JP4893838B2 - ジャイロモジュール - Google Patents

Description

本発明は、３軸ジャイロモジュールに関するものである。

従来のジャイロセンサでは、多軸の検出を行う場合、１つの検出軸を持つセンサ素子を組み合わせて形成していた。例えば、特許文献１に開示された多軸半導体センサは、１軸の検出ができる半導体センサ（角速度センサまたは加速度センサ）をセンサブロックに取り付けたものを３つ用意し、このセンサブロックを貼り合わせて固定することにより形成している。また特許文献２に開示された多軸検出型振動ジャイロは、振動ジャイロや信号処理回路を平面基板に配設したものを複数有し、複数の平面基板のうちの１つに対して他の平面基板を起立させて、四角柱や角柱の形状を取ることにより多軸方向の回転角速度の検出を行うものである。

特開２００３−２８６４６号公報 特開平７−３０６０４７号公報

前述した多軸検出を行うジャイロセンサでは、１軸の検出軸を有するセンサ素子を搭載している。このため３軸検出を行う場合では、一のセンサ素子が他のセンサ素子に対して互いに垂直に立っていなければならない。このため一のセンサ素子に対して垂直に立たせて配設する他の２つのセンサ素子では、垂直に立たせたときの高さがセンサ素子の主面の幅に関係するので、薄型のものを使用しても十分に低背化することができなかった。

そして近年では、多軸検出を行うジャイロセンサが搭載される電子機器では、小型化および高機能化が図られており、ジャイロセンサを始めとする電子機器に搭載される電子部品の数も多くなっている。このため電子機器に搭載される電子部品に対しては小型化の要求があるので、ジャイロセンサにも小型化が要求されている。
本発明は、３軸の角速度検出を行えるジャイロモジュールを提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
第１の形態のジャイロモジュールは、第１検出軸および第２検出軸を有し、少なくとも第１検出軸と第２検出軸の角速度に基づく信号を出力する第１ジャイロ素子片と、第１検出軸および第２検出軸を有し、少なくとも第１検出軸と第２検出軸の角速度に基づく信号を出力する第２ジャイロ素子片と、第１検出軸および第２検出軸を有し、少なくとも第１検出軸と第２検出軸の角速度に基づく信号を出力する第３ジャイロ素子片と、前記第２ジャイロ素子片と前記第３ジャイロ素子片の出力信号を減算して出力する第１演算回路と、前記第２ジャイロ素子片と前記第３ジャイロ素子片の出力信号を加算して出力する第２演算回路と、前記第１ジャイロ素子片の出力信号と前記第１演算回路の出力信号とを演算して出力する第３演算回路とを備え、前記第１ジャイロ素子片の第１検出軸の伸びる方向と前記第２ジャイロ素子片の第１検出軸の伸びる方向及び第３ジャイロ素子片の第１検出軸の伸びる方向とが一致すると共に、前記第１ジャイロ素子片の第２検出軸の伸びる方向と前記第２ジャイロ素子片の第２検出軸の伸びる方向とが交差するよう前記各ジャイロ素子片を配設している、ことを特徴とする。

これにより各ジャイロ素子片が２つの検出軸を有している場合であっても、各ジャイロ素子片から出力した信号を加算・減算を行うことにより、３軸の出力を得ることができる。

第２の形態のジャイロモジュールは、第１の形態において、前記第１ジャイロ素子片と前記第２ジャイロ素子片と前記第３ジャイロ素子片とは、基部と、該基部を中心に該基部から対称方向に延びる２つの連結腕と、該連結腕を中心に該連結腕から対称方向に延びる駆動腕と、前記連結腕と直交する方向であり且つ前記基部を中心に該基部から対称方向に延びる２つの検出腕と、前記検出腕に錘部を備えた構成であることを特徴とする。
これによりジャイロ素子片を小型化することができ、また感度を高くすることができる。

［適用例１］第１検出軸および第２検出軸を有し、少なくとも第１検出軸と第２検出軸の角速度に基づく信号を出力する第１ジャイロ素子片と、第１検出軸および第２検出軸を有し、少なくとも第１検出軸と第２検出軸の角速度に基づく信号を出力する第２ジャイロ素子片と、第１検出軸を有する第４ジャイロ素子片と、前記第１ジャイロ素子片の出力信号と前記第４ジャイロ素子片の出力信号とを演算する第４演算回路と、前記第２ジャイロ素子片の出力信号と前記第４ジャイロ素子片の出力信号とを演算する第５演算回路と、を備え、前記第１ジャイロ素子片の第１検出軸の伸びる方向と前記第２ジャイロ素子片の第１検出軸の伸びる方向及び第４ジャイロ素子片の第１検出軸の伸びる方向とが一致すると共に、前記第１ジャイロ素子片の第２検出軸の伸びる方向と前記第２ジャイロ素子片の第２検出軸の伸びる方向とが交差するよう前記第１ジャイロ素子片と前記第２ジャイロ素子片及び前記第４ジャイロ素子片とを配設した、ことを特徴とするジャイロモジュール。
なおこの場合、第４演算回路で行う演算は減算および加算のうちのいずれか一方であり、第５演算回路で行う演算は減算および加算のうちのいずれか一方である。

これにより各ジャイロ素子片が出力する信号を、３軸の各検出軸回りの角速度成分に分離することができ、これらの３軸の出力を得ることができる。また第１，２ジャイロ素子片は２つの検出軸を有しており、第４ジャイロ素子片は１つの検出軸を有しているので、３軸の検出を行うために、従来のように３つあるジャイロ素子片のうちの２つを立てて配置する必要がない。すなわちジャイロモジュールは、３つの検出軸回りの角速度成分を分離するために３つのジャイロ素子片を用いているが、第１検出軸を揃えるとともに、第２検出軸を交差させている構成であるから、ジャイロ素子片の主面は同一方向または反転した方向を向いていればよく、ジャイロ素子片を立てて配置する必要がないのである。よって３軸ジャイロ素子片を低背化できる。

［適用例２］前記第１ジャイロ素子片と前記第２ジャイロ素子片及び前記第４ジャイロ素子片は、基部と、該基部を中心に該基部から対称方向に延びる２つの連結腕と、該連結腕を中心に該連結腕から対称方向に延びる駆動腕と、前記連結腕と直交する方向であり且つ前記基部を中心に該基部から対称方向に延びる２つの検出腕とを備え、前記第１ジャイロ素子片と前記第２ジャイロ素子片は前記検出腕に錘部を備えた構成であることを特徴とする適用例１に記載のジャイロモジュール。
これによりジャイロ素子片は、ダブルＴ型ジャイロセンサとなるので、ジャイロ素子片を小型化することができる。

［適用例３］前記第１ジャイロ素子片と前記第２ジャイロ素子片及び前記第４ジャイロ素子片は、基部と、該基部を中心に該基部から対称方向に延びる２つの連結腕と、該連結腕を中心に該連結腕から対称方向に延びる駆動腕と、前記連結腕と直交する方向であり且つ前記基部を中心に該基部から対称方向に延びる２つの検出腕とを備え、前記第１ジャイロ素子片と前記第２ジャイロ素子片は前記検出腕に該検出腕よりも幅広の構成を有する錘部を備えたものであることを特徴とする適用例１に記載のジャイロモジュール。
これによりジャイロ素子片は、ダブルＴ型ジャイロセンサとなるので、第１検出軸と第２検出軸との感度比は１：１となる。そしてジャイロ素子片を小型化することができ、また感度を高くすることができる。

［適用例４］前記第１ジャイロ素子片と前記第２ジャイロ素子片及び前記第４ジャイロ素子片のうち少なくとも一つは、双音叉振動ジャイロセンサであることを特徴とする適用例１に記載のジャイロモジュール。
このような双音叉振動ジャイロセンサでは、ｙ軸回りの角速度と、ｚ軸周りの角速度を検出することができる。したがってジャイロモジュールは、このような双音叉振動ジャイロセンサをジャイロ素子片として用いることができる。

［適用例５］前記ジャイロ素子片は水晶基板から形成されたものであり、前記２つの検出軸が水晶結晶軸の光学軸と機械軸であることを特徴とする適用例１乃至４のいずれかに記載のジャイロモジュール。
これによりジャイロ素子片が出力する信号を、光学軸回りの角速度成分と、機械軸回りの角速度成分に分離することができる。

［適用例６］前記第１ジャイロ素子片の前記第１検出軸の検出感度極性と前記第２ジャイロ素子片の前記第１検出軸の検出感度極性及び前記第４ジャイロ素子片の前記第１検出軸の検出感度極性とが同じであり、前記第４演算回路と前記第５演算回路とが減算回路であることを特徴とする適用例１に記載のジャイロモジュール。

これにより第１ジャイロ素子片が出力する信号と第４ジャイロ素子片が出力する信号とで減算を行えば、第１検出軸回りの角速度成分を相殺でき、第１ジャイロ素子片の第２検出軸回りの角速度成分を得る。同様に、第２ジャイロ素子片と第４ジャイロ素子片が出力する信号を減算すれば、第２ジャイロ素子片の第２検出軸回りの角速度成分を得る。そして第４ジャイロ素子片によって、第１検出軸回りの角速度成分を得る。よって３軸の出力を得ることができる。

