formed to improve performance. Moreover, it is possible to prevent the electrode plates 16a, 16b, 16c, 18a, 18b, and 18c arranged so as to alternately mesh with each other from being damaged or broken.

また、一対の櫛歯状電極１６Ａ，１８Ａは、それぞれの電極板１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１８ａ，１８ｂ，１８ｃを同一の平面上に配置しているので、この場合でも、電極間の対向面積を各電極板毎に広く確保することができ、コンパクトに形成して性能アップを図ることができる。しかも、同一の平面上に配置した各電極板１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１８ａ，１８ｂ，１８ｃが損傷、折損されるのを前述の如く防止することができる。   In addition, since the pair of comb-like electrodes 16A and 18A have the electrode plates 16a, 16b, 16c, 18a, 18b, and 18c arranged on the same plane, the opposing area between the electrodes is also increased in this case. It can be secured widely for each electrode plate, and can be compactly formed to improve performance. Moreover, it is possible to prevent the electrode plates 16a, 16b, 16c, 18a, 18b, and 18c arranged on the same plane from being damaged or broken as described above.

また、一方の櫛歯状電極１８Ａを、可動部としての質量部３と同じ方向に動く可動側電極とし、各櫛歯状電極１６Ａ，１８Ａは夫々の電極板１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１８ａ，１８ｂ，１８ｃが電極の動く方向（Ｘ軸方向）と平行な方向に延びる構成としているので、互いに対向する電極間の距離Ｓを可能な限り小さくでき、両者が重なり合う対向面積の変化を静電力（静電容量）の変化として取出すことができる上に、各電極板が損傷、折損されるのを前述の如く防止することができる。   Also, one comb-like electrode 18A is a movable side electrode that moves in the same direction as the mass portion 3 as the movable portion, and each comb-like electrode 16A, 18A has its respective electrode plate 16a, 16b, 16c, 18a, 18b. , 18c extend in a direction parallel to the direction in which the electrodes move (X-axis direction), the distance S between the electrodes facing each other can be made as small as possible, and the change in the facing area where they overlap can be changed by electrostatic force (electrostatic force). In addition to being able to be taken out as a change in electric capacity, it is possible to prevent each electrode plate from being damaged or broken as described above.

また、一対の櫛歯状電極１６Ａ，１８Ａは、互いに隙間をもって噛合するように配置された各電極板１６ａ，１６ｂ，１６ｃと電極板１８ａ，１８ｂ，１８ｃとの距離Ｓ(図４参照)を等しくする構成としているので、電極板１６ａ，１８ａ等の延設（伸長）方向と平行に可動側電極が動くときに、両者が重なり合う対向面積の変化を静電力（静電容量）の変化として取出すことができる上に、互いに対向する電極間の距離を可能な限り小さくして、櫛歯状電極１６Ａ，１８Ａの小型、軽量化を図ることができる。   Further, the pair of comb-like electrodes 16A, 18A have the same distance S (see FIG. 4) between the electrode plates 16a, 16b, 16c and the electrode plates 18a, 18b, 18c arranged so as to mesh with each other. Therefore, when the movable electrode moves in parallel with the extending (extending) direction of the electrode plates 16a, 18a, etc., the change in the facing area where both overlap is taken out as the change in electrostatic force (capacitance). In addition, the distance between the electrodes facing each other can be made as small as possible, so that the comb-shaped electrodes 16A and 18A can be reduced in size and weight.

そして、上記の各点は、図３、図４に例示した個別振動発生部２２の固定側電極部１６（櫛歯状電極１６Ａ）と可動側電極部１８（櫛歯状電極１８Ａ）とに限るものではなく、他の個別振動発生部２３，２４，２５の櫛歯状電極１７Ａ，１９Ａ，１６Ｂ，２０Ａ，１７Ｂ，２１Ａについても同様である。   The above points are limited to the fixed-side electrode portion 16 (comb-like electrode 16A) and the movable-side electrode portion 18 (comb-like electrode 18A) of the individual vibration generating portion 22 illustrated in FIGS. The same applies to the comb-like electrodes 17A, 19A, 16B, 20A, 17B, and 21A of the other individual vibration generators 23, 24, and 25.

また、角速度検出部３０の検出電極部２６，２８（櫛歯状電極２６Ａ，２８Ａ）、角速度検出部３１の検出電極部２７，２９（櫛歯状電極２７Ａ，２９Ａ）についても、さらには、固定側，可動側モニタ電極３２，３３の櫛歯状電極についても、同様な効果を奏する。   Further, the detection electrode units 26 and 28 (comb-like electrodes 26A and 28A) of the angular velocity detection unit 30 and the detection electrode units 27 and 29 (comb-like electrodes 27A and 29A) of the angular velocity detection unit 31 are also fixed. The same effect can be obtained with the comb-like electrodes of the side and movable monitor electrodes 32 and 33.

従って、本実施の形態によれば、前述の如き構成を採用することにより、櫛歯状電極１６Ａ，１８Ａ，１７Ａ，１９Ａ，１６Ｂ，２０Ａ，１７Ｂ，２１Ａ等の耐久性、寿命を向上できると共に、装置としての性能を十分に確保することができ、信頼性を高めることができる。   Therefore, according to the present embodiment, by adopting the configuration as described above, the durability and life of the comb-like electrodes 16A, 18A, 17A, 19A, 16B, 20A, 17B, 21A and the like can be improved. The performance as a device can be sufficiently secured, and the reliability can be improved.

次に、図７および図８は第２の実施の形態を示し、本実施の形態では櫛歯式可動装置としての座屈型アクチュエータを、光スイッチに適用した場合を例に挙げて説明する。   Next, FIGS. 7 and 8 show a second embodiment. In this embodiment, a buckling actuator as a comb-type movable device is applied to an optical switch as an example.

図中、４１は座屈型アクチュエータとしての光スイッチ、４２は該光スイッチ４１のベースとなる基板で、該基板４２は、例えばガラス板等により数ミリ程度の大きさの四角形状に形成され、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のうち、例えばＸ軸とＹ軸とに沿って水平方向に延びている。   In the figure, 41 is an optical switch as a buckling type actuator, 42 is a substrate which is the base of the optical switch 41, and the substrate 42 is formed in a square shape with a size of about several millimeters by a glass plate, for example. Of the X axis, Y axis, and Z axis orthogonal to each other, for example, the X axis and the Y axis extend in the horizontal direction.

また、基板４２の表面側には、例えば低抵抗な単結晶シリコン材料等にエッチング加工を施すことにより、後述の可動体４４、ミラー部４５、固定部４６、支持梁４７、回転支持部４８と、光スイッチ４１の切換手段を構成する後述の櫛歯状電極４９，５０，５２，５３等とが形成されている。   Further, on the surface side of the substrate 42, for example, a low-resistance single crystal silicon material or the like is subjected to an etching process so that a movable body 44, a mirror unit 45, a fixed unit 46, a support beam 47, a rotation support unit 48, which will be described later, Comb-shaped electrodes 49, 50, 52, 53, etc., which will be described later, constituting the switching means of the optical switch 41, are formed.

