特許 6620243 角速度センサ、センサ素子および多軸角速度センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6620243

(24)【登録日】2019年11月22日

(45)【発行日】2019年12月11日

(54)【発明の名称】角速度センサ、センサ素子および多軸角速度センサ

(51)【国際特許分類】

   G01C 19/5621 20120101AFI20191202BHJP

   H01L 41/09 20060101ALI20191202BHJP

   H01L 41/113 20060101ALI20191202BHJP

   H01L 41/047 20060101ALI20191202BHJP

【ＦＩ】

   G01C19/5621

   H01L41/09

   H01L41/113

   H01L41/047

【請求項の数】12

【全頁数】30

(21)【出願番号】特願2018-529836(P2018-529836)

(86)(22)【出願日】2017年7月21日

(86)【国際出願番号】JP2017026389

(87)【国際公開番号】WO2018021166

(87)【国際公開日】20180201

【審査請求日】2018年9月26日

(31)【優先権主張番号】特願2016-146353(P2016-146353)

(32)【優先日】2016年7月26日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006633

【氏名又は名称】京セラ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100135828

【弁理士】

【氏名又は名称】飯島 康弘

(72)【発明者】

【氏名】副島 宗高

【審査官】 齋藤 卓司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−０７００３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０８７２６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１４１１８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｃ １９／５６２１

Ｈ０１Ｌ ４１／０４７

Ｈ０１Ｌ ４１／０９

Ｈ０１Ｌ ４１／１１３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直交座標系ｘｙｚのｘ軸方向に互いに離れた１対の被支持部において支持されているフレーム、前記１対の被支持部の間かつｘ軸方向に互いに離れた位置にて前記フレームからｙ軸方向に互いに並列に延びている１対の第１駆動腕、およびｘ軸方向にて前記１対の第１駆動腕の間となる位置において前記フレームからｙ軸方向に延びている検出腕を有している圧電体と、
前記１対の第１駆動腕がｘ軸方向において互いに逆側へ曲がって振動するように前記１対の第１駆動腕に互いに逆の位相の電圧を印加する駆動回路と、
前記検出腕のｚ軸方向またはｘ軸方向における曲げ変形により生じる信号を検出する検出回路と、
を有しており、
前記圧電体は、前記フレームから延び、電圧が印加されて振動する腕として、前記フレームからｙ軸方向の一方側にのみ延びている前記１対の第１駆動腕のみを有し、または前記フレームからｙ軸方向の前記一方側にのみ延びている前記１対の第１駆動腕および前記１対の第１駆動腕と並列に前記フレームからｙ軸方向の前記一方側にのみ延びている腕のみを有している
角速度センサ。

【請求項2】

前記１対の第１駆動腕が互いに離れる方向に曲がるときは前記フレームがその中央側を前記１対の第１駆動腕が前記フレームから延びている側に変位させるように撓み、前記１対の第１駆動腕が互いに近づく方向に曲がるときは前記フレームがその中央側を前記１対の第１駆動腕が前記フレームから延びている側とは反対側に変位させるように撓むように、前記１対の第１駆動腕の振動によって前記フレームがその中央側をｙ軸方向に変位させるように撓み変形を生じる
請求項１に記載の角速度センサ。

【請求項3】

前記検出腕は、前記１対の第１駆動腕が前記フレームから延び出る側と同一側へ前記フレームから延び出ており、
前記圧電体は、前記フレーム、前記１対の第１駆動腕および前記検出腕の組み合わせを、前記フレームの前記１対の第１駆動腕が延び出る側とは反対側を互いに対向させて２組有している
請求項１又は２に記載の角速度センサ。

【請求項4】

直交座標系ｘｙｚのｘ軸方向に互いに離れた１対の被支持部において支持されているフレーム、前記１対の被支持部の間かつｘ軸方向に互いに離れた位置にて前記フレームからｙ軸方向に互いに並列に延びている１対の第１駆動腕、およびｘ軸方向にて前記１対の第１駆動腕の間となる位置において前記フレームからｙ軸方向に延びている検出腕を有している圧電体と、
前記１対の第１駆動腕がｘ軸方向において互いに逆側へ曲がって振動するように前記１対の第１駆動腕に互いに逆の位相の電圧を印加する駆動回路と、
前記検出腕のｚ軸方向またはｘ軸方向における曲げ変形により生じる信号を検出する検出回路と、
を有しており、
前記１対の被支持部の間となり、かつ前記検出腕に対してｘ軸方向の両側となる位置にて、前記フレームから互いに並列に、前記１対の第１駆動腕とは反対側に延びている１対の第２駆動腕をさらに有し、
前記駆動回路は、前記１対の第１駆動腕および前記１対の第２駆動腕のうち前記検出腕に対してｘ軸方向の正側に位置する第１駆動腕と第２駆動腕とがｘ軸方向において互いに逆側へ曲がって振動し、かつ前記１対の第１駆動腕および前記１対の第２駆動腕のうち前記検出腕に対してｘ軸方向の負側に位置する第１駆動腕と第２駆動腕とがｘ軸方向において互いに逆側へ曲がって振動するように、前記１対の第１駆動腕および前記１対の第２駆動腕に電圧を印加する
角速度センサ。

【請求項5】

前記検出腕は、前記１対の第１駆動腕の間の中央に位置している
請求項１〜４のいずれか１項に記載の角速度センサ。

【請求項6】

前記検出回路は、前記検出腕のｚ軸方向における曲げ変形により生じる信号を検出する
請求項１〜５のいずれか１項に記載の角速度センサ。

【請求項7】

前記検出回路は、前記検出腕のｘ軸方向における曲げ変形により生じる信号を検出する
請求項１〜５のいずれか１項に記載の角速度センサ。

【請求項8】

前記１対の第１駆動腕それぞれにおいて、ｚ軸方向の両側に面する１対の第１面に位置している１対の第１励振電極と、
前記１対の第１駆動腕それぞれにおいて、ｘ軸方向の両側に面する１対の第２面に位置している１対の第２励振電極と、
前記検出腕において、ｘ軸方向の負側に面する第３面の、その中央よりもｚ軸方向の正側と、ｘ軸方向の正側に面する第４面の、その中央よりもｚ軸方向の負側と、に位置している１対の第１検出電極と、
前記第３面の、その中央よりもｚ軸方向の負側と、前記第４面の、その中央よりもｚ軸方向の正側と、に位置している１対の第２検出電極と、
前記１対の第１駆動腕それぞれにおける前記１対の第１励振電極同士を接続しており、前記１対の第１駆動腕それぞれにおける前記１対の第２励振電極同士を接続しており、前記１対の第１駆動腕同士においては前記１対の第１励振電極と前記１対の第２励振電極とを接続しており、前記１対の第１検出電極同士を接続しており、かつ前記１対の第２検出電極同士を接続している複数の配線と、
をさらに有しており、
前記駆動回路は、前記複数の配線を介して、前記１対の第１駆動腕それぞれにおいて、前記１対の第１励振電極と、前記１対の第２励振電極との間に電圧を印加し、
前記検出回路は、前記複数の配線を介して、前記１対の第１検出電極と前記１対の第２検出電極との間の電圧を検出する
請求項６に記載の角速度センサ。

【請求項9】

前記１対の第１駆動腕それぞれにおいて、ｚ軸方向の両側に面する１対の第１面に位置している１対の第１励振電極と、
前記１対の第１駆動腕それぞれにおいて、ｘ軸方向の両側に面する１対の第２面に位置している１対の第２励振電極と、
前記検出腕において、ｚ軸方向の両側に面する１対の第３面に位置している１対の第１検出電極と、
前記検出腕において、ｘ軸方向の両側に面する１対の第４面に位置している１対の第２検出電極と、
前記１対の第１駆動腕それぞれにおける前記１対の第１励振電極同士を接続しており、前記１対の第１駆動腕それぞれにおける前記１対の第２励振電極同士を接続しており、前記１対の第１駆動腕同士においては前記１対の第１励振電極と前記１対の第２励振電極とを接続しており、前記１対の第１検出電極同士を接続しており、かつ前記１対の第２検出電極同士を接続している複数の配線と、
をさらに有しており、
前記駆動回路は、前記複数の配線を介して、前記１対の第１駆動腕それぞれにおいて、前記１対の第１励振電極と、前記１対の第２励振電極との間に電圧を印加し、
前記検出回路は、前記複数の配線を介して、前記１対の第１検出電極と前記１対の第２検出電極との間の電圧を検出する
請求項７に記載の角速度センサ。

