(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動体と、
前記振動体から延出している梁と、を備え、
前記梁は、
Ｘ軸に沿って、前記振動体から離れる方向に延出している第１延出部と、
前記第１延出部からＹ軸に沿って、前記振動体から離れる方向に延出している第２延出部と、
前記第２延出部から前記Ｘ軸に沿って、前記振動体側に近づく方向に延出しており、かつ、前記第１延出部よりも前記振動体から離れて配置されている第３延出部と、
Ｚ軸方向からの平面視で、前記第１延出部と前記第２延出部とに跨っている外縁であって、前記振動体側に位置している第１異形部と、
前記Ｚ軸方向からの平面視で、前記第２延出部と前記第３延出部とに跨っている外縁であって、前記振動体側に位置し、かつ、前記第１異形部と離れている第２異形部と、
を有していることを特徴とする振動素子。
【請求項２】
請求項１に記載の振動素子であって、
前記振動体は、
基部と、
前記基部から延出している振動腕と、を有し、
前記梁は、
前記基部から延出していることを特徴とする振動素子。
【請求項３】
請求項１または２に記載の振動素子であって、
前記振動素子の厚さをＴとし、前記第１延出部と前記第３延出部との間隔をＷ１としたときに、Ｗ１／Ｔ≧０．７３であることを特徴とする振動素子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の振動素子であって、
前記梁の前記振動体側とは反対側と接続されている支持部を備えていることを特徴とする振動素子。
【請求項５】
請求項４に記載の振動素子と、
前記振動素子が載置されている支持台と、
前記振動素子の前記支持部を前記支持台に取り付けている固定部材と、を備え、
前記固定部材は、弾性を有する材料であることを特徴とする振動素子の支持構造。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の振動素子と、
前記振動素子を駆動振動させるための駆動回路と、
を備えていることを特徴とする振動デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角速度の検出に用いる振動ジャイロ素子、振動ジャイロ素子の支持構造及びジャイロセンサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、撮像機器の手ぶれ補正や、ＧＰＳ衛星信号を用いた車両等の移動体ナビゲーションシステムの姿勢制御に、振動ジャイロ素子を容器に収容し、角速度を検出するジャイロセンサーが多く用いられている。
振動ジャイロ素子として、例えば、中央の基部から延出する検出振動系と、略Ｔ字型の駆動振動系を中央の基部に左右対称となるように配置したダブルＴ型と呼ばれる振動ジャイロ素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２０１１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の振動ジャイロ素子の基部と支持部とを接続する梁は、振動ジャイロ素子の感度（以下、検出感度ともいう）の向上及び耐衝撃性の向上などを目的として、一部が略Ｓ字状に屈曲して形成されているものがある（例えば、特許文献１の図５参照）。
ところで、上記の振動ジャイロ素子は、圧電材料である水晶を基材として、所定の方向にカットした平板から、フォトリソグラフィ技術を用いたエッチングにより形成されているものが多い。
【０００５】
しかしながら、水晶は、エッチングにおいて結晶軸に対するエッチング方向によって、エッチングレート（エッチングの進行速度）が異なる異方性を有する。
このことから、振動ジャイロ素子は、例えば、特許文献１の図５に示されているような、基部１０からＸ軸のプラス方向に延出し、Ｙ軸方向に屈曲した後、Ｘ軸のマイナス方向に折り返す梁３０ｂ，３１ｂの、折り返し部の各角部の内側に、平面視において、角部の内側を隅切りしたような略三角形のヒレ状の異形部が生じることがある。
そして、振動ジャイロ素子は、上記異形部が、平面視において互いに接することがある。
【０００６】
これにより、振動ジャイロ素子は、上記異形部の互いに接している部分を中心とした周辺領域が、平面視において切り欠き状となることから、外部から振動、衝撃などが加わり梁が撓む際に、この部分に応力集中が発生し、耐衝撃性が低下する虞がある。
この結果、振動ジャイロ素子は、梁が破損する虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］本適用例にかかる振動ジャイロ素子は、水晶を基材とし、Ｘ軸とＹ軸とで規定される平面に沿った平板状に形成され、Ｚ軸方向に厚みを有する振動ジャイロ素子であって、基部と、前記基部から前記Ｙ軸に沿って、一方が前記Ｙ軸のプラス方向へ延出され、他方が前記Ｙ軸のマイナス方向へ延出された１対の検出用振動腕と、前記基部から前記Ｘ軸に沿って、一方が前記Ｘ軸のプラス方向へ延出され、他方が前記Ｘ軸のマイナス方向へ延出された１対の連結腕と、前記各連結腕の先端側から前記Ｙ軸に沿って、一方が前記Ｙ軸のプラス方向へ延出され、他方が前記Ｙ軸のマイナス方向へ延出された各１対の駆動用振動腕と、前記基部から延出される少なくとも２本の梁と、前記各梁の先端部に接続される支持部とを備え、前記各梁はエッチングにより形成されると共に、前記各梁の１つである第１の梁が、前記Ｘ軸方向において、前記基部よりプラス側に位置する前記連結腕と、前記Ｙ軸方向において、前記基部よりプラス側に位置する前記検出用振動腕との間の前記基部の外縁から延出され、前記第１の梁は、前記基部から前記Ｘ軸に沿って前記Ｘ軸のプラス方向に延出する第１延出部と、前記第１延出部の先端部から前記Ｙ軸に沿って前記Ｙ軸のプラス方向に延出する第２延出部と、前記第２延出部の先端部から前記Ｘ軸に沿って前記Ｘ軸のマイナス方向に延出する第３延出部とを含む第１折り返し部を有して構成され、前記第１延出部と前記第３延出部とは、前記第１折り返し部の前記第１延出部と前記第２延出部とで形成される角部の内側に生じる第１異形部と、前記第２延出部と前記第３延出部とで形成される角部の内側に生じる第２異形部とが、平面視において互いに接しない間隔で配置されていることを特徴とする。
