(57)【要約】【課題】横方向の加速度の影響を除去し易く、かつ固定部の固定が容易な、横置き型の角速度センサ素子を提供する。【解決手段】ケース４のセンサ素子支持部５１の上面に固定される固定部２０と、固定部２０の両側に連結されると共にセンサ素子支持部５１の上面と平行な面に沿って延在する上検出腕２１および下検出腕２２と、上検出腕２１を間にして固定部２０に連結されると共に上検出腕２１の延在方向に延在する一対の上振動腕２３とを備える。固定部２０は、少なくとも上検出腕２１の延在方向と交差する方向に延在する１または複数の溝部２０Ａを有する。【選択図】図３
2008249489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持面に固定される固定部と、
前記固定部に連結されると共に前記支持面と平行な面に沿って延在する検出腕と、
前記固定部に連結されると共に前記支持面と平行な面に沿って延在する駆動腕と
を備え、
前記固定部は、少なくとも前記検出腕の延在方向と交差する方向に延在する１または複数の溝部を有する
ことを特徴とする角速度センサ素子。
【請求項２】
前記検出腕は、前記固定部の両側に連結された上第１振動腕および下第１振動腕を有し、
前記駆動腕は、前記上第１振動腕を間にして前記固定部に連結されると共に前記上第１振動腕の延在方向に延在する上第２振動腕および上第３振動腕を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の角速度センサ素子。
【請求項３】
前記溝部は、前記固定部を貫通している
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の角速度センサ素子。
【請求項４】
前記溝部は、前記検出腕または前記上第１振動腕を基準線として線対称に延在している
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の角速度センサ素子。
【請求項５】
前記溝部は、当該角速度センサ素子の重心を含んでいる
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の角速度センサ素子。
【請求項６】
前記溝部の前記検出腕または前記上第１振動腕の延在方向と交差する方向の幅をｘとし、前記固定部の前記検出腕または前記上第１振動腕の延在方向と交差する方向の幅をＷとすると、幅ｘおよび幅Ｗは以下の関係式を満たす
ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の角速度センサ素子。
ｘ／Ｗ≧０．５
【請求項７】
前記溝部は、前記固定部に複数設けられ、
前記各溝部は、当該角速度センサ素子の重心を取り囲んでいる
ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の角速度センサ素子。
【請求項８】
前記溝部は、直線状の形状を有する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の角速度センサ素子。
【請求項９】
前記溝部は、Ｌ字型の形状を有する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４ならびに請求項７のいずれか一項に記載の角速度センサ素子。
【請求項１０】
前記溝部は、Ｕ字型の形状を有する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４ならびに請求項７のいずれか一項に記載の角速度センサ素子。
【請求項１１】
前記上第１振動腕、前記上第２振動腕、前記上第３振動腕の前記固定部との各連結部は、直線状に並んでいる
ことを特徴とする請求項２ないし請求項１０のいずれか一項に記載の角速度センサ素子。
【請求項１２】
前記上第１振動腕、前記上第２振動腕、前記上第３振動腕および前記下第１振動腕は互いに平行な方向に延在している
ことを特徴とする請求項２ないし請求項１１のいずれか一項に記載の角速度センサ素子。
【請求項１３】
前記上第２振動腕および前記上第３振動腕は、前記上第１振動腕を基準線として線対称に延在している
ことを特徴とする請求項２ないし請求項１２のいずれか一項に記載の角速度センサ素子。
【請求項１４】
前記上第１振動腕上に形成されると共に前記上第１振動腕の延在方向と交差する方向に並列配置された一対の上第１電極と、
前記下第１振動腕上に形成されると共に前記下振動腕の延在方向と交差する方向に並列配置された一対の下第１電極と、
前記上第２振動腕上に形成されると共に前記上第２振動腕の延在方向と交差する方向に並列配置された一対の上第２電極と、
前記上第３振動腕上に形成されると共に前記上第３振動腕の延在方向と交差する方向に並列配置された一対の上第３電極と
を備えることを特徴とする請求項２ないし請求項１３のいずれか一項に記載の角速度センサ素子。
【請求項１５】
前記駆動腕は、前記下第１振動腕を間にして前記固定部に連結されると共に前記下第１振動腕の延在方向に延在する下第２振動腕および下第３振動腕を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の角速度センサ素子。
【請求項１６】
前記溝部は、前記上第１振動腕を基準線として線対称に延在している
ことを特徴とする請求項１５に記載の角速度センサ素子。
【請求項１７】
前記溝部は、前記固定部の中心部を通り前記上第１振動腕の延在方向と直交する直線を基準線として線対称に延在している
ことを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の角速度センサ素子。
【請求項１８】
前記下第１振動腕、前記下第２振動腕、前記下第３振動腕の前記固定部との各連結部は、直線状に並んでいる
ことを特徴とする請求項１５ないし請求項１７のいずれか一項に記載の角速度センサ素子。
【請求項１９】
前記上第１振動腕、前記上第２振動腕、前記上第３振動腕、前記下第１振動腕、前記下第２振動腕および前記下第３振動腕は互いに平行な方向に延在している
ことを特徴とする請求項１５ないし請求項１８のいずれか一項に記載の角速度センサ素子。
【請求項２０】
前記下第２振動腕および前記下第３振動腕は、前記下第１振動腕を基準線として線対称に延在している
ことを特徴とする請求項１５ないし請求項１９のいずれか一項に記載の角速度センサ素子。
【請求項２１】
前記上第１振動腕と前記下第１振動腕とは、前記固定部を通り当該上第１振動腕と直交する直線を基準線として線対称に延在し、
前記上第２振動腕および前記上第３振動腕と、前記下第２振動腕および前記下第３振動腕とは、前記固定部を通り当該上第１振動腕と直交する直線を基準線として線対称に延在している
ことを特徴とする請求項１５ないし請求項２０のいずれか一項に記載の角速度センサ素子。
【請求項２２】
前記上第１振動腕上に形成されると共に前記上第１振動腕の延在方向と交差する方向に並列配置された一対の上第１電極と、
前記下第１振動腕上に形成されると共に前記下振動腕の延在方向と交差する方向に並列配置された一対の下第１電極と、