【請求項10】

フレーム、直交座標系ｘｙｚのｘ軸方向において互いに離れた位置にて前記フレームからｙ軸方向に互いに並列に延びている１対の駆動腕、およびｘ軸方向にて前記１対の駆動腕の間となる位置において前記フレームからｙ軸方向に延びている検出腕を有している圧電体と、
前記１対の駆動腕をｘ軸方向に励振する電圧を印加可能な配置で設けられている複数の励振電極と、
前記検出腕のｘ軸方向またはｚ軸方向の振動によって生じる信号を検出可能な配置で設けられている複数の検出電極と、
前記１対の駆動腕よりもｘ軸方向の両側の位置にて前記圧電体に設けられている複数のパッドと、
前記１対の駆動腕がｘ軸方向において互いに逆側へ曲がって振動するように前記複数の励振電極から前記１対の駆動腕に互いに逆の位相の電圧が印加されるように前記複数の励振電極を接続している複数の配線と、
を有しており、
前記圧電体は、前記フレームから延び、電圧が印加されて振動する腕として、前記フレームからｙ軸方向の一方側にのみ延びている前記１対の駆動腕のみを有し、または前記フレームからｙ軸方向の前記一方側にのみ延びている前記１対の駆動腕および前記１対の駆動腕と並列に前記フレームからｙ軸方向の前記一方側にのみ延びている腕のみを有している
センサ素子。

【請求項11】

直交座標系ｘｙｚのｘ軸回りの角速度を検出するｘ軸センサと、
ｙ軸回りの角速度を検出するｙ軸センサと、
ｚ軸回りの角速度を検出するｚ軸センサと、
を有しており、
前記ｘ軸センサは、
ｘ軸方向に互いに離れた１対のｘ軸被支持部において支持されているｘ軸フレーム、前記１対のｘ軸被支持部の間かつｘ軸方向に互いに離れた位置にて前記ｘ軸フレームからｙ軸方向に互いに並列に延びている１対のｘ軸駆動腕、およびｘ軸方向にて前記１対のｘ軸駆動腕の間となる位置において前記ｘ軸フレームからｙ軸方向に延びているｘ軸検出腕を有している圧電体と、
前記１対のｘ軸駆動腕がｘ軸方向において互いに逆側へ曲がって振動するように前記１対のｘ軸駆動腕に互いに逆の位相の電圧を印加するｘ軸駆動回路と、
前記ｘ軸検出腕のｚ軸方向における曲げ変形により生じる信号を検出するｘ軸検出回路と、
を有しており、
前記ｙ軸センサは、
ｙ軸方向に延びているｙ軸駆動腕およびｙ軸検出腕を有している圧電体と、
前記ｙ軸駆動腕がｘ軸方向において振動するように前記ｙ軸駆動腕に電圧を印加するｙ軸駆動回路と、
前記検出腕のｚ軸方向における曲げ変形により生じる信号を検出するｙ軸検出回路と、を有しており、
前記ｚ軸センサは、
ｘ軸方向に互いに離れた１対のｚ軸被支持部において支持されているｚ軸フレーム、前記１対のｚ軸被支持部の間かつｘ軸方向に互いに離れた位置にて前記ｚ軸フレームからｙ軸方向に互いに並列に延びている１対のｚ軸駆動腕、およびｘ軸方向にて前記１対のｚ軸駆動腕の間となる位置において前記ｚ軸フレームからｙ軸方向に延びているｚ軸検出腕を有している圧電体と、
前記１対のｚ軸駆動腕がｘ軸方向において互いに逆側へ曲がって振動するように前記１対のｚ軸駆動腕に互いに逆の位相の電圧を印加するｚ軸駆動回路と、
前記ｚ軸検出腕のｘ軸方向における曲げ変形により生じる信号を検出するｚ軸検出回路と、
を有している
多軸角速度センサ。

【請求項12】

前記ｘ軸センサの圧電体と、前記ｙ軸センサの圧電体と、前記ｚ軸センサの圧電体とが互いに固定されている
請求項１１に記載の多軸角速度センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、角速度センサ、当該角速度センサに用いられるセンサ素子、および前記角速度センサを含む多軸角速度センサに関する。

【背景技術】

【0002】

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

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５−０３７２３５号公報

【発明の概要】

【0004】

本開示の一態様に係る角速度センサは、圧電体と、駆動回路と、検出回路とを有している。圧電体は、フレームと、１対の駆動腕と、検出腕とを有している。前記フレームは、直交座標系ｘｙｚのｘ軸方向に互いに離れた１対の被支持部において支持されている。前記１対の駆動腕は、前記１対の被支持部の間かつｘ軸方向に互いに離れた位置にて前記フレームからｙ軸方向に互いに並列に延びている。前記検出腕は、ｘ軸方向において前記１対の第１駆動腕の間となる位置にて前記フレームからｙ軸方向に延びている。前記駆動回路は、前記１対の第１駆動腕がｘ軸方向において互いに逆側へ曲がって振動するように前記１対の第１駆動腕に互いに逆の位相の電圧を印加する。前記検出回路は、前記検出腕のｚ軸方向またはｘ軸方向における曲げ変形により生じる信号を検出する。

【0005】

本開示の一態様に係るセンサ素子は、圧電体と、複数の励振電極と、複数の検出電極と、複数のパッドと、複数の配線とを有している。圧電体は、フレームと、１対の駆動腕と、検出腕とを有している。前記１対の駆動腕は、直交座標系ｘｙｚのｘ軸方向において互いに離れた位置にて前記フレームからｙ軸方向に互いに並列に延びている。前記検出腕は、ｘ軸方向において前記１対の駆動腕の間となる位置にて前記フレームからｙ軸方向に延びている。前記複数の励振電極は、前記１対の駆動腕をｘ軸方向に励振する電圧を印加可能な配置で設けられている。前記複数の検出電極は、前記検出腕のｘ軸方向またはｚ軸方向の振動によって生じる信号を検出可能な配置で設けられている。前記複数のパッドは、前記１対の駆動腕よりもｘ軸方向の両側の位置にて前記圧電体に設けられている。前記複数の配線は、前記１対の駆動腕がｘ軸方向において互いに逆側へ曲がって振動するように前記複数の励振電極から前記１対の駆動腕に互いに逆の位相が印加されるように前記複数の励振電極を接続している。

【0006】

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

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本開示の実施形態に係るセンサ素子の圧電体を示す斜視図である。

【図2】図２（ａ）は図１のセンサ素子の一部を拡大して示す斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のIIｂ−IIｂ線における断面図である。

【図3】図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）および図３（ｄ）は図１のセンサ素子の作用を説明するための模式図である。

【図4】図４（ａ）は第２実施形態に係るセンサ素子の一部を拡大して示す斜視図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のIVｂ−IVｂ線における断面図である。

【図5】図５（ａ）および図５（ｂ）は図４（ａ）のセンサ素子の作用を説明するための模式図である。

【図6】図６（ａ）は第３または第４実施形態に係るセンサ素子の構成を示す平面図であり、図６（ｂ）および図６（ｃ）は図６（ａ）のセンサ素子の作用を説明するための模式図である。

【図7】図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）および図７（ｄ）は図６（ａ）のセンサ素子の作用を説明するための模式図である。

【図8】図８（ａ）は第５または第６実施形態に係るセンサ素子の構成を示す平面図であり、図８（ｂ）および図８（ｃ）は図８（ａ）のセンサ素子の作用を説明するための模式図である。

【図9】図９（ａ）は第７または第８実施形態に係るセンサ素子の構成を示す平面図であり、図９（ｂ）および図９（ｃ）は図９（ａ）のセンサ素子の作用を説明するための模式図である。

【図10】図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）および図１０（ｄ）は図９（ａ）のセンサ素子の作用を説明するための模式図である。

【図11】図１１（ａ）は第９実施形態に係るセンサ素子を示す平面図であり、図１１（ｂ）は第１０実施形態に係るセンサ素子を示す平面図である。

【図12】多軸角速度センサの構成を示す平面図である。

【図13】図１３（ａ）、図１３（ｂ）、図１３（ｃ）および図１３（ｄ）は図１２の多軸角速度センサに含まれるｙ軸センサの作用を説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

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

【0009】

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

【0010】

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

【0011】

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

【0012】

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

【0013】

センサ素子１は、例えば、ｘ軸回りの角速度を検出する圧電振動式の角速度センサ５１（符号は図２（ｂ））を構成するものである。センサ素子１は、圧電体３を有している。圧電体３に電圧が印加されて圧電体３が振動している状態で、圧電体３が回転されると、コリオリの力による振動が圧電体３に生じる。このコリオリの力による振動によって生じる電圧を検出することによって角速度が検出される。具体的には、以下のとおりである。

【0014】

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

【0015】

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

【0016】

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

【0017】

圧電体３は、例えば、フレーム５と、フレーム５から延びている１対の駆動腕７Ａおよび７Ｂならびに検出腕９と、フレーム５を支持している１対の実装部１１とを有している。

【0018】

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

【0019】

フレーム５は、例えば、ｘ軸方向に直線状に延びる長尺状とされている。その両端は、１対の実装部１１によって支持される被支持部５ａとなっている。従って、フレーム５は、両端が支持された梁のように撓み変形が可能となっている。

【0020】

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

【0021】

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

【0022】

後述するように（図３（ａ）および図３（ｂ））、１対の駆動腕７は、ｘ軸方向の励振によってフレーム５を平面視において撓み変形（振動）させることが意図されている。従って、例えば、１対の駆動腕７のフレーム５に対するｘ軸方向の位置は、１対の駆動腕７の振動によってフレーム５の撓み変形が大きくなるように適宜に設定されてよい。例えば、１対の被支持部５ａの間を３等分したときに、１対の駆動腕７は、両側の領域にそれぞれ位置している。

