WO2023171145A1 - 振動型ジャイロ素子およびジャイロスコープ - Google Patents

振動型ジャイロ素子およびジャイロスコープ Download PDF

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WO2023171145A1
WO2023171145A1 PCT/JP2023/001492 JP2023001492W WO2023171145A1 WO 2023171145 A1 WO2023171145 A1 WO 2023171145A1 JP 2023001492 W JP2023001492 W JP 2023001492W WO 2023171145 A1 WO2023171145 A1 WO 2023171145A1
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WO
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electrode
electrodes
primary
vibrator
current
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PCT/JP2023/001492
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English (en)
French (fr)
Inventor
直樹 沖元
Original Assignee
住友精密工業株式会社
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/567—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using the phase shift of a vibration node or antinode
    • G01C19/5677—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using the phase shift of a vibration node or antinode of essentially two-dimensional vibrators, e.g. ring-shaped vibrators
    • G01C19/5684—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using the phase shift of a vibration node or antinode of essentially two-dimensional vibrators, e.g. ring-shaped vibrators the devices involving a micromechanical structure

Definitions

  • the present invention relates to a vibrating gyro element and a gyroscope, and particularly relates to a vibrating gyro element including a vibrator and an electrode, and a gyroscope including the vibrating gyro element.
  • gyroscopes that include a vibrating gyro element that includes a vibrator and an electrode.
  • a vibrating gyro element that includes a vibrator and an electrode.
  • Such a gyroscope is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2009-115559.
  • the above-mentioned Japanese Patent Application Publication No. 2009-115559 discloses a gyroscope including a vibrating gyro element.
  • the vibrating gyro element includes a ring-shaped element portion (vibrator) and an electrode.
  • a plurality of electrodes are arranged at predetermined angular intervals along the direction around the center of the element portion.
  • the plurality of electrodes include a primary drive electrode that generates primary vibration in the element, a primary detection electrode that detects the primary vibration, a secondary detection electrode that detects secondary vibration of the element, and a secondary detection electrode that cancels the secondary vibration. and a drive electrode.
  • angular velocity is calculated based on an alternating current voltage applied to a secondary drive electrode to cancel secondary vibrations.
  • a bias component is included in the angular velocity detected by the gyroscope.
  • the bias component is also called zero point output or offset, and is caused by the angular deviation between multiple electrodes provided in a vibrating gyro element, or in the case of an electromagnetically driven vibrating gyro element, the non-uniformity of the applied magnetic field. Occurs due to. Therefore, in the gyroscope described in JP-A No. 2009-115559, the primary drive electrode and primary detection electrode are replaced with the secondary drive electrode and secondary detection electrode, and the output signals of the gyroscope before and after the replacement are By performing the difference, the bias component is canceled.
  • a magnetic field is generated by the displacement current, and the influence (bias component) of the magnetic field derived from the displacement current is superimposed on the output signal.
  • the influence (bias component) of the magnetic field derived from the displacement current is superimposed on the output signal, the potential difference between the electrode that performed a certain function and the surrounding electrodes will be different before and after the replacement.
  • the influence (bias component) of the magnetic field derived from the displacement current remains without being canceled. For this reason, in a configuration in which replacement is performed, it is desired to sufficiently cancel the influence of the magnetic field derived from the displacement current.
  • This invention has been made to solve the above-mentioned problems, and one purpose of the invention is to provide a structure in which replacement is performed, in which the influence of the magnetic field derived from the displacement current can be sufficiently canceled.
  • An object of the present invention is to provide a vibrating gyro element and a gyroscope.
  • a vibrating gyro element is an electromagnetically driven vibrating gyro element, which connects a fixed part, a vibrator, and the vibrator and the fixed part. , a support part that supports the vibrator so that it can vibrate, a plurality of electrodes arranged in rows at intervals in the circumferential direction of the vibrator on the surface of the vibrator, and a magnetic field applied to the electrodes.
  • the vibrator has a vibration mode of cosN ⁇ (N is a natural number of 2 or more), and the electrodes include a primary drive electrode that excites the vibrator to primary vibration; It includes a primary detection electrode that detects, a secondary detection electrode that detects secondary vibration of the vibrator, and a secondary drive electrode that drives the vibrator so as to cancel out the secondary vibration. It is configured so that it can be replaced with either the drive electrode or the secondary detection electrode, and the primary detection electrode can be replaced with the other of the secondary detection electrode or the secondary drive electrode.
  • the secondary detection electrode and the secondary drive electrode are electrically connected so that the potential difference with surrounding electrodes is maintained based on the position and current direction of the electrode to be replaced before and after replacement. is set.
  • the primary drive electrode, the primary detection electrode, the secondary detection electrode, and the secondary drive electrode are the electrodes to be replaced before and after the replacement. Electrical connections are set so that a potential difference with surrounding electrodes is maintained based on the position of the electrode and the direction of the current. This makes it possible to equalize the potential difference between the electrode that carried out a certain function and the surrounding electrodes before and after the replacement, so that the influence of the magnetic field derived from the displacement current is equally applied to the output signal before and after the replacement. Can be superimposed.
  • the influence (bias component) due to the magnetic field derived from the displacement current can be sufficiently canceled (made to zero or near zero). That is, in a configuration in which replacement is performed, the influence (bias component) due to the magnetic field derived from the displacement current can be sufficiently canceled.
  • the influence (bias component) of the magnetic field derived from the displacement current can be sufficiently canceled, the detection accuracy of angular velocity can be improved in a gyroscope equipped with a vibrating gyro element.
  • the primary drive electrode, the primary detection electrode, the secondary detection electrode, and the secondary drive electrode are connected to the position and current of the electrode to be replaced before and after the replacement.
  • the direction of Electrical connections are set to satisfy conditions including that the order is the same.
  • the connection order is based on the position on the surface of the vibrator of the electrodes that are set to be exchanged, the direction of current, and the function with respect to the virtual axis of symmetry that passes through the center of the vibrator and extends in the radial direction of the vibrator.
  • the order of electrical connection of each electrode is set to be line symmetrical.
  • a plurality of rows of electrodes are arranged on the surface of the vibrator so as to extend in parallel at intervals in the circumferential direction of the vibrator.
  • the primary drive electrodes are arranged alternately in the same column with either the secondary detection electrodes or the secondary drive electrodes, and the primary detection electrodes are arranged alternately with the other of the secondary detection electrodes or the secondary drive electrodes. They are arranged alternately in the same column.
  • sets of primary drive electrodes and secondary detection electrodes or secondary drive electrodes that are exchanged with each other are collected in the same column, and pairs of primary detection electrodes and secondary detection electrodes or secondary drive electrodes that are exchanged with each other are collected in the same column. Since the pair of drive electrodes and the other pair can be collected in the same column, the primary drive electrode, the primary detection electrode, the secondary detection electrode, and the secondary drive electrode can be arranged in a well-balanced manner. Furthermore, since the primary drive electrode, primary detection electrode, secondary detection electrode, and secondary drive electrode are arranged alternately, a virtual axis of symmetry can be easily provided.
  • the primary drive electrode, the primary detection electrode, the secondary detection electrode, and the secondary drive electrode are arranged in clockwise order or counterclockwise order for each function. is electrically connected to. With this configuration, it is possible to simplify the structure of the wiring that electrically connects the electrodes in each of the primary drive electrode, primary detection electrode, secondary detection electrode, and secondary drive electrode.
  • a gyroscope includes an electromagnetically driven vibrating gyro element and an arithmetic unit that calculates an angular velocity based on an output signal from the vibrating gyro element.
  • the vibrating gyro element includes a fixed part, a vibrator, a support part that connects the vibrator and the fixed part and supports the vibrator so that it can vibrate, and a surface of the vibrator that extends in the circumferential direction of the vibrator.
  • the vibrator includes a plurality of electrodes arranged in a row at intervals, and a magnetic field applying unit that applies a magnetic field to the electrodes, and the vibrator has a cosN ⁇ (N is a natural number of 2 or more).
  • the electrodes include a primary drive electrode that excites primary vibration in the vibrator, a primary detection electrode that detects the primary vibration, a secondary detection electrode that detects the secondary vibration of the vibrator, and a secondary vibration mode. a secondary drive electrode that drives the vibrator so as to cancel the The primary drive electrode, the primary detection electrode, the secondary detection electrode, and the secondary drive electrode are configured so that they can be replaced with the other one of the secondary drive electrodes, and the positions of the electrodes to be replaced are determined before and after the replacement. Electrical connections are set so that a potential difference between the electrode and surrounding electrodes is maintained based on the direction of the current.
  • the primary drive electrode, the primary detection electrode, the secondary detection electrode, and the secondary drive electrode are located at the positions of the electrodes to be replaced before and after the replacement. Electrical connections are set so that a potential difference between the electrode and surrounding electrodes is maintained based on the direction of the current. This makes it possible to equalize the potential difference between the electrode that carried out a certain function and the surrounding electrodes before and after the replacement, so that the influence of the magnetic field derived from the displacement current is equally applied to the output signal before and after the replacement. Can be superimposed.
  • the influence (bias component) due to the magnetic field derived from the displacement current can be sufficiently canceled (made to zero or near zero). That is, in a configuration in which replacement is performed, it is possible to provide a gyroscope that can sufficiently cancel the influence (bias component) of the magnetic field derived from the displacement current.
  • the influence (bias component) of the magnetic field derived from the displacement current can be sufficiently canceled, the detection accuracy of angular velocity can be improved in a gyroscope equipped with a vibrating gyro element.
  • the influence of the magnetic field derived from the displacement current can be sufficiently canceled.
  • FIG. 1 is a plan view showing the entire vibrating gyro element according to the first embodiment.
  • 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. 1.
  • FIG. FIG. 2 is an enlarged view of a portion surrounded by a broken line in FIG. 1.
  • FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a gyroscope according to a first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing the primary vibration of the vibrator according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing secondary vibration of the vibrator according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view showing a state before replacement of the vibrating gyro element according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view showing the state of the vibrating gyro element according to the first embodiment after replacement.
  • FIG. 3 is a plan view showing the functions of electrodes, the direction of current, and the order of connection of electrodes before replacing the vibrating gyro element according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view showing the functions of electrodes, the direction of current, and the order of connection of electrodes after replacement of the vibrating gyro element according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view showing electrical connections of the vibrating gyro element according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a plan view showing a state before replacement of the vibrating gyro element according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a plan view showing the state of the vibrating gyro element according to the second embodiment after replacement.
  • FIG. 7 is a plan view showing the functions of electrodes, the direction of current, and the order of connection of electrodes before replacing the vibrating gyro element according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a plan view showing the functions of electrodes, the direction of current, and the order of connection of electrodes after the vibrating gyro element according to the second embodiment is replaced.
  • FIG. 7 is a plan view showing the functions of electrodes, the direction of current, and the order of connection of electrodes before replacing the vibrating gyro element according to the first modification of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a plan view showing the functions of electrodes, the direction of current, and the order of connection of electrodes before replacing the vibrating gyro element according to the first modification of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a plan view showing the functions of electrodes, the direction of current, and the order of connection of electrodes after the vibrating gyro element is replaced according to a first modification of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a plan view showing the functions of electrodes, the direction of current, and the order of connection of electrodes before the vibrating gyro element is replaced according to a second modification of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a plan view showing the functions of electrodes, the direction of current, and the order of connection of electrodes after the vibrating gyro element is replaced according to a second modification of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a plan view showing the functions of electrodes, the direction of current, and the order of connection of electrodes after the vibrating gyro element is replaced according to a second modification of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a plan view showing the functions of electrodes, the direction of current, and the order of connection of electrodes before replacing the vibrating gyro element according to a third modification of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a plan view showing the functions of electrodes, the direction of current, and the order of connection of electrodes after the vibrating gyro element is replaced according to a third modification of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a plan view showing the functions of electrodes, the direction of current, and the order of connection of electrodes before replacing the vibrating gyro element according to the first modification of the second embodiment.
  • FIG. 7 is a plan view showing the functions of electrodes, the direction of current, and the order of connection of electrodes after the vibrating gyro element is replaced according to the first modification of the second embodiment.
  • FIG. 7 is a plan view showing the functions of electrodes, the direction of current, and the order of connection of electrodes before the vibrating gyro element is replaced according to a second modification of the second embodiment.
  • FIG. 7 is a plan view showing the functions of electrodes, the direction of current, and the order of connection of electrodes after the vibrating gyro element is replaced according to a second modification of the second embodiment.
  • the radial direction of the vibrator 20 may be referred to as the radial direction
  • the outer peripheral direction of the vibrator 20 may be referred to as the circumferential direction
  • the direction intersecting the radial direction and the circumferential direction, respectively, may be referred to as the axial direction.
  • the center side of the vibrator 20 is sometimes called the inside or inside
  • the outer peripheral side is sometimes called the outside or outside.
  • the side where the upper yoke 61 (see FIG. 2) is provided is sometimes called the upper or upper side
  • the side where the lower yoke 63 (see FIG. 2) is provided is sometimes called the lower or lower side.
  • each member shown below may be referred to as a front surface, and the lower surface may be referred to as a back surface.
  • the extended virtual line does not necessarily need to intersect the center 20 of the vibrator.
  • the circumferential direction is not necessarily a curve of constant curvature.
  • one or more primary drive electrodes may be collectively referred to as a primary drive electrode PD, and one or more primary detection electrodes may be collectively referred to as a primary detection electrode PPO.
  • one or more secondary drive electrodes may be collectively referred to as a secondary drive electrode SD, and one or more secondary detection electrodes may be collectively referred to as a secondary detection electrode SPO.
  • the vibrating gyro element 100 includes a fixed part 10, a vibrator 20, a plurality of support parts 30, a plurality of electrodes 40a to 40p, and a magnetic field application part 60. There is.
  • the vibrating gyro element 100 is an electromagnetically driven vibrating gyro element including a magnetic field applying section 60.
  • the fixing part 10 has an opening 10a in the center.
  • a vibrator 20, a plurality of support parts 30, a plurality of electrodes 40a to 40p, and a magnetic field application part 60 are arranged inside the opening 10a.
  • the fixed part 10 is a member having a laminated structure in which a first silicon layer 51, a silicon oxide layer (insulating layer) 52, and a second silicon layer 53 are laminated in this order. Furthermore, a silicon oxide film 54 is formed on the surface of the second silicon layer 53.
  • the support portion 30 is a member obtained by processing the second silicon layer 53, and is formed integrally with the vibrator 20. Further, the support section 30 connects the vibrator 20 to the fixing section 10 and supports the vibrator 20 in a cantilevered manner. That is, the support section 30 supports the vibrator 20 so that it can vibrate.
  • each of the plurality of support parts 30 includes a first leg part 31 and a second leg part 32.
  • Each of the first leg 31 and the second leg 32 has a first end 30a and a second end 30b.
  • the first ends 30a (two first ends 30a) of the first leg 31 and the second leg 32 are connected to different positions of the vibrator 20 at a first interval.
  • the second ends 30b (two second ends 30b) of the first leg 31 and the second leg 32 are connected to different positions of the fixed part 10 with a second interval narrower than the first interval. ing.
  • first leg portion 31 is bent at a first portion 31a extending radially outward of the vibrator 20 from the first end portion 30a, and a first bending portion 31b that is one end of the first portion 31a. It has a second portion 31c extending parallel to the outer periphery of the vibrator 20. Further, the first leg portion 31 is bent at a second bending portion 31d that is one end of the second portion 31c, and a third portion 31e extends radially outward of the vibrator 20 and reaches the second end portion 30b. have.
  • the second leg portion 32 is bent at a first portion 32a extending radially outward of the vibrator 20 from the first end portion 30a, and a first bending portion 32b that is one end of the first portion 32a. , and a second portion 32c extending parallel to the outer periphery of the vibrator 20. Further, the second leg portion 32 is bent at a second bending portion 32d that is one end of the second portion 32c, and a third portion 32e extends outward in the radial direction of the vibrator 20 to reach the second end portion 30b. have.
  • the second portion 31c of the first leg portion 31 and the second portion 32c of the second leg portion 32 extend to the second bending portions 31d and 32d, respectively, so as to approach each other. Further, the third portion 31e of the first leg portion 31 and the third portion 32e of the second leg portion 32 are arranged in parallel from the second bending portions 31d and 32d to the second end portion 30b with a predetermined interval. Each extends. Further, the first leg portion 31 and the second leg portion 32 are arranged symmetrically with respect to an imaginary line passing between the center of the vibrator 20 and the third portions 31e and 32e.
  • Each of the electrodes 40a to 40p is a conductive member formed in a loop shape on the surface of the vibrator 20. Further, each of the electrodes 40a to 40p is formed to extend over the surfaces of the support section 30 and the fixing section 10. For example, as shown in FIG. 3, the electrode 40d extends from the second end 30b of the first leg 31 to the vibrator 20 between the first leg 31 and the first end 30a, and the second leg 32, and extends to the second end 30b of the second leg 32. Further, the electrode 40d is formed on the surface of the silicon oxide film 54.
  • the electrodes 40a to 40p may be collectively referred to as electrodes 40 unless particular attention is paid to the arrangement or function of the electrodes.
  • the electrodes 40 are arranged on the surface of the vibrator 20 in a row at intervals in the circumferential direction of the vibrator 20. Further, a plurality of rows (two rows in the first embodiment) of electrodes 40 are arranged on the surface of the vibrator 20 so as to extend in parallel with each other at intervals in the circumferential direction of the vibrator 20. .
  • the electrode 40 includes a primary drive electrode PD that excites primary vibration in the cos2 ⁇ mode in the vibrator 20, a primary detection electrode PPO that detects the primary vibration, and a secondary detection electrode SPO that detects the secondary vibration of the vibrator 20. It includes a secondary drive electrode SD that drives the vibrator 20 so as to cancel the secondary vibration.
  • a plurality of rows of electrodes 40 are arranged in at least one row (two rows in the first embodiment) in the circumferential direction of the vibrator 20, and a primary drive One or more electrodes PD, one or more primary detection electrodes PPO, one or more secondary detection electrodes SPO, and one or more secondary drive electrodes SD (in the first embodiment, four each) are included.
  • two electrodes 40 are formed on the surfaces of the support portion 30 and the vibrator 20 so as to extend in parallel with an interval between them.
  • two electrodes 40d and 40l are formed on the surfaces of the support section 30 and the vibrator 20 so as to extend in parallel and spaced apart from each other.
  • parallel refers not only to the case where two members are arranged parallel to each other, but also to the case where the two members are arranged at an interval to the extent that they do not touch or intersect with each other. This also includes cases where
  • the electrode 40d arranged on the outside is the primary drive electrode PD
  • the electrode 40l arranged on the inside is the primary detection electrode PPO
  • the electrode 40e placed on the outside is the secondary drive electrode SD
  • the electrode 40m placed on the inside is the secondary drive electrode SD.
  • primary drive electrodes PD are alternately arranged in the same column as secondary drive electrodes SD
  • primary detection electrodes PPO are alternately arranged in the same column as secondary detection electrodes SPO. That is, a set of primary drive electrode PD and primary detection electrode PPO and a set of secondary drive electrode SD and secondary detection electrode SPO are arranged alternately along the circumferential direction. Furthermore, the same number of sets of primary drive electrodes PD and primary detection electrodes PPO and sets of secondary drive electrodes SD and secondary detection electrodes SPO are provided.
  • One set of primary drive electrode PD and primary detection electrode PPO and the set of primary drive electrode PD and primary detection electrode PPO closest to it are arranged at positions 90 degrees apart from each other.
  • One set of secondary drive electrode SD and secondary detection electrode SPO and the set of secondary drive electrode SD and secondary detection electrode SPO closest to this set are arranged at positions 90 degrees apart from each other.
  • One set of primary drive electrode PD and primary detection electrode PPO and the set of secondary drive electrode SD and secondary detection electrode SPO closest to this set are arranged at positions 45 degrees apart from each other.
  • Four primary drive electrodes PD, four primary detection electrodes PPO, four secondary drive electrodes SD, and four secondary detection electrodes SPO are provided.
  • the four primary drive electrodes PD are electrically connected in series via electrode pads. Furthermore, the four primary detection electrodes PPO are electrically connected in series via electrode pads. Furthermore, the four secondary drive electrodes SD are electrically connected in series via electrode pads. Furthermore, the four secondary detection electrodes SPO are electrically connected in series via electrode pads.
  • the magnetic field applying section 60 includes an upper yoke 61, a magnet 62, and a lower yoke 63.
  • the upper yoke 61 and the lower yoke 63 are each a bottomed cylindrical member made of a magnetic material such as iron.
  • the upper yoke 61 and the lower yoke 63 are arranged such that the cylindrical portion of the upper yoke 61 and the cylindrical portion of the lower yoke 63 face each other with an interval in the axial direction.
