JP2017509878A

JP2017509878A - ガルバニック絶縁した分割動作構造を有する微小機械コンポーネント、およびその駆動方法

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Abstract

基板と、動作構造とを備える微小機械コンポーネントであって、上記動作構造は、上記基板に対して少なくとも１つの方向に偏向可能であり、少なくとも第１の領域と第２の領域とを有し、上記第１の領域および上記第２の領域は導電性であり、第１の軸に沿って互いに物理的に強固に結合され、絶縁領域によって互いに電気的に絶縁されている。上記コンポーネントの駆動方法において、上記第１の領域および上記第２の領域に異なる電位が印加され、上記動作構造の移動によってもたらされる電荷、つまり静電容量における変化を検出することができる。

Description

本発明は、コンポーネント、特に、微小機械、微小電気機械（ＭＥＭＳ）に関し、より正確には、ガルバニック絶縁した分割動作構造を有する微小光電気機械（ＭＯＥＭＳ）コンポーネントに関する。

微小電気機械（ＭＥＭＳ）コンポーネント、より正確には、微小光電気機械（ＭＯＥＭＳ）コンポーネントは、動作構造を備えていることが多い。これに関して、特に、可動性構造、または可動コンポーネントおよび光学コンポーネントを均等に含んでいる構造（例えば、可動ミラー）は、「動作構造」として理解され得る。「動作領域」という用語は、動作構造が位置する、より正確には動作構造が動く領域、より正確にはコンポーネントの体積を示している。

機械振動子の機能（つまり、動作構造の動き）に基づく、加速度計およびジャイロスコープ等の微小機械センサにおいては、振動子の駆動、および当該振動子の偏向の検出を、動作構造の可動電極、およびコンポーネントの固定電極を介して行うことができる。基本的に、これについて２つの方法がある。

直流法（ＤＣ法）においては、可動構造は接地されている。駆動機能および検出機能のために別々の電極が使用され、駆動機能は、印加された電圧の駆動力の二次従属性を考慮しなければならない。検出機能は、直流電圧でバイアスをかけられた電極の電荷転送の測定、または検出電極の静電容量の測定のいずれかに基づく。前者の場合、例えば、加速度計における一定の加速について得られるゼロ周波数における電荷ドリフトのため検出を行うことができない。後者の場合、破裂静電容量が測定され、得られる精度が下がってしまう。

搬送周波数法においては、可動構造はチャージアンプの入口にあるため、仮想接地されている。チャージアンプは検出信号を供給する。駆動および検出のために同じ電極が使用され、駆動および検出は、例えば、２相における時間多重化を介して別々に行われる。直流電圧が駆動相に印加され、搬送周波数を有する電圧が検出相の電極に印加される。最も簡潔な例においては、搬送周波数は、所定の電圧の急騰を含む可能性があり、可動電極において偏向に依存する電荷転送を引き起こし、これがチャージアンプによって検出される。この間に、駆動と検出との間に***作用が現れ得る。例えば、ジャイロスコープや二重振動子を有するセンサ等の複数の自由度を有するセンサにおいては、個々の検出信号の分離を可能にするために、複雑な時間多重化法を使用する必要があり得る。

したがって、本発明の目的は、実行可能な駆動および検出方法の上述した欠点を排除する微小機械コンポーネント、およびそのようなコンポーネントの駆動方法を提供することである。さらに、本発明の目的は、上記コンポーネントの動作周波数における、駆動および検出のための自己混合機能が実現されるコンポーネントおよび方法を提供することである。

上記目的は、独立請求項の主題によって解決される。好ましい実施形態は、従属請求項に見出され得る。

本発明に係るコンポーネントの実施形態、および本発明に係る方法の実施形態は、類似の要素に同一の参照番号が示された図面に基づく下記の文章においてより詳細に説明される。また、提示された実施形態の要素は、そうでないことが示されていない限り、任意に互いに組み合わせることも可能である。

一実施形態に係るコンポーネントの断面図である。図１Ａのコンポーネントの構造層の上面図である。上記コンポーネントの第１の実施形態の動作構造および関連する固定電極の上面図である。本発明に係る上記コンポーネントの第１の実施形態の電極配置および電極の電気的な配分を概略的に示している図である。第１の実施形態の電極の例示的な実施形態を、浸漬コーム電極として示している図である。本発明に係る上記コンポーネントの第２の実施形態の電極配置および電極の電気的な配分を概略的に示している図である。本発明に係る上記コンポーネントの第３の実施形態の電極配置および電極の電気的な配分を概略的に示している図である。本発明に係る上記コンポーネントの第４の実施形態の電極配置および電極の電気的な配分を概略的に示している図である。

図１は、一実施形態に係る、本発明に係るコンポーネント１を通る断面図を示している。コンポーネント１は、第１の基板１１と、第１の絶縁層１２と、構造層１３と、第２の絶縁層１４と、第２の基板１５とを備えている。また、コンポーネント１は、第１のカバー層１６と、構造層１３に取り付けられた接触表面１７と、接触表面１７に連結されたコンタクト１８と、第２のカバー層１９とを有することが可能である。

「基板」という用語は、１つの材料のみからなる構造（例えば、シリコンウエハやガラスプレート）を示すが、複数の層および材料の合成物を含むことも可能である。したがって、第１の基板１１および／または第２の基板１５は、完全に導電性であってもよく、領域内でのみ導電性であってもよく、あるいは、１つの電気絶縁材料から構成されてもよく、または複数の電気絶縁材料から構成されてもよい。第１の基板１１が、１つの電気絶縁材料から構成されている場合、第１の絶縁層１２が存在しなくてもよい。同様に、第２の基板１５が、電気絶縁材料から構成されている場合、第２の絶縁層１４を省くことができる。

また、「構造層」という用語は、１つの材料のみからなる構造（例えば、シリコン層）を示すが、構造層１３の少なくとも１つの領域が導電性であるならば、複数の層および材料からできた合成物を含むことも可能である。構造層１３の導電領域は、当該構造層１３の所定の領域への電位の印加または読み出しを可能にする。構造層１３は、完全に導電性であることが好ましい。

第１のカバー層１６は、構造層１３に面していない第２の基板１５の表面に配置され、第２のカバー層１９は、構造層１３に面していない第１の基板１１の表面に配置されており、金属等の同一の材料から、または異なる材料から構成することができる。これらのカバー層は、コンポーネント１の動作領域を、外部の電界、または湿気等の他の環境による影響から守ることに寄与し得る。さらに、これらのカバー層は、第１の基板１１および第２の基板１５のそれぞれに所定の電位を供給することに寄与し得る。ただし、第１のカバー層１６、および第２のカバー層１９は任意である。

第１の接触表面１７は導電性材料から構成され、構造層１３の特定領域への電位の供給または読み出し（検出）に寄与する。接触表面１７は、図１Ａに示すように、ワイヤ１８によって接触され得るが、電気的接触をもたらす他の方法も実施可能である。

構造層１３において、動作構造２０が形成され、当該動作構造２０は、動作領域２１において少なくとも１つの方向に移動可能である。動作領域２１は、例えば、第１の基板の表面に形成された構造層に面している第１の凹部１１１、および第２の基板１５の表面に形成された構造層１３に面している第２の凹部１５１によって形成される。動作構造２０は、少なくとも第１の領域２２と、第２の領域２３とを備え、当該第１の領域２２および第２の領域２３はそれぞれ導電性であり、第１の軸に沿って互いに物理的に強固に結合されている。第１の領域２２および第２の領域２３は、絶縁領域２４によって、互いに電気的に絶縁されている。絶縁領域２４は、構造層１３の奥行全体にわたって伸びている。つまり、絶縁領域２４は、構造層１３の第１の表面１３１から構造層１３の第２の表面１３２まで連続的に伸びている。第１の表面１３１は、第１の基板１１に面しており、第２の表面１３２は、第２の基板１５に面している。絶縁領域２４は、例えば、絶縁材料によって構成することが可能であり、その上面および断面において、任意に配置することが可能であり、任意の形状を有することが可能である。このことは、絶縁領域２４は、上面において、例えば直進または湾曲してもよく、断面において、第１の表面１３１および第２の表面１３２に対して垂直に直進、またはこれらの表面に対して所定の角度で湾曲してもよいことを意味している。また、構造層１３の第２の領域２３から第１の領域２２が確実に完全に電気的に絶縁されるならば、絶縁領域２４の幅が断面において変化してもよい。

