(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に延在し前記第１の方向と直交する第２の方向に相互に対向する第１の梁の組と、前記第２の方向に延在し前記第１の方向に相互に対向する第２の梁の組と、前記第１の梁の組と前記第２の梁の組との間をそれぞれ接続する複数の接続部とを有する環状のフレームと、
前記第１の梁の組と前記第２の梁の組のうち一方の組が近接したときに他方の組が離間し、前記一方の組が離間したときに前記他方の組が近接する振動モードで、前記フレームを前記第１の方向及び前記第２の方向が属する第１の面内において振動させる駆動部と、
前記振動モードで振動する前記フレームの前記第１の面内における変形量に基づいて、前記第１の面と直交する第３の方向の軸回りの角速度を検出する第１の検出部と、
前記フレームの外側を囲む内周部を有する環状のベース部と、前記内周部と前記複数の接続部との間をそれぞれ連結する複数の連結部とを有する支持機構と、
前記フレームに設けられ、前記第１の面内で前記フレームの振動に同期して振動する第１の振り子部と、
前記フレームに設けられ、前記第１の面内で前記フレームの振動に同期して振動する第２の振り子部と、
前記第１の面と直交する方向への前記第１の振り子部及び前記第２の振り子部各々の変形量に基づいて、前記第１の面内における所定の２つの方向の軸回りの角速度を検出する第２の検出部と
を具備し、
前記第１の振り子部は、前記複数の接続部のうち互いに対角関係にある第１の接続部の組にそれぞれ設けられ、
前記第２の振り子部は、前記複数の接続部のうち互いに対角関係にある第２の接続部の組にそれぞれ設けられる
角速度センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の角速度センサであって、
前記複数の連結部の各々は、前記複数の接続部のうちの１つに接続される第１の端部と、前記内周部に接続される第２の端部と、前記第１の端部と前記第２の端部との間に設けられ少なくとも１つの屈曲部を有する構造部とをそれぞれ有する
角速度センサ。
【請求項３】
請求項２に記載の角速度センサであって、
前記ベース部は、
前記第１の方向又は前記第２の方向に沿って配列された複数の端子部を含む端子列と、
前記端子列と前記内周部との間に前記端子列に沿って形成された溝とを有する
角速度センサ。
【請求項４】
請求項３に記載の角速度センサであって、
前記ベース部は、前記第１の方向に対向する２辺と前記第２の方向に対向する２辺を有する四角形の枠体であり、
前記溝は、前記第１の方向に対向する２辺にそれぞれ形成された第１の溝部と、前記第２の方向に対向する２辺にそれぞれ形成され前記第１の溝部にそれぞれ連絡する第２の溝部をさらに含む
角速度センサ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の角速度センサであって、
前記第１の梁の組は、相互に対向する方向に突出することで第１の凹所を形成する第１の湾曲部をそれぞれ有する一対の第１の梁を含み、
前記第２の梁の組は、相互に対向する方向に突出することで第２の凹所を形成する第２の湾曲部をそれぞれ有する一対の第２の梁を含む
角速度センサ。
【請求項６】
請求項５に記載の角速度センサであって、
前記複数の連結部の少なくとも一部は、前記第１の凹所又は前記第２の凹所内に位置する
角速度センサ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の角速度センサを備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、例えば、ビデオカメラの手振れ検知やバーチャルリアリティ装置における動作検知、カーナビゲーションシステムにおける方向検知などに用いられる角速度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
民生用の角速度センサとして、振動型のジャイロセンサが広く用いられている。振動型ジャイロセンサは、振動子を所定の周波数で振動させておき、振動子に生じるコリオリ力を圧電素子などで検出することによって角速度を検出する。上記ジャイロセンサは、例えば、ビデオカメラ、バーチャルリアリティ装置、カーナビゲーションシステムなどの電子機器に搭載され、それぞれ手振れ検知、動作検知、方向検知などのセンサとして活用されている。
【０００３】
この種のジャイロセンサを用いて空間内での姿勢変化を検出する場合、直交する２軸または３軸の方向に沿ってジャイロセンサを配置する構成が知られている。例えば特許文献１には、３個のジャイロスコープの振動子がフレキシブル基板上に実装されており、このフレキシブル基板を折り曲げて３個の振動子を互いに直交させることで、３次元の角速度検出を可能とする構成が記載されている。同様に、特許文献２には、基台上に３個の三脚音叉振動子を３軸方向に互いに直交するように配置した三次元角速度センサが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２１１４８１号公報（段落［００１７］、図１）
【特許文献２】特開２０００−２８３７６５号公報（段落［００１９］、図８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、電子機器の小型化に伴い、これに搭載される電子部品の小型化、薄型化が要求されている。しかしながら、特許文献１及び２に記載の構成では、３つの振動子のうち１つはその長手方向を垂直方向（厚み方向）に向けて配置されているため、センサの薄型化が困難である。また小型化による角速度の検出特性の低下を抑制する必要がある。
【０００６】
以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、検出特性の低下を抑制しつつセンサの薄型化を実現することができる角速度センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本技術の一形態に係る角速度センサは、環状のフレームと、駆動部と、第１の検出部と、支持機構とを具備する。
上記フレームは、第１の梁の組と、第２の梁の組と、複数の接続部とを有する。上記第１の梁の組は、第１の方向に延在し上記第１の方向と直交する第２の方向に相互に対向する。上記第２の梁の組は、上記第２の方向に延在し上記第１の方向に相互に対向する。上記複数の接続部は、上記第１の梁の組と上記第２の梁の組との間をそれぞれ接続する。
上記駆動部は、上記第１の梁の組と上記第２の梁の組のうち一方の組が近接したときに他方の組が離間し、上記一方の組が離間したときに上記他方の組が近接する振動モードで、上記フレームを上記第１の方向及び上記第２の方向が属する第１の面内において振動させる。
上記第１の検出部は、上記振動モードで振動する上記フレームの上記第１の面内における変形量に基づいて、上記第１の面と直交する第３の方向の軸回りの角速度を検出する。
上記支持機構は、前記フレームの外側を囲む内周部を有する環状のベース部と、上記内周部と上記複数の接続部との間をそれぞれ連結する複数の連結部とを有する。
【０００８】