４３は可動体４４等と一緒に基板４２上に設けられた光学装置で、該光学装置４３は、光ビームを発射する発光部４３Ａ，４３Ｂと、この光ビームを受光する受光部４３Ｃ，４３Ｄとからなり、これらには光ファイバ（図示せず）等がそれぞれ接続されている。そして、光スイッチ４１は、可動体４４の切換位置に応じて発光部４３Ａ，４３Ｂと受光部４３Ｃ，４３Ｄとの間で光ビームの入出力を行う光路を切換えるものである。   An optical device 43 is provided on the substrate 42 together with the movable body 44 and the like. The optical device 43 includes light emitting units 43A and 43B that emit a light beam, and light receiving units 43C and 43D that receive the light beam. These are connected to optical fibers (not shown) and the like. The optical switch 41 switches an optical path for inputting / outputting a light beam between the light emitting units 43A and 43B and the light receiving units 43C and 43D according to the switching position of the movable body 44.

４４は基板４２上に設けられた可動体で、該可動体４４は、例えば細長い棒状体からなり、Ｙ軸方向に沿って直線状に延びている。また、可動体４４は、基板４２に各固定部４６、支持梁４７及び回転支持部４８を介してＹ軸方向に変位可能に支持され、この状態で可動体４４、ミラー部４５、支持梁４７及び回転支持部４８は、基板４２に対して垂直な方向（Ｚ軸方向）に離間している。   Reference numeral 44 denotes a movable body provided on the substrate 42. The movable body 44 is formed of, for example, an elongated rod-like body, and extends linearly along the Y-axis direction. In addition, the movable body 44 is supported on the substrate 42 so as to be displaceable in the Y-axis direction via the fixed portions 46, the support beams 47, and the rotation support portions 48. In this state, the movable body 44, the mirror portion 45, and the support beams 47 are supported. The rotation support portion 48 is separated in a direction perpendicular to the substrate 42 (Z-axis direction).

そして、可動体４４は、後述の変位発生部５１（櫛歯状電極４９，５０）または変位発生部５１（櫛歯状電極５２，５３）のいずれか一方で駆動されることにより、Ｙ軸方向の一側（矢示Ａ方向）または他側（矢示Ｂ方向）に向けて変位する。これによって、可動体４４の位置は、後述のミラー部４５が光路に進入する第１の切換位置（図１参照）と、ミラー部４５が光路から後退する第２の切換位置（図示せず）との間で切換えられるものである。   Then, the movable body 44 is driven by one of a later-described displacement generation unit 51 (comb-like electrodes 49, 50) or displacement generation unit 51 (comb-like electrodes 52, 53), so that the Y-axis direction is driven. Displacement toward one side (arrow A direction) or the other side (arrow B direction). As a result, the position of the movable body 44 is changed between a first switching position (see FIG. 1) where a mirror unit 45 (described later) enters the optical path and a second switching position (not shown) where the mirror unit 45 moves backward from the optical path. Can be switched between.

４５は可動体４４の端部側に設けられたミラー部で、該ミラー部４５は、例えばメッキ、蒸着、スパッタ等の手段を用いて可動体４４の側面に金属膜を形成することにより鏡面仕上げされ、光学装置４３の光路に対して進退可能に配置されている。   Reference numeral 45 denotes a mirror portion provided on the end side of the movable body 44. The mirror portion 45 is mirror-finished by forming a metal film on the side surface of the movable body 44 using, for example, plating, vapor deposition, sputtering, or the like. It is arranged so as to be able to advance and retract with respect to the optical path of the optical device 43.

そして、可動体４４が図１に示す第１の切換位置にあるときには、光ビームがミラー部４５によって反射されることにより、光学装置４３の発光部４３Ａと受光部４３Ｃとの間、及び発光部４３Ｂと受光部４３Ｄとの間でそれぞれ入出力される。また、可動体４４が矢示Ｂ方向に後退した第２の切換位置にあるときには、発光部４３Ａと受光部４３Ｄとの間、及び発光部４３Ｂと受光部４３Ｃとの間で光ビームがそれぞれ入出力され、光路が切換わる。   When the movable body 44 is in the first switching position shown in FIG. 1, the light beam is reflected by the mirror unit 45 so that the light emitting unit 43 </ b> A and the light receiving unit 43 </ b> C of the optical device 43 and the light emitting unit. Input / output is performed between 43B and the light receiving unit 43D. Further, when the movable body 44 is in the second switching position retracted in the direction indicated by the arrow B, the light beam enters between the light emitting unit 43A and the light receiving unit 43D and between the light emitting unit 43B and the light receiving unit 43C. Is output and the optical path is switched.

４６，４６，…は可動体４４を支持するために基板４２に設けられた複数（例えば、４個）の固定部で、これらの固定部４６は、可動体４４を挟んで左，右方向（Ｘ軸方向）の両側に２個ずつ配置され、かつ前，後方向（Ｙ軸方向）にも間隔をもって配置されている。   46, 46,... Are a plurality of (for example, four) fixed portions provided on the substrate 42 to support the movable body 44. These fixed portions 46 are arranged in the left and right directions (with the movable body 44 in between). Two are arranged on both sides in the (X-axis direction), and are also arranged at intervals in the front and rear directions (Y-axis direction).

ここで、固定部４６は、基板４２上に突出する略コ字状の突起物として形成され、その内側には、可動体４４に面して開口する四角形状の凹窪部４６Ａが設けられている。また、各固定部４６には、可動体４４を介して後述する可動側の櫛歯状電極５０，５２に給電するための配線（図示せず）等が接続されている。   Here, the fixed portion 46 is formed as a substantially U-shaped projection projecting on the substrate 42, and a rectangular concave portion 46 </ b> A that opens facing the movable body 44 is provided on the inside thereof. Yes. Each fixed portion 46 is connected to wiring (not shown) for supplying power to movable comb-like electrodes 50 and 52 described later via the movable body 44.

４７，４７，…は各固定部４６と可動体４４との間にそれぞれ設けられた例えば４本の支持梁で、該各支持梁４７は、可動体４４の変位方向に対して直交しない方向（例えば、Ｘ軸方向とＹ軸方向とにわたる斜め方向）に延びている。そして、各支持梁４７は、可動体４４を挟んでＸ軸方向の両側に２本ずつ配置され、Ｙ軸方向に間隔をもって配置されると共に、これら前，後、左，右の４箇所で可動体４４をＹ軸方向に変位可能に支持している。   , 47 are, for example, four support beams provided between each fixed portion 46 and the movable body 44, and each of the support beams 47 is in a direction that is not orthogonal to the displacement direction of the movable body 44 ( For example, it extends in an oblique direction extending between the X-axis direction and the Y-axis direction. Each support beam 47 is disposed on both sides in the X-axis direction with the movable body 44 interposed therebetween, and is disposed at intervals in the Y-axis direction, and is movable at four locations, front, rear, left, and right. The body 44 is supported so as to be displaceable in the Y-axis direction.

また、支持梁４７は、その基端側に位置する端部４７Ａが後述の回転支持部４８を介して固定部４６に連結され、その先端側に位置する端部４７Ｂが可動体４４に連結されている。そして、支持梁４７は、可動体４４と固定部４６との間で座屈（撓み変形）可能に形成され、その端部４７Ａ，４７Ｂは、可動体４４や固定部４６（回転支持部４８）に対してＹ軸方向に屈曲可能となっている。   The support beam 47 has an end portion 47A positioned on the proximal end side thereof connected to the fixed portion 46 via a rotation support portion 48 described later, and an end portion 47B positioned on the distal end side thereof connected to the movable body 44. ing. The support beam 47 is formed so as to be able to buckle (bend and deform) between the movable body 44 and the fixed portion 46, and its end portions 47A and 47B have the movable body 44 and the fixed portion 46 (rotation support portion 48). On the other hand, it can be bent in the Y-axis direction.

