JP2002267451A - Angular velocity sensor - Google Patents

Angular velocity sensor

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JP2002267451A
JP2002267451A JP2001068199A JP2001068199A JP2002267451A JP 2002267451 A JP2002267451 A JP 2002267451A JP 2001068199 A JP2001068199 A JP 2001068199A JP 2001068199 A JP2001068199 A JP 2001068199A JP 2002267451 A JP2002267451 A JP 2002267451A
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Japan
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angular velocity
axis
velocity sensor
coriolis force
piezoelectric element
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JP2001068199A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiro Okada
和廣 岡田
Nobumitsu Taniguchi
伸光 谷口
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Wacoh Corp
Wako KK
Original Assignee
Wacoh Corp
Wako KK
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the oscillation leak to outside in an oscillator type angular velocity sensor. SOLUTION: A rigid substrate 10 is fixed at the periphery to an apparatus enclosure 40. On the upside of the substrate 10 a detecting piezoelectric element 70a, an insulation member 60a, a driving piezoelectric element 30a and a weight 20a are laminated to form a circular columnar structure Wa. On the downside of the substrate the same circular columnar structure Wb is formed. An a-c driving signal is applied to the piezoelectric elements 30a, 30b to oscillate the structures Wa, Wb in a z-axis direction such that the oscillating direction of the structure Wa is reverse to that of the structure Wb to suppress the oscillation leak to outside through the substrate 10. Four electrodes are formed on the surfaces of the piezoelectric elements 70a, 70b to independently detect voltages based on stresses in the z-axial direction exerted on a positive and negative portions in the x-axis direction and a positive and negative portions in the y-axis direction. Coriolis forces in the x- and y-axis directions exerted on the weights 20a, 20b are obtained to detect the angular velocities ωy, ωx around the x- and y-axes.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は角速度センサに関
し、特に、運動中の重錘体に作用するコリオリ力を検出
することにより、所定軸まわりに作用した角速度を電気
信号として取り出すことができる角速度センサに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an angular velocity sensor, and more particularly, to an angular velocity sensor capable of extracting an angular velocity acting around a predetermined axis as an electric signal by detecting a Coriolis force acting on a weight body in motion. About.

【０００２】[0002]

【従来の技術】自動車、ロボット、産業機械などでは、
所定軸まわりの角速度を正確に検出できる角速度センサ
の需要が高まってきている。一般に、三次元空間内にお
いて自由運動する物体には、任意の向きの加速度ととも
に任意の回転方向の角速度が作用する。このため、この
物体の運動を正確に把握するためには、ＸＹＺ三次元座
標系における各座標軸方向に関する加速度とともに、各
座標軸まわりの角速度を検出する必要がある。このよう
な需要に応えるため、たとえば、特許協力条約に基づく
国際公開第ＷＯ９４／２３２７２号公報、特開平８−３
５９８１号公報、特開平８−６８６３６号公報、特開平
８−９４６６１号公報、特開平８−２２６９３１号公
報、特開平８−２８５６０８号公報、特開平１０−２２
７６４４号公報、特開２０００−２８３６７号公報、特
開２０００−１４６５９５号公報、特開２０００−１６
２２３５号公報などには、三次元の各軸まわりの角速度
を検出することができる角速度センサが提案されてい
る。これらの角速度センサは、ある物体にＸ軸まわりの
角速度ωｘが作用している状態において、この物体をＹ
軸方向に運動させると、Ｚ軸方向にコリオリ力Ｆｚが作
用するという基本原理を利用したものであり、重錘体を
Ｙ軸方向に運動させた状態において、この重錘体に対し
てＺ軸方向に作用したコリオリ力Ｆｚを測定することに
より、角速度ωｘを求めるものである。2. Description of the Related Art In automobiles, robots, industrial machines, and the like,
There is an increasing demand for an angular velocity sensor capable of accurately detecting an angular velocity about a predetermined axis. In general, an object moving freely in a three-dimensional space is affected by an acceleration in an arbitrary direction and an angular velocity in an arbitrary rotation direction. Therefore, in order to accurately grasp the motion of the object, it is necessary to detect the angular velocity around each coordinate axis together with the acceleration in each coordinate axis direction in the XYZ three-dimensional coordinate system. In order to meet such demands, for example, International Publication No. WO94 / 23272 based on the Patent Cooperation Treaty,
JP-A-5981, JP-A-8-68636, JP-A-8-94661, JP-A-8-226931, JP-A-8-285608, JP-A-10-22
7644, JP-A-2000-28367, JP-A-2000-146595, JP-A-2000-16
No. 2235 proposes an angular velocity sensor capable of detecting an angular velocity around each three-dimensional axis. These angular velocity sensors detect an object by Y when an angular velocity ωx about the X axis is acting on the object.
It utilizes the basic principle that when it is moved in the axial direction, the Coriolis force Fz acts in the Z-axis direction. When the weight is moved in the Y-axis direction, the Z-axis is The angular velocity ωx is obtained by measuring the Coriolis force Fz acting in the direction.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、コリ
オリ力の測定によって角速度を検出するタイプの角速度
センサでは、検出を行う前提として、重錘体を常に運動
させておく必要がある。一般に、振動ジャイロと呼ばれ
る角速度センサでは、重錘体（振動子）を振動させた状
態にして、この重錘体に作用するコリオリ力の測定を行
っている。この場合、重錘体は、何らかの部材を介して
装置筐体に取り付けられることになるので、この取り付
け用の部材を介して、重錘体の振動が装置筐体へと伝達
し、いわゆる外部への振動漏れが生じるおそれがある。
このような振動漏れが生じると、被測定対象物に対する
装置筐体の取り付け条件や、装置筐体に対する外部物体
の接触状態などの外部要因により、重錘体の振動が影響
を受けることになり、角速度の検出値に外乱に基づく誤
差が生じてしまう。As described above, in the angular velocity sensor of the type that detects the angular velocity by measuring the Coriolis force, it is necessary to constantly move the weight body before detection. In general, an angular velocity sensor called a vibrating gyroscope measures a Coriolis force acting on a weight body while the weight body (vibrator) is vibrated. In this case, since the weight is attached to the device housing via some member, the vibration of the weight is transmitted to the device housing via the mounting member, so-called outside. Vibration leakage may occur.
When such vibration leakage occurs, the vibration of the weight body is affected by external conditions such as the attachment condition of the device housing to the object to be measured and the contact state of the external object with the device housing, An error based on the disturbance occurs in the detected value of the angular velocity.

【０００４】このような振動漏れをできるだけ防ぐた
め、実用上は、重錘体を保持する振動板を装置筐体に固
定する際に、ノード点位置において固定するような対策
が採られている。重錘体を保持する振動板は、重錘体と
ともに振動することになるが、ノード点だけは静止状態
を維持する。そこで、このノード点位置において、振動
板を装置筐体に固定するようにすれば、装置筐体への振
動漏れを防ぐことができる。しかしながら、実際には、
ノード点の位置は、温度などの外的条件や、振動板に対
する重錘体の取付位置などの製造条件によって変化し、
しかも、通常、ノード点は振動板の表面ではなく内部に
存在する。したがって、常にノード点位置を正確に支持
した状態で重錘体を振動させる構造を実現することは極
めて困難であり、外部への振動漏れは避けられない現象
であった。[0004] In order to prevent such vibration leakage as much as possible, in practice, when the diaphragm holding the weight body is fixed to the apparatus housing, measures are taken to fix it at the node point position. The diaphragm holding the weight vibrates together with the weight, but only the node point remains stationary. Therefore, if the diaphragm is fixed to the device housing at the node point position, vibration leakage to the device housing can be prevented. However, in practice,
The position of the node point changes depending on external conditions such as temperature and manufacturing conditions such as the mounting position of the weight on the diaphragm,
In addition, usually, the node point exists inside the diaphragm, not on the surface. Therefore, it is extremely difficult to realize a structure in which the weight body vibrates while always supporting the node point position accurately, and leakage of vibration to the outside is an inevitable phenomenon.

【０００５】そこで本発明は、重錘体の振動漏れをでき
るだけ低減させ、測定精度をより高めることができる角
速度センサを提供することを目的とする。Accordingly, an object of the present invention is to provide an angular velocity sensor capable of reducing vibration leakage of a weight body as much as possible and improving measurement accuracy.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】(1) 本発明の第１の態
様は、ＸＹＺ三次元座標系における第１の座標軸まわり
の角速度を検出する角速度センサにおいて、ＸＹ平面に
沿って配置された支持基板と、支持基板上面のほぼ中央
位置に取り付けられた第１の重錘体と、支持基板下面の
ほぼ中央位置に取り付けられた第２の重錘体と、第１の
重錘体に、三次元座標系における第２の座標軸に沿った
振動成分を含む往復運動を行わせる第１の励振手段と、
第２の重錘体に、第２の座標軸に沿った振動成分を含む
往復運動を行わせる第２の励振手段と、第１の重錘体に
対して三次元座標系における第３の座標軸方向に作用す
るコリオリ力および第２の重錘体に対して第３の座標軸
方向に作用するコリオリ力の少なくとも一方を検出する
コリオリ力検出手段と、少なくとも支持基板、第１の重
錘体、第２の重錘体を収容し、支持基板の周囲部分を固
定する装置筐体と、を設け、第１の励振手段および第２
の励振手段が、第１の重錘体の運動方向と第２の重錘体
の運動方向とが逆向きになるように、各重錘体を往復運
動させるようにし、コリオリ力検出手段によって検出さ
れたコリオリ力に基づいて、装置筐体に作用した第１の
座標軸まわりの角速度を検出できるようにしたものであ
る。According to a first aspect of the present invention, there is provided an angular velocity sensor for detecting an angular velocity about a first coordinate axis in an XYZ three-dimensional coordinate system, comprising a support arranged along an XY plane. A third weight attached to the substrate, a first weight attached substantially at the center of the upper surface of the support substrate, a second weight attached at a substantially center position of the lower surface of the support substrate, and a third weight attached to the first weight. First excitation means for performing a reciprocating motion including a vibration component along a second coordinate axis in the original coordinate system;
A second excitation means for causing the second weight to reciprocate including a vibration component along the second coordinate axis; and a third coordinate axis direction in a three-dimensional coordinate system with respect to the first weight. Force detecting means for detecting at least one of the Coriolis force acting on the second weight and the Coriolis force acting on the second weight in the third coordinate axis direction, and at least the support substrate, the first weight, and the second weight. And a device housing for accommodating the weight body and fixing the peripheral portion of the support substrate.
The reciprocating motion of each weight so that the direction of motion of the first weight and the direction of motion of the second weight are opposite to each other, and detected by the Coriolis force detecting means. The angular velocity about the first coordinate axis acting on the device housing can be detected based on the Coriolis force thus obtained.

【０００７】(2) 本発明の第２の態様は、上述の第１
の態様に係る角速度センサにおいて、第１の重錘体と第
２の重錘体とを、同一形状および同一質量の構造体によ
って構成し、支持基板に対して上下対称となる位置に配
置するようにしたものである。(2) The second aspect of the present invention is the above-mentioned first aspect.
In the angular velocity sensor according to the aspect, the first weight and the second weight may be constituted by structures having the same shape and the same mass, and may be arranged at positions vertically symmetric with respect to the support substrate. It was made.

【０００８】(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、第１の
重錘体に直接もしくは間接的に接続された圧電素子を第
１の励振手段として利用し、第２の重錘体に直接もしく
は間接的に接続された圧電素子を第２の励振手段として
利用し、これらの圧電素子に交流電圧を印加して周期的
に変形させ、この周期的な変形に基づいて、第１の重錘
体および第２の重錘体を往復運動させるようにしたもの
である。(3) A third aspect of the present invention is the above-described first aspect.
Alternatively, in the angular velocity sensor according to the second aspect, a piezoelectric element directly or indirectly connected to the first weight body is used as the first excitation unit, and the piezoelectric element is directly or indirectly connected to the second weight body. The connected piezoelectric elements are used as second excitation means, and an AC voltage is applied to these piezoelectric elements to periodically deform the piezoelectric elements. Is made to reciprocate.

【０００９】(4) 本発明の第４の態様は、上述の第３
の態様に係る角速度センサにおいて、互いに平行な第１
の面および第２の面を有し、第１の面と第２の面との間
に所定極性の電圧を印加すると、第１の面および第２の
面に対して垂直な方向に伸縮する性質をもった圧電素子
を励振手段として用い、第１の面を直接もしくは間接的
に支持基板に接続し、第２の面を直接もしくは間接的に
重錘体に接続し、圧電素子の伸縮運動を重錘体に伝達さ
せることにより、重錘体を往復運動させるようにしたも
のである。(4) The fourth aspect of the present invention is the above-described third aspect.
In the angular velocity sensor according to the aspect, the first
And a second surface, and when a voltage of a predetermined polarity is applied between the first surface and the second surface, expands and contracts in a direction perpendicular to the first surface and the second surface. The first surface is directly or indirectly connected to the support substrate, and the second surface is directly or indirectly connected to the weight body, and the expansion and contraction motion of the piezoelectric element Is transmitted to the weight, thereby causing the weight to reciprocate.

【００１０】(5) 本発明の第５の態様は、上述の第４
の態様に係る角速度センサにおいて、中間電極層を介挿
させながら積層した複数の圧電素子を励振手段として用
い、各中間電極層を利用して各層ごとの圧電素子にそれ
ぞれ交流電圧の印加を行えるようにしたものである。(5) The fifth aspect of the present invention relates to the above-mentioned fourth aspect.
In the angular velocity sensor according to the aspect, a plurality of piezoelectric elements stacked with the intermediate electrode layer interposed therebetween are used as excitation means, and an AC voltage can be applied to the piezoelectric element for each layer using each intermediate electrode layer. It was made.

【００１１】(6) 本発明の第６の態様は、上述の第４
または第５の態様に係る角速度センサにおいて、支持基
板の中心位置に座標系の原点を定義したときに、Ｚ軸を
中心軸とする位置に圧電素子を配置し、この圧電素子全
体をＺ軸に沿って伸縮運動させることにより、重錘体を
Ｚ軸に沿って往復運動させるようにしたものである。(6) The sixth aspect of the present invention is directed to the above-described fourth aspect.
Alternatively, in the angular velocity sensor according to the fifth aspect, when the origin of the coordinate system is defined at the center position of the support substrate, the piezoelectric element is arranged at a position with the Z axis as the central axis, and the entire piezoelectric element is positioned at the Z axis. The weight body is caused to reciprocate along the Z-axis by extending and contracting along.

【００１２】(7) 本発明の第７の態様は、上述の第６
の態様に係る角速度センサにおいて、重錘体がＺ軸に沿
って往復運動しているときに、コリオリ力検出手段が、
重錘体に対してＸ軸方向に作用するコリオリ力とＹ軸方
向に作用するコリオリ力との双方を検出できるように
し、Ｘ軸方向に作用するコリオリ力に基づいてＹ軸まわ
りの角速度を検出するとともに、Ｙ軸方向に作用するコ
リオリ力に基づいてＸ軸まわりの角速度を検出するよう
にしたものである。(7) The seventh aspect of the present invention is the above-described sixth aspect.
In the angular velocity sensor according to the aspect, when the weight body is reciprocating along the Z-axis, the Coriolis force detecting means is:
Detects both the Coriolis force acting on the weight body in the X-axis direction and the Coriolis force acting on the Y-axis direction, and detects the angular velocity around the Y-axis based on the Coriolis force acting on the X-axis direction In addition, the angular velocity about the X axis is detected based on the Coriolis force acting in the Y axis direction.

【００１３】(8) 本発明の第８の態様は、上述の第１
〜第７の態様に係る角速度センサにおいて、剛性をもっ
た基板によって支持基板を構成し、この支持基板の中心
位置に座標系の原点を定義したときに、Ｚ軸を中心軸と
する位置に重錘体を配置し、コリオリ力検出手段が、重
錘体のＸ軸正領域に位置する部分に発生するＺ軸方向応
力およびＸ軸負領域に位置する部分に発生するＺ軸方向
応力の少なくとも一方を検出することにより、重錘体に
対してＸ軸方向に作用するコリオリ力を検出するように
したものである。(8) The eighth aspect of the present invention is the above-mentioned first aspect.
In the angular velocity sensor according to the seventh to seventh aspects, a supporting substrate is formed by a rigid substrate, and when an origin of a coordinate system is defined at a center position of the supporting substrate, the supporting member overlaps a position having the Z axis as a central axis. The weight is disposed, and the Coriolis force detection means detects at least one of a Z-axis direction stress generated in a portion of the weight body located in the X-axis positive region and a Z-axis direction stress generated in a portion located in the X-axis negative region. , The Coriolis force acting on the weight body in the X-axis direction is detected.

【００１４】(9) 本発明の第９の態様は、上述の第８
の態様に係る角速度センサにおいて、重錘体と支持基板
との間の、Ｚ軸を中心軸とする位置に配置され、重錘体
から伝達されるＺ軸方向応力に基づいて所定極性の電圧
を発生させる性質をもった圧電素子をコリオリ力検出手
段として用い、この圧電素子のＸ軸正領域に位置する部
分に発生する電圧およびＸ軸負領域に位置する部分に発
生する電圧の少なくとも一方を検出することにより、重
錘体に対してＸ軸方向に作用するコリオリ力を検出する
ようにしたものである。(9) The ninth aspect of the present invention is the above-mentioned eighth aspect.
In the angular velocity sensor according to the aspect, between the weight and the support substrate, disposed at a position about the Z axis as a central axis, a voltage of a predetermined polarity based on the Z-axis direction stress transmitted from the weight. A piezoelectric element having the property of generating is used as Coriolis force detecting means to detect at least one of a voltage generated in a portion of the piezoelectric element located in the X-axis positive region and a voltage generated in a portion located in the X-axis negative region. Thus, the Coriolis force acting on the weight body in the X-axis direction is detected.

【００１５】(10) 本発明の第１０の態様は、上述の第
８の態様に係る角速度センサにおいて、コリオリ力検出
手段が、更に、重錘体のＹ軸正領域に位置する部分に発
生するＺ軸方向応力およびＹ軸負領域に位置する部分に
発生するＺ軸方向応力の少なくとも一方を検出すること
により、重錘体に対してＹ軸方向に作用するコリオリ力
を検出するようにしたものである。(10) According to a tenth aspect of the present invention, in the angular velocity sensor according to the eighth aspect, the Coriolis force detecting means is further generated at a portion of the weight body located in the Y-axis positive region. A Coriolis force acting on the weight body in the Y-axis direction by detecting at least one of the Z-axis direction stress and the Z-axis direction stress generated in a portion located in the Y-axis negative region. It is.

【００１６】(11) 本発明の第１１の態様は、上述の第
１０の態様に係る角速度センサにおいて、重錘体と支持
基板との間の、Ｚ軸を中心軸とする位置に配置され、重
錘体から伝達されるＺ軸方向応力に基づいて所定極性の
電圧を発生させる性質をもった圧電素子をコリオリ力検
出手段として用い、圧電素子のＸ軸正領域に位置する部
分に発生する電圧およびＸ軸負領域に位置する部分に発
生する電圧の少なくとも一方を検出することにより、重
錘体に対してＸ軸方向に作用するコリオリ力を検出し、
圧電素子のＹ軸正領域に位置する部分に発生する電圧お
よびＹ軸負領域に位置する部分に発生する電圧の少なく
とも一方を検出することにより、重錘体に対してＹ軸方
向に作用するコリオリ力を検出するようにしたものであ
る。(11) According to an eleventh aspect of the present invention, in the angular velocity sensor according to the tenth aspect described above, the angular velocity sensor is disposed at a position between the weight body and the support substrate with the Z axis as a central axis, A piezoelectric element having a property of generating a voltage of a predetermined polarity based on the Z-axis direction stress transmitted from the weight body is used as Coriolis force detecting means, and a voltage generated in a portion of the piezoelectric element located in the X-axis positive region And detecting at least one of the voltages generated in the portion located in the negative region of the X-axis to detect the Coriolis force acting on the weight body in the X-axis direction,
Coriolis acting on the weight body in the Y-axis direction by detecting at least one of a voltage generated in a portion of the piezoelectric element located in the Y-axis positive region and a voltage generated in a portion located in the Y-axis negative region. This is to detect the force.

【００１７】(12) 本発明の第１２の態様は、上述の第
４または第５の態様に係る角速度センサにおいて、支持
基板の中心位置に座標系の原点を定義したときに、Ｚ軸
を中心軸とする位置に圧電素子を配置し、この圧電素子
のうちＸ軸正領域に位置する第１の部分とＸ軸負領域に
位置する第２の部分とについて、互いに伸縮の関係が逆
転するような伸縮運動を行わせることにより、重錘体に
対して、Ｘ軸に沿った振動成分を含む往復運動を行わせ
るようにしたものである。(12) According to a twelfth aspect of the present invention, in the angular velocity sensor according to the fourth or fifth aspect, when the origin of the coordinate system is defined at the center position of the support substrate, the center of the Z-axis is defined. A piezoelectric element is arranged at a position to be an axis, and a first portion located in the positive X-axis region and a second portion located in the negative X-axis region of the piezoelectric element have their expansion and contraction relationships reversed. The reciprocating motion including the vibration component along the X-axis is performed on the weight body by performing the elastic movement.

【００１８】(13) 本発明の第１３の態様は、上述の第
１２の態様に係る角速度センサにおいて、重錘体がＸ軸
に沿った振動成分を含む往復運動を行っているときに、
コリオリ力検出手段が、重錘体に対してＹ軸方向に作用
するコリオリ力を検出することにより、Ｚ軸まわりの角
速度を検出するようにしたものである。(13) A thirteenth aspect of the present invention is the angular velocity sensor according to the twelfth aspect, wherein the weight body performs a reciprocating motion including a vibration component along the X axis.
The Coriolis force detecting means detects an angular velocity around the Z axis by detecting a Coriolis force acting on the weight body in the Y axis direction.

【００１９】(14) 本発明の第１４の態様は、上述の第
１３の態様に係る角速度センサにおいて、剛性をもった
基板によって支持基板を構成し、重錘体から伝達される
Ｚ軸方向応力に基づいて所定極性の電圧を発生させ、逆
に、所定極性の電圧を印加するとＺ軸方向応力を発生さ
せて伸縮する性質をもった圧電素子を、励振手段および
コリオリ力検出手段を兼用する手段として用い、圧電素
子のＹ軸正領域に位置する部分に発生する電圧およびＹ
軸負領域に位置する部分に発生する電圧の少なくとも一
方を検出することにより、重錘体に対してＹ軸方向に作
用するコリオリ力を検出するようにしたものである。(14) A fourteenth aspect of the present invention is the angular velocity sensor according to the thirteenth aspect, wherein the supporting substrate is formed of a rigid substrate, and the Z-axis direction stress transmitted from the weight body. A piezoelectric element having a property of generating a voltage of a predetermined polarity based on the above, and conversely generating a Z-axis direction stress by applying a voltage of a predetermined polarity to expand and contract, is used as an exciting means and a Coriolis force detecting means. And the voltage generated in the portion of the piezoelectric element located in the Y-axis positive region and Y
The Coriolis force acting on the weight body in the Y-axis direction is detected by detecting at least one of the voltages generated in the portion located in the negative axis region.

【００２０】(15) 本発明の第１５の態様は、上述の第
１〜第７、第１２、第１３の態様に係る角速度センサ
（すなわち、これまでに述べた角速度センサから、支持
基板として剛性をもった基板を用いる角速度センサを除
いたもの）において、可撓性をもった基板によって支持
基板を構成し、コリオリ力検出手段が、支持基板の撓み
状態を検出することにより、重錘体に対して作用するコ
リオリ力を検出するようにしたものである。(15) The fifteenth aspect of the present invention is directed to the angular velocity sensor according to the first to seventh, twelfth, and thirteenth aspects (that is, the angular velocity sensor described above has a rigidity as a supporting substrate. Excluding an angular velocity sensor using a substrate having a substrate), a flexible substrate constitutes a supporting substrate, and Coriolis force detecting means detects a bending state of the supporting substrate, thereby forming a weight body. It detects the Coriolis force acting on it.

【００２１】(16) 本発明の第１６の態様は、上述の第
１５の態様に係る角速度センサにおいて、コリオリ力検
出手段が、支持基板の撓みによって変位が生じる所定位
置に形成された変位電極と、この変位電極に対向する位
置において装置筐体に固定された固定電極と、を有し、
変位電極と固定電極とによって構成される容量素子の静
電容量値に基づいて、コリオリ力の検出を行うようにし
たものである。(16) A sixteenth aspect of the present invention is the angular velocity sensor according to the fifteenth aspect, wherein the Coriolis force detecting means comprises: A fixed electrode fixed to the device housing at a position facing the displacement electrode,
Coriolis force is detected based on the capacitance value of a capacitance element formed by a displacement electrode and a fixed electrode.

【００２２】(17) 本発明の第１７の態様は、上述の第
１６の態様に係る角速度センサにおいて、支持基板を導
電性材料によって構成し、この支持基板の一部を変位電
極として用いるようにしたものである。(17) In a seventeenth aspect of the present invention, in the angular velocity sensor according to the sixteenth aspect, the support substrate is made of a conductive material, and a part of the support substrate is used as a displacement electrode. It was done.

【００２３】(18) 本発明の第１８の態様は、上述の第
１５の態様に係る角速度センサにおいて、コリオリ力検
出手段が、支持基板の撓みに基づいて変形する圧電素子
を有し、この圧電素子に発生する電圧に基づいて、コリ
オリ力の検出を行うようにしたものである。(18) An eighteenth aspect of the present invention is the angular velocity sensor according to the fifteenth aspect, wherein the Coriolis force detecting means has a piezoelectric element that is deformed based on the bending of the support substrate. The Coriolis force is detected based on the voltage generated in the element.

【００２４】(19) 本発明の第１９の態様は、上述の第
１８の態様に係る角速度センサにおいて、可撓性をもっ
た支持基板の表面の一部分に剛性をもった補助基板を接
合し、圧電素子表面の補助基板の輪郭近傍位置に電圧検
出用の電極を形成するようにしたものである。(19) A nineteenth aspect of the present invention is the angular velocity sensor according to the eighteenth aspect, wherein a rigid auxiliary substrate is joined to a part of the surface of the flexible supporting substrate, An electrode for voltage detection is formed at a position near the contour of the auxiliary substrate on the surface of the piezoelectric element.

【００２５】(20) 本発明の第２０の態様は、上述の第
１５の態様に係る角速度センサにおいて、コリオリ力検
出手段が、支持基板上に形成されたピエゾ抵抗素子を有
し、このピエゾ抵抗素子の抵抗値に基づいて、コリオリ
力の検出を行うようにしたものである。(20) According to a twentieth aspect of the present invention, in the angular velocity sensor according to the fifteenth aspect, the Coriolis force detecting means has a piezoresistive element formed on a support substrate. The Coriolis force is detected based on the resistance value of the element.

【００２６】(21) 本発明の第２１の態様は、ＸＹＺ三
次元座標系における第１の座標軸まわりの角速度を検出
する角速度センサにおいて、ＸＹ平面に沿って配置され
た支持基板と、支持基板上面のほぼ中央位置に取り付け
られた第１の重錘体と、支持基板下面のほぼ中央位置に
取り付けられた第２の重錘体と、第１の重錘体の重心
が、ＸＹ平面に平行な所定平面に含まれる第１の周回軌
道に沿って回転運動をするように、第１の重錘体を運動
させる第１の駆動手段と、第２の重錘体の重心が、ＸＹ
平面に平行な所定平面に含まれる第２の周回軌道に沿っ
て回転運動をするように、第２の重錘体を運動させる第
２の駆動手段と、第１の重錘体の重心が三次元座標系に
おける第２の座標軸方向に運動している瞬間に、第１の
重錘体に対して三次元座標系における第３の座標軸方向
に作用するコリオリ力と、第２の重錘体の重心が三次元
座標系における第２の座標軸方向に運動している瞬間
に、第２の重錘体に対して三次元座標系における第３の
座標軸方向に作用するコリオリ力と、の少なくとも一方
を検出するコリオリ力検出手段と、少なくとも支持基
板、第１の重錘体、第２の重錘体を収容し、支持基板の
周囲部分を固定する装置筐体と、を設け、第１の駆動手
段および第２の駆動手段が、第１の重錘体の重心の回転
運動方向と第２の重錘体の重心の回転運動方向とが逆向
きになり、かつ、両重心の回転運動速度が等しくなるよ
うに各重錘体を駆動させるようにし、コリオリ力検出手
段によって検出されたコリオリ力に基づいて、装置筐体
に作用した第１の座標軸まわりの角速度を検出できるよ
うにしたものである。(21) A twenty-first aspect of the present invention is directed to an angular velocity sensor for detecting an angular velocity about a first coordinate axis in an XYZ three-dimensional coordinate system, comprising: a support substrate disposed along an XY plane; The first weight attached to the approximate center of the first weight, the second weight attached to the approximate center of the lower surface of the support substrate, and the center of gravity of the first weight are parallel to the XY plane. The first driving means for moving the first weight body so as to rotate along the first orbit included in the predetermined plane and the center of gravity of the second weight body are XY
A second driving means for moving the second weight body so as to rotate along a second orbit included in a predetermined plane parallel to the plane, and the center of gravity of the first weight body is tertiary. At the moment of movement in the direction of the second coordinate axis in the original coordinate system, the Coriolis force acting on the first weight in the direction of the third coordinate axis in the three-dimensional coordinate system and the force of the second weight At the moment when the center of gravity moves in the direction of the second coordinate axis in the three-dimensional coordinate system, at least one of Coriolis force acting on the second weight body in the direction of the third coordinate axis in the three-dimensional coordinate system is applied. A Coriolis force detecting means for detecting, a device housing for accommodating at least the support substrate, the first weight body, and the second weight body, and fixing a peripheral portion of the support substrate; And the second driving means is configured to determine the rotational movement direction of the center of gravity of the first weight body and the second weight. The direction of rotation of the center of gravity is opposite to the direction of rotation, and the weights are driven so that the rotation speeds of both centers of gravity are equal.Based on the Coriolis force detected by the Coriolis force detection means, An angular velocity around a first coordinate axis acting on an apparatus housing can be detected.

【００２７】(22) 本発明の第２２の態様は、上述の第
２１の態様に係る角速度センサにおいて、第１の重錘体
と第２の重錘体とを、同一形状および同一質量の構造体
によって構成し、支持基板に対して上下対称となる位置
に配置するようにしたものである。(22) A twenty-second aspect of the present invention is the angular velocity sensor according to the twenty-first aspect, wherein the first weight and the second weight have the same shape and the same mass. It is constituted by a body and is arranged at a vertically symmetric position with respect to the supporting substrate.

【００２８】(23) 本発明の第２３の態様は、上述の第
２１または第２２の態様に係る角速度センサにおいて、
第１の重錘体に直接もしくは間接的に接続された圧電素
子を第１の駆動手段として利用し、第２の重錘体に直接
もしくは間接的に接続された圧電素子を第２の駆動手段
として利用し、これらの圧電素子に交流電圧を印加して
周期的に変形させ、この周期的な変形に基づいて、第１
の重錘体および第２の重錘体を駆動するようにしたもの
である。(23) According to a twenty-third aspect of the present invention, in the angular velocity sensor according to the twenty-first or twenty-second aspect,
A piezoelectric element directly or indirectly connected to the first weight body is used as first driving means, and a piezoelectric element directly or indirectly connected to the second weight body is used as second driving means. The piezoelectric element is periodically deformed by applying an AC voltage to these piezoelectric elements.
And the second weight are driven.

【００２９】(24) 本発明の第２４の態様は、上述の第
２３の態様に係る角速度センサにおいて、ＸＹ平面に平
行な両面を有し、この両面に所定極性の電圧を印加する
とＺ軸方向に伸縮する性質をもった圧電素子を駆動手段
として用い、圧電素子の一方の面を直接もしくは間接的
に支持基板に接続し、他方の面を直接もしくは間接的に
重錘体に接続し、圧電素子の一部分がＺ軸方向に伸びた
状態となり、別な一部分がＺ軸方向に縮んだ状態とな
り、かつ、伸びた部分および縮んだ部分が、重錘体の重
心の周回軌道に沿って移動するように、圧電素子の各部
に交流電圧を印加するようにしたものである。(24) A twenty-fourth aspect of the present invention is the angular velocity sensor according to the twenty-third aspect, wherein the angular velocity sensor has both surfaces parallel to the XY plane, and when a voltage of a predetermined polarity is applied to both surfaces, the Z-axis direction Using a piezoelectric element having the property of expanding and contracting as a driving means, one side of the piezoelectric element is directly or indirectly connected to the support substrate, and the other side is directly or indirectly connected to the weight body, A part of the element is extended in the Z-axis direction, another part is contracted in the Z-axis direction, and the extended part and the contracted part move along the orbit around the center of gravity of the weight body. In this way, an AC voltage is applied to each part of the piezoelectric element.

【００３０】(25) 本発明の第２５の態様は、上述の第
２４の態様に係る角速度センサにおいて、支持基板の中
心位置に座標系の原点を定義したときに、Ｚ軸を中心軸
とする位置に駆動手段として用いる圧電素子を配置し、
圧電素子の正のＸ軸上部分、正のＹ軸上部分、負のＸ軸
上部分、負のＹ軸上部分に、それぞれ位相が９０°ずつ
ずれた交流駆動信号を与えることにより、重錘体の駆動
を行うようにしたものである。(25) According to a twenty-fifth aspect of the present invention, in the angular velocity sensor according to the twenty-fourth aspect, when the origin of the coordinate system is defined at the center position of the support substrate, the Z axis is used as the central axis. A piezoelectric element used as a driving means is arranged at the position,
By applying an AC drive signal having a phase shift of 90 ° to each of the positive X-axis portion, the positive Y-axis portion, the negative X-axis portion, and the negative Y-axis portion of the piezoelectric element, The body is driven.

【００３１】(26) 本発明の第２６の態様は、上述の第
２１〜第２５の態様に係る角速度センサにおいて、コリ
オリ力検出手段が、重錘体の重心がＸ軸方向に運動して
いる瞬間に、重錘体に対してＹ軸方向に作用するコリオ
リ力を検出することにより、Ｚ軸まわりの角速度を検出
するようにしたものである。(26) According to a twenty-sixth aspect of the present invention, in the angular velocity sensor according to the above-mentioned twenty-first to twenty-fifth aspects, the Coriolis force detecting means is such that the center of gravity of the weight body moves in the X-axis direction. The angular velocity about the Z-axis is detected by instantaneously detecting the Coriolis force acting on the weight in the Y-axis direction.

【００３２】(27) 本発明の第２７の態様は、上述の第
２１〜第２５の態様に係る角速度センサにおいて、コリ
オリ力検出手段が、重錘体の重心がＸ軸方向に運動して
いる瞬間に、重錘体に対してＺ軸方向に作用するコリオ
リ力を検出することにより、Ｙ軸まわりの角速度を検出
するようにしたものである。(27) According to a twenty-seventh aspect of the present invention, in the angular velocity sensor according to the twenty-first to twenty-fifth aspects, the Coriolis force detecting means moves the center of gravity of the weight body in the X-axis direction. By detecting the Coriolis force acting on the weight body in the Z-axis direction at an instant, the angular velocity around the Y-axis is detected.

【００３３】(28) 本発明の第２８の態様は、上述の第
２１〜第２５の態様に係る角速度センサにおいて、コリ
オリ力検出手段が、重錘体の重心がＸ軸方向に運動して
いる瞬間に、重錘体に対してＹ軸方向に作用するコリオ
リ力を検出することにより、Ｚ軸まわりの角速度を検出
する第１の機能と、重錘体の重心がＸ軸方向に運動して
いる瞬間に、重錘体に対してＺ軸方向に作用するコリオ
リ力を検出することにより、Ｙ軸まわりの角速度を検出
する第２の機能と、重錘体の重心がＹ軸方向に運動して
いる瞬間に、重錘体に対してＸ軸方向に作用するコリオ
リ力を検出することにより、Ｚ軸まわりの角速度を検出
する第３の機能と、重錘体の重心がＹ軸方向に運動して
いる瞬間に、重錘体に対してＺ軸方向に作用するコリオ
リ力を検出することにより、Ｘ軸まわりの角速度を検出
する第４の機能と、の中から選択された複数の機能を実
行することにより、複数の軸まわりの角速度の検出を行
うことができるようにしたものである。(28) According to a twenty-eighth aspect of the present invention, in the angular velocity sensor according to any one of the twenty-first to twenty-fifth aspects, the Coriolis force detecting means is arranged such that the center of gravity of the weight body moves in the X-axis direction. At the moment, the first function of detecting the angular velocity around the Z-axis by detecting the Coriolis force acting on the weight in the Y-axis direction, and the center of gravity of the weight moves in the X-axis direction. At the moment, the second function of detecting the angular velocity around the Y-axis by detecting the Coriolis force acting on the weight in the Z-axis direction, and the center of gravity of the weight moves in the Y-axis direction. At the moment, the third function of detecting the angular velocity about the Z axis by detecting the Coriolis force acting on the weight body in the X axis direction and the center of gravity of the weight body moving in the Y axis direction The Coriolis force acting on the weight in the Z-axis direction at the moment By executing a plurality of functions selected from a fourth function of detecting an angular velocity around the X axis and a plurality of functions, an angular velocity around a plurality of axes can be detected. .

【００３４】(29) 本発明の第２９の態様は、上述の第
２１〜第２８の態様に係る角速度センサにおいて、剛性
をもった基板によって支持基板を構成し、この支持基板
の中心位置に座標系の原点を定義したときに、Ｚ軸を中
心軸とする位置に重錘体を配置し、コリオリ力検出手段
が、重錘体のＸ軸正領域に位置する部分に発生するＺ軸
方向応力およびＸ軸負領域に位置する部分に発生するＺ
軸方向応力の少なくとも一方を検出することにより、重
錘体に対してＸ軸方向に作用するコリオリ力を検出する
ようにしたものである。(29) According to a twenty-ninth aspect of the present invention, in the angular velocity sensor according to any one of the above-described twenty-first to twenty-eighth aspects, a support substrate is constituted by a rigid substrate, and a coordinate is provided at a center position of the support substrate. When the origin of the system is defined, the weight is placed at a position centered on the Z axis, and the Coriolis force detecting means generates a stress in the Z-axis direction generated in a portion of the weight located in the positive X-axis region. And Z generated in the portion located in the negative region of the X axis
By detecting at least one of the axial stresses, a Coriolis force acting on the weight body in the X-axis direction is detected.

【００３５】(30) 本発明の第３０の態様は、上述の第
２９の態様に係る角速度センサにおいて、重錘体と支持
基板との間の、Ｚ軸を中心軸とする位置に配置され、重
錘体から伝達されるＺ軸方向応力に基づいて所定極性の
電圧を発生させる性質をもった圧電素子をコリオリ力検
出手段として用い、この圧電素子のＸ軸正領域に位置す
る部分に発生する電圧およびＸ軸負領域に位置する部分
に発生する電圧の少なくとも一方を検出することによ
り、重錘体に対してＸ軸方向に作用するコリオリ力を検
出できるようにしたものである。(30) A thirtieth aspect of the present invention is the angular velocity sensor according to the twenty-ninth aspect, wherein the angular velocity sensor is disposed between the weight body and the support substrate at a position about the Z axis as a central axis, A piezoelectric element having a property of generating a voltage of a predetermined polarity based on the stress in the Z-axis direction transmitted from the weight body is used as Coriolis force detecting means, and is generated in a portion of the piezoelectric element located in the X-axis positive region. By detecting at least one of the voltage and the voltage generated in the portion located in the negative region of the X-axis, the Coriolis force acting on the weight body in the X-axis direction can be detected.

【００３６】(31) 本発明の第３１の態様は、上述の第
２９の態様に係る角速度センサにおいて、コリオリ力検
出手段が、更に、重錘体のＹ軸正領域に位置する部分に
発生するＺ軸方向応力およびＹ軸負領域に位置する部分
に発生するＺ軸方向応力の少なくとも一方を検出するこ
とにより、重錘体に対してＹ軸方向に作用するコリオリ
力を検出できるようにしたものである。(31) According to a thirty-first aspect of the present invention, in the angular velocity sensor according to the twenty-ninth aspect, the Coriolis force detecting means is further generated at a portion of the weight body located in the Y-axis positive region. A Coriolis force acting on the weight body in the Y-axis direction by detecting at least one of the Z-axis direction stress and the Z-axis direction stress generated in a portion located in the Y-axis negative region. It is.

【００３７】(32) 本発明の第３２の態様は、上述の第
３１の態様に係る角速度センサにおいて、重錘体と支持
基板との間の、Ｚ軸を中心軸とする位置に配置され、重
錘体から伝達されるＺ軸方向応力に基づいて所定極性の
電圧を発生させる性質をもった圧電素子をコリオリ力検
出手段として用い、圧電素子のＸ軸正領域に位置する部
分に発生する電圧およびＸ軸負領域に位置する部分に発
生する電圧の少なくとも一方を検出することにより、重
錘体に対してＸ軸方向に作用するコリオリ力を検出し、
圧電素子のＹ軸正領域に位置する部分に発生する電圧お
よびＹ軸負領域に位置する部分に発生する電圧の少なく
とも一方を検出することにより、重錘体に対してＹ軸方
向に作用するコリオリ力を検出するようにしたものであ
る。(32) A thirty-second aspect of the present invention is the angular velocity sensor according to the thirty-first aspect, wherein the angular velocity sensor is disposed at a position between the weight body and the support substrate with the Z axis as a central axis, A piezoelectric element having a property of generating a voltage of a predetermined polarity based on the Z-axis direction stress transmitted from the weight body is used as Coriolis force detecting means, and a voltage generated in a portion of the piezoelectric element located in the X-axis positive region And detecting at least one of the voltages generated in the portion located in the negative region of the X-axis to detect the Coriolis force acting on the weight body in the X-axis direction,
Coriolis acting on the weight body in the Y-axis direction by detecting at least one of a voltage generated in a portion of the piezoelectric element located in the Y-axis positive region and a voltage generated in a portion located in the Y-axis negative region. This is to detect the force.

【００３８】(33) 本発明の第３３の態様は、上述の第
３１の態様に係る角速度センサにおいて、コリオリ力検
出手段が、更に、重錘体のＺ軸近傍部分に発生するＺ軸
方向応力を検出することにより、重錘体に対してＺ軸方
向に作用するコリオリ力を検出できるようにしたもので
ある。(33) A thirty-third aspect of the present invention is the angular velocity sensor according to the thirty-first aspect, wherein the Coriolis force detecting means further comprises a Z-axis direction stress generated near the Z-axis of the weight body. Is detected, the Coriolis force acting on the weight body in the Z-axis direction can be detected.

【００３９】(34) 本発明の第３４の態様は、上述の第
３３の態様に係る角速度センサにおいて、重錘体と支持
基板との間の、Ｚ軸を中心軸とする位置に配置され、重
錘体から伝達されるＺ軸方向応力に基づいて所定極性の
電圧を発生させる性質をもった圧電素子をコリオリ力検
出手段として用い、圧電素子のＸ軸正領域に位置する部
分に発生する電圧およびＸ軸負領域に位置する部分に発
生する電圧の少なくとも一方を検出することにより、重
錘体に対してＸ軸方向に作用するコリオリ力を検出し、
圧電素子のＹ軸正領域に位置する部分に発生する電圧お
よびＹ軸負領域に位置する部分に発生する電圧の少なく
とも一方を検出することにより、重錘体に対してＹ軸方
向に作用するコリオリ力を検出し、圧電素子のＺ軸近傍
部分に発生する電圧を検出することにより、重錘体に対
してＺ軸方向に作用するコリオリ力を検出できるように
したものである。(34) According to a thirty-fourth aspect of the present invention, in the angular velocity sensor according to the thirty-third aspect, the angular velocity sensor is disposed at a position between the weight body and the support substrate with the Z axis as a central axis, A piezoelectric element having a property of generating a voltage of a predetermined polarity based on the Z-axis direction stress transmitted from the weight body is used as Coriolis force detecting means, and a voltage generated in a portion of the piezoelectric element located in the X-axis positive region And detecting at least one of the voltages generated in the portion located in the negative region of the X-axis to detect the Coriolis force acting on the weight body in the X-axis direction,
Coriolis acting on the weight body in the Y-axis direction by detecting at least one of a voltage generated in a portion of the piezoelectric element located in the Y-axis positive region and a voltage generated in a portion located in the Y-axis negative region. The Coriolis force acting on the weight body in the Z-axis direction can be detected by detecting the force and detecting the voltage generated in the vicinity of the Z-axis of the piezoelectric element.

【００４０】(35) 本発明の第３５の態様は、上述の第
２１〜第２８の態様に係る角速度センサにおいて、可撓
性をもった基板によって支持基板を構成し、コリオリ力
検出手段が、支持基板の撓み状態を検出することによ
り、重錘体に対して作用するコリオリ力を検出するよう
にしたものである。(35) According to a thirty-fifth aspect of the present invention, in the angular velocity sensor according to the above-mentioned twenty-first to twenty-eighth aspects, the supporting substrate is constituted by a flexible substrate, and the Coriolis force detecting means comprises: The Coriolis force acting on the weight body is detected by detecting the bending state of the support substrate.

【００４１】(36) 本発明の第３６の態様は、上述の第
３５の態様に係る角速度センサにおいて、コリオリ力検
出手段が、支持基板の撓みによって変位が生じる所定位
置に形成された変位電極と、この変位電極に対向する位
置において装置筐体に固定された固定電極と、を有し、
変位電極と固定電極とによって構成される容量素子の静
電容量値に基づいて、コリオリ力の検出を行うようにし
たものである。(36) A thirty-sixth aspect of the present invention is the angular velocity sensor according to the thirty-fifth aspect, wherein the Coriolis force detecting means comprises a displacement electrode formed at a predetermined position where displacement occurs due to bending of the support substrate. A fixed electrode fixed to the device housing at a position facing the displacement electrode,
Coriolis force is detected based on the capacitance value of a capacitance element formed by a displacement electrode and a fixed electrode.

【００４２】(37) 本発明の第３７の態様は、上述の第
３６の態様に係る角速度センサにおいて、支持基板を導
電性材料によって構成し、この支持基板の一部を変位電
極として用いるようにしたものである。(37) A thirty-seventh aspect of the present invention is the angular velocity sensor according to the thirty-sixth aspect, wherein the support substrate is formed of a conductive material, and a part of the support substrate is used as a displacement electrode. It was done.

【００４３】(38) 本発明の第３８の態様は、上述の第
３５の態様に係る角速度センサにおいて、コリオリ力検
出手段が、支持基板の撓みに基づいて変形する圧電素子
を有し、この圧電素子に発生する電圧に基づいて、コリ
オリ力の検出を行うようにしたものである。(38) According to a thirty-eighth aspect of the present invention, in the angular velocity sensor according to the thirty-fifth aspect, the Coriolis force detecting means has a piezoelectric element that is deformed based on the bending of the support substrate. The Coriolis force is detected based on the voltage generated in the element.

【００４４】(39) 本発明の第３９の態様は、上述の第
３８の態様に係る角速度センサにおいて、可撓性をもっ
た支持基板の表面の一部分に剛性をもった補助基板を接
合し、圧電素子表面の補助基板の輪郭近傍位置に電圧検
出用の電極を形成するようにしたものである。(39) According to a thirty-ninth aspect, in the angular velocity sensor according to the thirty-eighth aspect, a rigid auxiliary substrate is joined to a part of the surface of the flexible supporting substrate, An electrode for voltage detection is formed at a position near the contour of the auxiliary substrate on the surface of the piezoelectric element.

【００４５】(40) 本発明の第４０の態様は、上述の第
３５の態様に係る角速度センサにおいて、コリオリ力検
出手段が、支持基板上に形成されたピエゾ抵抗素子を有
し、このピエゾ抵抗素子の抵抗値に基づいて、コリオリ
力の検出を行うようにしたものである。(40) According to a fortieth aspect of the present invention, in the angular velocity sensor according to the thirty-fifth aspect, the Coriolis force detecting means has a piezoresistive element formed on a support substrate. The Coriolis force is detected based on the resistance value of the element.

【００４６】(41) 本発明の第４１の態様は、上述の第
１〜第１５および第２１〜第３５の態様に係る角速度セ
ンサにおいて、励振手段または駆動手段としての機能と
コリオリ力検出手段としての機能とを兼ね備えた兼用圧
電素子を用いるようにしたものである。(41) According to a forty-first aspect of the present invention, in the angular velocity sensor according to the first to fifteenth and twenty-first to thirty-fifth aspects, the function as the exciting means or the driving means and the Coriolis force detecting means are provided. A dual-purpose piezoelectric element having the above function is also used.

【００４７】(42) 本発明の第４２の態様は、上述の第
４１の態様に係る角速度センサにおいて、両面に所定電
極が形成された兼用圧電素子と、交流電圧を電気抵抗を
介してこの所定電極間に印加する電気回路と、によって
励振手段または駆動手段を構成し、上記兼用圧電素子
と、上記所定電極間の電圧信号を電気抵抗を介して検出
する電気回路と、によってコリオリ力検出手段を構成
し、検出した電圧信号の振幅に基づいてコリオリ力の検
出を行うようにしたものである。(42) According to a forty-second aspect of the present invention, in the angular velocity sensor according to the forty-first aspect, the alternating-current voltage is applied to the dual-purpose piezoelectric element having predetermined electrodes formed on both surfaces thereof through an electric resistor. An electric circuit to be applied between the electrodes, constitutes an exciting unit or a driving unit by the above-mentioned shared-use piezoelectric element, and an electric circuit for detecting a voltage signal between the predetermined electrodes through an electric resistance. With this configuration, the Coriolis force is detected based on the amplitude of the detected voltage signal.

【００４８】(43) 本発明の第４３の態様は、上述の第
１〜第１５および第２１〜第３５の態様に係る角速度セ
ンサにおいて、励振手段もしくは駆動手段、またはコリ
オリ力検出手段として、第１の面と第２の面とを有する
板状の圧電素子を用い、この圧電素子を支持基板上に、
第１の面が支持基板に向くように配置し、この圧電素子
の第１の面および第２の面に、それぞれ圧電素子用電極
を形成し、支持基板上に、圧電素子の第１の面に形成さ
れた圧電素子用電極に対向する配線用電極およびこの配
線用電極のための配線層を形成し、圧電素子の第１の面
に形成された圧電素子用電極と配線用電極とが互いに電
気的に接触するように、圧電素子を支持基板に接合し、
支持基板上の配線層を介して圧電素子の第１の面に形成
されている圧電素子用電極に対する電気信号の送受を行
えるようにしたものである。(43) A forty-third aspect of the present invention provides the angular velocity sensor according to any one of the first to fifteenth and twenty-first to thirty-fifth aspects, wherein the excitation means or the driving means, or the Coriolis force detecting means comprises: A plate-shaped piezoelectric element having a first surface and a second surface is used, and this piezoelectric element is placed on a support substrate.
The piezoelectric element is arranged so that the first surface faces the support substrate, electrodes for the piezoelectric element are respectively formed on the first surface and the second surface of the piezoelectric element, and the first surface of the piezoelectric element is provided on the support substrate. Forming a wiring electrode opposed to the piezoelectric element electrode formed on the substrate and a wiring layer for the wiring electrode, and the piezoelectric element electrode and the wiring electrode formed on the first surface of the piezoelectric element are connected to each other. Join the piezoelectric element to the support substrate so that it makes electrical contact,
An electric signal can be transmitted / received to / from a piezoelectric element electrode formed on a first surface of a piezoelectric element via a wiring layer on a support substrate.

【００４９】(44) 本発明の第４４の態様は、上述の第
４３の態様に係る角速度センサにおいて、圧電素子の第
１の面に中継電極を形成し、この圧電素子の第２の面に
形成されている圧電素子用電極と第１の面に形成されて
いる中継電極とを電気的に接続するための短絡導電路を
形成し、支持基板上には、中継電極に対向する配線用電
極およびこの配線用電極のための配線層を形成し、中継
電極と、これに対向する配線用電極とが互いに電気的に
接触するように、圧電素子を支持基板に接合し、支持基
板上の配線層を介して圧電素子の第２の面に形成されて
いる圧電素子用電極に対する電気信号の送受を行えるよ
うにしたものである。(44) A forty-fourth aspect of the present invention is the angular velocity sensor according to the forty-third aspect, wherein a relay electrode is formed on the first surface of the piezoelectric element, and the relay electrode is formed on the second surface of the piezoelectric element. A short-circuit conductive path for electrically connecting the formed piezoelectric element electrode and the relay electrode formed on the first surface is formed, and a wiring electrode facing the relay electrode is formed on the support substrate. And forming a wiring layer for the wiring electrode, bonding the piezoelectric element to the support substrate so that the relay electrode and the wiring electrode facing the relay electrode are in electrical contact with each other, and forming a wiring on the support substrate. An electric signal can be transmitted / received to / from the piezoelectric element electrode formed on the second surface of the piezoelectric element via the layer.

【００５０】(45) 本発明の第４５の態様は、上述の第
４４の態様に係る角速度センサにおいて、圧電素子の厚
み方向にスルーホールを形成し、このスルーホール内に
短絡導電路を形成することにより、圧電素子の第１の面
に形成されている中継電極と、圧電素子の第２の面に形
成されている圧電素子用電極とが電気的に接続されるよ
うにしたものである。(45) A forty-fifth aspect of the present invention is the angular velocity sensor according to the forty-fourth aspect, wherein a through-hole is formed in the thickness direction of the piezoelectric element, and a short-circuit conductive path is formed in the through-hole. Thereby, the relay electrode formed on the first surface of the piezoelectric element and the electrode for the piezoelectric element formed on the second surface of the piezoelectric element are electrically connected.

【００５１】(46) 本発明の第４６の態様は、ＸＹＺ三
次元座標系における第１の座標軸まわりの角速度を検出
する角速度センサにおいて、ＸＹ平面に沿って配置され
た支持基板と、重心が、三次元座標系における第２の座
標軸に沿った振動成分を含む往復運動を行う機能をも
ち、支持基板上面に取り付けられた第１の重錘体と、重
心が、第２の座標軸に沿った振動成分を含み、第１の重
錘体の運動方向とは逆向きの往復運動を行う機能をも
ち、支持基板下面に取り付けられた第２の重錘体と、第
１の重錘体に対して三次元座標系における第３の座標軸
方向に作用するコリオリ力および第２の重錘体に対して
第３の座標軸方向に作用するコリオリ力の少なくとも一
方を検出するコリオリ力検出手段と、少なくとも支持基
板、第１の重錘体、第２の重錘体を収容し、支持基板の
周囲部分を固定する装置筐体と、を設け、コリオリ力検
出手段によって検出されたコリオリ力に基づいて、装置
筐体に作用した第１の座標軸まわりの角速度を検出でき
るようにしたものである。(46) According to a forty-sixth aspect of the present invention, in an angular velocity sensor for detecting an angular velocity about a first coordinate axis in an XYZ three-dimensional coordinate system, a support substrate disposed along an XY plane and a center of gravity are provided. It has a function of performing a reciprocating motion including a vibration component along the second coordinate axis in the three-dimensional coordinate system, and the first weight attached to the upper surface of the support substrate and the center of gravity move along the second coordinate axis. A second weight attached to the lower surface of the support substrate and having a function of reciprocating in a direction opposite to the direction of movement of the first weight. Coriolis force detecting means for detecting at least one of a Coriolis force acting in the third coordinate axis direction and a Coriolis force acting on the second weight body in the third coordinate axis direction in the three-dimensional coordinate system, and at least a support substrate , The first weight, the second An apparatus housing for accommodating the weight body and fixing a peripheral portion of the support substrate; and an angular velocity about the first coordinate axis acting on the apparatus housing based on the Coriolis force detected by the Coriolis force detecting means. Can be detected.

