JP6450060B2 - センサ素子、角速度センサおよび多軸角速度センサ - Google Patents

Description

本開示は、センサ素子、当該センサ素子を含む角速度センサ、および当該角速度センサを含む多軸角速度センサに関する。

角速度センサとして、いわゆる圧電振動式のものが知られている（例えば特許文献１）。このセンサにおいては、圧電体に交流電圧を印加して圧電体を励振する。この励振されている圧電体が回転されると、回転速度（角速度）に応じた大きさで、励振方向と直交する方向にコリオリの力が生じ、このコリオリの力によっても圧電体は振動する。そして、このコリオリの力に起因する圧電体の変形に応じて生じる電気信号を検出することにより、圧電体の角速度を検出することができる。

特開２００５−０３７２３５号公報

本開示の一態様に係るセンサ素子は、圧電体と、複数の励振電極と、複数の検出電極とを有している。前記圧電体は、基部、ならびに前記基部から直交座標系ｘｙｚのｘｙ平面に平行な所定平面内で延びている駆動腕および検出腕を有している。前記複数の励振電極は、前記駆動腕に位置している。前記複数の検出電極は、前記検出腕のｚ軸方向における曲げ変形により生じる信号を検出可能な配置で前記検出腕に位置している。前記検出腕は、第１腕と、第２腕とを有している。前記第１腕は、前記基部から前記所定平面内で延びている。前記第２腕は、前記第１腕の先端側部分に連結され、前記第１腕の先端側から前記基部側へ前記所定平面内で延びており、前記基部側の端部が自由端とされている。

本開示の一態様に係る角速度センサは、上記のセンサ素子と、前記複数の励振電極に電圧を印加する駆動回路と、前記複数の検出電極からの信号を検出する検出回路と、を有している。

本開示の一態様に係る多軸角速度センサは、直交座標系ｘｙｚのｘ軸回りの角速度を検出するｘ軸センサと、ｙ軸回りの角速度を検出するｙ軸センサと、ｚ軸回りの角速度を検出するｚ軸センサと、を有している。前記ｘ軸センサは、上記の角速度センサである。前記駆動腕、前記第１腕および前記第２腕は、ｙ軸方向に延びている。前記駆動回路は、前記駆動腕がｘ軸方向において振動するように前記複数の励振電極に電圧を印加する。前記ｙ軸センサは、圧電体と、ｙ軸駆動回路と、ｙ軸検出回路とを有している。前記ｙ軸センサの圧電体は、ｙ軸方向に延びているｙ軸駆動腕およびｙ軸検出腕を有している。前記ｙ軸駆動回路は、前記ｙ軸駆動腕がｘ軸方向において振動するように前記ｙ軸駆動腕に電圧を印加する。前記ｙ軸検出回路は、前記ｙ軸検出腕のｚ軸方向における曲げ変形により生じる信号を検出する。前記ｚ軸センサは、圧電体と、ｚ軸駆動回路と、ｚ軸検出回路とを有している。前記ｚ軸センサの圧電体は、ｙ軸方向に延びているｚ軸駆動腕およびｚ軸検出腕を有している。前記ｚ軸駆動回路は、前記ｚ軸駆動腕がｘ軸方向において振動するように前記ｚ軸駆動腕に電圧を印加する。前記ｚ軸検出回路は、前記ｚ軸検出腕のｘ軸方向における曲げ変形により生じる信号を検出する。

第１実施形態に係るセンサ素子の圧電体を示す斜視図である。 図１のセンサ素子の一部を拡大して示す斜視図である。 図２のIII−III線における断面図である。 図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）および図４（ｄ）は図１のセンサ素子の作用を説明するための模式図である。 図５（ａ）および図５（ｂ）は図１のセンサ素子の作用を説明するための模式図である。 第２実施形態に係るセンサ素子の圧電体を示す斜視図である。 図７（ａ）は第３実施形態に係るセンサ素子の構成を示す平面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のVIIｂ−VIIｂ線における断面図である。 図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）および図８（ｄ）は図７（ａ）のセンサ素子の作用を説明するための模式図である。 第４実施形態に係るセンサ素子の圧電体を示す斜視図である。 図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）および図１０（ｄ）は図９のセンサ素子の作用を説明するための模式図である。 多軸角速度センサの構成を示す平面図である。 図１２（ａ）、図１２（ｂ）、図１２（ｃ）および図１２（ｄ）は図１１の多軸角速度センサに含まれるｙ軸センサの作用を説明するための模式図である。 図１３（ａ）および図１３（ｂ）は図１１の多軸角速度センサに含まれるｚ軸センサの作用を説明するための模式図である。

以下、図面を参照して本開示に係る実施形態を説明する。なお、以下の図面は、模式的なものである。従って、細部は省略されることがあり、また、寸法比率等は現実のものと必ずしも一致しない。また、複数の図面相互の寸法比率も必ずしも一致しない。

また、各図には、説明の便宜のために、直交座標系ｘｙｚを付している。なお、直交座標系ｘｙｚは、センサ素子（圧電体）の形状に基づいて定義されている。すなわち、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸は、結晶の電気軸、機械軸および光軸を示すとは限らない。センサ素子は、いずれの方向が上方または下方として使用されてもよいものであるが、以下では、便宜上、ｚ軸方向の正側を上方として、上面または下面等の用語を用いることがある。また、単に平面視という場合、特に断りがない限り、ｚ軸方向に見ることをいうものとする。

同一又は類似する構成については、「駆動腕７Ａ」、「駆動腕７Ｂ」のように、互いに異なるアルファベットの付加符号を付すことがあり、また、この場合において、単に「駆動腕７」といい、これらを区別しないことがある。

第２実施形態以降において、既に説明された実施形態の構成と共通または類似する構成について、既に説明された実施形態の構成に付した符号を用い、また、図示や説明を省略することがある。なお、既に説明された実施形態の構成と対応（類似）する構成については、既に説明された実施形態の構成と異なる符号を付した場合においても、特に断りがない点は、既に説明された実施形態の構成と同様である。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係るセンサ素子１の構成を示す斜視図である。ただし、この図では、センサ素子１の表面に設けられる導電層の図示は基本的に省略されている。

センサ素子１は、例えば、ｘ軸回りの角速度を検出する圧電振動式の角速度センサ５１（符号は図３）を構成するものである。センサ素子１は、圧電体３を有している。圧電体３に電圧が印加されて圧電体３が振動している状態で、圧電体３が回転されると、コリオリの力による振動が圧電体３に生じる。このコリオリの力による振動によって生じる電圧を検出することによって角速度が検出される。具体的には、以下のとおりである。

（圧電体の形状）
圧電体３は、例えば、その全体が一体的に形成されている。圧電体３は、単結晶であってもよいし、多結晶であってもよい。また、圧電体３の材料は適宜に選択されてよく、例えば、水晶（ＳｉＯ_２）、ＬｉＴａＯ_３、ＬｉＮｂＯ_３、ＰＺＴまたはシリコンである。

圧電体３において、電気軸乃至は分極軸（以下、両者を代表して分極軸のみに言及することがある。）は、ｘ軸に一致するように設定されている。なお、分極軸は、所定の範囲（例えば１５°以内）でｘ軸に対して傾斜していてもよい。また、圧電体３が単結晶である場合において、機械軸および光軸は、適宜な方向とされてよいが、例えば、機械軸はｙ軸方向、光軸はｚ軸方向とされている。

圧電体３は、例えば、全体として厚さ（ｚ軸方向）が一定にされている。また、圧電体３は、例えば、ｙ軸に平行な不図示の対称軸に対して線対称の形状に形成されている。

圧電体３は、例えば、フレーム５と、フレーム５から延びている１対の駆動腕７Ａおよび７Ｂならびに検出腕９と、フレーム５を支持している１対の実装部１１とを有している。フレーム５、１対の駆動腕７、検出腕９および１対の実装部１１は、例えば、ｘｙ平面に平行な同一平面内において延びている。

１対の駆動腕７は、電圧（電界）が印加されることによって励振される部分である。検出腕９は、コリオリの力によって振動し、角速度に応じた電気信号（例えば電圧）を生成する部分である。フレーム５は、駆動腕７および検出腕９の支持、および駆動腕７から検出腕９への振動の伝達に寄与する部分である。実装部１１は、不図示の実装基体（例えばパッケージの一部または回路基板）へセンサ素子１を実装することに寄与する部分である。

フレーム５は、例えば、両端がｘ軸方向において互いに離れている長尺形状を有している。具体的には、例えば、フレーム５は、ｘ軸方向に直線状に延びている。フレーム５の両端は、１対の実装部１１によって支持される被支持部５ａとなっている。従って、フレーム５は、両端が支持された梁のように撓み変形が可能となっている。

フレーム５の断面形状は、例えば、概ね矩形である。フレーム５の幅（ｙ軸方向）および厚さ（ｚ軸方向）は、いずれが他方よりも大きくてもよい。ただし、フレーム５は、後述するように、平面視において撓み変形することが予定されている。従って、フレーム５の幅は、比較的小さくされてよい。例えば、フレーム５の幅は、フレーム５の厚さの２倍以下、または１倍以下とされてよい。また、例えば、フレーム５の長さおよび幅は、撓み変形の固有振動数が、駆動腕７の、電圧印加によって励振される方向における固有振動数、および／または検出腕９の、コリオリの力によって振動する方向における固有振動数に近づくように調整されてよい。

駆動腕７は、フレーム５からｙ軸方向に延びており、その先端は自由端とされている。従って、駆動腕７は、片持ち梁のように撓み変形が可能となっている。１対の駆動腕７は、ｘ軸方向に互いに離れた位置にて互いに並列（例えば平行）に延びている。１対の駆動腕７は、例えば、１対の被支持部５ａの間の中央を通り、ｙ軸に平行な不図示の対称軸に対して線対称に設けられている。

駆動腕７の具体的形状等は適宜に設定されてよい。例えば、駆動腕７は、長尺の直方体状とされている。すなわち、断面形状（ｘｚ平面）は矩形である。特に図示しないが、駆動腕７は、先端側部分において幅（ｘ軸方向）が広くなるハンマ形状とされていてもよい。１対の駆動腕７は、例えば、概ね互いに線対称の形状および大きさとされている。従って、両者の振動特性は互いに同等である。

駆動腕７は、後述するように、ｘ軸方向において励振される。従って、駆動腕７は、その幅（ｘ軸方向）が大きくなると、励振方向（ｘ軸方向）における固有振動数が高くなり、その長さ（別の観点では質量）が大きくなると、励振方向における固有振動数は低くなる。駆動腕７の各種の寸法は、例えば、駆動腕７の励振方向における固有振動数が励振させたい周波数に近くなるように設定される。

検出腕９は、フレーム５から延びている第１腕２１と、第１腕２１の先端側かつ側方からフレーム５側へ延びている第２腕２３Ａおよび２３Ｂとを有している。第２腕２３の先端は、フレーム５に連結されておらず、自由端となっている。従って、検出腕９において、第１腕２１は、フレーム５を固定端側、先端側を自由端側として撓み変形可能であり、また、第２腕２３は、第１腕２１を基準として、第１腕２１との連結される側を固定端側、フレーム５側を自由端側として撓み変形可能である。なお、第１腕２１の先端側は、例えば、第１腕２１の長さ方向の中央よりも先端側を指す。第１腕２１および１対の第２腕２３は、例えば、ｘｙ平面に平行な同一平面内において延びている。