［適用例７］前記第１ジャイロ素子片の前記第１検出軸の検出感度極性と前記第２ジャイロ素子片の前記第１検出軸の検出感度極性とが同じであり、前記第１ジャイロ素子片の前記検出軸の検出感度極性と前記第４ジャイロ素子片の前記第１検出軸の検出感度極性とが反転しており、前記第４演算回路と前記第５演算回路とが加算回路であることを特徴とする適用例１に記載のジャイロモジュール。

加算回路でそれぞれ信号の加算を行えば、第１ジャイロ素子片の第２検出軸回りの角速度成分と、第２ジャイロ素子片の第２検出軸回りの角速度成分を得る。そして第４ジャイロ素子片によって、第１検出軸回りの角速度成分を得る。よって３軸の出力を得ることができる。

［適用例８］前記第１ジャイロ素子片の前記第１検出軸の検出感度極性と前記第４ジャイロ素子片の前記第１検出軸の検出感度極性とが同じであり、前記第２ジャイロ素子片の前記第１検出軸の検出感度極性と前記第４ジャイロ素子片の前記第１検出軸の検出感度極性とが反転しており、前記第４演算回路は減算回路であり、前記第５演算回路は加算回路である、ことを特徴とする適用例１に記載のジャイロモジュール。

第１ジャイロ素子片または第２ジャイロ素子片から出力した信号と、第４ジャイロ素子片から出力した信号とで減算を行えば、第１および第２ジャイロ素子片のうち一方の第１検出軸回りの角速度成分を相殺できる。このため一方のジャイロ素子片の第２検出軸回りの角速度成分を得る。同様に、他方のジャイロ素子片から出力した信号と第４ジャイロ素子片から出力した信号とで加算を行えば、他方のジャイロ素子片の第１検出軸回りの角速度成分を相殺できる。このため他方のジャイロ素子片の第２検出軸回りの角速度成分を得る。そして第４ジャイロ素子片によって、第１検出軸回りの角速度成分を得る。よって３軸の出力を得ることができる。

［適用例９］第１検出軸および第２検出軸を有し、少なくとも第１検出軸と第２検出軸の角速度に基づく信号を出力する第１ジャイロ素子片と、第１検出軸および第２検出軸を有し、少なくとも第１検出軸と第２検出軸の角速度に基づく信号を出力する第２ジャイロ素子片と、第１検出軸および第２検出軸を有し、少なくとも第１検出軸と第２検出軸の角速度に基づく信号を出力する第３ジャイロ素子片と、前記第２ジャイロ素子片と前記第３ジャイロ素子片の出力信号を減算して出力する第１演算回路と、前記第２ジャイロ素子片と前記第３ジャイロ素子片の出力信号を加算して出力する第２演算回路と、前記第１ジャイロ素子片の出力信号と前記第１演算回路の出力信号とを演算して出力する第３演算回路とを備え、前記第１ジャイロ素子片の第１検出軸の伸びる方向と前記第２ジャイロ素子片の第１検出軸の伸びる方向及び第３ジャイロ素子片の第１検出軸の伸びる方向とが一致すると共に、前記第１ジャイロ素子片の第２検出軸の伸びる方向と前記第２ジャイロ素子片の第２検出軸の伸びる方向とが交差するよう前記各ジャイロ素子片を配設している、ことを特徴とするジャイロモジュール。

これにより各ジャイロ素子片が２つの検出軸を有している場合であっても、各ジャイロ素子片から出力した信号を加算・減算を行うことにより、３軸の出力を得ることができる。

［適用例１０］前記第１ジャイロ素子片と前記第２ジャイロ素子片及び前記第３ジャイロ素子片は、基部と、該基部を中心に該基部から対称方向に延びる２つの連結腕と、該連結腕を中心に該連結腕から対称方向に延びる駆動腕と、前記連結腕と直交する方向であり且つ前記基部を中心に該基部から対称方向に延びる２つの検出腕と、前記検出腕に錘部を備えた構成であることを特徴とする適用例９に記載のジャイロモジュール。
これによりジャイロ素子片を小型化することができ、また感度を高くすることができる。

第１の実施形態に係るジャイロモジュールのブロック図である。 ２つの検出軸を備えたジャイロ素子片の概略斜視図である。 １つの検出軸を備えたジャイロ素子片の概略斜視図である。 各ジャイロ素子片を配置する向きを説明する概略底面図である。 １つのパッケージで構成したジャイロモジュールの説明図である。 第２の実施形態に係るジャイロモジュールのブロック図である。 ジャイロモジュールの説明図である。 第３の実施形態に係るジャイロモジュールのブロック図である。 第４の実施形態に係るジャイロモジュールのブロック図である。 第５の実施形態に係るジャイロモジュールのブロック図である。 第６の実施形態に係るジャイロモジュールのブロック図である。 双音叉振動ジャイロセンサの概略平面図である。

以下に、本発明に係るジャイロモジュールの実施形態について説明する。まず第１の実施形態について説明する。図１は第１の実施形態に係るジャイロモジュールのブロック図である。３軸のジャイロモジュール１０は、３つのジャイロ素子片を有している。これらのジャイロ素子片のうち、第１ジャイロ素子片１２および第２ジャイロ素子片１４は、２つの検出軸（第１検出軸および第２検出軸）を有している。また第４ジャイロ素子片１６は、１つの検出軸（第１検出軸）を有している。

そして３つのジャイロ素子片は、第１検出軸を揃えて配置してある。ここで図１に示す場合では、第１検出軸の向きが同じになっているので、第１検出軸回りの角速度に対する検出感度極性が同じになっている。また第１ジャイロ素子片１２と第２ジャイロ素子片１４は、それぞれの第２検出軸を交差するよう配置してある。ここで本実施形態に係る３軸ジャイロモジュール１０は、互いに直交する３軸における各軸回りの角速度を検出するために、第１ジャイロ素子片１２の第２検出軸と第２ジャイロ素子片１４の第２検出軸が直交している。また第１検出軸と第２検出軸も直交している。したがって各ジャイロ素子片の第１検出軸と、第１ジャイロ素子片１２の第２検出軸と、第２ジャイロ素子片１４の第２検出軸とは互いに直交している。なお本実施形態では、各ジャイロ素子片の第１検出軸が３軸ジャイロモジュール１０のＺ軸、第１ジャイロ素子片１２の第２検出軸が３軸ジャイロモジュール１０のＹ軸、第２ジャイロ素子片１４の第２検出軸が３軸ジャイロモジュール１０のＸ軸と一致している。

このように配置したジャイロ素子片に発振回路（図示せず）が接続している。この発振回路は、ジャイロ素子片を励振させるものである。またジャイロ素子片の出力側に演算部２０が接続している。この演算部２０は、第４演算回路２２および第５演算回路２４を備えており、図１に示す場合、第４，５演算回路２２，２４は減算回路になっている。

そして第４演算回路２２は、第１ジャイロ素子片１２と第４ジャイロ素子片１６との出力側に接続し、これらのジャイロ素子片１２，１６から入力した信号を減算（演算）して、この演算結果を出力している。この第４演算回路２２の出力が、第１ジャイロ素子片１２の第２検出軸回りの角速度の検出結果、すなわち３軸ジャイロモジュール１０のＹ軸出力となる。また第５演算回路２４は、第２ジャイロ素子片１４と第４ジャイロ素子片１６との出力側に接続し、これらのジャイロ素子片１４，１６から入力した信号を減算（演算）して、この演算結果を出力している。この第５演算回路２４の出力が、第２ジャイロ素子片１４の第２検出軸回りの角速度の検出結果、すなわち３軸ジャイロモジュール１０のＸ軸出力となる。さらに第４ジャイロ素子片１６の出力が、第１検出軸回りの角速度の検出結果、すなわち３軸ジャイロモジュール１０のＺ軸出力となる。

なお図１に示す回路図では、ジャイロ素子片と演算回路との接続構成を簡易的に記載したが、３軸ジャイロモジュール１０における第１、第２、第４ジャイロ素子片１２，１４，１６の後段回路の具体的構成は、例えば、各ジャイロ素子片の検出電極が検出した検出信号（電荷）を電圧信号に変換する為のチャージアンプ回路を１つの検出腕に対して１つずつ備えたものである（１つのジャイロ素子片に対して２つのチャージアンプ回路を備える）。

さらに３軸ジャイロモジュール１０は、前記２つのチャージアンプ回路からの出力信号を増幅する為の差動増幅回路と、差動増幅回路からの出力信号と発振器の出力信号とを同期検波する為の同期検波回路と、同期検波回路の出力から高周波信号を除去する為のローパスフィルタとを備える。

そしてローパスフィルタからの出力信号を演算回路に供給する構成を備え、また第４ジャイロ素子片１６の出力に係るローパスフィルタからの出力信号においてはその一部を第一の検出軸出力へと利用する構成を有する。

またジャイロ素子片は次のようになっている。図２は２つの検出軸を備えたジャイロ素子片の概略斜視図である。２つの検出軸を備えたジャイロ素子片（２軸ジャイロ素子片３０）、すなわち第１ジャイロ素子片１２および第２ジャイロ素子片１４は、いわゆるダブルＴ型ジャイロセンサとなっている。この２軸ジャイロ素子片３０は水晶を用いており、水晶結晶のｘ軸（電気軸）およびｙ軸（機械軸）で形成されるｘｙ平面で切り出されたＺカット水晶基板から形成されている。この水晶基板の主面が、２軸ジャイロ素子片３０の主面になっている。なおｘｙ平面の垂直方向が水晶結晶のｚ軸（光学軸）になっている。