  • the vibrator 20 is arranged between the cylindrical portion of the upper yoke 61 and the cylindrical portion of the lower yoke 63.
  • the vibrator 20 is disposed between the cylindrical portion of the upper yoke 61 and the cylindrical portion of the lower yoke 63 with a space therebetween in the axial direction. Note that in FIGS. 1 and 3, illustration of the magnetic field applying section 60 is omitted.
  • One of the upper and lower parts of the magnet 62 has a north pole, and the other has a south pole.
  • the magnet 62 is held by the upper yoke 61 or the lower yoke 63, or both, and is fixedly arranged inside the vibrator 20 in the radial direction.
  • the magnetic flux flowing from one magnetic pole of the magnet 62 passes through one of the upper yoke 61 and the lower yoke 63, and reaches the vibrator 20 and the electrodes 40a to 40p formed on its surface. Further, the magnetic flux passes through the vibrator 20 and the electrodes 40a to 40p, and flows into the other magnetic pole of the magnet 62 via the other of the upper yoke 61 and the lower yoke 63.
  • the magnetic field applying unit 60 applies a magnetic field to the plurality of electrodes 40a to 40p in a direction intersecting the surface of the vibrator 20 (in this case, in the axial direction). Note that the magnetic field application unit 60 maintains its position with respect to the vibrator 20 in the radial and axial directions by being supported by a support substrate (not shown).
  • the vibrating gyro element 100 excluding the magnetic field application section 60 is, for example, a MEMS (Micro Electro Mechanical System) obtained by processing a known SOI (Silicon On Insulator) substrate using micromachining technology applying semiconductor microfabrication technology. ) element.
  • MEMS Micro Electro Mechanical System
  • This MEMS element is made as follows, for example.
  • An SOI substrate having a first silicon layer 51, a silicon oxide layer 52, and a second silicon layer 53 is thermally oxidized to form a silicon oxide film 54 on the surface of the second silicon layer 53.
  • a plurality of electrodes 40a to 40p are formed on the surface of the silicon oxide film 54 using a mask pattern (not shown).
  • a plurality of electrodes 40a to 40p are formed by depositing a film of a conductive material such as aluminum on the surface of the silicon oxide film 54 through a mask pattern.
  • the silicon oxide film 54 and the second silicon layer 53 are etched down to the silicon oxide layer 52 and removed. Through this process, the original shapes of the support portion 30 and the vibrator 20 are formed.
  • a mask pattern (not shown) corresponding to the opening 10a of the fixed part 10 is used to protect the support part 30 and the vibrator 20.
  • the first silicon layer 51 located below the vibrator 20 is etched and removed. Furthermore, using the same mask pattern, the silicon oxide layer 52 is etched away to obtain the above-mentioned MEMS device.
  • first silicon layer 51 and silicon oxide layer 52 may be etched by dry etching or wet etching. However, in either case, it is preferable to use an etchant that has high etching selectivity with respect to the underlying layer of the etching layer.
  • FIG. 4 a gyroscope 101 including a vibrating gyro element 100 will be described.
  • the primary drive electrode PD, primary detection electrode PPO, secondary drive electrode SD, and secondary detection electrode SPO of the vibrating gyro element 100 are illustrated in a simplified manner in FIG.
  • the gyroscope 101 includes a vibrating gyro element 100, a primary AC power source 110, a primary detection section 120, a secondary AC power source 130, a secondary detection section 140, a calculation section 150, It includes a switching section 160 and a plurality of switches 170.
  • a primary AC power source 110 is electrically connected to the four primary drive electrodes PD connected in series.
  • a primary detection section 120 is electrically connected to four primary detection electrodes PPO connected in series.
  • a secondary AC power source 130 is electrically connected to the four secondary drive electrodes SD connected in series.
  • the secondary detection section 140 is electrically connected to the four secondary detection electrodes SPO connected in series. Further, a calculation unit 150 is electrically connected to the secondary AC power supply 130.
  • an alternating current Ip is passed through each of the four primary drive electrodes PD so as to excite the primary vibration of the cos2 ⁇ mode in the vibrator 20.
  • the directions in which the alternating current Ip flows between the two primary drive electrodes PD located 90 degrees apart are opposite to each other, that is, they are clockwise and counterclockwise when viewed from above. is set to .
  • the primary detection electrode PPO detects the primary vibration and generates a voltage signal having a magnitude corresponding to the amplitude of the primary vibration. This voltage signal is fed back to the primary detection section 120.
  • the primary detection unit 120 outputs an output signal to the primary AC power supply 110 based on the voltage signal generated at the primary detection electrode PPO. Based on the output signal of the primary detection unit 120, the primary AC power supply 110, specifically, the amplitude and frequency of the AC current Ip, are controlled so that the vibration frequency and amplitude of the vibrator 20 are constant.
  • the annular vibrator 20 periodically vibrates primarily in an elliptical shape having principal axes orthogonal to each other.
  • a Coriolis force is applied to the vibrator 20 and an angular velocity is generated around the axial direction, the direction of the principal axis of the ellipse described above changes.
  • the vibrating gyro element 100 of this embodiment shown in FIG. 1 as shown in FIG. 1, as shown in FIG. Becomes in a vibrating state.
  • a magnetic field is also applied to the secondary detection electrode SPO in a direction intersecting its surface. Furthermore, in accordance with the vibration of the vibrator 20, the secondary detection electrode SPO also vibrates in a direction parallel to its surface. As a result, a sinusoidal AC voltage is generated in the secondary detection electrode SPO depending on the strength of the magnetic field and the moving speed during vibration. Further, since the moving speed of the secondary detection electrode SPO is different between when the vibrator 20 is in the primary vibration state and when it is in the secondary vibration state, the voltage generated in each state is also different.
  • the secondary detection unit 140 detects the voltage generated at the secondary detection electrode SPO, and outputs an output signal according to the magnitude of this voltage to the secondary AC power supply 130.
  • the output signal of the secondary detection unit 140 is input to the secondary AC power supply 130. Based on this output signal, the secondary AC power supply 130 supplies an AC current to the secondary drive electrode SD to drive the vibrator 20 so as to cancel out the secondary vibration generated in the vibrator 20. Further, the secondary AC power supply 130 inputs an output signal based on the output current to the calculation unit 150.
  • the calculation unit 150 determines whether the vibrator 20 is in the primary vibration state or the secondary vibration state. Furthermore, when it is determined that the vibrator 20 is in the secondary vibration state, the calculation unit 150 calculates the angular velocity based on the output signal of the secondary AC power supply 130.
  • the vibrating gyro element 100 is configured such that the primary drive electrode PD can be replaced with a secondary drive electrode SD, and the primary detection electrode PPO can be replaced with a secondary detection electrode SPO.
  • the gyroscope 101 is replaced at a predetermined timing, acquires output signals from the vibrating gyro element 100 before and after the replacement, and calculates the angular velocity by the calculation unit 150 based on this output signal. For example, the calculation unit 150 calculates the angular velocity based on the difference between the output signals before and after the replacement. This replacement is performed by switching the internal connections using the switch 170 and the switching unit 160 shown in FIG. Note that the "predetermined timing" is selected when the vibrating gyro element 100 is in a stationary state or in a uniform motion state.
  • the electrode arrangement shown in FIG. 7 is the electrode arrangement before replacement, and is the same as that shown in FIG. 1. That is, electrodes 40b, 40d, 40f, and 40h are electrically connected to primary AC power source 110 and function as primary drive electrodes PD. Further, the electrodes 40j, 40l, 40n, and 40p are electrically connected to the primary detection section 120 and function as primary detection electrodes PPO. Furthermore, the electrodes 40a, 40c, 40e, and 40g are electrically connected to the secondary AC power source 130 and function as secondary drive electrodes SD. Further, electrodes 40i, 40k, 40m, and 40o are electrically connected to secondary detection section 140 and function as secondary detection electrodes SPO.
  • Electrodes 40b, 40d, 40f, and 40h are electrically connected to secondary AC power source 130 and function as secondary drive electrodes SD.
  • electrodes 40j, 40l, 40n, and 40p are electrically connected to secondary detection section 140 and function as secondary detection electrodes SPO.
  • Electrodes 40a, 40c, 40e, and 40g are connected to primary AC power source 110 and function as primary drive electrodes PD.
  • Electrodes 40i, 40k, 40m, and 40o are connected to primary detection section 120 and function as primary detection electrodes PPO.
  • the vibrating gyro element 100, the primary AC power supply 110, the primary detection unit 120, the secondary AC power supply 130, the secondary detection unit 140, and the calculation unit 150 may be mounted on separate boards, or may be mounted on the same board. It may be implemented on top.
  • the vibrating gyro element 100, the primary AC power supply 110, the primary detection unit 120, the secondary AC power supply 130, the secondary detection unit 140, and the calculation unit 150 may be housed in separate packages (not shown). .
  • the vibrating gyro element 100 and other components may be mounted on separate substrates or housed in separate packages. In that case, the primary AC power supply 110 and the secondary AC power supply 130 may be mounted on another board or housed in another package.
  • the primary drive electrode PD, the primary detection electrode PPO, the secondary detection electrode SPO, and the secondary drive electrode SD are Electrical connections are set so that a potential difference with surrounding electrodes 40 is maintained based on the position of the target electrode 40 and the direction of the current.
  • the primary drive electrode PD, the primary detection electrode PPO, the secondary detection electrode SPO, and the secondary drive electrode SD are arranged based on the position and current direction of the electrode 40 to be replaced before and after the replacement.
  • the positions and functions (roles) of the peripheral electrodes 40 are the same, that the positions of the peripheral electrodes 40 and the direction of the current are the same, and that the positions and functions of the peripheral electrodes 40 are electrically connected for each function.
  • the electrical connections are set so as to satisfy the following conditions: 9 and 10, for convenience, only the functions of the electrodes 40, the direction of current flowing through the electrodes 40, and the order of electrical connection of the electrodes 40 are illustrated.
  • the current is an alternating current
  • the direction of the current in the electrode 40 and the order of electrical connection of the electrode 40 change periodically, but the direction of the current and the order of electrical connection at a predetermined time point are It shows.
  • the direction of the current in the electrode 40 is indicated by a solid line, a broken line, a dashed-dotted line, or a dashed-double-dotted arrow.
  • the order of electrical connection of the electrodes 40 is indicated by numbers inside the circles of solid lines, broken lines, one-dot chain lines, or two-dot chain lines.
  • the order of electrical connection of the electrodes 40 is 4 ⁇ 3 ⁇ 2 ⁇ 1. No. 4 is the most upstream side, and No. 1 is the most downstream side. That is, No. 4 has the highest potential, and No. 1 has the lowest potential.
  • four primary drive electrodes PD are electrically connected in the order of No. 4 primary drive electrode PD, No. 3 primary drive electrode PD, No. 2 primary drive electrode PD, and No. 1 primary drive electrode PD. , current flows in this order.
  • the electrodes 40b, 40d, 40f, and 40h are electrically connected in series in this order, and current flows in this order.
  • the electrodes 40e, 40c, 40a, and 40g are electrically connected in series in this order, and current flows in this order.
  • the electrodes 40l, 40n, 40p, and 40j are electrically connected in series in this order, and current flows in this order.
  • the electrodes 40k, 40i, 40o, and 40m are electrically connected in series in this order, and current flows in this order. Note that in the first embodiment, currents in opposite directions flow in the two electrodes 40 (electrodes 40b, 40j, etc.) that are parallel to each other.
  • the radially outer part of the vibrator 20 that is the same as the No. 4 primary drive electrode PD has a current flowing in the opposite direction to the No. 1 primary detection electrode.
  • the No. 4 primary drive electrode PD is replaced to a radially inner position rotated 135 degrees clockwise, and the direction of the current is reversed before and after the replacement. Furthermore, even after replacement, the first primary detection electrode PPO, through which current flows in the opposite direction to the fourth primary drive electrode PD, is located in the same radially outer part of the vibrator 20 as the fourth primary drive electrode PD. exists, and on the tip side of the fourth primary drive electrode PD, a current flows in the same direction radially inward as in the third secondary drive electrode SD, and a current flows in the opposite direction radially outward. There is a No. 4 secondary detection electrode SPO, and on the proximal end side of the No.
  • the No. 4 primary drive electrode PD there are electrodes 40 (No. 1 primary detection electrode PPO, No. 3 secondary drive electrode SD, No. 4 secondary detection electrode) with the same potential before and after replacement. SPO, No. 2 secondary drive electrode SD, No. 3 secondary detection electrode SPO). Therefore, the potential difference between the No. 4 primary drive electrode PD and the surrounding electrodes 40 is the same before and after the replacement.
  • the No. 4 primary drive electrode PD is connected to the position of the surrounding electrodes 40 with reference to the position and current direction of the electrode 40 to be replaced (No. 4 primary drive electrode PD) before and after the replacement. This includes that the functions are the same, the positions of the surrounding electrodes 40 and the direction of the current are the same, and the positions of the surrounding electrodes 40 and the order of electrical connections for each function are the same. The conditions are met.
  • electrodes 40 located close to the No. 4 primary drive electrode PD (No. 1 primary detection electrode PPO, No. 3 secondary drive electrode SD, No. 4 secondary detection electrode SPO, No. 2 secondary drive electrode SD) , No. 3 secondary detection electrode SPO), the No. 4 primary drive electrode PD satisfies the above conditions even with respect to electrodes 40 other than the electrode 40 located close to it.
  • the fourth primary drive electrode PD has been described, the other primary drive electrodes PD, secondary drive electrodes SD, primary detection electrodes PPO, and secondary detection electrodes SPO also satisfy the above conditions. Therefore, in any of the four primary drive electrodes PD, the four secondary drive electrodes SD, the four primary detection electrodes PPO, and the four secondary detection electrodes SPO, the difference between the surrounding electrodes 40 before and after replacement is The potential difference is the same.
  • the order of electrical connection for each function of the electrodes 40 is determined by the position on the surface of the vibrator 20 of the electrodes 40 set as exchange partners with respect to the virtual axis of symmetry As, the direction of current, and the order of electrical connection for each function.
  • the order in which the electrodes 40 are electrically connected is set to be line symmetrical.
  • the line-symmetric position of the fourth primary drive electrode PD with respect to the virtual axis of symmetry As before replacement is a position rotated clockwise by 135 degrees, which is an angle for detecting/cancelling secondary vibrations, so the secondary drive electrode An SD or secondary detection electrode SPO must be placed. Furthermore, at this position, the direction of the current is opposite (line symmetry), and the connection order for each function is set to be the same (line symmetry). Specifically, the positions of the electrodes 40b and 40e set as replacement partners on the surface of the vibrator 20 are line symmetrical with respect to the virtual axis of symmetry As.
  • the direction of the current flowing through the electrode 40b and the direction of the current flowing through the electrode 40e are opposite to each other, and the direction of the current is line symmetrical with respect to the virtual axis of symmetry As.
  • the order of electrical connection of the electrode 40b and the electrode 40e is the same, number 4, and it can be said that the order of electrical connection is line symmetrical with respect to the virtual axis of symmetry As. Note that the same applies to other primary drive electrodes PD, secondary drive electrodes SD, primary detection electrodes PPO, and secondary detection electrodes SPO other than the No. 4 primary drive electrode PD.
  • the current inflow points P11 to P14 and the current outflow points P21 to P24 are also line symmetrical with respect to the virtual symmetry axis As before and after the exchange.
  • the inflow point P11 is the point where the current flows into the current path by the four primary drive electrodes PD, and after the replacement, the current flows into the current path by the four secondary drive electrodes SD. It is an inflow point for Similarly, the inflow point P12 becomes the inflow point of the current into the current path by the four secondary drive electrodes SD before the replacement, and the current flow path by the four primary drive electrodes PD after the replacement. It is the inflow point for current. In addition, before the replacement, the inflow point P13 becomes the point where the current flows into the current path of the four primary detection electrodes PPO, and after the replacement, the current flows into the current path of the four secondary detection electrodes SPO. This is the inflow point for current.
  • the inflow point P14 becomes the point where the current flows into the current path by the four secondary detection electrodes SPO, and after the replacement, the current flows into the current path by the four primary detection electrodes PPO. This is the inflow point for current.
  • an inflow point P11 is the inflow point of the current into the current path caused by the four primary drive electrodes PD before replacement
  • an inflow point P11 is the inflow point of the current into the current path caused by the four primary drive electrodes PD after the replacement
  • Point P12 is line symmetrical with respect to the virtual axis of symmetry As. That is, the inflow point P12 is the inflow point of the current into the current path caused by the four secondary drive electrodes SD before replacement, and the inflow point P12 is the inflow point of the current into the current path caused by the four secondary drive electrodes SD after the replacement.
  • a certain inflow point P11 is line symmetrical with respect to the virtual axis of symmetry As. The same applies to the inflow points P13 and P14 (also to the primary detection electrode PPO and the secondary detection electrode SPO).
  • the outflow point P21 becomes the outflow point of the current from the current path by the four primary drive electrodes PD before the replacement, and the outflow point of the current from the current path by the four secondary drive electrodes SD after the replacement. It is the outflow point of the current.
  • the outflow point P22 becomes the outflow point of the current from the current path by the four secondary drive electrodes SD before the replacement, and the current flow path by the four primary drive electrodes PD after the replacement. It is the point where the current flows from.
  • the outflow point P23 becomes the outflow point of the current from the current path by the four primary detection electrodes PPO before the replacement, and the outflow point of the current from the current path by the four secondary detection electrodes SPO after the replacement.
  • the outflow point P24 becomes the outflow point of the current from the current path by the four secondary detection electrodes SPO before the replacement, and the outflow point of the current from the current path by the four primary detection electrodes PPO after the replacement. It is the outflow point of the current.
  • the outflow point P21 is the outflow point of the current into the current path due to the four primary drive electrodes PD before replacement
  • the outflow point P21 is the outflow point of the current into the current path due to the four primary drive electrodes PD after the replacement.
  • Point P22 is line symmetrical with respect to the virtual axis of symmetry As. That is, the outflow point P22 is the outflow point of the current to the current path by the four secondary drive electrodes SD before replacement, and the outflow point of the current to the current path by the four secondary drive electrodes SD after the replacement.
  • a certain outflow point P21 is line symmetrical with respect to the virtual axis of symmetry As. The same applies to the outflow points P23 and P24 (also to the primary detection electrode PPO and the secondary detection electrode SPO).
  • the inflow points P11 to P14 are an inflow point P11 of the current into the current path formed by the electrodes 40b, 40d, 40f, and 40h, and a current inflow point P12 into the current path formed by the electrodes 40e, 40c, 40a, and 40g. , a current inflow point P13 into the current path formed by the electrodes 40l, 40n, 40p, and 40j, and a current inflow point P14 into the current path formed by the electrodes 40k, 40i, 40o, and 40m.
  • the inflow points P11 and P14 and the inflow points P12 and P13 are line symmetrical with respect to the virtual axis of symmetry As.
  • the outflow points P21 to P24 are an outflow point P21 of the current from the current path by the electrodes 40b, 40d, 40f, and 40h, and an outflow point P22 of the current from the current path by the electrodes 40e, 40c, 40a, and 40g. , a current outflow point P23 from the current path formed by the electrodes 40l, 40n, 40p, and 40j, and a current outflow point P24 from the current path formed by the electrodes 40k, 40i, 40o, and 40m.
  • the outflow points P21 and P23 and the outflow points P22 and P24 are line symmetrical with respect to the virtual axis of symmetry As.
  • the virtual axis of symmetry As is an axis that passes through the center of the vibrator 20 and the center between the electrodes 40 and extends in the radial direction.
  • the virtual axis of symmetry As defines the center of the vibrator 20 and the center between the primary drive electrode PD and the secondary drive electrode SD (between the primary detection electrode PPO and the secondary detection electrode SPO), which are exchanged with each other. and extends radially.
  • the virtual axis of symmetry As passes through the center of the vibrator 20, the center between the electrodes 40c and 40d (between the electrodes 40k and 40l), and the center between the electrodes 40g and 40h (between the electrodes 40o and 40p), and the diameter extending in the direction.
  • the primary drive electrode PD and either the secondary drive electrode SD or the secondary detection electrode SPO are arranged alternately, and the primary detection electrode PPO and the other of the secondary drive electrode SD or the secondary detection electrode SPO are arranged alternately.
  • the virtual axis of symmetry As can be set between any electrodes, and the direction of the current and the order of electrical connections for each function should be line symmetrical with respect to the set virtual axis of symmetry As. You can set it to .
  • the primary drive electrode PD, the primary detection electrode PPO, the secondary detection electrode SPO, and the secondary drive electrode SD are electrically connected in clockwise order or counterclockwise order for each function. connected.
