JP2008145256A

JP2008145256A - 角速度センサ素子および角速度センサ装置

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Publication number: JP2008145256A
Application number: JP2006332443A
Authority: JP
Inventors: Takao Noguchi; 隆男野口; Kenichi Onchi; 健一遠池; Takeshi Unno; 健海野; Tatsuo Namikawa; 達男浪川
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2006-12-08
Filing date: 2006-12-08
Publication date: 2008-06-26

Abstract

【課題】横方向の加速度の影響を受け難く、かつ固定部の固定が容易な、横置き型の角速度センサ素子を提供する。
【解決手段】固定部２０と、固定部２０の北側に連結された北側振動腕２１と、固定部２０の南側に連結された南側振動腕２２とを備える。北側振動腕２１は、固定部２０の北側に連結されると共に固定部２０の北側に延在する北側検出腕２３と、北側検出腕２３の固定中央部２０Ａとは反対側の端部に連結された北側梁部２４と、北側梁部２４の両端にそれぞれ連結された一対の北側駆動腕２５および加重部２６とを有する。南側振動腕２１は、固定部２０の南側に連結されると共に固定部２０の南側に延在する南側検出腕２７と、南側検出腕２７の固定部２０とは反対側の端部に連結された南側梁部２８と、南側梁部２８の両端にそれぞれ連結された一対の南側駆動腕２９および加重部２６とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、物体の角速度を検出する角速度センサ素子およびそれを備えた角速度センサ装置に関する。

従来から、角速度センサ素子は、船舶、航空機、ロケット等の姿勢を自律制御する技術に使用されているが、最近では、カーナビゲーションシステム、デジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯電話等の小型の電子機器にも搭載されるようになってきている。それに伴い、角速度センサ素子の更なる小型化、低背化（薄型化）が要請されており、長手方向（検出軸方向）が鉛直方向と平行となっていた従来の縦置き型の角速度センサ素子（例えば特許文献１参照）に代わって、長手方向が鉛直方向と直交する横置き型の角速度センサ素子（例えば特許文献２参照）が提案されている。
特開２００３−２２７７１９号公報特許第３６９４１６０号特開平８−１２８８３３号公報特開２００５−１０６４８１号公報

しかし、上記特許文献２，３の技術では、角速度センサ素子が横方向から加速度を受けたときに、検出腕の振動が物体の回転による角速度によって生じたものなのか、横方向から受けた加速度によって生じたものなのかを区別することができない。

そこで、図２２の角速度センサ素子１００に示したように、固定部１１０の両側（紙面の上下方向）に一対の検出腕１２０を設けると共に、固定部１１０のうち検出腕１２０と直交する方向（紙面の左右方向）に一対の連結腕１３０を設け、さらにその一対の連結腕１３０のそれぞれの端部に、検出腕１２０の延在方向と平行な方向に延在する一対の駆動腕１４０を設けることが考えられる。確かに、この場合には、横方向から受けた加速度成分を除去することが可能であるが、固定部１１０を介して駆動腕１４０と検出腕１２０とが結合されているので、固定部１１０を支持面（図示せず）に強く固定してしまうと、駆動腕１４０に働いたコリオリ力によって発生した歪みが固定部１１０を介して検出腕１２０に効率よく伝達され難くなってしまい、逆に、固定部１１０を支持面に弱くと固定すると、駆動腕１４０を駆動しているときに、固定部１１０だけでなく検出腕１２０までもがぐらついてしまうという問題がある。

この問題に対して、特許文献４では、水平面内で撓曲可能な複数のブリッジで一体に結合された取付支持部（図示せず）を固定部１１０の内部に設ける技術が提案されている。これにより、駆動腕１４０に働いたコリオリ力によって発生した連結腕１３０の歪みを固定部１１０を介して検出腕１２０に効率よく伝達することができる、としている。しかし、固定部１１０をこのような複雑な構造にすると、固定部１１０の固定が容易ではないという問題がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、横方向の加速度の影響を除去し易く、かつ固定部の固定が容易な、横置き型の角速度センサ素子およびそれを備えた角速度センサ装置を提供することにある。

本発明の第１の角速度センサ素子は、支持面に固定される固定部と、固定部の両側に連結されると共に支持面と平行な面に沿って延在する上屈曲腕および下屈曲腕と、上屈曲腕に連結されると共に支持面と平行な面に沿って延在する一対の上駆動腕と、下屈曲腕に連結されると共に支持面と平行な面に沿って延在する一対の下駆動腕とを備えている。なお、「連結」とは、両者が機械的に接合されている場合や、一体に形成されている場合を含む概念であり、また、直接的にまたは間接的に連結されている場合を含むものである。

また、本発明の第１の角速度センサ装置は、互いに重ね合わされたケースおよび上蓋部により形成される内部空間に、上記角速度センサ素子と、集積回路素子とを備えており、上記集積回路素子は、一対の上駆動腕および一対の下駆動腕に駆動信号を送信すると共に、上屈曲腕および下屈曲腕から出力される検出信号を受信するようになっている。
いる。

本発明の第１の角速度センサ素子および第１の角速度センサ装置では、固定部を介さずに上屈曲腕と一対の上駆動腕とが連結されると共に下屈曲腕と一対の下駆動腕とが連結されているので、一対の上駆動腕および一対の下駆動腕に働いたコリオリ力によって発生する歪みが固定部を介さずに上屈曲腕および下屈曲腕に直接伝達される。また、上屈曲腕および一対の上駆動腕からなる腕と、下屈曲腕および一対の下駆動腕からなる腕とが固定部の両側にそれぞれ連結されているので、上屈曲腕および下屈曲腕において、コリオリ力に起因して発生する振動と、横方向から受けた加速度によって生じる振動とを区別しやすい。

ここで、上屈曲腕に連結されると共に支持面と平行な面に沿って延在する上梁部と、下屈曲腕に連結されると共に支持面と平行な面に沿って延在する下梁部とを設け、上駆動腕を、上梁部を介して上屈曲腕に連結すると共に、下駆動腕を、下梁部を介して下屈曲腕に連結することが可能である。また、上屈曲腕に連結されると共に支持面と平行な面に沿って延在する一対の上梁部と、下屈曲腕に連結されると共に支持面と平行な面に沿って延在する一対の下梁部とを設け、上駆動腕を、一対の上梁部を介して上屈曲腕に連結すると共に、下駆動腕を、一対の下梁部を介して下屈曲腕に連結することも可能である。

このように上梁部および下梁部を設けた場合には、以下の（１）〜（７）のようにすることが可能である。（１）上屈曲腕、下屈曲腕、上駆動腕および下駆動腕を互いに平行な方向に延在して形成することが可能である。（２）上駆動腕を上梁部の固定部側に延在して形成すると共に、下駆動腕を下梁部の固定部側に延在して形成することが可能である。（３）上駆動腕を上梁部の固定部とは反対側に延在して形成すると共に、下駆動腕を下梁部の固定部とは反対側に延在して形成することが可能である。（４）上駆動腕を上梁部の固定部側および梁部の固定部とは反対側の双方にそれぞれ延在して形成すると共に、下駆動腕を下梁部の固定部側および梁部の固定部とは反対側の双方にそれぞれ延在して形成することが可能である。（５）上駆動腕の上梁部とは反対側の端部に上加重部を連結して形成すると共に、下駆動腕の下梁部とは反対側の端部に下加重部を連結して形成することが可能である。（６）上梁部の幅を上駆動腕および上屈曲腕のいずれか一方の幅よりも広く形成し、下梁部の幅を下駆動腕および下屈曲腕のいずれか一方の幅よりも広く形成することが可能である。（７）上梁部の厚さを上駆動腕および上屈曲腕のいずれか一方の厚さよりも厚く形成し、下梁部の厚さを下駆動腕および下屈曲腕のいずれか一方の厚さよりも厚く形成することが可能である。