そして２軸ジャイロ素子片３０は、前記ｘｙ平面内において、矩形状の基部３２を有している。この基部３２には、ｘｙ平面内において、ｙ軸に平行な各端辺の中央からｘ軸に平行な方向に延びた連結腕３４が存在する。すなわち基部３２には、基部３２と一体に形成した＋ｘ方向（ｘ軸矢印方向）に延びる連結腕３４と、これとは逆の方向の−ｘ方向に延びる連結腕３４が存在する。また各連結腕３４の先端付近からは、ｘｙ平面内において、ｙ軸に平行な方向に延びた駆動腕３６が存在する。すなわち各連結腕３４の先端（ｘ軸方向の先端）または中間（ｘ軸方向の中間）には、連結腕３４と一体に形成した＋ｙ方向（ｙ軸矢印方向）に延びる駆動腕３６と、連結腕３４を中心にして＋ｙ方向に延びる駆動腕３６と対称となるように−ｙ方向に延びる駆動腕３６が存在する。そして各駆動腕３６の先端には、この駆動腕３６よりもｘ軸方向の幅を広くした矩形状の錘部３８が駆動腕３６と一体に存在する。

また基部３２には、ｘｙ平面内において、ｘ軸に平行な各端辺の中央からｙ軸に平行な方向に延びた検出腕４０が存在する。すなわち基部３２には、基部３２と一体に形成した＋ｙ方向に延びる検出腕４０と、−ｙ方向に延びる検出腕４０が存在する。そして各検出腕４０の先端には、この検出腕４０よりもｘ軸方向の幅を広くした矩形状の錘部４２が検出腕４０と一体に存在する。この検出腕４０の先端に設けた錘部４２は、駆動腕３６の先端に設けた錘部３８のｘ軸方向の幅よりも大きくしてある。そして検出腕４０の先端に設けた錘部４２の幅をＤ、駆動腕３６の先端に設けた錘部３８の幅をｄとすると、５ｄ≦Ｄ≦１０ｄの関係を満たすようになっている。すなわち検出腕４０の先端に設けた錘部４２の幅Ｄは、駆動腕３６の先端に設けた錘部３８の幅ｄの５ないし１０倍となるように設計してある。このように検出腕４０の先端に設けた錘部４２の幅Ｄを設定するのは、ｙ軸回転系の角速度検出において、検出腕４０の捩れ振動を効率よく得るためである。

また駆動腕３６および検出腕４０のｘｙ平面内に平行する両面には、ｘ軸方向のそれぞれの幅の中央に溝４４を設けている。この溝４４の内面全体に駆動電極または検出電極用の金属膜を設けることにより、駆動腕３６および検出腕４０のｚｙ平面に平行する面に形成した駆動電極または検出電極と溝４４に設けた電極との間に効率良く電界を発生させることができるので、２軸ジャイロ素子片３０の小型化を可能にしている。なお各駆動腕３６に駆動電極（図示せず）が設けてあり、各検出腕４０には検出電極（図示せず）が設けてある。前記駆動電極および前記検出電極は、基部３２の裏面に設けた振動片側マウント電極４６（図４を参照）と１対１に接続している。この振動片側マウント電極４６は、２軸ジャイロ素子片３０がパッケージに収容されたときに、パッケージ側の電極との接続する箇所（中間基板のリードとの接続する箇所）になる。

そして２軸ジャイロ素子片３０では、振動片側マウント電極４６を介して前記駆動電極に発振回路からの電気信号（ドライブ信号）が供給されると、駆動腕３６が対称的に屈曲振動（駆動振動）する。すなわち図２の左側に示す駆動腕３６と右側に示す駆動腕３６とが、ジャイロ素子片の重心Ｇを通るｙ軸に平行な線に対して線対称の振動をする。このような駆動振動を２軸ジャイロ素子片３０が行っているときに、ｚ軸回りの角速度が加えられると駆動腕３６にはｙ軸方向のコリオリ力が働くことになる。そして、コリオリ力の影響を受けて検出腕４０が屈曲振動（検出振動）するので、電気信号が前記検出電極を介して振動片側マウント電極４６から出力する。また２軸ジャイロ素子片３０が駆動振動を行っているときに、ｙ軸回りの角速度が加えられると検出腕４０が捩れ振動（検出振動）する。この捩れ振動は、コリオリ力によって生じた検出腕４０のｘ方向の屈曲振動と、ｚ方向の屈曲振動とを合成した振動モードである。そしてこの捩れ振動により、電気信号が前記検出電極から出力する。なおｘ軸回りの回転の場合には、コリオリ力が発生しないので、２軸ジャイロ素子片３０から電気信号を出力しない。
このように２軸ジャイロ素子片３０を構成しているので、ｚ軸回りの角速度を検出する感度と、ｙ軸回りの角速度を検出する感度の比が１対１になる。

図３は１つの検出軸を備えたジャイロ素子片の概略斜視図である。１つの検出軸を備えたジャイロ素子片（１軸ジャイロ素子片５０）、すなわち第４ジャイロ素子片１６は、いわゆるダブルＴ型ジャイロセンサとなっている。そして１軸ジャイロ素子片５０は、２軸ジャイロ素子片３０と同様の構成になっているが、検出腕５２の先端に設けた錘部５４のｘ軸方向の幅が異なっている。すなわち１軸ジャイロ素子片５０の検出腕５２に設けた錘部５４の幅は、２軸ジャイロ素子片３０の検出腕４０に設けた錘部４２の幅よりも狭くなっている。このように１軸ジャイロ素子片５０の検出腕５２に設けた錘部５４の幅を狭く設定するのは、ｙ軸回転系の角速度を検出しないように、検出腕５２の捩れ振動を生じさせないためである。そして１軸ジャイロ素子片５０は、駆動電極（図示せず）に電気信号が供給されると、駆動腕５６が対称的に屈曲振動（駆動振動）する。このときに、ｚ軸回りの角速度が加えられると駆動腕５６にはｙ軸方向のコリオリ力が働くことになる。そしてコリオリの影響を受けて検出腕５２が屈曲振動（検出振動）するので、１軸ジャイロ素子片５０の検出電極（図示せず）を介して振動片側マウント電極４６から電気信号が出力する。なお図３を用いて説明した１軸ジャイロ素子片５０は、検出腕５２および駆動腕５６の先端に錘部５４，５８を設けているが、実施形態によっては錘部５４，５８を設けない構成としてもよい。

なお２軸ジャイロ素子片３０や１軸ジャイロ素子片５０は、フォトリソグラフィ加工技術を用いて製造できるので、小型化することができる。また検出腕４０，５２や駆動腕３６，５６に錘部３８，４２，５４，５８や溝４４，５９を設けることによっても小型化することができるとともに、感度を高くすることができる。

そして３軸ジャイロモジュール１０は、このような２軸ジャイロ素子片３０と１軸ジャイロ素子片５０を用いた場合、次のような向きになるよう各ジャイロ素子片１２，１４，１６を配置すればよい。図４は各ジャイロ素子片を配置する向きを説明する概略底面図である。ここで図４の左上に第４ジャイロ素子片１６（１軸ジャイロ素子片５０）、右上に第１ジャイロ素子片１２（２軸ジャイロ素子片３０）、右下に第２ジャイロ素子片１４（２軸ジャイロ素子片３０）を示している。第１ジャイロ素子片１２と第２ジャイロ素子片１４は水晶の結晶軸方向の関係も含めて同一構成である。そして図面の左上に示す第４ジャイロ素子片１６は、＋ｚ方向を図面に対して垂直な手前側に向けて配置する。また図面の右上に示す第１ジャイロ素子片１２は、＋ｚ方向を図面に対して垂直な手前側に向け、＋ｙ方向を図面の上側に向け、＋ｘ方向を図面の右側に向けて配置する。さらに図面の右下に示す第２ジャイロ素子片１４は、＋ｚ方向を図面に対して垂直な手前側に向け、＋ｙ方向を図面の右側に向け、＋ｘ方向を図面の下側に向けて配置する。このように各ジャイロ素子片１２，１４，１６を配置すると、図４の左下に示すように、３軸ジャイロモジュール１０のＺ軸が図面に対して垂直な手前側に向き、Ｙ軸が図面の上側に向き、Ｘ軸が図面の右側に向く。

なお各ジャイロ素子片１２，１４，１６のｚ軸は完全に揃っていてもよく、また３軸ジャイロモジュール１０に必要とされる検出精度に応じて略揃っている状態であってもよい。また第１ジャイロ素子片１２の第２検出軸と第２ジャイロ素子片１４の第２検出軸は、直交していてもよく、また３軸ジャイロモジュール１０に必要とされる検出精度に応じて略直交している状態であってもよい。
なおｚ軸を完全に揃え、第１ジャイロ素子片１２の第２検出軸と第２ジャイロ素子片１４の第２検出軸とを完全に直交させた状態で構成すれば、検出精度の高い３軸ジャイロモジュール１０となる。

そして３軸ジャイロモジュール１０は、１つのパッケージで構成することができる。図５は１つのパッケージで構成した３軸ジャイロモジュールの説明図である。ここで図５（Ａ）はジャイロ素子の斜視図であり、図５（Ｂ）は３軸ジャイロモジュールの概略斜視図である。前述した各ジャイロ素子片１２，１４，１６は、図５（Ａ）に示すように、それぞれパッケージ８０に収容してジャイロ素子７０にすることができる。このときジャイロ素子片１２，１４，１６は、中間基板７２の上方に配設してあればよい（図７（Ａ）参照）。この中間基板７２は、中央部にデバイスホール７４を備えている。そして中間基板７２の下面または中間層に複数のリード７６（リード電極）が設けてあり、このリード７６の先端側がデバイスホール７４内に上方側の金属面を露出した状態となるよう凸出し、且つ、上方に折り曲げられている。このリード７６の先端部にジャイロ素子片の基部が接合している。なおリード７６の先端部とジャイロ素子片１２，１４，１６に設けた各振動片側マウント電極４６とが１対１に接続している。

