CN115917250A - 振动型陀螺元件和包括该振动型陀螺元件的角速度传感器 - Google Patents

Abstract

振动型陀螺元件(100)包括固定部(10)、具有cosNθ(N为2以上的自然数)的振动模式的振子(20)、支承部(30)以及电极(40)。电极(40)分别布置于在振子(20)的外周方向上排列的4N个方位。多个电极(40)中包括初级驱动电极(PD)、初级检测电极(PPO)、次级检测电极(SPO)以及次级驱动电极(SD)。初级检测电极(PPO)与初级驱动电极(PD)布置在同一方位，次级驱动电极(SD)与次级检测电极(SPO)布置在同一方位。

Description

振动型陀螺元件和包括该振动型陀螺元件的角速度传感器

技术领域

本公开涉及一种振动型陀螺元件和包括该振动型陀螺元件的角速度传感器。

背景技术

迄今为止，作为用于角速度传感器的陀螺元件，振动型陀螺元件已被众人所知。例如，在环状振子的正面设置多个电极，沿着与电极的正面交叉的方向施加磁场的这种结构的电磁式陀螺元件被人们所熟知(例如参照专利文献1、2)。

在电磁式陀螺元件中，在被施加了磁场的状态下，使频率相当于振子的共振频率的电流流向一部分电极(以下称为初级驱动电极(Primary Driving Electrode))，来使振子进行共振振动(以下称为初级振动)。当在振子上施加有科里奥利力而产生了角速度的情况下，对另外的电极(以下称为次级检测电极(Secondary Pickoff Electrode))上所产生的电压进行检测，并作为用于计算角速度的信号。需要说明的是，在多数情况下，设置有用于检测初级振动并使初级振动的振幅和频率稳定的电极(以下称为初级检测电极(PrimaryPickoff Electrode))、以及根据由次级检测电极检测到的信号来驱动振子20从而抵消次级振动的电极(以下称为次级驱动电极(Secondary Driving Electrode))。

另一方面，在具有振动型陀螺元件的角速度传感器中，有时在输出信号上叠加有偏置分量。偏置分量也被称为零点输出或偏置等，是由于设置在振动型陀螺元件上的多个电极间的角度偏差、和/或在采用电磁式陀螺元件的情况下由于所施加的磁场不均匀等而产生的。

为了去除这种偏置分量，例如在专利文献3中公开了如下结构：以将初级驱动电极和初级检测电极(以下，有时将该组合称为初级侧)与次级驱动电极和次级检测电极(以下，有时将该组合称为次级侧)周期性地切换的方式进行驱动控制。在该情况下，通过去除切换前后的输出信号的差分来消除偏置分量。

专利文献1：日本专利第5410518号公报

专利文献2：日本公开专利公报特开2019－032302号公报

专利文献3：日本公开专利公报特开2009－115559号公报

发明内容

－发明要解决的技术问题－

不过，上述角度偏差主要是由于制造陀螺元件时掩膜错位或抗蚀图案变形等而产生的，对于多个电极中的各个电极而言，角度偏差一般都不对称。

因此，即使采用专利文献3所公开的方法，也会有无法消除的偏置分量残存在输出信号中，从而导致角速度的检测值产生误差。尤其是，在需要以高精度求角速度的情况下，这种偏置分量的残存是个问题。

本公开是鉴于上述技术问题而完成的，其目的在于：提供一种能够减小输出信号中所包含的偏置分量的振动型陀螺元件、以及包括该振动型陀螺元件的角速度传感器。

－用于解决技术问题的技术方案－

为了达成上述目的，本公开所涉及的振动型陀螺元件至少包括固定部、振子、支承部以及电极，所述支承部将所述振子与所述固定部连接，并以所述振子能够振动的方式支承所述振子，所述电极形成在所述振子的面内，当所述振子具有cosNθ(N为2以上的自然数)的振动模式时，所述电极分别布置在4N个方位，在该4N个方位，所述电极的轴在所述振子的外周方向上以等角度间隔排列，多个所述电极包括初级驱动电极、初级检测电极、次级检测电极以及次级驱动电极，所述初级驱动电极在所述振子上激发cosNθ模式的初级振动，所述初级检测电极检测所述初级振动，所述次级检测电极检测所述振子的次级振动，所述次级驱动电极驱动所述振子以抵消所述次级振动，所述初级检测电极与所述初级驱动电极布置在同一方位，所述次级驱动电极与所述次级检测电极布置在同一方位。

本公开所涉及的角速度传感器至少包括所述振动型陀螺元件、初级交流电源、初级检测部、次级交流电源、次级检测部以及运算部，所述初级交流电源对所述初级驱动电极施加规定频率的交流电，所述初级检测部检测所述初级检测电极所产生的电压信号，所述次级交流电源对所述次级驱动电极施加交流电，所述次级检测部检测所述次级检测电极所产生的电压信号，所述运算部根据所述次级交流电源的输出信号来计算角速度。

－发明的效果－

根据本公开的振动型陀螺元件，能够减小输出信号中所包含的偏置分量。根据本公开的角速度传感器，能够减小振动型陀螺元件的输出信号中所包含的偏置分量，能够提高角速度的检测精度。

附图说明

图1是第一实施方式所涉及的振动型陀螺元件的俯视图。

图2是图1的II－II线处的剖视图。

图3是图1的由虚线围起来的部分的放大图。

图4是角速度传感器的电路块的结构简图。

图5A是示出初级振动的图。

图5B是示出次级振动的图。

图6A是示出将初级侧与次级侧切换前的电极排列的俯视图。

图6B是示出将初级侧与次级侧切换后的电极排列的俯视图。

图7是示意性地示出工作时次级检测电极的位移随时间而变化的图。

图8是示意性地示出次级检测电极的实际输出信号以及其中所包含的各种信号的振动角依赖性的图。

图9是示出用于比较的电极排列的俯视图。

图10是示出变形例1所涉及的电极排列的俯视图。

图11是示出变形例2所涉及的电极排列的俯视图。

图12是示出变形例3所涉及的电极排列的俯视图。

图13是示出变形例4所涉及的电极排列的俯视图。

图14是第二实施方式所涉及的角速度传感器的结构简图。

图15是压电式振动型陀螺元件的俯视图。

图16是图15的XVI－XVI线处的剖视图。

具体实施方式

以下，基于附图对本公开的实施方式进行说明。需要说明的是，以下对优选实施方式的说明在本质上仅为举例说明而已，并没有意图对本公开、其应用对象或其用途加以限制。

(第一实施方式)

[振动型陀螺元件的结构]

图1是示出本第一实施方式所涉及的振动型陀螺元件的俯视图，图2是示出图1的II－II线处的剖视图，图3是示出图1的由虚线围起来的部分的放大图。

需要说明的是，为了便于说明，在图1、图3中，省略了磁场施加部60的图示。另外，需要注意的是，图1～图3是示意性地示出振动型陀螺元件100的结构，并不是精确地示出各部件之间的实际尺寸关系。