ここで、可動体４４が第１の切換位置にある状態では、図１に示す如く、支持梁４７が第１の切換位置側（矢示Ａ方向）に斜めに延びた状態に保持され、このときに支持梁４７は、その撓み変形や端部４７Ａ，４７Ｂの屈曲等が生じていない初期状態となっている。また、可動体４４が第２の切換位置に変位したときには、各支持梁４７は、端部４７Ａ，４７Ｂが屈曲することにより、第２の切換位置側（矢示Ｂ方向）に向けて斜めに延びた状態となる。   Here, in a state where the movable body 44 is in the first switching position, as shown in FIG. 1, the support beam 47 is held in a state of extending obliquely toward the first switching position (in the direction of arrow A). Sometimes, the support beam 47 is in an initial state in which no bending deformation or bending of the end portions 47A and 47B occurs. When the movable body 44 is displaced to the second switching position, the support beams 47 are inclined toward the second switching position (in the direction indicated by the arrow B) by bending the end portions 47A and 47B. It will be in the extended state.

この場合、支持梁４７から可動体４４に加わる弾性力（ばね力）は、可動体４４が第１の切換位置から第２の切換位置に向けて変位するときに、その途中位置までは可動体４４を第１の切換位置に戻す方向（矢示Ａ方向）に付勢し、可動体４４が第２の切換位置の近傍に達すると、これを第２の切換位置に向けて付勢する方向（矢示Ｂ方向）に変化する。   In this case, when the movable body 44 is displaced from the first switching position toward the second switching position, the elastic force (spring force) applied to the movable body 44 from the support beam 47 is movable up to the intermediate position. When the movable body 44 reaches the vicinity of the second switching position when the movable body 44 reaches the vicinity of the second switching position, the direction is biased toward the second switching position. It changes in the direction of arrow B.

これにより、支持梁４７は、可動体４４が第１，第２の切換位置のいずれにある場合でも、そのばね力によって可動体４４を個々の切換位置に保持でき、光スイッチ４１は、櫛歯状電極４９，５０，５２，５３等への給電を停止した状態でも、可動体４４を所望の切換位置に保持できる自己保持型の光スイッチとして構成されるものである。   As a result, the support beam 47 can hold the movable body 44 at each switching position by the spring force regardless of whether the movable body 44 is in the first or second switching position. Even when power supply to the electrode 49, 50, 52, 53 or the like is stopped, the movable body 44 is configured as a self-holding optical switch that can hold the movable body 44 at a desired switching position.

４８，４８，…は各固定部４６の凹窪部４６Ａと支持梁４７の端部４７Ａとの間にそれぞれ設けられた例えば４個の回転支持部で、該各回転支持部４８は、全体として略Ｔ字状に形成され、固定部４６の凹窪部４６Ａと支持梁４７の端部４７Ａとの間に連結されると共に、Ｚ軸方向に延びる軸線（図示せず）を中心として支持梁４７を回転可能に支持するものである。   48, 48,... Are, for example, four rotation support portions provided between the recessed portion 46A of each fixing portion 46 and the end portion 47A of the support beam 47, and each rotation support portion 48 is formed as a whole. The support beam 47 is formed in a substantially T shape, is connected between the recessed portion 46A of the fixing portion 46 and the end portion 47A of the support beam 47, and has an axis (not shown) extending in the Z-axis direction as a center. Is rotatably supported.

４９，４９は可動体４４の左，右両側に位置して基板４２に設けられた第１の固定側の櫛歯状電極で、これらの櫛歯状電極４９は、その詳細構造が図８に示されているように、櫛歯状に並べて配列された複数の幅細な電極板４９Ａ，４９Ａ，…と、該各電極板４９Ａの配列方向両側に位置する幅広な電極板４９Ｂ，４９Ｃとにより形成され、これらの各電極板４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃは、Ｘ軸方向に間隔をもって互いに平行にＹ軸方向に延びている。   Reference numerals 49 and 49 denote first fixed-side comb-like electrodes provided on the substrate 42 located on both the left and right sides of the movable body 44. These comb-like electrodes 49 have a detailed structure shown in FIG. As shown, a plurality of narrow electrode plates 49A, 49A,... Arranged in a comb-like shape and wide electrode plates 49B, 49C located on both sides in the arrangement direction of the electrode plates 49A. These electrode plates 49A, 49B, and 49C are formed to extend in the Y-axis direction in parallel to each other with an interval in the X-axis direction.

即ち、櫛歯状電極４９を構成する各電極板４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃのうち、その配列方向（Ｘ軸方向）の一側（基端側）に位置する電極板４９Ｂと、配列方向の他側（先端側）に位置する電極板４９Ｃとは、配列方向の中間に位置する各電極板４９ＡよりもＸ軸方向で幅広に形成されている。これにより、幅広な電極板４９Ｂ，４９Ｃは、中間に位置する幅細な各電極板４９Ａよりも高い強度、剛性を有し、櫛歯状電極４９全体の耐久性を向上させるものである。   That is, among the electrode plates 49A, 49B, 49C constituting the comb-like electrode 49, the electrode plate 49B positioned on one side (base end side) of the arrangement direction (X-axis direction) and the other side of the arrangement direction The electrode plate 49C located on the (front end side) is formed wider in the X-axis direction than each electrode plate 49A located in the middle in the arrangement direction. Thus, the wide electrode plates 49B and 49C have higher strength and rigidity than the narrow electrode plates 49A located in the middle, and improve the durability of the comb-like electrode 49 as a whole.

５０，５０は固定側の各櫛歯状電極４９に対向して可動体４４に設けられた第１の可動側の櫛歯状電極で、該各可動側の櫛歯状電極５０も、固定側の櫛歯状電極４９と同様に、櫛歯状に並べて配列された複数の幅細な電極板５０Ａ，５０Ａ，…と、該各電極板５０Ａの配列方向両側に位置する幅広な電極板５０Ｂ，５０Ｃとにより形成されている。そして、幅広な電極板５０Ｂ，５０Ｃは、中間に位置する幅細な各電極板５０Ａよりも高い強度、剛性を有し、櫛歯状電極４９全体の耐久性を向上させるものである。   Reference numerals 50 and 50 denote first movable comb-like electrodes provided on the movable body 44 so as to face the fixed comb-like electrodes 49. The movable comb-like electrodes 50 are also connected to the fixed side. Similarly to the comb-like electrode 49, a plurality of narrow electrode plates 50A, 50A,... Arranged in a comb-teeth shape, and wide electrode plates 50B positioned on both sides in the arrangement direction of the respective electrode plates 50A, 50C. The wide electrode plates 50B and 50C have higher strength and rigidity than the narrow electrode plates 50A located in the middle, and improve the durability of the comb-like electrode 49 as a whole.