【０００９】
これによれば、振動ジャイロ素子は、第１の梁が、基部からＸ軸に沿ってＸ軸のプラス方向に延出する第１延出部と、第１延出部の先端部からＹ軸に沿ってＹ軸のプラス方向に延出する第２延出部と、第２延出部の先端部からＸ軸に沿ってＸ軸のマイナス方向に延出する第３延出部とを含む第１折り返し部を有して構成されている。
そして、第１折り返し部の第１延出部と第３延出部とは、角部の内側に生じる第１異形部と第２異形部とが、平面視において互いに接しない間隔で配置されている。
したがって、振動ジャイロ素子は、第１異形部と第２異形部とが、平面視において互いに接しないことから、第１折り返し部に従来のような切り欠き状部分が形成されず、外部から振動、衝撃などが加わり第１の梁が撓んだ際の、第１折り返し部における応力集中が緩和される。
この結果、振動ジャイロ素子は、第１の梁の耐衝撃性が向上することから、第１の梁の破損を低減できる。
なお、本発明に係る記載では、「Ｘ軸」という文言を、Ｘ軸及びＸ軸を中心に０度より大きく２度以下の範囲の傾斜をした軸を意味するものとして用いる。「Ｙ軸」および「Ｚ軸」についても同様とする。
【００１０】
［適用例２］上記適用例にかかる振動ジャイロ素子において、前記振動ジャイロ素子の前記厚みをＴとし、前記第１折り返し部の前記第１延出部と前記第３延出部との間隔をＷ１としたときに、Ｗ１／Ｔ≧０．７３であることが好ましい。
【００１１】
これによれば、振動ジャイロ素子は、Ｗ１／Ｔ≧０．７３である。
この結果、振動ジャイロ素子は、第１異形部と第２異形部とが、平面視において互いに接しないことから、第１折り返し部に、従来のような切り欠き状部分が形成されない。
これにより、振動ジャイロ素子は、外部から振動、衝撃などが加わり第１の梁が撓んだ際の、第１折り返し部における応力集中が緩和される。
この結果、振動ジャイロ素子は、第１の梁の耐衝撃性が向上することから、第１の梁の破損を低減できる。
【００１２】
［適用例３］上記適用例にかかる振動ジャイロ素子において、前記各梁の１つである第２の梁が、前記Ｘ軸方向において、前記基部よりプラス側に位置する前記連結腕と、前記Ｙ軸方向において、前記基部よりマイナス側に位置する前記検出用振動腕との間の前記基部の外縁から延出され、前記第２の梁は、前記基部から前記Ｘ軸に沿って前記Ｘ軸のプラス方向に延出する第４延出部と、前記第４延出部の先端部から前記Ｙ軸に沿って前記Ｙ軸のマイナス方向に延出する第５延出部と、前記第５延出部の先端部から前記Ｘ軸に沿って前記Ｘ軸のマイナス方向に延出する第６延出部とを含む第２折り返し部を有して構成され、前記第４延出部と前記第６延出部とは、前記第２折り返し部の前記第４延出部と前記第５延出部とで形成される角部の内側に生じる第３異形部と、前記第５延出部と前記第６延出部とで形成される角部の内側に生じる第４異形部とが、平面視において互いに接しない間隔で配置されていることが好ましい。
【００１３】
これによれば、振動ジャイロ素子は、第２の梁が、基部からＸ軸に沿ってＸ軸のプラス方向に延出する第４延出部と、第４延出部の先端部からＹ軸に沿ってＹ軸のマイナス方向に延出する第５延出部と、第５延出部の先端部からＸ軸に沿ってＸ軸のマイナス方向に延出する第６延出部とを含む第２折り返し部を有して構成されている。
そして、第４延出部と第６延出部とは、角部の内側に生じる第３異形部と第４異形部とが、平面視において互いに接しない間隔で配置されている。
したがって、振動ジャイロ素子は、第３異形部と第４異形部とが、平面視において互いに接しないことから、第２折り返し部に従来のような切り欠き状部分が形成されず、外部から振動、衝撃などが加わり第２の梁が撓んだ際の、第２折り返し部における応力集中が緩和される。
この結果、振動ジャイロ素子は、上記適用例の第１の梁に加えて、第２の梁の耐衝撃性が向上することから、第１の梁及び第２の梁の破損を低減できる。
【００１４】
［適用例４］上記適用例にかかる振動ジャイロ素子において、前記振動ジャイロ素子の前記厚みをＴとし、前記第２折り返し部の前記第４延出部と前記第６延出部との間隔をＷ２としたときに、Ｗ２／Ｔ≧０．７３であることが好ましい。
【００１５】
これによれば、振動ジャイロ素子は、Ｗ２／Ｔ≧０．７３である。
この結果、振動ジャイロ素子は、第３異形部と第４異形部とが、平面視において互いに接しないことから、第２折り返し部に、従来のような切り欠き状部分が形成されない。
これにより、振動ジャイロ素子は、外部から振動、衝撃などが加わり第２の梁が撓んだ際の、第２折り返し部における応力集中が緩和される。
この結果、振動ジャイロ素子は、第２の梁の耐衝撃性が向上することから、第２の梁の破損を低減できる。
【００１６】