需要说明的是，在以下的说明中，有时将振子20的半径方向称为径向，将振子20的外周方向称为周向，将与径向和周向分别正交的方向称为轴向。另外，在径向上，有时将振子20的中心侧称为内或内侧，将振子20的外周侧称为外或外侧。在轴向上，有时将设置有上部磁轭61(参照图2)的一侧称为上或上侧，将设置有下部磁轭63(参照图2)的一侧称为下或下侧。需要说明的是，有时将下文所示的各部件的上表面称为正面，将下表面称为背面。

另外，有时将一个或多个初级驱动电极统称为初级驱动电极PD，将一个或多个初级检测电极统称为初级检测电极PPO。另外，有时将一个或多个次级驱动电极统称为次级驱动电极SD，将一个或多个次级检测电极统称为次级检测电极SPO。

如图1、图2所示，振动型陀螺元件100具有固定部10、振子20、多个支承部30、多个电极40a～40p以及磁场施加部60。

如图1所示，固定部10在中央部位具有开口10a，在开口10a的内侧布置有振子20、多个支承部30、多个电极40a～40p以及磁场施加部60。另外，如图2所示，固定部10是具有层叠结构的部件，该层叠结构是由第一硅层51、氧化硅层(绝缘层)52、第二硅层53依次层叠起来而构成的。另外，在第二硅层53的正面形成有氧化硅膜54。

振子20是对第二硅层53进行加工而得到的圆环状的部件，且具有cos2θ的振动模式。

支承部30是对第二硅层53进行加工而得到的部件，且与振子20形成为一体。另外，支承部30将振子20与固定部10连接起来，并以悬臂方式支承振子20，换一种说法，支承部30以振子20能够振动的方式支承振子20。

如图3所示，多个支承部30分别具有第一脚部31和第二脚部32。第一脚部31和第二脚部32分别具有第一端部30a和第二端部30b。第一端部30a留出第一间隔而与振子20的不同位置分别连接。第二端部30b留出比第一间隔窄的第二间隔而与固定部10的不同位置分别连接。

另外，第一脚部31具有第一部分31a和第二部分31c，该第一部分31a从第一端部30a朝振子20的径向外侧延伸，该第二部分31c在作为第一部分31a的一端的第一弯折部31b处弯折，并与振子20的外周平行地延伸。另外，第一脚部31具有第三部分31e，该第三部分31e在作为第二部分31c的一端的第二弯折部31d处弯折，朝振子20的径向外侧延伸并到达第二端部30b。

同样，第二脚部32具有第一部分32a和第二部分32c，该第一部分32a从第一端部30a朝振子20的径向外侧延伸，该第二部分32c在作为第一部分32a的一端的第一弯折部32b处弯折，并与振子20的外周平行地延伸。另外，第二脚部32具有第三部分32e，该第三部分32e在作为第二部分32c的一端的第二弯折部32d处弯折，朝振子20的径向外侧延伸并到达第二端部30b。

第一脚部31的第二部分31c和第二脚部32的第二部分32c以彼此靠近的方式分别延伸到第二弯折部31d、32d。另外，第一脚部31的第三部分31e和第二脚部32的第三部分32e留出规定的间隔，并且并排地从第二弯折部31d、32d分别延伸到第二端部30b。另外，第一脚部31与第二脚部32关于假想线对称地布置，该假想线通过振子20的中心以及第一脚部31与第二脚部32各自的第三部分31e、32e之间。

电极40a～40p分别是在振子20的面内形成为环状的导电部件。另外，电极40a～40p分别形成为在支承部30和固定部10的正面上延伸。例如，如图3所示，电极40d从第一脚部31的第二端部30b开始，经由第一脚部31、第一端部30a之间的振子20以及第二脚部32，延伸到第二脚部32的第二端部30b。另外，电极40d形成在氧化硅膜54的正面。需要说明的是，在以下的说明中，在不特别关注电极的布置方位和功能的情况下，有时将电极40a～40p统称为电极40。需要说明的是，布置于不同方位的功能相同的电极40中的一部分或全部由设置在固定部10内的布线(未图示)连接起来。需要说明的是，本申请说明书中的“方位”与布置有电极40的“区域”相对应，在这些区域相邻的情况下，它们是连续的。另外，电极40也可以横跨一个方位而设。另外，电极40的尺寸也可以小于一个方位(区域)的尺寸。电极40也可以在同一方位内布置有多个。

另外，如图1、图3所示，两个电极40形成为在支承部30和振子20的面内彼此留出间隔地并排延伸。另外，在支承部30和振子20的面内，两个电极40e、40m形成为彼此留出间隔地并排延伸。需要说明的是，在本申请说明书中，“并排”不仅包括两个部件彼此平行布置的情况，还包括两个部件以彼此不接触、不交叉的程度留出间隔地布置的情况。

在图3中，在设置于一个支承部30的正面并呈环状并排的两个电极40d、40l中，布置在外侧的电极40d为初级驱动电极PD，布置在内侧的电极40l为初级检测电极PPO。另外，在设置于另一个支承部30的正面并呈环状并排的两个电极40e、40m中，布置在外侧的电极40e为次级驱动电极SD，布置在内侧的电极40m为次级检测电极SPO。也就是说，初级检测电极PPO布置在与初级驱动电极PD相同的方位，次级驱动电极SD布置在与次级检测电极SPO相同的方位。

如图1所示，初级驱动电极PD和初级检测电极PPO的组合、以及次级驱动电极SD和次级检测电极SPO的组合在整个周向上交替布置。另外，初级驱动电极PD和初级检测电极PPO的组合、以及次级驱动电极SD和次级检测电极SPO的组合以相同数量设置。

一组初级驱动电极PD和初级检测电极PPO的组合、与距离该组合最近的初级驱动电极PD和初级检测电极PPO的组合布置在彼此相距90度的位置。一组次级驱动电极SD和次级检测电极SPO的组合、与距离该组合最近的次级驱动电极SD和次级检测电极SPO的组合布置在彼此相距90度的位置。一组初级驱动电极PD和初级检测电极PPO的组合、与距离该组合最近的次级驱动电极SD和次级检测电极SPO的组合布置在彼此相距45度的位置。

需要说明的是，多个电极40a～40p中的每一个电极在两端部设置有电极焊盘(未图示)。四个初级检测电极PPO经由电极焊盘而串联起来。同样，四个次级检测电极SPO经由电极焊盘而串联起来。

如图2所示，磁场施加部60具有上部磁轭61、磁铁62以及下部磁轭63。上部磁轭61和下部磁轭63分别是由铁等磁性体形成的有底筒状的部件。上部磁轭61和下部磁轭63布置为：上部磁轭61的筒状部分与下部磁轭63的筒状部分在轴向上留出间隔地相对。另外，在上部磁轭61的筒状部分与下部磁轭63的筒状部分之间布置有振子20。振子20以分别与上部磁轭61的筒状部分以及下部磁轭63的筒状部分在轴向上留出间隔的方式，布置在上部磁轭61的筒状部分与下部磁轭63的筒状部分之间。

磁铁62的上部和下部中的一者为N极，另一者为S极。磁铁62被上部磁轭61或下部磁轭63或者这两者保持，并固定布置在振子20的内侧。

从磁铁62的一个磁极流出的磁通通过上部磁轭61和下部磁轭63中的一者，并到达振子20和形成在该振子20的正面的电极40a～40p。进一步，磁通通过振子20和电极40a～40p，经由上部磁轭61和下部磁轭63中的另一者，流入磁铁62的另一个磁极。