【００５２】(47) 本発明の第４７の態様は、ＸＹＺ三
次元座標系における第１の座標軸まわりの角速度を検出
する角速度センサにおいて、ＸＹ平面に沿って配置され
た支持基板と、支持基板上面に取り付けられ、重心が、
ＸＹ平面に平行な所定平面に含まれる第１の周回軌道に
沿った回転運動を行う機能をもった第１の重錘体と、支
持基板下面に取り付けられ、重心が、ＸＹ平面に平行な
所定平面に含まれる第２の周回軌道に沿って、第１の重
錘体の重心の回転運動とは逆向きで速度が等しい回転運
動を行う機能をもった第２の重錘体と、第１の重錘体の
重心が三次元座標系における第２の座標軸方向に運動し
ている瞬間に、第１の重錘体に対して三次元座標系にお
ける第３の座標軸方向に作用するコリオリ力と、第２の
重錘体の重心が三次元座標系における第２の座標軸方向
に運動している瞬間に、第２の重錘体に対して三次元座
標系における第３の座標軸方向に作用するコリオリ力
と、の少なくとも一方を検出するコリオリ力検出手段
と、少なくとも支持基板、第１の重錘体、第２の重錘体
を収容し、支持基板の周囲部分を固定する装置筐体と、
を設け、コリオリ力検出手段によって検出されたコリオ
リ力に基づいて、装置筐体に作用した第１の座標軸まわ
りの角速度を検出できるようにしたものである。(47) A forty-seventh aspect of the present invention is directed to an angular velocity sensor for detecting an angular velocity about a first coordinate axis in an XYZ three-dimensional coordinate system, comprising: a support substrate disposed along an XY plane; Is attached to the center of gravity,
A first weight body having a function of performing a rotary motion along a first orbit included in a predetermined plane parallel to the XY plane; A second weight body having a function of performing a rotational movement in a direction opposite to the rotational movement of the center of gravity of the first weight body and having the same speed along a second orbit included in the plane; At the moment when the center of gravity of the weight moves in the direction of the second coordinate axis in the three-dimensional coordinate system, the Coriolis force acting on the first weight in the direction of the third coordinate axis in the three-dimensional coordinate system; At the moment when the center of gravity of the second weight moves in the direction of the second coordinate axis in the three-dimensional coordinate system, acts on the second weight in the direction of the third coordinate axis in the three-dimensional coordinate system. A Coriolis force detecting means for detecting at least one of Coriolis force; , The first weight body, a second accommodating the weight body, fixing the peripheral portion of the support board device housing,
And the angular velocity about the first coordinate axis acting on the device housing can be detected based on the Coriolis force detected by the Coriolis force detecting means.

【００５３】(48) 本発明の第４８の態様は、ＸＹＺ三
次元座標系における第１の座標軸まわりの角速度を検出
する角速度センサにおいて、重心が、三次元座標系にお
ける第２の座標軸に沿った振動成分を含む往復運動を行
う機能をもった第１の重錘体と、重心が、第２の座標軸
に沿った振動成分を含み、第１の重錘体の運動方向とは
逆向きの往復運動を行う機能をもち、第１の重錘体に接
合された第２の重錘体と、第１の重錘体に対して三次元
座標系における第３の座標軸方向に作用するコリオリ力
および第２の重錘体に対して第３の座標軸方向に作用す
るコリオリ力の少なくとも一方を検出するコリオリ力検
出手段と、第１の重錘体と第２の重錘体との接合部分を
その周囲から支持する支持部材と、少なくとも支持部
材、第１の重錘体、第２の重錘体を収容し、支持部材の
周囲部分を固定する装置筐体と、を設け、コリオリ力検
出手段によって検出されたコリオリ力に基づいて、装置
筐体に作用した第１の座標軸まわりの角速度を検出でき
るようにしたものである。(48) A forty-eighth aspect of the present invention provides an angular velocity sensor for detecting an angular velocity around a first coordinate axis in an XYZ three-dimensional coordinate system, wherein the center of gravity is along the second coordinate axis in the three-dimensional coordinate system. A first weight having a function of performing a reciprocating motion including a vibration component, and a center of gravity including a vibration component along a second coordinate axis, and a reciprocating motion in a direction opposite to the direction of motion of the first weight. A second weight joined to the first weight, having a function of performing movement, and a Coriolis force acting on the first weight in a third coordinate axis direction in a three-dimensional coordinate system; A Coriolis force detecting means for detecting at least one of Coriolis forces acting on the second weight body in the third coordinate axis direction, and a joint between the first weight body and the second weight body. A support member for supporting from the periphery, at least a support member, a first weight body, And a device housing for fixing the peripheral portion of the supporting member, and a first coordinate axis acting on the device housing based on the Coriolis force detected by the Coriolis force detecting means. The angular velocity can be detected.

【００５４】(49) 本発明の第４９の態様は、ＸＹＺ三
次元座標系における第１の座標軸まわりの角速度を検出
する角速度センサにおいて、重心が、三次元座標系のＸ
Ｙ平面に平行な所定平面に含まれる第１の周回軌道に沿
った回転運動を行う機能をもった第１の重錘体と、第１
の重錘体に接合され、重心が、ＸＹ平面に平行な所定平
面に含まれる第２の周回軌道に沿って、第１の重錘体の
重心の回転運動とは逆向きで速度が等しい回転運動を行
う機能をもった第２の重錘体と、第１の重錘体の重心が
三次元座標系における第２の座標軸方向に運動している
瞬間に、第１の重錘体に対して三次元座標系における第
３の座標軸方向に作用するコリオリ力と、第２の重錘体
の重心が三次元座標系における第２の座標軸方向に運動
している瞬間に、第２の重錘体に対して三次元座標系に
おける第３の座標軸方向に作用するコリオリ力と、の少
なくとも一方を検出するコリオリ力検出手段と、第１の
重錘体と第２の重錘体との接合部分をその周囲から支持
する支持部材と、少なくとも支持部材、第１の重錘体、
第２の重錘体を収容し、支持部材の周囲部分を固定する
装置筐体と、を設け、コリオリ力検出手段によって検出
されたコリオリ力に基づいて、装置筐体に作用した第１
の座標軸まわりの角速度を検出できるようにしたもので
ある。(49) A forty-ninth aspect of the present invention is an angular velocity sensor for detecting an angular velocity about a first coordinate axis in an XYZ three-dimensional coordinate system.
A first weight body having a function of performing a rotary motion along a first orbit included in a predetermined plane parallel to the Y plane;
And a center of gravity is rotated along a second orbit included in a predetermined plane parallel to the XY plane in a direction opposite to the rotational movement of the center of gravity of the first weight and having the same speed. At the moment when the center of gravity of the second weight body having the function of performing the movement and the center of gravity of the first weight body moves in the direction of the second coordinate axis in the three-dimensional coordinate system, the first weight body is moved relative to the first weight body. At the moment when the center of gravity of the second weight body moves in the direction of the second coordinate axis in the three-dimensional coordinate system, the Coriolis force acting in the third coordinate axis direction in the three-dimensional coordinate system. Coriolis force detecting means for detecting at least one of a Coriolis force acting on the body in a third coordinate axis direction in a three-dimensional coordinate system, and a joint between the first weight and the second weight. A supporting member for supporting the member from its periphery, at least a supporting member, a first weight body,
An apparatus housing for accommodating the second weight body and fixing a peripheral portion of the support member, wherein the first housing acting on the apparatus housing based on the Coriolis force detected by the Coriolis force detecting means.
It is possible to detect the angular velocity around the coordinate axis of.

【００５５】(50) 本発明の第５０の態様は、上述の第
４６〜第４９の態様に係る角速度センサにおいて、重錘
体を運動させるための励振手段または駆動手段を、重錘
体の一部として組み込むようにしたものである。(50) According to a fiftieth aspect of the present invention, in the angular velocity sensor according to the forty-sixth to forty-ninth aspects, the exciting means or the driving means for moving the weight is provided by one of the weights. It is designed to be incorporated as a part.

【００５６】(51) 本発明の第５１の態様は、上述の第
４６〜第５０の態様に係る角速度センサにおいて、コリ
オリ力検出手段を、重錘体の一部に組み込むようにした
ものである。(51) In a fifty-first aspect of the present invention, in the angular velocity sensor according to the forty-sixth to fifty-fifth aspects, the Coriolis force detecting means is incorporated in a part of the weight body. .

【００５７】(52) 本発明の第５２の態様は、上述の第
４６〜第５１の態様に係る角速度センサにおいて、第１
の重錘体と第２の重錘体とを、同一形状および同一質量
の構造体によって構成し、三次元座標系のＸＹ平面に関
して面対称となる位置に配置したものである。(52) According to a fifty-second aspect of the present invention, in the angular velocity sensor according to the forty-sixth to fifty-first aspects, the first
And the second weight are constituted by structures having the same shape and the same mass, and are arranged at positions that are plane-symmetric with respect to the XY plane of the three-dimensional coordinate system.

【００５８】(53) 本発明の第５２の態様は、上述の第
４６〜第５２の態様に係る角速度センサにおいて、第１
の重錘体と第２の重錘体とを三次元座標系のＸＹ平面上
で接合し、このＸＹ平面上の接合面の周囲を支持する周
囲部材と、この周囲部材を装置筐体に接続する接続部材
と、によって支持部材を構成するようにしたものであ
る。(53) A fifty-second aspect of the present invention is the angular velocity sensor according to the forty-sixth to fifty-second aspects, wherein
And the second weight are joined on an XY plane of a three-dimensional coordinate system, and a peripheral member that supports the periphery of the joint surface on the XY plane, and the peripheral member is connected to the device housing. And a connecting member to form a supporting member.

【００５９】(54) 本発明の第５４の態様は、上述の第
５３の態様に係る角速度センサにおいて、接続部材を複
数本のワイヤによって構成し、周囲部材をこれらワイヤ
によって装置筐体に接続するようにしたものである。(54) In a fifty-fourth aspect of the present invention, in the angular velocity sensor according to the fifty-third aspect, the connecting member is constituted by a plurality of wires, and the surrounding members are connected to the apparatus housing by these wires. It is like that.

【００６０】(55) 本発明の第５５の態様は、上述の第
１または第２１の態様に係る角速度センサにおいて、支
持基板を圧電素子によって構成し、この圧電素子からな
る支持基板に交流電圧を印加して周期的に変形させるこ
とにより重錘体を往復運動または回転運動させることが
できるようにし、支持基板自身を利用して励振手段また
は駆動手段を構成するようにしたものである。(55) According to a fifty-fifth aspect, in the angular velocity sensor according to the first or twenty-first aspect, the support substrate is constituted by a piezoelectric element, and an AC voltage is applied to the support substrate made of the piezoelectric element. The weight body can be reciprocated or rotated by applying and periodically deforming, and the exciting means or the driving means is constituted by using the support substrate itself.

【００６１】(56) 本発明の第５６の態様は、上述の第
１または第２１の態様に係る角速度センサにおいて、支
持基板を圧電素子によって構成し、この圧電素子からな
る支持基板が撓むことにより発生する電圧に基づいて、
作用したコリオリ力を検出できるようにし、支持基板自
身を利用してコリオリ力検出手段を構成するようにした
ものである。(56) According to a fifty-sixth aspect of the present invention, in the angular velocity sensor according to the first or the twenty-first aspect, the support substrate is constituted by a piezoelectric element, and the support substrate made of the piezoelectric element is bent. Based on the voltage generated by
The applied Coriolis force can be detected, and Coriolis force detecting means is constituted by using the support substrate itself.

【００６２】(57) 本発明の第５７の態様は、上述の第
１または第２１の態様に係る角速度センサにおいて、支
持基板を圧電素子によって構成し、この圧電素子からな
る支持基板に交流電圧を印加して周期的に変形させるこ
とにより重錘体を往復運動または回転運動させることが
できるようにし、かつ、この圧電素子からなる支持基板
が撓むことにより発生する電圧に基づいて、作用したコ
リオリ力を検出できるようにし、支持基板自身を利用し
て、励振手段または駆動手段と、コリオリ力検出手段
と、を構成するようにしたものである。(57) According to a fifty-seventh aspect, in the angular velocity sensor according to the first or twenty-first aspect, the support substrate is constituted by a piezoelectric element, and an AC voltage is applied to the support substrate formed of the piezoelectric element. The weight body can be reciprocated or rotated by being applied and periodically deformed, and Coriolis that acts on the basis of a voltage generated when a supporting substrate made of the piezoelectric element bends. A force can be detected, and an excitation unit or a driving unit and a Coriolis force detection unit are configured by using the support substrate itself.

【００６３】(58) 本発明の第５８の態様は、上述の第
５７の態様に係る角速度センサにおいて、圧電素子から
なる支持基板と、この支持基板上に形成された所定電極
間に電気抵抗を介して交流電圧を印加する電気回路と、
によって励振手段または駆動手段を構成し、支持基板
と、所定電極間の電気信号を電気抵抗を介して検出する
電気回路と、によってコリオリ力検出手段を構成し、電
気信号の振幅に基づいてコリオリ力の検出を行うように
したものである。(58) According to a fifty-eighth aspect of the present invention, in the angular velocity sensor according to the fifty-seventh aspect, the electric resistance is set between the supporting substrate made of the piezoelectric element and the predetermined electrode formed on the supporting substrate. An electric circuit for applying an AC voltage via
And an electric circuit for detecting an electric signal between the predetermined electrodes through an electric resistance. Is detected.

【００６４】(59) 本発明の第５９の態様は、上述の第
５５〜第５８の態様に係る角速度センサにおいて、第１
の重錘体と第２の重錘体とを、同一形状および同一質量
の構造体によって構成し、支持基板をＸＹ平面に関して
上下対称の構造をもった板状圧電素子によって構成し、
支持基板に対して上下対称となる位置に第１の重錘体お
よび第２の重錘体を配置するようにしたものである。(59) A fifty-fifth aspect of the present invention is the angular velocity sensor according to the above-mentioned fifty-fifth to fifty-eighth aspects, wherein
Weight and the second weight are constituted by structures having the same shape and the same mass, and the supporting substrate is constituted by a plate-shaped piezoelectric element having a vertically symmetric structure with respect to the XY plane,
The first weight and the second weight are arranged at positions vertically symmetric with respect to the support substrate.

【００６５】(60) 本発明の第６０の態様は、上述の第
５９の態様に係る角速度センサにおいて、同一形状およ
び同一質量を有する第１の板状圧電素子と第２の板状圧
電素子とを用意し、第１の板状圧電素子の上面および第
２の板状圧電素子の下面には、交流電圧の印加もしくは
発生電圧の検出に用いるための複数の電極群からなる個
別導電層を形成し、第１の板状圧電素子の下面および第
２の板状圧電素子の上面には、上記複数の電極群に対向
する単一の電極からなる共通導電層を形成し、第１の板
状圧電素子の下面に形成された共通導電層と、第２の板
状圧電素子の上面に形成された共通導電層と、を互いに
接合することにより、支持基板として機能する板状圧電
素子を構成し、個別導電層と共通導電層との間に交流電
圧を印加することにより、板状圧電素子を励振手段また
は駆動手段として機能させ、個別導電層と共通導電層と
の間に発生する電気信号を検出することにより、板状圧
電素子をコリオリ力検出手段として機能させるようにし
たものである。(60) A sixtieth aspect of the present invention is the angular velocity sensor according to the fifty-ninth aspect, wherein the first plate-shaped piezoelectric element and the second plate-shaped piezoelectric element having the same shape and the same mass are different from each other. Are formed on the upper surface of the first plate-shaped piezoelectric element and on the lower surface of the second plate-shaped piezoelectric element, an individual conductive layer composed of a plurality of electrode groups for use in applying an AC voltage or detecting a generated voltage is formed. On the lower surface of the first plate-shaped piezoelectric element and on the upper surface of the second plate-shaped piezoelectric element, a common conductive layer composed of a single electrode opposed to the plurality of electrode groups is formed. A plate-shaped piezoelectric element functioning as a support substrate is formed by joining a common conductive layer formed on the lower surface of the piezoelectric element and a common conductive layer formed on the upper surface of the second plate-shaped piezoelectric element to each other. Applying an AC voltage between the individual conductive layer and the common conductive layer. The plate-like piezoelectric element functions as the excitation means or the driving means, and detects the electric signal generated between the individual conductive layer and the common conductive layer so that the plate-like piezoelectric element functions as the Coriolis force detecting means. It was made.

【００６６】(61) 本発明の第６１の態様は、上述の第
５７の態様に係る角速度センサにおいて、圧電素子から
なる支持基板上面のほぼ中央に板状電極を形成し、この
板状電極の周囲部分に、第１の指状電極群と第２の指状
電極群とによって構成される検出用電極群を形成し、第
１の指状電極群は互いにほぼ平行な複数の指状電極から
構成され、これらの各指状電極は互いに電気的に接続さ
れるようにし、第２の指状電極群は互いにほぼ平行な複
数の指状電極から構成され、これらの各指状電極は互い
に電気的に接続されるようにし、第１の指状電極群を構
成する複数の指状電極と第２の指状電極群を構成する複
数の指状電極とは、交互に組み合わさるように配置され
るようにし、支持基板下面には、支持基板上面に形成さ
れた板状電極および検出用電極群と同等の板状電極およ
び検出用電極群を形成し、支持基板の両面に形成された
一対の板状電極間に交流電圧を印加することにより、重
錘体を往復運動させることができるようにし、検出用電
極群を構成する第１の指状電極群と第２の指状電極群と
の間に発生する電気信号を検出することにより、コリオ
リ力の検出を行うことができるようにしたものである。(61) According to a sixty-first aspect, in the angular velocity sensor according to the fifty-seventh aspect, a plate-like electrode is formed substantially at the center of the upper surface of a support substrate made of a piezoelectric element, and A detection electrode group formed by a first finger electrode group and a second finger electrode group is formed in a peripheral portion, and the first finger electrode group is formed by a plurality of finger electrodes substantially parallel to each other. The finger electrodes are electrically connected to each other, and the second finger electrode group is composed of a plurality of finger electrodes substantially parallel to each other, and these finger electrodes are electrically connected to each other. The plurality of finger electrodes constituting the first finger electrode group and the plurality of finger electrodes constituting the second finger electrode group are arranged so as to be alternately combined. So that on the lower surface of the support substrate, a plate-like electrode formed on the upper surface of the support substrate and Forming a plate-shaped electrode and a detection electrode group equivalent to the output electrode group, and reciprocating the weight body by applying an AC voltage between a pair of plate-shaped electrodes formed on both surfaces of the support substrate. By detecting an electric signal generated between the first finger electrode group and the second finger electrode group constituting the detection electrode group, the Coriolis force can be detected. It is like that.

【００６７】(62) 本発明の第６２の態様は、上述の第
６１の態様に係る角速度センサにおいて、各指状電極
を、コリオリ力検出方向に対してほぼ垂直に伸びるよう
に配置するようにしたものである。(62) According to a 62nd aspect of the present invention, in the angular velocity sensor according to the 61st aspect described above, each finger electrode is arranged so as to extend substantially perpendicular to the Coriolis force detection direction. It was done.

【００６８】[0068]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示する実施形態
に基づいて説明する。本発明に係る角速度センサは、い
ずれも、ＸＹＺ三次元座標系における第１の座標軸まわ
りの角速度を検出するために、第２の座標軸方向に運動
する重錘体に対して、第３の座標軸方向に作用するコリ
オリ力を求める、という角速度センサにおける典型的な
検出原理に基づくものである。このような原理に基づい
て角速度検出を行う以上、重錘体を常に運動させておく
必要がある。ところが、重錘体を運動させると、重錘体
の振動が装置筐体へと伝達し、いわゆる外部への振動漏
れが生じる問題があることは、既に述べたとおりであ
る。本発明の基本概念は、支持基板の上方および下方に
それぞれ重錘体を設け、この一対の重錘体を逆方向に運
動させることにより、支持基板を介して装置筐体へと漏
れる振動成分を抑制しようという考え方にある。本願発
明者が行った実験によれば、支持基板の上下にそれぞれ
重錘体を取り付け、この一対の重錘体を逆方向に運動さ
せると、単一の重錘体を用いた場合に比べて、装置筐体
への振動漏れが著しく軽減されることが実証された。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below based on an embodiment shown in the drawings. Any of the angular velocity sensors according to the present invention can detect an angular velocity about the first coordinate axis in the XYZ three-dimensional coordinate system by moving the weight moving in the second coordinate axis direction in the third coordinate axis direction. This is based on a typical detection principle in an angular velocity sensor that determines the Coriolis force acting on the angular velocity sensor. Since the angular velocity is detected based on such a principle, it is necessary to keep the weight body constantly moving. However, as described above, when the weight body is moved, the vibration of the weight body is transmitted to the device housing, and so-called vibration leakage to the outside occurs. The basic concept of the present invention is to provide a weight body above and below the support substrate, and by moving the pair of weight bodies in opposite directions, a vibration component leaking to the device housing via the support substrate is reduced. The idea is to try to curb it. According to experiments performed by the inventor of the present application, weights are attached to the upper and lower sides of the support substrate, respectively, and when the pair of weights are moved in opposite directions, compared with the case where a single weight is used. It has been proved that vibration leakage to the device housing is significantly reduced.

【００６９】なお、重錘体の運動形態としては、所定の
軸に沿って往復運動させる形態（振動式センサ）と、所
定の周回軌道に沿って回転運動させる形態（回転式セン
サ）とがある。そこで、以下の説明では、§１〜§４に
おいて振動式センサの実施形態を述べ、§５において回
転式センサの実施形態を述べることにする。また、同じ
振動式センサであっても、重錘体を支持基板に対して垂
直な方向に振動させるタイプ（支持基板がＸＹ平面に沿
って配置されているものとすると、重錘体をＺ軸方向に
振動させるタイプ）と、重錘体を支持基板に対して平行
な方向に振動させるタイプ（支持基板がＸＹ平面に沿っ
て配置されているものとすると、重錘体をＸ軸あるいは
Ｙ軸方向に振動させるタイプ）と、に分けることができ
る。そこで、以下の説明では、前者のタイプを§１〜§
３で述べ、後者のタイプを§４で述べることにする。更
に補足すれば、§１では、Ｚ軸方向振動式センサの基本
原理を述べ、§２では、そのうちの支持基板が剛性基板
からなる具体的な実施形態を述べ、§３では、支持基板
が可撓性基板からなる具体的な実施形態を述べる。The form of movement of the weight body includes a form in which the weight is reciprocated along a predetermined axis (vibration sensor) and a form in which the weight is rotated along a predetermined orbit (rotary sensor). . Therefore, in the following description, embodiments of the vibration sensor will be described in §1 to §4, and embodiments of the rotary sensor will be described in §5. Further, even with the same vibration type sensor, a type in which the weight body is vibrated in a direction perpendicular to the support substrate (assuming that the support substrate is arranged along the XY plane, the weight body is moved in the Z-axis direction). When the weight is vibrated in a direction parallel to the support substrate and the weight is vibrated in a direction parallel to the support substrate (the support substrate is arranged along the XY plane), the weight is moved along the X-axis or the Y-axis. Type that vibrates in the direction). Therefore, in the following description, the former type is defined as §1 to §
3 and the latter type will be described in §4. Supplementally, §1 describes the basic principle of the Z-axis vibration sensor, §2 describes a specific embodiment in which the supporting substrate is a rigid substrate, and §3 describes that the supporting substrate is A specific embodiment including a flexible substrate will be described.

【００７０】§１．Ｚ軸方向振動式センサの基本原理 いま、図１の側断面図に示すような振動システムを考え
てみよう。この振動システムは、支持基板１０と、一対
の重錘体２０ａ，２０ｂと、一対の駆動用圧電素子３０
ａ，３０ｂと、装置筐体４０と、によって構成されてい
る。本願明細書では、説明の便宜上、図１の各矢印で示
す方向にそれぞれＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸をとり（Ｙ軸は紙面
に垂直な方向）、支持基板１０の中心位置に原点Ｏをと
ったＸＹＺ三次元座標系を定義することにする。したが
って、支持基板１０は、ＸＹ平面に沿って配置されてい
ることになる。この例では、支持基板１０は、円盤状の
基板であり、その周囲部分は装置筐体４０に固定されて
いる。装置筐体４０は、円筒状の外囲器であり、支持基
板１０と、一対の重錘体２０ａ，２０ｂと、一対の駆動
用圧電素子３０ａ，３０ｂと、をすべて収容する機能を
有する。重錘体２０ａ，２０ｂは、円柱状の構造体であ
り、振動子として機能する。駆動用圧電素子３０ａ，３
０ｂは、円盤状の圧電素子であり、交流電圧を印加する
ことにより、その厚み方向に伸縮する性質を有してい
る。駆動用圧電素子３０ａの上下両面に形成された電極
Ｅ３１ａ，Ｅ３２ａ、および駆動用圧電素子３０ｂの上
下両面に形成された電極Ｅ３１ｂ，Ｅ３２ｂは、これら
各圧電素子に交流電圧を印加するための電極である。 §1. Basic principle of the Z-axis direction vibration sensor Now, consider a vibration system as shown in the side sectional view of FIG. The vibration system includes a support substrate 10, a pair of weight bodies 20a and 20b, and a pair of driving piezoelectric elements 30.
a, 30b, and the device housing 40. In the specification of the present application, for convenience of explanation, the X axis, the Y axis, and the Z axis are respectively taken in the directions indicated by the arrows in FIG. An XYZ three-dimensional coordinate system is defined. Therefore, the support substrate 10 is arranged along the XY plane. In this example, the support substrate 10 is a disk-shaped substrate, and its peripheral portion is fixed to the device housing 40. The device housing 40 is a cylindrical envelope, and has a function of accommodating all of the support substrate 10, the pair of weight bodies 20a and 20b, and the pair of driving piezoelectric elements 30a and 30b. The weight bodies 20a and 20b are columnar structures and function as vibrators. Driving piezoelectric elements 30a, 3
Reference numeral 0b denotes a disc-shaped piezoelectric element, which has the property of expanding and contracting in the thickness direction when an AC voltage is applied. The electrodes E31a and E32a formed on the upper and lower surfaces of the driving piezoelectric element 30a and the electrodes E31b and E32b formed on the upper and lower surfaces of the driving piezoelectric element 30b are electrodes for applying an AC voltage to these piezoelectric elements. is there.

【００７１】図２は、一般的な円盤状の圧電素子３０の
上下両面に形成された電極Ｅ３１，Ｅ３２に、交流電源
５０から交流電圧を印加した状態を示す模式図である。
ここでは、この圧電素子３０が、図３に示すような分極
特性を有しているものとする。すなわち、図３(a) に示
すように、両電極Ｅ３１，Ｅ３２間に何ら電圧を印加し
ていない状態では、圧電素子３０は本来の厚みを有して
いるが、図３(b) に示すように、上部電極Ｅ３２側が
正、下部電極Ｅ３１側が負となるような電圧を印加する
と、図の白抜き矢印で示すように、厚み方向に伸びる応
力（引っ張り応力）が発生して全体が厚くなり、逆に、
図３(c) に示すように、上部電極Ｅ３２側が負、下部電
極Ｅ３１側が正となるような電圧を印加すると、図の白
抜き矢印で示すように、厚み方向に縮む応力（圧縮応
力）が発生して全体が薄くなる性質を有しているものと
する。圧電素子に、このような特性をもたせるために
は、予め、所定の方法で分極処理を施しておけばよい。
なお、圧電素子における応力と電圧との関係は表裏一体
の関係となっており、図３(b) ，(c) に示すような極性
の電圧を印加すると、白抜き矢印で示すような厚み方向
の応力が発生する特性をもった圧電素子では、逆に、白
抜き矢印で示すような厚み方向の応力を加えてやると、
上下両電極間に図示のとおりの極性の電圧が発生するこ
とになる。FIG. 2 is a schematic diagram showing a state in which an AC voltage is applied from an AC power supply 50 to electrodes E31 and E32 formed on the upper and lower surfaces of a general disk-shaped piezoelectric element 30.
Here, it is assumed that the piezoelectric element 30 has polarization characteristics as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 3A, when no voltage is applied between the electrodes E31 and E32, the piezoelectric element 30 has the original thickness, but as shown in FIG. 3B. As described above, when a voltage is applied such that the upper electrode E32 side is positive and the lower electrode E31 side is negative, a stress (tensile stress) extending in the thickness direction is generated as shown by a white arrow in the figure, and the whole becomes thick. ,vice versa,
As shown in FIG. 3 (c), when a voltage is applied such that the upper electrode E32 side is negative and the lower electrode E31 side is positive, a stress (compression stress) contracted in the thickness direction is indicated by a white arrow in the figure. It is assumed that it has the property of being generated and becoming thinner as a whole. In order to impart such characteristics to the piezoelectric element, a polarization process may be performed in advance by a predetermined method.
The relationship between stress and voltage in the piezoelectric element is a two-sided relationship. When a voltage having a polarity as shown in FIGS. 3 (b) and 3 (c) is applied, the thickness direction as indicated by a white arrow is applied. On the other hand, in a piezoelectric element having the characteristic of generating the stress of
A voltage having the polarity shown in the figure is generated between the upper and lower electrodes.

【００７２】さて、このような分極特性をもった圧電素
子３０に対して、図２に示すように、交流電源５０から
交流電圧を供給すれば、図３(b) に示す状態と図３(c)
に示す状態とが交互に繰り返されることになり、圧電素
子３０は厚み方向に伸縮運動を行うことになる。この伸
縮運動の周波数は、交流電源５０から供給する交流電圧
信号の周波数に等しくなる。なお、伸縮運動の振幅をよ
り大きくしたい場合には、中間電極層を介挿させながら
積層した複数の圧電素子を用い、各中間電極層を利用し
て各層ごとの圧電素子にそれぞれ交流電圧の印加を行う
ようにすればよい。たとえば、図４は、２枚の板状の圧
電素子３０α，３０βを、中間電極Ｅ３２を挟んで積層
させ、下部電極Ｅ３１、中間電極Ｅ３２、上部電極Ｅ３
３の３層の電極に対して、交流電源５１，５２を用いて
所定の交流電圧を印加する例を示す模式図である。交流
電源５１，５２から同じ位相の交流電圧信号を供給する
ようにすれば、圧電素子３０α，３０βは同位相の伸縮
運動を行うことになり、全体として、より振幅の大きな
伸縮運動を行わせることが可能になる。もちろん、圧電
素子を３層以上積層すれば、振幅を更に大きくすること
ができる。When an AC voltage is supplied from an AC power supply 50 to the piezoelectric element 30 having such a polarization characteristic as shown in FIG. 2, the state shown in FIG. c)
Are alternately repeated, and the piezoelectric element 30 expands and contracts in the thickness direction. The frequency of this stretching movement is equal to the frequency of the AC voltage signal supplied from the AC power supply 50. When it is desired to increase the amplitude of the expansion and contraction motion, a plurality of piezoelectric elements stacked with the intermediate electrode layer interposed are used, and an AC voltage is applied to the piezoelectric element for each layer using each intermediate electrode layer. Should be performed. For example, FIG. 4 shows that two plate-like piezoelectric elements 30α and 30β are laminated with an intermediate electrode E32 interposed therebetween, and a lower electrode E31, an intermediate electrode E32, and an upper electrode E3 are stacked.
FIG. 7 is a schematic diagram showing an example in which a predetermined AC voltage is applied to electrodes of three layers using AC power supplies 51 and 52. If AC voltage signals of the same phase are supplied from the AC power supplies 51 and 52, the piezoelectric elements 30α and 30β perform the expansion and contraction movement of the same phase, and as a whole, the expansion and contraction movement with a larger amplitude is performed. Becomes possible. Of course, if three or more piezoelectric elements are stacked, the amplitude can be further increased.

【００７３】図１に示す振動システムにおける圧電素子
３０ａ，３０ｂは、いずれも図２に示す圧電素子３０の
ように、上下方向に交流電圧を印加することにより、厚
み方向に伸縮運動を行うことができる圧電素子であり、
この伸縮運動によって、重錘体２０ａ，２０ｂを駆動さ
せることができる。そこで、ここでは、圧電素子３０
ａ，３０ｂを、駆動用圧電素子と呼ぶことにする。駆動
用圧電素子３０ａ，３０ｂは、それぞれ電極Ｅ３１ａ，
Ｅ３１ｂを介して支持基板１０の上面あるいは下面の中
央位置に取り付けられており、更に、駆動用圧電素子３
０ａの上方には電極３２ａを介して重錘体２０ａが取り
付けられ、駆動用圧電素子３０ｂの下方には電極３２ｂ
を介して重錘体２０ｂが取り付けられている。電極Ｅ３
１ａ，Ｅ３２ａ間に交流電圧を印加すれば、駆動用圧電
素子３０ａがＺ軸方向に伸縮運動を行い、重錘体２０ａ
がＺ軸方向に振動することになり、電極Ｅ３１ｂ，Ｅ３
２ｂ間に交流電圧を印加すれば、駆動用圧電素子３０ｂ
がＺ軸方向に伸縮運動を行い、重錘体２０ｂがＺ軸方向
に振動することになる。このように、駆動用圧電素子３
０ａは、重錘体２０ａに対して、ＸＹＺ三次元座標系に
おけるＺ軸に沿った振動成分を含む往復振動を行わせる
励振手段として機能し、駆動用圧電素子３０ｂは、重錘
体２０ｂに対して、同じくＺ軸に沿った振動成分を含む
往復振動を行わせる励振手段として機能する。Each of the piezoelectric elements 30a and 30b in the vibration system shown in FIG. 1 can expand and contract in the thickness direction by applying an AC voltage in the vertical direction like the piezoelectric element 30 shown in FIG. Piezoelectric element,
The weight body 20a, 20b can be driven by this stretching movement. Therefore, here, the piezoelectric element 30
a and 30b will be referred to as driving piezoelectric elements. The driving piezoelectric elements 30a and 30b are respectively provided with electrodes E31a and
It is attached to the center position of the upper or lower surface of the support substrate 10 via E31b.
The weight body 20a is mounted above the driving piezoelectric element 30b above the driving piezoelectric element 30b.
The weight body 20b is attached via the. Electrode E3
1a and E32a, the driving piezoelectric element 30a expands and contracts in the Z-axis direction, and the weight body 20a
Vibrates in the Z-axis direction, and the electrodes E31b and E3
When an AC voltage is applied between the driving piezoelectric elements 30b
Performs a stretching movement in the Z-axis direction, and the weight body 20b vibrates in the Z-axis direction. Thus, the driving piezoelectric element 3
0a functions as an excitation unit that causes the weight 20a to perform reciprocating vibration including a vibration component along the Z-axis in the XYZ three-dimensional coordinate system, and the driving piezoelectric element 30b is connected to the weight 20b. Thus, it also functions as an excitation unit for performing reciprocating vibration including a vibration component along the Z axis.

【００７４】もっとも、駆動用圧電素子３０ａ，３０ｂ
自身も、質量をもった物体であるという点においては重
錘体と同じであり、実際、駆動用圧電素子３０ａ，３０
ｂ自身も重錘体の一部として機能することになる。別言
すれば、図１において支持基板１０の上面に配置されて
いる駆動用圧電素子３０ａおよび重錘体２０ａは、全体
として円柱状の物体を構成し、この円柱状の物体全体が
Ｚ軸方向に伸縮運動を行うことになるので、この円柱状
の物体全体を広義の重錘体と考えれば、その重心Ｇａが
Ｚ軸方向に往復運動することになる。同様に、支持基板
１０の下面に配置されている駆動用圧電素子３０ａおよ
び重錘体２０ａからなる円柱状の物体全体を広義の重錘
体と考えれば、その重心ＧｂがＺ軸方向に往復運動する
ことになる。However, the driving piezoelectric elements 30a, 30b
The body itself is the same as the weight body in that it is an object having mass.
b itself also functions as a part of the weight body. In other words, the driving piezoelectric element 30a and the weight body 20a arranged on the upper surface of the support substrate 10 in FIG. When the entire columnar object is considered as a weight body in a broad sense, the center of gravity Ga reciprocates in the Z-axis direction. Similarly, assuming that the entire columnar object including the driving piezoelectric element 30a and the weight 20a disposed on the lower surface of the support substrate 10 is a weight in a broad sense, the center of gravity Gb reciprocates in the Z-axis direction. Will do.

【００７５】本発明の特徴は、このように支持基板１０
の上下に一対の重錘体を取り付け、これらの運動方向を
逆向きにする点にある。すなわち、重心Ｇａに対する励
振手段として機能する駆動用圧電素子３０ａおよび重心
Ｇｂに対する励振手段として機能する駆動用圧電素子３
０ｂには、重心Ｇａの運動方向と重心Ｇｂの運動方向と
が逆向きになるように、各重錘体を互いに位相が１８０
°ずれるように往復運動させる動作を行わせるようにす
る。たとえば、重心Ｇａが図の上方（Ｚ軸正方向）へと
移動しているときには、重心Ｇｂが図の下方（Ｚ軸負方
向）へと移動するようにする。具体的には、たとえば、
電極Ｅ３１ａとＥ３１ｂとを接地電位とし、電極Ｅ３２
ａとＥ３２ｂとに同じ交流電圧信号を与えるようにすれ
ばよい。そうすれば、駆動用圧電素子３０ａ，３０ｂの
伸縮運動自身は同位相になるが、重心Ｇａ，Ｇｂの往復
運動は逆位相になる（１８０°ずれる）。The feature of the present invention is that the supporting substrate 10
A pair of weights is attached to the upper and lower sides of the body, and these movement directions are reversed. That is, the driving piezoelectric element 30a functioning as the excitation means for the center of gravity Ga and the driving piezoelectric element 3 functioning as the excitation means for the center of gravity Gb
0b, the phases of the weights are set to 180 degrees with each other so that the direction of movement of the center of gravity Ga and the direction of movement of the center of gravity Gb are opposite.
Perform an operation of reciprocating so as to shift by °. For example, when the center of gravity Ga moves upward in the figure (positive Z-axis direction), the center of gravity Gb moves downward (negative Z-axis direction) in the figure. Specifically, for example,
The electrodes E31a and E31b are set to the ground potential, and the electrodes E32
What is necessary is just to give the same AC voltage signal to a and E32b. Then, the expansion and contraction movements of the driving piezoelectric elements 30a and 30b have the same phase, but the reciprocating movements of the centers of gravity Ga and Gb have opposite phases (shift by 180 °).

【００７６】このように、支持基板１０の上面に取り付
けられた重錘体の運動方向と、支持基板１０の下面に取
り付けられた重錘体の運動方向とが常に逆になるように
すると、支持基板１０を介して装置筐体４０へと伝達さ
れる振動成分を抑制することができ、外部への振動漏れ
の防止策として著しい効果を奏する。このような効果が
得られる理由は、支持基板１０に対して上方から加わる
運動成分と下方から加わる運動成分とが、常に逆向きに
なるため、両者が互いに打ち消し合い、無用な振動成分
が装置筐体４０へと伝達されるのを防ぐためである考え
られる。As described above, if the direction of movement of the weight attached to the upper surface of the support substrate 10 and the direction of movement of the weight attached to the lower surface of the support substrate 10 are always reversed, Vibration components transmitted to the device housing 40 via the substrate 10 can be suppressed, and a remarkable effect is obtained as a measure for preventing vibration leakage to the outside. The reason for obtaining such an effect is that the motion component applied from above to the support substrate 10 and the motion component applied from below are always in opposite directions, so that both cancel each other out, and an unnecessary vibration component is generated. This is considered to prevent transmission to the body 40.

【００７７】本発明の効果をより高めるためには、各重
錘体を支持基板１０の中心位置に取り付けるようにする
のが好ましい。図１に示す例では、円盤状の支持基板１
０の中心位置に原点Ｏを定義し、Ｚ軸を中心軸とする位
置に、円柱状の重錘体２０ａ，２０ｂおよび円柱状の駆
動用圧電素子３０ａ，３０ｂを配置しており、各圧電素
子をＺ軸に沿って伸縮運動させることにより、各重錘体
（実質的には、重錘体２０ａと圧電素子３０ａとからな
る広義の重錘体および重錘体２０ｂと圧電素子３０ｂと
からなる広義の重錘体）をＺ軸に沿って往復運動させて
いる。このように、各重錘体を支持基板１０の中心位置
に取り付ければ、偏りのない振動運動を行わせることが
でき、無用な振動成分の発生を抑制することができる。In order to further enhance the effects of the present invention, it is preferable that each weight is attached to the center of the support substrate 10. In the example shown in FIG.
The origin O is defined at the center position of 0, and the columnar weights 20a, 20b and the columnar driving piezoelectric elements 30a, 30b are arranged at positions with the Z axis as the central axis. Is made to expand and contract along the Z-axis, whereby each weight body (substantially, a weight body composed of the weight body 20a and the piezoelectric element 30a and a weight body 20b and the piezoelectric element 30b (A weight body in a broad sense) is reciprocated along the Z axis. In this manner, if each weight body is attached to the center position of the support substrate 10, it is possible to make the vibration motion without bias, and it is possible to suppress the generation of unnecessary vibration components.

【００７８】また、本発明の効果をより高めるために
は、支持基板１０の上面に配置する重錘体と、支持基板
１０の下面に配置する重錘体とを、同一形状および同一
質量の構造体によって構成し、支持基板１０に対して上
下対称となる位置に配置するのが好ましい。このように
すれば、支持基板１０に対して上方から加わる運動成分
と下方から加わる運動成分とが、支持基板１０に関して
面対称になり、両者による打ち消し合いの効果がより高
まることになる。Further, in order to further enhance the effect of the present invention, the weight disposed on the upper surface of the support substrate 10 and the weight disposed on the lower surface of the support substrate 10 may have a structure having the same shape and the same mass. It is preferable that it is constituted by a body and arranged at a position vertically symmetrical with respect to the support substrate 10. By doing so, the motion component applied from above and the motion component applied from below to the support substrate 10 are plane-symmetric with respect to the support substrate 10, and the effect of canceling out both is further enhanced.

【００７９】なお、本発明を実施する上で、支持基板１
０の形状は任意の形状でかまわないが、振動成分に偏り
を生じさせないためには、円形、正方形、正六角形な
ど、できるだけシンメトリカルな形状の基板を用いるの
が好ましい。同様の理由により、重錘体２０ａ，２０ｂ
や駆動用圧電素子３０ａ，３０ｂの形状も、円柱や角柱
など、できるだけシンメトリカルな形状のものを用いる
のが好ましい。In carrying out the present invention, the supporting substrate 1
The shape of 0 may be any shape, but it is preferable to use a substrate that is as symmetrical as possible, such as a circle, a square, or a regular hexagon, in order not to cause a bias in the vibration component. For the same reason, the weight bodies 20a, 20b
It is preferable that the shape of the driving piezoelectric elements 30a and 30b be as symmetrical as possible, such as a cylinder or a prism.

【００８０】さて、この図１に示す振動システムは、支
持基板１０の上下に取り付けた一対の重錘体をＺ軸方向
に振動させるシステムであり、この振動システムだけで
角速度の検出が行えるわけではない。この振動システム
を角速度センサとして用いるためには、更に、コリオリ
力を検出する機能をもったコリオリ力検出手段を付加す
る必要がある。そこで、図５を参照しながら、コリオリ
力に基づく角速度の検出原理を説明しよう。図５には、
ＸＹＺ三次元座標系の斜視図が示されている。図１に示
す振動システムでは、ＸＹ平面に沿って支持基板１０が
配置されており、この支持基板１０の上下に取り付けら
れた重錘体は、いずれもＺ軸方向に振動する。ここで
は、重錘体のＺ軸正方向に向かう運動を速度Ｖｚ１（白
抜きの矢印）で表すこととし、重錘体のＺ軸負方向に向
かう運動をその速度Ｖｚ２（白抜きの矢印）で表すこと
にする。いま、この三次元座標系に対して、Ｙ軸まわり
の角速度ωｙが作用したとしよう。すると、この三次元
座標系全体が絶対静止系に対して、Ｙ軸まわりに角速度
ωｙで回転することになるが、重錘体は慣性力によって
直進しようとするため、この三次元座標系上の測定者か
ら見ると、重錘体に対してみかけの力、すなわち、コリ
オリ力が作用したように見える。具体的には、重錘体が
速度Ｖｚ１でＺ軸正方向へ運動している場合には、この
重錘体に対してＸ軸正方向へのコリオリ力Ｆｘ１が作用
したように見え、重錘体が速度Ｖｚ２でＺ軸負方向へ運
動している場合には、この重錘体に対してＸ軸負方向へ
のコリオリ力Ｆｘ２が作用したように見える。The vibration system shown in FIG. 1 is a system for vibrating a pair of weights mounted on the upper and lower sides of the support substrate 10 in the Z-axis direction, and cannot detect the angular velocity only by this vibration system. Absent. In order to use this vibration system as an angular velocity sensor, it is necessary to add a Coriolis force detecting means having a function of detecting a Coriolis force. Therefore, the principle of detecting the angular velocity based on the Coriolis force will be described with reference to FIG. In FIG.
A perspective view of an XYZ three-dimensional coordinate system is shown. In the vibration system shown in FIG. 1, a support substrate 10 is arranged along the XY plane, and the weights mounted above and below the support substrate 10 all vibrate in the Z-axis direction. Here, the movement of the weight body in the positive Z-axis direction is represented by a velocity Vz1 (open arrow), and the movement of the weight body in the negative Z-axis direction is represented by the velocity Vz2 (white arrow). I will represent it. Now, it is assumed that an angular velocity ωy around the Y axis acts on this three-dimensional coordinate system. Then, the entire three-dimensional coordinate system rotates at an angular velocity ωy around the Y-axis with respect to the absolutely stationary system, but the weight body tries to go straight by inertial force. From the viewpoint of the measurer, it appears that an apparent force, that is, a Coriolis force acts on the weight body. Specifically, when the weight body is moving in the positive Z-axis direction at the speed Vz1, it appears that Coriolis force Fx1 in the positive X-axis direction has acted on this weight body, When the body is moving in the negative Z-axis direction at the speed Vz2, it looks as if the Coriolis force Fx2 in the negative X-axis direction has acted on this weight.

【００８１】図６は、図１に示す振動システム全体に対
して、Ｙ軸まわりの角速度ωｙが作用した場合に生じる
コリオリ力を示す側面図である。図示の例は、支持基板
１０の上面に設けられた重錘体Ｗａ（図１における重錘
体２０ａと駆動用圧電素子３０ａとからなる広義の重錘
体）の重心ＧａがＺ軸正方向に速度Ｖｚ１ａで運動し、
支持基板１０の下面に設けられた重錘体Ｗｂ（図１にお
ける重錘体２０ｂと駆動用圧電素子３０ｂとからなる広
義の重錘体）の重心ＧｂがＺ軸負方向に速度Ｖｚ１ｂで
運動している瞬間の状態を示している。すなわち、重心
Ｇａ，Ｇｂはいずれも支持基板１０から遠ざかる方向へ
と移動中であり、励振手段として機能する駆動用圧電素
子３０ａ，３０ｂは、いずれも厚み方向に伸びつつある
状態にある。この場合、重錘体Ｗａの重心Ｇａに対して
は、Ｘ軸正方向へのコリオリ力Ｆｘ１ａが作用し、重錘
体Ｗｂの重心Ｇｂに対しては、Ｘ軸負方向へのコリオリ
力Ｆｘ１ｂが作用することになる。FIG. 6 is a side view showing a Coriolis force generated when an angular velocity ωy about the Y axis acts on the entire vibration system shown in FIG. In the illustrated example, the center of gravity Ga of the weight Wa provided on the upper surface of the support substrate 10 (a weight in a broad sense composed of the weight 20a and the driving piezoelectric element 30a in FIG. 1) is set in the positive Z-axis direction. Exercise at speed Vz1a,
The center of gravity Gb of the weight body Wb (a weight body composed of the weight body 20b and the driving piezoelectric element 30b in FIG. 1) provided on the lower surface of the support substrate 10 moves at a speed Vz1b in the negative direction of the Z axis. It shows the state at the moment of being. That is, both the centers of gravity Ga and Gb are moving in a direction away from the support substrate 10, and the driving piezoelectric elements 30a and 30b functioning as the excitation means are both extending in the thickness direction. In this case, the Coriolis force Fx1a in the positive X-axis direction acts on the center of gravity Ga of the weight Wa, and the Coriolis force Fx1b in the negative X-axis direction acts on the center of gravity Gb of the weight Wb. Will work.

【００８２】ここで、コリオリ力Ｆｘ１ａは、重錘体Ｗ
ａを図の右方向へと移動させる力となるので、重錘体Ｗ
ａのＸ軸正領域に位置する部分には、図示のとおり支持
基板１０の上面へと向かう方向の応力Ｆ１が作用し、重
錘体ＷａのＸ軸負領域に位置する部分には、図示のとお
り支持基板１０の上面から離れる方向の応力Ｆ２が作用
し、重錘体Ｗａ全体は、図示のように変形する。逆に、
コリオリ力Ｆｘ１ｂは、重錘体Ｗｂを図の左方向へと移
動させる力となるので、重錘体ＷｂのＸ軸正領域に位置
する部分には、図示のとおり支持基板１０の下面から離
れる方向の応力Ｆ３が作用し、重錘体ＷｂのＸ軸負領域
に位置する部分には、図示のとおり支持基板１０の下面
へと向かう方向の応力Ｆ４が作用し、重錘体Ｗｂ全体
は、図示のように変形する。Here, the Coriolis force Fx1a is determined by the weight W
a to the right of the figure, the weight W
As shown in the figure, a stress F1 acting in the direction toward the upper surface of the support substrate 10 acts on the portion located in the X-axis positive region of FIG. As described above, the stress F2 in the direction away from the upper surface of the support substrate 10 acts, and the entire weight Wa is deformed as illustrated. vice versa,
Since the Coriolis force Fx1b is a force for moving the weight body Wb to the left in the drawing, a portion of the weight body Wb located in the X-axis positive region is separated from the lower surface of the support substrate 10 as illustrated. Stress F3 acts on the portion of the weight body Wb located in the negative region of the X-axis, and a stress F4 in the direction toward the lower surface of the support substrate 10 acts on the portion as shown in the figure. Deform like.

【００８３】一方、図７は、図６とは逆に、支持基板１
０の上面に設けられた重錘体Ｗａの重心ＧａがＺ軸負方
向に速度Ｖｚ２ａで運動し、支持基板１０の下面に設け
られた重錘体Ｗｂの重心ＧｂがＺ軸正方向に速度Ｖｚ２
ｂで運動している瞬間の状態を示している。すなわち、
重心Ｇａ，Ｇｂはいずれも支持基板１０に近付く方向へ
と移動中であり、励振手段として機能する駆動用圧電素
子３０ａ，３０ｂは、いずれも厚み方向に縮む状態にあ
る。この場合、重錘体Ｗａの重心Ｇａに対しては、Ｘ軸
負方向へのコリオリ力Ｆｘ２ａが作用し、重錘体Ｗｂの
重心Ｇｂに対しては、Ｘ軸正方向へのコリオリ力Ｆｘ２
ｂが作用することになる。On the other hand, FIG. 7 is the opposite of FIG.
0 moves at a speed Vz2a in the negative direction of the Z-axis, and the center of gravity Gb of the weight Wb provided on the lower surface of the support substrate 10 moves in the positive Z-axis direction at a speed Vz2.
b shows the state at the moment of exercising. That is,
Both the centers of gravity Ga and Gb are moving in the direction approaching the support substrate 10, and the driving piezoelectric elements 30a and 30b functioning as excitation means are both contracted in the thickness direction. In this case, the Coriolis force Fx2a in the negative X-axis direction acts on the center of gravity Ga of the weight Wa, and the Coriolis force Fx2 in the positive X-axis direction acts on the center of gravity Gb of the weight Wb.
b will work.

【００８４】ここで、コリオリ力Ｆｘ２ａは、重錘体Ｗ
ａを図の左方向へと移動させる力となるので、重錘体Ｗ
ａのＸ軸正領域に位置する部分には、図示のとおり支持
基板１０の上面から離れる方向の応力Ｆ５が作用し、重
錘体ＷａのＸ軸負領域に位置する部分には、図示のとお
り支持基板１０の上面へと向かう方向の応力Ｆ６が作用
し、重錘体Ｗａ全体は、図示のように変形する。逆に、
コリオリ力Ｆｘ２ｂは、重錘体Ｗｂを図の右方向へと移
動させる力となるので、重錘体ＷｂのＸ軸正領域に位置
する部分には、図示のとおり支持基板１０の下面へと向
かう方向の応力Ｆ７が作用し、重錘体ＷｂのＸ軸負領域
に位置する部分には、図示のとおり支持基板１０の下面
から離れる方向の応力Ｆ８が作用し、重錘体Ｗｂ全体
は、図示のように変形する。Here, the Coriolis force Fx2a is determined by the weight W
a to the left of the figure, the weight W
As shown in the figure, a portion F located in the X-axis positive region acts on the portion away from the upper surface of the support substrate 10 as shown in FIG. The stress F6 in the direction toward the upper surface of the support substrate 10 acts, and the entire weight Wa is deformed as illustrated. vice versa,
Since the Coriolis force Fx2b is a force for moving the weight body Wb to the right in the drawing, the portion of the weight body Wb located in the X-axis positive region faces the lower surface of the support substrate 10 as shown. Stress F7 acts on the portion of the weight body Wb located in the negative X-axis region, and a stress F8 acts in a direction away from the lower surface of the support substrate 10 as shown in the figure. Deform like.

【００８５】さて、図１に示す振動システムにおける駆
動用圧電素子３０ａ，３０ｂに、図８に示すような正弦
波で示される交流電圧信号を印加して伸縮運動を行わせ
れば、この振動システムは図６に示す状態と図７に示す
状態とを交互にとることになり、重心Ｇａ，ＧｂはＺ軸
に沿った単振動を行うことになる（厳密に言えば、角速
度が作用していると、重錘体Ｗａ，Ｗｂはコリオリ力に
基づいて図示のように変形するため、重心Ｇａ，Ｇｂの
位置は、若干Ｚ軸からはずれることになる）。具体的に
は、図８の時間軸に示された時刻ｔ１では、駆動用圧電
素子３０ａ，３０ｂは、図３(b) に示すように厚み方向
に伸びるため、振動システムは図６に示す状態となり、
図８の時間軸に示された時刻ｔ３では、駆動用圧電素子
３０ａ，３０ｂは、図３(c) に示すように厚み方向に縮
むため、振動システムは図７に示す状態となる。By applying an AC voltage signal represented by a sine wave as shown in FIG. 8 to the driving piezoelectric elements 30a and 30b in the vibration system shown in FIG. The state shown in FIG. 6 and the state shown in FIG. 7 are alternately performed, and the centers of gravity Ga and Gb perform a simple vibration along the Z axis. (Strictly speaking, if the angular velocity acts The weights Wa and Wb are deformed as shown in the figure based on the Coriolis force, so that the positions of the centers of gravity Ga and Gb slightly deviate from the Z axis.) Specifically, at time t1 shown on the time axis in FIG. 8, the driving piezoelectric elements 30a and 30b extend in the thickness direction as shown in FIG. 3B, so that the vibration system is in the state shown in FIG. Becomes
At time t3 shown on the time axis of FIG. 8, the driving piezoelectric elements 30a and 30b contract in the thickness direction as shown in FIG. 3C, and the vibration system is in the state shown in FIG.

【００８６】かくして、重心Ｇａ，Ｇｂは、Ｚ軸に沿っ
た方向成分を含む往復運動を行うことになるので、この
ときにＸ軸方向に作用するコリオリ力Ｆｘ１ａ，Ｆｘ１
ｂ，Ｆｘ２ａ，Ｆｘ２ｂ（以下、単にコリオリ力Ｆｘと
いう）をコリオリ力検出手段によって検出することがで
きれば、検出したコリオリ力の向き（Ｘ軸正方向か負方
向か）と大きさは、Ｙ軸まわりに作用している角速度ω
ｙの向き（時計まわりか反時計まわりか）と大きさを示
すものになる。なお、Ｘ軸方向に作用するコリオリ力Ｆ
ｘの向きは、重心ＧａあるいはＧｂの運動方向によって
定まるので、図８に示す交流電圧信号の一周期の間に正
負反転することになる。また、このコリオリ力Ｆｘの大
きさは、重心ＧａあるいはＧｂの運動速度に依存するこ
とになるので（もちろん、角速度ωｙにも依存する
が）、検出対象となる角速度ωｙの測定値を正しくスケ
ーリングするためには、コリオリ力Ｆｘの測定時点にお
ける重心Ｇａ，Ｇｂの運動速度を考慮する必要がある。
実際には、コリオリ力Ｆｘの測定を行うタイミングを、
たとえば、常に、重心Ｇａ，Ｇｂの運動速度が最も大き
くなる時点（単振動の振幅の中心位置を通過する時点）
と定めておくようにすればよい。Thus, the centroids Ga and Gb perform a reciprocating motion including a directional component along the Z-axis. At this time, the Coriolis forces Fx1a and Fx1 acting in the X-axis direction at this time.
If b, Fx2a, Fx2b (hereinafter simply referred to as Coriolis force Fx) can be detected by the Coriolis force detecting means, the direction (positive direction or negative direction of the X axis) and magnitude of the detected Coriolis force will be around the Y axis. Angular velocity ω acting on
It indicates the direction of y (clockwise or counterclockwise) and size. The Coriolis force F acting in the X-axis direction
Since the direction of x is determined by the direction of movement of the center of gravity Ga or Gb, the polarity is inverted during one cycle of the AC voltage signal shown in FIG. Further, since the magnitude of the Coriolis force Fx depends on the movement speed of the center of gravity Ga or Gb (of course, also depends on the angular velocity ωy), the measured value of the angular velocity ωy to be detected is correctly scaled. For this purpose, it is necessary to consider the movement speed of the centers of gravity Ga and Gb at the time of measuring the Coriolis force Fx.
Actually, the timing for measuring the Coriolis force Fx is
For example, always the time when the movement speed of the center of gravity Ga, Gb becomes the highest (the time when the center of the amplitude of the simple vibration is passed).
What is necessary is just to determine.