５１，５１は可動体４４をＹ軸方向に変位させる変位発生手段としての第１の変位発生部で、該各第１の変位発生部５１は、固定側の櫛歯状電極４９と可動側の櫛歯状電極５０とにより構成されている。ここで、固定側の櫛歯状電極４９と可動側の櫛歯状電極５０とは、図８に示す如く夫々の電極板４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃと電極板５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃとが、１本ずつ隙間をもって噛み合うように配置され、その電極板間の距離Ｓ1 ，Ｓ1 ，…が均一となるようにそれぞれ等しい寸法に設定されている。   Reference numerals 51 and 51 denote first displacement generators as displacement generating means for displacing the movable body 44 in the Y-axis direction, and each of the first displacement generators 51 includes a comb-like electrode 49 on the fixed side and a movable side electrode on the movable side. It is comprised by the comb-tooth shaped electrode 50. FIG. Here, the comb-like electrode 49 on the fixed side and the comb-like electrode 50 on the movable side include one electrode plate 49A, 49B, 49C and one electrode plate 50A, 50B, 50C as shown in FIG. They are arranged so as to be engaged with each other with a gap, and the distances S1, S1,... Between the electrode plates are set to be equal to each other so as to be uniform.

そして、第１の変位発生部５１は、第１の櫛歯状電極４９，５０に外部から給電したときに、各電極板４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃと各電極板５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃの間にＹ軸に沿った矢示Ａ方向の静電力（斥力）を発生させ、これにより、可動体４４を図７に示す第１の切換位置に向けて変位させるものである。   When the first displacement generating unit 51 feeds power to the first comb-shaped electrodes 49, 50 from the outside, the first displacement generating unit 51 has Y between the electrode plates 49A, 49B, 49C and the electrode plates 50A, 50B, 50C. An electrostatic force (repulsive force) in the direction of arrow A along the axis is generated, and thereby the movable body 44 is displaced toward the first switching position shown in FIG.

５２，５２は可動体４４の左，右両側に位置して基板４２の左，右両側に設けられた第２の固定側の櫛歯状電極で、該各固定側の櫛歯状電極５２は、第１の固定側の櫛歯状電極４９と同様に、櫛歯状に並べて配列された複数の幅細な電極板５２Ａ，５２Ａ，…と、該各電極板５２Ａの配列方向両側に位置する幅広な電極板５２Ｂ，５２Ｃとにより形成されている。そして、幅広な電極板５２Ｂ，５２Ｃは、中間に位置する幅細な各電極板５２Ａよりも高い強度、剛性を有し、櫛歯状電極５２全体の耐久性を向上させるものである。   52 and 52 are second fixed-side comb-like electrodes provided on both the left and right sides of the substrate 42 located on both the left and right sides of the movable body 44. The fixed-side comb-like electrodes 52 are respectively Like the first fixed-side comb-like electrode 49, a plurality of narrow electrode plates 52A, 52A,... Arranged side by side in a comb-like shape, and both sides of the electrode plates 52A in the arrangement direction. It is formed by wide electrode plates 52B and 52C. The wide electrode plates 52B and 52C have higher strength and rigidity than the narrow electrode plates 52A located in the middle, and improve the durability of the comb-like electrode 52 as a whole.

５３，５３は各固定側の櫛歯状電極５２に対向して可動体４４に設けられた第２の可動側の櫛歯状電極で、該各可動側の櫛歯状電極５３も、前述した櫛歯状電極４９と同様に、櫛歯状に並べて配列された複数の幅細な電極板５３Ａ，５３Ａ，…と、該各電極板５３Ａの配列方向両側に位置する幅広な電極板５３Ｂ，５３Ｃとにより形成されている。そして、幅広な電極板５３Ｂ，５３Ｃは、中間に位置する幅細な各電極板５３Ａよりも高い強度、剛性を有し、櫛歯状電極５３全体の耐久性を向上させるものである。   Reference numerals 53, 53 denote second movable comb-like electrodes provided on the movable body 44 so as to face the fixed comb-like electrodes 52. The movable comb-like electrodes 53 are also described above. Like the comb-like electrode 49, a plurality of narrow electrode plates 53A, 53A,... Arranged in a comb-teeth shape, and wide electrode plates 53B, 53C positioned on both sides in the arrangement direction of the respective electrode plates 53A. And is formed by. The wide electrode plates 53B and 53C have higher strength and rigidity than the narrow electrode plates 53A located in the middle, and improve the durability of the comb-like electrode 53 as a whole.

５４，５４は可動体４４をＹ軸方向に変位させる変位発生手段としての第２の変位発生部で、該各第２の変位発生部５４は、第２の固定側の櫛歯状電極５２と可動側の櫛歯状電極５３とにより構成されている。ここで、第２の櫛歯状電極５２，５３は、第１の櫛歯状電極４９，５０と同様に夫々の電極板５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃと電極板５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃとが、１本ずつ隙間をもって噛み合うように配置され、電極板間の距離もそれぞれ等しい寸法に設定されている。   Reference numerals 54 and 54 denote second displacement generators as displacement generating means for displacing the movable body 44 in the Y-axis direction. The second displacement generators 54 are connected to the second fixed comb-shaped electrode 52 and the second fixed generator 52, respectively. It is constituted by a comb-like electrode 53 on the movable side. Here, the second comb-like electrodes 52, 53 are each composed of one electrode plate 52A, 52B, 52C and one electrode plate 53A, 53B, 53C, like the first comb-like electrodes 49, 50. They are arranged so as to be engaged with each other with a gap, and the distance between the electrode plates is also set to the same size.

しかし、第２の櫛歯状電極５２，５３は、第１の櫛歯状電極４９，５０と比較してＹ軸方向で逆向きとなる配置関係に置かれている。そして、第２の変位発生部５４は、第２の櫛歯状電極５２，５３に外部から給電したときに、各電極板５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃと各電極板５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃの間にＹ軸に沿った矢示Ｂ方向の静電力（斥力）を発生させ、これにより、可動体４４を第２の切換位置に向けて変位させるものである。   However, the second comb-shaped electrodes 52 and 53 are placed in an arrangement relationship that is opposite in the Y-axis direction as compared to the first comb-shaped electrodes 49 and 50. When the second displacement generator 54 feeds power to the second comb-shaped electrodes 52 and 53 from the outside, the second displacement generator 54 generates Y between the electrode plates 52A, 52B and 52C and the electrode plates 53A, 53B and 53C. An electrostatic force (repulsive force) in the direction of arrow B along the axis is generated, and thereby the movable body 44 is displaced toward the second switching position.

かくして、このように構成される本実施の形態では、第１の櫛歯状電極４９，５０と第２の櫛歯状電極５２，５３とのいずれか一方に選択的な給電を行うことにより、可動体４４を矢示Ａ方向または矢示Ｂ方向に変位させることができ、ミラー部４５を用いた光学装置４３の光路切換えを円滑に行うことができる。   Thus, in the present embodiment configured as described above, by selectively supplying power to one of the first comb-shaped electrodes 49 and 50 and the second comb-shaped electrodes 52 and 53, The movable body 44 can be displaced in the arrow A direction or the arrow B direction, and the optical path of the optical device 43 using the mirror unit 45 can be switched smoothly.

しかも、本実施の形態では、固定側の櫛歯状電極４９を構成する各電極板４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃのうち、その配列方向の一側と他側に位置する電極板４９Ｂ，４９Ｃを配列方向の中間に位置する各電極板４９Ａよりも幅広に形成し、可動側の櫛歯状電極５０についても、その配列方向の一側と他側に位置する電極板５０Ｂ，５０Ｃを配列方向の中間に位置する各電極板５０Ａよりも幅広に形成する構成としている。また、他の櫛歯状電極５２，５３についても同様に構成している。   Moreover, in the present embodiment, among the electrode plates 49A, 49B, 49C constituting the fixed comb-like electrode 49, the electrode plates 49B, 49C located on one side and the other side of the arrangement direction are arranged in the arrangement direction. The electrode plates 50B and 50C located on one side and the other side of the comb-like electrode 50 on the movable side are also arranged in the middle of the arrangement direction. The electrode plate 50A is formed wider than the positioned electrode plates 50A. The other comb-shaped electrodes 52 and 53 are configured in the same manner.

