JP6509555B2 - Angular velocity sensor and sensor element - Google Patents

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Description

本発明は、角速度センサ及びセンサ素子に関する。   The present invention relates to an angular velocity sensor and a sensor element.

角速度センサとして、いわゆる圧電振動式のものが知られている（例えば特許文献１）。このセンサにおいては、圧電体に交流電圧を印加して圧電体を励振する。この励振されている圧電体が回転されると、回転速度（角速度）に応じた大きさで、励振方向と直交する方向にコリオリの力が生じ、このコリオリの力によっても圧電体は振動する。そして、このコリオリの力に起因する圧電体の変形に応じて生じる電気信号を検出することにより、圧電体の角速度を検出することができる。   A so-called piezoelectric vibration type sensor is known as an angular velocity sensor (for example, Patent Document 1). In this sensor, an alternating voltage is applied to the piezoelectric body to excite the piezoelectric body. When the piezoelectric body being excited is rotated, Coriolis force is generated in a direction perpendicular to the exciting direction with a magnitude corresponding to the rotational speed (angular velocity), and the piezoelectric body vibrates also by this Coriolis force. The angular velocity of the piezoelectric body can be detected by detecting an electrical signal generated according to the deformation of the piezoelectric body caused by the Coriolis force.

圧電体は、具体的には、例えば、基部と、基部から延び、交流電圧が印加されて励振される駆動腕と、駆動腕の振動が伝達され、コリオリの力に起因する電気信号が検出される検出腕と、を有している。なお、特許文献１では、検出腕の根元（基部との接続部）における、エッチングされずに残る部分（残渣）を低減するために、検出腕に対して傾斜する方向へ基部から延びる梁を設ける技術を開示している。また、特許文献１では、検出腕と平行に延び、基部を支持する梁を有する圧電体も開示している（特許文献１の従来技術の欄）。   Specifically, for example, the piezoelectric body extends from the base and from the base, and the drive arm to which the AC voltage is applied and excited is transmitted, the vibration of the drive arm is transmitted, and the electrical signal resulting from the Coriolis force is detected. And a detection arm. In Patent Document 1, in order to reduce a portion (residue) remaining without being etched at the root (connection portion with the base) of the detection arm, a beam extending from the base in a direction inclined to the detection arm is provided. It discloses technology. Patent Document 1 also discloses a piezoelectric body having a beam that extends in parallel with the detection arm and supports the base (field of prior art of Patent Document 1).

特開２００６−２０１０５３号公報JP, 2006-201053, A

圧電体において、腕（駆動腕及び検出腕）は、いわゆる片持ち梁とされている。従って、角速度センサが床面へ落下するなど、角速度センサに予期しない衝撃が加えられると、腕の慣性力によって、腕の根元付近に強い応力が加えられる。その結果、例えば、破損が生じ、角速度センサの検出精度が低下するおそれがある。   In the piezoelectric body, the arms (driving arms and detecting arms) are so-called cantilevers. Therefore, when an unexpected impact is applied to the angular velocity sensor, such as when the angular velocity sensor falls to the floor surface, the inertial force of the arm applies a strong stress near the base of the arm. As a result, for example, breakage may occur and the detection accuracy of the angular velocity sensor may be reduced.

従って、衝撃に強い角速度センサ及びセンサ素子が提供されることが望ましい。   Therefore, it is desirable to provide an angular velocity sensor and sensor element that is resistant to impact.

本発明の一態様に係る角速度センサは、基部と、前記基部から延びる駆動腕及び検出腕と、を有する圧電体と、前記駆動腕に電圧を印加して前記駆動腕を励振する励振回路と、前記検出腕の振動によって生じる電気信号を検出する検出回路と、を有し、前記圧電体は、前記検出腕及び駆動腕の少なくとも一方の腕に並んで当該一方の腕と平行に延び、先端が自由端とされたフレーム腕を更に有し、前記励振回路は、前記駆動腕及び前記フレーム腕のうち前記駆動腕のみを励振し、前記検出回路は、前記検出腕及び前記フレーム腕のうち前記検出腕のみについて電気信号を検出する。   An angular velocity sensor according to an aspect of the present invention includes a piezoelectric body having a base, a drive arm and a detection arm extending from the base, and an excitation circuit for applying a voltage to the drive arm to excite the drive arm. And a detection circuit for detecting an electrical signal generated by the vibration of the detection arm, wherein the piezoelectric body extends parallel to at least one of the detection arm and the drive arm in parallel with the one arm, and has a tip end The drive circuit further includes a frame arm which is a free end, the drive circuit excites only the drive arm among the drive arm and the frame arm, and the detection circuit detects the detection arm among the detection arm and the frame arm. Detect the electrical signal only on the arm.

好適には、前記一方の腕は、当該一方の腕に沿って延びる溝を有し、前記フレーム腕は、前記一方の腕に対して前記溝の側方となる方向に並んでいる。   Preferably, the one arm has a groove extending along the one arm, and the frame arm is aligned in a direction in which the groove is lateral to the one arm.

好適には、前記フレーム腕は、先端に前記一方の腕側に突出する突部を有する。   Preferably, the frame arm has a protrusion at the tip end that protrudes to the one arm side.

好適には、前記一方の腕は、前記基部から延びる本体部と、前記本体部の先端に位置し、前記本体部よりも幅広な幅広部と、を有し、前記フレーム腕は、前記本体部よりも短く、且つ、前記幅広部の幅内に収まっている。   Preferably, the one arm has a main body extending from the base, and a wide portion located at the tip of the main body and wider than the main body, and the frame arm is the main body And shorter than the width of the wide portion.

好適には、前記フレーム腕の前記駆動腕が励振される方向における固有振動数は、前記駆動腕の、前記励振される方向における固有振動数に対して、当該駆動腕の固有振動数の１／１０以上の差でずれており、前記フレーム腕の、前記検出腕において電気信号が検出される振動の方向における固有振動数は、前記検出腕の前記検出される振動の方向における検出腕の固有振動数に対して、当該検出腕の固有振動数の１／１０以上の差でずれている。   Preferably, the natural frequency in the direction in which the drive arm of the frame arm is excited is 1/1 of the natural frequency of the drive arm relative to the natural frequency in the direction in which the drive arm is excited. The natural frequency of the frame arm in the direction of the vibration in which the electric signal is detected in the detection arm deviates by a difference of 10 or more, and the natural vibration of the detection arm in the direction of the detected vibration of the detection arm The difference is 1/10 or more of the natural frequency of the detection arm with respect to the number.

好適には、４本以上の偶数本のみの前記駆動腕が、所定の対称軸に平行に延び、前記対称軸の側方に並べられ、前記対称軸に対して線対称に配置されており、２本以上の偶数本のみの前記検出腕が、前記駆動腕とは反対方向に延び、前記駆動腕の並び方向に並べられ、前記対称軸に対して線対称に配置されており、前記励振回路は、線対称の一方側の複数の駆動腕が前記並び方向において互いに同一側へ共に変形するようにこれら駆動腕を互いに同一の位相で励振し、線対称の他方側の複数の駆動腕が前記並び方向において互いに同一側へ共に変形するようにこれら駆動腕を互いに同一の位相で励振し、線対称の前記一方側の複数の駆動腕と、線対称の前記他方側の複数の駆動腕とが、前記並び方向において互いに逆側に変形するように、線対称の前記一方側の複数の駆動腕と線対称の前記他方側の複数の駆動腕とを互いに逆の位相で励振し、前記一方の腕は、前記駆動腕である。   Preferably, only four or more even-numbered drive arms extend in parallel to a predetermined symmetry axis, are juxtaposed to the side of the symmetry axis, and are arranged in line symmetry with respect to the symmetry axis. Two or more even number of the detection arms extend in the opposite direction to the drive arms, are arranged in the arrangement direction of the drive arms, and are arranged in line symmetry with respect to the symmetry axis, and the excitation circuit The drive arms are excited in the same phase with each other such that a plurality of drive arms on one side of line symmetry deform to the same side in the alignment direction, and a plurality of drive arms on the other side of line symmetry The drive arms are excited in the same phase so as to be deformed toward the same side in the alignment direction, and the plurality of drive arms on the one side in line symmetry and the plurality of drive arms on the other side in line symmetry The lines so that they deform in opposite directions in the alignment direction It said one exciting the plurality of drive arms of the other side of the plurality of drive arms axisymmetrical side in opposite phase to each other, the one arm of the universal is the driving arm.

本発明の一態様に係るセンサ素子は、基部を含む支持部と、前記基部から延びる駆動腕及び検出腕と、を有する圧電体と、前記駆動腕の表面に設けられた励振電極と、前記検出腕の表面に設けられた検出電極と、前記励振電極及び前記検出電極に接続された複数のパッドと、を有し、前記圧電体は、前記検出腕及び駆動腕の少なくとも一方の腕に並んで当該一方の腕と平行に延びるフレーム腕を更に有し、前記励振電極は、前記駆動腕及び前記フレーム腕のうち前記駆動腕にのみ設けられ、前記検出電極は、前記検出腕及び前記フレーム腕のうち前記検出腕にのみ設けられ、前記複数のパッドは、前記支持部及び前記フレーム腕のうち前記支持部にのみ設けられている。   A sensor element according to one aspect of the present invention includes a piezoelectric body having a support including a base, a drive arm and a detection arm extending from the base, an excitation electrode provided on a surface of the drive arm, and the detection A detection electrode provided on the surface of the arm, and a plurality of pads connected to the excitation electrode and the detection electrode, wherein the piezoelectric body is aligned with at least one of the detection arm and the drive arm And a frame arm extending parallel to the one arm, wherein the excitation electrode is provided only on the drive arm among the drive arm and the frame arm, and the detection electrode is provided on the detection arm and the frame arm. Among these, the plurality of pads are provided only on the support portion among the support portion and the frame arm.

好適には、４本以上の偶数本のみの前記駆動腕が、所定の対称軸に平行に延び、前記対称軸の側方に並べられ、前記対称軸に対して線対称に配置されており、２本以上の偶数本のみの前記検出腕が、前記駆動腕とは反対方向に延び、前記駆動腕の並び方向に並べられ、前記対称軸に対して線対称に配置されており、前記励振電極として、前記偶数本の駆動腕間で互いに同一の位置に設けられた複数の第１励振電極と、前記偶数本の駆動腕間で互いに同一の位置に設けられ、前記複数の第１励振電極との間に電圧が印加されることにより、前記偶数の駆動腕を前記並び方向に励振可能な複数の第２励振電極と、が設けられており、線対称の一方側の複数の駆動腕における複数の第１励振電極、及び、線対称の他方側の複数の駆動腕における複数の第２励振電極は互いに接続されており、線対称の前記一方側の複数の駆動腕における複数の第２励振電極、及び、線対称の前記他方側の複数の駆動腕における複数の第１励振電極は互いに接続されており、前記一方の腕は、前記駆動腕である。   Preferably, only four or more even-numbered drive arms extend in parallel to a predetermined symmetry axis, are juxtaposed to the side of the symmetry axis, and are arranged in line symmetry with respect to the symmetry axis. Only two or more even number of the detection arms extend in the opposite direction to the drive arms, are arranged in the arrangement direction of the drive arms, and are arranged in line symmetry with respect to the symmetry axis, and the excitation electrode The plurality of first excitation electrodes provided at the same position among the even numbered drive arms, and the plurality of first excitation electrodes provided at the same position among the even number drive arms, A plurality of second excitation electrodes capable of exciting the even drive arms in the row direction by applying a voltage between the plurality of drive arms on one side of the line symmetry And a plurality of driving arms on the other side of the line symmetry. The second excitation electrodes are connected to each other, and a plurality of second excitation electrodes in the plurality of drive arms on the one side of line symmetry, and a plurality of first excitation electrodes in the plurality of drive arms on the other side of the line symmetry Are connected to each other, and the one arm is the drive arm.

上記の構成によれば、角速度センサ及びセンサ素子を衝撃に強くすることができる。   According to the above configuration, the angular velocity sensor and the sensor element can be made resistant to impact.

本発明の実施形態に係るセンサ素子の圧電体を示す斜視図。FIG. 2 is a perspective view showing a piezoelectric body of a sensor element according to an embodiment of the present invention. 図１の圧電体上の電極配置を説明するための図１よりも模式的な斜視図。FIG. 2 is a schematic perspective view more than FIG. 1 for explaining the electrode arrangement on the piezoelectric body of FIG. 1; 図３（ａ）は図１のIIIａ−IIIａ線における断面図、図３（ｂ）は図１のIIIｂ−IIIｂ線における断面図。Fig.3 (a) is sectional drawing in the IIIa-IIIa line of FIG. 1, FIG.3 (b) is sectional drawing in the IIIb-IIIb line of FIG. 図４（ａ）及び図４（ｂ）は駆動腕及び検出腕における電位等を説明するための模式図。FIGS. 4 (a) and 4 (b) are schematic diagrams for explaining potentials and the like in the drive arm and the detection arm. 図５（ａ）は全駆動腕のｘ軸方向における励振を説明するための模式図、図５（ｂ）は全駆動腕及び全検出腕のｚ軸方向における振動を説明するための模式図。FIG. 5 (a) is a schematic view for explaining the excitation of all drive arms in the x-axis direction, and FIG. 5 (b) is a schematic view for explaining the vibrations of all drive arms and all detection arms in the z-axis direction. 図１のセンサ素子の配線の一例を示すための図２よりも模式的な斜視図。FIG. 3 is a schematic perspective view more than FIG. 2 for showing an example of wiring of the sensor element of FIG. 1;

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、以下の図面は、模式的なものである。従って、細部は省略されることがあり、また、寸法比率等は現実のものと必ずしも一致しない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following drawings are schematic. Therefore, details may be omitted, and dimensional ratios and the like do not necessarily coincide with actual ones.

