(57)【要約】【課題】１軸の回転系の角速度を検出する圧電振動片と１系列の検出手段でＺ軸回転系とＹ軸回転系の２軸の回転系の角速度検出を実現する角速度センサを提供する。【解決手段】角速度センサ１は、基部２０と、基部２０または基部２０に接続された連結腕３１，３２からＹ軸に平行に延出されＹ軸に直行するＸ軸方向に屈曲振動を行う駆動腕４０，５０と、駆動腕４０，５０に平行な検出腕６０と、がＸＹ平面に形成される圧電振動片１０と、Ｙ軸回りの回転により与えられるＺ軸方向のコリオリ力により検出腕６０に発生する振動成分と、前記ＸＹ平面に対し垂直なＺ軸回りの回転により与えられるＹ軸方向のコリオリ力により検出腕６０に発生する振動成分との両方に応じて、検出信号を出力する検出手段と、が備えられている。また、検出腕６０の先端には、検出腕部６１，６２の幅の５〜１０倍の幅を有する錘部６３，６４が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、前記基部または前記基部に接続された連結腕からＹ軸に平行に延出されＹ軸に直交するＸ軸方向に屈曲振動をする駆動腕と、前記駆動腕に平行な検出腕と、がＸＹ平面に形成される圧電振動片と、
Ｙ軸回りの回転により与えられるコリオリ力により前記検出腕に発生する振動成分と、前記ＸＹ平面に対し垂直なＺ軸回りの回転により与えられるコリオリ力により前記検出腕に発生する振動成分との両方に応じて、検出信号を出力する検出手段と、
が備えられていることを特徴とする角速度センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の角速度センサにおいて、
前記Ｙ軸回りの回転により与えられるＺ軸方向のコリオリ力により前記検出腕に発生する振動成分が捩れ振動成分であり、
前記Ｚ軸回りの回転により与えられるＹ軸方向のコリオリ力により前記検出腕に発生する振動成分が屈曲振動成分である、ことを特徴とする角速度センサ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の角速度センサにおいて、
前記圧電振動片が、前記基部からＹ軸方向およびマイナスＹ軸方向にに延出される検出腕と、
前記基部からＸ軸方向に延出された第１の連結腕と、前記基部からマイナスＸ軸方向に延出された第２の連結腕と、
前記第１の連結腕に連結され、Ｙ軸方向およびマイナスＹ軸方向に延出される駆動腕と、前記第２の連結腕に連結され、Ｙ軸方向およびマイナスＹ軸方向に延出される駆動腕と、を備えて構成されていることを特徴とする角速度センサ。
【請求項４】
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において、
前記駆動腕と前記検出腕のそれぞれ先端に錘部が形成され、
前記検出腕の錘部の幅Ｄが、前記検出腕の検出腕部の幅ｄに対して、５ｄ≦Ｄ≦１０ｄの範囲に設定されていることを特徴とする角速度センサ。
【請求項５】
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において、
前記Ｚ軸回転系の屈曲振動成分の検出感度と前記Ｙ軸回転系の捩れ振動成分の検出感度との感度比率を、離調周波数にて調整することを特徴とする角速度センサ。
【請求項６】
請求項５に記載の角速度センサにおいて、
前記Ｚ軸回転系の屈曲振動成分の検出感度と前記Ｙ軸回転系の捩れ振動成分の検出感度との感度比率を概ね１：１とすることを特徴とする角速度センサ。
【請求項７】
基部と、前記基部または前記基部に接続された連結腕からＹ軸に平行に延出されＹ軸に直交するＸ軸方向に屈曲振動をする駆動腕と、前記駆動腕に平行な検出腕と、がＸＹ平面に形成される圧電振動片と、
Ｙ軸回りの回転により与えられるコリオリ力により前記検出腕に発生する振動成分と、前記ＸＹ平面に対し垂直なＺ軸回りの回転により与えられるコリオリ力により前記検出腕に発生する振動成分との両方に応じて、検出信号を出力する検出手段と、
Ｘ軸方向を光軸に含むレンズと、
