(57)【要約】【課題】加速度の影響を低減し、検出特性の優れた角速度センサー、この角速度センサーを備えている電子デバイス、電子機器および移動体を提供する。【解決手段】角速度センサー１は、環部２０、４本の駆動腕部４１〜４４、２本の第１検出腕部５１，５２、２本の第２検出腕部５３，５４、および２本の第３検出腕部５５，５６を備え、４本の駆動腕部４１〜４４が駆動部４０であり、２本の第１検出腕部５１，５２がＸ軸回りの角速度を検出する検出部５０であり、２本の第２検出腕部５３，５４がＹ軸回りの角速度を検出する検出部５０であり、２本の第３検出腕部５５，５６がＺ軸回りの角速度を検出する検出部５０であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交する３本の仮想軸を、それぞれＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸としたときに、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸とで規定されるＸＹ平面に沿って、
前記Ｚ軸方向から見て前記Ｘ軸と前記Ｙ軸との交点を囲んで延在している環部と、
前記交点から前記Ｘ軸と前記Ｙ軸とで区切られた４つの仮想領域のそれぞれに放射状に延びる４本の仮想線と前記環部との交差部のそれぞれから、前記環部の内側および外側の少なくとも一方に延びている４本の駆動腕部と、
前記Ｙ軸と前記環部との交差部のそれぞれから、前記Ｙ軸に沿って前記環部の内側および外側の少なくとも一方に延びている２本の第１検出腕部と、
前記Ｘ軸と前記環部との交差部のそれぞれから、前記Ｘ軸に沿って前記環部の内側および外側の少なくとも一方に延びている２本の支持腕部と、
前記２本の支持腕部のそれぞれから、前記支持腕部の延出方向と交差する方向に延びている第２検出腕部と、
前記第２検出腕部と接続し、前記第２検出腕部の延出方向と反対方向に延びている２本の第３検出腕部と、を備え、
前記４本の駆動腕部が駆動部であり、
前記第１検出腕部が前記Ｘ軸回りの角速度を検出する検出部であり、
前記第２検出腕部が前記Ｙ軸回りの角速度を検出する検出部であり、
前記第３検出腕部が前記Ｚ軸回りの角速度を検出する検出部であることを特徴とする角速度センサー。
【請求項２】
前記４本の仮想線は、それぞれ前記Ｘ軸又は前記Ｙ軸に対して４５度の角度であることを特徴とする請求項１に記載の角速度センサー。
【請求項３】
前記Ｚ軸方向から見て前記交点を含んで前記環部の内側に延在している基部と、
前記基部の＋Ｘ側の端部および−Ｘ側の端部から、それぞれ前記Ｘ軸上に延び、前記基部と前記環部とを接続する支持部と、を更に備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の角速度センサー。
【請求項４】
前記４本の駆動腕部は、それぞれ対応する前記仮想線上に延びていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の角速度センサー。
【請求項５】
各構成要素の主要材料は、水晶であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の角速度センサー。
【請求項６】
前記水晶の機械軸である結晶Ｙ軸が、前記仮想軸の前記Ｙ軸に沿っていることを特徴とする請求項５に記載の角速度センサー。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の角速度センサーと、
前記角速度センサーと電気的に接続されている回路素子と、
前記角速度センサーと前記回路素子とを収容するパッケージと、を備えていることを特徴とする電子デバイス。
【請求項８】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の角速度センサーを備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項９】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の角速度センサーを備えていることを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角速度センサー、この角速度センサーを備えている電子デバイス、電子機器および移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、角速度センサーは、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、車両における車体制御、カーナビゲーションシステムの自車位置検出、デジタルカメラ、ビデオカメラおよび携帯電話の振動制御補正（いわゆる手振れ補正）等に用いられている。これら電子機器の小型化や高性能化に伴い、角速度センサーに対しても小型化や高性能化が要求されている。
【０００３】
これに対し、駆動用や検出用の振動腕を有する角速度センサー用の振動素子を小型化すると、各振動腕に設けられる電極の面積が小さくなるため、Ｑ値が低下し、検出感度が劣化してしまうという問題があった。そのため、特許文献１では、各振動腕に溝部を設けることで、電界効率を高めＱ値を向上し、検出感度を向上していることが開示されている。
特許文献１では、リング状の圧電体の両面に駆動用電極と検出電極とを設けて振動子を構成した振動ジャイロ（角速度センサー）が開示されており、リング状の圧電体を用いることにより、駆動、検出周波数が低くなり、検出感度が向上することから、同一感度にすれば他の構成より小型化できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３０４４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の角速度センサーは、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸方向である３軸方向の加速度の影響を低減する構成となっていないため、３軸方向の加速度により、検出感度などを含む検出特性（検出精度）が劣化するという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］本適用例に係る角速度センサーは、互いに直交する３本の仮想軸を、それぞれＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸としたときに、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸とで規定されるＸＹ平面に沿って、前記Ｚ軸方向から見て前記Ｘ軸と前記Ｙ軸との交点を囲んで延在している環部と、前記交点から前記Ｘ軸と前記Ｙ軸とで区切られた４つの仮想領域のそれぞれに放射状に延びる４本の仮想線と前記環部との交差部のそれぞれから、前記環部の内側および外側の少なくとも一方に延びている４本の駆動腕部と、前記Ｙ軸と前記環部との交差部のそれぞれから、前記Ｙ軸に沿って前記環部の内側および外側の少なくとも一方に延びている２本の第１検出腕部と、前記Ｘ軸と前記環部との交差部のそれぞれから、前記Ｘ軸に沿って前記環部の内側および外側の少なくとも一方に延びている２本の支持腕部と、前記２本の支持腕部のそれぞれから、前記支持腕部の延出方向と交差する方向に延びている第２検出腕部と、前記第２検出腕部と接続し、前記第２検出腕部の延出方向と反対方向に延びている２本の第３検出腕部と、を備え、前記４本の駆動腕部が駆動部であり、前記第１検出腕部が前記Ｘ軸回りの角速度を検出する検出部であり、前記第２検出腕部が前記Ｙ軸回りの角速度を検出する検出部であり、前記第３検出腕部が前記Ｚ軸回りの角速度を検出する検出部であることを特徴とする。
【０００８】
本適用例によれば、角速度センサーは、片持ち梁状の、４本の駆動腕部を駆動部とし、この駆動振動状態で、Ｘ軸回りの角速度ωによるコリオリ力によって生じる主面と交わる方向（Ｚ軸方向）の振動を検出する電極構成を有する２本の第１検出腕部である検出部を備えているため、Ｘ軸回りの角速度ωを検出することができる。また、Ｙ軸回りの角速度ωによるコリオリ力によって生じる主面と交わる方向（Ｚ軸方向）の振動を検出する電極構成を有する２本の第２検出腕部である検出部を備えているため、Ｙ軸回りの角速度ωを検出することができる。更に、Ｚ軸回りの角速度ωによるコリオリ力によって生じる主面に沿った方向の振動を検出する電極構成を有する２本の第３検出腕部である検出部を備えているため、Ｚ軸回りの角速度ωを検出することができる。
従って、角速度センサー１は、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の３軸回りの角速度を検出することができる。