上記角速度センサによれば、第３の方向の軸回りの角速度を、当該第３の方向と直交する平面内で振動するフレームの当該平面内における変形に基づいて検出することができる。これによりセンサの厚み寸法を大きくすることなく厚み方向の軸回りの角速度を検出することができるため、センサの薄型化を実現することができる。また、複数の連結部がフレームの振動に追従して変形可能であるため、フレームとベース部との間における振動の伝搬が抑制される。これにより例えば外乱等による角速度の検出感度の変動を阻止でき、検出特性の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本技術によれば、検出特性の低下を抑制しつつセンサの薄型化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本技術の第１の実施形態による角速度センサを示す平面図である。
【図２】上記角速度センサの要部の平面図である。
【図３】（Ａ）は上記角速度センサのフレームの基本振動の時間変化を示し、（Ｂ）は駆動信号の時間変化を示す。
【図４】（Ａ）は、Ｚ軸回りに角速度が作用した上記フレームのある瞬間における変形の様子を概略的に示す平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）において振り子部及びフレームの各部に作用するコリオリ力の方向を示す図である。
【図５】（Ａ）は、上記フレームにＸ軸回りの角速度が作用したときの各振り子部の振動形態を説明する概略斜視図であり、（Ｂ）は、上記フレームにＹ軸回りの角速度が作用したときの各振り子部の振動形態を説明する概略斜視図である。
【図６】上記角速度センサの駆動回路を示すブロック図である。
【図７】上記角速度センサと、本技術の他の実施形態に係る角速度センサとの大きさを比較した平面図である。
【図８】構成の異なる２つの角速度センサの振動特性を評価したときの一実験結果である。
【図９】本技術の第２の実施形態による角速度センサを示す平面図である。
【図１０】本技術の第３の実施形態による角速度センサを示す平面図である。
【図１１】上記角速度センサの一変形例を示す要部の平面図である。
【図１２】上記角速度センサの他の変形例を示す要部の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
＜第１の実施形態＞
［角速度センサの全体構成］
図１は本技術の第１の実施形態による角速度センサの全体構成を示す平面図である。角速度センサ１は、Ｘ軸方向に縦方向、Ｙ軸方向に横方向、Ｘ軸方向に厚み方向をそれぞれ有する。
【００１３】
角速度センサ１は、フレーム１０と、振り子部２０と、駆動部３０と、第１の検出部５０と、第２の検出部７０と、支持機構８０とを有する。フレーム１０は略四角形の枠状に形成され、その四隅には振り子部２０がそれぞれ固定されている。駆動部３０は、フレーム１０の表面に設けられた圧電素子で構成され、フレーム１０を所定の振動モードで振動させる。第１の検出部５０は、フレーム１０のＸＹ平面内における変形を電気的に検出しその変形量に応じた検出信号を出力する。第２の検出部７０は、各振り子部２０のＸＹ平面に垂直な方向の変形を電気的に検出しその変形量に応じた検出信号を出力する。支持機構８０は、上記振動モードを阻害することなくフレーム１０を支持し、配線基板等の固定部に実装される。
【００１４】
以下、角速度センサの各部の詳細について説明する。
【００１５】
図２は、角速度センサ１の駆動部分の基本構成を示す平面図である。図２では、角速度センサ１のフレーム１０、振り子部２０、駆動部３０、第１の検出部５０及び第２の検出部７０の構成例が示されている。以下、図２を参照して、この角速度センサの駆動部分の基本構成を説明する。
【００１６】
［フレーム］
フレーム１０の各辺は、振動梁として機能し、第１の梁１１ａ、１１ｂの組と、第２の梁１２ａ、１２ｂの組とを含む。第１の梁１１ａ、１１ｂは、図２においてＹ軸方向に相互に平行に延在し、Ｘ軸方向に相互に対向する一組の対辺で構成される。第２の梁１２ａ、１２ｂは、Ｘ軸方向に相互に平行に延在し、Ｙ軸方向に相互に対向する他の一組の対辺で構成される。梁１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂは、それぞれ同一の長さ、幅及び厚みを有しており、フレーム１０の外観は、中空の略正方形状を有している。
【００１７】
フレーム１０は、シリコン単結晶基板に微細加工技術を施すことで形成される。例えば、フレーム１０は、公知のＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical Systems）の製造技術を用いて形成することができる。フレーム１０の大きさは特に限定されず、例えば、フレーム１０の一辺の長さは１０００〜４０００μｍ、フレーム１０の厚みは１０〜２００μｍ、梁１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂの幅は５０〜２００μｍである。
【００１８】
フレーム１０の四隅に相当する部位には、第１の梁１１ａ、１１ｂと第２の梁１２ａ、１２ｂとの間を接続する複数の接続部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄがそれぞれ形成されている。第１の梁１１ａ、１１ｂ及び第２の梁１２ａ、１２ｂの両端は、接続部１３ａ〜１３ｄによってそれぞれ支持される。後述するように、各梁１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂは、接続部１３ａ〜１３ｄによって両端が支持された振動梁として機能する。フレーム１０の四隅は、図示するように角張った形状に限らず、面取りされたり、丸みを帯びた形状に形成されたりしてもよい。
【００１９】
接続部１３ａ〜１３ｄは、正方形の各頂点に対応するフレーム１０の四隅に各々配置されている。本実施形態において、第１の梁１１ａ，１１ｂ及び第２の梁１２ａ，１２ｂは、各接続部１３ａ〜１３ｄを頂点とする正方形Ｓの内方側に突出するように全体として弓形に湾曲して形成されている。
【００２０】
すなわち、第１の梁１１ａ，１１ｂは、相互に対向する方向（Ｘ軸方向）に突出することで外周側に凹所１１ｔを形成する湾曲部１１ｐと、湾曲部１１ｐの両端を接続部１３ａ〜１３ｄに固定する傾斜部１１ｖとをそれぞれ有する。同様に、第２の梁１２ａ，１２ｂは、相互に対向する方向（Ｙ軸方向）に突出することで外周側に凹所１２ｔを形成する湾曲部１２ｐと、湾曲部１２ｐの両端を接続部１３ａ〜１３ｄに固定する傾斜部１２ｖとをそれぞれ有する。傾斜部１１ｖ，１２ｖは、湾曲部１１ｐ，１２ｐが正方形Ｓの内方側に位置するように湾曲部１１ｐ，１２ｐをそれぞれ支持する。
【００２１】
［振り子部］
角速度センサ１は、第１の振り子部２１ａ，２１ｂと、第２の振り子部２２ａ，２２ｂとを有する。
【００２２】
第１の振り子部２１ａ，２１ｂは、互いに対角関係にある一方の組の接続部１３ａ，１３ｃ（第１の接続部）にそれぞれ形成されており、上記対角方向に沿ってフレーム１０の内側に延在している。第１の振り子部２１ａ，２１ｂのそれぞれの一端は、接続部１３ａ，１３ｃに固定され、それぞれの他端は、フレーム１０の中央付近において相互に対向している。
【００２３】
第２の振り子部２２ａ，２２ｂは、互いに対角関係にある他方の組の接続部１３ｄ，１３ｂ（第２の接続部）にそれぞれ形成されており、上記対角方向に沿ってフレーム１０の内側に延在している。第２の振り子部２２ａ，２２ｂのそれぞれの一端は、接続部１３ｄ，１３ｂに固定され、それぞれの他端は、フレーム１０の中央付近において相互に対向している。
【００２４】