【００８７】上述したように、Ｘ軸方向に作用するコリ
オリ力Ｆｘには、図６に示すＦｘ１ａ，Ｆｘ１ｂと、図
７に示すＦｘ２ａ，Ｆｘ２ｂとがあるが、Ｙ軸まわりの
角速度ωｙは、これらのいずれかのコリオリ力が検出で
きれば求めることができる。別言すれば、本発明におけ
るコリオリ力検出手段は、重錘体Ｗａに作用するコリオ
リ力（Ｆｘ１ａ，Ｆｘ２ａ）か、重錘体Ｗｂに作用する
コリオリ力（Ｆｘ１ｂ，Ｆｘ２ｂ）か、の少なくとも一
方を検出する機能をもっていれば足りる。また、Ｘ軸正
方向を向いた時点でのコリオリ力（Ｆｘ１ａ，Ｆｘ２
ｂ）か、Ｘ軸負方向を向いた時点でのコリオリ力（Ｆｘ
１ｂ，Ｆｘ２ａ）か、の少なくとも一方を検出する機能
をもっていれば足りる。しかしながら、実用上は、上記
４種類のコリオリ力Ｆｘ１ａ，Ｆｘ１ｂ，Ｆｘ２ａ，Ｆ
ｘ２ｂをすべて検出するようにし、これら検出値の平均
値として、Ｙ軸まわりの角速度ωｙを求めるようにする
のが好ましい。As described above, the Coriolis force Fx acting in the X-axis direction includes Fx1a and Fx1b shown in FIG. 6 and Fx2a and Fx2b shown in FIG. 7, but the angular velocity ωy about the Y-axis is Can be determined if any of the Coriolis forces can be detected. In other words, the Coriolis force detection means in the present invention detects at least one of the Coriolis force (Fx1a, Fx2a) acting on the weight Wa and the Coriolis force (Fx1b, Fx2b) acting on the weight Wb. It suffices if it has a function to detect. Further, the Coriolis force (Fx1a, Fx2
b) or the Coriolis force (Fx
1b, Fx2a) or at least one of them. However, in practice, the above four types of Coriolis forces Fx1a, Fx1b, Fx2a, Fx
It is preferable that all x2b be detected and that the angular velocity ωy around the Y axis be obtained as the average value of the detected values.

【００８８】このように、重錘体がＺ軸に沿って速度Ｖ
ｚで往復運動しているときに、コリオリ力検出手段によ
って、この重錘体に対してＸ軸方向に作用するコリオリ
力Ｆｘを検出すれば、Ｙ軸まわりの角速度ωｙを求める
ことができる。これと全く同じ原理により、Ｘ軸まわり
の角速度ωｘを求めることも可能である。すなわち、重
錘体がＺ軸に沿って速度Ｖｚで往復運動しているとき
に、コリオリ力検出手段によって、この重錘体に対して
Ｙ軸方向に作用するコリオリ力Ｆｙを検出すれば、Ｘ軸
まわりの角速度ωｘを求めることができる。したがっ
て、重錘体をＺ軸方向に振動させた状態において、コリ
オリ力検出手段によって、この重錘体に作用するＸ軸方
向のコリオリ力ＦｘとＹ軸方向のコリオリ力Ｆｙとの双
方を検出するようにすれば、Ｙ軸まわりの角速度ωｙと
Ｘ軸まわりの角速度ωｘとの双方を求めることができ、
二次元角速度センサを実現することができる。As described above, the weight body is moved along the Z axis at the speed V.
If the Coriolis force detecting means detects the Coriolis force Fx acting on the weight body in the X-axis direction while reciprocating in z, the angular velocity ωy about the Y-axis can be obtained. It is also possible to obtain the angular velocity ωx about the X axis by exactly the same principle. That is, if the Coriolis force detecting means detects the Coriolis force Fy acting on the weight body in the Y-axis direction while the weight body is reciprocating at the speed Vz along the Z axis, X The angular velocity ωx about the axis can be obtained. Therefore, in a state where the weight body is vibrated in the Z-axis direction, the Coriolis force detection means detects both the X-axis direction Coriolis force Fx and the Y-axis direction Coriolis force Fy acting on the weight body. By doing so, both the angular velocity ωy about the Y axis and the angular velocity ωx about the X axis can be obtained,
A two-dimensional angular velocity sensor can be realized.

【００８９】結局、本発明に係る角速度センサは、支持
基板１０と、その上下に配置された一対の重錘体Ｗａ，
Ｗｂと、これらを励振させる励振手段と、を有する図１
のような振動システムを用意し、この振動システムに、
重錘体Ｗａ，Ｗｂに作用するコリオリ力を検出するコリ
オリ力検出手段を付加することによって実現できること
になる。ここで、重錘体を励振させる励振手段や、コリ
オリ力を検出するコリオリ力検出手段としては、具体的
にどのような手段を用いてもかまわない。As a result, the angular velocity sensor according to the present invention comprises a support substrate 10 and a pair of weights Wa,
FIG. 1 having Wb and exciting means for exciting them.
Prepare a vibration system such as, this vibration system,
This can be realized by adding a Coriolis force detecting means for detecting a Coriolis force acting on the weights Wa and Wb. Here, any specific means may be used as the exciting means for exciting the weight body or the Coriolis force detecting means for detecting the Coriolis force.

【００９０】ただ、本願発明者は、励振手段としては、
圧電素子を利用するのが最も好ましいと考えている。す
なわち、第１の重錘体Ｗａに直接もしくは間接的に接続
された圧電素子を第１の励振手段として利用し、第２の
重錘体Ｗｂに直接もしくは間接的に接続された圧電素子
を第２の励振手段として利用し、これらの圧電素子に交
流電圧を印加して周期的に変形させ、この周期的な変形
に基づいて、第１の重錘体Ｗａおよび第２の重錘体Ｗｂ
を往復運動させるようにすれば、比較的単純な構造から
なる励振手段を実現することができ、かつ、各重錘体Ｗ
ａ，Ｗｂを効率的に振動させることができる。However, the inventor of the present application has proposed that
We believe that it is most preferable to use a piezoelectric element. That is, the piezoelectric element directly or indirectly connected to the first weight Wa is used as the first excitation means, and the piezoelectric element directly or indirectly connected to the second weight Wb is used as the first excitation means. The piezoelectric element is periodically deformed by applying an AC voltage to these piezoelectric elements. Based on the periodic deformation, the first weight Wa and the second weight Wb are used.
Is reciprocated, it is possible to realize an exciting means having a relatively simple structure, and to realize each weight W
a, Wb can be vibrated efficiently.

【００９１】ここで、励振手段として利用する圧電素子
は、原理的には、どのような分極特性をもったものでも
かまわないし、これをどのような態様で重錘体に接続す
るようにしてもよいが、全体的な構造を単純にし、か
つ、重錘体に効果的な振動を与えるためには、図３に示
すような分極特性をもった板状の圧電素子を、図１に示
すような態様で重錘体に接続するのが好ましい。すなわ
ち、互いに平行な第１の面および第２の面を有し、この
第１の面と第２の面との間に所定極性の電圧を印加する
と、第１の面および第２の面に対して垂直な方向に伸縮
する分極特性をもった圧電素子を用いるようにし、第１
の面を直接もしくは間接的に支持基板に接続し、第２の
面を直接もしくは間接的に重錘体に接続し、この圧電素
子の伸縮運動を重錘体に伝達させることにより、重錘体
を往復運動させるようにすればよい。このような構成に
すれば、圧電素子自身も広義の重錘体の一部として機能
することになるので、振動子の質量を増加させる上でも
効果的である。Here, in principle, the piezoelectric element used as the excitation means may have any polarization characteristics, and may be connected to the weight body in any form. Although it is good, in order to simplify the whole structure and to give effective vibration to the weight, a plate-shaped piezoelectric element having a polarization characteristic as shown in FIG. It is preferable to connect to the weight body in an appropriate manner. That is, it has a first surface and a second surface parallel to each other, and when a voltage of a predetermined polarity is applied between the first surface and the second surface, the first surface and the second surface are applied to the first surface and the second surface. A piezoelectric element having polarization characteristics that expands and contracts in a direction perpendicular to the direction is used.
Surface is directly or indirectly connected to the support substrate, and the second surface is directly or indirectly connected to the weight body, and the expansion and contraction movement of the piezoelectric element is transmitted to the weight body. May be reciprocated. With such a configuration, the piezoelectric element itself also functions as a part of the weight body in a broad sense, which is effective in increasing the mass of the vibrator.

【００９２】なお、コリオリ力検出手段は、圧電素子、
容量素子、ピエゾ抵抗素子などを利用して実現すること
が可能であり、これらの各素子を利用したコリオリ力検
出手段の具体的な構成例については、以下の§２以降の
実施形態において詳述する。Note that the Coriolis force detecting means is a piezoelectric element,
It can be realized using a capacitive element, a piezoresistive element, and the like, and a specific configuration example of the Coriolis force detecting means using each of these elements will be described in detail in the following embodiments from §2 onward. I do.

【００９３】§２．Ｚ軸方向振動式センサの実施形態
（剛性基板） さて、前述の§１では、図１に示す振動システムに、コ
リオリ力検出手段を付加することにより角速度センサを
実現する基本原理を述べた。ここでは、支持基板１０が
剛性をもった基板であった場合に、コリオリ力検出手段
として用いるのに適した具体的な検出素子を示しなが
ら、本発明に係る角速度センサの一実施形態を述べる。 §2. Embodiment of Z-axis vibration sensor
(Rigid Substrate) In the above §1, the basic principle of realizing an angular velocity sensor by adding a Coriolis force detecting means to the vibration system shown in FIG. 1 has been described. Here, an embodiment of the angular velocity sensor according to the present invention will be described while showing specific detection elements suitable for use as Coriolis force detection means when the support substrate 10 is a rigid substrate.

【００９４】図９は、本発明の一実施形態に係る角速度
センサの側断面図である。この角速度センサは、剛性を
有する支持基板１０と、一対の重錘体２０ａ，２０ｂ
と、一対の駆動用圧電素子３０ａ，３０ｂと、一対の絶
縁部材６０ａ，６０ｂと、一対の検出用圧電素子７０
ａ，７０ｂと、装置筐体４０と、によって構成されてい
る。ここで、支持基板１０、重錘体２０ａ，２０ｂ、駆
動用圧電素子３０ａ，３０ｂ、装置筐体４０は、いずれ
も図１に示す振動システムに用いられている各構成要素
と同等の構成要素である。別言すれば、この図９に示す
角速度センサは、図１に示す振動システムに、絶縁部材
６０ａ，６０ｂと検出用圧電素子７０ａ，７０ｂとを付
加したものであり、検出用圧電素子７０ａ，７０ｂが、
コリオリ力検出手段として機能することになる。なお、
絶縁部材６０ａ，６０ｂは、駆動用圧電素子３０ａ，３
０ｂ側の電極と、検出用圧電素子７０ａ，７０ｂ側の電
極との間を絶縁するためのものである。FIG. 9 is a side sectional view of an angular velocity sensor according to one embodiment of the present invention. The angular velocity sensor includes a rigid support substrate 10 and a pair of weights 20a and 20b.
, A pair of driving piezoelectric elements 30a and 30b, a pair of insulating members 60a and 60b, and a pair of detecting piezoelectric elements 70.
a, 70b and the device housing 40. Here, the supporting substrate 10, the weights 20a and 20b, the driving piezoelectric elements 30a and 30b, and the device housing 40 are all the same components as those used in the vibration system shown in FIG. is there. In other words, the angular velocity sensor shown in FIG. 9 is obtained by adding insulating members 60a and 60b and detecting piezoelectric elements 70a and 70b to the vibration system shown in FIG. 1, and detecting piezoelectric elements 70a and 70b. But,
It will function as Coriolis force detection means. In addition,
The insulating members 60a and 60b are connected to the driving piezoelectric elements 30a and 3
This is to insulate between the electrode on the 0b side and the electrodes on the piezoelectric element for detection 70a, 70b side.

【００９５】図１０は、図９に示す角速度センサのう
ち、支持基板１０の上方に配置される構成要素のみを抽
出して示した分解斜視図である。図１０に示す４つの構
成要素は、いずれも円柱状をしており、Ｚ軸を中心軸と
した位置に配置されることになる。図１０では、この４
つの構成要素をばらばらに離した状態が示されている
が、実際には、各構成要素は上下方向に積層され、それ
ぞれの接触面が相互に接着されることになる。また、検
出用圧電素子７０ａの下面は、支持基板１０の上面に接
着される。FIG. 10 is an exploded perspective view showing only components of the angular velocity sensor shown in FIG. 9 which are arranged above the support substrate 10. Each of the four components shown in FIG. 10 has a columnar shape, and is arranged at a position with the Z axis as the central axis. In FIG.
Although a state in which two components are separated is shown, in practice, the components are vertically stacked, and their contact surfaces are bonded to each other. The lower surface of the detecting piezoelectric element 70a is bonded to the upper surface of the support substrate 10.

【００９６】図１０において、重錘体２０ａは、角速度
検出に必要な質量をもった振動子として機能し、金属、
樹脂など、どのような材質で構成してもかまわない。駆
動用圧電素子３０ａは、図１に示されているものと同じ
分極特性をもった圧電素子であり、上下両面に形成され
た電極Ｅ３１，Ｅ３２間に交流電圧を印加することによ
り、その厚み方向に伸縮する。図１１(a) ，(b) は、こ
の駆動用圧電素子３０ａの上面図および下面図である。
電極Ｅ３１，Ｅ３２は、いずれも円盤状の電極であり、
駆動用圧電素子３０ａのほぼ全体に電圧を印加すること
ができる。一方、検出用圧電素子７０ａは、コリオリ力
検出手段として機能する構成要素であるが、実際には、
駆動用圧電素子３０ａと同じ分極特性をもった圧電素子
を用いて構成すればよい。ただ、Ｘ軸方向に作用するコ
リオリ力およびＹ軸方向に作用するコリオリ力を検出す
ることができるよう、表面の電極構成は若干異なる。図
１２(a) ，(b) は、この検出用圧電素子７０ａの上面図
および下面図である。図示のとおり、この検出用圧電素
子７０ａの下面には、単一の円盤状の電極Ｅ０が形成さ
れているが、上面には、四分円状の４枚の電極Ｅ１〜Ｅ
４が形成されている。各圧電素子の上下両面の電極は、
金属などの導電性材料を、たとえば、印刷やスパッタな
どの方法で層状に形成したものを用いればよい。In FIG. 10, the weight 20a functions as a vibrator having a mass necessary for detecting the angular velocity,
It may be made of any material such as resin. The driving piezoelectric element 30a is a piezoelectric element having the same polarization characteristics as that shown in FIG. 1, and by applying an AC voltage between electrodes E31 and E32 formed on the upper and lower surfaces, the driving piezoelectric element 30a has a thickness direction. To expand and contract. FIGS. 11A and 11B are a top view and a bottom view of the driving piezoelectric element 30a.
Each of the electrodes E31 and E32 is a disk-shaped electrode,
A voltage can be applied to almost the entirety of the driving piezoelectric element 30a. On the other hand, the detection piezoelectric element 70a is a component functioning as Coriolis force detection means.
What is necessary is just to comprise using the piezoelectric element which has the same polarization characteristic as the drive piezoelectric element 30a. However, the electrode configuration on the surface is slightly different so that the Coriolis force acting in the X-axis direction and the Coriolis force acting in the Y-axis direction can be detected. FIGS. 12 (a) and 12 (b) are a top view and a bottom view of the detecting piezoelectric element 70a. As shown, a single disk-shaped electrode E0 is formed on the lower surface of the detection piezoelectric element 70a, but four quadrant-shaped electrodes E1 to E are formed on the upper surface.
4 are formed. The electrodes on the upper and lower surfaces of each piezoelectric element
What is necessary is just to use what formed the conductive material, such as a metal, in layers by the method of printing, sputtering, etc., for example.

【００９７】図９に示す角速度センサにおいて、支持基
板１０の下方に配置される構成要素２０ｂ，３０ｂ，６
０ｂ，７０ｂの構造は、支持基板１０の上方に配置され
る構成要素２０ａ，３０ａ，６０ａ，７０ａの構造と全
く同じであり、取り付けの向きが上下逆になるだけであ
る。別言すれば、支持基板１０の上面には、図１０に示
す構造体がこのままの向きで取り付けられ、支持基板１
０の下面には、図１０に示す構造体が上下逆向きで取り
付けられることになる。結局、図９に示す角速度センサ
は、支持基板１０（ＸＹ平面）に関して上下対称の構造
を有することになる。In the angular velocity sensor shown in FIG. 9, the components 20b, 30b, 6
The structure of Ob and 70b is exactly the same as the structure of the components 20a, 30a, 60a and 70a arranged above the support substrate 10, except that the mounting direction is upside down. In other words, on the upper surface of the support substrate 10, the structure shown in FIG.
The structure shown in FIG. 10 is attached to the lower surface of the “0” upside down. As a result, the angular velocity sensor shown in FIG. 9 has a vertically symmetric structure with respect to the support substrate 10 (XY plane).

【００９８】この図９に示す角速度センサは、Ｘ軸まわ
りの角速度ωｘとＹ軸まわりの角速度ωｙとの双方を検
出することができる二次元角速度センサとして機能す
る。その動作原理は次のとおりである。まず、駆動用圧
電素子３０ａ，３０ｂの上下両面に形成された電極間に
所定の交流電圧を印加し、それぞれに厚み方向への伸縮
運動を行わせ、重錘体２０ａ，２０ｂをＺ軸方向に振動
させる。このとき、§１で述べたように、重錘体２０ａ
および２０ｂの往復運動は、周波数が同じで位相が１８
０°ずれるようにし、両重錘体２０ａ，２０ｂの運動方
向が常に逆向きになるようにする。なお、実際には、重
錘体２０ａ，２０ｂのみが振動子としての機能を果たす
わけではなく、支持基板１０の上面に取り付けられた構
造体全体が広義の重錘体Ｗａとして機能し、支持基板１
０の下面に取り付けられた構造体全体が広義の重錘体Ｗ
ｂとして機能することになる。The angular velocity sensor shown in FIG. 9 functions as a two-dimensional angular velocity sensor capable of detecting both the angular velocity ωx around the X axis and the angular velocity ωy around the Y axis. The operation principle is as follows. First, a predetermined AC voltage is applied between the electrodes formed on the upper and lower surfaces of the driving piezoelectric elements 30a and 30b to cause them to expand and contract in the thickness direction, respectively, and move the weights 20a and 20b in the Z-axis direction. Vibrate. At this time, as described in §1, the weight 20a
And 20b reciprocate at the same frequency but with a phase of 18
The movement direction of both weight bodies 20a and 20b is always reversed. Actually, only the weights 20a and 20b do not function as vibrators, but the entire structure attached to the upper surface of the support substrate 10 functions as a weight Wa in a broad sense, and the support substrate 1
0, the entire structure attached to the lower surface of the weight W
It will function as b.

【００９９】このような駆動を行うことにより、支持基
板１０を介して装置筐体４０へと伝わる振動漏れを抑制
することができる点は、既に述べたとおりである。特
に、図９に示す角速度センサは、ＸＹ平面に関して上下
対称の構造となっており、この上下対称の構造体が互い
に逆向きの運動を行うことになるので、外部への振動漏
れを抑制する効果は非常に顕著である。なお、この上下
対称の構造体は、角速度センサを構成する各部の寸法や
材質などによって定まる固有の共振周波数を有すること
になるので、実用上は、この固有の共振周波数に相当す
る交流電圧信号を駆動用圧電素子３０ａ，３０ｂに与え
るようにするのが好ましい。このように重錘体Ｗａ，Ｗ
ｂを固有の共振周波数で振動させるようにすれば、小さ
なエネルギーで大きな振幅を得ることができる。As described above, by performing such driving, vibration leakage transmitted to the apparatus housing 40 via the support substrate 10 can be suppressed. In particular, the angular velocity sensor shown in FIG. 9 has a vertically symmetrical structure with respect to the XY plane, and the vertically symmetrical structures perform movements opposite to each other, so that the effect of suppressing vibration leakage to the outside is obtained. Is very prominent. In addition, since this vertically symmetric structure has a unique resonance frequency determined by the dimensions and materials of each part constituting the angular velocity sensor, an AC voltage signal corresponding to this unique resonance frequency is practically used. It is preferable to apply it to the driving piezoelectric elements 30a and 30b. Thus, the weight bodies Wa, W
If b is caused to vibrate at a unique resonance frequency, a large amplitude can be obtained with small energy.

【０１００】さて、こうして、支持基板１０の上面の重
錘体Ｗａと下面の重錘体Ｗｂとを、Ｚ軸に沿って振動さ
せた状態において、装置筐体４０にＹ軸まわりの角速度
ωｙが作用したとすると、重錘体Ｗａ，Ｗｂに、図６に
示すＸ軸方向のコリオリ力Ｆｘ１ａ，Ｆｘ１ｂや、図７
に示すＸ軸方向のコリオリ力Ｆｘ２ａ，Ｆｘ２ｂが加わ
ることは、§１で説明したとおりである。Ｙ軸まわりの
角速度ωｙは、このＸ軸方向のコリオリ力を検出するこ
とにより求めることができる。ただ、図９に示す角速度
センサでは、このＸ軸方向のコリオリ力Ｆｘ１ａ，Ｆｘ
１ｂ，Ｆｘ２ａ，Ｆｘ２ｂを直接検出するのではなく、
これらに基づいて生じるＺ軸方向応力を検出することに
より、間接的にＸ軸方向のコリオリ力を検出するという
検出方法を採る。図９に示す角速度センサでは、支持基
板１０が剛性材料（たとえば、ある程度の厚みをもった
ステンレス、燐青銅、セラミックスなどを用いることが
できる）によって構成されているので、この剛性材料か
らなる支持基板１０が全く変形しないとすれば、図６あ
るいは図７に示すように、重錘体Ｗａ，Ｗｂの内部に
は、Ｚ軸方向応力Ｆ１〜Ｆ８が加わることになる（実際
には、完全な剛性基板でなくても、ある程度のＺ軸方向
応力を得ることができる）。図９に示す角速度センサで
は、これらＺ軸方向応力Ｆ１〜Ｆ８を検出することによ
り、Ｘ軸方向のコリオリ力を間接的に検出することにな
る。In this manner, when the weight Wa on the upper surface and the weight Wb on the lower surface of the support substrate 10 are vibrated along the Z-axis, the angular velocity ωy about the Y-axis is applied to the device housing 40. If acting, the Coriolis forces Fx1a and Fx1b in the X-axis direction shown in FIG.
The Coriolis forces Fx2a and Fx2b in the X-axis direction are applied as described in §1. The angular velocity ωy about the Y axis can be obtained by detecting the Coriolis force in the X axis direction. However, in the angular velocity sensor shown in FIG. 9, the Coriolis forces Fx1a, Fx
Instead of directly detecting 1b, Fx2a and Fx2b,
A detection method is employed in which the stress in the X-axis direction is indirectly detected by detecting the stress in the Z-axis direction generated based on these. In the angular velocity sensor shown in FIG. 9, since the support substrate 10 is made of a rigid material (for example, stainless steel, phosphor bronze, ceramics or the like having a certain thickness can be used), the support substrate made of this rigid material is used. Assuming that 10 does not deform at all, stresses F1 to F8 in the Z-axis direction are applied inside the weights Wa and Wb as shown in FIG. 6 or FIG. Even if it is not a substrate, a certain amount of stress in the Z-axis direction can be obtained). In the angular velocity sensor shown in FIG. 9, by detecting these Z-axis direction stresses F1 to F8, the Coriolis force in the X-axis direction is indirectly detected.

【０１０１】たとえば、図６に示す状態において、重心
Ｇａに加わるＸ軸方向のコリオリ力Ｆｘ１ａの大きさ
は、Ｚ軸方向応力Ｆ１またはＦ２の大きさに依存し、重
心Ｇｂに加わるＸ軸方向のコリオリ力Ｆｘ１ｂの大きさ
は、Ｚ軸方向応力Ｆ３またはＦ４の大きさに依存する。
したがって、応力Ｆ１あるいはＦ２を測定できれば、コ
リオリ力Ｆｘ１ａを求めることができ、応力Ｆ３あるい
はＦ４を測定できれば、コリオリ力Ｆｘ１ｂを求めるこ
とができる。ここで、応力Ｆ１は、重錘体ＷａのＸ軸正
領域に位置する部分に発生するＺ軸方向応力であり、応
力Ｆ２は、重錘体ＷａのＸ軸負領域に位置する部分に発
生するＺ軸方向応力であり、応力Ｆ３は、重錘体Ｗｂの
Ｘ軸正領域に位置する部分に発生するＺ軸方向応力であ
り、応力Ｆ２は、重錘体ＷｂのＸ軸負領域に位置する部
分に発生するＺ軸方向応力である。For example, in the state shown in FIG. 6, the magnitude of the Coriolis force Fx1a in the X-axis direction applied to the center of gravity Ga depends on the magnitude of the stress F1 or F2 in the Z-axis direction. The magnitude of the Coriolis force Fx1b depends on the magnitude of the Z-axis direction stress F3 or F4.
Therefore, if the stress F1 or F2 can be measured, the Coriolis force Fx1a can be obtained, and if the stress F3 or F4 can be measured, the Coriolis force Fx1b can be obtained. Here, the stress F1 is a stress in the Z-axis direction generated in a portion of the weight Wa located in the X-axis positive region, and the stress F2 is generated in a portion of the weight Wa located in the X-axis negative region. The stress F3 is a stress in the Z-axis direction, and the stress F3 is a stress in the Z-axis direction generated in a portion of the weight Wb located in the positive X-axis region. The stress F2 is located in a negative X-axis region of the weight Wb. This is the stress in the Z-axis direction generated in the portion.

【０１０２】図９に示す角速度センサでは、応力Ｆ１，
Ｆ２は、検出用圧電素子７０ａによって検出され、応力
Ｆ３，Ｆ４は、検出用圧電素子７０ｂによって検出され
る。すなわち、検出用圧電素子７０ａの上面には、図１
０に示すように、４枚の電極Ｅ１〜Ｅ４が形成されてい
るが、Ｚ軸方向の圧縮応力Ｆ１が検出用圧電素子７０ａ
に加わると、電極Ｅ１には、この圧縮応力Ｆ１の大きさ
に対応した負電荷が発生することになる。同様に、Ｚ軸
方向の引っ張り応力Ｆ２が検出用圧電素子７０ａに加わ
ると、電極Ｅ２には、この引っ張り応力Ｆ２の大きさに
対応した正電荷が発生することになる。これは、検出用
圧電素子７０ａが図３に示す分極特性を有しているから
である。実用上は、コリオリ力Ｆｘ１ａを求める際に
は、圧縮応力Ｆ１と引っ張り応力Ｆ２との双方を測定
し、これらの差をコリオリ力Ｆｘ１ａとするのが好まし
い。このような差分検出を行えば、たとえば、装置筐体
４０に対してＺ軸方向の加速度αｚが作用していたとし
ても、この加速度αｚに基づいて重錘体Ｗａ内部に発生
する応力成分を相殺することができる。このような差分
検出は、電極Ｅ１に現れる信号と電極Ｅ２に現れる信号
との差を演算する回路を用いて行うことができる。In the angular velocity sensor shown in FIG.
F2 is detected by the detecting piezoelectric element 70a, and stresses F3 and F4 are detected by the detecting piezoelectric element 70b. That is, on the upper surface of the detecting piezoelectric element 70a, FIG.
As shown in FIG. 0, four electrodes E1 to E4 are formed, but the compressive stress F1 in the Z-axis direction is
, A negative charge corresponding to the magnitude of the compressive stress F1 is generated at the electrode E1. Similarly, when a tensile stress F2 in the Z-axis direction is applied to the detecting piezoelectric element 70a, a positive charge corresponding to the magnitude of the tensile stress F2 is generated on the electrode E2. This is because the detection piezoelectric element 70a has the polarization characteristics shown in FIG. In practice, when obtaining the Coriolis force Fx1a, it is preferable to measure both the compressive stress F1 and the tensile stress F2, and to determine the difference between them as the Coriolis force Fx1a. By performing such a difference detection, for example, even if the acceleration αz in the Z-axis direction acts on the device housing 40, the stress component generated inside the weight body Wa is canceled based on the acceleration αz. can do. Such a difference detection can be performed using a circuit that calculates the difference between the signal appearing at the electrode E1 and the signal appearing at the electrode E2.

【０１０３】一方、図６に示すコリオリ力Ｆｘ１ｂの検
出は、検出用圧電素子７０ｂを用いることにより、全く
同様に行うことができる。すなわち、応力Ｆ３と応力Ｆ
４との差分として、コリオリ力Ｆｘ１ｂが求まる。な
お、図６に示す状態は、振動の半周期分の時間経過によ
り、図７に示す状態に変化するが、これにより重錘体の
運動方向は逆転し、作用するコリオリ力の向きも逆転す
る。このため、応力Ｆ１〜Ｆ４は、それぞれ逆向きの応
力Ｆ５〜Ｆ８に変化し、上述した差分検出によって得ら
れる検出値の符号も逆転する。したがって、検出した応
力測定値に基づいて、作用した角速度ωｙを求める際に
は、応力測定時点の重錘体の運動方向および運動速度を
考慮する必要がある。On the other hand, the Coriolis force Fx1b shown in FIG. 6 can be detected in exactly the same manner by using the detecting piezoelectric element 70b. That is, the stress F3 and the stress F
4, the Coriolis force Fx1b is obtained. The state shown in FIG. 6 changes to the state shown in FIG. 7 with the passage of half a period of the vibration, whereby the motion direction of the weight body is reversed, and the direction of the applied Coriolis force is also reversed. . Therefore, the stresses F1 to F4 change to the stresses F5 to F8 in opposite directions, and the signs of the detection values obtained by the above-described difference detection are also reversed. Therefore, when calculating the applied angular velocity ωy based on the detected stress measurement value, it is necessary to consider the motion direction and the motion speed of the weight body at the time of the stress measurement.

【０１０４】以上、図９に示す角速度センサにおけるＹ
軸まわりの角速度ωｙの検出原理を述べたが、全く同様
の原理に基づいて、Ｘ軸まわりの角速度ωｘを検出する
ことができる。すなわち、重錘体Ｗａ，ＷｂがＺ軸方向
に振動している状態において、Ｘ軸まわりの角速度ωｘ
が作用したとすると、重錘体Ｗａ，Ｗｂには、Ｙ軸方向
のコリオリ力Ｆｙが作用することになるので、このコリ
オリ力Ｆｙを検出することにより、Ｘ軸まわりの角速度
ωｘを求めることができる。Ｙ軸方向のコリオリ力Ｆｙ
が作用したときの各重錘体の状態は、図６および図７に
おけるＸ軸をＹ軸に置き換えたものになるので、重錘体
のＹ軸正領域に位置する部分に発生するＺ軸方向応力お
よびＹ軸負領域に位置する部分に発生するＺ軸方向応力
を検出し、これらの差を求めれば、Ｘ軸まわりの角速度
ωｘが得られる。具体的には、検出用圧電素子７０ａ，
７０ｂに形成された電極Ｅ３，Ｅ４に発生する交流信号
の差分を求めればよい。As described above, Y in the angular velocity sensor shown in FIG.
Although the detection principle of the angular velocity ωy about the axis has been described, the angular velocity ωx about the X axis can be detected based on exactly the same principle. That is, in a state where the weight bodies Wa and Wb are vibrating in the Z-axis direction, the angular velocity ωx about the X-axis is
Is applied, the Coriolis force Fy in the Y-axis direction acts on the weights Wa and Wb. Therefore, by detecting this Coriolis force Fy, the angular velocity ωx around the X-axis can be obtained. it can. Coriolis force Fy in Y-axis direction
When the weight acts, the state of each weight body is obtained by replacing the X-axis in FIGS. 6 and 7 with the Y-axis. Therefore, the Z-axis direction generated in the portion of the weight body located in the Y-axis positive region If the stress and the stress in the Z-axis direction generated in the portion located in the negative region of the Y-axis are detected and their difference is obtained, the angular velocity ωx about the X-axis can be obtained. Specifically, the detecting piezoelectric elements 70a,
The difference between the AC signals generated at the electrodes E3 and E4 formed on the electrode 70b may be obtained.

【０１０５】図１２(a) に示すように、検出用圧電素子
７０ａの上面に４枚の電極Ｅ１〜Ｅ４が設けられている
のは、電極Ｅ１，Ｅ２に現れる交流信号の差分によって
Ｙ軸まわりの角速度ωｙを求め、電極Ｅ３，Ｅ４に現れ
る交流信号の差分によってＸ軸まわりの角速度ωｘを求
めることができるようにし、２軸まわりの角速度検出機
能をもった二次元角速度センサを実現するためである。
もちろん、Ｙ軸まわりの角速度ωｙのみを検出する機能
をもった一次元角速度センサを実現すれば足りる場合に
は、電極Ｅ３，Ｅ４を設ける必要はない。As shown in FIG. 12A, the four electrodes E1 to E4 are provided on the upper surface of the detecting piezoelectric element 70a because of the difference between the AC signals appearing on the electrodes E1 and E2. To obtain an angular velocity ωx about the X-axis based on a difference between AC signals appearing at the electrodes E3 and E4, thereby realizing a two-dimensional angular velocity sensor having an angular velocity detection function about two axes. is there.
Of course, if it is sufficient to realize a one-dimensional angular velocity sensor having a function of detecting only the angular velocity ωy around the Y axis, it is not necessary to provide the electrodes E3 and E4.

【０１０６】§３．Ｚ軸方向振動式センサの実施形態
（可撓性基板） 続いて、支持基板１０が可撓性をもった基板であった場
合に、コリオリ力検出手段として用いるのに適した具体
的な検出素子を示しながら、本発明に係る角速度センサ
の一実施形態を述べる。[0106] §3. Embodiment of Z-axis vibration sensor
(Flexible Substrate) Subsequently, when the supporting substrate 10 is a flexible substrate, the angular velocity according to the present invention is shown while showing a specific detection element suitable for use as Coriolis force detecting means. One embodiment of the sensor will be described.

【０１０７】上述した§２では、検出用圧電素子７０
ａ，７０ｂをコリオリ力検出手段として用いる例を示し
た。このような検出方法は、支持基板１０が剛性基板で
ある場合には有効であるが、支持基板１０が可撓性基板
である場合には適していない。すなわち、図６あるいは
図７に示すＺ軸方向応力は、支持基板１０がある程度の
剛性を有していなければ発生しない応力であり、支持基
板１０が可撓性を有している場合には、このような応力
は支持基板１０へと逃げてしまうことになる。別言すれ
ば、支持基板１０が可撓性基板であった場合は、図６に
示す状態に代えて、図１３に示す状態が得られる。この
図１３に示す状態は、重錘体Ｗａの重心ＧａがＺ軸正方
向に速度Ｖｚ１ａで運動中であり、重錘体Ｗｂの重心Ｇ
ｂがＺ軸負方向に速度Ｖｚ１ｂで運動中である場合に、
装置筐体４０に対してＹ軸まわりの角速度ωｙが作用し
たときの状態であり、重心Ｇａに対してはＸ軸正方向の
コリオリ力Ｆｘ１ａが加わり、重心Ｇｂに対してはＸ軸
負方向のコリオリ力Ｆｘ１ｂが加わっている。このよう
なコリオリ力は、可撓性をもった支持基板１０へと伝達
され、支持基板１０が図示のように変形することにな
る。In the above §2, the detecting piezoelectric element 70
An example is shown in which a and 70b are used as Coriolis force detection means. Such a detection method is effective when the support substrate 10 is a rigid substrate, but is not suitable when the support substrate 10 is a flexible substrate. That is, the stress in the Z-axis direction shown in FIG. 6 or FIG. 7 is a stress that does not occur unless the support substrate 10 has a certain degree of rigidity, and when the support substrate 10 has flexibility, Such a stress escapes to the support substrate 10. In other words, when the support substrate 10 is a flexible substrate, the state shown in FIG. 13 is obtained instead of the state shown in FIG. In the state shown in FIG. 13, the center of gravity Ga of the weight body Wa is moving at the speed Vz1a in the positive Z-axis direction, and the center of gravity G of the weight body Wb is
b is moving in the negative Z-axis direction at a speed Vz1b,
This is the state when the angular velocity ωy around the Y axis acts on the device housing 40, and the Coriolis force Fx1a in the positive direction of the X axis is applied to the center of gravity Ga, and the Coriolis force Fx1a in the negative direction of the X axis is applied to the center of gravity Gb. Coriolis force Fx1b is applied. Such Coriolis force is transmitted to the supporting substrate 10 having flexibility, and the supporting substrate 10 is deformed as illustrated.

【０１０８】このように、支持基板１０が可撓性基板で
ある場合は、重錘体Ｗａ，Ｗｂの内部に生じる応力を検
出する代わりに、支持基板１０の撓み状態を検出するこ
とにより、作用したコリオリ力を検出することが可能に
なる。たとえば、図１３において、支持基板１０内の点
Ｐ１，Ｐ２に着目すれば、コリオリ力の作用により点Ｐ
１の位置はＺ軸負方向に移動し、点Ｐ２の位置はＺ軸正
方向に移動したことになる。これら点Ｐ１，Ｐ２の変位
量は、作用したコリオリ力の大きさに応じて定まるの
で、これら点Ｐ１，Ｐ２の変位量を測定することができ
れば、作用したコリオリ力の大きさを求めることがで
き、作用したＹ軸まわりの角速度ωｙを求めることがで
きる。このように、支持基板１０の撓み状態を検出する
方法として、ここでは、容量素子を利用した方法、圧電
素子を利用した方法、ピエゾ抵抗素子を利用した方法、
の３通りの方法を以下に述べることにする。As described above, when the supporting substrate 10 is a flexible substrate, the operation is performed by detecting the bending state of the supporting substrate 10 instead of detecting the stress generated inside the weights Wa and Wb. It is possible to detect the applied Coriolis force. For example, in FIG. 13, when attention is paid to points P1 and P2 in the support substrate 10, the point P1 is
The position of 1 has moved in the negative direction of the Z axis, and the position of the point P2 has moved in the positive direction of the Z axis. Since the displacement of these points P1 and P2 is determined according to the magnitude of the applied Coriolis force, if the displacement of these points P1 and P2 can be measured, the magnitude of the applied Coriolis force can be obtained. , The angular velocity ωy around the Y-axis that has acted can be obtained. As described above, as a method of detecting the bending state of the support substrate 10, here, a method using a capacitive element, a method using a piezoelectric element, a method using a piezoresistive element,
The following three methods will be described below.

【０１０９】＜＜＜３．１ 容量素子を利用した方法＞
＞＞図１４は、静電容量素子をコリオリ力検出手段とし
て利用した角速度センサの実施形態を示す側断面図であ
る。この角速度センサは、可撓性を有する支持基板１０
と、一対の重錘体２０ａ，２０ｂと、一対の駆動用圧電
素子３０ａ，３０ｂと、装置筐体４０と、を有する振動
システム（図１に示す振動システム）に、コリオリ力検
出手段として、検出用基板８０を付加したものである。
図１５に、この検出用基板８０の上面図を示す。図示の
とおり、検出用基板８０はＺ軸を中心軸とする位置に配
置された円盤状の基板であり、その周囲部分は装置筐体
４０によって固定されている。検出用基板８０の中心部
分には、円形の開口部Ｈが形成されているが、これは図
に破線で示す重錘体２０ｂを挿通するためのものであ
る。円形の開口部Ｈの周囲部分には、４枚の扇状電極Ｅ
８１〜Ｅ８４が形成されている。すなわち、正のＸ軸上
部分には電極Ｅ８１が配置され、負のＸ軸上部分には電
極Ｅ８２が配置され、正のＹ軸上部分には電極Ｅ８３が
配置され、負のＹ軸上部分には電極Ｅ８４が配置されて
いる。<< 3.1 Method Using Capacitive Element >>
FIG. 14 is a side sectional view showing an embodiment of an angular velocity sensor using a capacitance element as Coriolis force detecting means. This angular velocity sensor has a flexible supporting substrate 10.
And a pair of weight bodies 20a and 20b, a pair of driving piezoelectric elements 30a and 30b, and a device housing 40 (a vibration system shown in FIG. 1). The substrate 80 is added.
FIG. 15 shows a top view of the detection substrate 80. As shown in the figure, the detection substrate 80 is a disk-shaped substrate arranged at a position with the Z axis as the central axis. A circular opening H is formed in the center of the detection substrate 80, and is used for inserting the weight 20b indicated by a broken line in the figure. Around the circular opening H, four fan-shaped electrodes E
81 to E84 are formed. That is, the electrode E81 is disposed on the positive X-axis portion, the electrode E82 is disposed on the negative X-axis portion, the electrode E83 is disposed on the positive Y-axis portion, and the negative Y-axis portion is disposed. Is provided with an electrode E84.

【０１１０】検出用基板８０の材質は特に限定されない
が、図示の例のように４枚の電極Ｅ８１〜Ｅ８４を検出
用基板８０の上面に直接形成する場合には、各電極が短
絡することのないように、絶縁材料によって検出用基板
８０を構成するようにする。逆に言えば、導電材料によ
って検出用基板８０を構成した場合には、４枚の電極Ｅ
８１〜Ｅ８４を絶縁膜を介して検出用基板８０の上面に
形成するようにする。一方、この実施形態に係る角速度
センサでは、支持基板１０は導電性を有する可撓性基板
で構成されている。すなわち、支持基板１０は全体が１
つの電極Ｅ１０として機能する。この電極Ｅ１０は、検
出用基板８０上の４枚の電極Ｅ８１〜Ｅ８４に対する対
向電極となっており、この対向する一対の電極によっ
て、それぞれ静電容量素子が形成される。ここでは、電
極Ｅ８１とこれに対向する電極Ｅ１０の一部分の領域と
によって形成される静電容量素子を容量素子Ｃ８１と呼
び、電極Ｅ８２とこれに対向する電極Ｅ１０の一部分の
領域とによって形成される静電容量素子を容量素子Ｃ８
２と呼び、電極Ｅ８３とこれに対向する電極Ｅ１０の一
部分の領域とによって形成される静電容量素子を容量素
子Ｃ８３と呼び、電極Ｅ８４とこれに対向する電極Ｅ１
０の一部分の領域とによって形成される静電容量素子を
容量素子Ｃ８４と呼ぶことにする。Although the material of the detection substrate 80 is not particularly limited, when the four electrodes E81 to E84 are formed directly on the upper surface of the detection substrate 80 as in the illustrated example, it is possible that each electrode is short-circuited. The detection substrate 80 is made of an insulating material so as not to have any. Conversely, when the detection substrate 80 is made of a conductive material, the four electrodes E
81 to E84 are formed on the upper surface of the detection substrate 80 via the insulating film. On the other hand, in the angular velocity sensor according to this embodiment, the support substrate 10 is formed of a conductive flexible substrate. That is, the support substrate 10 is 1
It functions as one electrode E10. The electrode E10 is a counter electrode to the four electrodes E81 to E84 on the detection substrate 80, and a pair of electrodes facing each other form a capacitance element. Here, a capacitance element formed by the electrode E81 and a part of the electrode E10 opposed thereto is referred to as a capacitance element C81, and is formed by the electrode E82 and a part of the electrode E10 opposed thereto. Capacitive element C8
2, a capacitance element formed by the electrode E83 and a part of the electrode E10 facing the electrode E83 is referred to as a capacitance element C83, and the electrode E84 and the electrode E1 facing the electrode E84.
The capacitance element formed by the partial area of 0 will be referred to as a capacitance element C84.

【０１１１】上述したように、支持基板１０は、重錘体
２０ａ，２０ｂに対して加わるコリオリ力によって撓み
を生じることになるので、電極Ｅ１０の各部は変位す
る。一方、検出用基板８０上の電極Ｅ８１〜Ｅ８４は、
このようなコリオリ力の影響を受けないので、装置筐体
４０に対して固定された状態を維持する。そこで、以下
の説明では、電極Ｅ１０（支持基板１０）を変位電極、
電極Ｅ８１〜Ｅ８４を固定電極と呼ぶことにする。結
局、容量素子Ｃ８１〜Ｃ８４は、いずれも変位電極と固
定電極とによって構成された容量素子ということにな
る。As described above, since the supporting substrate 10 is bent by the Coriolis force applied to the weights 20a and 20b, each part of the electrode E10 is displaced. On the other hand, the electrodes E81 to E84 on the detection substrate 80 are:
Since it is not affected by such Coriolis force, it is kept fixed to the apparatus housing 40. Therefore, in the following description, the electrode E10 (support substrate 10) is a displacement electrode,
The electrodes E81 to E84 will be referred to as fixed electrodes. After all, each of the capacitance elements C81 to C84 is a capacitance element configured by a displacement electrode and a fixed electrode.

【０１１２】さて、図１３に示すようなＸ軸方向のコリ
オリ力Ｆｘ１ａ，Ｆｘ１ｂにより、支持基板１０が図示
のように撓むと、この支持基板１０内の点Ｐ１は図の下
方（Ｚ軸負方向）へと変位し、点Ｐ２は図の上方（Ｚ軸
正方向）へと変位する。したがって、図１４に示す角速
度センサの場合、このような支持基板１０の撓みによ
り、容量素子Ｃ８１を構成する変位電極（支持基板１０
の点Ｐ１近傍の一部分）は固定電極Ｅ８１へと接近し、
容量素子Ｃ８２を構成する変位電極（支持基板１０の点
Ｐ２近傍の一部分）は固定電極Ｅ８２から遠ざかる。そ
の結果、容量素子Ｃ８１の静電容量値は増加し、容量素
子Ｃ８２の静電容量値は減少する。かくして、Ｘ軸方向
のコリオリ力Ｆｘ１ａ，Ｆｘ１ｂは、容量素子Ｃ８１の
静電容量値と容量素子Ｃ８２の静電容量値との差分とし
て求めることができる。同様に、重錘体Ｗａ，Ｗｂに対
して作用したＹ軸方向のコリオリ力は、容量素子Ｃ８３
の静電容量値と容量素子Ｃ８４の静電容量値との差分と
して求めることができる。When the support substrate 10 is bent as shown in FIG. 13 by Coriolis forces Fx1a and Fx1b in the X-axis direction as shown in FIG. ), And the point P2 is displaced upward (positive Z-axis direction) in the figure. Therefore, in the case of the angular velocity sensor shown in FIG. 14, the displacement electrode (support substrate 10
Near the point P1) approaches the fixed electrode E81,
The displacement electrode (a part of the support substrate 10 near the point P2) constituting the capacitance element C82 moves away from the fixed electrode E82. As a result, the capacitance value of the capacitance element C81 increases, and the capacitance value of the capacitance element C82 decreases. Thus, the Coriolis forces Fx1a and Fx1b in the X-axis direction can be obtained as a difference between the capacitance value of the capacitance element C81 and the capacitance value of the capacitance element C82. Similarly, the Coriolis force acting on the weights Wa and Wb in the Y-axis direction is equal to the capacitance element C83.
And the capacitance value of the capacitance element C84.

【０１１３】結局、図１４に示す角速度センサでは、重
錘体２０ａ，２０ｂを互いの位相が１８０°ずれるよう
な形態でＺ軸方向に往復運動させた状態において、４組
の容量素子Ｃ８１〜Ｃ８４の静電容量値を電気的に検出
すれば、Ｙ軸まわりの角速度ωｙとＸ軸まわりの角速度
ωｘとの双方を検出することが可能になる。具体的に
は、容量素子Ｃ８１の静電容量値と容量素子Ｃ８２の静
電容量値との差として、Ｙ軸まわりの角速度ωｙを求め
ることができ、容量素子Ｃ８３の静電容量値と容量素子
Ｃ８４の静電容量値との差として、Ｘ軸まわりの角速度
ωｘを求めることができる。Finally, in the angular velocity sensor shown in FIG. 14, when the weights 20a and 20b are reciprocated in the Z-axis direction such that their phases are shifted from each other by 180 °, four sets of capacitive elements C81 to C84 are provided. , It is possible to detect both the angular velocity ωy about the Y axis and the angular velocity ωx about the X axis. Specifically, the angular velocity ωy about the Y axis can be obtained as the difference between the capacitance value of the capacitance element C81 and the capacitance value of the capacitance element C82. The angular velocity ωx about the X axis can be obtained as the difference from the capacitance value of C84.

【０１１４】なお、図１４に示す実施形態では、支持基
板１０の下方に１枚の検出用基板８０を設け、この検出
用基板８０上に形成された固定電極Ｅ８１〜Ｅ８４を利
用して、支持基板１０の下方に４組の容量素子Ｃ８１〜
Ｃ８４を形成したが、図１６に示す実施形態のように、
支持基板１０の上方および下方にそれぞれ１枚ずつ検出
用基板８０ａ，８０ｂを設け、合計８組の容量素子を形
成してもよい。すなわち、図１６に示す角速度センサで
は、検出用基板８０ａの下面に４枚の固定電極Ｅ８１ａ
〜Ｅ８４ａが設けられ、変位電極Ｅ１０（支持基板１
０）との間に４組の容量素子Ｃ８１ａ〜Ｃ８４ａが形成
されており、検出用基板８０ｂの上面に４枚の固定電極
Ｅ８１ｂ〜Ｅ８４ｂが設けられ、変位電極Ｅ１０（支持
基板１０）との間に４組の容量素子Ｃ８１ｂ〜Ｃ８４ｂ
が形成されている。In the embodiment shown in FIG. 14, a single detection substrate 80 is provided below the support substrate 10, and the supporting electrodes 80 to E84 formed on the detection substrate 80 are used for supporting. Four sets of capacitive elements C81 to C81
Although C84 was formed, as in the embodiment shown in FIG.
One detection substrate 80a and one detection substrate 80b may be provided above and below the support substrate 10, respectively, to form a total of eight sets of capacitive elements. That is, in the angular velocity sensor shown in FIG. 16, four fixed electrodes E81a are provided on the lower surface of the detection substrate 80a.
To E84a, the displacement electrode E10 (support substrate 1).
0), four sets of capacitance elements C81a to C84a are formed, four fixed electrodes E81b to E84b are provided on the upper surface of the detection substrate 80b, and between the displacement electrodes E10 (support substrate 10). And four sets of capacitive elements C81b to C84b
Are formed.

【０１１５】ここで、支持基板１０の上方に形成された
４組の容量素子Ｃ８１ａ〜Ｃ８４ａと、支持基板１０の
下方に形成された４組の容量素子Ｃ８１ｂ〜Ｃ８４ｂと
は、互いに相補的な挙動をとる。たとえば、容量素子Ｃ
８１ａとＣ８１ｂとについて考えれば、検出用基板８０
ａ，８０ｂは、変位を生じない固定基板となるので、支
持基板１０の変位によって、容量素子Ｃ８１ａの静電容
量値が増加すれば（電極間隔が狭くなれば）、容量素子
Ｃ８１ｂの静電容量値が減少し（電極間隔が広くな
り）、容量素子Ｃ８１ａの静電容量値が減少すれば、容
量素子Ｃ８１ｂの静電容量値が増加する、という関係に
なる。したがって、この図１６に示す角速度センサにお
いて、Ｙ軸まわりの角速度ωｙを求めるために必要なＸ
軸方向のコリオリ力Ｆｘ１ａもしくはＦｘ１ｂは、「容
量素子Ｃ８１ａの静電容量値と容量素子Ｃ８１ｂの静電
容量値との差」と、「容量素子Ｃ８２ａの静電容量値と
容量素子Ｃ８２ｂの静電容量値との差」と、の差として
求められる。Here, the four sets of capacitance elements C81a to C84a formed above the support substrate 10 and the four sets of capacitance elements C81b to C84b formed below the support substrate 10 have complementary behaviors. Take. For example, the capacitance element C
81a and C81b, the detection substrate 80
Since a and 80b are fixed substrates that do not cause displacement, if the capacitance value of the capacitance element C81a increases (if the electrode interval becomes narrow) due to the displacement of the support substrate 10, the capacitance of the capacitance element C81b increases. When the value decreases (the electrode spacing increases) and the capacitance value of the capacitance element C81a decreases, the capacitance value of the capacitance element C81b increases. Therefore, in the angular velocity sensor shown in FIG.
The axial Coriolis force Fx1a or Fx1b is determined by “the difference between the capacitance value of the capacitance element C81a and the capacitance value of the capacitance element C81b” and “the capacitance value of the capacitance element C82a and the capacitance of the capacitance element C82b. Difference from the capacitance value ".

【０１１６】なお、図１４に示す実施形態や、図１６に
示す実施形態において、支持基板１０は必ずしも導電性
の材料で構成する必要はない。支持基板１０を絶縁材料
で構成した場合には、この支持基板１０の上面もしくは
下面の必要な位置に、それぞれ導電性材料からなる変位
電極を形成すればよい。もっとも、構造を単純化し、製
造コストを低減させるためには、上述した各実施形態の
ように、支持基板１０を導電性材料によって構成し、こ
の支持基板１０の一部を変位電極として用いるようにす
るのが好ましい。In the embodiment shown in FIG. 14 and the embodiment shown in FIG. 16, the support substrate 10 does not necessarily need to be made of a conductive material. When the support substrate 10 is made of an insulating material, displacement electrodes made of a conductive material may be formed at required positions on the upper surface or the lower surface of the support substrate 10. However, in order to simplify the structure and reduce the manufacturing cost, as in the above-described embodiments, the support substrate 10 is made of a conductive material, and a part of the support substrate 10 is used as a displacement electrode. Is preferred.

【０１１７】図１７および図１８は、図１４に示す実施
形態や図１６に示す実施形態において用いるのに適した
支持基板の一例を示す上面図である。図１７に示す支持
基板１５は、金属からなる円盤状の基板に、開口スリッ
トＳを形成し、可撓性をもたせたものである。開口スリ
ットＳは、所定幅をもった帯状の開口部であり、図示の
ような形状の開口スリットＳは、特に、Ｘ軸方向および
Ｙ軸方向に関する可撓性を高める機能を果たす。図１８
に示す支持基板１６は、導電性半導体からなる正方形状
の基板に、開口スリットＳを形成し、可撓性をもたせた
ものである。ここでは、基板に開口スリットＳを形成し
て可撓性をもたせる例を示したが、この他、基板上の所
定箇所に溝を形成したり、肉薄部を形成したりして、可
撓性をもたせることも可能である。FIGS. 17 and 18 are top views showing an example of a support substrate suitable for use in the embodiment shown in FIG. 14 or the embodiment shown in FIG. The support substrate 15 shown in FIG. 17 is formed by forming an opening slit S in a disk-shaped substrate made of metal to have flexibility. The opening slit S is a band-shaped opening having a predetermined width, and the opening slit S having a shape as shown in the figure has a function of increasing flexibility particularly in the X-axis direction and the Y-axis direction. FIG.
Is formed by forming an opening slit S in a square substrate made of a conductive semiconductor to provide flexibility. Here, the example in which the opening slit S is formed in the substrate to provide flexibility is shown. However, in addition to this, a groove is formed at a predetermined position on the substrate or a thin portion is formed, thereby providing flexibility. Is also possible.

【０１１８】＜＜＜３．２ 圧電素子を利用した方法＞
＞＞図１９は、圧電素子をコリオリ力検出手段として利
用した角速度センサの実施形態を示す側断面図である。
この角速度センサは、可撓性を有する支持基板１０と、
一対の重錘体２０ａ，２０ｂと、一対の駆動用圧電素子
３０ａ，３０ｂと、装置筐体４０と、を有する振動シス
テム（図１に示す振動システム）に、コリオリ力検出手
段として、検出用圧電素子９０ａ，９０ｂを付加したも
のである。図２０に、上方側の検出用圧電素子９０ａの
上面図を示す。図示のとおり、検出用圧電素子９０ａは
Ｚ軸を中心軸とする位置に配置された円盤状の圧電素子
であり、その下面は支持基板１０の上面に接着されてい
る。この検出用圧電素子９０ａの上面には、８枚の電極
Ｅ９１ａ〜Ｅ９８ａが形成されている。すなわち、正の
Ｘ軸上部分の周囲近傍に電極Ｅ９１ａ、原点近傍に電極
Ｅ９２ａが配置され、負のＸ軸上部分の原点近傍に電極
Ｅ９３ａ、周囲近傍に電極Ｅ９４ａが配置され、正のＹ
軸上部分の周囲近傍に電極Ｅ９５ａ、原点近傍に電極Ｅ
９６ａが配置され、負のＹ軸上部分の原点近傍に電極Ｅ
９７ａ、周囲近傍に電極Ｅ９８ａが配置されている。検
出用圧電素子９０ｂも全く同様の構造を有し、その下面
に８枚の電極Ｅ９１ｂ〜Ｅ９８ｂが配置されている。<< 3.2 Method Using Piezoelectric Element >>
FIG. 19 is a side sectional view showing an embodiment of an angular velocity sensor using a piezoelectric element as Coriolis force detecting means.
This angular velocity sensor includes a supporting substrate 10 having flexibility,
A vibration system (a vibration system shown in FIG. 1) having a pair of weight bodies 20a and 20b, a pair of driving piezoelectric elements 30a and 30b, and a device housing 40 is provided with a detection piezoelectric device as Coriolis force detection means. This is one in which elements 90a and 90b are added. FIG. 20 shows a top view of the upper detection piezoelectric element 90a. As shown, the detection piezoelectric element 90a is a disk-shaped piezoelectric element arranged at a position around the Z axis as a central axis, and the lower surface thereof is bonded to the upper surface of the support substrate 10. Eight electrodes E91a to E98a are formed on the upper surface of the detecting piezoelectric element 90a. That is, the electrode E91a is arranged near the periphery of the positive X-axis portion, the electrode E92a is arranged near the origin, the electrode E93a is arranged near the origin of the negative X-axis portion, and the electrode E94a is arranged near the periphery.
Electrode E95a near the periphery of the on-axis portion and electrode E near the origin
96a is disposed, and an electrode E is provided near the origin on the negative Y-axis portion.
97a, an electrode E98a is arranged near the periphery. The detecting piezoelectric element 90b has the same structure, and has eight electrodes E91b to E98b arranged on the lower surface thereof.