また図５（Ａ）に示すパッケージ８０は、上方に向けて開口した凹陥部８４を備えたパッケージベース８２と、パッケージベース８２の上面に接合して凹陥部８４を封止する蓋体（図示せず）を備えている。このパッケージベース８２の凹陥部８４は、前記発振回路等を備えた集積回路（ＩＣ）チップ（図示せず）や、ジャイロ素子片１２，１４，１６を備えた中間基板７２を搭載するようになっている。すなわち前記ＩＣチップは、凹陥部８４内の底面に搭載すればよい。またジャイロ素子片１２，１４，１６を備えた中間基板７２は、ジャイロ素子片１２，１４，１６を上方に向けるとともに、前記ＩＣチップの上方に位置するよう凹陥部８４に配設すればよい。これによりジャイロ素子片１２，１４，１６と前記ＩＣチップがパッケージベース８２に設けた導体路を介して導通するとともに、パッケージベース８２の裏面に設けた外部端子（図示せず）と前記ＩＣチップが導通する。そしてパッケージベース８２の上面（表面）に前記蓋体を接合して、ジャイロ素子片１２，１４，１６等を真空封止する。

そして、このようなジャイロ素子７０を用いた３軸ジャイロモジュール１０の一例は、図５（Ｂ）に示す形態になっている。すなわち、この３軸ジャイロモジュール１０は絶縁基板８６を有しており、第１ジャイロ素子片１２を収容したジャイロ素子７０、第２ジャイロ素子片１４を収容したジャイロ素子７０および第４ジャイロ素子片１６を収容したジャイロ素子７０を絶縁基板８６上に配設する。このとき各ジャイロ素子片１２，１４，１６の向きは、図４に示すようになっている。そして各ジャイロ素子片１２，１４，１６は、絶縁基板８６上を引き回した配線パターン（図示せず）によって導通することにより、前述した演算部２０（第４演算回路２２および第５演算回路２４）と導通すればよい。なお演算部２０は、各ジャイロ素子７０に搭載してある前記ＩＣチップのうちのいずれか１つに設けてあってもよく、外付け部品として絶縁基板８６上に設けてあってもよい。そして第４ジャイロ素子片１６を収容したジャイロ素子７０や前記演算部２０の各出力端子は、絶縁基板８６に引き回された配線パターン（図示せず）を介して、絶縁基板８６の裏面に設けた実装端子（図示せず）と導通している。また絶縁基板８６の上面には、ジャイロ素子７０の周囲を覆うよう樹脂モールド材８８を設けている。これにより１つのパッケージ８０で構成した３軸ジャイロモジュール１０を得る。

次に、３軸ジャイロモジュール１０の動作について説明する。まず各ジャイロ素子片は、前記発振回路から駆動電極に電気信号が供給されて、駆動腕３６，５６が励振している。このとき３軸ジャイロモジュール１０のＺ軸、Ｙ軸およびＸ軸の各軸回りの角速度が各ジャイロ素子片１２，１４，１６に加わると、それぞれのジャイロ素子片１２，１４，１６が備えている検出腕４０，５２が励振し、これを電気信号に変換して出力する。このとき第４ジャイロ素子片１６の第１検出軸は、３軸ジャイロモジュール１０のＺ軸回りの角速度を検出している。このため第４ジャイロ素子片１６は、図１に示すように、３軸ジャイロモジュール１０のＺ軸出力として、検出した角速度の信号を出力する。

また第１ジャイロ素子片１２および第４ジャイロ素子片１６が角速度を検出することにより出力した信号は、第４演算回路２２（減算回路）に入力する。第１ジャイロ素子片１２と第４ジャイロ素子片１６の各第１検出軸は方向が揃っているので、第１ジャイロ素子片１２が出力した信号から第４ジャイロ素子片１６が出力した信号を減算すると、第１検出軸の角速度成分が相殺され、第１ジャイロ素子片１２の第２検出軸で検出した角速度成分のみを得る。すなわち、第１ジャイロ素子片１２の角速度に係る出力信号がＺ軸回りに係る信号成分とＹ軸回りに係る信号成分とが重畳したものであっても、この減算により、第４ジャイロ素子片１６のＺ軸回りの角速度に係る信号成分を使って第１ジャイロ素子１２の出力信号からＺ軸回りの角速度に係る信号成分を除去するので、３軸ジャイロモジュール１０のＹ軸回りの角速度を得る。このため第４演算回路２２は、第１ジャイロ素子片１２が出力した信号から第４ジャイロ素子片１６が出力した信号を減算し、この減算結果を３軸ジャイロモジュール１０のＹ軸出力として、出力している。

また第２ジャイロ素子片１４および第４ジャイロ素子片１６が角速度を検出することにより出力した信号は、第５演算回路２４（減算回路）に入力する。第２ジャイロ素子片１４と第４ジャイロ素子片１６の各第１検出軸は方向が揃っているので、第２ジャイロ素子片１４が出力した信号から第４ジャイロ素子片１６が出力した信号を減算すると、第２ジャイロ素子片１４の第２検出軸で検出した角速度成分のみを得る。すなわち、第２ジャイロ素子片１４の角速度に係る出力信号がＺ軸回りに係る信号成分とＸ軸回りに係る信号成分とが重畳したものであっても、この減算により、第４ジャイロ素子片１６のＺ軸回りの角速度に係る信号成分を使って第２ジャイロ素子片１４の出力信号からＺ軸回りの角速度に係る信号成分を除去するので、３軸ジャイロモジュール１０のＸ軸回りの角速度を得る。このため第５演算回路２４は、第２ジャイロ素子片１４が出力した信号から第４ジャイロ素子片１６が出力した信号を減算し、この減算結果を３軸ジャイロモジュール１０のＸ軸出力として、出力している。

このようになっている３軸ジャイロモジュール１０では、３軸の各検出軸回りの角速度成分を分離して出力することができる。すなわち３軸ジャイロモジュール１０は、Ｘ軸回りの角速度の検出、Ｙ軸回りの角速度の検出およびＺ軸回りの角速度の検出をそれぞれ行うことができる。

またジャイロ素子片としてダブルＴ型ジャイロセンサは、主面垂直方向を検出軸回りとした角速度を検出することができるものであるから、ジャイロ素子片１２，１４，１６がパッケージ８０に収容されるときは、ジャイロ素子片１２，１４，１６の主面がパッケージ８０の底面に沿っている状態とすることができる。このため前述した絶縁基板８６にジャイロ素子７０を固着するときも、ジャイロ素子片１２，１４，１６の主面が絶縁基板８６の上面に沿うことになる。よって３軸ジャイロモジュール１０は、従来のようにジャイロ素子片を垂直に立たせて配置する必要がないので、低背化することができ、無駄な空間を生じることもない。すなわちジャイロ素子片１２，１４，１６の厚みサイズを３軸ジャイロモジュール１０の厚みサイズに反映させることができ、その結果、３軸ジャイロモジュール１０を小型化することができる。

また３軸ジャイロモジュール１０を１つのパッケージ（モジュール）で形成しておけば、３軸ジャイロモジュール１０を電子機器の実装基板へ容易に搭載することができる。すなわち３軸ジャイロモジュール１０を１つのパッケージに形成する際に、各ジャイロ素子片１２，１４，１６の検出軸の向きを予め調整することができる。そして３軸ジャイロモジュール１０のユーザは、３軸ジャイロモジュール１０を電子機器の実装基板に実装するときに、各ジャイロ素子片１２，１４，１６の検出軸の向きを個別に調整する必要がないので、容易に実装できる。よって１つのパッケージで構成した３軸ジャイロモジュール１０は、３軸の角速度の検出を高精度に維持された状態で使用される。

なお前述した図５に示す形態では、１つのジャイロ素子片１２，１４，１６を１つのパッケージ８０に収容したジャイロ素子７０を３つ用意し、各ジャイロ素子７０を絶縁基板８６上に配設した構成であるが、３軸ジャイロモジュール１０はこの構成に限定されることはない。すなわち、この変形例に係る３軸ジャイロモジュール１０は１つのパッケージを備え、このパッケージを構成するパッケージベースにジャイロ素子片１２，１４，１６を備えた中間基板７２を３つ収容できる凹陥部を設ける。この凹陥部は、中間基板７２を３つ並べて収容できる形態であればよい。またパッケージベースを断面視して方形波状にすることにより３つの凹陥部を形成して、この凹陥部にそれぞれ中間基板７２を配設する形態であってもよい。このような凹陥部の形態としても、凹陥部が開口している箇所に蓋体を設けて、ジャイロ素子片１２，１４，１６を真空封止する。このような構成のパッケージであっても、１つのパッケージで３軸ジャイロモジュール１０を得る。