また、一対の上駆動腕を、上屈曲腕を基準線として線対称に延在して形成し、一対の下駆動腕を、下屈曲腕を基準線として線対称に延在して形成することが可能である。また、上屈曲腕と下屈曲腕とを、固定部を通り上屈曲腕の延在方向と直交する直線を基準線として線対称に延在して形成し、一対の上駆動腕と一対の下駆動腕とを、固定部を通り上屈曲腕の延在方向と直交する直線を基準線として線対称に延在して形成することが可能である。

本発明の角速度センサ素子および角速度センサ装置によれば、固定部を介さずに上屈曲腕と一対の上駆動腕とを連結すると共に下屈曲腕と一対の下駆動腕とを連結するようにしたので、固定部の構造を複雑にしなくても、一対の上駆動腕および一対の下駆動腕に働いたコリオリ力によって発生する歪みを上屈曲腕および下屈曲腕に効率よく伝達することができる。これにより、固定部の支持面への固定を容易にすることができる。また、上屈曲腕および一対の上駆動腕からなる腕と、下屈曲腕および一対の下駆動腕からなる腕とを固定部の両側にそれぞれ連結するようにしたので、横置き型でありながら、上屈曲腕および下屈曲腕において、コリオリ力に起因して発生する振動と、横方向から受けた加速度によって生じる振動とを区別し易くなる。これにより、横方向の加速度の影響が取り除き易くなる。

また、上屈曲腕に連結されると共に支持面と平行な面に沿って延在する上梁部と、下屈曲腕に連結されると共に支持面と平行な面に沿って延在する下梁部とを設け、上駆動腕を、上梁部を介して上屈曲腕に連結すると共に、下駆動腕を、下梁部を介して下屈曲腕に連結した場合や、上屈曲腕に連結されると共に支持面と平行な面に沿って延在する一対の上梁部と、下屈曲腕に連結されると共に支持面と平行な面に沿って延在する一対の下梁部とを設け、上駆動腕を、一対の上梁部を介して上屈曲腕に連結すると共に、下駆動腕を、一対の下梁部を介して下屈曲腕に連結した場合には、コリオリ力が発生した時にコリオリ力をより大きなモーメントとして上屈曲腕および下屈曲腕にかけることができ、それにより上屈曲腕および下屈曲腕を比較的に大きな振幅で振動させることができる。その結果、角速度の検出精度が向上する。

このように上梁部および下梁部を設けた場合に、上屈曲腕、下屈曲腕、上駆動腕および下駆動腕を互いに平行な方向に延在して形成したときには、コリオリ力によるモーメントを最大にすることができるので、角速度の検出精度がより一層向上する。

また、上駆動腕を上梁部の固定部側に延在して形成すると共に、下駆動腕を下梁部の固定部側に延在して形成したときには、上駆動腕を上梁部の固定部とは反対側に延在して形成すると共に、下駆動腕を下梁部の固定部とは反対側に延在して形成したときと比べて、角速度センサ素子を小型化することができる。また、上駆動腕を上梁部の固定部とは反対側に延在して形成すると共に、下駆動腕を下梁部の固定部とは反対側に延在して形成したときには、上駆動腕および下駆動腕を振動させたときに、これらを比較的大きな振幅で振動させることができるので、角速度の検出精度が向上する。また、上駆動腕を上梁部の固定部側および梁部の固定部とは反対側の双方にそれぞれ延在して形成すると共に、下駆動腕を下梁部の固定部側および梁部の固定部とは反対側の双方にそれぞれ延在して形成した場合には、上駆動腕および下駆動腕を振動させたときに、それに伴って上梁部および下梁部が振動しないようにすることが可能であり、そのようにした場合には、角速度の検出精度が向上する。

また、上駆動腕の上梁部とは反対側の端部に上加重部を連結して形成すると共に、下駆動腕の下梁部とは反対側の端部に下加重部を連結して形成した場合には、上駆動腕および下駆動腕を振動させたときに、これらを比較的大きな振幅で振動させることができるので、角速度の検出精度が向上する。

また、上梁部の幅を上駆動腕および上屈曲腕のいずれか一方の幅よりも広く形成し、下梁部の幅を下駆動腕および下屈曲腕のいずれか一方の幅よりも広く形成した場合や、上梁部の厚さを上駆動腕および上屈曲腕のいずれか一方の厚さよりも厚く形成し、下梁部の厚さを下駆動腕および下屈曲腕のいずれか一方の厚さよりも厚く形成した場合には、上梁部および下梁部の剛性が高くなるので、駆動振動を効率よく上駆動腕および下駆動腕に生じさせることができ、さらに、コリオリ力が発生した時に検出振動を効率よく上屈曲腕および下屈曲腕に生じさせることができる。その結果、角速度の検出精度が向上する。

また、一対の上駆動腕を、上屈曲腕を基準線として線対称に延在して形成し、一対の下駆動腕を、下屈曲腕を基準線として線対称に延在して形成した場合には、左右対称の駆動振動が発生し易くなるので、上駆動腕および下駆動腕を駆動する駆動回路を簡略化することができると共に、上屈曲腕および下屈曲腕の不要振動を低減することができる。また、上屈曲腕と下屈曲腕とを、固定部を通り上屈曲腕の延在方向と直交する直線を基準線として線対称に延在して形成し、一対の上駆動腕と一対の下駆動腕とを、固定部を通り上屈曲腕の延在方向と直交する直線を基準線として線対称に延在して形成した場合には、横方向の加速度による振動と角速度による振動とが区別し易くなるので、角速度の検出精度が向上する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１から図６を参照して、本発明の一実施の形態に係る角速度センサ装置１の構成について以下に説明する。

図１は本実施の形態に係る角速度センサ装置１の内部構成を分解して表す斜視図であり、図２は角速度センサ装置１のＡ−Ａ矢視方向の断面構成を表す断面図である。この角速度センサ装置１は、互いに重ね合わされたケース４および上蓋部５により形成される内部空間Ｇ（図２参照）に、角速度センサ素子２および集積回路素子３を配置したものである。

集積回路素子３は、後述するように、角速度センサ素子２の各駆動腕に設けられた各圧電素子（振動手段）に駆動信号を送信すると共に、角速度センサ素子２の各検出腕に設けられた各圧電素子（出力手段）から出力される検出信号を受信するためのものである。ケース４は、例えば複数のセラミック薄板を積層して形成されており、角速度センサ素子２および集積回路素子３を収容することの可能な階段状の窪みを有している。また、上蓋部５は、例えばケース４と同様のセラミック材料により形成されている。

図１に示したように、ケース４の窪みの最も深いところに環状の集積回路支持部４２が形成されており、この集積回路支持部４２上に集積回路素子３が配置されている。また、この集積回路支持部４２の周囲であって、かつ集積回路支持部４２よりも浅いところに環状のセンサ素子支持部４１（支持面）が形成されており、この集積回路支持部４２上に集積回路支持部４２が両持梁状に配置されている。また、このセンサ素子支持部４１の周囲であって、かつ窪みの外縁をなす環状の上蓋部支持部４３が形成されており、この上蓋部支持部４３と上蓋部５とがケース４の窪みを外部から密閉し、内部空間Ｇ（図２参照）を形成するように互いに重ね合わされている。