【0023】

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

【0024】

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

【0025】

検出腕９は、フレーム５からｙ軸方向に延びており、その先端は自由端とされている。従って、検出腕９は、片持ち梁のように撓み変形が可能となっている。また、検出腕９は、１対の駆動腕７の間において、１対の駆動腕７に対して並列（例えば平行）に延びている。検出腕９は、例えば、１対の被支持部５ａの間の中央に位置し、および／または１対の駆動腕７の間の中央に位置している。

【0026】

検出腕９の具体的形状等は適宜に設定されてよい。例えば、検出腕９は、長尺の直方体状とされている。すなわち、断面形状（ｘｚ平面）は矩形である。特に図示しないが、検出腕９は、先端側部分において幅（ｘ軸方向）が広くなるハンマ形状とされていてもよい。

【0027】

検出腕９は、後述するように、本実施形態においては、コリオリの力によってｚ軸方向に振動する。従って、検出腕９は、その厚さ（ｚ軸方向）が大きくなると、振動方向（ｚ軸方向）における固有振動数が高くなり、その長さ（別の観点では質量）が大きくなると、励振方向における固有振動数は低くなる。検出腕９の各種の寸法は、例えば、検出腕９の振動方向における固有振動数が、駆動腕７の励振方向における固有振動数に近くなるように設定される。検出腕９の長さは、例えば、駆動腕７の長さと同等である。ただし、両者は異なっていてもよい。

【0028】

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

【0029】

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

【0030】

１対の実装部１１の下面には、少なくとも４つのパッド１３が設けられている。パッド１３は、不図示の実装基体に設けられたパッドに対向し、その実装基体のパッドに対して半田乃至は導電性接着剤からなるバンプにより接着される。これにより、センサ素子１と実装基体との電気的な接続がなされ、また、センサ素子１（圧電体３）は、駆動腕７及び検出腕９が振動可能な状態で支持される。４つのパッド１３は、例えば、１対の実装部１１の両端に設けられている。

【0031】

（励振電極、検出電極および配線）
図２（ａ）は、センサ素子１の一部を拡大して示す斜視図である。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）のIIｂ−IIｂ線における断面図である。

【0032】

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

【0033】

なお、励振電極１５および検出電極１７の付加符号Ａ、Ｂは、直交座標系ｘｙｚに基づいて付されている。従って、後述するように、一の駆動腕７の励振電極１５Ａと、他の駆動腕７の励振電極１５Ａとは同電位とは限らない。励振電極１５Ｂについても同様である。検出腕９が複数本設けられる態様（後述する実施形態）において、検出電極１７Ａおよび１７Ｂについても同様である。

【0034】

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

【0035】

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

【0036】

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

【0037】

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

【0038】

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

【0039】

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

【0040】

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

【0041】

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

【0042】

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

【0043】

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

【0044】

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

【0045】

検出腕９の各側面において、検出電極１７Ａおよび１７Ｂは、互いに短絡しないように適宜な間隔を空けて、検出腕９に沿って延びている。２つの検出電極１７Ａ同士は、例えば、配線１９により接続されている。また、２つの検出電極１７Ｂ同士は、例えば、配線１９により接続されている。

【0046】

このような検出電極１７の配置および接続関係において、検出腕９がｚ軸方向に撓み変形すると、例えば、ｚ軸方向に平行な電界が生じる。すなわち、検出腕９の各側面においては、検出電極１７Ａと検出電極１７Ｂとの間に電圧が生じる。電界の向きは、分極軸の向きと、湾曲の向き（ｚ軸方向の正側又は負側）とで決定され、ｘ軸方向の正側部分と負側部分とで互いに逆である。この電圧（電界）が検出電極１７Ａ及び検出電極１７Ｂに出力される。検出腕９がｚ軸方向に振動すると、電圧は交流電圧として検出される。なお、電界は、上記のようにｚ軸方向に平行な電界が支配的であってもよいし、ｘ軸方向に平行で、ｚ軸方向の正側部分と負側部分とで互いに逆向きな電界の割合が大きくてもよい。いずれにせよ、検出腕９のｚ軸方向への撓み変形に応じた電圧が検出電極１７Ａと検出電極１７Ｂとの間に生じる。

【0047】

なお、特に図示しないが、検出腕９には、上面から下面へ貫通し、検出腕９の長手方向に沿って延びる１以上の貫通溝（スリット）が形成されてもよい。そして、貫通溝によって分割された複数の長尺状部分それぞれにおいて、図示の例の検出腕９のように、検出電極１７Ａおよび１７Ｂが配置および接続されてもよい。この場合、複数の検出電極１７は、検出腕９の外側面だけに設けられている場合に比較して、全体としての面積が大きくなる。その結果、検出腕９において生じる電荷を効率的に電気信号として取り出すことができる。

【0048】

複数の配線１９は、上述したように励振電極１５および検出電極１７を接続している。また、複数の配線１９は、電位の観点から２組に分けられた励振電極１５と、電位の観点から２組に分けられた検出電極１７との合計４組の電極と、４つのパッド１３とを接続している。複数の配線１９は、圧電体３の種々の部分の上面、下面および／または側面において適宜に配されることによって、その全体が圧電体３の表面に設けられる態様で、互いに短絡することなく、上述した接続を実現可能である。ただし、圧電体３上に位置する配線１９の上に絶縁層を設け、その上に他の配線１９を設けることによって、立体配線部が形成されても構わない。

【0049】

図２（ｂ）に示すように、角速度センサ５１は、励振電極１５に電圧を印加する駆動回路１０３と、検出電極１７からの電気信号を検出する検出回路１０５とを有している。

【0050】

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

【0051】

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

【0052】

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

【0053】

（角速度センサの動作）
図３（ａ）および図３（ｂ）は、圧電体３の励振を説明するための模式的な平面図である。両図は、励振電極１５に印加されている交流電圧の位相が互いに１８０°ずれている。

【0054】

上述のように、駆動腕７Ａ及び７Ｂは、励振電極１５に交流電圧が印加されることによってｘ軸方向において互いに逆向きに変形するように互いに逆の位相で励振される。

【0055】

このとき、図３（ａ）に示すように、１対の駆動腕７が互いにｘ軸方向の外側に撓むと、その曲げモーメントがフレーム５に伝わり、フレーム５はｙ軸方向の正側へ撓む。その結果、検出腕９がｙ軸方向の正側へ変位する。

【0056】

逆に、図３（ｂ）に示すように、１対の駆動腕７が互いにｘ軸方向の内側に撓むと、その曲げモーメントがフレーム５に伝わり、フレーム５はｙ軸方向の負側へ変位する。その結果、検出腕９がｙ軸方向の負側へ変位する。

【0057】

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

【0058】

図３（ｃ）および図３（ｄ）は、コリオリの力による検出腕９の振動を説明するための模式的な斜視図である。図３（ｃ）および図３（ｄ）は、図３（ａ）および図３（ｂ）の状態に対応している。なお、この図では、駆動腕７およびフレーム５の変形については図示が省略されている。後述する他の実施形態における検出腕９の振動を説明するための模式図においても同様である。

【0059】

図３（ａ）および図３（ｂ）を参照して説明したように圧電体３が振動している状態で、センサ素子１がｘ軸回りに回転されると、検出腕９は、ｙ軸方向に振動（変位）していることから、コリオリの力によって回転軸（ｘ軸）と振動方向（ｙ軸）とに直交する方向（ｚ軸方向）において振動（変形）する。この変形によって生じる信号（電圧）は、上述のように検出電極１７によって取り出される。コリオリの力（ひいては検出される信号の電圧）は、角速度が大きいほど大きくなる。これにより、角速度が検出される。

【0060】

以上のとおり、角速度センサ５１は、圧電体３、駆動回路１０３および検出回路１０５を有している。圧電体３は、フレーム５、１対の駆動腕７および検出腕９を有している。フレーム５は、ｘ軸方向に互いに離れた１対の被支持部５ａにおいて支持されている。１対の駆動腕７は、１対の被支持部５ａの間かつｘ軸方向に互いに離れた位置にてフレーム５からｙ軸方向に互いに並列に延びている。検出腕９は、ｘ軸方向において１対の駆動腕７の間となる位置にてフレーム５からｙ軸方向に延びている。駆動回路１０３は、１対の駆動腕７がｘ軸方向において互いに逆側へ曲がって振動するように１対の駆動腕７に互いに逆の位相の電圧を印加する。検出回路１０５は、検出腕９のｚ軸方向またはｘ軸方向（本実施形態ではｚ軸方向）における曲げ変形により生じる信号を検出する。