【０１１９】図１９に示す角速度センサでは、支持基板
１０は導電性材料によって構成されており、この支持基
板１０自身が１枚の電極Ｅ９０（検出用圧電素子９０ａ
の下面側の電極および検出用圧電素子９０ｂの上面側の
電極）として機能する。ここで、検出用圧電素子９０
ａ，９０ｂとしては、図２１に示すような分極特性をも
った板状の圧電素子を用いるようにする。すなわち、図
２１(a) に示すように、板状の検出用圧電素子９０を用
意し、その上面に電極Ｅ９１、下面に電極Ｅ９０を形成
しておき、横に伸ばす方向の応力（引っ張り応力）を加
えると、図示のとおり、電極Ｅ９１には正の電荷が発生
し、電極Ｅ９０には負の電荷が発生する分極現象が起こ
り、逆に、横に縮める方向の応力（圧縮応力）を加える
と、図２１(b) に示すとおり、電極Ｅ９１には負の電荷
が発生し、電極Ｅ９０には正の電荷が発生する分極現象
が起こるようにしておく。既に述べたように、駆動用圧
電素子３０ａ，３０ｂの分極特性は、図３に示すよう
に、板状の圧電素子の縦方向（厚み方向）の応力に関連
したものであるのに対し、検出用圧電素子９０ａ，９０
ｂの分極特性は、図２１に示すように横方向の応力に関
連したものになる。もっとも、一般的な圧電素子は、縦
方向に縮める応力を加えると、横方向には若干伸び、縦
方向に伸ばす応力を加えると、横方向には若干縮むとい
う性質があるので、図３に示す分極特性と図２１に示す
分極特性との両方を示すことになる。したがって、実用
上は、駆動用圧電素子３０ａ，３０ｂとしては、図３に
示す縦方向の分極特性がより顕著になるような分極処理
を施した圧電素子を用い、検出用圧電素子９０ａ，９０
ｂとしては、図２１に示す横方向の分極特性がより顕著
になるような分極処理を施した圧電素子を用いればよ
い。In the angular velocity sensor shown in FIG. 19, the support substrate 10 is made of a conductive material, and the support substrate 10 itself has a single electrode E90 (the detection piezoelectric element 90a).
(The electrode on the lower surface side of the sensor element and the electrode on the upper surface side of the detection piezoelectric element 90b). Here, the detecting piezoelectric element 90
As a and 90b, a plate-like piezoelectric element having polarization characteristics as shown in FIG. 21 is used. That is, as shown in FIG. 21 (a), a plate-shaped detecting piezoelectric element 90 is prepared, an electrode E91 is formed on the upper surface thereof, and an electrode E90 is formed on the lower surface thereof. As shown in the figure, as shown in the drawing, a positive charge is generated in the electrode E91, and a polarization phenomenon in which a negative charge is generated in the electrode E90 occurs. As shown in FIG. 21B, a polarization phenomenon is generated in which a negative charge is generated at the electrode E91 and a positive charge is generated at the electrode E90. As described above, the polarization characteristics of the driving piezoelectric elements 30a and 30b are related to the longitudinal stress (thickness direction) of the plate-shaped piezoelectric element as shown in FIG. Piezoelectric elements 90a, 90
The polarization characteristic of b is related to the lateral stress as shown in FIG. However, a general piezoelectric element has the property of slightly elongating in the horizontal direction when a stress that shrinks in the vertical direction is applied, and slightly shrinking in the horizontal direction when a stress that expands in the vertical direction is applied. It shows both the polarization characteristics and the polarization characteristics shown in FIG. Therefore, in practice, as the driving piezoelectric elements 30a and 30b, use is made of piezoelectric elements that have been subjected to a polarization process so that the vertical polarization characteristics shown in FIG.
As b, a piezoelectric element that has been subjected to a polarization process so that the horizontal polarization characteristics shown in FIG.

【０１２０】上述したように、検出用圧電素子９０ａの
下面は支持基板１０の上面に接着され、検出用圧電素子
９０ｂの上面は支持基板１０の下面に接着されているの
で、重錘体２０ａ，２０ｂに作用したコリオリ力によっ
て、支持基板１０に撓みが生じる場合には、検出用圧電
素子９０ａ，９０ｂにもそれに応じた撓みが生じること
になる。この図１９に示す角速度センサでは、重錘体Ｗ
ａ，ＷｂをＺ軸方向に振動させた状態（両者の位相は１
８０°異ならせる）において、検出用圧電素子９０ａ，
９０ｂに生じた撓みを、電極Ｅ９１ａ〜Ｅ９８ａ，Ｅ９
１ｂ〜Ｅ９８ｂに生じる電荷に基づいて検出し、作用し
たコリオリ力を間接的に検出することになる。As described above, the lower surface of the detection piezoelectric element 90a is adhered to the upper surface of the support substrate 10, and the upper surface of the detection piezoelectric element 90b is adhered to the lower surface of the support substrate 10. If the support substrate 10 bends due to the Coriolis force acting on 20b, the detection piezoelectric elements 90a and 90b also bend accordingly. In the angular velocity sensor shown in FIG.
a, Wb vibrated in the Z-axis direction (the phase of both is 1)
80 °), the detecting piezoelectric elements 90a,
90b is applied to the electrodes E91a to E98a and E9.
Detection is performed based on the electric charges generated in 1b to E98b, and the applied Coriolis force is indirectly detected.

【０１２１】具体的には、たとえば、図１３に示すよう
なＸ軸方向のコリオリ力Ｆｘ１ａ，Ｆｘ１ｂにより、支
持基板１０が図示のように撓むと、この支持基板１０と
同等の撓みが、検出用圧電素子９０ａ，９０ｂにも生じ
ることになる。その結果、電極Ｅ９１ａ，Ｅ９２ｂ，Ｅ
９３ａ，Ｅ９４ｂが形成された領域に対応する圧電素子
部分はＸ軸方向に伸び、電極Ｅ９１ｂ，Ｅ９２ａ，Ｅ９
３ｂ，Ｅ９４ａが形成された領域に対応する圧電素子部
分はＸ軸方向に縮むことになる。したがって、電極Ｅ９
１ａ，Ｅ９２ｂ，Ｅ９３ａ，Ｅ９４ｂには正の電荷が発
生し、電極Ｅ９１ｂ，Ｅ９２ａ，Ｅ９３ｂ，Ｅ９４ａに
は負の電荷が発生する。ここで、たとえば、支持基板１
０（電極Ｅ９０）を接地電位にしておけば、図１３に示
すようなＸ軸方向のコリオリ力Ｆｘ１ａ，Ｆｘ１ｂが作
用することにより、電極Ｅ９１ａ，Ｅ９２ｂ，Ｅ９３
ａ，Ｅ９４ｂには正電圧が発生し、電極Ｅ９１ｂ，Ｅ９
２ａ，Ｅ９３ｂ，Ｅ９４ａには負電圧が発生することに
なるので、「電極Ｅ９１ａ，Ｅ９２ｂ，Ｅ９３ａ，Ｅ９
４ｂの電圧の和」と、「電極Ｅ９１ｂ，Ｅ９２ａ，Ｅ９
３ｂ，Ｅ９４ａの電圧の和」と、の差を演算すれば、こ
の演算結果は、Ｘ軸方向のコリオリ力Ｆｘ１ａ，Ｆｘ１
ｂを示すものになり、Ｙ軸まわりの角速度ωｙを示すも
のになる。全く同様の原理により、「電極Ｅ９５ａ，Ｅ
９６ｂ，Ｅ９７ａ，Ｅ９８ｂの電圧の和」と、「電極Ｅ
９５ｂ，Ｅ９６ａ，Ｅ９７ｂ，Ｅ９８ａの電圧の和」
と、の差を演算すれば、この演算結果は、Ｙ軸方向のコ
リオリ力Ｆｙを示すものになり、Ｘ軸まわりの角速度ω
ｘを示すものになる。More specifically, for example, when the support substrate 10 is bent as shown by Coriolis forces Fx1a and Fx1b in the X-axis direction as shown in FIG. This also occurs in the piezoelectric elements 90a and 90b. As a result, the electrodes E91a, E92b, E
The piezoelectric element portions corresponding to the regions where the electrodes 93a, E94b are formed extend in the X-axis direction, and the electrodes E91b, E92a, E9
The piezoelectric element portion corresponding to the region where 3b and E94a are formed shrinks in the X-axis direction. Therefore, the electrode E9
Positive charges are generated at 1a, E92b, E93a, and E94b, and negative charges are generated at the electrodes E91b, E92a, E93b, and E94a. Here, for example, the support substrate 1
If 0 (electrode E90) is set to the ground potential, Coriolis forces Fx1a and Fx1b in the X-axis direction act as shown in FIG.
a and E94b generate a positive voltage, and the electrodes E91b and E9
Since negative voltages are generated at the electrodes 2a, E93b, and E94a, the "electrodes E91a, E92b, E93a, E9"
4b "and" electrodes E91b, E92a, E9
3b, the sum of the voltages of E94a "and" the sum of the voltages of E94a and E94a ".
b and the angular velocity ωy about the Y axis. According to exactly the same principle, “electrodes E95a, E95a,
96b, the sum of the voltages of E97a and E98b "and" the electrode E
The sum of the voltages of 95b, E96a, E97b and E98a "
, The result of this calculation indicates the Coriolis force Fy in the Y-axis direction, and the angular velocity ω about the X-axis
x.

【０１２２】図２２に示す角速度センサは、図１９に示
す角速度センサの変形例である。この変形例では、支持
基板１０の上面に剛性をもった補助基板１００が接合さ
れており、支持基板１０の撓みの状態を検出するための
検出用圧電素子１１０は、支持基板１０の下面にのみ設
けられている。図２３は、支持基板１０およびその上に
設けられた各構成要素を示す上面図である。図示のとお
り、補助基板１００は、円盤状の剛性基板であり、支持
基板１０の上面の中央の一部分だけを占める大きさをも
っている。駆動用圧電素子３０ａおよび重錘体２０ａ
は、この補助基板１００の上方に取り付けられる。一
方、図２４は、支持基板１０およびその下に設けられた
各構成要素を示す下面図である。図示のとおり、検出用
圧電素子１１０は、円盤状の圧電素子であり、図２１に
示す分極特性を有している。この検出用圧電素子１１０
の下面には、４枚の電極Ｅ１１１，Ｅ１１２，Ｅ１１
３，Ｅ１１４が形成されている。なお、支持基板１０
は、導電性の可撓性基板であり、検出用圧電素子１１０
の上面側の電極として機能する。The angular velocity sensor shown in FIG. 22 is a modification of the angular velocity sensor shown in FIG. In this modification, a rigid auxiliary substrate 100 is joined to the upper surface of the support substrate 10, and the detecting piezoelectric element 110 for detecting the state of bending of the support substrate 10 is provided only on the lower surface of the support substrate 10. Is provided. FIG. 23 is a top view showing the support substrate 10 and the components provided thereon. As illustrated, the auxiliary substrate 100 is a disk-shaped rigid substrate and has a size occupying only a part of the center of the upper surface of the support substrate 10. Driving piezoelectric element 30a and weight body 20a
Is mounted above the auxiliary substrate 100. On the other hand, FIG. 24 is a bottom view showing the support substrate 10 and components provided thereunder. As shown, the detecting piezoelectric element 110 is a disk-shaped piezoelectric element and has the polarization characteristics shown in FIG. This detecting piezoelectric element 110
On the lower surface of the four electrodes E111, E112, E11
3, E114 are formed. The supporting substrate 10
Is a conductive flexible substrate, and the detecting piezoelectric element 110
Functions as an electrode on the upper surface side of.

【０１２３】図２４に示されているとおり、この４枚の
電極Ｅ１１１，Ｅ１１２，Ｅ１１３，Ｅ１１４は、重錘
体２０ｂを取り囲むように配置されているが、ここで
は、その位置が重要である。すなわち、図２４において
同心円として描かれている重錘体２０ｂ，補助基板１０
０（破線で示す），検出用圧電素子１１０は、いずれも
Ｚ軸を中心軸とする位置に配置されており、その径は、
２０ｂ＜１００＜１１０の順に大きくなっている。そし
て、４枚の電極Ｅ１１１，Ｅ１１２，Ｅ１１３，Ｅ１１
４は、破線で示す補助基板１００の輪郭近傍位置に配置
されていることがわかる。このような位置に各電極を配
置したのは、この位置において、検出用圧電素子１１０
に最も大きな応力が加わるためである。すなわち、支持
基板１０は可撓性基板であるが、これに接合された補助
基板１００が剛性基板であるため、重錘体２０ａ，２０
ｂに作用するコリオリ力に基づいて、支持基板１０を変
形させるような力が加わったとしても、支持基板１０の
内側部分（補助基板１００が接合された部分）にはほと
んど変形のための応力が生じない。その代わり、補助基
板１００の輪郭近傍位置に変形応力が集中することにな
る（実際には、輪郭より外側位置に最も顕著な応力が現
れる）。したがって、４枚の電極Ｅ１１１，Ｅ１１２，
Ｅ１１３，Ｅ１１４を、応力集中が生じる補助基板１０
０の輪郭近傍位置に配置しておくことにより、感度の高
い検出が可能になる。As shown in FIG. 24, the four electrodes E111, E112, E113 and E114 are arranged so as to surround the weight body 20b, but their positions are important here. That is, the weight body 20b and the auxiliary substrate 10 drawn as concentric circles in FIG.
0 (indicated by a broken line) and the detecting piezoelectric element 110 are all disposed at positions with the Z axis as the central axis.
20b <100 <110. Then, the four electrodes E111, E112, E113, E11
It can be seen that No. 4 is located near the contour of the auxiliary substrate 100 indicated by the broken line. The reason why the respective electrodes are arranged at such a position is that the detecting piezoelectric element 110
This is because the largest stress is applied. In other words, the supporting substrate 10 is a flexible substrate, but the auxiliary substrate 100 joined to the supporting substrate 10 is a rigid substrate, so that the weights 20a, 20
Even if a force that deforms the support substrate 10 is applied based on the Coriolis force acting on the substrate b, stress for deformation is hardly applied to the inner portion of the support substrate 10 (the portion where the auxiliary substrate 100 is joined). Does not occur. Instead, the deformation stress concentrates at a position near the contour of the auxiliary substrate 100 (in fact, the most remarkable stress appears at a position outside the contour). Therefore, the four electrodes E111, E112,
E113 and E114 are changed to the auxiliary substrate 10 where stress concentration occurs.
By arranging it at a position near the contour of 0, highly sensitive detection becomes possible.

【０１２４】この図２２に示す角速度センサにおけるＹ
軸まわりの角速度ωｙの検出原理およびＸ軸まわりの角
速度ωｘの検出原理は、図１９に示す角速度センサにお
ける検出原理とほぼ同じである。すなわち、駆動用圧電
素子３０ａ，３０ｂに所定の交流電圧を印加させ、重錘
体２０ａ，２０ｂを１８０°の位相差をもたせながらＺ
軸方向に振動させた状態にする。この状態において、電
極Ｅ１１１に発生する電圧と電極Ｅ１１２に発生する電
圧との差を求めれば、この差が、重錘体２０ａ，２０ｂ
に作用したＸ軸方向のコリオリ力に相当し、Ｙ軸まわり
の角速度ωｙに相当する。また、電極Ｅ１１３に発生す
る電圧と電極Ｅ１１４に発生する電圧との差を求めれ
ば、この差が、重錘体２０ａ，２０ｂに作用したＹ軸方
向のコリオリ力に相当し、Ｘ軸まわりの角速度ωｘに相
当する。In the angular velocity sensor shown in FIG.
The principle of detecting the angular velocity ωy about the axis and the principle of detecting the angular velocity ωx about the X axis are almost the same as the principle of detection of the angular velocity sensor shown in FIG. That is, a predetermined AC voltage is applied to the driving piezoelectric elements 30a, 30b, and the weights 20a, 20b are shifted in phase by 180 °.
Make it vibrate in the axial direction. In this state, if a difference between the voltage generated at the electrode E111 and the voltage generated at the electrode E112 is obtained, the difference is determined by the weights 20a and 20b.
Corresponds to the Coriolis force acting in the X-axis direction, and corresponds to the angular velocity ωy about the Y-axis. If the difference between the voltage generated at the electrode E113 and the voltage generated at the electrode E114 is determined, this difference corresponds to the Coriolis force acting on the weights 20a and 20b in the Y-axis direction, and the angular velocity around the X-axis ωx.

【０１２５】＜＜＜３．３ ピエゾ抵抗素子を利用した
方法＞＞＞図２５は、ピエゾ抵抗素子をコリオリ力検出
手段として利用した角速度センサの実施形態を示す側断
面図である。この角速度センサは、可撓性を有する支持
基板１２０と、一対の重錘体２０ａ，２０ｂと、一対の
駆動用圧電素子３０ａ，３０ｂと、台座１３０および装
置筐体１４０と、を有する振動システム（実質的に図１
に示す振動システムと同等）に、コリオリ力検出手段と
して、ピエゾ抵抗素子Ｒ１〜Ｒ８を付加したものであ
る。図２６に、支持基板１２０の上面図を示す。図示の
とおり、支持基板１２０はＺ軸を中心軸とする位置に配
置された円盤状の可撓性基板であり、その上面には、Ｘ
軸に沿って４組のピエゾ抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４が形成さ
れ、Ｙ軸に沿って４組のピエゾ抵抗素子Ｒ５〜Ｒ８が形
成されている。具体的には、たとえば、支持基板１２０
をシリコンなどの半導体基板によって構成し、この半導
体基板上の不純物拡散領域として、各ピエゾ抵抗素子を
形成することができる。台座１３０は、この支持基板１
２０の周囲を支持するための円筒状の構造体であり、そ
の底面は、装置筐体１４０に固定されている。なお、図
示の例では、装置筐体１４０は、その一部のみしか描か
れていないが、実際には、重錘体２０ａや支持基板１２
０は、装置筐体１４０によって囲まれた空間内に収容さ
れている。<<<< 3.3 Method Using Piezoresistive Element >>>> FIG. 25 is a side sectional view showing an embodiment of an angular velocity sensor using a piezoresistive element as Coriolis force detecting means. This angular velocity sensor has a vibration system (including a flexible support substrate 120, a pair of weight bodies 20 a and 20 b, a pair of driving piezoelectric elements 30 a and 30 b, a pedestal 130, and a device housing 140. FIG. 1
(Equivalent to the vibration system shown in FIG. 1), and piezoresistive elements R1 to R8 are added as Coriolis force detecting means. FIG. 26 shows a top view of the support substrate 120. As shown in the figure, the support substrate 120 is a disc-shaped flexible substrate disposed at a position with the Z axis as the central axis.
Four sets of piezoresistive elements R1 to R4 are formed along the axis, and four sets of piezoresistive elements R5 to R8 are formed along the Y axis. Specifically, for example, the support substrate 120
Is constituted by a semiconductor substrate such as silicon, and each piezoresistive element can be formed as an impurity diffusion region on the semiconductor substrate. The pedestal 130 supports the support substrate 1
20 is a cylindrical structure for supporting the periphery of the device 20, and the bottom surface thereof is fixed to the device housing 140. Although only a part of the device housing 140 is illustrated in the illustrated example, in actuality, the weight body 20a and the support substrate 12 are not illustrated.
0 is housed in a space surrounded by the device housing 140.

【０１２６】ピエゾ抵抗素子は、機械的な応力を加える
ことにより、その抵抗値が変化する性質を有している。
したがって、重錘体２０ａ，２０ｂに作用したコリオリ
力によって、支持基板１２０に撓みが生じると、この撓
みに基づく機械的な応力が各ピエゾ抵抗素子に加わるこ
とになり、各ピエゾ抵抗素子の抵抗値を測定することに
より、支持基板１２０の撓みの状態を検出することがで
きる。The piezoresistive element has the property that its resistance changes when a mechanical stress is applied.
Therefore, when the support substrate 120 is bent by Coriolis force acting on the weights 20a and 20b, mechanical stress based on the bending is applied to each piezoresistive element, and the resistance value of each piezoresistive element is increased. Is measured, the bending state of the support substrate 120 can be detected.

【０１２７】たとえば、図１３に示す重錘体Ｗａ，Ｗｂ
に作用したのと同等のＸ軸方向コリオリ力Ｆｘが、図２
５に示す重錘体２０ａ，２０ｂに作用した場合、支持基
板１２０には、図１３の支持基板１０と同等の撓みが生
じることになる。この場合、ピエゾ抵抗素子Ｒ１はＸ軸
方向に伸び、ピエゾ抵抗素子Ｒ２はＸ軸方向に縮み、ピ
エゾ抵抗素子Ｒ３はＸ軸方向に伸び、ピエゾ抵抗素子Ｒ
４はＸ軸方向に縮むことになり、それぞれ伸縮に応じた
抵抗値の変化が生じる。したがって、これら各ピエゾ抵
抗素子の抵抗値の変化を電気的に検出すれば、作用した
Ｘ軸方向コリオリ力Ｆｘを求めることができる。For example, the weights Wa and Wb shown in FIG.
In the X-axis direction Coriolis force Fx equivalent to the
When it acts on the weight bodies 20a and 20b shown in FIG. 5, the support substrate 120 is bent in the same manner as the support substrate 10 in FIG. In this case, the piezoresistive element R1 extends in the X-axis direction, the piezoresistive element R2 contracts in the X-axis direction, the piezoresistive element R3 extends in the X-axis direction, and the piezoresistive element R
4 shrinks in the X-axis direction, and the resistance value changes in accordance with the expansion and contraction, respectively. Therefore, by electrically detecting the change in the resistance value of each of the piezoresistive elements, the applied X-axis direction Coriolis force Fx can be obtained.

【０１２８】結局、駆動用圧電素子３０ａ，３０ｂに所
定の交流電圧を印加させ、重錘体２０ａ，２０ｂを１８
０°の位相差をもたせながらＺ軸方向に振動させた状態
にし、この状態において、ピエゾ抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４の
抵抗値を検出すれば、重錘体２０ａ，２０ｂに作用した
Ｘ軸方向のコリオリ力を求めることができ、Ｙ軸まわり
の角速度ωｙを求めることができる。また、ピエゾ抵抗
素子Ｒ５〜Ｒ８の抵抗値を検出すれば、重錘体２０ａ，
２０ｂに作用したＹ軸方向のコリオリ力を求めることが
でき、Ｘ軸まわりの角速度ωｘを求めることができる。Eventually, a predetermined AC voltage is applied to the driving piezoelectric elements 30a, 30b, and the weights 20a, 20b are
In a state where vibration is caused in the Z-axis direction while giving a phase difference of 0 °, in this state, if the resistance values of the piezoresistive elements R1 to R4 are detected, the Coriolis in the X-axis direction acting on the weights 20a and 20b The force can be obtained, and the angular velocity ωy about the Y axis can be obtained. If the resistance values of the piezoresistive elements R5 to R8 are detected, the weight 20a,
The Coriolis force acting on 20b in the Y-axis direction can be obtained, and the angular velocity ωx about the X-axis can be obtained.

【０１２９】§４．Ｘ軸方向振動式センサの基本原理 これまで述べてきた実施形態は、いずれも、重錘体を支
持基板に対して垂直な方向に振動させるタイプ、すなわ
ち、支持基板がＸＹ平面に沿って配置されているものと
すると、重錘体をＺ軸方向に振動させるタイプのもので
あった。ここでは、重錘体を支持基板に対して平行な方
向に振動させるタイプ、すなわち、支持基板がＸＹ平面
に沿って配置されているものとすると、重錘体をＸ軸あ
るいはＹ軸方向に振動させるタイプについて述べること
にする。なお、支持基板をＸＹ平面に沿って配置した場
合、Ｘ軸とＹ軸とは、軸の呼び名が異なるだけで、物理
的な観点での違いはないので、ここでは、Ｘ軸方向に振
動させるタイプの角速度センサのみを述べることにす
る。 §4. Basic Principle of X-Axis Direction Vibration Sensor In any of the embodiments described above, the weight vibrates in the direction perpendicular to the support substrate, that is, the support substrate is arranged along the XY plane. In this case, the weight was vibrated in the Z-axis direction. Here, assuming that the weight vibrates in a direction parallel to the support substrate, that is, if the support substrate is arranged along the XY plane, the weight vibrates in the X-axis or Y-axis direction. I will describe the type that causes this. When the support substrate is arranged along the XY plane, the X-axis and the Y-axis are different from each other only in the names of the axes and there is no difference from a physical point of view. Only angular velocity sensors of the type will be described.

【０１３０】いま、図２７に示すＸＹＺ三次元座標系に
おいて、重錘体がＸ軸方向に振動している場合を考え
る。ここでは、重錘体のＸ軸正方向に向かう運動を速度
Ｖｘ１（白抜きの矢印）で表すこととし、重錘体のＸ軸
負方向に向かう運動を速度Ｖｘ２（白抜きの矢印）で表
すことにする。いま、この三次元座標系に対して、Ｚ軸
まわりの角速度ωｚが作用したとしよう。すると、この
三次元座標系全体が絶対静止系に対して、Ｚ軸まわりに
角速度ωｚで回転することになるが、重錘体は慣性力に
よって直進しようとするため、この三次元座標系上の測
定者から見ると、重錘体に対してみかけの力、すなわ
ち、コリオリ力が作用したように見える。具体的には、
重錘体が速度Ｖｘ１でＸ軸正方向へ運動している場合に
は、この重錘体に対してＹ軸正方向へのコリオリ力Ｆｙ
１が作用したように見え、重錘体が速度Ｖｘ２でＸ軸負
方向へ運動している場合には、この重錘体に対してＹ軸
負方向へのコリオリ力Ｆｙ２が作用したように見える。
したがって、Ｙ軸方向へのコリオリ力Ｆｙを検出するこ
とにより、Ｚ軸まわりの角速度ωｚを求めることができ
る。Now, consider the case where the weight vibrates in the X-axis direction in the XYZ three-dimensional coordinate system shown in FIG. Here, the movement of the weight body in the positive X-axis direction is represented by a velocity Vx1 (open arrow), and the movement of the weight body in the negative X-axis direction is represented by a velocity Vx2 (white arrow). I will. Now, it is assumed that an angular velocity ωz about the Z axis acts on the three-dimensional coordinate system. Then, the entire three-dimensional coordinate system rotates at an angular velocity ωz around the Z axis with respect to the absolutely stationary system. However, since the weight body tries to move straight by inertial force, the three-dimensional coordinate system From the viewpoint of the measurer, it appears that an apparent force, that is, a Coriolis force acts on the weight body. In particular,
When the weight is moving in the positive X-axis direction at the speed Vx1, the Coriolis force Fy in the Y-axis positive direction is applied to the weight.
1 appears to act, and when the weight body is moving in the negative X-axis direction at the speed Vx2, it appears that a Coriolis force Fy2 in the negative Y-axis direction acts on this weight body. .
Therefore, by detecting the Coriolis force Fy in the Y-axis direction, the angular velocity ωz about the Z-axis can be obtained.

【０１３１】そこで、図２８に示すように、支持基板１
０の周囲を装置筐体４０に固定し、この支持基板１０の
上方に重錘体Ｗａを取り付け、この支持基板１０の下方
に重錘体Ｗｂを取り付け、これら各重錘体Ｗａ，Ｗｂ
に、Ｘ軸に沿った振動成分を含む往復運動を行わせる。
図１に示す振動システムが、重心Ｇａ，Ｇｂを正確にＺ
軸に沿って往復運動させる機能を有していたのに対し、
図２８に示す振動システムでは、重心Ｇａ，Ｇｂを正確
にＸ軸に沿って往復運動させることはできない。別言す
れば、図２８に示す振動システムにおける重心Ｇａ，Ｇ
ｂの運動経路は、Ｘ軸に沿った直線路にはならず、原点
Ｏを中心とした揺動運動路になる。これは、ＸＹ平面上
に配置された支持基板１０の上面および下面に重錘体Ｗ
ａ，Ｗｂが取り付けられている構造上の制約である。し
かしながら、重心Ｇａ，Ｇｂが原点Ｏを中心とした揺動
往復運動を行ったとしても、この揺動往復運動は、Ｘ軸
に沿った振動成分を含む往復運動であることに変わりは
ないので、上述した原理に基づいて、Ｙ軸方向のコリオ
リ力Ｆｙを検出することにより、Ｚ軸まわりの角速度ω
ｚを求めることができる。Therefore, as shown in FIG.
0 is fixed to the device housing 40, a weight Wa is attached above the support substrate 10, and a weight Wb is attached below the support substrate 10, and each of the weights Wa, Wb
Is caused to perform a reciprocating motion including a vibration component along the X axis.
The vibration system shown in FIG.
While having the function of reciprocating along the axis,
In the vibration system shown in FIG. 28, the centers of gravity Ga and Gb cannot be reciprocated accurately along the X axis. In other words, the center of gravity Ga, G in the vibration system shown in FIG.
The movement path b does not become a straight path along the X-axis, but a swing path around the origin O. This is because the weight W is provided on the upper and lower surfaces of the support substrate 10 arranged on the XY plane.
a, Wb are the structural restrictions on the attachment. However, even if the centers of gravity Ga and Gb perform a reciprocating motion about the origin O, the reciprocating motion is a reciprocating motion including a vibration component along the X axis. By detecting the Coriolis force Fy in the Y-axis direction based on the principle described above, the angular velocity ω around the Z-axis
z can be determined.

【０１３２】本発明の目的は、外部への振動漏れを抑制
することであるが、このような目的は、やはり、重錘体
Ｗａの振動運動と重錘体Ｗｂの振動運動との位相を１８
０°異ならせることにより実現できる。すなわち、重心
Ｇａが図の右方向（Ｘ軸正方向）へと運動しているとき
には、重心Ｇｂは常に図の左方向（Ｘ軸負方向）へと運
動しているようにし、重心Ｇａが図の左方向へと運動し
ているときには、重心Ｇｂは常に図の右方向へと運動し
ているようにすれば、両重錘体の運動方向が常に逆向き
になり、振動成分が支持基板１０を介して装置筐体４０
へと漏れる現象を、互いに打ち消し合う効果が現れる。An object of the present invention is to suppress the leakage of vibration to the outside. However, the purpose of such a method is to reduce the phase of the vibration motion of the weight Wa and the vibration motion of the weight Wb by 18 times.
It can be realized by making them 0 ° different. That is, when the center of gravity Ga moves rightward in the figure (positive X-axis direction), the center of gravity Gb always moves leftward in the figure (negative X-axis direction). If the center of gravity Gb is always moving to the right in the drawing when moving to the left of the figure, the directions of movement of both weights are always opposite, and the vibration component is Through the device housing 40
The effect of canceling out the phenomenon of leaking into each other appears.

【０１３３】さて、このように、重錘体Ｗａと重錘体Ｗ
ｂとが、常に互いに逆方向に移動するように、Ｘ軸方向
に関する揺動運動を行っている状態において、Ｚ軸まわ
りの角速度ωｚが作用したとしよう。たとえば、図２８
に示すように、支持基板１０の上面に設けられた重錘体
Ｗａの重心ＧａがＸ軸正方向に速度Ｖｘ１ａで運動し、
支持基板１０の下面に設けられた重錘体Ｗｂの重心Ｇｂ
がＸ軸負方向に速度Ｖｘ１ｂで運動している瞬間の状態
を考える。この場合、重錘体Ｗａの重心Ｇａに対して
は、Ｙ軸正方向へのコリオリ力Ｆｙ１ａが作用し、重錘
体Ｗｂの重心Ｇｂに対しては、Ｙ軸負方向へのコリオリ
力Ｆｙ１ｂが作用することになる。このようなＹ軸方向
へのコリオリ力の作用により、重錘体Ｗａ，Ｗｂには、
図２９に示すような変形を誘発する力が加わることにな
る。図２８がＸＺ平面についての側断面図（横軸はＸ
軸）であるのに対し、図２９はＹＺ平面についての側断
面図（横軸はＹ軸）となっている。As described above, the weight Wa and the weight W
It is assumed that the angular velocity ωz about the Z axis acts in a state where the rocking motion is performed in the X-axis direction so that b and b always move in opposite directions. For example, FIG.
As shown in the figure, the center of gravity Ga of the weight body Wa provided on the upper surface of the support substrate 10 moves at a speed Vx1a in the positive direction of the X axis,
The center of gravity Gb of the weight body Wb provided on the lower surface of the support substrate 10
Is moving at a speed Vx1b in the negative direction of the X-axis. In this case, a Coriolis force Fy1a in the positive Y-axis direction acts on the center of gravity Ga of the weight Wa, and a Coriolis force Fy1b in the negative Y-axis direction acts on the center of gravity Gb of the weight Wb. Will work. Due to the action of the Coriolis force in the Y-axis direction, the weights Wa and Wb
A force that induces deformation as shown in FIG. 29 is applied. FIG. 28 is a sectional side view of the XZ plane (the horizontal axis is X
FIG. 29 is a side sectional view on the YZ plane (the horizontal axis is the Y axis).

【０１３４】ここで、支持基板１０が剛体基板であると
すれば、図２９に示す状態では、重錘体ＷａのＹ軸正領
域に位置する部分および重錘体ＷｂのＹ軸負領域に位置
する部分にはＺ軸方向への圧縮応力が加わり、重錘体Ｗ
ａのＹ軸負領域に位置する部分および重錘体ＷｂのＹ軸
正領域に位置する部分にはＺ軸方向への引っ張り応力が
加わることになる。そこで、これらＺ軸方向応力を検出
するコリオリ力検出手段を設けておけば、このＺ軸方向
応力の検出により、Ｙ軸方向コリオリ力Ｆｙを間接的に
検出し、Ｚ軸まわりの角速度ωｚを検出することが可能
になる。Here, assuming that the support substrate 10 is a rigid substrate, in the state shown in FIG. 29, the position of the weight Wa in the Y-axis positive region and the position of the weight Wb in the Y-axis negative region are reduced. The compressive stress in the Z-axis direction is applied to the
A tensile stress in the Z-axis direction is applied to the portion a located in the Y-axis negative region and the portion located in the Y-axis positive region of the weight body Wb. Therefore, if a Coriolis force detecting means for detecting the Z-axis direction stress is provided, the Y-axis direction Coriolis force Fy is indirectly detected by detecting the Z-axis direction stress, and the angular velocity ωz around the Z-axis is detected. It becomes possible to do.

【０１３５】＜＜＜４．１ 剛性基板を用いた実施形態
＞＞＞図３０は、上述した原理に基づいて、Ｚ軸まわり
の角速度ωｚを検出することができる一次元角速度セン
サの一実施形態を示す側断面図である。この角速度セン
サは、ＸＹ平面に沿って配置され、剛性をもった支持基
板１０と、一対の重錘体２０ａ，２０ｂと、一対の兼用
圧電素子７０ａ，７０ｂと、装置筐体４０と、によって
構成されている。図３１は、この角速度センサにおける
支持基板１０の上方に配置された重錘体２０ａと兼用圧
電素子７０ａの分解斜視図である。重錘体２０ａ，２０
ｂは、Ｚ軸を中心軸とする円柱状の構造体であり、振動
子として機能する。兼用圧電素子７０ａ，７０ｂは、Ｚ
軸を中心軸とする円盤状の圧電素子であり、交流電圧を
印加することにより、その厚み方向に伸縮する性質、す
なわち、図３に示す分極特性を有している。実は、この
兼用圧電素子７０ａ，７０ｂは、図９に示す検出用圧電
素子７０ａ，７０ｂと全く同一のものであり、その上面
には、図１２(a) に示すように、４枚の四分円状の電極
Ｅ１〜Ｅ４が形成されており、その下面には、図１２
(b) に示すように、単一の円盤状の電極Ｅ０が形成され
ている。<< 4.1 Embodiment Using Rigid Substrate >> FIG. 30 shows an embodiment of a one-dimensional angular velocity sensor capable of detecting the angular velocity ωz about the Z axis based on the above-described principle. FIG. This angular velocity sensor is arranged along the XY plane and includes a rigid support substrate 10, a pair of weight bodies 20a and 20b, a pair of dual-purpose piezoelectric elements 70a and 70b, and a device housing 40. Have been. FIG. 31 is an exploded perspective view of the weight body 20a and the dual-purpose piezoelectric element 70a arranged above the support substrate 10 in this angular velocity sensor. Weight bodies 20a, 20
b is a columnar structure having the Z axis as a central axis, and functions as a vibrator. The dual-purpose piezoelectric elements 70a and 70b
It is a disk-shaped piezoelectric element whose axis is the central axis, and has the property of expanding and contracting in the thickness direction when an AC voltage is applied, that is, the polarization property shown in FIG. In fact, the dual-purpose piezoelectric elements 70a and 70b are exactly the same as the detection piezoelectric elements 70a and 70b shown in FIG. 9, and have four quarters as shown in FIG. Circular electrodes E1 to E4 are formed, and the lower surface of FIG.
As shown in (b), a single disk-shaped electrode E0 is formed.

【０１３６】この図３０に示す角速度センサにおいて、
圧電素子７０ａ，７０ｂを、「検出用圧電素子」と呼ば
ずに「兼用圧電素子」と呼んでいるのは、その使用形態
が、図９に示す角速度センサとは異なるからである。す
なわち、図９に示す角速度センサでは、圧電素子７０
ａ，７０ｂは、専らＸ軸方向コリオリ力およびＹ軸方向
コリオリ力の検出動作に利用されていたため、「検出用
圧電素子」と呼んでいた。これに対して、図３０に示す
角速度センサでは、圧電素子７０ａ，７０ｂは、重錘体
２０ａ，２０ｂをＸ軸方向に揺動運動（Ｘ軸に沿った振
動成分を含む運動）させる「駆動用圧電素子」としての
機能と、重錘体２０ａ，２０ｂに対して作用するＹ軸方
向コリオリ力を検出する「検出用圧電素子」としての機
能と、の両機能を果たすことになるので、これを「兼用
圧電素子」と呼んでいる。In the angular velocity sensor shown in FIG.
The reason why the piezoelectric elements 70a and 70b are not called "piezoelectric elements for detection" but "double-purpose piezoelectric elements" is that their usage is different from the angular velocity sensor shown in FIG. That is, in the angular velocity sensor shown in FIG.
Since a and 70b were exclusively used for detecting the Coriolis force in the X-axis direction and the Coriolis force in the Y-axis direction, they were called "piezoelectric elements for detection". On the other hand, in the angular velocity sensor shown in FIG. 30, the piezoelectric elements 70a and 70b make the weights 20a and 20b swing in the X-axis direction (movement including a vibration component along the X-axis). Since both functions as a “piezoelectric element” and a function as a “piezoelectric element for detection” for detecting the Y-axis direction Coriolis force acting on the weights 20a and 20b are performed, It is called "combined piezoelectric element".

【０１３７】さて、この図３０に示す角速度センサの動
作原理は、次のとおりである。まず、図２８に示すよう
に、広義の重錘体Ｗａ（重錘体２０ａと兼用圧電素子７
０ａとからなる構造体）および広義の重錘体Ｗｂ（重錘
体２０ｂと兼用圧電素子７０ｂとからなる構造体）をＸ
軸方向に揺動運動させるためには、各兼用圧電素子７０
ａ，７０ｂについて、Ｘ軸正領域に位置する第１の部分
とＸ軸負領域に位置する第２の部分とについて、互いに
伸縮の関係が逆転するような伸縮運動を行わせればよ
い。そのためには、兼用圧電素子７０ａ，７０ｂの電極
Ｅ１の形成部分と、電極Ｅ２の形成部分とに、逆極性の
交流電圧を印加すればよい。具体的には、たとえば、圧
電素子下面の電極Ｅ０を接地電位とし、電極Ｅ１と電極
Ｅ２とに、位相が１８０°異なった交流信号（たとえ
ば、図８に示すような正弦波信号）を供給すればよい。
この交流信号の供給により、兼用圧電素子７０ａ，７０
ｂは、厚み方向に伸縮運動を行うことになるが、Ｘ軸正
領域に位置する第１の部分とＸ軸負領域に位置する第２
の部分とについての伸縮関係は常に逆転するため、重錘
体Ｗａ，ＷｂはＸ軸に沿って揺動運動を行うようにな
る。しかも、兼用圧電素子７０ａの電極Ｅ１に供給する
交流電圧と、兼用圧電素子７０ｂの電極Ｅ１に供給する
交流電圧とを同位相にしておけば、重心Ｇａの運動方向
と重心Ｇｂの運動方向とは常に逆になり、外部への振動
漏れを抑制する効果が得られる。The principle of operation of the angular velocity sensor shown in FIG. 30 is as follows. First, as shown in FIG. 28, the weight Wa in a broad sense (the weight 20a and the piezoelectric
0a) and a weight body Wb in a broad sense (a structure composed of the weight body 20b and the dual-purpose piezoelectric element 70b) are represented by X
In order to perform the oscillating motion in the axial direction, each of the dual-purpose piezoelectric elements 70 is required.
Regarding a and 70b, the first portion located in the X-axis positive region and the second portion located in the X-axis negative region may be caused to perform the extension / contraction movement so that the extension / contraction relationship is reversed. For this purpose, an AC voltage of opposite polarity may be applied to the portion where the electrode E1 and the portion where the electrode E2 of the dual-purpose piezoelectric elements 70a and 70b are formed. Specifically, for example, the electrode E0 on the lower surface of the piezoelectric element is set to the ground potential, and an AC signal having a phase difference of 180 ° (for example, a sine wave signal as shown in FIG. 8) is supplied to the electrode E1 and the electrode E2. Just fine.
By supplying this AC signal, the dual-purpose piezoelectric elements 70a, 70
b performs the expansion and contraction movement in the thickness direction, but the first portion located in the X-axis positive region and the second portion located in the X-axis negative region
Since the expansion and contraction relationship with the portion is always reversed, the weights Wa and Wb perform a swinging motion along the X axis. Moreover, if the AC voltage supplied to the electrode E1 of the dual-purpose piezoelectric element 70a and the AC voltage supplied to the electrode E1 of the dual-purpose piezoelectric element 70b have the same phase, the movement direction of the center of gravity Ga and the movement direction of the center of gravity Gb are This is always the opposite, and the effect of suppressing vibration leakage to the outside can be obtained.

【０１３８】このように、重錘体Ｗａ，ＷｂがＸ軸に沿
って揺動運動を行っている状態において、Ｚ軸まわりの
角速度ωｚが作用すると、図２９に示したとおり、重心
Ｇａ，Ｇｂには、それぞれＹ軸方向コリオリ力Ｆｙ１
ａ，Ｆｙ１ｂが加わることになる。このＹ軸方向コリオ
リ力は、兼用圧電素子７０ａ，７０ｂの電極Ｅ３，Ｅ４
の発生電荷として検出することができる。たとえば、図
２９に示す状態では、兼用圧電素子７０ａの電極Ｅ３の
形成領域（Ｙ軸正領域に位置する部分）には、Ｚ軸方向
への圧縮応力が加わり、電極Ｅ３には負の電圧が発生す
るのに対し、兼用圧電素子７０ａの電極Ｅ４の形成領域
（Ｙ軸負領域に位置する部分）には、Ｚ軸方向への引っ
張り応力が加わり、電極Ｅ４には正の電圧が発生する。
したがって、電極Ｅ３の電圧値と、電極Ｅ４の電圧値と
の差を求めれば、この差が重心Ｇａに加わったＹ軸方向
コリオリ力Ｆｙ１ａを示すものとなり、Ｚ軸まわりの角
速度ωｚを示すものになる。同様に、兼用圧電素子７０
ｂの電極Ｅ３，Ｅ４の電圧値の差に基づいて、重心Ｇｂ
に加わったＹ軸方向コリオリ力Ｆｙ１ｂを求めることが
でき、やはりＺ軸まわりの角速度ωｚを求めることがで
きる。実用上は、兼用圧電素子７０ａによって検出され
た角速度ωｚと、兼用圧電素子７０ｂによって検出され
た角速度ωｚと、の平均値を最終的な角速度検出値とす
るのが好ましい。As described above, when the angular velocities ωz around the Z-axis act in the state where the weight bodies Wa and Wb are oscillating along the X-axis, as shown in FIG. 29, the centers of gravity Ga and Gb Respectively, the Y-axis direction Coriolis force Fy1
a and Fy1b are added. The Y-axis direction Coriolis force is applied to the electrodes E3 and E4 of the dual-purpose piezoelectric elements 70a and 70b.
Can be detected as generated charges. For example, in the state shown in FIG. 29, a compressive stress in the Z-axis direction is applied to the formation region of the electrode E3 (the portion located in the Y-axis positive region) of the dual-purpose piezoelectric element 70a, and a negative voltage is applied to the electrode E3. On the other hand, a tensile stress in the Z-axis direction is applied to the formation region of the electrode E4 (the portion located in the negative Y-axis region) of the dual-purpose piezoelectric element 70a, and a positive voltage is generated at the electrode E4.
Therefore, if a difference between the voltage value of the electrode E3 and the voltage value of the electrode E4 is obtained, the difference indicates the Y-axis direction Coriolis force Fy1a applied to the center of gravity Ga, and indicates the angular velocity ωz about the Z-axis. Become. Similarly, the dual-purpose piezoelectric element 70
b based on the difference between the voltage values of the electrodes E3 and E4
Can be obtained, and the angular velocity ωz about the Z axis can also be obtained. In practical use, it is preferable that the average value of the angular velocity ωz detected by the dual-purpose piezoelectric element 70a and the angular velocity ωz detected by the dual-purpose piezoelectric element 70b be the final detected angular velocity value.

【０１３９】＜＜＜４．２ 可撓性基板を用いた実施形
態＞＞＞以上述べた図３０に示す角速度センサにおける
検出原理は、支持基板１０が剛性基板である場合のもの
である。支持基板１０が可撓性基板である場合には、圧
電素子７０ａ，７０ｂに加わるべき応力が、支持基板１
０へと逃げてしまい、支持基板１０が撓みを生じること
になる。そこで、この支持基板１０に生じた撓みに基づ
いて、重錘体Ｗａ，Ｗｂに作用したＹ軸方向コリオリ力
Ｆｙを検出する機能をもったコリオリ力検出手段を別途
設けるようにすればよい。<< 4.2 Embodiment Using Flexible Substrate >> The detection principle of the angular velocity sensor shown in FIG. 30 described above is for the case where the support substrate 10 is a rigid substrate. When the support substrate 10 is a flexible substrate, the stress to be applied to the piezoelectric elements 70a and 70b
0, and the support substrate 10 is bent. Therefore, a Coriolis force detecting means having a function of detecting the Y-axis direction Coriolis force Fy acting on the weights Wa and Wb based on the bending generated in the support substrate 10 may be separately provided.

【０１４０】なお、このように、コリオリ力検出手段を
別途設ける場合には、兼用圧電素子７０ａ，７０ｂによ
ってコリオリ力検出を行う必要はないので、兼用圧電素
子７０ａ，７０ｂの代わりに、図３２に示すような駆動
用圧電素子７５ａ，７５ｂを用いればよい（７５ｂは７
５ａと全く同じ圧電素子でよい）。図３２(a) は、駆動
用圧電素子７５ａの上面図であり、一対の半円状の電極
Ｅ７１，Ｅ７２が形成された状態が示されている。一
方、図３２(b) は、駆動用圧電素子７５ａの下面図であ
り、単一の円盤状の電極Ｅ７０が形成された状態が示さ
れている。たとえば、電極Ｅ７０を接地電位とし、電極
Ｅ７１およびＥ７２に、位相が１８０°異なる交流信号
を供給すれば、重錘体ＷａをＸ軸方向に揺動運動させる
ことができる。When the Coriolis force detecting means is separately provided, it is not necessary to detect the Coriolis force by the dual-purpose piezoelectric elements 70a and 70b. Therefore, instead of the dual-purpose piezoelectric elements 70a and 70b, FIG. The driving piezoelectric elements 75a and 75b shown in FIG.
5a). FIG. 32A is a top view of the driving piezoelectric element 75a, and shows a state in which a pair of semicircular electrodes E71 and E72 are formed. On the other hand, FIG. 32B is a bottom view of the driving piezoelectric element 75a, and shows a state where a single disk-shaped electrode E70 is formed. For example, if the electrode E70 is set to the ground potential and an AC signal having a phase difference of 180 ° is supplied to the electrodes E71 and E72, the weight Wa can be swung in the X-axis direction.

【０１４１】支持基板１０に生じた撓みに基づいてコリ
オリ力を検出する具体的なコリオリ力検出手段の構成例
は、既に、§３において述べたとおりである。ただ、こ
の§４で述べる一次元角速度センサの場合、重錘体をＸ
軸方向に揺動運動させた状態において、Ｙ軸方向コリオ
リ力のみを検出できれば足りるので、§３において述べ
た具体的なコリオリ力検出手段のうち、Ｘ軸方向コリオ
リ力の検出に利用される構成要素は設ける必要はない。
たとえば、図１４，図１５に示すように、検出用基板８
０を用いて容量素子を形成し、この容量素子をコリオリ
力検出手段として利用する場合、Ｙ軸に沿って配置され
た容量素子Ｃ８３，Ｃ８４の静電容量値の差によってＹ
軸方向コリオリ力を検出することができるので、図１５
においてＸ軸上に配置されている電極Ｅ８１，Ｅ８２は
不用である。同様に、図１９に示すような検出用圧電素
子９０ａ，９０ｂをコリオリ力検出手段として利用する
場合は、図２０における検出用圧電素子９０ａのＸ軸上
に配置されている電極Ｅ９１ａ〜Ｅ９４ａや、同じく検
出用圧電素子９０ｂのＸ軸上に配置されている電極Ｅ９
１ｂ〜Ｅ９４ｂは不用である。また、図２２に示すよう
な検出用圧電素子１１０をコリオリ力検出手段として利
用する場合は、図２４における検出用圧電素子１１０の
Ｘ軸上に配置されている電極Ｅ１１１，Ｅ１１２は不用
である。更に、図２６に示すような支持基板１２０上の
ピエゾ抵抗素子をコリオリ力検出手段として利用する場
合は、Ｘ軸上に配置されているピエゾ抵抗素子Ｒ１〜Ｒ
４は不用である。The specific configuration example of the Coriolis force detecting means for detecting the Coriolis force based on the bending generated in the support substrate 10 has already been described in §3. However, in the case of the one-dimensional angular velocity sensor described in §4, the weight is X
Since it is sufficient to be able to detect only the Y-axis direction Coriolis force in the state of the oscillating movement in the axial direction, a configuration used for detecting the X-axis direction Coriolis force among the specific Coriolis force detecting means described in §3. No elements need be provided.
For example, as shown in FIGS.
In the case where a capacitive element is formed using 0 and this capacitive element is used as Coriolis force detecting means, Y is determined by the difference between the capacitance values of the capacitive elements C83 and C84 arranged along the Y axis.
Since the axial Coriolis force can be detected, FIG.
In the above, the electrodes E81 and E82 arranged on the X axis are unnecessary. Similarly, when the detecting piezoelectric elements 90a and 90b as shown in FIG. 19 are used as Coriolis force detecting means, the electrodes E91a to E94a arranged on the X axis of the detecting piezoelectric element 90a in FIG. An electrode E9 also arranged on the X-axis of the detecting piezoelectric element 90b
1b to E94b are unnecessary. When the detecting piezoelectric element 110 as shown in FIG. 22 is used as the Coriolis force detecting means, the electrodes E111 and E112 arranged on the X axis of the detecting piezoelectric element 110 in FIG. 24 are unnecessary. Further, when a piezoresistive element on the support substrate 120 as shown in FIG. 26 is used as the Coriolis force detecting means, the piezoresistive elements R1 to R arranged on the X axis are used.
4 is unnecessary.

【０１４２】§５．回転式センサの基本原理 これまで述べてきた実施形態は、いずれも、重錘体を所
定方向に往復運動させるタイプのものであったが、ここ
では、重錘体を所定の周回軌道に沿って回転運動させる
タイプの角速度センサを述べる。 §5. Basic Principle of Rotary Sensor In each of the embodiments described so far, the weight is reciprocated in a predetermined direction, but here, the weight is moved along a predetermined orbit. A description will be given of an angular velocity sensor of a type that performs a rotary motion.

【０１４３】いま、図３３に示すＸＹＺ三次元座標系に
おいて、重錘体の重心Ｇが所定の周回軌道πに沿って回
転運動している場合を考える。図示の例では、周回軌道
πは、ＸＹ平面に平行な所定面に含まれ、Ｚ軸を中心軸
とした半径ｒの円である。重錘体がこのような周回軌道
πに沿って円運動していた場合でも、瞬時瞬時の状態を
考えれば、重錘体は周回軌道πの接線方向に運動してい
るものと考えることができる。したがって、この接線方
向（第１の方向）に垂直な第２の方向に作用するコリオ
リ力を検出することができれば、このコリオリ力に基づ
いて、上記接線方向（第１の方向）および上記第２の方
向の双方に垂直な第３の方向を回転軸とする角速度を求
めることができる。これが、この回転式センサによる角
速度検出の基本原理である。Now, in the XYZ three-dimensional coordinate system shown in FIG. 33, a case is considered where the center of gravity G of the weight body is rotating along a predetermined orbit π. In the illustrated example, the orbit π is included in a predetermined plane parallel to the XY plane, and is a circle having a radius r with the Z axis as a central axis. Even when the weight moves circularly along the orbit π, it can be considered that the weight moves in the tangential direction of the orbit π in consideration of the instantaneous state. . Therefore, if a Coriolis force acting in a second direction perpendicular to the tangential direction (first direction) can be detected, the tangential direction (first direction) and the second direction can be detected based on the Coriolis force. Can be determined using the third direction perpendicular to both of the directions as the rotation axis. This is the basic principle of angular velocity detection by this rotary sensor.

【０１４４】＜＜＜５．１ 剛性基板を用いた実施形態
＞＞＞図３４は、上述した原理に基づいて、Ｘ軸まわり
の角速度ωｘ，Ｙ軸まわりの角速度ωｙ，Ｚ軸まわりの
角速度ωｚの３軸まわりの角速度をそれぞれ検出するこ
とが可能な三次元角速度センサの一実施形態を示す側断
面図である。<< 5.1 Embodiment Using Rigid Substrate >>>> FIG. 34 shows an angular velocity ωx about the X axis, an angular velocity ωy about the Y axis, and an angular velocity ωz about the Z axis based on the above-described principle. FIG. 3 is a side sectional view showing an embodiment of a three-dimensional angular velocity sensor capable of detecting angular velocities around three axes of FIG.

【０１４５】この角速度センサは、ＸＹ平面に沿って配
置され、剛性をもった支持基板１０と、一対の重錘体２
０ａ，２０ｂと、一対の検出用圧電素子３５ａ，３５ｂ
と、一対の絶縁部材６０ａ，６０ｂと、一対の駆動用圧
電素子７０ａ，７０ｂと、装置筐体４０と、によって構
成されている。ここで、支持基板１０、重錘体２０ａ，
２０ｂ、絶縁部材６０ａ，６０ｂ、装置筐体４０は、い
ずれも図９に示す角速度センサに用いられている各構成
要素と同等の構成要素である。また、駆動用圧電素子７
０ａ，７０ｂは、図９に示す角速度センサに用いられて
いる検出用圧電素子７０ａ，７０ｂや、図３０に示す角
速度センサに用いられている兼用圧電素子７０ａ，７０
ｂと、全く同一の構成要素である。ただ、ここで述べる
角速度センサでは、圧電素子７０ａ，７０ｂは、専ら重
錘体２０ａ，２０ｂの回転駆動用に利用されるので、
「駆動用圧電素子７０ａ，７０ｂ」と呼ぶことにする。This angular velocity sensor is arranged along the XY plane, and has a rigid support substrate 10 and a pair of weights 2.
0a, 20b and a pair of detecting piezoelectric elements 35a, 35b.
, A pair of insulating members 60a and 60b, a pair of driving piezoelectric elements 70a and 70b, and a device housing 40. Here, the support substrate 10, the weight body 20a,
20b, the insulating members 60a and 60b, and the device housing 40 are all the same components as those used in the angular velocity sensor shown in FIG. The driving piezoelectric element 7
Reference numerals 0a and 70b denote detection piezoelectric elements 70a and 70b used in the angular velocity sensor shown in FIG. 9 and dual-purpose piezoelectric elements 70a and 70 used in the angular velocity sensor shown in FIG.
This is exactly the same component as b. However, in the angular velocity sensor described here, the piezoelectric elements 70a and 70b are exclusively used for rotationally driving the weight bodies 20a and 20b.
These will be referred to as “driving piezoelectric elements 70a and 70b”.