前記上第２振動腕上に形成されると共に前記上第２振動腕の延在方向と交差する方向に並列配置された一対の上第２電極と、
前記上第３振動腕上に形成されると共に前記上第３振動腕の延在方向と交差する方向に並列配置された一対の上第３電極と
前記下第２振動腕上に形成されると共に前記下第２振動腕の延在方向と交差する方向に並列配置された一対の下第２電極と、
前記下第３振動腕上に形成されると共に前記下第３振動腕の延在方向と交差する方向に並列配置された一対の下第３電極と
を備えることを特徴とする請求項１５ないし請求項２１のいずれか一項に記載の角速度センサ素子。
【請求項２３】
角速度センサ素子および集積回路素子を備えた角速度センサ装置であって、
前記角速度センサ素子は、
支持面に固定される固定部と、
前記固定部に連結されると共に前記支持面と平行な面に沿って延在する検出腕と、
前記固定部に連結されると共に前記支持面と平行な面に沿って延在する駆動腕と
を備え、
前記固定部は、少なくとも前記検出腕の延在方向と交差する方向に延在する１または複数の溝部を有し、
前記集積回路素子は、前記駆動腕に駆動信号を送信すると共に、前記検出腕から出力される検出信号を受信する
ことを特徴とする角速度センサ素子。
【請求項２４】
前記検出腕は、前記固定部の両側に連結された上第１振動腕および下第１振動腕を有し、
前記駆動腕は、前記上第１振動腕を間にして前記固定部に連結されると共に前記上第１振動腕の延在方向に延在する上第２振動腕および上第３振動腕を有し、
前記集積回路素子は、前記上第２振動腕および前記上第３振動腕に駆動信号を送信すると共に、前記上第１振動腕および前記下振動腕から出力される検出信号を受信する
ことを特徴とする請求項２３に記載の角速度センサ装置。
【請求項２５】
前記駆動腕は、前記下第１振動腕を間にして前記固定部に連結されると共に前記下第１振動腕の延在方向に延在する下第２振動腕および下第３振動腕を有し、
前記集積回路素子は、前記上第２振動腕、前記上第３振動腕、前記下第２振動腕および前記下第３振動腕に駆動信号を送信すると共に、前記上第１振動腕および前記下振動腕から出力される検出信号を受信する
ことを特徴とする請求項２４に記載の角速度センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体の角速度を検出する角速度センサ素子およびそれを備えた角速度センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、角速度センサ素子は、船舶、航空機、ロケット等の姿勢を自律制御する技術に使用されているが、最近では、カーナビゲーションシステム、デジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯電話等の小型の電子機器にも搭載されるようになってきている。それに伴い、角速度センサ素子の更なる小型化、低背化（薄型化）が要請されており、長手方向（検出軸方向）が鉛直方向と平行となっていた従来の縦置き型の角速度センサ素子（例えば特許文献１参照）に代わって、長手方向が鉛直方向と直交する横置き型の角速度センサ素子（例えば特許文献２，３参照）が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−２２７７１９号公報
【特許文献２】特開平８−１２８８３３号公報
【特許文献３】特開２００４−３３３４６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記特許文献２，３の技術では、固定部を介して駆動腕と検出腕とが互いに連結されているので、固定部を、角速度センサ素子を支持する支持面などに強く固定すると、駆動腕に働いたコリオリ力によって発生した歪みが検出腕に効率よく伝達され難くなってしまう。逆に、固定部を支持面に弱く固定すると、駆動腕を駆動しているときに、固定部だけでなく検出腕までもがぐらついてしまうという問題がある。
【０００４】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、コリオリ力によって発生した歪みを効率よく伝達することの可能な横置き型の角速度センサ素子およびそれを備えた角速度センサ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の角速度センサ素子は、支持面に固定される固定部と、固定部に連結されると共に支持面と平行な面に沿って延在する検出腕と、固定部に連結されると共に支持面と平行な面に沿って延在する駆動腕とを備えている。ここで、固定部は、少なくとも検出腕の延在方向と交差する方向に延在する１または複数の溝部を有している。なお、「連結」とは、両者が機械的に接合されている場合や、一体に形成されている場合を含む概念であり、また、直接的にまたは間接的に連結されている場合を含むものである。
【０００６】
また、本発明の角速度センサ装置は、上記角速度センサ素子と、集積回路素子とを備えており、上記集積回路素子は、駆動腕に駆動信号を送信すると共に、検出腕から出力される検出信号を受信するようになっている。
【０００７】
本発明の角速度センサ素子および角速度センサ装置では、固定部が少なくとも駆動腕の延在方向と交差する方向に延在する１または複数の溝部を有しているので、固定部が歪み易くなっている。
【０００８】
ここで、検出腕を、固定部の両側に連結された上第１振動腕および下第１振動腕で構成し、かつ、駆動腕を、上第１振動腕を間にして固定部に連結されると共に上第１振動腕の延在方向に延在する上第２振動腕および上第３振動腕で構成することが可能である。
【０００９】
また、溝部を、固定部を貫通して形成することが可能である。また、溝部を、検出腕または上第１振動腕を基準線として線対称に延在して形成することが可能である。また、溝部を、角速度センサ素子の重心を含むように形成することが可能である。また、検出腕または上第１振動腕を基準線として線対称に延在して形成した場合には、溝部の検出腕または上第１振動腕の延在方向と交差する方向の幅をｘとし、固定部の検出腕または上第１振動腕の延在方向と交差する方向の幅をＷとすると、幅ｘが以下の関係式を満たすように、溝部を形成することが可能である。
ｘ／Ｗ≧０．５
【００１０】
また、固定部に複数の溝部を、上第１振動腕を基準線として線対称に延在して形成した場合には、各溝部を、角速度センサ素子の重心を取り囲むように形成することが可能である。なお、溝部を、直線状の形状や、Ｌ字型の形状、またはＵ字型の形状にすることが可能である。
【００１１】
また、上第１振動腕、上第２振動腕、上第３振動腕の固定部との各連結部を直線状に並べることが可能である。上第１振動腕、上第２振動腕、上第３振動腕および下第１振動腕を互いに平行な方向に延在して形成することが可能である。上第２振動腕および上第３振動腕を、上第１振動腕を基準線として線対称に延在して形成することが可能である。
【００１２】