［適用例５］上記適用例にかかる振動ジャイロ素子において、前記各梁の１つである第３の梁が、前記Ｘ軸方向において、前記基部よりマイナス側に位置する前記連結腕と、前記Ｙ軸方向において、前記基部よりプラス側に位置する前記検出用振動腕との間の前記基部の外縁から延出され、前記第３の梁は、前記基部から前記Ｘ軸に沿って前記Ｘ軸のマイナス方向に延出する第７延出部と、前記第７延出部の先端部から前記Ｙ軸に沿って前記Ｙ軸のプラス方向に延出する第８延出部と、前記第８延出部の先端部から前記Ｘ軸に沿って前記Ｘ軸のプラス方向に延出する第９延出部と、前記第９延出部の先端部から前記Ｙ軸に沿って前記Ｙ軸のプラス方向に延出する第１０延出部と、前記第１０延出部の先端部から前記Ｘ軸に沿って前記Ｘ軸のマイナス方向に延出する第１１延出部とを含む第３折り返し部を有して構成されていることが好ましい。
【００１７】
これによれば、振動ジャイロ素子は、第３の梁が、基部からＸ軸に沿ってＸ軸のマイナス方向に延出する第７延出部と、第７延出部の先端部からＹ軸に沿ってＹ軸のプラス方向に延出する第８延出部と、第８延出部の先端部からＸ軸に沿ってＸ軸のプラス方向に延出する第９延出部と、第９延出部の先端部からＹ軸に沿ってＹ軸のプラス方向に延出する第１０延出部と、第１０延出部の先端部からＸ軸に沿ってＸ軸のマイナス方向に延出する第１１延出部とを含む第３折り返し部を有して構成されている。
【００１８】
この結果、振動ジャイロ素子は、第３の梁の第３折り返し部が２箇所で折り返されていることから、上記第１の梁及び第２の梁と比較して、梁の全長を長くすることができる。
これにより、振動ジャイロ素子は、梁の弾性が向上することから、検出感度及び耐衝撃性を向上させることができる。
【００１９】
［適用例６］上記適用例にかかる振動ジャイロ素子において、前記各梁の１つである第４の梁が、前記Ｘ軸方向において、前記基部よりマイナス側に位置する前記連結腕と、前記Ｙ軸方向において、前記基部よりマイナス側に位置する前記検出用振動腕との間の前記基部の外縁から延出され、前記第４の梁は、前記基部から前記Ｘ軸に沿って前記Ｘ軸のマイナス方向に延出する第１２延出部と、前記第１２延出部の先端部から前記Ｙ軸に沿って前記Ｙ軸のマイナス方向に延出する第１３延出部と、前記第１３延出部の先端部から前記Ｘ軸に沿って前記Ｘ軸のプラス方向に延出する第１４延出部と、前記第１４延出部の先端部から前記Ｙ軸に沿って前記Ｙ軸のマイナス方向に延出する第１５延出部と、前記第１５延出部の先端部から前記Ｘ軸に沿って前記Ｘ軸のマイナス方向に延出する第１６延出部とを含む第４折り返し部を有して構成されていることが好ましい。
【００２０】
これによれば、振動ジャイロ素子は、第４の梁が、基部からＸ軸に沿ってＸ軸のマイナス方向に延出する第１２延出部と、第１２延出部の先端部からＹ軸に沿ってＹ軸のマイナス方向に延出する第１３延出部と、第１３延出部の先端部からＸ軸に沿ってＸ軸のプラス方向に延出する第１４延出部と、第１４延出部の先端部からＹ軸に沿ってＹ軸のマイナス方向に延出する第１５延出部と、第１５延出部の先端部からＸ軸に沿ってＸ軸のマイナス方向に延出する第１６延出部とを含む第４折り返し部を有して構成されている。
【００２１】
この結果、振動ジャイロ素子は、第４の梁の第４折り返し部が２箇所で折り返されていることから、上記第１の梁及び第２の梁と比較して、梁の全長を長くすることができる。
これにより、振動ジャイロ素子は、梁の弾性が向上することから、検出感度及び耐衝撃性を向上させることができる。
【００２２】
［適用例７］上記適用例にかかる振動ジャイロ素子において、前記各梁が、前記振動ジャイロ素子の重心に対して回転対称であることが好ましい。
【００２３】
これによれば、振動ジャイロ素子は、各梁が振動ジャイロ素子の重心に対して回転対称であることから、全体のバランスを確保でき、安定した姿勢を保つことができる。
【００２４】
［適用例８］本適用例にかかる振動ジャイロ素子の支持構造は、上記適用例のいずれかに記載の振動ジャイロ素子と、前記振動ジャイロ素子が載置される支持台と、前記振動ジャイロ素子の前記支持部と前記支持台とを固定するための固定部材とを備え、前記固定部材は、弾性を有する材料であることが好ましい。
【００２５】
これによれば、振動ジャイロ素子の支持構造は、固定部材が弾性を有する材料であることから、外部からの振動、衝撃を緩和し、振動ジャイロ素子の駆動振動および検出振動を安定に保つことができる。
また、振動ジャイロ素子の支持構造は、振動ジャイロ素子の支持部に漏洩してきている微小な振動を、固定部材が緩衝材として吸収することから、微小な振動による駆動振動及び検出振動への影響を低減することができる。
【００２６】
［適用例９］本適用例にかかるジャイロセンサーは、上記適用例のいずれかに記載の振動ジャイロ素子と、前記振動ジャイロ素子が載置される支持台と、前記振動ジャイロ素子の前記支持部と前記支持台とを固定するための固定部材と、前記振動ジャイロ素子を駆動振動させるための駆動回路と、前記振動ジャイロ素子に角速度が加わったときに前記振動ジャイロ素子に生じる検出振動を検出する検出回路とを備えることを特徴とする。
【００２７】
これによれば、ジャイロセンサーは、耐衝撃性などが向上した振動ジャイロ素子を、振動ジャイロ素子の基部に漏洩する駆動振動を抑制し、角速度の誤検出を防止する支持構造を用いて搭載可能なことから、特性の優れたジャイロセンサーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施形態の振動ジャイロ素子を示す模式平面図。
【図２】図１のＡ部の拡大図。
【図３】振動ジャイロ素子の動作を説明する模式平面図。