また、各図には、説明の便宜のために、直交座標系ｘｙｚを付している。なお、直交座標系ｘｙｚは、センサ素子（圧電体）の形状に基づいて定義されている。すなわち、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、結晶の電気軸、機械軸及び光軸を示すとは限らない。   Further, in each drawing, an orthogonal coordinate system xyz is attached for the convenience of description. The orthogonal coordinate system xyz is defined based on the shape of the sensor element (piezoelectric body). That is, the x-axis, y-axis and z-axis do not necessarily indicate the electrical, mechanical and optical axes of the crystal.

同一又は類似する構成については、「第１駆動腕１１Ａ」、「第２駆動腕１１Ｂ」のように、同一名称に対して互いに異なる番号及びアルファベットを付して呼称することがあり、また、この場合において、単に「駆動腕１１」といい、これらを区別しないことがある。   About the same or similar composition, like "the 1st drive arm 11A" and "the 2nd drive arm 11B", a different number and an alphabet may be attached to the same name, and they may be called. In some cases, they are simply referred to as "drive arms 11," and these may not be distinguished.

図１は、本発明の実施形態に係るセンサ素子１の圧電体３を示す斜視図である。図２は、圧電体３上の電極配置を説明するためのセンサ素子１の斜視図である。図２において、圧電体３は、一部が省略されることなどにより、図１よりも模式的に示されている。   FIG. 1 is a perspective view showing a piezoelectric body 3 of a sensor element 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view of the sensor element 1 for explaining the arrangement of electrodes on the piezoelectric body 3. In FIG. 2, the piezoelectric body 3 is more schematically shown than FIG. 1 because a part thereof is omitted.

センサ素子１は、例えば、ｙ軸回りの角速度を検出する角速度センサ１０１を構成するものである。角速度センサ１０１は、圧電振動式のものであり、センサ素子１は、ｘ軸方向に励振され、ｚ軸方向にコリオリの力が生じるように構成されている。具体的には、以下のとおりである。   The sensor element 1 constitutes, for example, an angular velocity sensor 101 that detects an angular velocity around the y axis. The angular velocity sensor 101 is of a piezoelectric vibration type, and the sensor element 1 is configured to be excited in the x-axis direction and to generate Coriolis force in the z-axis direction. Specifically, it is as follows.

センサ素子１は、圧電体３と、圧電体３に電圧を印加するための第１励振電極５Ａ及び第２励振電極５Ｂ（図２）と、圧電体３に生じた電気信号を取り出すための第１検出電極７Ａ及び第２検出電極７Ｂ（図２）とを有している。   The sensor element 1 includes a piezoelectric body 3, a first excitation electrode 5 A and a second excitation electrode 5 B (FIG. 2) for applying a voltage to the piezoelectric body 3, and a second for extracting an electrical signal generated in the piezoelectric body 3. The first detection electrode 7A and the second detection electrode 7B (FIG. 2) are provided.

圧電体３は、その全体が一体的に形成されている。圧電体３は、単結晶であってもよいし、多結晶であってもよい。また、圧電体３の材料は適宜に選択されてよく、例えば、水晶（ＳｉＯ２）、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＰＺＴである。 The piezoelectric body 3 is integrally formed in its entirety. The piezoelectric body 3 may be single crystal or polycrystal. The material of the piezoelectric body 3 may be selected appropriately, and is, for example, quartz crystal (SiO 2 ), LiTaO 3 , LiNbO 3 , or PZT.

圧電体３において、電気軸乃至は分極軸（以下、両者を代表して分極軸のみに言及することがある。）は、ｘ軸に一致するように設定されている。なお、分極軸は、所定の範囲（例えば１５°以内）でｘ軸に対して傾斜していてもよい。また、圧電体３が単結晶である場合において、機械軸及び光軸は、適宜な方向とされてよいが、例えば、機械軸はｙ軸方向、光軸はｚ軸方向とされている。   In the piezoelectric body 3, the electric axis or the polarization axis (hereinafter, both may be representatively referred to only for the polarization axis) is set to coincide with the x axis. The polarization axis may be inclined with respect to the x axis within a predetermined range (for example, within 15 °). When the piezoelectric body 3 is a single crystal, the machine axis and the optical axis may be in appropriate directions, but for example, the machine axis is in the y-axis direction and the optical axis is in the z-axis direction.

圧電体３は、ｘ軸方向に延びる基部９と、基部９からｙ軸方向の正側又は負側に延びる各種の腕（１０Ａ〜１０Ｄ（図１）、１１Ａ〜１１Ｄ、１２Ａ〜１２Ｄ（図１）、１３Ａ及び１３Ｂ、並びに、１４Ａ〜１４Ｄ（図１））とを有している。   The piezoelectric body 3 includes a base 9 extending in the x-axis direction and various arms (10A to 10D (FIG. 1), 11A to 11D, 12A to 12D (FIG. 1) extending from the base 9 to the positive side or the negative side of the y-axis direction. , 13A and 13B, and 14A to 14D (FIG. 1)).

第１駆動腕１１Ａ〜第４駆動腕１１Ｄは、電圧（電界）が印加されることによってｘ軸方向（以下、「励振方向」ということがある。）に励振される部分である。第１検出腕１３Ａ及び第２検出腕１３Ｂは、コリオリの力によってｚ軸方向（以下、「検出方向」ということがある。）に振動され、角速度に応じた電気信号を生成する部分である。基部９は、これら駆動腕１１及び検出腕１３を支持する部分である。第１実装腕１０Ａ〜第４実装腕１０Ｄは、基部９を支持する部分である。第１駆動側フレーム腕１２Ａ〜第４駆動側フレーム腕１２Ｄは、駆動腕１１の根元付近を衝撃に対して強くするためのものである。第１検出側フレーム腕１４Ａ〜第４検出側フレーム腕１４Ｄは、検出腕１３の根元付近を衝撃に対して強くするためのものである。これらの位置及び形状等は、例えば、以下のように設定されている。   The first drive arm 11A to the fourth drive arm 11D are portions which are excited in the x-axis direction (hereinafter sometimes referred to as "excitation direction") by application of a voltage (electric field). The first detection arm 13A and the second detection arm 13B are portions that are vibrated in the z-axis direction (hereinafter sometimes referred to as "detection direction") by the Coriolis force and generate an electrical signal according to the angular velocity. The base 9 is a portion that supports the drive arm 11 and the detection arm 13. The first mounting arm 10A to the fourth mounting arm 10D are portions that support the base 9. The first drive side frame arm 12A to the fourth drive side frame arm 12D are for making the vicinity of the root of the drive arm 11 strong against an impact. The first detection side frame arm 14A to the fourth detection side frame arm 14D are for making the vicinity of the base of the detection arm 13 strong against an impact. The positions, shapes, and the like of these are set, for example, as follows.

圧電体３は、例えば、全体として厚さ（ｚ軸方向）が一定にされており、また、例えば、ｙ軸方向に延びる中心線ＣＬ０（図１）に対して線対称の形状に形成されている。   The piezoelectric body 3 has, for example, a constant thickness (z-axis direction) as a whole, and is formed, for example, in a line-symmetrical shape with respect to a center line CL0 (FIG. 1) extending in the y-axis direction. There is.

基部９は、例えば、概ね直方体状とされている。基部９の３軸方向の寸法比率は適宜に設定されてよい。例えば、基部９は、ｘ軸方向の大きさ＞ｙ軸方向の大きさ＞ｚ軸方向の大きさに設定されている。すなわち、基部９は、ｘ軸方向を長手方向とし、ｚ軸方向を厚み方向とする概ね長方形の板状とされている。なお、例えば、ｘ軸方向の大きさ＞ｚ軸方向の大きさ≧ｙ軸方向の大きさとされてもよい。   The base 9 has, for example, a substantially rectangular parallelepiped shape. The dimensional ratio in the three axial directions of the base 9 may be set appropriately. For example, the base 9 is set to have a size in the x-axis direction> a size in the y-axis direction> a size in the z-axis direction. That is, the base 9 has a substantially rectangular plate shape in which the x-axis direction is the longitudinal direction and the z-axis direction is the thickness direction. For example, the size in the x-axis direction may be larger than the size in the z-axis direction ≧ the size in the y-axis direction.

４本の実装腕１０は、基部９の両端部９ａからｙ軸方向の両側に延びている。換言すれば、４本の実装腕１０は、他の全ての腕のｘ軸方向の外側にて他の腕に並列に延びている。４本の実装腕１０は、例えば、ｘ軸方向及びｙ軸方向のいずれにおいても線対称の配置及び形状となるように設けられている。実装腕１０の具体的形状は適宜に設定されてよい。例えば、実装腕１０は、概略矩形の板状に形成されている。   The four mounting arms 10 extend from both ends 9 a of the base 9 on both sides in the y-axis direction. In other words, the four mounting arms 10 extend parallel to the other arms outside the x-axis direction of all the other arms. The four mounting arms 10 are, for example, provided so as to have line-symmetrical arrangement and shape in any of the x-axis direction and the y-axis direction. The specific shape of the mounting arm 10 may be set as appropriate. For example, the mounting arm 10 is formed in a substantially rectangular plate shape.

実装腕１０の先端部のｚ軸方向の正側又は負側（本実施形態では正側）の面には、第１パッド１５Ａ〜第４パッド１５Ｄ（模式図である図２において基部９の４隅に示す。なお、本実施形態とは異なり、実装腕１０を設けずに、図２のようにパッド１５を設けてもよい。）が設けられている。パッド１５は、不図示の実装基体（例えばプリント配線基板）に設けられたパッドに対向し、当該パッドに対して半田乃至は導電性接着剤からなるバンプにより接着される。これにより、センサ素子１と実装基体との電気的な接続がなされ、また、センサ素子１（圧電体３）は、駆動腕１１及び検出腕１３が振動可能な状態で支持される。なお、実装腕１０の先端は、不図示の実装基体に固定されるから、自由端ではない。   On the surface on the positive side or the negative side (the positive side in the present embodiment) of the tip end portion of the mounting arm 10 in the z-axis direction, the first pad 15A to the fourth pad 15D (four in the schematic view of FIG. Unlike the present embodiment, the pad 15 may be provided as shown in FIG. The pad 15 faces a pad provided on a mounting base (not shown) (for example, a printed wiring board), and is bonded to the pad by a bump made of a solder or a conductive adhesive. Thereby, the sensor element 1 and the mounting base are electrically connected, and the sensor element 1 (piezoelectric body 3) is supported in a state where the drive arm 11 and the detection arm 13 can vibrate. The tip of the mounting arm 10 is not a free end because it is fixed to a mounting base (not shown).

なお、基部９及び実装腕１０は、駆動腕１１及び検出腕１３等を揺動可能に支持する支持部８を構成している。   The base 9 and the mounting arm 10 constitute a support portion 8 that supports the drive arm 11, the detection arm 13 and the like in a swingable manner.

複数の駆動腕１１は、互いに同一方向（ｙ軸方向の正側）に互いに並列に（平行に）延びており、その先端は自由端とされている。駆動腕１１の数は、偶数（本実施形態では４）である。偶数本の駆動腕１１は、中心線ＣＬ０に対して互いに線対称に配置されている。また、偶数本の駆動腕１１は、その形状も、中心線ＣＬ０に対して線対称とされている。すなわち、第１駆動腕１１Ａと第４駆動腕１１Ｄとは、中心線ＣＬ０に対して互いに線対称の配置及び形状とされ、第２駆動腕１１Ｂと第３駆動腕１１Ｃとは、中心線ＣＬ０に対して互いに線対称の配置及び形状とされている。   The plurality of drive arms 11 extend in parallel (parallel) with each other in the same direction (positive side in the y-axis direction), and their tips are free ends. The number of drive arms 11 is an even number (4 in the present embodiment). The even numbered drive arms 11 are arranged in line symmetry with each other with respect to the center line CL0. Further, the shape of the even numbered drive arms 11 is also symmetrical with respect to the center line CL0. That is, the first drive arm 11A and the fourth drive arm 11D are arranged and shaped in line symmetry with each other with respect to the center line CL0, and the second drive arm 11B and the third drive arm 11C are arranged at the center line CL0. The arrangement and shape are symmetrical with respect to each other.

後述するように、中心線ＣＬ０の一方側の複数の駆動腕１１（１１Ａ及び１１Ｂ）は、共に同一側へ湾曲するように振動するから、全体として一つの仮想駆動腕を構成する。同様に、中心線ＣＬ０の他方側の複数の駆動腕１１（１１Ｃ及び１１Ｄ）は、全体として一つの仮想駆動腕を構成する。上述のような線対称の形状及び配置の結果、２本の仮想駆動腕は、振動に係る特性が互いに線対称である。換言すれば、中心線ＣＬ０に対して互いに対称に横方向の正負を定義すれば、両者の振動に係る特性は互いに同一であり、固有振動数等も互いに同一である。   As will be described later, since the plurality of drive arms 11 (11A and 11B) on one side of the center line CL0 vibrate so as to curve together to the same side, one virtual drive arm is configured as a whole. Similarly, the plurality of drive arms 11 (11C and 11D) on the other side of the center line CL0 form one virtual drive arm as a whole. As a result of the axisymmetric shape and arrangement as described above, the two virtual drive arms are axisymmetric with respect to their vibration-related characteristics. In other words, if the positive and negative directions in the lateral direction are defined symmetrically with respect to the center line CL0, the characteristics relating to the both vibrations are the same, and the natural frequencies and the like are also the same.