第１腕２１は、例えば、ｘ軸方向において１対の駆動腕７の間となる位置においてフレーム５からｙ軸方向に延びている。また、第１腕２１は、例えば、１対の駆動腕７が延びる側と同一側（ｙ軸方向の正側）に延びている。別の観点では、第１腕２１は、１対の駆動腕７と並列（例えば平行）に延びている。第１腕２１は、例えば、１対の被支持部５ａの間の中央に位置し、および／または１対の駆動腕７の間の中央に位置している。第１腕２１の長さは、例えば、駆動腕７の長さと同程度である。

１対の第２腕２３は、例えば、第１腕２１に対して線対称の位置および形状とされている。第２腕２３は、例えば、ｙ軸方向に延びており、ひいては、第１腕２１と並列（例えば平行）に延びている。第２腕２３は、例えば、その端部が第１腕２１の先端部と連結されている。具体的には、第１腕２１および第２腕２３の互いに対向する側面同士間にはこれらの腕と同一の厚さ（ｚ軸方向）を有する連結部（符号省略）が介在している。第２腕２３の長さは、例えば、駆動腕７および第１腕２１の長さから、第２腕２３とフレーム５との間の隙間を差し引いた長さである。前記の隙間は、例えば、比較的小さくされている。

第１腕２１および第２腕２３の具体的形状等は適宜に設定されてよい。例えば、第１腕２１および第２腕２３それぞれは、長尺の直方体状とされている。すなわち、断面形状（ｘｚ平面）は矩形である。特に図示しないが、第２腕２３は、フレーム５側の端部において幅（ｘ軸方向）が広くなるハンマ形状とされていてもよい。また、第２腕２３は、第１腕２１と連結される側の端部において、第１腕２１とは反対側に広くなるハンマ形状とされていてもよい。

検出腕９（第１腕２１および第２腕２３）は、後述するように、本実施形態においては、コリオリの力によってｚ軸方向に振動する。従って、検出腕９は、その厚さ（ｚ軸方向）が大きくなると、振動方向（ｚ軸方向）における固有振動数が高くなり、その長さ（別の観点では質量）が大きくなると、励振方向における固有振動数は低くなる。検出腕９の各種の寸法は、例えば、検出腕９の振動方向における固有振動数が、駆動腕７の励振方向における固有振動数に近くなるように設定されてよい。

また、第１腕２１と第２腕２３との間隔、第２腕２３とフレーム５との間隔、第１腕２１と第２腕２３との連結部分の寸法等も適宜に設定されてよい。例えば、上記の間隔は、部位間の当接が生じにくいように設定される。また、例えば、第１腕２１と第２腕２３との連結部分のｙｚ断面の面積は、第１腕２１または第２腕２３のｘｚ断面の面積よりも小さくてもよいし、同等でもよいし、大きくてもよい。なお、連結部分のｙｚ断面の面積を大きくした場合においては、例えば、第２腕２３から第１腕２１へｘ軸回りのモーメントを伝えやすくなる。

１対の実装部１１は、例えば、ｙ軸方向を長手方向とする形状に形成されている。より具体的には、例えば、実装部１１は、ｚ軸方向を厚み方向とする、平面形状が矩形の板状である。実装部１１の幅（ｘ軸方向）は、例えば、フレーム５の幅（ｙ軸方向）、駆動腕７の幅（ｘ軸方向）、検出腕９（そのうちの第１腕２１または第２腕２３）の幅（ｘ軸方向）よりも広い。従って、実装部１１は、他の部位（５、７、２１および２３）に比較して平面視において撓み変形（振動）し難くなっている。ただし、実装部１１は、一部または全部において、他の部位（５、７、２１または２３）に比較して幅が狭くされていてもよい。実装部１１の長さは、適宜に設定されてよい。例えば、フレーム５から実装部１１の一端までの長さは、駆動腕７または検出腕９の長さよりも短くてもよいし（図示の例）、同等であってもよいし、長くてもよい。

フレーム５は、既に述べたように、その両端（被支持部５ａ）が１対の実装部１１に固定されている。被支持部５ａの実装部１１に対するｙ軸方向の位置は適宜な位置とされてよい。図示の例では、被支持部５ａは、実装部１１のｙ軸方向中央に位置している。

１対の実装部１１の下面には、少なくとも４つのパッド１３が設けられている。パッド１３は、不図示の実装基体に設けられたパッドに対向し、その実装基体のパッドに対して半田乃至は導電性接着剤からなるバンプにより接着される。これにより、センサ素子１と実装基体との電気的な接続がなされ、また、フレーム５、駆動腕７および検出腕９は、実装基体から浮いた状態で支持され、振動可能となる。なお、フレーム５は、１対の駆動腕７よりもｘ軸方向の両側の部分（被支持部５ａ）において実装部１１を介してパッド１３に支持されることになる。４つのパッド１３は、例えば、１対の実装部１１の両端に設けられている。

（センサ素子の導体）
図２は、センサ素子１の一部を拡大して示す斜視図である。また、図３は、図２のIII−III線における断面図である。

センサ素子１は、圧電体３の表面等に設けられる導体として、上記のパッド１３の他、駆動腕７に電圧を印加するための励振電極１５Ａおよび１５Ｂと、検出腕９に生じた信号を取り出すための検出電極１７Ａおよび１７Ｂと、これらの電極を接続する複数の配線１９とを有している。これらの導体は、圧電体３の表面に形成された導体層によって構成されている。導体層の材料は、例えば、Ｃｕ，Ａｌ等の金属である。

なお、励振電極１５および検出電極１７の付加符号Ａ、Ｂは、直交座標系ｘｙｚに基づいて付されている。従って、後述するように、一の駆動腕７の励振電極１５Ａと、他の駆動腕７の励振電極１５Ａとは同電位とは限らない。励振電極１５Ｂ、検出電極１７Ａおよび１７Ｂについても同様である。

（励振電極）
励振電極１５Ａは、各駆動腕７において、上面および下面（ｚ軸方向の両側に面する１対の面）それぞれに設けられている。また、励振電極１５Ｂは、各駆動腕７において、１対の側面（ｘ軸方向の両側に面する１対の面）それぞれに設けられている。

なお、後述する実施形態においては、フレーム５からｙ軸方向の負側に延びる駆動腕７が設けられることがある。そのような駆動腕７においても、励振電極１５の付加符号Ａは、上面および下面に対応し、励振電極１５の付加符号Ｂは、側面に対応するものとする。

各駆動腕７の上下左右の各面において、励振電極１５は、例えば、各面の大部分を覆うように形成されている。ただし、励振電極１５Ａおよび１５Ｂは、互いに短絡しないように、少なくとも一方（本実施形態では励振電極１５Ａ）が各面よりも幅方向において小さく形成されている。また、駆動腕７の根元側および先端側の一部も、励振電極１５の非配置位置とされてよい。

各駆動腕７において、２つの励振電極１５Ａは、例えば互いに同電位とされる。例えば、２つの励振電極１５Ａは、配線１９により互いに接続されている。また、各駆動腕７において、２つの励振電極１５Ｂは、例えば互いに同電位とされる。例えば、２つの励振電極１５Ｂは、配線１９により互いに接続されている。

このような励振電極１５の配置および接続関係において、励振電極１５Ａと励振電極１５Ｂとの間に電圧を印加すると、例えば、駆動腕７においては、上面から１対の側面（ｘ軸方向の両側）に向かう電界および下面から１対の側面に向かう電界が生じる。一方、分極軸は、ｘ軸方向に一致している。従って、電界のｘ軸方向の成分に着目すると、駆動腕７のうちｘ軸方向の一方側部分においては電界の向きと分極軸の向きは一致し、他方側部分においては電界の向きと分極軸の向きは逆になる。

その結果、駆動腕７のうちｘ軸方向の一方側部分はｙ軸方向において収縮し、他方側部分はｙ軸方向において伸長する。そして、駆動腕７は、バイメタルのようにｘ軸方向の一方側へ湾曲する。励振電極１５Ａおよび１５Ｂに印加される電圧が逆にされると、駆動腕７は逆方向に湾曲する。このような原理により、交流電圧が励振電極１５Ａおよび１５Ｂに印加されると、駆動腕７はｘ軸方向において振動する。

なお、特に図示しないが、駆動腕７の上面および／または下面に、駆動腕７の長手方向に沿って延びる１以上の凹溝（当該凹溝は複数の凹部が駆動腕７の長手方向に配列されて構成されてもよい）が設けられ、励振電極１５Ａは、この凹溝内に亘って設けられてもよい。この場合、励振電極１５Ａと励振電極１５Ｂとが凹溝の壁部を挟んでｘ軸方向において対向することになり、励振の効率が向上する。

１対の駆動腕７においては、駆動腕７Ａの励振電極１５Ａと駆動腕７Ｂの励振電極１５Ｂとが同電位とされ、駆動腕７Ａの励振電極１５Ｂと駆動腕７Ｂの励振電極１５Ａとが同電位とされる。同電位とされるべき励振電極１５同士は、例えば、配線１９によって接続されている。

従って、励振電極１５Ａと励振電極１５Ｂとの間に交流電圧を印加すると、１対の駆動腕７は、互いに逆の位相の電圧が印加されることになり、ｘ軸方向において互いに逆向きに撓み変形するように振動する。

（検出電極）
検出電極１７Ａは、第１腕２１および第２腕２３のそれぞれにおいて、ｘ軸方向の負側に面する面のうちのｚ軸方向の正側（例えば当該面の中央よりも正側）の領域、およびｘ軸方向の正側に面する面のうちのｚ軸方向の負側（例えば当該面の中央よりも負側）の領域にそれぞれ設けられている。検出電極１７Ｂは、検出腕９において、ｘ軸方向の負側に面する面のうちのｚ軸方向の負側（例えば当該面の中央よりも負側）の領域、およびｘ軸方向の正側に面する面のうちのｚ軸方向の正側（例えば当該面の中央よりも正側）の領域にそれぞれ設けられている。

なお、後述する実施形態においては、フレーム５に対してｙ軸方向の負側に位置する検出腕９が設けられることがある。そのような検出腕９においても、検出電極１７の付加符号Ａは、−ｘの側面の＋ｚの領域および＋ｘの側面の−ｚの領域に対応し、検出電極１７の付加符号Ｂは、−ｘの側面の−ｚの領域および＋ｘの側面の＋ｚの領域に対応するものとする。

第１腕２１および第２腕２３それぞれの各側面において、検出電極１７Ａおよび１７Ｂは、互いに短絡しないように適宜な間隔を空けて、各腕に沿って延びている。２つの検出電極１７Ａ同士は、例えば、配線１９により接続されている。また、２つの検出電極１７Ｂ同士は、例えば、配線１９により接続されている。