  • the primary drive electrodes PD are electrically connected in clockwise order
  • the primary drive electrodes PD are electrically connected in counterclockwise order
  • the secondary drive electrodes SD are electrically connected in a counterclockwise order
  • the primary detection electrodes PPO are electrically connected in clockwise order
  • the primary detection electrodes PPO are electrically connected in counterclockwise order
  • the secondary detection electrodes SPO are electrically connected in a clockwise order.
  • the electrodes 40b, 40d, 40f, and 40h are electrically connected in clockwise order. Further, the electrodes 40e, 40c, 40a, and 40g are electrically connected in counterclockwise order. Further, the electrodes 40l, 40n, 40p, and 40j are electrically connected in clockwise order. Further, the electrodes 40k, 40i, 40o, and 40m are electrically connected in counterclockwise order.
  • the No. 4 electrode 40b and the No. 3 electrode 40d are electrically connected by wiring on the vibrating gyro element 100.
  • the third electrode 40d and the second electrode 40f are electrically connected by wiring on the substrate side.
  • the second electrode 40f and the first electrode 40h are electrically connected by wiring on the vibrating gyro element 100.
  • the electrical connection method is not particularly limited, such as metal wiring and wire bonding via an insulating film.
  • one end of the electrode 40b is electrically connected to the electrode pad 71a via a wiring 71b.
  • the electrode pad 71a is electrically connected to the primary AC power supply 110 before replacement, and is electrically connected to the secondary AC power supply 130 after replacement.
  • the other end of the electrode 40b is electrically connected to one end of the electrode 40d via a wiring 71c.
  • Electrode pad 71e is electrically connected to electrode pad 71f via wiring on the substrate side.
  • the electrode pad 71f is electrically connected to one end of the electrode 40f via the wiring 71g.
  • the other end of the electrode 40f is electrically connected to one end of the electrode 40h via a wiring 71h.
  • the other end of the electrode 40h is electrically connected to the electrode pad 71j via the wiring 71i.
  • the electrode pad 71j is electrically connected to the primary AC power source 110 before replacement, and is electrically connected to the secondary AC power source 130 after the replacement. In this way, electrodes 40b, 40d, 40f, and 40h are electrically connected.
  • the No. 4 electrode 40e and the No. 3 electrode 40c are electrically connected by wiring on the vibrating gyro element 100.
  • the third electrode 40c and the second electrode 40a are electrically connected by wiring on the substrate side.
  • the second electrode 40a and the first electrode 40g are electrically connected by wiring on the vibrating gyro element 100.
  • one end of the electrode 40e is electrically connected to the electrode pad 72a via the wiring 72b.
  • the electrode pad 72a is electrically connected to the secondary AC power supply 130 before replacement, and is electrically connected to the primary AC power supply 110 after replacement.
  • the other end of the electrode 40e is electrically connected to the electrode pad 72d via a wiring 72c.
  • Electrode pad 72d is electrically connected to electrode pad 72f via wiring 72e.
  • Electrode pad 72f is electrically connected to one end of electrode 40c via wiring 72g.
  • Electrode pad 72i is electrically connected to electrode pad 72j via wiring on the substrate side. Electrode pad 72j is electrically connected to one end of electrode 40a via wiring 72k. The other end of the electrode 40a is electrically connected to the electrode pad 72m via a wiring 72l. Electrode pad 72m is electrically connected to electrode pad 72o via wiring 72n. Electrode pad 72o is electrically connected to one end of electrode 40g via wiring 72p. The other end of the electrode 40g is electrically connected to the electrode pad 72r via a wiring 72q. The electrode pad 72r is electrically connected to the secondary AC power supply 130 before replacement, and is electrically connected to the primary AC power supply 110 after replacement. In this way, electrodes 40e, 40c, 40a, and 40g are electrically connected.
  • the No. 4 electrode 40l and the No. 3 electrode 40n are electrically connected by wiring on the vibrating gyro element 100.
  • the third electrode 40n and the second electrode 40p are electrically connected by wiring on the substrate side.
  • the second electrode 40p and the first electrode 40j are electrically connected by wiring on the vibrating gyro element 100.
  • one end of the electrode 40l is electrically connected to the electrode pad 73a via the wiring 73b.
  • the electrode pad 73a is electrically connected to the primary detection section 120 before replacement, and is electrically connected to the secondary detection section 140 after replacement.
  • the other end of the electrode 40l is electrically connected to the electrode pad 73d via a wiring 73c.
  • Electrode pad 73d is electrically connected to electrode pad 73f via wiring 73e.
  • the electrode pad 73f is electrically connected to one end of the electrode 40n via a wiring 73g.
  • Electrode pad 73i is electrically connected to electrode pad 73j via wiring on the substrate side. Electrode pad 73j is electrically connected to one end of electrode 40p via wiring 73k. The other end of the electrode 40p is electrically connected to the electrode pad 73m via a wiring 73l. Electrode pad 73m is electrically connected to electrode pad 73o via wiring 73n. Electrode pad 73o is electrically connected to one end of electrode 40j via wiring 73p. The other end of electrode 40j is electrically connected to electrode pad 73r via wiring 73q. The electrode pad 73r is electrically connected to the primary detection section 120 before replacement, and is electrically connected to the secondary detection section 140 after replacement. In this way, the electrodes 40l, 40n, 40p, and 40j are electrically connected.
  • the No. 4 electrode 40k and the No. 3 electrode 40i are electrically connected by wiring on the vibrating gyro element 100.
  • the third electrode 40i and the second electrode 40o are electrically connected by wiring on the substrate side.
  • the second electrode 40o and the first electrode 40m are electrically connected by wiring on the vibrating gyro element 100.
  • one end of the electrode 40k is electrically connected to the electrode pad 74a via the wiring 74b.
  • the electrode pad 74a is electrically connected to the secondary detection section 140 before replacement, and is electrically connected to the primary detection section 120 after replacement.
  • the other end of the electrode 40k is electrically connected to the electrode pad 74d via a wiring 74c.
  • Electrode pad 74d is electrically connected to electrode pad 74f via wiring 74e.
  • Electrode pad 74f is electrically connected to one end of electrode 40i via wiring 74g.
  • Electrode pad 74i is electrically connected to the electrode pad 74i via a wiring 74h. Electrode pad 74i is electrically connected to electrode pad 74j via wiring on the substrate side. Electrode pad 74j is electrically connected to one end of electrode 40o via wiring 74k. The other end of the electrode 40o is electrically connected to the electrode pad 74m via a wiring 74l. Electrode pad 74m is electrically connected to electrode pad 74o via wiring 74n. Electrode pad 74o is electrically connected to one end of electrode 40m via wiring 74p. The other end of the electrode 40m is electrically connected to the electrode pad 74r via a wiring 74q. The electrode pad 74r is electrically connected to the secondary detection section 140 before replacement, and is electrically connected to the primary detection section 120 after replacement. In this way, the electrodes 40k, 40i, 40o, and 40m are electrically connected.
  • the vibrating gyro element 100 is an electromagnetically driven vibrating gyro element 100, in which the fixed part 10, the vibrator 20, and the vibrator 20 and the fixed part 10 are connected.
  • a support part 30 that supports the vibrator 20 so as to vibrate;
  • a plurality of electrodes 40 arranged in rows at intervals in the circumferential direction of the vibrator 20 on the surface of the vibrator 20;
  • a magnetic field applying unit 60 applies a magnetic field to the electrode 40, and the vibrator 20 has a vibration mode of cosN ⁇ (N is a natural number of 2 or more).
  • the secondary drive electrode SD is configured such that the primary drive electrode PD can be replaced with the secondary drive electrode SD, and the primary detection electrode PPO can be replaced with the secondary detection electrode SPO.
  • the potential difference with the surrounding electrodes 40 is determined based on the position and current direction of the electrode 40 to be replaced. The electrical connections are set up so that the
  • the influence (bias component) due to the magnetic field derived from the displacement current can be sufficiently canceled (made to zero or near zero). That is, in a configuration in which replacement is performed, the influence (bias component) due to the magnetic field derived from the displacement current can be sufficiently canceled. Further, since the influence (bias component) of the magnetic field derived from the displacement current can be sufficiently canceled, the detection accuracy of angular velocity can be improved in the gyroscope 101 including the vibrating gyro element 100.
  • the primary drive electrode PD, the primary detection electrode PPO, the secondary detection electrode SPO, and the secondary drive electrode SD are the positions and currents of the electrodes to be replaced before and after the replacement.
  • the positions and functions of the peripheral electrodes 40 are the same, the positions of the peripheral electrodes 40 and the direction of the current are the same, and the electrical The electrical connections are set to satisfy conditions including that the order of connections is the same.
  • the potential difference between the electrode 40 responsible for a certain function and the surrounding electrodes 40 can be easily made equal before and after replacement, so the influence of the magnetic field derived from the displacement current (bias component) can be easily reduced. Can be fully canceled.
  • the positions of the electrodes 40 on the surface of the vibrator 20 of the primary drive electrode PD, the primary detection electrode PPO, the secondary detection electrode SPO, and the secondary drive electrode SD, and the current of the electrode 40 are described.
  • direction and the order of electrical connection for each function of the electrodes 40 are as follows: The positions on the surface of the vibrators, the direction of current, and the order of electrical connection of the electrodes 40 for each function are set to be line symmetrical. This allows the electrode to perform a certain function without changing the direction of current and the order of electrical connection of the electrodes 40 (that is, without changing the current path for each function) before and after replacement. 40 and surrounding electrodes 40 can be realized.
  • a plurality of rows of electrodes 40 are arranged on the surface of the vibrator 20 so as to extend in parallel in the circumferential direction of the vibrator 20 at intervals. Thereby, multiple rows of electrodes 40 can be easily arranged on the surface of the vibrator 20.
  • the primary drive electrodes PD are arranged alternately in the same column as either the secondary detection electrodes SPO or the secondary drive electrodes SD
  • the primary detection electrodes PPO are arranged in the same column as the secondary detection electrodes SPO or the secondary drive electrodes SD. They are alternately arranged in the same column as the other electrode SPO or secondary drive electrode SD.
  • each electrode 40 of the primary drive electrode PD, primary detection electrode PPO, secondary detection electrode SPO, and secondary drive electrode SD is arranged in a well-balanced manner. can do.
  • the electrodes 40, which are the primary drive electrode PD, the primary detection electrode PPO, the secondary detection electrode SPO, and the secondary drive electrode SD are arranged alternately, the virtual axis of symmetry As can be easily provided.
  • the primary drive electrode PD, primary detection electrode PPO, secondary detection electrode SPO, and secondary drive electrode SD are arranged in clockwise order or counterclockwise order for each function. is electrically connected to.
  • the structure of the wiring that electrically connects the electrodes 40 can be simplified. .
  • the vibrating gyro element 200 according to the second embodiment is different from the vibrating gyro element 200 according to the first embodiment in that it includes electrodes 40a to 40h and does not include electrodes 40i to 40p. It is different from 100. That is, the vibrating gyro element 200 has a structure in which one electrode 40 is formed on one support part 30 instead of a structure in which two electrodes 40 are formed on one support part 30. This is different from the vibrating gyro element 100 of the embodiment.
  • the series-connected electrodes 40b and 40f are electrically connected to the primary AC power source 110 and function as the primary drive electrode PD, and the series-connected electrodes 40c and 40g are The electrodes 40d and 40h, which are electrically connected to the secondary AC power source 130 and function as a secondary drive electrode SD, and connected in series, are electrically connected to the primary detection section 120 and function as a primary detection electrode PPO, and are connected in series.
  • the electrodes 40a and 40e are electrically connected to the secondary detection section 140 and function as secondary detection electrodes SPO.
  • the series-connected electrodes 40b and 40f are electrically connected to the secondary AC power source 130 and function as secondary drive electrodes SD, and the series-connected electrodes 40c and 40g are connected to the primary AC power source 110.
  • the series-connected electrodes 40d and 40h are electrically connected to the secondary detection section 140 and function as the secondary detection electrode SPO, and are connected in series.
  • 40a and 40e are electrically connected to the primary detection section 120 and function as primary detection electrodes PPO.
  • the two primary drive electrodes PD, the two secondary drive electrodes SD, the two primary detection electrodes PPO, and the two secondary detection electrodes SPO are arranged at positions 180 degrees apart from each other.
  • the primary drive electrode PD, the primary detection electrode PPO, the secondary detection electrode SPO, and the secondary drive electrode SD are Electrical connections are set so that a potential difference with surrounding electrodes 40 is maintained based on the position of the target electrode 40 and the direction of the current.
  • the primary drive electrode PD, the primary detection electrode PPO, the secondary detection electrode SPO, and the secondary drive electrode SD are arranged based on the position and current direction of the electrode 40 to be replaced before and after the replacement.
  • the positions and functions of the peripheral electrodes 40 are the same, the positions of the peripheral electrodes 40 and the direction of the current are the same, and the positions of the peripheral electrodes 40 and the order of electrical connections for each function are the same.
  • two primary drive electrodes PD are electrically connected in the order of No. 2 primary drive electrode PD and No. 1 primary drive electrode PD, and current flows in this order.
  • the electrodes 40b and 40f are electrically connected in series in this order, and current flows in this order.
  • the electrodes 40c and 40g are electrically connected in series in this order, and current flows in this order.
  • the electrodes 40a and 40e are electrically connected in series in this order, and current flows in this order.
  • the electrodes 40d and 40h are electrically connected in series in this order, and current flows in this order.
  • the No. 2 secondary drive electrode SD through which the current flows in the opposite direction is located on the tip side of the No. 2 primary drive electrode PD in the current direction.
  • On the proximal end side of the second primary drive electrode PD in the current direction there is a second secondary detection electrode SPO through which a current flows in the opposite direction.
  • the second primary drive electrode PD is replaced to a position rotated 45 degrees clockwise, and the direction of the current is reversed before and after the replacement.
  • On the proximal end side in the direction of the current there is a No. 2 secondary detection electrode SPO through which a current flows in the opposite direction.
  • the No. 2 primary drive electrode PD there are electrodes 40 (No. 2 secondary drive electrode SD, No. 2 secondary detection electrode SPO) with the same potential before and after replacement. Therefore, the potential difference between the second primary drive electrode PD and the surrounding electrodes 40 is the same before and after the replacement.
  • the No. 2 primary drive electrode PD is connected to the position of the surrounding electrodes 40 with reference to the position and current direction of the electrode 40 to be replaced (No. 2 primary drive electrode PD) before and after the replacement. This includes that the functions are the same, the positions of the surrounding electrodes 40 and the direction of the current are the same, and the positions of the surrounding electrodes 40 and the order of electrical connections for each function are the same. The conditions are met.
  • the electrode 40 located close to the No. 2 primary drive electrode PD (No. 2 secondary drive electrode SD, No. 2 secondary detection electrode SPO) has been described, the electrodes 40 other than the electrode 40 located close to the No. 2 primary drive electrode PD have been described. However, the second primary drive electrode PD satisfies the above conditions.
  • the second primary drive electrode PD has been described, the other primary drive electrodes PD, secondary drive electrodes SD, primary detection electrodes PPO, and secondary detection electrodes SPO also satisfy the above conditions. Therefore, in any of the two primary drive electrodes PD, the two secondary drive electrodes SD, the two primary detection electrodes PPO, and the two secondary detection electrodes SPO, there is a The potential difference is the same.
  • the order of electrical connection for each function of the electrodes 40 is determined by the position on the surface of the vibrator 20 of the electrodes 40 set as exchange partners with respect to the virtual axis of symmetry As, the direction of current, and the order of electrical connection for each function.
  • the order in which the electrodes 40 are electrically connected is set to be line symmetrical.
  • the line-symmetrical position of the second primary drive electrode PD with respect to the virtual axis of symmetry As before replacement is a position rotated 45 degrees clockwise, which is an angle for detecting/cancelling secondary vibrations, so the secondary drive electrode An SD or secondary detection electrode SPO must be placed.
  • the secondary drive electrode SD is arranged at this position. Furthermore, at this position, the direction of the current is opposite (line symmetry), and the connection order for each function is set to be the same (line symmetry).
  • the positions of the electrodes 40b and 40c set as replacement partners on the surface of the vibrator 20 are line symmetrical with respect to the virtual axis of symmetry As.
  • the direction of the current flowing through the electrode 40b and the direction of the current flowing through the electrode 40c are opposite to each other, and the direction of the current is line symmetrical with respect to the virtual axis of symmetry As.
  • the order of electrical connections between the electrodes 40b and the electrodes 40c is the same, number 2, and it can be said that the order of electrical connections is line symmetrical with respect to the virtual axis of symmetry As.
  • both the current inflow points P11 to P14 and the current outflow points P21 to P24 are line symmetrical with respect to the virtual axis of symmetry As before and after the exchange.
  • an inflow point P11 is the inflow point of the current into the current path due to the two primary drive electrodes PD before replacement
  • an inflow point P11 is the inflow point of the current into the current path due to the two primary drive electrodes PD after the replacement
  • Point P12 is line symmetrical with respect to the virtual axis of symmetry As. That is, the inflow point P12 is the inflow point of the current into the current path due to the two secondary drive electrodes SD before replacement, and the inflow point P12 is the inflow point of the current into the current path due to the two secondary drive electrodes SD after the replacement.
  • a certain inflow point P11 is line symmetrical with respect to the virtual axis of symmetry As. The same applies to the inflow points P13 and P14 (also to the primary detection electrode PPO and the secondary detection electrode SPO).
  • the outflow point P21 is the outflow point of the current to the current path by the two primary drive electrodes PD before replacement, and the outflow point of the current to the current path by the two primary drive electrodes PD after the replacement.
  • a certain outflow point P22 is line symmetrical with respect to the virtual axis of symmetry As. That is, the outflow point P22 is the outflow point of the current to the current path by the two secondary drive electrodes SD before replacement, and the outflow point of the current to the current path by the two secondary drive electrodes SD after the replacement.
  • a certain outflow point P21 is line symmetrical with respect to the virtual axis of symmetry As. The same applies to the outflow points P23 and P24 (also to the primary detection electrode PPO and the secondary detection electrode SPO).
  • the inflow points P11 to P14 are an inflow point P11 of the current into the current path by the electrodes 40b and 40f, a current inflow point P12 of the current into the current path by the electrodes 40c and 40g, and a current inflow point P12 of the current into the current path by the electrodes 40a and 40e.
  • This is also a point P13 where current flows into the path, and a point P14 where current flows into the current path caused by the electrodes 40d and 40h.
  • the inflow points P11 and P14 and the inflow points P12 and P13 are line symmetrical with respect to the virtual axis of symmetry As.
  • the outflow points P21 to P24 are the outflow point P21 of the current from the current path by the electrodes 40b and 40f, the outflow point P22 of the current from the current path by the electrodes 40c and 40g, and the outflow point P22 of the current from the current path by the electrodes 40a and 40e.
  • This is also the outflow point P23 of the current from the path and the outflow point P24 of the current from the current path formed by the electrodes 40d and 40h.
  • the outflow points P22 and P23 and the outflow points P21 and P24 are line symmetrical with respect to the virtual axis of symmetry As.
  • the virtual axis of symmetry As is an axis that passes through the center of the vibrator 20 and the center between the electrodes 40 and extends in the radial direction.
  • the virtual axis of symmetry As extends in the radial direction, passing through the center of the vibrator 20 and the center between the primary drive electrode PD and the secondary drive electrode SD, which are exchanged with each other in the exchange.
  • the virtual axis of symmetry As passes through the center of the vibrator 20, the center between the electrodes 40b and 40c, and the center between the electrodes 40f and 40g, and extends in the radial direction.
  • the primary drive electrode PD, the primary detection electrode PPO, the secondary detection electrode SPO, and the secondary drive electrode SD are replaced before and after the replacement. Electrical connections are set so that a potential difference with surrounding electrodes 40 is maintained based on the position of the electrode 40 and the direction of current.
  • the influence (bias component) due to the magnetic field derived from the displacement current can be sufficiently canceled.
  • the order of electrical connection of the electrodes and the virtual axis of symmetry shown in the first and second embodiments are merely examples, and are not limited thereto.
  • the electrodes 40b, 40d, 40f, and 40h are electrically connected in series in this order, and current flows in this order.
  • the electrodes 40a, 40g, 40e, and 40c are electrically connected in series in this order, and current flows in this order.
  • the electrodes 40l, 40n, 40p, and 40j are electrically connected in series in this order, and current flows in this order.
  • the electrodes 40o, 40m, 40k, and 40i are electrically connected in series in this order, and current flows in this order.
  • the function, current direction, and connection order for each function of the surrounding electrodes 40 are the same, based on the current direction of that electrode 40. It is.