【図４】振動ジャイロ素子の動作を説明する模式平面図。
【図５】ジャイロセンサーの概略構成を示す模式断面図。
【図６】振動ジャイロ素子の変形例１を示す模式平面図。
【図７】図６のＪ部の拡大図。
【図８】振動ジャイロ素子の変形例２を示す模式平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。
（実施形態）
【００３０】
図１は、本実施形態の振動ジャイロ素子を示す模式平面図である。図２は、図１のＡ部の拡大図である。
振動ジャイロ素子１は、圧電材料である水晶を基材（主要部分を構成する材料）として形成されている。水晶は、電気軸と呼ばれるＸ軸、機械軸と呼ばれるＹ軸及び光学軸と呼ばれるＺ軸を有している。
そして、振動ジャイロ素子１は、水晶結晶軸において直交するＸ軸及びＹ軸で規定される平面に沿って切り出されて平板状に加工され、平面と直交するＺ軸方向に所定の厚みを有している。なお、所定の厚みは、発振周波数（共振周波数）、外形サイズ、加工性などにより適宜設定される。
【００３１】
また、振動ジャイロ素子１をなす平板は、水晶からの切り出し角度の誤差を、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の各々につき多少の範囲で許容できる。例えば、Ｘ軸を中心に０度から２度の範囲で回転して切り出したものを使用することができる。Ｙ軸及びＺ軸についても同様である。
振動ジャイロ素子１は、フォトリソグラフィ技術を用いたエッチング（ウエットエッチングまたはドライエッチング）により形成されている。なお、振動ジャイロ素子１は、１枚の水晶ウエハーから複数個取りすることが可能である。
【００３２】
図１に示すように、振動ジャイロ素子１は、ダブルＴ型と呼ばれる構成となっている。
振動ジャイロ素子１は、中心部分に位置する基部１０と、基部１０からＹ軸に沿って、直線状に、一方がＹ軸のプラス方向へ延出され、他方がＹ軸のマイナス方向へ延出された１対の検出用振動腕１１ａ，１１ｂと、検出用振動腕１１ａ，１１ｂと直交するように、基部１０からＸ軸に沿って、直線状に、一方がＸ軸のプラス方向へ延出され、他方がＸ軸のマイナス方向へ延出された１対の連結腕１３ａ，１３ｂと、検出用振動腕１１ａ，１１ｂと平行になるように、各連結腕１３ａ，１３ｂの先端側からＹ軸に沿って、直線状に、一方がＹ軸のプラス方向へ延出され、他方がＹ軸のマイナス方向へ延出された各１対の駆動用振動腕１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂとを備えている。
【００３３】
また、振動ジャイロ素子１は、検出用振動腕１１ａ，１１ｂに、図示しない検出電極が形成され、駆動用振動腕１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂに、図示しない駆動電極が形成されている。
振動ジャイロ素子１は、検出用振動腕１１ａ，１１ｂで、角速度を検出する検出振動系を構成し、連結腕１３ａ，１３ｂと駆動用振動腕１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂとで、振動ジャイロ素子１を駆動する駆動振動系を構成している。
【００３４】
また、検出用振動腕１１ａ，１１ｂのそれぞれの先端部には、重り部１２ａ，１２ｂが形成され、駆動用振動腕１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂのそれぞれの先端部には、重り部１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂが形成されている。
これにより、振動ジャイロ素子１は、小型化および角速度の検出感度の向上が図られている。なお、検出用振動腕１１ａ，１１ｂには、重り部１２ａ，１２ｂが含まれ、駆動用振動腕１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂには、重り部１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂが含まれている。
【００３５】
さらに、振動ジャイロ素子１は、基部１０から４本の梁２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂが延出されている。
梁２０ａは、連結腕１３ａと検出用振動腕１１ａとの間の基部１０の外縁から延出されている。
第１の梁としての梁２０ｂは、Ｘ軸方向において、基部１０よりプラス側に位置する連結腕１３ｂと、Ｙ軸方向において、基部１０よりプラス側に位置する検出用振動腕１１ａとの間の基部１０の外縁から延出されている。
梁２１ａは、連結腕１３ａと検出用振動腕１１ｂとの間の基部１０の外縁から延出されている。
そして、第２の梁としての梁２１ｂは、Ｘ軸方向において、基部１０よりプラス側に位置する連結腕１３ｂと、Ｙ軸方向において、基部１０よりマイナス側に位置する検出用振動腕１１ｂとの間の基部１０の外縁から延出されている。
【００３６】
梁２０ｂは、基部１０からＸ軸に沿って、Ｘ軸のプラス方向に延出する第１延出部２０ｂ１と、第１延出部２０ｂ１の先端部からＹ軸に沿って、Ｙ軸のプラス方向に延出する第２延出部２０ｂ２と、第２延出部２０ｂ２の先端部からＸ軸に沿って、Ｘ軸のマイナス方向に延出する第３延出部２０ｂ３とを含む第１折り返し部２０ｃを有して構成されている。
【００３７】