が備えられていることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｚ軸回転系の角速度とＹ軸回転系の角速度の両方に反応して検出信号を出力する角速度センサと、この角速度センサを搭載する電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転角速度を検出する角速度センサ（ジャイロスコープと呼称することがある）は、ナビゲーションシステム、航空機や船舶の姿勢制御システム、ロボット等の姿勢制御システム、ビデオカメラやデジタルカメラの手振れ防止装置等に採用されている。これらの電子機器は小型化が要求され、それに伴い角速度センサも小型化と構成の簡素化が要求されてきている。
【０００３】
従来、圧電材料により形成された弾性体に３個の振動体が一体に形成されており、両側の振動体と中央の振動体とが互いに逆位相で振動駆動される角速度センサが提案されている。この角速度センサは、Ｚ軸回りの回転系に置かれると、Ｙ方向のコリオリ力により両側の振動体が逆の位相でＸ方向に振動し、Ｙ軸回りの回転系においては、両側の振動体と中央の振動体とが互いに逆の位相でＺ方向に振動する。そして、両側の振動体からＸ方向の振動成分を検出し、中央の振動体でＺ方向の振動成分を検出することにより、Ｚ軸とＹ軸の２軸回りの回転出力を個別に検出する角速度センサというものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３２７３６２号公報（第１１頁、第１３図〜第１５図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような特許文献１では、３個の振動体それぞれに駆動用電極と検出用電極とアース電極（ＧＮＤ電極）とを備え、さらに、Ｚ軸回転系の検出とＹ軸回転系の検出に対応した検出手段を設けているので、電極の形成が複雑になること、２系列の検出回路によりシステム構成が複雑になるという課題を有している。
【０００６】
本発明の目的は、上述した課題を解決することを要旨とし、１軸の回転系の角速度を検出する圧電振動片を用いて１系列の検出手段でＺ軸回転系とＹ軸回転系の角速度検出を実現する簡単な構造で小型の角速度センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の角速度センサは、基部と、前記基部または前記基部に接続された連結腕からＹ軸に平行に延出されＹ軸に直交するＸ軸方向に屈曲振動をする駆動腕と、前記駆動腕に平行な検出腕と、がＸＹ平面に形成される圧電振動片と、Ｙ軸回りの回転により与えられるコリオリ力により前記検出腕に発生する振動成分と、前記ＸＹ平面に対し垂直なＺ軸回りの回転により与えられるコリオリ力により前記検出腕に発生する振動成分との両方に応じて、検出信号を出力する検出手段と、が備えられていることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、上述した圧電振動片の構造は１軸の回転系の角速度センサに用いられるもので、しかもＹ軸回転系の振動成分とＺ軸回転系の振動成分とが検出腕に発生し、検出腕に形成される検出電極と、外部に設けられる検出回路とを共通な１系列で構成することができるので、簡単な構成の２軸の回転系の角速度を検出可能な角速度センサを提供することができる。
【０００９】
また、本発明では、前記Ｙ軸回りの回転により与えられるＺ軸方向のコリオリ力により前記検出腕に発生する振動成分が捩れ振動成分であり、前記Ｚ軸回りの回転により与えられるＹ軸方向のコリオリ力により前記検出腕に発生する振動成分が屈曲振動成分である、ことが好ましい。
【００１０】
このようにすれば、Ｙ軸回転系とＺ軸回転系の異なる振動モードが発生し、それらを角速度として検出することから、１軸の回転系と共通な駆動腕（駆動電極含む）と検出腕（検出電極含む）で、角速度センサを構成することができる。
【００１１】