【０１４６】図３５は、図３４に示す角速度センサのう
ち、支持基板１０の上方に配置される構成要素のみを抽
出して示した分解斜視図である。図３５に示す４つの構
成要素は、いずれも円柱状をしており、Ｚ軸を中心軸と
した位置に配置されることになる。図３５では、この４
つの構成要素をばらばらに離した状態が示されている
が、実際には、各構成要素は上下方向に積層され、それ
ぞれの接触面が相互に接着されることになる。また、駆
動用圧電素子７０ａの下面は、支持基板１０の上面に接
着される。FIG. 35 is an exploded perspective view showing only components of the angular velocity sensor shown in FIG. 34 which are arranged above the support substrate 10. Each of the four components shown in FIG. 35 has a columnar shape, and is arranged at a position with the Z axis as the central axis. In FIG. 35, this 4
Although a state in which two components are separated is shown, in practice, the components are vertically stacked, and their contact surfaces are bonded to each other. The lower surface of the driving piezoelectric element 70a is bonded to the upper surface of the support substrate 10.

【０１４７】図３５において、重錘体２０ａは、角速度
検出に必要な質量をもった運動子として機能する。検出
用圧電素子３５ａは、図３に示すような分極特性をもっ
た圧電素子であり、厚み方向（Ｚ軸方向）に圧縮応力あ
るいは引っ張り応力が作用すると、これに応じた電圧を
厚み方向に発生する性質を有する。図３６(a) ，(b)
は、この検出用圧電素子３５ａの上面図および下面図で
ある。図３６(a) に示すように、電極ＥＥ１〜ＥＥ４
は、いずれも扇型状の電極であり、Ｘ軸の正領域、負領
域、Ｙ軸の正領域、負領域にそれぞれ配置されている。
一方、電極ＥＥ５は、Ｚ軸を中心軸とする円形の電極で
あり、検出用圧電素子３５ａの上面中央位置に配置され
ている。また、検出用圧電素子３５ａの下面には、その
ほぼ全面にわたって、円盤状の電極ＥＥ０が形成されて
いる。絶縁部材６０ａは、絶縁材料からなる円盤であ
り、検出用圧電素子３５ａの下面に形成された電極ＥＥ
０と、駆動用圧電素子７０ａの上面に形成された電極Ｅ
１〜Ｅ４とが短絡しないように絶縁する機能を有する。
駆動用圧電素子７０ａは、上述したように、図９に示す
角速度センサに用いられている検出用圧電素子７０ａと
全く同一の構成要素であり、その上面には、図１２(a)
に示すように４枚の扇型状の電極Ｅ１〜Ｅ４が形成さ
れ、その下面には、図１２(b) に示すように、単一の円
盤状の電極Ｅ０が形成されている。In FIG. 35, the weight body 20a functions as a motor having the mass necessary for detecting the angular velocity. The detection piezoelectric element 35a is a piezoelectric element having a polarization characteristic as shown in FIG. 3, and when a compressive stress or a tensile stress acts in the thickness direction (Z-axis direction), a voltage corresponding to this is generated in the thickness direction. Have the property of FIGS. 36 (a) and (b)
7A and 7B are a top view and a bottom view of the detection piezoelectric element 35a. As shown in FIG. 36 (a), the electrodes EE1 to EE4
Are fan-shaped electrodes, which are respectively arranged in a positive region on the X axis, a negative region, a positive region on the Y axis, and a negative region.
On the other hand, the electrode EE5 is a circular electrode having the Z axis as a central axis, and is arranged at the center of the upper surface of the detecting piezoelectric element 35a. A disk-shaped electrode EE0 is formed on substantially the entire lower surface of the detecting piezoelectric element 35a. The insulating member 60a is a disk made of an insulating material, and has an electrode EE formed on the lower surface of the detecting piezoelectric element 35a.
0 and the electrode E formed on the upper surface of the driving piezoelectric element 70a.
It has a function of insulating so that 1 to E4 are not short-circuited.
As described above, the driving piezoelectric element 70a is exactly the same as the detecting piezoelectric element 70a used in the angular velocity sensor shown in FIG.
As shown in FIG. 12, four fan-shaped electrodes E1 to E4 are formed, and a single disk-shaped electrode E0 is formed on the lower surface thereof, as shown in FIG.

【０１４８】図３４に示す角速度センサにおいて、支持
基板１０の下方に配置される構成要素２０ｂ，３５ｂ，
６０ｂ，７０ｂの構造は、支持基板１０の上方に配置さ
れる構成要素２０ａ，３５ａ，６０ａ，７０ａの構造と
全く同じであり、取り付けの向きが上下逆になるだけで
ある。別言すれば、支持基板１０の上面には、図３５に
示す構造体がこのままの向きで取り付けられ、支持基板
１０の下面には、図３５に示す構造体が上下逆向きで取
り付けられることになる。結局、図３４に示す角速度セ
ンサは、支持基板１０（ＸＹ平面）に関して上下対称の
構造を有することになる。In the angular velocity sensor shown in FIG. 34, components 20b, 35b,
The structure of 60b, 70b is exactly the same as the structure of the components 20a, 35a, 60a, 70a arranged above the support substrate 10, except that the mounting direction is upside down. In other words, the structure shown in FIG. 35 is mounted on the upper surface of the support substrate 10 in the same orientation, and the structure shown in FIG. 35 is mounted on the lower surface of the support substrate 10 upside down. Become. As a result, the angular velocity sensor shown in FIG. 34 has a vertically symmetric structure with respect to the support substrate 10 (XY plane).

【０１４９】さて、この図３４に示す角速度センサの動
作原理は、次のとおりである。まず、図３７に示すよう
な４種類の交流駆動信号Ｓ１〜Ｓ４を用意する。これら
の交流駆動信号Ｓ１〜Ｓ４は、位相が順次９０°ずつず
れた同一周波数の正弦波信号となっている。そして、駆
動用圧電素子７０ａの下面の電極Ｅ０を接地し、上面の
電極Ｅ１〜Ｅ４に、それぞれ交流駆動信号Ｓ１〜Ｓ４を
供給する。別言すれば、駆動用圧電素子７０ａの正のＸ
軸上部分、正のＹ軸上部分、負のＸ軸上部分、負のＹ軸
上部分に、それぞれ位相が９０°ずつずれた交流駆動信
号が与えられることになる。ここで、駆動用圧電素子７
０ａは、ＸＹ平面に平行な両面を有し、この両面に所定
極性の電圧を印加するとＺ軸方向に伸縮する性質をもっ
た圧電素子であるため、交流駆動信号Ｓ１〜Ｓ４を供給
することにより、この圧電素子の一部分がＺ軸方向に伸
びた状態となり、別な一部分がＺ軸方向に縮んだ状態と
なり、かつ、伸びた部分および縮んだ部分が、周回軌道
に沿って移動する。その結果、重錘体２０ａ（あるい
は、重錘体２０ａ，検出用圧電素子３５ａ，絶縁部材６
０ａ，駆動用圧電素子７０ａからなる構造体を広義の重
錘体Ｗａと考えてもよい）の重心Ｇａは、ＸＹ平面に平
行な所定平面上の周回軌道πに沿って回転運動するよう
になる。The principle of operation of the angular velocity sensor shown in FIG. 34 is as follows. First, four types of AC drive signals S1 to S4 as shown in FIG. 37 are prepared. These AC drive signals S1 to S4 are sine wave signals of the same frequency, the phases of which are sequentially shifted by 90 °. Then, the electrode E0 on the lower surface of the driving piezoelectric element 70a is grounded, and the AC drive signals S1 to S4 are supplied to the electrodes E1 to E4 on the upper surface, respectively. In other words, the positive X of the driving piezoelectric element 70a
An AC drive signal having a phase shifted by 90 ° is applied to the on-axis portion, the positive Y-axis portion, the negative X-axis portion, and the negative Y-axis portion. Here, the driving piezoelectric element 7
0a is a piezoelectric element having both sides parallel to the XY plane and having the property of expanding and contracting in the Z-axis direction when a voltage of a predetermined polarity is applied to both sides, so that AC drive signals S1 to S4 are supplied. A part of the piezoelectric element is extended in the Z-axis direction, another part is contracted in the Z-axis direction, and the extended part and the contracted part move along the orbit. As a result, the weight 20a (or the weight 20a, the detecting piezoelectric element 35a,
0a, the structure composed of the driving piezoelectric element 70a may be considered as a weight body Wa in a broad sense). .

【０１５０】全く同様にして、駆動用圧電素子７０ｂの
電極Ｅ０を接地し、電極Ｅ１〜Ｅ４に、それぞれ交流駆
動信号Ｓ１〜Ｓ４を供給すれば、重錘体２０ｂ（あるい
は、重錘体２０ｂ，検出用圧電素子３５ｂ，絶縁部材６
０ｂ，駆動用圧電素子７０ｂからなる構造体を広義の重
錘体Ｗｂと考えてもよい）の重心Ｇｂは、ＸＹ平面に平
行な所定平面上の周回軌道πに沿って回転運動するよう
になる。このとき、両重心の回転運動速度は等しくなる
が、重心Ｇａの回転運動方向と、重心Ｇｂの回転運動方
向とは逆向きになる。たとえば、図３４に示す角速度セ
ンサを図の上方から見ると、重心Ｇａが時計まわりに回
転していた場合には、重心Ｇｂは反時計まわりに回転し
ていることになる。In exactly the same way, if the electrode E0 of the driving piezoelectric element 70b is grounded and the AC drive signals S1 to S4 are supplied to the electrodes E1 to E4, respectively, the weight 20b (or the weight 20b, Detecting piezoelectric element 35b, insulating member 6
0b, a structure composed of the driving piezoelectric element 70b may be considered as a weight body Wb in a broad sense). The center of gravity Gb rotates along a circular orbit π on a predetermined plane parallel to the XY plane. . At this time, the rotational movement speeds of both the centers of gravity are equal, but the rotational movement direction of the center of gravity Ga and the rotational movement direction of the center of gravity Gb are opposite. For example, when the angular velocity sensor shown in FIG. 34 is viewed from above, when the center of gravity Ga rotates clockwise, the center of gravity Gb rotates counterclockwise.

【０１５１】本発明の目的は、外部への振動漏れを抑制
することにあるが、このように支持基板１０の上下に設
けられた一対の重錘体を逆向きに回転運動させると、両
者の運動によって支持基板１０を介して装置筐体４０へ
と伝わる振動成分を抑制させることができる。特に、図
３４に示す実施形態の場合、支持基板１０の上下に設け
られた一対の重錘体は、同一形状および同一質量の構造
体からなり、しかも支持基板１０に対して上下対称とな
る位置に配置されているため、振動漏れ抑制の効果は極
めて顕著になる。An object of the present invention is to suppress the vibration leakage to the outside. When the pair of weights provided above and below the support substrate 10 are rotated in the opposite directions, both of them are rotated. The vibration component transmitted to the device housing 40 via the support substrate 10 by the movement can be suppressed. In particular, in the case of the embodiment shown in FIG. 34, the pair of weights provided above and below the support substrate 10 are formed of structures having the same shape and the same mass, and are vertically symmetric with respect to the support substrate 10. , The effect of suppressing vibration leakage becomes extremely remarkable.

【０１５２】なお、この実施形態における重錘体の「回
転運動」とは、重錘体の周回軌道に沿った「公転運動」
を言い、重錘体の「自転運動」は含まない。図３４に示
す角速度センサの構造を見ればわかるとおり、支持基板
１０の上方および下方の各構成要素（重錘体Ｗａおよび
Ｗｂ）は、支持基板１０上に固定されており、Ｚ軸に関
して回転する構造にはなっていない。したがって、重錘
体Ｗａ，Ｗｂの周回軌道に沿った「回転運動」とは、い
わば重錘体Ｗａ，Ｗｂの中心軸（静止状態ではＺ軸に一
致）が、原点Ｏを頂点にもつ円錐面を描くような運動と
いうことになる。The "rotational motion" of the weight in this embodiment is the "revolutional motion" of the weight along the orbit of the weight.
And does not include the "rotational motion" of the weight. As can be seen from the structure of the angular velocity sensor shown in FIG. 34, the respective components (weights Wa and Wb) above and below the support substrate 10 are fixed on the support substrate 10 and rotate about the Z axis. It is not structured. Therefore, the “rotational motion” of the weights Wa and Wb along the orbital path means that the central axes of the weights Wa and Wb (coincident with the Z axis in the stationary state) are conical surfaces having the origin O at the apex. It is an exercise that draws.

【０１５３】また、図３４に示す実施形態では、支持基
板１０に近い側に駆動用圧電素子７０ａ，７０ｂを配置
し、重錘体２０ａ，２０ｂに近い側に検出用圧電素子３
５ａ，３５ｂを配置しているが、逆に、支持基板１０に
近い側に検出用圧電素子３５ａ，３５ｂを配置し、重錘
体２０ａ，２０ｂに近い側に駆動用圧電素子７０ａ，７
０ｂを配置するようにしてもかまわない。別言すれば、
駆動手段として用いる圧電素子は、重錘体に直接接続す
るようにしてもよいし、間接的に接続するようにしても
よい。同様に、コリオリ力検出手段として用いる圧電素
子も、重錘体に直接接続するようにしてもよいし、間接
的に接続するようにしてもよい。In the embodiment shown in FIG. 34, the driving piezoelectric elements 70a and 70b are arranged on the side closer to the support substrate 10, and the detecting piezoelectric elements 3
5a and 35b are arranged. Conversely, the detecting piezoelectric elements 35a and 35b are arranged on the side near the support substrate 10, and the driving piezoelectric elements 70a and 7 are arranged on the side near the weights 20a and 20b.
0b may be arranged. In other words,
The piezoelectric element used as the driving means may be directly connected to the weight, or may be connected indirectly. Similarly, the piezoelectric element used as the Coriolis force detecting means may be directly connected to the weight body, or may be connected indirectly.

【０１５４】さて、各重錘体２０ａ，２０ｂの重心Ｇ
ａ，Ｇｂが周回軌道πに沿って回転運動を行っていると
きに、重錘体２０ａ，２０ｂに作用したコリオリ力は、
検出用圧電素子３５ａ，３５ｂによって検出することが
できる。しかも、検出用圧電素子３５ａ，３５ｂは、Ｘ
軸方向コリオリ力Ｆｘ，Ｙ軸方向コリオリ力Ｆｙ，Ｚ軸
方向コリオリ力Ｆｚを、それぞれ別個独立して検出する
機能を有している。その検出原理は次のとおりである。Now, the center of gravity G of each of the weights 20a and 20b
When a and Gb are rotating along the orbit π, the Coriolis force acting on the weights 20a and 20b is:
It can be detected by the detecting piezoelectric elements 35a and 35b. In addition, the detecting piezoelectric elements 35a and 35b
It has a function of detecting the axial Coriolis force Fx, the Y-axis Coriolis force Fy, and the Z-axis Coriolis force Fz separately and independently. The principle of detection is as follows.

【０１５５】まず、図３４に示す重錘体Ｗａ，ＷｂにＸ
軸方向コリオリ力Ｆｘが作用した場合を考えると、支持
基板１０が剛性基板であるから、重錘体Ｗａ，Ｗｂには
図６あるいは図７に示すような変形が生じ、その内部に
は、図示するようなＺ軸方向応力Ｆ１〜Ｆ８が発生す
る。このようなＺ軸方向応力Ｆ１〜Ｆ８は、検出用圧電
素子３５ａ，３５ｂの電極ＥＥ１，ＥＥ２に発生する電
荷として検出することができる。検出用圧電素子３５
ａ，３５ｂは、図３に示すような分極特性を有している
ので、たとえば、電極ＥＥ０を接地しておけば、Ｚ軸方
向への引っ張り応力が加われば電極ＥＥ１またはＥＥ２
側に正の電圧が発生し、Ｚ軸方向への圧縮応力が加われ
ば電極ＥＥ１またはＥＥ２側に負の電圧が発生すること
になる。しかも、正負いずれの方向を向いたＸ軸方向コ
リオリ力Ｆｘが作用した場合であっても、電極ＥＥ１が
形成された部分と、電極ＥＥ２が形成された部分とで
は、Ｚ軸方向に加わる圧縮応力と引っ張り応力との関係
が常に逆になるので、電極ＥＥ１とＥＥ２とには常に逆
極性の電圧が発生することになる。そこで、電極ＥＥ１
に発生する電圧と電極ＥＥ２に発生する電圧との差をと
ることにより、Ｘ軸方向コリオリ力Ｆｘを正確に検出す
ることができる。もちろん、電極ＥＥ１に発生する電圧
と電極ＥＥ２に発生する電圧とのいずれか一方のみを利
用しても、Ｘ軸方向コリオリ力Ｆｘの検出は可能である
が、両電圧の差をとれば、他の軸方向のコリオリ力の影
響を受けない正確な検出値が得られる。たとえば、後述
するように、Ｚ軸方向のコリオリ力Ｆｚが加わった場合
にも、電極ＥＥ１，ＥＥ２に所定の電圧が発生すること
になるが、このようなＺ軸方向のコリオリ力Ｆｚに起因
して発生する電圧成分は、電極ＥＥ１，ＥＥ２に同極性
の成分として現れるため、両電極の電圧差を求めること
により相殺される。First, the weights Wa and Wb shown in FIG.
Considering the case where the axial Coriolis force Fx acts, since the supporting substrate 10 is a rigid substrate, the weights Wa and Wb are deformed as shown in FIG. 6 or FIG. Z-direction stresses F1 to F8 occur. Such Z-axis direction stresses F1 to F8 can be detected as electric charges generated in the electrodes EE1 and EE2 of the detecting piezoelectric elements 35a and 35b. Detection piezoelectric element 35
Since a and b have polarization characteristics as shown in FIG. 3, for example, if the electrode EE0 is grounded, if a tensile stress is applied in the Z-axis direction, the electrode EE1 or EE2
When a positive voltage is generated on the electrode EE side and a compressive stress is applied in the Z-axis direction, a negative voltage is generated on the electrode EE1 or EE2 side. In addition, even when the X-axis direction Coriolis force Fx in any of the positive and negative directions acts, the compressive stress applied in the Z-axis direction is different between the portion where the electrode EE1 is formed and the portion where the electrode EE2 is formed. And the tensile stress are always reversed, so that voltages of opposite polarities are always generated at the electrodes EE1 and EE2. Therefore, the electrode EE1
By calculating the difference between the voltage generated at the electrode EE2 and the voltage generated at the electrode EE2, the X-axis direction Coriolis force Fx can be accurately detected. Of course, the X-axis direction Coriolis force Fx can be detected by using only one of the voltage generated at the electrode EE1 and the voltage generated at the electrode EE2. An accurate detection value not affected by the axial Coriolis force is obtained. For example, as will be described later, when a Coriolis force Fz in the Z-axis direction is applied, a predetermined voltage is generated at the electrodes EE1 and EE2. Since the voltage components generated by the voltage appear at the electrodes EE1 and EE2 as components having the same polarity, the voltage components are canceled by calculating the voltage difference between the two electrodes.

【０１５６】図３４に示す重錘体Ｗａ，ＷｂにＹ軸方向
コリオリ力Ｆｙが作用した場合も、上述したＸ軸方向コ
リオリ力Ｆｘの検出原理と全く同じ原理で検出が可能で
ある。すなわち、Ｙ軸方向コリオリ力Ｆｙの作用によっ
て、電極ＥＥ３が形成された部分および電極ＥＥ４が形
成された部分に、Ｚ軸方向への引っ張り応力あるいはＺ
軸方向への圧縮応力が加わることになるので、電極ＥＥ
０を接地しておけば、電極ＥＥ３とＥＥ４とには、Ｙ軸
方向コリオリ力Ｆｙに応じて、常に逆極性の電圧が発生
することになる。そこで、電極ＥＥ３に発生する電圧と
電極ＥＥ４に発生する電圧との差をとることにより、Ｙ
軸方向コリオリ力Ｆｙを正確に検出することができる。Even when the Y-axis direction Coriolis force Fy acts on the weight bodies Wa and Wb shown in FIG. 34, the detection can be performed in exactly the same principle as the above-described X-axis direction Coriolis force Fx. That is, due to the action of the Y-axis direction Coriolis force Fy, a tensile stress in the Z-axis direction or Z stress is applied to the portion where the electrode EE3 is formed and the portion where the electrode EE4 is formed.
Since a compressive stress is applied in the axial direction, the electrode EE
If 0 is grounded, voltages of opposite polarity are always generated at the electrodes EE3 and EE4 in accordance with the Y-axis direction Coriolis force Fy. Therefore, by taking the difference between the voltage generated at the electrode EE3 and the voltage generated at the electrode EE4, Y
The axial Coriolis force Fy can be accurately detected.

【０１５７】一方、図３４に示す重錘体Ｗａ，ＷｂにＺ
軸方向コリオリ力Ｆｚが作用した場合を考えると、支持
基板１０が剛性基板であるから、このようなＺ軸方向コ
リオリ力Ｆｚが作用すると、ほぼ円柱状の重錘体Ｗａ，
Ｗｂ全体がＺ軸方向に伸縮する変形が生じ、その内部全
体には、Ｚ軸方向の引っ張り応力または圧縮応力が生じ
る。このようなＺ軸方向応力は、検出用圧電素子３５
ａ，３５ｂ上に形成された電極ＥＥ１〜ＥＥ５のいずれ
の電極を用いても検出することができる。ただ、ここに
示す角速度センサでは、Ｘ軸方向コリオリ力Ｆｘ，Ｙ軸
方向コリオリ力Ｆｙ，Ｚ軸方向コリオリ力Ｆｚをそれぞ
れ別個独立して検出できる機能をもたせているので、Ｚ
軸方向コリオリ力Ｆｚの検出は、Ｚ軸近傍位置（中心位
置）に配置された電極ＥＥ５を用いて行うようにしてい
る。たとえば、支持基板１０の上方に配置された重錘体
Ｗａの場合、検出用圧電素子３５ａの電極ＥＥ０を接地
しておけば、Ｚ軸正方向へのコリオリ力Ｆｚが加わった
場合、検出用圧電素子３５ａ内にはＺ軸方向への引っ張
り応力が作用し、電極ＥＥ５には正の電圧が発生するこ
とになり、逆に、Ｚ軸負方向へのコリオリ力Ｆｚが加わ
った場合、検出用圧電素子３５ａ内にはＺ軸方向への圧
縮応力が作用し、電極ＥＥ５には負の電圧が発生するこ
とになる。On the other hand, the weights Wa and Wb shown in FIG.
Considering the case where the axial Coriolis force Fz acts, since the support substrate 10 is a rigid substrate, when such a Z-axis Coriolis force Fz acts, the substantially cylindrical weights Wa,
The entire Wb is deformed to expand and contract in the Z-axis direction, and a tensile stress or a compressive stress in the Z-axis direction is generated in the entire inside thereof. Such Z-axis direction stress is caused by the detection piezoelectric element 35.
Detection can be made using any of the electrodes EE1 to EE5 formed on the electrodes a and 35b. However, the angular velocity sensor shown here has a function of separately detecting the X-axis direction Coriolis force Fx, the Y-axis direction Coriolis force Fy, and the Z-axis direction Coriolis force Fz.
The detection of the axial Coriolis force Fz is performed using the electrode EE5 arranged at a position near the Z-axis (center position). For example, in the case of the weight body Wa disposed above the support substrate 10, if the electrode EE0 of the detecting piezoelectric element 35a is grounded, when the Coriolis force Fz in the positive Z-axis direction is applied, the detecting piezoelectric element 35a In the element 35a, a tensile stress acts in the Z-axis direction, and a positive voltage is generated at the electrode EE5. Conversely, when a Coriolis force Fz in the negative Z-axis direction is applied, the detection piezoelectric A compressive stress acts on the element 35a in the Z-axis direction, and a negative voltage is generated at the electrode EE5.

【０１５８】なお、前述したように、Ｘ軸方向コリオリ
力ＦｘやＹ軸方向コリオリ力Ｆｙが作用した場合にも、
検出用圧電素子３５ａ，３５ｂ内にＺ軸方向応力が生じ
ることになるが、このようなＺ軸方向応力は、主として
検出用圧電素子３５ａ，３５ｂの周囲部分において顕著
となり、中心位置（Ｚ軸近傍位置）では、Ｘ軸方向コリ
オリ力ＦｘやＹ軸方向コリオリ力Ｆｙが作用した場合で
あっても、Ｚ軸方向応力はほとんど生じない。したがっ
て、中心位置に配置された電極ＥＥ５を用いてＺ軸方向
コリオリ力Ｆｚの検出を行うようにすれば、その検出値
には、Ｘ軸方向コリオリ力ＦｘやＹ軸方向コリオリ力Ｆ
ｙによる干渉成分はほとんど含まれない。中心位置に配
置された電極ＥＥ５を、Ｚ軸方向コリオリ力Ｆｚの検出
用に充てているのは、このような理由によるものであ
る。As described above, even when the X-axis direction Coriolis force Fx or the Y-axis direction Coriolis force Fy acts,
The Z-axis direction stress is generated in the detection piezoelectric elements 35a and 35b. Such Z-axis direction stress becomes remarkable mainly in the periphery of the detection piezoelectric elements 35a and 35b, and the center position (in the vicinity of the Z axis) Position), even when the X-axis direction Coriolis force Fx or the Y-axis direction Coriolis force Fy acts, almost no Z-axis direction stress is generated. Therefore, if the Z-axis direction Coriolis force Fz is detected by using the electrode EE5 disposed at the center position, the detected values include the X-axis direction Coriolis force Fx and the Y-axis direction Coriolis force Fz.
Almost no interference component due to y is included. It is for this reason that the electrode EE5 disposed at the center position is used for detecting the Z-axis direction Coriolis force Fz.

【０１５９】結局、図３４に示す角速度センサは、駆動
用圧電素子７０ａ，７０ｂ上の４枚の電極Ｅ１〜Ｅ４
に、位相が９０°ずつずれた図３７に示すような交流駆
動信号Ｓ１〜Ｓ４を供給することにより、重錘体Ｗａ，
Ｗｂの重心を所定の周回軌道πに沿って回転運動させる
駆動機能を有するとともに、検出用圧電素子３５ａ，３
５ｂ上の５枚の電極ＥＥ１〜ＥＥ５に発生する電圧に基
づいて、重錘体Ｗａ，Ｗｂに作用したＸ軸方向コリオリ
力Ｆｘ，Ｙ軸方向コリオリ力Ｆｙ，Ｚ軸方向コリオリ力
Ｆｚを、それぞれ独立して検出する検出機能を有してい
ることになる。このような駆動機能および検出機能を利
用すれば、Ｘ軸まわりの角速度ωｘ，Ｙ軸まわりの角速
度ωｙ，Ｚ軸まわりの角速度ωｚをそれぞれ独立して検
出することが可能である。以下、その原理について説明
する。As a result, the angular velocity sensor shown in FIG. 34 is composed of four electrodes E1 to E4 on the driving piezoelectric elements 70a and 70b.
By supplying the AC drive signals S1 to S4 whose phases are shifted by 90 ° as shown in FIG.
In addition to having a drive function of rotating the center of gravity of Wb along a predetermined orbit π, the detection piezoelectric elements 35a, 3
The X-axis direction Coriolis force Fx, the Y-axis direction Coriolis force Fy, and the Z-axis direction Coriolis force Fz acting on the weights Wa, Wb are respectively calculated based on the voltages generated at the five electrodes EE1 to EE5 on 5b. It has a detection function of detecting independently. If such a driving function and a detecting function are used, it is possible to independently detect the angular velocity ωx about the X axis, the angular velocity ωy about the Y axis, and the angular velocity ωz about the Z axis. Hereinafter, the principle will be described.

【０１６０】図３８は、重錘体の重心Ｇ（たとえば、重
錘体Ｗａの重心Ｇａ）が周回軌道πに沿って回転運動し
ている状態を示す上面図である。周回軌道πは、ＸＹ平
面に平行な平面に含まれる半径ｒの円であり、駆動用圧
電素子７０ａ，７０ｂに、図３７に示すような正弦波か
らなる交流駆動信号Ｓ１〜Ｓ４を供給することにより、
重錘体をこのような円軌道πに沿って矢印の方向に運動
させることができる。さて、このような円軌道πにおい
て、各座標軸上の点Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４を定義し、
重心Ｇがこれら各点を通過する瞬間における重錘体の運
動方向を考えてみよう。まず、点Ｑ１を通過する瞬間に
は、接線方向であるＹ軸方向に速度Ｖ１ｙで運動してい
ることになる。同様に、点Ｑ２を通過する瞬間には、接
線方向であるＸ軸方向に速度Ｖ２ｘで運動していること
になり、点Ｑ３を通過する瞬間には、接線方向であるＹ
軸方向に速度Ｖ３ｙで運動していることになり、点Ｑ４
を通過する瞬間には、接線方向であるＸ軸方向に速度Ｖ
４ｘで運動していることになる。FIG. 38 is a top view showing a state in which the center of gravity G of the weight body (for example, the center of gravity Ga of the weight body Wa) is rotating along the orbit π. The orbit π is a circle having a radius r included in a plane parallel to the XY plane, and supplies the driving piezoelectric elements 70a and 70b with AC driving signals S1 to S4 composed of sine waves as shown in FIG. By
The weight body can be moved in the direction of the arrow along such a circular orbit π. Now, in such a circular orbit π, points Q1, Q2, Q3, and Q4 on each coordinate axis are defined,
Let us consider the direction of movement of the weight body at the moment when the center of gravity G passes these points. First, at the moment of passing through the point Q1, it is moving at the speed V1y in the Y-axis direction, which is the tangential direction. Similarly, at the moment when passing through the point Q2, it is moving at the speed V2x in the X-axis direction which is the tangential direction, and at the moment when passing through the point Q3, it is moving in the Y direction which is tangential.
It is moving at the speed V3y in the axial direction, and the point Q4
At the moment of passing through, the velocity V in the tangential X-axis direction
You are exercising at 4x.

【０１６１】このように、点Ｑ２，Ｑ４を通過する瞬間
（Ｙ軸上空を横切る瞬間）には、重錘体の重心はＸ軸方
向に運動していることになるので、この時点で、重錘体
に対して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、重錘体に対して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。また、点Ｑ１，Ｑ３を通過する瞬間（Ｘ軸上
空を横切る瞬間）には、重錘体の重心はＹ軸方向に運動
していることになるので、この時点で、重錘体に対して
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、重錘体
に対して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。As described above, at the moment of passing the points Q2 and Q4 (the moment of crossing over the space above the Y-axis), the center of gravity of the weight body is moving in the X-axis direction. If the Coriolis force Fy acting on the weight body in the Y-axis direction is detected, the angular velocity ωz about the Z axis can be detected, and the Coriolis force Fz acting on the weight body in the Z-axis direction can be detected.
Is detected, the angular velocity ωy about the Y axis can be detected. Also, at the moment of passing through the points Q1 and Q3 (the moment of crossing over the sky above the X axis), the center of gravity of the weight body is moving in the Y axis direction. If the Coriolis force Fx acting in the X-axis direction is detected, the angular velocity ωz around the Z-axis can be detected, and if the Coriolis force Fz acting on the weight body in the Z-axis direction is detected, the X-axis The peripheral angular velocity ωx can be detected.

【０１６２】図３９は、重心Ｇが上記各点Ｑ１〜Ｑ４を
通過する瞬間に測定可能な角速度成分および測定に用い
る電極（検出用圧電素子３５ａ，３５ｂ上の電極）を示
す表である。たとえば、この表の第１行目は、重錘体の
重心Ｇが点Ｑ１の位置にある瞬間において、重心ＧはＹ
軸方向の速度ベクトルＶ１ｙをもって運動中であり、Ｘ
軸まわりの角速度ωｘとＺ軸まわりの角速度ωｚとが検
出できることを示している。具体的には、Ｘ軸まわりの
角速度ωｘは、Ｚ軸方向コリオリ力Ｆｚを検出すること
により求めることができ、このＺ軸方向コリオリ力Ｆｚ
は、電極ＥＥ５の電圧を測定することにより検出するこ
とができる。また、Ｚ軸まわりの角速度ωｚは、Ｘ軸方
向コリオリ力Ｆｘを検出することにより求めることがで
き、このＸ軸方向コリオリ力Ｆｘは、電極ＥＥ１または
ＥＥ２の電圧を測定することにより検出できる（実用上
は、前述したように、電極ＥＥ１の電圧と電極ＥＥ２の
電圧との差によって検出するのが好ましい）。同様に、
表の第２〜４行目は、重錘体の重心Ｇが、それぞれ点Ｑ
２〜Ｑ４の位置にある瞬間における検出内容を示してい
る。FIG. 39 is a table showing the angular velocity components that can be measured at the moment when the center of gravity G passes each of the points Q1 to Q4, and the electrodes (electrodes on the detecting piezoelectric elements 35a and 35b) used for the measurement. For example, the first row of this table indicates that at the moment when the center of gravity G of the weight body is at the position of the point Q1, the center of gravity G is Y
Is moving with an axial velocity vector V1y, and X
This shows that the angular velocity ωx about the axis and the angular velocity ωz about the Z axis can be detected. Specifically, the angular velocity ωx about the X axis can be obtained by detecting the Z axis direction Coriolis force Fz, and this Z axis direction Coriolis force Fz
Can be detected by measuring the voltage of the electrode EE5. Further, the angular velocity ωz about the Z-axis can be obtained by detecting the X-axis direction Coriolis force Fx, and the X-axis direction Coriolis force Fx can be detected by measuring the voltage of the electrode EE1 or EE2 (practically). As described above, the detection is preferably performed based on the difference between the voltage of the electrode EE1 and the voltage of the electrode EE2). Similarly,
In the second to fourth rows of the table, the center of gravity G of the weight
The detection contents at the moment at the positions of 2 to Q4 are shown.

【０１６３】このように、重心Ｇが周回軌道π上を回転
運動していれば、この重心Ｇが点Ｑ１〜Ｑ４の各位置を
通過する瞬間における所定の電極の電圧を測定すれば、
特定の軸まわりの角速度を求めることができる。図３９
の表のすべての欄に記載されているコリオリ力を検出す
れば、３軸まわりの角速度ωｘ，ωｙ，ωｚのすべての
検出が可能な三次元角速度センサとして機能することに
なる。もちろん、用途に応じて、二次元角速度センサと
して機能させれば十分な場合や、一次元角速度センサと
して機能させれば十分な場合には、図３９の表のすべて
の欄に記載されているコリオリ力検出を行う必要はな
い。たとえば、ωｘとωｚとを検出する二次元角速度セ
ンサとして機能させればよい場合であれば、点Ｑ１，点
Ｑ３の行におけるコリオリ力検出を行えば足り、この場
合、検出用圧電素子３５ａ，３５ｂ上の電極ＥＥ３，Ｅ
Ｅ４は不用になる。また、ωｘとωｙとを検出する二次
元角速度センサとして機能させればよい場合であれば、
図３９の表のωｘ，ωｙの列におけるコリオリ力検出を
行えば足り、この場合、検出用圧電素子３５ａ，３５ｂ
上には、電極ＥＥ５のみを形成しておけばよい。このよ
うに、実用上は、検出対象となる角速度に応じて、図３
９に示す各機能の中から、必要な機能だけを選択して用
いるようにすればよい。As described above, if the center of gravity G is rotating on the orbit π, the voltage of a predetermined electrode at the moment when the center of gravity G passes through each of the points Q1 to Q4 is measured.
The angular velocity around a specific axis can be determined. FIG.
If the Coriolis force described in all the columns of the table is detected, it functions as a three-dimensional angular velocity sensor capable of detecting all the angular velocities ωx, ωy, ωz around the three axes. Of course, depending on the application, if it is sufficient to function as a two-dimensional angular velocity sensor or if it is sufficient to function as a one-dimensional angular velocity sensor, the Coriolis described in all the columns in the table of FIG. There is no need to perform force detection. For example, if it is sufficient to function as a two-dimensional angular velocity sensor that detects ωx and ωz, it is sufficient to detect Coriolis force in the row of points Q1 and Q3. In this case, the detection piezoelectric elements 35a and 35b Upper electrode EE3, E
E4 becomes useless. If it is sufficient to function as a two-dimensional angular velocity sensor for detecting ωx and ωy,
It is sufficient to detect the Coriolis force in the columns of ωx and ωy in the table of FIG. 39. In this case, the detection piezoelectric elements 35a and 35b
Only the electrode EE5 may be formed thereon. As described above, in practical use, according to the angular velocity to be detected, FIG.
Only the necessary functions may be selected and used from the functions shown in FIG.

【０１６４】＜＜＜５．２ 可撓性基板を用いた実施形
態＞＞＞以上述べた図３４に示す角速度センサは、支持
基板１０が剛性基板である場合のものである。支持基板
１０が可撓性基板である場合には、検出用圧電素子３５
ａ，３５ｂに加わるべき応力が、支持基板１０へと逃げ
てしまい、支持基板１０が撓みを生じることになる。そ
こで、この支持基板１０に生じた撓みに基づいて、重錘
体Ｗａ，Ｗｂに作用した各軸方向のコリオリ力を検出す
る機能をもったコリオリ力検出手段を別途設けるように
すればよい。この場合、検出用圧電素子３５ａ，３５ｂ
は不用になるので、たとえば、図３５に示す重錘体Ｗａ
の構成では、検出用圧電素子３５ａおよび絶縁部材６０
ａを除き、駆動用圧電素子７０ａの上に重錘体２０ａを
直接接続するようにすればよい。<< 5.2 Embodiment Using Flexible Substrate >> The angular velocity sensor shown in FIG. 34 described above is for the case where the support substrate 10 is a rigid substrate. When the support substrate 10 is a flexible substrate, the detection piezoelectric element 35
The stress to be applied to a and 35b escapes to the support substrate 10, and the support substrate 10 is bent. Therefore, a Coriolis force detecting means having a function of detecting Coriolis forces acting on the weights Wa and Wb in the respective axial directions based on the bending generated in the support substrate 10 may be separately provided. In this case, the detecting piezoelectric elements 35a, 35b
Is unnecessary, for example, the weight Wa shown in FIG.
In the configuration, the detecting piezoelectric element 35a and the insulating member 60
Except for a, the weight 20a may be directly connected to the driving piezoelectric element 70a.

【０１６５】支持基板１０に生じた撓みに基づいてコリ
オリ力を検出する具体的なコリオリ力検出手段の構成例
は、既に、§３において述べたとおりである。ただ、図
３９の表の各欄に示すコリオリ力検出を行い、三次元角
速度センサとして機能させるのであれば、Ｘ軸方向コリ
オリ力Ｆｘ，Ｙ軸方向コリオリ力Ｆｙに加えて、更に、
Ｚ軸方向コリオリ力Ｆｚの検出を行う必要があるので、
Ｚ軸方向コリオリ力Ｆｚを検出するための付加的な構成
要素が必要になる。The specific configuration example of the Coriolis force detecting means for detecting the Coriolis force based on the bending generated in the support substrate 10 has already been described in §3. However, if the Coriolis force detection shown in each column of the table of FIG. 39 is performed to function as a three-dimensional angular velocity sensor, in addition to the X-axis direction Coriolis force Fx and the Y-axis direction Coriolis force Fy, furthermore,
Since it is necessary to detect the Z-axis direction Coriolis force Fz,
Additional components for detecting the Z-axis Coriolis force Fz are required.

【０１６６】たとえば、図１４，図１５に示すように、
検出用基板８０を用いて容量素子を形成し、この容量素
子をコリオリ力検出手段として利用する場合、Ｘ軸方向
コリオリ力Ｆｘは、Ｘ軸に沿って配置された容量素子Ｃ
８１，Ｃ８２の静電容量値の差として検出でき、Ｙ軸方
向コリオリ力Ｆｙは、Ｙ軸に沿って配置された容量素子
Ｃ８３，Ｃ８４の静電容量値の差として検出できる。そ
こで、Ｚ軸方向コリオリ力Ｆｚを検出するための第５の
容量素子Ｃ８５を別途設ければ、図３９の表の各欄に示
すコリオリ力検出が可能になり、三次元角速度センサを
実現することができる。第５の容量素子Ｃ８５を形成す
るには、たとえば、図１５に示す検出用基板８０の上面
に形成されている各電極Ｅ８１〜Ｅ８４をそれぞれ若干
外側に移動させ、円形の開口部Ｈの周囲部分にワッシャ
状の電極Ｅ８５を形成すれば、この電極Ｅ８５と電極Ｅ
１０（導電性の支持基板１０自身）とによって、第５の
容量素子Ｃ８５を形成することができる。For example, as shown in FIGS.
When a capacitive element is formed using the detection substrate 80 and this capacitive element is used as Coriolis force detecting means, the X-axis direction Coriolis force Fx is determined by the capacitive element C arranged along the X-axis.
81 and C82, and the Y-axis direction Coriolis force Fy can be detected as a difference between the capacitance values of the capacitive elements C83 and C84 arranged along the Y-axis. Therefore, if a fifth capacitive element C85 for detecting the Z-axis direction Coriolis force Fz is separately provided, Coriolis force detection shown in each column of the table in FIG. 39 can be performed, and a three-dimensional angular velocity sensor can be realized. Can be. In order to form the fifth capacitive element C85, for example, each of the electrodes E81 to E84 formed on the upper surface of the detection substrate 80 shown in FIG. If the washer-shaped electrode E85 is formed on the
The fifth capacitive element C85 can be formed by using the conductive substrate 10 (the conductive support substrate 10 itself).

【０１６７】また、図１９に示すような検出用圧電素子
９０ａ，９０ｂをコリオリ力検出手段として利用する場
合は、Ｘ軸上に配置されている電極Ｅ９１ａ〜Ｅ９４
ａ，Ｅ９１ｂ〜Ｅ９４ｂに発生する電圧に基づいてＸ軸
方向コリオリ力Ｆｘを検出することができ、Ｙ軸上に配
置されている電極Ｅ９５ａ〜Ｅ９８ａ，Ｅ９５ｂ〜Ｅ９
８ｂに発生する電圧に基づいてＹ軸方向コリオリ力Ｆｙ
を検出することができる。そこで、Ｚ軸方向コリオリ力
Ｆｚを検出するための付加的な電極群を別途設ければ、
図３９の表の各欄に示すコリオリ力検出が可能になり、
三次元角速度センサを実現することができる。たとえ
ば、図２０において、Ｘ軸上に配置されている４枚の電
極Ｅ９１ａ〜Ｅ９４ａは、Ｘ軸方向コリオリ力Ｆｘを検
出するための電極群であるが、これらの電極群を用い
て、Ｚ軸方向コリオリ力Ｆｚを検出することも可能であ
る。When the detecting piezoelectric elements 90a and 90b as shown in FIG. 19 are used as the Coriolis force detecting means, the electrodes E91a to E94 arranged on the X axis are used.
a, The X-axis direction Coriolis force Fx can be detected based on the voltages generated at E91b to E94b, and the electrodes E95a to E98a and E95b to E9 arranged on the Y axis.
8b, the Coriolis force Fy in the Y-axis direction based on the voltage generated at 8b
Can be detected. Therefore, if an additional electrode group for detecting the Z-axis direction Coriolis force Fz is separately provided,
Coriolis force detection shown in each column of the table of FIG. 39 becomes possible,
A three-dimensional angular velocity sensor can be realized. For example, in FIG. 20, four electrodes E91a to E94a arranged on the X axis are an electrode group for detecting the X-axis direction Coriolis force Fx. It is also possible to detect the direction Coriolis force Fz.

【０１６８】具体的には、重錘体２０ａがＺ軸方向コリ
オリ力Ｆｚの作用によってＺ軸正方向へと変位した場
合、電極Ｅ９１ａ，Ｅ９４ａの形成領域（検出用圧電素
子９０ａの外側の領域）にはＸ軸方向への圧縮応力が作
用し、電極Ｅ９２ａ，Ｅ９３ａの形成領域（検出用圧電
素子９０ａの内側の領域）にはＸ軸方向への引っ張り応
力が作用する。一方、Ｚ軸方向コリオリ力ＦｚがＺ軸負
方向に作用した場合には、圧縮応力と引っ張り応力との
関係が逆転する。したがって、「電極Ｅ９１ａの電圧と
電極Ｅ９４ａの電圧との和」と「電極Ｅ９２ａの電圧と
電極Ｅ９３ａの電圧との和」との差が、重錘体２０ａに
対して作用したＺ軸方向コリオリ力Ｆｚに相当する。も
っとも、実用上は、図２０において、Ｘ軸上に配置され
ている４枚の電極Ｅ９１ａ〜Ｅ９４ａは、Ｘ軸方向コリ
オリ力Ｆｘを検出するための専用電極群とし、Ｚ軸方向
コリオリ力Ｆｚを検出するための専用電極群を別途設け
るようにするのが好ましい。たとえば、検出用圧電素子
９０ａの上面に、Ｘ軸およびＹ軸に対して４５°をなす
斜め軸を定義し、この斜め軸上に配置された４枚の電極
からなる付加的な電極群を設け（ちょうど、Ｘ軸上に配
置された４枚の電極Ｅ９１ａ〜Ｅ９４ａからなる電極群
を原点まわりに４５°回転した位置にくるような電極群
を設ければよい）、この付加的な電極群をＺ軸方向コリ
オリ力Ｆｚを検出するための専用電極群とすればよい。Specifically, when the weight body 20a is displaced in the positive Z-axis direction by the action of the Z-axis direction Coriolis force Fz, the area where the electrodes E91a and E94a are formed (the area outside the detection piezoelectric element 90a). , A compressive stress acts in the X-axis direction, and a tensile stress acts in the X-axis direction on a region where the electrodes E92a and E93a are formed (a region inside the detection piezoelectric element 90a). On the other hand, when the Z-axis direction Coriolis force Fz acts in the negative direction of the Z-axis, the relationship between the compressive stress and the tensile stress is reversed. Therefore, the difference between the “sum of the voltage of the electrode E91a and the voltage of the electrode E94a” and the “sum of the voltage of the electrode E92a and the voltage of the electrode E93a” is caused by the Z-axis Coriolis force acting on the weight body 20a. Fz. However, in practice, in FIG. 20, the four electrodes E91a to E94a arranged on the X axis are a dedicated electrode group for detecting the X-axis direction Coriolis force Fx, and the Z-axis direction Coriolis force Fz is It is preferable to provide a dedicated electrode group for detection separately. For example, on the upper surface of the detecting piezoelectric element 90a, an oblique axis that forms an angle of 45 ° with respect to the X axis and the Y axis is defined, and an additional electrode group including four electrodes arranged on the oblique axis is provided. (It is sufficient that an electrode group consisting of four electrodes E91a to E94a arranged on the X axis is provided at a position rotated by 45 ° around the origin). It may be a dedicated electrode group for detecting the Z-axis direction Coriolis force Fz.

【０１６９】また、図２２に示すような検出用圧電素子
１１０をコリオリ力検出手段として利用する場合は、検
出用圧電素子１１０のＸ軸上に配置されている電極Ｅ１
１１，Ｅ１１２に発生する電圧の差に基づいてＸ軸方向
コリオリ力Ｆｘを検出することができ、Ｙ軸上に配置さ
れている電極Ｅ１１３，Ｅ１１４に発生する電圧の差に
基づいてＹ軸方向コリオリ力Ｆｙを検出することができ
る。そこで、Ｚ軸方向コリオリ力Ｆｚを検出するための
付加的な電極を別途設ければ、図３９の表の各欄に示す
コリオリ力検出が可能になり、三次元角速度センサを実
現することができる。たとえば、図２４に示す検出用圧
電素子１１０の上面に形成されている各電極Ｅ１１１〜
Ｅ１１４の外周部分にワッシャ状の第５の電極Ｅ１１５
を形成すれば、この第５の電極Ｅ１１５の電位に基づい
て、Ｚ軸方向コリオリ力Ｆｚを検出することができる。When the detecting piezoelectric element 110 as shown in FIG. 22 is used as the Coriolis force detecting means, the electrode E1 arranged on the X-axis of the detecting piezoelectric element 110 is used.
The X-axis direction Coriolis force Fx can be detected based on the difference between the voltages generated at the electrodes 11 and E112. The force Fy can be detected. Therefore, if an additional electrode for detecting the Z-axis direction Coriolis force Fz is separately provided, the Coriolis force shown in each column of the table in FIG. 39 can be detected, and a three-dimensional angular velocity sensor can be realized. . For example, the electrodes E111 to E111 formed on the upper surface of the detecting piezoelectric element 110 shown in FIG.
A fifth electrode E115 having a washer shape is provided on an outer peripheral portion of E114.
Is formed, the Z-axis direction Coriolis force Fz can be detected based on the potential of the fifth electrode E115.

【０１７０】更に、図２６に示すような支持基板１２０
上のピエゾ抵抗素子をコリオリ力検出手段として利用す
る場合は、Ｘ軸上に配置されているピエゾ抵抗素子Ｒ１
〜Ｒ４の抵抗値に基づいてＸ軸方向コリオリ力Ｆｘを検
出することができ、Ｙ軸上に配置されているピエゾ抵抗
素子Ｒ５〜Ｒ８の抵抗値に基づいてＹ軸方向コリオリ力
Ｆｙを検出することができる。そこで、Ｚ軸方向コリオ
リ力Ｆｚを検出するための付加的なピエゾ抵抗素子群を
別途設ければ、図３９の表の各欄に示すコリオリ力検出
が可能になり、三次元角速度センサを実現することがで
きる。たとえば、図２６において、Ｘ軸上に配置されて
いる４組のピエゾ抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４は、Ｘ軸方向コリ
オリ力Ｆｘを検出するための電極群であるが、これらの
電極群を用いて、Ｚ軸方向コリオリ力Ｆｚを検出するこ
とも可能である。Further, a supporting substrate 120 as shown in FIG.
When the upper piezoresistive element is used as Coriolis force detecting means, the piezoresistive element R1 disposed on the X axis is used.
ＲR4, the Y-axis Coriolis force Fx can be detected, and the Y-axis Coriolis force Fy is detected based on the resistance values of the piezoresistive elements R5 to R8 arranged on the Y axis. be able to. Therefore, if an additional piezoresistive element group for detecting the Z-axis direction Coriolis force Fz is separately provided, the Coriolis force detection shown in each column of the table in FIG. 39 can be performed, and a three-dimensional angular velocity sensor is realized. be able to. For example, in FIG. 26, four sets of piezoresistive elements R1 to R4 arranged on the X axis are an electrode group for detecting the X-axis direction Coriolis force Fx. It is also possible to detect the Z-axis direction Coriolis force Fz.

【０１７１】具体的には、重錘体２０ａがＺ軸方向コリ
オリ力Ｆｚの作用によってＺ軸正方向へと変位した場
合、ピエゾ抵抗素子Ｒ１，Ｒ４の形成領域（支持基板１
２０の外側の領域）にはＸ軸方向への圧縮応力が作用
し、ピエゾ抵抗素子Ｒ２，Ｒ３の形成領域（支持基板１
２０の内側の領域）にはＸ軸方向への引っ張り応力が作
用する。一方、Ｚ軸方向コリオリ力ＦｚがＺ軸負方向に
作用した場合には、圧縮応力と引っ張り応力との関係が
逆転する。したがって、「ピエゾ抵抗素子Ｒ１の抵抗値
とピエゾ抵抗素子Ｒ４の抵抗値との和」と「ピエゾ抵抗
素子Ｒ２の抵抗値とピエゾ抵抗素子Ｒ３の抵抗値との
和」との差が、重錘体２０ａに対して作用したＺ軸方向
コリオリ力Ｆｚに相当する。もっとも、実用上は、図２
６において、Ｘ軸上に配置されている４組のピエゾ抵抗
素子Ｒ１〜Ｒ４は、Ｘ軸方向コリオリ力Ｆｘを検出する
ための専用ピエゾ抵抗素子群とし、Ｚ軸方向コリオリ力
Ｆｚを検出するための専用ピエゾ抵抗素子群を別途設け
るようにするのが好ましい。たとえば、支持基板１２０
の上面に、Ｘ軸およびＹ軸に対して４５°をなす斜め軸
を定義し、この斜め軸上に配置された４組のピエゾ抵抗
素子からなる付加的なピエゾ抵抗素子群を設け（ちょう
ど、Ｘ軸上に配置された４組のピエゾ抵抗素子Ｒ１〜Ｒ
４からなるピエゾ抵抗素子群を原点まわりに４５°回転
した位置にくるようなピエゾ抵抗素子群を設ければよ
い）、この付加的なピエゾ抵抗素子群をＺ軸方向コリオ
リ力Ｆｚを検出するための専用ピエゾ抵抗素子群とすれ
ばよい。More specifically, when the weight body 20a is displaced in the positive Z-axis direction by the action of the Z-axis Coriolis force Fz, the area where the piezoresistive elements R1 and R4 are formed (support substrate 1)
20), a compressive stress acts in the X-axis direction, and a region where the piezoresistive elements R2 and R3 are formed (the support substrate 1).
20), a tensile stress acts in the X-axis direction. On the other hand, when the Z-axis direction Coriolis force Fz acts in the negative direction of the Z-axis, the relationship between the compressive stress and the tensile stress is reversed. Therefore, the difference between the “sum of the resistance value of the piezoresistive element R1 and the resistance value of the piezoresistive element R4” and the “sum of the resistance value of the piezoresistive element R2 and the resistance value of the piezoresistive element R3” is the weight. This corresponds to the Z-axis direction Coriolis force Fz acting on the body 20a. However, in practice, FIG.
In 6, the four sets of piezoresistive elements R1 to R4 arranged on the X axis are dedicated piezoresistive element groups for detecting the X-axis direction Coriolis force Fx, and for detecting the Z-axis direction Coriolis force Fz. It is preferable to separately provide a dedicated piezoresistive element group of the above. For example, the support substrate 120
Defines an oblique axis at 45 ° to the X axis and the Y axis, and provides an additional piezoresistive element group including four sets of piezoresistive elements arranged on the oblique axis (just, Four sets of piezoresistive elements R1 to R arranged on the X axis
The additional piezoresistive element group may be provided such that the piezoresistive element group consisting of 4 is at a position rotated by 45 degrees around the origin). This additional piezoresistive element group is used to detect the Z-axis direction Coriolis force Fz. May be a dedicated piezoresistive element group.

【０１７２】§６．いくつかの変形例 以上、本発明に係る角速度センサをいくつかの実施形態
に基づいて述べてきたが、ここでは、これらについての
更なる変形例をいくつか述べておく。 §6. Some Modifications While the angular velocity sensor according to the present invention has been described based on some embodiments, some further modifications will be described here.