図１Ａのコンポーネント１の構造層の上面が図１Ｂに示されている。図１Ｂにおいては、図１Ａに示されている断面が線Ａ−Ａで示されている。図１Ｂから分かるように、断面Ａ−Ａは、コンポーネント１の第１の軸に沿って延伸しており、当該第１の軸はＸ軸に相当する。構造層１３、および当該構造層１３の下に位置する第１の基板１１の領域、および第１の絶縁層１２の領域が図１Ｂに示されている。動作構造２０は、バネ２５および２６によって、構造層１３の接触領域２７および２８に結合され、接触領域２７および２８は、第１の基板１１に強固に結合され、少なくともこの領域においては、第２の基板１５にも強固に結合されている。動作構造２０の第１の領域２２は、第１のバネ２５を介して、構造層１３の第１の接触領域２７に結合されており、動作構造２０の第２の領域２３は、第２のバネ２６を介して、構造層１３の第２の接触領域２８に結合されている。第１のバネ２５および第２のバネ２６は、少なくとも第１の軸に沿った（つまり、Ｘ方向における）動作構造２０の移動を可能とするが、例えば、Ｙ方向またはＺ方向における３次元空間における第２の軸、および／または第３の軸に沿った動作構造２０の移動も可能である。それぞれの軸は、互いに垂直であってもよく、あるいは互いに対して他の角度を有してもよい。さらに、コンポーネント１は、電極３１、３２、３３および３４をさらに有し、これらの電極は、第１の基板１１および／または第２の基板１５に強固に結合され、励振電極、読み出し電極、またはリセット電極として機能する。これらの電極は、コンポーネント１の動作領域２１に突出し、動作構造２０の特定の領域と静電容量を形成するように配置される。これについては下記により詳細に説明する。

図２は、上記コンポーネントの第１の実施形態の動作構造と、対応する固定電極の上面図を示している。より容易に理解できるように、図１Ｂで示されている第１のバネ２５、第２のバネ２６、第１の接触領域２７、および第２の接触領域２８が、動作構造２０に加えて示されている。ただし、動作構造２０、および当該動作構造２０に結合された構造層１３の各領域は、図１Ｂの図に対して９０°回転している。本発明に係るコンポーネントの第１の実施形態によると、動作構造２０は、絶縁領域２４によって互いに電気的に絶縁された、第１の領域２２と、第２の領域２３とを備えている。また、動作構造２０は、第１の電極２２１と、第２の電極２２２と、第３の電極２３１と、第４の電極２３２とを備えている。第１の電極２２１は、第１の領域２２に配置され、第１の領域２２から外方に、第２の軸（つまりＹ軸）に沿って第１の方向に延伸している。第２の電極２２２も第１の領域２２に配置されているが、第１の領域２２から外方に、第２の軸に沿って第２の方向に延伸している。上記第２の方向は、上記第１の方向の反対方向である。上記第２の軸（つまりＹ軸）は、第１の軸（つまりＸ軸）に対して垂直である。第３の電極２３１および第４の電極２３２は、第２の領域２３に配置され、第３の電極は、第２の領域２３から外方に、第２の軸に沿って第１の方向に延伸し、第４の電極は、第２の領域２３から外方に、第２の軸に沿って第２の方向に延伸している。

第１の実施形態によると、コンポーネント１は、第５の電極４１をさらに備えている。第５の電極４１は、第１の基板１１および／または第２の基板１５に強固に結合され、第１の基板１１および／または第２の基板１５から外方に、第２の軸に沿って第２の方向に、動作領域２１に向かって延伸している。第５の電極４１は、第１の電極２２１と第３の電極２３１との間に配置されている。さらに、コンポーネント１は、第６の電極５１を備えることが可能である。第６の電極５１は、第１の基板１１および／または第２の基板１５に強固に結合され、第１の基板１１および／または第２の基板１５から外方に、第２の軸に沿って第１の方向に、動作領域２１に向かって延伸し、第２の電極２２２と第４の電極２３２との間に配置されている。したがって、第５の電極４１および第６の電極５１は、図１Ｂに示されている電極３２、より正確には電極３３にある程度対応している。ただし、第５の電極４１および第６の電極５１は、図１Ｂにおいて示されている実施形態と異なって設計および配置されている。

図３は、本発明に係るコンポーネント、およびそのようなコンポーネントを駆動するための本発明に係る方法の第１の実施形態における電極の配置、および電極の電気的な配分として、図２に示された構造を概略的に示している図である。したがって、動作構造２０、第５の電極４１、および第６の電極５１が図３に見られ、動作構造２０は、第１の電極２２１、第２の電極２２２、第３の電極２３１、第４の電極２３２、および絶縁領域２４のみによって示されている。動作構造は、図２に示すように、機械バネ負荷式に動作可能に支持されている。その結果、動作構造、そして第１〜第４の電極２２１〜２３２は、第１の軸（つまりＸ軸）に沿って移動することができ、このことは矢印によって表されている。図２に示される導電性バネ２５および２６と、関連する接触領域２７および２８とを介して、電極２２１〜２３２に所定の電位を印加することができる。

コンポーネント１の駆動方法の第１の実施形態においては、直流電圧である第１の電圧Ｕ_０が、第１の電極２２１および第２の電極２２２、つまり第１の領域２２、に印加される。負の第１の電圧、（つまり−Ｕ_０）は、第３の電極２３１および第４の電極２３２、つまり第２の領域２３、に印加される。そのようにして、第１の電極２２１および第５の電極４１が、第１の部分静電容量Ｃ_１を形成し、第３の電極２３１および第５の電極４１が、第２の部分静電容量Ｃ_２を形成する。部分静電容量Ｃ_１およびＣ_２は、第５の電極４１へ電荷を誘導する。ここで、下記式が成り立つ。
Ｑ＝Ｃ_１・Ｕ_０―Ｃ_２・Ｕ＝（Ｃ_１―Ｃ_２）・Ｕ_０ (1).
第５の電極４１は、チャージアンプ６０に連結されている。チャージアンプ６０は、オペアンプ６１と、フィードバック静電容量６２とを備えている。チャージアンプ６０は、第５の電極４１に誘導された電荷Ｑを電圧に変換し、当該電圧は、第１の出口７０にて出力することができる。したがって、第５の電極４１は、読み出し電極として機能し、読み出された電荷Ｑは、差Ｃ_１−Ｃ_２に比例し、これが動作構造２０の偏向の基準となる。その結果、偏向が測定可能となる。

第２の電圧Ｕ_１は、第６の電極５１を介して印加することができ、電圧Ｕ_１は、駆動電圧、より正確にはリセット電圧である。第２の電圧Ｕ_１は、例えば加速度計において、直流電圧であってもよく、あるいは、例えばジャイロスコープにおいて、交流電圧であってもよい。第２の電圧Ｕ_１によって、動作構造２０にリセット力Ｆを加えることが可能となる。リセット力Ｆは第１の電圧Ｕ_０、および第２の電圧Ｕ_１に比例する。リセット力Ｆは下記のように算出される。
Ｆ＝（Ｕ_１−Ｕ_０）^２―（Ｕ_１＋Ｕ_０）^２＝４・Ｕ_１・Ｕ_０ (2).
第１の電圧Ｕ_０は、式（１）による読み出し処理、および式（２）によるリセット処理中に発生するため、第１の電圧Ｕ_０によって、駆動側での変調、および読み出し側での復調を行うことができる。

前述のコンポーネントにおいては、第１〜第６の電極２２１、２２２、２３１、２３２、４１、および５１に浸漬コームが使用され、その結果、静電容量がＸ方向の偏向の一次関数となる場合、さらなる偏向依存力は発生しない。上記電極のそのような実施形態が、例として図４に示されている。各電極がそれぞれ櫛歯構造として形成され、Ｘ方向に沿って延伸する１つ以上の部分構造を備えている。例えば、第１の電極２２１は、部分構造２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃ、および２２１ｄを備え、第５の電極４１は、部分構造４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、および４１ｄを備えている。第１の電極２２１の部分構造は、第５の電極４１の部分構造の中にあり、そのため、部分構造がＸ軸に沿って重なっている。コンポーネントの動作構造がＸ軸に沿って移動した場合、第１の電極２２１の部分構造もＸ軸に沿って移動し、その結果、第１の電極２２１の部分構造の第５の電極４１の部分構造との重複部分の長さが変化する。同様のことが第５の電極４１に関する第３の電極２３１、および第６の電極５１に関する第２の電極２２２および第４の電極２３２に当てはまる。全ての電極についてそれぞれ４つの部分構造が示されているが、上記の電極が他の数の部分構造を備えることも可能であり、および／または電極が互いに異なる数の部分構造を備えることも可能である。