駆動腕１１の具体的形状等は適宜に設定されてよい。例えば、駆動腕１１は、いわゆるハンマ形状とされている。すなわち、駆動腕１１は、基部９から延びる本体部１１ｃと、その先端に位置し、本体部１１ｃよりも幅（ｘ方向）が広い幅広部１１ｄとを有している。   The specific shape of the drive arm 11 may be set as appropriate. For example, the drive arm 11 has a so-called hammer shape. That is, the drive arm 11 has a main body portion 11 c extending from the base portion 9 and a wide portion 11 d located at the tip of the main body portion 11 c and wider (in the x direction) than the main body portion 11 c.

本体部１１ｃは、例えば、ｙ軸方向を長手方向とする直方体において、ｚ軸方向の正側及び負側の面にｙ軸方向に延びる凹溝１１ａ（図３（ａ）も参照）が形成された形状とされている。凹溝１１ａの断面形状は例えば概略矩形である。駆動腕１１のｘｚ断面の形状及び寸法は、例えば、駆動腕１１の長手方向（ｙ軸方向）の全体に亘って概略一定である。なお、凹溝１１ａは、１又は複数列で複数の凹部が駆動腕１１に沿って配列されることによって構成されていてもよい。   In the main body 11c, for example, in a rectangular parallelepiped whose longitudinal direction is in the y-axis direction, concave grooves 11a (see also FIG. 3A) extending in the y-axis direction are formed on the positive side and negative side in the z-axis direction. It has a different shape. The cross-sectional shape of the recessed groove 11a is, for example, a substantially rectangular shape. The shape and size of the xz cross section of the drive arm 11 are, for example, substantially constant throughout the longitudinal direction (y-axis direction) of the drive arm 11. The recessed grooves 11 a may be configured by arranging a plurality of recessed portions in one or more rows along the driving arm 11.

幅広部１１ｄは、例えば、幅方向（ｘ方向）の一方のみに広がっており、また、その広がる方向は、隣接する駆動腕１１同士において互いに逆側である。これにより、中心線ＣＬ０の一方側及び他方側のそれぞれにおいては、互いに隣接する２つの駆動腕１１（１１Ａ及び１１Ｂ、又は、１１Ｃ及び１１Ｄ）の本体部１１ｃを互いに近付けることができる。なお、幅広部は、両側に広がるように形成されてもよいし、全く設けられなくてもよい。   The wide portion 11 d extends, for example, only in one side in the width direction (x direction), and the extending direction is opposite to each other in the adjacent drive arms 11. Thus, on each of the one side and the other side of the center line CL0, the main body portions 11c of the two drive arms 11 (11A and 11B or 11C and 11D) adjacent to each other can be brought close to each other. The wide portion may be formed to extend on both sides or may not be provided at all.

本体部１１ｃの幅（ｘ軸方向）が大きくなると、駆動腕１１の励振方向（ｘ軸方向）における固有振動数は高くなり、本体部１１ｃの長さ（質量）又は幅広部１１ｄの質量が大きくなると、駆動腕１１の励振方向における固有振動数は低くなる。従って、駆動腕１１の各種の寸法は、励振させたい周波数に応じて設定される。なお、駆動腕１１のｘ軸方向の固有振動数とｚ軸方向の固有振動数とは等しくされることが好ましい。   When the width (x-axis direction) of the main body 11c increases, the natural frequency of the drive arm 11 in the excitation direction (x-axis direction) increases, and the mass (length) of the main body 11c or the mass of the wide portion 11d increases. Then, the natural frequency in the excitation direction of the drive arm 11 decreases. Therefore, various dimensions of the drive arm 11 are set according to the frequency to be excited. Preferably, the natural frequency of the drive arm 11 in the x-axis direction is equal to the natural frequency of the z-axis direction.

複数の検出腕１３は、複数の駆動腕１１の延びる方向とは反対方向（ｙ軸方向の負側）に互いに並列に（平行に）延びており、その先端は自由端とされている。検出腕１３の数は、偶数（本実施形態では２）であり、また、例えば、駆動腕１１の数よりも少ない。偶数本の検出腕１３は、中心線ＣＬ０に対して互いに線対称に配置されている。また、偶数本の検出腕１３は、その形状も、中心線ＣＬ０に対して互いに線対称とされている。   The plurality of detection arms 13 extend in parallel (parallel) with each other in the direction (the negative side in the y-axis direction) opposite to the direction in which the plurality of drive arms 11 extend, and their tips are free ends. The number of detection arms 13 is an even number (two in the present embodiment) and is smaller than the number of drive arms 11, for example. The even number of detection arms 13 are arranged in line symmetry with each other with respect to the center line CL0. Further, the shapes of the even detection arms 13 are also in line symmetry with each other with respect to the center line CL0.

従って、駆動腕１１と同様に、中心線ＣＬ０の一方側と他方側とで、検出腕１３の振動特性は、互いに対称である。換言すれば、中心線ＣＬ０に対して互いに対称に横方向の正負を定義すれば、両者の振動に係る特性は互いに同一であり、固有振動数等も互いに同一である。   Accordingly, as with the drive arm 11, the vibration characteristics of the detection arm 13 are symmetrical to each other on one side and the other side of the center line CL0. In other words, if the positive and negative directions in the lateral direction are defined symmetrically with respect to the center line CL0, the characteristics relating to the both vibrations are the same, and the natural frequencies and the like are also the same.

検出腕１３の具体的形状等は適宜に設定されてよい。例えば、検出腕１３は、駆動腕１１と同様に、いわゆるハンマ形状とされている。すなわち、検出腕１３は、基部９から延びる本体部１３ｃと、その先端に位置し、本体部１３ｃよりも幅（ｘ方向）が広い幅広部１３ｄとを有している。   The specific shape or the like of the detection arm 13 may be set as appropriate. For example, similarly to the drive arm 11, the detection arm 13 has a so-called hammer shape. That is, the detection arm 13 has a main body 13 c extending from the base 9 and a wide part 13 d located at the tip thereof and wider (in the x direction) than the main body 13 c.

本体部１３ｃの概略形状は、直方体とされている。この直方体においては、例えば、ｙ軸方向の大きさ＞ｘ軸方向の大きさ＞ｚ軸方向の大きさである。すなわち、本体部１３ｃは、ｙ軸方向を長手方向とし、ｚ軸方向を厚み方向とする概ね長方形の板状とされている。従って、検出腕１３は、相対的に、励振方向（ｘ軸方向）には振動しにくく、検出方向（ｚ軸方向）に振動しやすくなっている。   The schematic shape of the main body portion 13c is a rectangular parallelepiped. In this rectangular parallelepiped, for example, the size in the y-axis direction> the size in the x-axis direction> the size in the z-axis direction. That is, the main body portion 13c has a substantially rectangular plate shape with the y-axis direction as the longitudinal direction and the z-axis direction as the thickness direction. Therefore, the detection arm 13 is relatively less likely to vibrate in the excitation direction (x-axis direction), and more likely to vibrate in the detection direction (z-axis direction).

また、例えば、検出腕１３の本体部１３ｃは、当該本体部１３ｃをｚ軸方向に貫通し、ｙ軸方向に延びる１又は複数（本実施形態では複数）の貫通溝１３ａ（図３（ｂ）も参照）が形成された形状とされている。別の観点では、本体部１３ｃは、基部９からｙ軸方向に延び、ｘ軸方向に並べられ、先端が互いに固定された複数の分割腕１３ｂを有している。分割腕１３ｂ（貫通溝１３ａ）のｘｚ断面の形状は例えば概略矩形である。貫通溝１３ａの根元側端部は、好ましくは基部９に到達している。   Also, for example, the main body 13c of the detection arm 13 penetrates the main body 13c in the z-axis direction, and extends in the y-axis direction in one or more (plural in the present embodiment) through grooves 13a (FIG. 3B) (See also)). In another aspect, the main body portion 13c extends from the base portion 9 in the y-axis direction and is aligned in the x-axis direction, and has a plurality of divided arms 13b whose tips are fixed to each other. The shape of the xz cross section of the split arm 13b (penetration groove 13a) is, for example, a substantially rectangular shape. The root side end of the through groove 13 a preferably reaches the base 9.

検出腕１３の幅広部１３ｄは、例えば、検出腕１３の中心線に対して線対称の形状となるように、幅方向（ｘ方向）の両側に広がっている。なお、検出腕の幅広部は、一方にのみ広がるように形成されてもよいし（特に本実施形態とは異なり検出腕の本数が４本以上の場合）、全く設けられなくてもよい。   The wide portion 13 d of the detection arm 13 extends, for example, on both sides in the width direction (x direction) so as to be symmetrical with respect to the center line of the detection arm 13. Note that the wide portion of the detection arm may be formed so as to extend only to one side (especially when the number of detection arms is four or more unlike the present embodiment), or may not be provided at all.

駆動腕１１と同様に、検出腕１３の各種の寸法は、固有振動数を規定することから、コリオリの力による振動の方向であるｚ軸方向の固有振動数が適宜なものとなるように設定される。なお、当該固有振動数は、駆動腕１１のｘ軸方向の固有振動数と等しくされる（離調周波数が小さくされる）ことが好ましい。   Similar to the drive arm 11, various dimensions of the detection arm 13 are set so that the natural frequency in the z-axis direction, which is the direction of the vibration due to the Coriolis force, becomes appropriate because the natural frequency is defined. Be done. The natural frequency is preferably equal to the natural frequency of the drive arm 11 in the x-axis direction (the detuning frequency is reduced).

駆動腕１１のｘ軸方向の位置と検出腕１３のｘ軸方向の位置との相対関係は、第１駆動腕１１Ａ及び第２駆動腕１１Ｂの振動によって第１検出腕１３Ａを振動させ、第３駆動腕１１Ｃ及び第４駆動腕１１Ｄの振動によって第２検出腕１３Ｂを振動させることが可能に適宜に設定されている。   The relative relationship between the position of the drive arm 11 in the x-axis direction and the position of the detection arm 13 in the x-axis direction is such that the first detection arm 13A is vibrated by the vibration of the first drive arm 11A and the second drive arm 11B. The vibration of the driving arm 11C and the fourth driving arm 11D is appropriately set to vibrate the second detection arm 13B.

例えば、第１駆動腕１１Ａと第２駆動腕１１Ｂとの中間位置を通るこれらの腕に平行な線（不図示）と、第１検出腕１３Ａの中心線（不図示）とは一致している。同様に、第３駆動腕１１Ｃと第４駆動腕１１Ｄとの中間位置を通るこれらの腕に平行な線（不図示）と、第２検出腕１３Ｂの中心線（不図示）とは一致している。ただし、これらはずれていてもよい。   For example, a line (not shown) parallel to these arms passing through an intermediate position between the first drive arm 11A and the second drive arm 11B coincides with the center line (not shown) of the first detection arm 13A. . Similarly, a line (not shown) parallel to these arms passing through an intermediate position between the third drive arm 11C and the fourth drive arm 11D coincides with the center line (not shown) of the second detection arm 13B. There is. However, these may be shifted.

なお、各腕の中心線は、例えば、本体部のｘｚ断面の重心をｙ軸方向に連ねた線である。また、中心線ＣＬ０の一方側又は他方側の複数の腕全体（仮想腕）としての中心線を定義することもできる。例えば、第１駆動腕１１Ａの本体部１１ｃ及び第２駆動腕１１Ｂの本体部１１ｃの全体のｘｚ断面の重心をｙ軸方向に連ねた線を、中心線ＣＬ０の一方側の駆動腕１１全体（仮想駆動腕）の中心線と定義できる。   The center line of each arm is, for example, a line connecting the center of gravity of the xz cross section of the main body in the y-axis direction. Further, it is also possible to define a center line as a whole of a plurality of arms (virtual arms) on one side or the other side of the center line CL0. For example, the entire drive arm 11 on one side of the center line CL0 is a line connecting the center of gravity of the entire xz cross section of the main body 11c of the first drive arm 11A and the main body 11c of the second drive arm 11B in the y-axis direction It can be defined as the center line of a virtual driving arm).

上記のように複数の腕全体としての中心線を定義すると、本実施形態では、中心線ＣＬ０の一方側及び他方側のそれぞれにおいて、複数の駆動腕１１の全体としての中心線（不図示）と、１以上の検出腕１３の中心線（不図示）とが一致していると捉えることができる。この概念は、駆動腕及び検出腕の本数が本実施形態とは異なる場合にも適用できる。例えば、１本の検出腕１３に対応する駆動腕１１の数が３本の場合に、３本の駆動腕全体の中心線を考え、この中心線を検出腕１３の中心線と一致させてよい。また、例えば、３本の駆動腕１１と２本の検出腕１３とが対応している場合に、３本の駆動腕１１全体の中心線と、２本の検出腕全体の中心線とを一致させてよい。   As described above, when the center lines of the plurality of arms as a whole are defined, in the present embodiment, a center line (not shown) as a whole of the plurality of drive arms 11 is provided on each of the one side and the other side of the center line CL0. It can be considered that the center line (not shown) of one or more detection arms 13 matches. This concept is also applicable when the number of drive arms and detection arms is different from that of the present embodiment. For example, when the number of drive arms 11 corresponding to one detection arm 13 is three, the center line of all the three drive arms may be considered, and this center line may be made to coincide with the center line of detection arm 13 . Also, for example, when the three drive arms 11 and the two detection arms 13 correspond to each other, the center line of all the three drive arms 11 matches the center line of all the two detection arms. You may

中心線ＣＬ０に対するｘ軸方向の一方側及び他方側のそれぞれにおいて、２本の駆動腕１１間の距離（例えば、中心間距離：各駆動腕１１の中心線同士の距離）は適宜に設定される。   The distance between the two drive arms 11 (for example, the distance between the centers: the distance between the center lines of the drive arms 11) is appropriately set on each of the one side and the other side in the x-axis direction with respect to the center line CL0. .