  • the virtual symmetry axis As passes through the center of the vibrator 20, the center between the electrodes 40a and 40b (between the electrodes 40i and 40j), and the center between the electrodes 40e and 40f (between the electrodes 40m and 40n), and the diameter extending in the direction.
  • the replacement target Since the direction of current between the electrodes 40 and the order of connection for each function are line symmetrical, it is possible to realize a structure in which the potential difference between the electrodes 40 is the same before and after replacement with a simple structure. .
  • the electrodes 40b, 40d, 40f, and 40h are electrically connected in series in this order, and current flows in this order.
  • the electrodes 40c, 40a, 40g, and 40e are electrically connected in series in this order, and current flows in this order.
  • the electrodes 40l, 40n, 40p, and 40j are electrically connected in series in this order, and current flows in this order.
  • the electrodes 40i, 40o, 40m, and 40k are electrically connected in series in this order, and current flows in this order.
  • the function, current direction, and connection order for each function of the surrounding electrodes 40 are the same, based on the current direction of that electrode 40. It is.
  • the virtual axis of symmetry As passes through the center of the vibrator 20, the center between the electrodes 40b and 40c (between the electrodes 40j and 40k), and the center between the electrodes 40f and 40g (between the electrodes 40n and 40o), and the diameter extending in the direction.
  • the primary detection electrode PPO and the secondary detection electrode SPO are arranged in a sparse manner, but the primary drive electrode PD and the secondary drive electrode SD, The primary detection electrode PPO and the secondary detection electrode SPO may be arranged in a gap.
  • the position where the electrode 40 is missing is not limited to the examples shown in FIGS. 20 and 21, but when a virtual axis of symmetry As is provided, the position where the electrode 40 is missing is also the virtual axis of symmetry As. The position is line symmetrical to
  • the electrodes 40b, 40d, 40f, and 40h are electrically connected in series in this order, and current flows in this order.
  • the electrodes 40c, 40a, 40g, and 40e are electrically connected in series in this order, and current flows in this order.
  • the electrodes 40l and 40n are electrically connected in series in this order, and current flows in this order.
  • the electrodes 40i and 40o are electrically connected in series in this order, and current flows in this order.
  • the function, current direction, and connection order for each function of the surrounding electrodes 40 are the same, based on the current direction of that electrode 40. It is.
  • the virtual axis of symmetry As passes through the center of the vibrator 20, the center between the electrodes 40b and 40c, and the center between the electrodes 40f and 40g (between the electrodes 40n and 40o), and extends in the radial direction.
  • the replacement target Since the direction of current between the electrodes 40 and the order of connection for each function are line symmetrical, it is possible to realize a structure in which the potential difference between the electrodes 40 is the same before and after replacement with a simple structure. .
  • the electrodes 40b and 40f are electrically connected in series in this order, and current flows in this order.
  • the electrodes 40g and 40c are electrically connected in series in this order, and current flows in this order.
  • the electrodes 40h and 40d are electrically connected in series in this order, and current flows in this order.
  • the electrodes 40a and 40e are electrically connected in series in this order, and current flows in this order.
  • the function, current direction, and connection order for each function of the surrounding electrodes 40 are the same, based on the current direction of that electrode 40. It is.
  • the virtual axis of symmetry As passes through the center of the vibrator 20, the center between the electrodes 40a and 40h, and the center between the electrodes 40d and 40e, and extends in the radial direction.
  • the replacement target Since the direction of current between the electrodes 40 and the order of connection for each function are line symmetrical, it is possible to realize a structure in which the potential difference between the electrodes 40 is the same before and after replacement with a simple structure. .
  • the first to third modifications of the first embodiment, the second embodiment, and the first modification of the second embodiment examples in which a virtual axis of symmetry is provided are described. Although shown, the present invention is not limited thereto.
  • the virtual axis of symmetry As is not provided, but the above conditions are satisfied.
  • the No. 2 secondary drive electrode SD through which current flows in the same direction, is located on the tip side in the current direction of the No. 2 primary drive electrode PD.
  • the second primary drive electrode PD On the proximal end side of the second primary drive electrode PD in the current direction, there is a first secondary detection electrode SPO through which a current flows in the same direction. Furthermore, even after the replacement, there is a second secondary drive electrode SD on the tip side of the second primary drive electrode PD in which the current flows in the same direction, and the second primary drive electrode PD On the proximal end side in the direction of the current, there is a No. 1 secondary detection electrode SPO through which current flows in the same direction. Therefore, the second primary drive electrode PD satisfies the above conditions. Although the second primary drive electrode PD has been described, the other primary drive electrodes PD, secondary drive electrodes SD, primary detection electrodes PPO, and secondary detection electrodes SPO also satisfy the above conditions.
  • the current inflow point, current outflow point, current direction, and order of electrical connection of the electrodes 40 are changed before and after the replacement. Therefore, the above conditions are satisfied.
  • Such changes can be realized by providing a structure such as a switch.
  • the current inflow points P11a to P14a before the exchange are changed to the current inflow points P11b to P14b after the exchange.
  • the current outflow points P21a to P24a before the replacement are changed to the current inflow points P21b to P24b after the replacement.
  • the direction of current was clockwise in the electrodes 40a to 40h, but after the replacement, the direction of current was changed to counterclockwise in the electrodes 40a to 40h. has been done.
  • the electrodes 40b and 40f are electrically connected in series in this order
  • the electrodes 40c and 40g are electrically connected in series in this order
  • the electrodes 40d and 40h are electrically connected in this order.
  • the electrodes 40e and 40a are electrically connected in series in this order.
  • the order of electrical connections is changed such that the electrodes 40h and 40d are electrically connected in series in this order, and the electrodes 40a and 40e are electrically connected in series in this order. has been done.
  • the above conditions are satisfied by changing the current path as described above. Thereby, even in the second modification of the second embodiment, the influence of the magnetic field derived from the displacement current can be sufficiently canceled.
  • the above conditions are satisfied by changing the current inflow point, the current outflow point, the direction of the current, and the order of electrical connection of the electrodes. You can do it like this.
  • the vibrator has an annular shape, but the present invention is not limited to this.
  • the vibrator may have a ring shape such as a regular polygon.
  • the vibrator may have a disk shape, a hemispherical shape, or the like.
  • the electrodes on the vibrator are arranged on the curved surface of the hemisphere or the flat surface of the bottom surface.
  • the shapes of the support portions shown in the first and second embodiments are merely examples, and are not limited thereto.
  • the primary drive electrode is replaced with a secondary drive electrode
  • the primary detection electrode is replaced with a secondary detection electrode
  • the present invention is not limited to this.
  • the primary drive electrode may be replaced with a secondary detection electrode
  • the primary detection electrode may be replaced with a secondary drive electrode. If a virtual axis of symmetry is provided, it should be set so that it passes through the center of the electrodes that alternate with each other (between the primary drive electrode and the secondary detection electrode, or between the primary detection electrode and the secondary drive electrode). good.
  • the primary drive electrode, the primary detection electrode, the secondary detection electrode, and the secondary drive electrode are electrically connected in clockwise order or counterclockwise order for each function.
  • the present invention is not limited to this example.
  • the electrical connections of the four primary drive electrodes are arranged clockwise in the order of 4 ⁇ 2 ⁇ 1 ⁇ 3 in the spatial arrangement.
  • the sub-drive electrodes may be electrically connected to each other in an order other than clockwise or counterclockwise for each function.
  • some of the electrodes connected for each function may be connected in parallel. Further, some electrodes may be independent and not connected to other electrodes having the same function.