これによって、櫛歯状電極４９，５０，５２，５３等の耐久性、寿命を、第１の実施の形態と同様に向上することができる。そして、座屈型アクチュエータ（光スイッチ４１）としての性能を十分に確保することができ、信頼性を高めることができる。   As a result, the durability and life of the comb-like electrodes 49, 50, 52, and 53 can be improved in the same manner as in the first embodiment. And the performance as a buckling type actuator (optical switch 41) can fully be ensured, and reliability can be improved.

次に、図９および図１０は本発明の第３の実施の形態を示し、本実施の形態では、櫛歯式可動装置を加速度センサに適用した場合を例に挙げて説明する。   Next, FIGS. 9 and 10 show a third embodiment of the present invention. In this embodiment, a case where a comb-type movable device is applied to an acceleration sensor will be described as an example.

図中、６１は櫛歯式可動装置としての加速度センサ、６２は該加速度センサ６１の本体部分を構成する基板で、該基板６２は、第１の実施の形態とほぼ同様に、例えば高抵抗なシリコン材料、ガラス材料等によって四角形状に形成されている。そして、基板６２上には、例えば単結晶または多結晶をなす低抵抗なシリコン材料にエッチング処理等の微細加工を施すことにより、後述の支持部６３、支持梁６４、質量体６５、検出電極６７，６８等が形成されている。   In the figure, 61 is an acceleration sensor as a comb-type movable device, 62 is a substrate constituting the main body portion of the acceleration sensor 61, and the substrate 62 has, for example, a high resistance as in the first embodiment. It is formed in a quadrangular shape using a silicon material, a glass material, or the like. Then, on the substrate 62, for example, by performing fine processing such as etching processing on a low-resistance silicon material that is made of single crystal or polycrystal, a support portion 63, a support beam 64, a mass body 65, and a detection electrode 67, which will be described later. , 68 etc. are formed.

６３は基板６２上に固定して設けられた支持部を示し、該支持部６３は、質量体６５等を取囲んで延びた四角形の枠状に形成されている。そして、支持部６３は、後述の質量体６５を複数の支持梁６４等を介して変位可能に支持するものである。   Reference numeral 63 denotes a support portion fixedly provided on the substrate 62, and the support portion 63 is formed in a rectangular frame shape surrounding the mass body 65 and the like. And the support part 63 supports the mass body 65 mentioned later via the some support beam 64 grade | etc., So that a displacement is possible.

６４，６４，…は支持部６３の内側部位と質量体６５との間に設けられた合計４本の支持梁で、該各支持梁６４は、図９に示す如く質量体６５をＹ軸方向の両側から挟んで２本ずつ配設され、それぞれがＸ軸方向に延びている。   .. Are a total of four support beams provided between the inner portion of the support portion 63 and the mass body 65. Each of the support beams 64 moves the mass body 65 in the Y-axis direction as shown in FIG. Two pieces are arranged on both sides of each of them, and each extends in the X-axis direction.

６５は各支持梁６４によって支持部６３内に支持された可動部としての質量体で、該質量体６５は、略「日」の字をなす枠状体として形成され、横枠部６５Ａ，６５Ａ、縦枠部６５Ｂ，６５Ｂおよび中間枠部６５Ｃにより構成されている。また、質量体６５は、各支持梁６４によってＹ軸方向に対し変位可能に支持され、Ｘ軸方向への変位が規制されている。   Reference numeral 65 denotes a mass body as a movable portion supported in the support portion 63 by the respective support beams 64. The mass body 65 is formed as a frame-like body having a substantially “day” shape, and the horizontal frame portions 65A and 65A. The vertical frame portions 65B and 65B and the intermediate frame portion 65C are configured. The mass body 65 is supported by each support beam 64 so as to be displaceable in the Y-axis direction, and displacement in the X-axis direction is restricted.

そして、質量体６５は、Ｙ軸方向（検出方向）に加速度が加わると、このときの慣性力Ｆに従ってＹ軸方向に変位し、このときの変位量は、検出回路（図示せず）により固定側検出電極６７と可動側検出電極６８との間の静電容量の変化として検出される。   When the acceleration is applied in the Y-axis direction (detection direction), the mass body 65 is displaced in the Y-axis direction according to the inertial force F at this time, and the displacement amount at this time is fixed by a detection circuit (not shown). This is detected as a change in capacitance between the side detection electrode 67 and the movable side detection electrode 68.

６６，６６は質量体６５の内側に位置して基板２上に固定的に設けられた２個の検出用固定部で、該各検出用固定部６６は、Ｙ軸方向に関して質量体６５の中間枠部６５Ｃを挟んで両側に配置され、それぞれＸ軸方向に延びている。   Reference numerals 66 and 66 denote two detection fixing parts that are fixedly provided on the substrate 2 inside the mass body 65, and each of the detection fixing parts 66 is an intermediate part of the mass body 65 in the Y-axis direction. It is arrange | positioned on both sides on both sides of the frame part 65C, and is each extended in the X-axis direction.

６７，６７，…は各検出用固定部６６にそれぞれ複数個設けられた櫛歯状電極からなる固定側検出電極で、該各固定側検出電極６７は、その詳細構造が図１０に示されているように、櫛歯状に並べて配列された複数の幅細な電極板６７Ａ，６７Ａ，…と、該各電極板６７Ａの配列方向両側に位置する幅広な電極板６７Ｂ，６７Ｃとにより形成され、これらの各電極板６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃは、Ｘ軸方向で互いに平行に延びＹ軸方向には間隔をもって配設されている。   67, 67,... Are fixed-side detection electrodes comprising a plurality of comb-like electrodes provided on each detection fixing portion 66. The detailed structure of each fixed-side detection electrode 67 is shown in FIG. As shown, the plurality of narrow electrode plates 67A, 67A,... Arranged in a comb-like shape and the wide electrode plates 67B, 67C located on both sides in the arrangement direction of the electrode plates 67A, Each of these electrode plates 67A, 67B, 67C extends in parallel with each other in the X-axis direction and is disposed with a gap in the Y-axis direction.

即ち、固定側検出電極６７（櫛歯状電極）を構成する各電極板６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃのうち、その配列方向（Ｙ軸方向）の一側（基端側）に位置する電極板６７Ｂと、配列方向の他側（先端側）に位置する電極板６７Ｃとは、配列方向の中間に位置する各電極板６７ＡよりもＹ軸方向で幅広に形成されている。これにより、幅広な電極板６７Ｂ，６７Ｃは、中間に位置する幅細な各電極板６７Ａよりも高い強度、剛性を有し、固定側検出電極６７全体の耐久性を向上させるものである。   That is, among the electrode plates 67A, 67B, and 67C constituting the fixed-side detection electrode 67 (comb-like electrode), the electrode plate 67B located on one side (base end side) of the arrangement direction (Y-axis direction); The electrode plate 67C located on the other side (tip side) in the arrangement direction is formed wider in the Y-axis direction than each electrode plate 67A located in the middle in the arrangement direction. As a result, the wide electrode plates 67B and 67C have higher strength and rigidity than the narrow electrode plates 67A located in the middle, and improve the durability of the fixed detection electrode 67 as a whole.