这样一来，磁场施加部60沿着与振子20的正面交叉的方向，在该情况下为沿着轴向，对多个电极40a～40p施加磁场。需要说明的是，磁场施加部60由未图示的支承基板支承，由此来保持与振子20在径向和轴向上的位置。

除了磁场施加部60以外的振动型陀螺元件100例如是使用应用了半导体微细加工技术的微加工技术，对公知的SOI(Silicon On Insulator，绝缘体上硅)基板进行加工而得到的MEMS(Micro Electro Mechanical Systems，微机电系统)元件。

该MEMS元件例如是按照以下方法制造出来的。对具有第一硅层51、氧化硅层52以及第二硅层53的SOI基板进行热氧化，在第二硅层53的正面形成氧化硅膜54。

接下来，利用掩膜图案(未图示)在氧化硅膜54的正面形成多个电极40a～40p。例如，通过掩膜图案使金属膜附着在氧化硅膜54的正面，由此形成多个电极40a～40p。

使用另外的掩膜图案(未图示)，蚀刻并去除氧化硅膜54和第二硅层53，直到氧化硅层52为止。经过该工序，形成支承部30和振子20的原型。

接下来，在利用蜡等将电极40a～40p、支承部30以及振子20的正面保护起来的状态下，使用相当于固定部10的开口10a的掩膜图案(未图示)，蚀刻并去除位于支承部30和振子20的下方的第一硅层51。进一步，使用相同的掩膜图案，蚀刻并去除氧化硅层52，从而得到上述MEMS元件。

需要说明的是，第一硅层51和氧化硅层52的蚀刻可以使用干法蚀刻，也可以使用湿法蚀刻。不过，在使用任一种蚀刻方法的情况下，都优选使用对作为蚀刻层的基底的层具有高蚀刻选择性的蚀刻剂。

[角速度传感器的结构和工作情况]

图4示出角速度传感器的电路块的结构简图。需要说明的是，为了便于说明，在图4中，仅简略地图示出振动型陀螺元件100中的初级驱动电极PD、初级检测电极PPO、次级驱动电极SD以及次级检测电极SPO。

如图4所示，角速度传感器1000具有：振动型陀螺元件100、初级交流电源200、初级检测部210、次级交流电源220、次级检测部230、运算部240、切换部250以及多个开关260。

四个初级驱动电极PD与初级交流电源200相连接。串联起来的四个初级检测电极PPO与初级检测部210相连接。四个次级驱动电极SD与次级交流电源220相连接。串联起来的四个次级检测电极SPO与次级检测部230相连接。另外，次级交流电源220与运算部240相连接。

以下，对角速度传感器1000的工作情况进行说明。

当交流电流Ip从初级交流电源200被供向初级驱动电极PD时，在初级驱动电极PD上施加有洛伦兹力，该洛伦兹力的方向与从磁场施加部60施加的磁场的方向、以及交流电流Ip所流动的方向分别交叉。也就是说，洛伦兹力沿与振子20的正面平行的方向发挥作用。设置有初级驱动电极PD的振子20受到该洛伦兹力而变形。另外，由于洛伦兹力的方向根据交流电流Ip的频率而周期性地反转，因此振子20以相同的频率进行振动。在该情况下，振子20在与其正面平行的方向上振动。

通过设定交流电流Ip的频率以使其与振子20的共振频率一致，从而在振子20上激发cos2θ模式的初级振动。

另外，为了使振子20产生这样的初级振动，需要使交流电流Ip分别流向四个初级驱动电极PD。具体而言，设定为：在相距90度的位置上的两个初级驱动电极PD之间，交流电流Ip的流动方向彼此相反，也就是说，从上方观看时，呈顺时针方向和逆时针方向。另外，四个初级驱动电极PD与初级交流电源200的连接关系只要满足上述设定即可，四个初级驱动电极PD既可以串联，也可以相对于初级交流电源200并联。

初级检测电极PPO检测初级振动，并产生大小与其振幅相对应的电压信号，该电压信号被反馈给初级检测部210。初级检测部210根据由初级检测电极PPO所产生的电压信号，将输出信号输出给初级交流电源200。根据初级检测部210的输出信号，控制初级交流电源200的振幅和频率，具体而言，是控制交流电流Ip的振幅和频率，以使振子20的振动频率和振幅恒定。

图5A示意性地示出振子的初级振动状态，图5B示意性地示出振子的次级振动状态。

如图5A所示，圆环状的振子20以成为具有相互正交的主轴的椭圆形的方式周期性地进行初级振动。另一方面，当在振子20上施加有科里奥利力而绕轴向产生了角速度的情况下，上述椭圆的主轴的方向发生变化。在图1所示的本实施方式的振动型陀螺元件100的情况下，如图5B所示，与初级振动的情况相比，椭圆的主轴变化到旋转了45度的位置，振子20成为次级振动状态。

在次级检测电极SPO上，也在与其正面交叉的方向上施加有磁场。另外，与振子20的振动相应地，次级检测电极SPO也在与其正面平行的方向上进行振动。由此，在次级检测电极SPO产生与磁场的强度和振动时的移动速度相应的正弦波状的交流电压。另外，由于在振子20处于初级振动状态的情况与振子20处于次级振动状态的情况下，次级检测电极SPO的移动速度不同，因此在各个状态下产生的电压也不同。

次级检测部230检测次级检测电极SPO所产生的电压，并将与该电压的大小相应的信号输出给次级交流电源220。

次级检测部230的输出信号被输入给次级交流电源220。次级交流电源220根据该输出信号，向次级驱动电极SD供给电流来驱动振子20，从而抵消振子20所产生的次级振动。另外，次级交流电源220将基于输出电流的输出信号输入给运算部240。

运算部240根据次级交流电源220的输出信号，来判断振子20是处于初级振动状态还是处于次级振动状态。进而，在判断出振子20处于次级振动状态的情况下，运算部240根据次级交流电源220的输出信号来计算角速度。

进而，角速度传感器1000在规定的时刻将初级侧与次级侧进行切换，获取来自振动型陀螺元件100的输出信号，并根据该输出信号来计算角速度。例如，根据切换前后的输出信号之差来计算角速度。该切换动作是利用图4所示的开关260和切换部250切换内部的接线来进行的。需要说明的是，作为“规定的时刻”，可以选择振动型陀螺元件100处于静止状态时或等速运动状态时等。

图6A示出将初级侧与次级侧切换前的电极排列，图6B示出将初级侧与次级侧切换后的电极排列。

图6A所示的电极排列与图1所示的电极排列相同。因此，电极40b、40d、40f、40h作为初级驱动电极PD发挥作用，电极40j、40l、40n、40p作为初级检测电极PPO发挥作用。另外，电极40a、40c、40e、40g作为次级驱动电极SD发挥作用，电极40i、40k、40m、40o作为次级检测电极SPO发挥作用。

通过在规定的时刻从切换部250向四个开关260发送控制信号，来切换角速度传感器1000的内部接线。其结果是，电极40b、40d、40f、40h与次级交流电源220连接，并如图6B所示的那样作为次级驱动电极SD发挥作用。同样，电极40j、40l、40n、40p与次级检测部230连接，作为次级检测电极SPO发挥作用。电极40a、40c、40e、40g与初级交流电源200连接，作为初级驱动电极PD发挥作用。电极40i、40k、40m、40o与初级检测部210连接，作为初级检测电极PPO发挥作用。

