(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主振動子と、この主振動子に隣接して配置された副振動子と、この副振動子に隣接して配置された台座と、前記主振動子と前記副振動子とを接続する可撓性をもった内側接続部材と、前記副振動子と前記台座とを接続する可撓性をもった外側接続部材と、を有する基本構造体と、
前記台座を支持固定するとともに、前記主振動子および前記副振動子を宙吊り状態で収容する装置筐体と、
前記装置筐体内で前記主振動子が周期的運動を行うように駆動する駆動手段と、
前記主振動子が前記周期的運動を行っている状態において、前記主振動子に作用するコリオリ力を検出し、これを所定軸まわりの角速度の検出値として出力する検出手段と、
を備え、
前記主振動子は、中心部重錘体によって構成され、前記副振動子は、前記中心部重錘体の側面を取り囲む環状閉領域内に配置された複数Ｍ個の重錘体によって構成され、前記台座は、前記環状閉領域を更に取り囲む位置に配置され、前記内側接続部材は、前記中心部重錘体と前記Ｍ個の重錘体のそれぞれとを接続するＭ組の内側架橋部によって構成され、前記外側接続部材が、前記Ｍ個の重錘体のそれぞれと台座とを接続するＭ組の外側架橋部によって構成されており、
前記中心部重錘体の上面中心位置に原点ＯをもつＸＹＺ三次元座標系を定義し、前記座標系のＸＹ平面上に前記原点Ｏを中心として伸びるＭ本の放射線を定義したときに、前記基本構造体が、前記座標系のＸＹ平面に沿った上面を有し、前記Ｍ本の放射線上にそれぞれ前記副振動子を構成する重錘体が１個ずつ配置され、各放射線に沿ってそれぞれ前記内側架橋部および前記外側架橋部が１組ずつ配置されており、
前記副振動子を構成する重錘体の「前記中心部重錘体に対する対向面」の上端に前記内側架橋部が接続され、前記副振動子を構成する重錘体の「前記台座に対する対向面」の上端に前記外側架橋部が接続され、前記副振動子を構成する重錘体の上面に、当該重錘体が配置されている放射線に直交する方向に伸びる溝部が形成されており、
前記駆動手段が、前記装置筐体内で前記主振動子が周期的運動を行うように駆動するとともに、前記装置筐体内で前記副振動子が前記主振動子の運動とは逆方向に運動するように駆動し、前記主振動子および前記副振動子を所定の共通振動軸に平行な方向にそれぞれ同一振幅および同一振動数で単振動させ、前記主振動子の運動方向と前記副振動子の運動方向とが常に逆方向となり、かつ、前記主振動子の運動速度の絶対値と前記副振動子の運動速度の絶対値とが等しくなるように駆動することを特徴とする角速度センサ。
【請求項２】
主振動子と、この主振動子に隣接して配置された副振動子と、この副振動子に隣接して配置された台座と、前記主振動子と前記副振動子とを接続する可撓性をもった内側接続部材と、前記副振動子と前記台座とを接続する可撓性をもった外側接続部材と、を有する基本構造体と、
前記台座を支持固定するとともに、前記主振動子および前記副振動子を宙吊り状態で収容する装置筐体と、
前記装置筐体内で前記主振動子が周期的運動を行うように駆動する駆動手段と、
前記主振動子が前記周期的運動を行っている状態において、前記主振動子に作用するコリオリ力を検出し、これを所定軸まわりの角速度の検出値として出力する検出手段と、
を備え、
前記主振動子は、中心部重錘体によって構成され、前記副振動子は、前記中心部重錘体の側面を取り囲む環状閉領域内に配置された複数Ｍ個の重錘体によって構成され、前記台座は、前記環状閉領域を更に取り囲む位置に配置され、前記内側接続部材は、前記中心部重錘体と前記Ｍ個の重錘体のそれぞれとを接続するＭ組の内側架橋部によって構成され、前記外側接続部材が、前記Ｍ個の重錘体のそれぞれと台座とを接続するＭ組の外側架橋部によって構成されており、
前記中心部重錘体の上面中心位置に原点ＯをもつＸＹＺ三次元座標系を定義し、前記座標系のＸＹ平面上に前記原点Ｏを中心として伸びるＭ本の放射線を定義したときに、前記基本構造体が、前記座標系のＸＹ平面に沿った上面を有し、前記Ｍ本の放射線上にそれぞれ前記副振動子を構成する重錘体が１個ずつ配置され、各放射線に沿ってそれぞれ前記内側架橋部および前記外側架橋部が１組ずつ配置されており、
前記副振動子を構成する重錘体の「前記中心部重錘体に対する対向面」の上端に前記内側架橋部が接続され、前記副振動子を構成する重錘体の「前記台座に対する対向面」の上端に前記外側架橋部が接続され、前記副振動子を構成する重錘体の上面に、当該重錘体が配置されている放射線に直交する方向に伸びる溝部が形成されており、
前記駆動手段が、前記装置筐体内で前記主振動子が周期的運動を行うように駆動するとともに、前記装置筐体内で前記副振動子が前記主振動子の運動とは逆方向に運動するように駆動し、前記主振動子および前記副振動子を所定の共通基準面にそれぞれ平行な固有の運動平面上で、互いに同一周期で逆まわりとなるように円運動させ、前記主振動子の運動方向と前記副振動子の運動方向とが常に逆方向となり、かつ、前記主振動子の運動速度の絶対値と前記副振動子の運動速度の絶対値とが等しくなるように駆動す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２に記載の角速度センサにおいて、
副振動子を構成する複数Ｍ個の重錘体を順番に環状連結することにより、単一の環状重錘体を構成したことを特徴とする角速度センサ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の角速度センサにおいて、
駆動手段が、内側接続部材の表面に固定された駆動用圧電素子と、この駆動用圧電素子に交流駆動信号を供給する駆動制御回路と、を有し、
検出手段が、内側接続部材の表面に固定された検出用圧電素子と、この検出用圧電素子に生じる電荷を検出し、その検出結果に基づいて角速度の検出値を出力する角速度検出回路と、を有することを特徴とする角速度センサ。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の角速度センサにおいて、
駆動手段が、主振動子の表面に設けられた駆動用変位電極と、前記駆動用変位電極に対向し、装置筐体に固定された駆動用固定電極と、これら一対の駆動用電極間に交流駆動信号を供給する駆動制御回路と、を有し、
検出手段が、主振動子の表面に設けられた検出用変位電極と、前記検出用変位電極に対向し、装置筐体に固定された検出用固定電極と、これら一対の検出用電極間の静電容量を検出し、その検出結果に基づいて角速度の検出値を出力する角速度検出回路と、を有することを特徴とする角速度センサ。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれかに記載の角速度センサにおいて、
駆動手段が、内側接続部材の表面に固定された主駆動用圧電素子と、外側接続部材の表面に固定された副駆動用圧電素子と、前記主駆動用圧電素子および前記副駆動用圧電素子にそれぞれ交流駆動信号を供給する駆動制御回路と、を有し、
検出手段が、内側接続部材の表面に固定された検出用圧電素子と、この検出用圧電素子に生じる電荷を検出し、その検出結果に基づいて角速度の検出値を出力する角速度検出回路と、を有することを特徴とする角速度センサ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の角速度センサにおいて、
主振動子の質量と副振動子の質量とが等しいことを特徴とする角速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角速度センサに関し、特に、運動中の振動子に作用するコリオリ力を検出することにより角速度の検出を行うセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
小型で量産に適した角速度センサとして、振動子に周期的な運動（単振動や回転運動）を行わせ、この振動子に作用するコリオリ力を検出することにより角速度の検出を行うセンサが普及している。たとえば、下記の特許文献１〜３には、装置筐体内の固定部材に可撓性部材を介して振動子を支持した構造体を設け、可撓性部材の表面に形成した駆動用圧電素子に交流駆動信号を供給することにより、振動子を振動状態に維持し、この状態において振動子に作用するコリオリ力を、可撓性部材の表面に形成したコリオリ力検出用圧電素子の発生電荷に基づいて検出することにより、角速度の検出を行う角速度センサが開示されている。
【０００３】
これらの各文献に開示された角速度センサは、振動子を振動させる機構も、コリオリ力を検出する機構も、いずれも可撓性部材の表面に設けた圧電素子によって構成することができる。したがって、物理的には、可撓性部材の所定箇所にそれぞれ必要な数だけ圧電素子を配置した単純な構造により実現が可能であるため、小型で量産される工業製品へ広く利用することができる。
【０００４】
更に、下記の特許文献３および４には、振動子を振動させる機構およびコリオリ力を検出する機構として、静電容量素子を用いる実施例も開示されている。また、下記の特許文献５には、圧電素子とピエゾ抵抗素子とを組み合わせることにより、角速度と加速度との双方を検出することができるセンサが開示されている。
【特許文献１】特開平８−３５９８１号公報
【特許文献２】特開平８−９４６６１号公報
【特許文献３】特開平８−２２６９３１号公報
【特許文献４】特開平１０−２２７６４４号公報
【特許文献５】特願２００７−０２３９５９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、従来の一般的な角速度センサの動作原理は、装置筐体内の振動子に周期的な運動を行わせ、これに作用するコリオリ力を測定することにより、角速度の検出を行うというものである。ところが、振動子は可撓性部材を介して装置筐体内に支持されているので、振動子の振動エネルギーや円運動のエネルギーは、若干ではあるが、可撓性部材を介して装置筐体へと伝わることになる。このように振動子の運動エネルギーの一部が装置筐体側へ漏れると、角速度の測定精度を低下させる要因となり好ましくない。
【０００６】
たとえば、動作中の角速度センサの装置筐体に手を触れると、運動エネルギーの漏れに影響を与えることになり、結果的に、振動子の運動に影響を与えてしまうことになる。また、通常、角速度センサは、装置筐体を所望の検出対象物に取り付けて利用することになるが、振動子の運動エネルギーの一部が装置筐体側へ漏れると、取付場所や取付方法によって、角速度の検出値が異なってくる可能性がある。
【０００７】
このような弊害を避け、より高精度の角速度検出を可能にするためには、振動子から装置筐体側への運動エネルギーの漏れ（振動漏れ）を極力避けるような対策を行う必要がある。このため、従来から、センサの基本構造体を、柔軟な接着剤を用いて装置筐体に固定するなどの対策が施されているが、完全な防振効果を得ることは困難であり、このような振動漏れは、角速度センサの検出精度を低減させる要因となっていた。
【０００８】
そこで本発明は、振動子から装置筐体への振動漏れを排除し、検出精度を向上させることができる角速度センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
(1)   本発明の第１の態様は、角速度センサにおいて、
主振動子と、この主振動子に隣接して配置された副振動子と、この副振動子に隣接して配置された台座と、主振動子と副振動子とを接続する可撓性をもった内側接続部材と、副振動子と台座とを接続する可撓性をもった外側接続部材と、を有する基本構造体と、
台座を支持固定するとともに、主振動子および副振動子を宙吊り状態で収容する装置筐体と、
装置筐体内で主振動子が周期的運動を行うように駆動する駆動手段と、
主振動子が周期的運動を行っている状態において、主振動子に作用するコリオリ力を検出し、これを所定軸まわりの角速度の検出値として出力する検出手段と、
を設け、
主振動子を、中心部重錘体によって構成し、副振動子を、中心部重錘体の側面を取り囲む環状閉領域内に配置された複数Ｍ個の重錘体によって構成し、台座を、環状閉領域を更に取り囲む位置に配置し、内側接続部材を、中心部重錘体とＭ個の重錘体のそれぞれとを接続するＭ組の内側架橋部によって構成し、外側接続部材を、Ｍ個の重錘体のそれぞれと台座とを接続するＭ組の外側架橋部によって構成し、
中心部重錘体の上面中心位置に原点ＯをもつＸＹＺ三次元座標系を定義し、この座標系のＸＹ平面上に原点Ｏを中心として伸びるＭ本の放射線を定義したときに、基本構造体が、この座標系のＸＹ平面に沿った上面を有し、Ｍ本の放射線上にそれぞれ副振動子を構成する重錘体が１個ずつ配置され、各放射線に沿ってそれぞれ内側架橋部および外側架橋部が１組ずつ配置されるようにし、
副振動子を構成する重錘体の「中心部重錘体に対する対向面」の上端に内側架橋部が接続され、副振動子を構成する重錘体の「台座に対する対向面」の上端に外側架橋部が接続され、副振動子を構成する重錘体の上面に、当該重錘体が配置されている放射線に直交する方向に伸びる溝部が形成されるようにし、
駆動手段が、装置筐体内で主振動子が周期的運動を行うように駆動するとともに、装置筐体内で副振動子が主振動子の運動とは逆方向に運動するように駆動し、主振動子および副振動子を所定の共通振動軸に平行な方向にそれぞれ同一振幅および同一振動数で単振動させ、主振動子の運動方向と副振動子の運動方向とが常に逆方向となり、かつ、主振動子の運動速度の絶対値と副振動子の運動速度の絶対値とが等しくなるように駆動するようにしたものである。
【００１０】
(2)   本発明の第２の態様は、角速度センサにおいて、
主振動子と、この主振動子に隣接して配置された副振動子と、この副振動子に隣接して配置された台座と、主振動子と副振動子とを接続する可撓性をもった内側接続部材と、副振動子と台座とを接続する可撓性をもった外側接続部材と、を有する基本構造体と、
台座を支持固定するとともに、主振動子および副振動子を宙吊り状態で収容する装置筐体と、
装置筐体内で主振動子が周期的運動を行うように駆動する駆動手段と、
主振動子が周期的運動を行っている状態において、主振動子に作用するコリオリ力を検出し、これを所定軸まわりの角速度の検出値として出力する検出手段と、
を設け、
主振動子を、中心部重錘体によって構成し、副振動子を、中心部重錘体の側面を取り囲む環状閉領域内に配置された複数Ｍ個の重錘体によって構成し、台座を、環状閉領域を更に取り囲む位置に配置し、内側接続部材を、中心部重錘体とＭ個の重錘体のそれぞれとを接続するＭ組の内側架橋部によって構成し、外側接続部材を、Ｍ個の重錘体のそれぞれと台座とを接続するＭ組の外側架橋部によって構成し、
中心部重錘体の上面中心位置に原点ＯをもつＸＹＺ三次元座標系を定義し、この座標系のＸＹ平面上に原点Ｏを中心として伸びるＭ本の放射線を定義したときに、基本構造体が、この座標系のＸＹ平面に沿った上面を有し、Ｍ本の放射線上にそれぞれ副振動子を構成する重錘体が１個ずつ配置され、各放射線に沿ってそれぞれ内側架橋部および外側架橋部が１組ずつ配置されるようにし、
副振動子を構成する重錘体の「中心部重錘体に対する対向面」の上端に内側架橋部が接続され、副振動子を構成する重錘体の「台座に対する対向面」の上端に外側架橋部が接続され、副振動子を構成する重錘体の上面に、当該重錘体が配置されている放射線に直交する方向に伸びる溝部が形成されるようにし、
駆動手段が、装置筐体内で主振動子が周期的運動を行うように駆動するとともに、装置筐体内で副振動子が主振動子の運動とは逆方向に運動するように駆動し、主振動子および副振動子を所定の共通基準面にそれぞれ平行な固有の運動平面上で、互いに同一周期で逆まわりとなるように円運動させ、主振動子の運動方向と副振動子の運動方向とが常に逆方向となり、かつ、主振動子の運動速度の絶対値と副振動子の運動速度の絶対値とが等しくなるように駆動するようにしたものである。
【００１１】
(3)   本発明の第３の態様は、上述の第１または第２の態様に係る角速度センサにおいて、
副振動子を構成する複数Ｍ個の重錘体を順番に環状連結することにより、単一の環状重錘体を構成するようにしたものである。
【００１２】
(4)   本発明の第４の態様は、上述の第１〜第３の態様に係る角速度センサにおいて、
駆動手段が、内側接続部材の表面に固定された駆動用圧電素子と、この駆動用圧電素子に交流駆動信号を供給する駆動制御回路と、を有し、
検出手段が、内側接続部材の表面に固定された検出用圧電素子と、この検出用圧電素子に生じる電荷を検出し、その検出結果に基づいて角速度の検出値を出力する角速度検出回路と、を有するようにしたものである。
【００１３】
(5)   本発明の第５の態様は、上述の第１〜第３の態様に係る角速度センサにおいて、
駆動手段が、主振動子の表面に設けられた駆動用変位電極と、駆動用変位電極に対向し、装置筐体に固定された駆動用固定電極と、これら一対の駆動用電極間に交流駆動信号を供給する駆動制御回路と、を有し、
検出手段が、主振動子の表面に設けられた検出用変位電極と、検出用変位電極に対向し、装置筐体に固定された検出用固定電極と、これら一対の検出用電極間の静電容量を検出し、その検出結果に基づいて角速度の検出値を出力する角速度検出回路と、を有するようにしたものである。
【００１４】
(6)   本発明の第６の態様は、上述の第１〜第３の態様に係る角速度センサにおいて、
駆動手段が、内側接続部材の表面に固定された主駆動用圧電素子と、外側接続部材の表面に固定された副駆動用圧電素子と、主駆動用圧電素子および副駆動用圧電素子にそれぞれ交流駆動信号を供給する駆動制御回路と、を有し、
検出手段が、内側接続部材の表面に固定された検出用圧電素子と、この検出用圧電素子に生じる電荷を検出し、その検出結果に基づいて角速度の検出値を出力する角速度検出回路と、を有するようにしたものである。
【００１５】
(7)   本発明の第７の態様は、上述の第１〜第６の態様に係る角速度センサにおいて、
主振動子の質量と副振動子の質量とを等しくするようにしたものである。
【発明の効果】
【００４７】
本発明に係る角速度センサでは、主振動子に隣接して副振動子を設け、主振動子と副振動子とを可撓性をもった部材で接続し、この副振動子と装置筐体に固定された台座との間を可撓性をもった別な部材で接続する構造を採るようにしたため、主振動子から装置筐体側へと漏れ伝わる運動エネルギーを、副振動子の運動によって吸収させることができるようになる。このため、主振動子から装置筐体への振動漏れを極力排除することができ、検出精度を向上させることができるようになる。更に、副振動子を主振動子とは逆方向に運動させるようにすれば、主振動子から漏れ伝わる運動エネルギーと副振動子から漏れ伝わる運動エネルギーとを相殺する効果が得られ、装置筐体への振動漏れをより効果的に排除することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。
【００４９】
＜＜＜  §１．従来の角速度センサの構造と本発明の基本概念  ＞＞＞
はじめに、前掲の各特許文献などで提案されている従来の角速度センサの基本構造体の一例を示す。図１は、この従来のセンサで用いられている基本構造体１００の上面図であり、図２は、図１に示す基本構造体１００の側断面図である。図示のとおり、この基本構造体１００は、平面が正方形をした板状の構造体であり、その上面は平面を形成している。ここでは、説明の便宜上、図１に示すように、基本構造体１００の上面中心位置に原点Ｏをもち、基本構造体１００の上面がＸＹ平面に一致するようなＸＹＺ三次元座標系を定義する。図１において、Ｘ軸は右方、Ｙ軸は上方、Ｚ軸は紙面に垂直上方になる。図２は、図１に示す基本構造体１００を、ＸＺ平面で切断した側断面図に相当する。
【００５０】
基本構造体１００の中央に位置する重錘体１１０は、四角柱状のブロックであり、後述するように振動子として機能する。座標系の原点Ｏは、この重錘体１１０の上面中央位置に定義されている。この重錘体１１０の外側には、板状の架橋部１２０（Ｘ軸正領域），架橋部１３０（Ｙ軸正領域），架橋部１４０（Ｘ軸負領域），架橋部１５０（Ｙ軸負領域）が接続されており、更にその外側には、フレーム構造をなす台座１６０が接続されている。隣接する架橋部間には、図示のとおり、窓部Ｗ１〜Ｗ４が形成されており、重錘体１１０は、４本の架橋部１２０〜１５０によってのみ、台座１６０に対して接続された状態となっている。
【００５１】