振り子部２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂは、それぞれ典型的には同一の形状及び大きさを有しており、フレーム１０の外形加工の際に同時に形成される。振り子部２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの形状、大きさは特に限定されず、全く同一の形状でなくてもよい。本実施形態において、振り子部２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂは、自由端側に形成されたヘッド部Ｈと、ヘッド部Ｈと接続部１３ａ〜１３ｄとの間を接続するアーム部Ｌとを有する。アーム部Ｌは、後述するように梁１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの振動によってＸＹ平面内において励振される。ヘッド部Ｈは梁１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂからみて振動錘として機能する。なお、振り子部２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの形成は省略されてもよい。
【００２５】
フレーム１０は上述した略正方形状に限られず、長方形状や平行四辺形状を含む他の四角形状あるいはこれらに準ずる略四角形状であってもよい。また、フレーム１０は、四角形に限られず、八角形等の他の多角形状であってもよい。四隅の接続部により両端が支持された各梁は、直線的な形状であってもよい。
【００２６】
［駆動部］
角速度センサ１は、フレーム１０を振動させる駆動部３０として圧電駆動層を有する。圧電駆動層は、第１の駆動電極３０１と、第２の駆動電極３０２とを有する。これらの駆動電極３０１，３０２は、入力電圧に応じて機械的に変形し、その変形の駆動力で梁１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂを振動させる。変形の方向は、入力電圧の極性で制御される。
【００２７】
第１及び第２の駆動電極３０１，３０２は、梁１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの上面であってそれらの軸線に関して対称な位置にそれぞれ直線的に形成されている。図１においては、理解を容易にするため、第１及び第２の駆動電極３０１，３０２をそれぞれ異なる種類のハッチングで示す。図示の例では、第１の駆動電極３０１は、第１の梁１１ａ、１１ｂの内縁側と、第２の梁１２ｂの外縁側とにそれぞれ配置されている。第２の駆動電極３０２は、第１の梁１１ａの外縁側と、第２の梁１２ａの内縁側とにそれぞれ配置されている。
【００２８】
第１及び第２の駆動電極３０１，３０２は、それぞれ同一の構成を有している。第１及び第２の駆動電極３０１，３０２は、典型的には、下部電極層と、圧電材料層と、上部電極層との積層構造を有する。第１及び第２の駆動電極３０１、３０２は、例えば０．５〜３μｍの厚みで形成される。なお、駆動電極が形成される梁を有するフレームはシリコン単結晶基板からなり、駆動電極が形成される面にはあらかじめシリコン酸化膜等の絶縁膜が形成されている。
【００２９】
圧電材料層は、下部電極層と上部電極層との電位差に応じて伸縮するように分極配向されている。したがって、駆動電極３０１、３０２の各々の下部電極層を共通の基準電位に接続し、各々の上部電極層に逆位相の交流電圧を印加することで、第１の駆動電極３０１と第２の駆動電極３０２とは相互に逆位相で伸縮することになる。
【００３０】
下部電極層、圧電材料層及び上部電極層の構成材料は特に限定されず、例えば、下部電極層はチタン（Ｔｉ）と白金（Ｐｔ）の積層膜、圧電材料層はチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、上部電極層は白金で構成される。これら各層は、スパッタリング法や真空蒸着法、ＣＶＤ法等の薄膜製造技術を用いて形成することができる。また、形成された膜のパターニングには、フォトリソグラフィ技術を用いたエッチング加工を用いることができる。
【００３１】
第１及び第２の駆動電極３０１、３０２は全ての梁１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂにそれぞれ形成されてもよい。第１及び第２の駆動電極３０１、３０２のうち何れか一方が各梁に形成されていてもよい。また、相互に対向する梁の組のうち一方の梁が振動すれば、その振動がフレームの接続部を介して他方の梁に伝播し、当該他方の梁の振動を励起させることができる。このため、相互に対向する梁の組のうち一方の梁にのみ駆動電極が配置されてもよい。
【００３２】
第１の駆動電極３０１と第２の駆動電極３０２とは、一方が伸びたとき他方が縮むように相互に逆位相の電圧が印加される。これにより、第１の梁１１ａ，１１ｂの組は、両端が接続部１３ａ〜１３ｄに支持された状態でＸ軸方向に撓み変形を受け、ＸＹ平面内において双方が離間する方向と双方が近接する方向とに交互に振動する。同様に、第２の梁１２ａ，１２ｂの組は、両端が接続部１３ａ〜１３ｄに支持された状態でＹ軸方向に撓み変形を受け、ＸＹ平面内において双方が離間する方向と双方が近接する方向とに交互に振動する。
【００３３】
ここで、第１の梁１１ａ，１１ｂの組と第２の梁１２ａ、１２ｂの組とにおいては、それらの内縁側と外縁側とに配置される第１及び第２の駆動電極３０１，３０２の位置関係が反対の関係にある。したがって、第１の梁１１ａ，１１ｂの組（の対向する梁の中央部）が相互に近接する方向に振動する場合は、第２の梁１２ａ，１２ｂの組（の対向する梁の中央部）は相互に離間する方向に振動し、第１の梁１１ａ，１１ｂの組が相互に離間する方向に振動する場合は、第２の梁１２ａ，１２ｂの組は相互に近接する方向に振動する。このとき、各梁１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの中央部は、振動の腹を形成し、それらの両端部（接続部１３ａ〜１３ｄ）は、振動の節（ノード）を形成する。このような振動モードを以下、フレーム１０の基本振動と称する。
【００３４】
梁１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂは、それらの共振周波数で駆動される。各梁１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの共振周波数は、それらの形状、長さ等によって定められる。フレーム１０の基本振動における共振周波数と、角速度検出時における共振周波数とが近いほど、検出出力を上げることができる。Ｚ軸回りの角速度を検出する場合、上記２つの共振周波数は、フレーム１０の厚みにほとんど依存しないため、フレーム１０の厚みを小さくすることで、圧電駆動による機械的変位をより大きくすることができる。一方、フレーム１０が薄いとフレーム１０の機械的強度が低下するため、デバイスとしての信頼性を確保できる厚みに設定される。
【００３５】
また、振動梁の動作周波数が低いほど、振動子の振幅が大きくなるため、角速度センサとしては高特性が得られる。一方、振動梁が小型であるほど、その動作周波数は高くなる傾向にある。本実施形態では、梁１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの共振周波数は、１〜１００ｋＨｚの範囲で設定される。