しかしながら、図３に示すように、コンポーネントが平行かつ近接した電極を有するコンデンサを有する場合、偏向の静電容量の関数に２次項が発生し、それによって、偏向に依存する力が負のバネ定数の形態で発生する。この負の静電バネは、図２に示された機械的な第１のバネ２５および第２のバネ２６に付加的に働く。この作用は、関係するコンデンサの電極間の電圧の二乗和に基本的に比例する。偏向は各コンデンサの形状に依存する。型が同じ場合、上述の例において駆動側に誘導されるバネ定数は、下記式に比例する。
Ｋ＝（Ｕ_１−Ｕ_０）^２＋（Ｕ_１＋Ｕ_０）^２＝２Ｕ_１ ^２＋２Ｕ_０ ^２ (3).
この作用は、動作構造２０の共振周波数の調整に用いることができる。しかしながら、この負のバネ定数Ｋは常に第２の電圧Ｕ_１に依存し、それゆえ、単独ではなく、リセット力と連帯する場合のみ設定可能であるため、この作用が望ましくないこともある。

図５は、本発明に係るコンポーネント、およびそのようなコンポーネントを駆動するための本発明に係る方法の第２の実施形態に係る、電極配置および電極の電気的な配分を概略的に示している図であり、これによって上記の負の効果を排除することができる。

図４に示された第２の実施形態は、コンポーネントが第７の電極５２と、第８の電極５３とをさらに備える点において、図３に示す発明に係るコンポーネントの第１の実施形態と異なっている。第７の電極５２および第８の電極５３は、それぞれ第１の基板１１および／または第２の基板１５に強固に結合され、第１の基板１１および／または第２の基板１５から外方に、第２の軸に沿って第１の方向に、動作領域２１に向かって延伸している。このことは、第７の電極５２および第８の電極５３は、第６の電極５１と同じ方向に延伸することを意味する。第７の電極は、第２の電極２２２が、第６の電極５１と第７の電極５２との間に配置され、第８の電極５３は、第４の電極２３２が、第６の電極５１と第８の電極５３との間に配置されるように配置される。

第２の実施形態におけるコンポーネントを駆動するための実施形態によると、第３の電圧Ｕ_２が、第７の電極５２および第８の電極５３に印加され、これが、第１のバネ２５および第２のバネ２６のバネ定数を相殺する。これによって、動作構造２０が、第１の基板１１および／または第２の基板１５に動作可能に結合される。駆動側に誘導されるリセット力Ｆおよびバネ定数Ｋは、コンポーネントに設定されるものであるため予め設定されるが、ここでは下記のように算出することができる。
Ｆ＝４・（Ｕ_１−Ｕ_２）・Ｕ_０ (4).
Ｋ＝４・Ｕ_０ ^２＋２Ｕ_１ ^２＋２Ｕ_２ ^２ (5).
したがって、パラメータαおよびβを導くことが可能であり、これについて下記が当てはまる。
α＝Ｕ_１−Ｕ_２ (6).
β＝Ｕ_１＋Ｕ_２ (7).
式（４）および式（５）に、式（６）および式（７）をそれぞれ挿入すると下記が得られる。
Ｆ＝４・α・Ｕ_０ (8).
Ｋ＝４・Ｕ_０ ^２＋α^２＋β^２ (9).
したがって、動作構造２０の動きを検出し、または、第２の電圧Ｕ_１および第３の電圧Ｕ_２を制御するために、印加される駆動力およびリセット力をそれぞれ制御し、そしてバネ定数を制御する信号処理により、以下の方程式を解くことができる。

上記の信号処理は、制御ユニット８０によって実現可能であり、これは図５に概略的に示されている。リセット力Ｆおよびバネ定数Ｋに設定される値は、コンポーネントを含んでいるコントローラまたはシステムの他の制御ユニットによって、制御ユニット８０に供給される。さらに、制御ユニット８０は、上記の計算を行うために、第１の電圧Ｕ_０を利用することができる。制御ユニット８０は、式（１０）および式（１１）に従ってパラメータαおよびβを算出するための第１のユニット８１と、式（１２）に従って第２の電圧Ｕ_１を算出するための第２のユニット８２と、式（１３）に従って第３の電圧Ｕ_２を算出するための第３のユニット８３とを備えている。第６の電極に印加される第２の電圧Ｕ_１は、第２のユニット８２によって算出される値に同調して設定され、上記値は第２の電圧Ｕ_１に対応する信号である。第７の電極５８、および第８の電極５３に印加される第３の電圧Ｕ_２は、第３のユニット８３によって算出される値に同調して設定され、上記値は第３の電圧Ｕ_２に対応する信号である。このようにして、第２の電圧Ｕ_１および第３の電圧Ｕ_２を制御する制御回路を実現することができる。

上記に示して、説明したコンポーネントを駆動するための方法の実施形態は、直流電圧が動作構造２０の電極に印加されることに特徴がある。しかしながら、先行技術において既に説明したように、動作構造に交流電圧を印加することも可能である。それによって、自己混合駆動および読み出し機能が実現可能となる。「自己混合」とは、動作周波数ω_０（共振周波数）で動作するジャイロスコープにおいて、直流電圧を駆動電極に印加することによって、動作周波数ω_０でリセット力を得ることができ、動作周波数ω_０における偏向によって、読み出し電極およびチャージアンプのそれぞれに、検出のための直流電圧値が供給されることを意味する。

本発明に係るコンポーネント、およびそのようなコンポーネントを駆動するための本発明に係る方法の第３の実施形態に係る、電極配置および電極の電気的な配分を概略的に示す図６を参照して、上記の方法を説明する。第１の電圧Ｕ_０・ｃｏｓ（ω_０・ｔ）が第１の電極２２１および第２の電極２２２、つまり、動作構造２０の第１の領域２２に印加され、時間遅延された第２の電圧Ｕ_０・ｓｉｎ（ω_０・ｔ）が、動作構造２０の第２の領域２３、つまり第３の電極２３１および第４の電極２３２に印加される。

図６に示すように、コンポーネント１は、第１の第５の電極４１１および第２の第５の電極４１２を有し、第１の第５の電極４１１および第２の第５の電極４１２は、共に第１の電極２２１と第３の電極２３１との間に配置されており、そうでない場合は、図３および図４に関して説明した第５の電極４１として延伸する。これは、第１の第５の電極４１１および第２の第５の電極４１２は、第１の基板１１および／または第２の基板１５に強固に結合され、第１の基板１１および／または第２の基板１５から外方に、第２の軸（つまりＹ軸）に沿って第２の方向に、動作領域２１に向かって延伸することを意味する。

さらに、コンポーネント１は、第９の電極４２および第１０の電極４３を有し、第９の電極４２および第１０の電極４３は、第１の基板１１および／または第２の基板１５にそれぞれ結合され、第１の基板１１および／または第２の基板１５から外方に、第２の軸（つまりＹ軸）に沿って第２の方向に、動作領域２１に向かって延伸する。第９の電極４２は、第１の電極２２１が、第１の第５の電極４１１と第９の電極４２との間に配置されるように配置され、第１０の電極４３は、第３の電極２３１が、第２の第５の電極４１２と第１０の電極４３との間に配置されるように配置される。

コンポーネント１は、第１の信号処理ユニットおよび第２の信号処理ユニット７２をさらに備えている。第１の第５の電極４１１および第９の電極４２は、第１の信号処理ユニット７１に連結され、当該第１の信号処理ユニット７１は、これら２つの電極間の電荷差を測定し、第１の出口７３にて電荷Ｑ_Ｒ、つまり当該電荷Ｑ_Ｒに対応する電圧を供給する。第２の第５の電極４１２および第１０の電極４３は、第２の信号処理ユニット７２に連結され、当該第２の信号処理ユニット７２も電荷差を測定し、第２の出口７４にて電荷Ｑ_Ｉ、より正確には当該電荷Ｑ_Ｉに対応する電圧を供給する。

コンポーネント１は、第１の第６の電極５１１および第２の第６の電極５１２をさらに有し、第１の第６の電極５１１および第２の第６の電極５１２は、共に第２の電極２２２と第４の電極２３２との間に配置されており、そうでない場合は、図３および図４に関して説明した第６の電極５１として延伸する。これは、第１の第６の電極５１１および第２の第６の電極５１２は、第１の基板１１および／または第２の基板１５に強固に結合され、第１の基板１１および／または第２の基板１５から外方に、第２の軸（つまりＹ軸）に沿って第１の方向に、動作領域２１に向かって延伸することを意味する。さらに、コンポーネント１は、図４を参照して既に説明されたように、第７の電極５２および第８の電極５３を有している。したがって、第２の電極２２２は、第１の第６の電極５１１と第７の電極５２との間に配置され、第４の電極２３２は、第２の第６の電極５１２と第８の電極５３との間に配置される。