【0061】

別の観点では、センサ素子１は、圧電体３、複数の励振電極１５、複数の検出電極１７、複数のパッド１３および複数の配線１９を有している。圧電体３は、フレーム５、１対の駆動腕７および検出腕９を有している。１対の駆動腕７は、ｘ軸方向において互いに離れた位置にてフレーム５からｙ軸方向に互いに並列に延びている。検出腕９は、ｘ軸方向において１対の駆動腕７の間となる位置にてフレーム５からｙ軸方向に延びている。複数の励振電極１５は、１対の駆動腕７をｘ軸方向に励振する電圧を印加可能な配置で設けられている。複数の検出電極１７は、検出腕９のｚ軸方向またはｘ軸方向（本実施形態ではｚ軸方向）の振動によって生じる信号を検出可能な配置で設けられている。複数のパッド１３は、１対の駆動腕７よりもｘ軸方向の両側の位置にて圧電体３に設けられている。複数の配線１９は、１対の駆動腕７がｘ軸方向において互いに逆側へ曲がって振動するように複数の励振電極１５から１対の駆動腕７に互いに逆の位相が印加されるように複数の励振電極１５を接続している。

【0062】

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

【0063】

比較例としては、例えば、励振されている駆動腕にコリオリの力を作用させて振動させ、このコリオリの力による振動を検出腕に伝達するものが挙げられる。本実施形態では、そのような比較例とは異なり、検出腕に直接的にコリオリの力が作用する。その結果、例えば、検出感度が向上する。

【0064】

また、比較例として、例えば、駆動腕の振動方向（ｘ軸方向）と同一方向において検出腕を曲げ変形（振動）させておき、この振動している検出腕にコリオリの力を作用させる態様が挙げられる。本実施形態は、そのような態様とは検出腕の振動方向が異なり、前述の比較例では角速度を検出できなかった回転軸（ｘ軸）について角速度を検出することが可能となる。

【0065】

また、本実施形態では、検出腕９は、１対の駆動腕７の間の中央に位置している。

【0066】

フレーム５の撓み変形は、１対の駆動腕７の間の中央において大きくなりやすい。そのような位置に検出腕９が位置していることによって、検出腕９の振幅を大きくして検出感度を大きくすることができる。特に、１対の駆動腕７と１つの被支持部５ａとが同一の対称軸に対して線対称である場合においては、検出腕９の振幅を最も大きくすることができる。なお、上記において比較例として言及した、駆動腕の振動方向において検出腕を曲げ変形（振動）させておき、その振動している検出腕にコリオリの力を作用させる技術では、その原理上、例えば、１対の駆動腕の間の中央に対して線対称に１対の検出腕が配置されたり、音叉のように１本の駆動腕と１本の検出腕とが配置されたりしている。

【0067】

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

【0068】

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

【0069】

＜第２実施形態＞
（角速度センサの構成）
図４（ａ）は、第２実施形態に係るセンサ素子２０１の一部を拡大して示す、図２（ａ）と同様の斜視図である。図４（ｂ）は、第２実施形態に係る角速度センサ２５１を示す、図２（ｂ）と同様の図であり、図４（ａ）のIVｂ−IVｂ線に対応する断面図を含んでいる。

【0070】

第２実施形態に係る角速度センサ２５１は、第１実施形態に係る角速度センサ５１と同様に、１対の駆動腕７をｘ軸方向に振動させることによって、フレーム５を湾曲（振動）させ、ひいては、検出腕９をｙ軸方向に変位（振動）させる。そして、検出腕９に直接的にコリオリの力を作用させる。ただし、角速度センサ５１がｘ軸回りの回転を検出するものであったのに対して、角速度センサ２５１は、ｚ軸回りの回転を検出するものとされている。具体的には、以下のとおりである。

【0071】

センサ素子２０１は、圧電体３、複数の励振電極１５、複数の検出電極２１７、複数のパッド１３（ここでは不図示）および複数の配線１９を有している。これらの符号から理解されるように、複数の検出電極２１７（これに関わる配線１９）を除いては、センサ素子２０１の基本的な構成は、概ね、第１実施形態のセンサ素子１と同様とされてよい。図１は、センサ素子２０１を示す斜視図として捉えられてよい。

【0072】

ただし、本実施形態においては、検出腕９は、第１実施形態とは異なり、コリオリの力によってｘ軸方向に振動することが意図されている。このような相違に基づいて、各種の寸法は、第１実施形態と異なっていてよい。

【0073】

例えば、検出腕９は、その幅（ｘ軸方向）が大きくなると、振動方向（ｘ軸方向）における固有振動数が高くなり、その長さ（別の観点では質量）が大きくなると、励振方向における固有振動数は低くなる。検出腕９の各種の寸法は、例えば、検出腕９の振動方向における固有振動数が、駆動腕７の励振方向における固有振動数に近くなるように設定される。例えば、検出腕９の長さおよび幅は、例えば、駆動腕７の長さおよび幅と同等である。ただし、両者の寸法は異なっていてもよい。

【0074】

検出電極２１７Ａおよび２１７Ｂは、検出腕９のｘ軸方向の曲げ変形によって生じる信号を取り出すものであるので、例えば、駆動腕７をｘ軸方向に励振させるための励振電極１５Ａおよび１５Ｂと同様の構成とされる。従って、第１実施形態における励振電極１５についての説明は、励振電極１５を検出電極２１７に読み替えて、検出電極２１７についての説明としてよい。１対の検出電極２１７Ａ同士の接続、および１対の検出電極２１７Ｂ同士の接続についても同様である。

【0075】

第１実施形態においては、検出腕９に上面および下面を貫通するスリットが設けられてよいことについて言及した。第２実施形態においては、検出腕９は、駆動腕７と同様に、その上面および／または下面に凹溝が設けられてよい。

【0076】

（角速度センサの動作）
第２実施形態における圧電体３の励振は、第１実施形態におけるものと同様である。図３（ａ）および図３（ｂ）は、第２実施形態における圧電体３の励振状態を示している図として捉えられてよい。従って、１対の駆動腕７はｘ軸方向において互いに近接および離反するように振動し、検出腕９はｙ軸方向において変位（振動）する。

【0077】

図５（ａ）および図５（ｂ）は、コリオリの力による検出腕９の振動を説明するための模式的な平面図である。図５（ａ）および図５（ｂ）は、図３（ａ）および図３（ｂ）の状態に対応している。

【0078】

図３（ａ）および図３（ｂ）を参照して説明したように圧電体３が振動している状態で、センサ素子１がｚ軸回りに回転されると、検出腕９は、ｙ軸方向に振動（変位）していることから、コリオリの力によって回転軸（ｚ軸）と振動方向（ｙ軸）とに直交する方向（ｘ軸方向）において振動（変形）する。この変形によって生じる信号（電圧）は、検出電極２１７によって取り出されて検出回路１０５に入力される。コリオリの力（ひいては検出される信号の電圧）は、角速度が大きいほど大きくなる。これにより、角速度が検出される。

【0079】

以上のとおり、本実施形態においても、フレーム５は、ｘ軸方向に互いに離れた１対の被支持部５ａにおいて支持され（別の観点では１対の駆動腕７よりもｘ軸方向の両側に複数のパッド１３が設けられ）、駆動腕７は、１対の被支持部５ａの間かつｘ軸方向に互いに離れた位置にてフレーム５からｙ軸方向に互いに並列に延び、検出腕９は、ｘ軸方向において１対の駆動腕７の間となる位置にてフレーム５からｙ軸方向に延び、駆動回路１０３は、１対の駆動腕７がｘ軸方向において互いに逆側へ曲がって振動するように１対の駆動腕７に互いに逆の位相の電圧を印加し（そのような電圧印加が可能に複数の励振電極１５が配置され）、検出回路１０５は、検出腕９の適宜な方向（本実施形態ではｘ軸方向）における曲げ変形により生じる信号を検出する（そのような検出が可能に複数の検出電極２１７が配置される）。

【0080】

従って、第１実施形態と同様の効果が奏される。例えば、新たな振動態様による検出が可能になる。また、例えば、検出腕に直接にコリオリの力が作用し、検出感度の向上が期待される。また、例えば、駆動腕の振動方向（ｘ軸方向）と同一方向において検出腕を曲げ変形（振動）させておき、この振動している検出腕にコリオリの力を作用させる比較例では角速度を検出できなかった軸（ｚ軸）について角速度を検出することが可能となる。

【0081】

＜第３および第４実施形態＞
第１および第２実施形態から理解されるように、本開示においては、ｘ軸回りの回転を検出する角速度センサと、ｚ軸回りの回転を検出する角速度センサとを比較すると、基本的には、その構成においては、検出電極１７および２１７（およびこれに係る配線１９）の構成が異なるだけであり、その作用においては、コリオリの力が作用する方向が異なるだけである。そこで、以下では、ｘ軸回りの回転を検出する角速度センサと、ｚ軸回りの回転を検出する角速度センサとを共に説明することとし、両者の符号を同一図面に付すことがある。