このような検出電極１７の配置および接続関係において、第１腕２１または第２腕２３がｚ軸方向に撓み変形すると、例えば、ｚ軸方向に平行な電界が生じる。すなわち、各腕の各側面においては、検出電極１７Ａと検出電極１７Ｂとの間に電圧が生じる。電界の向きは、分極軸の向きと、湾曲の向き（ｚ軸方向の正側又は負側）とで決定され、ｘ軸方向の正側部分と負側部分とで互いに逆である。この電圧（電界）が検出電極１７Ａおよび検出電極１７Ｂに出力される。各腕（２１または２３）がｚ軸方向に振動すると、電圧は交流電圧として検出される。なお、電界は、上記のようにｚ軸方向に平行な電界が支配的であってもよいし、ｘ軸方向に平行で、ｚ軸方向の正側部分と負側部分とで互いに逆向きな電界の割合が大きくてもよい。いずれにせよ、各腕（２１または２３）のｚ軸方向への撓み変形に応じた電圧が検出電極１７Ａと検出電極１７Ｂとの間に生じる。

１対の第２腕２３の間においては、検出電極１７Ａ同士が接続され、また、検出電極１７Ｂ同士が続されている。このような接続関係においては、１対の第２腕２３がｚ軸方向において互いに同一側に撓み変形すると、互いに接続されている検出電極１７においては互いに同一の極性の電位が生じる。ひいては、１対の第２腕２３において生じた信号が加算される。

また、第１腕２１と第２腕２３との間においては、検出電極１７Ａと検出電極１７Ｂとが接続されている。このような接続関係においては、第１腕２１と第２腕２３とがｚ軸方向において互いに逆側に撓み変形すると、互いに接続されている検出電極１７においては互いに同一の極性の電位が生じる。ひいては、第１腕２１および第２腕２３において生じた信号が加算される。

（配線）
配線１９は、例えば、上述したように励振電極１５同士の接続および検出電極１７同士の接続を担っている。また、配線１９は、電位の観点から２組に分けられた励振電極１５と、電位の観点から２組に分けられた検出電極１７との合計４組の電極と、４つのパッド１３とを接続している。

複数の配線１９は、圧電体３の種々の部分の上面、下面および／または側面において適宜に配されることによって、その全体が圧電体３の表面に設けられる態様で、互いに短絡することなく、上述した接続を実現可能である。ただし、圧電体３上に位置する配線１９の上を絶縁層を介して他の配線１９が交差する、立体配線部が形成されても構わない。

（駆動回路および検出回路）
図３に示すように、角速度センサ５１は、励振電極１５に電圧を印加する駆動回路１０３と、検出電極１７からの電気信号を検出する検出回路１０５とを有している。

駆動回路１０３は、例えば、４つのパッド１３のうち２つを介して励振電極１５に接続されている。駆動回路１０３は、例えば、発振回路や増幅器を含んで構成されており、所定の周波数の交流電圧を励振電極１５Ａと励振電極１５Ｂとの間に印加する。なお、周波数は、角速度センサ５１内にて予め定められていてもよいし、外部の機器等から指定されてもよい。

検出回路１０５は、例えば、４つのパッド１３のうち２つを介して検出電極１７に接続されている。検出回路１０５は、例えば、増幅器や検波回路を含んで構成されており、検出電極１７Ａと検出電極１７Ｂとの電位差を検出し、その検出結果に応じた電気信号を外部の機器等に出力する。より具体的には、例えば、上記の電位差は、交流電圧として検出され、検出回路１０５は、検出した交流電圧の振幅に応じた信号を出力する。この振幅に基づいて角速度が特定される。また、検出回路１０５は、駆動回路１０３の印加電圧と検出した電気信号との位相差に応じた信号を出力する。この位相差に基づいて回転の向き（正負）が特定される。

なお、駆動回路１０３および検出回路１０５は、全体として制御回路１０７を構成している。制御回路１０７は、例えば、チップ型のＩＣ（Integrated Circuit）によって構成されており、センサ素子１が実装される、回路基板又は適宜な形状の実装基体に実装されている。

（角速度センサの動作）
図４（ａ）および図４（ｂ）は、圧電体３の励振を説明するための模式的な平面図である。これらの図では、検出腕９は、第１腕２１および第２腕２３の区別なく、その全体が１本の腕として模式的に示されている。

図４（ａ）および図４（ｂ）は、励振電極１５に印加されている交流電圧の位相が互いに１８０°ずれている。上述のように、駆動腕７Ａおよび７Ｂは、励振電極１５に交流電圧が印加されることによってｘ軸方向において互いに逆向きに変形するように互いに逆の位相で励振される。

このとき、図４（ａ）に示すように、１対の駆動腕７が互いにｘ軸方向の外側に撓むと、その曲げモーメントがフレーム５に伝わり、フレーム５はｙ軸方向の正側へ撓む。その結果、検出腕９がｙ軸方向の正側へ変位する。

逆に、図４（ｂ）に示すように、１対の駆動腕７が互いにｘ軸方向の内側に撓むと、その曲げモーメントがフレーム５に伝わり、フレーム５はｙ軸方向の負側へ変位する。その結果、検出腕９がｙ軸方向の負側へ変位する。

従って、１対の駆動腕７が励振されることによって、検出腕９がｙ軸方向において振動（変位）することになる。

図４（ｃ）および図４（ｄ）は、コリオリの力による検出腕９の振動を説明するための模式的な斜視図である。ただし、これらの図では、図４（ａ）および図４（ｂ）と同様に、検出腕９は、第１腕２１および第２腕２３の区別なく、その全体が１本の腕として模式的に示されている。また、この図では、駆動腕７およびフレーム５の変形については図示が省略されている。当該省略については、検出腕の振動を説明するための他の模式図においても同様である。

図４（ｃ）および図４（ｄ）は、図４（ａ）および図４（ｂ）の状態に対応している。図４（ａ）および図４（ｂ）を参照して説明した振動が生じている状態で、センサ素子１がｘ軸回りに回転されると、検出腕９は、ｙ軸方向に振動（変位）していることから、コリオリの力によって回転軸（ｘ軸）と振動方向（ｙ軸方向）とに直交する方向（ｚ軸方向）において振動（変形）する。

図５（ａ）および図５（ｂ）は、コリオリの力による検出腕９の振動を図４（ｃ）および図４（ｄ）よりも詳細に説明するための模式的な斜視図である。これらの図では、第１腕２１および第２腕２３も模式的に示されている。

図５（ａ）および図５（ｂ）は、図４（ｃ）および図４（ｄ）に対応している。図４（ｃ）および図４（ｄ）を参照して説明したように、検出腕９は、ｚ軸方向においてコリオリの力を受ける。

その結果、第２腕２３は、矢印ｙ１で示すコリオリの力の方向へ曲がるように撓み変形する。また、このような撓み変形を第２腕２３に生じさせる曲げモーメントは、矢印ｙ２で示すように第２腕２３と第１腕２１との連結部を介して第１腕２１に伝わり、第１腕２１をコリオリの力の方向とは反対側へ曲がる撓み変形を生じさせるように第２腕２３に作用する。従って、第１腕２１と第２腕２３とはｚ軸方向において互いに逆側に撓み変形することになる。

第１腕２１および第２腕２３それぞれにおけるｚ軸方向における撓み変形によって生じる信号（電圧）は、検出電極１７によって取り出される。そして、第１腕２１および第２腕２３において生じた信号は加算される。この信号は、コリオリの力（ひいては検出される信号の電圧）は、角速度が大きいほど大きくなる。これにより、角速度が検出される。

以上のとおり、本実施形態では、センサ素子１は、圧電体３と、複数の励振電極１５と、複数の検出電極１７とを有している。圧電体３は、フレーム５（基部）、ならびにフレーム５から直交座標系ｘｙｚのｘｙ平面に平行な所定平面内で延びている駆動腕７および検出腕９を有している。複数の励振電極１５は、駆動腕７に位置している。複数の検出電極１７は、検出腕９のｚ軸方向における曲げ変形により生じる信号を検出可能な配置で検出腕９に位置している。検出腕９は、第１腕２１および第２腕２３を有している。第１腕２１は、フレーム５から前記所定平面内で延びている。第２腕２３は、第１腕２１の先端側部分に連結され、第１腕２１の先端側からフレーム５側へ前記所定平面内で延びており、フレーム５側の端部が自由端とされている。

従って、例えば、フレーム５に逃げる振動エネルギーを低減することができる。具体的には、以下のとおりである。

図４（ｃ）および図４（ｄ）においては、検出腕９を１本の腕のように模式的に示した。ここで、実際に検出腕９が１本の腕によって構成されていると仮定する。この場合、図４（ｃ）および図４（ｄ）において矢印ｙ３で示すように、検出腕９が受けるコリオリの力は、フレーム５に変形（本実施形態では捩り変形）を生じさせるモーメントとして作用する。その結果、例えば、検出腕９を振動させるエネルギーがフレーム５に逃げることになり、検出感度が低下する。

一方、検出腕９が第１腕２１および第２腕２３を有する場合においては、図５（ａ）および図５（ｂ）を参照して説明したように、矢印ｙ１で示すコリオリの力の方向とは逆の方向へ第２腕２３を撓ませようとするモーメントが生じる。従って、この第２腕２３におけるモーメントによって、上記のフレーム５に変形を生じさせるモーメントが低減される。その結果、例えば、検出腕９からフレーム５への振動エネルギーの漏れが低減され、検出感度が向上する。

また、本実施形態では、複数の検出電極１７の少なくとも一部は、第２腕２３に位置している。

ここで、第１腕２１および第２腕２３を比較すると、コリオリの力の方向と撓みの方向とが一致する第２腕２３において撓みが大きくなりやすい。従って、少なくとも第２腕２３に検出電極１７を設けることによって、検出感度を高くすることができる。

また、本実施形態では、複数の検出電極１７は、第１腕２１および第２腕２３に位置している。配線１９は、第１腕２１および第２腕２３がｚ軸方向において互いに逆側へ曲がるときに互いに同一の極性の電位が生じるもの同士が接続される接続関係で第１腕２１の複数の検出電極１７と第２腕２３の複数の検出電極１７とを接続している。

従って、例えば、第１腕２１および第２腕２３のそれぞれにおいて圧電体の変形に伴う信号を検出し、これを合算することができる。その結果、例えば、第１腕２１および第２腕２３の一方のみに検出電極１７を設けた態様（当該態様も本開示に係る技術に含まれる）に比較して検出感度が向上する。

また、本実施形態では、検出腕９は、１本のみの第１腕２１と、第１腕２１の側方両側に位置する２本のみの第２腕２３と、を有している。

従って、例えば、検出腕９の質量を大きくしつつ、検出腕９の均衡が取られ易い。その結果、例えば、ノイズの混入を低減できる。また、例えば、１本の第１腕２１の先端に第２腕２３の２本分の質量が連結されるから、第２腕２３から第１腕２１へ加えられるモーメントが大きくなりやすい。その結果、例えば、フレーム５へ逃げる振動エネルギーを低減させやすい。

また、本実施形態では、基部（フレーム５）は、両端がｘ軸方向において互いに離れている長尺形状を有している。圧電体３は、ｘ軸方向において互いに離れた位置にてフレーム５からｙ軸方向に互いに並列に延びている１対の駆動腕７を有している。第１腕２１は、ｘ軸方向にて１対の駆動腕７の間となる位置においてフレーム５からｙ軸方向に延びている。複数の励振電極１５は、１対の駆動腕７をｘ軸方向に励振する電圧を印加可能な配置で設けられている。複数のパッド１３は、フレーム５のうち１対の駆動腕７よりもｘ軸方向の両側の部分（被支持部５ａ）を支持可能に圧電体３に位置している。複数の配線１９は、１対の駆動腕７をｘ軸方向において互いに逆側へ振動させる互いに逆の位相の電圧が複数の励振電極１５から１対の駆動腕７に印加され接続関係で、複数の励振電極１５を接続している。