また、上第１振動腕上に形成されると共に上第１振動腕の延在方向と交差する方向に並列配置された一対の上第１電極と、下第１振動腕上に形成されると共に下振動腕の延在方向と交差する方向に並列配置された一対の下第１電極と、上第２振動腕上に形成されると共に上第２振動腕の延在方向と交差する方向に並列配置された一対の上第２電極と、上第３振動腕上に形成されると共に上第３振動腕の延在方向と交差する方向に並列配置された一対の上第３電極とを形成することが可能である。
【００１３】
また、下第１振動腕を間にして固定部に連結されると共に下第１振動腕の延在方向に延在する下第２振動腕および下第３振動腕を設けた場合には、以下の（１）から（７）のいずれかのようにすることが可能である。（１）溝部を、上第１振動腕を基準線として線対称に延在して形成する。（２）溝部を、固定部の中心部を通り上第１振動腕の延在方向と直交する直線を基準線として線対称に延在して形成する。（３）下第１振動腕、下第２振動腕、下第３振動腕の固定部との各連結部を直線状に並べて形成する。（４）上第１振動腕、上第２振動腕、上第３振動腕、下第１振動腕、下第２振動腕および下第３振動腕を互いに平行な方向に延在して形成する。（５）下第２振動腕および下第３振動腕を、下第１振動腕を基準線として線対称に延在して形成する。（６）上第１振動腕と下第１振動腕とを、固定部を通り当該上第１振動腕と直交する直線を基準線として線対称に延在して形成し、上第２振動腕および上第３振動腕と、下第２振動腕および下第３振動腕とを、固定部を通り当該上第１振動腕と直交する直線を基準線として線対称に延在して形成する。（７）上第１振動腕上に形成されると共に上第１振動腕の延在方向と交差する方向に並列配置された一対の上第１電極と、下第１振動腕上に形成されると共に下振動腕の延在方向と交差する方向に並列配置された一対の下第１電極と、上第２振動腕上に形成されると共に上第２振動腕の延在方向と交差する方向に並列配置された一対の上第２電極と、上第３振動腕上に形成されると共に上第３振動腕の延在方向と交差する方向に並列配置された一対の上第３電極と、下第２振動腕上に形成されると共に下第２振動腕の延在方向と交差する方向に並列配置された一対の下第２電極と、記下第３振動腕上に形成されると共に下第３振動腕の延在方向と交差する方向に並列配置された一対の下第３電極とを形成する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の角速度センサ素子および角速度センサ装置によれば、固定部が少なくとも駆動腕の延在方向と交差する方向に延在する１または複数の溝部を有しているので、駆動腕に働いたコリオリ力によって発生した歪みを、固定部を介して検出腕に容易に伝達することができる。
【００１５】
ここで、検出腕を、固定部の両側に連結された上第１振動腕および下第１振動腕で構成し、かつ、駆動腕を、上第１振動腕を間にして固定部に連結されると共に上第１振動腕の延在方向に延在する上第２振動腕および上第３振動腕で構成した場合には、下第１振動腕が上第１振動腕、上第２振動腕および上第３振動腕のそれぞれの延在方向とは反対側に延在して形成されていることになる。これにより、横置き型でありながら、上第１振動腕および下振動腕において、コリオリ力に起因して発生する振動と、横方向から受けた加速度によって生じる振動とを区別し易くなる。これにより、横方向の加速度の影響が取り除き易くなる。特に、上第２振動腕および上第３振動腕に働いたコリオリ力によって発生した歪みを、固定部を介して上第１振動腕に伝えるとこが容易となる。
【００１６】
また、溝部を、固定部を貫通して形成した場合には、固定部がより一層、歪み易くなるので、コリオリ力によって発生した歪みを、検出腕、または上第１振動腕および下第１振動腕へ伝達する効率をより一層、高くすることができる。また、溝部を、検出腕または上第１振動腕を基準線として線対称に延在して形成した場合には、駆動振動が左右対称に発生し易くなるので、駆動腕、または上第２振動腕および上第３振動腕を駆動する駆動回路を簡略化することができると共に、検出腕、または上第１振動腕および下第１振動腕の不要振動を低減することができる。
【００１７】
また、検出腕または上第１振動腕を基準線として線対称に延在して形成すると共に、溝部を固定部に１つだけ形成した場合に、溝部の幅ｘおよび固定部の幅Ｗが上記した関係式を満たすときには、検出電圧が高まり、感度、検出精度、分解能などの角速度センサ特性が向上する。
【００１８】
また、上第１振動腕、上第２振動腕、上第３振動腕の固定部との各連結部を直線状に並べた場合には、上第１振動腕の形状と、上第２振動腕および上第３振動腕の形状とをほぼ同一にすることができるので、周波数の調整が容易になる。また、製造時の形状加工が容易となるので、個々の角速度センサ素子の形状のばらつきが抑えられ、特性の均一な素子が作成しやすくなる。また、上第１振動腕、上第２振動腕、上第３振動腕および下第１振動腕を互いに平行な方向に延在して形成した場合には、コリオリ力によるモーメントを最大にすることができるので、角速度の検出精度が向上する。また、上第２振動腕および上第３振動腕を、上第１振動腕を基準線として線対称に延在して形成した場合には、左右対称の駆動振動が発生し易くなるので、上第２振動腕および上第３振動腕を駆動する駆動回路を簡略化することができると共に、上第１振動腕および下第１振動腕の不要振動を低減することができる。
【００１９】
また、溝が重心を含むときや、溝が重心を囲むとき、溝がＬ字型の形状となっているとき、または溝がＵ字型の形状となっているときには、振動腕、または上第２振動腕および上第３振動腕に働いたコリオリ力によって発生した歪みを、固定部を介して、検出腕、または上第１振動腕および下第１振動腕にさらに容易に伝達することができる。
【００２０】
また、下第１振動腕を間にして固定部に連結されると共に下第１振動腕の延在方向に延在する下第２振動腕および下第３振動腕を設けた場合には、コリオリ力が発生した時にコリオリ力をより大きなモーメントとして上第２振動腕、上第３振動腕、下第２振動腕および下第３振動腕にかけることができ、それにより上第１振動腕および下第１振動腕を比較的に大きな振幅で振動させることができる。その結果、角速度の検出精度が向上する。
【００２１】
また、下第２振動腕および下第３振動腕を設けた場合に、溝部を、上第１振動腕を基準線として線対称に延在して形成すると共に、固定部の中心部を通り上第１振動腕の延在方向と直交する直線を基準線として線対称に延在して形成したときには、駆動振動が左右対称に発生し易くなるので、上第２振動腕、上第３振動腕、下第２振動腕および下第３振動腕を駆動する駆動回路を簡略化することができると共に、上第２振動腕、上第３振動腕、下第２振動腕および下第３振動腕の不要振動を低減することができる。
【００２２】
下第１振動腕、下第２振動腕、下第３振動腕の固定部との各連結部を直線状に並べた場合には、下第１振動腕の形状と、下第２振動腕および下第３振動腕の形状とをほぼ同一にすることができるので、周波数の調整が容易になる。また、製造時の形状加工が容易となるので、個々の角速度センサ素子の形状のばらつきが抑えられ、特性の均一な素子が作成しやすくなる。また、上第１振動腕、上第２振動腕、上第３振動腕、下第１振動腕、下第２振動腕および下第３振動腕を互いに平行な方向に延在して形成したときには、コリオリ力によるモーメントを最大にすることができるので、角速度の検出精度がより一層向上する。