梁２１ｂは、基部１０からＸ軸に沿って、Ｘ軸のプラス方向に延出する第４延出部２１ｂ１と、第４延出部２１ｂ１の先端部からＹ軸に沿って、Ｙ軸のマイナス方向に延出する第５延出部２１ｂ２と、第５延出部２１ｂ２の先端部からＸ軸に沿って、Ｘ軸のマイナス方向に延出する第６延出部２１ｂ３とを含む第２折り返し部２１ｃを有して構成されている。
【００３８】
なお、振動ジャイロ素子１の各梁２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂは、振動ジャイロ素子１の重心Ｇに対して回転対称である。具体的には、梁２０ａと梁２１ｂとが、振動ジャイロ素子１の重心Ｇを回転中心として回転対称形状であり、梁２１ａと梁２０ｂとが、振動ジャイロ素子１の重心Ｇを回転中心として回転対称形状である。
これにより、梁２０ａには、第２折り返し部２１ｃと回転対称形状の折り返し部２０ｄが形成され、梁２１ａには、第１折り返し部２０ｃと回転対称形状の折り返し部２１ｄが形成されている。
【００３９】
梁２０ａ，２０ｂの先端部は、Ｙ軸方向において、検出用振動腕１１ａよりプラス側に位置しＸ軸に沿って延在する支持部２２に接続され、梁２１ａ，２１ｂの先端部は、Ｙ軸方向において、検出用振動腕１１ｂよりマイナス側に位置しＸ軸に沿って延在する支持部２３に接続されている。
なお、支持部２２と支持部２３とは、振動ジャイロ素子１の重心Ｇを回転中心として、回転対称形状となっていることが、バランス上好ましい。
振動ジャイロ素子１は、支持部２２，２３が後述する支持台などに固定されることにより、支持される。
【００４０】
ここで、梁２０ｂの第１折り返し部２０ｃ及び梁２１ｂの第２折り返し部２１ｃについて詳述する。
図２に示すように、梁２０ｂの第１折り返し部２０ｃには、第１延出部２０ｂ１と第２延出部２０ｂ２とで角部２０ｃ１が形成され、第２延出部２０ｂ２と第３延出部２０ｂ３とで角部２０ｃ２が形成されている。
上述したように、振動ジャイロ素子１は、水晶を基材としてエッチング（主としてウエットエッチング）により形成されている。水晶は、エッチングに対して異方性（以下、エッチング異方性ともいう）を有しており、結晶軸に対するエッチング方向によってエッチングレートが異なる。
【００４１】
これにより、第１折り返し部２０ｃの角部２０ｃ１，２０ｃ２の内側には、平面視において、角部２０ｃ１，２０ｃ２の内側を隅切りしたような、エッチング未済部分である略三角形のヒレ状の第１異形部Ｈ１、第２異形部Ｈ２が生じる。
なお、この第１異形部Ｈ１、第２異形部Ｈ２は、小さくしようとするとオーバーエッチングとなり、振動ジャイロ素子１における本来必要な形状を損ねることになる。したがって、振動ジャイロ素子１において、第１異形部Ｈ１、第２異形部Ｈ２の除去は、非常に困難であるといえる。
これらを踏まえて、梁２０ｂの第１折り返し部２０ｃの第１延出部２０ｂ１と、第３延出部２０ｂ３とは、角部２０ｃ１の内側に生じる第１異形部Ｈ１と、角部２０ｃ２の内側に生じる第２異形部Ｈ２とが、平面視において互いに接しない間隔Ｗ１を有して配置されている。
【００４２】
一方、梁２１ｂの第２折り返し部２１ｃには、第４延出部２１ｂ１と第５延出部２１ｂ２とで角部２１ｃ１が形成され、第５延出部２１ｂ２と第６延出部２１ｂ３とで角部２１ｃ２が形成されている。
【００４３】
梁２０ｂと同様に、梁２１ｂの第２折り返し部２１ｃの角部２１ｃ１，２１ｃ２の内側には、平面視において、角部２１ｃ１，２１ｃ２の内側を隅切りしたような、エッチング未済部分である略三角形のヒレ状の第３異形部Ｈ３、第４異形部Ｈ４が生じる。
なお、梁２０ｂと同様に、この第３異形部Ｈ３、第４異形部Ｈ４は、小さくしようとするとオーバーエッチングとなり、振動ジャイロ素子１における本来必要な形状を損ねることになる。したがって、振動ジャイロ素子１において、第３異形部Ｈ３、第４異形部Ｈ４の除去は、非常に困難であるといえる。
これらを踏まえて、梁２１ｂの第２折り返し部２１ｃの第４延出部２１ｂ１と、第６延出部２１ｂ３とは、角部２１ｃ１の内側に生じる第３異形部Ｈ３と、角部２１ｃ２の内側に生じる第４異形部Ｈ４とが、平面視において互いに接しない間隔Ｗ２を有して配置されている。
【００４４】
これにより、振動ジャイロ素子１は、梁２０ｂの第１異形部Ｈ１と第２異形部Ｈ２とが、平面視において互いに接しない位置にあり、梁２１ｂの第３異形部Ｈ３と第４異形部Ｈ４とが、平面視において互いに接しない位置にある。
このことから、振動ジャイロ素子１は、従来のような、第１異形部Ｈ１と２点鎖線で示す第２異形部Ｈ２’とが、平面視において互いに接することによる切り欠き状部分Ｋ１が形成されず、第３異形部Ｈ３と２点鎖線で示す第４異形部Ｈ４’とが、平面視において互いに接することによる切り欠き状部分Ｋ２が形成されない。
この結果、振動ジャイロ素子１は、外部から振動、衝撃などが加わり梁２０ｂ，２１ｂが撓んだ際の、第１折り返し部２０ｃ及び第２折り返し部２１ｃに発生する応力集中の緩和を図ることができる。
【００４５】
なお、間隔Ｗ１，Ｗ２の具体的数値としては、振動ジャイロ素子１の厚みをＴとしたときに、Ｗ１／Ｔ≧０．７３、Ｗ２／Ｔ≧０．７３であることが好ましく、Ｗ１／Ｔ≧０．８３、Ｗ２／Ｔ≧０．８３であることが、マージンを得る上でより好ましく、Ｗ１／Ｔ≧１．６７、Ｗ２／Ｔ≧１．６７であることが、よりマージンを得る上で特に好ましい。
より具体的には、例えば、振動ジャイロ素子１の厚みＴを１００μｍとしたときに、間隔Ｗ１，Ｗ２は、７３μｍ以上が好ましく、８３μｍ以上がより好ましく、１６７μｍ以上が特に好ましい。
また、間隔Ｗ１，Ｗ２の上限に関しては、検出感度上の制約、外形サイズ上の制約、及び加工上の制約などから自ずと設定され得る。