また、前記圧電振動片が、前記基部からＹ軸方向およびマイナスＹ軸方向にに延出される検出腕と、前記基部からＸ軸方向に延出された第１の連結腕と、前記基部からマイナスＸ軸方向に延出された第２の連結腕と、前記第１の連結腕に連結され、Ｙ軸方向およびマイナスＹ軸方向に延出される駆動腕と、前記第２の連結腕に連結され、Ｙ軸方向およびマイナスＹ軸方向に延出される駆動腕と、を備えて構成されていることが好ましい。
【００１２】
このように構成される角度センサは、ＷＴ型角速度センサ（ダブルＴ型）と呼ばれる形態である。ＷＴ型角速度センサは検出感度が高いことが知られており、２軸の回転系の角速度の検出においても高い検出感度を実現する。
【００１３】
また、前記圧電振動片の形状が、前記駆動腕と前記検出腕のそれぞれ先端に錘部が形成され、前記検出腕の錘部の幅Ｄが、前記検出腕の検出腕部の幅ｄに対して、５ｄ≦Ｄ≦１０ｄの範囲に設定されていることが好ましい。
【００１４】
駆動腕及び検出腕の先端に錘部を形成することで、圧電振動片の小型化が図れる。さらに、本発明では、Ｙ軸回転系の振動成分が捩れ振動成分であるため、錘部の幅を振動部の幅よりもはるかに大きくすることで捩れ振動を発生しやすくし、検出力を高めることができる。
【００１５】
また、前記Ｚ軸回転系の屈曲振動成分の検出感度と前記Ｙ軸回転系の捩れ振動成分の検出感度との感度比率を、離調周波数にて調整することが好ましい。
ここで、離調周波数とは、検出信号の周波数と駆動信号の周波数との差を表している。
【００１６】
詳しくは、後述する実施の形態で説明するが、離調周波数を調整することで、Ｙ軸回転系とＺ軸回転系との感度比率を変更することができる。従って、角速度センサの使用目的、使用アプリケーションによって、Ｙ軸回転系またはＺ軸回転系のどちらの検出を重要視するかによって、２軸の検出感度を設定することができる。
【００１７】
また、本発明では、前記Ｚ軸回転系の屈曲振動成分の検出感度と前記Ｙ軸回転系の捩れ振動成分の検出感度との感度比率を概ね１：１とすることが望ましい。
【００１８】
このようにすれば、Ｚ軸回転系とＹ軸回転系それぞれの検出感度を同じにしていることから、Ｚ軸回転系とＹ軸回転系ともにバランスがとれた角速度の検出を行うことができる。
【００１９】
また、本発明の電子機器は、基部と、前記基部または前記基部に接続された連結腕からＹ軸に平行に延出されＹ軸に直交するＸ軸方向に屈曲振動をする駆動腕と、前記駆動腕に平行な検出腕と、がＸＹ平面に形成される圧電振動片と、Ｙ軸回りの回転により与えられるコリオリ力により前記検出腕に発生する振動成分と、前記ＸＹ平面に対し垂直なＺ軸回りの回転により与えられるコリオリ力により前記検出腕に発生する振動成分との両方に応じて、検出信号を出力する検出手段と、Ｘ軸方向を光軸に含むレンズと、が備えられていることを特徴とする電子機器。
【００２０】
ここで、電子機器としては、例えば、角速度センサを手振れ補正用として用いたデジタルカメラ、衝撃検出センサとして用いたＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等がある。
【００２１】
デジタルカメラの手振れ補正用としては、デジタルカメラの焦点深度に影響する２軸の回転系の角速度検出により、シャッタースピードを調整して画像のブレを抑制することができる。
【００２２】
また、ＨＤＤにおいては、搭載する電子機器等にＨＤＤの水平方向以外の２方向に衝撃が加わった際に、衝撃をセンシングして、ピックアップ装置を退避させて破壊されることを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図７は本発明の角速度センサの構造及び２軸の検出形態を示している。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。また、以下の説明で参照する図は、図示の便宜上、部材ないし部分の縦横の縮尺は実際のものとは異なる模式図である。
（実施形態）
【００２４】