角速度センサ素子２は、図１および図２に示したように、ケース４のセンサ素子支持部４１を含む面と平行な面内に沿って形成されたものである。つまり、この角速度センサ素子２は、いわゆる横置き型の素子である。

図３は角速度センサ素子２の上面構成図を、図４は図３のＢ−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−ＤおよびＥ−Ｅ矢視方向の断面構成の一例をまとめて１つに表した断面図である。この角速度センサ素子２は、センサ素子支持部４１に固定された固定部２０と、固定部２０の両側（図３では紙面の上側および下側）にそれぞれ連結されると共にセンサ素子支持部４１を含む面と平行な面内に延在する北側振動腕２１および南側振動腕２２とを有している。

ここで、北側とは、固定部２０を基準として図３における紙面の上側を指すために便宜的に用いられたものであり、地理上の北側と対応するとは限らない。また、南側とは、固定部２０を基準として図３における紙面の下側を指すために便宜的に用いられたものであり、地理上の南側と対応するとは限らない。なお、後述の東側、西側の用語についても北側等と同様の解釈をするものとする。

固定部２０は、北側振動腕２１および南側振動腕２２を内部空間Ｇの中空に保持するためのものである。この固定部２０は、角速度センサ素子２の中央部分に設けられた矩形状の固定中央部２０Ａを有しており、この固定中央部２０Ａの東側および西側の双方に一対の固定梁部２０Ｂが連結されている。各固定梁部２０Ｂは東西方向に延在する矩形状となっている。また、固定中央部２０Ａおよび一対の固定梁部２０Ｂを東西側から挟み込むようにして、一対の固定端部２０Ｃが固定梁部２０Ｂの端部と連結されている。各固定端部２０Ｃは南北方向に延在する矩形状となっている。各固定端部２０Ｃの中央部分が固定梁部２０Ｂの端部と連結されており、各固定端部２０Ｃの底部がケース４のセンサ素子支持部４１の上面と接している。これにより、固定中央部２０Ａおよび固定梁部２０Ｂは固定端部２０Ｃによって内部空間Ｇの中空に保持されている。

北側振動腕２１は、固定中央部２０Ａの北側に連結されると共に固定部２０の北側に延在する北側検出腕２３（上屈曲腕）を有している。この北側検出腕２３は、後述の北側駆動腕２５に働いたコリオリ力によって発生した北側梁部２４の歪みが当該北側検出腕２３に伝達されてきたときに、この歪みの大きさに応じた振動を発生させるためのものである。

この北側検出腕２３の固定中央部２０Ａとは反対側の端部には、北側梁部２４（上梁部）が連結されている。この北側梁部２４は、後述の北側駆動腕２５に働いたコリオリ力によって発生した北側梁部２４の歪みを北側検出腕２３に伝達するためのものである。この北側梁部２４は、例えば北側検出腕２３の延在方向と直交する方向に延在する矩形状となっており、この北側梁部２４の中央部分が北側検出腕２３と連結されている。なお、北側梁部２４は、北側検出腕２３の延在方向と所定の角度で交差する折れ線形状となっていてもよい。

この北側梁部２４の両端には一対の北側駆動腕２５（上駆動腕）がそれぞれ連結されている。各北側駆動腕２５は、角速度センサ装置１の搭載された物体がセンサ素子支持部４１を含む面と直交する方向を回転軸とする回転運動を行っているときに、この北側駆動腕２５にコリオリ力を生じさせるためのものである。各北側駆動腕２５は、北側梁部２４のうち北側検出腕２３とは反対側に延在しており、例えば、北側検出腕２３の延在方向と平行な方向に延在する矩形状となっている。なお、各北側駆動腕２５は、北側検出腕２３の延在方向と所定の角度で交差する方向に延在していてもよい。

各北側駆動腕２５の北側梁部２４とは反対側の端部には、加重部２６が連結されている。ここでの加重部２６は、各北側駆動腕２５の振動を大きくするためのものである。

他方、南側振動腕２２は、固定中央部２０Ａの南側に連結されると共に固定部２０の南側に延在する南側検出腕２７（下屈曲腕）を有している。この南側検出腕２７は、後述の南側駆動腕２９に働いたコリオリ力によって発生した南側梁部２８の歪みが当該南側振動腕２２に伝達されてきたときに、この歪みの大きさに応じた振動を発生させるためのものである。

この南側検出腕２７の固定中央部２０Ａとは反対側の端部には、南側梁部２８（下梁部）が連結されている。この南側梁部２８は、後述の南側駆動腕２９に働いたコリオリ力によって発生した南側梁部２８の歪みを南側検出腕２７に伝達するためのものである。この南側梁部２８は、例えば南側検出腕２７の延在方向と直交する方向に延在する矩形状となっており、この南側梁部２８の中央部分が南側検出腕２７と連結されている。なお、南側梁部２８は、南側検出腕２７の延在方向と所定の角度で交差する折れ線形状となっていてもよい。

この南側梁部２８の両端には一対の南側駆動腕２９（下駆動腕）がそれぞれ連結されている。各南側駆動腕２９は、角速度センサ装置１の搭載された物体がセンサ素子支持部４１を含む面と直交する方向を回転軸とする回転運動を行っているときに、この南側駆動腕２９にコリオリ力を生じさせるためのものである。各南側駆動腕２９は、南側梁部２８のうち南側検出腕２７とは反対側に延在しており、例えば、南側検出腕２７の延在方向と平行な方向に延在する矩形状となっている。なお、各南側駆動腕２９は、南側検出腕２７の延在方向と所定の角度で交差する方向に延在していてもよい。

各南側駆動腕２９の南側梁部２８とは反対側の端部には、加重部２６が連結されている。ここでの加重部２６は、各南側駆動腕２９の振動振幅を大きくするためのものである。

ここで、上記固定部２０、北側検出腕２３、北側梁部２４、北側駆動腕２５、加重部２６、南側検出腕２７、南側梁部２８および南側駆動腕２９はそれぞれ、例えば、共通の材料（例えばシリコン）からなり、ウェハをパターニングすることにより一括形成することが可能である。

また、北側検出腕２３の表面には、北側検出腕２３の延在方向と平行な方向に延在する一対の東側圧電素子２３Ｅおよび西側圧電素子２３Ｗが形成されている。これら東側圧電素子２３Ｅおよび西側圧電素子２３Ｗは、北側検出腕２３がケース４のセンサ素子支持部４１を含む面と平行な面に沿って振動したときに、その振動を検出するためのものであり、北側検出腕２３の延在方向に沿って並んで配置されている。なお、北側検出腕２３、東側圧電素子２３Ｅおよび西側圧電素子２３Ｗが、本発明の「上第１振動腕」の一具体例に対応する。

各北側駆動腕２５または北側梁部２４の表面には、各北側駆動腕２５または北側梁部２４の延在方向と平行な方向に延在する一対の東側圧電素子２５Ｅおよび西側圧電素子２５Ｗが形成されている。これら東側圧電素子２５Ｅおよび西側圧電素子２５Ｗは、各北側駆動腕２５または北側梁部２４をケース４のセンサ素子支持部４１を含む面と平行な面に沿って振動させるためのものであり、各北側駆動腕２５または北側梁部２４の延在方向に沿って並んで配置されている。なお、図３では、東側圧電素子２５Ｅおよび西側圧電素子２５Ｗが各北側駆動腕２５に形成されている場合が例示されているが、この場合において、北側駆動腕２５、東側圧電素子２５Ｅおよび西側圧電素子２５Ｗが、本発明の「上第２振動腕」の一具体例に対応する。