本実施形態では、第１駆動腕１１Ａ及び第２駆動腕１１Ｂは、その全体としてのｘ軸方向の外側面（第１駆動腕１１Ａのｘ軸方向の負側の面及び第２駆動腕１１Ｂのｘ軸方向の正側の面）が、第１検出腕１３Ａのｘ軸方向の外側面に一致するように配置されている。第３駆動腕１１Ｃ及び第４駆動腕１１Ｄも同様である。これにより、検出腕１３の幅方向（ｘ軸方向）全体に振動を伝達させやすくなる。また、駆動腕１１の配置範囲は検出腕１３の配置範囲に収まり、圧電体３が小型化される。ただし、駆動腕１１間の距離は、本実施形態よりも短くされたり、長くされたりしてもよい。   In the present embodiment, the first drive arm 11A and the second drive arm 11B have an overall outer surface in the x-axis direction (a negative surface of the first drive arm 11A in the x-axis direction and the second drive arm 11B). The surface on the positive side in the x-axis direction is arranged to coincide with the outer surface in the x-axis direction of the first detection arm 13A. The same applies to the third drive arm 11C and the fourth drive arm 11D. Thus, the vibration can be easily transmitted to the entire width direction (x-axis direction) of the detection arm 13. Further, the arrangement range of the drive arm 11 falls within the arrangement range of the detection arm 13, and the piezoelectric body 3 is miniaturized. However, the distance between the drive arms 11 may be shorter or longer than in the present embodiment.

また、中心線ＣＬ０に対するｘ軸方向の一方側及び他方側のそれぞれにおいて、互いに隣接する駆動腕１１同士の中心間距離は、例えば、中心線ＣＬ０を挟んで互いに隣接する駆動腕１１同士の中心間距離よりも短くされている。これにより、中心線ＣＬ０に対するｘ軸方向の一方側又は他方側において隣接する駆動腕１１間の相互影響は、中心線ＣＬ０を挟んで互いに隣接する駆動腕１１間の相互影響よりも大きい。ただし、中心線ＣＬ０に対するｘ軸方向の一方側及び他方側のそれぞれにおける駆動腕１１同士の中心間距離が中心線ＣＬ０を挟んで互いに隣接する駆動腕１１同士の中心間距離よりも長くてもよい。   Further, on each of the one side and the other side in the x-axis direction with respect to the center line CL0, the center-to-center distance between the drive arms 11 adjacent to each other is, for example, the center between the drive arms 11 adjacent to each other across the center line CL0. It is shorter than the distance. Thereby, the mutual influence between the drive arms 11 adjacent on one side or the other side in the x-axis direction with respect to the center line CL0 is larger than the mutual influence between the drive arms 11 adjacent to each other across the center line CL0. However, the center-to-center distance between drive arms 11 on one side and the other side in the x-axis direction with respect to center line CL0 may be longer than the center-to-center distance between drive arms 11 adjacent to each other across center line CL0. .

また、中心線ＣＬ０に対するｘ軸方向の一方側及び他方側のそれぞれにおいて、複数本（本実施形態では２本）の駆動腕１１の中心間距離は、検出腕１３同士の中心間距離よりも短くされている。これにより、中心線ＣＬ０の一方側及び他方側のそれぞれにおける、２本の駆動腕１１間の相互影響は、中心線ＣＬ０を挟んで互いに隣接する２本の検出腕１３間の相互影響よりも大きい。ただし、中心線ＣＬ０に対するｘ軸方向の一方側及び他方側のそれぞれにおける駆動腕１１間の中心間距離は、検出腕１３間の中心間距離よりも長くてもよい。   Further, on each of the one side and the other side in the x-axis direction with respect to the center line CL0, the center-to-center distance of the plurality (two in the present embodiment) drive arms 11 is shorter than the center-to-center distance between the detection arms 13 It is done. Thereby, the mutual influence between the two drive arms 11 on one side and the other side of the center line CL0 is larger than the mutual influence between the two detection arms 13 adjacent to each other across the center line CL0. . However, the center-to-center distance between the drive arms 11 on one side and the other side in the x-axis direction with respect to the center line CL0 may be longer than the center-to-center distance between the detection arms 13.

駆動側フレーム腕１２は、駆動腕１１の隣に並び、駆動腕１１と平行に延びており、その先端は自由端とされている。駆動側フレーム腕１２の数及び配置位置は、駆動腕１１の数、配置及び振動の態様等に応じて適宜に設定されてよい。例えば、本実施形態では、駆動側フレーム腕１２は、中心線ＣＬ０の一方側及び他方側のそれぞれにおいて、複数（２本）の駆動腕１１全体の両側に配置されており、合計で４本設けられている。   The drive side frame arm 12 is arranged next to the drive arm 11 and extends in parallel with the drive arm 11, and its tip end is a free end. The number and the arrangement position of the drive side frame arms 12 may be appropriately set in accordance with the number of the drive arms 11, the arrangement, the mode of vibration and the like. For example, in the present embodiment, the drive side frame arms 12 are disposed on both sides of the plurality of (two) drive arms 11 on one side and the other side of the center line CL0, and a total of four are provided. It is done.

４本の駆動側フレーム腕１２は、例えば、中心線ＣＬ０に対して線対称の配置及び形状とされている。また、中心線ＣＬ０の一方側及び他方側のそれぞれにおいて、２本の駆動側フレーム腕１２は、例えば、その間の駆動腕１１に対して線対称の配置及び形状とされている。   The four drive side frame arms 12 are, for example, arranged and shaped in line symmetry with respect to the center line CL0. Further, on each of the one side and the other side of the center line CL0, the two drive side frame arms 12 are, for example, arranged and shaped in line symmetry with respect to the drive arm 11 between them.

駆動側フレーム腕１２の具体的形状は適宜に設定されてよい。図１の例では、駆動側フレーム腕１２は、基部９からｙ軸方向に延びる本体部１２ｃと、本体部１２ｃの先端から駆動腕１１側に突出する突部１２ｄとを有する形状とされている。   The specific shape of the drive side frame arm 12 may be set as appropriate. In the example of FIG. 1, the drive side frame arm 12 is shaped to have a main body 12 c extending in the y-axis direction from the base 9 and a protrusion 12 d projecting to the drive arm 11 from the tip of the main body 12 c. .

駆動側フレーム腕１２の本体部１２ｃの形状は、例えば、ｙ軸方向を長手方向とする直方体状である。駆動側フレーム腕１２の本体部１２ｃは、例えば、駆動腕１１の本体部１１ｃよりも短く、その先端は駆動腕１１の幅広部１１ｄよりも基部９側に位置している。また、駆動側フレーム腕１２は、例えば、幅方向（ｘ軸方向）において、駆動腕１１の幅広部１１ｄの幅に収まっている。   The shape of the main body 12c of the drive side frame arm 12 is, for example, a rectangular parallelepiped whose longitudinal direction is the y-axis direction. The main body portion 12 c of the drive side frame arm 12 is shorter than, for example, the main body portion 11 c of the drive arm 11, and the tip thereof is positioned closer to the base 9 than the wide portion 11 d of the drive arm 11. The drive side frame arm 12 is, for example, accommodated in the width of the wide portion 11 d of the drive arm 11 in the width direction (x-axis direction).

駆動側フレーム腕１２の突部１２ｄの形状は、例えば、直方体状である。突部１２ｄの先端は、駆動腕１１の本体部１１ｃから適宜な距離で離れている。なお、突部１２ｄは設けられなくてもよい。   The shape of the protrusion 12 d of the drive side frame arm 12 is, for example, a rectangular parallelepiped shape. The tip end of the protrusion 12 d is separated from the main body 11 c of the drive arm 11 by an appropriate distance. The protrusion 12d may not be provided.

駆動側フレーム腕１２（本体部１２ｃ及び突部１２ｄ）と駆動腕１１（本体部１１ｃ）とのｘ軸方向の距離（中心間距離又は隙間の幅）は、後述する作用効果の少なくともいずれかが好適に奏されるように適宜に設定されてよい。例えば、本体部１２ｃと本体部１１ｃとの中心間距離は、中心線ＣＬ０の一方側又は他方側における、駆動腕１１の本体部１１ｃ同士の中心間距離の１／２以上３／２以下（例えば同等）とされる。   The distance (center-to-center distance or the width of the gap) between the drive-side frame arm 12 (body 12c and the projection 12d) and the drive arm 11 (body 11c) in the x-axis direction is at least one of the effects described later It may be set appropriately to be suitably played. For example, the center-to-center distance between the main body 12c and the main body 11c is 1/2 or more and 3/2 or less of the center-to-center distance between the main body portions 11c of the drive arm 11 on one side or the other side of the center line CL0 Equivalent).

なお、駆動側フレーム腕１２と駆動腕１１との、これらの先端側におけるｘ軸方向の最短距離（本実施形態では突部１２ｄと駆動腕１１の本体部１１ｃとの距離）は、駆動腕１１を励振させたときに駆動腕１１が駆動側フレーム腕１２に接しないように設定される。例えば、当該最短距離は、駆動腕１１の先端の振幅よりも大きくされる。   The shortest distance between the drive side frame arm 12 and the drive arm 11 in the x-axis direction on the distal end side (the distance between the projection 12 d and the main body 11 c of the drive arm 11 in this embodiment) is the drive arm 11. Is set so that the drive arm 11 does not contact the drive side frame arm 12 when the drive arm 11 is excited. For example, the shortest distance is made larger than the amplitude of the tip of the drive arm 11.

駆動側フレーム腕１２の寸法は、駆動側フレーム腕１２の固有振動数を規定する。当該寸法は、例えば、駆動側フレーム腕１２のｘ軸方向及び／又はｚ軸方向の固有振動数が、駆動腕１１のｘ軸方向における固有振動数、及び、ｚ軸方向における固有振動数、並びに、検出腕１３のｚ軸方向における固有振動数からある程度ずれていることが好ましい。これにより、駆動側フレーム腕１２の振動がセンサ素子１の検出精度に及ぼす影響が低減される。   The dimensions of the drive side frame arm 12 define the natural frequency of the drive side frame arm 12. The dimensions include, for example, the natural frequency in the x-axis direction and / or the z-axis direction of the drive side frame arm 12, the natural frequency in the x-axis direction of the drive arm 11, and the natural frequency in the z-axis direction It is preferable that the natural frequency of the detection arm 13 in the z-axis direction is deviated to some extent. Thus, the influence of the vibration of the drive side frame arm 12 on the detection accuracy of the sensor element 1 is reduced.

駆動側フレーム腕１２の固有振動数と上述した他の固有振動数との差は、センサ素子１に要求される検出精度、上述した他の固有振動数の絶対値、各腕の減衰比（機械抵抗）等を考慮して、適宜に設定されてよい。例えば、駆動側フレーム腕１２の固有振動数は、上述した各固有振動数に対してその固有振動数の１／１０以上の振動数でずれている（より好ましく上述した各固有振動数よりも大きい）ことが望ましい。   The difference between the natural frequency of the drive side frame arm 12 and the above-mentioned other natural frequencies is the detection accuracy required for the sensor element 1, the absolute value of the above-mentioned other natural frequencies, the damping ratio of each arm It may be set appropriately in consideration of resistance etc. For example, the natural frequency of the drive side frame arm 12 is shifted with respect to each natural frequency described above at a frequency of 1/10 or more of the natural frequency (more preferably, larger than each natural frequency described above) Is desirable.

センサ素子１においては、検出精度を向上させるために、駆動腕１１の励振方向の固有振動数と検出腕１３の検出方向の固有振動数との差は小さくされる。例えば、駆動腕の励振方向の固有振動数が１０ｋＨｚ〜３００ｋＨｚの場合においては、両者の差は、０．５ｋＨｚ〜３ｋＨｚとされる。換言すれば、両者の差は、駆動腕の励振方向の固有振動数に対して最大でも１／２０程度である。従って、例えば、駆動側フレーム腕１２の励振方向の固有振動数が、駆動腕１１の励振方向の固有振動数に対して、駆動腕１１の励振方向の固有振動数の１／１０以上の差でずれ、且つ、駆動側フレーム腕１２の検出方向の固有振動数が、検出腕１３の検出方向の固有振動数に対して検出腕１３の検出方向の固有振動数の１／１０以上の差でずれていれば、駆動側フレーム腕１２が検出精度に及ぼす影響はある程度低減されているといえる。   In the sensor element 1, in order to improve the detection accuracy, the difference between the natural frequency in the excitation direction of the drive arm 11 and the natural frequency in the detection direction of the detection arm 13 is reduced. For example, when the natural frequency of the drive direction of the drive arm is 10 kHz to 300 kHz, the difference between the two is 0.5 kHz to 3 kHz. In other words, the difference between the two is at most about 1/20 with respect to the natural frequency in the excitation direction of the drive arm. Therefore, for example, the natural frequency of the drive side frame arm 12 in the excitation direction is 1/10 or more of the natural frequency of the drive direction of the drive arm 11 with respect to the natural frequency of the drive direction of the drive arm 11. In addition, the natural frequency in the detection direction of the drive side frame arm 12 is 1/10 or more of the natural frequency in the detection direction of the detection arm 13 with respect to the natural frequency in the detection direction of the detection arm 13 If so, it can be said that the influence of the drive side frame arm 12 on the detection accuracy is reduced to some extent.

また、駆動側フレーム腕１２の固有振動数を上述した他の腕の固有振動数よりも大きくする調整は、例えば、駆動側フレーム腕１２を比較的短くすることによって実現できるので、センサ素子１の小型化に有利である。   Further, the adjustment to make the natural frequency of the drive side frame arm 12 larger than the natural frequency of the other arms described above can be realized, for example, by shortening the drive side frame arm 12 relatively. It is advantageous for miniaturization.