【００４６】
なお、振動ジャイロ素子１において、梁２０ａ，２１ａの折り返し部２０ｄ，２１ｄは、梁２０ｂ，２１ｂの第１折り返し部２０ｃ及び第２折り返し部２１ｃと、折り返し方向が逆となることから、エッチング異方性により、角部の内側に上記のような異形部が生じない。
また、振動ジャイロ素子１において、エッチング異方性により、梁２０ａの根元部と基部１０との間の角部、連結腕１３ａの根元部と基部１０との間の各角部、梁２１ａの根元部と基部１０との間の角部に、上記と同様の異形部が生じる虞があることから、梁２０ａの根元部と基部１０との間隔及び梁２１ａの根元部と基部１０との間隔は、広い方が好ましい。
【００４７】
ここで、振動ジャイロ素子１の動作について説明する。
図３及び図４は、振動ジャイロ素子の動作を説明する模式平面図である。図３は駆動振動状態を示し、図４は、角速度が加わった状態における検出振動状態を示している。
なお、図３及び図４において、振動状態を簡易に表現するために、各振動腕及び各梁は線で表し、支持部は省略してある。
【００４８】
図３において、振動ジャイロ素子１の駆動振動状態を説明する。
まず、振動ジャイロ素子１は角速度が加わらない状態において、駆動用振動腕１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂが矢印Ｅで示す方向に屈曲振動を行う。この屈曲振動は、実線で示す振動姿態と２点鎖線で示す振動姿態を所定の周波数で繰り返している。
このとき、基部１０には、矢印Ｆで示すような力が働く。つまり、駆動用振動腕１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂの屈曲振動に従い、基部１０には、引張りと圧縮の力が交互に働く振動が発生する。
この振動は、駆動用振動腕１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂの屈曲振動に比べて微小な振動である。
【００４９】
この微小な振動は、紙面左右（連結腕１３ａ側及び連結腕１３ｂ側）の駆動振動バランスが崩れた場合には、基部１０を回転させるように働き、検出用振動腕１１ａ，１１ｂを微小に振動させようとするが、根元部分が基部１０から駆動用振動腕１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂと直交する向きに延出した梁２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂによって基部１０の振動が抑制される。
これにより、検出用振動腕１１ａ，１１ｂは、振動することがない。
【００５０】
次に、この駆動振動を行っている状態で、振動ジャイロ素子１にＺ軸回りの角速度ωが加わると、振動ジャイロ素子１は、図４に示すような振動を行う。
まず、図４（ａ）に示すように、駆動振動系を構成する駆動用振動腕１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ及び連結腕１３ａ，１３ｂには、矢印Ｂ方向のコリオリ力が働く。また同時に、検出用振動腕１１ａ，１１ｂは、矢印Ｂ方向のコリオリ力に呼応して、矢印Ｃ方向に変形する。
【００５１】
その後、図４（ｂ）に示すように、駆動用振動腕１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ及び連結腕１３ａ，１３ｂには、矢印Ｂ’方向に戻る力が働く。また同時に、検出用振動腕１１ａ，１１ｂは、矢印Ｂ’方向の力に呼応して、矢印Ｃ’方向に変形する。
振動ジャイロ素子１は、この一連の動作を交互に繰り返して新たな振動が励起される。
なお、矢印Ｂ，Ｂ’方向の振動は、重心Ｇに対して周方向の振動である。そして、振動ジャイロ素子１は、検出用振動腕１１ａ，１１ｂに形成された検出電極が、振動により発生した水晶の歪を検出することで角速度が求められる。
【００５２】
また、この検出振動状態では、基部１０の外縁部及び梁２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂが撓み、矢印Ｄ，Ｄ’方向に、重心Ｇに対して周方向に振動する。これは、検出振動が駆動振動系と検出用振動腕１１ａ，１１ｂとの釣り合い振動だけでなく、基部１０を含めた釣り合い振動となっているためである。
この矢印Ｄ，Ｄ’で示す基部１０の外縁部の振動振幅は、矢印Ｂ，Ｂ’で示す駆動振動系の振動振幅、または矢印Ｃ，Ｃ’で示す検出用振動腕１１ａ，１１ｂの振動振幅に比べて微小である。微小ではあるが、例えば、基部１０を固定した場合には、この固定により基部１０の外縁部の振動が抑制され、検出振動も抑制される。
このことから、振動ジャイロ素子１において、基部１０を固定することは、角速度の検出感度を低下させることになる。
【００５３】
ここで、振動ジャイロ素子１の支持構造及びジャイロセンサーについて、図５を用いて説明する。
図５は、ジャイロセンサーの概略構成を示す模式断面図である。図５では、振動ジャイロ素子１を図１のＦ−Ｆ線での断面として表している。
【００５４】
ジャイロセンサー８０は、振動ジャイロ素子１、ＩＣ８４、収容器８１、蓋体８６を備えている。セラミックなどで形成され、凹部を有する収容器８１の凹部底面には、ＩＣ８４が配置され、Ａｕなどのワイヤ８５で収容器８１に形成された図示しない配線と電気的接続がなされている。
ＩＣ８４には、振動ジャイロ素子１を駆動振動させるための駆動回路と、角速度が加わったときに振動ジャイロ素子１に生じる検出振動を検出する検出回路とが含まれている。