  • the support portion and the vibrator may be provided with three or more electrodes that are parallel to each other. That is, the number of rows of electrodes may be three or more. Further, a dummy support portion in which no electrode is arranged may be included.
  • the shapes of the fixing portions shown in the first and second embodiments are merely examples, and are not limited thereto.
  • the shape of the fixed part is not limited to a square, and the center of the fixed part and the center of the vibrator do not need to coincide.
  • the angle of the support portion, the angle of the fixed portion, and the angle of the electrodes on the vibrator with respect to the center of the vibrator are not limited.

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Abstract

この振動型ジャイロ素子（１００）では、電極（４０）は、一次駆動電極（ＰＤ）と、一次検出電極（ＰＰＯ）と、二次検出電極（ＳＰＯ）と、二次駆動電極（ＳＤ）と、を含む。一次駆動電極と一次検出電極と二次検出電極と二次駆動電極とは、入れ替えの前後で、入れ替えの対象となる電極の位置と電流の方向を基準として、周辺の電極との電位差が維持されるように、電気的な接続が設定されている。

Description

振動型ジャイロ素子およびジャイロスコープ
　この発明は、振動型ジャイロ素子およびジャイロスコープに関し、特に、振動子と電極とを備える振動型ジャイロ素子およびそれを備えるジャイロスコープに関する。
　従来、振動子と電極とを備える振動型ジャイロ素子を備えるジャイロスコープが知られている。このようなジャイロスコープは、たとえば、特開２００９－１１５５５９号公報に開示されている。
　上記特開２００９－１１５５５９号公報には、振動型ジャイロ素子を備えるジャイロスコープが開示されている。振動型ジャイロ素子は、リング状のエレメント部（振動子）と、電極とを備える。電極は、エレメント部の中心周りの方向に沿って所定の角度間隔で複数配置されている。複数の電極は、エレメント部に一次振動を発生させる一次駆動電極と、一次振動を検出する一次検出電極と、エレメント部の二次振動を検出する二次検出電極と、二次振動を打ち消す二次駆動電極とを含む。ジャイロスコープでは、二次振動を打ち消すために二次駆動電極に印加した交流電圧に基づいて、角速度が算出される。
　また、上記特開２００９－１１５５５９号公報に記載されるような従来のジャイロスコープでは、ジャイロスコープが検出する角速度にバイアス成分が含まれている。バイアス成分とは、ゼロ点出力やオフセットとも呼ばれ、振動型ジャイロ素子に設けられた複数の電極間の角度ずれや、電磁駆動による振動型ジャイロ素子の場合には、印加される磁場の不均一に起因して発生する。そこで、上記特開２００９－１１５５５９号公報に記載されたジャイロスコープでは、一次駆動電極および一次検出電極と、二次駆動電極および二次検出電極とを入れ替え、入れ替えの前後のジャイロスコープの出力信号を差分することにより、バイアス成分をキャンセルしている。
特開２００９－１１５５５９号公報
　しかしながら、上記特開２００９－１１５５５９号公報に記載されるようなジャイロスコープでは、以下のように、入れ替えの前後のジャイロスコープの出力信号を差分しても、キャンセルできないバイアス成分が残存する場合がある。具体的には、上記特開２００９－１１５５５９号公報に記載されるようなジャイロスコープでは、ある機能を担った電極と、周辺の電極との間には、電位差が存在する。また、電極には交流電流が流れるため、ある機能を担った電極と、周辺の電極との間において、電位差に応じた変位電流が発生する。この場合、変位電流により磁界が発生し、変位電流由来の磁界による影響（バイアス成分）が出力信号に重畳する。このように、変位電流由来の磁界による影響（バイアス成分）が出力信号に重畳した場合には、入れ替えの前後で、ある機能を担った電極と、周辺の電極との間の電位差が異なるため、入れ替えの前後の出力信号を差分したとしても、変位電流由来の磁界による影響（バイアス成分）がキャンセルされずに残存する。このため、入れ替えを行う構成において、変位電流由来の磁界による影響を十分にキャンセルすることが望まれている。
　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、入れ替えを行う構成において、変位電流由来の磁界による影響を十分にキャンセルすることが可能な振動型ジャイロ素子およびジャイロスコープを提供することである。
　上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による振動型ジャイロ素子は、電磁駆動による振動型ジャイロ素子であって、固定部と、振動子と、振動子と固定部とを接続し、振動子を振動可能に支持する支持部と、振動子の表面で、振動子の周方向に、互いに間隔をあけて列を成して配置された複数の電極と、電極に対して、磁場を印加する磁場印加部と、を備え、振動子は、ｃｏｓＮθ（Ｎは２以上の自然数）の振動モードを有し、電極は、振動子に一次振動を励起させる一次駆動電極と、一次振動を検出する一次検出電極と、振動子の二次振動を検出する二次検出電極と、二次振動を打ち消すように振動子を駆動する二次駆動電極と、を含み、一次駆動電極を、二次駆動電極または二次検出電極のいずれか一方と入れ替えるとともに、一次検出電極を、二次検出電極または二次駆動電極の他方と入れ替え可能なように構成されており、一次駆動電極と一次検出電極と二次検出電極と二次駆動電極とは、入れ替えの前後で、入れ替えの対象となる電極の位置と電流の方向を基準として、周辺の電極との電位差が維持されるように、電気的な接続が設定されている。
　この発明の第１の局面による振動型ジャイロ素子では、上記のように、一次駆動電極と一次検出電極と二次検出電極と二次駆動電極とは、入れ替えの前後で、入れ替えの対象となる電極の位置と電流の方向を基準として、周辺の電極との電位差が維持されるように、電気的な接続が設定されている。これにより、ある機能を担った電極と、周辺の電極との間の電位差を入れ替えの前後で同等にすることができるので、変位電流由来の磁界による影響を、入れ替えの前後の出力信号に同等に重畳することができる。その結果、たとえば入れ替えの前後の出力信号を差分した場合、変位電流由来の磁界による影響（バイアス成分）を十分にキャンセルする（ゼロまたはゼロ近傍にする）ことができる。すなわち、入れ替えを行う構成において、変位電流由来の磁界による影響（バイアス成分）を十分にキャンセルすることができる。また、変位電流由来の磁界による影響（バイアス成分）を十分にキャンセルすることができるので、振動型ジャイロ素子を備えるジャイロスコープにおいて、角速度の検出精度を高めることができる。
　上記第１の局面による振動型ジャイロ素子において、好ましくは、一次駆動電極と一次検出電極と二次検出電極と二次駆動電極とは、入れ替えの前後で、入れ替えの対象となる電極の位置と電流の方向を基準として、周辺の電極の位置と機能が同一であることと、周辺の電極の位置と電流の方向が同一であることと、周辺の電極の位置と機能毎の電気的な接続の順番が同一であることと、を含む条件を満たすように、電気的な接続が設定されている。このように構成すれば、ある機能を担った電極と、周辺の電極との間の電位差を容易に入れ替えの前後で同等にすることができるので、変位電流由来の磁界による影響（バイアス成分）を容易に十分にキャンセルすることができる。
　この場合、好ましくは、一次駆動電極と一次検出電極と二次検出電極と二次駆動電極との振動子の表面における電極同士の位置、電極の電流の方向、および、電極の機能毎の電気的な接続の順番は、振動子の中心を通り、振動子の径方向に延びる仮想対称軸に対して、入れ替え相手として設定される電極同士の振動子の表面における位置、電流の方向、および、機能毎の電極の電気的な接続の順番とが、線対称になるように設定されている。このように構成すれば、入れ替えの前後で、電流の方向と、電極の電気的な接続の順番とを変更することなく（すなわち、機能毎の電流の経路を変更することなく）、ある機能を担った電極と、周辺の電極との間の電位差を同等にする構成を実現することができる。その結果、入れ替えの前後で、電流の方向と、機能毎の電極の電気的な接続の順番とのうちの少なくとも１つを変更することにより（すなわち、機能毎の電流の経路を変更することにより）、ある機能を担った電極と、周辺の電極との間の電位差を同等にする構成を実現する場合と異なり、機能毎の電流の経路を変更するためのスイッチなどの構造を設ける必要ない。これにより、ある機能を担った電極と、周辺の電極との間の電位差を入れ替えの前後で同等にする構造を、簡素な構造により実現することができる。
　上記仮想対称軸が設けられる構成において、好ましくは、複数列の電極が、振動子の表面で、振動子の周方向に、互いに間隔をあけて並列に延びるように複数個配置されている。このように構成すれば、複数列の電極を、振動子の表面に容易に配置することができる。
　この場合、好ましくは、一次駆動電極は、二次検出電極または二次駆動電極のいずれか一方と同じ列に交互に配置され、一次検出電極は、二次検出電極または二次駆動電極の他方と同じ列に交互に配置されている。このように構成すれば、互いに入れ替わる一次駆動電極と二次検出電極または二次駆動電極のいずれか一方との組を、同じ列に集めるとともに、互いに入れ替わる一次検出電極と二次検出電極または二次駆動電極の他方との組を、同じ列に集めることができるので、一次駆動電極と一次検出電極と二次検出電極と二次駆動電極との各電極をバランスよく配置することができる。また、一次駆動電極と一次検出電極と二次検出電極と二次駆動電極との各電極が、交互に配置されているので、仮想対称軸を容易に設けることができる。
　上記第１の局面による振動型ジャイロ素子において、好ましくは、一次駆動電極と一次検出電極と二次検出電極と二次駆動電極とは、各々、機能毎に時計回りの順番または反時計回りの順番に、電気的に接続されている。このように構成すれば、一次駆動電極と一次検出電極と二次検出電極と二次駆動電極との各電極において、電極間を電気的に接続する配線の構造を簡素にすることができる。
　上記目的を達成するために、この発明の第２の局面によるジャイロスコープは、電磁駆動による振動型ジャイロ素子と、振動型ジャイロ素子からの出力信号に基づいて、角速度を算出する演算部と、を備え、振動型ジャイロ素子は、固定部と、振動子と、振動子と固定部とを接続し、振動子を振動可能に支持する支持部と、振動子の表面で、振動子の周方向に、互いに間隔をあけて列を成して配置された複数の電極と、電極に対して、磁場を印加する磁場印加部と、を含み、振動子は、ｃｏｓＮθ（Ｎは２以上の自然数）の振動モードを有し、電極は、振動子に一次振動を励起させる一次駆動電極と、一次振動を検出する一次検出電極と、振動子の二次振動を検出する二次検出電極と、二次振動を打ち消すように振動子を駆動する二次駆動電極と、を含み、一次駆動電極を、二次駆動電極または二次検出電極のいずれか一方と入れ替えるとともに、一次検出電極を、二次検出電極または二次駆動電極の他方と入れ替え可能なように構成されており、一次駆動電極と一次検出電極と二次検出電極と二次駆動電極とは、入れ替えの前後で、入れ替えの対象となる電極の位置と電流の方向を基準として、周辺の電極との電位差が維持されるように、電気的な接続が設定されている。
　この発明の第２の局面によるジャイロスコープでは、上記のように、一次駆動電極と一次検出電極と二次検出電極と二次駆動電極とは、入れ替えの前後で、入れ替えの対象となる電極の位置と電流の方向を基準として、周辺の電極との電位差が維持されるように、電気的な接続が設定されている。これにより、ある機能を担った電極と、周辺の電極との間の電位差を入れ替えの前後で同等にすることができるので、変位電流由来の磁界による影響を、入れ替えの前後の出力信号に同等に重畳することができる。その結果、たとえば入れ替えの前後の出力信号を差分した場合、変位電流由来の磁界による影響（バイアス成分）を十分にキャンセルする（ゼロまたはゼロ近傍にする）ことができる。すなわち、入れ替えを行う構成において、変位電流由来の磁界による影響（バイアス成分）を十分にキャンセルすることが可能なジャイロスコープを提供することができる。また、変位電流由来の磁界による影響（バイアス成分）を十分にキャンセルすることができるので、振動型ジャイロ素子を備えるジャイロスコープにおいて、角速度の検出精度を高めることができる。
　本発明によれば、上記のように、入れ替えを行う構成において、変位電流由来の磁界による影響を十分にキャンセルすることができる。
第１実施形態による振動型ジャイロ素子の全体を示す平面図である。 図１のII－II線に沿った断面図である。 図１の破線により囲まれた部分の拡大図である。 第１実施形態によるジャイロスコープを示すブロック図である。 第１実施形態による振動子の一次振動を示す図である。 第１実施形態による振動子の二次振動を示す図である。 第１実施形態による振動型ジャイロ素子の入れ替え前の状態を示す平面図である。 第１実施形態による振動型ジャイロ素子の入れ替え後の状態を示す平面図である。 第１実施形態による振動型ジャイロ素子の入れ替え前の、電極の機能、電流の方向および電極の接続の順番を示す平面図である。 第１実施形態による振動型ジャイロ素子の入れ替え後の、電極の機能、電流の方向および電極の接続の順番を示す平面図である。 第１実施形態による振動型ジャイロ素子の電気的な接続を示す平面図である。 第２実施形態による振動型ジャイロ素子の入れ替え前の状態を示す平面図である。 第２実施形態による振動型ジャイロ素子の入れ替え後の状態を示す平面図である。 第２実施形態による振動型ジャイロ素子の入れ替え前の、電極の機能、電流の方向および電極の接続の順番を示す平面図である。 第２実施形態による振動型ジャイロ素子の入れ替え後の、電極の機能、電流の方向および電極の接続の順番を示す平面図である。 第１実施形態の第１変形例による振動型ジャイロ素子の入れ替え前の、電極の機能、電流の方向および電極の接続の順番を示す平面図である。 第１実施形態の第１変形例による振動型ジャイロ素子の入れ替え後の、電極の機能、電流の方向および電極の接続の順番を示す平面図である。 第１実施形態の第２変形例による振動型ジャイロ素子の入れ替え前の、電極の機能、電流の方向および電極の接続の順番を示す平面図である。 第１実施形態の第２変形例による振動型ジャイロ素子の入れ替え後の、電極の機能、電流の方向および電極の接続の順番を示す平面図である。 第１実施形態の第３変形例による振動型ジャイロ素子の入れ替え前の、電極の機能、電流の方向および電極の接続の順番を示す平面図である。 第１実施形態の第３変形例による振動型ジャイロ素子の入れ替え後の、電極の機能、電流の方向および電極の接続の順番を示す平面図である。 第２実施形態の第１変形例による振動型ジャイロ素子の入れ替え前の、電極の機能、電流の方向および電極の接続の順番を示す平面図である。 第２実施形態の第１変形例による振動型ジャイロ素子の入れ替え後の、電極の機能、電流の方向および電極の接続の順番を示す平面図である。 第２実施形態の第２変形例による振動型ジャイロ素子の入れ替え前の、電極の機能、電流の方向および電極の接続の順番を示す平面図である。 第２実施形態の第２変形例による振動型ジャイロ素子の入れ替え後の、電極の機能、電流の方向および電極の接続の順番を示す平面図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
　［第１実施形態］
　（振動型ジャイロ素子の構成）
　図１～図１１を参照して、第１実施形態による振動型ジャイロ素子１００および振動型ジャイロ素子１００を備えるジャイロスコープ１０１について説明する。
　なお、以降の説明において、振動子２０の半径方向を径方向と、振動子２０の外周方向を周方向と、径方向および周方向とそれぞれ交差する方向を軸方向とそれぞれ呼ぶことがある。また、径方向において、振動子２０の中心側を内または内側と、外周側を外または外側と呼ぶことがある。軸方向において、上部ヨーク６１（図２参照）が設けられた側を上または上側と、下部ヨーク６３（図２参照）が設けられた側を下または下側と呼ぶことがある。また、以降に示す各部材の上面を表面と、下面を裏面とそれぞれ呼ぶことがある。なお、径方向は、延長した仮想線が必ずしも振動子の２０の中心と交差することを要さない。また、周方向は、必ずしも一定の曲率の曲線であるとは限らない。
　また、１または複数の一次駆動電極を総称して、一次駆動電極ＰＤと呼び、１または複数の一次検出電極を総称して、一次検出電極ＰＰＯと呼ぶことがある。また、１または複数の二次駆動電極を総称して、二次駆動電極ＳＤと呼び、１または複数の二次検出電極を総称して、二次検出電極ＳＰＯと呼ぶことがある。
　図１および図２に示すように、振動型ジャイロ素子１００は、固定部１０と、振動子２０と、複数の支持部３０と、複数の電極４０ａ～４０ｐと、磁場印加部６０とを備えている。振動型ジャイロ素子１００は、磁場印加部６０を備える電磁駆動による振動型ジャイロ素子である。
　図１に示すように、固定部１０は、中央に開口１０ａを有する。開口１０ａの内側に、振動子２０と複数の支持部３０と複数の電極４０ａ～４０ｐと磁場印加部６０（図２参照）とが、配置されている。また、図２に示すように、固定部１０は、第１シリコン層５１とシリコン酸化層（絶縁層）５２と第２シリコン層５３とがこの順で積層された積層構造を有する部材である。また、第２シリコン層５３の表面にはシリコン酸化膜５４が形成されている。
　振動子２０は、第２シリコン層５３を加工して得られるリング状（円環状）の部材であり、ｃｏｓＮθの振動モードを有する。図１に示すＮ＝２の振動子２０の場合、ｃｏｓ２θモードの一次振動が励起される。
　支持部３０は、第２シリコン層５３を加工して得られる部材であり、振動子２０と一体的に形成されている。また、支持部３０は、振動子２０を固定部１０に接続し、振動子２０を片持ち状に支持している。すなわち、支持部３０は、振動子２０を振動可能に支持している。
　図３に示すように、複数の支持部３０の各々は、第１脚部３１と第２脚部３２とを含んでいる。第１脚部３１および第２脚部３２の各々は、第１端部３０ａと第２端部３０ｂとを有している。第１脚部３１および第２脚部３２の第１端部３０ａ（２つの第１端部３０ａ）は、第１間隔をあけて振動子２０の異なる位置にそれぞれ接続されている。第１脚部３１および第２脚部３２の第２端部３０ｂ（２つの第２端部３０ｂ）は、第１間隔よりも狭い第２間隔をあけて固定部１０の異なる位置にそれぞれ接続されている。
　また、第１脚部３１は、第１端部３０ａから振動子２０の径方向外側に延びる第１部分３１ａと、第１部分３１ａの一端である第１変曲部３１ｂで変曲されて、振動子２０の外周と平行に延びる第２部分３１ｃと、を有している。また、第１脚部３１は、第２部分３１ｃの一端である第２変曲部３１ｄで変曲されて、振動子２０の径方向外側に延びて第２端部３０ｂに達する第３部分３１ｅを有している。
　同様に、第２脚部３２は、第１端部３０ａから振動子２０の径方向外側に延びる第１部分３２ａと、第１部分３２ａの一端である第１変曲部３２ｂで変曲されて、振動子２０の外周と平行に延びる第２部分３２ｃと、を有している。また、第２脚部３２は、第２部分３２ｃの一端である第２変曲部３２ｄで変曲されて、振動子２０の径方向外側に延びて第２端部３０ｂに達する第３部分３２ｅを有している。
　第１脚部３１の第２部分３１ｃと第２脚部３２の第２部分３２ｃは、互いに近づくように第２変曲部３１ｄ、３２ｄまでそれぞれ延びている。また、第１脚部３１の第３部分３１ｅと第２脚部３２の第３部分３２ｅは、所定の間隔をあけながら、並列して第２変曲部３１ｄ、３２ｄから第２端部３０ｂまでそれぞれ延びている。また、第１脚部３１と第２脚部３２とは、振動子２０の中心と互いの第３部分３１ｅ、３２ｅの間とを通る仮想線に関して対称に配置されている。
　電極４０ａ～４０ｐの各々は、振動子２０の表面にループ状に形成された導電部材である。また、電極４０ａ～４０ｐの各々は、支持部３０および固定部１０の表面にわたって延びるように形成されている。たとえば、図３に示すように、電極４０ｄは、第１脚部３１の第２端部３０ｂから、第１脚部３１と、第１端部３０ａの間の振動子２０と、第２脚部３２と、を経由して、第２脚部３２の第２端部３０ｂまで延びている。また、電極４０ｄは、シリコン酸化膜５４の表面に形成されている。なお、以降の説明において、電極の配置や機能に特に着目しない場合、電極４０ａ～４０ｐを総称して、電極４０と呼ぶことがある。
　電極４０は、振動子２０の表面に、振動子２０の周方向に、互いに間隔をあけて列を成して配置されている。また、複数列（第１実施形態では、２列）の電極４０が、振動子２０の表面で、振動子２０の周方向に、互いに間隔をあけて並列に延びるように複数個配置されている。電極４０は、振動子２０にｃｏｓ２θモードの一次振動を励起させる一次駆動電極ＰＤと、一次振動を検出する一次検出電極ＰＰＯと、振動子２０の二次振動を検出する二次検出電極ＳＰＯと、二次振動を打ち消すように振動子２０を駆動する二次駆動電極ＳＤとを含んでいる。振動子２０の表面で、振動子２０の周方向に、少なくとも１列以上（第１実施形態では、２列）の列を成して、複数個配置された電極４０の列には、一次駆動電極ＰＤと一次検出電極ＰＰＯと二次検出電極ＳＰＯと二次駆動電極ＳＤが各々１つ以上（第１実施形態では、４つずつ）含まれている。
　また、図１および３に示すように、２つの電極４０が、支持部３０および振動子２０の表面で、互いに間隔をあけて並列に延びるように形成されている。たとえば、図３に示すように、支持部３０および振動子２０の表面で、２つの電極４０ｄ、４０ｌが、互いに間隔をあけて並列に延びるように形成されている。なお、本願明細書において、「並列」とは、２つの部材が互いに平行に配置されている場合だけでなく、２つの部材が互いに接触したり、交差したりしない程度に間隔をあけて配置されている場合も含まれる。