需要说明的是，振动型陀螺元件100、初级交流电源200、初级检测部210、次级交流电源220、次级检测部230以及运算部240可以分别安装在不同的基板上，也可以安装在同一基板上。振动型陀螺元件100、初级交流电源200、初级检测部210、次级交流电源220、次级检测部230以及运算部240也可以分别收纳在不同的封装体(未图示)中。另外，振动型陀螺元件100与除了它以外的构成要素也可以安装在不同的基板上，或收纳在不同的封装体中。在该情况下，初级交流电源200与次级交流电源220也可以进一步安装在不同的基板上，或收纳在不同的封装体中。

[关于次级检测电极的输出信号中所包含的二次谐波分量]

图7示意性地示出工作时次级检测电极的位移随时间而产生的变化，图8示意性地示出次级检测电极的实际输出信号以及其中所包含的各种信号的振动角依赖性。

需要说明的是，图7中的(a)图所示的次级检测电极SPO与图7中的(b)图所示的次级检测电极SPO位于在周向上彼此相距90度的位置。也就是说，这两个次级检测电极SPO位于彼此正交的位置。另外，图7中的(a)图、(b)图分别示出的空心箭头表示次级检测电极SPO所产生的电压的电动势方向。

需要说明的是，图8所示的振动角相当于次级检测电极SPO所产生的交流电压的频率与时间之积。另外，在图8中示出了分别与后述的SPO(L)和SPO(R)相关的实际输出信号以及包含在其中的各种信号。

如上所述，当交流电流Ip流动时，由于磁场和交流电流Ip，洛伦兹力作用于初级驱动电极PD。该洛伦兹力也施加在振子20上，从而振子20周期性地变形并振动。

另外，为了在振子20上激发cos2θ模式的初级振动，流向四个初级驱动电极PD的交流电流Ip的方向交替反转。也就是说，交流电流Ip沿顺时针方向流动的初级驱动电极PD与交流电流Ip沿逆时针方向流动的初级驱动电极PD交替布置。

因此，在被初级驱动电极PD夹住的次级检测电极SPO的、形成于振子20的面内的部分的两端，分别沿径向作用有相反方向的力。另外，力所作用的方向周期性地变换。

另外，与初级驱动电极PD和初级检测电极PPO的组合相邻的次级检测电极SPO位于在周向上与电极PD、PPO相距45度的位置。

因此，如图7中的(a)图、(b)图分别所示的那样，次级检测电极SPO的形成在振子20的面内的部分以通过其周向上的中央部分且沿径向延伸的轴为假想的中心轴，在与振子20的正面平行的面内对称地变形。也就是说，在一个端部从工作前的位置朝径向内侧产生了位移的情况下，另一个端部朝径向外侧位移。在一个端部从工作前的位置朝径向外侧产生了位移的情况下，另一个端部朝径向内侧位移。另外，该变形以规定的周期重复进行，这是不言自明的。

需要说明的是，在以下的说明中，有时将次级检测电极SPO的相对于中心轴位于纸面的左侧的部分称为SPO(L)，将次级检测电极SPO的相对于中心轴位于纸面的右侧的部分称为SPO(R)。

另外，图7中的(a)图所示的次级检测电极SPO与图7中的(b)图所示的次级检测电极SPO随时间对称地位移。也就是说，在(a)图所示的例子中，当时间从工作前的时刻t0推进到时刻t1时，SPO(L)朝径向外侧位移，SPO(R)朝径向内侧位移。另一方面，在(b)图所示的例子中，SPO(L)朝径向内侧位移，SPO(R)朝径向外侧位移。在时刻t2，如(a)图、(b)图所示，SPO都回到与时刻t0的情况相同的位置。当时间推进到时刻t3时，在(a)图所示的例子中，SPO(L)朝径向内侧位移，SPO(R)朝径向外侧位移。另一方面，在(b)图所示的例子中，SPO(L)朝径向外侧位移，SPO(R)朝径向内侧位移。当时间进一步推进到时刻t4时，如(a)图、(b)图所示，SPO都回到与时刻t0的情况相同的位置。

图7中的(a)图、(b)图所示的次级检测电极SPO及其正下方的振子20分别周期性地重复进行以上所说明的变形。另外，在次级检测电极SPO的正下方的振子20上，在变形量为零的位置，移动速度为最大或最小，因此次级检测电极SPO所产生的电压的振幅也为最大或最小。另外，在变形量为最大或最小的位置，移动速度为零，因此次级检测电极SPO所产生的电压的振幅也为零。

另外，如上所述，在次级检测电极SPO发生变形的情况下，在径向外侧和径向内侧，变形量产生微小的差异，与此相应地，如图8所示，在次级检测电极SPO所产生的电压中，在基本的正弦波(以下有时称为基波信号)上叠加有失真分量。该失真分量相当于次级检测电极SPO的实际输出信号与基波信号之间的差分(以下称为差分信号)。

图8示出次级检测电极SPO的实际输出信号以及其中所包含的基波信号和差分信号。另外，图8所示的t0～t4与图7中所说明的时刻t0～t4相对应。

如果着眼于一个次级检测电极SPO，则可以认为：在SPO(L)和SPO(R)中，基波的方向相反，也就是说，当一者取正值时，另一者取负值。在差分信号为零的理想的输出信号的情况下，将SPO(L)与SPO(R)合并而成的一个SPO的信号为零。但是，由于上述失真分量的叠加，差分信号相对于基波的方向在SPO(L)和SPO(R)中为同向，相对于基波的正负以两倍的频率变化。考虑到这一点，可以说：在一个次级检测电极SPO中产生了相对于基波信号的频率，换句话说，相对于交流电流Ip的频率具有两倍频率的信号。以下，将该信号称为二次谐波分量。

由于二次谐波分量是相对于次级检测电极SPO的输出信号的误差分量，因此二次谐波分量可能成为角速度的检测值的偏置分量。在需要以高精度求角速度的情况下是个问题。

另外，如图8所示，由于该二次谐波分量是由SPO(L)和SPO(R)分别产生的同相位的差分信号重合起来而成的，因此该二次谐波分量的振幅也为大致两倍。因此，对于角速度的检测值所造成的影响也变大。

另一方面，如图7所示，在周向上相距90度的位置上的两个次级检测电极SPO随着时间而对称地位移。因此，各个次级检测电极SPO的输出信号中所包含的二次谐波分量为反相位。由此，如果将两个次级检测电极SPO的输出信号相加，则二次谐波分量会相互抵消而几乎变为零。

在本实施方式所示的振动型陀螺元件100中，如图1所示，四个次级检测电极SPO布置在周向上彼此相距90度的位置。另外，由于四个次级检测电极SPO分别产生的电压相加而成为输出信号，因此在最终被输入给次级检测部230的次级检测电极SPO的输出信号中几乎不含有二次谐波分量，误差分量减小。

[效果等]

综上所述，本实施方式所涉及的振动型陀螺元件100至少包括：固定部10、振子20、支承部30和电极40a～40p，该支承部30将振子20与固定部10连接，并以振子20能够振动的方式支承振子20，该电极40a～40p分别呈环状形成在振子20的面内。