このように、基本構造体１００は、重錘体１１０、架橋部１２０〜１５０、台座１６０からなる一体構造体をなす。なお、台座１６０の底面は、装置筐体１８０に固定されている。装置筐体１８０は、図２にその一部分のみが示されているが、基本構造体１００全体を収容する筐体である。すなわち、装置筐体１８０は、台座１６０を支持固定するとともに、重錘体１１０を宙吊り状態で収容する機能を果たす。重錘体１１０を宙吊り状態で支持する架橋部１２０〜１５０は、厚みの小さな板状構造体であるため可撓性を有している。このため、重錘体１１０に外力が加わると、架橋部１２０〜１５０に撓みが生じ、重錘体１１０は台座１６０（装置筐体１８０）に対して変位を生じる。
【００５２】
角速度センサを構成するためには、図示の基本構造体１００に加えて、装置筐体１８０内で重錘体１１０が周期的運動（たとえば、単振動）を行うように駆動する駆動手段と、重錘体１１０が周期的運動を行っている状態において、重錘体１１０に作用するコリオリ力を検出し、これを所定軸まわりの角速度の検出値として出力する検出手段と、が必要になる。たとえば、駆動手段によって重錘体１１０をＺ軸方向に単振動させた状態で、検出手段によって、重錘体１１０のＸ軸方向の変位（Ｘ軸方向に作用したコリオリ力）を検出すれば、Ｙ軸まわりに作用した角速度ωｙを得ることができ、重錘体１１０のＹ軸方向の変位（Ｙ軸方向に作用したコリオリ力）を検出すれば、Ｘ軸まわりに作用した角速度ωｘを得ることができる。これら駆動手段や検出手段としては、たとえば前掲の各特許文献等に開示されているように、圧電素子や容量素子を用いた例が実用化されている。
【００５３】
このように、従来の一般的な角速度センサの基本原理は、振動子として機能する重錘体１１０に周期的な運動を行わせ、これに作用するコリオリ力を測定することにより、角速度の検出を行うというものである。しかしながら、図示のとおり、重錘体１１０は、架橋部１２０〜１５０および台座１６０を介して装置筐体１８０に支持されているので、重錘体１１０の振動エネルギーの一部は、装置筐体１８０へと伝達され、振動漏れが生じることが避けられない。このような振動漏れが、角速度の測定精度を低下させる要因となることは、既に述べたとおりである。たとえば、図２において、装置筐体１８０に手を触れると、重錘体１１０の振動状態が変化し、角速度の検出結果に影響が及ぶことになる。具体的には、本来は「角速度の検出値＝０」を検出結果として出力すべき状態（角速度が作用していない状態）においても、何らかの検出値が出力されてしまうような現象が生じることになる。
【００５４】
従来も、このような振動漏れに起因する測定誤差を低減させるために、たとえば、台座１６０と装置筐体１８０との間に弾力性を有する材料を介挿させるなどの対策がとられている。しかしながら、完全な防振効果を得ることは困難であり、依然として振動漏れに起因する測定誤差が発生している。
【００５５】
本発明は、このような振動子から装置筐体への振動漏れを排除し、検出精度を向上させるための新たな対応策を提案するものである。その基本的な概念は、角速度検出に利用するための本来の振動子（主振動子）とは別に、副振動子なるものを用意し、主振動子から装置筐体に至る物理的な経路（振動の伝達経路）の途中に、この副振動子を配置し、ダンパーとしての役割を果たさせることにある。以下、本発明をいくつかの実施形態に基づいて説明する。
【００５６】
＜＜＜  §２．本発明の第１の実施形態に用いる基本構造体  ＞＞＞
図３は、本発明の第１の実施形態に係る角速度センサに利用される基本構造体２００を示す上面図であり、図４はその側断面図である。この基本構造体２００の主たる構造は、§１で述べた基本構造体１００の構造と同様である。すなわち、この基本構造体２００は、平面が正方形をした板状の構造体であり、中心部重錘体２１０と、これを取り囲むように配置されたフレーム状の台座２６０との間を、４本の架橋部によって接続した構成をとる。但し、４本の架橋部の中間部分には、後述するように、それぞれ別な重錘体が設けられている。
【００５７】
ここでも、説明の便宜上、中心部重錘体２１０の上面中心位置に原点Ｏをもち、基本構造体２００の上面がＸＹ平面に一致するようなＸＹＺ三次元座標系を定義する。図３において、Ｘ軸は右方、Ｙ軸は上方、Ｚ軸は紙面に垂直上方になる。図４は、図３に示す基本構造体２００を、ＸＺ平面で切断した側断面図に相当する。
【００５８】
中心部重錘体２１０は、四角柱状のブロックであり、本来の角速度検出の用に供される主振動子として機能する。これに対し、各架橋部の中間部分に設けられた重錘体は、振動漏れを低減させるための副振動子として機能する。図３の上面図に示されているように、Ｘ軸の正の領域上にはＸ軸正側重錘体２２５が配置され、Ｙ軸の正の領域上にはＹ軸正側重錘体２３５が配置され、Ｘ軸の負の領域上にはＸ軸負側重錘体２４５が配置され、Ｙ軸の負の領域上にはＹ軸負側重錘体２５５が配置されている。これらの重錘体の形状は、図４の側断面図に示されているとおり、ほぼ角柱状のブロックである。
【００５９】
各重錘体２２５，２３５，２４５，２５５の上面には、それぞれ溝部Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４が形成されている。各重錘体２２５，２３５，２４５，２５５は、いずれもその両側に架橋部が接続されている。ここでは、中心部重錘体２１０に近い方を「内側」と呼び、台座２６０に近い方を「外側」と呼ぶことにし、各重錘体２２５，２３５，２４５，２５５と中心部重錘体２１０とを接続する架橋部を「内側架橋部」と呼び、各重錘体２２５，２３５，２４５，２５５と台座２６０とを接続する架橋部を「外側架橋部」と呼ぶことにする。
【００６０】
また、本発明では、主振動子と副振動子とを接続する部材を「内側接続部材」と呼ぶことにする。したがって、この第１の実施形態の場合、４本の内側架橋部によって「内側接続部材」が構成されていることになる。具体的には、一端が中心部重錘体２１０に接続され、他端がＸ軸正側重錘体２２５に接続され、Ｘ軸の正の領域に沿って配置されたＸ軸正側内側架橋部２２１と、一端が中心部重錘体２１０に接続され、他端がＹ軸正側重錘体２３５に接続され、Ｙ軸の正の領域に沿って配置されたＹ軸正側内側架橋部２３１と、一端が中心部重錘体２１０に接続され、他端がＸ軸負側重錘体２４５に接続され、Ｘ軸の負の領域に沿って配置されたＸ軸負側内側架橋部２４１と、一端が中心部重錘体２１０に接続され、他端がＹ軸負側重錘体２５５に接続され、Ｙ軸の負の領域に沿って配置されたＹ軸負側内側架橋部２５１と、によって内側接続部材が構成されていることになる。
【００６１】
同様に、本発明では、副振動子と台座とを接続する部材を「外側接続部材」と呼ぶことにする。したがって、この第１の実施形態の場合、４本の外側架橋部によって「外側接続部材」が構成されていることになる。具体的には、一端が台座２６０に接続され、他端がＸ軸正側重錘体２２５に接続され、Ｘ軸の正の領域に沿って配置されたＸ軸正側外側架橋部２２２と、一端が台座２６０に接続され、他端がＹ軸正側重錘体２３５に接続され、Ｙ軸の正の領域に沿って配置されたＹ軸正側外側架橋部２３２と、一端が台座２６０に接続され、他端がＸ軸負側重錘体２４５に接続され、Ｘ軸の負の領域に沿って配置されたＸ軸負側外側架橋部２４２と、一端が台座２６０に接続され、他端がＹ軸負側重錘体２５５に接続され、Ｙ軸の負の領域に沿って配置されたＹ軸負側外側架橋部２５２と、によって外側接続部材が構成されていることになる。
【００６２】
なお、図４に示すとおり、台座２６０の底面は、装置筐体２８０に固定されている。装置筐体２８０は、その一部分のみが図示されているが、基本構造体２００全体を収容する筐体である。すなわち、装置筐体２８０は、台座２６０を支持固定するとともに、中心部重錘体２１０を宙吊り状態で収容する機能を果たす。中心部重錘体２１０を宙吊り状態で支持する各架橋部２２１，２２２，２３１，２３２，２４１，２４２，２５１，２５２は、厚みの小さな板状構造体であるため可撓性を有している。このため、中心部重錘体２１０に外力が加わると、各架橋部に撓みが生じ、重錘体２１０は台座２６０（装置筐体２８０）に対して変位を生じる。
【００６３】
このように、振動子として機能する重錘体２１０が、その周囲四方から架橋部によって宙吊り状態で支持されており、この架橋部のもつ可撓性により、重錘体２１０がある程度の自由度をもって変位可能になる、という点において、図３および図４に示す基本構造体２００は、図１および図２に示す基本構造体１００と同等の機能を果たす。ただ、基本構造体２００の大きな特徴は、中心部重錘体２１０を主振動子として、この主振動子２１０と台座２６０とを接続する接続部材の途中に、副振動子として機能する重錘体２２５，２３５，２４５，２５５が設けられている点である。しかも、主振動子２１０と副振動子２２５，２３５，２４５，２５５とを接続する内側接続部材と、副振動子２２５，２３５，２４５，２５５と台座２６０とを接続する外側接続部材とは、いずれも厚みの小さな板状の架橋部によって構成されているため、主振動子２１０だけでなく、各副振動子２２５，２３５，２４５，２５５も、ある程度の自由度をもって変位可能な状態になっている。
【００６４】
本願発明者が行った実験によると、図１および図２に示す従来の基本構造体１００において重錘体１１０を振動させた場合に比べて、図３および図４に示す本発明に係る基本構造体２００において中心部重錘体２１０を振動させた場合の方が、装置筐体１８０，２８０側へ伝達される振動エネルギー（振動漏れ）が著しく低減することが確認できた。これは、主振動子として機能する中心部重錘体２１０の振動エネルギーが台座２６０へと伝達される経路上に、副振動子として機能する重錘体２２５，２３５，２４５，２５５が配置されているため、これら副振動子によって振動エネルギーが吸収され、台座２６０側への振動エネルギーの伝播が抑制されるためと考えられる。
【００６５】
このように、主振動子と台座との間に副振動子を設けて、主振動子の振動エネルギーが台座へと伝播するのを抑制する、という技術思想が本発明の最も重要な概念であるが、図３および図４に示す基本構造体２００には、装置筐体への振動漏れによる測定精度の低下を防止するための付随的な特徴が含まれている。
【００６６】
第１の付随的特徴は、可撓性をもった板状の架橋部として構成されている内側接続部材と外側接続部材の副振動子に対する接続位置と、各副振動子に形成された溝部の存在である。図４の側断面図に示されているとおり、内側接続部材（架橋部）２２１，２４１は、副振動子として機能する重錘体２２５，２４５の内側の側面（中心部重錘体２１０に対する対向面）の上端に接続されており、外側接続部材２２２，２４２（架橋部）は、副振動子として機能する重錘体２２５，２４５の外側の側面（台座２６０に対する対向面）の上端に接続されている。しかも、重錘体２２５，２４５の上面には、溝部Ｇ１，Ｇ３が形成されている。図３に実線で示されているとおり、基本構造体２００の上面（副振動子の位置）には、４本の溝部Ｇ１〜Ｇ４が形成されており、溝部Ｇ１，Ｇ３はＸ軸に直交する方向に伸び、溝部Ｇ２，Ｇ４はＹ軸に直交する方向に伸びている。
【００６７】
このように、「架橋部と副振動子との接続位置」および「溝部の構成」という観点から注目すると、基本構造体２００は次のような特徴を有していることがわかる。すなわち、図４に示すように、Ｚ軸正方向を上方向、Ｚ軸負方向を下方向とした場合、Ｘ軸正側重錘体２２５の「中心部重錘体２１０に対する対向面」の上端にＸ軸正側内側架橋部２２１が接続され、Ｘ軸正側重錘体２２５の「台座２６０に対する対向面」の上端にＸ軸正側外側架橋部２２２が接続され、Ｘ軸正側重錘体２２５の上面に、Ｘ軸に直交する方向に伸びる溝部Ｇ１が形成されている。そして、Ｙ軸正側重錘体２３５の「中心部重錘体２１０に対する対向面」の上端にＹ軸正側内側架橋部２３１が接続され、Ｙ軸正側重錘体２３５の「台座２６０に対する対向面」の上端にＹ軸正側外側架橋部２３２が接続され、Ｙ軸正側重錘体２３５の上面に、Ｙ軸に直交する方向に伸びる溝部Ｇ２が形成されている（図４には現れていない）。また、Ｘ軸負側重錘体２４５の「中心部重錘体２１０に対する対向面」の上端にＸ軸負側内側架橋部２４１が接続され、Ｘ軸負側重錘体２４５の「台座２６０に対する対向面」の上端にＸ軸負側外側架橋部２４２が接続され、Ｘ軸負側重錘体２４５の上面に、Ｘ軸に直交する方向に伸びる溝部Ｇ３が形成されている。更に、Ｙ軸負側重錘体２５５の「中心部重錘体２１０に対する対向面」の上端にＹ軸負側内側架橋部２５１が接続され、Ｙ軸負側重錘体２５５の「台座２６０に対する対向面」の上端にＹ軸負側外側架橋部２５２が接続され、Ｙ軸負側重錘体２５５の上面に、Ｙ軸に直交する方向に伸びる溝部Ｇ４が形成されている（図４には現れていない）。
【００６８】
本願発明者が行った実験によると、副振動子の支持構造として、このような構造を採ることは、振動漏れ抑制に極めて有効である。その理由は、このような構造を採ると、振動エネルギーの伝達経路に断面Ｕ字型の部分が形成され、この断面Ｕ字型の部分が、振動エネルギーの伝播を効果的に阻止するためではないかと考えられる。たとえば、図４の側断面図において、主振動子２１０の振動エネルギーは、内側架橋部２２１、副振動子２２５、外側架橋部２２２、台座２６０という経路を経て、装置筐体２８０へと伝達されることになるが、副振動子２２５の上方部分の振動エネルギー伝達経路を見ると、両架橋部２２１，２２２がいずれも副振動子２２５の側面上端に接続されており、更に、副振動子２２５の上面には、Ｘ軸に直交する方向に伸びる溝部Ｇ１が存在するため、断面Ｕ字状の部分が形成されている。副振動子２２５を構成する実質的な質量体は、この断面Ｕ字状の部分の下方に垂下した構造になっている。本願発明者は、このような特有の構造が、振動エネルギーの伝播を効果的に阻止する機能を果たすものと考えている。
【００６９】
基本構造体２００のもつ第２の付随的特徴は、幾何学的な対称性である。図３の上面図に示されているとおり、この基本構造体２００において、Ｘ軸正側重錘体２２５、Ｙ軸正側重錘体２３５、Ｘ軸負側重錘体２４５、Ｙ軸負側重錘体２５５は、互いに同一形状および同一質量をもった重錘体から構成されている。しかも、これら４個の重錘体２２５，２３５，２４５，２５５の配置は、ＸＺ平面およびＹＺ平面の双方に関して対称となっている。実際には、この４個の重錘体のみならず、基本構造体２００の幾何学的構造全体が、ＸＺ平面およびＹＺ平面の双方に関して対称となっている。
【００７０】
このような対称性は、振動漏れの抑制に貢献する。特に、本願明細書で述べる各実施形態は、主振動子（中心部重錘体２１０）をＸＹＺ三次元座標系における所定軸方向に単振動させた状態、もしくはＸＹＺ三次元座標系における所定軸に直交する平面内で円運動させた状態で角速度の検出を行うため、基本構造体２００の幾何学的構造が、ＸＺ平面およびＹＺ平面の双方に関して対称性を有するようにすることは、装置筐体への振動漏れを抑制する上で効果的である。これは、振動子に単振動や円運動といった周期的な運動を行わせた場合に、振動子およびその支持構造に、当該周期的な運動系に関連した幾何学的な対称性が維持されていると、装置筐体側へ漏れ出る振動エネルギーの各成分が相殺されるためと考えられる。
【００７１】
このように、図３および図４に示す本発明の第１の実施形態に係る基本構造体２００は、主振動子（中心部重錘体２１０）の振動エネルギーが台座２６０へと伝播するのを抑制するために副振動子（重錘体２２５，２３５，２４５，２５５）を設けたという重要な特徴に加えて、振動エネルギーの伝達経路に断面Ｕ字型の部分が形成されるような形態を採るという第１の付随的特徴と、ＸＺ平面およびＹＺ平面の双方に関して対称性を維持する形態を採るという第２の付随的特徴を有している。これらの特徴により、主振動子の装置筐体側への振動漏れを、極めて効果的に阻止することができる。
【００７２】
＜＜＜  §３．本発明の第１の実施形態に係る角速度センサ  ＞＞＞
§２では、本発明の第１の実施形態に係る角速度センサに用いる基本構造体２００の構造を述べた。実際には、この基本構造体２００は、たとえば、シリコンなどの半導体基板に対してエッチング処理や機械的な切削加工などを施すことにより構成することができる。
【００７３】
角速度センサを構成するためには、この基本構造体２００に加えて、装置筐体２８０内で主振動子として機能する中心部重錘体２１０を駆動する駆動手段と、中心部重錘体２１０に作用するコリオリ力を検出し、これを所定軸まわりの角速度の検出値として出力する検出手段と、が必要になる。ここでは、この駆動手段および検出手段として圧電素子を利用し、具体的な角速度センサを構成した例を述べる。
【００７４】
図５は、図３に示す基本構造体２００に圧電素子を取り付けた状態を示す上面図である（ハッチングは、圧電素子を示すものであり、断面を示すものではない）。一方、図６は、図５に示す圧電素子付き基本構造体２００をＸＺ平面で切断した側断面図である。図示のとおり、基本構造体２００の上面のＸ軸上には、圧電素子Ｘ１１，Ｘ１２，Ｘ１３，Ｘ１４が固定されており、Ｙ軸上には、圧電素子Ｙ１１，Ｙ１２，Ｙ１３，Ｙ１４が固定されている。
【００７５】
図示のとおり８個の圧電素子は、いずれも内側接続部材（内側架橋部２２１，２３１，２４１，２５１）上に配置されているが、これは各圧電素子を、中心部重錘体２１０（主振動子）を駆動する駆動手段か、あるいは中心部重錘体２１０（主振動子）の変位（コリオリ力に基づく変位）を検出する検出手段として機能させるためである。別言すれば、ここに示す実施形態の場合、角速度の検出動作を行うにあたって、副振動子を積極的に駆動させる必要はなく、また、副振動子の変位を検出する必要もないため、外側接続部材（外側架橋部２２２，２３２，２４２，２５２）上には、圧電素子を配置する必要はない。
【００７６】
図示のとおり、圧電素子Ｘ１１，Ｙ１１，Ｘ１４，Ｙ１４は、内側架橋部２２１，２３１，２４１，２５１の外側端部近傍（中心部重錘体２１０から遠い端）に配置され、圧電素子Ｘ１２，Ｙ１２，Ｘ１３，Ｙ１３は、内側架橋部２２１，２３１，２４１，２５１の内側端部近傍（中心部重錘体２１０に近い端）に配置されている。これは、中心部重錘体２１０の変位によって内側架橋部２２１，２３１，２４１，２５１に撓みが生じた場合に、その両端部に応力が集中するので、この位置に圧電素子を配置しておくと、中心部重錘体２１０を駆動する上でも、中心部重錘体２１０の変位を検出する上でも、効率的であるためである。
【００７７】
図７は、基本構造体２００の上面に配置された圧電素子の構造とその特性を示す側断面図である。図７(a) に示すように、各圧電素子は、板状の圧電素子本体部Ｐ、その上面に接合された上方電極ＥＵ、下面に接合された下方電極ＥＬによって構成されている。基本構造体２００の上面には、各圧電素子の下方電極ＥＬの下面が固着され、圧電素子に生じた機械的変形が基本構造体２００側へと伝達され、逆に、基本構造体２００側に生じた機械的変形が各圧電素子側へと伝達されるようになっている。
【００７８】
圧電素子は、電圧を印加すると機械的変形が生じる性質と、逆に、機械的変形を加えると電荷が生じる性質をもっている。どのような極性の電圧を印加すると、どのような機械的変形が生じるか、あるいは、どのような機械的変形を加えると、どのような極性の電荷が生じるか、といった特性は、個々の圧電素子ごとに異なる（圧電素子を生成する際に行う分極処理によって決定される）。図７(a) に示す例のように、圧電素子の上下両面に電極を形成した場合、圧電素子に機械的変形を加えることにより生じる電荷は、上下両電極間に生じる電圧に比例する。したがって、以下の説明では、「発生電圧」を「発生電荷」と等価なものとして取り扱うことにする。
【００７９】
ここに例示する圧電素子は、図７(b) に示すように、上方電極ＥＵ側を正、下方電極ＥＬ側を負とする電圧を印加すると、横方向に伸びる機械的変形を生じ、図７(c) に示すように、上方電極ＥＵ側を負、下方電極ＥＬ側を正とする電圧を印加すると、横方向に縮む機械的変形を生じる。また、横方向に伸ばす機械的変形を加えると、上方電極ＥＵ側が正、下方電極ＥＬ側が負となるような電圧が生じ、横方向に縮める機械的変形を加えると、上方電極ＥＵ側が負、下方電極ＥＬ側が正となるような電圧が生じる。
【００８０】
もちろん、本発明を実施する上では、必ずしもこのような特性をもった圧電素子を用いる必要はなく、任意の特性をもった圧電素子を利用することが可能である。ただ、ここでは、説明の便宜上、図７(b) ，(c) に示すような特性をもった圧電素子を用いた場合を例として、以下の説明を行うことにする。また、ここでは、図５に示す８個の圧電素子のうち、内側に配置された４個の圧電素子Ｘ１２，Ｙ１２，Ｘ１３，Ｙ１３を駆動用圧電素子として用い、外側に配置された４個の圧電素子Ｘ１１，Ｙ１４，Ｘ１１，Ｙ１４を検出用圧電素子として用いた例を説明する（駆動用圧電素子と検出用圧電素子とは、適宜、入れ換えることが可能である）。