　図３において、一方の支持部３０の表面に設けられ、ループ状に並列する２つの電極４０ｄ、４０ｌのうち、外側に配置された電極４０ｄが一次駆動電極ＰＤで、内側に配置された電極４０ｌが一次検出電極ＰＰＯである。また、他方の支持部３０の表面に設けられ、ループ状に並列する２つの電極４０ｅ、４０ｍのうち、外側に配置された電極４０ｅが二次駆動電極ＳＤで、内側に配置された電極４０ｍが二次検出電極ＳＰＯである。つまり、一次駆動電極ＰＤと一次検出電極ＰＰＯとが同じ方位に配置され、二次駆動電極ＳＤと二次検出電極ＳＰＯとが同じ方位に配置されている。
　図１に示すように、一次駆動電極ＰＤは、二次駆動電極ＳＤと同じ列に交互に配置され、一次検出電極ＰＰＯは、二次検出電極ＳＰＯと同じ列に交互に配置されている。すなわち、一次駆動電極ＰＤおよび一次検出電極ＰＰＯの組と、二次駆動電極ＳＤおよび二次検出電極ＳＰＯの組とが、周方向に沿って交互に配置されている。また、一次駆動電極ＰＤおよび一次検出電極ＰＰＯの組と、二次駆動電極ＳＤおよび二次検出電極ＳＰＯの組は、同数ずつ設けられている。
　一の一次駆動電極ＰＤおよび一次検出電極ＰＰＯの組と、これに最も近い一次駆動電極ＰＤおよび一次検出電極ＰＰＯの組とは、互いに９０度離れた位置に配置されている。一の二次駆動電極ＳＤおよび二次検出電極ＳＰＯの組と、これに最も近い二次駆動電極ＳＤおよび二次検出電極ＳＰＯの組とは、互いに９０度離れた位置に配置されている。一の一次駆動電極ＰＤおよび一次検出電極ＰＰＯの組と、これに最も近い二次駆動電極ＳＤおよび二次検出電極ＳＰＯの組とは、互いに４５度離れた位置に配置されている。一次駆動電極ＰＤと、一次検出電極ＰＰＯと、二次駆動電極ＳＤと、二次検出電極ＳＰＯとは、４つずつ設けられている。
　なお、４つの一次駆動電極ＰＤは、電極パッドを介して電気的に直列に接続されている。また、４つの一次検出電極ＰＰＯは、電極パッドを介して電気的に直列に接続されている。また、４つの二次駆動電極ＳＤは、電極パッドを介して電気的に直列に接続されている。また、４つの二次検出電極ＳＰＯは、電極パッドを介して電気的に直列に接続されている。
　図２に示すように、磁場印加部６０は、上部ヨーク６１と磁石６２と下部ヨーク６３とを含んでいる。上部ヨーク６１および下部ヨーク６３は、それぞれ鉄等の磁性体からなる有底筒状の部材である。上部ヨーク６１の筒状の部分と下部ヨーク６３の筒状の部分とが軸方向に間隔をあけて対向するように、上部ヨーク６１および下部ヨーク６３が配置されている。また、上部ヨーク６１の筒状の部分と下部ヨーク６３の筒状の部分との間に振動子２０が配置されている。振動子２０は、上部ヨーク６１の筒状の部分と下部ヨーク６３の筒状の部分との間に、それぞれと軸方向に間隔をあけて配置されている。なお、図１および図３では、磁場印加部６０の図示を省略している。
　磁石６２は、上部および下部の一方がＮ極で、他方がＳ極となっている。磁石６２は、上部ヨーク６１または下部ヨーク６３、あるいはその両方に保持されて、振動子２０の径方向内側に固定配置されている。
　磁石６２の一方の磁極から流れる磁束が、上部ヨーク６１および下部ヨーク６３の一方を通過して、振動子２０およびその表面に形成された電極４０ａ～４０ｐに達する。さらに、磁束は、振動子２０および電極４０ａ～４０ｐを通過して、上部ヨーク６１および下部ヨーク６３の他方を介して、磁石６２の他方の磁極に流れ込む。
　このように、磁場印加部６０は、複数の電極４０ａ～４０ｐに対して、振動子２０の表面と交差する方向（この場合は軸方向）に磁場を印加している。なお、磁場印加部６０は、図示しない支持基板に支持されることで、振動子２０との径方向および軸方向の位置を保っている。
　磁場印加部６０を除く振動型ジャイロ素子１００は、たとえば、半導体微細加工技術を応用したマイクロマシニング技術を用いて、公知のＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を加工して得られるＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）素子である。
　このＭＥＭＳ素子は、たとえば、以下のようにされる。第１シリコン層５１とシリコン酸化層５２と第２シリコン層５３とを有するＳＯＩ基板を熱酸化して、第２シリコン層５３の表面にシリコン酸化膜５４を形成する。
　次に、シリコン酸化膜５４の表面に、マスクパターン（図示せず）を用いて、複数の電極４０ａ～４０ｐを形成する。たとえば、マスクパターンを通して、アルミニウムなどの導電材料の膜をシリコン酸化膜５４の表面に被着させることで、複数の電極４０ａ～４０ｐを形成する。
　別のマスクパターン（図示せず）を用いて、シリコン酸化膜５４および第２シリコン層５３をシリコン酸化層５２に至るまでエッチングして、除去する。この工程を経て、支持部３０および振動子２０の原形が形成される。
　次に、電極４０ａ～４０ｐと支持部３０と振動子２０の表面をワックスなどにより保護した状態で、固定部１０の開口１０ａに相当するマスクパターン（図示せず）を用いて、支持部３０および振動子２０の下方に位置する第１シリコン層５１をエッチングして、除去する。さらに、同じマスクパターンを用いて、シリコン酸化層５２をエッチング除去し、前述のＭＥＭＳ素子を得る。
　なお、第１シリコン層５１およびシリコン酸化層５２のエッチングは、ドライエッチングでもウェットエッチングでもよい。ただし、いずれの場合も、エッチング層の下地となる層とのエッチング選択性が高いエッチャントを用いるのがよい。
　（ジャイロスコープの構成）
　図４を参照して、振動型ジャイロ素子１００を備えるジャイロスコープ１０１について説明する。なお、説明の便宜上、図４において、振動型ジャイロ素子１００のうち、一次駆動電極ＰＤと一次検出電極ＰＰＯと二次駆動電極ＳＤと二次検出電極ＳＰＯのみを簡略化して図示している。
　図４に示すように、ジャイロスコープ１０１は、振動型ジャイロ素子１００と、一次交流電源１１０と、一次検出部１２０と、二次交流電源１３０と、二次検出部１４０と、演算部１５０と、切替部１６０と、複数のスイッチ１７０とを備えている。
　直列接続された４つの一次駆動電極ＰＤに一次交流電源１１０が電気的に接続される。直列接続された４つの一次検出電極ＰＰＯに一次検出部１２０が電気的に接続される。直列接続された４つの二次駆動電極ＳＤに二次交流電源１３０が電気的に接続される。直列接続された４つの二次検出電極ＳＰＯに二次検出部１４０が電気的に接続される。また、二次交流電源１３０に演算部１５０が電気的に接続される。
　以下、ジャイロスコープ１０１の動作について説明する。
　一次交流電源１１０から交流電流Ｉｐが一次駆動電極ＰＤに供給されると、一次駆動電極ＰＤには磁場印加部６０から印加された磁場の方向と、交流電流Ｉｐが流れる方向とにそれぞれ交差する方向にローレンツ力が加わる。つまり、ローレンツ力は、振動子２０の表面と平行な方向に作用する。一次駆動電極ＰＤが設けられた振動子２０は、このローレンツ力を受けて変形する。また、交流電流Ｉｐの周波数に応じて、ローレンツ力の向きは周期的に反転するため、振動子２０は、同じ周波数で振動する。この場合、振動子２０は、その表面と平行な方向に振動する。
　振動子２０の共振周波数に合わせるように交流電流Ｉｐの周波数を設定することで、振動子２０にはｃｏｓ２θモードの一次振動が励起される。
　また、振動子２０にｃｏｓ２θモードの一次振動を励起させるように、４つの一次駆動電極ＰＤのそれぞれに交流電流Ｉｐを流す。具体的には、９０度離れた位置にある２つの一次駆動電極ＰＤの間で、交流電流Ｉｐが流れる向きが互いに逆向き、つまり、上から見て時計回り方向と反時計回り方向となるように設定されている。
　一次検出電極ＰＰＯは、一次振動を検出して、その振幅に対応した大きさの電圧信号を発生させる。この電圧信号は、一次検出部１２０にフィードバックされる。一次検出部１２０は、一次検出電極ＰＰＯで発生した電圧信号に基づいて、出力信号を一次交流電源１１０に出力する。一次検出部１２０の出力信号に基づいて、振動子２０の振動周波数および振幅が一定となるように、一次交流電源１１０、具体的には、交流電流Ｉｐの振幅と周波数を制御する。
　図５に示すように、円環状の振動子２０は、周期的に、互いに直交する主軸を有する楕円形となるように一次振動する。一方、振動子２０にコリオリ力が加わり、軸方向回りに角速度が発生した場合、前述した楕円の主軸の方向が変化する。図１に示す本実施形態の振動型ジャイロ素子１００の場合、図６に示すように、一次振動の場合に対して、楕円の主軸が４５度回転した位置に変化し、振動子２０が二次振動状態となる。
　二次検出電極ＳＰＯにも、その表面と交差する方向に磁場が印加されている。また、振動子２０の振動に応じて、二次検出電極ＳＰＯも、その表面と平行な方向に振動する。これらのことにより、二次検出電極ＳＰＯには、磁場の強度と振動時の移動速度とに応じた正弦波状の交流電圧が発生する。また、振動子２０が一次振動状態の場合と二次振動状態の場合とで、二次検出電極ＳＰＯの移動速度が異なるため、それぞれの状態で発生する電圧もまた異なる。
　二次検出部１４０は、二次検出電極ＳＰＯに発生した電圧を検出して、この電圧の大きさに応じた出力信号を二次交流電源１３０に出力する。
　二次交流電源１３０には、二次検出部１４０の出力信号が入力される。二次交流電源１３０は、この出力信号に基づいて、振動子２０に発生した二次振動を打ち消すように、二次駆動電極ＳＤに交流電流を供給して、振動子２０を駆動する。また、二次交流電源１３０は、出力電流に基づいた出力信号を演算部１５０に入力する。
　演算部１５０は、二次交流電源１３０の出力信号に基づいて、振動子２０が一次振動状態であるか二次振動状態であるかを判定する。また、振動子２０が二次振動状態であると判定した場合、演算部１５０は、二次交流電源１３０の出力信号に基づいて、角速度を算出する。
　また、振動型ジャイロ素子１００は、一次駆動電極ＰＤを、二次駆動電極ＳＤと入れ替えるとともに、一次検出電極ＰＰＯを、二次検出電極ＳＰＯと入れ替え可能に構成されている。ジャイロスコープ１０１は、所定のタイミングで入れ替えを行い、入れ替えの前後の振動型ジャイロ素子１００からの出力信号を取得し、この出力信号に基づいて演算部１５０により角速度を算出する。たとえば、演算部１５０は、入れ替えの前後での出力信号の差分に基づいて、角速度を算出する。この入れ替えは、図４に示すスイッチ１７０および切替部１６０により、内部の結線を切り替えて行われる。なお、「所定のタイミング」として、振動型ジャイロ素子１００が静止状態である場合や等速運動状態である場合などが選択される。
　図７に示す電極配列は、入れ替え前の電極配列であり、図１に示すのと同様である。すなわち、電極４０ｂ、４０ｄ、４０ｆ、４０ｈが、一次交流電源１１０に電気的に接続され、一次駆動電極ＰＤとして機能する。また、電極４０ｊ、４０ｌ、４０ｎ、４０ｐが、一次検出部１２０に電気的に接続され、一次検出電極ＰＰＯとして機能する。また、電極４０ａ、４０ｃ、４０ｅ、４０ｇが、二次交流電源１３０に電気的に接続され、二次駆動電極ＳＤとして機能する。また、電極４０ｉ、４０ｋ、４０ｍ、４０ｏが、二次検出部１４０に電気的に接続され、二次検出電極ＳＰＯとして機能する。
　所定のタイミングで、切替部１６０から４つのスイッチ１７０に制御信号を送ることで、ジャイロスコープ１０１の内部結線が切り替わる。その結果、電極配列が図８に示す入れ替え後の電極配列に切り替わる。具体的には、電極４０ｂ、４０ｄ、４０ｆ、４０ｈが二次交流電源１３０に電気的に接続され、二次駆動電極ＳＤとして機能する。同様に、電極４０ｊ、４０ｌ、４０ｎ、４０ｐが二次検出部１４０に電気的に接続され、二次検出電極ＳＰＯとして機能する。電極４０ａ、４０ｃ、４０ｅ、４０ｇが一次交流電源１１０に接続され、一次駆動電極ＰＤとして機能する。電極４０ｉ、４０ｋ、４０ｍ、４０ｏが一次検出部１２０に接続され、一次検出電極ＰＰＯとして機能する。
　なお、振動型ジャイロ素子１００と一次交流電源１１０と一次検出部１２０と二次交流電源１３０と二次検出部１４０と演算部１５０とがそれぞれ別の基板に実装されていてもよいし、同じ基板上に実装されていてもよい。振動型ジャイロ素子１００と一次交流電源１１０と一次検出部１２０と二次交流電源１３０と二次検出部１４０と演算部１５０とが、それぞれ別のパッケージ（図示せず）に収容されていてもよい。また、振動型ジャイロ素子１００とそれ以外の構成要素とが別の基板に実装されるか、または別のパッケージに収容されていてもよい。その場合、一次交流電源１１０や二次交流電源１３０は、さらに別の基板に実装されるか、または別のパッケージに収容されていてもよい。
　（電極の電気的な接続）
　ここで、第１実施形態では、図９および図１０に示すように、一次駆動電極ＰＤと一次検出電極ＰＰＯと二次検出電極ＳＰＯと二次駆動電極ＳＤとは、入れ替えの前後で、入れ替えの対象となる電極４０の位置と電流の方向を基準として、周辺の電極４０との電位差が維持されるように、電気的な接続が設定されている。具体的には、一次駆動電極ＰＤと一次検出電極ＰＰＯと二次検出電極ＳＰＯと二次駆動電極ＳＤとは、入れ替えの前後で、入れ替えの対象となる電極４０の位置と電流の方向を基準として、周辺の電極４０の位置と機能（役割）が同一であることと、周辺の電極４０の位置と電流の方向が同一であることと、周辺の電極４０の位置と機能毎の電気的な接続の順番が同一であることと、を含む条件を満たすように、電気的な接続が設定されている。なお、図９および図１０では、便宜上、電極４０の機能、電極４０の電流の方向および電極４０の電気的な接続の順番のみを図示している。また、電極４０の電流の方向および電極４０の電気的な接続の順番は、電流が交流電流であるため、周期的に入れ替わるが、所定の時点での電流の方向および電気的な接続の順番を示している。
　また、図９および図１０では、電極４０の電流の方向は、実線、破線、一点鎖線または二点鎖線の矢印により示されている。電極４０の電気的な接続の順番は、実線、破線、一点鎖線または二点鎖線の円内に数字を付すことにより示されている。電極４０の電気的な接続の順番は、４→３→２→１の順になっている。４番が最も上流側であり、１番が最も下流側である。すなわち、４番が最も電位が大きく、１番が最も電位が小さい。
　図９では、４番の一次駆動電極ＰＤ、３番の一次駆動電極ＰＤ、２番の一次駆動電極ＰＤ、１番の一次駆動電極ＰＤの順に、４つの一次駆動電極ＰＤが電気的に接続され、この順に電流が流れる。二次駆動電極ＳＤ、一次検出電極ＰＰＯおよび二次検出電極ＳＰＯについても同様である。また、図１０に示す一次駆動電極ＰＤ、二次駆動電極ＳＤ、一次検出電極ＰＰＯおよび二次検出電極ＳＰＯについても同様である。
　また、電極４０の機能ではなく電極４０自身に着目すると、電極４０ｂ、４０ｄ、４０ｆ、４０ｈが、この順に電気的に直列に接続され、この順に電流が流れる。また、電極４０ｅ、４０ｃ、４０ａ、４０ｇが、この順に電気的に直列に接続され、この順に電流が流れる。また、電極４０ｌ、４０ｎ、４０ｐ、４０ｊが、この順に電気的に直列に接続され、この順に電流が流れる。また、電極４０ｋ、４０ｉ、４０ｏ、４０ｍが、この順に電気的に直列に接続され、この順に電流が流れる。なお、第１実施形態では、互いに並列な２つの電極４０（電極４０ｂ、４０ｊなど）において、逆向きの電流が流れる。
　ここで、図９および図１０において、入れ替えの前後で、ある機能を担った電極４０と、周辺の電極４０との間の電位差が維持される原理について説明する。
　たとえば、４番の一次駆動電極ＰＤに着目すると、入れ替えの前において、４番の一次駆動電極ＰＤと同じ振動子２０の径方向外側の部分には、逆向きの電流が流れる１番の一次検出電極ＰＰＯが存在し、４番の一次駆動電極ＰＤの電流の方向の先端側には、径方向内側に同じ向きの電流が流れる３番の二次駆動電極ＳＤと径方向外側に逆向きの電流が流れる４番の二次検出電極ＳＰＯとが存在し、４番の一次駆動電極ＰＤの電流の方向の基端側には、径方向内側に逆向きの電流が流れる２番の二次駆動電極ＳＤと径方向外側に同じ向きの電流が流れる３番の二次検出電極ＳＰＯとが存在している。
　また、入れ替えの後において、４番の一次駆動電極ＰＤは、時計回りに１３５度回転した径方向内側の位置に入れ替わり、入れ替えの前後では、電流の向きは逆転する。また、入れ替えの後においても、４番の一次駆動電極ＰＤと同じ振動子２０の径方向外側の部分には、４番の一次駆動電極ＰＤと逆向きの電流が流れる１番の一次検出電極ＰＰＯが存在し、４番の一次駆動電極ＰＤの電流の方向の先端側には、径方向内側に同じ向きの電流が流れる３番の二次駆動電極ＳＤと径方向外側に逆向きの電流が流れる４番の二次検出電極ＳＰＯとが存在し、４番の一次駆動電極ＰＤの電流の方向の基端側には、径方向内側に逆向きの電流が流れる２番の二次駆動電極ＳＤと径方向外側に同じ向きの電流が流れる３番の二次検出電極ＳＰＯとが存在している。
　すなわち、４番の一次駆動電極ＰＤの周辺には、入れ替えの前後で、同等の電位の電極４０（１番の一次検出電極ＰＰＯ、３番の二次駆動電極ＳＤ、４番の二次検出電極ＳＰＯ、２番の二次駆動電極ＳＤ、３番の二次検出電極ＳＰＯ）が存在している。このため、４番の一次駆動電極ＰＤと、周辺の電極４０との間の電位差は、入れ替えの前後で、同等になっている。この際、４番の一次駆動電極ＰＤは、入れ替えの前後で、入れ替えの対象となる電極４０（４番の一次駆動電極ＰＤ）の位置と電流の方向を基準として、周辺の電極４０の位置と機能が同一であることと、周辺の電極４０の位置と電流の方向が同一であることと、周辺の電極４０の位置と機能毎の電気的な接続の順番が同一であることと、を含む条件を満たしている。
　なお、４番の一次駆動電極ＰＤに近い位置の電極４０（１番の一次検出電極ＰＰＯ、３番の二次駆動電極ＳＤ、４番の二次検出電極ＳＰＯ、２番の二次駆動電極ＳＤ、３番の二次検出電極ＳＰＯ）について説明したが、近い位置の電極４０以外の電極４０に対しても、４番の一次駆動電極ＰＤは、上記条件を満たしている。
　また、４番の一次駆動電極ＰＤについて説明したが、他の一次駆動電極ＰＤ、二次駆動電極ＳＤ、一次検出電極ＰＰＯおよび二次検出電極ＳＰＯについても、上記条件を満たしている。このため、４つの一次駆動電極ＰＤ、４つの二次駆動電極ＳＤ、４つの一次検出電極ＰＰＯおよび４つの二次検出電極ＳＰＯのいずれにおいても、入れ替えの前後で、周辺の電極４０との間の電位差が同等になっている。
　また、第１実施形態では、一次駆動電極ＰＤと一次検出電極ＰＰＯと二次検出電極ＳＰＯと二次駆動電極ＳＤとの振動子２０の表面における電極４０同士の位置、電極４０の電流の方向、および、電極４０の機能毎の電気的な接続の順番は、仮想対称軸Ａｓに対して、入れ替え相手として設定される電極４０同士の振動子２０の表面における位置、電流の方向、および、機能毎の電極４０の電気的な接続の順番とが、線対称になるように設定されている。
　たとえば、４番の一次駆動電極ＰＤに着目する。入れ替え前の４番の一次駆動電極ＰＤの仮想対称軸Ａｓに対する線対称の位置は、時計回りに１３５度回転した位置となり、二次振動を検出／打ち消すための角度となるため、二次駆動電極ＳＤまたは二次検出電極ＳＰＯが配置されなければならない。また、この位置において、電流の方向は逆向き(線対称)であり、機能毎の接続の順番は同じ（線対称）に設定される。具体的には、入れ替え相手として設定される電極４０ｂ、４０ｅ同士の振動子２０の表面における位置が、仮想対称軸Ａｓに対して、線対称である。また、電極４０ｂに流れる電流の方向と、電極４０ｅに流れる電流の方向とが、逆方向を向いており、電流の方向が、仮想対称軸Ａｓに対して線対称である。また、電極４０ｂと電極４０ｅとは電気的な接続の順番が共に４番で同じであり、電気的な接続の順番が、仮想対称軸Ａｓに対して、線対称と言える。なお、４番の一次駆動電極ＰＤ以外の、他の一次駆動電極ＰＤ、二次駆動電極ＳＤ、一次検出電極ＰＰＯおよび二次検出電極ＳＰＯについても、同様である。
　また、電流の流入点Ｐ１１～Ｐ１４と、電流の流出点Ｐ２１～２４も、入れ替えの前後で、仮想対称軸Ａｓに対して、線対称である。
　流入点Ｐ１１は、入れ替えの前には、４つの一次駆動電極ＰＤによる電流の経路への電流の流入点となるとともに、入れ替えの後には、４つの二次駆動電極ＳＤによる電流の経路への電流の流入点となっている。同様に、流入点Ｐ１２は、入れ替えの前には、４つの二次駆動電極ＳＤによる電流の経路への電流の流入点となるとともに、入れ替えの後には、４つの一次駆動電極ＰＤによる電流の経路への電流の流入点となっている。また、流入点Ｐ１３は、入れ替えの前には、４つの一次検出電極ＰＰＯによる電流の経路への電流の流入点となるとともに、入れ替えの後には、４つの二次検出電極ＳＰＯによる電流の経路への電流の流入点となっている。また、流入点Ｐ１４は、入れ替えの前には、４つの二次検出電極ＳＰＯによる電流の経路への電流の流入点となるとともに、入れ替えの後には、４つの一次検出電極ＰＰＯによる電流の経路への電流の流入点となっている。
　たとえば、入れ替え前の４つの一次駆動電極ＰＤによる電流の経路への電流の流入点である流入点Ｐ１１と、入れ替え後の４つの一次駆動電極ＰＤによる電流の経路への電流の流入点である流入点Ｐ１２とは、仮想対称軸Ａｓに対して、線対称である。すなわち、入れ替え前の４つの二次駆動電極ＳＤによる電流の経路への電流の流入点である流入点Ｐ１２と、入れ替え後の４つの二次駆動電極ＳＤによる電流の経路への電流の流入点である流入点Ｐ１１とは、仮想対称軸Ａｓに対して、線対称である。また、流入点Ｐ１３および１４についても（一次検出電極ＰＰＯおよび二次検出電極ＳＰＯについても）、同様である。
　また、流出点Ｐ２１は、入れ替えの前には、４つの一次駆動電極ＰＤによる電流の経路からの電流の流出点となるとともに、入れ替えの後には、４つの二次駆動電極ＳＤによる電流の経路からの電流の流出点となっている。同様に、流出点Ｐ２２は、入れ替えの前には、４つの二次駆動電極ＳＤによる電流の経路からの電流の流出点となるとともに、入れ替えの後には、４つの一次駆動電極ＰＤによる電流の経路からの電流の流出点となっている。また、流出点Ｐ２３は、入れ替えの前には、４つの一次検出電極ＰＰＯによる電流の経路からの電流の流出点となるとともに、入れ替えの後には、４つの二次検出電極ＳＰＯによる電流の経路からの電流の流出点となっている。また、流出点Ｐ２４は、入れ替えの前には、４つの二次検出電極ＳＰＯによる電流の経路からの電流の流出点となるとともに、入れ替えの後には、４つの一次検出電極ＰＰＯによる電流の経路からの電流の流出点となっている。
　たとえば、入れ替え前の４つの一次駆動電極ＰＤによる電流の経路への電流の流出点である流出点Ｐ２１と、入れ替え後の４つの一次駆動電極ＰＤによる電流の経路への電流の流出点である流出点Ｐ２２とは、仮想対称軸Ａｓに対して、線対称である。すなわち、入れ替え前の４つの二次駆動電極ＳＤによる電流の経路への電流の流出点である流出点Ｐ２２と、入れ替え後の４つの二次駆動電極ＳＤによる電流の経路への電流の流出点である流出点Ｐ２１とは、仮想対称軸Ａｓに対して、線対称である。また、流出点Ｐ２３および２４についても（一次検出電極ＰＰＯおよび二次検出電極ＳＰＯについても）、同様である。