【０１７３】(1) 本発明に係る角速度センサの特徴は、
支持基板の上方および下方にそれぞれ重錘体を設け、両
重錘体の運動方向を逆にすることにより、支持基板を介
して外部へ振動が漏れ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、一対の重錘体を互い
に逆方向に運動させることは必須要件であるが、角速度
の検出は、必ずしも一対の重錘体の両方を用いて行う必
要はない。たとえば、支持基板１０の上方に配置された
重錘体Ｗａだけを利用してコリオリ力を測定し、角速度
の検出を行ってもよい。この場合、もう一方の重錘体Ｗ
ｂは、振動漏れを打ち消すためだけに利用されるダミー
の重錘体として機能するので、コリオリ力検出のための
構成要素は、重錘体Ｗｂに設ける必要はない。もっと
も、振動漏れ抑制の見地からは、支持基板１０に関し
て、重錘体Ｗａと重錘体Ｗｂとは対称になるようにする
のが好ましく、両者は全く同じ構成にするのが好まし
い。また、精度の高い検出を行う上では、これまでの実
施形態で述べたとおり、重錘体Ｗａと重錘体Ｗｂとの双
方を利用してコリオリ力の検出を行い、これら検出値の
平均値を用いて角速度を求めるのが好ましい。(1) The features of the angular velocity sensor according to the present invention are as follows.
By providing weights above and below the support substrate, and by reversing the direction of movement of both weights, leakage of vibration to the outside via the support substrate is suppressed. Therefore, in practicing the present invention, it is an essential requirement that the pair of weights be moved in opposite directions to each other, but the angular velocity detection does not necessarily need to be performed using both of the pair of weights. . For example, the Coriolis force may be measured using only the weight Wa disposed above the support substrate 10 to detect the angular velocity. In this case, the other weight body W
Since b functions as a dummy weight used only to cancel vibration leakage, it is not necessary to provide a component for detecting Coriolis force in the weight Wb. However, from the viewpoint of suppressing vibration leakage, it is preferable that the weight Wa and the weight Wb be symmetrical with respect to the support substrate 10, and it is preferable that both have exactly the same configuration. In order to perform highly accurate detection, as described in the previous embodiments, the Coriolis force is detected by using both the weight Wa and the weight Wb, and the average value of these detected values is obtained. It is preferable to calculate the angular velocity using

【０１７４】(2) これまで述べてきた実施形態では、各
部に様々な電極が形成されているが、これらの電極は、
必ずしも物理的な１枚の電極層として形成する必要はな
い。たとえば、図９に示す実施形態の場合、検出用圧電
素子７０ａの下面には、電極Ｅ０が形成されているが
（図１０参照）、もし支持基板１０を導電性材料で構成
するのであれば、この支持基板１０自身が電極Ｅ０とし
て機能することになるので、検出用圧電素子７０ａの下
面には物理的な電極層を形成する必要はなくなる。逆
に、これまで述べてきた実施形態では、物理的な電極層
の形成を省略したケースもあるが、このようなケースで
は、物理的な電極層を形成するようにしてもかまわな
い。たとえば、図１４に示す実施形態の場合、支持基板
１０を導電性材料によって構成したため、支持基板１０
自身を電極Ｅ１０として利用することができるが、支持
基板１０を絶縁性基板で構成した場合には、その下面
に、別途電極Ｅ１０を形成すればよい。この場合、電極
Ｅ１０は、検出用基板８０上の４枚の電極Ｅ８１〜Ｅ８
４のすべてに対向する１枚の共通電極として形成しても
よいし、４枚の電極Ｅ８１〜Ｅ８４のそれぞれに対向し
た４枚の独立した電極の集合として形成してもよい。(2) In the embodiments described above, various electrodes are formed in each part.
It is not always necessary to form it as one physical electrode layer. For example, in the case of the embodiment shown in FIG. 9, the electrode E0 is formed on the lower surface of the detecting piezoelectric element 70a (see FIG. 10), but if the support substrate 10 is made of a conductive material, Since the support substrate 10 itself functions as the electrode E0, it is not necessary to form a physical electrode layer on the lower surface of the detecting piezoelectric element 70a. Conversely, in the above-described embodiments, the physical electrode layer may not be formed in some cases, but in such a case, the physical electrode layer may be formed. For example, in the case of the embodiment shown in FIG. 14, since the support substrate 10 is made of a conductive material,
Although the electrode itself can be used as the electrode E10, when the support substrate 10 is formed of an insulating substrate, the electrode E10 may be separately formed on the lower surface thereof. In this case, the electrode E10 has four electrodes E81 to E8 on the detection substrate 80.
It may be formed as one common electrode facing all four, or may be formed as a set of four independent electrodes facing each of the four electrodes E81 to E84.

【０１７５】(3) これまで述べてきた実施形態では、１
枚の圧電素子の分極特性はどの部分でも同じであるもの
としてきたが、１枚の圧電素子の分極特性は部分ごとに
変えるようにしてもかまわない。たとえば、図３６に示
す検出用圧電素子３５ａにおいて、電極ＥＥ１が形成さ
れている領域と、電極ＥＥ２が形成されている領域と
で、互いに逆の分極特性が得られるようにしておけば
（一般に、圧電素子の各部の分極特性は、分極処理を加
える段階で任意に設定可能である）、Ｚ軸方向への同じ
圧縮応力が加わっている場合であっても、電極ＥＥ１に
生じる電圧と電極ＥＥ２に生じる電圧との極性が逆転す
ることになる。このように、分極特性を逆転させておく
と、本来は「電極ＥＥ１の電圧と電極ＥＥ２の電圧との
差」を求める必要がある場合に、実際には「電極ＥＥ１
の電圧と電極ＥＥ２の電圧との和」を求めればよいこと
になり、コリオリ力検出のための検出信号処理を単純化
するメリットが得られる。また、これは駆動用圧電素子
についても同様であり、たとえば、図３２に示す駆動用
圧電素子７５ａにおいて、電極Ｅ７１が形成されている
領域と、電極Ｅ７２が形成されている領域とで、互いに
逆の分極特性が得られるようにしておけば、本来、両電
極に位相が１８０°異なった駆動信号を与える必要があ
る場合でも、実際には同位相の駆動信号を与えることが
できるようになる。これにより、重錘体駆動のための駆
動信号処理を単純化するメリットが得られる。(3) In the embodiment described so far, 1
Although the polarization characteristics of a single piezoelectric element have been assumed to be the same in any part, the polarization characteristics of a single piezoelectric element may be changed for each part. For example, in the detection piezoelectric element 35a shown in FIG. 36, if the regions where the electrode EE1 is formed and the region where the electrode EE2 is formed are configured to obtain mutually opposite polarization characteristics (generally, The polarization characteristics of each part of the piezoelectric element can be set arbitrarily at the stage of applying the polarization process.) Even when the same compressive stress is applied in the Z-axis direction, the voltage generated at the electrode EE1 and the voltage applied to the electrode EE2 are changed. The polarity of the resulting voltage will be reversed. As described above, if the polarization characteristics are reversed, when it is originally necessary to obtain the “difference between the voltage of the electrode EE1 and the voltage of the electrode EE2”, the “electrode EE1” is actually used.
And the sum of the voltage of the electrode EE2 ”and the voltage of the electrode EE2. The same applies to the driving piezoelectric element. For example, in the driving piezoelectric element 75a shown in FIG. 32, a region where the electrode E71 is formed and a region where the electrode E72 is formed are opposite to each other. By obtaining the polarization characteristics described above, it is possible to actually provide drive signals having the same phase even when drive signals having a phase difference of 180 ° should be applied to both electrodes. This has the advantage of simplifying the drive signal processing for driving the weight.

【０１７６】(4) 上述の具体的な実施形態では、支持基
板１０が剛性基板である場合と、可撓性基板である場合
とを分けて説明しているが、一般的な材料を用いた支持
基板１０は、完全な剛性基板か、完全な可撓性基板かに
明確に分けられるものではなく、実在の支持基板１０は
剛性基板としての性質と可撓性基板としての性質との両
方をもっている。したがって、本発明において「剛性基
板」あるいは「可撓性基板」という文言は、「剛性を示
す性質が高い基板」あるいは「可撓性を示す性質が高い
基板」という意味で解釈すべきものである。(4) In the above specific embodiment, the case where the support substrate 10 is a rigid substrate and the case where the support substrate 10 is a flexible substrate are described separately, but a general material is used. The supporting substrate 10 is not clearly divided into a completely rigid substrate or a completely flexible substrate, and the actual supporting substrate 10 has both properties as a rigid substrate and properties as a flexible substrate. I have. Therefore, in the present invention, the terms “rigid substrate” and “flexible substrate” should be interpreted as “a substrate having high rigidity” or “a substrate having high flexibility”.

【０１７７】(5) 上述した§５では、重心Ｇの周回軌道
πが円軌道である例を述べたが、回転式タイプの角速度
センサの場合、重錘体の重心の周回軌道πは必ずしも円
軌道である必要はなく、たとえば楕円軌道であってもか
まわない。しかしながら、外部への振動漏れを抑制する
という見地からは、周回軌道πを円軌道にするのが最も
好ましい。(5) In §5 described above, an example was described in which the orbit π of the center of gravity G is a circular orbit. However, in the case of a rotary type angular velocity sensor, the orbit π of the center of gravity of the weight body is not necessarily a circular orbit. It does not need to be an orbit, and may be, for example, an elliptical orbit. However, from the viewpoint of suppressing vibration leakage to the outside, it is most preferable that the orbit π be a circular orbit.

【０１７８】§７．兼用圧電素子を用いた実施形態 これまでの実施形態では、重錘体を往復振動させるため
の励振手段、重錘体を回転運動させるための駆動手段、
重錘体に作用するコリオリ力を検出するためのコリオリ
力検出手段として、それぞれ圧電素子を利用する形態を
いくつか述べた。既に述べたように、圧電素子には、所
定の電圧を印加すると伸縮変形する性質と、逆に、伸縮
変形させるような応力を加えると所定の電圧が発生する
性質と、が備わっており、これらの性質は表裏一体のも
のである。そこで、前者の性質を利用すれば、圧電素子
を励振手段あるいは駆動手段として利用することがで
き、後者の性質を利用すれば、圧電素子をコリオリ力検
出手段として利用することができる。このように、圧電
素子は、励振手段や駆動手段として利用することもでき
るし、コリオリ力検出手段として利用することもでき
る。たとえば、図９に示す実施形態の場合、圧電素子３
０ａ，３０ｂは駆動用圧電素子であり、圧電素子７０
ａ，７０ｂは検出用圧電素子である。この実施形態のよ
うに、駆動用圧電素子と検出用圧電素子とをそれぞれ別
個独立して設けておけば、駆動用の電気信号系と検出用
の電気信号系を別々にすることができる。ただ、この２
つの電気信号系を工夫すれば、単一の圧電素子に、駆動
用圧電素子としての機能と、検出用圧電素子としての機
能とをもたせることも可能である。 §7. Embodiments using a dual-purpose piezoelectric element In the embodiments described above, the excitation unit for reciprocating the weight body, the driving unit for rotating the weight body,
Several embodiments have been described in which a piezoelectric element is used as a Coriolis force detecting means for detecting a Coriolis force acting on a weight body. As described above, the piezoelectric element has a property of expanding and contracting when a predetermined voltage is applied, and a property of generating a predetermined voltage when a stress that causes the piezoelectric element to expand and contract is applied. Are two sides of the same coin. Therefore, if the former property is used, the piezoelectric element can be used as excitation means or driving means, and if the latter property is used, the piezoelectric element can be used as Coriolis force detecting means. As described above, the piezoelectric element can be used as an exciting unit or a driving unit, or can be used as a Coriolis force detecting unit. For example, in the case of the embodiment shown in FIG.
Reference numerals 0a and 30b denote driving piezoelectric elements.
Reference numerals a and 70b denote detection piezoelectric elements. If the driving piezoelectric element and the detecting piezoelectric element are provided separately and independently as in this embodiment, the driving electric signal system and the detecting electric signal system can be separated. But this 2
By devising two electric signal systems, a single piezoelectric element can have a function as a driving piezoelectric element and a function as a detecting piezoelectric element.

【０１７９】ここでは、このような両機能を兼ね備えた
兼用圧電素子を用いた実施形態を述べる。たとえば、§
４．１において、図３０および図３１を参照しながら述
べた実施形態の場合、圧電素子７０ａは兼用圧電素子と
して機能している。具体的には、圧電素子７０ａのう
ち、電極Ｅ１およびＥ２が形成された部分は、重錘体２
０ａをＸ軸方向に揺動させるための駆動用圧電素子とし
て機能しており、電極Ｅ３およびＥ４が形成された部分
は、重錘体２０ａに対してＹ軸方向に作用したコリオリ
力を検出するための検出用圧電素子として機能してい
る。このように、１枚の圧電素子の一部分を駆動用圧電
素子として用い、他の一部分を検出用圧電素子として用
いることができることは、§４．１の実施形態で述べた
とおりである。ここでは、更に、１枚の圧電素子の同一
部分を駆動用圧電素子および検出用圧電素子として兼用
させることができる実施形態を述べる。Here, an embodiment using such a dual-purpose piezoelectric element having both functions will be described. For example, §
In 4.1, in the case of the embodiment described with reference to FIGS. 30 and 31, the piezoelectric element 70a functions as a shared piezoelectric element. Specifically, the portion of the piezoelectric element 70a where the electrodes E1 and E2 are formed is the weight 2
It functions as a driving piezoelectric element for rocking Oa in the X-axis direction, and the portion where the electrodes E3 and E4 are formed detects the Coriolis force acting on the weight body 20a in the Y-axis direction. Function as a detecting piezoelectric element for the purpose. As described above, a part of one piezoelectric element can be used as a driving piezoelectric element and the other part can be used as a detecting piezoelectric element, as described in the embodiment of §4.1. Here, an embodiment in which the same portion of one piezoelectric element can be used as both a driving piezoelectric element and a detecting piezoelectric element will be described.

【０１８０】たとえば、図４０の側断面図に示すような
兼用圧電素子３８を用意した場合を考えてみる。この兼
用圧電素子３８の両面には、それぞれ電極Ｅ３１，Ｅ３
２が形成されているものとする。いま、交流電源５０で
発生した交流電圧を、電気抵抗Ｒ１１を介して図示のよ
うに両電極Ｅ３１，Ｅ３２に印加したとすると、この兼
用圧電素子３８は所定方向に伸縮運動することになり、
駆動用圧電素子として機能することになる。一方、両電
極Ｅ３１，Ｅ３２の間の電気信号を電気抵抗Ｒ１２を介
して図示のように検出したとすると、図の検出端子Ｔ
１，Ｔ２間には、たとえば、図４１(a) に示すような交
流信号が検出されることになる。この交流信号は、交流
電源５０が発生する交流電圧と同じ周期の信号であり、
その振幅は、交流電源５０が発生する交流電圧の振幅
に、電気抵抗Ｒ１１，Ｒ１２および兼用圧電素子３８自
身の抵抗に応じた所定の電圧降下係数を乗じることによ
り定まり、交流電源５０が一定振幅の交流電圧を供給し
ている限り、検出端子Ｔ１，Ｔ２間に検出される交流信
号の振幅は一定になる。For example, consider the case where a dual-purpose piezoelectric element 38 as shown in the side sectional view of FIG. 40 is prepared. Electrodes E31 and E3 are provided on both surfaces of the dual-purpose piezoelectric element 38, respectively.
2 are formed. Now, assuming that an AC voltage generated by the AC power supply 50 is applied to both electrodes E31 and E32 via the electric resistance R11 as shown in the figure, the combined piezoelectric element 38 expands and contracts in a predetermined direction.
It will function as a driving piezoelectric element. On the other hand, if it is assumed that an electric signal between the two electrodes E31 and E32 is detected via the electric resistance R12 as shown in FIG.
Between T1 and T2, for example, an AC signal as shown in FIG. 41 (a) is detected. This AC signal is a signal having the same cycle as the AC voltage generated by the AC power supply 50,
The amplitude is determined by multiplying the amplitude of the AC voltage generated by the AC power supply 50 by a predetermined voltage drop coefficient according to the resistance of the electric resistances R11 and R12 and the shared piezoelectric element 38 itself. As long as the AC voltage is supplied, the amplitude of the AC signal detected between the detection terminals T1 and T2 is constant.

【０１８１】ただし、この「検出交流信号の振幅が一定
になる」というのは、あくまでも兼用圧電素子３８に外
力が加わっていないという前提においてである。逆に言
えば、兼用圧電素子３８に外力が作用すると、交流電源
５０から供給される交流電圧の振幅が一定であったとし
ても、作用した外力に応じて、検出端子Ｔ１，Ｔ２間に
検出される交流信号の振幅に変化が生じることになる。
たとえば、兼用圧電素子３８が図３に示すような分極特
性を有する圧電素子であったとすると、図４０に示すよ
うな厚み方向への圧縮応力を加えるコリオリ力Ｆｃが作
用した場合、検出端子Ｔ１，Ｔ２間に検出される交流信
号は、図４１(b) の実線で示すように変化し、逆に、厚
み方向への引っ張り応力を加えるコリオリ力Ｆｃが作用
した場合、検出端子Ｔ１，Ｔ２間に検出される交流信号
は、図４１(c) の実線で示すように変化する（破線は、
図４１(a) に示す元の交流信号を示す）。このように、
兼用圧電素子３８は、駆動用圧電素子として伸縮運動を
行っている状態でありながら、検出端子Ｔ１，Ｔ２間に
は、作用したコリオリ力Ｆｃに応じた振幅を有する交流
信号が検出されることになる。したがって、図４０に示
すような回路構成をとれば、兼用圧電素子３８は、全体
として駆動用圧電素子として機能しながら、やはり全体
として検出用圧電素子としても機能することになる。However, the reason that the "amplitude of the detected AC signal becomes constant" is based on the premise that no external force is applied to the dual-purpose piezoelectric element 38. Conversely, when an external force acts on the dual-purpose piezoelectric element 38, even if the amplitude of the AC voltage supplied from the AC power supply 50 is constant, it is detected between the detection terminals T1 and T2 in accordance with the applied external force. This causes a change in the amplitude of the AC signal.
For example, if the dual-purpose piezoelectric element 38 is a piezoelectric element having a polarization characteristic as shown in FIG. 3, when the Coriolis force Fc for applying a compressive stress in the thickness direction as shown in FIG. The AC signal detected between T2 changes as shown by the solid line in FIG. 41 (b). Conversely, when a Coriolis force Fc for applying a tensile stress in the thickness direction acts, the detection is made between the detection terminals T1 and T2. The detected AC signal changes as shown by the solid line in FIG.
41 (a) shows the original AC signal). in this way,
While the dual-purpose piezoelectric element 38 is performing a stretching movement as a driving piezoelectric element, an AC signal having an amplitude corresponding to the applied Coriolis force Fc is detected between the detection terminals T1 and T2. Become. Therefore, with the circuit configuration shown in FIG. 40, the dual-purpose piezoelectric element 38 functions as a driving piezoelectric element as a whole and also functions as a detection piezoelectric element as a whole.

【０１８２】具体的には、たとえば、図１０に示す実施
形態の場合、圧電素子３０ａおよび絶縁部材６０ａを取
り去り、圧電素子７０ａと重錘体２０ａとによって、広
義の重錘体Ｗａを構成することが可能になる。別言すれ
ば、物理的な構成は、図３１に示す実施形態（一次元角
速度センサ）と同様になるが、圧電素子７０ａを兼用圧
電素子として機能させることにより、あくまでも図１０
に示す実施形態（二次元角速度センサ）と同等の動作が
可能になる。Specifically, for example, in the case of the embodiment shown in FIG. 10, the piezoelectric element 30a and the insulating member 60a are removed, and the weight element Wa in a broad sense is constituted by the piezoelectric element 70a and the weight element 20a. Becomes possible. In other words, the physical configuration is the same as that of the embodiment (one-dimensional angular velocity sensor) shown in FIG. 31.
The operation equivalent to the embodiment (two-dimensional angular velocity sensor) shown in FIG.

【０１８３】図４２は、このように、圧電素子７０ａを
兼用圧電素子として用いる場合の回路構成を示す図であ
る。圧電素子７０ａの上面には４枚の扇状電極Ｅ１〜Ｅ
４が形成されており、下面には１枚の円盤状電極Ｅ０が
形成されている。図示の例では、電極Ｅ０は接地端子Ｔ
０に接続されている。これに対して、各電極Ｅ１〜Ｅ４
には、駆動用端子Ｔ１０に与えられた交流信号が電気抵
抗Ｒを介して加えられる。このように、圧電素子７０ａ
の上面の全電極Ｅ１〜Ｅ４に同一の交流信号が加えられ
ると、圧電素子７０ａの全体が厚み方向に伸縮すること
になり、重錘体Ｗａの重心をＺ軸方向に往復振動させる
ことができる。すなわち、この図４２に示す兼用圧電素
子７０ａは、図１０に示す実施形態における駆動用圧電
素子３０ａとしての機能を果たしていることになる。FIG. 42 is a diagram showing a circuit configuration when the piezoelectric element 70a is used as a dual-purpose piezoelectric element. Four fan-shaped electrodes E1 to E are provided on the upper surface of the piezoelectric element 70a.
4 and one disc-shaped electrode E0 is formed on the lower surface. In the illustrated example, the electrode E0 is connected to the ground terminal T.
Connected to 0. On the other hand, each of the electrodes E1 to E4
, An AC signal applied to the drive terminal T10 is applied via an electric resistance R. Thus, the piezoelectric element 70a
When the same AC signal is applied to all the electrodes E1 to E4 on the upper surface of the device, the entire piezoelectric element 70a expands and contracts in the thickness direction, and the center of gravity of the weight body Wa can be reciprocated in the Z-axis direction. . That is, the dual-purpose piezoelectric element 70a shown in FIG. 42 functions as the driving piezoelectric element 30a in the embodiment shown in FIG.

【０１８４】一方、各電極Ｅ１〜Ｅ４の電位は、電気抵
抗Ｒを介して検出用端子Ｔ１１〜Ｔ１４において検出さ
れる。圧電素子７０ａに何らコリオリ力が作用していな
ければ、接地端子Ｔ０と各検出端子Ｔ１１〜Ｔ１４との
間に検出される交流信号は、図４１(a) に示すように、
すべて同じ振幅をもった基準信号になる。ところが、た
とえば、Ｘ軸正方向へのコリオリ力が作用したとする
と、圧電素子７０ａのうちの電極Ｅ１が形成されている
部分には圧縮応力が作用し、電極Ｅ２が形成されている
部分には引っ張り応力が作用することになるので、検出
端子Ｔ１１およびＴ１２において検出される交流信号の
振幅は、一方が増加し、他方が減少することになる。し
たがって、両者の差を求めることにより、Ｘ軸方向のコ
リオリ力Ｆｘを検出することができ、Ｙ軸まわりに作用
した角速度ωｙを求めることができる。同様に、検出端
子Ｔ１３およびＴ１４において検出される交流信号の振
幅の差を求めることにより、Ｙ軸方向のコリオリ力Ｆｙ
を検出することができ、Ｘ軸まわりに作用した角速度ω
ｘを求めることができる。すなわち、この図４２に示す
兼用圧電素子７０ａは、図１０に示す実施形態における
検出用圧電素子７０ａとしての機能を果たしていること
になる。On the other hand, the potentials of the electrodes E1 to E4 are detected at the detection terminals T11 to T14 via the electric resistance R. If no Coriolis force is acting on the piezoelectric element 70a, the AC signal detected between the ground terminal T0 and each of the detection terminals T11 to T14 is, as shown in FIG.
All become reference signals having the same amplitude. However, for example, if a Coriolis force acts in the positive direction of the X axis, a compressive stress acts on a portion of the piezoelectric element 70a where the electrode E1 is formed, and a compressive stress acts on a portion where the electrode E2 is formed. Since a tensile stress acts, the amplitude of the AC signal detected at the detection terminals T11 and T12 increases on one side and decreases on the other side. Therefore, by finding the difference between the two, the Coriolis force Fx in the X-axis direction can be detected, and the angular velocity ωy acting around the Y-axis can be found. Similarly, by calculating the difference between the amplitudes of the AC signals detected at the detection terminals T13 and T14, the Coriolis force Fy in the Y-axis direction is obtained.
Can be detected, and the angular velocity ω acting around the X axis
x can be determined. That is, the dual-purpose piezoelectric element 70a shown in FIG. 42 functions as the detecting piezoelectric element 70a in the embodiment shown in FIG.

【０１８５】以上、図９および図１０に示す実施形態に
おける駆動用圧電素子および検出用圧電素子を、単一の
兼用圧電素子に置き換える例を示したが、このような置
き換えは、これまで述べた他の実施形態についても可能
である。たとえば、§５で述べた回転式センサに適用す
るのであれば、図４２の回路図において、単一の駆動用
端子Ｔ１０の代わりに４つの異なる駆動用端子を用意
し、各駆動用端子からそれぞれ位相が９０°ずつずれた
交流信号を、各電極Ｅ１〜Ｅ４に電気抵抗Ｒを介して供
給すればよい。As described above, the example in which the driving piezoelectric element and the detecting piezoelectric element in the embodiments shown in FIGS. 9 and 10 are replaced with a single dual-purpose piezoelectric element has been described. Such replacement is described above. Other embodiments are possible. For example, if the present invention is applied to the rotary sensor described in §5, four different driving terminals are prepared in place of the single driving terminal T10 in the circuit diagram of FIG. An AC signal whose phase is shifted by 90 ° may be supplied to the electrodes E1 to E4 via the electric resistance R.

【０１８６】§８．圧電素子に対する配線形態 これまで、励振手段、駆動手段、コリオリ力検出手段、
あるいはこれらの兼用手段として、互いにほぼ平行な第
１の面と第２の面とを有する板状の圧電素子を利用する
実施形態を述べてきた。ここでは、このような板状の圧
電素子を用いた場合に適した配線形態を述べることにす
る。 §8. Wiring form for piezoelectric element Up to now, excitation means, drive means, Coriolis force detection means,
Alternatively, an embodiment has been described in which a plate-shaped piezoelectric element having a first surface and a second surface that are substantially parallel to each other is used as the shared means. Here, a wiring form suitable for using such a plate-like piezoelectric element will be described.

【０１８７】いま、図４３に示すような構成からなる角
速度センサを考える。この角速度センサは、図３０およ
び図３１に示す実施形態（あるいは、§７で述べた実施
形態でもよい）に対応するものであり、支持基板１０の
上面に、兼用圧電素子７０ａおよび重錘体２０ａが順に
積み重ねられ、支持基板１０の下面に、兼用圧電素子７
０ｂおよび重錘体２０ｂが順に積み重ねられた構造を有
している。ただし、図３０および図３１に示す実施形態
とは、兼用圧電素子７０ａ，７０ｂの向きが上下逆にな
っている。具体的には、図４３に示す実施形態の場合、
兼用圧電素子７０ａについては、単一の電極Ｅ０側が上
面、４枚の電極Ｅ１〜Ｅ４側が下面となるように配置さ
れており、兼用圧電素子７０ｂについては、単一の電極
Ｅ０側が下面、４枚の電極Ｅ１〜Ｅ４側が上面となるよ
うに配置されている。このように、多数枚の電極が形成
された面を支持基板１０に向くように配置しているの
は、支持基板１０上の配線の便宜を考慮したためであ
る。Now, consider an angular velocity sensor having a configuration as shown in FIG. This angular velocity sensor corresponds to the embodiment shown in FIGS. 30 and 31 (or may be the embodiment described in §7), and the dual-purpose piezoelectric element 70a and Are sequentially stacked, and the dual-purpose piezoelectric element 7 is provided on the lower surface of the support substrate 10.
0b and the weight body 20b are sequentially stacked. However, the dual-purpose piezoelectric elements 70a and 70b are upside down from the embodiment shown in FIGS. Specifically, in the case of the embodiment shown in FIG.
The combined piezoelectric element 70a is arranged such that the single electrode E0 side is the upper surface and the four electrodes E1 to E4 are the lower surface, and the combined piezoelectric element 70b is that the single electrode E0 side is the lower surface. Are arranged so that the side of the electrodes E1 to E4 becomes the upper surface. The reason why the surface on which a number of electrodes are formed is arranged so as to face the support substrate 10 is in consideration of the convenience of wiring on the support substrate 10.

【０１８８】すなわち、支持基板１０の上面には、図示
のとおり、配線パターンＰａ１が形成されており、支持
基板１０の下面にも、全く同様の配線パターンＰｂ１
（図には現れていない）が形成されている。配線パター
ンＰａ１は、電極Ｅ１〜Ｅ４のそれぞれに対向する配線
用電極と、この配線用電極のための配線層と、によって
構成されている。ここで、配線用電極は、電極Ｅ１〜Ｅ
４と同一形状、同一サイズの扇状パターンであり、配線
層は、これら各配線用電極から支持基板１０の端部へと
伸びる帯状パターンである。支持基板１０上にこのよう
な配線パターンＰａ１，Ｐａ２を形成しておくと、兼用
圧電素子７０ａ，７０ｂ側の電極Ｅ１〜Ｅ４と、支持基
板１０側の各配線用電極とが、互いに電気的に接触する
ような状態で、兼用圧電素子７０ａ，７０ｂを支持基板
１０に接合することができる。たとえば、個々の対向す
る電極間に導電性の接着剤を挟んで、両対向電極を接合
するようにすればよい。このような構成にしておけば、
支持基板１０上に形成した配線層を介して、圧電素子側
の電極Ｅ１〜Ｅ４に対する電気信号の送受を行うことが
できるようになり、配線作業を簡略化することができる
ようになる。That is, the wiring pattern Pa1 is formed on the upper surface of the support substrate 10 as shown in the figure, and the same wiring pattern Pb1 is formed on the lower surface of the support substrate 10 as well.
(Not shown in the figure) are formed. The wiring pattern Pa1 is configured by a wiring electrode facing each of the electrodes E1 to E4, and a wiring layer for the wiring electrode. Here, the wiring electrodes are electrodes E1 to E
4 is a fan-shaped pattern having the same shape and the same size as the wiring pattern 4, and the wiring layer is a band-shaped pattern extending from each of the wiring electrodes to the end of the support substrate 10. When such wiring patterns Pa1 and Pa2 are formed on the support substrate 10, the electrodes E1 to E4 on the dual-purpose piezoelectric elements 70a and 70b and the wiring electrodes on the support substrate 10 are electrically connected to each other. The dual-purpose piezoelectric elements 70a and 70b can be joined to the support substrate 10 in a state where they are in contact with each other. For example, the two opposing electrodes may be joined by sandwiching a conductive adhesive between the individual opposing electrodes. With such a configuration,
Electric signals can be transmitted / received to / from the electrodes E1 to E4 on the piezoelectric element side via the wiring layer formed on the support substrate 10, and the wiring operation can be simplified.

【０１８９】なお、図４３に示す実施形態の場合、兼用
圧電素子７０ａ，７０ｂの電極Ｅ０に対する配線方法が
示されていないが、たとえば、ボンディングワイヤなど
を電極Ｅ０と支持基板１０との間に張ることにより、電
極Ｅ０に対する配線も行うことができる。ただ、圧電素
子が運動することを考えると、電極Ｅ０に対する配線
も、支持基板１０上に形成した配線パターンを利用して
行うことができるようにするのが好ましい。そのために
は、たとえば、圧電素子７０ａの場合であれば、その下
面に、電極Ｅ１〜Ｅ４とは別個に中継電極Ｅｉを形成す
るようにし、上面に形成された電極Ｅ０と、下面に形成
された中継電極Ｅｉとを電気的に接続するための短絡導
電路Ｓ０を形成するようにすればよい。そうすれば、支
持基板１０側の配線パターンを利用して、中継電極Ｅｉ
に対する配線が可能になり、結果的に、電極Ｅ０に対す
る配線が可能になる。In the case of the embodiment shown in FIG. 43, the method of wiring the dual-purpose piezoelectric elements 70a and 70b to the electrode E0 is not shown. Thus, wiring for the electrode E0 can also be performed. However, considering that the piezoelectric element moves, it is preferable that the wiring to the electrode E0 can be performed using the wiring pattern formed on the support substrate 10. For this purpose, for example, in the case of the piezoelectric element 70a, the relay electrode Ei is formed on the lower surface separately from the electrodes E1 to E4, and the electrode E0 formed on the upper surface and the relay electrode Ei formed on the lower surface are formed. What is necessary is just to form the short-circuit conductive path S0 for electrically connecting with the relay electrode Ei. Then, using the wiring pattern on the support substrate 10 side, the relay electrode Ei
, And as a result, wiring to the electrode E0 becomes possible.

【０１９０】このような中継電極Ｅｉおよび短絡導電路
Ｓ０を設けた圧電素子７０ａの側断面図を図４４に、下
面図を図４５に示す。図４４に示す例では、圧電素子７
０ａの中心部において、厚み方向にスルーホールを形成
し、このスルーホール内に短絡導電路Ｓ０を形成してあ
る。圧電素子７０ａの上面に形成された電極Ｅ０は、こ
のスルーホール内の短絡導電路Ｓ０によって、下面に形
成された中継電極Ｅｉと電気的に接続されている。な
お、短絡導電路Ｓ０は、必ずしもスルーホール内に設け
る必要はなく、たとえば、圧電素子７０ａの側面に形成
するようにしてもよい。ただ、図示の例のように、中継
電極Ｅｉを下面の中心部に形成するような場合には、ス
ルーホール内に短絡導電路Ｓ０を設けた方が構造が単純
になる。図４５に示すように、中継電極Ｅｉを中心部に
形成すると、各電極位置の対称性を維持することができ
る。FIG. 44 is a side sectional view of the piezoelectric element 70a provided with such a relay electrode Ei and the short-circuiting conductive path S0, and FIG. 45 is a bottom view thereof. In the example shown in FIG.
At the center of Oa, a through hole is formed in the thickness direction, and a short-circuit conductive path S0 is formed in the through hole. The electrode E0 formed on the upper surface of the piezoelectric element 70a is electrically connected to the relay electrode Ei formed on the lower surface by the short-circuit conductive path S0 in the through hole. The short-circuit conductive path S0 does not necessarily need to be provided in the through-hole, and may be formed on the side surface of the piezoelectric element 70a, for example. However, when the relay electrode Ei is formed at the center of the lower surface as in the illustrated example, the structure becomes simpler when the short-circuit conductive path S0 is provided in the through hole. As shown in FIG. 45, when the relay electrode Ei is formed at the center, the symmetry of each electrode position can be maintained.

【０１９１】圧電素子７０ａ側に、図４５に示すような
中継電極Ｅｉを形成した場合、支持基板１０の上面側に
は、図４６に示すような配線パターンＰａ１を形成して
おけばよい。この配線パターンＰａ１は、４枚の電極Ｅ
１〜Ｅ４に対向する配線用電極Ｐ（Ｅ１）〜Ｐ（Ｅ４）
と、中継電極Ｅｉに対向する配線用電極Ｐ（Ｅｉ）と、
これら各配線用電極を各端子Ｔ（Ｅ１）〜Ｔ（Ｅ４），
Ｔ（Ｅｉ）まで導くための配線層と、によって構成され
ており、各配線用電極Ｐ（Ｅ１）〜Ｐ（Ｅ４），Ｐ（Ｅ
ｉ）は、電極Ｅ１〜Ｅ４，Ｅｉに電気的に接続されるこ
とになる。結局、各端子Ｔ（Ｅ１）〜Ｔ（Ｅ４），Ｔ
（Ｅｉ）を利用して、各電極Ｅ１〜Ｅ４，Ｅｉに対する
電気信号の送受を行うことができる。When a relay electrode Ei as shown in FIG. 45 is formed on the piezoelectric element 70a side, a wiring pattern Pa1 as shown in FIG. 46 may be formed on the upper surface side of the support substrate 10. This wiring pattern Pa1 has four electrodes E
Wiring electrodes P (E1) to P (E4) facing 1 to E4
A wiring electrode P (Ei) facing the relay electrode Ei;
These wiring electrodes are connected to the terminals T (E1) to T (E4),
And a wiring layer for leading to T (Ei), and each wiring electrode P (E1) to P (E4), P (E
i) is electrically connected to the electrodes E1 to E4 and Ei. After all, each terminal T (E1) to T (E4), T
By using (Ei), it is possible to transmit and receive electric signals to and from each of the electrodes E1 to E4 and Ei.

【０１９２】なお、支持基板１０として、開口部や溝部
を有する基板を用いる場合には、基板上に形成する配線
パターンは、これら開口部や溝部を避けるようにして形
成するのが好ましい。たとえば、４箇所に開口部が形成
された支持基板１７の上面図を図４７に示す。この支持
基板１７は、中央部１７Ｃと、外枠を形成するフレーム
部１７Ｆと、これらを相互に接続する４本の架橋部Ｂ１
〜Ｂ４と、によって構成されている。重錘体は中央部１
７Ｃの部分に接続され、フレーム部１７Ｆが装置筐体に
固定される。したがって、重錘体の運動による振動は、
架橋部Ｂ１〜Ｂ４を介してしか外部には伝達されないた
め、振動漏れの効果を向上させることができる。また、
架橋部Ｂ１〜Ｂ４に可撓性をもたせておけば、支持基板
１７を可撓性基板として利用することができる。When a substrate having openings and grooves is used as the support substrate 10, the wiring pattern formed on the substrate is preferably formed so as to avoid these openings and grooves. For example, FIG. 47 shows a top view of the support substrate 17 in which four openings are formed. The support substrate 17 includes a central portion 17C, a frame portion 17F forming an outer frame, and four bridge portions B1 connecting these components to each other.
To B4. Weight body is central part 1
7C, and the frame 17F is fixed to the device housing. Therefore, the vibration due to the motion of the weight body is
Since it is transmitted to the outside only through the bridge portions B1 to B4, the effect of vibration leakage can be improved. Also,
If the bridging portions B1 to B4 have flexibility, the support substrate 17 can be used as a flexible substrate.

【０１９３】この支持基板１７上には、図にハッチング
を施して示すような配線パターンが形成されている。す
なわち、中央部１７Ｃ上には、５枚の配線用電極（図４
６に示す配線用電極Ｐ（Ｅ１）〜Ｐ（Ｅ４），Ｐ（Ｅ
ｉ）に相当）が形成されており、各架橋部Ｂ１〜Ｂ４上
に、これら配線用電極についての配線層が形成されてい
る。On the supporting substrate 17, a wiring pattern is formed as shown by hatching in the figure. That is, five wiring electrodes (FIG. 4) are provided on the central portion 17C.
6, the wiring electrodes P (E1) to P (E4), P (E
i) is formed, and a wiring layer for these wiring electrodes is formed on each of the bridge portions B1 to B4.

【０１９４】§９．支持基板を省いた実施形態 これまで述べてきた実施形態は、図４８に示すように、
ＸＹ平面に沿って配置された支持基板１０と、この支持
基板１０の上面に取り付けられた第１の重錘体Ｗａと、
この支持基板１０の下面に取り付けられた第２の重錘体
Ｗｂと、を用意し、両重錘体Ｗａ，Ｗｂを相互に逆向き
の振動もしくは回転運動をさせながら、重錘体Ｗａ，Ｗ
ｂに作用したコリオリ力を検出し、角速度の検出を行う
角速度センサであった。しかしながら、本発明に係る角
速度センサは、必ずしも支持基板１０を必須の構成要素
として含む必要はない。ここでは、支持基板１０を省い
た実施形態の一例を述べておく。 §9. Embodiment in which the support substrate is omitted The embodiment described so far is, as shown in FIG.
A support substrate 10 arranged along the XY plane, a first weight Wa attached to the upper surface of the support substrate 10,
A second weight Wb attached to the lower surface of the support substrate 10 is prepared.
This is an angular velocity sensor that detects the Coriolis force acting on b and detects the angular velocity. However, the angular velocity sensor according to the present invention does not necessarily need to include the support substrate 10 as an essential component. Here, an example of an embodiment in which the support substrate 10 is omitted will be described.

【０１９５】これまでの実施形態における支持基板１０
は、第１の重錘体Ｗａおよび第２の重錘体Ｗｂを支持す
るための機能を果たしているが、ここで述べる実施形態
では、支持基板１０を用いる代わりに、図４９に示すよ
うに、第１の重錘体Ｗａと第２の重錘体Ｗｂとを直接接
合し、この接合部分をその周囲から支持する支持部材２
００を設け、この支持部材２００の周囲部分を装置筐体
に固定するようにする。The supporting substrate 10 in the above embodiments
Has a function of supporting the first weight Wa and the second weight Wb. In the embodiment described here, instead of using the support substrate 10, as shown in FIG. A support member 2 for directly joining the first weight body Wa and the second weight body Wb and supporting the joined portion from the periphery thereof
00 is provided so that the peripheral portion of the support member 200 is fixed to the apparatus housing.

【０１９６】すなわち、振動式センサの場合であれば、
ＸＹＺ三次元座標系における第１の座標軸まわりの角速
度を検出するために、重心が、この三次元座標系におけ
る第２の座標軸に沿った振動成分を含む往復運動を行う
機能をもった第１の重錘体Ｗａと、重心が、この第２の
座標軸に沿った振動成分を含み、第１の重錘体Ｗａの運
動方向とは逆向きの往復運動を行う機能をもち、第１の
重錘体Ｗａに接合された第２の重錘体Ｗｂと、第１の重
錘体Ｗａあるいは第２の重錘体Ｗｂに対して第３の座標
軸方向に作用するコリオリ力を検出するコリオリ力検出
手段と、第１の重錘体Ｗａと第２の重錘体Ｗｂとの接合
部分をその周囲から支持する支持部材２００と、少なく
とも支持部材２００、第１の重錘体Ｗａ、第２の重錘体
Ｗｂを収容し、支持部材２００の周囲部分を固定する装
置筐体と、によって角速度センサを構成し、コリオリ力
検出手段によって検出されたコリオリ力に基づいて、装
置筐体に作用した第１の座標軸まわりの角速度を検出す
るようにすればよい。That is, in the case of the vibration type sensor,
In order to detect an angular velocity around a first coordinate axis in an XYZ three-dimensional coordinate system, a first center having a function of performing a reciprocating motion including a vibration component along a second coordinate axis in the three-dimensional coordinate system is used. The weight Wa and the center of gravity include a vibration component along the second coordinate axis, and have a function of performing a reciprocating motion in a direction opposite to the motion direction of the first weight Wa, and the first weight Coriolis force detection means for detecting a second weight Wb joined to the body Wa and a Coriolis force acting on the first weight Wa or the second weight Wb in a third coordinate axis direction. And a support member 200 that supports a joint between the first weight Wa and the second weight Wb from the periphery thereof, and at least the support member 200, the first weight Wa, and the second weight A housing housing the body Wb and fixing a peripheral portion of the support member 200. Constitutes an angular velocity sensor, based on the Coriolis force detected by the Coriolis force detection means may be to detect the angular velocity of the first coordinate axis around which acts on the device housing.

【０１９７】同様に、回転式センサの場合であれば、Ｘ
ＹＺ三次元座標系における第１の座標軸まわりの角速度
を検出するために、重心が、この三次元座標系のＸＹ平
面に平行な所定平面に含まれる第１の周回軌道に沿った
回転運動を行う機能をもった第１の重錘体Ｗａと、この
第１の重錘体Ｗａに接合され、重心が、ＸＹ平面に平行
な所定平面に含まれる第２の周回軌道に沿って、第１の
重錘体Ｗａの重心の回転運動とは逆向きで速度が等しい
回転運動を行う機能をもった第２の重錘体Ｗｂと、第１
の重錘体Ｗａあるいは第２の重錘体Ｗｂの重心が、三次
元座標系における第２の座標軸方向に運動している瞬間
に、この重錘体に対して三次元座標系における第３の座
標軸方向に作用するコリオリ力を検出するコリオリ力検
出手段と、第１の重錘体Ｗａと第２の重錘体Ｗｂとの接
合部分をその周囲から支持する支持部材２００と、少な
くとも支持部材２００、第１の重錘体Ｗａ、第２の重錘
体Ｗｂを収容し、支持部材２００の周囲部分を固定する
装置筐体と、によって角速度センサを構成し、コリオリ
力検出手段によって検出されたコリオリ力に基づいて、
装置筐体に作用した第１の座標軸まわりの角速度を検出
するようにすればよい。Similarly, in the case of a rotary sensor, X
In order to detect the angular velocity around the first coordinate axis in the YZ three-dimensional coordinate system, the center of gravity performs a rotational movement along a first orbit included in a predetermined plane parallel to the XY plane of the three-dimensional coordinate system. A first weight body Wa having a function, and a first weight body joined to the first weight body Wa and having a center of gravity along a second orbit included in a predetermined plane parallel to the XY plane. A second weight body Wb having a function of performing a rotational movement in a direction opposite to the rotational movement of the center of gravity of the weight body Wa and having the same speed;
When the center of gravity of the weight Wa or the second weight Wb moves in the direction of the second coordinate axis in the three-dimensional coordinate system, the weight Wa or the third weight in the three-dimensional coordinate system A Coriolis force detecting means for detecting a Coriolis force acting in the coordinate axis direction, a support member 200 for supporting a joint between the first weight Wa and the second weight Wb from the periphery thereof, and at least a support member 200 , A first weight body Wa and a second weight body Wb are accommodated therein, and an apparatus housing for fixing a peripheral portion of the support member 200 constitutes an angular velocity sensor, and Coriolis detected by Coriolis force detecting means. Based on power
What is necessary is just to detect the angular velocity around the first coordinate axis acting on the device housing.

【０１９８】ここで、図４９に示す第１の重錘体Ｗａお
よび第２の重錘体Ｗｂは、これまで述べてきた実施形態
と同様に広義の重錘体であり、その中には、たとえば圧
電素子などで構成された励振手段、駆動手段、コリオリ
力検出手段などが組み込まれていることになる。また、
振動漏れを抑制する効果を高めるためには、これまで述
べてきた実施形態と同様に、第１の重錘体Ｗａと第２の
重錘体Ｗｂとを、同一形状および同一質量の構造体によ
って構成し、三次元座標系のＸＹ平面に関して面対称と
なる位置に配置するのが好ましい。Here, the first weight Wa and the second weight Wb shown in FIG. 49 are weights in a broad sense similarly to the above-described embodiments. For example, an exciting unit, a driving unit, a Coriolis force detecting unit, and the like constituted by a piezoelectric element or the like are incorporated. Also,
In order to enhance the effect of suppressing vibration leakage, the first weight Wa and the second weight Wb are formed by a structure having the same shape and the same mass as in the above-described embodiments. It is preferable to configure and arrange at a position that is plane-symmetric with respect to the XY plane of the three-dimensional coordinate system.

【０１９９】図５０は、支持基板１０の代わりに、第１
の重錘体Ｗａと第２の重錘体Ｗｂとの接合部分をその周
囲から支持する支持部材２００を用いた具体的な実施形
態の斜視図である。この実施形態では、第１の重錘体Ｗ
ａと第２の重錘体Ｗｂとは、ＸＹ平面上の接合面におい
て直接接合されている。そして、支持部材２００は、こ
のＸＹ平面上の接合面の周囲を支持する周囲部材２１０
と、この周囲部材２１０を底板３００に接続する４本の
接続部材２１１〜２１４とによって構成されている。こ
こで、底板３００は、装置筐体に固定されており、両重
錘体Ｗａ，Ｗｂは、支持部材２００によって、底板３０
０上に宙吊りの状態になっている。FIG. 50 shows a structure in which the first
FIG. 9 is a perspective view of a specific embodiment using a support member 200 that supports a joint between the weight Wa and the second weight Wb from the periphery thereof. In this embodiment, the first weight W
a and the second weight body Wb are directly joined at the joining surface on the XY plane. The supporting member 200 is a peripheral member 210 that supports the periphery of the joint surface on the XY plane.
And four connecting members 211 to 214 for connecting the peripheral member 210 to the bottom plate 300. Here, the bottom plate 300 is fixed to the apparatus housing, and both weights Wa and Wb are supported by the support member 200 to form the bottom plate 30.
It is in a suspended state above 0.

【０２００】図５１は、両重錘体Ｗａ，Ｗｂと、周囲部
材２１０との位置関係を示す正断面図である。図示のと
おり、両重錘体Ｗａ，Ｗｂとの接合面はＸＹ平面に位置
しており、周囲部材２１０は、この接合面上において、
両重錘体Ｗａ，Ｗｂを側面から支持している。ここに示
す実施形態の場合、周囲部材２１０および接続部材２１
１〜２１４は、いずれも金属製のワイヤによって構成さ
れている。すなわち、周囲部材２１０は、円柱状の重錘
体Ｗａ，Ｗｂの接合部分の外周を取り巻くような円環状
のワイヤからなり、接続部材２１１〜２１４は、図示の
ようにＬ字型に折れ曲がったワイヤからなる。重錘体Ｗ
ａ，Ｗｂの運動による振動は、この４本のワイヤ２１１
〜２１４を介してのみ外部へと伝達されるため、振動漏
れを抑制する効果は極めて高い。また、４本のワイヤ２
１１〜２１４が可撓性を有するように構成しておけば、
支持部材２００は、これまで述べてきた実施形態におけ
る可撓性をもった支持基板１０と同等の機能を果たすこ
とになり、４本のワイヤ２１１〜２１４の撓み状態を検
出することにより、コリオリ力の検出が可能になる。FIG. 51 is a front sectional view showing the positional relationship between the weights Wa and Wb and the peripheral member 210. As shown in the drawing, the joint surface between the weight bodies Wa and Wb is located on the XY plane, and the peripheral member 210
Both weight bodies Wa and Wb are supported from the side. In the case of the embodiment shown here, the surrounding member 210 and the connecting member 21
Each of 1 to 214 is formed of a metal wire. That is, the peripheral member 210 is formed of an annular wire that surrounds the outer periphery of the joint between the columnar weights Wa and Wb, and the connection members 211 to 214 are L-shaped wires as illustrated. Consists of Weight W
The vibrations caused by the movements of a and Wb are caused by the four wires 211.
Since the vibration is transmitted to the outside only through ２１４214, the effect of suppressing vibration leakage is extremely high. Also, four wires 2
If 11 to 214 are configured to have flexibility,
The support member 200 performs the same function as the flexible support substrate 10 in the above-described embodiment, and detects the bending state of the four wires 211 to 214 to generate the Coriolis force. Can be detected.

【０２０１】§１０．支持基板を圧電素子で構成する実
施形態 これまで述べてきた実施形態のいくつかでは、重錘体を
運動させるための手段として圧電素子を用いる例や、重
錘体に作用するコリオリ力を検出する手段として圧電素
子を用いる例を示した。このように、圧電素子は、本発
明に係る角速度センサを実現する上で、非常に有用な構
成要素になる。ここでは、支持基板自体を圧電素子によ
って構成する実施形態を述べる。 §10. Actually, the supporting substrate is composed of piezoelectric elements.
Embodiments In some of the embodiments described so far, an example in which a piezoelectric element is used as a means for moving a weight body, and an example in which a piezoelectric element is used as a means for detecting Coriolis force acting on the weight body. Indicated. Thus, the piezoelectric element is a very useful component in realizing the angular velocity sensor according to the present invention. Here, an embodiment in which the support substrate itself is configured by a piezoelectric element will be described.

【０２０２】図５２は、圧電素子からなる支持基板を用
いた角速度センサの分解斜視図である。この角速度セン
サは、重錘体２０ａ，２０ｂと板状圧電素子３１０，３
２０とによって構成されている。重錘体２０ａ，２０ｂ
は、これまでの実施形態で用いられていたものと同様
に、角速度検出に十分な質量をもった円柱状の部材であ
り、両者は同一形状および同一質量を有している。一
方、板状圧電素子３１０，３２０は、図示のとおり、重
錘体２０ａ，２０ｂに対する支持基板として機能するこ
とができる円盤状の圧電素子である。ここで、板状圧電
素子３１０，３２０は、全く同一の構造体であり、図示
の状態では、上下の向きが逆になっている。すなわち、
第１の板状圧電素子３１０の上面および第２の板状圧電
素子３２０の下面（図５２には現れていない）には、複
数の個別電極群からなる個別導電層ＥＥＥ０〜ＥＥＥ４
（図５２では、厚みは省略されて描かれている）が形成
されている。図５３は、この個別導電層のメンバーとな
る個々の個別電極ＥＥＥ０〜ＥＥＥ４のパターンを示す
平面図である。図示のとおり、個別電極ＥＥＥ０は、中
央部に形成された円盤状の電極であり、個別電極ＥＥＥ
１〜ＥＥＥ４は、その周囲を取り囲むように形成された
扇状の電極である。各電極からは、それぞれ外側に向か
って配線層が伸びており、各配線層の末端には外部の配
線と接続するための端子が形成されている。FIG. 52 is an exploded perspective view of an angular velocity sensor using a support substrate made of a piezoelectric element. This angular velocity sensor includes weight bodies 20a, 20b and plate-like piezoelectric elements 310, 3
20. Weights 20a, 20b
Is a columnar member having a sufficient mass for angular velocity detection, similar to those used in the above embodiments, and both have the same shape and the same mass. On the other hand, the plate-shaped piezoelectric elements 310 and 320 are disk-shaped piezoelectric elements that can function as a support substrate for the weight bodies 20a and 20b, as illustrated. Here, the plate-like piezoelectric elements 310 and 320 have exactly the same structure, and in the state shown in the drawing, the up and down directions are reversed. That is,
On the upper surface of the first plate-shaped piezoelectric element 310 and the lower surface of the second plate-shaped piezoelectric element 320 (not shown in FIG. 52), individual conductive layers EEE0 to EEE4 each including a plurality of individual electrode groups are provided.
(The thickness is omitted in FIG. 52). FIG. 53 is a plan view showing a pattern of each individual electrode EEE0 to EEE4 which is a member of this individual conductive layer. As illustrated, the individual electrode EEE0 is a disk-shaped electrode formed at the center, and the individual electrode EEE0.
1 to EEE4 are fan-shaped electrodes formed so as to surround the periphery thereof. A wiring layer extends outward from each electrode, and a terminal for connecting to an external wiring is formed at an end of each wiring layer.

【０２０３】一方、第１の板状圧電素子３１０の下面お
よび第２の板状圧電素子３２０の上面には、単一の電極
からなる共通導電層３１１，３２１が形成されている。
これら共通導電層３１１，３２１は、それぞれ板状圧電
素子３１０，３２０の片面全域を覆う導電層となってお
り、個別導電層ＥＥＥ０〜ＥＥＥ４に対向する共通の電
極として機能するとともに、配線層としても機能する。
すなわち、共通導電層３１１，３２１に対する外部から
の配線は、露出した円周面に接続すればよい。なお、板
状圧電素子の表面に、個別導電層ＥＥＥ０〜ＥＥＥ４や
その配線層、あるいは共通導電層３１１，３２１を形成
するには、導電材料を印刷する技術や、スパッタ法など
の技術を利用することができる。On the other hand, on the lower surface of the first plate-shaped piezoelectric element 310 and on the upper surface of the second plate-shaped piezoelectric element 320, common conductive layers 311 and 321 made of a single electrode are formed.
These common conductive layers 311 and 321 are conductive layers that cover the entire area of one surface of the plate-shaped piezoelectric elements 310 and 320, respectively, and function as common electrodes facing the individual conductive layers EEE0 to EEE4 and also as wiring layers. Function.
That is, the external wiring for the common conductive layers 311 and 321 may be connected to the exposed circumferential surface. In order to form the individual conductive layers EEE0 to EEE4 and their wiring layers or the common conductive layers 311 and 321 on the surface of the plate-like piezoelectric element, a technique of printing a conductive material or a technique such as a sputtering method is used. be able to.

【０２０４】実際には、共通導電層３１１と共通導電層
３１２とは互いに接合され、第１の板状圧電素子３１０
と第２の板状圧電素子３２０との２層によって、１枚の
支持基板が構成されることになる。なお、この角速度セ
ンサを動作させるための配線を考慮すると、共通導電層
３１１と共通導電層３１２とは電気的に導通状態となる
形で接合するのが好ましい。続いて、重錘体２０ａが、
第１の板状圧電素子３１０の上面中央部に固定され、重
錘体２０ｂが、第２の板状圧電素子３２０の下面中央部
に固定される。結局、共通導電層３１１と共通導電層３
１２との接合面にＸＹ平面を定義すれば、この実施形態
における支持基板は、ＸＹ平面に関して上下対称の構造
をもった板状圧電素子によって構成されており、しか
も、重錘体２０ａ，２０ｂは、同一形状および同一質量
の部材によって構成されているため、図５２に示されて
いる構造体は、全体として、ＸＹ平面に関して対称な構
造体ということになる。このような対称性は、重錘体の
振動漏れを低減させる上では、非常に効果的である。Actually, the common conductive layer 311 and the common conductive layer 312 are joined to each other, and the first plate-like piezoelectric element 310
One support substrate is constituted by the two layers of the piezoelectric element 320 and the second plate-shaped piezoelectric element 320. Note that in consideration of wiring for operating the angular velocity sensor, it is preferable that the common conductive layer 311 and the common conductive layer 312 be joined in an electrically conductive state. Subsequently, the weight body 20a is
The weight 20b is fixed to the center of the lower surface of the second plate-shaped piezoelectric element 320, and is fixed to the center of the upper surface of the first plate-shaped piezoelectric element 310. As a result, the common conductive layer 311 and the common conductive layer 3
If the XY plane is defined as the joint surface with the XY plane 12, the support substrate in this embodiment is constituted by a plate-like piezoelectric element having a vertically symmetric structure with respect to the XY plane, and the weights 20a and 20b are 52, the structure shown in FIG. 52 is a structure symmetrical with respect to the XY plane as a whole. Such symmetry is very effective in reducing vibration leakage of the weight body.