上記コンポーネントを駆動する方法の第３の実施形態によると、第３の電圧Ｕ_Ｒが第７の電極５２に印加され、負の第３の電圧−Ｕ_Ｒが第１の第６の電極５１１に印加される。

第４の電圧Ｕ_Ｉが、第２の第６の電極５１２に印加され、負の第４の電圧−Ｕ_Ｉが第８の電極５３に印加される。

第３の電圧Ｕ_Ｒおよび第４の電圧Ｕ_Ｉは直流電圧であるが、その極性は、低周波数において周期的に反転させることができる。

したがって、動作構造２０に作用する力を下記のように算出することができる。

読み出し電荷Ｑ_ＲおよびＱ_Ｉは以下の通りである。

部分静電容量の差Ｃ_２−Ｃ_１から得られる静電容量差ΔＣは、動作構造２０の偏向の基準となる。

このようにして、駆動側および読み出し側の両方で、法線および直交成分が正確に処理される。

ω＝０におけるチャージアンプのドリフトを相殺するため、動作構造２０に印加される第１の電圧Ｕ_０・ｃｏｓ（ω_０・ｔ）、および第２の電圧Ｕ_０・ｓｉｎ（ω_０・ｔ）の極性、および駆動電極に印加される第３の電圧Ｕ_Ｒおよび第４の電圧Ｕ_Ｉの極性は、低周波数において周期的に反転させることができる。この場合、読み出し電荷Ｑ_ＲおよびＱ_Ｉは同じ周期内で復調される。

図７においては、本発明に係るコンポーネント、および上記コンポーネントを駆動するための本発明に係る方法の第４の実施形態に係る、他の自己混合の変形についての電極配置および電極の電気的な配分が概略的に示されている。上記コンポーネントは、動作構造の導電性の絶縁領域（上述の実施形態の場合と同様に、第１の軸（Ｘ軸）に沿って互いに物理的に強固に結合されているが、互いに絶縁されている）を２つ有するのではなく、そのような領域を４つ有している。

したがって、図７に示すように、動作構造２０は、第１の電極２２１と第２の電極２２２とを有する第１の領域２２と、第３の電極２３１と第４の電極２３２とを有する第２の領域２３と、第５の電極２５１と第６の電極２５２とを有する第３の領域２５０と、第７の電極２６１と第８の電極２６２とを有する第４の領域２６０とを備えている。各領域２２、２３、２５０、２６０は導電性であり、第１の軸に沿って互いに物理的に強固に結合されている。しかしながら、これらの領域は、絶縁領域２４ａ、２４ｂ、２４ｃによって互いに電気的に絶縁されている。具体的には、第１の領域２２と第２の領域２３とは、第１の絶縁領域２４ａによって互いに絶縁されており、第２の領域２３と第３の領域２５０とは、第２の絶縁領域２４ｂによって互いに絶縁されており、第３の領域２５０と第４の領域２６０とは、第３の絶縁領域２４ｃによって互いに絶縁されている。絶縁領域２４ａ〜２４ｃに関しては、図１Ａを参照して既に記載した説明が当てはまる。

第１の電極２２１は、第１の領域２２の外方に、第２の軸（つまりＹ軸）に沿って第１の方向に延伸している。一方、第２の電極２２２は、第１の領域２２の外方に、第２の軸に沿って第２の方向に延伸しており、第２の方向は第１の方向の反対方向に伸びている。第３の電極２３１および第４の電極２３２は、第２の領域２３に配置され、第３の電極は、第２の領域２３の外方に、第２の軸に沿って第１の方向に延伸しており、第４の電極は、第２の領域２３の外方に、第２の軸に沿って第２の方向に延伸している。第５の電極２５１および第６の電極２５２は、第３の領域２５０に配置され、第５の電極は、第３の領域２５０から外方に、第２の軸に沿って第１の方向に延伸しており、第６の電極は、第３の領域２５０から外方に、第２の軸に沿って第２の方向に延伸している。第７の電極２６１および第８の電極２６２は、第４の領域２６０に配置され、第７の電極は、第４の領域２６０から外方に、第２の軸に沿って第１の方向に延伸しており、第８の電極は、第４の領域２６０から外方に、第２の軸に沿って第２の方向に延伸している。

第４の実施形態によると、コンポーネントは、第９の電極４４と第１０の電極４５とをさらに備え、これらの電極は第１の基板１１および／または第２の基板１５に強固に結合され、第１の基板１１および／または第２の基板１５から外方に、第２の軸に沿って第２の方向に、動作領域２１に向かって延伸する。ここで、第９の電極４４は、第１の電極２２１と第３の電極２３１との間に配置され、第１０の電極４５は、第５の電極２５１と第７の電極２６１との間に配置されている。さらに、上記コンポーネントは、第１１の電極５４と第１２の電極５５とを備え、これらの電極は第１の基板１１および／または第２の基板１５に強固に結合され、第１の基板１１および／または第２の基板１５から外方に、第２の軸に沿って第１の方向に、動作領域２１に向かって延伸する。ここで、第１１の電極５４は、第２の電極２２２と第４の電極２３２との間に配置され、第１２の電極は、第６の電極２５２と第８の電極２６２との間に配置されている。

このようにして、動作構造、および第１〜８の電極２２１〜２６２は、第１の軸（つまりＸ軸）に沿って移動可能であり、このことが矢印で表されている。

コンポーネントを駆動する方法の第４の実施形態においては、第１の電圧Ｕ_０・ｃｏｓ（ω_０・ｔ）が第１の電極２２１および第２の電極２２２、つまり第１の領域２２に印加される。負の第１の電圧、つまり−Ｕ_０・ｃｏｓ（ω_０・ｔ）は、第３の電極２３１と、第４の電極２３２、つまり第２の領域２３に印加される。このようにして、第１の電極２２１および第９の電極４４が、第１の部分静電容量Ｃ_１を形成し、第３の電極２３１および第９の電極４４が、第２の部分静電容量Ｃ_２を形成する。部分静電容量Ｃ_１およびＣ_２は、第９の電極４４に電荷Ｑ_Ｒを誘導し、当該電荷Ｑ_Ｒは、簡易的なチャージアンプ６０ａによって増幅され、第１の出口７３において、電圧として読み出される。

時間遅延された第２の電圧Ｕ_０・ｓｉｎ（ω_０・ｔ）は、第５の電極２５１および第６の電極２５２、つまり第３の領域２５０に印加される。負の第２の電圧、つまり−Ｕ_０・ｓｉｎ（ω_０・ｔ）は、第７の電極２６１および第８の電極２６２、つまり第４の領域２６０に印加される。このようにして、第５の電極２５１および第１０の電極４５が、第３の部分静電容量Ｃ_３を形成し、第７の電極２７１および第１０の電極４５が、第４の部分静電容量Ｃ_４を形成する。部分容量Ｃ_３およびＣ_４は、電荷Ｑ_Ｉを第１０の電極４５に誘導し、当該電荷Ｑ_Ｉは、別の簡易的なチャージアンプ６０ｂによって増幅され、第２の出口７４において、電圧として読み出される。

第３の電圧Ｕ_Ｒは第１１の電極５４を介して印加可能であり、第４の電圧Ｕ_Ｉは、第１２の電極５５に印加される。第３の電圧Ｕ_Ｒおよび第４の電圧Ｕ_Ｉは直流電圧であるが、その極性は低周波数において周期的に反転させることができる。

このようにして、動作構造２０に作用するリセット力Ｆも、式（１４）に従って算出することができる。ただし、図６に示す第３の実施形態と異なり、電荷Ｑ_ＲおよびＱ_Ｉを読み出すためには、簡易的なチャージアンプ６０ａおよび６０ｂさえあればよい。

本発明に係るコンポーネント、およびそのようなコンポーネントを駆動するための本発明に係る方法の例示した実施形態は、駆動機能と検出機能との完全な分離を可能とする。駆動用の電極および検出用の電極をそれぞれ有する非混合構成、および駆動および検出用の複数の電極を有する自己混合構成の両方を実現することができる。さらに、バネ２５および２６（これによって動作構造２０が第１の基板１１および／または第２の基板１５に結合される）の負のバネ定数は、動作構造２０の共振周波数を調整するために使用することができる。ただし、負のバネ定数の影響を排除することも可能である。