【００８１】
いま、駆動用圧電素子Ｘ１２，Ｙ１２，Ｘ１３，Ｙ１３に対して、図８(a) に示すような交流電圧信号φ１を供給した場合を考える。具体的には、これら各駆動用圧電素子Ｘ１２，Ｙ１２，Ｘ１３，Ｙ１３の下方電極ＥＬを接地電位に固定しておき、各上方電極ＥＵに対して、図８(a) に示す交流電圧信号φ１を与える。この交流電圧信号φ１は、正側のピーク電圧Ｖｐと負側のピーク電圧−Ｖｐをもった正弦波状の交流信号であり、図８(a) の横軸は時間軸ｔとなっている。このような交流電圧信号φ１の供給を受けた駆動用圧電素子Ｘ１２，Ｙ１２，Ｘ１３，Ｙ１３は、半周期ごとに、図７(b) および(c) の状態を繰り返すことになり、周期的な伸縮運動を行うことになる。
【００８２】
ここで、図５および図６に示す基本構造体２００において、駆動用圧電素子Ｘ１２，Ｙ１２，Ｘ１３，Ｙ１３が配置されている上面部分が伸びると、各内側架橋部２２１，２３１，２４１，２５１は、中心部重錘体２１０をＺ軸正方向（図６の上方）に変位させるような撓みを生じる。逆に、駆動用圧電素子Ｘ１２，Ｙ１２，Ｘ１３，Ｙ１３が配置されている上面部分が縮むと、各内側架橋部２２１，２３１，２４１，２５１は、中心部重錘体２１０をＺ軸負方向（図６の下方）に変位させるような撓みを生じる。したがって、駆動用圧電素子Ｘ１２，Ｙ１２，Ｘ１３，Ｙ１３に対して、図８(a) に示すような交流電圧信号φ１を供給すると、中心部重錘体２１０はＺ軸方向（図６の上下方向）に単振動することになる。
【００８３】
図８(b) は、中心部重錘体２１０の重心Ｇの変位を示すグラフである。このグラフにおいて、横軸は図８(a)の横軸と同期した時間軸ｔであり、縦軸は中心部重錘体２１０の重心ＧのＺ座標値を示している。ここで、座標値Ｚ０は、交流電圧信号φ１を供給しない場合、すなわち、静止状態における中心部重錘体２１０の重心ＧのＺ座標値であり、振幅Ａの中心位置に相当する。
【００８４】
主振動子として機能する中心部重錘体２１０は、振幅Ａをもって上下方向に振動し、その周期は、交流電圧信号φ１の周期に一致する。ただし、主振動子２１０の変位の位相は、交流電圧信号φ１の位相に対して所定の位相差ｄだけ遅れることになる。これは、駆動用圧電素子Ｘ１２，Ｙ１２，Ｘ１３，Ｙ１３に所定の電圧が加えられてから、実際に主振動子２１０が、圧電素子の機械的変形に基づく変位を生じるまでに、機械系や回路系の遅延により若干の時間的な遅れが生じるためである。位相差ｄは、基本構造体２００の構造、各部の寸法、材質、交流電圧信号φ１の周波数などのパラメータに応じて定まる値である。一般に、固有の振動系において、振動子をその共振周波数で振動させた場合、ｄ＝π／２になることが知られている。
【００８５】
このように、主振動子２１０をＺ軸方向に単振動させると、その振動エネルギーの一部は、各架橋部を介して台座２６０へと伝達され、装置筐体２８０へ漏れ出てくることになる。ただ、§２で述べたとおり、基本構造体２００では、この振動エネルギーの伝達経路の途中に副振動子２２５，２３５，２４５，２５５が設けられているため、台座２６０へと伝達される振動エネルギーは大幅に低減される。
【００８６】
さて、こうして、主振動子２１０をＺ軸方向に振動させた状態において、角速度が作用すると、作用した角速度に応じて、主振動子２１０に対してコリオリ力が作用する。たとえば、Ｙ軸まわりの角速度ωｙが作用したとすると、主振動子２１０の運動方向はＺ軸方向であるから、Ｘ軸方向のコリオリ力Ｆｘが作用することになる。そして、Ｘ軸正方向のコリオリ力＋Ｆｘが作用した場合は、主振動子２１０はＸ軸正方向に傾くことになり、Ｘ軸負方向のコリオリ力−Ｆｘが作用した場合は、主振動子２１０はＸ軸負方向に傾くことになる。
【００８７】
このような主振動子２１０のＸ軸方向への傾斜は、検出用圧電素子Ｘ１１，Ｘ１４の発生電荷として検出することができる。すなわち、Ｘ軸正方向のコリオリ力＋Ｆｘに基づいて、主振動子２１０がＸ軸正方向に傾くと、圧電素子Ｘ１１は縮み、圧電素子Ｘ１４は伸びるので、圧電素子Ｘ１１の上方電極には負の電圧が生じ、圧電素子Ｘ１４の上方電極には正の電圧が生じる。逆に、Ｘ軸負方向のコリオリ力−Ｆｘに基づいて、主振動子２１０がＸ軸負方向に傾くと、圧電素子Ｘ１１は伸び、圧電素子Ｘ１４は縮むので、圧電素子Ｘ１１の上方電極には正の電圧が生じ、圧電素子Ｘ１４の上方電極には負の電圧が生じる。したがって、両者の電位差をとれば、その絶対値は作用したコリオリ力の大きさを示し、符号は作用したコリオリ力の向きを示すことになる。このコリオリ力の大きさと向きは、Ｙ軸まわりの角速度ωｙの大きさと向きを示している。
【００８８】
同様に、Ｘ軸まわりの角速度ωｘが作用したとすると、主振動子２１０の運動方向はＺ軸方向であるから、Ｙ軸方向のコリオリ力Ｆｙが作用することになり、主振動子２１０はＹ軸方向に傾斜する。このような主振動子２１０のＹ軸方向への傾斜は、コリオリ力検出用圧電素子Ｙ１１，Ｙ１４の発生電荷として検出することができる。すなわち、Ｙ軸正方向のコリオリ力＋Ｆｙに基づいて、主振動子２１０がＹ軸正方向に傾くと、圧電素子Ｙ１１は縮み、圧電素子Ｙ１４は伸びるので、圧電素子Ｙ１１の上方電極には負の電圧が生じ、圧電素子Ｙ１４の上方電極には正の電圧が生じる。逆に、Ｙ軸負方向のコリオリ力−Ｆｙに基づいて、主振動子２１０がＹ軸負方向に傾くと、圧電素子Ｙ１１は伸び、圧電素子Ｙ１４は縮むので、圧電素子Ｙ１１の上方電極には正の電圧が生じ、圧電素子Ｙ１４の上方電極には負の電圧が生じる。したがって、両者の電位差をとれば、その絶対値はＸ軸まわりの角速度ωｘの大きさを示し、符号は向きを示すものになる。
【００８９】
かくして、図５および図６に示す第１の実施形態に係る角速度センサでは、主振動子２１０をＺ軸方向に振動させた状態において、Ｘ軸まわりの角速度ωｘとＹ軸まわりの角速度ωｙとを検出することが可能になる。
【００９０】
図９は、この角速度センサに用いる信号処理回路の一例を示す回路図である。図の上段左側に示された４個の圧電素子Ｘ１２，Ｘ１３，Ｙ１２，Ｙ１３は、図５に示す駆動用圧電素子であり、その下方電極ＥＬは接地されている。駆動制御回路３０は、交流信号源３１から与えられる交流信号を調整して、駆動用圧電素子Ｘ１２，Ｘ１３，Ｙ１２，Ｙ１３に交流駆動信号を供給する機能を果たす。具体的には、たとえば、図８(a) に示すような交流電圧信号φ１を発生させて、駆動用圧電素子Ｘ１２，Ｘ１３，Ｙ１２，Ｙ１３の上方電極ＥＵに印加する。これにより、駆動用圧電素子Ｘ１２，Ｘ１３，Ｙ１２，Ｙ１３が周期的に変形し、主振動子２１０が周期的運動（Ｚ軸方向の単振動）を生じることは、既に述べたとおりである。
【００９１】
一方、図９の下段左側に示された４個の圧電素子Ｘ１１，Ｘ１４，Ｙ１１，Ｙ１４は、図５に示す検出用圧電素子であり、その下方電極ＥＬは接地されている。圧電素子Ｘ１１，Ｘ１４の上方電極の電圧値Ｖ（Ｘ１１），Ｖ（Ｘ１４）は、差分回路２１によってその差が電圧値Ｖｘとして求められる。同様に、圧電素子Ｙ１１，Ｙ１４の上方電極の電圧値Ｖ（Ｙ１１），Ｖ（Ｙ１４）は、差分回路２２によってその差が電圧値Ｖｙとして求められる。
【００９２】
角速度検出回路４０は、主振動子２１０が周期的運動（Ｚ軸方向の単振動）を行っている状態において、この周期的運動に同期した所定タイミングで、検出用圧電素子Ｘ１１，Ｘ１４，Ｙ１１，Ｙ１４の発生電荷を測定し、これを所定軸まわりの角速度の検出値として出力する処理を行う。この第１の実施形態に係る角速度センサの場合、差分回路２１によって求められた電圧値ＶｘがＸ軸方向に作用したコリオリ力Ｆｘの検出値になるため、Ｙ軸まわりの角速度ωｙを示す検出値として出力され、差分回路２２によって求められた電圧値ＶｙがＹ軸方向に作用したコリオリ力Ｆｙの検出値になるため、Ｘ軸まわりの角速度ωｘを示す検出値として出力されることになる。
【００９３】
なお、角速度検出回路４０が、電圧値Ｖｘ，Ｖｙを角速度ωｙ，ωｘの検出値として出力するタイミングは、主振動子２１０の重心Ｇが単振動の振幅中心位置（図８(b) に示す座標値Ｚ０に対応する位置）を通過する瞬間に設定するのが好ましい。主振動子２１０が単振動を行っていれば、重心Ｇが振幅中心位置を通過する瞬間に、主振動子の速度は最大値に達するので、作用するコリオリ力も最大値に達することになる。したがって、このタイミングで取り込んだ電圧Ｖｘ，Ｖｙを、そのまま角速度ωｙ，ωｘを示す検出値として出力するようにすれば、最も効率が良い検出が可能になる。
【００９４】
角速度検出回路４０に、電圧値Ｖｘ，Ｖｙを角速度ωｙ，ωｘの検出値として出力するタイミングを認識させる１つの方法は、交流信号源３１からの交流信号と遅延時間に相当する位相差ｄを角速度検出回路４０に与える方法である。交流信号源３１からの交流信号は、図８(a) に示す交流電圧信号φ１と同期している信号である。そして、図８(b) に示すように、主振動子２１０の変位を示す波形は、交流電圧信号φ１に対して所定の位相差ｄをもっている。この位相差ｄは、基本構造体２００に固有の機械的特性と振動周波数に応じて定まる。したがって、交流信号源３１からの交流信号と位相差ｄとを角速度検出回路４０に与えておけば、主振動子２１０の重心Ｇが振幅中心位置を通過するタイミング（図８(b) において、座標値Ｚ０を示す水平線を横切るタイミング）を把握することができる。
【００９５】
角速度検出回路４０に、測定タイミングを認識させる別な方法は、差分回路２１および２２から得られる電圧ＶｘおよびＶｙをモニタさせ、その絶対値が最大値となった時点を測定タイミングとする方法である。上述したとおり、主振動子２１０が単振動を行っていれば、重心Ｇが振幅中心位置を通過する瞬間に、主振動子の速度は最大値に達するので、作用するコリオリ力も最大値に達し、電圧ＶｘおよびＶｙの絶対値も最大値になる。したがって、この最大値を示す電圧Ｖｘ，Ｖｙを、そのまま角速度ωｙ，ωｘを示す検出値として出力するようにすればよい。もっとも、この方法を採る場合は、最大値か否かを判定するために、電圧ＶｘおよびＶｙの値を時系列的に保持する仕組が必要になる。更に、角速度の回転方向を検出するためには、交流信号源３１の信号を利用して同期検波すればよい。
【００９６】
＜＜＜  §４．第１の実施形態の変形例  ＞＞＞
ここでは、§３で述べた第１の実施形態に係る角速度センサの変形例をいくつか述べておく。なお、ここで述べる変形例は、§５以降で述べる他の実施形態にも同様に適用可能である。
【００９７】
＜４−１：圧電素子のバリエーション＞
§３で述べた実施形態では、図５に示す８個の圧電素子のうち、内側に配置された４個の圧電素子Ｘ１２，Ｘ１３，Ｙ１２，Ｙ１３を駆動用圧電素子として利用し、外側に配置された４個の圧電素子Ｘ１１，Ｘ１４，Ｙ１１，Ｙ１４を検出用圧電素子として利用しているが、圧電素子の役割は逆にしてもかまわない。ただ、図８(a) に示す交流駆動信号φ１を各駆動用圧電素子Ｘ１１，Ｘ１４，Ｙ１１，Ｙ１４に供給した場合の主振動子２１０の変位方向は逆点するため、主振動子２１０の変位は、図８(b) に示すグラフとは異なる点を考慮する必要がある。また、検出用圧電素子Ｘ１２，Ｘ１３，Ｙ１２，Ｙ１３に発生する電荷の極性も、圧電素子Ｘ１１，Ｘ１４，Ｙ１１，Ｙ１４を検出用圧電素子として利用した場合とは異なるため、角速度検出回路４０における信号処理を行う上でも留意する必要がある。
【００９８】
また、§３で述べた実施形態では、図７(b) ，(c) に示すような電気的特性をもった圧電素子を用いていたが、これとは逆の電気的特性、すなわち、上方電極ＥＵ側を正、下方電極ＥＬ側を負とする電圧を印加すると、横方向に縮む機械的変形を生じ、上方電極ＥＵ側を負、下方電極ＥＬ側を正とする電圧を印加すると、横方向に伸びる機械的変形を生じ、横方向に伸ばす機械的変形を加えると、上方電極ＥＵ側が負、下方電極ＥＬ側が正となるような電圧が生じ、横方向に縮める機械的変形を加えると、上方電極ＥＵ側が正、下方電極ＥＬ側が負となるような電圧が生じる電気的特性をもった圧電素子を利用することも可能である。この場合、電気的特性が逆転することを考慮して、駆動制御回路３０や角度検出回路４０における電気信号の取り扱いを検討する必要がある。
【００９９】
また、図７(b) ，(c) に示すような電気的特性をもった圧電素子と、これと逆の電気的特性をもった圧電素子とを混合して用いることも可能である。もちろん、この場合、個々の圧電素子の電気的特性を考慮して、供給する交流駆動信号の位相や、発生した電圧の取り扱いを決める必要がある。たとえば、内側に配置された４個の圧電素子Ｘ１２，Ｘ１３，Ｙ１２，Ｙ１３を駆動用圧電素子として利用する場合であっても、圧電素子Ｘ１２，Ｘ１３として図７(b) ，(c) に示すような電気的特性をもった圧電素子を利用し、圧電素子Ｙ１２，Ｙ１３として図７(b) ，(c) に示すものとは逆の電気的特性をもった圧電素子を利用した場合、圧電素子Ｘ１２，Ｘ１３に対しては図１０(a) に示すような交流電圧信号φ１を供給し、圧電素子Ｙ１２，Ｙ１３に対しては図１０(b) に示すような交流電圧信号φ２（φ１とは逆位相の信号）を供給する必要がある。
【０１００】
＜４−２：主振動子の周期的運動のバリエーション＞
§３で述べた実施形態では、主振動子２１０をＺ軸方向に単振動させた例を示したが、主振動子２１０が行う周期的運動は、このようなＺ軸方向への単振動に限定されるものではない。
【０１０１】
たとえば、図１１は、図３に示す基本構造体２００の上面に、２４個の圧電素子を配置し、主振動子２１０を任意の座標軸方向に単振動させることができるようにし、更に、円運動も行わせることができるようにした例である。図１１において、ハッチングは、圧電素子を示すものであり、断面を示すものではない。
【０１０２】
ここでは、説明の便宜上、Ｘ軸の両脇に、Ｘ軸に対して平行で、所定間隔をおいて配置されたＸａ軸およびＸｂ軸を定義し、Ｙ軸の両脇に、Ｙ軸に対して平行で、所定間隔をおいて配置されたＹａ軸およびＹｂ軸を定義する。Ｘａ軸およびＸｂ軸はＸ軸に関して対称な位置に定義され、Ｙａ軸およびＹｂ軸はＹ軸に関して対称な位置に定義される。ここに示す変形例では、図１１に示すとおり、Ｘ軸上には、圧電素子Ｘ１１，Ｘ１２，Ｘ１３，Ｘ１４が配置され、Ｘａ軸上には、圧電素子Ｘ２１，Ｘ２２，Ｘ２３，Ｘ２４が配置され、Ｘｂ軸上には、圧電素子Ｘ３１，Ｘ３２，Ｘ３３，Ｘ３４が配置されている。また、Ｙ軸上には、圧電素子Ｙ１１，Ｙ１２，Ｙ１３，Ｙ１４が配置され、Ｙａ軸上には、圧電素子Ｙ２１，Ｙ２２，Ｙ２３，Ｙ２４が配置され、Ｙｂ軸上には、圧電素子Ｙ３１，Ｙ３２，Ｙ３３，Ｙ３４が配置されている。
【０１０３】
この２４個の圧電素子は、いずれも内側接続部材（内側架橋部２２１，２３１，２４１，２５１）上に配置されているが、これは各圧電素子を、中心部重錘体２１０（主振動子）を駆動する駆動手段か、あるいは中心部重錘体２１０（主振動子）の変位（コリオリ力に基づく変位）を検出する検出手段として機能させるためである。また、各圧電素子は、内側架橋部２２１，２３１，２４１，２５１の両端部近傍に配置されているが、これは当該部分に応力が集中するためである。
【０１０４】
この角速度センサにおいて、主振動子２１０をＸ軸方向に単振動させるには、たとえば、Ｘａ軸上に配置された４個の圧電素子Ｘ２１，Ｘ２２，Ｘ２３，Ｘ２４と、Ｘｂ軸上に配置された４個の圧電素子Ｘ３１，Ｘ３２，Ｘ３３，Ｘ３４とを駆動用圧電素子として利用すればよい。具体的には、これら８個の圧電素子の電気的特性がすべて同一であるとした場合、４個の圧電素子Ｘ２１，Ｘ２３，Ｘ３１，Ｘ３３には、図１０(a) に示す交流電圧信号φ１を供給し、４個の圧電素子Ｘ２２，Ｘ２４，Ｘ３２，Ｘ３４には、図１０(b) に示す交流電圧信号φ２を供給すれば、主振動子２１０はＸ軸方向に単振動する。
【０１０５】
このように、Ｘａ軸上に配置された圧電素子とＸｂ軸上に配置された圧電素子との双方を駆動用圧電素子として用いると、発生する駆動エネルギーがＸ軸に関して対称となるので、Ｘ軸に沿った単振動を安定して行わせることができる。
【０１０６】
同様に、この角速度センサにおいて、主振動子２１０をＹ軸方向に単振動させるには、たとえば、Ｙａ軸上に配置された４個の圧電素子Ｙ２１，Ｙ２２，Ｙ２３，Ｙ２４と、Ｙｂ軸上に配置された４個の圧電素子Ｙ３１，Ｙ３２，Ｙ３３，Ｙ３４とを駆動用圧電素子として利用すればよい。具体的には、これら８個の圧電素子の電気的特性がすべて同一であるとした場合、４個の圧電素子Ｙ２１，Ｙ２３，Ｙ３１，Ｙ３３には、図１０(a) に示す交流電圧信号φ１を供給し、４個の圧電素子Ｙ２２，Ｙ２４，Ｙ３２，Ｙ３４には、図１０(b) に示す交流電圧信号φ２を供給すれば、主振動子２１０はＹ軸方向に単振動する。
【０１０７】
この場合も、Ｙａ軸上に配置された圧電素子とＹｂ軸上に配置された圧電素子との双方を駆動用圧電素子として用いているので、発生する駆動エネルギーがＹ軸に関して対称となるので、Ｙ軸に沿った単振動を安定して行わせることができる。
【０１０８】
更に、この角速度センサにおいて、主振動子２１０をＺ軸方向に単振動させるには、たとえば、Ｘａ軸上に配置された４個の圧電素子Ｘ２１，Ｘ２２，Ｘ２３，Ｘ２４と、Ｘｂ軸上に配置された４個の圧電素子Ｘ３１，Ｘ３２，Ｘ３３，Ｘ３４とを駆動用圧電素子として利用すればよい。具体的には、これら８個の圧電素子の電気的特性がすべて同一であるとした場合、４個の圧電素子Ｘ２１，Ｘ２４，Ｘ３１，Ｘ３４には、図１０(a) に示す交流電圧信号φ１を供給し、４個の圧電素子Ｘ２２，Ｘ２３，Ｘ３２，Ｘ３３には、図１０(b) に示す交流電圧信号φ２を供給すれば、主振動子２１０はＺ軸方向に単振動する。
【０１０９】
あるいは、Ｙａ軸上に配置された４個の圧電素子Ｙ２１，Ｙ２２，Ｙ２３，Ｙ２４と、Ｙｂ軸上に配置された４個の圧電素子Ｙ３１，Ｙ３２，Ｙ３３，Ｙ３４とを駆動用圧電素子として利用し、これら８個の圧電素子の電気的特性がすべて同一であるとした場合、４個の圧電素子Ｙ２１，Ｙ２４，Ｙ３１，Ｙ３４には、図１０(a) に示す交流電圧信号φ１を供給し、４個の圧電素子Ｙ２２，Ｙ２３，Ｙ３２，Ｙ３３には、図１０(b) に示す交流電圧信号φ２を供給しても、主振動子２１０をＺ軸方向に単振動させることができる。
【０１１０】
もちろん、主振動子２１０をＺ軸方向に単振動させるために、Ｘａ軸，Ｘｂ軸，Ｙａ軸，Ｙｂ軸上に配置された合計１６個の圧電素子すべてを駆動用圧電素子として利用して、各駆動用圧電素子に上述したとおりの交流電圧信号φ１もしくはφ２の供給を行ってもよい。このように、Ｘａ軸，Ｘｂ軸，Ｙａ軸，Ｙｂ軸上に配置された合計１６個の圧電素子すべてを駆動用圧電素子として利用すると、発生する駆動エネルギーがＸ軸およびＹ軸の双方に関して対称となるので、Ｚ軸に沿った単振動を安定して行わせることができる。
【０１１１】
また、互いに直交する方向に関する単振動を位相をπ／２だけずらして合成することにより、主振動子２１０を円運動させることも可能である。たとえば、上述したＸ軸に沿った単振動とＹ軸に沿った単振動とを合成すれば、ＸＹ平面に沿った平面上での円運動が可能になる。具体的には、Ｘａ軸，Ｘｂ軸，Ｙａ軸，Ｙｂ軸上に配置された合計１６個の圧電素子すべてを駆動用圧電素子として利用し、４個の圧電素子Ｘ２１，Ｘ３１，Ｘ２３，Ｘ３３には図１０(a) に示すような交流電圧信号φ１を供給し、４個の圧電素子Ｙ２１，Ｙ３１，Ｙ２３，Ｙ３３には図１０(a) に示すような交流電圧信号φ１の位相をπ／２だけ遅らせた信号を供給し、４個の圧電素子Ｘ２２，Ｘ３２，Ｘ２４，Ｘ３４には図１０(b) に示すような交流電圧信号φ２を供給し、４個の圧電素子Ｙ２２，Ｙ３４，Ｙ２２，Ｙ３４には図１０(b) に示すような交流電圧信号φ２の位相をπ／２だけ遅らせた信号を供給すればよい。
【０１１２】
なお、ここでは駆動用圧電素子に供給する交流電圧信号として、正弦波形をとる信号を用いた例を述べるが、駆動用圧電素子に供給する交流電圧信号は必ずしも正弦波形をとる信号である必要はなく、たとえば、矩形波信号であってもかまわない。
【０１１３】
以上、図１１に示す角速度センサにおいて、主振動子２１０を様々な方向に駆動する例を述べたが、続いて、この角速度センサにおいて、主振動子２１０に作用した各座標軸方向のコリオリ力を検出する方法の一例を説明する。上述したとおり、この角速度センサでは、Ｘａ軸，Ｘｂ軸，Ｙａ軸，Ｙｂ軸上に配置された合計１６個の圧電素子が駆動用圧電素子として用いられている。そこで、コリオリ力の検出には、残りの８個の圧電素子を利用する。すなわち、Ｘ軸上に配置された圧電素子Ｘ１１，Ｘ１２，Ｘ１３，Ｘ１４とＹ軸上に配置された圧電素子Ｙ１１，Ｙ１２，Ｙ１３，Ｙ１４とが、検出用圧電素子として利用される。