従って、１対の駆動腕７の励振によってフレーム５を湾曲（振動）させ、検出腕９を変位（振動）させ、この変位している検出腕９に作用するコリオリの力によって角速度を検出するという新たな振動態様による検出が可能になる。

このような振動態様とは異なる他の振動態様としては、例えば、励振されている駆動腕にコリオリの力を作用させて振動させ、このコリオリの力による振動を検出腕に伝達するものが挙げられる。本実施形態の新たな振動態様では、そのような他の振動態様とは異なり、検出腕に直接的にコリオリの力が作用する。その結果、例えば、検出感度が向上する。なお、上記の他の振動態様も本開示の技術（第１腕および第２腕を有する検出腕）に適用されてよい。

また、他の振動態様として、例えば、駆動腕の振動方向（ｘ軸方向）と同一方向において検出腕を曲げ変形（振動）させておき、この振動している検出腕にコリオリの力を作用させる態様が挙げられる。本実施形態の新たな振動態様では、そのような他の態様とは検出腕の振動方向が異なり、当該他の振動態様では角速度を検出できなかった回転軸（ｘ軸）について角速度を検出することが可能となる。なお、上記の他の振動態様も本開示の技術（第１腕および第２腕を有する検出腕）に適用されてよい。

本実施形態における新たな振動態様では、フレーム５は、ｙ軸方向への撓み変形が生じるように比較的細くされる。従って、フレーム５においては、駆動腕７および検出腕９に作用するコリオリの力によって捩り変形が生じやすい。しかし、本実施形態では、検出腕９が第１腕２１および第２腕２３を有することによる上述した作用によって、この捩り変形を低減することができる。その結果、例えば、振動エネルギーが圧電体３の内部に閉じ込められやすくなり、検出感度を向上させることができる。

また、本実施形態では、検出腕９は、１対の駆動腕７の間の中央に位置している。

上記の新たな振動態様において、フレーム５の撓み変形は、１対の駆動腕７の間の中央において大きくなりやすい。そのような位置に検出腕９が位置していることによって、検出腕９の振幅を大きくして検出感度を大きくすることができる。なお、他の振動態様として言及した、駆動腕の振動方向において検出腕を曲げ変形（振動）させておき、その振動している検出腕にコリオリの力を作用させる技術では、その原理上、例えば、１対の駆動腕の間の中央に対して線対称に１対の検出腕が配置されたり、音叉のように１本の駆動腕と１本の検出腕とが配置されたりする。

また、本実施形態では、圧電体３は、フレーム５から延び、電圧が印加されて振動する腕として、１対の駆動腕７のみを有している（後述するように１対の駆動腕７と並列に延びる他の駆動腕７を設けることも可能である。）。すなわち、フレーム５から駆動腕７とは反対側（図示の例ではｙ軸方向の負側）に延びる他の駆動腕は設けられていない。

従って、例えば、１対の駆動腕７によってフレーム５に確実に撓み変形を生じさせることができる。なお、１対の駆動腕の中央に検出腕を位置させる比較例（特許文献１参照）においては、例えば、フレーム５に相当する部分において本実施形態のような湾曲が生じないように、１対の駆動腕とは反対側へ延びる他の１対の駆動腕が設けられ、１対の駆動腕と同一の位相で他の１対の駆動腕が励振されている。

＜第２実施形態＞
図６は、第２実施形態に係るセンサ素子２０１の構成を示す、図１と同様の図である。

センサ素子２０１（圧電体２０３）は、検出腕の構成が第１実施形態のセンサ素子１（圧電体３）と相違する。また、当該相違に伴って、配線１９による検出電極１７の接続関係も相違する。その他の構成は、第１実施形態と同様である。具体的には、以下のとおりである。

本実施形態の検出腕２０９は、第１実施形態の検出腕９と同様に、フレーム５から延びる第１腕２１と、第１腕２１の先端側部分に連結され、第１腕２１の先端側からフレーム５に延びる第２腕２３とを有している。ただし、第１実施形態においては、１本の第１腕２１と、２本の第２腕２３とが設けられていたのに対して、本実施形態では、２本の第１腕２１（２１Ａおよび２１Ｂ）と、１本の第２腕２３とが設けられている。

１対の第１腕２１は、例えば、１対の駆動腕７の中央を通るｙ軸に平行な不図示の対称軸に対して線対称の位置および形状で設けられている。第２腕２３は、例えば、その１対の第１腕２１の間に位置して、１対の第１腕２１の双方の先端側部分に連結されている。なお、このような第１腕２１および第２腕２３を有する検出腕２０９も、第１実施形態の検出腕９と同様に、１対の駆動腕７の間の中央に位置している検出腕の一例である。

第１腕２１および第２腕２３それぞれの構成、ならびにこれらを連結する連結部分の構成は、第１実施形態と同様でよい。もちろん、具体的な寸法は、第１腕２１および第２腕２３の本数および配置の相違に応じて第１実施形態と異なっていてもよい。

第１腕２１および第２腕２３それぞれにおける、複数の検出電極１７の形状、配置および接続関係は、第１実施形態と同様でよい。ただし、本実施形態では、第１腕２１が２本であることに対応して、２本の第１腕２１の間において、検出電極１７Ａ同士が接続され、検出電極１７Ｂ同士が接続されている。当該接続は、例えば、配線１９によってなされている。なお、第１腕２１と第２腕２３との間においては、第１実施形態と同様に、配線１９によって検出電極１７Ａと検出電極１７Ｂとが接続されている。これらの２組に分けられた複数の検出電極１７が配線１９によって２つのパッド１３に接続されていることも第１実施形態と同様である。

上記の構成の説明から明らかなように、センサ素子２０１および当該センサ素子２０１を含む角速度センサの動作は、基本的に、第１実施形態のセンサ素子２０１および角速度センサ５１の動作と同様である。例えば、１対の駆動腕７のｘ軸方向における振動によって検出腕２０９がｙ軸方向に変位し、ｘ軸回りの回転によって検出腕２０９にｚ軸方向のコリオリの力が作用する新たな振動態様が実現される。また、例えば、第２腕２３は、コリオリの力の方向に曲がるように撓み変形し、第２腕２３から第１腕２１へは、コリオリの力の方向とは反対側へ第１腕２１を曲げようとするモーメントが作用する。

以上のとおり、本実施形態においても、検出腕２０９は、第１腕２１および第２腕２３を有している。従って、第１実施形態と同様の効果が奏される。例えば、コリオリの力の方向とは逆側へ第１腕２１を曲げようとするモーメントが第２腕２３から第１腕２１へ作用することによって、フレーム５に変形を生じさせようとするモーメント（図４の矢印ｙ３参照）が低減される。

また、本実施形態では、検出腕２０９は、２本のみの第１腕２１と、２本の第１腕２１の間に位置する１本のみの第２腕２３と、を有している。

従って、例えば、検出腕２０９の質量を大きくしつつ、検出腕２０９の均衡が取られ易い。その結果、例えば、ノイズの混入を低減できる。また、例えば、コリオリの力の方向とは逆側へ第１腕２１を曲げようとするモーメントを、２本の第１腕２１によって確実にフレーム５へ伝えつつ、応力集中が生じるおそれを低減することができる。

＜第３実施形態＞
（センサ素子）
図７（ａ）は、第３実施形態に係るセンサ素子３０１の構成を示す平面図である。ただし、この図では、センサ素子３０１の表面に設けられる導電層の図示は基本的に省略されている。

センサ素子３０１の圧電体３０３は、第１実施形態の圧電体３を２つ組み合わせたような形状となっている。すなわち、圧電体３０３は、２つのユニット３０４Ａおよび３０４Ｂを有しており、各ユニット３０４は、フレーム５と、フレーム５からｙ軸方向に互いに並列に延びる少なくとも１対（本実施形態では２対）の駆動腕７（７Ｃ〜７Ｊ）および検出腕３０９（３０９Ａおよび３０９Ｂ）とを有している。

２つのユニット３０４は、駆動腕７および検出腕３０９が延びる方向とは反対側同士を対向させるように配置され、共通の１対の実装部１１に支持されている。２つのユニット３０４間の距離は、例えば、フレーム５Ａおよび５Ｂが互いに接触しないように適宜に設定されてよい。２つのユニット３０４同士は、例えば、同一の形状および大きさ（ｘ軸に平行な不図示の対称軸に対して線対称の形状および大きさ）である。

（駆動腕）
また、第１実施形態の圧電体３は、１本のフレーム５に対して１対の駆動腕７を有していたところ、圧電体３０３のユニット３０４は、１本のフレーム５に対して２対の駆動腕７を有している。後述するように（図８（ａ）および図８（ｂ））、互いに隣接する２本の駆動腕７同士（７Ｃおよび７Ｄの２本、７Ｅおよび７Ｆの２本、７Ｇおよび７Ｈの２本、ならびに７Ｉおよび７Ｊの２本）は、互いにｘ軸方向の同一側へ共に曲がるように同一の位相で電圧が印加される。従って、互いに隣接する２本の駆動腕７は、第１実施形態の１本の駆動腕７に相当すると捉えられてよい。このように第１実施形態の駆動腕７を２本に分割することによって、例えば、駆動腕７の長さを短くしても駆動腕７全体としての質量を確保することができ、ひいては、小型化と検出感度の向上とを両立できる。

互いに隣接する２本の駆動腕７の間の中央の位置（または各駆動腕７の位置）は、例えば、第１実施形態において説明した駆動腕７の位置と同様とされてよい。互いに隣接する２本の駆動腕７の距離は、適宜に設定されてよい。互いに隣接する２本の駆動腕７の構成は、例えば、互いに同一である。ただし、互いに異なっていてもよい。圧電体３０３は、例えば、不図示の対称軸（検出腕９）に対して線対称の形状であり、複数の駆動腕７の形状および配置も線対称である。

（検出腕）
検出腕３０９は、第１実施形態の検出腕９と同様に、フレーム５から延びる第１腕３２１と、第１腕３２１の先端側部分に連結され、第１腕３２１の先端側からフレーム５側へ延びる第２腕３２３（３２３Ａおよび３２３Ｂ）とを有している。ただし、第１腕３２１および第２腕３２３の少なくとも一方（本実施形態では双方）は、ｚ軸方向に貫通し、各腕に沿って延びる１以上の貫通溝（符号省略）を有している。別の観点では、第１腕３２１および第２腕３２３それぞれは、互いに並列に延び、根元および先端において互いに連結されている複数の分割腕３２４を有している。

検出腕３０９、第１腕３２１および第２腕３２３の構成は、貫通溝が設けられていることを除いて、第１実施形態の検出腕９、第１腕２１および第２腕２３の構成と同様でよい。ただし、具体的な寸法等は、貫通溝が設けられていることに応じて第１実施形態と異なっていてもよい。

第１腕３２１および第２腕３２３それぞれにおける分割腕３２４の本数、幅、および間隔は、適宜に設定されてよい。複数の分割腕３２４の幅は、複数の分割腕３２４において互いに同一であってもよいし（図示の例）、異なっていてもよい。複数の分割腕３２４の間隔が複数存在する場合において、当該複数の間隔は、複数の分割腕３２４において互いに同一であってもよいし（図示の例における第１腕２１）、異なっていてもよい。