また、南側検出腕２７の表面には、南側検出腕２７の延在方向と平行な方向に延在する一対の東側圧電素子２７Ｅおよび西側圧電素子２７Ｗが形成されている。これら東側圧電素子２７Ｅおよび西側圧電素子２７Ｗは、南側検出腕２７がケース４のセンサ素子支持部４１を含む面と平行な面に沿って振動したときに、その振動を検出するためのものであり、南側検出腕２７の延在方向に沿って並んで配置されている。なお、南側検出腕２７、東側圧電素子２７Ｅおよび西側圧電素子２７Ｗが、本発明の「下第１振動腕」の一具体例に対応する。

各南側駆動腕２９または南側梁部２８の表面には、各南側駆動腕２９または南側梁部２８の延在方向と平行な方向に延在する一対の東側圧電素子２９Ｅおよび西側圧電素子２９Ｗが形成されている。これら東側圧電素子２９Ｅおよび西側圧電素子２９Ｗは、各南側駆動腕２９または南側梁部２８をケース４のセンサ素子支持部４１を含む面と平行な面に沿って振動させるためのものであり、各南側駆動腕２９または南側梁部２８の延在方向に沿って並んで配置されている。なお、図３では、東側圧電素子２９Ｅおよび西側圧電素子２９Ｗが各南側駆動腕２９に形成されている場合が例示されているが、この場合において、南側駆動腕２９、東側圧電素子２９Ｅおよび西側圧電素子２９Ｗが、本発明の「下第２振動腕」の一具体例に対応する。

ここで、各東側圧電素子２３Ｅ、東側圧電素子２５Ｅ、東側圧電素子２７Ｅおよび東側圧電素子２９Ｅは、例えば、図４に示したように、北側検出腕２３、北側駆動腕２５、南側検出腕２７および南側駆動腕２９上に、絶縁層２３Ｅ１、２５Ｅ１、２７Ｅ１および２９Ｅ１と、下部電極２３Ｅ２、２５Ｅ２、２７Ｅ２および２９Ｅ２と、圧電体２３Ｅ３、２５Ｅ３、２７Ｅ３および２９Ｅ３と、上部電極２３Ｅ４、２５Ｅ４、２７Ｅ４および２９Ｅ４とをこの順に積層して形成されたものである。他方、各西側圧電素子２３Ｗ、西側圧電素子２５Ｗ、西側圧電素子２７Ｗおよび西側圧電素子２９Ｗは、例えば、図４に示したように、北側検出腕２３、北側駆動腕２５、南側検出腕２７および南側駆動腕２９上に、絶縁層２３Ｗ１、２５Ｗ１、２７Ｗ１および２９Ｗ１と、下部電極２３Ｗ２、２５Ｗ２、２７Ｗ２および２９Ｗ２と、圧電体２３Ｗ３、２５Ｗ３、２７Ｗ３および２９Ｗ３と、上部電極２３Ｗ４、２５Ｗ４、２７Ｗ４および２９Ｗ４とをこの順に積層して形成されたものである。つまり、各東側圧電素子２３Ｅ、東側圧電素子２５Ｅ、東側圧電素子２７Ｅおよび東側圧電素子２９Ｅと、各西側圧電素子２３Ｗ、西側圧電素子２５Ｗ、西側圧電素子２７Ｗおよび西側圧電素子２９Ｗとは、互いに別体に形成されている。

なお、例えば、図５に示したように、絶縁層２３Ｅ１、２５Ｅ１、２７Ｅ１および２９Ｅ１と、絶縁層２３Ｗ１、２５Ｗ１、２７Ｗ１および２９Ｗ１とを共通の絶縁層２３−１、２５−１、２７−１、２９−１で形成し、下部電極２３Ｅ２、２５Ｅ２、２７Ｅ２および２９Ｅ２と、下部電極２３Ｗ２、２５Ｗ２、２７Ｗ２および２９Ｗ２とを共通の絶縁層２３−２、２５−２、２７−２、２９−２で形成し、圧電体２３Ｅ３、２５Ｅ３、２７Ｅ３および２９Ｅ３と、圧電体２３Ｗ３、２５Ｗ３、２７Ｗ３および２９Ｗ３とを共通の圧電体２３−３、２５−３、２７−３、２９−３で形成してもよい。

ここで、絶縁層２３Ｅ１、２５Ｅ１、２７Ｅ１、２９Ｅ１、２３Ｗ１、２５Ｗ１、２７Ｗ１、２９Ｗ１および２３−１は、例えばＺｒＯ_２膜およびＹ_２Ｏ_３膜をこの順に積層して形成されている。下部電極２３Ｅ２、２５Ｅ２、２７Ｅ２、２９Ｅ２、２３Ｗ２、２５Ｗ２、２７Ｗ２、２９Ｗ２および２３−２は、例えばＰｔ（１００）配向膜からなる。圧電体２３Ｅ３、２５Ｅ３、２７Ｅ３、２９Ｅ３、２３Ｗ３、２５Ｗ３、２７Ｗ３、２９Ｗ３および２３−３は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を含んで形成されている。また、上部電極２３Ｅ４、２５Ｅ４、２７Ｅ４、２９Ｅ４、２３Ｗ４、２５Ｗ４、２７Ｗ４および２９Ｗ４は、例えばＰｔ（１００）配向膜からなる。

このような構成を備えた角速度センサ装置１では、角速度センサ装置１の搭載された物体が回転運動をしていない場合に、例えば、東側圧電素子２５Ｅおよび西側圧電素子２５Ｗを用いて北側駆動腕２５を駆動したときには、図６に角速度センサ素子２の構造を簡略化すると共にその一部を省略して示したように、北側梁部２４の延在方向と平行な方向ａに北側駆動腕２５が主に振動すると共に、南側梁部２８の延在方向と平行な方向ｂに南側駆動腕２９が主に振動する。

このとき、例えば、図７に角速度センサ素子２の構造を簡略化すると共にその一部を省略して示したように、角速度センサ装置１の搭載された物体がセンサ素子支持部４１を含む面と直交する方向を回転軸とする回転運動ｒを開始すると、コリオリ力ｆが東側の北側駆動腕２５と西側の北側駆動腕２５とにそれぞれ反対向きに働き、さらに、東側の南側駆動腕２９と西側の南側駆動腕２９とにもそれぞれ反対向きに働く。これにより、一対の北側駆動腕２５および北側梁部２４と、一対の南側駆動腕２９および南側梁部２８とが左右非対称に振動し始めると共に、北側検出腕２３および南側検出腕２７が東西方向ｃに振動し始める。これにより、このときの北側検出腕２３の振動に応じた検出信号を東側圧電素子２３Ｅおよび西側圧電素子２３Ｗから取り出すと共に、南側検出腕２７の振動に応じた検出信号を東側圧電素子２７Ｅおよび西側圧電素子２７Ｗから取り出すことにより、各速度を検出することができる。

ところで、本実施の形態では、北側駆動腕２５および北側検出腕２３を含む振動腕と、南側駆動腕２９および南側検出腕２７を含む振動腕とが固定部２０の両側にそれぞれ連結されているので、上記のようにして角速度を検出している場合、または角速度センサ装置１の搭載された物体が停止もしくは等速運動をしている場合に、横方向から加速度を受けたときには、北側検出腕２３および南側検出腕２７が同じ方向に変位し、北側検出腕２３および南側検出腕２７には同位相の振動が発生する。そのため、東側圧電素子２３Ｅおよび西側圧電素子２３Ｗから取り出される検出信号と、東側圧電素子２７Ｅおよび西側圧電素子２７Ｗから取り出される検出信号との差をとることにより、横方向の加速度による振動の出力を相殺し、ノイズを低減することができる。このように、横置き型でありながら、コリオリ力に起因して発生する振動と、横方向から受けた加速度によって生じる振動とを区別することができるので、横方向の加速度の影響をほとんどなくすることができる。