【０１１４】
まず、Ｘ軸方向に作用したコリオリ力Ｆｘは、４個の圧電素子Ｘ１１，Ｘ１２，Ｘ１３，Ｘ１４から得られる電圧Ｖ（Ｘ１１），Ｖ（Ｘ１２），Ｖ（Ｘ１３），Ｖ（Ｘ１４）によって求めることができる。具体的には、これら４個の圧電素子の電気的特性がすべて同一であれば、（Ｖ（Ｘ１１）＋Ｖ（Ｘ１３））−（Ｖ（Ｘ１２）＋Ｖ（Ｘ１４））なる演算によって、コリオリ力Ｆｘの検出が可能である。
【０１１５】
また、Ｙ軸方向に作用したコリオリ力Ｆｙは、４個の圧電素子Ｙ１１，Ｙ１２，Ｙ１３，Ｙ１４から得られる電圧Ｖ（Ｙ１１），Ｖ（Ｙ１２），Ｖ（Ｙ１３），Ｖ（Ｙ１４）によって求めることができる。具体的には、これら４個の圧電素子の電気的特性がすべて同一であれば、（Ｖ（Ｙ１１）＋Ｖ（Ｙ１３））−（Ｖ（Ｙ１２）＋Ｖ（Ｙ１４））なる演算によって、コリオリ力Ｆｙの検出が可能である。
【０１１６】
更に、Ｚ軸方向に作用したコリオリ力Ｆｚは、４個の圧電素子Ｘ１１，Ｘ１２，Ｘ１３，Ｘ１４から得られる電圧Ｖ（Ｘ１１），Ｖ（Ｘ１２），Ｖ（Ｘ１３），Ｖ（Ｘ１４）によって求めることができる。具体的には、これら４個の圧電素子の電気的特性がすべて同一であれば、（Ｖ（Ｘ１１）＋Ｖ（Ｘ１４））−（Ｖ（Ｘ１２）＋Ｖ（Ｘ１３））なる演算によって、コリオリ力Ｆｚの検出が可能である。あるいは、４個の圧電素子Ｙ１１，Ｙ１２，Ｙ１３，Ｙ１４から得られる電圧Ｖ（Ｙ１１），Ｖ（Ｙ１２），Ｖ（Ｙ１３），Ｖ（Ｙ１４）によって、コリオリ力Ｆｚを求めることもできる。具体的には、これら４個の圧電素子の電気的特性がすべて同一であれば、（Ｖ（Ｙ１１）＋Ｖ（Ｙ１４））−（Ｖ（Ｙ１２）＋Ｖ（Ｙ１３））なる演算によって、コリオリ力Ｆｚの検出が可能である。
【０１１７】
もちろん、８個の圧電素子Ｘ１１，Ｘ１２，Ｘ１３，Ｘ１４，Ｙ１１，Ｙ１２，Ｙ１３，Ｙ１４から得られる電圧すべてを利用して、（Ｖ（Ｘ１１）＋Ｖ（Ｘ１４））−（Ｖ（Ｘ１２）＋Ｖ（Ｘ１３））＋（Ｖ（Ｙ１１）＋Ｖ（Ｙ１４））−（Ｖ（Ｙ１２）＋Ｖ（Ｙ１３））なる演算によって、コリオリ力Ｆｚの検出を行うことも可能である。
【０１１８】
＜４−３：多軸まわりの角速度検出＞
角速度検出の基本原理は、質量ｍをもった振動子が第１の座標軸方向に所定速度Ｖで運動しているときに、この振動子に第２の座標軸方向に作用するコリオリ力Ｆが作用していれば、装置筐体に対して第３の座標軸まわりに作用している角速度ωは、「Ｆ＝２ｍ・Ｖ・ω」なる式を満たす、というものである。したがって、この式を利用すれば、本発明に係る角速度センサを、２軸まわりの角速度を検出する２軸角速度センサとして利用したり、３軸まわりの角速度を検出する３軸角速度センサとして利用したりすることが可能である。
【０１１９】
たとえば、図１１に示す角速度センサを２軸角速度センサとして動作させるには、主振動子２１０を第１の座標軸方向に単振動させた状態において、第２の座標軸方向に作用するコリオリ力および第３の座標軸方向に作用するコリオリ力を検出すればよい。具体的には、たとえば、主振動子２１０をＺ軸方向に単振動させた状態において、主振動子２１０に作用するＸ軸方向のコリオリ力Ｆｘを検出すれば、これをＹ軸まわりの角速度ωｙの検出値として出力することができ、主振動子２１０に作用するＹ軸方向のコリオリ力Ｆｙを検出すれば、これをＸ軸まわりの角速度ωｘの検出値として出力することができる。
【０１２０】
一方、図１１に示す角速度センサを３軸角速度センサとして動作させるには、主振動子２１０を所定の座標軸に直交する平面内で円運動させた状態において、各座標軸方向に作用するコリオリ力を検出すればよい。具体的には、たとえば、主振動子２１０をＺ軸に直交する平面内（ＸＹ平面に平行な平面内）で円運動させ、主振動子２１０がＸ軸方向に速度Ｖｘをもって運動しているときに、Ｙ軸方向に作用するコリオリ力Ｆｙを検出すれば、Ｚ軸まわりの角速度ωｚを検出することができるし、Ｚ軸方向に作用するコリオリ力Ｆｚを検出すれば、Ｙ軸まわりの角速度ωｙを検出することができる。あるいは、主振動子２１０がＹ軸方向に速度Ｖｙをもって運動しているときに、Ｘ軸方向に作用するコリオリ力Ｆｘを検出すれば、Ｚ軸まわりの角速度ωｚを検出することができるし、Ｚ軸方向に作用するコリオリ力Ｆｚを検出すれば、Ｘ軸まわりの角速度ωｘを検出することができる。
【０１２１】
このような多軸まわりの角速度検出の手法は、前掲の各特許文献等に開示されている公知の手法であるため、ここでは詳しい説明は省略する。
【０１２２】
＜４−４：圧電素子の形態のバリエーション＞
§３で述べた第１の実施形態に係る角速度センサは、図６の側断面図に示す構造を有している。この図６では、図示の便宜上、圧電素子Ｘ１１〜Ｘ１４をそれぞれ単純な黒いバーとして示してあるが、実際には、これら各圧電素子は、図７(a) の側断面図に示されているとおり、板状の圧電素子本体部Ｐ、上方電極ＥＵ、下方電極ＥＬによって構成されている。したがって、図６の側断面図の一部を拡大して示すと、図１２の側断面図のようになる。すなわち、Ｘ軸正側内側架橋部２２１の上面に圧電素子Ｘ１１，Ｘ１２が配置され、Ｘ軸負側内側架橋部２４１の上面に圧電素子Ｘ１３，Ｘ１４が配置され、各圧電素子はいずれも圧電素子本体部Ｐ、上方電極ＥＵ、下方電極ＥＬの３層によって構成されている。Ｙ軸上に配置されている圧電素子Ｙ１１〜Ｙ１４も同様である。
【０１２３】
このように、それぞれが独立した３層構造を有する個々の圧電素子を、各架橋部の上面に固着する代わりに、図１３に示す例のように、各圧電素子Ｘ１１〜Ｘ１４（および図示されていないＹ１１〜Ｙ１４）の下方電極ＥＬを単一の共通導電層ＥＬ′に置き換えると、個々の下方電極ＥＬに対する個別配線が不要になるので、構造をより単純化することができる。このように、各圧電素子の下方電極ＥＬを単一の共通導電層ＥＬ′に置き換えると、各圧電素子の圧電素子本体部Ｐの下面は共通電位になるが、上方電極ＥＵは個別の電極として機能するため、動作上の支障は生じない。
【０１２４】
図１４は、更に、各圧電素子Ｘ１１〜Ｘ１４（および図示されていないＹ１１〜Ｙ１４）の圧電素子本体部Ｐを単一の共通圧電素子本体部Ｐ′に置き換えた例を示す。このように、各圧電素子の圧電素子本体部Ｐを単一の共通圧電素子本体部Ｐ′に置き換えても、上方電極ＥＵは個別の電極として機能するため、動作上の支障は生じない。
【０１２５】
図１５は、図１３および図１４に示す変形例を説明するための基本構造体２００の上面図である（ハッチングは、領域を説明するためのものであり、断面を示すものではない）。図にハッチングを施した領域は、単一の共通導電層ＥＬ′および単一の共通圧電素子本体部Ｐ′が形成されている領域である。本来、中心部重錘体２１０の上面部分には、単一の共通導電層ＥＬ′および単一の共通圧電素子本体部Ｐ′を形成する必要はないが、この図１５に示す例のように、中心部重錘体２１０の上面部分を含むハッチング領域内に、単一の共通導電層ＥＬ′および単一の共通圧電素子本体部Ｐ′を形成しておけば、いずれも単一層によって、全圧電素子Ｘ１１〜Ｘ１４，Ｙ１１〜Ｙ１４の下方電極ＥＬおよび圧電素子本体部Ｐを構成することが可能になる。
【０１２６】
＜４−５：溝部の省略＞
図１６は、図４に示す本発明の第１の実施形態に係る基本構造体２００の変形例を示す側断面図である。図１６に示されている基本構造体２００′は、図４に示されている基本構造体２００の溝部Ｇ１〜Ｇ４を省略したものであり、副振動子として機能するＸ軸上に配置された重錘体２２５′，２４５′（および図１６には示されていないＹ軸上に配置された重錘体２３５′，２５５′）の上面に、溝部Ｇ１〜Ｇ４は形成されていない。
【０１２７】
既に§２で述べたとおり、溝部Ｇ１〜Ｇ４を形成すると、振動エネルギーの伝達経路に断面Ｕ字型の部分が形成され、この断面Ｕ字型の部分が、振動エネルギーの伝播を効果的に阻止する機能を果たす。したがって、実用上は、図４に示す基本構造体２００のように、溝部Ｇ１〜Ｇ４を形成するのが好ましい。ただ、図１６に示す基本構造体２００′のように、溝部Ｇ１〜Ｇ４が形成されていない構造をとった場合でも、副振動子を配置したことによる振動エネルギーの吸収効果が得られるため、図２に示す従来の基本構造体１００に比べれば、振動漏れを阻止する効果は得られる。
【０１２８】
＜４−６：駆動手段および検出手段のバリエーション＞
§３では、主振動子を運動させる駆動手段および主振動子に作用するコリオリ力を検出する検出手段として圧電素子を利用した例を述べた。たとえば、図５に示す例の場合、内側接続部材の表面に固定された４個の駆動用圧電素子Ｘ１２，Ｙ１２，Ｘ１３，Ｙ１３と、これらの駆動用圧電素子に交流駆動信号を供給する駆動制御回路３０（図９参照）とによって駆動手段が構成され、内側接続部材の表面に固定された４個の検出用圧電素子Ｘ１１，Ｙ１１，Ｘ１４，Ｙ１４と、これらの検出用圧電素子に生じる電荷を検出し、その検出結果に基づいて角速度の検出値を出力する角速度検出回路４０（図９参照）とによって検出手段が構成されていた。
【０１２９】
しかしながら、駆動手段や検出手段は、必ずしも圧電素子を利用して構成する必要はない。たとえば、特開平８−２２６９３１号公報の図１９〜図２１には、静電容量素子を利用して、駆動手段や検出手段を構成した角速度センサの一例が開示されている。本発明は、このような角速度センサにも適用可能である。具体的には、主振動子の表面に設けられた駆動用変位電極と、この駆動用変位電極に対向し、装置筐体に固定された駆動用固定電極と、これら一対の駆動用電極間に交流駆動信号を供給する駆動制御回路とによって駆動手段を構成すればよい。この場合、駆動用変位電極と駆動用固定電極との間に作用するクーロン力により、主振動子の駆動が行われることになる。また、主振動子の表面に設けられた検出用変位電極と、この検出用変位電極に対向し、装置筐体に固定された検出用固定電極と、これら一対の検出用電極間の静電容量を検出し、その検出結果に基づいて角速度の検出値を出力する角速度検出回路とによって検出手段を構成すればよい。この場合、主振動子に作用したコリオリ力は、主振動子の変位に基づく検出用変位電極と検出用固定電極との間の電極間距離の変化（静電容量の変化）として検出されることになる。
【０１３０】
この他にも、磁気を利用して主振動子を駆動させたり、磁気を利用して主振動子に作用するコリオリ力（主振動子の変位）を検出したりすることも可能である。このように、本発明の基本概念は、特有の構造を有する基本構造体を利用する点にあり、そのような基本構造体を利用して角速度センサを実現する上では、駆動手段や検出手段を、どのような具体的素子を利用して構成してもかまわない。
【０１３１】
＜＜＜  §５．本発明の第２の実施形態に係る角速度センサ  ＞＞＞
続いて、本発明の第２の実施形態に係る角速度センサを述べる。ここで述べる角速度センサに用いられる基本構造体の特徴は、主振動子を二重に取り囲む位置に副振動子を配置した点にある。
【０１３２】
図１７は、この第２の実施形態に係る角速度センサの基本構造体３００を示す上面図であり、図１８は、側断面図である。図１７および図１８に示す基本構造体３００を、図３および図４に示す基本構造体２００と比較すると、両者は非常に類似した構造を有していることがわかる。両者の実質的な相違は、副振動子の数である。図３に示す第１の実施形態に係る基本構造体２００では、中心部重錘体２１０と台座２６０との間に、上下左右に伸びる４本のビームが配置され、各ビームの中央部分に、それぞれ副振動子２２５，２３５，２４５，２５５が配置されている。これに対して、図１７に示す第２の実施形態に係る基本構造体３００では、中心部重錘体３１０と台座３６０との間に、上下左右に伸びる４本のビームが配置されている点に変わりはないが、各ビームには、それぞれ一対となった副振動子３２５／３２６，３３５／３３６，３４５／３４６，３５５／３５６が配置されている。両者の相違は、図４の側断面図と図１８の側断面図とを比較すれば、容易に把握できよう。
【０１３３】
ここでも、説明の便宜上、中心部重錘体３１０の上面中心位置に原点Ｏをもち、基本構造体３００の上面がＸＹ平面に一致するようなＸＹＺ三次元座標系を定義する。図１８は、図１７に示す基本構造体３００を、ＸＺ平面で切断した側断面図に相当する。
【０１３４】
中心部重錘体３１０は、四角柱状のブロックであり、本来の角速度検出の用に供される主振動子として機能する。これに対し、各架橋部の中間部分に設けられた重錘体は、振動漏れを低減させるための副振動子として機能する。この実施形態の場合、副振動子として合計８個の重錘体が用いられている。ここでは、中心部重錘体３１０の側面を取り囲む内側環状閉領域と、この内側環状閉領域を取り囲む外側環状閉領域とを定義し、内側環状閉領域内に配置された４個の重錘体３２５，３３５，３４５，３５５を「内側重錘体」と呼び、外側環状閉領域内に配置された４個の重錘体３２６，３３６，３４６，３５６を「外側重錘体」と呼ぶことにする。
【０１３５】
また、中心部重錘体３１０と４個の内側重錘体３２５，３３５，３４５，３５５のそれぞれとを接続する４本の架橋部を内側架橋部３２１，３３１，３４１，３５１と呼び、４個の内側重錘体３２５，３３５，３４５，３５５のそれぞれと４個の外側重錘体３２６，３３６，３４６，３５６のそれぞれとを接続する４本の架橋部を中間架橋部３２２，３３２，３４２，３５２と呼び、４個の外側重錘体３２６，３３６，３４６，３５６のそれぞれと台座３６０とを接続する４本の架橋部を外側架橋部３２３，３３３，３４３，３５３と呼ぶことにする。
【０１３６】
たとえば、図１８の側断面図において、中心部重錘体３１０の右側部分は、内側架橋部３２１，内側重錘体３２５，中間架橋部３２２，外側重錘体３２６，外側架橋部３２３を介して台座３６０に接続され、中心部重錘体３１０の左側部分は、内側架橋部３４１，内側重錘体３４５，中間架橋部３４２，外側重錘体３４６，外側架橋部３４３を介して台座３６０に接続されている。
【０１３７】
結局、図１７に示す基本構造体３００では、内側環状閉領域内には、Ｘ軸の正の領域上にＸ軸正側内側重錘体３２５が配置され、Ｙ軸の正の領域上にＹ軸正側内側重錘体３３５が配置され、Ｘ軸の負の領域上にＸ軸負側内側重錘体３４５が配置され、Ｙ軸の負の領域上にＹ軸負側内側重錘体３５５が配置され、外側環状閉領域内には、Ｘ軸の正の領域上にＸ軸正側外側重錘体３２６が配置され、Ｙ軸の正の領域上にＹ軸正側外側重錘体３３６が配置され、Ｘ軸の負の領域上にＸ軸負側外側重錘体３４６が配置され、Ｙ軸の負の領域上にＹ軸負側外側重錘体３５６が配置されていることになる。これらの重錘体は、いずれも副振動子として機能するものであり、その形状は、図１８の側断面図に示されているとおり、ほぼ角柱状のブロックである。
【０１３８】
この実施形態の場合、内側重錘体３２５，３３５，３４５，３５５と中心部重錘体３１０とを接続するために、一端が中心部重錘体３１０に接続され、他端がＸ軸正側内側重錘体３２５に接続され、Ｘ軸の正の領域に沿って配置されたＸ軸正側内側架橋部３２１と、一端が中心部重錘体３１０に接続され、他端がＹ軸正側内側重錘体３３５に接続され、Ｙ軸の正の領域に沿って配置されたＹ軸正側内側架橋部３３１と、一端が中心部重錘体３１０に接続され、他端がＸ軸負側内側重錘体３４５に接続され、Ｘ軸の負の領域に沿って配置されたＸ軸負側内側架橋部３４１と、一端が中心部重錘体３１０に接続され、他端がＹ軸負側内側重錘体３５５に接続され、Ｙ軸の負の領域に沿って配置されたＹ軸負側内側架橋部３５１とが設けられており、これら４本の架橋部は、内側接続部材を構成するメンバーとなる。
【０１３９】
また、外側重錘体３２６，３３６，３４６，３５６と台座３６０とを接続するために、一端が台座３６０に接続され、他端がＸ軸正側外側重錘体３２６に接続され、Ｘ軸の正の領域に沿って配置されたＸ軸正側外側架橋部３２３と、一端が台座３６０に接続され、他端がＹ軸正側外側重錘体３３６に接続され、Ｙ軸の正の領域に沿って配置されたＹ軸正側外側架橋部３３３と、一端が台座３６０に接続され、他端がＸ軸負側外側重錘体３４６に接続され、Ｘ軸の負の領域に沿って配置されたＸ軸負側外側架橋部３４３と、一端が台座３６０に接続され、他端がＹ軸負側外側重錘体３５６に接続され、Ｙ軸の負の領域に沿って配置されたＹ軸負側外側架橋部３５３とが設けられており、これら４本の架橋部は、外側接続部材を構成するメンバーとなる。
【０１４０】
更に、内側重錘体３２５，３３５，３４５，３５５と外側重錘体３２６，３３６，３４６，３５６とを接続するために、一端がＸ軸正側内側重錘体３２５に接続され、他端がＸ軸正側外側重錘体３２６に接続され、Ｘ軸の正の領域に沿って配置されたＸ軸正側中間架橋部３２２と、一端がＹ軸正側内側重錘体３３５に接続され、他端がＹ軸正側外側重錘体３３６に接続され、Ｙ軸の正の領域に沿って配置されたＹ軸正側中間架橋部３３２と、一端がＸ軸負側内側重錘体３４５に接続され、他端がＸ軸負側外側重錘体３４６に接続され、Ｘ軸の負の領域に沿って配置されたＸ軸負側中間架橋部３４２と、一端がＹ軸負側内側重錘体３５５に接続され、他端がＹ軸負側外側重錘体３５６に接続され、Ｙ軸の負の領域に沿って配置されたＹ軸負側中間架橋部３５２とが設けられており、これら４本の架橋部は、中間接続部材（内側重錘体と外側重錘体とを接続する部材）を構成するメンバーとなる。
【０１４１】
図１８に示すとおり、台座３６０の底面は、装置筐体３８０に固定されている。装置筐体３８０は、その一部分のみが図示されているが、基本構造体３００全体を収容する筐体である。すなわち、装置筐体３８０は、台座３６０を支持固定するとともに、中心部重錘体３１０を宙吊り状態で収容する機能を果たす。中心部重錘体３１０を宙吊り状態で支持する各架橋部は、厚みの小さな板状構造体であるため可撓性を有している。このため、中心部重錘体３１０に外力が加わると、各架橋部に撓みが生じ、重錘体３１０は台座３６０（装置筐体３８０）に対して変位を生じる。もちろん、主振動子として機能する重錘体３１０だけでなく、副振動子として機能する各重錘体も、ある程度の自由度をもって変位可能な状態になっている。
【０１４２】
本願発明者が行った実験によると、図３および図４に示す第１の実施形態に係る基本構造体２００において重錘体２１０を振動させた場合に比べて、図１７および図１８に示す第２の実施形態に係る基本構造体３００において中心部重錘体３１０を振動させた場合の方が、装置筐体側へ伝達される振動エネルギー（振動漏れ）がより低減することが確認できた。これは、振動エネルギーの伝達経路に２つの副振動子を配置することにより、副振動子による振動エネルギーの吸収効果がより顕著になったためと考えられる。
【０１４３】
この第２の実施形態においても、可撓性をもった板状の架橋部の接続位置は、副振動子として機能する各重錘体２２５，２２６，２３５，２３６，２４５，２４６，２５５，２５６の側面の上端となっており、しかも各重錘体の上面には、それぞれ溝部Ｇ１ａ，Ｇ１ｂ，Ｇ２ａ，Ｇ２ｂ，Ｇ３ａ，Ｇ３ｂ，Ｇ４ａ，Ｇ４ｂが形成されている。
【０１４４】
より具体的に説明すれば、図１７および図１８に示す基本構造体３００では、Ｘ軸正側部分に関しては、Ｘ軸正側内側重錘体３２５の「中心部重錘体３１０に対する対向面」の上端にＸ軸正側内側架橋部３２１が接続され、Ｘ軸正側内側重錘体３２５の「Ｘ軸正側外側重錘体３２６に対する対向面」の上端にＸ軸正側中間架橋部３２２の一端が接続され、Ｘ軸正側外側重錘体３２６の「Ｘ軸正側内側重錘体３２５に対する対向面」の上端にＸ軸正側中間架橋部３２２の他端が接続され、Ｘ軸正側外側重錘体３２６の「台座３６０に対する対向面」の上端にＸ軸正側外側架橋部３２３が接続され、Ｘ軸正側内側重錘体３２５の上面およびＸ軸正側外側重錘体３２６の上面に、それぞれＸ軸に直交する方向に伸びる溝部Ｇ１ａ，Ｇ１ｂが形成されている。
【０１４５】
また、Ｙ軸正側部分に関しては、Ｙ軸正側内側重錘体３３５の「中心部重錘体３１０に対する対向面」の上端にＹ軸正側内側架橋部３３１が接続され、Ｙ軸正側内側重錘体３３５の「Ｙ軸正側外側重錘体３３６に対する対向面」の上端にＹ軸正側中間架橋部３３２の一端が接続され、Ｙ軸正側外側重錘体３３６の「Ｙ軸正側内側重錘体３３５に対する対向面」の上端にＹ軸正側中間架橋部３３２の他端が接続され、Ｙ軸正側外側重錘体３３６の「台座３６０に対する対向面」の上端にＹ軸正側外側架橋部３３３が接続され、Ｙ軸正側内側重錘体３３５の上面およびＹ軸正側外側重錘体３３６の上面に、それぞれＹ軸に直交する方向に伸びる溝部Ｇ２ａ，Ｇ２ｂが形成されている。
【０１４６】