【００５５】
振動ジャイロ素子１は、支持部２２，２３が収容器８１に接着固定される支持台としての中継基板８２に、導電性接着剤などの固定部材８３を介して、接着固定されている。
また、中継基板８２には、図示しない配線が形成され、振動ジャイロ素子１の電極と配線間との導通が、導電性を有する固定部材８３を介してなされている。
この固定部材８３は、弾性を有する材料であることが好ましい。弾性を有する材料としては、シリコーンを基材とする導電性接着剤などが知られている。また、固定部材８３には、エポキシ系の導電性接着剤などを用いてもよい。
【００５６】
中継基板８２は、エポキシ系の導電性接着剤などを用いて収容器８１に固定され、収容器８１に形成された配線と電気的接続がなされている。
そして、ジャイロセンサー８０は、収容器８１内が真空に保持され、収容器８１上部の開口部分が、コバールなどの金属を用いた蓋体８６にて封止されている。
【００５７】
上述したように、本実施形態の振動ジャイロ素子１において、梁２０ｂの第１折り返し部２０ｃの第１延出部２０ｂ１と、第３延出部２０ｂ３とは、角部２０ｃ１の内側に生じる第１異形部Ｈ１と、角部２０ｃ２の内側に生じる第２異形部Ｈ２とが、平面視において互いに接しない間隔Ｗ１を有して配置されている。
加えて、振動ジャイロ素子１において、梁２１ｂの第２折り返し部２１ｃの第４延出部２１ｂ１と、第６延出部２１ｂ３とは、角部２１ｃ１の内側に生じる第３異形部Ｈ３と、角部２１ｃ２の内側に生じる第４異形部Ｈ４とが、平面視において互いに接しない間隔Ｗ２を有して配置されている。
【００５８】
これらにより、振動ジャイロ素子１は、梁２０ｂの第１異形部Ｈ１と第２異形部Ｈ２とが、平面視において互いに接しない位置にあることから、従来のような、切り欠き状部分Ｋ１が形成されず、梁２１ｂの第３異形部Ｈ３と第４異形部Ｈ４とが、平面視において互いに接しない位置にあることから、従来のような、切り欠き状部分Ｋ２が形成されない。
この結果、振動ジャイロ素子１は、外部から振動、衝撃などが加わり梁２０ｂ，２１ｂが撓んだ際の、第１折り返し部２０ｃ及び第２折り返し部２１ｃに発生する応力集中の緩和を図ることができる。
これにより、振動ジャイロ素子１は、梁２０ｂ及び梁２１ｂの耐衝撃性が向上することから、梁２０ｂ及び梁２１ｂの破損を低減できる。
【００５９】
また、振動ジャイロ素子１は、梁２０ａと梁２１ｂとが振動ジャイロ素子１の重心Ｇに対して回転対称形状に形成され、梁２１ａと梁２０ｂとが振動ジャイロ素子１の重心Ｇに対して回転対称形状に形成され、支持部２２と支持部２３とが振動ジャイロ素子１の重心Ｇに対して回転対称形状に形成されていることから、全体のバランスを確保でき、安定した姿勢を保つことができる。
なお、振動ジャイロ素子１は、各梁２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂが回転対称形状に形成されなくてもよく、支持部２２と支持部２３とが回転対称形状に形成されなくてもよい。また、振動ジャイロ素子１は、間隔Ｗ１と間隔Ｗ２とが等しいことがバランス上好ましいが、間隔Ｗ１と間隔Ｗ２とが等しくなくてもよい。
【００６０】
また、振動ジャイロ素子１の支持構造は、振動ジャイロ素子１の支持部２２，２３と中継基板８２とを固定部材８３によって固定することから、振動ジャイロ素子１の駆動振動の漏洩を抑制でき、角速度の誤検出を防止することができる。
【００６１】
また、振動ジャイロ素子１の支持構造は、固定部材８３が弾性を有する材料であることから、外部からの振動、衝撃を緩和し、振動ジャイロ素子１の駆動振動および検出振動を安定に保つことができる。
また、振動ジャイロ素子１の支持構造は、支持部２２，２３に漏洩してきている微小な振動を、固定部材８３が緩衝材として吸収することから、微小な振動による駆動振動及び検出振動への影響を低減することができる。
【００６２】
また、ジャイロセンサー８０は、上述したように、耐衝撃性が向上した振動ジャイロ素子１を、振動ジャイロ素子１の基部１０に漏洩する駆動振動を抑制し、角速度の誤検出を防止する支持構造を用いて収容器８１に搭載可能なことから、特性の優れたジャイロセンサー８０を提供することができる。
【００６３】
（変形例１）
ここで、振動ジャイロ素子１の変形例１について、図６、図７を用いて説明する。
図６は、振動ジャイロ素子の変形例１を示す模式平面図である。図７は、図６のＪ部の拡大図である。なお、上記実施形態との共通部分については、同一符号を付して説明を省略し、上記実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００６４】
図６に示すように、変形例１の振動ジャイロ素子２は、上記実施形態と比較して、第３の梁としての梁１２０ａ、第４の梁としての梁１２１ａが異なっている。
梁１２０ａは、Ｘ軸方向において、基部１０よりマイナス側に位置する連結腕１３ａと、Ｙ軸方向において、基部１０よりプラス側に位置する検出用振動腕１１ａとの間の基部１０の外縁から延出されている。
梁１２１ａは、Ｘ軸方向において、基部１０よりマイナス側に位置する連結腕１３ａと、Ｙ軸方向において、基部１０よりマイナス側に位置する検出用振動腕１１ｂとの間の基部１０の外縁から延出されている。
【００６５】