直流電圧を動作構造２０の電極に印加する場合、駆動についての線形張力の関数を実現することができる。ここで、有害な静電容量は、動作構造２０の偏向の検出において無効である。そのためより高い検出精度が得られる。複数の振動子を使用する場合、つまり互いに対して動作可能に保持されている複数の構造から成る動作構造を使用する場合、駆動機能と検出機能とを完全に互いに分離することが可能である。その結果、時間多重化が不要となる。さらに、動作周波数ω_０において動作するジャイロスコープにおいて、駆動するために帯域幅が低い駆動電圧を使用し、検出するためにチャージアンプを使用することが可能である。

US 2010/134860 A1は、第１の電極群を含む固定電極と、電圧が印加されると上記固定電極に対して移動し、上記第１の電極群の反対に位置する第２の電極群を含む可動電極とを備えている微小電気機械システムを開示している。さらに、上記第１の電極群の少なくとも１つの電極と、上記第２の電極群の少なくとも１つの電極とは抵抗器を介して連結されている。

US 6 078 016 Aは、第１の制御電極を有する固定部と、可動体を有する可動部とを備えている半導体加速度スイッチを開示している。上記第１の制御電極と、上記可動体に配置された電極との間に電圧を印加することによって、静電吸着の間、上記可動体が最初の位置に保たれる。スイッチに十分に高い加速度がかけられると、上記可動体が移動する。記録される加速度の閾値、および加速度センサスイッチの他の特性は、容易に設定可能である。

US 2010/117166 A1は、コンポーネント、特に微小機械、微小電気機械、または微小光電気機械コンポーネント、および層構造に埋め込まれた動作構造を有するコンポーネントの製造方法を開示している。基板および絶縁層をさらに備える、第１の層の組み合わせのカバー層において、第１および第２の異なるエッチング深さを有する第１および第２の凹部をエッチングすることによって、導電パスブリッジが形成される。より深い凹部は、上記導電パスブリッジを絶縁するために用いられ、より平らな凹部は動作構造の空間を提供し、当該空間は上記導電パスブリッジによって橋絡される。

US 6 067 858 Aは、基板表面に平行な軸の周りの回転を測定するのに適しているマイクロジャイロスコープを開示している。複数組の電極指間の電圧差は、直交誤差を減らすために利用することが可能である。上記マイクロジャイロスコープは、振動構造と、高アスペクト比を有する連動電極とを備えている。

US 6 291 875 B1は、複数の機械構造を画定するためにエッチングされた基板を備えている装置を開示している。上記複数の機械構造のうちの少なくともいくつかは、上記基板の残部に横方向に結合されている。上記機械構造が上記基板に固定されている点における電気的な絶縁は、充填絶縁溝によってもたらされる。充填溝は、構造素子の機械的な固定が所望される点において、構造素子を互いに電気的に絶縁させることもできる。微小電気機械装置の性能は、１）機械素子の縦寸法と横寸法との間の高アスペクト比と、２）機械素子も配置される同一基板上の電子部品の集積と、３）機械素子とスイッチとの間の優れた電気的絶縁とによって改善される。

コンポーネント１の駆動方法の第１の実施形態においては、直流電圧である第１の電圧Ｕ０が、第１の電極２２１および第２の電極２２２、つまり第１の領域２２、に印加される。負の第１の電圧、（つまり−Ｕ０）は、第３の電極２３１および第４の電極２３２、つまり第２の領域２３、に印加される。そのようにして、第１の電極２２１および第５の電極４１が、第１の部分静電容量Ｃ１を形成し、第３の電極２３１および第５の電極４１が、第２の部分静電容量Ｃ２を形成する。部分静電容量Ｃ１およびＣ２は、第５の電極４１へ電荷を誘導する。ここで、下記式が成り立つ。
Ｑ＝Ｃ１・Ｕ０―Ｃ２・Ｕ＝（Ｃ１―Ｃ２）・Ｕ０ (1).
第５の電極４１は、チャージアンプ６０に連結されている。チャージアンプ６０は、オペアンプ６１と、フィードバック静電容量６２とを備えている。チャージアンプ６０は、第５の電極４１に誘導された電荷Ｑを電圧に変換し、当該電圧は、第１の出口７０にて出力することができる。したがって、第５の電極４１は、読み出し電極として機能し、読み出された電荷Ｑは、差Ｃ１−Ｃ２に比例し、これが動作構造２０の偏向の基準となる。その結果、偏向が測定可能となる。

第２の電圧Ｕ１は、第６の電極５１を介して印加することができ、電圧Ｕ１は、駆動電圧、より正確にはリセット電圧である。第２の電圧Ｕ１は、例えば加速度計において、直流電圧であってもよく、あるいは、例えばジャイロスコープにおいて、交流電圧であってもよい。第２の電圧Ｕ１によって、動作構造２０にリセット力Ｆを加えることが可能となる。リセット力Ｆは第１の電圧Ｕ０、および第２の電圧Ｕ１に比例する。リセット力Ｆは下記のように算出される。
Ｆ＝（Ｕ１−Ｕ０）２―（Ｕ１＋Ｕ０）２＝４・Ｕ１・Ｕ０ (2).
第１の電圧Ｕ０は、式（１）による読み出し処理、および式（２）によるリセット処理中に発生するため、第１の電圧Ｕ０によって、駆動側での変調、および読み出し側での復調を行うことができる。

しかしながら、図３に示すように、コンポーネントが平行かつ近接した電極を有するコンデンサを有する場合、偏向の静電容量の関数に２次項が発生し、それによって、偏向に依存する力が負のバネ定数の形態で発生する。この負の静電バネは、図２に示された機械的な第１のバネ２５および第２のバネ２６に付加的に働く。この作用は、関係するコンデンサの電極間の電圧の二乗和に基本的に比例する。偏向は各コンデンサの形状に依存する。型が同じ場合、上述の例において駆動側に誘導されるバネ定数は、下記式に比例する。
Ｋ＝（Ｕ１−Ｕ０）２＋（Ｕ１＋Ｕ０）２＝２Ｕ１２＋２Ｕ０２ (3).
この作用は、動作構造２０の共振周波数の調整に用いることができる。しかしながら、この負のバネ定数Ｋは常に第２の電圧Ｕ１に依存し、それゆえ、単独ではなく、リセット力と連帯する場合のみ設定可能であるため、この作用が望ましくないこともある。

第２の実施形態におけるコンポーネントを駆動するための実施形態によると、第３の電圧Ｕ２が、第７の電極５２および第８の電極５３に印加され、これが、第１のバネ２５および第２のバネ２６のバネ定数を相殺する。これによって、動作構造２０が、第１の基板１１および／または第２の基板１５に動作可能に結合される。駆動側に誘導されるリセット力Ｆおよびバネ定数Ｋは、コンポーネントに設定されるものであるため予め設定されるが、ここでは下記のように算出することができる。
Ｆ＝４・（Ｕ１−Ｕ２）・Ｕ０ (4).
Ｋ＝４・Ｕ０２＋２Ｕ１２＋２Ｕ２２ (5).
したがって、パラメータαおよびβを導くことが可能であり、これについて下記が当てはまる。
α＝Ｕ１−Ｕ２ (6).
β＝Ｕ１＋Ｕ２ (7).
式（４）および式（５）に、式（６）および式（７）をそれぞれ挿入すると下記が得られる。
Ｆ＝４・α・Ｕ０ (8).
Ｋ＝４・Ｕ０２＋α２＋β２ (9).
したがって、動作構造２０の動きを検出し、または、第２の電圧Ｕ１および第３の電圧Ｕ２を制御するために、印加される駆動力およびリセット力をそれぞれ制御し、そしてバネ定数を制御する信号処理により、以下の方程式を解くことができる。

上記の信号処理は、制御ユニット８０によって実現可能であり、これは図５に概略的に示されている。リセット力Ｆおよびバネ定数Ｋに設定される値は、コンポーネントを含んでいるコントローラまたはシステムの他の制御ユニットによって、制御ユニット８０に供給される。さらに、制御ユニット８０は、上記の計算を行うために、第１の電圧Ｕ０を利用することができる。制御ユニット８０は、式（１０）および式（１１）に従ってパラメータαおよびβを算出するための第１のユニット８１と、式（１２）に従って第２の電圧Ｕ１を算出するための第２のユニット８２と、式（１３）に従って第３の電圧Ｕ２を算出するための第３のユニット８３とを備えている。第６の電極に印加される第２の電圧Ｕ１は、第２のユニット８２によって算出される値に同調して設定され、上記値は第２の電圧Ｕ１に対応する信号である。第７の電極５８、および第８の電極５３に印加される第３の電圧Ｕ２は、第３のユニット８３によって算出される値に同調して設定され、上記値は第３の電圧Ｕ２に対応する信号である。このようにして、第２の電圧Ｕ１および第３の電圧Ｕ２を制御する制御回路を実現することができる。