そして、Ｘ軸負側部分に関しては、Ｘ軸負側内側重錘体３４５の「中心部重錘体３１０に対する対向面」の上端にＸ軸負側内側架橋部３４１が接続され、Ｘ軸負側内側重錘体３４５の「Ｘ軸負側外側重錘体３４６に対する対向面」の上端にＸ軸負側中間架橋部３４２の一端が接続され、Ｘ軸負側外側重錘体３４６の「Ｘ軸負側内側重錘体３４５に対する対向面」の上端にＸ軸負側中間架橋部３４２の他端が接続され、Ｘ軸負側外側重錘体３４６の「台座３６０に対する対向面」の上端にＸ軸負側外側架橋部３４３が接続され、Ｘ軸負側内側重錘体３４５の上面およびＸ軸負側外側重錘体３４６の上面に、それぞれＸ軸に直交する方向に伸びる溝部Ｇ３ａ，Ｇ３ｂが形成されている。
【０１４７】
更に、Ｙ軸負側部分に関しては、Ｙ軸負側内側重錘体３５５の「中心部重錘体３１０に対する対向面」の上端にＹ軸負側内側架橋部３５１が接続され、Ｙ軸負側内側重錘体３５５の「Ｙ軸負側外側重錘体３５６に対する対向面」の上端にＹ軸負側中間架橋部３５２の一端が接続され、Ｙ軸負側外側重錘体３５６の「Ｙ軸負側内側重錘体３５５に対する対向面」の上端にＹ軸負側中間架橋部３５２の他端が接続され、Ｙ軸負側外側重錘体３５６の「台座３６０に対する対向面」の上端にＹ軸負側外側架橋部３５３が接続され、Ｙ軸負側内側重錘体３５５の上面およびＹ軸負側外側重錘体３５６の上面に、それぞれＹ軸に直交する方向に伸びる溝部Ｇ４ａ，Ｇ４ｂが形成されている。
【０１４８】
副振動子の支持構造として、このような構造を採ると、振動エネルギーの伝達経路に断面Ｕ字型の部分が形成され、この断面Ｕ字型の部分が、振動エネルギーの伝播を効果的に阻止する機能を果たす点は、既に述べたとおりである。特に、この第２の実施形態の場合、断面Ｕ字型の部分が、振動エネルギーの伝播経路上の２箇所に設けられることになるため、より顕著な振動漏れ抑制効果が得られる。
【０１４９】
また、この基本構造体３００においても、各構成要素の配置に幾何学的な対称性が維持されている。すなわち、図１７に示されているとおり、Ｘ軸正側内側重錘体３２５、Ｙ軸正側内側重錘体３３５、Ｘ軸負側内側重錘体３４５、Ｙ軸負側内側重錘体３５５は、互いに同一形状および同一質量をもった重錘体から構成され、これら４個の内側重錘体の配置は、ＸＺ平面およびＹＺ平面の双方に関して対称となっている。同様に、Ｘ軸正側外側重錘体３２６、Ｙ軸正側外側重錘体３３６、Ｘ軸負側外側重錘体３４６、Ｙ軸負側外側重錘体３５６が、互いに同一形状および同一質量をもった重錘体から構成され、これら４個の外側重錘体の配置は、ＸＺ平面およびＹＺ平面の双方に関して対称となっている。実際には、この８個の重錘体のみならず、基本構造体３００の幾何学的構造全体が、ＸＺ平面およびＹＺ平面の双方に関して対称となっている。このような対称性が、振動漏れの抑制に貢献することは、既に述べたとおりである。
【０１５０】
以上、図１７および図１８に示す基本構造体３００の構造およびその振動漏れ抑止効果について述べた。実際には、この基本構造体３００は、たとえば、シリコンなどの半導体基板に対してエッチング処理や機械的な切削加工などを施すことにより構成することができる。角速度センサを構成するためには、この基本構造体３００に加えて、装置筐体３８０内で主振動子として機能する中心部重錘体３１０を駆動する駆動手段と、中心部重錘体３１０に作用するコリオリ力を検出し、これを所定軸まわりの角速度の検出値として出力する検出手段と、が必要になる。ここでは、この駆動手段および検出手段として圧電素子を利用し、具体的な角速度センサを構成した例を述べる。
【０１５１】
図１９は、図１７に示す基本構造体３００に圧電素子を取り付けた状態を示す上面図である（ハッチングは、圧電素子を示すものであり、断面を示すものではない）。一方、図２０は、図１９に示す圧電素子付き基本構造体３００をＸＺ平面で切断した側断面図である。図示のとおり、基本構造体３００の上面のＸ軸上には、圧電素子Ｘ１１，Ｘ１２，Ｘ１３，Ｘ１４が固定されており、Ｙ軸上には、圧電素子Ｙ１１，Ｙ１２，Ｙ１３，Ｙ１４が固定されている。
【０１５２】
図示のとおり８個の圧電素子は、いずれも内側接続部材（内側架橋部３２１，３３１，３４１，３５１）上に配置されているが、これは各圧電素子を、中心部重錘体３１０（主振動子）を駆動する駆動手段か、あるいは中心部重錘体３１０（主振動子）の変位（コリオリ力に基づく変位）を検出する検出手段として機能させるためである。ここに示す第２の実施形態の場合も、角速度の検出動作を行うにあたって、副振動子を積極的に駆動させる必要はなく、また、副振動子の変位を検出する必要もないため、中間接続部材（中間架橋部３２２，３３２，３４２，３５２）や外側接続部材（外側架橋部３２３，３３３，３４３，３５３）上には、圧電素子を配置する必要はない。
【０１５３】
図示のとおり、圧電素子Ｘ１１，Ｙ１１，Ｘ１４，Ｙ１４は、内側架橋部３２１，３３１，３４１，３５１の外側端部近傍（中心部重錘体３１０から遠い端）に配置され、圧電素子Ｘ１２，Ｙ１２，Ｘ１３，Ｙ１３は、内側架橋部３２１，３３１，３４１，３５１の内側端部近傍（中心部重錘体３１０に近い端）に配置されている。これは、中心部重錘体３１０の変位によって内側架橋部３２１，３３１，３４１，３５１に撓みが生じた場合に、その両端部に応力が集中するので、この位置に圧電素子を配置しておくと、中心部重錘体３１０を駆動する上でも、中心部重錘体３１０の変位を検出する上でも、効率的であるためである。
【０１５４】
この図１９および図２０に示す第２の実施形態に係る角速度センサにおいて、８個の圧電素子Ｘ１１〜Ｘ１４，Ｙ１１〜Ｙ１４を用いて中心部重錘体３１０（主振動子）に周期的な運動を行う行わせる駆動手段の構成や、中心部重錘体３１０（主振動子）に作用するコリオリ力を検出する検出手段の構成は、図５および図６に示す第１の実施形態に係る角速度センサにおいて、８個の圧電素子Ｘ１１〜Ｘ１４，Ｙ１１〜Ｙ１４を用いて中心部重錘体２１０（主振動子）に周期的な運動を行う行わせる駆動手段の構成や、中心部重錘体２１０（主振動子）に作用するコリオリ力を検出する検出手段の構成と全く同様であるため、ここではその説明は省略する。また、§４で述べた様々な変形例は、この第２の実施形態についても同様に適用可能である。
【０１５５】
＜＜＜  §６．本発明の第３の実施形態に係る角速度センサ  ＞＞＞
ここでは、本発明の３の実施形態に係る角速度センサを述べる。これまで述べた第１の実施形態に係る角速度センサの基本構造体２００（図３参照）および第２の実施形態に係る角速度センサの基本構造体３００（図１７参照）は、主振動子を四方からビーム構造体によって支持し、このビーム構造体の途中に副振動子を設ける構造をとっている。これに対して、ここで述べる第３の実施形態に係る角速度センサの基本構造体の特徴は、主振動子の周囲全体をダイアフラム構造体によって支持する点にある。
【０１５６】
図２１は、この第３の実施形態に係る角速度センサの基本構造体４００を示す上面図であり、図２２は、側断面図である。図２２の側断面図を図１８の側断面図と比較すると、両者は非常に類似していることがわかる。両者の相違は、上面図により顕著に現れている。すなわち、図２１の上面図を見ればわかるとおり、基本構造体４００の上面には窓部や架橋部は一切形成されていない。
【０１５７】
ここでも、説明の便宜上、基本構造体４００の上面中心位置に原点Ｏをもち、基本構造体４００の上面がＸＹ平面に一致するようなＸＹＺ三次元座標系を定義する。図２２は、図２１に示す基本構造体４００を、ＸＺ平面で切断した側断面図に相当する。
【０１５８】
図２１に示されている実線および破線の円は、すべて原点Ｏを中心とした同心円になっている。図２１において、実線の円は、図２２の側断面図に示されているように、基本構造体４００の上面に形成された円環状溝部Ｇ２０およびＧ３０の輪郭線を示すものである。また、図２１において、破線の円は、図２２の側断面図に示されているように、基本構造体４００の下面に形成された円環状溝部Ｇ１５，Ｇ２５，Ｇ３５の輪郭線を示すものである。
【０１５９】
この基本構造体４００の平面構造は、図２３および図２４に明瞭に示されている。図２３は、図２２に示す基本構造体４００を切断面２３−２３の位置で切断した平断面図である。中心部には、破線で示すように、円柱状の中心部重錘体４１０が配置され、これを取り囲むように、ワッシャ状の内側板状構造体４２１（内側接続部材）が配置され、その外側には円環状溝部Ｇ２０を挟んで、ワッシャ状の中間板状構造体４２２（中間接続部材）が配置され、その外側には円環状溝部Ｇ３０を挟んで、ワッシャ状の外側板状構造体４２３（外側接続部材）が配置され、更にその外側に台座４６０が配置されている。
【０１６０】
一方、図２４は、図２２に示す基本構造体を切断面２４−２４の位置で切断した平断面図である。各重錘体の形状は、この図２４に明瞭に示されている。すなわち、主振動子として機能する中心部重錘体４１０は円柱状の構造体であり、これを取り囲むように、円環状溝部Ｇ１５を挟んで、内側環状重錘体４２５が配置され、その外側を取り囲むように、円環状溝部Ｇ２５を挟んで、外側環状重錘体４２６が配置され、更にその外側を取り囲むように、円環状溝部Ｇ３５を挟んで、台座４６０が配置されている。ここで、内側環状重錘体４２５および外側環状重錘体４２６は、いずれも副振動子として機能する重錘体である。
【０１６１】
図２２の側断面図を見れば明らかなように、ワッシャ状の各板状構造体４２１，４２２，４２３は、厚みが小さいために可撓性を有しており、ダイアフラムとして機能する。結局、この第３の実施形態に係る基本構造体４００では、主振動子が、中心部重錘体４１０によって構成され、副振動子が、この中心部重錘体４１０を離隔した状態で取り囲む内側環状重錘体４２５と、この内側環状重錘体を離隔した状態で取り囲む外側環状重錘体４２６と、によって構成されている。
【０１６２】
また、中心部重錘体４１０の側面を取り囲むように配置され、内側部分が中心部重錘体４１０に接続され、外側部分が内側環状重錘体４２５に接続された内側板状構造体４２１によって内側接続部材が構成されており、外側環状重錘体４２６を取り囲むように配置され、内側部分が外側環状重錘体４２６に接続され、外側部分が台座４６０に接続された外側板状構造体４２３によって外側接続部材が構成され、内側環状重錘体４２５と外側環状重錘体４２６とを接続する可撓性をもった中間板状構造体４２２よって中間接続部材が構成されており、台座４６０が、外側板状構造体４２３を取り囲む構造体によって構成されている。
【０１６３】
図２２に示すとおり、台座４６０の底面は、装置筐体４８０に固定されている。装置筐体４８０は、その一部分のみが図示されているが、基本構造体４００全体を収容する筐体である。すなわち、装置筐体４８０は、台座４６０を支持固定するとともに、中心部重錘体４１０を宙吊り状態で収容する機能を果たす。中心部重錘体４１０を宙吊り状態で支持する各接続部材は、厚みの小さな板状構造体であるため可撓性を有し、ダイアフラムとして機能する。このため、中心部重錘体４１０に外力が加わると、各ダイアフラムに撓みが生じ、重錘体４１０は台座４６０（装置筐体４８０）に対して変位を生じる。もちろん、主振動子として機能する重錘体４１０だけでなく、副振動子として機能する内側環状重錘体４２５および外側環状重錘体４２６も、ある程度の自由度をもって変位可能な状態になっている。
【０１６４】
本願発明者が行った実験によると、この第３の実施形態に係る基本構造体４００を用いた場合も、主振動子として機能する中心部重錘体４１０から装置筐体４８０への振動エネルギーの伝播を十分抑制する効果が得られた。これは、これまで述べてきた実施形態と同様に、振動エネルギーの伝達経路（この例の場合は、中心部重錘体４１０の周囲全体を取り囲むように設けられたダイアフラム）の途中に設けられた副振動子により、振動エネルギーが吸収されるためと考えられる。
【０１６５】
この第３の実施形態においても、可撓性をもった板状構造体４２１，４２２，４２３の接続位置は、副振動子として機能する内側環状重錘体４２５および外側環状重錘体４２６の側面の上端となっており、しかも各重錘体の上面には、それぞれ円環状溝部Ｇ２０，Ｇ３０が形成されている。
【０１６６】
より具体的に説明すれば、図２２に示すように、基本構造体４００では、内側環状重錘体４２５の「中心部重錘体４１０に対する対向面」の上端に内側板状構造体４２１の外側部分が接続され、内側環状重錘体４２５の「外側環状重錘体４２６に対する対向面」の上端に中間板状構造体４２２の内側部分が接続され、外側環状重錘体４２６の「内側環状重錘体４２５に対する対向面」の上端に中間板状構造体４２２の外側部分が接続され、外側環状重錘体４２６の「台座４６０に対する対向面」の上端に外側板状構造体４２３の内側部分が接続されている。そして、内側環状重錘体４２５の上面に、当該内側環状重錘体４２５の上面の輪郭線に沿った環状の溝部Ｇ２０が形成されており、外側環状重錘体４２６の上面に、当該外側環状重錘体４２６の上面の輪郭線に沿った環状の溝部Ｇ３０が形成されている。
【０１６７】
副振動子の支持構造として、このような構造を採ると、図２２の側断面図に示されているとおり、振動エネルギーの伝達経路に断面Ｕ字型の部分が形成され、この断面Ｕ字型の部分が、振動エネルギーの伝播を効果的に阻止する機能を果たす点は、既に述べたとおりである。
【０１６８】
また、この基本構造体４００においても、各構成要素の配置に幾何学的な対称性が維持されている。すなわち、図２４に示されているとおり、内側環状重錘体４２５および外側環状重錘体４２６のＸＹ平面に対する投影像は、原点Ｏを中心とする円環形状をなしており、ＸＺ平面およびＹＺ平面の双方に関して対称となっている。実際には、この基本構造体４００の幾何学的構造全体が、ＸＺ平面およびＹＺ平面の双方に関して対称となっている。このような対称性が、振動漏れの抑制に貢献することは、既に述べたとおりである。
【０１６９】
以上、図２１および図２２に示す基本構造体４００の構造およびその振動漏れ抑止効果について述べた。実際には、この基本構造体４００は、たとえば、シリコンなどの半導体基板に対してエッチング処理や機械的な切削加工などを施すことにより構成することができる。角速度センサを構成するためには、この基本構造体４００に加えて、装置筐体４８０内で主振動子として機能する中心部重錘体４１０を駆動する駆動手段と、中心部重錘体４１０に作用するコリオリ力を検出し、これを所定軸まわりの角速度の検出値として出力する検出手段と、が必要になる。ここでは、この駆動手段および検出手段として圧電素子を利用し、具体的な角速度センサを構成した例を述べる。
【０１７０】
図２５は、図２１に示す基本構造体４００に圧電素子を取り付けた状態を示す上面図である（ハッチングは、圧電素子を示すものであり、断面を示すものではない）。一方、図２６は、図２５に示す圧電素子付き基本構造体４００をＸＺ平面で切断した側断面図である。図示のとおり、基本構造体４００の上面のＸ軸上には、圧電素子Ｘ４１，Ｘ４２，Ｘ４３，Ｘ４４が固定されており、Ｙ軸上には、圧電素子Ｙ４１，Ｙ４２，Ｙ４３，Ｙ４４が固定されている。
【０１７１】
図示のとおり８個の圧電素子は、いずれも内側接続部材（内側板状構造体４２１）上に配置されているが、これは各圧電素子を、中心部重錘体４１０（主振動子）を駆動する駆動手段か、あるいは中心部重錘体４１０（主振動子）の変位（コリオリ力に基づく変位）を検出する検出手段として機能させるためである。ここに示す第３の実施形態の場合も、角速度の検出動作を行うにあたって、副振動子を積極的に駆動させる必要はなく、また、副振動子の変位を検出する必要もないため、中間接続部材（中間板状構造体４２２）や外側接続部材（外側板状構造体４２３）上には、圧電素子を配置する必要はない。
【０１７２】
図示のとおり、圧電素子Ｘ４１，Ｙ４１，Ｘ４４，Ｙ４４は、内側板状構造体４２１の外側端部近傍（中心部重錘体４１０から遠い端）に配置され、圧電素子Ｘ４２，Ｙ４２，Ｘ４３，Ｙ４３は、内側板状構造体４２１の内側端部近傍（中心部重錘体４１０に近い端）に配置されている。これは、中心部重錘体４１０の変位によって内側板状構造体４２１に撓みが生じた場合に、その両端部に応力が集中するので、この位置に圧電素子を配置しておくと、中心部重錘体４１０を駆動する上でも、中心部重錘体４１０の変位を検出する上でも、効率的であるためである。
【０１７３】
この図２５および図２６に示す第３の実施形態に係る角速度センサにおいて、８個の圧電素子Ｘ４１〜Ｘ４４，Ｙ４１〜Ｙ４４を用いて中心部重錘体４１０（主振動子）に周期的な運動を行う行わせる駆動手段の構成や、中心部重錘体４１０（主振動子）に作用するコリオリ力を検出する検出手段の構成は、図５および図６に示す第１の実施形態に係る角速度センサにおいて、８個の圧電素子Ｘ１１〜Ｘ１４，Ｙ１１〜Ｙ１４を用いて中心部重錘体２１０（主振動子）に周期的な運動を行う行わせる駆動手段の構成や、中心部重錘体２１０（主振動子）に作用するコリオリ力を検出する検出手段の構成と全く同様であるため、ここではその説明は省略する。また、§４で述べた様々な変形例は、この第３の実施形態についても同様に適用可能である。
【０１７４】
なお、この§６では、主振動子４１０を取り囲むように、一対の円環状の副振動子４２５，４２６を設ける例を述べたが、副振動子は必ずしも２個設ける必要はなく、１つの副振動子のみを設けるようにしてもかまわない。この場合、主振動子を、中心部重錘体によって構成し、この中心部重錘体の側面を取り囲む内側板状構造体によって内側接続部材を構成し、更に、副振動子を、内側板状構造体を取り囲む環状重錘体によって構成し、この環状重錘体を取り囲む外側板状構造体によって外側接続部材を構成し、この外側板状構造体を取り囲む構造体によって台座を構成すればよい。
【０１７５】
このように、副振動子を１個の環状重錘体のみによって構成する場合も、環状重錘体の「中心部重錘体に対する対向面」の上端に内側板状構造体の外側部分が接続され、環状重錘体の「台座に対する対向面」の上端に外側板状構造体の内側部分が接続されるようにし、環状重錘体の上面に、当該上面の輪郭線に沿った溝部を形成するようにすれば、振動漏れを抑止する効果を高めることができるので好ましい。また、中心部重錘体の上面中心位置に原点ＯをもつＸＹＺ三次元座標系を定義したときに、基本構造体が座標系のＸＹ平面に沿った上面を有し、環状重錘体のＸＹ平面に対する投影像が、原点Ｏを中心とする円環形状をなすようにすると、幾何学的な対称性を確保することができるので、やはり振動漏れを抑止する効果を高める上で好ましい。
【０１７６】
＜＜＜  §７．本発明の第４の実施形態に係る角速度センサ  ＞＞＞
続いて、本発明の第４の実施形態に係る角速度センサを述べる。図２７は、この第４の実施形態に係る角速度センサの基本構造体５００を示す上面図であり、図２８は、側断面図である。ここでも、説明の便宜上、基本構造体５００の上面中心位置に原点Ｏをもち、基本構造体５００の上面がＸＹ平面に一致するようなＸＹＺ三次元座標系を定義する。図２８は、図２７に示す基本構造体５００を、ＸＺ平面で切断した側断面図に相当する。
【０１７７】
図２７に示すとおり、この基本構造体５００には扇型をした窓部Ｗ１１〜Ｗ４２が形成されており、この点においては、第１の実施形態に係る角速度センサの基本構造体２００（図３参照）および第２の実施形態に係る角速度センサの基本構造体３００（図１７参照）に類似している。すなわち、主振動子となる中央部重錘体５１０は、その四方からビーム構造体によって支持されることになり、このビーム構造体の途中に副振動子を設ける構造が採られる。ただ、副振動子は、単一の環状重錘体５２５によって構成されている。このように、副振動子が、主振動子の周囲を取り囲む円環状の重錘体によって構成されている点は、前述した第３の実施形態に係る角速度センサの基本構造体４００（図２４参照）に類似している。
【０１７８】
図２７の上面図に示されているように、主振動子を構成する中心部重錘体５１０は、円柱状の重錘体であり、図における上下左右に設けられた４本のビーム構造体によって台座５６０に対して支持されている。そして、単一の環状重錘体５２５によって構成されている副振動子は、４本のビーム構造体のそれぞれ中央付近に接続されている。要するに、図３に示す第１の実施形態に係る基本構造体２００において副振動子を構成する４個の重錘体を順番に環状連結することにより、単一の環状重錘体を構成したものが、図２７に示す基本構造体５００に相当すると考えることができる。
【０１７９】