　また、流入点Ｐ１１～Ｐ１４は、電極４０ｂ、４０ｄ、４０ｆ、４０ｈによる電流の経路への電流の流入点Ｐ１１と、電極４０ｅ、４０ｃ、４０ａ、４０ｇによる電流の経路への電流の流入点Ｐ１２と、電極４０ｌ、４０ｎ、４０ｐ、４０ｊによる電流の経路への電流の流入点Ｐ１３と、電極４０ｋ、４０ｉ、４０ｏ、４０ｍによる電流の経路への電流の流入点Ｐ１４でもある。仮想対称軸Ａｓに対して、流入点Ｐ１１およびＰ１４と、流入点Ｐ１２およびＰ１３とが線対称である。
　また、流出点Ｐ２１～Ｐ２４は、電極４０ｂ、４０ｄ、４０ｆ、４０ｈによる電流の経路からの電流の流出点Ｐ２１と、電極４０ｅ、４０ｃ、４０ａ、４０ｇによる電流の経路からの電流の流出点Ｐ２２と、電極４０ｌ、４０ｎ、４０ｐ、４０ｊによる電流の経路からの電流の流出点Ｐ２３と、電極４０ｋ、４０ｉ、４０ｏ、４０ｍによる電流の経路からの電流の流出点Ｐ２４でもある。仮想対称軸Ａｓに対して、流出点Ｐ２１およびＰ２３と、流出点Ｐ２２およびＰ２４とが線対称である。
　仮想対称軸Ａｓは、振動子２０の中心と、電極４０間の中心とを通り、径方向に延びる軸である。図９および図１０では、仮想対称軸Ａｓは、振動子２０の中心と、互いに入れ替わる一次駆動電極ＰＤおよび二次駆動電極ＳＤ間（一次検出電極ＰＰＯおよび二次検出電極ＳＰＯ間）の中心とを通り、径方向に延びている。また、仮想対称軸Ａｓは、振動子２０の中心と、電極４０ｃ、４０ｄ間（電極４０ｋ、４０ｌ間）の中心と、電極４０ｇ、４０ｈ間（電極４０ｏ、４０ｐ間）の中心とを通り、径方向に延びている。なお、一次駆動電極ＰＤと二次駆動電極ＳＤまたは二次検出電極ＳＰＯの一方が交互に配置され、一次検出電極ＰＰＯと二次駆動電極ＳＤまたは二次検出電極ＳＰＯの他方が交互に配置される場合、仮想対称軸Ａｓはいずれの電極の間に設定することが可能であり、設定した仮想対称軸Ａｓに対して、電流の方向、機能毎の電気的な接続の順番が線対称となるように設定すればよい。
　また、第１実施形態では、一次駆動電極ＰＤと一次検出電極ＰＰＯと二次検出電極ＳＰＯと二次駆動電極ＳＤとは、各々、機能毎に時計回りの順番または反時計回りの順番に、電気的に接続されている。図９では、一次駆動電極ＰＤは、時計回りの順番に、電気的に接続され、図１０では、一次駆動電極ＰＤは、反時計回りの順番に、電気的に接続されている。また、図９では、二次駆動電極ＳＤは、反時計回りの順番に、電気的に接続され、図１０では、二次駆動電極ＳＤは、時計回りの順番に、電気的に接続されている。また、図９では、一次検出電極ＰＰＯは、時計回りの順番に、電気的に接続され、図１０では、一次検出電極ＰＰＯは、反時計回りの順番に、電気的に接続されている。また、図９では、二次検出電極ＳＰＯは、反時計回りの順番に、電気的に接続され、図１０では、二次検出電極ＳＰＯは、時計回りの順番に、電気的に接続されている。
　また、電極４０ｂ、４０ｄ、４０ｆ、４０ｈは、時計回りの順番に、電気的に接続されている。また、電極４０ｅ、４０ｃ、４０ａ、４０ｇは、反時計回りの順番に、電気的に接続されている。また、電極４０ｌ、４０ｎ、４０ｐ、４０ｊは、時計回りの順番に、電気的に接続されている。また、電極４０ｋ、４０ｉ、４０ｏ、４０ｍは、反時計回りの順番に、電気的に接続されている。
　（電極の電気的な接続の詳細）
　図１１を参照して、電極４０の電気的な接続の詳細について説明する。
　まず、電極４０ｂ、４０ｄ、４０ｆ、４０ｈの電気的な接続について説明する。４番の電極４０ｂと、３番の電極４０ｄとは、振動型ジャイロ素子１００上の配線で電気的に接続されている。３番の電極４０ｄと、２番の電極４０ｆとは、基板側の配線で電気的に接続されている。２番の電極４０ｆと、１番の電極４０ｈとは、振動型ジャイロ素子１００上の配線で電気的に接続されている。なお、電気的な接続方法は、絶縁膜を介したメタル配線およびワイヤボンドなど、特に限定されない。
　具体的には、図１１に示すように、電極４０ｂの一端が、配線７１ｂを介して、電極パッド７１ａに電気的に接続されている。電極パッド７１ａは、入れ替えの前には一次交流電源１１０に電気的に接続され、入れ替えの後には二次交流電源１３０に電気的に接続される。電極４０ｂの他端が、配線７１ｃを介して、電極４０ｄの一端に電気的に接続されている。
　電極４０ｄの他端が、配線７１ｄを介して、電極パッド７１ｅに電気的に接続されている。電極パッド７１ｅが、基板側の配線を介して、電極パッド７１ｆに電気的に接続されている。電極パッド７１ｆが、配線７１ｇを介して、電極４０ｆの一端に電気的に接続されている。電極４０ｆの他端が、配線７１ｈを介して、電極４０ｈの一端に電気的に接続されている。電極４０ｈの他端が、配線７１ｉを介して、電極パッド７１ｊに電気的に接続されている。電極パッド７１ｊは、入れ替えの前には一次交流電源１１０に電気的に接続され、入れ替えの後には二次交流電源１３０に電気的に接続される。このように、電極４０ｂ、４０ｄ、４０ｆ、４０ｈが、電気的に接続されている。
　次に、電極４０ｅ、４０ｃ、４０ａ、４０ｇの電気的な接続について説明する。４番の電極４０ｅと、３番の電極４０ｃとは、振動型ジャイロ素子１００上の配線で電気的に接続されている。３番の電極４０ｃと、２番の電極４０ａとは、基板側の配線で電気的に接続されている。２番の電極４０ａと、１番の電極４０ｇとは、振動型ジャイロ素子１００上の配線で電気的に接続されている。
　具体的には、電極４０ｅの一端が、配線７２ｂを介して、電極パッド７２ａに電気的に接続されている。電極パッド７２ａは、入れ替えの前には二次交流電源１３０に電気的に接続され、入れ替えの後には一次交流電源１１０に電気的に接続される。電極４０ｅの他端が、配線７２ｃを介して、電極パッド７２ｄに電気的に接続されている。電極パッド７２ｄが、配線７２ｅを介して、電極パッド７２ｆに電気的に接続されている。電極パッド７２ｆが、配線７２ｇを介して、電極４０ｃの一端に電気的に接続されている。
　電極４０ｃの他端が、配線７２ｈを介して、電極パッド７２ｉに電気的に接続されている。電極パッド７２ｉが、基板側の配線を介して、電極パッド７２ｊに電気的に接続されている。電極パッド７２ｊが、配線７２ｋを介して、電極４０ａの一端に電気的に接続されている。電極４０ａの他端が、配線７２ｌを介して、電極パッド７２ｍに電気的に接続されている。電極パッド７２ｍが、配線７２ｎを介して、電極パッド７２ｏに電気的に接続されている。電極パッド７２ｏが、配線７２ｐを介して、電極４０ｇの一端に電気的に接続されている。電極４０ｇの他端が、配線７２ｑを介して、電極パッド７２ｒに電気的に接続されている。電極パッド７２ｒは、入れ替えの前には二次交流電源１３０に電気的に接続され、入れ替えの後には一次交流電源１１０に電気的に接続される。このように、電極４０ｅ、４０ｃ、４０ａ、４０ｇが、電気的に接続されている。
　次に、電極４０ｌ、４０ｎ、４０ｐ、４０ｊの電気的な接続について説明する。４番の電極４０ｌと、３番の電極４０ｎとは、振動型ジャイロ素子１００上の配線で電気的に接続されている。３番の電極４０ｎと、２番の電極４０ｐとは、基板側の配線で電気的に接続されている。２番の電極４０ｐと、１番の電極４０ｊとは、振動型ジャイロ素子１００上の配線で電気的に接続されている。
　具体的には、電極４０ｌの一端が、配線７３ｂを介して、電極パッド７３ａに電気的に接続されている。電極パッド７３ａは、入れ替えの前には一次検出部１２０に電気的に接続され、入れ替えの後には二次検出部１４０に電気的に接続される。電極４０ｌの他端が、配線７３ｃを介して、電極パッド７３ｄに電気的に接続されている。電極パッド７３ｄが、配線７３ｅを介して、電極パッド７３ｆに電気的に接続されている。電極パッド７３ｆが、配線７３ｇを介して、電極４０ｎの一端に電気的に接続されている。
　電極４０ｎの他端が、配線７３ｈを介して、電極パッド７３ｉに電気的に接続されている。電極パッド７３ｉが、基板側の配線を介して、電極パッド７３ｊに電気的に接続されている。電極パッド７３ｊが、配線７３ｋを介して、電極４０ｐの一端に電気的に接続されている。電極４０ｐの他端が、配線７３ｌを介して、電極パッド７３ｍに電気的に接続されている。電極パッド７３ｍが、配線７３ｎを介して、電極パッド７３ｏに電気的に接続されている。電極パッド７３ｏが、配線７３ｐを介して、電極４０ｊの一端に電気的に接続されている。電極４０ｊの他端が、配線７３ｑを介して、電極パッド７３ｒに電気的に接続されている。電極パッド７３ｒは、入れ替えの前には一次検出部１２０に電気的に接続され、入れ替えの後には二次検出部１４０に電気的に接続される。このように、電極４０ｌ、４０ｎ、４０ｐ、４０ｊが、電気的に接続されている。
　次に、電極４０ｋ、４０ｉ、４０ｏ、４０ｍの電気的な接続について説明する。４番の電極４０ｋと、３番の電極４０ｉとは、振動型ジャイロ素子１００上の配線で電気的に接続されている。３番の電極４０ｉと、２番の電極４０ｏとは、基板側の配線で電気的に接続されている。２番の電極４０ｏと、１番の電極４０ｍとは、振動型ジャイロ素子１００上の配線で電気的に接続されている。
　具体的には、電極４０ｋの一端が、配線７４ｂを介して、電極パッド７４ａに電気的に接続されている。電極パッド７４ａは、入れ替えの前には二次検出部１４０に電気的に接続され、入れ替えの後には一次検出部１２０に電気的に接続される。電極４０ｋの他端が、配線７４ｃを介して、電極パッド７４ｄに電気的に接続されている。電極パッド７４ｄが、配線７４ｅを介して、電極パッド７４ｆに電気的に接続されている。電極パッド７４ｆが、配線７４ｇを介して、電極４０ｉの一端に電気的に接続されている。
　電極４０ｉの他端が、配線７４ｈを介して、電極パッド７４ｉに電気的に接続されている。電極パッド７４ｉが、基板側の配線を介して、電極パッド７４ｊに電気的に接続されている。電極パッド７４ｊが、配線７４ｋを介して、電極４０ｏの一端に電気的に接続されている。電極４０ｏの他端が、配線７４ｌを介して、電極パッド７４ｍに電気的に接続されている。電極パッド７４ｍが、配線７４ｎを介して、電極パッド７４ｏに電気的に接続されている。電極パッド７４ｏが、配線７４ｐを介して、電極４０ｍの一端に電気的に接続されている。電極４０ｍの他端が、配線７４ｑを介して、電極パッド７４ｒに電気的に接続されている。電極パッド７４ｒは、入れ替えの前には二次検出部１４０に電気的に接続され、入れ替えの後には一次検出部１２０に電気的に接続される。このように、電極４０ｋ、４０ｉ、４０ｏ、４０ｍが、電気的に接続されている。
　（第１実施形態の効果）
　第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
　第１実施形態では、上記のように、振動型ジャイロ素子１００は、電磁駆動による振動型ジャイロ素子１００であって、固定部１０と、振動子２０と、振動子２０と固定部１０とを接続し、振動子２０を振動可能に支持する支持部３０と、振動子２０の表面で、振動子２０の周方向に、互いに間隔をあけて列を成して配置された複数の電極４０と、電極４０に対して、磁場を印加する磁場印加部６０と、を備え、振動子２０は、ｃｏｓＮθ（Ｎは２以上の自然数）の振動モードを有し、電極４０は、振動子２０に一次振動を励起させる一次駆動電極ＰＤと、一次振動を検出する一次検出電極ＰＰＯと、振動子２０の二次振動を検出する二次検出電極ＳＰＯと、二次振動を打ち消すように振動子２０を駆動する二次駆動電極ＳＤと、を含み、一次駆動電極ＰＤを、二次駆動電極ＳＤと入れ替えるとともに、一次検出電極ＰＰＯを、二次検出電極ＳＰＯと入れ替え可能なように構成されており、一次駆動電極ＰＤと一次検出電極ＰＰＯと二次検出電極ＳＰＯと二次駆動電極ＳＤとは、入れ替えの前後で、入れ替えの対象となる電極４０の位置と電流の方向を基準として、周辺の電極４０との電位差が維持されるように、電気的な接続が設定されている。
　上記構成により、ある機能を担った電極４０と、周辺の電極４０との間の電位差を入れ替えの前後で同等にすることができるので、変位電流由来の磁界による影響を、入れ替えの前後の出力信号に同等に重畳することができる。その結果、たとえば入れ替えの前後の出力信号を差分した場合、変位電流由来の磁界による影響（バイアス成分）を十分にキャンセルする（ゼロまたはゼロ近傍にする）ことができる。すなわち、入れ替えを行う構成において、変位電流由来の磁界による影響（バイアス成分）を十分にキャンセルすることができる。また、変位電流由来の磁界による影響（バイアス成分）を十分にキャンセルすることができるので、振動型ジャイロ素子１００を備えるジャイロスコープ１０１において、角速度の検出精度を高めることができる。
　第１実施形態では、上記のように、一次駆動電極ＰＤと一次検出電極ＰＰＯと二次検出電極ＳＰＯと二次駆動電極ＳＤとは、入れ替えの前後で、入れ替えの対象となる電極の位置と電流の方向を基準として、周辺の電極４０の位置と機能が同一であることと、周辺の電極４０の位置と電流の方向が同一であることと、周辺の電極４０の位置と機能毎の電気的な接続の順番が同一であることと、を含む条件を満たすように、電気的な接続が設定されている。これにより、ある機能を担った電極４０と、周辺の電極４０との間の電位差を容易に入れ替えの前後で同等にすることができるので、変位電流由来の磁界による影響（バイアス成分）を容易に十分にキャンセルすることができる。
　第１実施形態では、上記のように、一次駆動電極ＰＤと一次検出電極ＰＰＯと二次検出電極ＳＰＯと二次駆動電極ＳＤとの振動子２０の表面における電極４０同士の位置、電極４０の電流の方向、および、電極４０の機能毎の電気的な接続の順番は、振動子２０の中心を通り、振動子２０の径方向に延びる仮想対称軸Ａｓに対して、入れ替え相手として設定される電極同士の振動子の表面における位置、電流の方向、および、機能毎の電極４０の電気的な接続の順番とが、線対称になるように設定されている。これにより、入れ替えの前後で、電流の方向と、電極４０の電気的な接続の順番とを変更することなく（すなわち、機能毎の電流の経路を変更することなく）、ある機能を担った電極４０と、周辺の電極４０との間の電位差を同等にする構成を実現することができる。その結果、入れ替えの前後で、電流の方向と、機能毎の電極４０の電気的な接続の順番とのうちの少なくとも１つを変更することにより（すなわち、機能毎の電流の経路を変更することにより）、ある機能を担った電極４０と、周辺の電極４０との間の電位差を同等にする構成を実現する場合と異なり、電流の経路を変更するためのスイッチなどの構造を設ける必要ない。これにより、ある機能を担った電極４０と、周辺の電極４０との間の電位差を入れ替えの前後で同等にする構造を、簡素な構造により実現することができる。
　第１実施形態では、上記のように、複数列の電極４０が、振動子２０の表面で、振動子２０の周方向に、互いに間隔をあけて並列に延びるように複数個配置されている。これにより、複数列の電極４０を、振動子２０の表面に容易に配置することができる。
　第１実施形態では、上記のように、一次駆動電極ＰＤは、二次検出電極ＳＰＯまたは二次駆動電極ＳＤのいずれか一方と同じ列に交互に配置され、一次検出電極ＰＰＯは、二次検出電極ＳＰＯまたは二次駆動電極ＳＤの他方と同じ列に交互に配置されている。これにより、互いに入れ替わる一次駆動電極ＰＤと二次検出電極ＳＰＯまたは二次駆動電極ＳＤのいずれか一方との組を、同じ列に集めるとともに、互いに入れ替わる一次検出電極ＰＰＯと二次検出電極ＳＰＯまたは二次駆動電極ＳＤの他方との組を、同じ列に集めることができるので、一次駆動電極ＰＤと一次検出電極ＰＰＯと二次検出電極ＳＰＯと二次駆動電極ＳＤとの各電極４０をバランスよく配置することができる。また、一次駆動電極ＰＤと一次検出電極ＰＰＯと二次検出電極ＳＰＯと二次駆動電極ＳＤとの各電極４０が、交互に配置されているので、仮想対称軸Ａｓを容易に設けることができる。
　第１実施形態では、上記のように、一次駆動電極ＰＤと一次検出電極ＰＰＯと二次検出電極ＳＰＯと二次駆動電極ＳＤとは、各々、機能毎に時計回りの順番または反時計回りの順番に、電気的に接続されている。これにより、一次駆動電極ＰＤと一次検出電極ＰＰＯと二次検出電極ＳＰＯと二次駆動電極ＳＤとの各電極４０において、電極４０間を電気的に接続する配線の構造を簡素にすることができる。
　［第２実施形態］
　次に、図１２～図１５を参照して、第２実施形態による振動型ジャイロ素子２００の構成について説明する。第２実施形態では、一次駆動電極ＰＤと、一次検出電極ＰＰＯと、二次検出電極ＳＰＯと、二次駆動電極ＳＤとが４方位に設けられた上記第１実施形態とは異なり、一次駆動電極ＰＤと、一次検出電極ＰＰＯと、二次検出電極ＳＰＯと、二次駆動電極ＳＤとが２方位に設けられる例について説明する。なお、上記第１実施形態と同様の構成については、図中において同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
　図１２および図１３に示すように、第２実施形態による振動型ジャイロ素子２００は、電極４０ａ～４０ｈを備え、電極４０ｉ～電極４０ｐを備えない点で、上記第１実施形態の振動型ジャイロ素子１００と相違する。すなわち、振動型ジャイロ素子２００は、２つの電極４０が１つの支持部３０に形成される構成ではなく、１つの電極４０が１つの支持部３０に形成される構成である点で、上記第１実施形態の振動型ジャイロ素子１００と相違する。
　第２実施形態では、入れ替えの前には、直列接続された電極４０ｂ、４０ｆが一次交流電源１１０に電気的に接続され、一次駆動電極ＰＤとして機能し、直列接続された電極４０ｃ、４０ｇが二次交流電源１３０に電気的に接続され、二次駆動電極ＳＤとして機能し、直列接続された電極４０ｄ、４０ｈが一次検出部１２０に電気的に接続され、一次検出電極ＰＰＯとして機能し、直列接続された電極４０ａ、４０ｅが二次検出部１４０に電気的に接続され、二次検出電極ＳＰＯとして機能する。
　また、入れ替えの後には、直列接続された電極４０ｂ、４０ｆが二次交流電源１３０に電気的に接続され、二次駆動電極ＳＤとして機能し、直列接続された電極４０ｃ、４０ｇが一次交流電源１１０に電気的に接続され、一次駆動電極ＰＤとして機能し、直列接続された電極４０ｄ、４０ｈが二次検出部１４０に電気的に接続され、二次検出電極ＳＰＯとして機能し、直列接続された電極４０ａ、４０ｅが一次検出部１２０に電気的に接続され、一次検出電極ＰＰＯとして機能する。
　２つの一次駆動電極ＰＤと、２つの二次駆動電極ＳＤと、２つの一次検出電極ＰＰＯと、２つの二次検出電極ＳＰＯとは、互いに１８０度離れた位置に配置されている。
　ここで、第２実施形態では、図１４および図１５に示すように、一次駆動電極ＰＤと一次検出電極ＰＰＯと二次検出電極ＳＰＯと二次駆動電極ＳＤとは、入れ替えの前後で、入れ替えの対象となる電極４０の位置と電流の方向を基準として、周辺の電極４０との電位差が維持されるように、電気的な接続が設定されている。具体的には、一次駆動電極ＰＤと一次検出電極ＰＰＯと二次検出電極ＳＰＯと二次駆動電極ＳＤとは、入れ替えの前後で、入れ替えの対象となる電極４０の位置と電流の方向を基準として、周辺の電極４０の位置と機能が同一であることと、周辺の電極４０の位置と電流の方向が同一であることと、周辺の電極４０の位置と機能毎の電気的な接続の順番が同一であることと、を含む条件を満たすように、電気的な接続が設定されている。なお、図１４および図１５では、電極４０の電気的な接続の順番は、２→１の順になっている。２番が最も上流側であり、１番が最も下流側である。すなわち、２番が最も電位が大きく、１番が最も電位が小さい。
　図１４では、２番の一次駆動電極ＰＤ、１番の一次駆動電極ＰＤの順に、２つの一次駆動電極ＰＤが電気的に接続され、この順に電流が流れる。二次駆動電極ＳＤ、一次検出電極ＰＰＯおよび二次検出電極ＳＰＯについても同様である。また、図１５に示す一次駆動電極ＰＤ、二次駆動電極ＳＤ、一次検出電極ＰＰＯおよび二次検出電極ＳＰＯについても同様である。
　また、電極４０の機能ではなく電極４０自身に着目すると、電極４０ｂ、４０ｆが、この順に電気的に直列に接続され、この順に電流が流れる。また、電極４０ｃ、４０ｇが、この順に電気的に直列に接続され、この順に電流が流れる。また、電極４０ａ、４０ｅが、この順に電気的に直列に接続され、この順に電流が流れる。また、電極４０ｄ、４０ｈが、この順に電気的に直列に接続され、この順に電流が流れる。
　ここで、図１４および図１５において、入れ替えの前後で、ある機能を担った電極４０と、周辺の電極４０との間の電位差が維持されている原理については、上記第１実施形態と同様である。
　すなわち、２番の一次駆動電極ＰＤに着目すると、入れ替えの前において、２番の一次駆動電極ＰＤの電流の方向の先端側には、逆向きの電流が流れる２番の二次駆動電極ＳＤが存在し、２番の一次駆動電極ＰＤの電流の方向の基端側には、逆向きの電流が流れる２番の二次検出電極ＳＰＯが存在している。また、入れ替えの後において、２番の一次駆動電極ＰＤは、時計回りに４５度回転した位置に入れ替わり、入れ替えの前後では、電流の向きは逆転する。また、入れ替えの後においても、２番の一次駆動電極ＰＤの電流の方向の先端側には、逆向きの電流が流れる２番の二次駆動電極ＳＤが存在し、２番の一次駆動電極ＰＤの電流の方向の基端側には、逆向きの電流が流れる２番の二次検出電極ＳＰＯが存在している。
　２番の一次駆動電極ＰＤの周辺には、入れ替えの前後で、同等の電位の電極４０（２番の二次駆動電極ＳＤ、２番の二次検出電極ＳＰＯ）が存在している。このため、２番の一次駆動電極ＰＤと、周辺の電極４０との間の電位差は、入れ替えの前後で、同等になっている。この際、２番の一次駆動電極ＰＤは、入れ替えの前後で、入れ替えの対象となる電極４０（２番の一次駆動電極ＰＤ）の位置と電流の方向を基準として、周辺の電極４０の位置と機能が同一であることと、周辺の電極４０の位置と電流の方向が同一であることと、周辺の電極４０の位置と機能毎の電気的な接続の順番が同一であることと、を含む条件を満たしている。
　なお、２番の一次駆動電極ＰＤに近い位置の電極４０（２番の二次駆動電極ＳＤ、２番の二次検出電極ＳＰＯ）について説明したが、近い位置の電極４０以外の電極４０に対しても、２番の一次駆動電極ＰＤは、上記条件を満たしている。
　また、２番の一次駆動電極ＰＤについて説明したが、他の一次駆動電極ＰＤ、二次駆動電極ＳＤ、一次検出電極ＰＰＯおよび二次検出電極ＳＰＯについても、上記条件を満たしている。このため、２つの一次駆動電極ＰＤ、２つの二次駆動電極ＳＤ、２つの一次検出電極ＰＰＯおよび２つの二次検出電極ＳＰＯのいずれにおいても、入れ替えの前後で、周辺の電極４０との間の電位差が同等になっている。