中心線ＣＬ０の一方側及び他方側のそれぞれにおいて、駆動側フレーム腕１２の、駆動腕１１とは反対側（外側）の基部９との接続位置は、駆動側フレーム腕１２とこれに隣接する駆動腕１１との間の股、及び、互いに隣接する２本の駆動腕１１の間の股よりも深い位置とされている。これにより、例えば、駆動側フレーム腕１２は、駆動腕１１側よりもその反対側へ傾斜しやすくなっている。ただし、前記の接続位置は、前記の股と同一の深さに位置していてもよい。   The connection position of the drive side frame arm 12 to the base 9 on the opposite side (outside) of the drive side frame arm 12 on each of the one side and the other side of the center line CL0 is the drive side frame arm 12 and the drive adjacent thereto. The position is deeper than the crotch between the arm 11 and the crotch between two driving arms 11 adjacent to each other. Thereby, for example, the drive side frame arm 12 is more easily inclined to the opposite side than the drive arm 11 side. However, the connection position may be located at the same depth as the crotch.

検出側フレーム腕１４の形状及び配置の説明は、概略、上述した駆動側フレーム腕１２の説明において、駆動腕１１を検出腕１３に置き代えたものである。具体的には、以下のとおりである。   The description of the shape and the arrangement of the detection side frame arm 14 is similar to the description of the drive side frame arm 12 described above except that the drive arm 11 is replaced with the detection arm 13. Specifically, it is as follows.

検出側フレーム腕１４は、検出腕１３の隣に並び、検出腕１３と平行に延びており、その先端は自由端とされている。検出側フレーム腕１４の数及び配置位置は、検出腕１３の数、配置及び振動の態様等に応じて適宜に設定されてよい。例えば、本実施形態では、検出側フレーム腕１４は、中心線ＣＬ０の一方側及び他方側のそれぞれにおいて、１以上の検出腕１３全体（本実施形態では１本の検出腕１３）の両側に配置されており、合計で４本設けられている。   The detection side frame arm 14 is arranged next to the detection arm 13 and extends in parallel with the detection arm 13, and its tip end is a free end. The number and the arrangement position of the detection side frame arms 14 may be appropriately set according to the number of the detection arms 13, the arrangement and the mode of the vibration, and the like. For example, in the present embodiment, the detection side frame arms 14 are disposed on both sides of one or more detection arms 13 (one detection arm 13 in the present embodiment) on one side and the other side of the center line CL0. There are four in total.

４本の検出側フレーム腕１４は、例えば、中心線ＣＬ０に対して線対称の配置及び形状とされている。また、中心線ＣＬ０の一方側及び他方側のそれぞれにおいて、２本の検出側フレーム腕１４は、例えば、その間の検出腕１３に対して線対称の配置及び形状とされている。   The four detection side frame arms 14 are, for example, arranged and shaped in line symmetry with respect to the center line CL0. Further, on each of the one side and the other side of the center line CL0, the two detection side frame arms 14 are, for example, arranged and shaped in line symmetry with respect to the detection arm 13 between them.

検出側フレーム腕１４の具体的形状は適宜に設定されてよい。図１の例では、検出側フレーム腕１４は、基部９からｙ軸方向に延びる直方体状とされている。ただし、検出側フレーム腕１４は、駆動側フレーム腕１２と同様に、先端から検出腕１３側に突出する突部を有していてもよい。   The specific shape of the detection side frame arm 14 may be set as appropriate. In the example of FIG. 1, the detection side frame arm 14 is in the shape of a rectangular parallelepiped extending in the y-axis direction from the base 9. However, like the drive side frame arm 12, the detection side frame arm 14 may have a protrusion that protrudes from the tip to the detection arm 13 side.

検出側フレーム腕１４（その本体部）は、例えば、例えば、検出腕１３の本体部１３ｃよりも短く、その先端は検出腕１３の幅広部１３ｄよりも基部９側に位置している。また、検出側フレーム腕１４は、例えば、幅方向（ｘ軸方向）において、検出腕１３の幅広部１３ｄの幅に収まっている。   The detection side frame arm 14 (the main body thereof) is, for example, shorter than the main body 13 c of the detection arm 13, and the tip thereof is located closer to the base 9 than the wide part 13 d of the detection arm 13. The detection side frame arm 14 is, for example, accommodated in the width of the wide portion 13 d of the detection arm 13 in the width direction (x-axis direction).

検出側フレーム腕１４と検出腕１３（本体部１３ｃ）とのｘ軸方向の距離（中心間距離又は隙間の幅）は、後述する作用効果の少なくともいずれかが好適に奏されるように適宜に設定されてよい。例えば、検出側フレーム腕１４と検出腕１３の本体部１３ｃとの中心間距離は、分割腕１３ｂ同士の中心間距離の１／２以上３／２以下（例えば同等）とされる。また、例えば、本実施形態とは異なり、検出腕１３が駆動腕１１と同様に、中心線ＣＬ０の一方側及び他方側のそれぞれにおいて複数本設けられる場合においては、検出側フレーム腕１４と検出腕１３の本体部１３ｃとの距離は、中心線ＣＬ０の一方側又は他方側における検出腕１３同士の中心間距離の１／２以上３／２以下（例えば同等）とされてもよい。   The distance (center-to-center distance or the width of the gap) between the detection side frame arm 14 and the detection arm 13 (body portion 13c) in the x-axis direction is appropriately set such that at least one of the effects described later is suitably exhibited. It may be set. For example, the center-to-center distance between the detection side frame arm 14 and the main body 13c of the detection arm 13 is 1/2 or more and 3/2 or less (for example, equivalent) of the center-to-center distance between the split arms 13b. Also, for example, unlike the present embodiment, in the case where a plurality of detection arms 13 are provided on each of the one side and the other side of the center line CL0 similarly to the drive arm 11, the detection side frame arm 14 and the detection arm The distance between the detection arm 13 and the main body portion 13 c may be 1/2 or more and 3/2 or less (e.g., equivalent) of the center-to-center distance between the detection arms 13 on one side or the other side of the center line CL0.

なお、検出側フレーム腕１４と検出腕１３との、これらの先端側におけるｘ軸方向の最短距離は、駆動腕１１を励振させたときに、その影響を受けて振動する検出腕１３が検出側フレーム腕１４に接しないように設定される。   When the drive arm 11 is excited, the shortest distance between the detection side frame arm 14 and the detection arm 13 in the x-axis direction on the tip end side is the detection side on which the detection arm 13 vibrates under the influence of the excitation. It is set so as not to touch the frame arm 14.

検出側フレーム腕１４の寸法は、検出側フレーム腕１４の固有振動数を規定する。当該寸法は、例えば、検出側フレーム腕１４のｘ軸方向及び／又はｚ軸方向の固有振動数が、駆動腕１１のｘ軸方向における固有振動数、及び、ｚ軸方向における固有振動数、並びに、検出腕１３のｚ軸方向における固有振動数からある程度ずれていることが好ましい。これにより、検出側フレーム腕１４の振動がセンサ素子１の検出精度に及ぼす影響が低減される。   The dimensions of the detection side frame arm 14 define the natural frequency of the detection side frame arm 14. The dimensions include, for example, the natural frequency in the x-axis direction and / or the z-axis direction of the detection side frame arm 14, the natural frequency in the x-axis direction of the drive arm 11, and the natural frequency in the z-axis direction It is preferable that the natural frequency of the detection arm 13 in the z-axis direction is deviated to some extent. As a result, the influence of the vibration of the detection side frame arm 14 on the detection accuracy of the sensor element 1 is reduced.

検出側フレーム腕１４の固有振動数と上述した他の固有振動数との差は、駆動側フレーム腕１２の場合と同様の理由により、その他の固有振動数の１／１０以上であることが望ましく、また、検出側フレーム腕１４の固有振動数が上述した他の固有振動数よりも大きいことが望ましい。例えば、検出側フレーム腕１４の励振方向の固有振動数は、駆動腕１１の励振方向の固有振動数に対して、駆動腕１１の励振方向の固有振動数の１／１０以上の差でずれ、且つ、検出側フレーム腕１４の検出方向の固有振動数は、検出腕１３の検出方向の固有振動数に対して検出腕１３の検出方向の固有振動数の１／１０以上の差でずれている。   The difference between the natural frequency of the detection side frame arm 14 and the above-mentioned other natural frequencies is preferably 1/10 or more of the other natural frequency for the same reason as the case of the drive side frame arm 12 Also, it is desirable that the natural frequency of the detection side frame arm 14 be larger than the above-mentioned other natural frequencies. For example, the natural frequency of the detection side frame arm 14 in the excitation direction is deviated by 1/10 or more of the natural frequency of the drive direction of the drive arm 11 with respect to the natural frequency of the drive direction of the drive arm 11 In addition, the natural frequency in the detection direction of the detection side frame arm 14 is deviated from the natural frequency in the detection direction of the detection arm 13 by 1/10 or more of the natural frequency in the detection direction of the detection arm 13 .

検出側フレーム腕１４の検出腕１３とは反対側（外側）の基部９との接続位置は、駆動側フレーム腕１２とは異なり、検出側フレーム腕１４と検出腕１３との間の股、及び、複数の分割腕１３ｂの間の股と同等の位置とされている。ただし、当該接続位置は、駆動側フレーム腕１２と同様に、前記の股よりも深い位置とされてもよい。   The connection position of the detection side frame arm 14 to the base 9 on the opposite side (outside) from the detection arm 13 is different from the drive side frame arm 12, and the crotch between the detection side frame arm 14 and the detection arm 13, , And a position equivalent to the crotch between the plurality of split arms 13b. However, like the drive side frame arm 12, the connection position may be set deeper than the above-mentioned crotch.

図３（ａ）は、図１のIIIａ−IIIａ線における断面図である。図３（ａ）においては、第４駆動腕１１Ｄの断面を示しているが、他の駆動腕１１の断面も同様である。   FIG. 3A is a cross-sectional view taken along line IIIa-IIIa of FIG. Although the cross section of 4th drive arm 11D is shown in FIG. 3 (a), the cross section of the other drive arm 11 is also the same.

図２及び図３（ａ）に示すように、励振電極５は、駆動腕１１の表面に形成された層状電極である。励振電極５は、例えば、Ｃｕ，Ａｌ等の適宜な金属によって形成されている。なお、励振電極５は、駆動腕１１にのみ設けられており、駆動側フレーム腕１２及び検出側フレーム腕１４には設けられていない。   As shown in FIG. 2 and FIG. 3A, the excitation electrode 5 is a layered electrode formed on the surface of the drive arm 11. The excitation electrode 5 is formed of, for example, a suitable metal such as Cu or Al. The excitation electrode 5 is provided only on the drive arm 11 and is not provided on the drive side frame arm 12 and the detection side frame arm 14.

図３（ａ）に示すように、第１励振電極５Ａは、各駆動腕１１において、ｚ軸方向の正側の面及びｚ軸方向の負側の面にそれぞれ設けられている。これらの面には、上述のように凹溝１１ａが形成されており、各面において、第１励振電極５Ａは、凹溝１１ａの底面及び２つの内壁面を覆っている。また、第２励振電極５Ｂは、各駆動腕１１において、ｘ軸方向の正側の面及びｘ軸方向の負側の面にそれぞれ設けられている。   As shown in FIG. 3A, in each drive arm 11, the first excitation electrode 5A is provided on the surface on the positive side in the z-axis direction and the surface on the negative side in the z-axis direction. As described above, the grooves 11a are formed on these surfaces, and the first excitation electrode 5A covers the bottom surface and the two inner wall surfaces of the grooves 11a on each surface. The second excitation electrodes 5B are provided on the surface on the positive side in the x-axis direction and the surface on the negative side in the x-axis direction in each drive arm 11.

２つの第１励振電極５Ａ及び２つの第２励振電極５Ｂは、例えば、駆動腕１１の各面を概ね覆うように設けられている。ただし、第１励振電極５Ａ及び第２励振電極５Ｂは、互いに短絡しないように、少なくとも一方（本実施形態では第１励振電極５Ａ）が各面よりも幅方向において小さく形成されている。   The two first excitation electrodes 5A and the two second excitation electrodes 5B are provided, for example, to substantially cover each surface of the drive arm 11. However, at least one of the first excitation electrode 5A and the second excitation electrode 5B (in the present embodiment, the first excitation electrode 5A) is formed smaller in the width direction than each surface so as not to short-circuit each other.

各駆動腕１１において、２つの第１励振電極５Ａは、例えば互いに同電位とされる。例えば、２つの第１励振電極５Ａは、圧電体３上の配線等により互いに接続されている。また、各駆動腕１１において、２つの第２励振電極５Ｂは、例えば互いに同電位とされる。例えば、２つの第２励振電極５Ｂは、圧電体３上の配線等により互いに接続されている。   In each drive arm 11, for example, the two first excitation electrodes 5A are at the same potential. For example, the two first excitation electrodes 5A are connected to each other by a wire or the like on the piezoelectric body 3. Further, in each drive arm 11, for example, the two second excitation electrodes 5B are at the same potential. For example, the two second excitation electrodes 5B are connected to each other by a wire or the like on the piezoelectric body 3.

なお、励振電極５の付加符号Ａ、Ｂは、直交座標系ｘｙｚに基づいて付されている。従って、例えば、後述するように、一の駆動腕１１の第１励振電極５Ａと、他の駆動腕１１の第１励振電極５Ａとは同電位とは限らない。   The additional symbols A and B of the excitation electrode 5 are attached based on the orthogonal coordinate system xyz. Therefore, for example, as described later, the first excitation electrode 5A of one drive arm 11 and the first excitation electrode 5A of the other drive arm 11 are not necessarily at the same potential.