すなわち、Ｘ軸正側については、Ｘ軸正側内側架橋部５２１によって、中心部重錘体５１０と単一の環状重錘体５２５とが接続され、Ｘ軸正側外側架橋部５２２によって、単一の環状重錘体５２５と台座５６０とが接続されており、Ｙ軸正側については、Ｙ軸正側内側架橋部５３１によって、中心部重錘体５１０と単一の環状重錘体５２５とが接続され、Ｙ軸正側外側架橋部５３２によって、単一の環状重錘体５２５と台座５６０とが接続されており、Ｘ軸負側については、Ｘ軸負側内側架橋部５４１によって、中心部重錘体５１０と単一の環状重錘体５２５とが接続され、Ｘ軸負側外側架橋部５４２によって、単一の環状重錘体５２５と台座５６０とが接続されており、Ｙ軸負側については、Ｙ軸負側内側架橋部５５１によって、中心部重錘体５１０と単一の環状重錘体５２５とが接続され、Ｙ軸負側外側架橋部５５２によって、単一の環状重錘体５２５と台座５６０とが接続されている。
【０１８０】
図２７に示されているとおり、中心部重錘体５１０の外側輪郭線、単一の環状重錘体５２５の内側および外側の輪郭線、台座５６０の内側輪郭線は、いずれも原点Ｏを中心とする同心円になっている。なお、ここに示す実施形態では、単一の環状重錘体５２５の上面には溝部が形成されていないが、もちろん、ここに輪郭線に沿った円環状の溝部を形成するようにしてもかまわない。
【０１８１】
このように、図２７および図２８に示す基本構造体５００では、主振動子が、円柱状の中心部重錘体５１０によって構成され、副振動子が、この中心部重錘体５１０を離隔した状態で取り囲む単一の環状重錘体５２５によって構成されている。そして、台座５６０の底面は、装置筐体５８０に固定されている。装置筐体５８０は、その一部分のみが図示されているが、基本構造体５００全体を収容する筐体である。すなわち、装置筐体５８０は、台座５６０を支持固定するとともに、中心部重錘体５１０を宙吊り状態で収容する機能を果たす。
【０１８２】
中心部重錘体５１０を宙吊り状態で支持する接続部材は、可撓性をもった各架橋部によって構成されている。このため、中心部重錘体５１０に外力が加わると、各架橋部に撓みが生じ、重錘体５１０は台座５６０（装置筐体５８０）に対して変位を生じる。もちろん、主振動子として機能する重錘体５１０だけでなく、副振動子として機能する環状重錘体５２５も、ある程度の自由度をもって変位可能な状態になっている。
【０１８３】
本願発明者が行った実験によると、この第４の実施形態に係る基本構造体５００を用いた場合も、主振動子として機能する中心部重錘体５１０から装置筐体５８０への振動エネルギーの伝播を十分抑制する効果が得られた。これは、これまで述べてきた実施形態と同様に、振動エネルギーの伝達経路（この例の場合は、中心部重錘体５１０に接続された４本のビーム構造体）の途中に設けられた副振動子により、振動エネルギーが吸収されるためと考えられる。
【０１８４】
この第４の実施形態においても、各架橋部５２１，５２２，５３１，５３２，５４１，５４２，５５１，５５２の環状重錘体５２５に対する接続位置は、環状重錘体５２５の側面の上端となっている。図示の実施形態では、環状重錘体５２５の上面には溝部が形成されていないが、ここに環状重錘体５２５の輪郭線に沿った円環状の溝部を形成すると、振動エネルギーの伝達経路に断面Ｕ字型の部分が形成され、振動エネルギーの伝播をより効果的に阻止することが可能になる。
【０１８５】
また、この基本構造体５００においても、各構成要素の配置に幾何学的な対称性が維持されており、この基本構造体５００の幾何学的構造全体が、ＸＺ平面およびＹＺ平面の双方に関して対称となっている。このような対称性が、振動漏れの抑制に貢献することは、既に述べたとおりである。
【０１８６】
以上、図２７および図２８に示す基本構造体５００の構造およびその振動漏れ抑止効果について述べた。実際には、この基本構造体５００は、たとえば、シリコンなどの半導体基板に対してエッチング処理や機械的な切削加工などを施すことにより構成することができる。角速度センサを構成するためには、この基本構造体５００に加えて、装置筐体５８０内で主振動子として機能する中心部重錘体５１０を駆動する駆動手段と、中心部重錘体５１０に作用するコリオリ力を検出し、これを所定軸まわりの角速度の検出値として出力する検出手段と、が必要になる。ここでは、この駆動手段および検出手段として圧電素子を利用し、具体的な角速度センサを構成した例を述べる。
【０１８７】
図２９は、図２７に示す基本構造体５００に圧電素子を取り付けた状態を示す上面図である（ハッチングは、圧電素子を示すものであり、断面を示すものではない）。一方、図３０は、図２９に示す圧電素子付き基本構造体５００をＸＺ平面で切断した側断面図である。図示のとおり、基本構造体５００の上面のＸ軸上には、圧電素子Ｘ５１，Ｘ５２，Ｘ５３，Ｘ５４が固定されており、Ｙ軸上には、圧電素子Ｙ５１，Ｙ５２，Ｙ５３，Ｙ５４が固定されている。
【０１８８】
図示のとおり８個の圧電素子は、いずれも内側接続部材（内側架橋部５２１，５３１，５４１，５５１）上に配置されているが、これは各圧電素子を、中心部重錘体５１０（主振動子）を駆動する駆動手段か、あるいは中心部重錘体５１０（主振動子）の変位（コリオリ力に基づく変位）を検出する検出手段として機能させるためである。ここに示す第４の実施形態の場合も、角速度の検出動作を行うにあたって、副振動子を積極的に駆動させる必要はなく、また、副振動子の変位を検出する必要もないため、外側接続部材（外側架橋部５２２，５３２，５４２，５５２）上には、圧電素子を配置する必要はない。
【０１８９】
図示のとおり、圧電素子Ｘ５１，Ｙ５１，Ｘ５４，Ｙ５４は、内側架橋部５２１，５３１，５４１，５５１の外側端部近傍（中心部重錘体５１０から遠い端）に配置され、圧電素子Ｘ５２，Ｙ５２，Ｘ５３，Ｙ５３は、内側架橋部５２１，５３１，５４１，５５１の内側端部近傍（中心部重錘体５１０に近い端）に配置されている。これは、中心部重錘体５１０の変位によって内側架橋部５２１，５３１，５４１，５５１に撓みが生じた場合に、その両端部に応力が集中するので、この位置に圧電素子を配置しておくと、中心部重錘体５１０を駆動する上でも、中心部重錘体５１０の変位を検出する上でも、効率的であるためである。
【０１９０】
この図２９および図３０に示す第４の実施形態に係る角速度センサにおいて、８個の圧電素子Ｘ５１〜Ｘ５４，Ｙ５１〜Ｙ５４を用いて中心部重錘体５１０（主振動子）に周期的な運動を行う行わせる駆動手段の構成や、中心部重錘体５１０（主振動子）に作用するコリオリ力を検出する検出手段の構成は、図５および図６に示す第１の実施形態に係る角速度センサにおいて、８個の圧電素子Ｘ１１〜Ｘ１４，Ｙ１１〜Ｙ１４を用いて中心部重錘体２１０（主振動子）に周期的な運動を行う行わせる駆動手段の構成や、中心部重錘体２１０（主振動子）に作用するコリオリ力を検出する検出手段の構成と全く同様であるため、ここではその説明は省略する。また、§４で述べた様々な変形例は、この第３の実施形態についても同様に適用可能である。
【０１９１】
なお、ここでは、主振動子５１０を取り囲むような単一の環状重錘体５２５を副振動子として用意する例を述べたが、副振動子は複数の環状重錘体によって構成してもかまわない。たとえば、図２７に示す基本構造体５００において、環状重錘体５２５の外側を離隔した状態で取り囲むような別な環状重錘体を用意し、環状重錘体５２５と台座５６０との間に配置し、各外側架橋部５２２，５３２，５４２，５５２の中央部分に接合するようにしてもよい。この場合、主振動子５１０が、二重の環状重錘体からなる副振動子によって囲まれた構造になる。
【０１９２】
＜＜＜  §８．副振動子の配置を省略した参考例に係る角速度センサ  ＞＞＞
本発明の基本概念は、台座に対して主振動子を支持する可撓性接続部材の途中に副振動子を設け、主振動子の周期的運動による振動エネルギーを副振動子によって吸収させ、台座を介して装置筐体に振動漏れが生じることを抑制する点にある。したがって、本発明を実施する上では、ある程度の質量をもった副振動子が不可欠な要素になる。
【０１９３】
ただ、本願発明者が行った実験によると、副振動子を設けずに、主振動子と台座との間を接続する接続部材上に、断面Ｕ字型の部分を構成するだけでも、台座への振動漏れをある程度抑制する効果が得られることが判明した。そこで、ここでは副振動子の配置を省略した基本構造体を参考例として紹介しておく。
【０１９４】
図３１は、参考例として示す角速度センサの基本構造体２００＊を示す側断面図である。この基本構造体２００＊は、図３および図４に示す基本構造体２００における副振動子として機能する重錘体２２５，２３５，２４５，２５５を、それぞれ断面形状がＵ字状をなすＵ字状架橋部２２５＊，２３５＊，２４５＊，２５５＊（それぞれ、上部には溝部Ｇ１〜Ｇ４が形成されている）に置き換えたものである。図３１において、中心部重錘体２１０の右側部分は、架橋部２２１，２２５＊，２２２を介して台座２６０に接続され、中心部重錘体２１０の左側部分は、架橋部２４１，２４５＊，２４２を介して台座２６０に接続されている。図３１には、示されていないが、中心部重錘体２１０の奥側および手前側も同様に架橋部を介して台座２６０に接続されている。
【０１９５】
この図３１に示す基本構造体２００＊には、ある程度の質量をもった副振動子は設けられていないが、途中にＵ字状架橋部２２５＊，２３５＊，２４５＊，２５５＊が形成されているため、図１および図２に示す従来の基本構造体１００に比べると、中心部重錘体２１０の周期的運動によって生じる振動エネルギーが台座２６０側へと逃げる現象（振動漏れ）を抑制させる効果が得られる。これは、振動エネルギーの伝達経路に、断面形状がＵ字状をなすＵ字状架橋部２２５＊，２３５＊，２４５＊，２５５＊を設けると、このＵ字状架橋部の屈曲変形によって、振動エネルギーが吸収されてしまうためと考えられる。
【０１９６】
図３２は、別な参考例として示す角速度センサの基本構造体３００＊を示す側断面図である。この基本構造体３００＊は、図１７および図１８に示す基本構造体３００における副振動子として機能する重錘体３２５，３２６，３３５，３３６，３４５，３４６，３５５，３５６を、それぞれ断面形状がＵ字状をなすＵ字状架橋部３２５＊，３２６＊，３３５＊，３３６＊，３４５＊，３４６＊，３５５＊，３５６＊（それぞれ、上部には溝部Ｇ１ａ〜Ｇ４ｂが形成されている）に置き換えたものである。図３２において、中心部重錘体３１０の右側部分は、架橋部３２１，３２５＊，３２２，３２６＊，３２３を介して台座３６０に接続され、中心部重錘体３１０の左側部分は、架橋部３４１，３４５＊，３４２，３４６＊，３４３を介して台座３６０に接続されている。図３１には、示されていないが、中心部重錘体３１０の奥側および手前側も同様に架橋部を介して台座３６０に接続されている。
【０１９７】
この図３２に示す基本構造体３００＊は、図３１に示す基本構造体２００＊と比べると、振動子として機能する中心部重錘体３１０から台座３６０に至る振動エネルギーの伝達経路の２箇所にＵ字状架橋部が形成されているため、振動漏れを抑制させる効果がより顕著になる。もちろん、振動エネルギーの伝達経路により多数のＵ字状架橋部を形成することも可能である。
【０１９８】
＜＜＜  §９．副振動子を逆方向に運動させる角速度センサ  ＞＞＞
既に述べたとおり、本発明に係る角速度センサに用いる基本構造体では、台座に対して主振動子を支持する可撓性接続部材の途中に副振動子を設けたため、主振動子の周期的運動による振動エネルギーを副振動子によって吸収させ、台座を介して装置筐体に振動漏れが生じることを抑制することができる。ただ、これまで述べてきた実施形態では、副振動子は受動的な機能を果たすのみであり、振動漏れを解消するための能動的な作用を果たすことはなかった。ここでは、これまで述べてきた様々な実施形態に係る角速度センサにおいて、副振動子に能動的な作用を果たさせ、振動漏れをより効果的に解消させる工夫を説明する。
【０１９９】
この§９で述べる工夫の基本概念は、装置筐体内で主振動子が周期的運動を行うように駆動するとともに、装置筐体内で副振動子が主振動子の運動とは逆方向に運動するように駆動するという点にある。
【０２００】
たとえば、図３３に示すように、主振動子９１および副振動子９２と、これらを相互に接続する可撓性をもった接続部材９３とを有する単純なモデルが、ＸＹＺ三次元座標系に置かれている状態を考えてみよう。ここで、角速度検出のために、主振動子９１をＺ軸方向に単振動させ、そのとき主振動子９１に作用するコリオリ力を検出することにする。この場合、主振動子９１をＺ軸方向に単振動させるだけでなく、副振動子９２もＺ軸方向に単振動させるようにする。但し、主振動子９１の運動方向と副振動子９２の運動方向とは、常に逆になるようにする。
【０２０１】
具体的には、図３４に示すように、主振動子９１に対してＺ軸正方向に変位させる力＋Ｆｚを作用させているときには、副振動子９２に対してはＺ軸負方向に変位させる力−Ｆｚを作用させるようにし、図３５に示すように、主振動子９１に対してＺ軸負方向に変位させる力−Ｆｚを作用させているときには、副振動子９２に対してはＺ軸正方向に変位させる力＋Ｆｚを作用させるようにすればよい。
【０２０２】
本願発明者が行った実験によると、これまで述べてきた種々の実施形態に係る基本構造体において、主振動子と副振動子とに、このような相補的な運動を行わせると、台座を介して装置筐体に伝わる振動漏れをより低減させることが可能になった。特に、主振動子の質量と副振動子の質量とを等しく設定すると、振動漏れの低減に著しい効果が見られた。これは、同じ質量を有する２つの重錘体が、向きが異なり絶対値が等しい速度成分をもって同時に運動することにより、台座側へ漏れ出る振動成分が相殺されたためと考えられる。
【０２０３】
このような工夫を、これまで述べてきた種々の実施形態に施すための具体的な方法の一例を以下に述べよう。これまで述べてきた実施形態に係る基本構造体は、主振動子と、この主振動子に隣接して配置された副振動子と、この副振動子に隣接して配置された台座と、主振動子と副振動子とを接続する可撓性をもった内側接続部材と、副振動子と台座とを接続する可撓性をもった外側接続部材と、を有している。そこで、内側接続部材の表面に固定された主駆動用圧電素子と、外側接続部材の表面に固定された副駆動用圧電素子と、主駆動用圧電素子および副駆動用圧電素子にそれぞれ交流駆動信号を供給する駆動制御回路とによって駆動手段を構成し、内側接続部材の表面に固定された検出用圧電素子と、この検出用圧電素子に生じる電荷を検出し、その検出結果に基づいて角速度の検出値を出力する角速度検出回路とによって検出手段を構成するようにする。そうすれば、主駆動用圧電素子によって主振動子を駆動するとともに、副駆動用圧電素子によって副振動子を駆動することができる。駆動制御回路によって主駆動用圧電素子および副駆動用圧電素子に供給する交流駆動信号を調整すれば、主振動子の運動方向と副振動子の運動方向とが常に逆になるようにすることが可能である。
【０２０４】
図３６は、本発明の第５の実施形態に係る角速度センサの圧電素子付き基本構造体を示す上面図であり（ハッチングは、圧電素子を示すものであり、断面を示すものではない）、図３７は、この図３６に示す圧電素子付き基本構造体をＸＺ平面で切断した側断面図である。この第５の実施形態で用いられている基本構造体５００は、§７で述べた第４の実施形態で用いられている基本構造体５００と全く同一のものである。図２９および図３０に示す第４の実施形態と、図３６および図３７に示す第５の実施形態との相違点は、圧電素子の構成と、この圧電素子に接続して用いる回路構成のみである。
【０２０５】
すなわち、図３６および図３７に示す第５の実施形態では、図２９および図３０に示す第４の実施形態に示す８個の圧電素子Ｘ５１〜Ｘ５４，Ｙ５１〜Ｙ５４に加えて、更に、８個の圧電素子ｘ５１〜ｘ５４，ｙ５１〜ｙ５４が設けられている。ここで、大文字のアルファベットＸもしくはＹを冠した圧電素子Ｘ５１〜Ｘ５４，Ｙ５１〜Ｙ５４は、いずれも内側接続部材（内側架橋部５２１，５３１，５４１，５５１）の表面に固定された圧電素子であり、主振動子５１０を駆動するための主駆動用圧電素子として用いるか、あるいは、主振動子５１０に作用するコリオリ力（主振動子５１０の変位）を検出するための主検出用圧電素子として用いることができる。一方、小文字のアルファベットｘもしくはｙを冠した圧電素子ｘ５１〜ｘ５４，ｙ５１〜ｙ５４は、いずれも外側接続部材（外側架橋部５２２，５３２，５４２，５５２）の表面に固定された圧電素子であり、副振動子５２５を駆動するための副駆動用圧電素子として用いるか、あるいは、副振動子５２５に作用するコリオリ力（変位）を検出するための副検出用圧電素子として用いることができる。ここでは、便宜上、これら合計１６個の圧電素子が、いずれも図７に示す分極特性をもった圧電素子であるものとして、以下の説明を行うことにする。
【０２０６】
図３８は、図３６および図３７に示す圧電素子付き基本構造体５００を有する角速度センサに用いられる回路の一例を示す回路図である。この図３８に示す回路を用いた角速度センサでは、回路図の左上に示された４個の圧電素子Ｘ５２，Ｘ５３，Ｙ５２，Ｙ５３が主振動子５１０を駆動するための主駆動用圧電素子として利用され、回路図の右上に示された４個の圧電素子ｘ５２，ｘ５３，ｙ５２，ｙ５３が副振動子５２５を駆動するための副駆動用圧電素子として利用される。
【０２０７】
ここで、主駆動用圧電素子Ｘ５２，Ｘ５３，Ｙ５２，Ｙ５３を用いて、主振動子５１０を駆動させる方法は、図５および図６に示す第１の実施形態に係る角速度センサにおいて主振動子２１０を駆動する方法と全く同じである。たとえば、主振動子５１０をＺ軸方向に単振動させるのであれば、主駆動用圧電素子Ｘ５２，Ｘ５３，Ｙ５２，Ｙ５３に対して、図１０(a) に示す交流電圧信号φ１を供給すればよい。一方、副駆動用圧電素子ｘ５２，ｘ５３，ｙ５２，ｙ５３を用いて、副振動子５２５を駆動させる方法も、基本的には、図５および図６に示す第１の実施形態に係る角速度センサにおいて主振動子２１０を駆動する方法と同じである。但し、副振動子５２５の運動方向は、主振動子５１０の運動方向とは常に逆にする必要があるため、主駆動用圧電素子Ｘ５２，Ｘ５３，Ｙ５２，Ｙ５３に対して、図１０(a) に示す交流電圧信号φ１を供給した場合は、副駆動用圧電素子ｘ５２，ｘ５３，ｙ５２，ｙ５３に対しては、図１０(b) に示す交流電圧信号φ２を供給するようにする。
【０２０８】
図３８に示す駆動制御回路３５は、交流信号源３１からの交流信号に基づいて、図１０(a) ，(b) に示す交流電圧信号φ１およびφ２を生成し、一方を主駆動用圧電素子Ｘ５２，Ｘ５３，Ｙ５２，Ｙ５３に供給し、他方を副駆動用圧電素子ｘ５２，ｘ５３，ｙ５２，ｙ５３に供給する機能を果たす。なお、副駆動用圧電素子ｘ５２，ｘ５３，ｙ５２，ｙ５３の分極特性を主駆動用圧電素子Ｘ５２，Ｘ５３，Ｙ５２，Ｙ５３の分極特性とは逆にしておけば（すなわち、図７に示す特性とは逆の特性をもつ圧電素子によって副駆動用圧電素子ｘ５２，ｘ５３，ｙ５２，ｙ５３を構成しておけば）、主駆動用圧電素子Ｘ５２，Ｘ５３，Ｙ５２，Ｙ５３および副駆動用圧電素子ｘ５２，ｘ５３，ｙ５２，ｙ５３の双方に、同一の交流電圧信号（たとえば、φ１）を供給することにより、主振動子５１０と副振動子５２５とを逆向きに運動させることが可能である。
【０２０９】
ところで、既に述べたとおり、図８(a) に示すような周期的な交流電圧信号φ１を供給しても、実際の振動子の周期的な変位は、図８(b) のように、若干の遅延時間ｄをもってこれに追従することになる。したがって、図１０(a) ，(b) に示すように、互いに逆位相の交流電圧信号φ１，φ２を、主駆動用圧電素子および副駆動用圧電素子に供給して、主振動子と副振動子との運動方向が常に逆向きになるようにするためには、主振動子についての遅延時間ｄと副振動子についての遅延時間ｄとが一致するように、基本構造体５００の各部を設計する必要がある。あるいは、両者の遅延時間ｄが異なっている場合には、駆動制御回路３５にその調整機能をもたせるようにしてもよい。たとえば、図１０(a) に示す交流電圧信号φ１に対して、図１０(b) に示す交流電圧信号φ２の時間軸を所定の調整時間だけ前後させるようにすればよい。
【０２１０】
また、前述したとおり、主振動子５１０の質量と副振動子５２５の質量は、等しく設定しておくのが好ましい。もっとも、実用上は、両者の遅延時間ｄが多少異なっていたり、両者の質量が多少異なっていたりしても、振動漏れを抑制する効果は得られる。
【０２１１】
さて、図３８の回路図の左下に示された４個の圧電素子Ｘ５１，Ｘ５４，Ｙ５１，Ｙ５４は主振動子５１０の変位（作用したコリオリ力）を検出するための主検出用圧電素子として利用され、回路図の右下に示された４個の圧電素子ｘ５１，ｘ５４，ｙ５１，ｙ５４は副振動子５２５の変位（作用したコリオリ力）を検出するための副検出用圧電素子として利用される。
【０２１２】