また、本実施の形態では、北側検出腕２３と北側駆動腕２５との間に北側梁部２４が連結されると共に、南側検出腕２７と南側駆動腕２９との間に南側梁部２８が連結されているので、コリオリ力が発生した時にコリオリ力をより大きなモーメントとして北側駆動腕２５および南側駆動腕２９にかけることができ、それにより北側検出腕２３および南側検出腕２７を比較的に大きな振幅で振動させることができる。その結果、角速度の検出精度が向上する。

また、本実施の形態では、北側駆動腕２５が北側梁部２３の固定部２０とは反対側に延在して形成されると共に、南側駆動腕２９が南側梁部２８の固定部２０とは反対側に延在して形成されているので、東側圧電素子２５Ｅおよび西側圧電素子２５Ｗによって北側駆動腕２５を振動させたとき、および東側圧電素子２５Ｅおよび西側圧電素子２５Ｗによって北側駆動腕２５を振動させたときに、北側駆動腕２５および南側駆動腕２９を比較的大きな振幅で振動させることができる。これにより、角速度の検出感度が向上する。

ここで、北側検出腕２３、南側検出腕２７、北側駆動腕２５および南側駆動腕２９を互いに平行な方向に延在して形成したときには、コリオリ力によるモーメントを最大にすることができるので、角速度の検出精度がより一層向上する。

また、一対の北側駆動腕２５を、北側検出腕２３を基準線として線対称に延在して形成し、一対の南側駆動腕２９を、南側検出腕２７を基準線として線対称に延在して形成した場合には、左右対称の駆動振動が発生し易くなるので、北側駆動腕２５および南側駆動腕２９を駆動する駆動回路を簡略化することができると共に、北側検出腕２３および南側検出腕２７の不要振動を低減することができる。

また、北側検出腕２３と南側検出腕２７とを、固定中央部２０Ａを通り北側検出腕２３の延在方向と直交する直線を基準線として線対称に延在して形成し、一対の北側駆動腕２５と一対の南側駆動腕２９とを、固定中央部２０Ａを通り北側検出腕２３の延在方向と直交する直線を基準線として線対称に延在して形成した場合には、横方向の加速度による振動と角速度による振動とが区別し易くなるので、角速度の検出精度が向上する。

また、本実施の形態では、北側駆動腕２５の北側梁部２４とは反対側の端部に加重部２６を連結して形成すると共に、南側駆動腕２９の南側梁部２８とは反対側の端部に加重部２６を連結して形成したので、北側駆動腕２５および南側駆動腕２９を振動させたときに、これらを比較的大きな振幅で振動させることができる。これにより、角速度の検出精度が向上する。

なお、横方向の加速度の除去を容易にするためには、南北に配置された北側検出腕２３および南側検出腕２７の振幅および共振周波数を等しくすることが好ましい。こうすることによって、横方向からの加速度によって励振される振動が効率よく打ち消され、ノイズの低減が容易になる。また、横方向の加速度の除去を容易にするためには、南北および東西に配置された一対の北側駆動腕２５および一対の南側駆動腕２９の振幅および共振周波数もお互いに等しくすることが好ましい。

具体的には、振動する部分の幅、長さ、加重部２６の質量や形状を変えることによって、共振周波数や振幅を調整することが可能となるため、これらの調整によって、北側検出腕２３および南側検出腕２７同士、あるいは一対の北側駆動腕２５および一対の南側駆動腕２９同士の振幅および共振周波数を等しくすることが望ましい。なかでも、北側検出腕２３および南側検出腕２７同士、あるいは一対の北側駆動腕２５および一対の南側駆動腕２９同士を固定部２０に対して線対称な形状とすることが最も好ましい。線対称にすることにより、振動がお互いに同じくなるため、ノイズを最も低減しやすくできる。
なお、一対の北側駆動腕２５および一対の南側駆動腕２９と、北側検出腕２３および南側検出腕２７との間の共振周波数および振幅については、これらが異なっていることは駆動振動によるノイズを低減させることになるので、お互いの干渉を避けるうえでむしろ好ましく、これらを同じくする必要は特に無い。

また、本実施の形態では、固定部２０を介さずに北側駆動腕２５および北側検出腕２３が連結されると共に、固定部２０を介さずに南側駆動腕２９および南側検出腕２７が連結されているので、固定部２０の構造を複雑にしなくても、北側駆動腕２５に働いたコリオリ力によって発生する北側梁部２４の歪みを北側検出腕２３に効率よく伝達することができると共に、南側駆動腕２９に働いたコリオリ力によって発生する南側梁部２８の歪みを南側検出腕２７に効率よく伝達することができる。これにより、固定部２０のセンサ素子支持部４１への固定を容易にすることができる。

なお、図８に示したように、北側梁部２４を北側検出腕２３の端部よりも若干固定部２０側に連結させ、北側検出腕２３の端部を北側梁部２４の側面に突出させたり、南側梁部２８を南側検出腕２７の端部よりも若干固定部２０側に連結させ、南側検出腕２７の端部を南側梁部２８の側面に突出させてもよい。これは、下記の各変形例においても同様である。

また、図３に示したように、北側駆動腕２５を北側梁部２４の端部よりも若干北側駆動腕２５側に連結させ、北側梁部２４の端部を北側駆動腕２５の側面よりも突出させたり、南側駆動腕２９を南側梁部２８の端部よりも若干南側検出腕２７側に連結させ、南側梁部２８の端部を南側駆動腕２９の側面よりも突出させてもよい。また、図示しないが、北側駆動腕２５を北側梁部２４の端部に連結させ、北側梁部２４の端部が北側駆動腕２５の側面よりも突出しないようにしたり、南側駆動腕２９を南側梁部２８の端部に連結させ、南側梁部２８の端部が南側駆動腕２９の側面よりも突出しないようにしてもよい。これは、下記の各変形例においても同様である。

また、図３または図８の構成において、東側圧電素子２３Ｅ、西側圧電素子２３Ｗ、東側圧電素子２７Ｅおよび西側圧電素子２７Ｗは、北側検出腕２３および南側検出腕２７上であれば、北側検出腕２３と北側梁部２４とが交わる部位や、南側検出腕２７と南側梁部２８とが交わる部位に配置されていてよい。これは、下記の各変形例においても同様である。

[第１変形例]
上記実施の形態では、北側振動腕２５および加重部２６を北側梁部２４の固定部２０とは反対側に連結すると共に、南側振動腕２９および加重部２６を南側梁部２８の固定部２０とは反対側に連結していたが、図９の角速度センサ素子６に示したように、北側振動腕２５および加重部２６を北側梁部２４の固定部２０側に連結すると共に、南側振動腕２９および加重部２６を南側梁部２８の固定部２０側に連結してもよい。この場合にも、上記実施の形態と同様、北側駆動腕２５および北側検出腕２３からなる振動腕と、南側駆動腕２９および南側検出腕２７からなる振動腕とが固定部２０の両側にそれぞれ連結されているので、横方向の加速度の影響をほとんどなくすることができる。また、上記実施の形態と同様、固定部２０を介さずに北側駆動腕２５および北側検出腕２３が連結されると共に、固定部２０を介さずに南側駆動腕２９および南側検出腕２７が連結されているので、固定部２０のセンサ素子支持部４１への固定を容易にすることができる。