【０００９】
また、角速度センサーは、駆動振動状態で、Ｘ軸方向の加速度ａによって生じる主面に沿った方向の振動を検出する電極構成を有する２本の第３検出腕部を備えているため、Ｘ軸方向の加速度ａを検出することができ、２本の第３検出腕部のそれぞれの電荷の差を取り出すことにより、Ｘ軸方向の加速度ａによるノイズ成分を低減することができる。また、Ｙ軸方向の加速度ａによって生じる主面に沿った方向の振動を検出する電極構成を有する２本の第３検出腕部を備えているため、Ｙ軸方向の加速度ａを検出することができ、２本の第３検出腕部のそれぞれの電荷の差を取り出すことにより、Ｙ軸方向の加速度ａによるノイズ成分を低減することができる。更に、Ｚ軸方向の加速度ａによって生じる主面と交わった方向（Ｚ軸方向）の振動を検出する電極構成を有する２本の第１検出腕部および第２検出腕部を備えているため、Ｚ軸方向の加速度ａを検出することができ、２本の第１検出腕部および２本の第２検出腕部のそれぞれの電荷の差を取り出すことにより、Ｚ軸方向の加速度ａによるノイズ成分を低減することができる。
この結果、角速度センサー１は、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の３軸回りの角速度を検出することができ、且つＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の３軸方向の加速度ａによるノイズ成分を低減することができるので、３軸回りの角速度の検出特性（特に検出精度）を向上させることができる。
【００１０】
［適用例２］上記適用例に係る角速度センサーにおいて、前記４本の仮想線は、それぞれ前記Ｘ軸又は前記Ｙ軸に対して４５度の角度であることを特徴とする。
【００１１】
本適用例によれば、角速度センサーは、４本の仮想線が、それぞれＸ軸又はＹ軸に対して４５度の角度であることから、４本の駆動腕部をＸ軸又はＹ軸に対して対称形状とすることが可能となる。
この結果、角速度センサーは、駆動振動のバランスが良好となることから、検出時における不要振動の発生を抑制でき、検出特性を向上させることができる。
【００１２】
［適用例３］上記適用例に係る角速度センサーにおいて、前記Ｚ軸方向から見て前記交点を含んで前記環部の内側に延在している基部と、前記基部の＋Ｘ側の端部および−Ｘ側の端部から、それぞれ前記Ｘ軸上に延び、前記基部と前記環部とを接続する支持部と、を更に備えていることを特徴とする。
【００１３】
本適用例によれば、角速度センサーは、環部の内側に延在している基部と、基部と環部とを接続する支持部と、を更に備えていることから、各腕部の駆動振動および検出振動が基部にまで伝播しにくい。
この結果、角速度センサーは、基部を外部部材に固定することにより、振動エネルギーの外部への漏洩を抑制できることから、Ｑ値（振動の状態を現す無次元数であって、この値が大きいほど振動が安定であることを意味する）が向上し検出感度を向上させることができる。
【００１４】
［適用例４］上記適用例に係る角速度センサーにおいて、前記４本の駆動腕部は、それぞれ対応する前記仮想線上に延びていることを特徴とする。
【００１５】
本適用例によれば、角速度センサーは、４本の駆動腕部が、それぞれ対応する仮想線上に延びていることから、各駆動腕部の駆動振動のバランスがよく、検出時における不要振動の発生を抑制でき、検出特性を向上させることができる。
【００１６】
［適用例５］上記適用例に係る角速度センサーにおいて、各構成要素の主要材料は、水晶であることを特徴とする。
【００１７】
本適用例によれば、角速度センサーは、各構成要素の主要材料が水晶であることから、その物性により高いＱ値が得られるとともに、温度特性に優れる（具体的には、環境温度の変化に対する検出特性の変化を、他の材料と比較して小さくできる）。
【００１８】
［適用例６］上記適用例に係る角速度センサーにおいて、前記水晶の機械軸である結晶Ｙ軸が、前記仮想軸の前記Ｙ軸に沿っていることを特徴とする。
【００１９】
本適用例によれば、角速度センサーは、水晶の機械軸である結晶Ｙ軸が、仮想軸のＹ軸に沿っていることから、例えば、角速度検出時に生じる電界の方向が第１検出腕部および第２検出腕部の延在方向と略直交し、検出部における電荷（検出信号）の取り出しを効率よく行うことができる。また、主面に沿った振動に対して第３検出腕部は、主面とおよび側面の４面に電極が設けられているため、検出部における電荷（検出信号）の取り出しを効率よく行うことができる。
この結果、角速度センサー１は、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の３軸回りの検出感度を向上させることができる。
また、角速度センサーは、駆動部の４本の駆動腕部を、結晶Ｙ軸に対して対称位置に設ける構成が可能なことから、例えば、４本の駆動腕部の振動特性を互いに近似又は一致させ易く、駆動部の駆動振動が安定し、Ｑ値を向上させることができる。
【００２０】
［適用例７］本適用例に係る電子デバイスは、上記適用例のいずれかに記載の角速度センサーと、前記角速度センサーと電気的に接続されている回路素子と、前記角速度センサーと前記回路素子とを収容するパッケージと、を備えていることを特徴とする。
【００２１】
本適用例によれば、本構成の電子機器は、上記適用例のいずれかに記載の角速度センサーを備えていることから、上記適用例のいずれかに記載の効果を奏する電子デバイスを提供できる。
【００２２】
［適用例８］本適用例に係る電子機器は、上記適用例のいずれかに記載の角速度センサーを備えていることを特徴とする。
【００２３】
本適用例によれば、本構成の電子機器は、上記適用例のいずれかに記載の角速度センサーを備えていることから、上記適用例のいずれかに記載の効果を奏する電子機器を提供できる。
【００２４】
［適用例９］本適用例に係る移動体は、上記適用例のいずれかに記載の角速度センサーを備えていることを特徴とする。
【００２５】
本適用例によれば、本構成の移動体は、上記適用例のいずれかに記載の角速度センサーを備えていることから、上記適用例のいずれかに記載の効果を奏する移動体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る角速度センサーの概略構成を示す模式平面図。
【図２】図１中のＡ−Ａ線での模式断面図。
【図３】図１中のＢ−Ｂ線での模式断面図。
【図４】本発明の第１実施形態に係る角速度センサーの駆動振動状態を示す模式平面図。
【図５】第１実施形態に係る角速度センサーのＸ軸回りの角速度を検出する検出振動状態を示す模式平面図。
【図６】第１実施形態に係る角速度センサーのＹ軸回りの角速度を検出する検出振動状態を示す模式平面図。
【図７】第１実施形態に係る角速度センサーのＺ軸回りの角速度を検出する検出振動状態を示す模式平面図。
【図８】第１実施形態に係る角速度センサーのＸ軸方向の加速度を検出する検出振動状態を示す模式平面図。
【図９】第１実施形態に係る角速度センサーのＹ軸方向の加速度を検出する検出振動状態を示す模式平面図。
【図１０】第１実施形態に係る角速度センサーのＺ軸方向の加速度を検出する検出振動状態を示す模式平面図。
【図１１】第１実施形態に係る角速度センサーの駆動部および検出部の模式断面図。
【図１２】第１実施形態に係る角速度センサーの検出部の模式断面図。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る角速度センサーの概略構成を示す模式平面図。
【図１４】本発明の第３実施形態に係る角速度センサーの概略構成を示す模式平面図。
【図１５】本発明の第４実施形態に係る角速度センサーの概略構成を示す模式平面図。
【図１６】本発明の第５実施形態に係る角速度センサーの概略構成を示す模式平面図。
【図１７】本発明に係る角速度センサーを備えている電子デバイスの概略構成を示す模式平面図。
【図１８】図１７中のＣ−Ｃ線での模式断面図。
【図１９】本発明に係る角速度センサーを備えている電子機器としてのモバイル型（又はノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す模式斜視図。
【図２０】本発明に係る角速度センサーを備えている電子機器としての携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す模式斜視図。
【図２１】本発明に係る角速度センサーを備えている電子機器としてのデジタルカメラの構成を示す斜視図。
【図２２】本発明に係る角速度センサーを備えている移動体としての自動車の構成を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際の構成要素とは適宜に異ならせて記載する場合がある。
【００２８】
［角速度センサー］