図１は、本発明の実施形態に係る角速度センサを示す斜視図である。図１において、本実施形態の角速度センサ１は圧電振動片１０と図示しない検出手段としての検出回路と励振手段としての発振回路とから構成されている。なお、圧電振動片１０は、周知の圧電材料から構成することが可能であるが、本実施形態では水晶振動片を例示して説明する。
【００２５】
圧電振動片１０は、ＸＹ平面内に形成される。本実施形態では、圧電振動片１０は水晶で形成され、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軸のＸ軸とＹ軸を平面方向に切り出されたＺカットの水晶基板から形成されている。
圧電振動片１０の平面形状は、水晶の結晶軸に合わせてＸＹ平面に展開され、重心位置Ｇに対して１８０°点対称の形状である。
【００２６】
圧電振動片１０には、Ｘ軸方向とＹ軸方向にそれぞれ平行な端面をもつ矩形状の基部２０が形成され、Ｙ軸に平行な基部２０の２端面の中央からＸ軸に平行な方向に延出される一対の駆動腕４０，５０と、Ｘ軸に平行な基部２０の２端面の中央からＹ軸に平行な方向に延出される検出腕６０とが形成されている。駆動腕４０は、基部２０の端面からＸ軸方向に延出される第１の連結腕３１と、第１の連結腕３１に対して直交しＹ軸方向及びマイナスＹ軸方向に延出される二つの振動部４１，４２で構成されている。同様に、駆動腕５０は、基部２０からマイナスＸ軸方向に延出される第２の連結腕３２に直交しＹ軸方向及びマイナスＹ軸方向に延出される二つの振動部５１，５２で構成されている。
【００２７】
振動部４１，４２，５１，５２の先端にはそれぞれ、他の部分より幅の広い略四角形の錘部４３，４４，５３，５４が形成されている。
【００２８】
また、検出腕６０は、基部２０の２端部からＹ軸方向及びマイナスＹ軸方向の直線状に延出される検出腕部６１，６２からなり、検出腕部６１，６２の先端にも、他の部分より幅の広い略四角形の錘部６３，６４が形成されている。
【００２９】
ここで、検出腕部６１，６２の先端に形成される錘部６３，６４の幅は、他の錘部４３，４４，５３，５４よりも大きく設定されており、錘部６３，６４の幅をＤ、検出腕部６１，６２の幅をｄとしたとき、５ｄ≦Ｄ≦１０ｄとなるように設計される。つまり、錘部６３，６４の幅は、検出腕部６１，６２の幅ｄの５〜１０倍に設計されている。
【００３０】
このように錘部６３，６４を設定する理由は、後述するＹ軸回転系の角速度検出において（図４〜６、参照）、検出腕６０の捩れ振動を効率よく得るためである。
【００３１】
振動部４１，４２，５１，５２及び検出腕部６１，６２それぞれの幅方向中央には、厚み方向に凹形状の溝４５，４６，５５，５６，６５，６６が形成されている。
なお、前述の錘部４３，４４，５３，５４，６３，６４、及び溝４５，４６，５５，５６，６５，６６は、圧電振動片１０を小型化するために設けられているが、本発明を特に限定するものではない。
【００３２】
駆動腕４０，５０は、所定の周波数の駆動振動が発生するように、振動部４１，４２，５１，５２の幅や長さ、錘部４３，４４，５３，５４の寸法、溝４５，４６，５５，５６の寸法が設定されている。また、検出腕６０は、所定の検出振動が発生するように、検出腕部６１，６２の幅や長さ、錘部６３，６４の寸法、溝６５，６６の寸法が設定されている。
【００３３】
上述したような形状の圧電振動片１０は、基本構造として一般にＷＴ型（ダブルＴ型）圧電振動片と呼称され、小型化及び高精度化に有利であるとされており、検出腕部６１，６２の幅と錘部６３，６４の幅との関係以外は、既に提案されているＷＴ型と同様な構成である。
【００３４】
なお、駆動腕４０，５０及び検出腕６０にはそれぞれ図示しない駆動電極、検出電極とが形成されている。これら駆動電極及び検出電極は、ＷＴ型圧電振動片において既に提案されている構成でよく、基部２０の裏面側に集約されて、図示しない検出回路、発振回路に接続されている。検出回路、発振回路も従来のＷＴ型圧電振動片にて採用されているものと同じ構成のものが採用される。
【００３５】