図３（ｂ）は、図１のIIIｂ−IIIｂ線における断面図である。図３（ｂ）においては、第２検出腕１３Ｂの一部の分割腕１３ｂの断面を示しているが、第２検出腕１３Ｂの他の分割腕１３ｂ、及び、第１検出腕１３Ａの分割腕１３ｂの断面も同様である。   FIG.3 (b) is sectional drawing in the IIIb-IIIb line | wire of FIG. Although FIG. 3B shows a cross section of a part of the divided arms 13b of the second detection arm 13B, the other divided arms 13b of the second detection arm 13B and the divided arms of the first detection arm 13A. The same applies to the cross section of 13b.

図２及び図３（ｂ）に示すように、検出電極７は、検出腕１３（分割腕１３ｂ）の表面に形成された層状電極である。検出電極７は、例えば、Ｃｕ，Ａｌ等の適宜な金属によって形成されている。なお、検出電極７は、検出腕１３にのみ設けられており、駆動側フレーム腕１２及び検出側フレーム腕１４には設けられていない。   As shown in FIGS. 2 and 3B, the detection electrode 7 is a layered electrode formed on the surface of the detection arm 13 (split arm 13b). The detection electrode 7 is formed of, for example, an appropriate metal such as Cu or Al. The detection electrode 7 is provided only on the detection arm 13 and is not provided on the drive side frame arm 12 and the detection side frame arm 14.

検出電極７は、各分割腕１３ｂに設けられている。すなわち、検出電極７は、検出腕１３のｘ軸方向の外側面だけでなく、複数の貫通溝１３ａの内壁面にも設けられている。   The detection electrode 7 is provided on each divided arm 13 b. That is, the detection electrode 7 is provided not only on the outer side surface of the detection arm 13 in the x-axis direction but also on the inner wall surface of the plurality of through grooves 13 a.

より具体的には、第１検出電極７Ａは、各分割腕１３ｂにおいて、ｘ軸方向の負側の面のうちのｚ軸方向の正側の領域、及び、ｘ軸方向の正側の面のうちのｚ軸方向の負側の領域にそれぞれ設けられている。第２検出電極７Ｂは、各分割腕１３ｂにおいて、ｘ軸方向の負側の面のうちのｚ軸方向の負側の領域、及び、ｘ軸方向の正側の面のうちのｚ軸方向の正側の領域にそれぞれ設けられている。第１検出電極７Ａ及び第２検出電極７Ｂは、互いに短絡しないように適宜な間隔を空けて、分割腕１３ｂに沿って延びている。   More specifically, in each of the divided arms 13b, the first detection electrode 7A has a region on the positive side in the z-axis direction of the negative side in the x-axis direction and a surface on the positive side in the x-axis direction. It is respectively provided in the area | region of the negative side of z axial direction. The second detection electrode 7B is a region on the negative side in the z-axis direction of the negative sides in the x-axis direction and the z-axis direction on the positive side of the x-axis direction in each of the divided arms 13b. It is provided in the area on the positive side. The first detection electrode 7A and the second detection electrode 7B extend along the split arm 13b at an appropriate interval so as not to short circuit each other.

各検出腕１３において、複数の第１検出電極７Ａは、例えば、圧電体３上の配線等により接続されている。各検出腕１３において、複数の第２検出電極７Ｂは、例えば、圧電体３上の配線等により接続されている。   In each detection arm 13, the plurality of first detection electrodes 7 </ b> A are connected by, for example, wiring on the piezoelectric body 3. In each detection arm 13, the plurality of second detection electrodes 7 </ b> B are connected by, for example, wiring on the piezoelectric body 3.

なお、励振電極５と同様に、検出電極７の付加符号Ａ、Ｂは、直交座標系ｘｙｚに基づいて付されている。従って、例えば、後述するように、第１検出腕１３Ａの第１検出電極７Ａと、第２検出腕１３Ｂの第１検出電極７Ａとは、（本実施形態では）接続されない。   As in the case of the excitation electrode 5, the additional symbols A and B of the detection electrode 7 are attached based on the orthogonal coordinate system xyz. Therefore, for example, as described later, the first detection electrode 7A of the first detection arm 13A and the first detection electrode 7A of the second detection arm 13B are not connected (in the present embodiment).

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、角速度センサ１０１は、励振電極５に電圧を印加する励振回路１０３と、検出電極７からの電気信号を検出する検出回路１０５とを有している。   As shown in FIGS. 3A and 3B, the angular velocity sensor 101 has an excitation circuit 103 for applying a voltage to the excitation electrode 5 and a detection circuit 105 for detecting an electrical signal from the detection electrode 7. doing.

励振回路１０３は、例えば、発振回路や増幅器を含んで構成されており、所定の周波数の交流電圧を第１励振電極５Ａと第２励振電極５Ｂとの間に印加する。なお、周波数は、角速度センサ１０１内にて予め定められていてもよいし、外部の機器等から指定されてもよい。   The excitation circuit 103 includes, for example, an oscillation circuit and an amplifier, and applies an AC voltage of a predetermined frequency between the first excitation electrode 5A and the second excitation electrode 5B. The frequency may be predetermined in the angular velocity sensor 101 or may be designated from an external device or the like.

検出回路１０５は、例えば、増幅器や検波回路を含んで構成されており、第１検出電極７Ａと第２検出電極７Ｂとの電位差を検出し、その検出結果に応じた電気信号を外部の機器等に出力する。より具体的には、例えば、上記の電位差は、交流電圧として検出され、検出回路１０５は、検出した交流電圧の振幅に応じた信号を出力する。この振幅に基づいてｙ軸回りの角速度が特定される。また、検出回路１０５は、励振回路１０３の印加電圧と検出した電気信号との位相差に応じた信号を出力する。この位相差に基づいてｙ軸回りの回転の向きが特定される。   The detection circuit 105 includes, for example, an amplifier and a detection circuit, detects a potential difference between the first detection electrode 7A and the second detection electrode 7B, and outputs an electric signal corresponding to the detection result to an external device or the like. Output to More specifically, for example, the above-mentioned potential difference is detected as an AC voltage, and the detection circuit 105 outputs a signal according to the amplitude of the detected AC voltage. An angular velocity about the y-axis is identified based on this amplitude. Further, the detection circuit 105 outputs a signal according to the phase difference between the applied voltage of the excitation circuit 103 and the detected electric signal. Based on this phase difference, the direction of rotation about the y-axis is identified.

なお、励振回路１０３及び検出回路１０５は、全体として制御回路１０７を構成している。制御回路１０７は、例えば、チップＩＣによって構成されており、センサ素子１が実装される回路基板又は適宜な形状の実装基体に実装されている。   The excitation circuit 103 and the detection circuit 105 constitute a control circuit 107 as a whole. The control circuit 107 is configured by, for example, a chip IC, and is mounted on a circuit board on which the sensor element 1 is mounted or a mounting substrate of an appropriate shape.

（動作説明）
図４（ａ）は、駆動腕１１における電位等を説明する図であり、図３（ａ）に対応する模式図である。図４（ｂ）は、検出腕１３における電位等を説明する図であり、図３（ｂ）に対応する模式図である。 (Operation explanation)
FIG. 4A is a view for explaining the potential and the like in the drive arm 11, and is a schematic view corresponding to FIG. 3A. FIG. 4B is a view for explaining the potential and the like in the detection arm 13 and is a schematic view corresponding to FIG. 3B.

第１励振電極５Ａに正の電位が付与され、第２励振電極５Ｂに負の電位（又は基準電位）が付与されると、同図において矢印で示すような電界が生じる。一方、分極軸は、ｘ軸方向に一致している。従って、電界のｘ軸方向の成分に着目すると、駆動腕１１のうちｘ軸方向の一方側部分においては電界の向きと分極軸の向きは一致し、他方側部分においては電界の向きと分極軸の向きは逆になる。   When a positive potential is applied to the first excitation electrode 5A and a negative potential (or reference potential) is applied to the second excitation electrode 5B, an electric field as shown by an arrow in the figure is generated. On the other hand, the polarization axis coincides with the x-axis direction. Therefore, focusing on the component of the electric field in the x-axis direction, the direction of the electric field coincides with the direction of the polarization axis on one side of the drive arm 11 in the x-axis direction, and the direction of the electric field and the polarization axis on the other side The direction of is reversed.

その結果、駆動腕１１のうちｘ軸方向の一方側部分はｙ軸方向において収縮し、他方側部分はｙ軸方向において伸長する。そして、駆動腕１１は、バイメタルのようにｘ軸方向の一方側へ湾曲する。第１励振電極５Ａ及び第２励振電極５Ｂに印加される電圧が逆にされると、駆動腕１１は逆方向に湾曲する。このような原理により、交流電圧が第１励振電極５Ａ及び第２励振電極５Ｂに印加されると、駆動腕１１はｘ軸方向において振動する。   As a result, one part of the drive arm 11 in the x-axis direction contracts in the y-axis direction, and the other part extends in the y-axis direction. And the drive arm 11 curves to one side of the x-axis direction like a bimetal. When the voltages applied to the first excitation electrode 5A and the second excitation electrode 5B are reversed, the drive arm 11 bends in the opposite direction. According to such a principle, when an AC voltage is applied to the first excitation electrode 5A and the second excitation electrode 5B, the drive arm 11 vibrates in the x-axis direction.

ここで、上述のように、第１励振電極５Ａが設けられる駆動腕１１のｚ軸方向の正側及び負側の面には、凹溝１１ａが形成されている。従って、第１励振電極５Ａは、ｘ軸方向において第２励振電極５Ｂと対向する部分（凹溝１１ａの内壁に位置する部分）を有することになり、また、全体として面積が大きくなる。その結果、駆動腕１１内におけるｘ軸方向の電界の強さを大きくし、効率的に駆動腕１１を振動させることができる。   Here, as described above, the concave groove 11a is formed on the positive side and the negative side of the drive arm 11 on which the first excitation electrode 5A is provided in the z-axis direction. Accordingly, the first excitation electrode 5A has a portion facing the second excitation electrode 5B in the x-axis direction (a portion positioned on the inner wall of the recessed groove 11a), and the area is increased as a whole. As a result, the strength of the electric field in the x-axis direction in the drive arm 11 can be increased, and the drive arm 11 can be efficiently vibrated.

センサ素子１がｙ軸回りに回転されると、ｘ軸方向において振動している駆動腕１１には、慣性力の一つである、その角速度に応じた大きさのコリオリの力が加わる。その結果、駆動腕１１はｚ軸方向において振動する。駆動腕１１及び検出腕１３は基部９によって連結され、互いに力の相互作用を及ぼすから、検出腕１３は、ｚ軸方向において、駆動腕１１とは逆位相で振動する（駆動腕１１の湾曲方向とは逆方向に湾曲する。）。   When the sensor element 1 is rotated about the y-axis, a Coriolis force having a magnitude corresponding to the angular velocity, which is one of the inertial forces, is applied to the drive arm 11 vibrating in the x-axis direction. As a result, the drive arm 11 vibrates in the z-axis direction. Since the drive arm 11 and the detection arm 13 are connected by the base 9 and exert an interaction of forces with each other, the detection arm 13 vibrates in the opposite phase to the drive arm 11 in the z-axis direction (the bending direction of the drive arm 11 Curve in the opposite direction).

検出腕１３がｚ軸方向に湾曲すると、図４（ｂ）において矢印で示すように、ｚ軸方向に平行な電界が生じる。電界の向きは、ｘ軸（電極軸）方向の正側部分と負側部分とで互いに逆である。また、電界の向きは、電極軸の向きと、湾曲の向き（ｚ軸方向の正側又は負側）とで決定される。この電圧（電界）が第１検出電極７Ａ及び第２検出電極７Ｂに出力される。検出腕１３がｚ軸方向に振動すると、電圧は交流電圧として検出される。   When the detection arm 13 is bent in the z-axis direction, an electric field parallel to the z-axis direction is generated as indicated by an arrow in FIG. 4B. The direction of the electric field is opposite to each other in the positive side and the negative side in the x-axis (electrode axis) direction. Further, the direction of the electric field is determined by the direction of the electrode axis and the direction of the curvature (positive or negative side in the z-axis direction). This voltage (electric field) is output to the first detection electrode 7A and the second detection electrode 7B. When the detection arm 13 vibrates in the z-axis direction, the voltage is detected as an alternating voltage.

ここで、上述のように、検出腕１３には複数の貫通溝１３ａが形成されており、検出電極７は、検出腕１３のｘ軸方向の正側及び負側の面だけでなく、その貫通溝１３ａの内壁面にも設けられている。従って、検出電極７は、検出腕１３のｘ軸方向の外側面だけに設けられている場合に比較して、全体としての面積が大きくなっている。その結果、検出腕１３において生じる電荷を効率的に電気信号として取り出すことができる。   Here, as described above, the detection arm 13 is formed with the plurality of through grooves 13a, and the detection electrode 7 is not only the surface on the positive side and the negative side of the detection arm 13 in the x-axis direction It is also provided on the inner wall surface of the groove 13a. Therefore, the area as a whole is large compared with the case where the detection electrode 7 is provided only in the outer surface of the detection arm 13 in the x-axis direction. As a result, the charge generated in the detection arm 13 can be efficiently extracted as an electrical signal.

図５（ａ）は、４本の駆動腕１１のｘ軸方向における励振を説明するための模式的な平面図である。   FIG. 5A is a schematic plan view for explaining excitation of the four drive arms 11 in the x-axis direction.