＜第１実施形態＞
（角速度センサーの構成）
最初に、本発明の第１実施形態に係る角速度センサーの一例として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の３軸回りの角速度を検出する角速度センサーを挙げ、その概略構成について、図１〜図３を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る角速度センサーの概略構成を示す模式平面図である。図２は、図１中のＡ−Ａ線での模式断面図である。図３は、図１中のＢ−Ｂ線での模式断面図である。なお、図１では、配線パターンを省略してある。
【００２９】
図１に示すように、角速度センサー１は、互いに直交する３本の仮想軸を、それぞれＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸としたときに、Ｘ軸とＹ軸とで規定されるＸＹ平面に沿って、Ｚ軸方向（Ｚ軸に沿った方向）から見てＸ軸とＹ軸との交点Ｏを囲んで延在している環部２０と、交点ＯからＸ軸とＹ軸とで区切られた４つの仮想領域のそれぞれに、放射状に延びる４本の仮想線Ｌ１〜Ｌ４と環部２０との交差部のそれぞれから、環部２０の内側に延びている４本の駆動腕部４１〜４４と、Ｙ軸と環部２０との交差部のそれぞれから、Ｙ軸に沿って環部２０の内側に延びている２本の第１検出腕部５１，５２と、Ｘ軸と環部２０との交差部のそれぞれから、Ｘ軸に沿って環部２０の外側に延びている２本の支持腕部７０と、２本の支持腕部のそれぞれから、支持腕部７０の延出方向（Ｘ軸方向）と交差する方向（Ｙ軸方向）に延びている第２検出腕部５３，５４と、第２検出腕部５３，５４の延出方向（Ｙ軸方向）と反対方向に延びている第３検出腕部５５，５６と、を備えている。
【００３０】
仮想線Ｌ１〜Ｌ４は、それぞれＸ軸又はＹ軸に対して４５度の角度である。
角速度センサー１は、４本の駆動腕部４１〜４４が駆動部４０であり、２本の第１検出腕部５１，５２がＸ軸回りの角速度を検出する検出部５０であり、２本の第２検出腕部５３，５４がＹ軸回りの角速度を検出する検出部５０であり、２本の第３検出腕部５５，５６がＺ軸回りの角速度を検出する検出部５０である。
【００３１】
なお、４本の駆動腕部４１〜４４は、それぞれ対応する仮想線Ｌ１〜Ｌ４上に延び、２本の第１検出腕部５１，５２は、Ｙ軸上に延び、２本の第２検出腕部５３，５４および２本の第３検出腕部５５，５６は、Ｙ軸に沿って延びている。また、−Ｘ軸側の支持腕部７０には、＋Ｙ軸方向に延びている第２検出腕部５３と−Ｙ軸方向に延びている第３検出腕部５５とが接続され、＋Ｘ軸側の支持腕部７０には、−Ｙ軸方向に延びている第２検出腕部５４と＋Ｙ軸方向に延びている第３検出腕部５６とが接続されている。
【００３２】
角速度センサー１は、Ｚ軸方向から見て交点Ｏを含んで環部２０の内側に延在している基部１０と、基部１０の＋Ｘ側の端部および−Ｘ側の端部から、それぞれＸ軸上に延び、基部１０と環部２０とを接続する支持部３０と、を更に備えている。
【００３３】
角速度センサー１は、上記各構成要素が一体で平板状に形成され、その主要材料には、水晶が用いられている。角速度センサー１は、フォトリソグラフィー技術、エッチング技術などを用いて精度よく形成されている。
角速度センサー１は、水晶の原石などから、水晶の光軸である結晶Ｚ軸に対して略直交する面に沿って切り出され、結晶Ｚ軸が仮想軸のＺ軸に略沿い、水晶の機械軸である結晶Ｙ軸が、仮想軸のＹ軸に沿うように形成されている。
なお、角速度センサー１を構成する平板は、水晶からの切り出し角度の誤差を、結晶Ｘ軸、結晶Ｙ軸および結晶Ｚ軸の各々につき多少の範囲で許容できる。例えば、平板は、結晶Ｘ軸を中心に０度から７度の範囲で回転して切り出したものを使用することができる。これは、結晶Ｙ軸および結晶Ｚ軸についても同様である。
【００３４】
角速度センサー１の駆動腕部４１〜４４、第１検出腕部５１，５２、第２検出腕部５３，５４、および第３検出腕部５５，５６（以下、各腕部４１〜４４，５１〜５６ともいう）は、略角柱状に形成されている。なお、その先端には、錘部が設けられていてもよい。
詳述すると、錘部は、各腕部４１〜４４，５１〜５６の腕幅（Ｚ軸方向から見て各腕部４１〜４４，５１〜５６の延在方向と直交する方向の大きさ）より幅広く、ハンマー状に形成されている。なお、錘部のＺ軸方向の大きさ（厚さ）は、各腕部４１〜４４，５１〜５６と同じに形成されている。
【００３５】
また、各腕部４１〜４４，５１〜５６は、ＸＹ平面に沿った２つの面である主面Ｆ１，Ｆ２の少なくとも一方又は両方に、各腕部４１〜４４，５１〜５６の延在方向に沿って延びる溝部が設けられていてもよい。
詳述すると、溝部は、各腕部４１〜４４，５１〜５６の断面形状がＨ字状になるように形成されている。なお、溝部は、各腕部４１〜４４，５１〜５６の根元から、錘部の付け根まで設けられていることが好ましい。
【００３６】
図２および図３に示すように、角速度センサー１の各腕部４１〜４４，５１〜５６には、駆動用および検出用の電極が設けられている。
図２に示すように、駆動部４０である駆動腕部４１〜４４には、主面Ｆ１に駆動電極４６、主面Ｆ２に駆動電極４７が設けられ、主面Ｆ１と主面Ｆ２とをつなぐ側面Ｓ１，Ｓ２に駆動電極４８，４９がそれぞれ設けられている。
駆動電極４６および駆動電極４７は、互いに電気的に接続され、駆動電極４８および駆動電極４９は、互いに電気的に接続されている。
【００３７】
そのため、このような電極構成にすると、駆動電極４６，４７と駆動電極４８，４９との間に外部から駆動信号（交番電圧）を印加し、主面Ｆ１（ＸＹ平面）に沿う方向に屈曲振動（面内屈曲振動）させることができる。また、逆に、主面Ｆ１（ＸＹ平面）に沿う方向に屈曲振動（面外屈曲振動）させることで、駆動電極４６，４７と駆動電極４８，４９との間に電荷を発生させることができる。
なお、図示のように、駆動電極４８および駆動電極４９は、製造上の都合などによって、主面Ｆ１，Ｆ２に若干回り込んでもよい。
【００３８】
図３に示すように、Ｘ軸回りの角速度ωを検出する検出部５０である第１検出腕部５１，５２およびＹ軸回りの角速度ωを検出する検出部５０である第２検出腕部５３，５４には、主面Ｆ１に検出電極５７，６０、主面Ｆ２に検出電極５８，５９がそれぞれ設けられている。
ここで、検出電極５７および検出電極５８は、互いに電気的に接続され、検出電極５９および検出電極６０は、互いに電気的に接続されている。
そのため、このような電極構成にすると、検出電極５７，５８と検出電極５９，６０との間に外部から駆動信号（交番電圧）を印加し、主面Ｆ１と交差する方向（Ｚ軸方向）に屈曲振動（面外屈曲振動）させることができる。また、逆に、主面Ｆ１と交差する方向（Ｚ軸方向）に屈曲振動（面外屈曲振動）させることで、検出電極５７，５８と検出電極５９，６０との間に電荷を発生させることができる。
【００３９】
なお、Ｚ軸回りの角速度ωを検出する検出部５０である第３検出腕部５５，５６には、図２に示す駆動腕部４１〜４４と同じ構成で検出電極５７〜６０が設けられている。
図２を用いて詳述すると、主面Ｆ１の駆動電極４６の位置に検出電極５７が、主面Ｆ２の駆動電極４７の位置に検出電極５８が設けられ、主面Ｆ１と主面Ｆ２とをつなぐ側面Ｓ１，Ｓ２の駆動電極４８，４９の位置に検出電極５９，６０がそれぞれ設けられている。
検出電極５７および検出電極５８は、互いに電気的に接続され、検出電極５９および検出電極６０は、互いに電気的に接続されている。
【００４０】
駆動電極４６〜４９および検出電極５７〜６０は、配線パターン（図示せず）により環部２０、支持部３０を経由して、図１に示す基部１０の主面Ｆ１に設けられている複数の接続端子８０と接続されている。
駆動電極４６〜４９、検出電極５７〜６０、配線パターン、および接続端子８０は、蒸着法、スパッタリング法などの成膜技術、フォトリソグラフィー技術、エッチング技術などを用いて、例えば、Ｃｒを下地層とし、その上にＡｕが積層された構成の金属被膜からなる。
なお、駆動電極４６〜４９および検出電極５７〜６０は、各腕部４１〜４４，５１〜５６の根元から、各腕部４１〜４４，５１〜５６の長さの半分以上に亘って設けられていることが、効率的な駆動および検出の観点から好ましい。
【００４１】
角速度センサー１は、基部１０の主面Ｆ２が、例えば、水平面に沿うように外部部材に固定され、接続端子８０と外部部材の端子とが、金属ワイヤー（図示せず）などで電気的に接続された状態で、外部から印加されるＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の３軸回りの角速度を検出する。
【００４２】
（角速度センサーの角速度に対する動作）
ここで、角速度センサー１のＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の３軸回りの角速度に対する動作について説明する。