ここで、主検出用圧電素子Ｘ５１，Ｘ５４，Ｙ５１，Ｙ５４を用いて、主振動子５１０に作用するコリオリ力を検出する方法は、図５および図６に示す第１の実施形態に係る角速度センサにおいて主振動子２１０に作用するコリオリ力を検出する方法と全く同じである。たとえば、主振動子５１０および副振動子５２５をＺ軸方向に振動させた状態において、角速度が作用すると、作用した角速度に応じてコリオリ力が作用する。たとえば、Ｙ軸まわりの角速度ωｙが作用したとすると、主振動子５１０の運動方向はＺ軸方向であるから、Ｘ軸方向のコリオリ力Ｆｘが作用することになる。そして、Ｘ軸正方向のコリオリ力＋Ｆｘが作用した場合は、主振動子５１０はＸ軸正方向に傾くことになり、Ｘ軸負方向のコリオリ力−Ｆｘが作用した場合は、主振動子５１０はＸ軸負方向に傾くことになる。
【０２１３】
このような主振動子５１０のＸ軸方向への傾斜は、主検出用圧電素子Ｘ５１，Ｘ５４の発生電荷として検出することができる。すなわち、Ｘ軸正方向のコリオリ力＋Ｆｘに基づいて、主振動子５１０がＸ軸正方向に傾くと、圧電素子Ｘ５１は縮み、圧電素子Ｘ５４は伸び、Ｘ軸負方向のコリオリ力−Ｆｘに基づいて、主振動子５１０がＸ軸負方向に傾くと、圧電素子Ｘ５１は伸び、圧電素子Ｘ５４は縮むので、図３８に示す電圧値Ｖ（Ｘ５１），Ｖ（Ｘ５４）に差が生じ、差分回路２１によってその差が電圧値として求められる。この電圧値は、Ｙ軸まわりの角速度ωｙを示す検出値になる。
【０２１４】
同様に、Ｘ軸まわりの角速度ωｘの作用に起因する主振動子５１０のＹ軸方向への傾斜は、主検出用圧電素子Ｙ５１，Ｙ５４の発生電荷として検出することができる。すなわち、Ｙ軸正方向のコリオリ力＋Ｆｙに基づいて、主振動子５１０がＹ軸正方向に傾くと、圧電素子Ｙ５１は縮み、圧電素子Ｙ５４は伸び、Ｙ軸負方向のコリオリ力−Ｆｙに基づいて、主振動子５１０がＹ軸負方向に傾くと、圧電素子Ｙ５１は伸び、圧電素子Ｙ５４は縮むので、図３８に示す電圧値Ｖ（Ｙ５１），Ｖ（Ｙ５４）に差が生じ、差分回路２２によってその差が電圧値として求められる。この電圧値は、Ｘ軸まわりの角速度ωｘを示す検出値になる。
【０２１５】
図３８に示す角速度検出回路４５は、このようにして角速度ωｘ，ωｙを検出して出力する機能を有している。なお、角速度検出のタイミングについては、既に§３で述べたとおりである。
【０２１６】
一方、このような角速度検出は、主振動子５１０に作用するコリオリ力のみならず、副振動子５２５に作用するコリオリ力に基づいて行うことも可能である。図３８に示す角速度検出回路４５の右側に示す構成要素は、副振動子５２５に作用するコリオリ力を検出するための要素である。
【０２１７】
たとえば、Ｙ軸まわりの角速度ωｙが作用したために、副振動子５２５に対してＸ軸方向のコリオリ力が作用した場合を考えてみよう。この場合、Ｘ軸正方向のコリオリ力＋Ｆｘに基づいて、副振動子５２５がＸ軸正方向に傾くと、圧電素子ｘ５１は縮み、圧電素子ｘ５４は伸び、Ｘ軸負方向のコリオリ力−Ｆｘに基づいて、副振動子５２５がＸ軸負方向に傾くと、圧電素子ｘ５１は伸び、圧電素子ｘ５４は縮むので、図３８に示す電圧値Ｖ（ｘ５１），Ｖ（ｘ５４）に差が生じ、差分回路２３によってその差が電圧値として求められる。この電圧値は、Ｙ軸まわりの角速度ωｙを示す検出値になる。
【０２１８】
同様に、Ｘ軸まわりの角速度ωｘの作用に起因する副振動子５２５のＹ軸方向への傾斜は、副検出用圧電素子ｙ５１，ｙ５４の発生電荷として検出することができる。すなわち、Ｙ軸正方向のコリオリ力＋Ｆｙに基づいて、副振動子５２５がＹ軸正方向に傾くと、圧電素子ｙ５１は縮み、圧電素子ｙ５４は伸び、Ｙ軸負方向のコリオリ力−Ｆｙに基づいて、副振動子５２５がＹ軸負方向に傾くと、圧電素子ｙ５１は伸び、圧電素子ｙ５４は縮むので、図３８に示す電圧値Ｖ（ｙ５１），Ｖ（ｙ５４）に差が生じ、差分回路２４によってその差が電圧値として求められる。この電圧値は、Ｘ軸まわりの角速度ωｘを示す検出値になる。
【０２１９】
このように、図３８に示す角速度検出回路４５は、主振動子５１０に作用するコリオリ力に基づいて角速度ωｘ，ωｙを検出する機能と、副振動子５２５に作用するコリオリ力に基づいて角速度ωｘ，ωｙを検出する機能との双方を備えている。もっとも、主振動子５１０と副振動子５２５とは、逆向きの運動を行っているので、差分回路２１の出力電圧によって示される角速度ωｙと差分回路２３の出力電圧によって示される角速度ωｙとは符号が逆になり、差分回路２２の出力電圧によって示される角速度ωｘと差分回路２４の出力電圧によって示される角速度ωｘとは符号が逆になる点に留意する必要がある。
【０２２０】
もちろん、主振動子５１０に作用するコリオリ力に基づく角速度検出と、副振動子５２５に作用するコリオリ力に基づく角速度検出とは、いずれか一方のみを行えば十分であるが、実用上は、両方の検出を行い、その平均値を最終的な角速度の検出値ωｘ，ωｙとして出力するのが好ましい。
【０２２１】
結局、駆動手段によって、主振動子および副振動子を所定の共通振動軸に平行な方向にそれぞれ同一振幅および同一振動数で単振動させ、主振動子の運動方向と副振動子の運動方向とが常に逆方向となり、かつ、主振動子の運動速度の絶対値と副振動子の運動速度の絶対値とが等しくなるように駆動すれば、装置筐体への振動漏れを抑制する効果を更に高めることが可能になる。
【０２２２】
しかも、これまで述べてきた種々の実施形態に係る基本構造体を用いた角速度センサの場合、副振動子を主振動子とは逆方向に駆動する、という工夫を施すにより、「検出感度を向上させる」という副次的な効果も得られることが判明した。以下、この副次的な効果が得られる理由を説明しよう。
【０２２３】
図３９は、上述した角速度センサの駆動状態の一例を示す側断面図である。図には、主振動子５１０に対して、Ｘ軸正方向のコリオリ力＋Ｆｘが作用し、副振動子５２５に対して、Ｘ軸負方向のコリオリ力−Ｆｘが作用した状態が示されている。主振動子５１０の運動方向と副振動子５２５の運動方向とは常に逆向きになるような駆動制御がなされるので、何らかの角速度が作用した場合、当該角速度に起因して生じるコリオリ力の向きは、主振動子５１０と副振動子５２５とでは常に逆になる。したがって、何らかの角速度に起因して、主振動子５１０に対してＸ軸正方向のコリオリ力＋Ｆｘが作用した場合、図示のとおり、副振動子５２５に対してはＸ軸負方向のコリオリ力−Ｆｘが作用することになる。
【０２２４】
このとき、図に矢印で示す着目点Ｑ１〜Ｑ４（基本構造体５００の上面の１点）に作用する応力を考えると、各着目点Ｑ１〜Ｑ４の各位置に生じる応力は、副振動子５２５を駆動しない場合に比べて増大することになる。これは、主振動子５１０が図の右方向に移動することによって生じる応力と、副振動子５２５が図の左方向に移動することによって生じる応力とが重複されるためである。このため、着目点Ｑ１〜Ｑ４の近傍に配置された圧電素子を検出用圧電素子として利用すれば、より感度の高い検出が可能になる。これは、主振動子５１０および副振動子５２５に対してＹ軸方向のコリオリ力が作用した場合も全く同様である。
【０２２５】
また、主振動子５１０および副振動子５２５に対してＺ軸方向のコリオリ力が作用した場合も、やはり感度の高い検出が可能になる。図４０は、主振動子５１０に対して、Ｚ軸正方向のコリオリ力＋Ｆｚが作用し、副振動子５２５に対して、Ｚ軸負方向のコリオリ力−Ｆｚが作用した状態が示されている。この場合も、図に矢印で示す着目点Ｑ１〜Ｑ４（基本構造体５００の上面の１点）に作用する応力を考えると、各着目点Ｑ１〜Ｑ４の各位置に生じる応力は、副振動子５２５を駆動しない場合に比べて増大することになる。これは、主振動子５１０が図の上方向に移動することによって生じる応力と、副振動子５２５が図の下方向に移動することによって生じる応力とが重複されるためである。このため、着目点Ｑ１〜Ｑ４の近傍に配置された圧電素子を検出用圧電素子として利用すれば、より感度の高い検出が可能になる。
【０２２６】
なお、副振動子を主振動子とは逆方向に駆動する、という工夫は、各振動子を単振動させる場合に限らず、円運動させる場合にも適用可能である。この場合、駆動手段が、主振動子および副振動子を所定の共通基準面にそれぞれ平行な固有の運動平面上で、互いに同一周期で逆まわりとなるように円運動させ、主振動子の運動方向と副振動子の運動方向とが常に逆方向となり、かつ、主振動子の運動速度の絶対値と副振動子の運動速度の絶対値とが等しくなるように駆動するようにすればよい。
【０２２７】
具体的には、§４−２では、図１１に示す変形例を用いて、主振動子を任意の座標軸方向に単振動させたり、任意の座標平面に沿って円運動させたりすることが可能なことを説明した。これと同じ原理を用いて、たとえば、図４１の上面図に示すような角速度センサを用いれば、主振動子を任意の座標軸方向に単振動させたり、任意の座標平面に沿って円運動させたりすることができ、しかも同時に、副振動子を主振動子と逆向きに運動させることが可能になる。
【０２２８】
図４１に示す角速度センサは、図２７に示す基本構造体５００の上面に、４８個の圧電素子を配置したものである。図４１において、ハッチングは、圧電素子を示すものであり、断面を示すものではない。
【０２２９】
この図においても、説明の便宜上、Ｘ軸の両脇に、Ｘ軸に対して平行で、所定間隔をおいて配置されたＸａ軸およびＸｂ軸を定義し、Ｙ軸の両脇に、Ｙ軸に対して平行で、所定間隔をおいて配置されたＹａ軸およびＹｂ軸を定義している。Ｘａ軸およびＸｂ軸はＸ軸に関して対称な位置に定義され、Ｙａ軸およびＹｂ軸はＹ軸に関して対称な位置に定義される。
【０２３０】
ここに示す例では、図示のとおり、Ｘ軸上の内側部分には、圧電素子Ｘ５１〜Ｘ５４が配置され、Ｘａ軸上の内側部分には、圧電素子Ｘ６１〜Ｘ６４が配置され、Ｘｂ軸上の内側部分には、圧電素子Ｘ７１〜Ｘ７４が配置されている。また、Ｙ軸上の内側部分には、圧電素子Ｙ５１〜Ｙ５４が配置され、Ｙａ軸上の内側部分には、圧電素子Ｙ６１〜Ｙ６４が配置され、Ｙｂ軸上の内側部分には、圧電素子Ｙ７１〜Ｙ７４が配置されている。これら大文字のアルファベットＸもしくはＹを冠した圧電素子は、いずれも内側接続部材（内側架橋部５２１，５３１，５４１，５５１）の表面に固定された圧電素子であり、主振動子５１０を駆動するための主駆動用圧電素子として用いるか、あるいは、主振動子５１０に作用するコリオリ力（主振動子５１０の変位）を検出するための主検出用圧電素子として用いることができる。
【０２３１】
これら２４個の圧電素子を用いて、主振動子５１０を任意の座標軸方向に単振動させたり、任意の座標平面に沿って円運動させたりする駆動方法や、主振動子５１０に作用する任意の座標軸方向のコリオリ力を求める検出方法は、§４−２において図１１に示す変形例を用いて説明した方法と同様であるため、ここでは詳しい説明は省略する。
【０２３２】
一方、Ｘ軸上の外側部分には、圧電素子ｘ５１〜ｘ５４が配置され、Ｘａ軸上の外側部分には、圧電素子ｘ６１〜ｘ６４が配置され、Ｘｂ軸上の外側部分には、圧電素子ｘ７１〜ｘ７４が配置されている。また、Ｙ軸上の外側部分には、圧電素子ｙ５１〜ｙ５４が配置され、Ｙａ軸上の外側部分には、圧電素子ｙ６１〜ｙ６４が配置され、Ｙｂ軸上の外側部分には、圧電素子ｙ７１〜ｙ７４が配置されている。これら小文字のアルファベットｘもしくはｙを冠した圧電素子は、いずれも外側接続部材（外側架橋部５２２，５３２，５４２，５５２）の表面に固定された圧電素子であり、副振動子５２５を駆動するための副駆動用圧電素子として用いるか、あるいは、副振動子５２５に作用するコリオリ力（副振動子５２５の変位）を検出するための副検出用圧電素子として用いることができる。
【０２３３】
これら２４個の圧電素子を用いて、副振動子５２５を任意の座標軸方向に単振動させたり、任意の座標平面に沿って円運動させたりする駆動方法や、副振動子５２５に作用する任意の座標軸方向のコリオリ力を求める検出方法は、§４−２において図１１に示す変形例を用いて説明した方法と同様であるため、ここでは詳しい説明は省略する。但し、主振動子５１０の駆動方向と副振動子５２５の駆動方向とは常に逆になるような制御を行う点は、留意すべきである。
【０２３４】
なお、§４−２でも述べたとおり、図４１に示す角速度センサおいて、内側接続部材上に配置された２４個の圧電素子のいくつかを用いて主振動子５１０に所定の周期的運動を行わせ、いくつかを用いて主振動子５１０に作用するコリオリ力の検出を行わせる方法や、外側接続部材上に配置された２４個の圧電素子のいくつかを用いて副振動子５２５に所定の周期的運動を行わせ、いくつかを用いて副振動子５２５に作用するコリオリ力の検出を行わせる方法には、様々なバリエーションがある。そして、これらのバリエーションを組み合わせることにより、多軸まわりの角速度検出が可能になる。
【０２３５】
ただ、主振動子と副振動子とを逆方向に運動させると、図３９および図４０に示したように、特定の箇所における応力が増大する現象が生じるので、この現象を利用すれば、検出感度を高めることができる。このような観点からは、Ｘ軸方向のコリオリ力Ｆｘ（Ｙ軸方向のコリオリ力Ｆｙも同様）の検出には、図３９の着目点Ｑ１〜Ｑ４に配置された圧電素子を用いるのが好ましく、Ｚ軸方向のコリオリ力Ｆｚの検出には、図４０の着目点Ｑ１〜Ｑ４に配置された圧電素子を用いるのが好ましい。
【０２３６】
具体的には、たとえば、Ｘ軸上およびＹ軸上に配置された圧電素子を検出用圧電素子として利用するのであれば、Ｘ軸方向のコリオリ力Ｆｘの検出には、圧電素子ｘ５１，Ｘ５２，Ｘ５３，ｘ５４を用い、Ｙ軸方向のコリオリ力Ｆｙの検出には、圧電素子ｙ５１，Ｙ５２，Ｙ５３，ｙ５４を用いるのが好ましい。また、Ｚ軸方向のコリオリ力Ｆｚの検出には、たとえば、Ｘ軸上に配置された圧電素子を利用するのであれば、圧電素子Ｘ５１，Ｘ５２，Ｘ５３，Ｘ５４を用いるのが好ましく、Ｙ軸上に配置された圧電素子を利用するのであれば、圧電素子Ｙ５１，Ｙ５２，Ｙ５３，Ｙ５４を用いるのが好ましい。あるいは、Ｚ軸方向のコリオリ力Ｆｚの検出に、圧電素子Ｘ５１，Ｙ５１，Ｘ５４，Ｙ５４という組合わせを用いたり、圧電素子Ｘ５２，Ｙ５２，Ｘ５３，Ｙ５３という組合わせを用いたりしてもよい。
【０２３７】
なお、上述した応力が増大する現象を踏まえると、主振動子および副振動子をＸ軸方向に振動させるには、図３９の着目点Ｑ１〜Ｑ４に配置された圧電素子を用いるのが好ましく、Ｚ軸方向に振動させるには、図４０の着目点Ｑ１〜Ｑ４に配置された圧電素子を用いるのが好ましい。そのような選択をすることにより、各振動子をより効率的に駆動させることができる。
【０２３８】
＜＜＜  §１０．本発明に係る技術思想の総括  ＞＞＞
これまで、本発明に係る角速度センサをいくつかの実施形態およびその変形例について説明したが、本発明は、これらの実施形態や変形例に限定されるものではなく、この他にも種々の態様で実施可能である。ここでは、本発明に係る技術思想を総括しておく。
【０２３９】
まず、本発明の最も基本的な概念は、主振動子と、この主振動子に隣接して配置された副振動子と、この副振動子に隣接して配置された台座と、主振動子と副振動子とを接続する可撓性をもった第１の接続部材と、副振動子と台座とを接続する可撓性をもった第２の接続部材と、を有する基本構造体と、台座を支持固定するとともに、主振動子および副振動子を宙吊り状態で収容する装置筐体と、装置筐体内で主振動子が周期的運動を行うように駆動する駆動手段と、主振動子が周期的運動を行っている状態において、主振動子に作用するコリオリ力を検出し、これを所定軸まわりの角速度の検出値として出力する検出手段と、によって角速度センサを構成する点にある。このような構成を採ると、主振動子から台座に至る振動エネルギーの伝達経路上に、副振動子が配置されることになり、この副振動子の存在により、台座側へ漏れ出る振動エネルギーの一部が吸収されることになるのである。
【０２４０】
特に、本発明を実施する上では、主振動子の周囲を取り囲む位置に、複数Ｍ個の副振動子を設けるようにすると効果的である。すなわち、主振動子を、中心部重錘体によって構成し、副振動子を、この中心部重錘体の側面を取り囲む環状閉領域内に配置された複数Ｍ個の重錘体によって構成し、台座を、この環状閉領域を更に取り囲む位置に配置するようにし、内側接続部材を、中心部重錘体とＭ個の重錘体のそれぞれとを接続するＭ本の内側架橋部によって構成し、外側接続部材を、Ｍ個の重錘体のそれぞれと台座とを接続するＭ本の外側架橋部によって構成するのである。
【０２４１】
より好ましい実施形態としては、中心部重錘体の上面中心位置に原点ＯをもつＸＹＺ三次元座標系を定義し、この座標系のＸＹ平面上に原点Ｏを中心として伸びるＭ本の放射線を定義したときに、基本構造体が、この座標系のＸＹ平面に沿った上面を有し、各放射線上にそれぞれ副振動子を構成する重錘体が１個ずつ配置され、各放射線に沿ってそれぞれ内側架橋部および外側架橋部が１組ずつ配置されているようにする。
【０２４２】
更に、好ましい実施形態としては、副振動子を構成する重錘体の「中心部重錘体に対する対向面」の上端に内側架橋部が接続され、副振動子を構成する重錘体の「台座に対する対向面」の上端に外側架橋部が接続されるようにし、副振動子を構成する重錘体の上面に、当該重錘体が配置されている放射線に直交する方向に伸びる溝部を形成する。図５および図６に示す第１の実施形態に係る角速度センサは、このような最も好ましい実施形態において、Ｍ＝４に設定した例に該当する。
【０２４３】
なお、副振動子を構成する複数Ｍ個の重錘体を順番に環状連結することにより、単一の環状重錘体を構成することも可能である。第４の実施形態として示した図２９および図３０に示す角速度センサは、図５および図６に示す第１の実施形態に係る角速度センサにおける４個の重錘体を順番に環状連結することにより、単一の環状重錘体５２５を構成した例に該当する。
【０２４４】
また、本発明では、主振動子の周囲を二重に取り囲むように副振動子を配置した形態を採ることも可能である。すなわち、主振動子を中心部重錘体によって構成し、副振動子を、この中心部重錘体の側面を取り囲む内側環状閉領域内に配置された複数Ｍ個の内側重錘体と、内側環状閉領域を取り囲む外側環状閉領域内に配置された複数Ｍ個の外側重錘体と、によって構成し、台座を、外側環状閉領域を更に取り囲む位置に配置し、内側接続部材を、中心部重錘体とＭ個の内側重錘体のそれぞれとを接続するＭ組の内側架橋部によって構成し、外側接続部材を、Ｍ個の外側重錘体のそれぞれと台座とを接続するＭ組の外側架橋部によって構成する。そして、Ｍ個の内側重錘体とＭ個の外側重錘体とを１対１に対応づけてそれぞれ接続する可撓性をもった複数Ｍ組の中間架橋部によって構成された中間接続部材を更に設けるようにする。
【０２４５】
より好ましい実施形態としては、中心部重錘体の上面中心位置に原点ＯをもつＸＹＺ三次元座標系を定義し、この座標系のＸＹ平面上に原点Ｏを中心として伸びるＭ本の放射線を定義したときに、基本構造体が、この座標系のＸＹ平面に沿った上面を有し、各放射線上にそれぞれ内側重錘体と外側重錘体とが１個ずつ配置され、各放射線に沿ってそれぞれ内側架橋部、中間架橋部、外側架橋部が１組ずつ配置されているようにする。
【０２４６】
更に、好ましい実施形態としては、内側重錘体の「中心部重錘体に対する対向面」の上端に内側架橋部が接続され、内側重錘体の「外側重錘体に対する対向面」の上端に中間架橋部の一端が接続され、外側重錘体の「内側重錘体に対する対向面」の上端に中間架橋部の他端が接続され、外側重錘体の「台座に対する対向面」の上端に外側架橋部が接続され、内側重錘体の上面に、当該重錘体が配置されている放射線に直交する方向に伸びる溝部が形成され、外側重錘体の上面に、当該重錘体が配置されている放射線に直交する方向に伸びる溝部が形成されているようにする。
【０２４７】
図１９および図２０に示す第２の実施形態に係る角速度センサは、このような最も好ましい実施形態において、Ｍ＝４に設定した例に該当する。
【０２４８】
なお、副振動子を構成する複数Ｍ個の内側重錘体を順番に環状連結することにより、単一の内側環状重錘体を構成し、副振動子を構成する複数Ｍ個の外側重錘体を順番に環状連結することにより、単一の外側環状重錘体を構成することも可能である。
【０２４９】
もちろん、本発明では、主振動子の周囲を三重以上に取り囲むように副振動子を配置した形態を採ることも可能である。これまで図示した実施形態では、このように主振動子の周囲を三重以上に取り囲むように副振動子を配置した例は示されていないが、一般論として、主振動子の周囲をｎ重に取り囲むように副振動子を配置すると、主振動子から台座への振動エネルギーの伝達経路上に、合計ｎ個の副振動子が配置されることになり、振動漏れを抑制する効果をより高めることが可能になる。
【０２５０】