６８，６８，…は各固定側検出電極６７に対応して質量体６５に複数個設けられた櫛歯状電極からなる可動側検出電極で、該各可動側検出電極６８も、固定側検出電極６７とほぼ同様に、櫛歯状に並べて配列された複数の幅細な電極板６８Ａ，６８Ａ，…と、該各電極板６８Ａの配列方向両側に位置する幅広な電極板６８Ｂ，６８Ｃとにより形成されている。そして、幅広な電極板６８Ｂ，６８Ｃは、中間に位置する幅細な各電極板６８Ａよりも高い強度、剛性を有し、櫛歯状電極４９全体の耐久性を向上させるものである。   68 are movable side detection electrodes composed of a plurality of comb-like electrodes provided on the mass body 65 corresponding to the respective fixed side detection electrodes 67. Each of the movable side detection electrodes 68 is also a fixed side detection electrode. In the same manner as 67, a plurality of narrow electrode plates 68A, 68A,... Arranged in a comb-teeth shape and wide electrode plates 68B, 68C positioned on both sides in the arrangement direction of each electrode plate 68A are formed. Has been. The wide electrode plates 68B and 68C have higher strength and rigidity than the narrow electrode plates 68A located in the middle, and improve the durability of the comb-like electrode 49 as a whole.

ここで、固定側検出電極６７と可動側検出電極６８とは、図１０に示す如く夫々の電極板６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃと電極板６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃとが、１本ずつ隙間をもって噛み合うように配置され、所謂平行平板コンデンサを構成している。そして、これらの検出電極６７，６８は、質量体６５のＹ軸方向変位に従って電極間距離が変わることにより、その慣性力Ｆ（加速度）を静電容量の変化として検出するものである。   Here, as shown in FIG. 10, the fixed side detection electrode 67 and the movable side detection electrode 68 are engaged with the electrode plates 67A, 67B, 67C and the electrode plates 68A, 68B, 68C one by one with a gap. The so-called parallel plate capacitors are arranged. The detection electrodes 67 and 68 detect the inertial force F (acceleration) as a change in capacitance when the distance between the electrodes changes according to the displacement of the mass body 65 in the Y-axis direction.

６９，６９は基板６２と質量体６５との間に設けられた外力検出手段（変位検出手段）としての静電容量検出部で、該各静電容量検出部６９は、図９、図１０に示す如く、固定側検出電極６７と可動側検出電極６８とにより構成されている。そして、静電容量検出部６９は、質量体６５がＹ軸方向の加速度（慣性力Ｆ）によって変位するに伴い、可動側検出電極６８が固定側検出電極６７に対してＹ軸方向に変位するときに、その変位量を加速度として前記検出回路等と共に検出するものである。   Reference numerals 69 and 69 denote electrostatic capacity detection units as external force detection means (displacement detection means) provided between the substrate 62 and the mass body 65. The respective electrostatic capacity detection parts 69 are shown in FIGS. As shown, it is composed of a fixed detection electrode 67 and a movable detection electrode 68. In the capacitance detection unit 69, the movable side detection electrode 68 is displaced in the Y axis direction with respect to the fixed side detection electrode 67 as the mass body 65 is displaced by the acceleration (inertial force F) in the Y axis direction. Sometimes, the amount of displacement is detected as an acceleration together with the detection circuit or the like.

また、図９において、７０，７０は各固定側検出電極６７を外部の検出回路に接続する電極パッドで、該各電極パッド７０は、検出用固定部６６の長さ方向（Ｘ軸方向）中間部に設けられている。一方、７１，７１は各可動側検出電極６８を外部の検出回路に接続する電極パッドで、該各電極パッド７１は、左，右の支持部６３，６３に設けられている。   In FIG. 9, reference numerals 70 and 70 denote electrode pads for connecting the fixed detection electrodes 67 to an external detection circuit, and the electrode pads 70 are intermediate in the length direction (X-axis direction) of the detection fixing portion 66. Provided in the department. On the other hand, 71 and 71 are electrode pads for connecting each movable detection electrode 68 to an external detection circuit, and each electrode pad 71 is provided on the left and right support portions 63 and 63.

かくして、このように構成される本実施の形態では、質量体６５がＹ軸方向の加速度（慣性力Ｆ）に従って変位するときに、これを固定側，可動側検出電極６７，６８間の静電容量の変化として取出すことにより、例えば車両等の加速度変化を高精度に検出することができる。   Thus, in the present embodiment configured as described above, when the mass body 65 is displaced according to the acceleration (inertial force F) in the Y-axis direction, the electrostatic force between the fixed side and movable side detection electrodes 67 and 68 is detected. By taking out as a change in capacity, for example, a change in acceleration of a vehicle or the like can be detected with high accuracy.

しかも、本実施の形態では、櫛歯状電極である固定側検出電極６７を構成する各電極板６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃのうち、その配列方向の一側と他側に位置する電極板６７Ｂ，６７Ｃを配列方向の中間に位置する各電極板６７Ａよりも幅広に形成し、可動側検出電極６８についても、その配列方向の一側と他側に位置する電極板６８Ｂ，６８Ｃを配列方向の中間に位置する各電極板６８Ａよりも幅広に形成する構成としている。   Moreover, in the present embodiment, among the electrode plates 67A, 67B, and 67C constituting the fixed detection electrode 67 that is a comb-like electrode, the electrode plates 67B and 67C that are located on one side and the other side in the arrangement direction. Is formed wider than each electrode plate 67A located in the middle of the arrangement direction, and the movable side detection electrode 68 also has the electrode plates 68B and 68C located on one side and the other side of the arrangement direction in the middle of the arrangement direction. The electrode plate 68A is positioned wider than each electrode plate 68A.

これによって、櫛歯状電極からなる各検出電極６７，６８の耐久性、寿命を、第１の実施の形態と同様に向上することができる。そして、加速度センサ６１としての性能を長期にわたって確保することができ、装置の信頼性を高めることができる。   As a result, the durability and life of each of the detection electrodes 67 and 68 made of comb-like electrodes can be improved in the same manner as in the first embodiment. And the performance as the acceleration sensor 61 can be ensured over a long period of time, and the reliability of the apparatus can be enhanced.

なお、前記第１の実施の形態では、例えば櫛歯状電極１６Ａを構成する各電極板１６ａ，１６ｂ，１６ｃのうち、その配列方向の両側に位置する電極板１６ｂ，１６ｃを共に幅広に形成する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば配列方向の一側（基端側）に位置する電極板１６ｂ、または他側（先端側）に位置する電極板１６ｃのいずれか一方のみを幅広に形成し、これ以外の電極板を幅細に形成する構成としてもよい。   In the first embodiment, for example, among the electrode plates 16a, 16b, and 16c constituting the comb-shaped electrode 16A, the electrode plates 16b and 16c positioned on both sides in the arrangement direction are both formed wide. The case has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, only one of the electrode plate 16b located on one side (base end side) in the arrangement direction and the electrode plate 16c located on the other side (tip end side) is formed wide. However, the other electrode plates may be formed narrowly.