そして１つの凹陥部に、ジャイロ素子片１２，１４，１６を備えた中間基板７２を平面方向に３つならべて配設する形態のパッケージとすれば、同一面内に各中間基板７２を配設することができるので、各ジャイロ素子片１２，１４，１６を搭載する平面精度を良好にすることができる。この場合、仮に、中間基板７２を配設する面で構成する前記同一面が、水平方向に対して傾斜していても、各ジャイロ素子片１２，１４，１６の傾斜角度は等しいので、この傾斜角度を調整する作業を簡易なものにすることができる。
なお一枚の中間基板７２の同一面内にジャイロ素子片１２，１４，１６を配設し、この中間基板７２を１つの凹陥部内に配設して３軸ジャイロモジュール１０を構成しても構わない。

次に、第２の実施形態について説明する。図６は第２の実施形態に係る３軸ジャイロモジュールのブロック図である。ここで図６（Ａ）は第２ジャイロ素子片の第１検出軸の検出感度極性を反転させたときのブロック図であり、図６（Ｂ）は第１ジャイロ素子片の第１検出軸の検出感度極性を反転させたときのブロック図である。第２の実施形態に係る３軸ジャイロモジュール１０は、第１の実施形態に係る３軸ジャイロモジュール１０と同様の構成であるが、第１ジャイロ素子片１２および第２ジャイロ素子片１４のいずれか一方の第１検出軸の検出感度極性を第４ジャイロ素子片１６の第１検出軸の検出感度極性に対して反転させている点で異なっている。このため第２の実施形態では、第１の実施形態と構成が異なる箇所について説明する。

図６（Ａ）に示す３軸ジャイロモジュール１０は、各ジャイロ素子片１２，１４，１６の第１検出軸を揃えているが、第２ジャイロ素子片１４の第１検出軸と第１，３ジャイロ素子片１２，１６の第１検出軸とで軸回りの角速度の変化に対する検出感度極性が反転している。すなわち第２ジャイロ素子片１４は、第１，３ジャイロ素子片１２，１６に対して光学軸の向きが逆向きになっている（同一構成の第１ジャイロ素子片１２に対して裏向き）。なおこの場合でも、第１ジャイロ素子片１２の第２検出軸と第２ジャイロ素子片１４の第２検出軸は交差しており、本実施形態の場合では直交している。そして第２ジャイロ素子片１４における第１検出軸の検出感度極性を反転させるには、図５（Ａ）に示すジャイロ素子７０の場合では、例えば中間基板７２に搭載された第２のジャイロ素子片１４の振動片側マウント電極４６がパッケージベース８２の凹陥部８４の上方を向くよう第２ジャイロ素子片１４のみをパッケージベース８２に搭載すればよい。

なお第２ジャイロ素子片１４の第１検出軸の検出感度極性を反転させるには、図７に示す形態であってもよい。図７は３軸ジャイロモジュールの説明図である。ここで図７（Ａ）は２つのジャイロ素子片を搭載したパッケージの断面図であり、図７（Ｂ）は３軸ジャイロモジュールの概略斜視図である。２つのジャイロ素子片を搭載するパッケージ９０はパッケージベース９２を有しており、上方および下方に向けて開口した凹陥部９４がパッケージベース９２に設けてある。各凹陥部９４の側面は階段状に形成してあり、この階段部９６の上面に該当する部分にジャイロ素子片を搭載するためのパッケージ側マウント電極９８が設けてある。また各凹陥部９４の底面は、ＩＣチップ１００を固着する領域となっている。このような凹陥部９４には、ＩＣチップ１００とパッケージ側マウント電極９８とを導通するパターン（図示せず）が設けてある。またパッケージベース９２の下面に外部端子１０２が設けてあり、この外部端子１０２とＩＣチップ１００とを導通するパターン（図示せず）が設けてある。

そしてＩＣチップ１００は各凹陥部９４の底面に固着しており、その内部または表面に前記発振回路を備えている。また凹陥部９４に設けた階段部９６の上面に該当する部分に、ジャイロ素子片を備えた中間基板７２を配設する。これによりジャイロ素子片とＩＣチップ１００が導通するとともに、ＩＣチップ１００と外部端子１０２が導通する。このとき上方に開口した凹陥部９４に配設するジャイロ素子片を第４ジャイロ素子片１６にするとともに、下方に開口した凹陥部９４（外部端子１０２が存在する側）に配設するジャイロ素子片を第２ジャイロ素子片１４にすればよい。これにより第２ジャイロ素子片１４の第１検出軸の向きが、第１ジャイロ素子片１２や第４ジャイロ素子片１６の第１検出軸の向きに対して反転した形態となり、第２ジャイロ素子片１４の第１検出軸の検出感度極性が反転する。

また各凹陥部９４には、その開口している部分に蓋体１０４を設けることにより、凹陥部９４を封止している。これによりジャイロ素子片１４，１６等が真空封止される。このような構成にすることにより、２つのジャイロ素子片１４，１６を１つのパッケージ９０に収容することができる。

そして図７（Ｂ）に示す形態の３軸ジャイロモジュール１０では、図７（Ａ）に示すジャイロ素子１０６と、図５（Ａ）に示す第１ジャイロ素子片１２をパッケージ８０に収容したジャイロ素子７０とを絶縁基板８６上に搭載し、これらの周囲を樹脂モールド材８８で覆っている。なお図７（Ｂ）に示す３軸ジャイロモジュール１０は、図５（Ｂ）に示す形態と同様の構成になっている。このような構成にしても、３軸ジャイロモジュール１０は、その高さが低くなっており、また平面サイズも小さくなっている。
なお真空封止工程としては、２つの凹陥部９４を個別に真空封止しても良い。

また、一度の真空工程で２つの凹陥部９４内を真空状態にしても良い。
この工程を実現する為には、例えば、パッケージベース９２の内部（例えば、凹陥部の底面）に上下の凹陥部９４を連結する為の貫通孔を形成しておけば良い。

これにより、一方の凹陥部９４の開口している部分を蓋体１０４にて覆った後、他方の凹陥部９４を封止する前に真空処理することで、一方の凹陥部９４内の気体が貫通孔を介して排出されるので、一度の真空処理工程にて２つの凹陥部９４内を真空にすることが可能である。
したがって真空工程を簡素化することができる。

また上述した２つ有るＩＣチップ１００を１つにまとめた形態とした場合、一方のジャイロ素子片を搭載した中間基板７２を凹陥部９４の底面に搭載することが可能である。

すなわち、ＩＣチップ１００が１つであれば、一方の凹陥部９４内にはジャイロ素子片のみを収納すればよいので、リード７６の基端部と接続する為のパッケージ側マウント電極９８を当該凹陥部９４の底面に配設することが可能である。
そしてこれに伴い、当該凹陥部９４内部には階段部９６が不要となるので３軸ジャイロモジュール１０の低背化に有効である。

さらには、Ｚ軸方向における２つのジャイロ素子片１２，１４間の距離が短くなるとｘ軸、ｙ軸回転に対する角速度の検知結果（絶対値）の差を小さくすることができる。

なおＩＣチップ１００とパッケージベース９２側の回路配線との接続にはワイヤボンディングを適用しても良いが、フリップチップボンディング工法などによりＩＣチップ１００をパッケージベース９２にフェイスダウンボンディングしても良い。

ＩＣチップ１００をフェイスダウンボンディングした場合、ワイヤボンディングの場合のようにＺ軸方向にはワイヤのループの高さ分のスペースを設ける必要がないので、階段部９６の高さをより低く構成することが可能である。

したがって、ＩＣチップ１００をワイヤボンディングした場合と比較してＺ軸方向における２つのジャイロ素子片の距離を更に短くすることができるので、ｘ軸、ｙ軸回転に対する角速度の検知結果（絶対値）の差を小さくすることができる。

さらに、上述ではパッケージ内にＩＣチップを収容した構成を説明したが、ＩＣチップをパッケージの外部に搭載しても構わない。
この場合、特に図７に示すように２つのジャイロ素子片を重ねた構成においては、外部端子１０２と検出電極とが導通した構成となり、また２つの中間基板７２を凹陥部９４の底面に搭載することができる。

したがって、Ｚ軸方向における２つのジャイロ素子片間の距離を更に短くすることができるので、２つのジャイロ素子片のｘ軸、ｙ軸回転に対する角速度の検知結果（絶対値）の差を小さくすることができる。

このように各ジャイロ素子片１２，１４，１６を配置した３軸ジャイロモジュール１０では、ジャイロ素子片１２，１４，１６の後段が図６（Ａ）に示す形態となっていればよい。すなわちジャイロ素子片１２，１４，１６の出力側に演算部２０を接続する。この演算部２０は、第４演算回路２２および第５演算回路２４を備えており、図６（Ａ）に示す場合、第４演算回路２２が減算回路になり、第５演算回路２４が加算回路になっている。そして第４演算回路２２は、第１ジャイロ素子片１２と第４ジャイロ素子片１６とに接続し、これらのジャイロ素子片１２，１６から入力した信号を減算（演算）して、この演算結果を出力している。この第４演算回路２２の出力が、第１ジャイロ素子片１２の第２検出軸回りの角速度を検出結果、すなわち３軸ジャイロモジュール１０のＹ軸出力となる。