【０２０５】板状圧電素子３１０，３２０の周囲部分
は、装置筐体に固定される。図５４は、円筒状の装置筐
体４００内に、図５２に示す構成要素をすべて収容した
状態を示す側断面図である（配線層についての図示は省
略されている）。この角速度センサでは、板状圧電素子
３１０，３２０が、これまで述べてきた実施形態におけ
る支持基板としての機能を果たす。ただし、これまで述
べてきた実施形態における支持基板は、単なる受動的な
構成要素として機能しただけであるが、この実施形態に
おける支持基板は、圧電素子によって構成されているた
め、能動的な構成要素として機能することができる。The peripheral portions of the plate-like piezoelectric elements 310 and 320 are fixed to the device housing. FIG. 54 is a side sectional view showing a state where all the components shown in FIG. 52 are accommodated in a cylindrical device housing 400 (illustration of wiring layers is omitted). In this angular velocity sensor, the plate-like piezoelectric elements 310 and 320 function as the support substrate in the embodiments described above. However, the support substrate in the embodiment described so far merely functions as a passive component, but the support substrate in this embodiment is configured by the piezoelectric element, and thus the active component is Can function as

【０２０６】たとえば、板状圧電素子３１０として、図
３に示すような厚み方向への応力に関する分極特性をも
った圧電素子を用いておけば、この板状圧電素子３１０
上面の中央に配置された個別電極ＥＥＥ０と、下面に形
成された共通導電層３１１との間に、交流電圧を印加す
ることにより、板状圧電素子３１０自身を厚み方向に伸
縮運動させることができる。板状圧電素子３２０につい
ても同様に厚み方向に伸縮運動させることができる。も
っとも、個別電極ＥＥＥ０は、板状圧電素子３１０，３
２０の中央部に形成されているため、このような厚み方
向の伸縮運動は、主として、板状圧電素子３１０，３２
０の中央部において生じることになる。別言すれば、板
状圧電素子３１０，３２０の周囲部分には伸縮運動はほ
とんど生じることがなく、装置筐体４００に固定されて
いても支障は生じない。板状圧電素子３１０の伸縮運動
と板状圧電素子３２０の伸縮運動とを同期させれば（す
なわち、両者が同時に伸び、同時に縮むように運動させ
れば）、重錘体２０ａが上方へ移動するときには、重錘
体２０ｂは下方へ移動することになり、これまで述べて
きた実施形態と同様に、２つの重錘体の運動方向を逆向
きにすることができ、装置筐体４００への振動漏れを抑
制することができる。For example, if a piezoelectric element having polarization characteristics regarding stress in the thickness direction as shown in FIG. 3 is used as the plate-shaped piezoelectric element 310,
By applying an AC voltage between the individual electrode EEE0 disposed at the center of the upper surface and the common conductive layer 311 formed on the lower surface, the plate-shaped piezoelectric element 310 itself can be expanded and contracted in the thickness direction. . The plate-shaped piezoelectric element 320 can be similarly expanded and contracted in the thickness direction. However, the individual electrodes EEE0 are the plate-like piezoelectric elements 310, 3
20, the expansion and contraction movement in the thickness direction is mainly caused by the plate-shaped piezoelectric elements 310 and 32.
This occurs at the center of zero. In other words, there is almost no expansion and contraction movement around the plate-like piezoelectric elements 310 and 320, and no problem occurs even when the piezoelectric elements are fixed to the apparatus housing 400. If the expansion and contraction movement of the plate-shaped piezoelectric element 310 and the expansion and contraction movement of the plate-shaped piezoelectric element 320 are synchronized (that is, if both are extended and contracted simultaneously), when the weight body 20a moves upward, The weight body 20b moves downward, so that the movement directions of the two weight bodies can be reversed, as in the above-described embodiments. Can be suppressed.

【０２０７】このように、上下両面の個別電極ＥＥＥ０
と、共通導電層３１１，３１２との間に交流電圧を印加
して、重錘体２０ａ，２０ｂをＺ軸方向に振動させた状
態において、上下両面の個別電極ＥＥＥ１〜ＥＥＥ４
と、共通導電層３１１，３１２との間に発生する電圧を
検出すれば、重錘体２０ａ，２０ｂに作用したコリオリ
力を求めることができる。具体的には、Ｘ軸上に配置さ
れた個別電極ＥＥＥ１，ＥＥＥ２から得られる電気信号
に基づいて、コリオリ力のＸ軸方向成分を求めることが
でき、Ｙ軸上に配置された個別電極ＥＥＥ３，ＥＥＥ４
から得られる電気信号に基づいて、コリオリ力のＹ軸方
向成分を求めることができる。この検出原理について
は、§１で述べた実施形態と同様である。すなわち、重
錘体２０ａ，２０ｂをＺ軸方向に振動させた状態におい
て、重錘体２０ａ，２０ｂに作用するＸ軸方向のコリオ
リ力を検出することによりＹ軸まわりの角速度ωｙを求
め、Ｙ軸方向のコリオリ力を検出することによりＸ軸ま
わりの角速度ωｘを求めることになる。As described above, the upper and lower surfaces of the individual electrodes EEE0
In a state where an AC voltage is applied between the common electrodes 311 and 312 and the weights 20a and 20b are vibrated in the Z-axis direction, the individual electrodes EEE1 to EEE4
And the voltage generated between the common conductive layers 311 and 312, the Coriolis force acting on the weights 20a and 20b can be obtained. Specifically, the X-axis direction component of the Coriolis force can be obtained based on the electric signals obtained from the individual electrodes EEE1 and EEE2 arranged on the X axis, and the individual electrodes EEE3 arranged on the Y axis can be obtained. EEE4
The Y-axis component of the Coriolis force can be obtained based on the electric signal obtained from This detection principle is the same as in the embodiment described in §1. That is, in a state where the weights 20a and 20b are vibrated in the Z-axis direction, an angular velocity ωy about the Y-axis is obtained by detecting the Coriolis force in the X-axis direction acting on the weights 20a and 20b, thereby obtaining the Y-axis. By detecting the Coriolis force in the direction, the angular velocity ωx about the X axis is obtained.

【０２０８】図５５は、別な実施形態に係る板状圧電素
子３３０，３４０の平面図である。ここに示す板状圧電
素子３３０，３４０は、図５３に示す板状圧電素子３１
０，３２０に示されている個別電極ＥＥＥ０〜ＥＥＥ４
の外側に、更に、個別電極ＥＥＥ５〜ＥＥＥ９を付加
し、これに対する配線層を付加したものである。ここ
で、新たに付加された個別電極ＥＥＥ５〜ＥＥＥ９は、
いずれも中央に形成された個別電極ＥＥＥ０に電気的に
接続されており、個別電極ＥＥＥ０と同様に、重錘体２
０ａ，２０ｂをＺ軸方向に振動させるための交流電圧を
供給する用途に利用される。新たに付加された個別電極
ＥＥＥ５〜ＥＥＥ９は、重錘体２０ａ，２０ｂが接合さ
れる位置よりも外側に配置されており、図５４に示す角
速度センサにおける板状圧電素子３１０，３２０の代わ
りに、この図５５に示されている板状圧電素子３３０，
３４０を用いると、板状圧電素子の厚みが伸縮する領域
が更に外側へと広がることになり、重錘体２０ａ，２０
ｂを更に効果的に振動させることができるようになる。
これにより、検出感度を向上させる効果が期待できる。
この実施形態においても、４枚の個別電極ＥＥＥ１〜Ｅ
ＥＥ４を利用してコリオリ力の検出信号を得る点に変わ
りはない。結局、この実施形態では、個別電極ＥＥＥ
０，ＥＥＥ５〜ＥＥＥ９を励振用の電極として利用し、
個別電極ＥＥＥ１〜ＥＥＥ４を検出用の電極として利用
することになる。FIG. 55 is a plan view of plate-like piezoelectric elements 330 and 340 according to another embodiment. The plate-like piezoelectric elements 330 and 340 shown here correspond to the plate-like piezoelectric element 31 shown in FIG.
0,320, the individual electrodes EEE0 to EEE4
In addition, individual electrodes EEE5 to EEE9 are further added to the outside, and a wiring layer for them is added. Here, the newly added individual electrodes EEE5 to EEE9 are:
Each is electrically connected to the individual electrode EEE0 formed at the center, and like the individual electrode EEE0, the weight 2
It is used for supplying an AC voltage for vibrating Oa and 20b in the Z-axis direction. The newly added individual electrodes EEE5 to EEE9 are arranged outside the position where the weights 20a and 20b are joined, and instead of the plate-like piezoelectric elements 310 and 320 in the angular velocity sensor shown in FIG. The plate-like piezoelectric element 330 shown in FIG.
When 340 is used, the area where the thickness of the plate-shaped piezoelectric element expands and contracts further outward, and the weight bodies 20a and 20
b can be more effectively vibrated.
Thereby, the effect of improving the detection sensitivity can be expected.
Also in this embodiment, four individual electrodes EEE1 to EEE1
There is no difference in obtaining a Coriolis force detection signal using EE4. After all, in this embodiment, the individual electrodes EEE
0, EEE5 to EEE9 are used as electrodes for excitation,
The individual electrodes EEE1 to EEE4 will be used as detection electrodes.

【０２０９】もちろん、「支持基板を圧電素子によって
構成する」という着想は、§１で述べた実施形態（重錘
体をＺ軸方向に振動させる形態）への適用のみに限定さ
れるわけではない。たとえば、§４に示す実施形態のよ
うに、重錘体をＸ軸方向に振動させる検出形態を採る場
合、§５に示す実施形態のように、重錘体を回転駆動さ
せる検出形態を採る場合などにも、圧電素子からなる支
持基板を利用することが可能である。Of course, the idea of “the supporting substrate is composed of a piezoelectric element” is not limited to the application to the embodiment described in §1 (the mode in which the weight vibrates in the Z-axis direction). . For example, when a detection mode in which the weight body is vibrated in the X-axis direction is adopted as in the embodiment shown in §4, and in a detection mode in which the weight body is rotationally driven as in the embodiment shown in §5, For example, a support substrate made of a piezoelectric element can be used.

【０２１０】また、「支持基板を圧電素子によって構成
する」という着想は、§７に示す実施形態のように、
「圧電素子上に形成された１枚の電極を、励振駆動用の
電極として用いるとともに、検出用の電極としても用い
る」、という技術と組み合わせることも可能である。た
とえば、図５６は、このような組み合わせを行った実施
形態に用いる板状圧電素子３５０，３６０の平面図であ
る。ここに示す板状圧電素子３５０，３６０は、図５３
に示す板状圧電素子３１０，３２０に示されている個別
電極ＥＥＥ０を取り去り、４枚の個別電極ＥＥＥ１〜Ｅ
ＥＥ４のみを形成したものである。この場合、この４枚
の個別電極ＥＥＥ１〜ＥＥＥ４が、励振駆動用の電極と
検出用の電極との兼用電極として利用されることにな
る。もちろん、このような兼用電極として利用するため
には、§７で述べたように、個別電極ＥＥＥ１〜ＥＥＥ
４と、共通導電層３１１，３１２との間に、電気抵抗を
介して交流電圧を印加する電気回路を用意するととも
に、これらの間に発生する電気信号を電気抵抗を介して
検出する電気回路を用意する必要がある。[0210] The idea of "the supporting substrate is composed of a piezoelectric element" is based on the idea that, as in the embodiment shown in §7,
It is also possible to combine this with the technique of "using one electrode formed on a piezoelectric element as an electrode for excitation drive and also as an electrode for detection". For example, FIG. 56 is a plan view of plate-like piezoelectric elements 350 and 360 used in an embodiment in which such a combination is performed. The plate-like piezoelectric elements 350 and 360 shown here are similar to those shown in FIG.
The individual electrodes EEE0 shown in the plate-like piezoelectric elements 310 and 320 shown in FIG.
Only EE4 is formed. In this case, the four individual electrodes EEE1 to EEE4 are used as electrodes for both excitation drive and detection. Of course, as described in §7, the individual electrodes EEE1 to EEE1 need to be used as such dual-purpose electrodes.
4 and the common conductive layers 311 and 312, an electric circuit for applying an AC voltage via an electric resistor is prepared, and an electric circuit for detecting an electric signal generated between them via the electric resistance is provided. It is necessary to prepare.

【０２１１】図５７は、圧電素子を支持基板として利用
した別な実施形態の側断面図である。この実施形態で
は、単一の板状圧電素子３７０が支持基板として利用さ
れている。図５８は、この板状圧電素子３７０の上面図
である。図示のとおり、この板状圧電素子３７０の上面
には、４ヶ所に分散して配置された検出用電極群３７１
〜３７８と１枚の板状電極３７９とが形成されている。
なお、図５７の側断面図には、板状電極３７９は示され
ているが、検出用電極群３７１〜３７８については形状
が複雑なため図示を省略してある。FIG. 57 is a side sectional view of another embodiment using a piezoelectric element as a support substrate. In this embodiment, a single plate-like piezoelectric element 370 is used as a support substrate. FIG. 58 is a top view of the plate-shaped piezoelectric element 370. As shown in the figure, on the upper surface of the plate-shaped piezoelectric element 370, a detection electrode group 371 dispersedly arranged at four positions is provided.
To 378 and one plate-like electrode 379 are formed.
Although the plate-like electrode 379 is shown in the side sectional view of FIG. 57, the detection electrode groups 371 to 378 are not shown because of their complicated shape.

【０２１２】板状電極３７９は円盤状の電極であり、板
状圧電素子３７０の中心位置に配置されている。一方、
４組の検出用電極群は、この板状電極３７９の周囲部分
に配置され、Ｘ軸正の領域に配置された第１の検出用電
極群３７１，３７２と、Ｙ軸正の領域に配置された第２
の検出用電極群３７３，３７４と、Ｘ軸負の領域に配置
された第３の検出用電極群３７５，３７６と、Ｙ軸負の
領域に配置された第４の検出用電極群３７７，３７８
と、によって構成されている。ここで、各検出用電極群
は、いずれも第１の指状電極群と第２の指状電極群とに
よって構成されている。すなわち、Ｘ軸正の領域に配置
された第１の検出用電極群は、第１の指状電極群３７１
と第２の指状電極群３７２とによって構成されており、
Ｙ軸正の領域に配置された第２の検出用電極群は、第１
の指状電極群３７３と第２の指状電極群３７４とによっ
て構成されており、Ｘ軸負の領域に配置された第３の検
出用電極群は、第１の指状電極群３７５と第２の指状電
極群３７６とによって構成されており、Ｙ軸負の領域に
配置された第４の検出用電極群は、第１の指状電極群３
７７と第２の指状電極群３７８とによって構成されてい
る。The plate-shaped electrode 379 is a disk-shaped electrode, and is arranged at the center of the plate-shaped piezoelectric element 370. on the other hand,
The four detection electrode groups are arranged around the plate-shaped electrode 379, and the first detection electrode groups 371 and 372 arranged in the X-axis positive region and the Y-axis positive region. The second
, The third detection electrode groups 375 and 376 arranged in the negative area of the X-axis, and the fourth detection electrode groups 377 and 378 arranged in the negative area of the Y-axis.
And is constituted by. Here, each of the detection electrode groups includes a first finger electrode group and a second finger electrode group. That is, the first detection electrode group arranged in the X-axis positive region is the first finger electrode group 371.
And a second finger electrode group 372,
The second detection electrode group disposed in the Y-axis positive region includes the first detection electrode group.
The third detection electrode group arranged in the negative region of the X-axis includes the first finger electrode group 375 and the third finger electrode group 375. The second finger-shaped electrode group 376 includes a first finger-shaped electrode group 3 and a fourth detection electrode group disposed in the Y-axis negative region.
77 and a second finger electrode group 378.

【０２１３】ここで、個々の指状電極群は互いにほぼ平
行な２本の円弧形指状電極（座標系の原点Ｏを中心とし
た同心円の円周方向に沿った太線円弧部分）と、これら
の２本の円弧形指状電極を電気的に接続するための、配
線層（Ｘ軸もしくはＹ軸に沿った太線直線部分）とによ
って構成されている。この配線層は、更に、板状圧電素
子３７０の外周近傍に設けられた端子Ｔに接続されてい
る。また、第１の指状電極群を構成する２本の指状電極
と第２の指状電極群を構成する２本の指状電極とは、交
互に組み合わさるように配置されている。たとえば、第
１の指状電極群３７１を構成する２本の指状電極と第２
の指状電極群３７２を構成する２本の指状電極とは、Ｘ
軸の正の部分を横切るように交互に配置されている。Here, each finger-shaped electrode group is composed of two arc-shaped finger-like electrodes substantially parallel to each other (a thick-line arc portion along the circumference of a concentric circle centered on the origin O of the coordinate system). A wiring layer (a thick linear portion along the X-axis or the Y-axis) for electrically connecting these two arc-shaped finger electrodes is formed. This wiring layer is further connected to a terminal T provided near the outer periphery of the plate-shaped piezoelectric element 370. Further, two finger electrodes constituting the first finger electrode group and two finger electrodes constituting the second finger electrode group are arranged so as to be alternately combined. For example, two finger electrodes forming the first finger electrode group 371 and the second finger electrode
The two finger electrodes that constitute the finger electrode group 372 of FIG.
They are arranged alternately across the positive part of the axis.

【０２１４】なお、ここでは、それぞれ２本の円弧形指
状電極をもった指状電極群を形成した例を示したが、３
本以上の指状電極をもった指状電極群を形成してもかま
わない。要するに、第１の指状電極群と第２の指状電極
群とは、それぞれ複数の指状電極をもち、これらが交互
に組み合わさるように配置されるようにすればよい。ま
た、個々の指状電極は必ずしも円弧形のものにする必要
はなく、線分状のものでもかまわない。ただし、検出感
度を高める上では、細長い指状電極を、コリオリ力検出
方向に対してほぼ垂直に伸びるように配置するのが好ま
しい。図５８に示す例の場合、Ｘ軸上に配置された指状
電極群３７１，３７２，３７５，３７６の指状電極部分
は、いずれもＸ軸方向に作用するコリオリ力を検出する
ための電極であるため、Ｘ軸に対してほぼ垂直に伸びる
ように配置されており、Ｙ軸上に配置された指状電極群
３７３，３７４，３７７，３７８の指状電極部分は、い
ずれもＹ軸方向に作用するコリオリ力を検出するための
電極であるため、Ｙ軸に対してほぼ垂直に伸びるように
配置されている。Here, an example is shown in which a finger electrode group having two arc-shaped finger electrodes is formed.
A finger-like electrode group having more than two finger-like electrodes may be formed. In short, the first finger electrode group and the second finger electrode group may have a plurality of finger electrodes, respectively, and may be arranged so as to be alternately combined. Also, the individual finger electrodes need not necessarily be arc-shaped, but may be line-shaped. However, in order to enhance the detection sensitivity, it is preferable to dispose the elongated finger electrodes so as to extend substantially perpendicular to the Coriolis force detection direction. In the case of the example shown in FIG. 58, the finger-like electrode portions of the finger-like electrode groups 371, 372, 375, and 376 arranged on the X-axis are electrodes for detecting Coriolis force acting in the X-axis direction. Therefore, the finger-like electrode portions of the finger-like electrode groups 373, 374, 377, and 378 arranged on the Y-axis are arranged so as to extend substantially perpendicularly to the X-axis. Since it is an electrode for detecting the acting Coriolis force, it is arranged to extend substantially perpendicularly to the Y axis.

【０２１５】図には示されていないが、板状圧電素子３
７０の下面には、図５８に示す上面と全く同等の構成要
素（検出用電極群３７１〜３７８および板状電極３７
９）が形成されている。そして、この板状圧電素子３７
０の上面中央および下面中央には、図５７の側断面図に
示されているように、重錘体２０ａおよび２０ｂが接合
され、板状圧電素子３７０の周囲部分は、円筒状の装置
筐体４００に固定される。ここで、重錘体２０ａ，２０
ｂは、同一形状および同一質量をもった円柱状の部材で
ある。板状圧電素子３７０の厚み方向の中心位置にＸＹ
平面を定義すれば、装置筐体４００内に収容された構造
体は、ＸＹ平面に関して対称になる。Although not shown in the figure, the plate-like piezoelectric element 3
On the lower surface of 70, the components (detection electrode groups 371 to 378 and plate electrode 37
9) is formed. The plate-like piezoelectric element 37
As shown in the side sectional view of FIG. 57, weight bodies 20a and 20b are joined to the center of the upper surface and the center of the lower surface of the piezoelectric element 370. Fixed to 400. Here, the weights 20a, 20
b is a columnar member having the same shape and the same mass. XY at the center of the plate-shaped piezoelectric element 370 in the thickness direction.
When a plane is defined, the structure housed in the device housing 400 is symmetric with respect to the XY plane.

【０２１６】この実施形態の動作原理は、§１で述べた
実施形態の動作原理と同等である。すなわち、重錘体２
０ａ，２０ｂをＺ軸方向に振動させた状態において、こ
の重錘体２０ａ，２０ｂに作用するＸ軸方向のコリオリ
力を検出することによりＹ軸まわりの角速度ωｙを求
め、Ｙ軸方向のコリオリ力を検出することによりＸ軸ま
わりの角速度ωｘを求める。そのためには、板状圧電素
子３７０の両面に形成された一対の板状電極３７９間に
交流電圧を印加することにより、板状圧電素子３７０の
中央部分の厚みを伸縮させ、重錘体をＺ軸方向に往復運
動させた状態において、検出用電極群３７１〜３７８を
利用して、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に作用したコリオリ
力を検出すればよい。コリオリ力の検出を行うには、各
検出用電極群を構成する第１の指状電極群と第２の指状
電極群との間に発生する電気信号を測定すればよい。た
とえば、Ｘ軸方向に作用したコリオリ力を検出するに
は、Ｘ軸正領域に配置された第１の指状電極群３７１と
第２の指状電極群３７２との間に発生する電気信号と、
Ｘ軸負領域に配置された第１の指状電極群３７５と第２
の指状電極群３７６との間に発生する電気信号と、を利
用すればよい。The operation principle of this embodiment is the same as the operation principle of the embodiment described in §1. That is, the weight body 2
In a state where Oa and 20b are vibrated in the Z-axis direction, by detecting the Coriolis force in the X-axis direction acting on the weights 20a and 20b, the angular velocity ωy around the Y-axis is obtained, and the Coriolis force in the Y-axis direction is obtained. Is detected, an angular velocity ωx about the X axis is obtained. For this purpose, an AC voltage is applied between a pair of plate-like electrodes 379 formed on both sides of the plate-like piezoelectric element 370 to expand and contract the thickness of the central portion of the plate-like piezoelectric element 370, and to move the weight body in the Z direction. In a state of reciprocating in the axial direction, the Coriolis force acting in the X-axis direction and the Y-axis direction may be detected by using the detection electrode groups 371 to 378. In order to detect the Coriolis force, an electric signal generated between the first finger electrode group and the second finger electrode group constituting each detection electrode group may be measured. For example, in order to detect the Coriolis force acting in the X-axis direction, an electric signal generated between the first finger-shaped electrode group 371 and the second finger-shaped electrode group 372 disposed in the X-axis positive region is determined. ,
The first finger-like electrode group 375 and the second finger-like electrode group
And an electric signal generated between the finger-shaped electrode group 376 of the above.

【０２１７】重錘体２０ａ，２０ｂにＸ軸方向のコリオ
リ力あるいはＹ軸方向のコリオリ力が作用すると、板状
圧電素子３７０に撓みが生じることになり、作用したコ
リオリ力に応じて、板状圧電素子３７０の特定の表面部
分はＸ軸方向あるいはＹ軸方向に伸びたり、縮んだりす
る。このような部分的な伸び縮みは、板状圧電素子３７
０内に部分的な応力を生じさせ、各部分に配置された一
対の指状電極群間に所定の電圧を生じさせる。したがっ
て、各部分に配置された指状電極群間の電圧を測定すれ
ば、Ｘ軸方向に作用したコリオリ力あるいはＹ軸方向に
作用したコリオリ力を求めることができる。このような
原理に基づいてコリオリ力を求める具体的な方法は、た
とえば、特開２０００−１６２２３５号公報などに開示
されている。When a Coriolis force in the X-axis direction or a Coriolis force in the Y-axis direction acts on the weight bodies 20a, 20b, the plate-shaped piezoelectric element 370 is bent, and the plate-shaped piezoelectric element 370 is bent in accordance with the applied Coriolis force. A specific surface portion of the piezoelectric element 370 expands or contracts in the X-axis direction or the Y-axis direction. Such partial expansion and contraction is caused by the plate-like piezoelectric element 37.
A partial stress is generated within the zero, and a predetermined voltage is generated between a pair of finger-like electrode groups arranged in each part. Therefore, by measuring the voltage between the finger-shaped electrode groups arranged in each part, the Coriolis force acting in the X-axis direction or the Coriolis force acting in the Y-axis direction can be obtained. A specific method for obtaining the Coriolis force based on such a principle is disclosed in, for example, JP-A-2000-162235.

【０２１８】なお、この図５７および図５８に示す実施
形態に用いる板状圧電素子３７０は、板状電極３７９が
形成される中心部分については、図３に示すような分極
特性が顕著となるような分極処理を施し、検出用電極群
３７１〜３７８が形成される周囲部分については、図２
１に示すような分極特性が顕著となるような分極処理を
施しておくのが好ましい。これは、重錘体２０ａ，２０
ｂをＺ軸方向に振動させるという目的のためには、図３
に示すような垂直方向の応力に敏感な分極特性をもたせ
ておくのが好ましく、同一表面上に形成された一対の指
状電極群間の電圧測定によりコリオリ力を検出するとい
う目的のためには、図２１に示すような水平方向の応力
に敏感な分極特性をもたせておくのが好ましいからであ
る。The plate-like piezoelectric element 370 used in the embodiment shown in FIGS. 57 and 58 has a remarkable polarization characteristic as shown in FIG. 3 in the central portion where the plate-like electrode 379 is formed. FIG.
It is preferable to perform a polarization treatment such that the polarization characteristics as shown in FIG. These are the weights 20a, 20
For the purpose of vibrating b in the Z-axis direction, FIG.
It is preferable to have a polarization characteristic sensitive to vertical stress as shown in the following.For the purpose of detecting the Coriolis force by measuring the voltage between a pair of finger electrodes formed on the same surface, This is because it is preferable to provide a polarization characteristic sensitive to horizontal stress as shown in FIG.

【０２１９】以上、この§１０では、支持基板を圧電素
子で形成する実施形態を述べたが、この§１０で述べた
実施形態の第１の技術思想は、要するに、支持基板を圧
電素子によって構成し、この圧電素子からなる支持基板
に交流電圧を印加して周期的に変形させることにより重
錘体を往復運動または回転運動させることができるよう
にし、支持基板自身を利用して励振手段または駆動手段
を構成するという点にあり、第２の技術思想は、要する
に、支持基板を圧電素子によって構成し、この圧電素子
からなる支持基板が撓むことにより発生する電圧に基づ
いて、作用したコリオリ力を検出できるようにし、支持
基板自身を利用してコリオリ力検出手段を構成するとい
う点にある。上述の実施形態では、この２つの技術思想
を融合させ、圧電素子からなる支持基板を利用して、励
振手段または駆動手段と、コリオリ力検出手段と、を構
成しているが、もちろん、いずれか一方の技術思想だけ
を利用してもかまわない。たとえば、圧電素子からなる
支持基板によって重錘体の運動だけを行わせるように
し、コリオリ力の検出は別な方法で行うようにすること
もできるし、逆に、重錘体の運動を別な方法で行うよう
にし、コリオリ力の検出を圧電素子からなる支持基板に
よって行うようにすることもできる。As described above, in the embodiment, the embodiment in which the support substrate is formed by the piezoelectric element has been described. However, the first technical idea of the embodiment described in the embodiment is that the support substrate is constituted by the piezoelectric element. Then, by applying an AC voltage to the supporting substrate made of the piezoelectric element and periodically deforming the weight, the weight body can be reciprocated or rotated, and the exciting means or the driving unit is driven by using the supporting substrate itself. The second technical idea is that the supporting substrate is composed of a piezoelectric element, and the Coriolis force applied based on the voltage generated by the bending of the supporting substrate composed of the piezoelectric element. And the Coriolis force detecting means is constituted by using the support substrate itself. In the above-described embodiment, the two technical ideas are combined, and the excitation unit or the driving unit and the Coriolis force detection unit are configured using the supporting substrate made of the piezoelectric element. Only one of the technical ideas may be used. For example, only the movement of the weight body may be performed by the support substrate made of the piezoelectric element, and the Coriolis force may be detected by another method. Conversely, the movement of the weight body may be differently performed. Alternatively, the Coriolis force may be detected by a support substrate made of a piezoelectric element.

【０２２０】[0220]

【発明の効果】以上のとおり、本発明に係る角速度セン
サによれば、重錘体の振動漏れを低減させ、測定精度を
より高めることができる。As described above, according to the angular velocity sensor according to the present invention, the vibration leakage of the weight body can be reduced, and the measurement accuracy can be further improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明に係る角速度センサの基本原理を示す振
動システムの側断面図である。FIG. 1 is a side sectional view of a vibration system showing a basic principle of an angular velocity sensor according to the present invention.

【図２】図１の振動システムで利用されている駆動用圧
電素子３０およびその駆動系の模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a driving piezoelectric element 30 used in the vibration system of FIG. 1 and a driving system thereof.

【図３】図１の振動システムで利用されている駆動用圧
電素子３０の分極特性を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating polarization characteristics of a driving piezoelectric element 30 used in the vibration system of FIG. 1;

【図４】多層構造をもった圧電素子を駆動用圧電素子と
して用いる模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram in which a piezoelectric element having a multilayer structure is used as a driving piezoelectric element.

【図５】図１に示す振動システムにおけるコリオリ力発
生の原理を示す座標図である。FIG. 5 is a coordinate diagram showing the principle of generation of Coriolis force in the vibration system shown in FIG.

【図６】図１に示す振動システムにＸ軸方向コリオリ力
が加わった第１の状態を示す側断面図である。FIG. 6 is a side sectional view showing a first state in which an X-axis direction Coriolis force is applied to the vibration system shown in FIG. 1;

【図７】図１に示す振動システムにＸ軸方向コリオリ力
が加わった第２の状態を示す側断面図である。7 is a side sectional view showing a second state in which an X-axis direction Coriolis force is applied to the vibration system shown in FIG. 1;

【図８】図１に示す振動システムを励振させるために用
いる交流駆動信号を示す波形図である。FIG. 8 is a waveform diagram showing an AC drive signal used to excite the vibration system shown in FIG. 1;

【図９】本発明に係るＺ軸方向振動式角速度センサの具
体的な実施形態を示す側断面図である。FIG. 9 is a side sectional view showing a specific embodiment of a Z-axis vibration type angular velocity sensor according to the present invention.

【図１０】図９に示す角速度センサの支持基板１０の上
方に配置された重錘体Ｗａの構成を示す分解斜視図であ
る。FIG. 10 is an exploded perspective view showing a configuration of a weight body Wa disposed above a support substrate 10 of the angular velocity sensor shown in FIG.

【図１１】図１０に示す駆動用圧電素子３０ａの上面図
(a) および下面図(b) である。11 is a top view of the driving piezoelectric element 30a shown in FIG.
(a) and a bottom view (b).

【図１２】図１０に示す検出用圧電素子７０ａの上面図
(a) および下面図(b) である。12 is a top view of the detecting piezoelectric element 70a shown in FIG.
(a) and a bottom view (b).

【図１３】支持基板１０が可撓性を有する場合のＺ軸方
向振動式角速度センサの動作を説明する側断面図であ
る。FIG. 13 is a side sectional view for explaining the operation of the Z-axis vibration type angular velocity sensor when the support substrate 10 has flexibility.

【図１４】作用したコリオリ力を容量素子で検出する第
１の実施形態に係る角速度センサの側断面図である。FIG. 14 is a side sectional view of the angular velocity sensor according to the first embodiment in which the applied Coriolis force is detected by a capacitive element.

【図１５】図１４に示す検出用基板８０の上面図であ
る。15 is a top view of the detection substrate 80 shown in FIG.

【図１６】作用したコリオリ力を容量素子で検出する第
２の実施形態に係る角速度センサの側断面図である。FIG. 16 is a side sectional view of an angular velocity sensor according to a second embodiment in which an applied Coriolis force is detected by a capacitive element.

【図１７】本発明において、可撓性を有する支持基板と
して利用するのに適した基板の一例を示す上面図であ
る。FIG. 17 is a top view illustrating an example of a substrate suitable for being used as a flexible supporting substrate in the present invention.

【図１８】本発明において、可撓性を有する支持基板と
して利用するのに適した基板の別な一例を示す上面図で
ある。FIG. 18 is a top view showing another example of a substrate suitable for being used as a flexible supporting substrate in the present invention.

【図１９】作用したコリオリ力を圧電素子で検出する第
１の実施形態に係る角速度センサの側断面図である。FIG. 19 is a side cross-sectional view of the angular velocity sensor according to the first embodiment in which an applied Coriolis force is detected by a piezoelectric element.

【図２０】図１９に示す検出用圧電素子９０ａの上面図
である。20 is a top view of the detection piezoelectric element 90a shown in FIG.

【図２１】図１９に示す検出用圧電素子９０ａ，９０ｂ
の分極特性を示す図である。FIG. 21 is a diagram illustrating the detection piezoelectric elements 90a and 90b shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing polarization characteristics of the hologram.

【図２２】作用したコリオリ力を圧電素子で検出する第
２の実施形態に係る角速度センサの側断面図である。FIG. 22 is a side cross-sectional view of an angular velocity sensor according to a second embodiment in which an applied Coriolis force is detected by a piezoelectric element.

【図２３】図２２に示す支持基板１０およびその上方に
配置された構成要素の上面図である。FIG. 23 is a top view of the support substrate 10 shown in FIG. 22 and components arranged thereon.

【図２４】図２２に示す支持基板１０およびその下方に
配置された構成要素の下面図である。FIG. 24 is a bottom view of the support substrate 10 shown in FIG. 22 and components disposed below the support substrate 10;

【図２５】作用したコリオリ力をピエゾ抵抗素子で検出
する実施形態に係る角速度センサの側断面図である。FIG. 25 is a side sectional view of an angular velocity sensor according to an embodiment in which an applied Coriolis force is detected by a piezoresistive element.

【図２６】図２５に示す支持基板１２０の上面図であ
る。26 is a top view of the support substrate 120 shown in FIG.

【図２７】本発明に係るＸ軸方向振動式角速度センサに
おけるコリオリ力発生の原理を示す座標図である。FIG. 27 is a coordinate diagram showing the principle of generation of a Coriolis force in an X-axis vibration type angular velocity sensor according to the present invention.

【図２８】本発明に係るＸ軸方向振動式角速度センサに
Ｙ軸方向コリオリ力が加わった状態を示す第１の側断面
図（ＸＺ断面図）である。FIG. 28 is a first side sectional view (XZ sectional view) showing a state in which a Y-axis direction Coriolis force is applied to the X-axis vibration type angular velocity sensor according to the present invention.

【図２９】本発明に係るＸ軸方向振動式角速度センサに
Ｙ軸方向コリオリ力が加わった状態を示す第２の側断面
図（ＹＺ断面図）である。FIG. 29 is a second side sectional view (YZ sectional view) showing a state in which a Y-axis direction Coriolis force is applied to the X-axis direction vibration type angular velocity sensor according to the present invention.

【図３０】本発明に係るＸ軸方向振動式角速度センサの
一実施形態の構成を示す側断面図である。FIG. 30 is a side sectional view showing the configuration of an embodiment of an X-axis vibration type angular velocity sensor according to the present invention.

【図３１】図３０に示す角速度センサの支持基板１０の
上方に配置された重錘体Ｗａの構成を示す分解斜視図で
ある。31 is an exploded perspective view showing a configuration of a weight body Wa disposed above the support substrate 10 of the angular velocity sensor shown in FIG.

【図３２】図３１に示す駆動用圧電素子７５ａの上面図
(a) および下面図(b) である。FIG. 32 is a top view of the driving piezoelectric element 75a shown in FIG. 31;
(a) and a bottom view (b).

【図３３】本発明に係る回転式角速度センサの基本原理
を示す座標図である。FIG. 33 is a coordinate diagram showing the basic principle of the rotary angular velocity sensor according to the present invention.

【図３４】本発明に係る回転式角速度センサの一実施形
態の構成を示す側断面図である。FIG. 34 is a side sectional view showing a configuration of an embodiment of a rotary angular velocity sensor according to the present invention.

【図３５】図３４に示す角速度センサの支持基板１０の
上方に配置された重錘体Ｗａの構成を示す分解斜視図で
ある。35 is an exploded perspective view illustrating a configuration of a weight body Wa disposed above the support substrate 10 of the angular velocity sensor illustrated in FIG. 34.

【図３６】図３４に示す検出用圧電素子３５ａの上面図
(a) および下面図(b) である。36 is a top view of the detecting piezoelectric element 35a shown in FIG.
(a) and a bottom view (b).

【図３７】図３４に示す角速度センサにおける重錘体を
回転駆動させるために供給する交流駆動信号を示す波形
図である。FIG. 37 is a waveform diagram showing an AC drive signal supplied to rotate the weight body in the angular velocity sensor shown in FIG. 34.

【図３８】図３４に示す角速度センサにおける重錘体の
重心が移動する円軌道を示す平面図である。38 is a plan view showing a circular orbit on which the center of gravity of the weight body moves in the angular velocity sensor shown in FIG. 34.

【図３９】図３４に示す角速度センサにおける各軸まわ
りの角速度ωｘ，ωｙ，ωｚを検出する方法を示す表で
ある。39 is a table showing a method for detecting angular velocities ωx, ωy, ωz around respective axes in the angular velocity sensor shown in FIG. 34.

【図４０】駆動機能と検出機能との双方を備える兼用圧
電素子の動作原理を説明する側断面図および回路図であ
る。FIG. 40 is a side sectional view and a circuit diagram illustrating the operating principle of a dual-purpose piezoelectric element having both a driving function and a detecting function.

【図４１】図４０に示す回路における端子Ｔ１，Ｔ２間
に出力される検出信号波形を示す図である。FIG. 41 is a diagram showing a detection signal waveform output between terminals T1 and T2 in the circuit shown in FIG. 40;

【図４２】駆動機能と検出機能との双方を備える兼用圧
電素子についての具体的な回路を示す回路図である。FIG. 42 is a circuit diagram showing a specific circuit of a dual-purpose piezoelectric element having both a driving function and a detecting function.

【図４３】圧電素子と支持基板との間の配線方法の一例
を示す実施形態の斜視図である。FIG. 43 is a perspective view of an embodiment showing an example of a wiring method between a piezoelectric element and a support substrate.

【図４４】圧電素子の上下両面の電極を、スルーホール
を介して短絡した状態を示す側断面図である。FIG. 44 is a side sectional view showing a state in which electrodes on both upper and lower surfaces of the piezoelectric element are short-circuited via through holes.

【図４５】図４４に示す圧電素子の下面図である。FIG. 45 is a bottom view of the piezoelectric element shown in FIG. 44.

【図４６】図４５に示す圧電素子側の各電極に対向する
配線用電極を有する支持基板側の配線パターンを示す平
面図である。46 is a plan view showing a wiring pattern on a support substrate side having wiring electrodes opposed to the respective electrodes on the piezoelectric element side shown in FIG. 45.

【図４７】開口部を有する支持基板およびその上に形成
された配線パターンを示す平面図である。FIG. 47 is a plan view showing a support substrate having an opening and a wiring pattern formed thereon.

【図４８】支持基板１０を利用した実施形態の基本構成
を示す斜視図である。FIG. 48 is a perspective view showing a basic configuration of an embodiment using a support substrate 10.

【図４９】支持基板１０の代わりに支持部材２００を利
用した実施形態の基本構成を示す斜視図である。FIG. 49 is a perspective view showing a basic configuration of an embodiment using a support member 200 instead of the support substrate 10.

【図５０】ワイヤからなる支持部材２００を用いた具体
的な実施形態の斜視図である。FIG. 50 is a perspective view of a specific embodiment using a support member 200 made of a wire.

【図５１】図５０に示す両重錘体Ｗａ，Ｗｂと、周囲部
材２１０との位置関係を示す正断面図である。FIG. 51 is a front sectional view showing a positional relationship between both weight bodies Wa and Wb shown in FIG. 50 and a peripheral member 210;

【図５２】圧電素子からなる支持基板を用いた角速度セ
ンサの一例を示す分解斜視図である（個別導電層ＥＥＥ
０〜ＥＥＥ４の厚みは省略されて描かれている）。FIG. 52 is an exploded perspective view showing an example of an angular velocity sensor using a support substrate made of a piezoelectric element (individual conductive layer EEE).
0 to EEE4 are omitted in the drawing).

【図５３】図５２に示す角速度センサにおける板状圧電
素子３１０，３２０の平面図である。FIG. 53 is a plan view of plate-like piezoelectric elements 310 and 320 in the angular velocity sensor shown in FIG. 52.

【図５４】図５２に示す角速度センサの側断面図である
（配線層についての図示は省略されている）。FIG. 54 is a side sectional view of the angular velocity sensor shown in FIG. 52 (illustration of a wiring layer is omitted);

【図５５】図５３に示す板状圧電素子３１０，３２０の
変形例を示す平面図である。FIG. 55 is a plan view showing a modification of the plate-like piezoelectric elements 310 and 320 shown in FIG. 53.

【図５６】図５３に示す板状圧電素子３１０，３２０の
別な変形例を示す平面図である。FIG. 56 is a plan view showing another modification of the plate-like piezoelectric elements 310 and 320 shown in FIG. 53.

【図５７】圧電素子からなる支持基板を用いた角速度セ
ンサの別な一例を示す側断面図である（検出用電極群３
７１〜３７８についての図示は省略されている）。FIG. 57 is a side sectional view showing another example of an angular velocity sensor using a support substrate made of a piezoelectric element (detection electrode group 3);
Illustrations of 71 to 378 are omitted).

【図５８】図５７に示す角速度センサにおける板状圧電
素子３７０の平面図である。58 is a plan view of a plate-like piezoelectric element 370 in the angular velocity sensor shown in FIG. 57.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０，１５，１６，１７…支持基板 １７Ｃ…中央部 １７Ｆ…フレーム部 ２０ａ，２０ｂ…重錘体（狭義） ３０，３０ａ，３０ｂ…駆動用圧電素子 ３０α，３０β…積層用圧電素子 ３５ａ，３５ｂ…検出用圧電素子 ３８…兼用圧電素子 ４０…装置筐体 ５０，５１，５２…交流電源 ６０ａ，６０ｂ…絶縁部材 ７０ａ，７０ｂ…検出用圧電素子／駆動用圧電素子／兼
用圧電素子 ７５ａ…駆動用圧電素子 ８０，８０ａ，８０ｂ…検出用基板 ９０，９０ａ，９０ｂ…検出用圧電素子 １００…補助基板 １１０…検出用圧電素子 １２０…支持基板 １３０…台座 １４０…装置筐体 ２００…支持部材 ２１０…周囲部材（ワイヤ） ２１１〜２１４…接続部材（ワイヤ） ３００…底板 ３１０…板状圧電素子 ３１１…共通導電層 ３２０…板状圧電素子 ３２１…共通導電層 ３３０，３４０，３５０，３６０，３７０…板状圧電素
子 ３７１〜３７８…指状電極群 ３７９…板状電極 ４００…装置筐体 Ｂ１〜Ｂ４…架橋部 Ｃ８１〜Ｃ８４…容量素子 Ｅ０，Ｅ１〜Ｅ４…電極 Ｅ１０…電極（導電性の支持基板１０） Ｅ３１，Ｅ３２，Ｅ３３…電極 Ｅ３１ａ，Ｅ３２ａ，Ｅ３１ｂ，Ｅ３２ｂ…電極 Ｅ７０，Ｅ７１，Ｅ７２…電極 Ｅ８１〜Ｅ８４，Ｅ８１ａ〜Ｅ８４ａ，Ｅ８１ｂ〜Ｅ８
４ｂ…電極 Ｅ９０…電極（導電性の支持基板１０） Ｅ９１，Ｅ９１ａ〜Ｅ９８ａ，Ｅ９１ｂ〜Ｅ９８ｂ…電
極 Ｅ１１１〜Ｅ１１４…電極 ＥＥ０，ＥＥ１〜ＥＥ５…電極 ＥＥＥ０〜ＥＥＥ９…個別導電層（個別電極） Ｅｉ…中継電極 Ｆ１〜Ｆ８…Ｚ軸方向応力 Ｆｃ…コリオリ力 Ｆｘ１，Ｆｘ１ａ，Ｆｘ１ｂ，Ｆｘ２，Ｆｘ２ａ，Ｆｘ
２ｂ…Ｘ軸方向コリオリ力 Ｆｙ１，Ｆｙ１ａ，Ｆｙ１ｂ，Ｆｙ２…Ｙ軸方向コリオ
リ力 Ｇ，Ｇａ，Ｇｂ…重錘体の重心 Ｈ…円形の開口部 Ｐ１，Ｐ２…支持基板上の点 Ｐａ１，Ｐｂ１…配線パターン Ｐ（Ｅ１）〜Ｐ（Ｅ４），Ｐ（Ｅｉ）…配線用電極 Ｑ１〜Ｑ４…円軌道π上の点 Ｒ１〜Ｒ８…ピエゾ抵抗素子 Ｒ，Ｒ１１，Ｒ１２…電気抵抗 ｒ…円軌道の半径 Ｓ…開口スリット Ｓ０…短絡導電路 Ｓ１〜Ｓ４…交流駆動信号 Ｔ，Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ１０〜Ｔ１４…端子 Ｔ（Ｅ１）〜Ｔ（Ｅ４），Ｔ（Ｅｉ）…端子 ｔ０，ｔ１〜ｔ４…時刻 Ｖｘ１，Ｖｘ２…Ｘ軸方向速度ベクトル Ｖｚ１，Ｖｚ１ａ，Ｖｚ１ｂ，Ｖｚ２，Ｖｚ２ａ，Ｖｚ
２ｂ…Ｚ軸方向速度ベクトル Ｖ１ｙ，Ｖ２ｘ，Ｖ３ｙ，Ｖ４ｘ…点Ｑ１〜Ｑ４におけ
る接線方向速度ベクトル Ｗａ，Ｗｂ…重錘体（広義） π…周回軌道（円軌道） ωｘ，ωｙ，ωｚ…角速度10, 15, 16, 17: Supporting substrate 17C: Central portion 17F: Frame portion 20a, 20b: Weight body (in a narrow sense) 30, 30, a, 30b: Drive piezoelectric elements 30α, 30β: Stacking piezoelectric elements 35a, 35b Detecting piezoelectric element 38 ... Common piezoelectric element 40 ... Device housing 50,51,52 ... AC power supply 60a, 60b ... Insulating member 70a, 70b ... Detecting piezoelectric element / Drive piezoelectric element / Common piezoelectric element 75a ... Drive piezoelectric Element 80, 80a, 80b Detection board 90, 90a, 90b Detection piezoelectric element 100 Auxiliary board 110 Detection piezoelectric element 120 Support substrate 130 Base 140 Device housing 200 Support member 210 Peripheral member (Wires) 211 to 214 Connection member (Wire) 300 Bottom plate 310 Plate piezoelectric element 311 Common conductive layer 320 Plate piezoelectric element 321, a common conductive layer 330, 340, 350, 360, 370, a plate-like piezoelectric element 371-378, a finger-like electrode group 379, a plate-like electrode 400, a device housing B1-B4, a bridge section C81-C84, a capacitive element E0 , E1 to E4 ... electrodes E10 ... electrodes (conductive support substrate 10) E31, E32, E33 ... electrodes E31a, E32a, E31b, E32b ... electrodes E70, E71, E72 ... electrodes E81 to E84, E81a to E84a, E81b ... E8
4b: electrode E90: electrode (conductive support substrate 10) E91, E91a to E98a, E91b to E98b: electrode E111 to E114: electrode EE0, EE1 to EE5: electrode EEE0 to EEE9: individual conductive layer (individual electrode) Ei: Relay electrodes F1 to F8: Stress in Z-axis direction Fc: Coriolis force Fx1, Fx1a, Fx1b, Fx2, Fx2a, Fx
2b: Coriolis force in X-axis direction Fy1, Fy1a, Fy1b, Fy2: Coriolis force in Y-axis G, Ga, Gb: Center of gravity of weight body H: Circular opening P1, P2: Point on support substrate Pa1, Pb1 ... Wiring patterns P (E1) to P (E4), P (Ei) ... Wiring electrodes Q1 to Q4 ... Points on circular orbit π R1 to R8 ... Piezoresistive elements R, R11, R12 ... Electric resistance r ... Circular orbit Radius S: Open slit S0: Short-circuit conductive path S1 to S4: AC drive signal T, T0, T1, T2, T10 to T14: Terminal T (E1) to T (E4), T (Ei): Terminal t0, t1 t4: time Vx1, Vx2: X-axis direction velocity vector Vz1, Vz1a, Vz1b, Vz2, Vz2a, Vz
2b: Z-axis direction velocity vector V1y, V2x, V3y, V4x: Tangential velocity vector at points Q1 to Q4 Wa, Wb: Weight body (broad sense) π: Orbit (circular orbit) ωx, ωy, ωz: angular velocity