当振子20具有cos2θ的振动模式时，电极40a～40p分别布置在8个方位，该8个方位是在振子20的外周方向上以等角度间隔、在该情况下是以45度间隔排列的8个方位。

在16个电极40a～40p中，包括初级驱动电极PD和初级检测电极PPO，该初级驱动电极PD在振子20上激发cos2θ模式的初级振动，该初级检测电极PPO对初级振动进行检测。另外，在16个电极40a～40p中，包括次级检测电极SPO和次级驱动电极SD，该次级检测电极SPO检测振子20被赋予角速度时所产生的次级振动，次级驱动电极SD对振子20进行驱动，以抵消次级振动。

初级检测电极PPO与初级驱动电极PD布置在同一方位，次级驱动电极SD与次级检测电极SPO布置在同一方位。另外，初级驱动电极PD和初级检测电极PPO的组合、以及次级驱动电极SD和次级检测电极SPO的组合交替布置在8个方位上。

另外，振动型陀螺元件100还包括磁场施加部60，该磁场施加部60沿着与振子20的正面交叉的方向、在该情况下是沿轴向，对16个电极40a～40p施加磁场。

通过这样构成振动型陀螺元件100，在由角速度传感器1000进行了初级侧与次级侧的切换动作的情况下，能够减小振动型陀螺元件100的输出信号中所包含的偏置分量。对此，使用附图进一步进行说明。

图9示出用于比较的电极40的排列情况。图9所示的振动型陀螺元件110例如具有与专利文献1所公开的振动型陀螺元件相同的结构。

在图9所示的振动型陀螺元件110中，电极40a～40h分别布置在8个支承部30上。另外，初级驱动电极PD、次级驱动电极SD、初级检测电极PPO以及次级检测电极SPO沿着周向以顺时针方向依次布置在8个方位上。另外，各个种类的电极PD、SD、PPO、SPO都是各布置有两个，相同种类的电极布置在周向上相距180度的位置。

不过，在振动型陀螺元件100、110中，在工作时，力作用于各电极40a～40p，可以假想出与之相应的力学运动轴。例如，如果将与初级驱动电极PD相关的该轴设为PD轴，则按照各电极的布置关系，与次级驱动电极SD、初级检测电极PPO以及次级检测电极SPO分别相关的运动轴即SD轴、PPO轴以及SPO轴，在它们与PD轴之间唯一确定了规定的角度关系。

另一方面，振子20也关于初级振动和次级振动具有假想的运动轴。在理想的情况下，初级振动的运动轴与PD轴重合。在该情况下，次级振动的运动轴与SD轴也重合。

但是，如上所述，通常在振动型陀螺元件110中会出现电极40a～40p间的角度偏差、施加的磁场不均匀等情况。这些情况会导致在初级振动的运动轴与PD轴之间产生角度偏差。此外，电极40a～40p间的角度偏差也会使PD轴与SD轴的角度关系产生偏差。同样，PPO轴以及SPO轴与PD轴的角度关系也会分别产生偏差。上述偏置分量是由于该角度偏差而产生的。

本申请的发明人发现：由于PD轴与除了PD轴以外的电极SD、PPO、SPO的运动轴的角度偏差而产生的噪声分量叠加在偏置分量上，即使如专利文献3所公开的那样以将初级侧与次级侧进行切换的方式使角速度传感器1000工作从而去除输出信号的差分，该噪声分量也不会被消除。

因此，本申请的发明人发现：通过着眼于各电极PD、SD、PPO、SPO的排列关系，在图1所示的位置布置各电极PD、SD、PPO、SPO，就能够减小PD轴与除了PD轴以外的运动轴即SD轴、PPO轴以及SPO轴之间的角度偏差。这样一来，通过利用初级侧与次级侧的切换动作去除输出信号的差分，就能够基本消除偏置分量。

另外，两个电极40形成为彼此留出间隔地从支承部30开始一直并排延伸到振子20。设置在一个支承部30上的一个电极40是初级驱动电极PD，另一个电极40是初级检测电极PPO。设置在另一个支承部30上的一个电极40是次级驱动电极SD，另一个电极40是次级检测电极SPO。

通过如上所述的那样将电极40a～40p分别布置在8个支承部30上，从而能够容易地将初级检测电极PPO和初级驱动电极PD布置在同一方位。另外，能够容易地将次级驱动电极SD和次级检测电极SPO布置在同一方位。由此，能够减小PD轴与除了PD轴以外的运动轴即SD轴、PPO轴以及SPO轴的角度偏差，进而能够大幅减小振动型陀螺元件100的输出信号中所包含的偏置分量。另外，能够抑制振动型陀螺元件100不必要的大型化。

另外，鉴于此，可以说对于电极40a～40p中的每个电极而言，都假想具有力学运动轴。因此，也可以说，电极40a～40p的布置方位是各自假想的运动轴(以下有时称为电极40的轴)在振子20的外周方向上以等角度间隔所布置的方位。

四个次级检测电极SPO优选彼此串联连接。

这样一来，能够将用于检测次级振动的电压信号取得较大。由此，能够使次级检测部230的输出信号的信噪比(S/N比)变大，从而能够提高由运算部240所计算出的角速度的检测精度。

另外，根据同样的理由，四个初级检测电极PPO优选串联连接。

四个次级检测电极SPO优选布置在周向上彼此相距90度的位置。这样一来，能够减小次级检测电极SPO的输出信号中所包含的误差分量，即二次谐波分量。

另外，优选的是：布置有电极40的支承部30分别由第一脚部31和第二脚部32构成，该第一脚部31具有上述第一～第三部分31a、31c、31e，该第二脚部32具有第一～第三部分32a、32c、32e。另外，更优选的是：第一脚部31与第二脚部32关于假想线对称地布置，该假想线通过振子20的中心以及第一脚部31与第二脚部32各自的第三部分31e、32e之间。

通过这样构成支承部30，在使振子20进行初级振动的情况下，能够以不对其振动造成较大影响的方式支承振子20。另外，支承部30在周向上以等角度间隔设置，并且第一脚部31与第二脚部32关于上述假想线对称地设置，由此能够使振子20稳定地与固定部10连接。由此，能够使振子20稳定地进行初级振动。

另外，根据本实施方式的振动型陀螺元件100，能够减小次级检测电极SPO产生的电压中所包含的串扰电压。对此进一步进行说明。

在初级驱动电极PD与次级检测电极SPO接近的情况下，由于在初级驱动电极PD中流动的交流电流而在次级检测电极SPO上产生互感，从而感应出串扰电压。该串扰电压也作为误差分量叠加于振动型陀螺元件100上。

另一方面，在本实施方式的振动型陀螺元件100中，如图1所示，在次级驱动电极SD和次级检测电极SPO的组合的两侧分别布置有初级驱动电极PD和初级检测电极PPO的组合。

如上所述，为了使振子20激发cos2θ模式的初级振动，交流电流Ip沿顺时针方向所流经的初级驱动电极PD和交流电流Ip沿逆时针方向所流经的初级驱动电极PD交替布置。