この場合、例えば個別振動発生部２２を構成する櫛歯状電極１６Ａ，１８Ａのそれぞれ一側(基端側）に位置する電極板１６ｂ，１８ｂを幅広に形成してもよいし、櫛歯状電極１６Ａの一側(基端側）に位置する電極板１６ｂおよび櫛歯状電極１８Ａの他側(先端側）に位置する電極板１８ｃを幅広に形成してもよい。   In this case, for example, the electrode plates 16b and 18b positioned on one side (base end side) of the comb-like electrodes 16A and 18A constituting the individual vibration generating unit 22 may be formed wide, or the comb-like electrodes may be formed. The electrode plate 16b located on one side (base end side) of 16A and the electrode plate 18c located on the other side (tip side) of the comb-like electrode 18A may be formed wide.

また、個別振動発生部２２を構成する櫛歯状電極１６Ａ，１８Ａのうち一方の櫛歯状電極（１６Ａまたは１８Ａ）の電極板を幅広に形成してもよい。即ち、櫛歯状電極１６Ａのみの電極板を幅広に形成してもよい。なお、このときに配列方向の両側に位置する電極板１６ｂ，１８ｂを共に幅広に形成してもよいし、一方のみを幅広に形成してもよいことは前述した通りである。   Moreover, you may form the electrode plate of one comb-tooth shaped electrode (16A or 18A) among the comb-tooth shaped electrodes 16A and 18A which comprise the separate vibration generating part 22 wide. That is, the electrode plate having only the comb-like electrode 16A may be formed wide. At this time, as described above, the electrode plates 16b and 18b located on both sides in the arrangement direction may both be formed wide, or only one may be formed wide.

そして、この点は、他の櫛歯状電極１６Ｂ，１７Ａ，１７Ｂ，１８Ａ，１９Ａ，２０Ａ，２１Ａについても同様である。また、第２の実施の形態で述べた櫛歯状電極４９，５０，５２，５３、第３の実施の形態で述べた櫛歯状電極からなる各検出電極６７，６８についても、同様な変更は可能である。   This also applies to the other comb-shaped electrodes 16B, 17A, 17B, 18A, 19A, 20A, and 21A. The same change is applied to the comb-like electrodes 49, 50, 52, and 53 described in the second embodiment and the detection electrodes 67 and 68 including the comb-like electrodes described in the third embodiment. Is possible.

また、前記第１の実施の形態では、例えば４個の質量部３，７，１１，１２を外側支持梁１３で連結して角速度センサを構成する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば２または３個、または５個以上の質量部を連結して角速度センサを構成してもよく、１個の質量部だけを用いて角速度センサを構成してもよい。   In the first embodiment, the case where the angular velocity sensor is configured by connecting, for example, the four mass parts 3, 7, 11, and 12 by the outer support beam 13 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, the angular velocity sensor may be configured by connecting two, three, or five or more mass portions, and the angular velocity sensor may be configured using only one mass portion. It may be configured.

また、第１の実施の形態では、全ての質量部３，７，１１，１２に個別振動発生部２２，２３，２４，２５を設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、正規の振動モードを励起可能であれば、例えば一部の質量部のみに振動発生部を設け、他の質量部に対しては振動発生部を省略する構成としてもよい。   Moreover, in 1st Embodiment, it was set as the structure which provides the separate vibration generation | occurrence | production part 22,23,24,25 in all the mass parts 3,7,11,12. However, the present invention is not limited to this, and if a normal vibration mode can be excited, for example, a configuration in which a vibration generation unit is provided only in a part of the mass and the vibration generation unit is omitted from the other mass units. It is good.

また、本発明の櫛歯式可動装置は、配列方向の一側に位置する電極板と配列方向の他側に位置する電極板の少なくとも一方が、配列方向の中間に位置する主部分の電極板よりも幅広であればよく、配列方向の中間に位置する一部の電極板が幅広であってもよい。   The comb-type movable device according to the present invention includes a main electrode plate in which at least one of an electrode plate located on one side of the arrangement direction and an electrode plate located on the other side of the arrangement direction is located in the middle of the arrangement direction. It may be wider than that, and a part of the electrode plates located in the middle of the arrangement direction may be wider.

また、第１の実施の形態では、Ｚ軸周りの角速度Ωを検出する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば従来技術のように、Ｘ軸方向に振動する質量部がＹ軸周りの角速度ΩによってＺ軸方向に変位するように形成し、このときの変位量をＹ軸周りの角速度Ωとして検出する構成としてもよい。   In the first embodiment, the angular velocity Ω around the Z axis is detected. However, the present invention is not limited to this. For example, as in the prior art, the mass portion that vibrates in the X-axis direction is formed to be displaced in the Z-axis direction by the angular velocity Ω around the Y-axis. It is good also as a structure detected as angular velocity (omega | ohm) around a Y-axis.

一方、前記第２の実施の形態では、座屈型アクチュエータを光スイッチに適用する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、可動部として可動体を２つの安定した切換位置に保持する機構を有する各種の座屈型アクチュエータ、及びこのような座屈型アクチュエータを利用したデバイス全てに適用することができるものである。   On the other hand, in the second embodiment, the case where the buckling actuator is applied to the optical switch has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to various buckling actuators having a mechanism for holding a movable body at two stable switching positions as a movable part, and to all devices using such a buckling actuator. Is something that can be done.