【００３６】
図３（Ａ）はフレーム１０の基本振動の時間変化を示し、図３（Ｂ）は駆動信号１，２の時間変化を示す。図３（Ｂ）において、「駆動信号１」は、第１の駆動電極３０１に印加される入力電圧に相当し、「駆動信号２」は、第２の駆動電極３０２に印加される入力電圧に相当する。図３（Ｂ）に示すように、駆動信号１と駆動信号２とは相互に逆位相に変化する交流波形を有する。これによりフレーム１０は、図３（Ａ）において（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ａ），・・・の順に変化し、第１の梁１１ａ，１１ｂの組と第２の梁１２ａ，１２ｂの組のうち、一方の組が近接したときは他方の組が離間し、上記一方の組が離間したときは上記他方の組が近接する振動モードで、フレーム１０は振動する。
【００３７】
なお、実際には入力信号が印加されてからフレームが変化（変位）するまでには圧電体の応答時間や入力動作周波数、フレーム共振周波数などの影響で遅延時間が存在する。本例においては、上記遅延時間は十分に小さいものとして図３の時間変化を説明している。
【００３８】
上述したフレーム１０の基本振動に伴って、第１の振り子部２１ａ，２１ｂ及び第２の振り子部２２ａ，２２ｂもまた、フレーム１０の振動に同期して、接続部１３ａ〜１３ｄを中心としてＸＹ平面内でそれぞれ振動する。振り子部２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの振動は、梁１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの振動により励起される。この場合、第１の振り子部２１ａ，２１ｂと第２の振り子部２２ａ，２２ｂとは、ＸＹ平面内における振り子部分の支点部すなわち上記接続部１３ａ〜１３ｄからの左右の揺動方向において、相互に逆位相で振動（揺動）する。
【００３９】
図３（Ａ）に示すように、第１の梁１１ａ，１１ｂの組が相互に近接する方向へ振動するときは、第１の振り子部２１ａと第２の振り子部２２ａとは相互に離間する方向へ振動し（状態（ｂ））、第１の梁１１ａ，１１ｂの組が相互に離間する方向へ振動するときは、第１の振り子部２１ａと第２の振り子部２２ａとは相互に近接する方向へ振動する（状態（ｄ））。第１の振り子部２１ｂと第２の振り子部２２ｂもまた、第２の梁１２ａ，１２ｂの組の振動方向によって、相互に離間する方向と近接する方向とに交互に振動する。以上のように、第１の振り子部２１ａ，２１ｂと第２の振り子部２２ａ，２２ｂとは、フレーム１０の基本振動に同期して相互に逆位相で振動する。
【００４０】
以上のように構成される本実施形態の角速度センサ１においては、駆動電極３０１，３０２に対して逆位相の交流電圧が印加されることで、フレーム１０の各梁１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂは、図３（Ａ）に示した振動モードで振動する。このような基本振動を継続するフレーム１０にＺ軸回りの角速度が作用すると、フレーム１０の各点に当該角速度に起因するコリオリ力が作用することで、フレーム１０は図４（Ａ）に示すようにＸＹ平面内において歪むように変形する。したがって、このＸＹ平面内におけるフレーム１０の変形量を検出することで、フレーム１０に作用した角速度の大きさ及び方向を検出することが可能となる。
【００４１】
図４（Ａ）は、Ｚ軸回りに角速度が作用したフレーム１０のある瞬間における変形の様子を概略的に示す平面図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）において振り子部及びフレームの各部に作用するコリオリ力の方向を示す図である。なお説明を分かりやすくするため、フレーム１０の形状及び変形の様子はやや誇張して示している。
【００４２】
基本振動をするフレーム１０にＺ軸を中心とする時計回り方向の角速度が作用すると、フレーム１０内の各点（梁１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ、振り子部２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ）には、Ｚ軸と直交するＸＹ平面内において、上記各点のその瞬間における移動方向（振動方向）と時計回り方向へ９０度をなす方向に当該角速度の大きさに比例したコリオリ力が発生する。すなわち、コリオリ力の向きは、図４（Ｂ）に示すように当該コリオリ力が作用する点の上記瞬間における振動の方向によって決まる。これにより、フレーム１０は、正方形状から概略平行四辺形状となるように、ＸＹ平面内において、ひしゃげられる（歪む）。
【００４３】
なお、図４は、Ｚ軸を中心として時計まわりに所定の角速度が作用したときの様子を示している。なお、角速度の向きが反対（反時計まわり）の場合は、各点に作用するコリオリ力の向きも反対となる。
【００４４】
［第１の検出部］
角速度センサ１は、フレーム１０の振動によるＸＹ平面内での変形を検出する第１の検出部５０を有する。第１の検出部５０は、第１の検出電極５１ａと、第２の検出電極５１ｂとを有する。
【００４５】
第１及び第２の検出電極５１ａ，５１ｂは、第１の梁１１ｂの内縁側に、その軸線方向の中央部に関して対称な位置にそれぞれ配置されている。第１及び第２の検出電極５１ａ，５１ｂは、駆動電極３０１，３０２と同様な構成を有しており、下部電極層と、圧電材料層と、上部電極層との積層体で構成され、梁１１ｂの機械的変形を電気信号に変換する機能を有する。
【００４６】
図４（Ａ）に示したように、Ｚ軸回りに角速度が生じると、コリオリ力により各梁１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂは、ＸＹ平面内において歪み変形を受ける。この歪み変形は、各梁１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂに対して同時に発生する。したがって、一部の梁に検出電極５１ａ，５１ｂを配置することで、フレーム１０に作用する角速度を検出することが可能となる。
【００４７】
また、検出電極５１ａ，５１ｂは、角速度に起因するフレーム１０の変形だけでなく、基本振動における梁１１ｂの変形をも検出する。ここで、角速度の発生に伴うフレーム１０の変形は、各梁の軸線方向の中央部に関して対称である。すなわち、梁１１ｂの中央部を境界とする一方の領域はフレーム１０の内方側に向かって凸なる形状に変形し、他方の領域はフレーム１０の外方側に凸なる形状に変形する。このため、梁１１ｂの上記一方の領域の外縁側は縮み、上記他方の領域の外縁側は伸長する。これら領域の各々の外縁側に配置された第１及び第２の検出電極５１ａ、５１ｂは、相互の逆位相の検出信号を出力する。したがって、これら検出信号の差分信号を生成することで、梁１１ｂの基本振動成分を除去しつつ、角速度成分を高精度に検出することが可能となる。
【００４８】
［参照電極］
本実施形態の角速度センサ１は、参照電極６０を有する。参照電極６０は、第２の梁１２ｂの外縁側に、駆動電極３０２と平行に配置されている。参照電極６１は、駆動電極３０１、３０２と同様な構成を有しており、下部電極層と、圧電検出層と、上部電極層との積層体で構成され、梁１２ａの機械的変形を電気信号に変換する機能を有する。
【００４９】