さらに、この場合には、北側振動腕２５を北側梁部２４の固定部２０とは反対側に連結すると共に、南側振動腕２９および加重部２６を南側梁部２８の固定部２０とは反対側に連結した場合（上記実施の形態の場合）と比べて、角速度センサ素子６および角速度センサ装置１を小型化することができる。

なお、この場合には、角速度センサ装置１の搭載された物体が回転運動をしていない場合に、東側圧電素子２５Ｅおよび西側圧電素子２５Ｗを用いて北側駆動腕２５を駆動したときには、図１０に角速度センサ素子６の構造を簡略化すると共にその一部を省略して示したように、北側梁部２４の延在方向と平行な方向ａに北側駆動腕２５が振動すると共に、南側梁部２８の延在方向と平行な方向ｂに南側駆動腕２９が振動する。

このとき、図１１に角速度センサ素子６の構造を簡略化すると共にその一部を省略して示したように、角速度センサ装置１の搭載された物体がセンサ素子支持部４１を含む面と直交する方向を回転軸とする回転運動ｒを開始すると、コリオリ力ｆが東側の北側駆動腕２５と西側の北側駆動腕２５とにそれぞれ反対向きに働き、さらに、東側の南側駆動腕２９と西側の南側駆動腕２９とにもそれぞれ反対向きに働く。これにより、一対の北側駆動腕２５および北側梁部２４と、一対の南側駆動腕２９および南側梁部２８とが左右非対称に振動し始めると共に、北側検出腕２３および南側検出腕２７が東西方向ｃに振動し始めるので、このときの北側検出腕２３の振動に応じた検出信号を東側圧電素子２３Ｅおよび西側圧電素子２３Ｗから取り出すと共に、南側検出腕２７の振動に応じた検出信号を東側圧電素子２７Ｅおよび西側圧電素子２７Ｗから取り出すことにより、各速度を検出することができる。

[第２変形例]
上記実施の形態では、北側振動腕２５および加重部２６を北側梁部２４の固定部２０とは反対側にだけ連結すると共に、南側振動腕２９および加重部２６を南側梁部２８の固定部２０とは反対側にだけ連結していたが、図１２に本変形例に係る角速度センサ素子７を示したように、北側振動腕２５および加重部２６を北側梁部２４の固定部２０とは反対側にだけでなく北側梁部２４の固定部２０側にも連結すると共に、南側振動腕２９および加重部２６を南側梁部２８の固定部２０とは反対側にだけでなく南側振動腕２９および加重部２６を南側梁部２８の固定部２０側にも連結してもよい。この場合にも、上記実施の形態と同様、北側駆動腕２５および北側検出腕２３からなる振動腕と、南側駆動腕２９および南側検出腕２７からなる振動腕とが固定部２０の両側にそれぞれ連結されているので、横方向の加速度の影響をほとんどなくすることができる。また、上記実施の形態と同様、固定部２０を介さずに北側駆動腕２５および北側検出腕２３が連結されると共に、固定部２０を介さずに南側駆動腕２９および南側検出腕２７が連結されているので、固定部２０のセンサ素子支持部４１への固定を容易にすることができる。

さらに、この場合には、北側振動腕２５を振動させたときに北側振動腕２５の振動に伴って北側検出腕２３だけでなく北側梁部２４も振動しないようにすることが可能であり、そのようにした場合には、角速度の検出精度が向上する。

なお、この場合には、角速度センサ装置１の搭載された物体が回転運動をしていない場合に、東側圧電素子２５Ｅおよび西側圧電素子２５Ｗを用いて北側駆動腕２５を駆動したときには、図１３に角速度センサ素子７の構造を簡略化すると共にその一部を省略して示したように、北側梁部２４の延在方向と平行な方向ａに４つの北側駆動腕２５が振動すると共に、南側梁部２８の延在方向と平行な方向ｂに４つの南側駆動腕２９が振動する。

このとき、図１４に角速度センサ素子７の構造を簡略化すると共にその一部を省略して示したように、角速度センサ装置１の搭載された物体がセンサ素子支持部４１を含む面と直交する方向を回転軸とする回転運動ｒを開始すると、コリオリ力ｆが東側の北側駆動腕２５と西側の北側駆動腕２５とにそれぞれ反対向きに働き、さらに、東側の南側駆動腕２９と西側の南側駆動腕２９とにもそれぞれ反対向きに働く。これにより、一対の北側駆動腕２５および北側梁部２４と、一対の南側駆動腕２９および南側梁部２８とが左右非対称に振動し始めると共に、北側検出腕２３および南側検出腕２７が東西方向ｃに振動し始めるので、このときの北側検出腕２３の振動に応じた検出信号を東側圧電素子２３Ｅおよび西側圧電素子２３Ｗから取り出すと共に、南側検出腕２７の振動に応じた検出信号を東側圧電素子２７Ｅおよび西側圧電素子２７Ｗから取り出すことにより、各速度を検出することができる。

[第３変形例]
上記実施の形態の北側梁部２４および南側梁部２８を剛体により構成してもよい。この場合には、東側圧電素子２５Ｅおよび西側圧電素子２５Ｗを用いて北側駆動腕２５を振動させたときに北側駆動腕２５の振動に伴って北側検出腕２３だけでなく北側梁部２４も振動せず、東側圧電素子２９Ｅおよび西側圧電素子２９Ｗを用いて南側駆動腕２９を振動させたときに南側駆動腕２９の振動に伴って南側検出腕２７だけでなく南側梁部２８も振動しない。これにより、角速度の検出精度が向上する。

このとき、図１５の角速度センサ素子８に示したように、北側検出腕２３の北側梁部２４との連結部分に袴部２３Ａを設けると共に、南側検出腕２７の南側梁部２８との連結部分に袴部２７Ａを設けてもよい。

また、図１６に示したように、北側検出腕２３のうち東側圧電素子２３Ｅおよび西側圧電素子２３Ｗの設けられている部位またはその近傍に窪み２３Ｂを設けると共に、南側検出腕２７のうち東側圧電素子２７Ｅおよび西側圧電素子２７Ｗの設けられている部位またはその近傍に窪み２７Ｂを設けてもよい。また、図１７に示したように、北側検出腕２３の両端に袴部２３Ａを設け、これにより北側検出腕２３のうち東側圧電素子２３Ｅおよび西側圧電素子２３Ｗの設けられている部位またはその近傍に窪みを形成すると共に、南側検出腕２７の両端に袴部２７Ａを設け、これにより南側検出腕２７のうち東側圧電素子２７Ｅおよび西側圧電素子２７Ｗの設けられている部位またはその近傍に窪みを形成するようにしてもよい。また、図１８に示したように、北側検出腕２３の固定中央部２０Ａとの連結部分に窪み２３Ｂを設けると共に、南側検出腕２７の固定中央部２０Ａとの連結部分に窪み２７Ｂを設けてもよい。

また、北側梁部２４の幅を北側駆動腕２５および北側検出腕２３のいずれか一方の幅よりも広く形成し、南側梁部２８の幅を南側駆動腕２９および南側検出腕２７のいずれか一方の幅よりも広く形成したり、北側梁部２４の厚さを北側駆動腕２５および北側検出腕２３のいずれか一方の厚さよりも厚く形成し、南側梁部２８の厚さを南側駆動腕２９および南側検出腕２７のいずれか一方の厚さよりも厚く形成することが可能である。このようにした場合には、北側梁部２４および南側梁部２８の剛性が高くなるので、駆動振動を効率よく北側駆動腕２５および南側駆動腕２９に生じさせることができ、さらに、コリオリ力が発生した時に検出振動を効率よく北側検出腕２３および南側検出腕２７に生じさせることができる。その結果、角速度の検出精度が向上する。