図７に示すように、梁１２０ａは、基部１０からＸ軸に沿って、Ｘ軸のマイナス方向に延出する第７延出部３ｄ１と、第７延出部３ｄ１の先端部からＹ軸に沿って、Ｙ軸のプラス方向に延出する第８延出部３ｄ２と、第８延出部３ｄ２の先端部からＸ軸に沿って、Ｘ軸のプラス方向に延出する第９延出部３ｄ３と、第９延出部３ｄ３の先端部からＹ軸に沿って、Ｙ軸のプラス方向に延出する第１０延出部３ｄ４と、第１０延出部３ｄ４の先端部からＸ軸に沿って、Ｘ軸のマイナス方向に延出する第１１延出部３ｄ５とを含む第３折り返し部３ｄを有して構成されている。
【００６６】
また、梁１２１ａは、基部１０からＸ軸に沿って、Ｘ軸のマイナス方向に延出する第１２延出部４ｄ１と、第１２延出部４ｄ１の先端部からＹ軸に沿って、Ｙ軸のマイナス方向に延出する第１３延出部４ｄ２と、第１３延出部４ｄ２の先端部からＸ軸に沿って、Ｘ軸のプラス方向に延出する第１４延出部４ｄ３と、第１４延出部４ｄ３の先端部からＹ軸に沿って、Ｙ軸のマイナス方向に延出する第１５延出部４ｄ４と、第１５延出部４ｄ４の先端部からＸ軸に沿って、Ｘ軸のマイナス方向に延出する第１６延出部４ｄ５とを含む第４折り返し部４ｄを有して構成されている。
【００６７】
これによれば、振動ジャイロ素子２は、第３折り返し部３ｄ及び第４折り返し部４ｄが、それぞれ２箇所でＸ軸方向に折り返されている。この結果、梁１２０ａ，１２１ａの全長は、上記実施形態の梁２０ａ，２１ａの全長より長くできることから、梁２０ａ，２１ａと比較して、梁１２０ａ，１２１ａの弾性が向上する。
この結果、振動ジャイロ素子２は、上記実施形態の振動ジャイロ素子１と比較して、耐衝撃性に優れる。
【００６８】
また、振動ジャイロ素子２は、梁１２０ａ，１２１ａの弾性が向上する（撓みやすい）ことから、梁１２０ａ，１２１ａによる基部１０の振動阻害が抑制され、振動ジャイロ素子１と比較して、検出感度が向上する。なお、振動ジャイロ素子１の検出感度は、実用上問題ないレベルに設定されている。
【００６９】
なお、振動ジャイロ素子２は、第３折り返し部３ｄ及び第４折り返し部４ｄの角部３ｃ１，３ｃ２，４ｃ１，４ｃ２に、エッチング異方性により第５異形部Ｈ５、第６異形部Ｈ６、第７異形部Ｈ７、第８異形部Ｈ８が生じる。
しかしながら、振動ジャイロ素子２は、角部３ｃ１，３ｃ２，４ｃ１，４ｃ２の位置が、特許文献１の図５に示されている梁３０ｂ，３１ｂの折り返し部と比較して、支持部２２，２３と基部１０との中間に近いことなどから、外部から振動、衝撃などが加わり梁１２０ａ，１２１ａが撓んだ際に、角部３ｃ１，３ｃ２，４ｃ１，４ｃ２周辺に発生する応力が小さい。
この結果、振動ジャイロ素子２は、角部３ｃ１，３ｃ２，４ｃ１，４ｃ２周辺に発生する応力が、応力集中によっても梁１２０ａ，１２１ａの有する機械的強度（許容応力）内に収まることから、梁１２０ａ，１２１ａの破損を回避できる。
【００７０】
なお、振動ジャイロ素子２は、上記実施形態のジャイロセンサー８０に適用可能である。また、振動ジャイロ素子２は、例えば、梁１２０ａまたは梁１２１ａを、振動ジャイロ素子１の梁２０ａまたは梁２１ａと同形状としてもよいし、別の形状としてもよい。
【００７１】
（変形例２）
ここで、振動ジャイロ素子１の変形例２について、図８を用いて説明する。
図８は、振動ジャイロ素子の変形例２を示す模式的平面図である。なお、上記実施形態との共通部分については、同一符号を付して説明を省略し、上記実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００７２】
図８に示すように、変形例２の振動ジャイロ素子３は、上記実施形態と同様に梁２０ｂ、梁２０ａの２本の梁を有するが、梁２１ｂ、梁２１ａを有さず、支持部２３も有さない。
つまり、振動ジャイロ素子３は、基部１０が梁２０ｂ及び梁２０ａのみによって支持部２２に接続され支持されている。
【００７３】
この構成によれば、上記実施形態と同様に梁２０ｂの耐衝撃性を向上させた振動ジャイロ素子を得ることができる。
【００７４】
また、振動ジャイロ素子３の梁２０ａ及び梁２０ｂを、変形例１の振動ジャイロ素子２の梁１２０ａ及び梁２０ｂと同形状としてもよい。その場合は、上記変形例１と同様に、振動ジャイロ素子の梁の弾性が向上することから、検出感度及び耐衝撃性が向上した振動ジャイロ素子を得ることができる。
【００７５】
また、変形例２の振動ジャイロ素子３は、上記実施形態における梁２１ｂ、梁２１ａ及び支持部２３を用いないため、上記実施形態と比較して振動ジャイロ素子のＹ軸方向の寸法を１０％程度小さくすることができるという効果がある。
なお、振動ジャイロ素子３は、上記実施形態のジャイロセンサー８０に適用可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１…振動ジャイロ素子、１０…基部、１１ａ，１１ｂ…検出用振動腕、１２ａ，１２ｂ，１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ…重り部、１３ａ，１３ｂ…連結腕、１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ…駆動用振動腕、２０ａ…梁、２０ｂ…第１の梁としての梁、２０ｂ１…第１延出部、２０ｂ２…第２延出部、２０ｂ３…第３延出部、２０ｃ…第１折り返し部、２０ｄ…折り返し部、２１ａ…梁、２１ｂ…第２の梁としての梁、２１ｂ１…第４延出部、２１ｂ２…第５延出部、２１ｂ３…第６延出部、２１ｃ…第２折り返し部、２１ｄ…折り返し部、２２，２３…支持部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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