参照電極６０は、梁１２ａの外縁側に配置されることで、駆動電極３０２によって励振される梁１２ａの振動を検出し、その検出出力は、フレーム１０を基本振動で発振させるための参照信号の生成に用いられる。なお、参照電極６０の形成に代えて、第１及び第２の検出電極５１ａ，５１ｂの各出力の和信号を生成し、これを上記参照信号とすることも可能である。
【００５０】
［第２の検出部］
第２の検出部７０は、４つの検出電極７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂとにより構成される。検出電極７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂは、各振り子部２１ａ，２２ａ，２１ｂ，２２ｂのアーム部Ｌの表面にそれぞれ配置される。各検出電極７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂは直線的に形成され、各アーム部Ｌの軸心部に当該アーム部Ｌの延在方向に平行にそれぞれ配置される。
【００５１】
検出電極７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂは、第１及び第２の駆動電極３０１，３０２と同様な構成を有しており、下部電極層と、圧電材料層と、上部電極層との積層体で構成され、アーム部Ｌの機械的変形を電気信号に変換する。すなわち検出電極７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂは、アーム部ＬのＺ軸方向の変形を検出する機能をそれぞれ有する。
【００５２】
本実施形態では、Ｘ軸に平行な軸方向に一方の角速度検出軸が設定され、Ｙ軸に平行な軸方向に他方の角速度検出軸が設定される。このような構成において検出電極７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂ各々は、Ｘ軸回りの角速度及びＹ軸回りの角速度をそれぞれ検出するための検出部として機能する。
【００５３】
駆動電極３０１，３０２には、相互に逆位相の交流電圧がそれぞれ印加される。これにより、フレーム１０の各梁１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ及び振り子部２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂは、図３（Ａ）に示した振動モード（基本振動）で振動する。図５（Ａ）は、フレーム１０にＸ軸回りの角速度が作用したときの振り子部２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの振動形態を説明する概略斜視図である。一方、図５（Ｂ）は、フレーム１０にＹ軸回りの角速度が作用したときの振り子部２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの振動形態を説明する概略斜視図である。
【００５４】
基本振動で振動するフレーム１０にＸ軸回りの角速度が作用すると、図５（Ａ）に示すように各振り子部２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂにその瞬間での振動方向と直交する方向のコリオリ力Ｆ１がそれぞれ発生する。これにより、Ｘ軸方向に隣接する一方の振り子部２１ａ，２２ｂの組は、コリオリ力Ｆ１によりＺ軸の正の方向へ変形し、それらの変形量が検出電極７１ａ，７２ｂによって各々検出される。また、Ｘ軸方向に隣接する他方の振り子部２２ａ，２１ｂの組は、コリオリ力Ｆ１によりＺ軸の負の方向へ変形し、それらの変形量が検出電極７２ａ，７１ｂによって各々検出される。
【００５５】
一方、基本振動で振動するフレーム１０にＹ軸回りの角速度が作用すると、図５（Ｂ）に示すように各振り子部２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂにその瞬間での振動方向と直交する方向のコリオリ力Ｆ２がそれぞれ発生する。これにより、Ｙ軸方向に隣接する一方の振り子部２１ａ，２２ａの組は、コリオリ力Ｆ２によりＺ軸の負の方向へ変形し、それらの変形量が検出電極７１ａ，７２ａによって各々検出される。また、Ｙ軸方向に隣接する他方の振り子部２１ｂ，２２ｂの組は、コリオリ力Ｆ２によりＺ軸の正の方向へ変形し、それらの変形量が検出電極７１ｂ，７２ｂによって各々検出される。
【００５６】
Ｘ軸及びＹ軸に各々斜めに交差する方向の軸まわりに角速度が生じた場合にも上述と同様な原理で角速度が検出される。すなわち、各振り子部２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂは、当該角速度のＸ方向成分及びＹ方向成分に応じたコリオリ力によって変形し、それらの変形量が検出電極７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂによって各々検出される。角速度センサ１の駆動回路は、これら検出電極の出力に基づいて、Ｘ軸まわりの角速度及びＹ軸まわりの角速度をそれぞれ抽出する。これにより、ＸＹ平面に平行な任意の軸まわりの角速度を検出することができる。
【００５７】
［駆動回路］
図６は、角速度センサ１の駆動回路１００を示すブロック図である。図６においては、簡便のため、フレーム１０の各梁１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂはそれぞれ直線的に示されており、支持機構８０の図示も省略されている。
【００５８】
駆動回路１００は、Ｇｏ１端子と、Ｇｏ２端子と、ＧFB端子と、Ｖref端子とを有する。Ｇｏ１端子は、第１の駆動電極３０１の上部電極層に接続されている。Ｇｏ２端子は、第２の駆動電極３０２の上部電極層に接続されている。ＧFB端子は、参照電極６０に接続されている。Ｖref端子は、駆動電極３０１、３０２の各々の下部電極層と、検出電極５１ａ、５１ｂ、７１ａ、７１ｂ、７２ａ、７２ｂの各々の下部電極層とに、それぞれ接続されている。
【００５９】
駆動回路１００はさらに、角速度センサ１の各検出電極と電気的に接続されるＧｘｙ１端子、Ｇｘｙ２端子、Ｇｘｙ３端子、Ｇｘｙ４端子、Ｇｚ１端子及びＧｚ２端子を有する。Ｇｘｙ１端子は、振り子部２１ａの検出電極７１ａに接続され、Ｇｘｙ２端子は、振り子部２２ｂの検出電極７２ｂに接続される。Ｇｘｙ３端子は、振り子部２１ｂの検出電極７１ｂに接続され、Ｇｘｙ４端子は、振り子部２２ａの検出電極７２ａに接続される。そして、Ｇｚ１端子は、フレーム１０の検出電極５１ａに接続され、Ｇｚ２端子は、フレーム１０の検出電極５１ｂに接続される。
【００６０】
駆動回路１００において、Ｇｏ１端子は、自励発振回路１０１の出力端に接続されている。自励発振回路１０１は、駆動電極３０１、３０２を駆動するための駆動信号（交流信号）を生成する。Ｇｏ２端子は、反転アンプ１０２を介して自励発振回路１０１の出力端に接続されている。反転アンプ１０２は、自励発振回路１０１にて生成された駆動信号の位相を反転させる。これにより、第１の駆動電極３０１と第２の駆動電極３０２とは、相互に逆位相で伸縮される。Ｖref端子は、所定の基準電位に接続されている。基準電位は、グラウンド電位でもよいし、一定のオフセット電位でもよい。
【００６１】
駆動回路１００はさらに、演算回路１０３と、検波回路１０４ｘ，１０４ｙ，１０４ｚと、平滑回路１０５ｘ，１０５ｙ，１０５ｚとを有する。ＧFB端子、Ｇｘｙ１端子、Ｇｘｙ２端子、Ｇｘｙ３端子、Ｇｘｙ４端子、Ｇｚ１端子及びＧｚ２端子はそれぞれ演算回路１０３の入力端に接続されている。