[第４変形例]
上記実施の形態では、北側振動腕２５および加重部２６を北側梁部２４の固定部２０とは反対側に連結すると共に、南側振動腕２９および加重部２６を南側梁部２８の固定部２０とは反対側に連結していたが、図１９の角速度センサ素子９に示したように、北側振動腕２５、加重部２６、南側振動腕２９をなくして、北側梁部２４の両端側に一対の北側圧電素子２４Ｎおよび南側圧電素子２４Ｓと、南側梁部２８の両端側に一対の北側圧電素子２８Ｎおよび南側圧電素子２８Ｓとを設けてもよい。この場合にも、上記実施の形態と同様に、北側検出腕２３および振動腕として作用する北側梁部２４と、南側検出腕２７および振動腕として作用する南側梁部２８とが固定部２０の両側にそれぞれ連結されているので、横方向の加速度の影響をほとんどなくすることができる。また、上記実施の形態と同様に、固定部２０を介さずに北側検出腕２３および振動腕として作用する北側梁部２４が連結されると共に、固定部２０を介さずに南側検出腕２７および振動腕として作用する南側梁部２８が連結されているので、固定部２０のセンサ素子支持部４１への固定を容易にすることができる。なお、北側検出腕２３および南側検出腕２７のそれぞれの両端部に、上記加重部２６と同様のものを連結してもよい。

なお、この場合には、角速度センサ装置１の搭載された物体が回転運動をしていない場合に、北側圧電素子２４Ｎおよび南側圧電素子２４Ｓを用いて北側梁部２４を駆動すると共に、北側圧電素子２８Ｎおよび南側圧電素子２８Ｓを用いて南側梁部２８を駆動したときには、図２０に角速度センサ素子９の構造を簡略化すると共に角速度センサ素子９の構成要素の一部を省略して示したように、北側検出腕２３の延在方向と平行な方向ｄに北側梁部２４が振動すると共に、南側検出腕２７の延在方向と平行な方向ｅに北側梁部２４が振動する。

このとき、図２１に角速度センサ素子９の構造を簡略化すると共にその一部を省略して示したように、角速度センサ装置１の搭載された物体がセンサ素子支持部４１を含む面と直交する方向を回転軸とする回転運動ｒを開始すると、コリオリ力ｆが北側梁部２４の両端にそれぞれ反対向きに働き、さらに、南側梁部２８の両端にもそれぞれ反対向きに働く。これにより、北側梁部２４と南側梁部２８とが左右非対称に振動し始めると共に、北側検出腕２３および南側検出腕２７が東西方向ｃに振動し始めるので、このときの北側検出腕２３の振動に応じた検出信号を東側圧電素子２３Ｅおよび西側圧電素子２３Ｗから取り出すと共に、南側検出腕２７の振動に応じた検出信号を東側圧電素子２７Ｅおよび西側圧電素子２７Ｗから取り出すことにより、各速度を検出することができる。

以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明は、これらの実施の形態等に限定されず、種々変形可能である。

本発明の一実施の形態に係る角速度センサ装置の分解斜視図である。図１のＡ−Ａ矢視方向の断面構成図である。図１の角速度センサ素子の上面構成図である。図３のＢ−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄ、Ｅ−Ｅ矢視方向の断面構成図である。図４の変形例を説明するための断面構成図である。図１の角速度センサ素子に回転運動が印加されていないときの動作を説明するために簡略化して表した上面構成図である。図１の角速度センサ素子に回転運動が印加されているときの動作を説明するために簡略化して表した上面構成図である。図１の角速度センサ装置の一変形例の上面構成図である。第１変形例に係る角速度センサ素子の上面構成図である。図９の角速度センサ素子に回転運動が印加されていないときの動作を説明するために簡略化して表した上面構成図である。図９の角速度センサ素子に回転運動が印加されているときの動作を説明するために簡略化して表した上面構成図である。第２変形例に係る角速度センサ素子の上面構成図である。図１２の角速度センサ素子に回転運動が印加されていないときの動作を説明するために簡略化して表した上面構成図である。図１２の角速度センサ素子に回転運動が印加されているときの動作を説明するために簡略化して表した上面構成図である。第３変形例に係る角速度センサ素子の上面構成図である。図１５の一変形例に係る角速度センサ素子の上面構成図である。図１５の他の変形例に係る角速度センサ素子の上面構成図である。図１５のその他の変形例に係る角速度センサ素子の上面構成図である。第４変形例に係る角速度センサ素子の上面構成図である。図１９の角速度センサ素子に回転運動が印加されていないときの動作を説明するために簡略化して表した上面構成図である。図１９の角速度センサ素子に回転運動が印加されているときの動作を説明するために簡略化して表した上面構成図である。従来の角速度センサ素子の上面構成図である。

符号の説明

１…角速度センサ装置、２，６，７，８，９…角速度センサ素子、３…集積回路素子、４…ケース、５…上蓋部、２０…固定部、２０Ａ…固定中央部、２０Ｂ…固定梁部、２０Ｃ…固定端部、２１…北側振動腕、２２…南側振動腕、２３…北側検出腕、２３Ａ，２７Ａ…袴部、２３Ｅ，２５Ｅ，２７Ｅ，２９Ｅ…東側圧電素子、２３Ｅ１，２５Ｅ１，２７Ｅ１，２９Ｅ１，２３Ｗ１，２５Ｗ１，２７Ｗ１，２９Ｗ１，２３−１…絶縁層、２３Ｅ２，２５Ｅ２，２７Ｅ２，２９Ｅ２，２３Ｗ２，２５Ｗ２，２７Ｗ２，２９Ｗ２，２３−２…下部電極、２３Ｅ３，２５Ｅ３，２７Ｅ３，２９Ｅ３，２３Ｗ３，２５Ｗ３，２７Ｗ３，２９Ｗ３，２３−３…圧電体、２３Ｅ４，２５Ｅ４，２７Ｅ４，２９Ｅ４，２３Ｗ４，２５Ｗ４，２７Ｗ４，２９Ｗ４…上部電極、２３Ｗ，２５Ｗ，２７Ｗ，２９Ｗ…西側圧電素子、２４…北側梁部、２４Ｎ…北側圧電素子、２４Ｓ…南側圧電素子、２６…加重部、２８…南側梁部、４１…センサ素子支持部、４２…集積回路支持部、４３…上蓋部支持部、ａ，ｂ，ｃ，ｄ…振動方向、ｆ…コリオリ力、Ｇ…内部空間、ｒ…回転運動方向。