【００２３】
また、上第１振動腕と下第１振動腕とを、固定部を通り当該上第１振動腕と直交する直線を基準線として線対称に延在して形成し、上第２振動腕および上第３振動腕と、下第２振動腕および下第３振動腕とを、固定部を通り当該上第１振動腕と直交する直線を基準線として線対称に延在して形成した場合には、横方向の加速度による振動と角速度による振動とが区別し易くなるので、角速度の検出精度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２５】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態に係る角速度センサ装置１の構成について以下に説明する。図１は本実施の形態に係る角速度センサ装置１の内部構成を分解して表す斜視図であり、図２は角速度センサ装置１のＡ−Ａ矢視方向の断面構成を表す断面図である。
【００２６】
この角速度センサ装置１は、例えば、互いに重ね合わされたケース４および中蓋部５により形成される内部空間Ｇ１（図２参照）に角速度センサ素子２を配置し、さらに、互いに重ね合わされたケース４および上蓋部６により形成される内部空間Ｇ２（図２参照）に集積回路素子３を配置したものである。
【００２７】
集積回路素子３は、後述するように、角速度センサ素子２の各駆動腕に設けられた各圧電素子に駆動信号を送信すると共に、角速度センサ素子２の各検出腕に設けられた各圧電素子から出力される検出信号を受信するためのものである。ケース４は、例えば複数のセラミック薄板を積層して形成されており、角速度センサ素子２および集積回路素子３を収容することの可能な階段状の窪みを有している。また、中蓋部５および上蓋部６は、例えばケース４と同様のセラミック材料により形成されている。
【００２８】
図１に示したように、ケース４の窪みの最も深いところに環状の集積回路支持部４１が形成されており、この集積回路支持部４１上に集積回路素子３が配置されている。また、この集積回路支持部４１の周囲であって、かつ集積回路支持部４１よりも浅いところに環状の中蓋部支持部４２が形成されており、この中蓋部支持部４２上に中蓋部５が両持梁状に配置されている。さらに、この中蓋部５の中央部にセンサ素子支持部５１（支持面）が形成されており、このセンサ素子支持部５１上に角速度センサ素子２が配置されている。また、中蓋部支持部４２の周囲であって、かつ窪みの外縁をなす環状の上蓋部支持部４３が形成されており、この上蓋部支持部４３と上蓋部６とがケース４の窪みを外部から密閉し、内部空間Ｇ２（図２参照）を形成するように互いに重ね合わされている。
【００２９】
角速度センサ素子２は、図１および図２に示したように、中蓋部５のセンサ素子支持部５１を含む面と平行な面内に沿って形成されたものである。つまり、この角速度センサ素子２は、いわゆる横置き型の素子である。
【００３０】
図３は角速度センサ素子２の上面構成の一例を表す平面図であり、図４は図３のＢ−Ｂ、Ｃ−ＣおよびＤ−Ｄ矢視方向の断面構成の一例をまとめて１つに表した断面図である。この角速度センサ素子２は、センサ素子支持部５１に固定された固定部２０と、固定部２０の両側（図３では紙面の上側および下側）にそれぞれ連結された上検出腕２１（上第１振動腕）および下検出腕２２（下第１振動腕）と、上検出腕２１を間にして固定部２０に連結された一対の上駆動腕２３（上第２振動腕および上第３振動腕）とを有している。
【００３１】
ここで、上検出腕２１および上駆動腕２３のそれぞれの名称に含まれる「上」とは、固定部２０の中心を対称軸として図３における紙面の上側を指すために便宜的に用いられたものであり、高さ方向を指すものではない。また、下検出腕２２の名称に含まれる「下」とは、固定部２０の中心を対称軸として図３における紙面の下側を指すために便宜的に用いられたものであり、高さ方向を指すものではない。
【００３２】
また、以下において、「左右対称」、「上下対称」、「上下左右対称」と称した場合についても、紙面における左右や上下を指すために便宜的に用いられたものである。本明細書において、「左右」とは、上検出腕２１の延在方向と直交する方向を指しており、「上下」とは、上検出腕２１の延在方向を指している。また、「左右対称」とは、上検出腕２１を基準線として線対称となっていることを指しており、「上下対称」とは、固定部２０の中心部を通り上検出腕２１の延在方向と直交する直線を基準線として線対称となっていることを指しており、「上下左右対称」は、左右対称であると共に上下対称であることを指している。
【００３３】
固定部２０は、上検出腕２１、下検出腕２２および一対の上駆動腕２３を内部空間Ｇ２の中空に保持するためのものである。この固定部２０は溝部２０Ａを有している。
【００３４】
溝部２０Ａは、固定部２０の剛性を下げ、固定部２０を歪み易く、変形し易くするためのものであり、少なくとも固定部２０を貫通しない程度に窪ませて形成されており、好ましくは固定部２０を貫通して形成されている。溝部２０Ａは、少なくとも上検出腕２１の延在方向と交差する方向に延在する部分を有している。溝部２０Ａは、上検出腕２１を基準線として線対称に延在して形成されていることが好ましく、さらに、固定部２０の中心部を通り上検出腕２１の延在方向と直交する直線を基準線として線対称に延在して形成されていることがより好ましい。つまり、溝部２０Ａは、左右対称に形成されていることが好ましく、さらに、上下対称に形成されていることがより好ましい。
【００３５】
溝部２０Ａは、例えば、図３に示したように、Ｕ字型の形状を有しており、Ｕ字の開口部分を角速度センサ素子２の重心Ｐに向け、重心Ｐを上検出腕２１の延在方向と交差する方向（左右方向）から挟み込むと共に、上下左右対称となるように配置されている。ここで、図３において、固定部２０のうち溝部２０Ａで囲まれた部分（中央部２０Ｂ）が、センサ素子支持部５１に直接固定されており、固定部２０のうち溝部２０Ａの外周部分（外縁部２０Ｃ）は、中央部２０Ｂと梁部２０Ｄを介して連結されている。
【００３６】
なお、溝部２０Ａは、上記の形態に限定されるものではなく、例えば、図５に示したように、Ｕ字型の形状を有しており、Ｕ字の開口部分を角速度センサ素子２の重心Ｐに向け、重心Ｐを上検出腕２１の延在方向（上下方向）から挟み込むと共に、上下左右対称となるように配置されていてもよい。また、溝部２０Ａは、例えば、図６に示したように、Ｌ字型の形状を有しており、Ｌ字の開口部分を重心Ｐに向けて、上下左右対称となるように配置されていてもよい。
【００３７】
また、溝部２０Ａは、上下対称に延在して形成されていなくてもよい。例えば、図７〜１２に示したように、左右対称を維持しつつ、上検出腕２１の延在方向と交差する方向に延在する部分の長さが不揃いになっていてもよいし、例えば、  図１３〜１６に示したように、左右対称を維持しつつ、上検出腕２１の延在方向に延在する部分の長さが不揃いになっていてもよい。
【００３８】