図４〜図７は、角速度センサーの角速度に対する動作について説明する模式平面図である。図４は、角速度センサーの駆動振動状態を示す模式平面図である。図５は、角速度センサーのＸ軸回りの角速度を検出する検出振動状態を示す模式平面図である。図６は、角速度センサーのＹ軸回りの角速度を検出する検出振動状態を示す模式平面図である。図７は、角速度センサーのＺ軸回りの角速度を検出する検出振動状態を示す模式平面図である。なお、図５および図６において、○で囲んだ黒点の記号は、＋Ｚ軸方向への変位を示し、○で囲んだ×の記号は、−Ｚ軸方向への変位を示している。
【００４３】
図４に示すように、角速度センサー１は、外部からの駆動信号（交番電圧）の、駆動部４０である駆動腕部４１〜４４の駆動電極４６〜４９（図２参照）への入力により、駆動腕部４１〜４４が、逆圧電効果によって主面Ｆ１（ＸＹ平面）に沿って黒矢印方向および白矢印方向へ交互に所定の周波数で屈曲振動（面内屈曲振動）する。
この際、駆動腕部４１と駆動腕部４２および駆動腕部４３と駆動腕部４４は、互いに逆方向へ屈曲振動する（逆相で屈曲振動する）。詳述すると、駆動腕部４１と駆動腕部４２および駆動腕部４３と駆動腕部４４は、互いに離れる方向（黒矢印方向）と、互いに近づく方向（白矢印方向）とに交互に屈曲振動する。
【００４４】
図４に示すような駆動振動状態で、Ｘ軸回りに角速度ωが印加されると、図５に示すように、駆動腕部４１〜４４にコリオリ力が働き、駆動腕部４１および駆動腕部４２と駆動腕部４３および駆動腕部４４とは、主面Ｆ１と交差する方向（Ｚ軸方向）に、互いに逆方向へ屈曲振動する（逆相で屈曲振動する）。詳述すると、駆動腕部４１および駆動腕部４２と駆動腕部４３および駆動腕部４４とは、−Ｚ軸方向と、＋Ｚ軸方向とに交互に屈曲振動する。
これに連動して、検出部５０である第１検出腕部５１，５２が主面Ｆ１と交差する方向（Ｚ軸方向）へ屈曲振動する。詳述すると、第１検出腕部５１が＋Ｚ軸方向へ振動したときに、第１検出腕部５２は−Ｚ軸方向へ振動し、第１検出腕部５１が−Ｚ軸方向へ振動したときに、第１検出腕部５２は＋Ｚ軸方向へ振動する。
換言すれば、駆動腕部４１，４２が−Ｚ軸方向へ振動したとき、第１検出腕部５１は＋Ｚ軸方向へ振動する。駆動腕部４３，４４が＋Ｚ軸方向へ振動したとき、第１検出腕部５２は−Ｚ軸方向へ振動する。逆に、駆動腕部４１，４２が＋Ｚ軸方向へ振動したとき、第１検出腕部５１は−Ｚ軸方向へ振動する。駆動腕部４３，４４が−Ｚ軸方向へ振動したとき、第１検出腕部５２は＋Ｚ軸方向へ振動する。
【００４５】
角速度センサー１は、検出部５０である第１検出腕部５１，５２が互いに逆相で屈曲振動することから、第１検出腕部５１，５２の振動による圧電効果に伴って、図３に示す第１検出腕部５１の検出電極５７，５９間，５８，６０間に生じる電荷と、第１検出腕部５２の検出電極５７，５９間，５８，６０間に生じる電荷との差を加算することにより、Ｘ軸回りの角速度ωを導出することができる。
【００４６】
次に、図４に示すような駆動振動状態で、Ｙ軸回りに角速度ωが印加されると、図６に示すように、駆動腕部４１〜４４にコリオリ力が働き、駆動腕部４１および駆動腕部４４と駆動腕部４２および駆動腕部４３とは、主面Ｆ１と交差する方向（Ｚ軸方向）に、互いに逆方向へ屈曲振動（面外屈曲振動）する（逆相で屈曲振動する）。詳述すると、駆動腕部４１および駆動腕部４４と駆動腕部４２および駆動腕部４３とは、＋Ｚ軸方向と、−Ｚ軸方向とに交互に屈曲振動する。
これに連動して、検出部５０である第２検出腕部５３，５４および第３検出腕部５５，５６が主面Ｆ１と交差する方向（Ｚ軸方向）へ屈曲振動する。詳述すると、第２検出腕部５３および第３検出腕部５５が＋Ｚ軸方向へ振動したときに、第２検出腕部５４および第３検出腕部５６は−Ｚ軸方向へ振動し、第２検出腕部５３および第３検出腕部５５が−Ｚ軸方向へ振動したときに、第２検出腕部５４および第３検出腕部５６は＋Ｚ軸方向へ振動する。
換言すれば、駆動腕部４１，４４が＋Ｚ軸方向へ振動したとき、第２検出腕部５３および第３検出腕部５５は＋Ｚ軸方向へ振動する。駆動腕部４２，４３が−Ｚ軸方向へ振動したとき、第２検出腕部５４および第３検出腕部５６は−Ｚ軸方向へ振動する。逆に、駆動腕部４１，４４が−Ｚ軸方向へ振動したとき、第２検出腕部５３および第３検出腕部５５は−Ｚ軸方向へ振動する。駆動腕部４２，４３が＋Ｚ軸方向へ振動したとき、第２検出腕部５４および第３検出腕部５６は＋Ｚ軸方向へ振動する。
【００４７】
角速度センサー１は、検出部５０である第２検出腕部５３，５４が互いに逆相でＺ軸方向へ屈曲振動することから、第２検出腕部５３，５４の振動による圧電効果に伴って、図３に示す第２検出腕部５３の検出電極５７，５９間，５８，６０間に生じる電荷と、第２検出腕部５４の検出電極５７，５９間，５８，６０間に生じる電荷との差を加算することにより、Ｙ軸回りの角速度ωを導出することができる。
【００４８】
なお、第３検出腕部５５，５６も互いに逆相でＺ軸方向へ屈曲振動（面外屈曲振動）することから、第３検出腕部５５，５６の振動による圧電効果に伴って、電極間に電荷が発生するが、前述したように、電極構成が駆動電極４６〜４９と同じなので、検出電極５７と検出電極５８間に生じる電荷は、検出電極５７と検出電極５８とが互いに電気的に接続されているため、取り出すことができない。
【００４９】
次に、図４に示すような駆動振動状態で、Ｚ軸回りに角速度ωが印加されると、図７に示すように、コリオリ力により、環部２０が仮想線Ｌ２（Ｌ４）に沿った方向と、仮想線Ｌ１（Ｌ３）に沿った方向とに交互に伸縮振動する。具体的には、環部２０が黒矢印方向と、白矢印方向とに交互に略楕円状に変形する振動である伸縮振動をする。
なお、図７の１点鎖線は、駆動振動状態における伸縮振動前の円環状の環部２０を示す。
【００５０】
環部２０の伸縮振動に連動して、検出部５０である第１検出腕部５１，５２、第２検出腕部５３，５４、および第３検出腕部５５，５６が主面Ｆ１に沿って黒矢印方向および白矢印方向へ屈曲振動（面内屈曲振動）する。詳述すると、第１検出腕部５１が＋Ｘ軸方向へ振動したときに、第１検出腕部５２は−Ｘ軸方向へ振動し（黒矢印）、第１検出腕部５１が−Ｘ軸方向へ振動したときに、第１検出腕部５２は＋Ｘ軸方向へ振動する（白矢印）。
換言すれば、環部２０が仮想線Ｌ１（Ｌ３）に沿った方向へ伸長したときに、第１検出腕部５１は＋Ｘ軸方向、第１検出腕部５２は−Ｘ軸方向へ振動し（黒矢印）、環部２０が仮想線Ｌ２（Ｌ４）に沿った方向へ伸長したときに、第１検出腕部５１は−Ｘ軸方向、第１検出腕部５２は＋Ｘ軸方向へ振動する（白矢印）。
【００５１】
角速度センサー１は、検出部５０である第３検出腕部５５，５６が互いに逆相で屈曲振動することから、第３検出腕部５５，５６の振動による圧電効果に伴って、前述したように、電極構成が図２に示す駆動電極４６〜４９と同じ構成を有する第３検出腕部５５の検出電極５７，５９間，５７，６０間，５８，５９間，５８，６０間に生じる電荷と、第３検出腕部５６の検出電極５７，５９間，５７，６０間，５８，５９間，５８，６０間に生じる電荷と、の差を加算することにより、Ｚ軸回りの角速度ωを導出することができる。
【００５２】
なお、第１検出腕部５１，５２および第２検出腕部５３，５４も互いに逆相で主面Ｆ１に沿って屈曲振動（面内屈曲振動）することから、屈曲振動による圧電効果に伴って、電荷が発生するが、電荷は、検出部５０の主面Ｆ１，Ｆ２上に形成されている電極と、検出部５０の側面Ｓ１，Ｓ２に形成されている電極と、の間に発生する。そのため、側面Ｓ１，Ｓ２に電極が形成されていない第１検出腕部５１，５２および第２検出腕部５３，５４では、屈曲振動によって発生する電荷を取り出すことができない。
【００５３】
ここで、環部２０の伸縮振動の際に、支持部３０と環部２０との接続部、および第１検出腕部５１，５２と環部２０との接続部は、伸縮振動の節（ふし）となっており殆ど変位しない。これにより、角速度センサー１は、環部２０の伸縮振動が、支持部３０を介して基部１０に伝播することが抑制され、基部１０から外部部材への振動エネルギーの漏洩が低減されている。
【００５４】
（角速度センサーの加速度ａに対する動作）
次に、角速度センサー１のＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の３軸方向の加速度ａに対する動作について説明する。
図８〜図１０は、角速度センサーの加速度ａに対する動作について説明する模式平面図である。図８は、角速度センサーのＸ軸方向の加速度ａを検出する検出振動状態を示す模式平面図である。図９は、角速度センサーのＹ軸方向の加速度ａを検出する検出振動状態を示す模式平面図である。図１０は、角速度センサーのＺ軸方向の加速度ａを検出する検出振動状態を示す模式平面図である。なお、図１０において、○で囲んだ黒点の記号は、＋Ｚ軸方向への変位を示し、○で囲んだ×の記号は、−Ｚ軸方向への変位を示している。