　また、第２実施形態では、一次駆動電極ＰＤと一次検出電極ＰＰＯと二次検出電極ＳＰＯと二次駆動電極ＳＤとの振動子２０の表面における電極４０同士の位置、電極４０の電流の方向、および、電極４０の機能毎の電気的な接続の順番は、仮想対称軸Ａｓに対して、入れ替え相手として設定される電極４０同士の振動子２０の表面における位置、電流の方向、および、機能毎の電極４０の電気的な接続の順番とが、線対称になるように設定されている。
　たとえば、２番の一次駆動電極ＰＤに着目する。入れ替え前の２番の一次駆動電極ＰＤの仮想対称軸Ａｓに対する線対称の位置は、時計回りに４５度回転した位置となり、二次振動を検出／打ち消すための角度となるため、二次駆動電極ＳＤまたは二次検出電極ＳＰＯが配置されなければならない。第２実施形態では、この位置に、二次駆動電極ＳＤが配置されている。また、この位置において、電流の方向は逆向き(線対称)であり、機能毎の接続の順番は同じ（線対称）に設定される。入れ替え相手として設定される電極４０ｂ、４０ｃ同士の振動子２０の表面における位置が、仮想対称軸Ａｓに対して、線対称である。また、電極４０ｂに流れる電流の方向と、電極４０ｃに流れる電流の方向とが、逆方向を向いており、電流の方向が、仮想対称軸Ａｓに対して線対称である。また、電極４０ｂと電極４０ｃとは電気的な接続の順番が共に２番で同じであり、電気的な接続の順番が、仮想対称軸Ａｓに対して、線対称と言える。なお、２番の一次駆動電極ＰＤ以外の、他の一次駆動電極ＰＤ、二次駆動電極ＳＤ、一次検出電極ＰＰＯおよび二次検出電極ＳＰＯについても、同様である。
　また、電流の流入点Ｐ１１～Ｐ１４と、電流の流出点Ｐ２１～２４とも、入れ替えの前後で、仮想対称軸Ａｓに対して、線対称である。
　たとえば、入れ替え前の２つの一次駆動電極ＰＤによる電流の経路への電流の流入点である流入点Ｐ１１と、入れ替え後の２つの一次駆動電極ＰＤによる電流の経路への電流の流入点である流入点Ｐ１２とは、仮想対称軸Ａｓに対して、線対称である。すなわち、入れ替え前の２つの二次駆動電極ＳＤによる電流の経路への電流の流入点である流入点Ｐ１２と、入れ替え後の２つの二次駆動電極ＳＤによる電流の経路への電流の流入点である流入点Ｐ１１とは、仮想対称軸Ａｓに対して、線対称である。また、流入点Ｐ１３および１４についても（一次検出電極ＰＰＯおよび二次検出電極ＳＰＯについても）、同様である。
　また、たとえば、入れ替え前の２つの一次駆動電極ＰＤによる電流の経路への電流の流出点である流出点Ｐ２１と、入れ替え後の２つの一次駆動電極ＰＤによる電流の経路への電流の流出点である流出点Ｐ２２とは、仮想対称軸Ａｓに対して、線対称である。すなわち、入れ替え前の２つの二次駆動電極ＳＤによる電流の経路への電流の流出点である流出点Ｐ２２と、入れ替え後の２つの二次駆動電極ＳＤによる電流の経路への電流の流出点である流出点Ｐ２１とは、仮想対称軸Ａｓに対して、線対称である。また、流出点Ｐ２３および２４についても（一次検出電極ＰＰＯおよび二次検出電極ＳＰＯについても）、同様である。
　また、流入点Ｐ１１～Ｐ１４は、電極４０ｂ、４０ｆによる電流の経路への電流の流入点Ｐ１１と、電極４０ｃ、４０ｇによる電流の経路への電流の流入点Ｐ１２と、電極４０ａ、４０ｅによる電流の経路への電流の流入点Ｐ１３と、電極４０ｄ、４０ｈによる電流の経路への電流の流入点Ｐ１４でもある。仮想対称軸Ａｓに対して、流入点Ｐ１１およびＰ１４と、流入点Ｐ１２およびＰ１３とが線対称である。
　また、流出点Ｐ２１～Ｐ２４は、電極４０ｂ、４０ｆによる電流の経路からの電流の流出点Ｐ２１と、電極４０ｃ、４０ｇによる電流の経路からの電流の流出点Ｐ２２と、電極４０ａ、４０ｅによる電流の経路からの電流の流出点Ｐ２３と、電極４０ｄ、４０ｈによる電流の経路からの電流の流出点Ｐ２４でもある。仮想対称軸Ａｓに対して、流出点Ｐ２２およびＰ２３と、流出点Ｐ２１およびＰ２４とが線対称である。
　仮想対称軸Ａｓは、振動子２０の中心と、電極４０間の中心とを通り、径方向に延びる軸である。図１４および図１５では、仮想対称軸Ａｓは、振動子２０の中心と、入れ替えにおいて互いに入れ替わる一次駆動電極ＰＤおよび二次駆動電極ＳＤ間の中心とを通り、径方向に延びている。また、仮想対称軸Ａｓは、振動子２０の中心と、電極４０ｂ、４０ｃ間の中心と、電極４０ｆ、４０ｇ間の中心とを通り、径方向に延びている。
　なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
　（第２実施形態の効果）
　第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
　第２実施形態の振動型ジャイロ素子２００では、上記のように、一次駆動電極ＰＤと一次検出電極ＰＰＯと二次検出電極ＳＰＯと二次駆動電極ＳＤとは、入れ替えの前後で、入れ替えの対象となる電極４０の位置と電流の方向を基準として、周辺の電極４０との電位差が維持されるように、電気的な接続が設定されている。これにより、上記第１実施形態と同様に、入れ替えを行う構成において、変位電流由来の磁界による影響（バイアス成分）を十分にキャンセルすることができる。
　なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
　［変形例］
　なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
　たとえば、上記第１および第２実施形態において示した電極の電気的な接続の順番や仮想対称軸は、あくまでも一例であり、これに限られない。
　たとえば、図１６および図１７に示す上記第１実施形態の第１変形例では、電極４０ｂ、４０ｄ、４０ｆ、４０ｈが、この順に電気的に直列に接続され、この順に電流が流れる。また、電極４０ａ、４０ｇ、４０ｅ、４０ｃが、この順に電気的に直列に接続され、この順に電流が流れる。また、電極４０ｌ、４０ｎ、４０ｐ、４０ｊが、この順に電気的に直列に接続され、この順に電流が流れる。また、電極４０ｏ、４０ｍ、４０ｋ、４０ｉが、この順に電気的に直列に接続され、この順に電流が流れる。また、入れ替え前後で同じ機能の同じ電位の電極４０同士を比較した時、その電極４０の電流の方向を基準にして、周囲の電極４０の機能、電流の方向、機能毎の接続の順番が同じである。また、仮想対称軸Ａｓは、振動子２０の中心と、電極４０ａ、４０ｂ間（電極４０ｉ、４０ｊ間）の中心と、電極４０ｅ、４０ｆ間（電極４０ｍ、４０ｎ間）の中心とを通り、径方向に延びている。なお、上記第１実施形態の第１変形例においても、上記条件が満たされているため、変位電流由来の磁界による影響を十分にキャンセルすることができ、仮想対称軸Ａｓに対して、入れ替え対象となる電極４０同士の電流の向き、機能毎の接続の順番が線対称となっているため、電極４０間の電位差を入れ替えの前後で同等にする構造を、簡素な構造により実現することができる。
　また、たとえば、図１８および図１９に示す上記第１実施形態の第２変形例では、電極４０ｂ、４０ｄ、４０ｆ、４０ｈが、この順に電気的に直列に接続され、この順に電流が流れる。また、電極４０ｃ、４０ａ、４０ｇ、４０ｅが、この順に電気的に直列に接続され、この順に電流が流れる。また、電極４０ｌ、４０ｎ、４０ｐ、４０ｊが、この順に電気的に直列に接続され、この順に電流が流れる。また、電極４０ｉ、４０ｏ、４０ｍ、４０ｋが、この順に電気的に直列に接続され、この順に電流が流れる。また、入れ替え前後で同じ機能の同じ電位の電極４０同士を比較した時、その電極４０の電流の方向を基準にして、周囲の電極４０の機能、電流の方向、機能毎の接続の順番が同じである。また、仮想対称軸Ａｓは、振動子２０の中心と、電極４０ｂ、４０ｃ間（電極４０ｊ、４０ｋ間）の中心と、電極４０ｆ、４０ｇ間（電極４０ｎ、４０ｏ間）の中心とを通り、径方向に延びている。なお、上記第１実施形態の第２変形例においても、上記条件が満たされているため、変位電流由来の磁界による影響を十分にキャンセルすることができ、仮想対称軸Ａｓに対して、入れ替え対象となる電極４０同士の電流の向き、機能毎の接続の順番が線対称となっているため、電極４０間の電位差を入れ替えの前後で同等にする構造を、簡素な構造により実現することができる。
　また、たとえば、図２０および図２１に示す上記第１実施形態の第３変形例では、一次検出電極ＰＰＯと、二次検出電極ＳＰＯとが、２つずつになり、歯抜け状に配置されている。この場合にも、上記条件が満たされていれば、変位電流由来の磁界による影響を十分にキャンセルすることができる。なお、上記第１実施形態の第３変形例では、一次検出電極ＰＰＯと、二次検出電極ＳＰＯとが、歯抜け状に配置されているが、一次駆動電極ＰＤおよび二次駆動電極ＳＤと、一次検出電極ＰＰＯおよび二次検出電極ＳＰＯとが歯抜け状に配置されていてもよい。また、電極４０が歯抜けとなる位置は、図２０および図２１に示す例に限られないが、仮想対称軸Ａｓを設ける場合には、電極４０が歯抜けとなる位置も、仮想対称軸Ａｓに対して、線対称の位置となる。
　上記第１実施形態の第３変形例では、電極４０ｂ、４０ｄ、４０ｆ、４０ｈが、この順に電気的に直列に接続され、この順に電流が流れる。また、電極４０ｃ、４０ａ、４０ｇ、４０ｅが、この順に電気的に直列に接続され、この順に電流が流れる。また、電極４０ｌ、４０ｎが、この順に電気的に直列に接続され、この順に電流が流れる。また、電極４０ｉ、４０ｏが、この順に電気的に直列に接続され、この順に電流が流れる。また、入れ替え前後で同じ機能の同じ電位の電極４０同士を比較した時、その電極４０の電流の方向を基準にして、周囲の電極４０の機能、電流の方向、機能毎の接続の順番が同じである。また、仮想対称軸Ａｓは、振動子２０の中心と、電極４０ｂ、４０ｃ間の中心と、電極４０ｆ、４０ｇ間（電極４０ｎ、４０ｏ間）の中心とを通り、径方向に延びている。なお、上記第１実施形態の第３変形例においても、上記条件が満たされているため、変位電流由来の磁界による影響を十分にキャンセルすることができ、仮想対称軸Ａｓに対して、入れ替え対象となる電極４０同士の電流の向き、機能毎の接続の順番が線対称となっているため、電極４０間の電位差を入れ替えの前後で同等にする構造を、簡素な構造により実現することができる。
　また、たとえば、図２２および図２３に示す上記第２実施形態の第１変形例では、電極４０ｂ、４０ｆが、この順に電気的に直列に接続され、この順に電流が流れる。また、電極４０ｇ、４０ｃが、この順に電気的に直列に接続され、この順に電流が流れる。また、電極４０ｈ、４０ｄが、この順に電気的に直列に接続され、この順に電流が流れる。また、電極４０ａ、４０ｅが、この順に電気的に直列に接続され、この順に電流が流れる。また、入れ替え前後で同じ機能の同じ電位の電極４０同士を比較した時、その電極４０の電流の方向を基準にして、周囲の電極４０の機能、電流の方向、機能毎の接続の順番が同じである。また、仮想対称軸Ａｓは、振動子２０の中心と、電極４０ａ、４０ｈ間の中心と、電極４０ｄ、４０ｅ間の中心とを通り、径方向に延びている。なお、上記第２実施形態の第１変形例においても、上記条件が満たされているため、変位電流由来の磁界による影響を十分にキャンセルすることができ、仮想対称軸Ａｓに対して、入れ替え対象となる電極４０同士の電流の向き、機能毎の接続の順番が線対称となっているため、電極４０間の電位差を入れ替えの前後で同等にする構造を、簡素な構造により実現することができる。
　また、上記第１実施形態、上記第１実施形態の第１～第３変形例、上記第２実施形態、および、上記第２実施形態の第１変形例では、仮想対称軸が設けられる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図２４および図２５に示す上記第２実施形態の第２変形例では、仮想対称軸Ａｓが設けられていないが、上記条件が満たされている。たとえば、２番の一次駆動電極ＰＤに着目すると、入れ替えの前において、２番の一次駆動電極ＰＤの電流の方向の先端側には、同じ向きの電流が流れる２番の二次駆動電極ＳＤが存在し、２番の一次駆動電極ＰＤの電流の方向の基端側には、同じ向きの電流が流れる１番の二次検出電極ＳＰＯが存在している。また、入れ替えの後においても、２番の一次駆動電極ＰＤの電流の方向の先端側には、同じ向きの電流が流れる２番の二次駆動電極ＳＤが存在し、２番の一次駆動電極ＰＤの電流の方向の基端側には、同じ向きの電流が流れる１番の二次検出電極ＳＰＯが存在している。このため、２番の一次駆動電極ＰＤは、上記条件を満たしている。また、２番の一次駆動電極ＰＤについて説明したが、他の一次駆動電極ＰＤ、二次駆動電極ＳＤ、一次検出電極ＰＰＯおよび二次検出電極ＳＰＯについても、上記条件を満たしている。
　上記第２実施形態の第２変形例では、入れ替えの前後で、電流の流入点と、電流の流出点と、電流の方向と、電極４０の電気的な接続の順番とが、変更されることにより、上記条件が満たされている。このような変更は、スイッチなどの構造を設けることにより、実現可能である。
　上記第２実施形態の第２変形例では、入れ替えの前の電流の流入点Ｐ１１ａ～Ｐ１４ａが、入れ替えの後の電流の流入点Ｐ１１ｂ～Ｐ１４ｂに変更されている。同様に、入れ替えの前の電流の流出点Ｐ２１ａ～Ｐ２４ａが、入れ替えの後の電流の流入点Ｐ２１ｂ～Ｐ２４ｂに変更されている。また、入れ替えの前には、電極４０ａ～４０ｈにおいて、電流の方向が時計回りの方向であったのが、入れ替えの後には、電極４０ａ～４０ｈにおいて、電流の方向が反時計回りの方向に変更されている。また、入れ替えの前には、電極４０ｂ、４０ｆが、この順に電気的に直列に接続され、電極４０ｃ、４０ｇが、この順に電気的に直列に接続され、電極４０ｄ、４０ｈが、この順に電気的に直列に接続され、電極４０ｅ、４０ａが、この順に電気的に直列に接続されている。一方、入れ替えの後には、電極４０ｈ、４０ｄが、この順に電気的に直列に接続され、電極４０ａ、４０ｅが、この順に電気的に直列に接続されるように、電気的な接続の順番が変更されている。上記第２実施形態の第２変形例では、このような電流経路の変更がなされることにより、上記条件が満たされている。これにより、上記第２実施形態の第２変形例においても、変位電流由来の磁界による影響を十分にキャンセルすることができる。
　なお、上記第１実施形態の構成において、電流の流入点と、電流の流出点と、電流の方向と、電極の電気的な接続の順番とが、変更されることにより、上記条件が満たされるようにしてもよい。
　また、上記第１および第２実施形態では、振動子に、ｃｏｓ２θモードの一次振動が励起される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、振動子に、ｃｏｓＮθ（Ｎは３以上の自然数）モードの一次振動が励起されてもよい。この場合、支持部および電極が、振動子の周方向に等角度間隔に並ぶ４Ｎ個の方位に設けられる。
　また、上記第１および第２実施形態では、振動子が、円環状である例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、振動子が、正多角形などのリング状であってもよい。また、振動子が、円盤状、半球状などであってもよい。振動子が半球状となった場合、振動子上の電極は、半球の曲面、又は底面の平面に配置される。
　また、上記第１および第２実施形態において示した支持部の形状は、あくまでも一例であり、これに限られない。
　また、上記第１および第２実施形態では、一次駆動電極を、二次駆動電極と入れ替えるとともに、一次検出電極を、二次検出電極と入れ替える例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、一次駆動電極を、二次検出電極と入れ替えるとともに、一次検出電極を、二次駆動電極と入れ替えてもよい。仮想対称軸を設ける場合には、互いに入れ替わる電極間（一次駆動電極および二次検出電極間、または、一次検出電極および二次駆動電極間）の中心を通るように、仮想対称軸を設ければよい。
　また、上記第１実施形態では、一次駆動電極と一次検出電極と二次検出電極と二次駆動電極とは、各々、機能毎に時計回りの順番または反時計回りの順番に、電気的に接続されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、４つの一次駆動電極の電気的な接続が空間上の配置において時計回りに４→２→１→３の順番になっているなど、一次駆動電極と一次検出電極と二次検出電極と二次駆動電極とが、各々、機能毎に時計回りの順番または反時計回りの順番以外の順番で、電気的に接続されていてもよい。また、全ての電極が、機能毎に直列に接続されている例を示したが、機能毎に接続された電極の一部が並列に接続されていてもよい。また、一部の電極が同じ機能の他の電極と接続されておらず、独立していてもよい。
　また、上記第１実施形態では、互いに並列な２つの電極に、逆向きの電流が流れる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、互いに並列な２つの電極に、同じ向きの電流が流れてもよい。
　また、上記第１実施形態では、支持部と振動子に、互いに並列な２つの電極が設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、支持部と振動子に、互いに並列な３つ以上の電極が設けられていてもよい。すなわち、電極の列が、３列以上であってもよい。また、支持部に電極が配置されていないダミーのものが含まれていてもよい。
　また、上記第１および第２実施形態において示した固定部の形状は、あくまでも一例であり、これに限られない。固定部の形状は正方形に限定されず、固定部の中心と振動子の中心は一致している必要はない。また、振動子の中心を基準とする支持部の角度、固定部の角度、振動子上の電極の角度は、限定されない。
　１０　固定部
　２０　振動子
　３０　支持部
　４０、４０ａ～４０ｐ　電極
　６０　磁場印加部
　１００、２００　振動型ジャイロ素子
　１０１　ジャイロスコープ
　１５０　演算部
　Ａｓ　仮想対称軸
　ＰＤ　一次駆動電極
　ＳＤ　二次駆動電極
　ＰＰＯ　一次検出電極
　ＳＰＯ　二次検出電極

Claims (7)

  1. 　電磁駆動による振動型ジャイロ素子であって、
    　固定部と、
    　振動子と、
    　前記振動子と前記固定部とを接続し、前記振動子を振動可能に支持する支持部と、
    　前記振動子の表面で、前記振動子の周方向に、互いに間隔をあけて列を成して配置された複数の電極と、
    　前記電極に対して、磁場を印加する磁場印加部と、を備え、
    　前記振動子は、ｃｏｓＮθ（Ｎは２以上の自然数）の振動モードを有し、
    　前記電極は、
    　　前記振動子に一次振動を励起させる一次駆動電極と、
    　　前記一次振動を検出する一次検出電極と、
    　　前記振動子の二次振動を検出する二次検出電極と、
    　　前記二次振動を打ち消すように前記振動子を駆動する二次駆動電極と、
    　を含み、
    　前記一次駆動電極を、前記二次駆動電極または前記二次検出電極のいずれか一方と入れ替えるとともに、前記一次検出電極を、前記二次検出電極または前記二次駆動電極の他方と入れ替え可能なように構成されており、
    　前記一次駆動電極と前記一次検出電極と前記二次検出電極と前記二次駆動電極とは、前記入れ替えの前後で、入れ替えの対象となる前記電極の位置と電流の方向を基準として、周辺の前記電極との電位差が維持されるように、電気的な接続が設定されている、振動型ジャイロ素子。
  2. 　前記一次駆動電極と前記一次検出電極と前記二次検出電極と前記二次駆動電極とは、前記入れ替えの前後で、入れ替えの対象となる前記電極の位置と電流の方向を基準として、周辺の前記電極の位置と機能が同一であることと、周辺の前記電極の位置と電流の方向が同一であることと、周辺の前記電極の位置と機能毎の電気的な接続の順番が同一であることと、を含む条件を満たすように、電気的な接続が設定されている、請求項１に記載の振動型ジャイロ素子。
  3. 　前記一次駆動電極と前記一次検出電極と前記二次検出電極と前記二次駆動電極の前記振動子の表面における前記電極同士の位置、前記電極の電流の方向、および、前記電極の機能毎の電気的な接続の順番は、
    　前記振動子の中心を通り、前記振動子の径方向に延びる仮想対称軸に対して、
    　入れ替え相手として設定される前記電極同士の前記振動子の表面における位置、電流の方向、および、機能毎の電気的な接続の順番とが、線対称になるように設定されている、請求項２に記載の振動型ジャイロ素子。
  4. 　複数列の前記電極が、前記振動子の表面で、前記振動子の周方向に、互いに間隔をあけて並列に延びるように複数個配置されている、請求項３に記載の振動型ジャイロ素子。
  5. 　前記一次駆動電極は、前記二次検出電極または前記二次駆動電極のいずれか一方と同じ列に交互に配置され、
    　前記一次検出電極は、前記二次検出電極または前記二次駆動電極の他方と同じ列に交互に配置されている、請求項４に記載の振動型ジャイロ素子。
  6. 　前記一次駆動電極と前記一次検出電極と前記二次検出電極と前記二次駆動電極とは、
    　機能毎に各々時計回りの順番または反時計回りの順番に、電気的に接続されている、請求項１に記載の振動型ジャイロ素子。
  7. 　電磁駆動による振動型ジャイロ素子と、
    　前記振動型ジャイロ素子からの出力信号に基づいて、角速度を算出する演算部と、を備え、
    　前記振動型ジャイロ素子は、
    　　固定部と、
    　　振動子と、
    　　前記振動子と前記固定部とを接続し、前記振動子を振動可能に支持する支持部と、
    　　前記振動子の表面で、前記振動子の周方向に、互いに間隔をあけて列を成して配置された複数の電極と、
    　　前記電極に対して、磁場を印加する磁場印加部と、を含み、
    　　前記振動子は、ｃｏｓＮθ（Ｎは２以上の自然数）の振動モードを有し、
    　前記電極は、
    　　前記振動子に一次振動を励起させる一次駆動電極と、
    　　前記一次振動を検出する一次検出電極と、
    　　前記振動子の二次振動を検出する二次検出電極と、
    　　前記二次振動を打ち消すように前記振動子を駆動する二次駆動電極と、
    　を含み、
    　前記一次駆動電極を、前記二次駆動電極または前記二次検出電極のいずれか一方と入れ替えるとともに、前記一次検出電極を、前記二次検出電極または前記二次駆動電極の他方と入れ替え可能なように構成されており、
    　前記一次駆動電極と前記一次検出電極と前記二次検出電極と前記二次駆動電極とは、前記入れ替えの前後で、入れ替えの対象となる前記電極の位置と電流の方向を基準として、周辺の前記電極との電位差が維持されるように、電気的な接続が設定されている、ジャイロスコープ。
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