架橋部を利用して主振動子を支持する構造において、主振動子の周囲をｎ重に取り囲むように副振動子を配置するのであれば、主振動子を、中心部重錘体によって構成し、この中心部重錘体の側面を取り囲む位置に「第１周目の環状閉領域」を定義し、「第１周目の環状閉領域」を取り囲む位置に「第２周目の環状閉領域」を定義し、...、「第（ｎ−１）周目の環状閉領域」を取り囲む位置に「第ｎ周目の環状閉領域」を定義したときに（但し、ｎは任意の自然数）、副振動子を、「第１周目の環状閉領域」内に配置された複数Ｍ個の「第１周目の重錘体」と、「第２周目の環状閉領域」内に配置された複数Ｍ個の「第２周目の重錘体」と、...、「第ｎ周目の環状閉領域」内に配置された複数Ｍ個の「第ｎ周目の重錘体」と、によって構成すればよい。そして、台座を、「第ｎ周目の環状閉領域」を更に取り囲む位置に配置し、内側接続部材を、中心部重錘体とＭ個の「第１周目の重錘体」のそれぞれとを接続するＭ本の内側架橋部によって構成し、外側接続部材を、Ｍ個の「第ｎ周目の重錘体」のそれぞれと台座とを接続するＭ組の外側架橋部によって構成し、基本構造体が、Ｍ個の「第ｉ周目の重錘体」のそれぞれとＭ個の「第（ｉ＋１）周目の重錘体」のそれぞれとを１対１に対応づけてそれぞれ接続する可撓性をもった複数Ｍ組の中間架橋部によって構成された「第ｉ周目の中間接続部材」（但し、ｉ＝１〜（ｎ−１））を更に有するようにすればよい。
【０２５１】
より好ましい実施形態としては、中心部重錘体の上面中心位置に原点ＯをもつＸＹＺ三次元座標系を定義し、この座標系のＸＹ平面上に原点Ｏを中心として伸びるＭ本の放射線を定義したときに、基本構造体が、この座標系のＸＹ平面に沿った上面を有し、各放射線上にそれぞれ第ｋ周目（但し、ｋ＝１〜ｎ）の重錘体がそれぞれ１個ずつ配置され、各放射線に沿って１組の内側架橋部と、１組の外側架橋部と、（ｎ−１）組の中間架橋部が配置されているようにする。
【０２５２】
更に、好ましい実施形態としては、副振動子を構成する各重錘体について、「内周側に位置する別な重錘体に対する対向面」の上端に当該別な重錘体との接続を行うための架橋部が接続され、「外周側に位置する別な重錘体もしくは台座に対する対向面」の上端に当該別な重錘体もしくは台座との接続を行うための架橋部が接続され、副振動子を構成する各重錘体の上面に、当該重錘体が配置されている放射線に直交する方向に伸びる溝部が形成されているようにする。
【０２５３】
特に、Ｍ＝４に設定すると、主振動子をその四方向から支持す構造を得ることができる。具体的には、中心部重錘体の上面中心位置に原点ＯをもつＸＹＺ三次元座標系を定義したときに、基本構造体が、この座標系のＸＹ平面に沿った上面を有し、「第ｋ周目の環状閉領域」内には、Ｘ軸の正の領域上に「第ｋ周目のＸ軸正側重錘体」が配置され、Ｙ軸の正の領域上に「第ｋ周目のＹ軸正側重錘体」が配置され、Ｘ軸の負の領域上に「第ｋ周目のＸ軸負側重錘体」が配置され、Ｙ軸の負の領域上に「第ｋ周目のＹ軸負側重錘体」が配置されるようにする（但し、ｋ＝１〜ｎ）。そして、一端が中心部重錘体に接続され、他端が「第１周目のＸ軸正側重錘体」に接続され、Ｘ軸の正の領域に沿って配置されたＸ軸正側内側架橋部と、一端が中心部重錘体に接続され、他端が「第１周目のＹ軸正側重錘体」に接続され、Ｙ軸の正の領域に沿って配置されたＹ軸正側内側架橋部と、一端が中心部重錘体に接続され、他端が「第１周目のＸ軸負側重錘体」に接続され、Ｘ軸の負の領域に沿って配置されたＸ軸負側内側架橋部と、一端が中心部重錘体に接続され、他端が「第１周目のＹ軸負側重錘体」に接続され、Ｙ軸の負の領域に沿って配置されたＹ軸負側内側架橋部と、によって内側接続部材が構成されるようにする。また、一端が台座に接続され、他端が「第ｎ周目のＸ軸正側重錘体」に接続され、Ｘ軸の正の領域に沿って配置されたＸ軸正側外側架橋部と、一端が台座に接続され、他端が「第ｎ周目のＹ軸正側重錘体」に接続され、Ｙ軸の正の領域に沿って配置されたＹ軸正側外側架橋部と、一端が台座に接続され、他端が「第ｎ周目のＸ軸負側重錘体」に接続され、Ｘ軸の負の領域に沿って配置されたＸ軸負側外側架橋部と、一端が台座に接続され、他端が「第ｎ周目のＹ軸負側重錘体」に接続され、Ｙ軸の負の領域に沿って配置されたＹ軸負側外側架橋部と、によって外側接続部材が構成されるようにする。更に、一端が「第ｉ周目のＸ軸正側重錘体」に接続され、他端が「第（ｉ＋１）周目のＸ軸正側重錘体」に接続され、Ｘ軸の正の領域に沿って配置された「第ｉ周目のＸ軸正側中間架橋部」と、一端が「第ｉ周目のＸ軸正側重錘体」に接続され、他端が「第（ｉ＋１）周目のＹ軸正側重錘体」に接続され、Ｙ軸の正の領域に沿って配置された「第ｉ周目のＹ軸正側中間架橋部」と、一端が「第ｉ周目のＸ軸正側重錘体」に接続され、他端が「第（ｉ＋１）周目のＸ軸負側重錘体」に接続され、Ｘ軸の負の領域に沿って配置された「第ｉ周目のＸ軸負側中間架橋部」と、一端が「第ｉ周目のＸ軸正側重錘体」に接続され、他端が「第（ｉ＋１）周目のＹ軸負側重錘体」に接続され、Ｙ軸の負の領域に沿って配置された「第ｉ周目のＹ軸負側中間架橋部」と、によって「第ｉ周目の中間接続部材」（但し、ｉ＝１〜（ｎ−１））が構成されているようにする。
【０２５４】
より好ましい実施形態としては、副振動子を構成する各重錘体について、「内周側に位置する別な重錘体に対する対向面」の上端に当該別な重錘体との接続を行う架橋部が接続され、「外周側に位置する別な重錘体もしくは台座に対する対向面」の上端に当該別な重錘体もしくは台座との接続を行う架橋部が接続され、副振動子を構成する各重錘体の上面に、当該重錘体が配置されている座標軸に直交する方向に伸びる溝部が形成されているようにする。
【０２５５】
更に好ましい実施形態としては、第ｋ周目のそれぞれについて（但し、ｋ＝１〜ｎ）、Ｘ軸正側重錘体、Ｙ軸正側重錘体、Ｘ軸負側重錘体、Ｙ軸負側重錘体が、互いに同一形状および同一質量をもった重錘体から構成され、これら４個の重錘体の配置が、ＸＺ平面およびＹＺ平面の双方に関して対称となっているようにする。
【０２５６】
なお、副振動子を構成する複数Ｍ個の「第ｋ周目の重錘体」を順番に環状連結することにより、単一の「第ｋ周目の環状重錘体」（但し、ｋ＝１〜ｎ）を構成することも可能である。
【０２５７】
一方、架橋部を利用して主振動子を支持する構造の代わりに、ダイアフラム構造を利用して主振動子を支持する構造を採ることも可能である。そのような構造において、主振動子の周囲をｎ重に取り囲むように副振動子を配置するのであれば、主振動子を、中心部重錘体によって構成し、副振動子を、中心部重錘体を離隔した状態で取り囲む「第１周目の環状重錘体」と、「第１周目の環状重錘体」を離隔した状態で取り囲む「第２周目の環状重錘体」と、...、「第（ｎ−１）周目の環状重錘体」を離隔した状態で取り囲む「第ｎ周目の環状重錘体」と、によって構成する。そして、内側接続部材を、中心部重錘体の側面を取り囲むように配置され、内側部分が中心部重錘体に接続され、外側部分が「第１周目の環状重錘体」に接続された内側板状構造体によって構成し、外側接続部材が、「第ｎ周目の環状重錘体」を取り囲むように配置され、内側部分が「第ｎ周目の環状重錘体」に接続され、外側部分が台座に接続された外側板状構造体によって構成し、台座を、外側板状構造体を取り囲む構造体によって構成する。更に、「第ｉ周目の環状重錘体」と「第（ｉ＋１）周目の環状重錘体」との間に、両者を接続する可撓性をもった中間板状構造体よって構成された「第ｉ周目の中間接続部材」を配置すればよい（但し、ｉ＝１〜（ｎ−１））。
【０２５８】
より好ましくは、副振動子を構成する各環状重錘体について、「内周側に位置する別な重錘体に対する対向面」の上端に当該別な重錘体との接続を行うための板状構造体が接続され、「外周側に位置する別な重錘体もしくは台座に対する対向面」の上端に当該別な重錘体もしくは台座との接続を行うための板状構造体が接続され、各環状重錘体の上面に、当該環状重錘体の上面の輪郭線に沿った溝部が形成されているようにする。
【０２５９】
更に好ましくは、中心部重錘体の上面中心位置に原点ＯをもつＸＹＺ三次元座標系を定義したときに、基本構造体がこの座標系のＸＹ平面に沿った上面を有し、各環状重錘体のＸＹ平面に対する投影像が、原点Ｏを中心とする円環形状をなすようにする。
【図面の簡単な説明】
【０２６０】
【図１】従来の角速度センサの基本構造体の一例を示す上面図である。
【図２】図１に示す基本構造体をＸＺ平面で切断した側断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る角速度センサの基本構造体を示す上面図である。
【図４】図３に示す基本構造体をＸＺ平面で切断した側断面図である。
【図５】図３に示す基本構造体に圧電素子を取り付けた状態を示す上面図である（ハッチングは、圧電素子を示すものであり、断面を示すものではない）。
【図６】図５に示す圧電素子付き基本構造体をＸＺ平面で切断した側断面図である。
【図７】一般的な圧電素子の構成およびその特徴を示す側断面図である。
【図８】図５および図６に示す基本構造体において、圧電素子に供給する交流電圧信号と主振動子の変位との関係を示すグラフである。
【図９】図５および図６に示す基本構造体を有する角速度センサに用いられる回路の一例を示す回路図である。
【図１０】圧電素子に供給する交流電圧信号のバリエーションを示すグラフである。
【図１１】本発明の第１の実施形態の変形例を示す上面図である（ハッチングは、圧電素子を示すものであり、断面を示すものではない）。
【図１２】図１１に示す角速度センサの中央部分をＸＺ平面で切断した部分側断面図である。
【図１３】図１２に示す圧電素子の構成を変えた変形例を示す部分側断面図である。
【図１４】図１２に示す圧電素子の構成を変えた別な変形例を示す部分側断面図である。
【図１５】図１３および図１４に示す変形例を説明するための基本構造体の上面図である（ハッチングは、領域を説明するためのものであり、断面を示すものではない）。
【図１６】本発明の第１の実施形態の別な変形例を示す側断面図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態に係る角速度センサの基本構造体を示す上面図である。
【図１８】図１７に示す基本構造体をＸＺ平面で切断した側断面図である。
【図１９】図１７に示す基本構造体に圧電素子を取り付けた状態を示す上面図である（ハッチングは、圧電素子を示すものであり、断面を示すものではない）。
【図２０】図１９に示す圧電素子付き基本構造体をＸＺ平面で切断した側断面図である。
【図２１】本発明の第３の実施形態に係る角速度センサの基本構造体を示す上面図である。
【図２２】図２１に示す基本構造体をＸＺ平面で切断した側断面図である。
【図２３】図２２に示す基本構造体を切断面２３−２３の位置で切断した平断面図である。
【図２４】図２２に示す基本構造体を切断面２４−２４の位置で切断した平断面図である。
【図２５】図２１に示す基本構造体に圧電素子を取り付けた状態を示す上面図である（ハッチングは、圧電素子を示すものであり、断面を示すものではない）。
【図２６】図２５に示す圧電素子付き基本構造体をＸＺ平面で切断した側断面図である。
【図２７】本発明の第４の実施形態に係る角速度センサの基本構造体を示す上面図である。
【図２８】図２７に示す基本構造体をＸＺ平面で切断した側断面図である。
【図２９】図２７に示す基本構造体に圧電素子を取り付けた状態を示す上面図である（ハッチングは、圧電素子を示すものであり、断面を示すものではない）。
【図３０】図２９に示す圧電素子付き基本構造体をＸＺ平面で切断した側断面図である。
【図３１】参考例として示す角速度センサの基本構造体を示す側断面図である。
【図３２】別な参考例として示す角速度センサの基本構造体を示す側断面図である。
【図３３】主振動子と副振動子とを有する単純なモデルを示す斜視図である。
【図３４】図３３に示すモデルにおける各振動子の駆動状態の一例を示す斜視図である。
【図３５】図３３に示すモデルにおける各振動子の駆動状態の別な一例を示す斜視図である。
【図３６】本発明の第５の実施形態に係る角速度センサの圧電素子付き基本構造体を示す上面図である（ハッチングは、圧電素子を示すものであり、断面を示すものではない）。
【図３７】図３６に示す圧電素子付き基本構造体をＸＺ平面で切断した側断面図である。
【図３８】図３６および図３７に示す圧電素子付き基本構造体を有する角速度センサに用いられる回路の一例を示す回路図である。
【図３９】図３６および図３７に示す圧電素子付き基本構造体を有する角速度センサの駆動状態の一例を示す側断面図である。
【図４０】図３６および図３７に示す圧電素子付き基本構造体を有する角速度センサの駆動状態の別な一例を示す側断面図である。
【図４１】本発明の第５の実施形態の変形例を示す上面図である（ハッチングは、圧電素子を示すものであり、断面を示すものではない）。
【符号の説明】
【０２６１】
２１〜２４：差分回路
３０，３５：駆動制御回路
３１：交流信号源
４０，４５：角速度検出回路
９１：主振動子
９２：副振動子
９３：接続部材
１００：従来の角速度センサの基本構造体
１１０：重錘体（振動子）
１２０〜１５０：架橋部
１６０：台座
１８０：装置筐体
２００：本発明の第１の実施形態に係る角速度センサの基本構造体
２００′：本発明の第１の実施形態の変形例に係る角速度センサの基本構造体
２００＊：参考例に係る角速度センサの基本構造体
２１０：中心部重錘体（主振動子）
２２１：Ｘ軸正側内側架橋部（内側接続部材）
２２２：Ｘ軸正側外側架橋部（外側接続部材）
２２５，２２５′：Ｘ軸正側重錘体（副振動子）
２２５＊：Ｕ字状架橋部
２３１：Ｙ軸正側内側架橋部（内側接続部材）
２３２：Ｙ軸正側外側架橋部（外側接続部材）
２３５：Ｙ軸正側重錘体（副振動子）
２４１：Ｘ軸負側内側架橋部（内側接続部材）
２４２：Ｘ軸負側外側架橋部（外側接続部材）
２４５，２４５′：Ｘ軸負側重錘体（副振動子）
２４５＊：Ｕ字状架橋部
２５１：Ｙ軸負側内側架橋部（内側接続部材）
２５２：Ｙ軸負側外側架橋部（外側接続部材）
２５５：Ｙ軸負側重錘体（副振動子）
２６０：台座
２８０：装置筐体
３００：本発明の第２の実施形態に係る角速度センサの基本構造体
３００＊：参考例に係る角速度センサの基本構造体
３１０：中心部重錘体（主振動子）
３２１：Ｘ軸正側内側架橋部（内側接続部材）
３２２：Ｘ軸正側中間架橋部（中間接続部材）
３２３：Ｘ軸正側外側架橋部（外側接続部材）
３２５：Ｘ軸正側内側重錘体（副振動子）
３２５＊：Ｕ字状架橋部
３２６：Ｘ軸正側外側重錘体（副振動子）
３２６＊：Ｕ字状架橋部
３３１：Ｙ軸正側内側架橋部（内側接続部材）
３３２：Ｙ軸正側中間架橋部（中間接続部材）
３３３：Ｙ軸正側外側架橋部（外側接続部材）
３３５：Ｙ軸正側内側重錘体（副振動子）
３３６：Ｙ軸正側外側重錘体（副振動子）
３４１：Ｘ軸負側内側架橋部（内側接続部材）
３４２：Ｘ軸負側中間架橋部（中間接続部材）
３４３：Ｘ軸負側外側架橋部（外側接続部材）
３４５：Ｘ軸負側内側重錘体（副振動子）
３４５＊：Ｕ字状架橋部
３４６：Ｘ軸負側外側重錘体（副振動子）
３４６＊：Ｕ字状架橋部
３４１：Ｙ軸負側内側架橋部（内側接続部材）
３４２：Ｙ軸負側中間架橋部（中間接続部材）
３４３：Ｙ軸負側外側架橋部（外側接続部材）
３４５：Ｙ軸負側内側重錘体（副振動子）
３４６：Ｙ軸負側外側重錘体（副振動子）
３６０：台座
３８０：装置筐体
４００：本発明の第３の実施形態に係る角速度センサの基本構造体
４１０：中心部重錘体（主振動子）
４２１：内側板状構造体（内側接続部材）
４２２：中間板状構造体（中間接続部材）
４２３：外側板状構造体（外側接続部材）
４２５：内側環状重錘体（副振動子）
４２６：外側環状重錘体（副振動子）
４６０：台座
４８０：装置筐体
５００：本発明の第４の実施形態に係る角速度センサの基本構造体
５１０：中心部重錘体（主振動子）
５２１：Ｘ軸正側内側架橋部（内側接続部材）
５２２：Ｘ軸正側外側架橋部（外側接続部材）
５２５：環状重錘体（副振動子）
５３１：Ｙ軸正側内側架橋部（内側接続部材）
５３２：Ｙ軸正側外側架橋部（外側接続部材）
５４１：Ｘ軸負側内側架橋部（内側接続部材）
５４２：Ｘ軸負側外側架橋部（外側接続部材）
５４１：Ｙ軸負側内側架橋部（内側接続部材）
５４２：Ｙ軸負側外側架橋部（外側接続部材）
５６０：台座
５８０：装置筐体
Ａ：振動の振幅値
ｄ：位相差／遅延時間
ＥＬ：下方電極
ＥＬ′：共通導電層
ＥＵ：上方電極
Ｆｘ：Ｘ軸方向の力
Ｆｚ：Ｚ軸方向の力
Ｇ１〜Ｇ４：溝部
Ｇ１ａ〜Ｇ４ｂ：溝部
Ｇ１５，Ｇ２０，Ｇ２５，Ｇ３０，Ｇ３５：円環状溝部
Ｏ：ＸＹＺ三次元座標系の原点
Ｐ：圧電素子本体部
Ｐ′：共通圧電素子本体部
Ｑ１〜Ｑ４：着目点
ｔ：時間
Ｖ：電圧値
Ｖｐ：ピーク電圧
Ｗ１〜Ｗ４，Ｗ１１〜Ｗ４２：窓部
Ｘ，Ｙ，Ｚ：ＸＹＺ三次元座標系の各座標軸
Ｘａ，Ｘｂ：Ｘ軸の脇に配置され、Ｘ軸に平行な座標軸
Ｙａ，Ｙｂ：Ｙ軸の脇に配置され、Ｙ軸に平行な座標軸
Ｘ１１〜Ｘ１４：Ｘ軸上に配置された圧電素子
Ｘ２１〜Ｘ２４：Ｘａ軸上に配置された圧電素子
Ｘ３１〜Ｘ３４：Ｘｂ軸上に配置された圧電素子
Ｘ４１〜Ｘ４４：Ｘ軸上に配置された圧電素子
Ｘ５１〜Ｘ５４：Ｘ軸上に配置された圧電素子
Ｘ６１〜Ｘ６４：Ｘａ軸上に配置された圧電素子
Ｘ７１〜Ｘ７４：Ｘｂ軸上に配置された圧電素子
ｘ５１〜ｘ５４：Ｘ軸上に配置された圧電素子
ｘ６１〜ｘ６４：Ｘａ軸上に配置された圧電素子
ｘ７１〜ｘ７４：Ｘｂ軸上に配置された圧電素子
Ｙ１１〜Ｙ１４：Ｙ軸上に配置された圧電素子
Ｙ２１〜Ｙ２４：Ｙａ軸上に配置された圧電素子
Ｙ３１〜Ｙ３４：Ｙｂ軸上に配置された圧電素子
Ｙ４１〜Ｙ４４：Ｙ軸上に配置された圧電素子
Ｙ５１〜Ｙ５４：Ｙ軸上に配置された圧電素子
Ｙ６１〜Ｙ６４：Ｙａ軸上に配置された圧電素子
Ｙ７１〜Ｙ７４：Ｙｂ軸上に配置された圧電素子
ｙ５１〜ｙ５４：Ｙ軸上に配置された圧電素子
ｙ６１〜ｙ６４：Ｙａ軸上に配置された圧電素子
ｙ７１〜ｙ７４：Ｙｂ軸上に配置された圧電素子
φ１，φ２：交流電圧信号
ωｘ，ωｙ：角速度
【図２】
0005202019.tif 000002
【図４】
0005202019.tif 000003
【図６】
0005202019.tif 000004
【図７】
0005202019.tif 000005
【図８】
0005202019.tif 000006
【図９】
0005202019.tif 000007
【図１０】
0005202019.tif 000008
【図１２】
0005202019.tif 000009
【図１３】
0005202019.tif 000010
【図１４】
0005202019.tif 000011
【図１５】
0005202019.tif 000012
【図１６】
0005202019.tif 000013
【図１８】
0005202019.tif 000014
【図１９】
0005202019.tif 000015
【図２０】
0005202019.tif 000016
【図２１】
0005202019.tif 000017
【図２２】
0005202019.tif 000018
【図２３】
0005202019.tif 000019
【図２４】
0005202019.tif 000020
【図２５】
0005202019.tif 000021
【図２６】
0005202019.tif 000022
【図２８】
0005202019.tif 000023
【図２９】
0005202019.tif 000024
【図３０】
0005202019.tif 000025
【図３１】
0005202019.tif 000026
【図３２】
0005202019.tif 000027
【図３３】
0005202019.tif 000028
【図３４】
0005202019.tif 000029
【図３５】
0005202019.tif 000030
【図３６】
0005202019.tif 000031
【図３７】
0005202019.tif 000032
【図３８】
0005202019.tif 000033
【図３９】
0005202019.tif 000034
【図４０】
0005202019.tif 000035
【図４１】
0005202019.tif 000036
【図１】
0005202019.tif 000037
【図３】
0005202019.tif 000038
【図５】
0005202019.tif 000039
【図１１】
0005202019.tif 000040
【図１７】
0005202019.tif 000041
【図２７】
0005202019.tif 000042