【0082】

（角速度センサの構成）
図６（ａ）は、第３実施形態に係るセンサ素子３０１または第４実施形態に係るセンサ素子４０１の構成を示す平面図である。

【0083】

センサ素子３０１または４０１の圧電体３０３は、第１および第２実施形態の圧電体３を２つ組み合わせたような形状となっている。すなわち、圧電体３は、２つのユニット３０４Ａおよび３０４Ｂを有しており、各ユニット３０４は、フレーム５と、フレーム５からｙ軸方向に互いに並列に延びる少なくとも１対（本実施形態では２対）の駆動腕７および検出腕９とを有している。２つのユニット３０４は、駆動腕７および検出腕９が延びる方向とは反対側同士を対向させるように配置され、共通の１対の実装部１１に支持されている。２つのユニット３０４間の距離は、例えば、フレーム５Ａおよび５Ｂが互いに接触しないように適宜に設定されてよい。２つのユニット３０４同士は、例えば、同一の形状および大きさ（ｘ軸に平行な不図示の対称軸に対して線対称の形状および大きさ）である。

【0084】

また、第１実施形態の圧電体３は、１本のフレーム５に対して１対の駆動腕７を有していたところ、圧電体３０３のユニット３０４は、１本のフレーム５に対して２対の駆動腕７を有している。後述するように（図６（ｂ）および図６（ｃ））、互いに隣接する２本の駆動腕７同士（７Ｃおよび７Ｄの２本、７Ｅおよび７Ｆの２本、７Ｇおよび７Ｈの２本、ならびに７Ｉおよび７Ｊの２本）は、互いにｘ軸方向の同一側へ共に曲がるように同一の位相で電圧が印加される。従って、互いに隣接する２本の駆動腕７は、第１実施形態の１本の駆動腕７に相当すると捉えられてよい。このように第１実施形態の駆動腕７を２本に分割することによって、例えば、駆動腕７の長さを短くしても駆動腕７全体としての質量を確保することができ、ひいては、小型化と検出感度の向上とを両立できる。

【0085】

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

【0086】

なお、駆動腕７は、１本のフレームに対して２対よりも多く設けられてもよい。また、この１本のフレームに対して２対以上の駆動腕７を設ける構成（１本の駆動腕７を２本以上に分割する構成）は、第１または第２実施形態（圧電体３）だけでなく、他の実施形態に適用されてもよい。

【0087】

ｘ軸回りの回転を検出するセンサ素子３０１（第３実施形態）は、２つのセンサ素子１（第１実施形態）を組み合わせたものに相当するから、センサ素子３０１の各ユニット３０４における励振電極１５および検出電極１７の構成および接続関係は、センサ素子１のものと同様でよい。同様に、ｚ軸回りの回転を検出するセンサ素子４０１（第４実施形態）は、２つのセンサ素子２０１（第２実施形態）を組み合わせたものに相当するから、センサ素子４０１の各ユニット３０４における励振電極１５および検出電極２１７の構成および接続関係は、センサ素子２０１のものと同様でよい。

【0088】

互いに隣接する２本の駆動腕７は、第１実施形態の１本の駆動腕７に相当し、互いに同一位相で電圧が印加されるものであるから、この２本の駆動腕７間においては、励振電極１５Ａ同士が同電位とされ（例えば励振電極１５Ａ同士が配線１９によって接続され）、励振電極１５Ｂ同士が同電位とされる（例えば励振電極１５Ｂ同士が配線１９によって接続される）。

【0089】

ユニット３０４間における、励振電極１５および検出電極１７（または２１７）の接続関係については、以下の動作の説明の際に説明する。

【0090】

（角速度センサの動作）
図６（ｂ）および図６（ｃ）は、第３または第４実施形態における圧電体３０３の励振状態を示す模式的な平面図であり、第１実施形態の図３（ａ）および図３（ｂ）に対応している。

【0091】

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

【0092】

２つのユニット３０４同士においては、例えば、検出腕９に対してｘ軸方向の同一側（正側または負側）に位置する駆動腕７同士がｘ軸方向の同一側に曲がるように同一の位相で電圧が印加される。従って、フレーム５Ａおよび５Ｂは、互いに逆方向へ撓む。また、検出腕９Ａおよび９Ｂは、互いに逆方向へ変位する。

【0093】

上記のような電圧印加のために、例えば、検出腕９に対してｘ軸方向の同一側に位置する駆動腕７（７Ｃ、７Ｄ、７Ｇおよび７Ｈ、または７Ｅ、７Ｆ、７Ｉおよび７Ｊ）においては、励振電極１５Ａ同士が同一の電位とされ、励振電極１５Ｂ同士が同一の電位とされる。同電位となるべき励振電極１５同士は、例えば、複数の配線１９によって互いに接続されている。そして、全ての励振電極１５は、４つのパッド１３のうち２つを介して駆動回路１０３に接続されている。

【0094】

図７（ａ）および図７（ｂ）は、ｘ軸回りの回転を検出する第３実施形態に係るセンサ素子３０１における、コリオリの力による検出腕９の振動を説明するための模式的な斜視図である。図７（ａ）および図７（ｂ）は、図６（ｂ）および図６（ｃ）の状態に対応している。

【0095】

図６（ｂ）および図６（ｃ）を参照して説明したように圧電体３０３が振動している状態で、センサ素子３０１がｘ軸回りに回転されると、各ユニット３０４においては、第１実施形態と同様に、コリオリの力によって検出腕９がｚ軸方向に振動する。このとき、検出腕９Ａおよび９Ｂは、ｙ軸方向において互いに逆側へ変位する位相で振動しているから、ｘ軸回りの回転方向に対して同一側にコリオリの力を受ける。別の観点では、検出腕９Ａおよび９Ｂは、ｚ軸方向において互いに逆側へ曲がるように振動する。

【0096】

このような検出腕９Ａおよび９Ｂにおいて生じる信号を加算するために、例えば、検出腕９Ａの検出電極１７Ａと検出腕９Ｂの検出電極１７Ｂとが接続され、検出腕９Ａの検出電極１７Ｂと検出腕９Ｂの検出電極１７Ａとが接続される。当該接続は、例えば、複数の配線１９によってなされる。そして、全ての検出電極１７は、４つのパッド１３のうち２つを介して検出回路１０５に接続されている。

【0097】

図７（ｃ）および図７（ｄ）は、ｚ軸回りの回転を検出する第４実施形態に係るセンサ素子４０１における、コリオリの力による検出腕９の振動を説明するための模式的な平面図である。図７（ｃ）および図７（ｄ）は、図６（ｂ）および図６（ｃ）の状態に対応している。

【0098】

図６（ｂ）および図６（ｃ）を参照して説明したように圧電体３０３が振動している状態で、センサ素子４０１がｚ軸回りに回転されると、各ユニット３０４においては、第２実施形態と同様に、コリオリの力によって検出腕９がｘ軸方向に振動する。このとき、検出腕９Ａおよび９Ｂは、ｙ軸方向において互いに逆側に変位する位相で振動しているから、ｚ軸回りの回転方向に対して同一側にコリオリの力を受ける。別の観点では、検出腕９Ａおよび９Ｂは、ｘ軸方向において互いに逆側へ曲がるように振動する。

【0099】

このような検出腕９Ａおよび９Ｂにおいて生じる信号を加算するために、例えば、検出腕９Ａの検出電極２１７Ａと検出腕９Ｂの検出電極２１７Ｂとが接続され、検出腕９Ａの検出電極２１７Ｂと検出腕９Ｂの検出電極２１７Ａとが接続される。当該接続は、例えば、複数の配線１９によってなされる。そして、全ての検出電極１７は、４つのパッド１３のうち２つを介して検出回路１０５に接続されている。

【0100】

以上のとおり、第３または第４実施形態の角速度センサまたはセンサ素子は、第１または第２実施形態の角速度センサまたはセンサ素子を含むものであり、第１または第２実施形態の角速度センサまたはセンサ素子と同様の効果が奏される。例えば、新たな振動態様による検出が可能になる。

【0101】

さらに、第３および第４実施形態では、圧電体３０３は、フレーム５、（少なくとも）１対の駆動腕７および検出腕９の組み合わせを、フレーム５の１対の駆動腕７が延び出る側とは反対側を互いに対向させて２組有している（２つのユニット３０４を有している。）。

【0102】

従って、例えば、２つの検出腕９において検出された信号を加算することによって検出感度を向上させることができる。また、例えば、第１実施形態では、１対の実装部１１の間かつｙ軸方向の負側の領域がデッドスペースになっているが、このようなスペースの有効利用が図られる。その結果、感度向上と小型化との両立が図られる。

【0103】

（第３および第４実施形態の変形例）
第３および第４実施形態では、２つのユニット３０４同士において、駆動腕７は同一の位相で励振され、検出腕９はｙ軸方向において互いに逆側へ変位するように振動した。特に図示しないが、これらの実施形態とは逆に、２つのユニット３０４同士において、駆動腕７は逆の位相で励振され、検出腕９はｙ軸方向において互いに同一側へ変位するように振動してもよい。