在该情况下，在布置于两个初级驱动电极PD之间的次级检测电极SPO上会分别感应出大小相同且电动势方向不同的串扰电压，其结果是，串扰电压相互抵消而几乎为零。这样一来，串扰电压减小，从而能够提高角速度的检测精度。

另外，如图3所示，在初级驱动电极PD与次级检测电极SPO最接近的部分，也就是在支承部30的第一部分31a、32a处，在初级驱动电极PD与次级检测电极SPO之间布置有次级驱动电极SD。因此，初级驱动电极PD与次级检测电极SPO之间的互感减小，从而能够减小串扰电压的大小。

需要说明的是，在后述的变形例2～4所示的结构中，与图9所示的结构相比，也能够减小次级检测电极SPO产生的电压中所包含的串扰电压，进而能够提高角速度的检测精度。

需要说明的是，根据初级驱动电极PD的布置方位和个数，振子20能够采取cosNθ(N为2以上的自然数)的振动模式。在该情况下，电极40的轴的布置方位为4N个。

也就是说，在本实施方式的振动型陀螺元件100中，当振子20具有cosNθ的振动模式时，支承部30以及电极40分别布置在4N个方位上，在该4N个方位上，电极40的轴在振子20的外周方向上以等角度间隔排列。

另外，一个支承部30布置在与其他支承部30相距(360/4N)度的位置。也就是说，初级驱动电极PD和初级检测电极PPO的组合、与和其相邻的次级驱动电极SD和次级检测电极SPO的组合布置在彼此相距(360/4N)度的位置。

另外，振动型陀螺元件100中所包含的多个次级检测电极SPO优选布置在周向上彼此相距(360/2N+360×(M/N))度的位置。此处，M为整数，且满足0≤M≤N－1的关系。这样一来，能够减小次级检测电极SPO的输出信号中所包含的误差分量，即二次谐波分量。

本实施方式的角速度传感器1000至少包括振动型陀螺元件100、初级交流电源200、初级检测部210、次级交流电源220、次级检测部230以及运算部240，该初级交流电源200用于使规定频率的交流电流流向初级驱动电极PD，该初级检测部210对初级检测电极PPO所产生的电压信号进行检测，该次级交流电源220用于使交流电流流向次级驱动电极SD，该次级检测部230对次级检测电极SPO所产生的电压信号进行检测，该运算部240根据次级交流电源220的输出信号来计算角速度。

另外，角速度传感器1000还包括切换部250，该切换部250以在规定的时刻将初级驱动电极PD和初级检测电极PPO的组合与次级驱动电极SD和次级检测电极SPO的组合进行切换的方式使其工作。运算部240根据切换动作前后的次级交流电源220的输出信号来计算角速度。

根据本实施方式的角速度传感器1000，能够减小振动型陀螺元件100的输出信号中所包含的偏置分量，能够提高角速度的检测精度。

另外，根据本实施方式，通过利用初级检测部210检测由初级检测电极PPO产生的电压，并将初级检测部210的输出信号反馈给初级交流电源200，从而能够使由振子20产生的初级振动稳定。

另外，利用次级检测部230检测由次级检测电极SPO产生的电压，根据次级检测部230的输出信号来控制次级交流电源220的输出，从而抵消由振子20产生的次级振动。这样一来，能够使振子20的振动状态稳定。由此，能够减小次级交流电源220的输出信号中所包含的噪声分量，能够提高角速度的检测精度。

需要说明的是，在上述说明中，在使角速度传感器1000工作的情况下，在规定的时刻使初级驱动电极PD与次级驱动电极SD进行切换后工作，并且使初级检测电极PPO与次级检测电极SPO进行切换后工作。但是，所切换的电极40的组合不限定于此。在使角速度传感器1000工作的情况下，也可以在规定的时刻使初级驱动电极PD与次级检测电极SPO进行切换后工作，并且使初级检测电极PPO与次级驱动电极SD进行切换后工作。

＜变形例1＞

图10是示出表示本变形例所涉及的电极排列的俯视图。需要说明的是，在图10和之后所示的各附图中，对于与第一实施方式相同的部位标注相同的符号并省略详细的说明。

在图10所示的结构中，初级驱动电极PD和初级检测电极PPO的组合、以及次级驱动电极SD和次级检测电极SPO的组合分别设置有三组，这一点与第一实施方式所示的结构不同。

在图10所示的结构中，初级驱动电极PD和初级检测电极PPO的组合、以及次级驱动电极SD和次级检测电极SPO的组合在周向上连续地交替布置。

需要说明的是，对于电极40a、40h、40i、40p没有明确示出电极40的种类，例如没有明确示出是初级驱动电极PD还是次级检测电极SPO。如上所述，未明确示出种类的电极40是为了使振子20的质量平衡均等而设置的、所谓的虚设电极，对振子20的初级振动和次级振动的检测没有帮助。在之后所示的各附图中，未明确示出种类的电极40也同样为虚设电极。

本变形例所示的振动型陀螺元件100能够具有与第一实施方式所示的结构相同的效果。也就是说，在利用角速度传感器1000进行了初级侧与次级侧的切换动作的情况下，能够减小振动型陀螺元件100的输出信号中所包含的偏置分量。

另外，根据安装了本变形例的振动型陀螺元件100的角速度传感器1000，与第一实施方式所示的结构相同，能够提高角速度的检测精度。

＜变形例2＞

图11是示出本变形例所涉及的电极排列的俯视图，初级驱动电极PD和初级检测电极PPO的组合、以及次级驱动电极SD和次级检测电极SPO的组合分别设置有两组，这一点与第一实施方式所示的结构不同。

在图11所示的结构中，一组初级驱动电极PD和初级检测电极PPO与一组次级驱动电极SD和次级检测电极SPO的组合布置在周向上彼此相距(360/4N)度的位置，在该情况下，是布置在周向上彼此相距45度的位置。另外，两组初级驱动电极PD和初级检测电极PPO布置在周向上彼此相距(360/N)度的位置，在该情况下，是布置在周向上彼此相距180度的位置。同样，两组次级驱动电极SD和次级检测电极SPO布置在周向上相距180度的位置。

本变形例所示的振动型陀螺元件100具有与第一实施方式所示的结构相同的效果。也就是说，在利用角速度传感器1000进行了初级侧与次级侧的切换动作的情况下，能够减小振动型陀螺元件100的输出信号中所包含的偏置分量。

另外，根据安装了本变形例的振动型陀螺元件100的角速度传感器1000，与第一实施方式所示的结构相同，能够提高角速度的检测精度。

＜变形例3＞

图12是示出本变形例所涉及的电极排列的俯视图，初级驱动电极PD和初级检测电极PPO的组合、以及次级驱动电极SD和次级检测电极SPO的组合分别设置有两组，这一点与第一实施方式所示的结构不同。

在图12所示的结构中，一组初级驱动电极PD和初级检测电极PPO与一组次级驱动电极SD和次级检测电极SPO的组合布置在周向上彼此相距(360/4N)度的位置，在该情况下，是布置在周向上彼此相距45度的位置。另外，两组初级驱动电极PD和初级检测电极PPO布置在周向上彼此相距(360/2N+360×(M/N))度的位置。在该情况下，M＝0且N＝2，两组初级驱动电极PD和初级检测电极PPO布置在周向上彼此相距90度的位置。同样，两组次级驱动电极SD和次级检测电极SPO布置在周向上相距90度的位置。