本発明の第１の実施の形態に適用される角速度センサを示す平面図である。It is a top view which shows the angular velocity sensor applied to the 1st Embodiment of this invention. 角速度センサの質量部が正規の振動モードで振動する状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state which the mass part of an angular velocity sensor vibrates in a regular vibration mode. 図１中の個別振動発生部をより詳細に示す部分拡大図である。It is the elements on larger scale which show the individual vibration generation part in FIG. 1 in detail. 図３中の櫛歯状電極を拡大して示す要部拡大図である。It is a principal part enlarged view which expands and shows the comb-tooth shaped electrode in FIG. 比較例による櫛歯状電極を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the comb-tooth shaped electrode by a comparative example. 比較例による櫛歯状電極が傾いた状態を示す図５と同様な拡大図である。It is an enlarged view similar to FIG. 5 which shows the state in which the comb-tooth shaped electrode by the comparative example inclined. 第２の実施の形態による座屈型アクチュエータを光スイッチに適用した場合を示す平面図である。It is a top view which shows the case where the buckling type actuator by 2nd Embodiment is applied to an optical switch. 図７中の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view in FIG. 第３の実施の形態による加速度センサを示す平面図である。It is a top view which shows the acceleration sensor by 3rd Embodiment. 図９中の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１ 角速度センサ(可動装置)
２，４２，６２ 基板
３，７，１１，１２ 質量部（可動部）
４，８ 外側枠体
５，９ 内側枠体
６，１０ 内側支持梁
１３ 外側支持梁（支持梁）
１３Ａ 節部
１４ 連結部
１５ 固定部
１６，１７ 駆動用の固定側電極部（第１の固定側電極）
１６Ａ，１６Ｂ，１７Ａ，１７Ｂ，１８Ａ，１９Ａ，２０Ａ，２１Ａ 櫛歯状電極
１６ａ，１８ａ，２０ａ 幅細な電極板
１６ｂ，１６ｃ，１８ｂ，１８ｃ，２０ｂ，２０ｃ 幅広な電極板
１８，１９，２０，２１ 駆動用の可動側電極部（駆動側電極）
２２，２３，２４，２５ 個別振動発生部（変位発生手段）
２６，２７ 固定側検出電極部（第２の固定側電極）
２８，２９ 可動側検出電極部(可動側電極)
３０，３１ 角速度検出部（変位検出手段）
３２ 固定側モニタ電極（櫛歯状電極）
３３ 可動側モニタ電極（櫛歯状電極）
３４ 振動モニタ部（変位検出手段）
４１ 光スイッチ（可動装置）
４３ 光学装置
４４ 可動体（可動部）
４９，５０，５２，５３ 櫛歯状電極
５１，５４ 変位発生部（変位発生手段）
４９Ａ，５０Ａ，５２Ａ，５３Ａ 幅細な電極板
４９Ｂ，４９Ｃ，５０Ｂ，５０Ｃ，５２Ｂ，５２Ｃ，５３Ｂ，５３Ｃ 幅広な電極板
６１ 加速度センサ（可動装置）
６５ 質量体（可動部）
６７，６８ 検出電極（櫛歯状電極）
６７Ａ，６８Ａ 幅細な電極板
６７Ｂ，６７Ｃ，６８Ｂ，６８Ｃ 幅広な電極板
６９ 静電容量検出部（変位検出手段） 1 Angular velocity sensor (movable device)
2, 42, 62 Substrate 3, 7, 11, 12 Mass (movable part)
4,8 Outer frame 5,9 Inner frame 6,10 Inner support beam 13 Outer support beam (support beam)
13A Node part 14 Connecting part 15 Fixed part 16, 17 Fixed side electrode part for driving (first fixed side electrode)
16A, 16B, 17A, 17B, 18A, 19A, 20A, 21A Comb-like electrodes 16a, 18a, 20a Narrow electrode plates 16b, 16c, 18b, 18c, 20b, 20c Wide electrode plates 18, 19, 20, 21 Movable electrode part for driving (driving side electrode)
22, 23, 24, 25 Individual vibration generator (displacement generator)
26, 27 Fixed detection electrode part (second fixed electrode)
28, 29 Movable detection electrode part (movable electrode)
30, 31 Angular velocity detector (displacement detector)
32 Fixed monitor electrode (comb-like electrode)
33 Movable monitor electrode (comb electrode)
34 Vibration monitor (displacement detection means)
41 Optical switch (movable device)
43 Optical device 44 Movable body (movable part)
49, 50, 52, 53 Comb-shaped electrodes 51, 54 Displacement generator (displacement generator)
49A, 50A, 52A, 53A Narrow electrode plates 49B, 49C, 50B, 50C, 52B, 52C, 53B, 53C Wide electrode plates 61 Acceleration sensor (movable device)
65 Mass (movable part)
67,68 Detection electrode (comb-like electrode)
67A, 68A Narrow electrode plates 67B, 67C, 68B, 68C Wide electrode plates 69 Capacitance detection unit (displacement detection means)

Claims (8)

基板と、該基板に配置され予め決められた所定の方向に変位可能となった少なくとも１つの可動部と、該可動部の変位を検出する変位検出手段及び／又は前記可動部を所定の方向に変位させるための変位発生手段とを備え、該変位発生手段及び／又は変位検出手段は、それぞれ櫛歯状に並べて配列された複数の電極板が互いに隙間をもって噛合するように形成された少なくとも一対の櫛歯状電極を有してなる櫛歯式可動装置において、
前記一対の櫛歯状電極のうち少なくとも一方の櫛歯状電極は、前記複数の電極板のうち、その配列方向の一側及び／又は他側に位置する電極板を配列方向の中間に位置する電極板よりも幅広に形成する構成としたことを特徴とする櫛歯式可動装置。 A substrate, at least one movable portion disposed on the substrate and displaceable in a predetermined direction, a displacement detection means for detecting displacement of the movable portion and / or the movable portion in a predetermined direction A displacement generating means for displacing, wherein the displacement generating means and / or the displacement detecting means are each formed of at least a pair of electrode plates arranged in a comb-teeth shape so as to mesh with each other with a gap therebetween. In a comb-type movable device having a comb-shaped electrode,
At least one comb-like electrode of the pair of comb-like electrodes has an electrode plate located on one side and / or the other side of the plurality of electrode plates in the middle of the arrangement direction. A comb-shaped movable device characterized in that it is formed wider than the electrode plate. 前記一対の櫛歯状電極は、それぞれの電極板が１本ずつ交互に噛み合うように配置する構成としてなる請求項１に記載の櫛歯式可動装置。   2. The comb-like movable device according to claim 1, wherein the pair of comb-like electrodes are arranged so that each electrode plate is alternately meshed one by one. 前記一対の櫛歯状電極は、それぞれの電極板を同一の平面上に配置する構成としてなる請求項１または２に記載の櫛歯式可動装置。   3. The comb-type movable device according to claim 1, wherein each of the pair of comb-like electrodes is configured such that each electrode plate is arranged on the same plane. 前記一対の櫛歯状電極のうち一方の櫛歯状電極は、前記可動部と同じ方向に動く可動側電極として構成し、前記一対の櫛歯状電極は、前記各電極板が該可動側電極の動く方向と平行な方向に延びる構成としてなる請求項１，２または３に記載の櫛歯式可動装置。   One comb-like electrode of the pair of comb-like electrodes is configured as a movable side electrode that moves in the same direction as the movable portion, and each of the pair of comb-like electrodes includes the movable side electrode. The comb-shaped movable device according to claim 1, 2 or 3, wherein the movable device extends in a direction parallel to the direction in which the needle moves. 前記一対の櫛歯状電極は、互いに隙間をもって噛合するように配置された前記各電極板の距離を等しくする構成としてなる請求項１，２，３または４に記載の櫛歯式可動装置。   5. The comb-type movable device according to claim 1, wherein the pair of comb-like electrodes are configured such that the distances between the electrode plates arranged so as to mesh with each other with a gap therebetween are equal. 前記変位発生手段は、前記一対の櫛歯状電極からなる駆動側電極と第１の固定側電極とを有し該各電極間の静電力の変化により前記可動部を第１の方向に振動させる構成とし、前記変位検出手段は、前記一対の櫛歯状電極からなる可動側電極と第２の固定側電極とを有し該各電極間の静電容量の変化により前記第１の方向と直交する第２の方向において前記可動部の変位を検出する構成としてなる請求項１，２，３，４または５に記載の櫛歯式可動装置。   The displacement generating means has a driving side electrode and a first fixed side electrode made of the pair of comb-like electrodes, and vibrates the movable part in a first direction by a change in electrostatic force between the electrodes. The displacement detecting means has a movable side electrode composed of the pair of comb-like electrodes and a second fixed side electrode, and is orthogonal to the first direction due to a change in capacitance between the electrodes. The comb-type movable device according to claim 1, 2, 3, 4, or 5, wherein the displacement of the movable portion is detected in the second direction. 前記櫛歯状電極の各電極板は、前記第１の方向と平行に延びる構成としてなる請求項６に記載の櫛歯式可動装置。   The comb-shaped movable device according to claim 6, wherein each electrode plate of the comb-shaped electrode is configured to extend in parallel with the first direction. 前記変位検出手段は、前記可動部に外部から働く角速度を検出する構成としてなる請求項１，２，３，４，５，６または７に記載の櫛歯式可動装置。   The comb-shaped movable device according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7, wherein the displacement detecting means is configured to detect an angular velocity acting on the movable portion from the outside.
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