【００５５】
図４に示すような駆動振動状態で、角速度センサー１に＋Ｘ軸方向の加速度ａが加わると、図８に示すように、検出部５０である第１検出腕部５１，５２、第２検出腕部５３，５４、および第３検出腕部５５，５６（以下、各検出腕部５１〜５６ともいう）がすべて−Ｘ軸方向へ変位する（黒矢印）。このとき、各検出腕部５１〜５６には、圧電効果により主面Ｆ１，Ｆ２と側面Ｓ１，Ｓ２との間に電荷が発生するので、主面Ｆ１，Ｆ２と側面Ｓ１，Ｓ２とに検出電極５７〜６０を有する第３検出腕部５５，５６に加速度ａによるノイズ成分が発生することとなる。そのため、第３検出腕部５５の検出電極５７，５９間，５７，６０間，５８，５９間，５８，６０間に生じる電荷と、第３検出腕部５６の検出電極５７，５９間，５７，６０間，５８，５９間，５８，６０間に生じる電荷との差を取り出すことにより、Ｘ軸方向の加速度ａによるノイズ成分を低減することができる。
【００５６】
次に、図４に示すような駆動振動状態で、角速度センサー１に＋Ｙ軸方向の加速度ａが加わると、図９に示すように、検出部５０である第２検出腕部５３，５４および第３検出腕部５５，５６がＸ軸方向へ変位する（黒矢印）。第２検出腕部５３，５４は＋Ｘ軸方向へ、第３検出腕部５５，５６は−Ｘ軸方向へ変位する。このときは、Ｘ軸方向の加速度ａが加わった場合と同様に、第３検出腕部５５の検出電極５７，５９間，５７，６０間，５８，５９間，５８，６０間に生じる電荷と、第３検出腕部５６の検出電極５７，５９間，５７，６０間，５８，５９間，５８，６０間に生じる電荷との差を取り出すことにより、Ｙ軸方向の加速度ａによるノイズ成分を低減することができる。
【００５７】
次に、図４に示すような駆動振動状態で、角速度センサー１に＋Ｚ軸方向の加速度ａが加わると、図１０に示すように、検出部５０である第１検出腕部５１，５２、第２検出腕部５３，５４、および第３検出腕部５５，５６がすべて−Ｚ軸方向へ変位する。このとき、各検出腕部５１〜５６には、圧電効果により主面Ｆ１と主面Ｆ２との間に電荷が発生するので、主面Ｆ１と主面Ｆ２とに異なる極性の検出電極５７，５８と検出電極５９，６０とを有する第１検出腕部５１，５２および第２検出腕部５３，５４に加速度ａによるノイズ成分が発生することとなる。そのため、第１検出腕部５１の検出電極５７，５９間，５８，６０間に生じる電荷と第１検出腕部５２の検出電極５７，５９間，５８，６０間に生じる電荷との差と、第２検出腕部５３の検出電極５７，５９間，５８，６０間に生じる電荷と第２検出腕部５４の検出電極５７，５９間，５８，６０間に生じる電荷との差と、を取り出すことにより、Ｚ軸方向の加速度ａによるノイズ成分を低減することができる。
【００５８】
上述したように、第１実施形態の角速度センサー１は、円環状の環部２０と、４本の仮想線Ｌ１〜Ｌ４と環部２０との交差部から環部２０の内側に延びている４本の駆動腕部４１〜４４と、Ｙ軸と環部２０との交差部から環部２０の内側に延びている２本の第１検出腕部５１，５２と、Ｘ軸と環部２０との交差部のそれぞれから、Ｘ軸に沿って環部２０の外側に延びている２本の支持腕部７０と、２本の支持腕部７０のそれぞれから、支持腕部７０の延出方向と交差する方向に延びている第２検出腕部５３，５４と、第２検出腕部５３，５４の延出方向と反対方向に延びている第３検出腕部５５，５６と、を備えている。また、４本の駆動腕部４１〜４４は駆動部４０であり、２本の第１検出腕部５１，５２はＸ軸回りの角速度ωを検出する検出部５０であり、２本の第２検出腕部５３，５４はＹ軸回りの角速度ωを検出する検出部５０であり、２本の第３検出腕部５５，５６はＺ軸回りの角速度ωを検出する検出部５０である。
【００５９】
これにより、角速度センサー１は、片持ち梁状の、４本の駆動腕部４１〜４４を駆動部４０とし、この駆動振動状態で、Ｘ軸回りの角速度ωによるコリオリ力によって生じる主面Ｆ１と交わる方向（Ｚ軸方向）の振動を検出する電極構成を有する２本の第１検出腕部５１，５２により、Ｘ軸回りの角速度ωを検出することができる。また、Ｙ軸回りの角速度ωによるコリオリ力によって生じる主面Ｆ１と交わる方向（Ｚ軸方向）の振動を検出する電極構成を有する２本の第２検出腕部５３，５４により、Ｙ軸回りの角速度ωを検出することができる。更に、Ｚ軸回りの角速度ωによるコリオリ力によって生じる主面Ｆ１に沿った方向の振動を検出する電極構成を有する２本の第３検出腕部５５，５６により、Ｚ軸回りの角速度ωを検出することができる。
従って、角速度センサー１は、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の３軸回りの角速度を検出することができる。
【００６０】
角速度センサー１は、駆動振動状態で、Ｘ軸方向の加速度ａによって生じる主面Ｆ１に沿った方向の振動を検出する電極構成を有する２本の第３検出腕部５５，５６を備えているため、Ｘ軸方向の加速度ａを検出することができ、２本の第３検出腕部５５，５６のそれぞれの電荷の差を取り出すことにより、Ｘ軸方向の加速度ａによるノイズ成分を低減することができる。また、Ｙ軸方向の加速度ａによって生じる主面Ｆ１に沿った方向の振動を検出する電極構成を有する２本の第３検出腕部５５，５６を備えているため、Ｙ軸方向の加速度ａを検出することができ、２本の第３検出腕部５５，５６のそれぞれの電荷の差を取り出すことにより、Ｙ軸方向の加速度ａによるノイズ成分を低減することができる。更に、Ｚ軸方向の加速度ａによって生じる主面Ｆ１と交わった方向（Ｚ軸方向）の振動を検出する電極構成を有する２本の第１検出腕部５１，５２および第２検出腕部５３，５４を備えているため、Ｚ軸方向の加速度ａを検出することができ、２本の第１検出腕部５１，５２および２本の第２検出腕部５３，５４のそれぞれの電荷の差を取り出すことにより、Ｚ軸方向の加速度ａによるノイズ成分を低減することができる。
この結果、角速度センサー１は、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の３軸回りの角速度を検出することができ、且つＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の３軸方向の加速度ａによるノイズ成分を低減することができるので、３軸回りの角速度の検出特性（特に検出精度）を向上させることができる。
【００６１】
また、角速度センサー１は、４本の仮想線Ｌ１〜Ｌ４が、それぞれＸ軸又はＹ軸に対して４５度の角度であることから、４本の駆動腕部４１〜４４をＸ軸又はＹ軸に対して対称形状とすることが可能となる。
この結果、角速度センサー１は、駆動振動のバランスが良好となることから、検出時における不要振動の発生を抑制でき、検出特性を向上させることができる。
なお、角速度センサー１は、４本の仮想線Ｌ１〜Ｌ４が、それぞれＸ軸又はＹ軸に対して４５度の角度でなくてもよいが、４本の駆動腕部４１〜４４をＸ軸又はＹ軸に対して対称形状とすることが、駆動振動のバランスを取る上で好ましい。
【００６２】
また、角速度センサー１は、環部２０の内側に延在している基部１０と、基部１０と環部２０とを接続する支持部３０と、を更に備えていることから、各腕部４１〜４４，５１〜５６の駆動振動および検出振動が基部１０にまで伝播しにくい。
この結果、角速度センサー１は、基部１０を外部部材に固定することにより、振動エネルギーの外部への漏洩を抑制できることから、Ｑ値が向上し検出感度を向上させることができる。
【００６３】
また、角速度センサー１は、４本の駆動腕部４１〜４４が、それぞれ対応する仮想線Ｌ１〜Ｌ４上に延びていることから、駆動腕部４１〜４４の駆動振動のバランスがよく、検出時における不要振動の発生を抑制でき、検出特性を向上させることができる。
【００６４】
また、角速度センサー１は、各構成要素の主要材料が水晶であることから、その物性により高いＱ値が得られるとともに、温度特性に優れる（具体的には、環境温度の変化に対する検出特性の変化を、他の材料と比較して小さくできる）。
【００６５】
また、角速度センサー１は、水晶の機械軸である結晶Ｙ軸が、仮想軸のＹ軸に沿っていることから、例えば、角速度検出時に生じる電界の方向が第１検出腕部５１，５２および第２検出腕部５３，５４の延在方向と略直交し、検出部５０における電荷（検出信号）の取り出しを効率よく行うことができる。また、主面Ｆ１に沿った振動に対して第３検出腕部５５，５６は、主面Ｆ１，Ｆ２および側面Ｓ１，Ｓ２の４面に電極が設けられているため、検出部５０における電荷（検出信号）の取り出しを効率よく行うことができる。
この結果、角速度センサー１は、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の３軸回りの検出感度を向上させることができる。