【0104】

この場合、２つのユニット３０４間における、励振電極１５および検出電極１７の接続は、第３および第４実施形態とは逆になる。例えば、ｘ軸方向の同一側に位置する駆動腕７同士においては、複数の配線１９によって、ユニット３０４Ａの励振電極１５Ａとユニット３０４Ｂの励振電極１５Ｂとが接続され、ユニット３０４Ａの励振電極１５Ｂとユニット３０４Ｂの励振電極１５Ａとが接続される。また、２つの検出腕９Ａおよび９Ｂ間においては、検出電極１７Ａ同士が接続され、検出電極１７Ｂ同士が接続される。全ての励振電極１５が４つのパッド１３のうち２つを介して駆動回路１０３に接続され、全ての検出電極１７が４つのパッド１３のうち他の２つを介して検出回路１０５に接続される点は、第３および第４実施形態と同様である。

【0105】

第３および第４実施形態のように２つのフレーム５をｙ軸方向の互いに逆側へ撓ませた場合においては、例えば、各ユニット３０４全体をｙ軸方向へ移動させるような力が１対の実装部１１を介して１対のユニット３０４間で互いに打ち消されるから、不要な振動が生じることが抑制される。また、例えば、２つのフレーム５から各実装部１１へは、各実装部１１を撓ませるようにモーメントが伝わるところ、この２つのフレーム５からのモーメントは、互いに同一側へ各実装部１１を撓ませるように作用する。従って、実装部１１の幅および２つのフレーム５間の距離等によるが、実装部１１の湾曲によって、検出腕９の変位が大きくなることが期待される。

【0106】

一方、上述した変形例のように２つのフレーム５をｙ軸方向の互いに同一側へ撓ませた場合においては、例えば、２つのフレーム５が概ね一定の距離を保つ。別の観点では、２つのフレーム５は、図６（ｃ）に示すように互いに近接するおそれが低減され、ひいては、意図しない相互作用が生じるおそれが低減される。

【0107】

第３および第４実施形態、ならびに上記の変形例では、２つのユニット３０４が同一の周波数で励振された。しかし、２つのユニット３０４は、基本的には独立して振動可能な構造であるから、互いに異なる周波数で励振されてもよい。

【0108】

また、第３および第４実施形態、ならびに上記の変形例では、２つのユニット３０４は、互いに同一の回転軸（ｘ軸またはｚ軸）の回りの角速度の検出に利用された。しかし、２つのユニット３０４は、基本的には独立して振動可能な構造であるから、互いに異なる回転軸回りの検出に利用されてもよい。例えば、２つのユニット３０４の一方はｘ軸回りの角速度の検出に利用され、２つのユニット３０４の他方はｚ軸回りの角速度の検出に利用されてもよい。換言すれば、２つのユニット３０４の一方においては第１実施形態の検出電極１７が設けられ、２つのユニット３０４の他方においては第２実施形態の検出電極２１７が設けられてよい。

【0109】

２つのユニット３０４間で、上記のように励振周波数および／または検出対象の回転軸が異なる場合、２つのユニット３０４は、寸法等が互いに異なっていてもよい。なお、２つのユニット３０４間で励振周波数および／または検出対象の回転軸が異なる場合、一方のユニット３０４に対応する４つのパッド１３と、他方のユニット３０４に対応する４つのパッド１３との合計８つのパッドが必要である。

【0110】

以上の２つのユニット３０４の振動に係る変形例は、第３および第４実施形態だけでなく、２つのユニットを有する他の実施形態（後述する第５、第６、第９および第１０実施形態）に適用されてもよい。

【0111】

＜第５および第６実施形態＞
図８（ａ）〜図８（ｃ）は、第５実施形態に係るセンサ素子５０１または第６実施形態に係るセンサ素子６０１を示す平面図であり、第３または第４実施形態に係る図６（ａ）〜図６（ｃ）に対応する図である。

【0112】

第５または第６実施形態に係る圧電体５０３は、第３または第４実施形態に係る圧電体３０３と同様に、フレーム５、（少なくとも）１対の駆動腕７および検出腕９の組み合わせ（ユニット５０４Ａおよび５０４Ｂ）を２組有している。ただし、第５または第６実施形態の２つのユニット５０４は、第５または第６実施形態の２つのユニット３０４とは逆に、駆動腕７および検出腕９が延び出る側同士を対向させて配置されている。これに伴い、２つのフレーム５は、例えば、ｙ軸方向を長手方向とする実装部１１の端部において実装部１１に接続されている。

【0113】

図８（ａ）〜図８（ｃ）と、図６（ａ）〜図６（ｃ）との比較から理解されるように、第５または第６実施形態は、第３または第４実施形態において、各ユニット３０４のｙ軸方向の向きを逆にしたもの（あるいは２つのユニット３０４のｙ軸方向の位置を互いに逆にしたもの）と捉えることができる。従って、各ユニット５０４において、フレーム５、駆動腕７、検出腕９、励振電極１５および検出電極１７または２１７の構成は、第１〜第４実施形態のものと同様でよいし、２つのユニット５０４間における、励振電極１５同士の接続ならびに検出電極１７または２１７同士の接続は第３または第４実施形態のものと同様でよい。その動作も、第１〜第４実施形態から容易に類推可能であることから、説明を省略する。

【0114】

なお、パッド１３の位置は、第１〜第４実施形態と同様に、１対の実装部１１のｙ軸方向両端に設けられてもよいし（図示の例）、１対の実装部１１と１対のフレーム５との接続位置よりもｙ軸方向の中央側に設けられてもよい。前者の場合においては、例えば、センサ素子５０１または６０１の支持が安定し、また、実装の平行度を向上させることができる。後者の場合においては、例えば、実装部１１の湾曲も検出腕９の変位に利用する場合において、実装部１１を湾曲させやすくなる。

【0115】

＜第７および第８実施形態＞
（角速度センサの構成）
図９（ａ）は、第７実施形態に係るセンサ素子７０１または第８実施形態に係るセンサ素子８０１の構成を示す平面図である。

【0116】

センサ素子７０１または８０１に係る圧電体７０３は、第３または第４実施形態に係る圧電体３０３と同様に、駆動腕７および検出腕９がｙ軸方向の両側に延びている。ただし、圧電体３０３では、２本のフレーム５から駆動腕７および検出腕９がｙ軸方向の両側に延びていたのに対して、圧電体７０３では、１本のフレーム５から駆動腕７がｙ軸方向の両側に延びている。

【0117】

圧電体７０３は、例えば、ｘ軸に平行な不図示の対称軸に対して線対称の形状とされている。従って、例えば、ｙ軸方向の正側に延びる１対の駆動腕７Ａおよび７Ｂならびに検出腕９Ａと、ｙ軸方向の負側に延びる１対の駆動腕７Ｋおよび７Ｌならびに検出腕９Ｂとは互いに同一の形状および寸法であり、その振動特性は同等である。

【0118】

後述するように、フレーム５と、ｙ軸方向の正側の駆動腕７および検出腕９のみに着目したとき、その動作は、第１または第２実施形態と基本的に同様である。フレーム５と、ｙ軸方向の負側の駆動腕７および検出腕９のみに着目したときも同様である。従って、ｘ軸回りの回転を検出するセンサ素子７０１（第７実施形態）において、ｙ軸方向の正側または負側のみに着目したときの励振電極１５および検出電極１７の構成および接続関係は、センサ素子１（第１実施形態）のものと同様でよい。同様に、ｚ軸回りの回転を検出するセンサ素子８０１（第８実施形態）において、ｙ軸方向の正側または負側のみに着目したときの励振電極１５および検出電極２１７の構成および接続関係は、センサ素子２０１（第２実施形態）のものと同様でよい。

【0119】

ｙ軸方向の正側および負側間における、励振電極１５および検出電極１７（または２１７）の接続関係については、以下の動作の説明の際に説明する。

【0120】

（角速度センサの動作）
図９（ｂ）および図９（ｃ）は、第７または第８実施形態における圧電体７０３の励振状態を示す模式的な平面図であり、第１実施形態の図３（ａ）および図３（ｂ）に対応している。

【0121】

圧電体７０３の励振は、フレーム５と、ｙ軸方向の一方側（正側または負側）の駆動腕７に着目したときの動作は、第１〜第６実施形態と同様である。一方、ｙ軸方向の両側の駆動腕７および検出腕９に着目すると、第３〜第６実施形態とは逆に、検出腕９に対してｘ軸方向の同一側に位置する駆動腕７同士は、ｘ軸方向において互いに逆側に曲がるように逆の位相で電圧が印加される。その結果、ｙ軸方向の正側の駆動腕７Ａおよび７Ｂによるフレーム５を湾曲させるモーメントと、ｙ軸方向の負側の駆動腕７Ｋおよび７Ｌによるフレーム５を湾曲させるモーメントとが重畳される。そして、２つの検出腕９は、ｙ軸方向において同一側に共に変位するように振動する。