また、溝部２０Ａは、重心Ｐを取り囲むように形成されていなくてもよく、例えば、重心Ｐを含むように形成されていてもよい。具体的には、溝部２０Ａは、例えば、図１７に示したように、左右方向に延在する直線状の形状（ストライプ形状）となっていてもよい。このとき、溝部２０Ａの左右方向の幅をｘとし、固定部２０の左右方向の幅をＷとすると、溝部２０Ａは、幅ｘが以下の関係式を満たすように形成されていることが好ましい。
ｘ／Ｗ≧０．５
【００３９】
なお、固定部２０に複数の溝部２０Ａが設けられている場合に、そのうちの１つが重心Ｐを含むように形成されていてもよいし、図１８に示したように、いずれの溝部２０Ａも重心Ｐを含まないように形成されていても。また、溝部２０Ａは、例えば、図１７に示したように固定部２０内に１つ形成されていてもよいし、図１８に示したように、左右方向に延在すると共に、上下方向に並列配置されていてもよい。また、溝部２０Ａは、例えば、図１９に示したように、上検出腕２１の延在方向と０度より大きく９０度より小さな角度で交差する方向（斜め方向）に延在する直線状の形状を有していてもよい。
【００４０】
なお、固定部２０は、図３に示したように、固定部２０のうち溝部２０Ａで囲まれた部分（中央部２０Ｂ）において、センサ素子支持部５１に直接固定される構成に限られるものではない。例えば、固定部２０は、図２０に示したように、外縁部２０Ｃの両端に連結された一対の矩形状の固定梁部２０Ｄと、一対の固定梁部２０Ｄのそれぞれの端部に連結された一対の矩形状の固定端部２０Ｅとを有し、例えば、図２１に示したように、中蓋部５を取り除き、各固定端部２０Ｅの底部をケース４の中蓋部支持部４２の上面に固定するようにしてもよい。また、固定部２０が、例えば、図２２に示したように、一対の固定端部２０Ｅの代わりに、中央部２０Ｂを取り囲むように形成された環状の固定端部２０Ｆを有し、固定端部２０Ｆの底部をケース４の中蓋部支持部４２の上面に固定するようにしてもよい。
【００４１】
なお、固定部２０は図３、図２０〜図２２に例示した形状および大きさに限られるものではなく、上検出腕２１、下検出腕２２および一対の上駆動腕２３を中空に保持することが可能であればどのような形状および大きさであってもよい。
【００４２】
上検出腕２１および下検出腕２２は、一対の上駆動腕２３に働いたコリオリ力によって発生した固定部２０の歪みが当該上検出腕２１および下検出腕２２に伝達されてきたときに、この歪みの大きさに応じた振動を発生させるためのものである。上検出腕２１は、固定部２０の一の側面（図３では外縁部２０Ｃの一の側面）に連結されており、センサ素子支持部５１を含む面と平行な面内に延在すると共に固定部２０から遠ざかる方向に延在して形成されている。他方、下検出腕２２は、固定部２０の上検出腕２１とは反対側の他の側面（図３では外縁部２０Ｃの他の側面）に連結されており、センサ素子支持部５１を含む面と平行な面内に延在すると共に固定部２０から遠ざかる方向に延在して形成されている。
【００４３】
なお、上検出腕２１および下検出腕２２は、互いに平行な方向に延在していることが好ましいが、互いに所定の角度で交差する方向に延在していてもよい。また、上検出腕２１および下検出腕２２は、固定部２０を通り上検出腕２１の延在方向と直交する直線を対称軸として線対称に延在して形成されていることが好ましいが、そのように形成されていなくてもよい。
【００４４】
上駆動腕２３は、角速度センサ装置１の搭載された物体がセンサ素子支持部５１を含む面と直交する方向（図３では紙面の垂直方向）を回転軸とする回転運動を行っているときに、この上駆動腕２３にコリオリ力を生じさせるためのものである。各上駆動腕２３は、固定部２０のうち上検出腕２１の連結された側面（図３では外縁部２０Ｃの一の側面）に連結されており、センサ素子支持部５１を含む面と平行な面内に延在すると共に固定部２０から遠ざかる方向に延在して形成されている。つまり、上検出腕２１および一対の上駆動腕２３の固定部２０との各連結部Ｎは、左右方向に直線状に並んでいる。なお、図２３に示したように、各連結部Ｎが袴を持っている場合であっても、各連結部Ｎは、左右方向に直線状に並んでいると言える。
【００４５】
なお、各上駆動腕２３は、各上駆動腕２３および上検出腕２１が同時に振動しているときに互いに衝突することの無い程度に上検出腕２１から離れて配置されている。また、各上駆動腕２３は、互いに平行な方向に延在していることが好ましいが、互いに所定の角度で交差する方向に延在していてもよい。また、各上駆動腕２３は、上検出腕２１を対称軸として線対称（左右対称）に延在して形成されていることが好ましいが、そのように形成されていなくてもよい。また、上検出腕２１、下検出腕２２および一対の上駆動腕２３が、互いに平行な方向に延在していることが好ましいが、互いに所定の角度で交差する方向に延在していてもよい。
【００４６】
ここで、固定部２０、上検出腕２１、下検出腕２２および一対の上駆動腕２３はそれぞれ、例えば、共通の材料（例えばシリコン）からなり、ウェハをパターニングすることにより一括形成することが可能である。
【００４７】
上検出腕２１の表面には、上検出腕２１の延在方向と平行な方向に延在する一対の圧電素子２１Ａ，２１Ｂが形成されている。これら一対の圧電素子２１Ａ，２１Ｂは、上検出腕２１がケース４のセンサ素子支持部５１を含む面と平行な面に沿って振動したときに、その振動を検出するためのものであり、上検出腕２１の延在方向と交差する方向に配置されていることが好ましい。
【００４８】
また、下検出腕２２の表面には、下検出腕２２の延在方向と平行な方向に延在する一対の圧電素子２２Ａ，２２Ｂが形成されている。これら一対の圧電素子２２Ａ，２２Ｂは、上記した圧電素子２１Ａ，２１Ｂと同様、下検出腕２２がケース４のセンサ素子支持部４１を含む面と平行な面に沿って振動したときに、その振動を検出するためのものであり、下検出腕２２の延在方向と交差する方向に配置されていることが好ましい。
【００４９】
また、各上駆動腕２３の表面には、各上駆動腕２３の延在方向と平行な方向に延在する一対の圧電素子２３Ａ，２３Ｂが形成されている。これら一対の圧電素子２３Ａ，２３Ｂは、各上駆動腕２３をケース４のセンサ素子支持部５１を含む面と平行な面に沿って振動させるためのものであり、上駆動腕２３の延在方向と交差する方向に配置されていることが好ましい。
【００５０】
ここで、各圧電素子２１Ａ，２２Ａ，２３Ａは、例えば、図４に示したように、上検出腕２１、下検出腕２２または上駆動腕２３上に、絶縁層２１Ａ１，２２Ａ１，２３Ａ１と、下部電極２１Ａ２，２２Ａ２，２３Ａ２と、圧電体２１Ａ３，２２Ａ３，２３Ａ３と、上部電極２１Ａ４，２２Ａ４，２３Ａ４とをこの順に積層して形成されたものである。他方、各圧電素子２１Ｂ，２２Ｂ，２３Ｂは、例えば、図４に示したように、上検出腕２１、下検出腕２２または上駆動腕２３上に、絶縁層２１Ｂ１，２２Ｂ１，２３Ｂ１と、下部電極２１Ｂ２，２２Ｂ２，２３Ｂ２と、圧電体２１Ｂ３，２２Ｂ３，２３Ｂ３と、上部電極２１Ｂ４，２２Ｂ４，２３Ｂ４とをこの順に積層して形成されたものである。つまり、各圧電素子２１Ａ，２２Ａ，２３Ａと、各圧電素子２１Ｂ，２２Ｂ，２３Ｂとは、互いに別体に形成されている。