また、角速度センサー１は、駆動部４０の４本の駆動腕部４１〜４４を、結晶Ｙ軸に対して対称位置に設ける構成が可能なことから、例えば、４本の駆動腕部４１〜４４の振動特性を互いに近似又は一致させ易く、駆動部４０の駆動振動が安定し、Ｑ値を向上させることができる。
【００６６】
なお、角速度センサー１は、基部１０および支持部３０を除去し、環部２０とＸ軸との交差部および環部２０とＹ軸との交差部の少なくとも１箇所の主面Ｆ１に接続端子８０を設け、上記各交差部の主面Ｆ２側を外部部材へ固定する構成としてもよい。
ここで、上記各交差部は、前述したように環部２０の伸縮振動の節であり、駆動振動時はもちろんのこと検出振動時でも殆ど振動しないことから、外部部材へ固定しても振動エネルギーの漏洩を低減できる。
この構成においても、角速度センサー１は、上述した効果を奏することができる。
【００６７】
なお、駆動用の駆動腕部４１〜４４や検出用の各検出腕部５１〜５６の固有振動数の調整（バランスチューニング）は、例えば、腕部の先端部又は錘部などにＣｒ、Ａｕなどの金属被膜を設け、その金属膜をレーザービーム照射やイオンミリングなどの技術を用いて除去する（質量を変化させる）ことにより行われる。
【００６８】
以上、本実施形態では、角速度センサー１の各構成要素の主要材料として、水晶を用い説明したが、これに限定されることはなく、例えば、ポリシリコン（多結晶シリコン）、アモルファスシリコン（非晶質シリコン）などのシリコンを用いても構わない。
次に、シリコンを主要材料とする角速度センサーについて、図１１および図１２を参照して説明する。
図１１は、シリコンを主要材料とする角速度センサーの駆動部および検出部の模式断面図である。図１２は、シリコンを主要材料とする角速度センサーの検出部の模式断面図である。
【００６９】
図１１に示すように、駆動腕部４１〜４４および第３検出腕部５５，５６の主面Ｆ１上に圧電層Ｄを有する振動体９０，９１が設けられている。
【００７０】
振動体９０は、主面Ｆ１側から順に第１電極９２、圧電層Ｄ、第２電極９３が積層され、振動体９１は、主面Ｆ１側から順に第１電極９４、圧電層Ｄ、第２電極９５が積層されている。
振動体９０の第１電極９２と振動体９１の第２電極９５とは、互いに電気的に接続され、振動体９０の第２電極９３と振動体９１の第１電極９４とは、互いに電気的に接続されている。
【００７１】
第１電極９２，９４および第２電極９３，９５は、配線パターン（図示せず）により図１に示す環部２０、支持部３０を経由して、基部１０の主面Ｆ１に設けられている複数の接続端子８０と接続されている。
【００７２】
ここで、外部からの駆動信号（交番電圧）が、図１１に示す駆動腕部４１〜４４の振動体９０，９１（第１電極９２，９４および第２電極９３，９５）への入力により、振動体９０，９１に電界が生じ、圧電層Ｄの逆圧電効果によって振動体９０，９１が駆動腕部４１〜４４の延在方向に伸縮する。
【００７３】
この際、振動体９０の電界の方向と、振動体９１の電界の方向とが互いに逆方向になっており、振動体９０が伸長したときには振動体９１が収縮し、振動体９０が収縮したときには振動体９１が伸長する。
この繰り返しにより、駆動腕部４１〜４４は、主面Ｆ１に沿って所定の周波数で屈曲振動する。ここで、駆動腕部４１，４４と駆動腕部４２，４３とでは、振動体９０，９１の配置が逆であることから、駆動腕部４１，４２（駆動腕部４３，４４）は、図４に示すように、互いに逆相で黒矢印方向および白矢印方向へ交互に所定の周波数で屈曲振動（面内屈曲振動）する。
【００７４】
次に、第１検出腕部５１，５２および第２検出腕部５３，５４は、図１２に示すように、第１検出腕部５１，５２および第２検出腕部５３，５４の主面Ｆ１上に圧電層Ｄを有する振動体９７が設けられている。
振動体９７は、主面Ｆ１側から順に第１電極９８、圧電層Ｄ、第２電極９９が積層されている。
【００７５】
第１電極９８および第２電極９９は、配線パターン（図示せず）により図１に示す環部２０、支持部３０を経由して、基部１０の主面Ｆ１に設けられている複数の接続端子８０と接続されている。
【００７６】
そのため、図４に示すような駆動振動状態で、Ｘ軸回りの角速度ωが印加されると、コリオリ力により第１検出腕部５１，５２が互いに逆相で主面Ｆ１と交わる方向（Ｚ軸方向）に屈曲振動（面外屈曲振動）する。
これにより、図１２に示す振動体９７が、第１検出腕部５１，５２の延在方向に伸縮する。この伸縮に伴う圧電層Ｄの圧電効果によって、振動体９７に電荷が生じる。
従って、第１検出腕部５１の振動体９７の第１電極９８と第２電極９９との間に生じる電荷と、第１検出腕部５２の振動体９７の第１電極９８と第２電極９９との間に生じる電荷と、の差を取り出すことにより、Ｘ軸回りの角速度ωを導出することができる。
【００７７】
また、Ｙ軸回りの角速度ωについても、Ｘ軸回りの角速度ω検出と同様に、コリオリ力による第２検出腕部５３，５４が互いに逆相で主面Ｆ１と交わる方向（Ｚ軸方向）に屈曲振動（面外屈曲振動）することによって、２本の第２検出腕部５３，５４の振動体９７の第１電極９８と第２電極９９との間に生じる電荷との差を取り出すことにより、Ｙ軸回りの角速度ωを導出することができる。
【００７８】
次に、Ｚ軸回りの角速度ωは、コリオリ力による第３検出腕部５５，５６が互いに逆相で主面Ｆ１に沿って屈曲振動（面内屈曲振動）するので、駆動腕部４１〜４４と同じ構成である振動体９０，９１が、第３検出腕部５５，５６の延在方向に伸縮する。この伸縮に伴う圧電層Ｄの圧電効果によって、振動体９０，９１に電荷が生じるので、第３検出腕部５５の振動体９０，９１の第１電極９２，９４と第２電極９３，９５との間に生じる電荷と、第３検出腕部５６の振動体９０，９１の第１電極９２，９４と第２電極９３，９５との間に生じる電荷と、の差を取り出すことにより、Ｚ軸回りの角速度ωを導出することができる。
【００７９】
更に、図２および図３に示す電極構成と同様の構成のため、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の３軸方向の加速度ａによる影響についても、同様に、低減することができる。
【００８０】
第１電極９２，９４，９８、第２電極９３，９５，９９、および配線パターンの材料としては、特に制限されないが、ＴｉＮ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｗ、Ｔａなどが挙げられる。また、圧電層Ｄの材料としては、特に制限されないが、圧電定数の高い（圧電特性に優れる）ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＬｉＮｂＯ3（ニオブ酸リチウム）、ＫＮｂＯ3（ニオブ酸カリウム）などが挙げられる。
【００８１】
振動体９０，９１，９７および配線パターンは、蒸着法、スパッタリング法などの成膜技術、フォトリソグラフィー技術、エッチング技術などを用いて精度よく形成されている。
なお、振動体９０，９１，９７は、各腕部４１〜４４，５１〜５６の根元から、各腕部４１〜４４，５１〜５６の長さの半分以上に亘って設けられていることが、効率的な駆動および検出の観点から好ましい。
【００８２】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る角速度センサー１ａについて、図１３を参照して説明する。
図１３は、本発明の第２実施形態に係る角速度センサーの概略構成を示す模式平面図である。なお、駆動電極４６〜４９、検出電極５７〜６０、接続端子８０、および配線パターンは省略してある。
【００８３】
第２実施形態に係る角速度センサー１ａは、第１実施形態で説明した角速度センサー１とは、２本の第１検出腕部５１ａ，５２ａの環部２０からの延出方向が異なる。
その他の構成等は、第１実施形態で上述した角速度センサー１と略同じであるため、同様の構成には同じ符号および符番を付して説明を一部省略して角速度センサー１ａについて説明する。
【００８４】
本実施形態の角速度センサー１ａは、Ｙ軸と環部２０との交差部のそれぞれから、Ｙ軸に沿って環部２０の外側に延びている２本の第１検出腕部５１ａ，５２ａを備えている。
この様な構成とすることで、２本の第１検出腕部５１ａ，５２ａの延出する方向の長さを長くすることができるため、周波数を低くすることができ、Ｘ軸回りの角速度ωの検出感度の高い角速度センサー１ａを得ることができる。
【００８５】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る角速度センサー１ｂについて、図１４を参照して説明する。
図１４は、本発明の第３実施形態に係る角速度センサーの概略構成を示す模式平面図である。なお、駆動電極４６〜４９、検出電極５７〜６０、接続端子８０、および配線パターンは省略してある。