【0122】

上記のような電圧印加のために、例えば、ｘ軸方向の同一側に位置する駆動腕７（７Ａおよび７Ｋ、または７Ｂおよび７Ｌ）間においては、励振電極１５Ａと励振電極１５Ｂとが同電位とされている。すなわち、駆動腕７および励振電極１５の符号のみで示すと、７Ａ−１５Ａ、７Ｂ−１５Ｂ、７Ｋ−１５Ｂおよび７Ｌ−１５Ａが同電位であり、７Ａ−１５Ｂ、７Ｂ−１５Ａ、７Ｋ−１５Ａおよび７Ｌ−１５Ｂが同電位である。同電位となるべき励振電極１５同士は、例えば、複数の配線１９によって互いに接続されている。そして、全ての励振電極１５は、４つのパッド１３のうち２つを介して駆動回路１０３に接続されている。

【0123】

図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、ｘ軸回りの回転を検出する第７実施形態に係るセンサ素子７０１における、コリオリの力による検出腕９の振動を説明するための模式的な斜視図である。図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、図９（ｂ）および図９（ｃ）の状態に対応している。

【0124】

図９（ｂ）および図９（ｃ）を参照して説明したように、圧電体７０３においては、第３実施形態に係る圧電体３０３とは逆に、２つの検出腕９は、ｙ軸方向において互いに同一側へ変位する位相で振動している。従って、２つの検出腕９が振動している状態でセンサ素子７０１がｘ軸回りに回転されると、第３実施形態とは逆に、２つの検出腕９は、ｘ軸回りの回転方向に対して逆側にコリオリの力を受ける。別の観点では、検出腕９Ａおよび９Ｂは、ｚ軸方向において互いに同一側へ曲がるように振動する。

【0125】

このような検出腕９Ａおよび９Ｂにおいて生じる信号を加算するために、例えば、検出腕９Ａおよび９Ｂ間においては、検出電極１７Ａ同士が接続され、検出電極１７Ｂ同士が接続される。当該接続は、例えば、複数の配線１９によってなされる。そして、全ての検出電極１７は、４つのパッド１３のうち２つを介して検出回路１０５に接続されている。

【0126】

図１０（ｃ）および図１０（ｄ）は、ｚ軸回りの回転を検出する第８実施形態に係るセンサ素子８０１における、コリオリの力による検出腕９の振動を説明するための模式的な斜視図である。図１０（ｃ）および図１０（ｄ）は、図９（ｂ）および図９（ｃ）の状態に対応している。

【0127】

図９（ｂ）および図９（ｃ）を参照して説明したように、圧電体７０３においては、第４実施形態に係る圧電体３０３とは逆に、２つの検出腕９は、ｙ軸方向において互いに同一側へ変位する位相で振動している。従って、２つの検出腕９が振動している状態でセンサ素子８０１がｚ軸回りに回転されると、第４実施形態とは逆に、２つの検出腕９は、ｚ軸回りの回転方向に対して逆側にコリオリの力を受ける。別の観点では、検出腕９Ａおよび９Ｂは、ｘ軸方向において互いに同一側へ曲がるように振動する。

【0128】

このような検出腕９Ａおよび９Ｂにおいて生じる信号を加算するために、例えば、検出腕９Ａおよび９Ｂ間においては、検出電極２１７Ａ同士が接続され、検出電極２１７Ｂ同士が接続される。当該接続は、例えば、複数の配線１９によってなされる。そして、全ての検出電極２１７は、４つのパッド１３のうち２つを介して検出回路１０５に接続されている。

【0129】

以上のとおり、第７または第８実施形態の角速度センサまたはセンサ素子は、第１または第２実施形態の角速度センサまたはセンサ素子を含むものであり、第１または第２実施形態の角速度センサまたはセンサ素子と同様の効果が奏される。例えば、新たな振動態様による検出が可能になる。

【0130】

さらに、第７および第８実施形態では、圧電体７０３は、駆動腕７Ａおよび７Ｂならびに検出腕９Ａが接続されているフレーム５から駆動腕７Ａおよび７Ｂならびに検出腕９Ａとは反対側に延びる駆動腕７Ｋおよび７Ｌならびに検出腕９Ｂを有している。駆動回路１０３（図２（ｂ）または図４（ｂ））は、検出腕９に対してｘ軸方向の正側に位置する駆動腕７Ｂと駆動腕７Ｌとがｘ軸方向において互いに逆側へ曲がって振動し、かつ検出腕９に対してｘ軸方向の負側に位置する駆動腕７Ａと駆動腕７Ｋとがｘ軸方向において互いに逆側へ曲がって振動するように、駆動腕７Ａ、７Ｂ、７Ｋおよび７Ｌに電圧を印加する。

【0131】

従って、ｙ軸方向の両側に延びる２対以上の駆動腕７によって１本のフレーム５を湾曲させることになる。その結果、例えば、検出腕９の変位が大きくなり、検出感度が向上することが期待される。また、例えば、第３および第４実施形態と同様に、第１または第２実施形態においてデッドスペースとなっているフレーム５のｙ軸方向負側の領域を有効利用できる。

【0132】

なお、図示の例では、圧電体７０３は、ｙ軸方向の正側の構成とｙ軸方向の負側の構成とが線対称の形状とされたが、そのような形状となっていなくてもよい。具体的には、１対の駆動腕７Ａおよび７Ｂが１対の被支持部５ａの間かつｘ軸方向に互いに離れた位置にてフレーム５からｙ軸方向に互いに並列に延び、検出腕９Ａが１対の駆動腕７Ａの間においてフレーム５から１対の駆動腕７Ａおよび７Ｂに対して並列に延びている場合において、駆動腕７Ｋおよび７Ｌは、１対の被支持部５ａの間となり、かつ検出腕９Ａに対してｘ軸方向の両側となる位置にて、フレーム５から互いに並列に、１対の駆動腕７Ａおよび７Ｂとは反対側に延びていればよい。また、検出腕９Ｂは、ｘ軸方向において１対の駆動腕７Ａおよび７Ｂの間となる位置にて、１対の駆動腕７Ｋおよび７Ｌの間で１対の駆動腕７Ｋおよび７Ｌに並列に延びていればよい。

【0133】

また、駆動腕７Ａ、７Ｂ、７Ｋおよび７Ｌによって上記のような励振を行う構成を採用しつつ、検出腕９Ａおよび９Ｂの一方を省略してもよい。この場合であっても、ｙ軸方向の両側に延びる２対以上の駆動腕７によってフレーム５の湾曲が実現される効果は奏される。

【0134】

＜第９実施形態＞
図１１（ａ）は、第９実施形態に係るセンサ素子の圧電体９０３を示す平面図である。当該センサ素子は、ｘ軸回りまたはｚ軸回りの角速度検出に供される。

【0135】

圧電体９０３は、第３または第４実施形態の圧電体３０３において、フレームの形状およびフレームの接続位置を変形したものである。具体的には、ユニット９０４Ａおよび９０４Ｂのフレーム９０５Ａおよび９０５Ｂはそれぞれ、直線状に延びているのではなく、台形の上底および１対の脚のように延びている。また、フレーム９０５Ａおよび９０５Ｂは、実装部１１と接合される被支持部９０５ａが共通化されており、互いに独立に実装部１１に接続されていない。

【0136】

このように、フレームの形状は、適宜な形状とされてよい。図示の形状以外にも、例えば、フレームの形状は、その全体が湾曲したり、その全体がｘ軸に対して傾斜したりするものであってもよい。駆動腕７および／または検出腕９は、フレームのｘ軸に対して傾斜している部分から延びていてもよい。このような変形は、第３または第４実施形態だけでなく、第１、第２、第５〜第８実施形態等の他の態様に適用されてもよい。

【0137】

なお、図示の例においては、フレーム９０５のうち台形の上底に相当する部分のみをフレームとして捉え、上底と脚との接続部を被支持部９０５ｂと捉えてもよく、この場合には、フレームは直線状であるといえる。

【0138】

＜第１０実施形態＞
図１１（ｂ）は、第１０実施形態に係るセンサ素子の圧電体１００３を示す平面図である。当該センサ素子は、ｘ軸回りまたはｚ軸回りの角速度検出に供される。

【0139】

圧電体１００３は、第９実施形態の圧電体９０３と同様に、第３または第４実施形態の圧電体３０３において、フレームの形状およびフレームの接続位置を変形したものである。具体的には、ユニット１００４Ａおよび１００４Ｂのフレーム１００５Ａおよび１００５Ｂそれぞれは、ｙ軸方向に延びる１対の共通部１００６と、その間に位置する矩形の３辺のように延びる部分とを含んでいる。また、フレーム１００５Ａおよび１００５Ｂは、実装部１１と接合される１対の共通部１００６が共通化されている。

【0140】

このように、２つのフレームは、駆動腕７よりも外側において互いに共通化されていてもよい。なお、図示の例においては、フレーム１００５から共通部１００６を除いた部分をフレームとして捉え、当該部分と共通部１００６との接続部を被支持部と捉えてもよいし、矩形の角部を被支持部１００５ｂとして捉え、矩形の１辺のみをフレームと捉えてもよい。