（励振電極、検出電極および配線）
特に図示しないが、各駆動腕７においては、例えば、第１実施形態の駆動腕７と同様に、２つの励振電極１５Ａおよび２つの励振電極１５Ｂが設けられている。各駆動腕７における励振電極１５の配線１９による接続関係も第１実施形態と同様である。

互いに隣接する２本の駆動腕７は、第１実施形態の１本の駆動腕７に相当し、互いに同一位相で電圧が印加されるものであるから、この２本の駆動腕７間においては、励振電極１５Ａ同士が同電位とされ、励振電極１５Ｂ同士が同電位とされる。

各ユニット３０４において、検出腕３０９を挟んで線対称に配置される２本の駆動腕７は、第１実施形態の１対の駆動腕７に相当するから、この２本の駆動腕７間においては、励振電極１５Ａと励振電極１５Ｂとが同電位とされる。

２つのユニット３０４に着目すると、検出腕９に対してｘ軸方向の同一側に位置する駆動腕７（７Ｃ、７Ｄ、７Ｇおよび７Ｈ、または７Ｅ、７Ｆ、７Ｉおよび７Ｊ）において、励振電極１５Ａ同士が同一の電位とされ、励振電極１５Ｂ同士が同一の電位とされる。従って、複数の励振電極１５に交流電圧が印加されると、検出腕９に対してｘ軸方向の同一側に位置する駆動腕７は、ｘ軸方向において互いに同一側に曲がるように振動する。

同電位となるべき励振電極１５同士は、例えば、配線１９によって互いに接続されている。そして、２組に分けられた全ての励振電極１５は、配線１９を介して４つのパッド１３のうち２つに接続され、ひいては、駆動回路１０３に接続されている。

図７（ｂ）は、図７（ａ）のVIIｂ−VIIｂ線における断面図である。

検出腕３０９においては、第１実施形態の第１腕２１および第２腕２３のそれぞれにおける検出電極１７の配置と同様の配置で、各分割腕３２４に検出電極１７が設けられている。すなわち、検出電極１７Ａは、各分割腕３２４において、−ｘの側面の＋ｚの領域および＋ｘの側面の−ｚの領域に設けられている。検出電極１７Ｂは、各分割腕３２４において、−ｘの側面の−ｚの領域および＋ｘの側面の＋ｚの領域に設けられている。

特に図示しないが、各分割腕３２４における検出電極１７の接続関係は、第１実施形態の第１腕２１および第２腕２３のそれぞれにおける検出電極１７の接続関係と同様である。すなわち、検出電極１７Ａ同士が接続され、検出電極１７Ｂ同士が接続されている。これにより、各分割腕３２４は、第１腕２１および第２腕２３等と同様に、ｚ軸方向への曲げ変形に応じた信号を出力可能である。

また、特に図示しないが、第１腕３２１は、複数の分割腕３２４を含む全体が第１実施形態の第１腕２１と同様に機能するように複数の検出電極１７が接続される。すなわち、複数の分割腕３２４間において、検出電極１７Ａ同士が接続され、検出電極１７Ｂ同士が接続されている。第２腕３２３についても同様である。

各検出腕３０９において、第１腕３２１および第２腕３２３は、第１実施形態の第１腕２１および第２腕２３に相当するから、特に図示しないが、第１腕３２１および第２腕３２３の間においては、検出電極１７Ａと検出電極１７Ｂとが接続されている。すなわち、第１腕３２１および第２腕３２３は、ｚ軸方向において互いに逆側に曲がるように撓み変形したときに検出信号が加算される。

検出腕３０９Ａと検出腕３０９Ｂとの間においては、検出電極１７Ａと検出電極１７Ｂとが接続される。このような接続関係においては、検出腕３０９Ａおよび３０９Ｂがｚ軸方向の互いに逆側にコリオリの力を受けて撓み変形するときに、両者において生じる信号が加算される。

複数の検出電極１７の接続は、例えば、配線１９によってなされている。２組に分けられた全ての検出電極１７は、配線１９によって４つのパッド１３のうち２つに接続されており、ひいては、検出回路１０５に接続されている。

（角速度センサの動作）
図８（ａ）および図８（ｂ）は、圧電体３０３の励振状態を示す模式的な平面図であり、第１実施形態の図４（ａ）および図４（ｂ）に対応している。これらの図において、検出腕３０９は、説明の便宜上、１本の腕のように模式的に示されている。

各ユニット３０４における励振は、第１実施形態における圧電体３の励振と基本的に同様である。ただし、既述のように、各ユニット３０４においては、互いに隣接する２本の駆動腕７は、互いに同一側に共に曲がるように同一の位相で電圧が印加され、圧電体３の１本の駆動腕７に相当する。

２つのユニット３０４に着目すると、上記のように検出腕９に対してｘ軸方向の同一側（正側または負側）に位置する駆動腕７において、励振電極１５Ａ同士が接続され、励振電極１５Ｂ同士が接続されているから、当該同一側に位置する駆動腕７同士は、同一の位相で電圧が印加され、ｘ軸方向の同一側に曲がる。従って、フレーム５Ａおよび５Ｂは、互いに逆側へ撓む。また、検出腕９Ａおよび９Ｂは、互いに逆側へ変位する。

図８（ｃ）および図８（ｄ）は、センサ素子３０１における、コリオリの力による検出腕３０９の振動を説明するための模式的な斜視図であり、図８（ａ）および図８（ｂ）の状態に対応している。ここでも、検出腕３０９は、説明の便宜上、１本の腕のように模式的に示されている。

図８（ａ）および図８（ｂ）を参照して説明した振動が生じている状態で、センサ素子３０１がｘ軸回りに回転されると、各ユニット３０４においては、第１実施形態と同様に、コリオリの力によって検出腕３０９がｚ軸方向に振動する。このとき、検出腕３０９Ａおよび３０９Ｂは、ｙ軸方向において互いに逆側へ変位する位相で振動しているから、ｘ軸回りの回転方向に対して同一側にコリオリの力を受ける。別の観点では、検出腕３０９Ａおよび３０９Ｂは、ｚ軸方向において互いに逆側へ曲がるように振動する。

そして、各検出腕３０９の変形によって生じる信号（電圧）は、検出電極１７によって取り出される。１対の検出腕３０９において取り出された信号は、加算されてパッド１３から出力される。

以上のとおり、第３実施形態に係るセンサ素子３０１は、第１実施形態のセンサ素子１に相当するユニット３０４を含むものである。従って、第１実施形態と同様の効果が奏される。例えば、コリオリの力の方向とは逆側へ第１腕３２１を曲げようとするモーメントが第２腕３２３から第１腕３２１へ作用することによって、フレーム５に捩り変形を生じさせようとするモーメント（図４の矢印ｙ３参照）が低減される。

また、本実施形態では、圧電体３０３は、フレーム５、（少なくとも）１対の駆動腕７および検出腕３０９の組み合わせを、フレーム５の１対の駆動腕７が延び出る側とは反対側を互いに対向させて２組有している（２つのユニット３０４を有している。）。

従って、例えば、２つの検出腕３０９において検出された信号を加算することによって検出感度を向上させることができる。また、例えば、第１実施形態では、１対の実装部１１の間かつｙ軸方向の負側の領域がデッドスペースになっているが、このようなスペースの有効利用が図られる。その結果、感度向上と小型化との両立が図られる。

＜第４実施形態＞
図９は、第４実施形態に係る角速度センサ４５１の構成（特にセンサ素子４０１）を示す斜視図である。ただし、この図では、センサ素子４０１の表面に設けられる導電層の図示は基本的に省略されている。

センサ素子４０１は、第３実施形態のセンサ素子３０１と同様に、第１実施形態のセンサ素子１を２つ有するものと捉えることが可能である。ただし、センサ素子３０１は、センサ素子１（ユニット３０４）の、駆動腕７が延び出る側とは反対側同士を対向させた構成に相当したのに対して、センサ素子４０１は、センサ素子１の、駆動腕７が延び出る側同士を対向させた構成に相当する。また、センサ素子４０１では、実装部１１は設けられていない。センサ素子４０１（角速度センサ５１）の構成は、具体的には、以下のとおりである。

角速度センサ４５１は、例えば、センサ素子４０１と、センサ素子４０１を支持する複数（図示の例では４つ）の端子４０２とを有している。センサ素子４０１は、圧電体４０３を有している。

（圧電体の形状）
圧電体４０３の材料および分極方向は第１実施形態の圧電体３と同様である。また、圧電体４０３は、例えば、圧電体３と同様に、全体が一体的に形成されており、その厚さ（ｚ軸方向）は一定である。また、圧電体４０３は、例えば、ｙ軸に平行な不図示の対称軸に対して線対称の形状、かつｘ軸に平行な不図示の対称軸に対して線対称に形成されている。

圧電体３は、例えば、１対のフレーム５（５Ａおよび５Ｂ）と、１対のフレーム５に架け渡された１対の駆動腕４０７（４０７Ａおよび４０７Ｂ）と、１対のフレーム５から延びている１対の検出腕９（９Ａおよび９Ｂ）とを有している。

１対のフレーム５は、ｙ軸方向において互いに対向している。各フレーム５の構成は、第１実施形態と同様でよい。フレーム５の撓み変形の固有振動数が、駆動腕４０７の、電圧印加によって励振される方向における固有振動数、および／または検出腕９の、コリオリの力によって振動する方向における固有振動数に近づくように調整されてよいことも第１実施形態と同様である。

１対の駆動腕４０７は、１対のフレーム５に架け渡され、ｘ軸方向において互いに対向している。従って、１対のフレーム５および１対の駆動腕４０７は、全体として開口を囲む枠形状（環形状）を構成している。各駆動腕４０７は、例えば、ｙ軸方向に直線状に延びる長尺状とされている。１対のフレーム５と１対の駆動腕４０７とは、例えば、互いの両端同士において接続されており、矩形を構成している。

なお、各駆動腕４０７は、第１実施形態の駆動腕７を縦に連結したものと捉えることができる。すなわち、フレーム５Ａから延びる駆動腕７Ｋおよび７Ｌは、駆動腕７Ａおよび７Ｂに対応し、同様に、フレーム５Ｂから延びる駆動腕７Ｍおよび７Ｎは、駆動腕７Ａおよび７Ｂに対応すると捉えることができる。そして、駆動腕７Ｋの先端と駆動腕７Ｍの先端とが連結され、駆動腕７Ｌの先端と駆動腕７Ｎの先端とが連結されている。

各駆動腕７の構成は、第１実施形態と同様でよい。また、図示のように、駆動腕７の先端同士の連結部は、駆動腕７よりも幅が広い幅広部４０７ｄとされている。なお、このような幅広部４０７ｄは設けられなくてもよい。

１対の検出腕９は、例えば、１対のフレーム５の内側（１対のフレーム５の間）に位置している。各検出腕９の構成は、第１実施形態と同様でよい。

（パッドおよび端子）
複数の端子４０２は、センサ素子４０１を不図示の実装基体（例えばパッケージの一部または回路基板）に実装するためのものである。複数の端子４０２は、例えば、複数の端子４０２とセンサ素子４０１との接合位置の平行移動および／または回転移動を許容し、ひいては、後述する圧電体４０３の振動を許容可能に、センサ素子４０１を弾性支持するように構成されている。図示の例では、端子４０２は、厚さおよび幅が比較的小さく、また、適宜な屈曲部を有する長尺状の板金によって構成されている。