続いて、上述した本実施形態の圧電振動片の動作、Ｚ軸回転系及びＹ軸回りの回転系（以降、単にＹ軸回転系と表すことがある）の角速度の検出について説明する。
図２は、本実施形態の圧電振動片の動作を模式的に示す説明図、図３はＺ軸回転系の動作を模式的に示す説明図である。図２，３は、振動形態を分かりやすく表現するために、駆動腕４０，５０及び検出腕６０を簡略化して線で表している。図１と同じ構成部分を同じ符号で示し、構造の説明を省略する。
【００３６】
まず、圧電振動片１０の静的な動作について説明する。図２において、駆動振動は、振動部４１，４２，５１，５２の矢印Ａで示す屈曲振動であって、実線で示す振動姿態と、二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、振動部４１，４２と振動部５１，５２とが、重心位置Ｇを通るＹ軸に対して線対称の振動を行っているので、基部２０、連結腕３１，３２及び検出腕部６１，６２はほとんど振動しない。
【００３７】
次に、Ｚ軸回りの回転角速度ωが加えられたときの動作について説明する。図３において、Ｚ軸回転系において、検出振動は、実線で示す振動姿態と、二点鎖線で示す振動姿態を繰り返している。検出振動は、圧電振動片１０が図２に示した駆動振動（屈曲振動）を行っている状態で、圧電振動片１０にＺ軸周りの回転角速度ωが加わったとき、駆動腕４０，５０に矢印Ｂで示す方向のコリオリ力が働くことによって発生する。
【００３８】
矢印Ｂ方向のコリオリ力が働くことにより、駆動腕４０，５０は重心位置Ｇに対して周方向の振動となる。また同時に、検出腕部６１，６２は、矢印Ｃに示すように、矢印Ｂの振動に呼応して矢印Ｂとは周方向反対向きの屈曲振動を行う。
【００３９】
圧電振動片１０に形成されている駆動電極と検出電極が、基部２０に形成された接続電極を経由して、検出回路及び発振回路（共に半導体装置に搭載される）に電気的に接続されている。このことにより、圧電振動片１０は、発振回路で屈曲振動され、検出腕６０から角速度に応じた検出振動の信号を検出回路に出力する。そして、半導体装置により角速度に対応した電気信号を出力する。
【００４０】
続いて、Ｙ軸回りの回転系（以降、単にＹ軸回転系を表すことがある）の検出動作について図面を参照して説明する。
図４〜図６は、Ｙ軸回転系の検出動作を示し、図４は斜視図、図５，６は図４の上方（矢印Ａ方向）から視認した状態を示す上側面図である。圧電振動片１０は、駆動腕４０，５０が屈曲振動しているときにＹ軸回りに回転角速度ωが加えられたときに、駆動腕４０，５０は、図４に示すようにコリオリ力によりＸ方向の屈曲振動とＺ軸方向の屈曲振動とを合成した振動モードで振動する。
【００４１】
つまり、コリオリ力によって、駆動腕４０は連結腕３１を振動の軸として、また駆動腕５０は連結腕３２を振動の軸にしてそれぞれが逆位相でＺ方向に屈曲振動する。すると、検出腕６０には、矢印Ｔ方向の捩れ振動が発生する。この捩れ振動を検出することにより角速度に応じた検出信号を検出回路に出力する。そして、半導体装置により角速度に対応した電気信号を出力する。
【００４２】
Ｙ軸回転系におけるコリオリ力と捩れ振動（検出振動）との関係について図５，６を参照して説明する。図５は、駆動腕４０，５０が、外側方向（図中、矢印＋Ｖで表す）に振動したときを表しており、駆動腕４０はコリオリ力Ｆにより＋Ｚ方向に、駆動腕５０は−Ｚ方向に振動変形する。すると、検出腕６０は、コリオリ力Ｆを打ち消す方向（＋Ｔ方向）に捩れ振動変形する。
【００４３】
図６は、駆動腕４０，５０が、内側方向（図中、矢印−Ｖで表す）に振動したときを表しており、駆動腕４０はコリオリ力Ｆにより−Ｚ方向に、駆動腕５０は＋Ｚ方向に振動変形する。すると、検出腕６０は、コリオリ力Ｆを打ち消す方向（−Ｔ方向）に捩れ振動変形する。
このようにして、検出腕６０は、コリオリ力Ｆにより図５，６に示すように捩れ振動を繰り返し、捩れ信号を検出信号として検出し、Ｙ軸回転系の角速度を検出することができる。