第１駆動腕１１Ａ及び第２駆動腕１１Ｂは、励振方向（ｘ軸方向）において同一側へ共に変形するように互いに同一の位相で励振される。例えば、第１駆動腕１１Ａの第１励振電極５Ａと第２駆動腕１１Ｂの第１励振電極５Ａとは接続され、第１駆動腕１１Ａの第２励振電極５Ｂと第２駆動腕１１Ｂの第２励振電極５Ｂとは接続され、これらの第１励振電極５Ａと、第２励振電極５Ｂとの間に交流電圧が印加される。   The first drive arm 11A and the second drive arm 11B are excited in the same phase so as to be deformed to the same side in the excitation direction (x-axis direction). For example, the first excitation electrode 5A of the first drive arm 11A and the first excitation electrode 5A of the second drive arm 11B are connected, and the second excitation electrode 5B of the first drive arm 11A and the second of the second drive arm 11B The excitation electrode 5B is connected, and an AC voltage is applied between the first excitation electrode 5A and the second excitation electrode 5B.

同様に、第３駆動腕１１Ｃ及び第４駆動腕１１Ｄは、励振方向において同一側へ共に変形するように互いに同一の位相で励振される。この励振も、上記と同様に、２本の駆動腕１１間において、第１励振電極５Ａ同士が接続され、第２励振電極５Ｂ同士が接続されることなどにより実現されてよい。   Similarly, the third drive arm 11C and the fourth drive arm 11D are excited in the same phase so as to deform together to the same side in the excitation direction. Similarly to the above, this excitation may be realized by connecting the first excitation electrodes 5A to each other and connecting the second excitation electrodes 5B to each other between the two drive arms 11.

第１駆動腕１１Ａ及び第２駆動腕１１Ｂのグループと、第３駆動腕１１Ｃ及び第４駆動腕１１Ｄのグループとは、励振方向において互いに逆側へ変形するように互いに逆の位相（１８０°ずれた位相）で励振される。例えば、第１駆動腕１１Ａ及び第２駆動腕１１Ｂの第１励振電極５Ａと、第３駆動腕１１Ｃ及び第４駆動腕１１Ｄの第２励振電極５Ｂとが接続され（第１の電極群）、第１駆動腕１１Ａ及び第２駆動腕１１Ｂの第２励振電極５Ｂと、第３駆動腕１１Ｃ及び第４駆動腕１１Ｄの第１励振電極５Ａとが接続され（第２の電極群）、第１の電極群と第２の電極群との間に交流電圧が印加される。   The group of the first drive arm 11A and the second drive arm 11B and the group of the third drive arm 11C and the fourth drive arm 11D are in opposite phase (180 ° out of phase with each other so as to be deformed in opposite directions in the excitation direction Phase) is excited. For example, the first excitation electrode 5A of the first drive arm 11A and the second drive arm 11B and the second excitation electrode 5B of the third drive arm 11C and the fourth drive arm 11D are connected (first electrode group), The second excitation electrode 5B of the first drive arm 11A and the second drive arm 11B and the first excitation electrode 5A of the third drive arm 11C and the fourth drive arm 11D are connected (second electrode group), An alternating voltage is applied between the second group of electrodes and the second group of electrodes.

なお、第１駆動腕１１Ａ及び第２駆動腕１１Ｂのグループと、第３駆動腕１１Ｃ及び第４駆動腕１１Ｄのグループとは、ｘ軸方向において逆位相で振動していることから、圧電体３全体としては、これらグループのｘ軸方向の力は互いに打ち消し合う。   Since the group of the first drive arm 11A and the second drive arm 11B and the group of the third drive arm 11C and the fourth drive arm 11D vibrate in opposite phases in the x-axis direction, the piezoelectric body 3 Overall, the x-axis forces of these groups cancel each other.

図５（ｂ）は、４本の駆動腕１１及び２本の検出腕１３のｚ軸方向における振動を説明するための模式的な斜視図である。より具体的には、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示したように駆動腕１１が湾曲している圧電体３が、中心線ＣＬ０回り（ｙ軸回り）に矢印ｙ５で示す方向へ回転した場合における、駆動腕１１及び検出腕１３の湾曲状態を示す斜視図である。   FIG. 5B is a schematic perspective view for explaining the vibration of the four drive arms 11 and the two detection arms 13 in the z-axis direction. More specifically, as shown in FIG. 5 (a), in FIG. 5 (b), the piezoelectric body 3 in which the drive arm 11 is curved is shown by the arrow y5 around the center line CL0 (around the y axis). It is a perspective view which shows the curved state of the drive arm 11 and the detection arm 13 when rotating to a direction.

第１駆動腕１１Ａ及び第２駆動腕１１Ｂは、回転中心（中心線ＣＬ０）に対して、その半径方向（ｘ軸方向）の同一側に配置されている。また、両駆動腕１１は、図５（ａ）に示したように、その半径方向（励振方向、ｘ軸方向）において共に外側又は内側へ湾曲するように励振される。従って、両駆動腕１１においてコリオリの力の向きは互いに同一である。その結果、図５（ｂ）に示すように、両駆動腕１１はｚ軸方向において同一側へ共に湾曲するように振動する。同様に、第３駆動腕１１Ｃ及び第４駆動腕１１Ｄは、コリオリの力によって、ｚ軸方向において同一側へ共に湾曲するように振動する。   The first drive arm 11A and the second drive arm 11B are disposed on the same side in the radial direction (x-axis direction) with respect to the rotation center (center line CL0). Further, as shown in FIG. 5A, both drive arms 11 are excited so as to curve outward or inward in the radial direction (excitation direction, x-axis direction). Accordingly, the directions of Coriolis force in both drive arms 11 are the same. As a result, as shown in FIG. 5 (b), both drive arms 11 vibrate so as to curve together to the same side in the z-axis direction. Similarly, the third drive arm 11C and the fourth drive arm 11D vibrate so as to bend together to the same side in the z-axis direction by the Coriolis force.

第１駆動腕１１Ａ及び第２駆動腕１１Ｂのグループと、第３駆動腕１１Ｃ及び第４駆動腕１１Ｄのグループとは、回転中心（中心線ＣＬ０）に対して、その半径方向（ｘ軸方向）において互いに逆側に配置されており、ひいては、回転によるｚ軸方向の移動の向きは互いに逆である。また、図５（ａ）に示したように、一方のグループが半径方向において外側（又は内側）へ湾曲するとき、他方のグループも半径方向において外側（又は内側）へ湾曲するように、両グループは励振される。従って、両グループにおいてコリオリの力の向きは互いに逆となる。その結果、図５（ｂ）に示すように、両グループはｚ軸方向において互いに逆側へ湾曲するように振動する。   The group of the first drive arm 11A and the second drive arm 11B and the group of the third drive arm 11C and the fourth drive arm 11D are in the radial direction (x-axis direction) with respect to the rotation center (center line CL0) Are disposed opposite to each other, and the directions of movement by the rotation in the z-axis direction are opposite to each other. Also, as shown in FIG. 5A, when one group is curved outward (or inward) in the radial direction, both groups are also curved outward (or inward) in the radial direction. Is excited. Therefore, the direction of Coriolis force is opposite to each other in both groups. As a result, as shown in FIG. 5B, both groups vibrate so as to curve in opposite directions in the z-axis direction.

駆動腕１１及び検出腕１３は、基部９によって連結されている。従って、駆動腕１１の振動は、基部９を介して検出腕１３に伝達され、検出腕１３も振動する。具体的には、第１検出腕１３Ａは、ｚ軸方向において第１駆動腕１１Ａ及び第２駆動腕１１Ｂとは逆側へ湾曲するように振動する。また、第２検出腕１３Ｂは、ｚ軸方向において第３駆動腕１１Ｃ及び第４駆動腕１１Ｄとは逆側へ湾曲するように振動する。   The drive arm 11 and the detection arm 13 are connected by a base 9. Accordingly, the vibration of the drive arm 11 is transmitted to the detection arm 13 through the base 9 and the detection arm 13 also vibrates. Specifically, the first detection arm 13A vibrates so as to curve in the opposite direction to the first drive arm 11A and the second drive arm 11B in the z-axis direction. Further, the second detection arm 13B vibrates so as to curve in the opposite direction to the third drive arm 11C and the fourth drive arm 11D in the z-axis direction.

第１検出腕１３Ａ及び第２検出腕１３Ｂは、ｚ軸方向において互いに逆側に湾曲するように振動する。従って、両者は、ｚ軸方向の一方側部分（又は他方側部分）において生じる電圧がｘ軸方向において互いに逆向きである。従って、例えば、第１検出腕１３Ａの第１検出電極７Ａと第２検出腕１３Ｂの第２検出電極７Ｂとが接続され、第１検出腕１３Ａの第２検出電極７Ｂと第２検出腕１３Ｂの第１検出電極７Ａとが接続されることにより、両検出腕１３において生じた電気信号は加算される。   The first detection arm 13A and the second detection arm 13B vibrate so as to curve in opposite directions in the z-axis direction. Therefore, in both cases, voltages generated in one side portion (or the other side portion) in the z-axis direction are opposite to each other in the x-axis direction. Therefore, for example, the first detection electrode 7A of the first detection arm 13A and the second detection electrode 7B of the second detection arm 13B are connected, and the second detection electrode 7B of the first detection arm 13A and the second detection arm 13B are connected. By connecting the first detection electrode 7A, the electric signals generated in both detection arms 13 are added.

（配線の一例）
上記の動作説明においては、複数の励振電極５及び複数の検出電極７の接続関係について言及した。この接続関係を実現する配線の一例を図６に示す。 (Example of wiring)
In the above description of operation, the connection relation of the plurality of excitation electrodes 5 and the plurality of detection electrodes 7 has been mentioned. An example of wiring for realizing this connection relationship is shown in FIG.

図６は、センサ素子１の斜視図である。ただし、この図は、配線を視認しやすいようにセンサ素子１を図２よりも更に模式的に示している。例えば、圧電体３の形状は単純化されて示され、また、各種の電極は小さく示されている。   FIG. 6 is a perspective view of the sensor element 1. However, this figure schematically shows the sensor element 1 more schematically than FIG. 2 so that the wiring can be easily recognized. For example, the shape of the piezoelectric body 3 is shown simplified and various electrodes are shown small.

この例において、第１パッド１５Ａ及び第２パッド１５Ｂは、複数の励振電極５に印加される電圧が入力されるパッドである。また、第３パッド１５Ｃ及び第４パッド１５Ｄは、複数の検出電極７からの信号を出力するためのパッドである。   In this example, the first pad 15A and the second pad 15B are pads to which voltages applied to the plurality of excitation electrodes 5 are input. The third pad 15C and the fourth pad 15D are pads for outputting signals from the plurality of detection electrodes 7.

第１パッド１５Ａからは、第１配線１７Ａが延びている。第１配線１７Ａは、第１駆動腕１１Ａ及び第２駆動腕１１Ｂの第１励振電極５Ａ、並びに、第３駆動腕１１Ｃ及び第４駆動腕１１Ｄの第２励振電極５Ｂに接続されている。また、第２パッド１５Ｂからは、第２配線１７Ｂが延びている。第２配線１７Ｂは、第１駆動腕１１Ａ及び第２駆動腕１１Ｂの第２励振電極５Ｂ、並びに、第３駆動腕１１Ｃ及び第４駆動腕１１Ｄの第１励振電極５Ａに接続されている。   A first wire 17A extends from the first pad 15A. The first wiring 17A is connected to the first excitation electrode 5A of the first drive arm 11A and the second drive arm 11B, and to the second excitation electrode 5B of the third drive arm 11C and the fourth drive arm 11D. In addition, a second wiring 17B extends from the second pad 15B. The second wiring 17B is connected to the second excitation electrode 5B of the first drive arm 11A and the second drive arm 11B, and to the first excitation electrode 5A of the third drive arm 11C and the fourth drive arm 11D.

第３パッド１５Ｃからは、第３配線１７Ｃが延びている。第３配線１７Ｃは、第１検出腕１３Ａの第１検出電極７Ａ及び第２検出腕１３Ｂの第２検出電極７Ｂに接続されている。また、第４パッド１５Ｄからは、第４配線１７Ｄが延びている。第４配線１７Ｄは、第１検出腕１３Ａの第２検出電極７Ｂ及び第２検出腕１３Ｂの第１検出電極７Ａに接続されている。   A third wiring 17C extends from the third pad 15C. The third wiring 17C is connected to the first detection electrode 7A of the first detection arm 13A and the second detection electrode 7B of the second detection arm 13B. In addition, a fourth wiring 17D extends from the fourth pad 15D. The fourth wiring 17D is connected to the second detection electrode 7B of the first detection arm 13A and the first detection electrode 7A of the second detection arm 13B.

配線１７は、互いに交差しないように、基部９の４面及び各種の腕部の根元側部分及び先端側部分の４面等に適宜に配置され、また、適宜に分岐又は合流している。   The wirings 17 are appropriately disposed on the four surfaces of the base 9 and the four surfaces of the root side portion and the tip side portion of various arm portions so as not to cross each other, and are appropriately branched or merged.

なお、図６に示す配線は、あくまで一例であり、他の種々のパターンによって、動作説明において言及した電極の接続関係が実現されてよい。４本の実装腕１０と、その上に設けられる４種のパッド１５（図６では便宜上、基部９の２つの端部９ａ上に示している。）との組み合わせも変更されてよい。配線１７は、絶縁体を介して互いに立体交差するように設けられてもよい。   The wiring shown in FIG. 6 is merely an example, and the connection relationship of the electrodes mentioned in the description of the operation may be realized by other various patterns. The combination of the four mounting arms 10 and the four pads 15 (shown for convenience in FIG. 6 on the two ends 9a of the base 9) provided thereon may also be changed. The wires 17 may be provided so as to cross each other three-dimensionally via an insulator.