センサ素子４０１は、例えば、その下面を不図示の実装基体に対向させて配置される。複数の端子４０２は、例えば、一端側部分が圧電体４０３の表面（例えば下面）に設けられた複数のパッド１３と接合され、他端側部分が不図示の実装基体のパッドに接合される。これにより、センサ素子４０１と実装基体との電気的な接続がなされ、また、センサ素子４０１（圧電体４０３）は、振動可能な状態で支持される。

複数のパッド１３の圧電体４０３における位置は、適宜に設定されてよい。図示の例では、１対のフレーム（２辺）に４つのパッド１３が設けられている態様を図示している。この他、例えば、１対の駆動腕４０７（２辺）に４つのパッド１３が設けられたり、１対のフレーム５および１対の駆動腕４０７（４辺）に４つのパッド１３が設けられたり、１対のフレーム５および１対の駆動腕４０７がなす４つの角部に４つのパッド１３が設けられたりしてもよい。

（励振電極、検出電極および配線）
上述のように、駆動腕７Ｋおよび７Ｌは、第１実施形態の駆動腕７Ａおよび７Ｂに相当するものである。従って、特に図示しないが、駆動腕７Ｋおよび７Ｌにおいては、第１実施形態の駆動腕７Ａおよび７Ｂと同様に、複数の励振電極１５が配置され、また接続されている。駆動腕７Ｍおよび７Ｎについても同様である。

各駆動腕４０７に着目すると、互いに先端が連結された２つの駆動腕７（７Ｋおよび７Ｍ、または７Ｌまたは７Ｎ）の間においては、励振電極１５Ａ同士が同電位とされ、励振電極１５Ｂ同士が同電位とされる。従って、複数の励振電極１５に交流電圧が印加されると、各駆動腕４０７において、２つの駆動腕７は、ｘ軸方向の互いに同一側に曲がるように撓み変形する。

特に図示しないが、各駆動腕４０７においてその長手方向の概ね全体に亘って（２つの駆動腕７の区別なく）、１対の励振電極１５Ａおよび／または１対の励振電極１５Ｂが設けられてもよい。例えば、１本の駆動腕４０７につき４つの励振電極１５が設けられてもよい。特に、幅広部４０７ｄが設けられない態様においては、このような各駆動腕４０７の長手方向全体に亘る励振電極１５の形成が容易である。

上記から理解されるように、励振電極１５の説明において、励振電極１５が駆動腕４０７内において駆動腕７毎に設けられているか否かを区別する必要は必ずしもない。以下では、駆動腕７毎に１対の励振電極１５Ａおよび１対の励振電極１５Ｂが設けられていても、１本の駆動腕４０７に１対の励振電極１５Ａおよび１対の励振電極１５Ｂが設けられていると表現することがある。

同電位となるべき励振電極１５同士は、例えば、配線１９によって互いに接続されている。そして、２組に分けられた全ての励振電極１５は、配線１９を介して４つのパッド１３のうち２つに接続され、ひいては、駆動回路１０３に接続されている。

各検出腕９（９Ａおよび９Ｂ）は、第１実施形態の検出腕９と同様のものである。従って、各検出腕９における検出電極１７の配置および接続関係は、第１実施形態と同様である。

１対の検出腕９の間においては、第３実施形態と同様に、検出電極１７Ａと検出電極１７Ｂとが接続されている。従って、１対の検出腕９がｚ軸方向に関して互いに逆側に変形するように振動したときに、両者において生じた信号が加算される。

複数の検出電極１７の接続は、例えば、配線１９によってなされている。２組に分けられた全ての検出電極１７は、配線１９によって４つのパッド１３のうち２つに接続されており、ひいては、検出回路１０５に接続されている。

（角速度センサの動作）
図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、圧電体４０３の励振を説明するための模式的な平面図である。これらの図では、各検出腕９は、第１腕２１および第２腕２３の区別なく、その全体が１本の腕として模式的に示されている。図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、励振電極１５に印加されている交流電圧の位相が互いに１８０°ずれている。

１対の駆動腕４０７の間においては、励振電極１５Ａと励振電極１５Ｂとが同電位とされているから、励振電極１５に交流電圧が印加されると、１対の駆動腕４０７は、ｘ軸方向において互いに逆側に撓み変形するように互いに逆の位相で励振される。

このとき、図１０（ａ）に示すように、１対の駆動腕７がｘ軸方向において１対の駆動腕７の内側に撓むと、その曲げモーメントが１対のフレーム５に伝わり、１対のフレーム５はｙ軸方向において１対のフレーム５の外側へ撓む。その結果、１対の検出腕９が１対のｙ軸方向において１対のフレーム５の外側へ変位する。

逆に、図１０（ｂ）に示すように、１対の駆動腕７がｘ軸方向において１対の駆動腕７の外側に撓むと、その曲げモーメントが１対のフレーム５に伝わり、１対のフレーム５はｙ軸方向において１対のフレーム５の内側へ撓む。その結果、１対の検出腕９が１対のｙ軸方向において１対のフレーム５の内側へ変位する。

従って、１対の駆動腕７が励振されることによって、１対の検出腕９がｙ軸方向において振動することになる。なお、第１実施形態では、駆動腕７は、片持ち梁状であったことから、ｘ軸方向において、曲がった側に先端（自由端）が変位したが、本実施形態では、駆動腕４０７は、両端支持の梁状であることから、ｘ軸方向において曲がった側とは反対側に中央部が変位する。また、駆動腕７の曲がる方向とフレーム５の曲がる方向との関係も、本実施形態は第１実施形態とは逆である。

図１０（ｃ）および図１０（ｄ）は、コリオリの力による１対の検出腕９の振動を説明するための模式的な斜視図である。これらの図では、検出腕９は、第１腕２１および第２腕２３の区別なく、その全体が１本の腕として模式的に示されている。図１０（ｃ）および図１０（ｄ）は、図１０（ａ）および図１０（ｂ）の状態に対応している。

図１０（ａ）および図１０（ｂ）を参照して説明したように圧電体４０３が振動している状態で、センサ素子１がｘ軸回りに回転されると、１対の検出腕９は、ｙ軸方向に振動（変位）していることから、コリオリの力によって回転軸（ｘ軸）と振動方向（ｙ軸）とに直交する方向（ｚ軸方向）において振動（変形）する。

また、１対の検出腕９は、ｙ軸方向において互いに逆側に変位するように振動していることから、コリオリの力によってｘ軸回りの回転方向に関して互いに同一側へ変位する。別の観点では、１対の検出腕９は、ｚ軸方向において互いに逆側に変位する。

そして、各検出腕９の変形によって生じる信号（電圧）は、検出電極１７によって取り出される。１対の検出腕９において取り出された信号は、加算されてパッド１３から出力される。

以上のとおり、第３実施形態においても、センサ素子４０１は、第１腕２１および第２腕２３を含む検出腕９を有している。従って、第１実施形態と同様の効果が奏される。例えば、コリオリの力の方向とは逆側へ第１腕２１を曲げようとするモーメントが第２腕２３から第１腕２１へ作用することによって、フレーム５に変形を生じさせようとするモーメント（図４の矢印ｙ３参照）が低減される。

また、本実施形態では、圧電体４０３は、１対のフレーム５と、１対の駆動腕４０７と、１対の検出腕９とを有している。１対のフレーム５は、両端がｘ軸方向において離れている長尺形状を有し、ｙ軸方向において互いに対向している。１対の駆動腕４０７は、それぞれ１対のフレーム５の間に架け渡され、ｘ軸方向において互いに対向している。１対の検出腕９は、ｘ軸方向において１対の駆動腕４０７の間となる位置にて１対のフレーム５からｙ軸方向に延びている。複数の励振電極１５は、１対の駆動腕４０７をｘ軸方向に励振する電圧を印加可能な配置で設けられている。配線１９は、１対の駆動腕４０７をｘ軸方向において互いに逆側へ振動させる互いに逆の位相の電圧が複数の励振電極１５から１対の駆動腕４０７に印加される接続関係で複数の励振電極１５を接続している。

従って、第１〜第３実施形態と同様に、１対の駆動腕４０７の励振によってフレーム５を湾曲（振動）させ、検出腕９を変位（振動）させ、この変位している検出腕９に作用するコリオリの力によって角速度を検出するという新たな振動態様による検出が可能になる。

また、第１〜第３実施形態と比較すると、本実施形態では、１対の駆動腕４０７それぞれの両端が１対のフレーム５に接続され、各フレーム５に検出腕９が設けられていることから、１対の駆動腕４０７の振動が効率的に１対の検出腕９に伝わる。その結果、例えば、検出感度が向上する。

また、本実施形態では、１対の検出腕９は、１対のフレーム５の内側へ延びている。

すなわち、１対の検出腕９は、１対のフレーム５および１対の駆動腕４０７によって構成される開口内に位置する。従って、例えば、検出腕９が１対のフレーム５の外側へ延びる態様（当該態様も本開示に含まれる）に比較して、センサ素子１の小型化が図られる。

＜多軸角速度センサ＞
（全体構成）
図１１は、上述した角速度センサを含む多軸角速度センサ５５０の構成を示す平面図である。

多軸角速度センサ５５０は、例えば、ｘ軸回りの角速度を検出するｘ軸センサ３５１と、ｙ軸回りの角速度を検出するｙ軸センサ６５１と、ｚ軸回りの角速度を検出するｚ軸センサ７５１とを有している。なお、図示の例では、ｘ軸センサ３５１として第３実施形態に係る角速度センサを示しているが、ｘ軸センサ３５１は、上述した他の実施形態の角速度センサとされてもよい。

ｘ軸センサ３５１は、例えば、センサ素子３０１と、センサ素子３０１に電圧を印加する駆動回路１０３（図３）と、センサ素子３０１から信号を検出する検出回路１０５（図３）とを有している。これらの構成および動作については既に述べたとおりである。

ｙ軸センサ６５１は、例えば、センサ素子６０１と、センサ素子６０１に電圧を印加する駆動回路１０３（図３）と、センサ素子６０１から信号を検出する検出回路１０５（図３）とを有している。

ｙ軸センサ６５１は、例えば、ｘ軸センサ３５１と同様に、圧電振動式のものである。センサ素子６０１は、圧電体６０３を有している。圧電体６０３は、例えば、基部６０５と、基部６０５に支持されている１以上の駆動腕７（７Ｏ〜７Ｒ）および１以上の検出腕６０９（６０９Ａおよび６０９Ｂ）と、基部６０５を支持する１対の実装部１１とを有している。

ｚ軸センサ７５１は、例えば、センサ素子７０１と、センサ素子７０１に電圧を印加する駆動回路１０３（図３）と、センサ素子７０１から信号を検出する検出回路１０５（図３）とを有している。

ｚ軸センサ７５１は、例えば、ｘ軸センサ３５１と同様に、圧電振動式のものである。センサ素子７０１は、圧電体７０３を有している。圧電体７０３は、例えば、ｘ軸センサ３５１の圧電体３０３において、検出腕３０９Ａおよび３０９Ｂに代えて、検出腕６０９Ｃおよび６０９Ｄを設けたものである。