なお、Ｘ軸回転系の場合にはコリオリ力が発生しないので検出腕６０に検出信号が出力されない。
【００４４】
以上説明したように、Ｚ軸回転系については検出腕６０のＸ軸方向の屈曲振動を検出信号として検出可能であり、Ｙ軸回転系については検出腕６０の捩れ振動を検出信号として検出することができる。本実施形態では前述したように、Ｚ軸回転系の検出電極と、Ｙ軸回転系の検出電極は共通電極であり、検出回路も共通としていることから、Ｚ軸回転系及びＹ軸回転系それぞれは、ひとつの合成された検出信号として検出される。従って、Ｚ軸回転系及びＹ軸回転系それぞれの検出感度（以降、単に感度と表すことがある）を考慮する必要がある。
【００４５】
図７は、本実施形態のＺ軸回転系及びＹ軸回転系それぞれの検出感度と離調周波数、感度比率についての１例を表すグラフである。横軸に離調周波数（Ｙ軸回転系の検出周波数と駆動周波数の差、単位Ｈｚ）、一方の縦軸に検出感度（ｍＶ／ｄｐｓ）、他方の縦軸に感度比率（Ｚ軸回転系の検出感度／Ｙ軸回転系の検出感度、単位％）を表している。
このグラフは、Ｙ軸回転系の離調周波数を基準にして表示している。
【００４６】
図７において、Ｚ軸感度とＹ軸感度は、離調周波数に対して逆方向の傾きを有し、離調周波数−２０００Ｈｚ近傍で交差している。この交差点が感度比率１：１、つまり感度比率１００％であることを示している。従って、感度比率１００％となるようにＺ軸回転系とＹ軸回転系の検出周波数とを略等しい範囲となるように設計すれば、Ｚ軸回転系とＹ軸回転系それぞれの角速度をほぼ同程度の検出感度で検出可能となる。
【００４７】
また、本実施形態による角速度センサ１の使用形態によっては、感度比率を１００％以外の範囲に設定することがある。仮に、Ｙ軸感度が重要な場合には離調周波数を０に近い方向に設定し、Ｚ軸感度が重要視される場合には離調周波数をマイナス方向に設定する。
【００４８】
離調周波数は、検出信号の周波数と駆動周波数の差で表されることから、検出腕６０の錘部６３，６４を大きくすればマイナス方向に寄り、小さくすれば０方向に寄る。検出腕６０の錘部６３，６４の幅Ｄが、検出腕６０の検出腕部６１，６２の幅ｄに対して、５ｄ≦Ｄ≦１０ｄの範囲に設定することにより、Ｚ軸回転系とＹ軸回転系の２軸の角速度をバランスよく検出することができる。なお、錘部６３，６４の幅Ｄと検出腕部６１，６２の幅の関係は、図７のグラフにて表される検出感度を得るための範囲である。
【００４９】
従って、前述した実施形態によれば、圧電振動片１０は従来のＺ軸回転系１軸の角速度センサに用いられるものであって、Ｙ軸回転系の振動成分とＺ軸回転系の振動成分とが共通の検出腕６０に発生する。さらに、検出腕６０に形成される検出電極と、半導体装置に搭載される検出回路とが、共通な１系列で構成することができるので、簡単な構成のＺ軸回転系とＹ軸回転系の２軸の角速度を検出可能な角速度センサ１を提供することができる。
【００５０】
また、Ｙ軸回りの回転により与えられるコリオリ力Ｆにより検出腕６０には捩れ振動が発生し、Ｚ軸回りの回転では検出腕に屈曲振動が発生する。従って、Ｙ軸回転系とＺ軸回転系の異なる振動モードが発生し、それらを角速度として検出することから、１軸の回転系と共通な駆動腕４０，５０（駆動電極含む）と検出腕６０（検出電極含む）で、２軸の回転系の角速度センサ１を構成することができる。
【００５１】
また、上述した圧電振動片１０は、ＷＴ型と呼ばれる形態であり、ＷＴ型角速度センサは小型化でき、検出感度が高いことが知られており、本発明の２軸の回転系の角速度の検出センサにおいても小型で、しかも高い検出感度を実現する。
【００５２】
また、検出腕６０の錘部の幅Ｄが、検出腕６０の検出腕部６１，６２の幅ｄに対して、５ｄ≦Ｄ≦１０ｄの範囲に設定されている。駆動腕４０，５０が屈曲振動をする圧電振動片においては、Ｙ軸回転系では検出腕６０にコリオリ力によって検出振動は発生しにくい。しかし、本実施形態では、Ｙ軸回転系の振動成分として捩れ振動成分を用い、錘部６３，６４の幅Ｄを検出腕部６１，６２の幅ｄよりもはるかに大きくすることで捩れ振動が発生しやすくし、検出力を高めることができる。