【００５１】
なお、例えば、図２４に示したように、絶縁層２１Ａ１，２２Ａ１，２３Ａ１と絶縁層２１Ｂ１，２２Ｂ１，２３Ｂ１とを共通の絶縁層２１−１、２２−１、２３−１で形成し、下部電極２１Ａ２，２２Ａ２，２３Ａ２と下部電極２１Ｂ２，２２Ｂ２，２３Ｂ２とを共通の下部電極２１−２、２２−２、２３−２で形成し、圧電体２１Ａ３，２２Ａ３，２３Ａ３と圧電体２１Ｂ３，２２Ｂ３，２３Ｂ３とを共通の圧電体２１−３、２２−３、２３−３で形成してもよい。
【００５２】
ここで、絶縁層２１Ａ１，２２Ａ１，２３Ａ１、２１Ｂ１，２２Ｂ１，２３Ｂ１，２１−１，２２−１および２３−１は、例えばＺｒＯ２膜およびＹ２Ｏ３膜をこの順に積層して形成されている。下部電極２１Ａ２，２２Ａ２，２３Ａ２、２１Ｂ２，２２Ｂ２，２３Ｂ２，２１−２，２２−２および２３−２は、例えばＰｔ（１００）配向膜からなる。圧電体２１Ａ３，２２Ａ３，２３Ａ３、２１Ｂ３，２２Ｂ３，２３Ｂ３，２１−３，２２−３および２３−３は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を含んで形成されている。また、上部電極２１Ａ４，２２Ａ４，２３Ａ４、２１Ｂ４，２２Ｂ４，２３Ｂ４は、例えばＰｔ（１００）配向膜からなる。
【００５３】
本実施の形態の角速度センサ装置１およびその変形例では、角速度センサ装置１の搭載された物体が回転運動をしていない場合に、例えば、圧電素子２３Ａ，２３Ｂを用いて一対の上駆動腕２３を駆動したときには、図２５に示したように、一対の上駆動腕２３が上駆動腕２３の延在方向と交差する方向ａに主に振動する。
【００５４】
このとき、例えば、図２６に示したように、角速度センサ装置１の搭載された物体がセンサ素子支持部５１を含む面と直交する方向を回転軸とする回転運動ｒを開始すると、コリオリ力ｆが一対の上駆動腕２３にそれぞれ反対向きに働き、上検出腕２１および下検出腕２２が上検出腕２１の延在方向と交差する方向ｂおよび下検出腕２２の延在方向と交差する方向ｃに左右非対称に振動し始める。これにより、このときの上検出腕２１の振動に応じた検出信号を圧電素子２１Ａ，２１Ｂから取り出すと共に、下検出腕２２の振動に応じた検出信号を圧電素子２２Ａ，２２Ｂから取り出すことにより、角速度を検出することができる。
【００５５】
ところで、本実施の形態およびその変形例では、固定部２０が少なくとも上検出腕２１の延在方向と交差する方向に延在する１または複数の溝部２０Ｂを有しており、かつ上検出腕２１および一対の上駆動腕２３が、固定部２０において溝部２０Ａの延在方向に並列配置されているので、一対の上駆動腕２３に働いたコリオリ力によって発生する歪みを、固定部２０を介して上検出腕２１および下検出腕２２に容易に伝達することができる。これにより、固定部２０の構造を複雑にしなくても、固定部２０の支持面への固定を容易にすることができる。
【００５６】
また、本実施の形態およびその変形例では、下検出腕２２が上検出腕２１および一対の上駆動腕２３のそれぞれの延在方向とは反対側に延在して形成されているので、上記のようにして角速度を検出している場合、または角速度センサ装置１の搭載された物体が停止もしくは等速運動をしている場合に、例えば、図２７に示したように、横方向から加速度ｄを受けたときには、上検出腕２１および下検出腕２２が同じ方向に変位し、上検出腕２１および下検出腕２２には上検出腕２１の延在方向と交差する方向ｂおよび下検出腕２２の延在方向と交差する方向ｃに同位相の振動が発生する。そのため、圧電素子２１Ａ，２１Ｂから取り出される検出信号と、圧電素子２２Ａ，２２Ｂから取り出される検出信号との差をとることにより、横方向の加速度による振動の出力を相殺し、ノイズを低減することができる。このように、横置き型でありながら、コリオリ力に起因して発生する振動と、横方向から受けた加速度によって生じる振動とを区別することができるので、横方向の加速度の影響をほとんどなくすることができる。
【００５７】
ここで、溝部２０Ａを、上検出腕２１を基準線として線対称（左右対称）に延在して形成した場合には、駆動振動が左右対称に発生し易くなるので、一対の上駆動腕２３を駆動する駆動回路を簡略化することができると共に、上検出腕２１および下検出腕２２の不要振動を低減することができる。
【００５８】
また、溝部２０Ａを左右対称に延在して形成すると共に、溝部２０Ａを固定部に１つだけ形成した場合には、例えば、図２８に示したように、溝部２０Ａの幅ｘを固定部２０の幅Ｗで割った値（ｘ／Ｗ）が０．５以上となったときに、検出電圧が最大となることがわかる。これにより、溝部２０Ａの幅ｘが上記の関係式（ｘ／Ｗ≧０．５）を満たすときには、検出電圧が高まり、感度、検出精度、分解能などの角速度センサ特性が向上する。なお、図２８の結果は、固定部２０の幅Ｗを２．０ｍｍとしたときの検出電圧を表したものである。
【００５９】
また、溝部２０Ａを、重心を含むようにして形成したときや、重心を囲むようにして形成したとき、Ｌ字型の形状としたとき、またはＵ字型の形状としたときには、一対の上駆動腕２３に働いたコリオリ力によって発生した歪みを、固定部２０を介して、上検出腕２１および下検出腕２２にさらに容易に伝達することができる。
【００６０】
また、溝部２０Ａを、固定部２０を貫通して形成した場合には、固定部２０がより一層、歪み易く、変形し易くなるので、コリオリ力によって発生した歪みの上検出腕２１および下検出腕２２への伝達効率をより一層、高くすることができる。
【００６１】
また、上検出腕２１および一対の上駆動腕２３の固定部との各連結部を直線状に並べた場合には、上検出腕２１の形状と、一対の上駆動腕２３の形状とをほぼ同一にすることができるので、周波数の調整が容易になる。また、製造時の形状加工が容易となるので、個々の角速度センサ素子１の形状のばらつきが抑えられ、特性の均一な素子が作成しやすくなる。
【００６２】
また、上検出腕２１、一対の上駆動腕２３および下検出腕２２を互いに平行な方向に延在して形成した場合には、コリオリ力によるモーメントを最大にすることができるので、角速度の検出精度が向上する。
【００６３】
また、一対の上駆動腕２３を、上検出腕２１を基準線として線対称に延在して形成した場合には、左右対称の駆動振動が発生し易くなるので、一対の上駆動腕２３を駆動する駆動回路を簡略化することができると共に、上検出腕２１および下検出腕２２の不要振動を低減することができる。
【００６４】
また、上検出腕２１と下検出腕２２とを、固定部２０を通り上検出腕２１の延在方向と直交する直線を対称軸として線対称に延在して形成した場合には、横方向の加速度による振動と角速度による振動とが区別し易くなるので、角速度の検出精度が向上する。
【００６５】
なお、横方向の加速度の除去を容易にするためには、上検出腕２１および下検出腕２２の振幅および共振周波数を等しくすることが好ましい。こうすることによって、横方向からの加速度によって励振される振動が効率よく打ち消され、ノイズの低減が容易になる。また、横方向の加速度の除去を容易にするためには、各上駆動腕２３の振幅および共振周波数もお互いに等しくすることが好ましい。