ｙ軸センサ６５１およびｚ軸センサ７５１の検出腕６０９は、検出腕９とは異なり、第１腕２１および第２腕２３を有さないものである。すなわち、検出腕６０９は、基部６０５から一方向へ延びる形状である。

センサ素子３０１、センサ素子６０１およびセンサ素子７０１は、例えば、ｘ軸方向に配列されている。なお、３つのセンサ素子の並び順は図示以外のものであってもよい。これらのセンサ素子の圧電体は、例えば、一体的に形成されて互いに固定されている。すなわち、多軸角速度センサ５５０は、センサ素子３０１の圧電体３０３、センサ素子６０１の圧電体６０３およびセンサ素子７０１の圧電体７０３を含む圧電体５０２を有している。具体的には、例えば、これらの圧電体は、隣り合うもの同士で実装部１１を共用するように固定されており、圧電体５０２は、合計で４つの実装部１１を有している。

互いに隣り合う２つのセンサ素子の圧電体に共用される実装部１１には、貫通孔１１ａが形成されている。貫通孔１１ａは、例えば、ｚ軸方向に貫通し、概ね一定の幅でｙ軸方向（実装部１１に沿う方向）に延びるスリット状である。パッド１３は、例えば、貫通孔１１ａに対してｙ軸方向の外側に位置している。貫通孔１１ａが形成されていることによって、例えば、センサ素子同士の振動の相互影響が緩和される。

ｘ軸センサ３５１、ｙ軸センサ６５１およびｚ軸センサ７５１において、駆動回路１０３は共用されてよい。別の観点では、これら３つの角速度センサの圧電体を励振するときの周波数は同一とされてよい。このとき、励振用の１対のパッド１３は、３つの角速度センサにおいて共用されてよい。従って、多軸角速度センサ５５０は、励振用の２つのパッド１３と、各角速度センサにおける検出用の２つのパッド１３とを含む、合計８つのパッド１３を含んでいればよい。図示の例では、８つのパッド１３は、上述のように共用化された４つの実装部１１それぞれの端部に設けられている。なお、駆動回路１０３は、３つの角速度センサの一部または全部において共用されなくてもよく、この場合において、８つを超えるパッド１３が実装部１１の適宜な位置に設けられてよい。また、この場合において、３つの角速度センサの圧電体を励振するときの周波数は、互いに異なっていてもよいし、互いに同一であってもよい。

（ｙ軸センサ）
ｙ軸センサ６５１は、公知のものを含め、種々の構成とされてよく、以下では、その一例について説明する。

圧電体６０３は、基部６０５と、４本（２対）の駆動腕７Ｏ、７Ｐ、７Ｑおよび７Ｒと、２本の検出腕６０９Ａおよび６０９Ｂとを有している。４本の駆動腕７は、基部６０５からｙ軸方向の一方側（図示の例では正側）に延びており、また、ｙ軸に平行な不図示の対称軸に対して線対称に構成されている。２本の検出腕６０９は、基部６０５から駆動腕７とは反対側へ延びている。

図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、圧電体６０３の励振状態を説明するための模式的な平面図である。

４本の駆動腕７Ｏ、７Ｐ、７Ｑおよび７Ｒは、例えば、第３実施形態の駆動腕７Ｃ、７Ｄ、７Ｅおよび７Ｆと同様に、ｘ軸方向の同一側（正側または負側）に位置する２本同士がｘ軸方向において互いに同一側へ曲がり、かつｘ軸方向の正側に位置する２本とｘ軸方向の負側に位置する２本とがｘ軸方向において互いに逆側へ曲がるように励振される。なお、この駆動腕７の振動によって、基部６０５は湾曲する必要はなく、また、検出腕６０９Ａおよび６０９Ｂは振動する必要はない。

上記の動作から理解されるように、圧電体６０３の励振電極１５の配置および接続は、第３実施形態と同様でよい。そして、２組に分けられた全ての励振電極１５は、配線１９により２つのパッド１３に接続されており、ひいては、駆動回路１０３に接続されている。

図１２（ｃ）および図１２（ｄ）は、圧電体６０３のコリオリの力による振動を説明するための模式的な斜視図である。

上記のように駆動腕７が振動されている状態で、圧電体６０３がｙ軸回りに回転されると、駆動腕７には、振動方向（ｘ軸方向）および回転軸（ｙ軸）に直交する方向（ｚ軸方向）にコリオリの力が作用する。その結果、駆動腕７は、ｚ軸方向において撓み変形するように振動する。ｘ軸方向の負側に位置する駆動腕７Ｏおよび７Ｐと、ｘ軸方向の正側に位置する駆動腕７Ｑおよび７Ｒとは、ｘ軸方向において互いに逆側に振動していることから、回転軸回り（ｙ軸回り）において同一側へ曲がるように振動する。すなわち、両者は、ｚ軸方向において互いに逆側へ曲がるように振動する。

この駆動腕７のｚ軸方向における振動は、基部６０５を介して検出腕６０９Ａおよび６０９Ｂに伝わる。そして、検出腕６０９は、ｘ軸方向において同一側に位置する駆動腕７とはｚ軸方向の逆側へ曲がるように振動する。また、２つの検出腕６０９は、ｚ軸方向において互いに逆側へ曲がるように振動する。

このような検出腕６０９に生じる信号を取り出すために、例えば、各検出腕６０９においては、第１実施形態の第１腕２１または第２腕２３に設けられた検出電極１７（図３）が設けられる。各検出腕６０９における検出電極１７の配置および接続関係は、第１腕２１または第２腕２３におけるものと同様である。また、互いに逆側へ曲がる２つの検出腕６０９の信号を加算するために、２つの検出腕６０９間においては、検出電極１７Ａと検出電極１７Ｂとが配線１９によって接続されている。そして、２組に分けられた全ての検出電極１７は、配線１９によって２つのパッド１３に接続されており、ひいては、検出回路１０５に接続されている。

ｙ軸センサは、上記の構成の他、例えば、特開２０１５−９９１３０に開示されている８本の駆動腕と２本の検出腕とを有するもの、１本の駆動腕と１本の検出腕とを有する音叉状のもの、ｙ軸方向の同一側に延びる１対の駆動腕と１対の検出腕とを有するものなど、種々の構成のものとされてよい。実装部を有さず、基部において実装されるものであってもよい。

（ｚ軸センサ）
ｚ軸センサ７５１は、例えば、ｘ軸センサ３５１と同様に、駆動腕７のｘ軸方向における振動によってフレーム５をｙ軸方向に撓み変形させ、これにより検出腕６０９をｙ軸方向に振動（変位）させる新たな振動態様を利用するものである。従って、ｚ軸センサ７５１において、励振電極１５の配置および接続関係は、ｘ軸センサ３５１と同様でよい。

図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、コリオリの力による検出腕６０９の振動を説明するための模式的な平面図である。図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、図８（ａ）および図８（ｂ）の状態に対応している。

図８（ａ）および図８（ｂ）を参照して説明した振動が生じている状態で、センサ素子７０１がｚ軸回りに回転されると、検出腕６０９は、ｙ軸方向に振動（変位）していることから、コリオリの力によって回転軸（ｚ軸）と振動方向（ｙ軸方向）とに直交する方向（ｘ軸方向）において振動（変形）する。また、１対の検出腕６０９は、ｙ軸方向において互いに逆側に変位する位相で振動しているから、ｚ軸回りの回転方向に対して同一側にコリオリの力を受ける。別の観点では、検出腕６０９Ａおよび６０９Ｂは、ｘ軸方向において互いに逆側へ曲がるように振動する。

このような検出腕６０９に生じる信号を取り出すために、例えば、各検出腕６０９においては、特に図示しないが、第１実施形態の励振電極１５（図３）と同様の配置および接続関係の検出電極が設けられる。また、互いに逆側へ曲がる２つの検出腕６０９の信号を加算するために、２つの検出腕６０９間においては、励振電極１５Ａと同様の配置の検出電極と、励振電極１５Ｂと同様の配置の検出電極とが配線１９によって接続される。そして、２組に分けられた全ての検出電極は、配線１９によって２つのパッド１３に接続されており、ひいては、検出回路１０５に接続されている。

なお、図示のｚ軸センサ７５１は、第３実施形態のセンサをベースとしているが、他の実施形態のセンサをベースとしてもよい。

本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。

センサ素子（角速度センサ）は、検出腕に直交する軸回り（ｘ軸回り）の回転を検出するものに限定されない。センサ素子は、第１腕および第２腕を包含する平面（ｘｙ平面に平行な平面）に対して交差する方向にコリオリの力が生じるものであればよい。例えば、図１１および図１２を参照して説明したｙ軸センサ６５１において、検出腕６０９に代えて、第１腕２１および第２腕２３を有する検出腕９が設けられてもよい。

また、実施形態の説明においても言及したように、センサ素子は、基部（フレーム５）を撓み変形させる新たな振動態様を利用するものに限定されないし、捩り変形が生じやすい長尺状の基部を有するものにも限定されない。どのような振動態様および基部の形状であっても、実施形態と同様の効果（基部へ逃げる振動エネルギーの低減）または他の効果が奏される。

実施形態では、１本のフレーム５（基部）からｙ軸方向の一方側にのみ検出腕が延び、検出腕に作用するコリオリの力によって基部に捩り変形を生じさせようとするモーメントが加えられるセンサ素子を例示した。ただし、センサ素子は、一つの基部からｙ軸方向の双方に検出腕が延びることなどにより、上記のようなモーメントが基部に加えられない態様とされてもよい。

例えば、第１実施形態において、同一のフレーム５からｙ軸方向の両側へ、１対の駆動腕７および１つの検出腕９が延び、合計で４本の駆動腕７および２本の検出腕９が設けられてもよい。そして、ｙ軸方向の正側の１対の駆動腕７と、ｙ軸方向の負側の１対の駆動腕７との位相を１８０°異ならせてもよい。この場合、２つの検出腕９は、ｙ軸方向に互いに同一側に振動する。そして、センサ素子がｘ軸回りに回転すると、コリオリの力は、２つの検出腕９に対してｚ軸方向の同一側に作用する。

また、例えば、第４実施形態（図９）において、検出腕９を１対のフレーム５の内側だけでなく、外側にも設けるようにしてもよい（合計４本の検出腕９を設けてもよい。）。この場合、センサ素子がｘ軸回りに回転すると、コリオリの力は、１本のフレーム５に対してｙ軸方向の両側に位置する２つの検出腕９に対してｚ軸方向の同一側に作用する。

検出腕は、１対の駆動腕の間の中央に設けられるものに限定されない。このことは、既に言及したように第１腕および第２腕を有する検出腕がｙ軸センサに適用されてよいこと、ｙ軸センサとして、音叉型のもの、偶数本の検出腕が線対称に配置されたもの等が知られていることからも明らかである。

検出腕において、第１腕および第２腕の数は、適宜に設定されてよい。例えば、検出腕は、１本のみの第１腕と、１本のみの第２腕とを有していてもよい。別の観点では、１本の検出腕は、線対称の形状でなくてもよい。なお、例えば、偶数本の検出腕が線対称に設けられる場合においては、１本の検出腕が線対称の形状でなくても、センサ素子全体としての対称性は確保される。