【００８６】
第３実施形態に係る角速度センサー１ｂは、第１実施形態で説明した角速度センサー１とは、４本の駆動腕部４１ｂ〜４４ｂの環部２０からの延出方向が異なる。
その他の構成等は、第１実施形態で上述した角速度センサー１と略同じであるため、同様の構成には同じ符号および符番を付して説明を一部省略して角速度センサー１ｂについて説明する。
【００８７】
本実施形態の角速度センサー１ｂは、交点ＯからＸ軸とＹ軸とで区切られた４つの仮想領域のそれぞれに、放射状に延びる４本の仮想線Ｌ１〜Ｌ４と環部２０との交差部のそれぞれから、環部２０の外側に延びている４本の駆動腕部４１ｂ〜４４ｂを備えている。
この様な構成とすることで、４本の駆動腕部４１ｂ〜４４ｂの延出する方向の長さを長くすることができ、また、先端部に大きな錘部を設けることができるため、駆動腕部４１ｂ〜４４ｂの周波数をより低くすることができ、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の３軸回りの角速度ωの検出感度の高い角速度センサー１ｂを得ることができる。
【００８８】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係る角速度センサー１ｃについて、図１５を参照して説明する。
図１５は、本発明の第４実施形態に係る角速度センサーの概略構成を示す模式平面図である。なお、駆動電極４６〜４９、検出電極５７〜６０、接続端子８０、および配線パターンは省略してある。
【００８９】
第４実施形態に係る角速度センサー１ｃは、第１実施形態で説明した角速度センサー１とは、支持腕部７０ｃの環部２０からの延出方向が異なる。
その他の構成等は、第１実施形態で上述した角速度センサー１と略同じであるため、同様の構成には同じ符号および符番を付して説明を一部省略して角速度センサー１ｃについて説明する。
【００９０】
本実施形態の角速度センサー１ｃは、Ｘ軸と環部２０との交差部のそれぞれから、Ｘ軸に沿って環部２０の内側に延びている２本の支持腕部７０ｃを有し、２本の支持腕部７０ｃのそれぞれから、支持腕部７０ｃの延出方向（Ｘ軸方向）と交差する方向（Ｙ軸方向）に延びている第２検出腕部５３ｃ，５４ｃと、第２検出腕部５３ｃ，５４ｃの延出方向（Ｙ軸方向）と反対方向に延びている第３検出腕部５５ｃ，５６ｃとを備えている。
この様な構成とすることで、２本の第２検出腕部５３ｃ，５４ｃおよび２本の第３検出腕部５５ｃ，５６ｃを有する支持腕部７０ｃを環部２０の内側に配置することができるため、角速度センサー１ｃの幅寸法（Ｘ軸方向の長さ）を小さくすることができ、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の３軸回りの角速度ωの検出が可能な小型の角速度センサー１ｃを得ることができる。
【００９１】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態に係る角速度センサー１ｄについて、図１６を参照して説明する。
図１６は、本発明の第５実施形態に係る角速度センサーの概略構成を示す模式平面図である。なお、駆動電極４６〜４９、検出電極５７〜６０、接続端子８０、および配線パターンは省略してある。
【００９２】
第５実施形態に係る角速度センサー１ｄは、第１実施形態で説明した角速度センサー１とは、４本の駆動腕部４１ｄ〜４４ｄおよび２本の第１検出腕部５１ｄ，５２ｄの環部２０からの延出方向が異なり、基部１０と、Ｙ軸と環部２０との交差部と、の間に支持部３０ｄが設けられている。
その他の構成等は、第１実施形態で上述した角速度センサー１と略同じであるため、同様の構成には同じ符号および符番を付して説明を一部省略して角速度センサー１ｄについて説明する。
【００９３】
本実施形態の角速度センサー１ｄは、交点ＯからＸ軸とＹ軸とで区切られた４つの仮想領域のそれぞれに、放射状に延びる４本の仮想線Ｌ１〜Ｌ４と環部２０との交差部のそれぞれから、環部２０の外側に延びている４本の駆動腕部４１ｄ〜４４ｄと、Ｙ軸と環部２０との交差部のそれぞれから、Ｙ軸に沿って環部２０の外側に延びている２本の第１検出腕部５１ｄ，５２ｄと、Ｙ軸と環部２０との交差部のそれぞれから、Ｙ軸に沿って環部２０の内側に延びている２本の支持部３０ｄと、を備えている。
この様な構成とすることで、４本の駆動腕部４１ｄ〜４４ｄおよび２本の第１検出腕部５１ｄ，５２ｄの延出する方向の長さを長くすることができ、また、先端部に大きな錘部を設けることができるため、４本の駆動腕部４１ｄ〜４４ｄおよび２本の第１検出腕部５１ｄ，５２ｄの周波数をより低くすることができ、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の３軸回りの角速度ωの検出感度の高い角速度センサー１ｄを得ることができる。
また、基部１０と、Ｙ軸と環部２０との交差部と、の間に支持部３０ｄが設けられているので、角速度センサー１ｄの支持強度を高めることができ、耐衝撃性や耐振動性に優れた角速度センサー１ｄを得ることができる。
【００９４】
［電子デバイス］
次に、本発明の一実施形態に係る角速度センサー１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）を適用した電子デバイス２について説明する。
図１７は、本発明の実施形態に係る角速度センサー１を備えている電子デバイスの概略構造を示す模式平面図である。図１８は、図１７中のＣ−Ｃ線での模式断面図である。なお、図１７において、角速度センサー１の内部の構成を説明する便宜上、蓋部材１７０を取り外した状態を図示している。また、説明の便宜上、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示している。更に、説明の便宜上、Ｚ軸方向から見たときの平面視において、＋Ｚ軸方向の面を上面、−Ｚ軸方向の面を下面として説明する。
【００９５】
電子デバイス２は、図１７および図１８に示すように、角速度センサー１と、角速度センサー１を駆動し、検出信号を処理するための回路素子２００と、角速度センサー１や回路素子２００等を収容するための凹陥部が形成されているパッケージ本体１００と、ガラス、セラミック、金属等からなる蓋部材１７０と、を含み構成されている。なお、角速度センサー１を収容するキャビティー１９０内はほぼ真空の減圧雰囲気に気密封止されている。
【００９６】
パッケージ本体１００は、図１８に示すように、第１の基板１１０、第２の基板１２０、第３の基板１３０、外部端子１４０、および封止部材１６０を積層して形成されている。外部端子１４０は、第１の基板１１０の下面に複数個形成されている。また、第１の基板１１０の上面には、貫通電極（図示せず）や配線パターン（図示せず）を介して外部端子１４０と電気的に導通する内部端子１５０が複数個形成されている。第２の基板１２０および第３の基板１３０は、中央部が除去された環状体であり、角速度センサー１と回路素子２００とを収容するキャビティー１９０を構成している。第３の基板１３０の上部周縁には、低融点ガラス等の封止部材１６０が形成されている。
【００９７】
パッケージ本体１００のキャビティー１９０内には、角速度センサー１を駆動し、角速度によって生じた検出信号を出力する回路素子２００が載置されており、回路素子２００の上面に形成されている接続端子２１０と第１の基板１１０の内部端子１５０とがボンディングワイヤー２２０により電気的に接続されている。
【００９８】
パッケージ本体１００のキャビティー１９０内に収容される角速度センサー１は、接続端子８０が回路素子２００側になるように上下反転され、角速度センサー１の接続端子８０と回路素子２００上に形成されている実装用端子（図示せず）とが位置合わせされ、金属バンプ等の接合部材１８０を介して回路素子２００上に接合されている。従って、角速度センサー１の駆動用や検出用の各腕部４１〜４４，５１〜５６を回路素子２００と接触することなく、振動させることができるため、高いＱ値を有する角速度センサー１を備えている電子デバイス２を提供することができるという効果がある。
【００９９】
以上、説明したパッケージ本体１００の、第１の基板１１０、第２の基板１２０、および第３の基板１３０は、絶縁性を有する材料で構成されている。このような材料としては、特に限定されず、例えば、酸化物系セラミックス、窒化物系セラミックス、炭化物系セラミックス等の各種セラミックスを用いることができる。また、パッケージ本体１００に設けられている各電極、端子、あるいはそれらを電気的に接続する配線パターンや層内配線パターンなどは、一般的に、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）などの金属配線材料を絶縁材料上にスクリーン印刷して焼成し、その上にニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）などのめっきを施すことにより設けられる。