また第５演算回路２４は、第２ジャイロ素子片１４と第４ジャイロ素子片１６とに接続し、これらのジャイロ素子片１４，１６から入力した信号を加算（演算）して、この演算結果を出力している。このとき第２ジャイロ素子片１４と第４ジャイロ素子片１６の各第１検出軸は揃っているが、方向が反転しているので、第２ジャイロ素子片１４が出力した信号と第４ジャイロ素子片１６が出力した信号を加算すると、第１検出軸の角速度成分が相殺され、第１ジャイロ素子片１２の第２検出軸で検出した角速度成分のみを得る。これにより第５演算回路２４の出力が、第２ジャイロ素子片１４の第２検出軸回りの角速度の検出結果、すなわち３軸ジャイロモジュール１０のＸ軸出力となる。
さらに第４ジャイロ素子片１６の出力が、第１検出軸回りの角速度の検出結果、すなわち３軸ジャイロモジュール１０のＺ軸出力となる。

また図６（Ｂ）に示す３軸ジャイロモジュール１０は、各ジャイロ素子片１２，１４，１６の第１検出軸を揃えているが、第１ジャイロ素子片１２の第１検出軸と第２，３ジャイロ素子片１４，１６の第１検出軸とで検出感度極性が反転している。すなわち第１ジャイロ素子片１２は、第２，３ジャイロ素子片１４，１６に対して裏向きになっている。なおこの場合でも、第１ジャイロ素子片１２の第２検出軸と第２ジャイロ素子片１４の第２検出軸は交差しており、本実施形態の場合では直交している。また３軸ジャイロモジュール１０は１つのパッケージで形成することができ、その形態は図５（Ｂ）や図７（Ｂ）を用いて説明した形態と同様になる。

そして各ジャイロ素子片１２，１４，１６の後段に接続する演算部２０では、第１ジャイロ素子片１２と第４ジャイロ素子片１６に接続した第４演算回路２２が加算回路になり、第２ジャイロ素子片１４と第４ジャイロ素子片１６に接続した第５演算回路２４が減算回路になっている。これにより第４ジャイロ素子片１６の出力が３軸ジャイロモジュール１０のＺ軸出力になり、第４演算回路２２の出力が３軸ジャイロモジュール１０のＹ軸出力になり、第５演算回路２４の出力が３軸ジャイロモジュール１０のＸ軸出力になる。
このような第２実施形態に係る３軸ジャイロモジュール１０でも第１の実施形態と同様の効果が得られる。

次に、第３の実施形態について説明する。図８は第３の実施形態に係る３軸ジャイロモジュールのブロック図である。ここで図８（Ａ）は第４ジャイロ素子片および第１ジャイロ素子片の第１検出軸の検出感度極性を反転させたときのブロック図であり、図８（Ｂ）は第４ジャイロ素子片および第２ジャイロ素子片の第１検出軸の検出感度極性を反転させたときのブロック図である。第３の実施形態に係る３軸ジャイロモジュール１０は、第１の実施形態に係る３軸ジャイロモジュール１０と同様の構成であるが、第１ジャイロ素子片１２および第２ジャイロ素子片１４のいずれか一方と第４ジャイロ素子片１６との第１検出軸の検出感度極性が第１ジャイロ素子片１２および第２ジャイロ素子片１４のいずれか他方に対して反転している点で異なっている。このため第３の実施形態では、第１の実施形態と構成が異なる箇所について説明する。

図８（Ａ）に示す３軸ジャイロモジュール１０は、各ジャイロ素子片１２，１４，１６の第１検出軸を揃えているが、第２ジャイロ素子片１４の第１検出軸と第１，３ジャイロ素子片１２，１６の第１検出軸回りの角速度の変化に対する検出感度極性が反転している。すなわち第１，３ジャイロ素子片１２，１６は、第２ジャイロ素子片１４に対して光学軸が逆向きになっている。なおこの場合でも、第１ジャイロ素子片１２の第２検出軸と第２ジャイロ素子片１４の第２検出軸は交差しており、本実施形態の場合では直交している。

そして第１，３ジャイロ素子片１２，１６の第１検出軸の検出感度極性を反転させるには、図５（Ａ）に示すジャイロ素子７０の場合では、例えば中間基板７２に搭載されたジャイロ素子片の振動片側マウント電極４６がパッケージベース８２の凹陥部８４の上方を向くよう第１，３ジャイロ素子片１２，１６のみをそれぞれパッケージベース８２に搭載すればよい。また図７（Ａ）に示すジャイロ素子１０６の場合では、上方に向けて開口した凹陥部９４に第２ジャイロ素子片１４を搭載するとともに、下方に向けて開口した凹陥部９４に第４ジャイロ素子片１６を搭載してもよい。この場合、第１ジャイロ素子片１２を裏向きにして、図５（Ａ）に示すパッケージ８０に収容しておけばよい。このようにすることにより、３軸ジャイロモジュール１０を図５（Ｂ）や図７（Ｂ）に示すように１体化することができる。

このように各ジャイロ素子片１２，１４，１６を配置した３軸ジャイロモジュール１０では、ジャイロ素子片１２，１４，１６の後段が図８（Ａ）に示す形態となっていればよい。すなわちジャイロ素子片１２，１４，１６の出力側に演算部２０を接続する。この演算部２０は、第４演算回路２２、第５演算回路２４および極性反転手段２６を備えており、図８（Ａ）に示す場合、第４演算回路２２が減算回路になり、第５演算回路２４が加算回路になっている。

そして第４演算回路２２は、第１ジャイロ素子片１２と第４ジャイロ素子片１６に接続し、これらのジャイロ素子片１２，１６から入力した信号を減算（演算）して、この演算結果を出力している。この第４演算回路２２の出力が、第１ジャイロ素子片１２の第２検出軸回りの角速度の検出結果、すなわち３軸ジャイロモジュール１０のＹ軸出力となる。また第５演算回路２４は、第２ジャイロ素子片１４と第４ジャイロ素子片１６に接続し、これらのジャイロ素子片１４，１６から入力した信号を加算（演算）して、この演算結果を出力している。この第５演算回路２４の出力が、第２ジャイロ素子片１４の第２検出軸回りの角速度の検出結果、すなわち３軸ジャイロモジュール１０のＸ軸出力となる。

さらに極性反転手段２６は、第４ジャイロ素子片１６に接続し、第４ジャイロ素子片１６から入力した信号の極性を反転させている。すなわち第４ジャイロ素子片１６の第１検出軸の検出感度極性は反転しているので、これから出力される信号がマイナスの極性になっている。このため極性反転手段２６は、信号の極性をプラスに反転させる処理を行うことで、３軸ジャイロモジュール１０のＺ軸の検出感度方向に合わせている。この極性反転手段２６の出力が、３軸ジャイロモジュール１０のＺ軸出力となる。

また図８（Ｂ）に示す３軸ジャイロモジュール１０は、各ジャイロ素子片１２，１４，１６の第１検出軸を揃えているが、第１ジャイロ素子片１２の第１検出軸と第２，３ジャイロ素子片１４，１６の第１検出軸とで検出感度極性が反転している。すなわち第２，３ジャイロ素子片１４，１６は、第１ジャイロ素子片１２に対して裏向きになっている。なおこの場合でも、第１ジャイロ素子片１２の第２検出軸と第２ジャイロ素子片１４の第２検出軸は交差しており、本実施形態の場合では直交している。また３軸ジャイロモジュール１０は１つのパッケージで形成することができ、その形態は図５（Ｂ）や図７（Ｂ）を用いて説明した形態と同様になる。

そして各ジャイロ素子片１２，１４，１６の後段に接続する演算部２０では、第１ジャイロ素子片１２と第４ジャイロ素子片１６に接続した第４演算回路２２が加算回路になり、第２ジャイロ素子片１４と第４ジャイロ素子片１６に接続した第５演算回路２４が減算回路になっている。これにより第４演算回路２２の出力が３軸ジャイロモジュール１０のＹ軸出力になり、第５演算回路２４の出力が３軸ジャイロモジュール１０のＸ軸出力になる。また第４ジャイロ素子片１６の後段に極性反転手段２６が接続しており、第４ジャイロ素子片１６から入力した信号の極性を反転させている。この極性反転手段２６の出力が、３軸ジャイロモジュール１０のＺ軸出力となる。
このような第３実施形態に係る３軸ジャイロモジュール１０でも第１の実施形態と同様の効果が得られる。

次に、第４の実施形態について説明する。図９は第４の実施形態に係る３軸ジャイロモジュールのブロック図である。ここで図９（Ａ）は第１ジャイロ素子片および第２ジャイロ素子片の第１検出軸の検出感度極性を反転させたときのブロック図であり、図９（Ｂ）は第４ジャイロ素子片の第１検出軸の検出感度極性を反転させたときのブロック図である。第４の実施形態に係る３軸ジャイロモジュール１０は、第１の実施形態に係る３軸ジャイロモジュール１０と同様の構成であるが、第１，２ジャイロ素子片１２，１４の第１検出軸と第４ジャイロ素子片１６の第１検出軸との検出感度極性を反転させている点で異なっている。このため第３の実施形態では、第１の実施形態と構成が異なる箇所について説明する。

図９（Ａ）に示す３軸ジャイロモジュール１０は、各ジャイロ素子片１２，１４，１６の第１検出軸を揃えているが、第１，２ジャイロ素子片１２，１４の第１検出軸と第４ジャイロ素子片１６の第１検出軸回りの角速度の変化に対する検出感度極性が反転している。すなわち第１，２ジャイロ素子片１２，１４は、第４ジャイロ素子片１６に対して光学軸方向が逆になっている。なおこの場合でも、第１ジャイロ素子片１２の第２検出軸と第２ジャイロ素子片１４の第２検出軸は交差しており、本実施形態の場合では直交している。