【００５３】
また、通常、Ｚ軸回転系の屈曲振動成分の検出感度とＹ軸回転系の捩れ振動成分の検出感度との感度比率は異なるが、角速度センサの使用目的、使用アプリケーションによって、Ｙ軸回転系またはＺ軸回転系の検出のどちらを重要視するかによって、２軸それぞれの検出感度を適切に設定することができる。
【００５４】
なお、この際、Ｚ軸回転系の検出感度とＹ軸回転系の検出感度との感度比率を概ね１：１（感度比率１００％）とすれば、Ｚ軸回転系とＹ軸回転系ともにほぼ同等なバランスがとれた角速度の検出を行うことができ、様々な機器に搭載しやすいという効果がある。
【００５５】
なお、本発明は前述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前述した実施形態では、ＷＴ型の圧電振動片を例示して説明したが、Ｈ型と呼ばれる圧電振動片、音叉型振動片や他の形態にも応用できる。これらは、２軸の回転系のうち、一方をコリオリ力により検出腕を屈曲振動、他方を捩れ振動するように設計することで実現可能である。
【００５６】
従って、本実施形態によれば、１軸の回転系の角速度を検出する圧電振動片と１系列の検出手段でＺ軸回転系とＹ軸回転系の角速度検出を実現する小型で簡単な構造の角速度センサを提供することである。
【００５７】
なお、上述した本発明による角速度センサは、各種の電子機器に搭載することができる。例えば、デジタルカメラの手振れ補正用、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等の衝撃検出センサ等に応用することができる。
例えば、デジタルカメラの手振れ補正用としては、デジタルカメラの焦点深度に影響する２軸の回転系の角速度検出により、シャッタースピードを調整して画像のブレを抑制することができる。
【００５８】
デジタルカメラの場合、レンズの光軸と垂直な軸回りに手振れが生じたときに画像に大きく影響する。一方、光軸と垂直な軸回りの手振れに比べ、レンズの光軸回りの手振れは画像への影響が少ない。そこで、上述した本発明による角速度センサを、そのＸ軸方向をレンズの光軸に含まれるように配置する。このようにすれば、Ｙ軸および／またはＺ軸回りの角速度が生じた場合に、その角速度に応じて露光時間を短く調整することで画像には影響を与えない。また、露光不足が生じた場合は信号を増幅するなどして画像を調節することができる。一方、手振れによる影響が少ないＺ軸回りの角速度には反応しないので、シャッタースピードを調整せず、適正な露光を確保できる。
【００５９】
また、ＨＤＤにおいては、搭載する電子機器等にＨＤＤの水平方向以外の２方向に衝撃が加わった際に、衝撃をセンシングして、ピックアップ装置を退避させてＨＤＤ装置が破壊されることを防止する衝撃センサとして応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施形態に係る角速度センサを示す斜視図。
【図２】本発明の実施形態に係る圧電振動片の動作を模式的に示す説明図。
【図３】本発明の実施形態に係るＺ軸回転系の動作を模式的に示す説明図。
【図４】本発明の実施形態に係るＹ軸回転系の検出動作を示す斜視図。
【図５】図４の上方（矢印Ａ方向）から視認した状態を示す上側面図。
【図６】図４の上方（矢印Ａ方向）から視認した状態を示す上側面図。
【図７】本発明の実施形態に係るＺ軸回転系及びＹ軸回転系それぞれの検出感度と離調周波数、感度比率についての１例を表すグラフ。
【符号の説明】
【００６１】
１…角速度センサ、１０…圧電振動片、２０…基部、４０，５０…駆動腕、６０…検出腕、６１，６２…検出腕部、６３，６４…錘部。
【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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