本变形例所示的振动型陀螺元件100具有与第一实施方式所示的结构相同的效果。也就是说，在利用角速度传感器1000进行了初级侧与次级侧的切换动作的情况下，能够减小振动型陀螺元件100的输出信号中所包含的偏置分量。

另外，在本变形例中，两个次级检测电极SPO布置在周向上彼此相距90度的位置，也就是说，布置在彼此正交的位置。因此，如在第一实施方式中所说明的那样，能够减小次级检测电极SPO的输出信号中所包含的误差分量，即二次谐波分量。

另外，根据安装了本变形例的振动型陀螺元件100的角速度传感器1000，与第一实施方式所示的结构相同，能够提高角速度的检测精度。

＜变形例4＞

图13是示出本变形例所涉及的电极排列的俯视图，初级驱动电极PD和初级检测电极PPO的组合、以及次级驱动电极SD和次级检测电极SPO的组合分别设置有一组，这一点与第一实施方式所示的结构不同。

在图13所示的结构中，一组初级驱动电极PD和初级检测电极PPO与一组次级驱动电极SD和次级检测电极SPO的组合布置在周向上彼此相距(360/4N)度的位置，在该情况下，是布置在周向上彼此相距45度的位置。

本变形例所示的振动型陀螺元件100具有与第一实施方式所示的结构相同的效果。也就是说，在利用角速度传感器1000进行了初级侧与次级侧的切换动作的情况下，能够减小振动型陀螺元件100的输出信号中所包含的偏置分量。

另外，根据安装了本变形例的振动型陀螺元件100的角速度传感器1000，与第一实施方式所示的结构相同，能够提高角速度的检测精度。

(第二实施方式)

图14是示出本实施方式所涉及的角速度传感器的结构简图，该角速度传感器2000由一对角速度传感器1000、1100以及运算部300构成。

一对角速度传感器1000、1100分别具有相同结构及尺寸的振动型陀螺元件100。该振动型陀螺元件100具有与第一实施方式所示的振动型陀螺元件相同的结构。另外，处理电信号的部分的结构与图4所示的结构相同，各部分的结构和特性在两个角速度传感器1000、1100中分别相同。另外，两个角速度传感器1000、1100、特别是分别设置在这两个角速度传感器中的振动型陀螺元件100设置在彼此靠近的位置，例如设置在同一基板上。或者，即使在设置于不同基板上的情况下，也布置在同一封装体或同一壳体内。

另一方面，一对角速度传感器1000、1100的工作方式各不相同。角速度传感器1000以按规定的周期将初级侧与次级侧进行切换的方式工作。也就是说，以与第一实施方式所示的角速度传感器1000相同的方式工作。不过，在该角速度传感器1000中，工作方式的切换周期是恒定的。

另一方面，角速度传感器1100以将初级侧和次级侧固定的状态工作。也就是说，不进行初级侧与次级侧的切换动作。因此，在角速度传感器1100中，可以省略图4所示的切换部250和开关260。

角速度传感器1000的输出信号和角速度传感器1100的输出信号分别被输入运算部300。

运算部300根据角速度传感器1000的输出信号来校正角速度传感器1100的输出信号，并根据校正后的信号来计算角速度。具体而言，可以从角速度传感器1000的输出信号中提取出偏置分量，并从角速度传感器1100的输出信号中减去提取出来的偏置分量。需要说明的是，偏置分量能够由将角速度传感器1000的进行初级侧与次级侧的切换动作时的输出信号分别相加后所得到的值获得。或者，也可以如第一实施方式所示的那样，将预先消除了偏置分量的角速度传感器1000的输出信号与角速度传感器1100的输出信号进行比较，计算出角速度传感器1100的输出信号中所包含的偏置分量，再进行减去该偏置分量的校正。

在第一实施方式所示的角速度传感器1000中，在角速度传感器1000安装于移动体的情况下，有时无法适当地设定初级侧与次级侧的切换时刻。另外，根据安装有角速度传感器1000的设备的运转状态，有时也必须从角速度传感器1000持续地输出角速度。在这些情况下，无法适当地消除偏置分量，可能会导致角速度的检测精度降低。

另一方面，根据本实施方式，使用以恒定周期进行初级侧与次级侧的切换动作的角速度传感器1000的输出信号，来校正不进行切换动作的角速度传感器1100的输出信号。

这样一来，无论角速度传感器1100的安装状况和设备的运转状况如何，都能够掌握角速度传感器1100的输出信号中所包含的偏置分量，并能够适当且可靠地减小该偏置分量。另外，能够提高角速度的检测精度。

需要说明的是，在图14中示出了在两个角速度传感器1000、1100的外部设置运算部300的例子，但是也可以将运算部300的功能装入设置在角速度传感器1000的内部的运算部240中。这样一来，就简化了角速度传感器2000的结构。另外，能够降低角速度传感器2000的成本。

需要说明的是，在上述说明中，在使角速度传感器1000工作的情况下，以规定的周期，使初级驱动电极PD与次级驱动电极SD进行切换后工作，并且使初级检测电极PPO与次级检测电极SPO进行切换后工作。但是，所切换的电极40的组合不限定于此。在使角速度传感器1000工作的情况下，也可以以规定的周期使初级驱动电极PD与次级检测电极SPO进行切换后工作，并且使初级检测电极PPO与次级驱动电极SD进行切换后工作。

(其他实施方式)

也能够将第一、第二实施方式和各变形例所示的各构成要素适当地组合，来构成新的实施方式。例如，在第二实施方式所示的角速度传感器1000、1100中，作为分别安装于角速度传感器1000、1100中的振动型陀螺元件100，也可以使用变形例1～4中任一者所示的振动型陀螺元件100。不过，在该情况下，两个振动型陀螺元件100优选具有相同的结构和尺寸。

另外，在第一、第二实施方式和各变形例中，以电磁式振动型陀螺元件100为例进行了说明，但不特别限定于此，例如对于压电式振动型陀螺元件，本公开的结构也能够适用。

图15是示出压电式振动型陀螺元件的俯视图，图16是示出图15的XVI－XVI线处的剖视图。

在图15所示的振动型陀螺元件120中，固定部10、振子20和支承部30的结构和布置关系与第一实施方式所示的振动型陀螺元件100相同。初级驱动电极PD、初级检测电极PPO、次级驱动电极SD和次级检测电极SPO的布置关系也与第一实施方式相同。

另一方面，在图15、图16所示的振动型陀螺元件120中，省略了磁场施加部60，并且多个电极70a～70p分别是由下部电极层83、压电体层82和上部电极层81依次层叠而成的压电结构体80，在这些方面与第一实施方式所示的振动型陀螺元件100不同。

图15所示的振动型陀螺元件120按如下所示的那样进行工作。首先，在初级驱动电极PD处，当将交流电压施加在上部电极层81与下部电极层83之间时，压电体层82周期性地进行伸缩。与该伸缩相应地，振子20进行振动。通过使交流电压的频率与振子20的共振频率一致，从而在振子20上激发cos2θ模式的初级振动，这一点与第一实施方式相同。另外，将初级检测部210的输出信号反馈给初级交流电源200来使初级振动稳定，这一点也与第一实施方式相同。