Claims

支持面に固定される固定部と、
前記固定部の両側に連結されると共に前記支持面と平行な面に沿って延在する上屈曲腕および下屈曲腕と、
前記上屈曲腕に連結されると共に前記支持面と平行な面に沿って延在する一対の上駆動腕と、
前記下屈曲腕に連結されると共に前記支持面と平行な面に沿って延在する一対の下駆動腕と
を備えることを特徴とする角速度センサ素子。
前記上屈曲腕に連結されると共に前記支持面と平行な面に沿って延在する上梁部と、
前記下屈曲腕に連結されると共に前記支持面と平行な面に沿って延在する下梁部と
を備え、
前記上駆動腕は、前記上梁部を介して前記上屈曲腕に連結され、
前記下駆動腕は、前記下梁部を介して前記下屈曲腕に連結されている
ことを特徴とする請求項１に記載の角速度センサ素子。
前記上屈曲腕に連結されると共に前記支持面と平行な面に沿って延在する一対の上梁部と、
前記下屈曲腕に連結されると共に前記支持面と平行な面に沿って延在する一対の下梁部と
を備え、
前記上駆動腕は、前記一対の上梁部を介して前記上屈曲腕に連結され、
前記下駆動腕は、前記一対の下梁部を介して前記下屈曲腕に連結されている
ことを特徴とする請求項１に記載の角速度センサ素子。
前記上屈曲腕、前記下屈曲腕、前記上駆動腕および前記下駆動腕は互いに平行な方向に延在している
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の角速度センサ素子。
前記上駆動腕は、前記上梁部の前記固定部側に延在し、
前記下駆動腕は、前記下梁部の前記固定部側に延在している
ことを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか一項に記載の角速度センサ素子。
前記上駆動腕は、前記上梁部の前記固定部とは反対側に延在し、
前記下駆動腕は、前記下梁部の前記固定部とは反対側に延在している
ことを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか一項に記載の角速度センサ素子。
前記上駆動腕は、前記上梁部の前記固定部側および前記梁部の前記固定部とは反対側の双方にそれぞれ延在し、
前記下駆動腕は、前記下梁部の前記固定部側および前記梁部の前記固定部とは反対側の双方にそれぞれ延在している
ことを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか一項に記載の角速度センサ素子。
前記上駆動腕の前記上梁部とは反対側の端部に上加重部が連結され、
前記下駆動腕の前記下梁部とは反対側の端部に下加重部が連結されている
ことを特徴とする請求項２ないし請求項７のいずれか一項に記載の角速度センサ素子。
前記上梁部の幅は、前記上駆動腕および前記上屈曲腕のいずれか一方の幅よりも広く、
前記下梁部の幅は、前記下駆動腕および前記下屈曲腕のいずれか一方の幅よりも広い
ことを特徴とする請求項２ないし請求項８のいずれか一項に記載の角速度センサ素子。
前記上梁部の厚さは、前記上駆動腕および前記上屈曲腕のいずれか一方の厚さよりも厚く、
前記下梁部の厚さは、前記下駆動腕および前記下屈曲腕のいずれか一方の厚さよりも厚い
ことを特徴とする請求項２ないし請求項８のいずれか一項に記載の角速度センサ素子。
前記一対の上駆動腕は、前記上屈曲腕を基準線として線対称に延在し、
前記一対の下駆動腕は、前記下屈曲腕を基準線として線対称に延在する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の角速度センサ素子。
前記上屈曲腕と前記下屈曲腕とは、前記固定部を通り前記上屈曲腕の延在方向と直交する直線を基準線として線対称に延在し、
前記一対の上駆動腕と前記一対の下駆動腕とは、前記固定部を通り前記上屈曲腕の延在方向と直交する直線を基準線として線対称に延在する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に記載の角速度センサ素子。
前記上屈曲腕上に形成されると共に前記上屈曲腕の延在方向に沿って並んで配置された一対の上第１電極と、
前記下屈曲腕上に形成されると共に前記下屈曲腕の延在方向に沿って並んで配置された一対の下第１電極と、
前記上駆動腕上に形成されると共に前記上駆動腕の延在方向に沿って並んで配置された一対の上第２電極と、
前記下駆動腕上に形成されると共に前記下駆動腕の延在方向に沿って並んで配置された一対の下第２電極と
を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか一項に記載の角速度センサ素子。
支持面に固定される固定部と、
前記固定部の両側に連結されると共に前記支持面と平行な面に沿って延在し、かつ第１電極を有する上第１振動腕および下第１振動腕と、
前記上第１振動腕に連結されると共に前記支持面と平行な面に沿って延在し、かつ第２電極を有する一対の上第２振動腕と、
前記下第１振動腕に連結されると共に前記支持面と平行な面に沿って延在し、かつ第３電極を有する一対の下第２振動腕と
を備えることを特徴とする角速度センサ素子。
前記上第１振動腕に連結されると共に前記支持面と平行な面に沿って延在する上梁部と、
前記下第１振動腕に連結されると共に前記支持面と平行な面に沿って延在する下梁部と
を備え、
前記上第２振動腕は、前記上梁部を介して前記上第１振動腕に連結され、
前記下第２振動腕は、前記下梁部を介して前記下第１振動腕に連結されている
ことを特徴とする請求項１４に記載の角速度センサ素子。
前記上第１振動腕に連結されると共に前記支持面と平行な面に沿って延在する一対の上梁部と、
前記下第１振動腕に連結されると共に前記支持面と平行な面に沿って延在する一対の下梁部と
を備え、
前記上第２振動腕は、前記一対の上梁部を介して前記上第１振動腕に連結され、
前記下第２振動腕は、前記一対の下梁部を介して前記下第１振動腕に連結されている
ことを特徴とする請求項１４に記載の角速度センサ素子。
前記一対の上第２振動腕は、前記上第１振動腕を基準線として線対称に延在し、
前記一対の下第２振動腕は、前記下第１振動腕を基準線として線対称に延在する
ことを特徴とする請求項１４ないし請求項１６のいずれか一項に記載の角速度センサ素子。
前記上第１振動腕と前記下第１振動腕とは、前記固定部を通り前記上第１振動腕の延在方向と直交する直線を基準線として線対称に延在し、
前記一対の上第２振動腕と前記一対の下第２振動腕とは、前記固定部を通り前記上第１振動腕の延在方向と直交する直線を基準線として線対称に延在する
ことを特徴とする請求項１４ないし請求項１７のいずれか一項に記載の角速度センサ素子。
互いに重ね合わされたケースおよび上蓋部により形成される内部空間に、角速度センサ素子および集積回路素子を備えた角速度センサ装置であって、
前記角速度センサ素子は、
前記ケースの表面または前記集積回路素子の表面に固定された固定部と、
前記固定部の両側に連結されると共に前記支持面と平行な面に沿って延在する上屈曲腕および下屈曲腕と、
前記上屈曲腕に連結されると共に前記支持面と平行な面に沿って延在する一対の上駆動腕と、
前記下屈曲腕に連結されると共に前記支持面と平行な面に沿って延在する一対の下駆動腕と
を備え、
前記集積回路素子は、前記一対の上駆動腕および前記一対の下駆動腕に駆動信号を送信すると共に、前記上屈曲腕および前記下屈曲腕から出力される検出信号を受信する
ことを特徴とする角速度センサ装置。
互いに重ね合わされたケースおよび上蓋部により形成される内部空間に、角速度センサ素子および集積回路素子を備えた角速度センサ装置であって、
前記角速度センサ素子は、
前記ケースの表面または前記集積回路素子の表面に固定された固定部と、
前記固定部の両側に連結されると共に前記支持面と平行な面に沿って延在し、かつ第１電極を有する上第１振動腕および下第１振動腕と、
前記上第１振動腕に連結されると共に前記支持面と平行な面に沿って延在し、かつ第２電極を有する一対の上第２振動腕と、
前記下第１振動腕に連結されると共に前記支持面と平行な面に沿って延在し、かつ第３電極を有する一対の下第２振動腕と
を備え、
前記集積回路素子は、前記第２電極および前記第３電極に駆動信号を送信すると共に、前記第１電極から出力される検出信号を受信する
ことを特徴とする角速度センサ装置。