上記に示して、説明したコンポーネントを駆動するための方法の実施形態は、直流電圧が動作構造２０の電極に印加されることに特徴がある。しかしながら、先行技術において既に説明したように、動作構造に交流電圧を印加することも可能である。それによって、自己混合駆動および読み出し機能が実現可能となる。「自己混合」とは、動作周波数ω０（共振周波数）で動作するジャイロスコープにおいて、直流電圧を駆動電極に印加することによって、動作周波数ω０でリセット力を得ることができ、動作周波数ω０における偏向によって、読み出し電極およびチャージアンプのそれぞれに、検出のための直流電圧値が供給されることを意味する。

本発明に係るコンポーネント、およびそのようなコンポーネントを駆動するための本発明に係る方法の第３の実施形態に係る、電極配置および電極の電気的な配分を概略的に示す図６を参照して、上記の方法を説明する。第１の電圧Ｕ０・ｃｏｓ（ω０・ｔ）が第１の電極２２１および第２の電極２２２、つまり、動作構造２０の第１の領域２２に印加され、時間遅延された第２の電圧Ｕ０・ｓｉｎ（ω０・ｔ）が、動作構造２０の第２の領域２３、つまり第３の電極２３１および第４の電極２３２に印加される。

コンポーネント１は、第１の信号処理ユニットおよび第２の信号処理ユニット７２をさらに備えている。第１の第５の電極４１１および第９の電極４２は、第１の信号処理ユニット７１に連結され、当該第１の信号処理ユニット７１は、これら２つの電極間の電荷差を測定し、第１の出口７３にて電荷ＱＲ、つまり当該電荷ＱＲに対応する電圧を供給する。第２の第５の電極４１２および第１０の電極４３は、第２の信号処理ユニット７２に連結され、当該第２の信号処理ユニット７２も電荷差を測定し、第２の出口７４にて電荷ＱＩ、より正確には当該電荷ＱＩに対応する電圧を供給する。

上記コンポーネントを駆動する方法の第３の実施形態によると、第３の電圧ＵＲが第７の電極５２に印加され、負の第３の電圧−ＵＲが第１の第６の電極５１１に印加される。

第４の電圧ＵＩが、第２の第６の電極５１２に印加され、負の第４の電圧−ＵＩが第８の電極５３に印加される。

第３の電圧ＵＲおよび第４の電圧ＵＩは直流電圧であるが、その極性は、低周波数において周期的に反転させることができる。

読み出し電荷ＱＲおよびＱＩは以下の通りである。

部分静電容量の差Ｃ２−Ｃ１から得られる静電容量差ΔＣは、動作構造２０の偏向の基準となる。

ω＝０におけるチャージアンプのドリフトを相殺するため、動作構造２０に印加される第１の電圧Ｕ０・ｃｏｓ（ω０・ｔ）、および第２の電圧Ｕ０・ｓｉｎ（ω０・ｔ）の極性、および駆動電極に印加される第３の電圧ＵＲおよび第４の電圧ＵＩの極性は、低周波数において周期的に反転させることができる。この場合、読み出し電荷ＱＲおよびＱＩは同じ周期内で復調される。

コンポーネントを駆動する方法の第４の実施形態においては、第１の電圧Ｕ０・ｃｏｓ（ω０・ｔ）が第１の電極２２１および第２の電極２２２、つまり第１の領域２２に印加される。負の第１の電圧、つまり−Ｕ０・ｃｏｓ（ω０・ｔ）は、第３の電極２３１と、第４の電極２３２、つまり第２の領域２３に印加される。このようにして、第１の電極２２１および第９の電極４４が、第１の部分静電容量Ｃ１を形成し、第３の電極２３１および第９の電極４４が、第２の部分静電容量Ｃ２を形成する。部分静電容量Ｃ１およびＣ２は、第９の電極４４に電荷ＱＲを誘導し、当該電荷ＱＲは、簡易的なチャージアンプ６０ａによって増幅され、第１の出口７３において、電圧として読み出される。

時間遅延された第２の電圧Ｕ０・ｓｉｎ（ω０・ｔ）は、第５の電極２５１および第６の電極２５２、つまり第３の領域２５０に印加される。負の第２の電圧、つまり−Ｕ０・ｓｉｎ（ω０・ｔ）は、第７の電極２６１および第８の電極２６２、つまり第４の領域２６０に印加される。このようにして、第５の電極２５１および第１０の電極４５が、第３の部分静電容量Ｃ３を形成し、第７の電極２７１および第１０の電極４５が、第４の部分静電容量Ｃ４を形成する。部分容量Ｃ３およびＣ４は、電荷ＱＩを第１０の電極４５に誘導し、当該電荷ＱＩは、別の簡易的なチャージアンプ６０ｂによって増幅され、第２の出口７４において、電圧として読み出される。

第３の電圧ＵＲは第１１の電極５４を介して印加可能であり、第４の電圧ＵＩは、第１２の電極５５に印加される。第３の電圧ＵＲおよび第４の電圧ＵＩは直流電圧であるが、その極性は低周波数において周期的に反転させることができる。

このようにして、動作構造２０に作用するリセット力Ｆも、式（１４）に従って算出することができる。ただし、図６に示す第３の実施形態と異なり、電荷ＱＲおよびＱＩを読み出すためには、簡易的なチャージアンプ６０ａおよび６０ｂさえあればよい。

直流電圧を動作構造２０の電極に印加する場合、駆動についての線形張力の関数を実現することができる。ここで、有害な静電容量は、動作構造２０の偏向の検出において無効である。そのためより高い検出精度が得られる。複数の振動子を使用する場合、つまり互いに対して動作可能に保持されている複数の構造から成る動作構造を使用する場合、駆動機能と検出機能とを完全に互いに分離することが可能である。その結果、時間多重化が不要となる。さらに、動作周波数ω０において動作するジャイロスコープにおいて、駆動するために帯域幅が低い駆動電圧を使用し、検出するためにチャージアンプを使用することが可能である。