そして第１，２ジャイロ素子片１２，１４の第１検出軸の検出感度極性を反転させるには、図５（Ａ）に示すジャイロ素子７０の場合では、例えば中間基板７２に搭載されたジャイロ素子片の振動片側マウント電極４６がパッケージベース８２の凹陥部８４の上方を向くよう第１，２ジャイロ素子片１２，１４のみを下方に向けてパッケージベース８２に搭載すればよい。また図７（Ａ）に示すジャイロ素子１０６の場合では、上方に向けて開口した凹陥部９４に第４ジャイロ素子片１６を搭載するとともに、下方に向けて開口した凹陥部９４に第１ジャイロ素子片１２および第２ジャイロ素子片１４の何れか一方を搭載してもよい。この場合、第１ジャイロ素子片１２および第２ジャイロ素子片１４のうちの他方を裏向きにして、図５（Ａ）に示すパッケージ８０に収容すればよい。このようにすることにより、３軸ジャイロモジュール１０を図５（Ｂ）や図７（Ｂ）に示すように１体化することができる。

そして各ジャイロ素子片１２，１４，１６の後段に接続する演算部２０では、第１ジャイロ素子片１２と第４ジャイロ素子片１６に接続した第４演算回路２２が加算回路になり、第２ジャイロ素子片１４と第４ジャイロ素子片１６に接続した第５演算回路２４が加算回路になっている。これにより第４ジャイロ素子片１６の出力が３軸ジャイロモジュール１０のＺ軸出力になり、第４演算回路２２の出力が３軸ジャイロモジュール１０のＹ軸出力になり、第５演算回路２４の出力が３軸ジャイロモジュール１０のＸ軸出力になる。

また図９（Ｂ）に示す３軸ジャイロモジュール１０は、各ジャイロ素子片１２，１４，１６の第１検出軸を揃えているが、第１，２ジャイロ素子片１２，１４の第１検出軸と第４ジャイロ素子片１６の第１検出軸との検出感度極性が反転している。すなわち第４ジャイロ素子片１６は、第１，２ジャイロ素子片１２，１４に対して裏向きになっている。なおこの場合でも、第１ジャイロ素子片１２の第２検出軸と第２ジャイロ素子片１４の第２検出軸は交差しており、本実施形態の場合では直交している。

そして第４ジャイロ素子片１６の第１検出軸の検出感度極性を反転させるには、図５（Ａ）に示すジャイロ素子７０の場合では、第４ジャイロ素子片１６を下方に向けてパッケージベース８２に搭載すればよい。また図７（Ａ）に示すジャイロ素子１０６の場合では、上方に向けて開口した凹陥部９４に第１，２ジャイロ素子片１２，１４の何れか一方を搭載するとともに、下方に向けて開口した凹陥部９４に第４ジャイロ素子片１６を搭載すればよい。このようにすることにより、３軸ジャイロモジュール１０を図５（Ｂ）や図７（Ｂ）に示すように１体化することができる。

そして各ジャイロ素子片１２，１４，１６の後段に接続する演算部２０では、第１ジャイロ素子片１２と第４ジャイロ素子片１６に接続した第４演算回路２２が加算回路になり、第２ジャイロ素子片１４と第４ジャイロ素子片１６に接続した第５演算回路２４が加算回路になっている。これにより第４演算回路２２の出力が３軸ジャイロモジュール１０のＹ軸出力になり、第５演算回路２４の出力が３軸ジャイロモジュール１０のＸ軸出力になる。また第４ジャイロ素子片１６の後段に極性反転手段２６が接続しており、第４ジャイロ素子片１６から入力した信号の極性を反転させている。この極性反転手段２６の出力が、３軸ジャイロモジュール１０のＺ軸出力となる。
このような第４実施形態に係る３軸ジャイロモジュール１０でも第１の実施形態と同様の効果が得られる。

次に、第５の実施形態について説明する。図１０は第５の実施形態に係る３軸ジャイロモジュールのブロック図である。第５の実施形態に係る３軸ジャイロモジュール１０は、第１の実施形態に係る３軸ジャイロモジュール１０と同様の構成であるが、全てのジャイロ素子片１２，１４，１６が裏向きに搭載されている点で異なっている。すなわち各ジャイロ素子片１２，１４，１６の第１検出軸が揃うとともに、向きも一致している。しかし３軸ジャイロモジュール１０のＺ軸と、各ジャイロ素子片１２，１４，１６の第１検出軸との向きが反転しているのである。このような３軸ジャイロモジュール１０は、図５に示すように、各ジャイロ素子片１２，１４，１６を裏向きにしてパッケージ８０にそれぞれ収容し、これらのジャイロ素子７０を１体化して形成すればよい。

そして図１０に示すように、各ジャイロ素子片１２，１４，１６の後段に接続する演算部２０では、第１ジャイロ素子片１２と第４ジャイロ素子片１６に接続した第４演算回路２２が減算回路になり、第２ジャイロ素子片１４と第４ジャイロ素子片１６に接続した第５演算回路２４が減算回路になっている。第４演算回路２２の出力が３軸ジャイロモジュール１０のＹ軸出力になり、第５演算回路２４の出力が３軸ジャイロモジュール１０のＸ軸出力になる。また第４ジャイロ素子片１６の後段に極性反転手段２６が接続しており、第４ジャイロ素子片１６から入力した信号の極性を反転させている。この極性反転手段２６の出力が、３軸ジャイロモジュール１０のＺ軸出力となる。
このような第５実施形態に係る３軸ジャイロモジュール１０でも第１の実施形態と同様の効果が得られる。

次に、第６の実施形態について説明する。図１１は第６の実施形態に係る３軸ジャイロモジュールのブロック図である。第６の実施形態では、全てのジャイロ素子片に２軸ジャイロ素子片３０を用いている。すなわち第６の実施形態では、第１ないし５の実施形態で説明した第４ジャイロ素子片１６（１軸ジャイロ素子片５０）の替わりに、第３ジャイロ素子片１１０（２軸ジャイロ素子片３０）を用いている。

図１１（Ａ）に示す３軸ジャイロモジュール１０は、各ジャイロ素子片１２，１４，１１０の第１検出軸を揃えているが、第２ジャイロ素子片１４の第１検出軸と第３ジャイロ素子片１１０の第１検出軸における軸回りに対する角速度の変化に対する検出感度極性が反転している。すなわち第３ジャイロ素子片１１０は、第２ジャイロ素子片１４に対して裏向きになっている。また第１ジャイロ素子片１２は表向きに配置されているので、図１１（Ａ）に示す場合では、第１ジャイロ素子片１２の第１検出軸と第２ジャイロ素子片１４の第１検出軸との向きが反転している。また第２ジャイロ素子片１４の第２検出軸と第３ジャイロ素子片１１０の第２検出軸とは揃っており、向きも一致している。さらに第１ジャイロ素子片１２の第２検出軸と第２ジャイロ素子片１４の第２検出軸は交差しており、本実施形態の場合では直交している。

なお本実施形態では、各ジャイロ素子片１２，１４，１１０の第１検出軸と３軸ジャイロモジュール１０のＺ軸が沿い、第２，３ジャイロ素子片１４，１１０の第２検出軸と３軸ジャイロモジュール１０のＹ軸が沿い、第１ジャイロ素子片１２の第２検出軸と３軸ジャイロモジュール１０のＸ軸が沿っている。

そして３軸ジャイロモジュール１０は、このように各ジャイロ素子片１２，１４，１１０の検出軸を配置した場合であっても、前述した実施形態と同様に、１体化したモジュールを構成することができる。

このように各ジャイロ素子片１２，１４，１１０を配置した３軸ジャイロモジュール１０では、ジャイロ素子片１２，１４，１１０の後段に接続する演算部１１８が次の構成になっている。すなわち演算部１１８は、第１演算回路１１２、第２演算回路１１４および第３演算回路１１６を備えている。

第１演算回路１１２は、入力した信号を減算し、信号レベルを１／２にする回路である。そして第１演算回路１１２は、第２ジャイロ素子片１４と第３ジャイロ素子片１１０に接続して、これらのジャイロ素子片１４，１１０から入力した信号を減算し、減算後の信号レベルを半分にして、これを演算結果として出力している。すなわち第２ジャイロ素子片１４と第３ジャイロ素子片１１０の第２検出軸の向きが一致しているので、これらのジャイロ素子片１４，１１０が出力した信号を減算すると第２検出軸の角速度成分が相殺される。また第２ジャイロ素子片１４と第３ジャイロ素子片１１０の第１検出軸は揃っているが、向きが反転しているので、これを減算すると信号同士が足され、第１検出軸で検出した角速度成分のみを得る。なお第１演算回路１１２は、各ジャイロ素子片１４，１１０から入力した信号のレベルをそれぞれ半分にした後に減算をして、これを演算結果として出力してもよい。この第１演算回路１１２の出力が、第２，３ジャイロ素子片１４，１１０の第１検出軸回りの角速度の検出結果、すなわち３軸ジャイロモジュール１０のＺ軸出力となる。