另外，与振子20的振动相应地，次级检测电极SPO及其所包含的压电体层82进行伸缩。与该伸缩相应地，在次级检测电极SPO所包含的上部电极层81与下部电极层83之间产生交流电压。

当振子20产生角速度而进行了次级振动时，次级检测电极SPO所产生的电压信号被输入次级检测部230，根据次级检测部230的输出信号，控制次级交流电源220的输出，从而抵消次级振动。根据次级交流电源220的输出信号，由运算部240计算出角速度，这一点也与第一实施方式相同。

在图15所示的振动型陀螺元件120中，也能够与第一实施方式所示的振动型陀螺元件同样地减小次级检测电极SPO产生的电压中所包含的偏置分量，这是显而易见的。另外，安装了该振动型陀螺元件120的角速度传感器1000能够提高角速度的检测精度，这也与第一实施方式所示的振动型陀螺元件相同。

另外，如果也考虑图15所示的例子，则可以说本申请说明书所示的初级交流电源200对初级驱动电极PD施加了规定频率的交流电。另外，次级交流电源220对次级驱动电极SD施加了交流电。

需要说明的是，振子20只要是被激发初级振动并且在产生了角速度的情况下振动状态发生变化的形状即可，并不特别限定于圆环状。例如，也可以是正多边形的环状或圆盘状。另外，也可以是半球状。

另外，支承部30只要能够不妨碍振子20的振动地将振子20与固定部10连接起来即可，其形状不限定于图1、图3所示的形状。

另外，在第一、第二实施方式和各变形例中，示出了初级驱动电极PD和初级检测电极PPO在振子20和支承部30的正面并排布置的例子。但是，并不特别限定于此，例如，也可以在振子20和支承部30的厚度方向上彼此留出间隔地并排布置。具体而言，也可以构成为：初级驱动电极PD和初级检测电极PPO中的一者设置在振子20和支承部30的正面，另一者设置在振子20和支承部30的背面。同样，次级驱动电极SD和次级检测电极SPO也可以在振子20和支承部30的厚度方向上彼此留出间隔地并排布置。也就是说，次级驱动电极SD和次级检测电极SPO中的一者设置在振子20和支承部30的正面，另一者设置在振子20和支承部30的背面。除此以外，这些电极也可以布置在振子20和支承部30的内部。

－产业实用性－

根据本公开的振动型陀螺元件，能够减小输出信号中所包含的偏置分量，因此在应用于高精度的角速度传感器方面是有用的。

－符号说明－

10 固定部

20 振子

30 支承部

40a～40 p电极

51 第一硅层

52 氧化硅层

53 第二硅层

54 氧化硅膜

60 磁场施加部

61 上部磁轭

62 磁铁

63 下部磁轭

70a～70p电极

80 压电结构体

81 上部电极层

82 压电体层

83 下部电极层

100、110、120振动型陀螺元件

200初级交流电源

210初级检测部

220次级交流电源

230次级检测部

240运算部

250切换部

260开关

300运算部

1000角速度传感器

1100角速度传感器

2000角速度传感器。

Claims (9)

1.一种振动型陀螺元件，其特征在于：

所述振动型陀螺元件至少包括固定部、振子、支承部以及电极，

所述支承部将所述振子与所述固定部连接，并以所述振子能够振动的方式支承所述振子，

所述电极形成在所述振子的面内，

当所述振子具有cosNθ的振动模式且N为2以上的自然数时，

所述电极分别布置在4N个方位，在所述4N个方位，所述电极的轴在所述振子的外周方向上以等角度间隔排列，

多个所述电极包括初级驱动电极、初级检测电极、次级检测电极以及次级驱动电极，

所述初级驱动电极在所述振子上激发cosNθ模式的初级振动，

所述初级检测电极检测所述初级振动，

所述次级检测电极检测所述振子的次级振动，

所述次级驱动电极驱动所述振子以抵消所述次级振动，

所述初级检测电极与所述初级驱动电极布置在同一方位，

所述次级驱动电极与所述次级检测电极布置在同一方位。

2.根据权利要求1所述的振动型陀螺元件，其特征在于：

两个所述电极形成为彼此留出间隔地从所述支承部开始一直并排延伸到所述振子，

设置在一个所述支承部的一个所述电极为所述初级驱动电极，设置在该支承部的另一个所述电极为所述初级检测电极，

设置在另一个所述支承部的一个所述电极为所述次级驱动电极，设置在该支承部的另一个所述电极为所述次级检测电极。

3.根据权利要求1或2所述的振动型陀螺元件，其特征在于：

所述初级驱动电极和所述初级检测电极的组合、以及所述次级驱动电极和所述次级检测电极的组合以相同数量包含在多个所述电极中。

4.根据权利要求1到3中任一项权利要求所述的振动型陀螺元件，其特征在于：

布置在所述振子的外周方向上彼此相距(360/2N+360×(M/N))度的位置的所述次级检测电极的组合设置有一组或者多组，其中，M为整数且0≤M≤N－1。

5.根据权利要求1到4中任一项权利要求所述的振动型陀螺元件，其特征在于：

所述振动型陀螺元件还包括磁场施加部，所述磁场施加部沿着与所述振子的正面交叉的方向对多个所述电极施加磁场。

6.一种角速度传感器，其特征在于：

所述角速度传感器至少包括权利要求1到5中任一项权利要求所述的振动型陀螺元件、初级交流电源、初级检测部、次级交流电源、次级检测部以及运算部，

所述初级交流电源对所述初级驱动电极施加规定频率的交流电，

所述初级检测部检测所述初级检测电极所产生的电压信号，

所述次级交流电源对所述次级驱动电极施加交流电，

所述次级检测部检测所述次级检测电极所产生的电压信号，

所述运算部根据所述次级交流电源的输出信号来计算角速度。

7.根据权利要求6所述的角速度传感器，其特征在于：

通过将所述初级检测部的输出信号反馈给所述初级交流电源，从而使由所述振子产生的所述初级振动稳定，

根据所述次级检测部的输出信号来控制所述次级交流电源的输出，从而将由所述振子产生的所述次级振动抵消，

所述运算部根据所述次级交流电源的输出信号来计算角速度。

8.根据权利要求6所述的角速度传感器，其特征在于：

所述角速度传感器还包括切换部，所述切换部在规定的时刻使所述初级驱动电极与所述次级驱动电极或所述次级检测电极进行切换后工作，并且使所述初级检测电极与所述次级检测电极或所述次级驱动电极进行切换后工作，

所述运算部根据切换动作前后的所述次级交流电源的输出信号来计算角速度。

9.根据权利要求8所述的角速度传感器，其特征在于：

所述角速度传感器包括一对角速度传感器，

所述一对角速度传感器中的一个角速度传感器为权利要求8所述的角速度传感器，该角速度传感器以规定的周期,使所述初级驱动电极与所述次级驱动电极或所述次级检测电极进行切换后工作，并且使所述初级检测电极与所述次级检测电极或所述次级驱动电极进行切换后工作，

所述一对角速度传感器中的另一个角速度传感器不进行切换动作，

使用所述一个角速度传感器的输出信号中所包含的偏置分量来校正所述另一个角速度传感器的输出信号，并计算角速度。

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