【0141】

＜多軸角速度センサ＞
（全体構成）
図１２は、上述した角速度センサを含む多軸角速度センサ１１５０の構成を示す平面図である。

【0142】

多軸角速度センサ１１５０は、例えば、ｘ軸回りの角速度を検出するｘ軸センサ３５１と、ｙ軸回りの角速度を検出するｙ軸センサ１１５１と、ｚ軸回りの角速度を検出するｚ軸センサ４５１とを有している。なお、図示の例では、ｘ軸センサ３５１として第３実施形態に係る角速度センサを示し、ｚ軸センサ４５１として第４実施形態に係る角速度センサを示しているが、ｘ軸センサ３５１およびｚ軸センサ４５１は、上述した他の実施形態の角速度センサとされてもよい。

【0143】

ｘ軸センサ３５１は、センサ素子３０１と、センサ素子３０１に電圧を印加する駆動回路１０３（図２（ｂ））と、センサ素子３０１から信号を検出する検出回路１０５（図２（ｃ））とを有するものである。これらの構成および動作については既に述べたとおりである。

【0144】

ｚ軸センサ４５１は、センサ素子４０１と、センサ素子４０１に電圧を印加する駆動回路１０３（図４（ｂ））と、センサ素子４０１から信号を検出する検出回路１０５（図４（ｃ））とを有するものである。これらの構成および動作については既に述べたとおりである。

【0145】

ｙ軸センサ１１５１は、センサ素子１１０１と、センサ素子１１０１に電圧を印加する駆動回路１０３（図２（ｂ））と、センサ素子１１０１から信号を検出する検出回路１０５（図２（ｃ））とを有するものである。

【0146】

ｙ軸センサ１１５１は、ｘ軸センサ３５１およびｚ軸センサ４５１と同様に、圧電振動式のものである。センサ素子１１０１は、圧電体１１０３を有している。圧電体１１０３は、例えば、基部１１０５と、基部１１０５に支持されている１以上の駆動腕７および１以上の検出腕９と、基部１１０５を支持する１対の実装部１１とを有している。

【0147】

センサ素子３０１、センサ素子１１０１およびセンサ素子４０１は、例えば、ｘ軸方向に配列されている。なお、３つのセンサ素子の並び順は図示以外のものであってもよい。これらのセンサ素子の圧電体は、例えば、一体的に形成されて互いに固定されている。すなわち、多軸角速度センサ１１５０は、センサ素子３０１の圧電体３０３、センサ素子１１０１の圧電体１１０３およびセンサ素子４０１の圧電体３０３を含む圧電体１１０２を有している。具体的には、例えば、これらの圧電体は、隣り合うもの同士で実装部１１を共用するように固定されており、圧電体１１０２は、合計で４つの実装部１１を有している。

【0148】

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

【0149】

ｘ軸センサ３５１、ｙ軸センサ１１５１およびｚ軸センサ４５１において、駆動回路１０３は共用されてよい。別の観点では、これら３つの角速度センサの圧電体を励振するときの周波数は同一とされてよい。このとき、励振用の１対のパッド１３は、３つの角速度センサにおいて共用されてよい。従って、多軸角速度センサ１１５０は、励振用の２つのパッド１３と、各角速度センサにおける検出用の２つのパッド１３とを含む、合計８つのパッド１３を含んでいればよい。図示の例では、８つのパッド１３は、上述のように共用化された４つの実装部１１それぞれの端部に設けられている。なお、駆動回路１０３は、３つの角速度センサの一部または全部において共用されなくてもよく、この場合において、８つを超えるパッド１３が実装部１１の適宜な位置に設けられてよい。また、この場合において、３つの角速度センサの圧電体を励振するときの周波数は、互いに異なっていてもよいし、互いに同一であってもよい。

【0150】

（ｙ軸センサ）
ｙ軸センサ１１５１は、公知のものを含め、種々の構成とされてよく、以下では、その一例について説明する。

【0151】

圧電体１１０３は、例えば、ｙ軸に平行な不図示の対称軸に対して線対称に構成されており、基部１１０５からｙ軸方向の一方側（図示の例では正側）に延びる４本（２対）の駆動腕７Ｏ、７Ｐ、７Ｑおよび７Ｒと、基部１１０５から駆動腕７とは反対側へ延びる２本の検出腕９Ｃおよび９Ｄを有している。

【0152】

図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、圧電体１１０３の励振状態を説明するための模式的な平面図である。

【0153】

４本の駆動腕７Ｏ、７Ｐ、７Ｑおよび７Ｒは、例えば、第３または第４実施形態の駆動腕７Ｃ、７Ｄ、７Ｅおよび７Ｆと同様に、ｘ軸方向の同一側（正側または負側）に位置する２本同士がｘ軸方向において互いに同一側へ曲がり、かつｘ軸方向の正側に位置する２本とｘ軸方向の負側に位置する２本とがｘ軸方向において互いに逆側へ曲がるように励振される。なお、この駆動腕７の振動によって、基部１１０５は湾曲する必要はなく、また、検出腕９Ｃおよび９Ｄは振動する必要はない。

【0154】

上記の動作から理解されるように、圧電体１１０３の励振電極１５の配置および接続は、第３または第４実施形態と同様でよい。そして、全ての励振電極１５は、２つのパッド１３を介して駆動回路１０３に接続される。

【0155】

図１３（ｃ）および図１３（ｄ）は、圧電体１１０３のコリオリの力による振動を説明するための模式的な斜視図である。

【0156】

上記のように駆動腕７が振動されている状態で、圧電体１１０３がｙ軸回りに回転されると、駆動腕７には、振動方向（ｘ軸方向）および回転軸（ｙ軸）に直交する方向（ｚ軸方向）にコリオリの力が作用する。その結果、駆動腕７は、ｚ軸方向において撓み変形するように振動する。ｘ軸方向の負側に位置する駆動腕７Ｏおよび７Ｐと、ｘ軸方向の正側に位置する駆動腕７Ｑおよび７Ｒとは、ｘ軸方向において互いに逆側に振動していることから、回転軸回り（ｙ軸回り）において同一側へ曲がるように振動する。すなわち、両者は、ｚ軸方向において互いに逆側へ曲がるように振動する。

【0157】

この駆動腕７のｚ軸方向における振動は、基部１１０５を介して検出腕９Ｃおよび９Ｄに伝わる。そして、検出腕９は、ｘ軸方向において同一側に位置する駆動腕７とはｚ軸方向の逆側へ曲がるように振動する。また、２つの検出腕９は、ｚ軸方向において互いに逆側へ曲がるように振動する。

【0158】

このような検出腕９に生じる信号を取り出すために、例えば、各検出腕９においては、第１実施形態において示した配置および接続の検出電極１７（図２（ａ）および図２（ｂ））が設けられる。また、互いに逆側へ曲がる２つの検出腕９の信号を加算するために、２つの検出腕９間においては、検出電極１７Ａと検出電極１７Ｂとが配線１９によって接続される。そして、全ての検出電極１７は、２つのパッド１３を介して検出回路１０５に接続される。

【0159】

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

【0160】

なお、以上の実施形態において、ｙ軸センサに係る駆動腕７Ｏ〜７Ｒを除いて、いずれの駆動腕７も第１駆動腕の一例である。ｙ軸センサに係る検出腕９Ｃおよび９Ｄを除いて、いずれの検出腕９も検出腕の一例である。第７および第８実施形態において、駆動腕７Ａおよび７Ｂは、１対の第１駆動腕の一例であり、駆動腕７Ｋおよび７Ｌは、１対の第２駆動腕の一例である。励振電極１５Ａは第１励振電極の一例であり、励振電極１５Ｂは第２励振電極の一例である。検出電極１７Ａは、第１検出電極の一例であり、検出電極１７Ｂは、第２検出電極の一例である。検出電極２１７Ａは、別の観点の第１検出電極の一例であり、検出電極２１７Ｂは、別の観点の第２検出電極の一例である。ｙ軸センサに係る駆動腕７Ｏ〜７Ｒはｙ軸駆動腕の一例であり、ｙ軸センサに係る検出腕９Ｃおよび９Ｄはｙ軸検出腕の一例である。

【0161】

本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。

【0162】

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

【0163】

駆動腕および検出腕は、ｙ軸方向に延びていれば、ｙ軸に平行でなくてもよい。圧電体は、ｙ軸方向の一方側に延びる（少なくとも）１対の駆動腕、およびｙ軸方向の他方側に延びる１本の検出腕のみを有する構成（２つ又のフォークのような形状）であってもよい。すなわち、１対の駆動腕と、検出腕とは、同一方向に（並列に）延びている必要はない。この場合、例えば、駆動腕と検出腕とがｘ軸方向において互いに当接するおそれがない。１本のフレームから延びる駆動腕の本数と検出腕の本数との組み合わせは適宜である。例えば、１対の駆動腕に対して、ｙ軸方向の正側に延びる検出腕と、ｙ軸方向の負側に延びる検出腕とが設けられてもよい。また、１対の駆動腕の間に、互いに並列に延びる２本以上の検出腕が設けられてもよい。

【0164】

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

【0165】

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

【符号の説明】

【0166】

１…センサ素子、３…圧電体、５…フレーム、５ａ…被支持部、７…駆動腕（第１駆動腕）、９…検出腕、１０３…駆動回路、１０５…検出回路。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】