【００６２】
演算回路１０３は、ＧFB端子を介して供給される参照電極６０の出力電圧に基づいて参照信号を生成し、これを自励発振回路１０１へ出力する。演算回路１０３は、Ｘ軸回りの角速度信号を生成するための第１の差分回路と、Ｙ軸回りの角速度信号を生成するための第２の差分回路と、Ｚ軸回りの角速度信号を生成するための第３の差分回路とを有する。検出電極７１ａの出力をｘｙ１、検出電極７２ｂの出力をｘｙ２、検出電極７１ｂの出力をｘｙ３、検出電極７２ａの出力をｘｙ４、検出電極５１ａの出力をｚ１、そして、検出電極５１ｂの出力をｚ２とする。このとき、上記第１の差分回路は、（ｘｙ１＋ｘｙ２）−（ｘｙ３＋ｘｙ４）を演算し、その演算値を検波回路１０４ｘへ出力する。上記第２の差分回路は、（ｘｙ１＋ｘｙ４）−（ｘｙ２＋ｘｙ３）を演算し、その演算値を検波回路１０４ｙへ出力する。そして、上記第３の差分回路は、（ｚ１−ｚ２）を演算し、その演算値を検波回路１０４ｚへ出力する。
【００６３】
検波回路１０４ｘ，１０４ｙ，１０４ｚは、自励発振回路１０１からの駆動信号の出力あるいは参照信号に同期して上記差分信号を全波整流し、直流化する。平滑回路１０５ｘ，１０５ｙ，１０５ｚは、検波回路の出力を平滑化する。平滑回路１０５ｘから出力される直流電圧信号ωｘは、Ｘ軸回りの角速度の大きさ及び方向に関する情報が含まれる。また、平滑回路１０５ｙから出力される直流電圧信号ωｙは、Ｙ軸回りの角速度の大きさ及び方向に関する情報が含まれる。さらに、平滑回路１０５ｚから出力される直流電圧信号ωｚは、Ｚ軸回りの角速度の大きさ及び方向に関する情報が含まれる。すなわち、基準電位Ｖrefに対する上記直流電圧信号ωｘ，ωｙ，ωｚの大きさが角速度の大きさに関する情報に相当し、当該直流電圧の極性が角速度の方向に関する情報に相当する。
【００６４】
以上のように、本実施形態によれば、Ｘ、Ｙ及びＺ軸方向の各軸回りの角速度を、ＸＹ平面内で振動するフレーム１０のＸＺ平面内、ＹＺ平面内及びＸＹ平面内におけるそれぞれの変形に基づいて検出することができる。これにより、厚み寸法を大きくすることなく、Ｘ、Ｙ及びＺ軸方向の３軸まわりの角速度を高精度に検出することができ、さらにセンサの薄型化を実現することが可能となる。
【００６５】
また、本実施形態に係る角速度センサは、デジタルスチルカメラやビデオカメラ、バーチャルリアリティ装置、カーナビゲーションシステム等の電子機器に内蔵され、手振れ検知や動作検知、方向検知等のためのセンサ部品として広く用いられる。特に、本実施形態によれば、センサの小型化、薄型化を図ることができるため、電子機器の小型化、薄型化等に対する要求にも十分に応えることが可能である。
【００６６】
［支持機構］
次に、支持機構８０について説明する。
【００６７】
支持機構８０は、図１に示すように、ベース部８１と、複数の連結部８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄとを有する。
【００６８】
ベース部８１は、フレーム１０の外側を囲む内周部を有する環状の枠体で構成されている。本実施形態においてベース部８１は、Ｘ軸方向に縦方向、Ｙ軸方向に横方向を有する四角形の枠体で構成されている。連結部８２ａ〜８２ｄは、それぞれフレーム１０とベース部８１との間にそれぞれ形成されている。すなわち連結部８２ａ〜８２ｄは、フレーム１０の各接続部１３ａ〜１３ｄとベース部８１の内周部８１ａとの間をそれぞれ連結する。
【００６９】
各連結部８２ａ〜８２ｄは、ＸＹ面内において折り曲げ形成された梁で形成され、第１の端部ｗ１と、第２の端部ｗ２と、第１の屈曲部ｗａと、第２の屈曲部ｗｂとをそれぞれ有する。
【００７０】
第１の端部ｗ１は各々、接続部１３ａ〜１３ｄの各々からＹ軸方向に対向する接続部に向かって直線的に延びる。第２の端部ｗ２は各々、ベース部８１のＸ軸方向に平行な２つの辺の各々の内周部８１ａ，８１ｂと接続される。図示の例では、連結部８２ａ，８２ｂ各々の第２の端部ｗ２は一方の内周部８１ａに接続され、連結部８２ｃ，８２ｄ各々の第２の端部ｗ２は他方の内周部８１ｂに接続されている。
【００７１】
第１の屈曲部ｗａは各々、第１の端部ｗ１と第２の端部ｗ２との間に位置し、第１の端部ｗ１からベース部８１側にほぼ１８０度折り返されるように形成される。第２の屈曲部ｗｂは各々、第２の端部ｗ２と第１の屈曲部ｗａとの間に位置し、第２の端部ｗ２からフレーム１０側にほぼ１８０度折り返されるように形成される。第１の屈曲部ｗａと第２の屈曲部ｗｂとの間の領域は、概ねベース部８１の内周部に沿って適宜折り曲げて形成される。
【００７２】
第１の端部ｗ１の延在方向はＹ軸方向だけに限られず、Ｘ軸方向であってもよい。第１の端部ｗ１の延在方向をＹ軸方向またはＸ軸方向とすることにより、角速度センサ１の形状がＹ軸方向またはＸ軸方向に関して対称となるため、フレーム１０の振動特性の調整が容易となる。勿論これに限られず、Ｙ軸方向に延びる第１の端部とＸ軸方向に延びる第１の端部とが混在していてもよい。なお第１の端部は、Ｙ軸又はＸ軸方向に対して斜め方向に延びるように形成されてもよいが、Ｙ軸又はＸ軸方向に形成されることで素子の小型化に有利となる。
【００７３】
連結部８２ａ〜８２ｄは以上のように構成されることによって、角速度センサ１の小型化を図ることが可能となる。図７は、本実施形態の角速度センサ１と、本技術の他の実施形態に係る角速度センサ２との大きさを比較した平面図であり、（Ａ）は角速度センサ１を、（Ｂ）は角速度センサ２をそれぞれ示す。
【００７４】
比較として示す角速度センサ２は、正方形状のフレーム１１０と、フレーム１１０を図示しない固定部に固定する４本の連結部１８２ａ，１８２ｂ，１８２ｃ，１８２ｄとを有する。フレーム１１０は、例えば第１の実施形態と同様に、直線的な第１の梁１１１ａ，１１１ｂの組及び第２の梁１１２ａ，１１２ｂの組で構成されている。
【００７５】
ここで、角速度センサ１のフレーム１０の外形を、角速度センサ２のフレーム１１０に対応する大きさの正方形Ｓで形成した場合を考える。角速度センサ２においては、各梁１１１ａ，１１１ｂ，１１２ａ，１１２ｂが直線的に形成されているため、各連結部１８２ａ〜１８２ｄは例えばＬ２で示すフレーム１１０の外側領域に形成される必要がある。これに対して角速度センサ１においては、各梁１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂが弓型に形成されていること、連結部８２ａ〜８２ｄの第１の端部ｗ１が上述のように直線的に形成されていることにより、各連結部８２ａ〜８２ｄは例えばＬ１で示すＬ２よりも小さい範囲で形成可能となる。
【００７６】
すなわち、フレームの各梁の中央部がフレームの内側に弓型に突出することで、逆に各梁の中央部の外側には弓型の凹部が形成される。この凹部に各連結部の一部を配置することで、連結部をコンパクトに配置することができ、角速度センサを小型化することが可能となる。
【００７７】
本実施形態の角速度センサ１は、図１のように連結部８２ａ〜８２ｄに２か所の屈曲部ｗａ，ｗｂが設けられている。これにより連結部８２ａ〜８２ｄの弾性が低下し、フレーム１０の振動に追従して連結部８２ａ〜８２ｄが変形可能となる。したがって、フレーム１０の振動モードやコリオリ力による歪変形を阻害することなくフレーム１０を支持することができる。このような作用は、角速度センサ２においても同様に得ることができる。