Claims (62)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 ＸＹＺ三次元座標系における第１の座標
軸まわりの角速度を検出する角速度センサであって、 ＸＹ平面に沿って配置された支持基板と、 前記支持基板上面のほぼ中央位置に取り付けられた第１
の重錘体と、 前記支持基板下面のほぼ中央位置に取り付けられた第２
の重錘体と、 前記第１の重錘体に、前記三次元座標系における第２の
座標軸に沿った振動成分を含む往復運動を行わせる第１
の励振手段と、 前記第２の重錘体に、前記第２の座標軸に沿った振動成
分を含む往復運動を行わせる第２の励振手段と、 前記第１の重錘体に対して前記三次元座標系における第
３の座標軸方向に作用するコリオリ力および前記第２の
重錘体に対して前記第３の座標軸方向に作用するコリオ
リ力の少なくとも一方を検出するコリオリ力検出手段
と、 少なくとも前記支持基板、前記第１の重錘体、前記第２
の重錘体を収容し、前記支持基板の周囲部分を固定する
装置筐体と、 を備え、 前記第１の励振手段および前記第２の励振手段は、前記
第１の重錘体の運動方向と前記第２の重錘体の運動方向
とが逆向きになるように、各重錘体を往復運動させ、 前記コリオリ力検出手段によって検出されたコリオリ力
に基づいて、前記装置筐体に作用した前記第１の座標軸
まわりの角速度を検出することを特徴とする角速度セン
サ。1. An angular velocity sensor for detecting an angular velocity about a first coordinate axis in an XYZ three-dimensional coordinate system, comprising: a support substrate arranged along an XY plane; and a substantially central position on an upper surface of the support substrate. First
And a second body attached to a substantially central position of the lower surface of the support substrate.
And a first weight that causes the first weight to perform a reciprocating motion including a vibration component along a second coordinate axis in the three-dimensional coordinate system.
Excitation means for causing the second weight body to perform reciprocating motion including a vibration component along the second coordinate axis; and the tertiary weight means for the first weight body. A Coriolis force detecting means for detecting at least one of a Coriolis force acting in a third coordinate axis direction in the original coordinate system and a Coriolis force acting on the second weight body in the third coordinate axis direction; A support substrate, the first weight body, the second
And a device housing for accommodating the weight body and fixing a peripheral portion of the support substrate, wherein the first excitation means and the second excitation means move in a direction of movement of the first weight body. The weights are reciprocated so that the direction of movement of the second weight and the direction of movement of the second weight are opposite to each other, and the weight acts on the device housing based on the Coriolis force detected by the Coriolis force detecting means. An angular velocity sensor for detecting an angular velocity about the first coordinate axis. 【請求項２】 請求項１に記載の角速度センサにおい
て、 第１の重錘体と第２の重錘体とを、同一形状および同一
質量の構造体によって構成し、支持基板に対して上下対
称となる位置に配置したことを特徴とする角速度セン
サ。2. The angular velocity sensor according to claim 1, wherein the first weight and the second weight are formed of structures having the same shape and the same mass, and are vertically symmetric with respect to the support substrate. An angular velocity sensor, wherein the angular velocity sensor is disposed at a position as follows. 【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、 第１の重錘体に直接もしくは間接的に接続された圧電素
子を第１の励振手段として利用し、第２の重錘体に直接
もしくは間接的に接続された圧電素子を第２の励振手段
として利用し、これらの圧電素子に交流電圧を印加して
周期的に変形させ、この周期的な変形に基づいて、第１
の重錘体および第２の重錘体を往復運動させることを特
徴とする角速度センサ。3. The second weight body according to claim 1, wherein a piezoelectric element directly or indirectly connected to the first weight body is used as the first excitation means. A piezoelectric element connected directly or indirectly to the piezoelectric element is used as a second excitation unit, and an AC voltage is applied to these piezoelectric elements to periodically deform the piezoelectric elements.
An angular velocity sensor characterized in that the weight body and the second weight body are reciprocated. 【請求項４】 請求項３に記載の角速度センサにおい
て、 互いに平行な第１の面および第２の面を有し、前記第１
の面と前記第２の面との間に所定極性の電圧を印加する
と、前記第１の面および前記第２の面に対して垂直な方
向に伸縮する性質をもった圧電素子を励振手段として用
い、 前記第１の面を直接もしくは間接的に支持基板に接続
し、前記第２の面を直接もしくは間接的に重錘体に接続
し、前記圧電素子の伸縮運動を重錘体に伝達させること
により、重錘体を往復運動させることを特徴とする角速
度センサ。4. The angular velocity sensor according to claim 3, further comprising a first surface and a second surface parallel to each other, wherein
When a voltage of a predetermined polarity is applied between the surface and the second surface, a piezoelectric element having a property of expanding and contracting in a direction perpendicular to the first surface and the second surface is used as excitation means. The first surface is directly or indirectly connected to a support substrate, and the second surface is directly or indirectly connected to a weight body, and the expansion and contraction motion of the piezoelectric element is transmitted to the weight body. An angular velocity sensor characterized in that the weight body is caused to reciprocate. 【請求項５】 請求項４に記載の角速度センサにおい
て、 中間電極層を介挿させながら積層した複数の圧電素子を
励振手段として用い、各中間電極層を利用して各層ごと
の圧電素子にそれぞれ交流電圧の印加を行えるようにし
たことを特徴とする角速度センサ。5. The angular velocity sensor according to claim 4, wherein a plurality of piezoelectric elements stacked with an intermediate electrode layer interposed therebetween are used as excitation means, and each of the intermediate electrode layers is used as a piezoelectric element for each layer. An angular velocity sensor characterized in that an AC voltage can be applied. 【請求項６】 請求項４または５に記載の角速度センサ
において、 支持基板の中心位置に座標系の原点を定義したときに、
Ｚ軸を中心軸とする位置に圧電素子を配置し、この圧電
素子全体をＺ軸に沿って伸縮運動させることにより、重
錘体をＺ軸に沿って往復運動させることを特徴とする角
速度センサ。6. The angular velocity sensor according to claim 4, wherein an origin of a coordinate system is defined at a center position of the support substrate.
An angular velocity sensor wherein a piezoelectric element is arranged at a position having the Z axis as a central axis, and the weight body is reciprocated along the Z axis by expanding and contracting the entire piezoelectric element along the Z axis. . 【請求項７】 請求項６に記載の角速度センサにおい
て、 重錘体がＺ軸に沿って往復運動しているときに、コリオ
リ力検出手段が、前記重錘体に対してＸ軸方向に作用す
るコリオリ力とＹ軸方向に作用するコリオリ力との双方
を検出する機能を有し、Ｘ軸方向に作用するコリオリ力
に基づいてＹ軸まわりの角速度を検出するとともに、Ｙ
軸方向に作用するコリオリ力に基づいてＸ軸まわりの角
速度を検出する機能を有することを特徴とする角速度セ
ンサ。7. The angular velocity sensor according to claim 6, wherein the Coriolis force detecting means acts on the weight in the X-axis direction when the weight is reciprocating along the Z-axis. And has a function of detecting both the Coriolis force acting in the Y-axis direction and the Coriolis force acting in the Y-axis direction.
An angular velocity sensor having a function of detecting an angular velocity about an X axis based on a Coriolis force acting in an axial direction. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかに記載の角速度
センサにおいて、 剛性をもった基板によって支持基板を構成し、この支持
基板の中心位置に座標系の原点を定義したときに、Ｚ軸
を中心軸とする位置に重錘体を配置し、 コリオリ力検出手段が、前記重錘体のＸ軸正領域に位置
する部分に発生するＺ軸方向応力およびＸ軸負領域に位
置する部分に発生するＺ軸方向応力の少なくとも一方を
検出することにより、前記重錘体に対してＸ軸方向に作
用するコリオリ力を検出する機能を有することを特徴と
する角速度センサ。8. The angular velocity sensor according to claim 1, wherein a support substrate is formed by a rigid substrate, and an origin of a coordinate system is defined at a center position of the support substrate. A weight is disposed at a position with the axis as a central axis, and the Coriolis force detecting means is configured to generate a stress in a Z-axis direction generated in a portion of the weight in a positive X-axis region and a portion in a negative X-axis region of the weight. An angular velocity sensor having a function of detecting Coriolis force acting on the weight body in the X-axis direction by detecting at least one of stresses generated in the Z-axis direction. 【請求項９】 請求項８に記載の角速度センサにおい
て、 重錘体と支持基板との間の、Ｚ軸を中心軸とする位置に
配置され、前記重錘体から伝達されるＺ軸方向応力に基
づいて所定極性の電圧を発生させる性質をもった圧電素
子をコリオリ力検出手段として用い、この圧電素子のＸ
軸正領域に位置する部分に発生する電圧およびＸ軸負領
域に位置する部分に発生する電圧の少なくとも一方を検
出することにより、前記重錘体に対してＸ軸方向に作用
するコリオリ力を検出することを特徴とする角速度セン
サ。9. The angular velocity sensor according to claim 8, wherein the stress is disposed between the weight and the support substrate at a position about the Z axis as a center axis, and the stress transmitted in the Z-axis direction from the weight. Is used as Coriolis force detection means, and a piezoelectric element having a property of generating a voltage of a predetermined polarity based on
A Coriolis force acting on the weight body in the X-axis direction is detected by detecting at least one of a voltage generated in a portion located in the positive axis region and a voltage generated in a portion located in the X-axis negative region. An angular velocity sensor characterized by: 【請求項１０】 請求項８に記載の角速度センサにおい
て、 コリオリ力検出手段が、更に、前記重錘体のＹ軸正領域
に位置する部分に発生するＺ軸方向応力およびＹ軸負領
域に位置する部分に発生するＺ軸方向応力の少なくとも
一方を検出することにより、前記重錘体に対してＹ軸方
向に作用するコリオリ力を検出する機能を有することを
特徴とする角速度センサ。10. The angular velocity sensor according to claim 8, wherein the Coriolis force detecting means further includes a Z-axis direction stress generated in a portion of the weight body located in the Y-axis positive region and a position in the Y-axis negative region. An angular velocity sensor having a function of detecting a Coriolis force acting on the weight body in the Y-axis direction by detecting at least one of stresses generated in a Z-axis direction at a portion where the angular velocity is generated. 【請求項１１】 請求項１０に記載の角速度センサにお
いて、 重錘体と支持基板との間の、Ｚ軸を中心軸とする位置に
配置され、前記重錘体から伝達されるＺ軸方向応力に基
づいて所定極性の電圧を発生させる性質をもった圧電素
子をコリオリ力検出手段として用い、前記圧電素子のＸ
軸正領域に位置する部分に発生する電圧およびＸ軸負領
域に位置する部分に発生する電圧の少なくとも一方を検
出することにより、前記重錘体に対してＸ軸方向に作用
するコリオリ力を検出し、前記圧電素子のＹ軸正領域に
位置する部分に発生する電圧およびＹ軸負領域に位置す
る部分に発生する電圧の少なくとも一方を検出すること
により、前記重錘体に対してＹ軸方向に作用するコリオ
リ力を検出することを特徴とする角速度センサ。11. The angular velocity sensor according to claim 10, wherein the Z-axis direction stress is disposed between the weight and the support substrate at a position around the Z-axis as a central axis, and transmitted from the weight. A piezoelectric element having a property of generating a voltage having a predetermined polarity based on
A Coriolis force acting on the weight body in the X-axis direction is detected by detecting at least one of a voltage generated in a portion located in the positive axis region and a voltage generated in a portion located in the X-axis negative region. By detecting at least one of a voltage generated in a portion of the piezoelectric element located in the Y-axis positive region and a voltage generated in a portion of the piezoelectric element located in the Y-axis negative region, the Y-axis direction with respect to the weight body is detected. An angular velocity sensor for detecting a Coriolis force acting on a surface. 【請求項１２】 請求項４または５に記載の角速度セン
サにおいて、 支持基板の中心位置に座標系の原点を定義したときに、
Ｚ軸を中心軸とする位置に圧電素子を配置し、この圧電
素子のうちＸ軸正領域に位置する第１の部分とＸ軸負領
域に位置する第２の部分とについて、互いに伸縮の関係
が逆転するような伸縮運動を行わせることにより、重錘
体に対して、Ｘ軸に沿った振動成分を含む往復運動を行
わせることを特徴とする角速度センサ。12. The angular velocity sensor according to claim 4, wherein when an origin of a coordinate system is defined at a center position of the support substrate,
A piezoelectric element is disposed at a position with the Z axis as a central axis, and a first portion of the piezoelectric element located in the X-axis positive region and a second portion located in the X-axis negative region of the piezoelectric element expand and contract with each other. An angular velocity sensor characterized in that a reciprocating motion including a vibration component along the X-axis is performed on a weight body by performing an expanding and contracting motion such that the rotation is reversed. 【請求項１３】 請求項１２に記載の角速度センサにお
いて、 重錘体がＸ軸に沿った振動成分を含む往復運動を行って
いるときに、コリオリ力検出手段が、前記重錘体に対し
てＹ軸方向に作用するコリオリ力を検出することによ
り、Ｚ軸まわりの角速度を検出する機能を有することを
特徴とする角速度センサ。13. The angular velocity sensor according to claim 12, wherein the Coriolis force detecting means is configured to move the weight body with respect to the weight body when the weight body is performing a reciprocating motion including a vibration component along the X axis. An angular velocity sensor having a function of detecting an angular velocity about a Z-axis by detecting a Coriolis force acting in a Y-axis direction. 【請求項１４】 請求項１３に記載の角速度センサにお
いて、 剛性をもった基板によって支持基板を構成し、 重錘体から伝達されるＺ軸方向応力に基づいて所定極性
の電圧を発生させ、逆に、前記所定極性の電圧を印加す
るとＺ軸方向応力を発生させて伸縮する性質をもった圧
電素子を、励振手段およびコリオリ力検出手段を兼用す
る手段として用い、 前記圧電素子のＹ軸正領域に位置する部分に発生する電
圧およびＹ軸負領域に位置する部分に発生する電圧の少
なくとも一方を検出することにより、前記重錘体に対し
てＹ軸方向に作用するコリオリ力を検出することを特徴
とする角速度センサ。14. The angular velocity sensor according to claim 13, wherein a supporting substrate is constituted by a rigid substrate, and a voltage having a predetermined polarity is generated based on a stress in the Z-axis direction transmitted from the weight body. A piezoelectric element having the property of generating and expanding and contracting in the Z-axis direction when the voltage having the predetermined polarity is applied is used as a means that also serves as an exciting means and a Coriolis force detecting means, and the Y-axis positive region of the piezoelectric element is used. Detecting a Coriolis force acting on the weight body in the Y-axis direction by detecting at least one of a voltage generated in a portion positioned in the Y-axis region and a voltage generated in a portion positioned in the Y-axis negative region. Characteristic angular velocity sensor. 【請求項１５】 請求項１〜７，１２，１３のいずれか
に記載の角速度センサにおいて、 可撓性をもった基板によって支持基板を構成し、コリオ
リ力検出手段が、前記支持基板の撓み状態を検出するこ
とにより、前記重錘体に対して作用するコリオリ力を検
出する機能を有することを特徴とする角速度センサ。15. The angular velocity sensor according to claim 1, wherein the supporting substrate is constituted by a flexible substrate, and wherein the Coriolis force detecting means is in a bent state of the supporting substrate. An angular velocity sensor having a function of detecting Coriolis force acting on the weight body by detecting the Coriolis force. 【請求項１６】 請求項１５に記載の角速度センサにお
いて、 コリオリ力検出手段が、支持基板の撓みによって変位が
生じる所定位置に形成された変位電極と、この変位電極
に対向する位置において装置筐体に固定された固定電極
と、を有し、前記変位電極と前記固定電極とによって構
成される容量素子の静電容量値に基づいて、コリオリ力
の検出を行うことを特徴とする角速度センサ。16. The angular velocity sensor according to claim 15, wherein the Coriolis force detecting means includes a displacement electrode formed at a predetermined position where displacement is caused by bending of the support substrate, and a device housing at a position facing the displacement electrode. An angular velocity sensor comprising: a fixed electrode fixed to the sensor; and detecting a Coriolis force based on a capacitance value of a capacitance element formed by the displacement electrode and the fixed electrode. 【請求項１７】 請求項１６に記載の角速度センサにお
いて、 支持基板を導電性材料によって構成し、この支持基板の
一部を変位電極として用いることを特徴とする角速度セ
ンサ。17. The angular velocity sensor according to claim 16, wherein the support substrate is made of a conductive material, and a part of the support substrate is used as a displacement electrode. 【請求項１８】 請求項１５に記載の角速度センサにお
いて、 コリオリ力検出手段が、支持基板の撓みに基づいて変形
する圧電素子を有し、この圧電素子に発生する電圧に基
づいて、コリオリ力の検出を行うことを特徴とする角速
度センサ。18. The angular velocity sensor according to claim 15, wherein the Coriolis force detecting means has a piezoelectric element that is deformed based on the bending of the support substrate, and detects the Coriolis force based on a voltage generated in the piezoelectric element. An angular velocity sensor that performs detection. 【請求項１９】 請求項１８に記載の角速度センサにお
いて、 可撓性をもった支持基板の表面の一部分に剛性をもった
補助基板を接合し、圧電素子表面の前記補助基板の輪郭
近傍位置に電圧検出用の電極を形成したことを特徴とす
る角速度センサ。19. The angular velocity sensor according to claim 18, wherein a rigid auxiliary substrate is joined to a part of the surface of the flexible support substrate, and the auxiliary substrate is provided at a position near the contour of the auxiliary substrate on the surface of the piezoelectric element. An angular velocity sensor comprising a voltage detection electrode. 【請求項２０】 請求項１５に記載の角速度センサにお
いて、 コリオリ力検出手段が、支持基板上に形成されたピエゾ
抵抗素子を有し、このピエゾ抵抗素子の抵抗値に基づい
て、コリオリ力の検出を行うことを特徴とする角速度セ
ンサ。20. The angular velocity sensor according to claim 15, wherein the Coriolis force detecting means has a piezoresistive element formed on a support substrate, and detects the Coriolis force based on a resistance value of the piezoresistive element. An angular velocity sensor characterized by performing: 【請求項２１】 ＸＹＺ三次元座標系における第１の座
標軸まわりの角速度を検出する角速度センサであって、 ＸＹ平面に沿って配置された支持基板と、 前記支持基板上面のほぼ中央位置に取り付けられた第１
の重錘体と、 前記支持基板下面のほぼ中央位置に取り付けられた第２
の重錘体と、 前記第１の重錘体の重心が、前記ＸＹ平面に平行な所定
平面に含まれる第１の周回軌道に沿って回転運動をする
ように、前記第１の重錘体を運動させる第１の駆動手段
と、 前記第２の重錘体の重心が、前記ＸＹ平面に平行な所定
平面に含まれる第２の周回軌道に沿って回転運動をする
ように、前記第２の重錘体を運動させる第２の駆動手段
と、 前記第１の重錘体の重心が前記三次元座標系における第
２の座標軸方向に運動している瞬間に、前記第１の重錘
体に対して前記三次元座標系における第３の座標軸方向
に作用するコリオリ力と、前記第２の重錘体の重心が前
記三次元座標系における第２の座標軸方向に運動してい
る瞬間に、前記第２の重錘体に対して前記三次元座標系
における第３の座標軸方向に作用するコリオリ力と、の
少なくとも一方を検出するコリオリ力検出手段と、 少なくとも前記支持基板、前記第１の重錘体、前記第２
の重錘体を収容し、前記支持基板の周囲部分を固定する
装置筐体と、 を備え、 前記第１の駆動手段および前記第２の駆動手段は、前記
第１の重錘体の重心の回転運動方向と前記第２の重錘体
の重心の回転運動方向とが逆向きになり、かつ、両重心
の回転運動速度が等しくなるように各重錘体を駆動さ
せ、 前記コリオリ力検出手段によって検出されたコリオリ力
に基づいて、前記装置筐体に作用した前記第１の座標軸
まわりの角速度を検出することを特徴とする角速度セン
サ。21. An angular velocity sensor for detecting an angular velocity around a first coordinate axis in an XYZ three-dimensional coordinate system, comprising: a support substrate arranged along an XY plane; First
And a second body attached to a substantially central position of the lower surface of the support substrate.
And the first weight body so that the center of gravity of the first weight body rotates along a first orbit included in a predetermined plane parallel to the XY plane. And a second drive means for moving the second weight so that the center of gravity of the second weight body rotates along a second orbit included in a predetermined plane parallel to the XY plane. Second driving means for moving the weight of the first weight, and the first weight at the moment when the center of gravity of the first weight moves in the direction of the second coordinate axis in the three-dimensional coordinate system. At the moment when the Coriolis force acting in the third coordinate axis direction in the three-dimensional coordinate system and the center of gravity of the second weight body is moving in the second coordinate axis direction in the three-dimensional coordinate system, Coriolis force acting on the second weight body in a third coordinate axis direction in the three-dimensional coordinate system , A Coriolis force detection means for detecting at least one of, at least the support substrate, the first weight body, the second
And a device housing for fixing the peripheral portion of the support substrate, wherein the first driving means and the second driving means are provided with a center of gravity of the first weight body. Driving each weight so that the direction of rotation and the direction of rotation of the center of gravity of the second weight are opposite, and the speed of rotation of both centers of gravity are equal; An angular velocity sensor that detects an angular velocity around the first coordinate axis acting on the device housing based on the Coriolis force detected by the angular velocity sensor. 【請求項２２】 請求項２１に記載の角速度センサにお
いて、 第１の重錘体と第２の重錘体とを、同一形状および同一
質量の構造体によって構成し、支持基板に対して上下対
称となる位置に配置したことを特徴とする角速度セン
サ。22. The angular velocity sensor according to claim 21, wherein the first weight and the second weight are formed of structures having the same shape and the same mass, and are vertically symmetric with respect to the support substrate. An angular velocity sensor, wherein the angular velocity sensor is disposed at a position as follows. 【請求項２３】 請求項２１または２２に記載の角速度
センサにおいて、 第１の重錘体に直接もしくは間接的に接続された圧電素
子を第１の駆動手段として利用し、第２の重錘体に直接
もしくは間接的に接続された圧電素子を第２の駆動手段
として利用し、これらの圧電素子に交流電圧を印加して
周期的に変形させ、この周期的な変形に基づいて、第１
の重錘体および第２の重錘体を駆動することを特徴とす
る角速度センサ。23. The angular weight sensor according to claim 21, wherein a piezoelectric element directly or indirectly connected to the first weight is used as the first driving means, and the second weight is used as the second weight. A piezoelectric element connected directly or indirectly to the piezoelectric element is used as a second driving unit, and an AC voltage is applied to these piezoelectric elements to periodically deform the piezoelectric elements.
An angular velocity sensor for driving the weight body and the second weight body. 【請求項２４】 請求項２３に記載の角速度センサにお
いて、 ＸＹ平面に平行な両面を有し、この両面に所定極性の電
圧を印加するとＺ軸方向に伸縮する性質をもった圧電素
子を駆動手段として用い、 前記圧電素子の一方の面を直接もしくは間接的に支持基
板に接続し、他方の面を直接もしくは間接的に重錘体に
接続し、 前記圧電素子の一部分がＺ軸方向に伸びた状態となり、
別な一部分がＺ軸方向に縮んだ状態となり、かつ、伸び
た部分および縮んだ部分が、重錘体の重心の周回軌道に
沿って移動するように、前記圧電素子の各部に交流電圧
を印加する構成を有することを特徴とする角速度セン
サ。24. The angular velocity sensor according to claim 23, further comprising a piezoelectric element having both surfaces parallel to the XY plane and having a property of expanding and contracting in the Z-axis direction when a voltage of a predetermined polarity is applied to both surfaces. Used, one surface of the piezoelectric element was directly or indirectly connected to a support substrate, the other surface was directly or indirectly connected to a weight body, and a part of the piezoelectric element was extended in the Z-axis direction. State,
An AC voltage is applied to each part of the piezoelectric element so that another part is contracted in the Z-axis direction, and the extended part and the contracted part move along the orbit around the center of gravity of the weight body. An angular velocity sensor characterized by having the following configuration. 【請求項２５】 請求項２４に記載の角速度センサにお
いて、 支持基板の中心位置に座標系の原点を定義したときに、
Ｚ軸を中心軸とする位置に駆動手段として用いる圧電素
子を配置し、前記圧電素子の正のＸ軸上部分、正のＹ軸
上部分、負のＸ軸上部分、負のＹ軸上部分に、それぞれ
位相が９０°ずつずれた交流駆動信号を与えることによ
り、重錘体の駆動を行うことを特徴とする角速度セン
サ。25. The angular velocity sensor according to claim 24, wherein an origin of the coordinate system is defined at a center position of the support substrate.
A piezoelectric element used as driving means is disposed at a position around the Z axis, and a positive X-axis part, a positive Y-axis part, a negative X-axis part, and a negative Y-axis part An angular velocity sensor for driving the weight body by applying an AC drive signal whose phase is shifted by 90 °. 【請求項２６】 請求項２１〜２５のいずれかに記載の
角速度センサにおいて、 コリオリ力検出手段が、重錘体の重心がＸ軸方向に運動
している瞬間に、前記重錘体に対してＹ軸方向に作用す
るコリオリ力を検出することにより、Ｚ軸まわりの角速
度を検出する機能を有することを特徴とする角速度セン
サ。26. The angular velocity sensor according to claim 21, wherein the Coriolis force detecting means is configured to move the weight body relative to the weight body at a moment when the center of gravity of the weight body moves in the X-axis direction. An angular velocity sensor having a function of detecting an angular velocity about a Z-axis by detecting a Coriolis force acting in a Y-axis direction. 【請求項２７】 請求項２１〜２５のいずれかに記載の
角速度センサにおいて、 コリオリ力検出手段が、重錘体の重心がＸ軸方向に運動
している瞬間に、前記重錘体に対してＺ軸方向に作用す
るコリオリ力を検出することにより、Ｙ軸まわりの角速
度を検出する機能を有することを特徴とする角速度セン
サ。27. The angular velocity sensor according to claim 21, wherein the Coriolis force detecting means is configured to detect a position of the weight body with respect to the weight body at a moment when the center of gravity of the weight body moves in the X-axis direction. An angular velocity sensor having a function of detecting an angular velocity about a Y axis by detecting a Coriolis force acting in a Z axis direction. 【請求項２８】 請求項２１〜２５のいずれかに記載の
角速度センサにおいて、 コリオリ力検出手段が、重錘体の重心がＸ軸方向に運動
している瞬間に、前記重錘体に対してＹ軸方向に作用す
るコリオリ力を検出することにより、Ｚ軸まわりの角速
度を検出する第１の機能と、重錘体の重心がＸ軸方向に
運動している瞬間に、前記重錘体に対してＺ軸方向に作
用するコリオリ力を検出することにより、Ｙ軸まわりの
角速度を検出する第２の機能と、重錘体の重心がＹ軸方
向に運動している瞬間に、前記重錘体に対してＸ軸方向
に作用するコリオリ力を検出することにより、Ｚ軸まわ
りの角速度を検出する第３の機能と、重錘体の重心がＹ
軸方向に運動している瞬間に、前記重錘体に対してＺ軸
方向に作用するコリオリ力を検出することにより、Ｘ軸
まわりの角速度を検出する第４の機能と、の中から選択
された複数の機能を実行することにより、複数の軸まわ
りの角速度の検出を行うことを特徴とする角速度セン
サ。28. The angular velocity sensor according to claim 21, wherein the Coriolis force detecting means is configured to move the weight body at a moment when the center of gravity of the weight body moves in the X-axis direction. The first function of detecting the angular velocity around the Z-axis by detecting the Coriolis force acting in the Y-axis direction, and at the moment when the center of gravity of the weight body moves in the X-axis direction, A second function of detecting the angular velocity about the Y axis by detecting the Coriolis force acting in the Z axis direction, and the weight is moved at the moment when the center of gravity of the weight body moves in the Y axis direction. A third function of detecting the angular velocity about the Z axis by detecting the Coriolis force acting on the body in the X axis direction, and the center of gravity of the weight body is Y
A fourth function of detecting an angular velocity about the X-axis by detecting a Coriolis force acting on the weight body in the Z-axis direction at the moment of moving in the axial direction. An angular velocity sensor that detects angular velocities around a plurality of axes by executing a plurality of functions. 【請求項２９】 請求項２１〜２８のいずれかに記載の
角速度センサにおいて、 剛性をもった基板によって支持基板を構成し、この支持
基板の中心位置に座標系の原点を定義したときに、Ｚ軸
を中心軸とする位置に重錘体を配置し、 コリオリ力検出手段が、前記重錘体のＸ軸正領域に位置
する部分に発生するＺ軸方向応力およびＸ軸負領域に位
置する部分に発生するＺ軸方向応力の少なくとも一方を
検出することにより、前記重錘体に対してＸ軸方向に作
用するコリオリ力を検出する機能を有することを特徴と
する角速度センサ。29. The angular velocity sensor according to claim 21, wherein a support substrate is formed by a rigid substrate, and when an origin of a coordinate system is defined at a center position of the support substrate, Z A weight is disposed at a position with the axis as a central axis, and the Coriolis force detecting means is configured to generate a stress in a Z-axis direction generated in a portion of the weight in a positive X-axis region and a portion in a negative X-axis region An angular velocity sensor having a function of detecting Coriolis force acting on the weight body in the X-axis direction by detecting at least one of stresses generated in the Z-axis direction. 【請求項３０】 請求項２９に記載の角速度センサにお
いて、 重錘体と支持基板との間の、Ｚ軸を中心軸とする位置に
配置され、前記重錘体から伝達されるＺ軸方向応力に基
づいて所定極性の電圧を発生させる性質をもった圧電素
子をコリオリ力検出手段として用い、この圧電素子のＸ
軸正領域に位置する部分に発生する電圧およびＸ軸負領
域に位置する部分に発生する電圧の少なくとも一方を検
出することにより、前記重錘体に対してＸ軸方向に作用
するコリオリ力を検出することを特徴とする角速度セン
サ。30. The angular velocity sensor according to claim 29, wherein the stress is disposed between the weight and the support substrate at a position about the Z axis as a central axis, and the stress transmitted in the Z-axis direction from the weight. Is used as Coriolis force detection means, and a piezoelectric element having a property of generating a voltage of a predetermined polarity based on
A Coriolis force acting on the weight body in the X-axis direction is detected by detecting at least one of a voltage generated in a portion located in the positive axis region and a voltage generated in a portion located in the X-axis negative region. An angular velocity sensor characterized by: 【請求項３１】 請求項２９に記載の角速度センサにお
いて、 コリオリ力検出手段が、更に、前記重錘体のＹ軸正領域
に位置する部分に発生するＺ軸方向応力およびＹ軸負領
域に位置する部分に発生するＺ軸方向応力の少なくとも
一方を検出することにより、前記重錘体に対してＹ軸方
向に作用するコリオリ力を検出する機能を有することを
特徴とする角速度センサ。31. The angular velocity sensor according to claim 29, wherein the Coriolis force detecting means further comprises a stress in a Z-axis direction generated in a portion of the weight body located in the Y-axis positive region and a position in a Y-axis negative region. An angular velocity sensor having a function of detecting a Coriolis force acting on the weight body in the Y-axis direction by detecting at least one of stresses generated in a Z-axis direction at a portion where the angular velocity is generated. 【請求項３２】 請求項３１に記載の角速度センサにお
いて、 重錘体と支持基板との間の、Ｚ軸を中心軸とする位置に
配置され、前記重錘体から伝達されるＺ軸方向応力に基
づいて所定極性の電圧を発生させる性質をもった圧電素
子をコリオリ力検出手段として用い、前記圧電素子のＸ
軸正領域に位置する部分に発生する電圧およびＸ軸負領
域に位置する部分に発生する電圧の少なくとも一方を検
出することにより、前記重錘体に対してＸ軸方向に作用
するコリオリ力を検出し、前記圧電素子のＹ軸正領域に
位置する部分に発生する電圧およびＹ軸負領域に位置す
る部分に発生する電圧の少なくとも一方を検出すること
により、前記重錘体に対してＹ軸方向に作用するコリオ
リ力を検出することを特徴とする角速度センサ。32. The angular velocity sensor according to claim 31, wherein the Z-axis direction stress is disposed between the weight and the support substrate at a position about the Z-axis as a central axis, and transmitted from the weight. A piezoelectric element having a property of generating a voltage having a predetermined polarity based on
A Coriolis force acting on the weight body in the X-axis direction is detected by detecting at least one of a voltage generated in a portion located in the positive axis region and a voltage generated in a portion located in the X-axis negative region. By detecting at least one of a voltage generated in a portion of the piezoelectric element located in the Y-axis positive region and a voltage generated in a portion of the piezoelectric element located in the Y-axis negative region, the Y-axis direction with respect to the weight body is detected. An angular velocity sensor for detecting a Coriolis force acting on a surface. 【請求項３３】 請求項３１に記載の角速度センサにお
いて、 コリオリ力検出手段が、更に、前記重錘体のＺ軸近傍部
分に発生するＺ軸方向応力を検出することにより、前記
重錘体に対してＺ軸方向に作用するコリオリ力を検出す
る機能を有することを特徴とする角速度センサ。33. The angular velocity sensor according to claim 31, wherein the Coriolis force detecting means further detects a stress in the Z-axis direction generated in a portion near the Z-axis of the weight, thereby applying a force to the weight. An angular velocity sensor having a function of detecting a Coriolis force acting on the Z-axis direction. 【請求項３４】 請求項３３に記載の角速度センサにお
いて、 重錘体と支持基板との間の、Ｚ軸を中心軸とする位置に
配置され、前記重錘体から伝達されるＺ軸方向応力に基
づいて所定極性の電圧を発生させる性質をもった圧電素
子をコリオリ力検出手段として用い、前記圧電素子のＸ
軸正領域に位置する部分に発生する電圧およびＸ軸負領
域に位置する部分に発生する電圧の少なくとも一方を検
出することにより、前記重錘体に対してＸ軸方向に作用
するコリオリ力を検出し、前記圧電素子のＹ軸正領域に
位置する部分に発生する電圧およびＹ軸負領域に位置す
る部分に発生する電圧の少なくとも一方を検出すること
により、前記重錘体に対してＹ軸方向に作用するコリオ
リ力を検出し、前記圧電素子のＺ軸近傍部分に発生する
電圧を検出することにより、前記重錘体に対してＺ軸方
向に作用するコリオリ力を検出することを特徴とする角
速度センサ。34. The angular velocity sensor according to claim 33, wherein the stress is arranged between the weight and the support substrate at a position about the Z axis as a central axis, and the stress transmitted in the Z-axis direction from the weight. A piezoelectric element having a property of generating a voltage having a predetermined polarity based on
A Coriolis force acting on the weight body in the X-axis direction is detected by detecting at least one of a voltage generated in a portion located in the positive axis region and a voltage generated in a portion located in the X-axis negative region. By detecting at least one of a voltage generated in a portion of the piezoelectric element located in the Y-axis positive region and a voltage generated in a portion of the piezoelectric element located in the Y-axis negative region, the Y-axis direction with respect to the weight body is detected. Detecting a Coriolis force acting on the weight and detecting a Coriolis force acting on the weight body in the Z-axis direction by detecting a voltage generated in a portion near the Z-axis of the piezoelectric element. Angular velocity sensor. 【請求項３５】 請求項２１〜２８のいずれかに記載の
角速度センサにおいて、 可撓性をもった基板によって支持基板を構成し、コリオ
リ力検出手段が、前記支持基板の撓み状態を検出するこ
とにより、前記重錘体に対して作用するコリオリ力を検
出する機能を有することを特徴とする角速度センサ。35. The angular velocity sensor according to claim 21, wherein the supporting substrate is constituted by a flexible substrate, and the Coriolis force detecting means detects a bending state of the supporting substrate. An angular velocity sensor having a function of detecting a Coriolis force acting on the weight body. 【請求項３６】 請求項３５に記載の角速度センサにお
いて、 コリオリ力検出手段が、支持基板の撓みによって変位が
生じる所定位置に形成された変位電極と、この変位電極
に対向する位置において装置筐体に固定された固定電極
と、を有し、前記変位電極と前記固定電極とによって構
成される容量素子の静電容量値に基づいて、コリオリ力
の検出を行うことを特徴とする角速度センサ。36. The angular velocity sensor according to claim 35, wherein the Coriolis force detecting means includes a displacement electrode formed at a predetermined position where displacement is caused by bending of the support substrate, and an apparatus housing at a position facing the displacement electrode. An angular velocity sensor comprising: a fixed electrode fixed to the sensor; and detecting a Coriolis force based on a capacitance value of a capacitance element formed by the displacement electrode and the fixed electrode. 【請求項３７】 請求項３６に記載の角速度センサにお
いて、 支持基板を導電性材料によって構成し、この支持基板の
一部を変位電極として用いることを特徴とする角速度セ
ンサ。37. The angular velocity sensor according to claim 36, wherein the support substrate is made of a conductive material, and a part of the support substrate is used as a displacement electrode. 【請求項３８】 請求項３５に記載の角速度センサにお
いて、 コリオリ力検出手段が、支持基板の撓みに基づいて変形
する圧電素子を有し、この圧電素子に発生する電圧に基
づいて、コリオリ力の検出を行うことを特徴とする角速
度センサ。38. The angular velocity sensor according to claim 35, wherein the Coriolis force detecting means has a piezoelectric element that is deformed based on the bending of the support substrate, and detects the Coriolis force based on a voltage generated in the piezoelectric element. An angular velocity sensor that performs detection. 【請求項３９】 請求項３８に記載の角速度センサにお
いて、 可撓性をもった支持基板の表面の一部分に剛性をもった
補助基板を接合し、圧電素子表面の前記補助基板の輪郭
近傍位置に電圧検出用の電極を形成したことを特徴とす
る角速度センサ。39. The angular velocity sensor according to claim 38, wherein a rigid auxiliary substrate is joined to a part of the surface of the flexible support substrate, and the auxiliary substrate is positioned near the contour of the auxiliary substrate on the surface of the piezoelectric element. An angular velocity sensor comprising a voltage detection electrode. 【請求項４０】 請求項３５に記載の角速度センサにお
いて、 コリオリ力検出手段が、支持基板上に形成されたピエゾ
抵抗素子を有し、このピエゾ抵抗素子の抵抗値に基づい
て、コリオリ力の検出を行うことを特徴とする角速度セ
ンサ。40. The angular velocity sensor according to claim 35, wherein the Coriolis force detecting means has a piezoresistive element formed on a support substrate, and detects the Coriolis force based on a resistance value of the piezoresistive element. An angular velocity sensor characterized by performing: 【請求項４１】 請求項１〜１５および２１〜３５のい
ずれかに記載の角速度センサにおいて、 励振手段または駆動手段としての機能とコリオリ力検出
手段としての機能とを兼ね備えた兼用圧電素子を有する
ことを特徴とする角速度センサ。41. The angular velocity sensor according to claim 1, further comprising a dual-purpose piezoelectric element having both a function as an exciting unit or a driving unit and a function as a Coriolis force detecting unit. An angular velocity sensor characterized in that: 【請求項４２】 請求項４１に記載の角速度センサにお
いて、 両面に所定電極が形成された兼用圧電素子と、交流電圧
を電気抵抗を介して前記所定電極間に印加する電気回路
と、によって励振手段または駆動手段を構成し、 前記兼用圧電素子と、前記所定電極間の電圧信号を電気
抵抗を介して検出する電気回路と、によってコリオリ力
検出手段を構成し、 前記電圧信号の振幅に基づいてコリオリ力の検出を行う
機能を有することを特徴とする角速度センサ。42. The angular velocity sensor according to claim 41, wherein the dual-purpose piezoelectric element having predetermined electrodes formed on both surfaces thereof, and an electric circuit for applying an AC voltage between the predetermined electrodes via an electric resistance. Or a drive means, and a Coriolis force detection means comprising the dual-purpose piezoelectric element and an electric circuit for detecting a voltage signal between the predetermined electrodes via an electric resistance, and a Coriolis force detection means based on the amplitude of the voltage signal. An angular velocity sensor having a function of detecting a force. 【請求項４３】 請求項１〜１５および２１〜３５のい
ずれかに記載の角速度センサにおいて、 励振手段もしくは駆動手段、またはコリオリ力検出手段
として、第１の面と第２の面とを有する板状の圧電素子
を用い、 前記圧電素子を前記支持基板上に、前記第１の面が前記
支持基板に向くように配置し、 前記圧電素子の前記第１の面および前記第２の面に、そ
れぞれ圧電素子用電極を形成し、 前記支持基板上に、前記第１の面に形成された圧電素子
用電極に対向する配線用電極およびこの配線用電極のた
めの配線層を形成し、 前記第１の面に形成された圧電素子用電極と前記配線用
電極とが互いに電気的に接触するように、前記圧電素子
を前記支持基板に接合し、前記配線層を介して前記第１
の面に形成されている圧電素子用電極に対する電気信号
の送受を行えるようにしたことを特徴とする角速度セン
サ。43. The angular velocity sensor according to any one of claims 1 to 15, and 21 to 35, wherein the plate has a first surface and a second surface as an exciting unit, a driving unit, or a Coriolis force detecting unit. Using a piezoelectric element in a shape, the piezoelectric element is arranged on the support substrate such that the first surface faces the support substrate, and the first surface and the second surface of the piezoelectric element Forming a piezoelectric element electrode, forming a wiring electrode facing the piezoelectric element electrode formed on the first surface and a wiring layer for the wiring electrode on the support substrate; The piezoelectric element is bonded to the support substrate so that the electrode for the piezoelectric element formed on the first surface and the electrode for the wiring are in electrical contact with each other, and the first electrode is interposed through the wiring layer.
An angular velocity sensor capable of transmitting and receiving an electric signal to and from a piezoelectric element electrode formed on a surface of the angular velocity sensor. 【請求項４４】 請求項４３に記載の角速度センサにお
いて、 圧電素子の第１の面に中継電極を形成し、この圧電素子
の第２の面に形成されている圧電素子用電極と前記中継
電極とを電気的に接続するための短絡導電路を形成し、 支持基板上には、前記中継電極に対向する配線用電極お
よびこの配線用電極のための配線層を形成し、 前記中継電極と、これに対向する前記配線用電極とが互
いに電気的に接触するように、前記圧電素子を前記支持
基板に接合し、前記配線層を介して前記第２の面に形成
されている圧電素子用電極に対する電気信号の送受を行
えるようにしたことを特徴とする角速度センサ。44. The angular velocity sensor according to claim 43, wherein a relay electrode is formed on a first surface of the piezoelectric element, and an electrode for the piezoelectric element formed on a second surface of the piezoelectric element and the relay electrode. Forming a short-circuit conductive path for electrically connecting the wiring electrode, and forming a wiring electrode facing the relay electrode and a wiring layer for the wiring electrode on the support substrate; The piezoelectric element is bonded to the support substrate such that the wiring electrode opposed thereto comes into electrical contact with each other, and the piezoelectric element electrode formed on the second surface via the wiring layer An angular velocity sensor characterized in that an electric signal can be transmitted / received to / from the sensor. 【請求項４５】 請求項４４に記載の角速度センサにお
いて、 圧電素子の厚み方向にスルーホールを形成し、このスル
ーホール内に短絡導電路を形成することにより、前記圧
電素子の第１の面に形成されている中継電極と、前記圧
電素子の第２の面に形成されている圧電素子用電極とを
電気的に接続するようにしたことを特徴とする角速度セ
ンサ。45. The angular velocity sensor according to claim 44, wherein a through-hole is formed in a thickness direction of the piezoelectric element, and a short-circuit conductive path is formed in the through-hole. An angular velocity sensor, wherein the formed relay electrode is electrically connected to a piezoelectric element electrode formed on a second surface of the piezoelectric element. 【請求項４６】 ＸＹＺ三次元座標系における第１の座
標軸まわりの角速度を検出する角速度センサであって、 ＸＹ平面に沿って配置された支持基板と、 重心が、前記三次元座標系における第２の座標軸に沿っ
た振動成分を含む往復運動を行う機能をもち、前記支持
基板上面に取り付けられた第１の重錘体と、 重心が、前記第２の座標軸に沿った振動成分を含み、前
記第１の重錘体の運動方向とは逆向きの往復運動を行う
機能をもち、前記支持基板下面に取り付けられた第２の
重錘体と、 前記第１の重錘体に対して前記三次元座標系における第
３の座標軸方向に作用するコリオリ力および前記第２の
重錘体に対して前記第３の座標軸方向に作用するコリオ
リ力の少なくとも一方を検出するコリオリ力検出手段
と、 少なくとも前記支持基板、前記第１の重錘体、前記第２
の重錘体を収容し、前記支持基板の周囲部分を固定する
装置筐体と、 を備え、前記コリオリ力検出手段によって検出されたコ
リオリ力に基づいて、前記装置筐体に作用した前記第１
の座標軸まわりの角速度を検出することを特徴とする角
速度センサ。46. An angular velocity sensor for detecting an angular velocity about a first coordinate axis in an XYZ three-dimensional coordinate system, wherein a support substrate arranged along an XY plane and a center of gravity are a second element in the three-dimensional coordinate system. Having a function of performing a reciprocating motion including a vibration component along the coordinate axis of the first weight body attached to the upper surface of the support substrate, the center of gravity includes a vibration component along the second coordinate axis, A second weight attached to the lower surface of the support substrate, having a function of performing a reciprocating motion in a direction opposite to the direction of movement of the first weight; A Coriolis force detecting means for detecting at least one of a Coriolis force acting in a third coordinate axis direction in the original coordinate system and a Coriolis force acting on the second weight body in the third coordinate axis direction; Support substrate, Serial first weight body, the second
And a device housing for accommodating the weight body and fixing a peripheral portion of the support substrate, wherein the first device acting on the device housing based on the Coriolis force detected by the Coriolis force detecting means.
An angular velocity sensor characterized by detecting an angular velocity around a coordinate axis of the sensor. 【請求項４７】 ＸＹＺ三次元座標系における第１の座
標軸まわりの角速度を検出する角速度センサであって、 ＸＹ平面に沿って配置された支持基板と、 前記支持基板上面に取り付けられ、重心が、前記ＸＹ平
面に平行な所定平面に含まれる第１の周回軌道に沿った
回転運動を行う機能をもった第１の重錘体と、 前記支持基板下面に取り付けられ、重心が、前記ＸＹ平
面に平行な所定平面に含まれる第２の周回軌道に沿っ
て、前記第１の重錘体の重心の回転運動とは逆向きで速
度が等しい回転運動を行う機能をもった第２の重錘体
と、 前記第１の重錘体の重心が前記三次元座標系における第
２の座標軸方向に運動している瞬間に、前記第１の重錘
体に対して前記三次元座標系における第３の座標軸方向
に作用するコリオリ力と、前記第２の重錘体の重心が前
記三次元座標系における第２の座標軸方向に運動してい
る瞬間に、前記第２の重錘体に対して前記三次元座標系
における第３の座標軸方向に作用するコリオリ力と、の
少なくとも一方を検出するコリオリ力検出手段と、 少なくとも前記支持基板、前記第１の重錘体、前記第２
の重錘体を収容し、前記支持基板の周囲部分を固定する
装置筐体と、 を備え、前記コリオリ力検出手段によって検出されたコ
リオリ力に基づいて、前記装置筐体に作用した前記第１
の座標軸まわりの角速度を検出することを特徴とする角
速度センサ。47. An angular velocity sensor for detecting an angular velocity around a first coordinate axis in an XYZ three-dimensional coordinate system, comprising: a support substrate arranged along an XY plane; A first weight body having a function of performing a rotary motion along a first orbit included in a predetermined plane parallel to the XY plane; and a first weight body attached to the lower surface of the support substrate, and a center of gravity being aligned with the XY plane. A second weight body having a function of performing a rotational movement in a direction opposite to the rotational movement of the center of gravity of the first weight body at the same speed along a second orbit included in a parallel predetermined plane. At the moment when the center of gravity of the first weight moves in the direction of the second coordinate axis in the three-dimensional coordinate system, the third weight in the three-dimensional coordinate system with respect to the first weight. The Coriolis force acting in the coordinate axis direction and the second Coriolis force acting on the second weight in the direction of the third coordinate axis in the three-dimensional coordinate system at the moment when the center of gravity of the weight moves in the direction of the second coordinate axis in the three-dimensional coordinate system. And a Coriolis force detecting means for detecting at least one of the following: at least the support substrate, the first weight body, and the second
And a device housing for accommodating the weight body and fixing a peripheral portion of the support substrate, wherein the first device acting on the device housing based on the Coriolis force detected by the Coriolis force detecting means.
An angular velocity sensor characterized by detecting an angular velocity around a coordinate axis of the sensor. 【請求項４８】 ＸＹＺ三次元座標系における第１の座
標軸まわりの角速度を検出する角速度センサであって、 重心が、前記三次元座標系における第２の座標軸に沿っ
た振動成分を含む往復運動を行う機能をもった第１の重
錘体と、 重心が、前記第２の座標軸に沿った振動成分を含み、前
記第１の重錘体の運動方向とは逆向きの往復運動を行う
機能をもち、前記第１の重錘体に接合された第２の重錘
体と、 前記第１の重錘体に対して前記三次元座標系における第
３の座標軸方向に作用するコリオリ力および前記第２の
重錘体に対して前記第３の座標軸方向に作用するコリオ
リ力の少なくとも一方を検出するコリオリ力検出手段
と、 前記第１の重錘体と前記第２の重錘体との接合部分をそ
の周囲から支持する支持部材と、 少なくとも前記支持部材、前記第１の重錘体、前記第２
の重錘体を収容し、前記支持部材の周囲部分を固定する
装置筐体と、 を備え、前記コリオリ力検出手段によって検出されたコ
リオリ力に基づいて、前記装置筐体に作用した前記第１
の座標軸まわりの角速度を検出することを特徴とする角
速度センサ。48. An angular velocity sensor for detecting an angular velocity about a first coordinate axis in an XYZ three-dimensional coordinate system, wherein the center of gravity performs a reciprocating motion including a vibration component along a second coordinate axis in the three-dimensional coordinate system. A first weight body having a function of performing a function of performing a reciprocating motion in which the center of gravity includes a vibration component along the second coordinate axis, and the motion direction of the first weight body is opposite to the first weight body; A second weight joined to the first weight; a Coriolis force acting on the first weight in a third coordinate axis direction in the three-dimensional coordinate system; A Coriolis force detecting means for detecting at least one of Coriolis forces acting on the second weight body in the third coordinate axis direction; and a joint between the first weight body and the second weight body. A support member for supporting the support from the periphery thereof, and at least the support Wood, wherein the first weight body, the second
And a device housing for accommodating the weight body and fixing a peripheral portion of the support member, wherein the first device acting on the device housing based on the Coriolis force detected by the Coriolis force detecting means.
An angular velocity sensor characterized by detecting an angular velocity around a coordinate axis of the sensor. 【請求項４９】 ＸＹＺ三次元座標系における第１の座
標軸まわりの角速度を検出する角速度センサであって、 重心が、前記三次元座標系のＸＹ平面に平行な所定平面
に含まれる第１の周回軌道に沿った回転運動を行う機能
をもった第１の重錘体と、 前記第１の重錘体に接合され、重心が、前記ＸＹ平面に
平行な所定平面に含まれる第２の周回軌道に沿って、前
記第１の重錘体の重心の回転運動とは逆向きで速度が等
しい回転運動を行う機能をもった第２の重錘体と、 前記第１の重錘体の重心が前記三次元座標系における第
２の座標軸方向に運動している瞬間に、前記第１の重錘
体に対して前記三次元座標系における第３の座標軸方向
に作用するコリオリ力と、前記第２の重錘体の重心が前
記三次元座標系における第２の座標軸方向に運動してい
る瞬間に、前記第２の重錘体に対して前記三次元座標系
における第３の座標軸方向に作用するコリオリ力と、の
少なくとも一方を検出するコリオリ力検出手段と、 前記第１の重錘体と前記第２の重錘体との接合部分をそ
の周囲から支持する支持部材と、 少なくとも前記支持部材、前記第１の重錘体、前記第２
の重錘体を収容し、前記支持部材の周囲部分を固定する
装置筐体と、 を備え、前記コリオリ力検出手段によって検出されたコ
リオリ力に基づいて、前記装置筐体に作用した前記第１
の座標軸まわりの角速度を検出することを特徴とする角
速度センサ。49. An angular velocity sensor for detecting an angular velocity around a first coordinate axis in an XYZ three-dimensional coordinate system, wherein a center of gravity is included in a predetermined plane parallel to an XY plane of the three-dimensional coordinate system. A first weight body having a function of performing a rotary motion along a track; a second orbital track joined to the first weight body and having a center of gravity included in a predetermined plane parallel to the XY plane Along with the second weight body having a function of performing a rotation motion in the opposite direction to the rotation motion of the center of gravity of the first weight body, and the center of gravity of the first weight body is At the moment of moving in the direction of the second coordinate axis in the three-dimensional coordinate system, the Coriolis force acting on the first weight body in the direction of the third coordinate axis in the three-dimensional coordinate system; Of the weight body moves in the direction of the second coordinate axis in the three-dimensional coordinate system. At a moment, a Coriolis force detecting means for detecting at least one of a Coriolis force acting on the second weight body in a direction of a third coordinate axis in the three-dimensional coordinate system; A support member for supporting a joint between the weight and the second weight from the periphery thereof; and at least the support member, the first weight, and the second weight.
And a device housing for accommodating the weight body and fixing a peripheral portion of the support member, wherein the first device acting on the device housing based on the Coriolis force detected by the Coriolis force detecting means.
An angular velocity sensor characterized by detecting an angular velocity around a coordinate axis of the sensor. 【請求項５０】 請求項４６〜４９のいずれかに記載の
角速度センサにおいて、 重錘体を運動させるための励振手段または駆動手段が、
重錘体の一部として組み込まれていることを特徴とする
角速度センサ。50. The angular velocity sensor according to claim 46, wherein the exciting means or the driving means for moving the weight body comprises:
An angular velocity sensor incorporated as a part of a weight body. 【請求項５１】 請求項４６〜５０のいずれかに記載の
角速度センサにおいて、 コリオリ力検出手段が、重錘体の一部に組み込まれてい
ることを特徴とする角速度センサ。51. The angular velocity sensor according to claim 46, wherein the Coriolis force detecting means is incorporated in a part of the weight body. 【請求項５２】 請求項４６〜５１のいずれかに記載の
角速度センサにおいて、 第１の重錘体と第２の重錘体とを、同一形状および同一
質量の構造体によって構成し、三次元座標系のＸＹ平面
に関して面対称となる位置に配置したことを特徴とする
角速度センサ。52. The angular velocity sensor according to claim 46, wherein the first weight and the second weight are formed of a structure having the same shape and the same mass, and are three-dimensional. An angular velocity sensor, wherein the angular velocity sensor is disposed at a position that is plane-symmetric with respect to an XY plane of a coordinate system. 【請求項５３】 請求項４６〜５２のいずれかに記載の
角速度センサにおいて、 第１の重錘体と第２の重錘体とを三次元座標系のＸＹ平
面上で接合し、 このＸＹ平面上の接合面の周囲を支持する周囲部材と、
この周囲部材を装置筐体に接続する接続部材と、によっ
て支持部材を構成したことを特徴とする角速度センサ。53. The angular velocity sensor according to claim 46, wherein the first weight and the second weight are joined on an XY plane of a three-dimensional coordinate system. A peripheral member supporting the periphery of the upper joint surface;
An angular velocity sensor, wherein a supporting member is constituted by a connecting member for connecting the peripheral member to an apparatus housing. 【請求項５４】 請求項５３に記載の角速度センサにお
いて、 接続部材を複数本のワイヤによって構成し、周囲部材を
これらワイヤによって装置筐体に接続するようにしたこ
とを特徴とする角速度センサ。54. The angular velocity sensor according to claim 53, wherein the connecting member is constituted by a plurality of wires, and the surrounding members are connected to the apparatus housing by these wires. 【請求項５５】 請求項１または２１に記載の角速度セ
ンサにおいて、 支持基板を圧電素子によって構成し、この圧電素子から
なる支持基板に交流電圧を印加して周期的に変形させる
ことにより重錘体を往復運動または回転運動させること
ができるようにし、支持基板自身を利用して励振手段ま
たは駆動手段を構成したことを特徴とする角速度セン
サ。55. The angular velocity sensor according to claim 1, wherein the supporting substrate is formed of a piezoelectric element, and an AC voltage is applied to the supporting substrate made of the piezoelectric element to periodically deform the weight body. An angular velocity sensor characterized in that a reciprocating motion or a rotating motion can be performed, and an exciting means or a driving means is constituted by using the support substrate itself. 【請求項５６】 請求項１または２１に記載の角速度セ
ンサにおいて、 支持基板を圧電素子によって構成し、この圧電素子から
なる支持基板が撓むことにより発生する電圧に基づい
て、作用したコリオリ力を検出できるようにし、支持基
板自身を利用してコリオリ力検出手段を構成したことを
特徴とする角速度センサ。56. The angular velocity sensor according to claim 1, wherein the supporting substrate is constituted by a piezoelectric element, and the Coriolis force applied based on a voltage generated by bending of the supporting substrate including the piezoelectric element. An angular velocity sensor characterized in that a Coriolis force detecting means is configured to be capable of detecting and utilizing the support substrate itself. 【請求項５７】 請求項１または２１に記載の角速度セ
ンサにおいて、 支持基板を圧電素子によって構成し、この圧電素子から
なる支持基板に交流電圧を印加して周期的に変形させる
ことにより重錘体を往復運動または回転運動させること
ができるようにし、かつ、この圧電素子からなる支持基
板が撓むことにより発生する電圧に基づいて、作用した
コリオリ力を検出できるようにし、支持基板自身を利用
して、励振手段または駆動手段と、コリオリ力検出手段
と、を構成したことを特徴とする角速度センサ。57. The angular velocity sensor according to claim 1, wherein the support substrate is formed of a piezoelectric element, and an AC voltage is applied to the support substrate made of the piezoelectric element to periodically deform the weight body. Can be reciprocated or rotated, and the applied Coriolis force can be detected based on the voltage generated when the support substrate made of the piezoelectric element bends, and the support substrate itself is used. An angular velocity sensor comprising excitation means or drive means and Coriolis force detection means. 【請求項５８】 請求項５７に記載の角速度センサにお
いて、 圧電素子からなる支持基板と、この支持基板上に形成さ
れた所定電極間に電気抵抗を介して交流電圧を印加する
電気回路と、によって励振手段または駆動手段を構成
し、 前記支持基板と、前記所定電極間の電気信号を電気抵抗
を介して検出する電気回路と、によってコリオリ力検出
手段を構成し、 前記電気信号の振幅に基づいてコリオリ力の検出を行う
機能を有することを特徴とする角速度センサ。58. The angular velocity sensor according to claim 57, comprising: a support substrate made of a piezoelectric element; and an electric circuit for applying an AC voltage between predetermined electrodes formed on the support substrate via an electric resistance. Forming an excitation unit or a driving unit, forming a Coriolis force detection unit by the support substrate and an electric circuit for detecting an electric signal between the predetermined electrodes via an electric resistance, and based on an amplitude of the electric signal. An angular velocity sensor having a function of detecting Coriolis force. 【請求項５９】 請求項５５〜５８のいずれかに記載の
角速度センサにおいて、 第１の重錘体と第２の重錘体とを、同一形状および同一
質量の構造体によって構成し、支持基板をＸＹ平面に関
して上下対称の構造をもった板状圧電素子によって構成
し、前記支持基板に対して上下対称となる位置に前記第
１の重錘体および前記第２の重錘体を配置したことを特
徴とする角速度センサ。59. The angular velocity sensor according to claim 55, wherein the first weight and the second weight are formed of structures having the same shape and the same mass, and Is constituted by a plate-shaped piezoelectric element having a vertically symmetric structure with respect to the XY plane, and the first weight and the second weight are disposed at positions vertically symmetric with respect to the support substrate. An angular velocity sensor characterized in that: 【請求項６０】 請求項５９に記載の角速度センサにお
いて、 同一形状および同一質量を有する第１の板状圧電素子と
第２の板状圧電素子とを用意し、 前記第１の板状圧電素子の上面および前記第２の板状圧
電素子の下面には、交流電圧の印加もしくは発生電圧の
検出に用いるための複数の電極群からなる個別導電層を
形成し、前記第１の板状圧電素子の下面および前記第２
の板状圧電素子の上面には、前記電極群に対向する単一
の電極からなる共通導電層を形成し、 前記第１の板状圧電素子の下面に形成された共通導電層
と、前記第２の板状圧電素子の上面に形成された共通導
電層と、を互いに接合することにより、支持基板として
機能する板状圧電素子を構成し、 前記個別導電層と前記共通導電層との間に交流電圧を印
加することにより、前記板状圧電素子を励振手段または
駆動手段として機能させ、前記個別導電層と前記共通導
電層との間に発生する電気信号を検出することにより、
前記板状圧電素子をコリオリ力検出手段として機能させ
ることを特徴とする角速度センサ。60. The angular velocity sensor according to claim 59, wherein a first plate-shaped piezoelectric element and a second plate-shaped piezoelectric element having the same shape and the same mass are prepared, and wherein the first plate-shaped piezoelectric element is provided. An individual conductive layer composed of a plurality of electrode groups for use in applying an AC voltage or detecting a generated voltage is formed on an upper surface of the first piezoelectric element and a lower surface of the second piezoelectric element. Lower surface and the second
A common conductive layer formed of a single electrode facing the electrode group is formed on an upper surface of the plate-shaped piezoelectric element; a common conductive layer formed on a lower surface of the first plate-shaped piezoelectric element; And a common conductive layer formed on the upper surface of the two plate-shaped piezoelectric elements, thereby forming a plate-shaped piezoelectric element that functions as a support substrate, between the individual conductive layer and the common conductive layer. By applying an AC voltage, the plate-shaped piezoelectric element functions as an excitation unit or a driving unit, and by detecting an electric signal generated between the individual conductive layer and the common conductive layer,
An angular velocity sensor, wherein the plate-shaped piezoelectric element functions as Coriolis force detection means. 【請求項６１】 請求項５７に記載の角速度センサにお
いて、 圧電素子からなる支持基板上面のほぼ中央に板状電極を
形成し、この板状電極の周囲部分に、第１の指状電極群
と第２の指状電極群とによって構成される検出用電極群
を形成し、 前記第１の指状電極群は互いにほぼ平行な複数の指状電
極から構成され、これらの各指状電極は互いに電気的に
接続されるようにし、 前記第２の指状電極群は互いにほぼ平行な複数の指状電
極から構成され、これらの各指状電極は互いに電気的に
接続されるようにし、 前記第１の指状電極群を構成する複数の指状電極と前記
第２の指状電極群を構成する複数の指状電極とは、交互
に組み合わさるように配置されるようにし、 前記支持基板下面には、前記支持基板上面に形成された
前記板状電極および前記検出用電極群と同等の板状電極
および検出用電極群を形成し、 前記支持基板の両面に形成された一対の板状電極間に交
流電圧を印加することにより、重錘体を往復運動させる
ことができるようにし、前記検出用電極群を構成する前
記第１の指状電極群と前記第２の指状電極群との間に発
生する電気信号を検出することにより、コリオリ力の検
出を行うことができるようにしたことを特徴とする角速
度センサ。61. The angular velocity sensor according to claim 57, wherein a plate-like electrode is formed substantially at the center of the upper surface of the support substrate made of a piezoelectric element, and a first finger-like electrode group is formed around the plate-like electrode. Forming a detection electrode group composed of a second finger electrode group; the first finger electrode group being composed of a plurality of finger electrodes substantially parallel to each other; The second finger-like electrode group is composed of a plurality of finger-like electrodes substantially parallel to each other, and these finger-like electrodes are electrically connected to each other; The plurality of finger electrodes constituting one finger electrode group and the plurality of finger electrodes constituting the second finger electrode group are arranged so as to be alternately combined, and the lower surface of the support substrate The plate-shaped electrode formed on the upper surface of the support substrate and A plate electrode and a detection electrode group equivalent to the detection electrode group are formed, and an alternating voltage is applied between a pair of plate electrodes formed on both surfaces of the support substrate, so that the weight body reciprocates. Detecting the Coriolis force by detecting an electric signal generated between the first finger-shaped electrode group and the second finger-shaped electrode group constituting the detection electrode group. An angular velocity sensor characterized in that it can perform the following. 【請求項６２】 請求項６１に記載の角速度センサにお
いて、 各指状電極が、コリオリ力検出方向に対してほぼ垂直に
伸びるように配置されていることを特徴とする角速度セ
ンサ。62. The angular velocity sensor according to claim 61, wherein each finger-like electrode is arranged to extend substantially perpendicular to the Coriolis force detection direction.
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Cited By (7)

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