Claims

基板（１１、１５）と、
動作構造（２０）とを備える微小機械コンポーネント（１）であって、上記動作構造（２０）は、上記基板（１１、１５）に対して少なくとも１つの方向に偏向可能であり、少なくとも第１の領域（２２）と第２の領域（２３）とを有し、上記第１の領域（２２）および上記第２の領域（２３）は導電性であり、第１の軸（ｘ）に沿って互いに物理的に強固に結合され、絶縁領域（２４）によって互いに電気的に絶縁されていることを特徴とする、コンポーネント。
上記第１の領域（２２）から外方に、第２の軸（ｙ）に沿って第１の方向に延伸する第１の電極（２２１）と、上記第１の領域（２２）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って第２の方向に延伸する第２の電極（２２２）とをさらに備えるコンポーネントであって、上記第２の軸（ｙ）は、上記第１の軸（ｘ）に対して垂直であり、上記第２の方向は、上記第１の方向の反対であり、
上記コンポーネントは、さらに、
上記第２の領域（２３）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第１の方向に延伸する第３の電極（２３１）と、上記第２の領域（２３）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第２の方向に延伸する第４の電極（２３２）とを備えることを特徴とする、請求項１に記載のコンポーネント。
上記基板（１１、１５）に強固に結合され、上記基板（１１、１５）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第２の方向に延伸し、上記第１の電極（２２１）と上記第３の電極（２３１）との間に配置される第５の電極（４１）をさらに備えることを特徴とする、請求項２に記載のコンポーネント。
上記第５の電極（４１）は、チャージアンプ（６０）に連結されていることを特徴とする、請求項３に記載のコンポーネント。
上記基板（１１、１５）に強固に結合され、上記基板（１１、１５）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第１の方向に延伸し、上記第２の電極（２２２）と上記第４の電極（２３２）との間に配置される第６の電極（５１）をさらに備えることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか１項に記載のコンポーネント。
第７の電極（５２）と、
第８の電極（５３）とをさらに備え、
上記第７の電極（５２）および上記第８の電極（５３）は、上記基板（１１、１５）に強固に結合され、上記基板（１１、１５）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第１の方向に延伸し、
上記第７の電極（５２）および上記第８の電極（５３）は、上記第２の電極（２２２）が、上記第６の電極（５１）と上記第７の電極（５２）との間に配置され、上記第４の電極（２３２）が、上記第６の電極（５１）と上記第８の電極（５３）との間に配置されるように配置されていることを特徴とする、請求項５に記載のコンポーネント。
上記コンポーネントは制御ユニット（８０）を備え、上記制御ユニット（８０）は、上記第６の電極（５１）、上記第７の電極（５２）、上記第８の電極（５３）に連結され、上記制御ユニット（８０）は、上記第１の領域（２２）に印加される第１の電圧（Ｕ_０）、プリセットリセット力（Ｆ）、およびプリセットバネ定数（Ｋ）に基づいて、上記第６の電極（５１）に印加される第２の電圧（Ｕ_１）、および上記第７の電極（５２）および上記第８の電極（５３）に印加される第３の電圧（Ｕ_２）を制御するための信号を算出するのに適していることを特徴とする、請求項６に記載のコンポーネント。
第１の第６の電極（５１１）および第２の第６の電極（５１２）は、上記第２の電極（２２２）と上記第４の電極（２３２）との間に配置され、
上記第２の電極（２２２）は、上記第１の第６の電極（５１１）と上記第７の電極（５２）との間に配置され、上記第４の電極（２３２）は、上記第２の第６の電極（５１２）と上記第８の電極（５３）との間に配置されることを特徴とする、請求項６に記載のコンポーネント。
第１の第５の電極（４１１）および第２の第５の電極（４１２）は、上記第１の電極（２２１）と上記第３の電極（２３１）との間に配置され、
上記コンポーネントは、第９の電極（４２）と第１０の電極（４３）とをさらに備え、上記第９の電極（４２）および上記第１０の電極（４３）は、上記基板（１１、１５）に強固に結合され、上記基板（１１、１５）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第２の方向に延伸し、上記第１の電極（２２１）が、上記第１の第５の電極（４１１）と上記第９の電極（４２）との間に配置され、上記第３の電極（２３１）が、上記第２の第５の電極（４１２）と上記第１０の電極（４３）との間に配置されるように配置されていることを特徴とする、請求項３〜８のいずれか１項に記載のコンポーネント。
上記第１の第５の電極（４１１）および上記第９の電極（４２）は、第１の信号処理ユニット（７１）に連結され、上記第２の第５の電極（４１２）および上記第１０の電極（４３）は、第２の信号処理ユニット（７２）に連結されていることを特徴とする、請求項９に記載のコンポーネント。
上記動作構造（２０）は、第３の領域（２５０）および第４の領域（２６０）をさらに有し、上記第３の領域（２５０）および上記第４の領域（２６０）は導電性であり、上記第１の軸（ｘ）に沿って、上記第１の領域（２２）および上記第２の領域（２３）に物理的に強固に結合され、上記第１の領域（２２）は、第１の絶縁領域（２４ａ）によって、上記第２の領域（２３）から電気的に絶縁されており、上記第３の領域（２５０）は、第２の絶縁領域（２４ｂ）によって上記第２の領域（２３）から、第３の絶縁領域（２４ｃ）によって上記第４の領域（２６０）から電気的に絶縁されていることを特徴とする、請求項１に記載のコンポーネント。
第１の電極（２２１）は、上記第１の領域（２２）から外方に、第２の軸（ｙ）に沿って第１の方向に延伸し、第２の電極（２２２）は、上記第１の領域（２２）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って第２の方向に延伸し、上記第２の軸（ｙ）は、上記第１の軸（ｘ）に対して垂直であり、上記第２の方向は、上記第１の方向の反対であり、
第３の電極（２３１）は、上記第２の領域（２３）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第１の方向に延伸し、第４の電極（２３２）は、上記第２の領域（２３）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第２の方向に延伸し、
第５の電極（２５１）は、上記第３の領域（２５０）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第１の方向に延伸し、第６の電極（２５２）は、上記第３の領域（２５０）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第２の方向に延伸し、
第７の電極（２６１）は、上記第４の領域（２６０）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第１の方向に延伸し、第８の電極（２６２）は、上記第４の領域（２６０）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第２の方向に延伸していることを特徴とする、請求項１１に記載のコンポーネント。
上記基板（１１、１５）に強固に結合され、上記基板（１１、１５）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第２の方向に延伸し、上記第１の電極（２２１）と上記第３の電極（２３１）との間に配置される第９の電極（４４）と、
上記基板（１１、１５）に強固に結合され、上記基板（１１、１５）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第２の方向に延伸し、上記第５の電極（２５１）と上記第７の電極（２６１）との間に配置される第１０の電極（４５）と、
上記基板（１１、１５）に強固に結合され、上記基板（１１、１５）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第１の方向に延伸し、上記第２の電極（２２２）と上記第４の電極（２３２）との間に配置される第１１の電極（５４）と、
上記基板（１１、１５）に強固に結合され、上記基板（１１、１５）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第１の方向に延伸し、上記第６の電極（２５２）と上記第８の電極（２６２）との間に配置される第１２の電極（５５）とをさらに備えることを特徴とする、請求項１２に記載のコンポーネント。
上記第９の電極（４４）および上記第１０の電極（４５）は、関連するチャージアンプ（６０ａ、６０ｂ）にそれぞれ連結していることを特徴とする、請求項１３に記載のコンポーネント。
基板（１１、１５）と、
動作構造（２０）とを備える微小機械コンポーネント（１）の駆動方法であって、上記動作構造（２０）は、上記基板（１１、１５）に対して少なくとも１つの方向に偏向可能であり、少なくとも第１の領域（２２）と第２の領域（２３）とを有し、上記第１の領域（２２）および上記第２の領域（２３）は導電性であり、第１の軸（ｘ）に沿って互いに物理的に強固に結合され、絶縁領域（２４）によって互いに電気的に絶縁されており、
上記方法は、
直流電圧である第１の電圧（Ｕ_０）を上記第１の領域（２２）に印加する工程と、
負の第１の電圧（−Ｕ_０）を上記第２の領域（２３）に印加する工程とを含むことを特徴とする方法。
上記コンポーネントは、
上記第１の領域（２２）から外方に、第２の軸（ｙ）に沿って第１の方向に延伸する第１の電極（２２１）と、上記第１の領域（２２）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って第２の方向に延伸する第２の電極（２２２）とをさらに備え、上記第２の軸（ｙ）は、上記第１の軸（ｘ）に対して垂直であり、上記第２の方向は、上記第１の方向の反対であり、
上記コンポーネントは、さらに、
上記第２の領域（２３）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第１の方向に延伸する第３の電極（２３１）と、上記第２の領域（２３）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第２の方向に延伸する第４の電極（２３２）と、
上記基板（１１、１５）に強固に結合され、上記基板（１１、１５）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第２の方向に延伸し、上記第１の電極（２２１）と上記第３の電極（２３１）との間に配置される第５の電極（４１）とを備え、
上記方法は、上記第５の電極（４１）に生成される電荷（ｑ）を測定する工程を含むことを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
上記電荷を測定するために、上記第５の電極に連結されるチャージアンプ（６０）が使用されることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