【００７８】
本実施形態の角速度センサ１において、図１のように屈曲部ｗａ，ｗｂは、フレーム１０の各梁の外側の凹所１１ｔ，１２ｔ内にそれぞれ配置されている。これにより、フレーム１０の４つの接続部１３ａ〜１３ｄとベース部８１の隙間には連結部８２ａ〜８２ｄの梁１本分だけ配置させることが可能となり、角速度センサ１の小型化と連結部８２ａ〜８２ｄの弾性維持による駆動検出特性確保を両立することができる。
【００７９】
以上のように本実施形態によれば、角速度センサの小型化を図ることができる。また、本実施形態の角速度センサ１によれば、梁１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂと振り子部２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂとの間の空間部を小さくすることができる。このため、例えばエッチング加工技術によってフレーム１０を一枚のシリコン基板から形成する場合、エッチングによって除去する領域を低減できるとともに、エッチング領域の粗密の分布が小さくなるため安定したエッチング加工を実現することができる。これにより角速度センサを高精度に形成することが可能となる。
【００８０】
さらに本実施形態の角速度センサ１によれば、外部からの衝撃に対する角速度の検出感度の変動を防止して、例えば電子機器に作用する振動や衝撃等の外乱による影響を大幅に低減することができる。
【００８１】
次に、図１を参照して、Ｙ軸方向に対向するベース部８１の２辺には、複数の端子部８３からなる端子列がそれぞれ配列されている。ベース部８１の各辺において各端子部８３は、Ｘ軸方向に平行に配列されている。各端子部８３は、図示しない配線基板上のランドに電気的に接続される。
【００８２】
端子部８３の端子列は、Ｘ軸方向に対向するベース部８１の２辺にそれぞれ配列されてもよい。あるいはベース部８１の各辺に上記端子列が配列されてもよい。
【００８３】
接続形態は特に限定されず、フリップチップ方式であってもよいし、ワイヤボンディング方式であってもよい。本実施形態では、各端子部８３を配線基板上のランドに電気的かつ機械的に接続するフリップチップ方式が採用されている。
【００８４】
複数の端子部８３は、フレーム１０上の駆動電極３０１，３０２、検出電極５１ａ，５１ｂ，７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂ、参照電極６０、基準電極等に個々に対応するように図示しない配線を介してそれぞれ接続されている。これらの配線は、フレーム１０の表面、振り子部２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ各々のアーム部Ｌの表面、連結部８２ａ〜８２ｄ各々の表面及びベース部８１の表面に沿ってそれぞれ引き回されている。
【００８５】
さらに、ベース部８１の内周部８１ａ，８１ｂと端子部８３の端子列との各々の間には、溝８４ａ，８４ｂがそれぞれ形成されている。溝８４ａ，８４ｂはそれぞれ、Ｚ軸方向にベース部８１を貫通し、Ｘ軸方向に沿って形成されている。これらの溝８４ａ，８４ｂは、各端子部８３を介して配線基板上に固定されるベース部８１とフレーム１０との間における振動の伝搬を抑えるために設けられる。なお溝８４ａ，８４ｂの形成は、必要に応じて省略されてもよい。
【００８６】
上記構成の角速度センサ１においては、角速度センサ１に作用する外乱、例えば電子機器に作用する外部衝撃が配線基板を介して角速度センサ１に伝達することを溝８４ａ，８４ｂによって抑制できる。これにより角速度センサ１の振動特性の変動を抑え、安定した角速度検出特性を維持することができる。
【００８７】
また、溝８４ａ，８４ｂの形成によりフレーム１０からベース部８１への振動の伝搬も抑制されるため、配線基板上の他の電子部品に及ぼす悪影響を排除することができる。
【００８８】
図８は、構成の異なる２つの角速度センサをそれぞれ配線基板上に実装し、フレームを基本振動させた状態で所定の各点における振動量を評価した一実験結果である。サンプル１は図７（Ａ）に示した角速度センサ１に相当し、サンプル２は図７（Ｂ）に示した角速度センサに相当する。測定点Ａは、各角速度センサの任意の一つの振り子部とし、測定点Ｂは、フレームとベース部とを接続する連結部のベース部側の端部とした。また測定点Ｃは、配線基板上の任意の点とした。図８に示すように、サンプル１の方がサンプル２と比較して、測定点Ｂ，Ｃにおける振動量を大幅に低減することができる。
【００８９】
さらに、角速度センサ１が搭載された配線基板を電子機器の制御基板へリフロー実装する場合において、リフロー温度による配線基板の熱変形がフレーム１０に与える影響を抑えることができる。これによりリフロー実装前後におけるフレーム１０の振動特性の変動が抑えられる。
【００９０】
＜第２の実施形態＞
図９は、本技術の第２の実施形態に係る角速度センサの全体構成を示す平面図である。以下、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、上述の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
【００９１】
本実施形態の角速度センサ３は、ベース部８１の内周部８１ａと端子部８３の端子列との間に形成された溝８５ａと、ベース部８１の内周部８１ｂと端子部８３の端子列との間に形成された溝８５ｂとを有する。本実施形態において、溝８５ａ，８５ｂは、Ｚ軸方向にベース部８１をそれぞれ貫通し、Ｘ軸方向に沿って形成された第１の溝部８５１と、第１の溝部８５１に連絡しＹ軸方向に沿って形成された第２の溝部８５２とをそれぞれ有する。これらの溝８５ａ，８５ｂは、各端子部８３を介して配線基板上に固定されるベース部８１とフレーム１０との間における振動の伝搬を抑えるために設けられる。
【００９２】
溝８５ａ，８５ｂは、図９においてベース部８１に左右対称に形成されている。本実施形態では、溝８５ａ，８５ｂのうち、一方の溝部８５１の両端から延びる溝部８５２の先端と、他方の溝部８５１の両端から延びる溝部８５２の先端とは、ベース部８１のＹ軸方向に平行な２辺の中央部で相互に対向するように形成されている。これによりフレーム１０とベース部８１の外周部分との間がほぼ全周にわたって溝８５ａ，８５ｂによって分離される。相互に対向する一方の溝部８５２と他方の溝部８５２との間の隙間は、複数の端子部８３とフレーム１０上の複数の電極との間を各々接続する複数の配線パターンが引き回される通路を形成する。
【００９３】
本実施形態によれば、フレーム１０のほぼ全周を囲むように溝８５ａ，８５ｂが形成されているため、ベース部８１とフレーム１０との間における振動の伝搬を大幅に低減することが可能となる。これにより、フレーム１０の振動特性を安定化でき、高精度な角速度検出特性を確保することができる。
【００９４】
＜第３の実施形態＞
図１０は、本技術の第３の実施形態に係る角速度センサの全体構成を示す平面図である。以下、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、上述の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
【００９５】