実施形態では、第２腕から第１腕へ作用するモーメントによって第１腕がコリオリの力の方向とは逆側へ曲がる態様を例示した。ただし、第１腕は、第２腕からコリオリの力の方向とは逆側へ曲がるモーメントを受けつつも、第１腕に直接的に作用するコリオリの力などによって、コリオリの力の方向に曲がってもよい。この場合であっても、例えば、基部へ伝わる振動エネルギーが低減される効果が奏されることに変わりはない。なお、第１腕がコリオリの力の方向に対して曲がる方向は、例えば、第１腕および第２腕の質量を調整することによって設定可能である。例えば、第２腕の質量を相対的に大きくすれば実施形態のような動作となる。

駆動腕および検出腕は、互いに平行でなくてもよい。また、第１腕および第２腕も、互いに平行でなくてもよい。すなわち、第１腕と第２腕とは互いに傾斜していてもよい。検出電極は、第１腕および第２腕の一方にのみ設けられていてもよい。

複数の実施形態は、適宜に組み合わされてよい。例えば、第３実施形態の互いに隣接する２以上の駆動腕（例えば７Ｃおよび７Ｄ）が１本の駆動腕のように同一位相で励振される構成は、第１実施形態または第２実施形態に適用されてもよい。また、例えば、第３実施形態の第１腕および／または第２腕に溝を形成する構成は、第１、第２または第４実施形態に適用されてもよい。第３または第４実施形態の検出腕は、第１実施形態のように１本の第１腕と２本の第２腕とを有するものではなく、第２実施形態のように２本の第１腕と１本の第２腕とを有するものとされてもよい。

実施形態において説明した新たな振動態様を利用する場合において、１本のフレームから延びる駆動腕の本数と検出腕の本数との組み合わせは適宜である。例えば、１対の駆動腕に対して、ｙ軸方向の正側に延びる検出腕と、ｙ軸方向の負側に延びる検出腕とが設けられてもよい。また、１対の駆動腕の間に、互いに並列に延びる２本以上の検出腕が設けられてもよい。

第１〜第３実施形態において、圧電体は、実施形態に示したようなｙ軸方向に延びる実装部を有していなくてもよい。例えば、フレームの両端において複数のパッドが設けられて実装されてもよい。すなわち、フレームのうちパッドが設けられる部分が被支持部とされてもよい。

また、第１〜第３実施形態において、圧電体は、ｙ軸方向の一方側に延びる（少なくとも）１対の駆動腕、およびｙ軸方向の他方側に位置する１本の検出腕のみを有する構成（２つ又のフォークのような形状）であってもよい。すなわち、１対の駆動腕と、検出腕とは、同一方向に（並列に）延びている必要はない。また、第４実施形態においても、１対のフレームの外側に位置する検出腕のみが設けられてもよい。

第３実施形態（図７）では、２つのユニット３０４のフレーム５側同士を対向させた。しかし、これとは逆に、２つのユニット３０４のフレーム５とは反対側同士を対向させ、この２つのユニット３０４を１対の実装部１１で支持してもよい。また、第３実施形態では、２つのユニット３０４は、互いに同一の位相で励振されたが、互いに逆の位相で励振されてもよい。また、第３実施形態のように２つのユニット３０４のフレーム５同士を対向させる場合において、２つのフレーム５は、それぞれ環形状の一部によって構成され、環形状の端部が直接または間接に実装部１１に連結されてもよい。

第４実施形態（図９）では、１対のフレームおよび１対の駆動腕は、矩形を構成したが、６角形または８角形などの他の環形状を構成してもよい。

センサ素子または角速度センサは、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）の一部として構成されてよい。この場合において、ＭＥＭＳの基板上にセンサ素子を構成する圧電体が実装されてもよいし、ＭＥＭＳの基板が圧電体によって構成されており、その一部によってセンサ素子の圧電体が構成されてもよい。

多軸角速度センサは、ｘ軸センサ、ｙ軸センサおよびｚ軸センサのうちいずれか２つのみを有するものであってもよい。実施形態では、３つの角速度センサの圧電体は、ｘ軸方向に配列されたが、ｙ軸方向に配列されたり、Ｌ字に配列されたりしてもよい。また、３つの角速度センサの圧電体は、２つのみが互いに固定されたり、全てが別個に形成されて同一のパッケージ乃至は基板に実装されたりしてもよい。

１…センサ素子、３…圧電体、５…フレーム（基部）、７…駆動腕、９…検出腕、１５３…励振電極、１７…検出電極、２１…第１腕、２３…第２腕。

Claims (13)

1. 基部、ならびに前記基部から直交座標系ｘｙｚのｘｙ平面に平行な所定平面内で延びている駆動腕および検出腕を有している圧電体と、
   前記駆動腕に位置している複数の励振電極と、
   前記検出腕のｚ軸方向における曲げ変形により生じる信号を検出可能な配置で前記検出腕に位置している複数の検出電極と、
   を有しており、
   前記検出腕は、
   前記基部から前記所定平面内で延びている第１腕と、
   前記第１腕の先端側部分に連結され、前記第１腕の先端側から前記基部側へ前記所定平面内で延びており、前記基部側の端部が自由端とされている第２腕と、を有している
   センサ素子。
2. 前記複数の検出電極の少なくとも一部は、前記第２腕に位置している
   請求項１に記載のセンサ素子。
3. 前記複数の検出電極は、
   前記第１腕に位置している複数の第１電極と、
   前記第２腕に位置している複数の第２電極と、を有しており、
   前記複数の第１電極と前記複数の第２電極とは、前記第１腕および前記第２腕がｚ軸方向において互いに逆側へ曲がるときに互いに同一の極性の電位が生じるもの同士が接続されている
   請求項２に記載のセンサ素子。
4. 前記検出腕は、
   前記第１腕と、
   前記第１腕の側方両側に位置する一対の前記第２腕と、を有している
   請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサ素子。
5. 前記検出腕は、
   互いに並列に延びる一対の前記第１腕と、
   前記２本の第１腕の間に位置する前記第２腕と、を有している
   請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサ素子。
6. 前記基部は、両端がｘ軸方向において互いに離れている長尺形状を有しており、
   前記圧電体は、ｘ軸方向において互いに離れた位置にて前記基部からｙ軸方向に互いに並列に延びている１対の前記駆動腕を有しており、
   前記第１腕は、ｘ軸方向にて前記１対の駆動腕の間となる位置において前記基部からｙ軸方向に延びており、
   前記複数の励振電極は、前記１対の駆動腕をｘ軸方向に励振する電圧を印加可能な配置で設けられており、
   前記基部のうちの前記１対の駆動腕よりもｘ軸方向の両側の部分を支持可能に圧電体に位置している複数のパッドと、
   前記１対の駆動腕をｘ軸方向において互いに逆側へ振動させる互いに逆の位相の電圧が前記複数の励振電極から前記１対の駆動腕に印加される接続関係で、前記複数の励振電極を接続している複数の配線と、
   を更に有している請求項１〜５のいずれか１項に記載のセンサ素子。
7. 前記検出腕は、前記１対の駆動腕の間の中央に位置している
   請求項６に記載の角速度センサ。
8. 前記圧電体は、前記基部から延び、電圧が印加されて振動する腕として、前記１対の駆動腕のみを有し、または前記１対の駆動腕および前記１対の駆動腕と並列に延びる腕のみを有している
   請求項６または７に記載のセンサ素子。
9. 前記圧電体は、
   両端がｘ軸方向において離れている長尺形状を有し、ｙ軸方向において互いに対向している１対の前記基部と、
   それぞれ前記１対の基部の間に架け渡され、ｘ軸方向において互いに対向している１対の前記駆動腕と、
   ｘ軸方向において前記１対の駆動腕の間となる位置にて前記１対の基部からｙ軸方向に延びている１対の前記検出腕と、を有しており、
   前記複数の励振電極は、前記１対の駆動腕をｘ軸方向に励振する電圧を印加可能な配置で設けられており、
   前記１対の駆動腕をｘ軸方向において互いに逆側へ振動させる互いに逆の位相の電圧が前記複数の励振電極から前記１対の駆動腕へ印加される接続関係で、前記複数の励振電極を接続している複数の配線を更に有している
   請求項１〜５のいずれか１項に記載のセンサ素子。
10. 前記複数の励振電極は、
    前記１対の駆動腕それぞれにおいて、ｚ軸方向の両側に面する１対の第１面に位置している１対の第１励振電極と、
    前記１対の駆動腕それぞれにおいて、ｘ軸方向の両側に面する１対の第２面に位置している１対の第２励振電極と、を有しており、
    前記複数の検出電極は、
    前記第１腕または前記第２腕において、ｘ軸方向の負側に面する第３面の、その中央よりもｚ軸方向の正側と、ｘ軸方向の正側に面する第４面の、その中央よりもｚ軸方向の負側と、に位置している１対の第１検出電極と、
    前記第３面の、その中央よりもｚ軸方向の負側と、前記第４面の、その中央よりもｚ軸方向の正側と、に位置している１対の第２検出電極と、を有しており、
    前記複数の配線は、前記１対の駆動腕それぞれにおける前記１対の第１励振電極同士を接続しており、前記１対の駆動腕それぞれにおける前記１対の第２励振電極同士を接続しており、前記１対の駆動腕同士においては前記１対の第１励振電極と前記１対の第２励振電極とを接続しており、前記１対の第１検出電極同士を接続しており、かつ前記１対の第２検出電極同士を接続している
    請求項６〜９のいずれか１項に記載のセンサ素子。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載のセンサ素子と、
    前記複数の励振電極に電圧を印加する駆動回路と、
    前記複数の検出電極からの信号を検出する検出回路と、
    を有している角速度センサ。
12. 直交座標系ｘｙｚのｘ軸回りの角速度を検出するｘ軸センサと、
    ｙ軸回りの角速度を検出するｙ軸センサと、
    ｚ軸回りの角速度を検出するｚ軸センサと、
    を有しており、
    前記ｘ軸センサは、請求項１１に記載の角速度センサであり、
    前記駆動腕、前記第１腕および前記第２腕は、ｙ軸方向に延びており、
    前記駆動回路は、前記駆動腕がｘ軸方向において振動するように前記複数の励振電極に電圧を印加し、
    前記ｙ軸センサは、
    ｙ軸方向に延びているｙ軸駆動腕およびｙ軸検出腕を有している圧電体と、
    前記ｙ軸駆動腕がｘ軸方向において振動するように前記ｙ軸駆動腕に電圧を印加するｙ軸駆動回路と、
    前記ｙ軸検出腕のｚ軸方向における曲げ変形により生じる信号を検出するｙ軸検出回路と、を有しており、
    前記ｚ軸センサは、
    ｙ軸方向に延びているｚ軸駆動腕およびｚ軸検出腕を有している圧電体と、
    前記ｚ軸駆動腕がｘ軸方向において振動するように前記ｚ軸駆動腕に電圧を印加するｚ軸駆動回路と、
    前記ｚ軸検出腕のｘ軸方向における曲げ変形により生じる信号を検出するｚ軸検出回路と、を有している
    多軸角速度センサ。
13. 前記ｘ軸センサの圧電体と、前記ｙ軸センサの圧電体と、前記ｚ軸センサの圧電体とが互いに固定されている
    請求項１２に記載の多軸角速度センサ。

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