【０１００】
蓋部材１７０は、好ましくは、光を通過する材料、例えば、ホウケイ酸ガラス等により形成されており、封止部材１６０により接合されることで、パッケージ本体１００のキャビティー１９０内を気密封止している。これにより、パッケージ本体１００の蓋封止後において、外部からレーザー光を蓋部材１７０を透過させて角速度センサー１の各腕部４１〜４４，５１〜５６の先端部又は錘部に設けられている金属被膜（図示せず）に照射し、金属被膜を一部蒸散させることにより、質量削減方式による各腕部４１〜４４，５１〜５６の周波数の調整をすることができるようになっている。なお、このような周波数の調整をしない場合には、蓋部材１７０をコバール合金等の金属材料で形成することができる。
【０１０１】
［電子機器］
次に、本発明の一実施形態に係る角速度センサー１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）を備えている電子機器について、図１９〜図２１を用いて詳細に説明する。
【０１０２】
図１９は、本発明の一実施形態に係る角速度センサー１を備える電子機器の一例としてのモバイル型（又はノート型）のパーソナルコンピューターの概略構成を示す斜視図である。
図１９において、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１０００を備えた表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター１１００には、パーソナルコンピューター１１００を回転させたときの角度検出としての機能を備えた角速度センサー１が内蔵されている。
【０１０３】
図２０は、本発明の一実施形態に係る角速度センサー１を備える電子機器の一例としての携帯電話機１２００（ＰＨＳも含む）の概略構成を示す斜視図である。
図２０において、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４、および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１０００が配置されている。このような携帯電話機１２００には、携帯電話機１２００を回転させたときの角度検出としての機能を備えた角速度センサー１が内蔵されている。
【０１０４】
図２１は、本発明の一実施形態に係る角速度センサー１を備える電子機器の一例としてのデジタルカメラ１３００の概略構成を示す斜視図である。なお、図２１には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ここで、従来のフィルムカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、デジタルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。
【０１０５】
デジタルカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部１０００が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部１０００は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤ等を含む受光ユニット１３０４が設けられている。
【０１０６】
撮影者が表示部１０００に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送、格納される。また、このデジタルカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニター１４３０が、データ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピューター１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニター１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。このようなデジタルカメラ１３００には、デジタルカメラ１３００を回転させたときの角度検出としての機能を備えた角速度センサー１が内蔵されている。
【０１０７】
なお、本発明の一実施形態に係る角速度センサー１は、図１９のパーソナルコンピューター１１００（モバイル型パーソナルコンピューター）、図２０の携帯電話機１２００、図２１のデジタルカメラ１３００の他にも、例えば、スマートフォンなどの移動体端末、通信機器、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、タブレット型パーソナルコンピューター、ルーターやスイッチなどのストレージエリアネットワーク機器、ローカルエリアネットワーク機器、移動体端末基地局用機器、テレビ、ビデオカメラ、ビデオレコーダー、カーナビゲーション装置、リアルタイムクロック装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター、ヘッドマウントディスプレイ、モーショントレース、モーショントラッキング、モーションコントローラー、ＰＤＲ（歩行者位置方位計測）等の電子機器に適用することができる。
【０１０８】
［移動体］
次に、本発明の一実施形態に係る角速度センサー１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）を備える移動体について図２２を用いて説明する。
図２２は、移動体の一例としての自動車１５００を概略的に示す斜視図である。
【０１０９】
自動車１５００には本発明の一実施形態に係る角速度センサー１が搭載されている。
図２２に示すように、移動体としての自動車１５００には、角速度センサー１を内蔵することでタイヤ１５０３などを制御する電子制御ユニット１５０２が車体１５０１に搭載されている。また、角速度センサー１は、他にもキーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ：Antilock Brake System）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）、エンジンコントロール、ブレーキシステム、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム、等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）に広く適用できる。
【０１１０】
以上、本発明の一実施形態に係る角速度センサー１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）、電子デバイス２、電子機器，および移動体について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていても良い。また、前述した各実施形態を適宜組み合わせても良い。
【符号の説明】
【０１１１】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ…角速度センサー、２…電子デバイス、１０…基部、２０…環部、３０…支持部、４０…駆動部、４１，４２，４３，４４…駆動腕部、４６，４７，４８，４９…駆動電極、５０…検出部、５１，５２…第１検出腕部、５３，５４…第２検出腕部、５５，５６…第３検出腕部、５７，５８，５９，６０…検出電極、７０…支持腕部、８０…接続端子、９０，９１，９７…振動体、９２，９４，９８…第１電極、９３，９５，９９…第２電極、１００…パッケージ本体、１１０…第１の基板、１２０…第２の基板、１３０…第３の基板、１４０…外部端子、１６０…封止部材、１７０…蓋部材、１８０…接合部材、１９０…キャビティー、２００…回路素子、２１０…接続端子、２２０…ボンディングワイヤー、１１００…電子機器としてのパーソナルコンピューター、１２００…電子機器としての携帯電話機、１３００…電子機器としてのデジタルカメラ、１５００…移動体としての自動車、Ｄ…圧電層、Ｆ１，Ｆ２…主面、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４…仮想線、Ｏ…交点、Ｓ１，Ｓ２…側面、ａ…加速度、ω…角速度。
【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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