上記コンポーネントは、上記基板（１１、１５）に強固に結合され、上記基板（１１、１５）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第１の方向に延伸し、上記第２の電極（２２２）と上記第４の電極（２３２）との間に配置される第６の電極（５１）をさらに備え、
上記第１の電圧（Ｕ_０）および第２の電圧（Ｕ_１）に比例する力を上記動作構造（２０）に対して働かせる第２の電圧（Ｕ_１）が上記第６の電極（５１）に印加されることを特徴とする、請求項１６または１７に記載の方法。
上記コンポーネントは、第７の電極（５２）と、第８の電極（５３）とをさらに備え、
上記第７の電極（５２）および上記第８の電極（５３）は、上記基板（１１、１５）に強固に結合され、上記基板（１１、１５）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第１の方向に延伸し、
上記第７の電極（５２）および上記第８の電極（５３）は、上記第２の電極（２２２）が、上記第６の電極（５１）と上記第７の電極（５２）との間に配置され、上記第４の電極（２３２）が、上記第６の電極（５１）と上記第８の電極（５３）との間に配置されるように配置され、
第３の電圧（Ｕ_２）が、上記第７の電極（５２）および上記第８の電極（５３）に印加されて、バネ（２５、２６）のバネ定数を相殺し、これによって、上記動作構造（２０）が上記基板（１１、１５）に動作可能に結合されることを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
上記第２の電圧（Ｕ_１）および上記第３の電圧（Ｕ_２）は、制御回路によって制御され、上記制御回路は制御ユニット（８０）を備え、上記制御ユニット（８０）は、上記第１の電圧（Ｕ_０）、プリセットリセット力（Ｆ）、およびプリセットバネ定数（Ｋ）に基づいて、上記第２の電圧（Ｕ_１）および上記第３の電圧（Ｕ_２）を制御する信号を算出することを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
基板（１１、１５）と、
動作構造（２０）とを備える微小機械コンポーネント（１）の駆動方法であって、上記動作構造（２０）は、上記基板（１１、１５）に対して少なくとも１つの方向に偏向可能であり、少なくとも第１の領域（２２）と第２の領域（２３）とを有し、上記第１の領域（２２）および上記第２の領域（２３）は導電性であり、第１の軸（ｘ）に沿って互いに物理的に強固に結合され、絶縁領域（２４）によって互いに電気的に絶縁されており、
上記方法は、
交流電圧である第１の電圧（Ｕ_０・ｃｏｓ（ω_０ｔ））を上記第１の領域（２２）に印加する工程と、
上記第１の電圧（Ｕ_０・ｃｏｓ（ω_０ｔ））と等しいが、時間遅延された第２の電圧（Ｕ_０・ｓｉｎ（ω_０ｔ））を上記第２の領域（２３）に印加する工程とを含むことを特徴とする方法。
上記コンポーネントは、
上記第１の領域（２２）から外方に、第２の軸（ｙ）に沿って第１の方向に延伸する第１の電極（２２１）と、上記第１の領域（２２）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って第２の方向に延伸する第２の電極（２２２）とをさらに備え、上記第２の軸（ｙ）は、上記第１の軸（ｘ）に対して垂直であり、上記第２の方向は、上記第１の方向の反対であり、
上記コンポーネントは、さらに、
上記第２の領域（２３）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第１の方向に延伸する第３の電極（２３１）と、上記第２の領域（２３）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第２の方向に延伸する第４の電極（２３２）と、
上記基板（１１、１５）に強固に結合され、上記基板（１１、１５）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第２の方向に延伸し、上記第１の電極（２２１）と上記第３の電極（２３１）との間に配置される第１の第５の電極（４１１）および第２の第５の電極（４１２）と、
上記基板（１１、１５）に強固に結合され、上記基板（１１、１５）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第１の方向に延伸し、上記第２の電極（２２２）と上記第４の電極（２３２）との間に配置される第１の第６の電極（５１１）および第２の第６の電極（５１２）と、
上記基板（１１、１５）に強固に結合され、上記基板（１１、１５）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第１の方向に延伸する第７の電極（５２）および第８の電極（５３）と、
上記基板（１１、１５）に強固に結合され、上記基板（１１、１５）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第２の方向に延伸する第９の電極（４２）および第１０の電極（４３）とをさらに備え、
上記第７の電極（５２）および上記第８の電極（５３）は、上記第２の電極（２２２）が、上記第１の第６の電極（５１１）と上記第７の電極（５２）との間に配置され、上記第４の電極（２３２）が、上記第２の第６の電極（５１２）と上記第８の電極（５３）との間に配置されるように配置され、
上記第９の電極（４２）および上記第１０の電極（４３）は、上記第１の電極（２２１）が、上記第１の第５の電極（４１１）と上記第９の電極（４２）との間に配置され、上記第３の電極（２３１）が、上記第２の第５の電極（４１２）と上記第１０の電極（４３）との間に配置されるように配置されており、
直流電圧である第３の電圧（Ｕ_Ｒ）が上記第７の電極（５２）に印加され、
負の第３の電圧（−Ｕ_Ｒ）が上記第１の第６の電極（５１１）に印加され、
直流電圧である第４の電圧（Ｕ_Ｉ）が上記第２の第６の電極（５１２）に印加され、
負の第４の電圧（−Ｕ_Ｉ）が上記第８の電極（５３）に印加されることを特徴とする、請求項２１に記載の方法。
上記第１の第５の電極（４１１）および上記第９の電極（４２）は、第１の信号処理ユニット（７１）に連結され、
上記第２の第５の電極（４１２）および上記第１０の電極（４３）は、第２の信号処理ユニット（７２）に連結され、
上記第１の信号処理ユニット（７１）および上記第２の信号処理ユニット（７２）において、電荷差（ΔＱ）がそれぞれ測定され、当該電荷差（ΔＱ）が上記動作構造（２０）の偏向の基準となることを特徴とする、請求項２２に記載の方法。
基板（１１、１５）と、
動作構造（２０）とを備える微小機械コンポーネント（１）の駆動方法であって、上記動作構造（２０）は、上記基板（１１、１５）に対して少なくとも１つの方向に偏向可能であり、第１の領域（２２）と、第２の領域（２３）と、第３の領域（２５０）と、第４の領域（２６０）とを有し、上記第１の領域（２２）、上記第２の領域（２３）、上記第３の領域（２５０）、および上記第４の領域（２６０）は導電性であり、第１の軸（ｘ）に沿って互いに物理的に強固に結合され、絶縁領域（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ）によって互いに電気的に絶縁されており、
上記方法は、
交流電圧である第１の電圧（Ｕ_０・ｃｏｓ（ω_０ｔ））を上記第１の領域（２２）に印加する工程と、
負の第１の電圧（−Ｕ_０・ｃｏｓ（ω_０ｔ））を上記第２の領域（２３）に印加する工程と、
上記第１の電圧（Ｕ_０・ｃｏｓ（ω_０ｔ））に等しいが、時間遅延された第２の電圧（Ｕ_０・ｓｉｎ（ω_０ｔ））を上記第３の領域（２５０）に印加する工程と、
負の第２の電圧（−Ｕ_０・ｓｉｎ（ω_０ｔ））を上記第４の領域（２６０）に印加する工程とを含むことを特徴とする方法。
上記コンポーネントは、
上記第１の領域（２２）から外方に、第２の軸（ｙ）に沿って第１の方向に延伸する第１の電極（２２１）と、上記第１の領域（２２）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って第２の方向に延伸する第２の電極（２２２）とをさらに備えるコンポーネントであって、上記第２の軸（ｙ）は、上記第１の軸（ｘ）に対して垂直であり、上記第２の方向は、上記第１の方向の反対であり、
上記コンポーネントは、さらに、
上記第２の領域（２３）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第１の方向に延伸する第３の電極（２３１）と、上記第２の領域（２３）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第２の方向に延伸する第４の電極（２３２）と、
上記第３の領域（２５０）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第１の方向に延伸する第５の電極（２５１）と、上記第３の領域（２５０）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第２の方向に延伸する第６の電極（２５２）と、
上記第４の領域（２６０）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第１の方向に延伸する第７の電極（２６１）と、上記第４の領域（２６０）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第２の方向に延伸する第８の電極（２６２）と、
上記基板（１１、１５）に強固に結合され、上記基板（１１、１５）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第２の方向に延伸し、上記第１の電極（２２１）と上記第３の電極（２３１）との間に配置される第９の電極（４４）と、
上記基板（１１、１５）に強固に結合され、上記基板（１１、１５）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第２の方向に延伸し、上記第５の電極（２５１）と上記第７の電極（２６１）との間に配置される第１０の電極（４５）とをさらに備え、
上記方法は、上記第９の電極（４４）に生成される第１の電荷（Ｑ_Ｒ）と、上記第１０の電極（４５）に生成される第２の電荷（Ｑ_Ｉ）を測定する工程を含んでいることを特徴とする、請求項２４に記載の方法。
上記第１の電荷（Ｑ_Ｒ）は、第１のチャージアンプ（６０ａ）によって測定され、上記第２の電荷（Ｑ_Ｉ）は、第２のチャージアンプ（６０ｂ）によって測定されることを特徴とする、請求項２５に記載の方法。
上記コンポーネントは、上記基板（１１、１５）に強固に結合され、上記基板（１１、１５）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第１の方向に延伸し、上記第２の電極（２２２）と上記第４の電極（２３２）との間に配置される第１１の電極（５４）と、
上記基板（１１、１５）に強固に結合され、上記基板（１１、１５）から外方に、上記第２の軸（ｙ）に沿って上記第１の方向に延伸し、上記第６の電極（２５２）と上記第８の電極（２６２）との間に配置される第１２の電極（５５）とをさらに備え、
直流電圧である第３の電圧（Ｕ_Ｒ）が上記第１１の電極（５４）に印加され、
直流電圧である第４の電圧（Ｕ_Ｉ）が上記第１２の電極（５５）に印加されることを特徴とする、請求項２５または２６に記載の方法。