また第２演算回路１１４は、入力した信号を加算し、信号レベルを１／２にする回路である。そして第２演算回路１１４は、第２ジャイロ素子片１４と第３ジャイロ素子片１１０に接続して、これらのジャイロ素子片１４，１１０から入力した信号を加算し、加算後の信号レベルを半分にして、これを演算結果として出力している。すなわち第２ジャイロ素子片１４と第３ジャイロ素子片１１０の第１検出軸は揃っているが、向きが反転しているので、これを加算すると第１検出軸の角速度成分が相殺され、第２，３ジャイロ素子片１４，１１０の第２検出軸で検出した角速度成分のみを得る。なお第２演算回路１１４は、各ジャイロ素子片１４，１１０から入力した信号のレベルをそれぞれ半分にした後に加算をして、これを演算結果として出力してもよい。この第２演算回路１１４の出力が、第２，３ジャイロ素子片１４，１１０の第２検出軸回りの角速度の検出結果、すなわち３軸ジャイロモジュール１０のＹ軸出力となる。

また第３演算回路１１６は、減算回路になっている。そして第３演算回路１１６は、第１ジャイロ素子片１２と第１演算回路１１２に接続して、第１ジャイロ素子片１２から入力した信号と第１演算回路１１２から入力した信号とを減算（演算）し、これを演算結果として出力している。すなわち第１ジャイロ素子片１２の第１検出軸は、３軸ジャイロモジュール１０のＺ軸と一致しているので、第１ジャイロ素子片１２が出力した信号から第１演算回路１１２が出力した信号を減算すると第１検出軸の角速度成分が相殺され、第１ジャイロ素子片１２の第２検出軸で検出した角速度成分のみを得る。この第３演算回路１１６の出力が３軸ジャイロモジュール１０のＸ軸出力となる。

なお図１１（Ａ）に示す形態では、第２ジャイロ素子片１４と第３ジャイロ素子片１１０の向きがそれぞれ反転していていればよい。このため第２ジャイロ素子片１４が裏向きになっており、第３ジャイロ素子片１１０が表向きになっていてもよい。この場合でも、第１ジャイロ素子片１２は表向きになっている。

また図１１（Ｂ）に示す３軸ジャイロモジュール１０は、各ジャイロ素子片１２，１４，１１０の第１検出軸を揃えているが、第２ジャイロ素子片１４の第１検出軸と第１，３ジャイロ素子片１２，１１０の第１検出軸との検出感度極性が反転している。すなわち第１，３ジャイロ素子片１２，１１０は、第２ジャイロ素子片１４に対して裏向きになっている。また第２ジャイロ素子片１４の第２検出軸と第３ジャイロ素子片１１０の第２検出軸とは揃っており、向きも一致している。さらに第１ジャイロ素子片１２の第２検出軸と第２ジャイロ素子片１４の第２検出軸は交差しており、本実施形態の場合では直交している。そして３軸ジャイロモジュール１０は、このように各ジャイロ素子片１２，１４，１１０の検出軸を配置した場合であっても、前述した実施形態と同様に、１体化したモジュールを構成することができる。

このように各ジャイロ素子片１２，１４，１１０を配置した３軸ジャイロモジュール１０では、ジャイロ素子片１２，１４，１１０の後段に接続する演算部１１８が次の構成になっている。演算部１１８は、第１演算回路１１２、第２演算回路１１４および第３演算回路１１６を備えている。この第１演算回路１１２および第２演算回路１１４は、図１１（Ａ）を用いて説明した形態と同じ構成になっている。また第３演算回路１１６は、図１１（Ａ）を用いて説明した形態と同様の構成になっているが、加算回路である点で異なっている。そして第３演算回路１１６は、第１ジャイロ素子片１２から入力した信号と第１演算回路１１２から入力した信号とを加算（演算）し、これを演算結果として出力している。この第３演算回路１１６の出力が、第１ジャイロ素子片１２の第２検出軸で検出した角速度成分であり、３軸ジャイロモジュール１０のＸ軸出力となる。

このような第６実施形態に係る３軸ジャイロモジュール１０でも第１の実施形態と同様の効果が得られる。
さらに３つのジャイロ素子片１２，１４，１１０とも図２に示す構成のジャイロ素子片を使用することができるので、使用する部品の共通化に伴い生産性に優れた３軸ジャイロモジュール１０を可能にする。

なお図１１（Ａ）に示す３軸ジャイロモジュール１０や図１１（Ｂ）に示す３軸ジャイロモジュール１０は、第１演算回路１１２および第２演算回路１１４に信号レベルを１／２にする回路を設けた構成であるが、本発明はこの形態に限定されることはない。すなわち第１演算回路１１２および第２演算回路１１４には、信号レベルを１／２にする回路を設けなくてもよい。この変形例の場合、第３演算回路１１６には、第１ジャイロ素子片１２から入力した信号レベルを２倍にする回路を設けておけばよい。これにより第３演算回路１１６では、第１ジャイロ素子片１２から入力して信号レベルを２倍にする演算を行い、この２倍にした信号と変形例に係る第１演算回路１１２から入力した信号との減算または加算（演算）を行うことにより、３軸ジャイロモジュール１０のＸ軸出力を得る。

次に、第７の実施形態について説明する。前述した実施形態では、ジャイロ素子片１２，１４，１６，１１０にダブルＴ型ジャイロセンサを用いた構成を説明したが、本発明はこの形態に限定されることはない。すなわちジャイロ素子片は、双音叉振動ジャイロセンサを用いた構成であってもよい。図１２は双音叉振動ジャイロセンサの概略平面図である。双音叉振動ジャイロセンサ１２０は、ｘ軸とｙ軸で形成されるｘｙ平面で切り出されたＺカット水晶基板から形成されている。この水晶基板の主面が、双音叉振動ジャイロセンサ１２０の主面になっている。なおｘｙ平面の垂直方向がｚ軸になっている。

そして双音叉振動ジャイロセンサ１２０は２本の振動腕１２２を有しており、これらの振動腕１２２の両端に双音叉支持部１２４が設けてある。各双音叉支持部１２４には、振動腕１２２が接続している側に対して反対の方向に、検出部１２６を介して支持固定部１２８が接続している。振動腕１２２は駆動部になっており、表面に駆動電極（図示せず）が設けてある。この駆動電極に電気信号を供給することにより、各振動腕１２２が互いに近づいたり離れたりする屈曲振動を行う。また検出部１２６の表面に検出電極（図示せず）が設けてある。そして双音叉振動ジャイロセンサ１２０は、角速度が加わるとコリオリ力が働くので、これに応じた屈曲振動が発生する。この屈曲振動の時には検出部１２６も振動をするので、前記検出電極で検出部１２６の振動を電気信号に変えて出力する。このような双音叉振動ジャイロセンサ１２０では、ｙ軸回りの角速度と、ｚ軸周りの角速度を検出することができる。したがって３軸ジャイロモジュール１０は、このような双音叉振動ジャイロセンサ１２０をジャイロ素子片として用いることができる。

なお前述した第１ないし７実施形態の３軸ジャイロモジュール１０は、ジャイロ素子片１２，１４，１６，１１０に水晶を用いた形態であるが、本発明はこれに限定されることはない。すなわちジャイロ素子片は、水晶以外の他の圧電材料を用いて作製したものであってもよく、シリコンの微細加工技術を用いて作製したもの（ＭＥＭＳ：微小電気機械システム）であってもよい。またジャイロ素子片の形状は、図２，３，１２に示す形状に限定されることはない。

１０…３軸ジャイロモジュール、１２…第１ジャイロ素子片、１４…第２ジャイロ素子片、１６…第４ジャイロ素子片、２０…演算部、２２…第４演算回路、２４…第５演算回路、２６…極性反転手段、３０…２軸ジャイロ素子片、５０…１軸ジャイロ素子片、７０…ジャイロ素子、８０…パッケージ、１０６…ジャイロ素子、１１０…第３ジャイロ素子片、１１２…第１演算回路、１１４…第２演算回路、１１６…第３演算回路、１１８…演算部、１２０…双音叉振動ジャイロセンサ。

Claims (2)

1. 第１検出軸および第２検出軸を有し、少なくとも第１検出軸と第２検出軸の角速度に基づく信号を出力する第１ジャイロ素子片と、
   第１検出軸および第２検出軸を有し、少なくとも第１検出軸と第２検出軸の角速度に基づく信号を出力する第２ジャイロ素子片と、
   第１検出軸および第２検出軸を有し、少なくとも第１検出軸と第２検出軸の角速度に基づく信号を出力する第３ジャイロ素子片と、
   前記第２ジャイロ素子片と前記第３ジャイロ素子片の出力信号を減算して出力する第１演算回路と、
   前記第２ジャイロ素子片と前記第３ジャイロ素子片の出力信号を加算して出力する第２演算回路と、
   前記第１ジャイロ素子片の出力信号と前記第１演算回路の出力信号とを演算して出力する第３演算回路とを備え、
   前記第１ジャイロ素子片の第１検出軸の伸びる方向と前記第２ジャイロ素子片の第１検出軸の伸びる方向及び第３ジャイロ素子片の第１検出軸の伸びる方向とが一致すると共に、前記第１ジャイロ素子片の第２検出軸の伸びる方向と前記第２ジャイロ素子片の第２検出軸の伸びる方向とが交差するよう前記各ジャイロ素子片を配設している、
   ことを特徴とするジャイロモジュール。
2. 前記第１ジャイロ素子片と前記第２ジャイロ素子片と前記第３ジャイロ素子片とは、基部と、該基部を中心に該基部から対称方向に延びる２つの連結腕と、該連結腕を中心に該連結腕から対称方向に延びる駆動腕と、前記連結腕と直交する方向であり且つ前記基部を中心に該基部から対称方向に延びる２つの検出腕と、前記検出腕に錘部を備えた構成であることを特徴とする請求項１に記載のジャイロモジュール。

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