【００６６】
具体的には、図２９に示したように、振動する部分の幅Ｗ（図３では上検出腕２１の幅Ｗ１，下検出腕２２の幅Ｗ２，一対の上駆動腕２３の一方の幅Ｗ３，一対の上駆動腕２３の他方の幅Ｗ４）や、長さＬ（図３では上検出腕２１の長さＬ１，下検出腕２２の長さＬ２，一対の上駆動腕２３の一方の長さＬ３，一対の上駆動腕２３の他方の長さＬ４）を変えることによって共振周波数や振幅を調整することが可能となるので、これらの調整によって、上検出腕２１および下検出腕２２同士、あるいは一対の上駆動腕２３同士の振幅および共振周波数を等しくすることが望ましい。例えば、幅Ｗおよび長さＬを図３０に示したような関係に調整することにより、上検出腕２１および下検出腕２２同士、あるいは一対の上駆動腕２３同士の振幅および共振周波数を等しくすることが可能である。このとき、上検出腕２１と下検出腕２２とを固定部２０に対して線対称な形状とし、さらに、一対の上駆動２３を上検出腕２１対して線対称な形状とすることが最も好ましい。線対称にすることにより、振動がお互いに同じくなるため、ノイズを最も低減しやすくできる。
【００６７】
また、本実施の形態およびその変形例では、固定部２０には４本の足（上検出腕２１、下検出腕２２および一対の上駆動腕２３）しか設けられておらず、特許３６９４１６０や特開２００５−１０６４８１等に記載されているような上下対称な構造よりも足の数が２本少なくて済むので、足の数が減った分だけ製造工程での歩留りが向上する。
【００６８】
また、本実施の形態およびその変形例では、固定部２０のうち、上検出腕２１および一対の上駆動腕２３が連結された側面とは反対側の側面には下検出腕２２だけしか形成されておらず、角速度センサ素子２が上下非対称な構造となっているので、特許３６９４１６０や特開２００５−１０６４８１等に記載されているような上下対称な構造にする必要がない。これにより、上検出腕２１と下検出腕２２とを同じ形状や大きさにする必要がないので、下検出腕２２の長さを短くした場合には、角速度センサ素子２を小型化することができる。
【００６９】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態に係る角速度センサ装置７について説明する。
【００７０】
上記実施の形態およびその変形例では、一対の上駆動腕２３が上検出腕２１を間にして固定部２０に直接連結されていたが、本実施の形態では、図３１、図３２に示したように、一対の下駆動腕２４（下第２振動腕、下第３振動腕）が下検出腕２２を間にして固定部２０に直接連結されている。
【００７１】
下駆動腕２４は、角速度センサ装置１の搭載された物体がセンサ素子支持部５１を含む面と直交する方向（図３２では紙面の垂直方向）を回転軸とする回転運動を行っているときに、この下駆動腕２４にコリオリ力を生じさせるためのものである。各下駆動腕２４は、固定部２０のうち下検出腕２２の連結された側面（図３２では外縁部２０Ｃの一の側面）に連結されており、センサ素子支持部５１を含む面と平行な面内に延在すると共に固定部２０から遠ざかる方向に延在して形成されている。つまり、下検出腕２２および一対の下駆動腕２４の固定部２０との各連結部Ｎは、左右方向に直線状に並んでいる。なお、図３３に示したように、各連結部Ｎが袴を持っている場合であっても、各連結部Ｎは、左右方向に直線状に並んでいると言える。
【００７２】
なお、各下駆動腕２４は、各下駆動腕２４および下検出腕２２が同時に振動しているときに互いに衝突することの無い程度に下検出腕２２から離れて配置されている。また、各下駆動腕２４は、互いに平行な方向に延在していることが好ましいが、互いに所定の角度で交差する方向に延在していてもよい。また、各下駆動腕２４は、下検出腕２２を対称軸として線対称（左右対称）に延在して形成されていることが好ましいが、そのように形成されていなくてもよい。また、上検出腕２１、一対の上駆動腕２３、下検出腕２２および一対の下駆動腕２４が、互いに平行な方向に延在していることが好ましいが、互いに所定の角度で交差する方向に延在していてもよい。
【００７３】
ここで、下駆動腕２４は、例えば、上駆動腕２３などと共通の材料（例えばシリコン）からなり、ウェハをパターニングすることにより一括形成することが可能である。
【００７４】
また、各下駆動腕２４の表面には、図３４に示したように、各下駆動腕２４の延在方向と平行な方向に延在する一対の圧電素子２４Ａ，２４Ｂが形成されている。これら一対の圧電素子２４Ａ，２４Ｂは、各下駆動腕２４をケース４のセンサ素子支持部５１を含む面と平行な面に沿って振動させるためのものであり、下駆動腕２４の延在方向と交差する方向に配置されていることが好ましい。
【００７５】
ここで、各圧電素子２４Ａは、例えば、図３４に示したように、下駆動腕２４上に絶縁層２４Ａ１と、下部電極２４Ａ２と、圧電体２４Ａ３と、上部電極２４Ａ４とをこの順に積層して形成されたものである。他方、各圧電素子２１Ｂ，２２Ｂ，２３Ｂは、例えば、図３４に示したように、下駆動腕２４上に、絶縁層２４Ｂ１と、下部電極２４Ｂ２と、圧電体２４Ｂ３と、上部電極２４Ｂ４とをこの順に積層して形成されたものである。つまり、各圧電素子２４Ａと、各圧電素子２４Ｂとは、互いに別体に形成されている。
【００７６】
なお、例えば、図３５に示したように、絶縁層２４Ａ１と絶縁層２４Ｂ１とを共通の絶縁層２４−１で形成し、下部電極２４Ａ２と下部電極２４Ｂ２とを共通の下部電極２４−２で形成し、圧電体２４Ａ３と圧電体２４Ｂ３とを共通の圧電体２４−３で形成してもよい。
【００７７】
ここで、絶縁層２４Ａ１、２４Ｂ１，２４−１は、例えばＺｒＯ２膜およびＹ２Ｏ３膜をこの順に積層して形成されている。下部電極２４Ａ２，２４Ｂ２，２４−２は、例えばＰｔ（１００）配向膜からなる。圧電体２４Ａ３、２４Ｂ３，２４−３は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を含んで形成されている。また、上部電極２４Ａ４、２１Ａ４は、例えばＰｔ（１００）配向膜からなる。
【００７８】
このような構成を備えた角速度センサ装置７では、角速度センサ装置７の搭載された物体が回転運動をしていない場合に、例えば、圧電素子２３Ａ，２３Ｂ，２４Ａ，２４Ｂを用いて一対の上駆動腕２３および一対の下駆動腕２４を駆動したときには、図３６に示したように、一対の上駆動腕２３および一対の下駆動腕２４が上駆動腕２３および下駆動腕２４の延在方向と交差する方向ａに主に振動する。
【００７９】
このとき、例えば、図３７に示したように、角速度センサ装置７の搭載された物体がセンサ素子支持部５１を含む面と直交する方向を回転軸とする回転運動ｒを開始すると、コリオリ力ｆが一対の上駆動腕２３にそれぞれ反対向きに働くと共に、コリオリ力ｆが一対の上駆動腕２３および一対の下駆動腕２４にそれぞれ反対向きに働き、上検出腕２１および下検出腕２２が上検出腕２１の延在方向と交差する方向ｂおよび下検出腕２２の延在方向と交差する方向ｃに左右非対称に振動し始める。これにより、このときの上検出腕２１の振動に応じた検出信号を圧電素子２１Ａ，２１Ｂから取り出すと共に、下検出腕２２の振動に応じた検出信号を圧電素子２２Ａ，２２Ｂから取り出すことにより、角速度を検出することができる。