本実施形態の角速度センサ４は、フレーム１０とベース部８１との間を連結する連結部８６ａ，８６ｂ，８６ｃ及び８６ｄを有する。各連結部８６ａ〜８６ｄは、ＸＹ面内において折り曲げ形成された梁で形成され、第１の端部ｗ１と、第２の端部ｗ２と、第１の屈曲部ｗａと、第２の屈曲部ｗｂとをそれぞれ有する。
【００９６】
第１の端部ｗ１は各々、接続部１３ａ〜１３ｄの各々からＹ軸方向に対向する接続部に向かって直線的に延びる。第２の端部ｗ２は各々、ベース部８１のＹ軸方向に平行な２つの辺の各々の内周部８１ｃ，８１ｄと接続される。図示の例では、連結部８６ａ，８６ｄ各々の第２の端部ｗ２は、相互に一体化されて一方の内周部８１ｄに接続され、連結部８６ｂ，８６ｃ各々の第２の端部ｗ２は、相互に一体化されて他方の内周部８１ｄに接続されている。
【００９７】
第１の屈曲部ｗａは各々、第１の端部ｗ１と第２の端部ｗ２との間に位置し、第１の端部ｗ１からベース部８１側にほぼ１８０度折り返されるように形成される。第２の屈曲部ｗｂは各々、第２の端部ｗ２と第１の屈曲部ｗａとの間に位置し、第２の端部ｗ２からフレーム１０側にほぼ１８０度折り返されるように形成される。第１の屈曲部ｗａと第２の屈曲部ｗｂとの間の領域は、概ねベース部８１の内周部に沿って適宜折り曲げて形成される。
【００９８】
本実施形態において、図９のように屈曲部ｗａ，ｗｂは、フレーム１０の各梁の外側の凹所１１ｔ，１２ｔにそれぞれ配置されている。そして、フレーム１０の４つの接続部１３ａ〜１３ｄとベース部８１の隙間には連結部８６ａ〜８６ｄの梁２本分が配置されている。
【００９９】
さらに本実施形態においては、ベース部８１のＸ軸方向に平行な２つの辺の内周部８１ａ，８１ｂにそれぞれ、フレーム１０側に向かって突出する突出部８７ａ，８７ｂがそれぞれ形成されている。これら突出部８７ａ，８７ｂは、連結部８６ａ〜８６ｄ各々の第２の屈曲部ｗｂの外周側に所定の間隙を介して対向している。
【０１００】
以上のように構成される本実施形態の角速度センサ４によれば、第２の実施形態に係る角速度センサ３と同様の作用を得ることができる。また本実施形態によれば、連結部８６ａ〜８６ｄの長さを大きくすることができるため、センサを小型に形成しつつ、フレーム１０の振動モードやコリオリ力による歪変形を阻害することなくフレーム１０を支持することができる。
【０１０１】
以上、本技術の実施形態について説明したが、本技術は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【０１０２】
例えば図１１に示すように、フレーム１０の各接続部１３ａ〜１３ｄに、各振り子部２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂに対応する複数の重錘部１４ａ，１４ｂ，１４ｄ，１４ｄを設けてもよい。重錘部１４ａ〜１４ｄは、振り子部２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂのカウンターウェイトとして機能する。これにより各振り子部２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの振動特性（共振周波数、離調度など）の調整が容易となる。
【０１０３】
あるいは、図１２に示すように、例えば連結部８２ｄの屈曲部ｗａ１，ｗｂ１を幅広に形成し、当該一部を上記カウンターウェイトとして機能させてもよい。
【０１０４】
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）第１の方向に延在し前記第１の方向と直交する第２の方向に相互に対向する第１の梁の組と、前記第２の方向に延在し前記第１の方向に相互に対向する第２の梁の組と、前記第１の梁の組と前記第２の梁の組との間をそれぞれ接続する複数の接続部とを有する環状のフレームと、
前記第１の梁の組と前記第２の梁の組のうち一方の組が近接したときに他方の組が離間し、前記一方の組が離間したときに前記他方の組が近接する振動モードで、前記フレームを前記第１の方向及び前記第２の方向が属する第１の面内において振動させる駆動部と、
前記振動モードで振動する前記フレームの前記第１の面内における変形量に基づいて、前記第１の面と直交する第３の方向の軸回りの角速度を検出する第１の検出部と、
前記フレームの外側を囲む内周部を有する環状のベース部と、前記内周部と前記複数の接続部との間をそれぞれ連結する複数の連結部とを有する支持機構と
を具備する角速度センサ。
（２）前記（１）に記載の角速度センサであって、
前記複数の連結部の各々は、前記複数の接続部のうちの１つに接続される第１の端部と、前記内周部に接続される第２の端部と、前記第１の端部と前記第２の端部との間に設けられ少なくとも１つの屈曲部を有する構造部とをそれぞれ有する
角速度センサ。
（３）前記（２）に記載の角速度センサであって、
前記ベース部は、
前記第１の方向又は前記第２の方向に沿って配列された複数の端子部を含む端子列と、
前記端子列と前記内周部との間に前記端子列に沿って形成された溝とを有する
角速度センサ。
（４）前記（３）に記載の角速度センサであって、
前記ベース部は、前記第１の方向に対向する２辺と前記第２の方向に対向する２辺を有する四角形の枠体であり、
前記溝は、前記第１の方向に対向する２辺にそれぞれ形成された第１の溝部と、前記第２の方向に対向する２辺にそれぞれ形成され前記第１の溝部にそれぞれ連絡する第２の溝部をさらに含む
角速度センサ。
（５）前記（１）〜（４）のいずれか１つに記載の角速度センサであって、
前記第１の梁の組は、相互に対向する方向に突出することで第１の凹所を形成する第１の湾曲部をそれぞれ有する一対の第１の梁を含み、
前記第２の梁の組は、相互に対向する方向に突出することで第２の凹所を形成する第２の湾曲部をそれぞれ有する一対の第２の梁を含む
角速度センサ。
（６）前記（５）に記載の角速度センサであって、
前記複数の連結部の少なくとも一部は、前記第１の凹所又は前記第２の凹所内に位置する
角速度センサ。
（７）前記（１）〜（６）のいずれか１つに記載の角速度センサであって、
前記複数の接続部のうち互いに対角関係にある第１の接続部の組にそれぞれ設けられ、前記第１の面内で前記フレームの振動に同期して振動する第１の振り子部と、
前記複数の接続部のうち互いに対角関係にある第２の接続部の組にそれぞれ設けられ、前記第１の面内で前記フレームの振動に同期して振動する第２の振り子部と、
前記第１の面と直交する方向への前記第１の振り子部及び前記第２の振り子部各々の変形量に基づいて、前記第１の面内における所定の２つの方向の軸回りの角速度を検出する第２の検出部と
をさらに具備する角速度センサ。
【符号の説明】
【０１０５】
１〜４…角速度センサ
１０…フレーム
１１ａ，１１ｂ…第１の梁
１２ａ，１２ｂ…第２の梁
１１ｔ，１２ｔ…凹所
１２ｐ…湾曲部
１３ａ〜１３ｄ…接続部
２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ…振り子部
５１ａ，５１ｂ，７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂ…検出電極
８０…支持機構
８１…ベース部
８２ａ〜８２ｄ，８６ａ〜８６ｄ…連結部
８３…端子部
８４ａ，８４ｂ，８５ａ，８５ｂ…溝
３０１，３０２…駆動電極
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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