【００８０】
ところで、本実施の形態では、コリオリ力が発生した時にコリオリ力をより大きなモーメントとして一対の上駆動腕２３および一対の下駆動腕２４にかけることができ、それにより上検出腕２１および下検出腕２２を比較的に大きな振幅で振動させることができる。その結果、角速度の検出精度が向上する。
【００８１】
また、一対の下駆動腕２４を設けた場合に、溝部２０Ａを、上検出腕２１を基準線として線対称に延在して形成すると共に、固定部２０の中心部を通り上検出腕２１の延在方向と直交する直線を基準線として線対称に延在して形成したときには、駆動振動が左右対称に発生し易くなるので、一対の上駆動腕２３および一対の下駆動腕２４を駆動する駆動回路を簡略化することができると共に、一対の上駆動腕２３および一対の下駆動腕２４の不要振動を低減することができる。
【００８２】
また、下検出腕２２および一対の下駆動腕２４の固定部２０との各連結部Ｎを直線状に並べた場合には、下検出腕２２の形状と、一対の下駆動腕２４の形状とをほぼ同一にすることができるので、周波数の調整が容易になる。また、製造時の形状加工が容易となるので、個々の角速度センサ素子１の形状のばらつきが抑えられ、特性の均一な素子が作成しやすくなる。
【００８３】
また、上検出腕２１、一対の上駆動腕２３、下検出腕２２および一対の下駆動腕２４を互いに平行な方向に延在して形成したときには、コリオリ力によるモーメントを最大にすることができるので、角速度の検出精度がより一層向上する。
【００８４】
また、上検出腕２１と下検出腕２２とを、固定部２０を通り当該上検出腕２１と直交する直線を基準線として線対称に延在して形成し、一対の上駆動腕２３と、一対の下駆動腕２４とを、固定部２０を通り当該上検出腕２１と直交する直線を基準線として線対称に延在して形成した場合には、横方向の加速度による振動と角速度による振動とが区別し易くなるので、角速度の検出精度が向上する。
【００８５】
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明は、これらの実施の形態等に限定されず、種々変形可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る角速度センサ装置の分解斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視方向の断面構成図である。
【図３】図１の角速度センサ素子の上面構成図である。
【図４】図３の角速度センサ素子のＢ−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄ矢視方向の断面構成図である。
【図５】図３の一変形例に係る角速度センサ素子の上面構成図である。
【図６】図３の他の変形例に係る角速度センサ素子の上面構成図である。
【図７】図３のその他の変形例に係る角速度センサ素子の上面構成図である。
【図８】図３の更にその他の変形例に係る角速度センサ素子の上面構成図である。
【図９】図３の更にその他の変形例に係る角速度センサ素子の上面構成図である。
【図１０】図３の更にその他の変形例に係る角速度センサ素子の上面構成図である。
【図１１】図３の更にその他の変形例に係る角速度センサ素子の上面構成図である。
【図１２】図３の更にその他の変形例に係る角速度センサ素子の上面構成図である。
【図１３】図３の更にその他の変形例に係る角速度センサ素子の上面構成図である。
【図１４】図３の更にその他の変形例に係る角速度センサ素子の上面構成図である。
【図１５】図３の更にその他の変形例に係る角速度センサ素子の上面構成図である。
【図１６】図３の更にその他の変形例に係る角速度センサ素子の上面構成図である。
【図１７】図３の更にその他の変形例に係る角速度センサ素子の上面構成図である。
【図１８】図３の更にその他の変形例に係る角速度センサ素子の上面構成図である。
【図１９】図３の更にその他の変形例に係る角速度センサ素子の上面構成図である。
【図２０】図３の更にその他の変形例に係る角速度センサ素子の上面構成図である。
【図２１】図２０の角速度センサ素子を備えた角速度センサ装置の断面構成図である。
【図２２】図３の更にその他の変形例に係る角速度センサ素子の上面構成図である。
【図２３】図３の更にその他の変形例に係る角速度センサ素子の上面構成図である。
【図２４】図４の一変形例に係る角速度センサ素子の断面構成図である。
【図２５】図１の角速度センサ素子に回転運動が印加されていないときの動作を説明するための上面構成図である。
【図２６】図１の角速度センサ素子に回転運動が印加されているときの動作を説明するための上面構成図である。
【図２７】図１の角速度センサ素子に横方向からの加速度が印加されているときの動作を説明するための上面構成図である。
【図２８】溝の幅を固定部の幅で割った値と検出電位との関係を説明するための関係図である。
【図２９】幅と共振周波数との関係を説明するための関係図である。
【図３０】長さと幅との関係を説明するための関係図である。
【図３１】本発明の第２の実施の形態に係る角速度センサ装置の分解斜視図である。
【図３２】図３１の角速度センサ素子の上面構成図である。
【図３３】図３１の一変形例に係る角速度センサ素子の上面構成図である。
【図３４】図３２の角速度センサ素子のＢ−Ｂ矢視方向の断面構成図である。
【図３５】図３４の一変形例に係る角速度センサ素子の断面構成図である。
【図３６】図３１の角速度センサ素子に回転運動が印加されていないときの動作を説明するための上面構成図である。
【図３７】図１の角速度センサ素子に回転運動が印加されているときの動作を説明するための上面構成図である。
【符号の説明】
【００８７】
１，７…角速度センサ装置、２…角速度センサ素子、３…集積回路素子、４…ケース、５…中蓋部、６…上蓋部、２０…固定部、２０Ａ…溝部、２０Ｂ…中央部、２０Ｃ…外縁部、２０Ｄ…梁部、２１…上検出腕、２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂ，２３Ａ，２３Ｂ，２４Ａ，２４Ｂ…圧電素子、２２…下検出腕、２３…上駆動腕、２１Ａ１，２２Ａ１，２３Ａ１，２１Ｂ１，２２Ｂ１，２３Ｂ１，２１−１，２２−１，２３−１…絶縁層、２１Ａ２，２２Ａ２，２３Ａ２，２１Ｂ２，２２Ｂ２，２３Ｂ２，２１−２，２２−２，２３−２…下部電極、２１Ａ３，２２Ａ３，２３Ａ３，２１Ｂ３，２２Ｂ３，２３Ｂ３，２１−３，２２−３，２３−３…圧電体、２１Ａ４，２２Ａ４，２３Ａ４，２１Ｂ４，２２Ｂ４，２３Ｂ４…上部電極、２４…下駆動部、４１…センサ素子支持部、４２…集積回路支持部、４３…上蓋部支持部、ａ，ｂ，ｃ，ｄ…振動方向、ｆ…コリオリ力、Ｇ１，Ｇ２…内部空間、Ｎ…連結部、Ｐ…重心、ｒ…回転運動方向。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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