以上のとおり、本実施形態では、角速度センサ１０１は、圧電体３と、圧電体３の駆動腕１１に電圧を印加して駆動腕１１を励振する励振回路１０３と、圧電体３の検出腕１３の振動によって生じる電気信号を検出する検出回路１０５と、を有している。圧電体３は、検出腕１３に並んで検出腕１３と平行に延び、先端が自由端とされた検出側フレーム腕１４（及び／又は、駆動腕１１に並んで駆動腕１１と平行に延び、先端が自由端とされた駆動側フレーム腕１２）を有している。励振回路１０３は、駆動腕１１及び検出側フレーム腕１４（及び／又は駆動側フレーム腕１２）のうち駆動腕１１のみを励振する。検出回路１０５は、検出腕１３及び検出側フレーム腕１４（及び／又は駆動側フレーム腕１２）のうち検出腕１３のみについて電気信号を検出する。   As described above, in the present embodiment, the angular velocity sensor 101 applies the voltage to the piezoelectric body 3 and the drive arm 11 of the piezoelectric body 3 to excite the drive arm 11, and the detection arm 13 of the piezoelectric body 3. And a detection circuit 105 for detecting an electric signal generated by the vibration of The piezoelectric body 3 extends parallel to the detection arm 13 parallel to the detection arm 13 and extends parallel to the drive arm 11 along with the detection side frame arm 14 (and / or the drive arm 11) whose tip is a free end. It has a drive side frame arm 12) whose tip is a free end. The excitation circuit 103 excites only the drive arm 11 out of the drive arm 11 and the detection side frame arm 14 (and / or the drive side frame arm 12). The detection circuit 105 detects an electric signal only for the detection arm 13 out of the detection arm 13 and the detection side frame arm 14 (and / or the drive side frame arm 12).

別の観点では、本実施形態では、センサ素子１は、圧電体３と、圧電体３の駆動腕１１の表面に設けられた励振電極５と、圧電体３の検出腕１３の表面に設けられた検出電極７と、励振電極５及び検出電極７に接続された複数のパッド１５と、を有している。圧電体３は、検出腕１３に並んで検出腕１３と平行に延びる検出側フレーム腕１４（及び／又は、駆動腕１１に並んで駆動腕１１と平行に延びる駆動側フレーム腕１２）を有している。励振電極５は、駆動腕１１及び検出側フレーム腕１４（及び／又は駆動側フレーム腕１２）のうち駆動腕１１にのみ設けられている。検出電極７は、検出腕１３及び検出側フレーム腕１４（及び／又は駆動側フレーム腕１２）のうち検出腕１３にのみ設けられている。複数のパッド１５は、支持部８（本実施形態では基部９及び実装腕１０）及び検出側フレーム腕１４（及び／又は駆動側フレーム腕１２）のうち支持部８にのみ設けられている。   In another aspect, in the present embodiment, the sensor element 1 is provided on the surface of the piezoelectric body 3, the excitation electrode 5 provided on the surface of the drive arm 11 of the piezoelectric body 3, and the surface of the detection arm 13 of the piezoelectric body 3. The detection electrode 7 has a plurality of pads 15 connected to the excitation electrode 5 and the detection electrode 7. The piezoelectric body 3 has a detection side frame arm 14 extending parallel to the detection arm 13 parallel to the detection arm 13 (and / or a drive side frame arm 12 parallel to the drive arm 11 parallel to the drive arm 11). ing. The excitation electrode 5 is provided only on the drive arm 11 of the drive arm 11 and the detection side frame arm 14 (and / or the drive side frame arm 12). The detection electrode 7 is provided only on the detection arm 13 among the detection arm 13 and the detection side frame arm 14 (and / or the drive side frame arm 12). The plurality of pads 15 are provided only on the support 8 among the support 8 (the base 9 and the mounting arm 10 in the present embodiment) and the detection side frame arm 14 (and / or the drive side frame arm 12).

従って、落下等によりセンサ素子１に衝撃が加えられたときに、検出腕１３（及び／又は駆動腕１１）が破損するおそれが低減される（以下、駆動腕１１及び駆動側フレーム腕１２に関して、作用効果の説明を省略することがあるが、検出腕１３及び検出側フレーム腕１４と同様である。）。   Therefore, when an impact is applied to the sensor element 1 due to a drop or the like, the possibility of breakage of the detection arm 13 (and / or the drive arm 11) is reduced (hereinafter, regarding the drive arm 11 and the drive side frame arm 12) Although description of an effect may be abbreviate | omitted, it is the same as that of the detection arm 13 and the detection side frame arm 14.).

具体的には、ｘ軸方向に衝撃が加えられると、検出腕１３は基部９に対して倒れようとし（撓もうとし）、検出腕１３及びこれを支持する基部９には応力が生じる。この応力は、検出腕１３の根元側、且つ、検出腕１３の側面（ｘ軸方向の外側）の位置において最も大きい。また、この位置においては、検出腕１３の表面と基部９の表面とが交差することから、応力集中も生じやすい。従って、この位置において破損が生じやすい。そして、当該位置における破損のおそれが検出側フレーム腕１４によって低減される。   Specifically, when an impact is applied in the x-axis direction, the detection arm 13 tends to fall (flex) with respect to the base 9 and a stress is generated in the detection arm 13 and the base 9 that supports the detection arm 13. This stress is largest at the position on the root side of the detection arm 13 and the side surface (outside in the x-axis direction) of the detection arm 13. In addition, since the surface of the detection arm 13 intersects with the surface of the base 9 at this position, stress concentration is also likely to occur. Therefore, breakage is likely to occur at this position. Then, the risk of breakage at the position is reduced by the detection side frame arm 14.

このような破損のおそれの低減の作用は、例えば、以下のような事由のいずれか又は全てによって生じる。   The action of reducing the possibility of such breakage is caused, for example, by any or all of the following reasons.

上述のように、ｘ軸方向の衝撃によって検出腕１３が基部９に対してｘ軸方向に撓もうとするとき、検出側フレーム腕１４も検出腕１３と同一方向に撓む。その結果、基部９の、検出側フレーム腕１４の根元の周辺部分も検出側フレーム腕１４からのモーメントによって変形する。この変形により、基部９と検出腕１３との間の応力が緩和され、検出腕１３の根元側における破損のおそれが低減される。   As described above, when the detection arm 13 tries to bend in the x-axis direction with respect to the base 9 due to the impact in the x-axis direction, the detection side frame arm 14 also bends in the same direction as the detection arm 13. As a result, the peripheral portion of the root of the detection side frame arm 14 of the base 9 is also deformed by the moment from the detection side frame arm 14. By this deformation, the stress between the base 9 and the detection arm 13 is relieved, and the possibility of breakage at the root side of the detection arm 13 is reduced.

また、例えば、検出腕１３に検出側フレーム腕１４が隣接することによって、両腕の根元側においては、両腕の間に残渣が掛け渡される。従って、検出腕１３が基部９に対してｘ軸方向に倒れようとし、その傾斜が検出側フレーム腕１４の傾斜よりも大きいと、検出腕１３の変形が残渣を介して検出側フレーム腕１４によって抑制される。その結果、検出腕１３の根元側における破損のおそれが低減される。   Further, for example, by the detection side frame arm 14 being adjacent to the detection arm 13, a residue is bridged between both arms on the root side of both arms. Therefore, when the detection arm 13 tries to fall in the x-axis direction with respect to the base 9 and the inclination thereof is larger than the inclination of the detection side frame arm 14, the deformation of the detection arm 13 is detected by the detection side frame arm 14 through the residue. Be suppressed. As a result, the risk of breakage on the root side of the detection arm 13 is reduced.

また、例えば、検出腕１３が基部９に対してｘ軸方向に撓み、その検出側フレーム腕１４の先端と同一位置（ｙ軸方向）の変位が、検出側フレーム腕１４の先端の変位よりも大きいと、検出腕１３は検出側フレーム腕１４の先端に当接する。その結果、検出腕１３の基部９に対する傾斜が抑制され（検出側フレーム腕１４がストッパとして機能し）、検出腕１３の根元側における破損のおそれが低減される。   Also, for example, the detection arm 13 bends in the x-axis direction with respect to the base 9, and the displacement at the same position (y-axis direction) as the tip of the detection side frame arm 14 is greater than the displacement of the tip of the detection side frame arm When it is large, the detection arm 13 abuts on the tip of the detection side frame arm 14. As a result, the inclination of the detection arm 13 with respect to the base 9 is suppressed (the detection side frame arm 14 functions as a stopper), and the possibility of breakage on the root side of the detection arm 13 is reduced.

なお、検出側フレーム腕１４及び駆動側フレーム腕１２は、励振回路によって励振されない（換言すれば励振電極が設けられない）点において駆動腕１１とは区別され、振動による電気信号が検出されない（換言すれば検出電極が設けられない）点において検出腕１３とは区別される。また、これに加えて、先端が自由端とされる点又はパッドが設けられない点において、検出側フレーム腕１４及び駆動側フレーム腕１２は、支持部８の実装腕１０とも区別される。また、検出側フレーム腕１４は、検出腕１３と平行に延びていることから、検出腕１３の根元の残渣低減のために検出腕１３に対して傾斜して延びる梁とも区別される。   The detection side frame arm 14 and the drive side frame arm 12 are distinguished from the drive arm 11 in that they are not excited by the excitation circuit (in other words, no excitation electrode is provided), and no electrical signal due to vibration is detected (in other words, It is distinguished from the detection arm 13 in that the detection electrode is not provided. In addition to this, the detection side frame arm 14 and the drive side frame arm 12 are also distinguished from the mounting arm 10 of the support portion 8 in that the tip is a free end or the point that a pad is not provided. Further, since the detection side frame arm 14 extends in parallel with the detection arm 13, the detection side frame arm 14 is also distinguished as a beam extending obliquely with respect to the detection arm 13 in order to reduce residue at the root of the detection arm 13.

また、本実施形態では、検出腕１３は、検出腕１３に沿って延びる貫通溝１３ａを有し、検出側フレーム腕１４は、貫通溝１３ａの側方となる方向において検出腕１３に並んでいる。   Further, in the present embodiment, the detection arm 13 has a through groove 13a extending along the detection arm 13, and the detection side frame arm 14 is aligned with the detection arm 13 in the direction that is to the side of the through groove 13a. .

従って、例えば、貫通溝１３ａの壁面に検出電極７を設けることによって電極面積を大きくできる。一方、貫通溝１３ａが設けられることにより、検出腕１３の衝撃に対する強度は低下する。例えば、検出腕１３全体を基部９に対してｘ軸方向へ倒そうとする慣性力は、貫通溝１３ａが設けられていない場合に比較して、ｘ軸方向の両端の分割腕１３ｂに集中的に作用し、ひいては、検出腕１３に破損が生じるおそれが高くなる。しかし、検出側フレーム腕１４が貫通溝１３ａの側方となる方向において検出腕１３に並んでいることにより、この比較的大きい応力による破損のおそれを低減できる。   Therefore, for example, by providing the detection electrode 7 on the wall surface of the through groove 13a, the electrode area can be increased. On the other hand, the provision of the through groove 13a reduces the strength of the detection arm 13 against impact. For example, the inertial force for tending to lower the entire detection arm 13 in the x-axis direction with respect to the base 9 is concentrated on the split arms 13b at both ends in the x-axis direction as compared with the case where the through groove 13a is not provided. As a result, there is a high risk of breakage of the detection arm 13. However, since the detection side frame arm 14 is aligned with the detection arm 13 in the direction that is to the side of the through groove 13a, the risk of breakage due to this relatively large stress can be reduced.

なお、本実施形態では、駆動腕１１は、駆動腕１１に沿って延びる凹溝１１ａを有し、駆動側フレーム腕１２は、凹溝１１ａの側方に位置している。この作用効果も、上記と同様である。   In the present embodiment, the drive arm 11 has a recessed groove 11a extending along the drive arm 11, and the drive side frame arm 12 is located on the side of the recessed groove 11a. This effect is also the same as described above.

また、本実施形態では、駆動側フレーム腕１２は、先端に駆動腕１１側に突出する突部１２ｄを有している。   Further, in the present embodiment, the drive side frame arm 12 has a protrusion 12 d at the tip end that protrudes to the drive arm 11 side.

従って、例えば、駆動腕１１が駆動側フレーム腕１２に当接するタイミングを調整することが容易化される。例えば、駆動側フレーム腕１２の固有振動数等を考慮して、駆動側フレーム腕１２の本体部１２ｃの幅、及び、駆動側フレーム腕１２の本体部１２ｃと駆動腕１１の本体部１１ｃとの距離等を設定した上で、突部１２ｄの突出量によって当接タイミングを調整できる。   Therefore, for example, it is facilitated to adjust the timing at which the drive arm 11 abuts on the drive side frame arm 12. For example, the width of the main body 12 c of the drive side frame arm 12 and the main body 12 c of the drive side frame arm 12 and the main body 11 c of the drive arm 11 in consideration of the natural frequency of the drive side frame arm 12 and the like. After setting the distance or the like, the contact timing can be adjusted by the protrusion amount of the protrusion 12 d.

また、本実施形態では、検出腕１３は、基部９から延びる本体部１３ｃと、本体部１３ｃの先端に位置し、本体部１３ｃよりも幅広な幅広部１３ｄと、を有している。検出側フレーム腕１４は、本体部１３ｃよりも短く、且つ、幅広部１３ｄの幅内に収まっている。   Further, in the present embodiment, the detection arm 13 has a main body 13c extending from the base 9, and a wide part 13d located at the tip of the main body 13c and wider than the main body 13c. The detection side frame arm 14 is shorter than the main body 13 c and is within the width of the wide portion 13 d.

従って、検出側フレーム腕１４を設けることによって、センサ素子１の大型化は生じない。また、検出側フレーム腕１４は、幅広部１３ｄの幅内に収まるほどに検出腕１３の本体部１３ｃに近い。従って、上述の検出腕１３の根元側における破損抑制の効果が好適に奏される。   Therefore, the provision of the detection side frame arm 14 does not increase the size of the sensor element 1. Further, the detection side frame arm 14 is closer to the main body 13 c of the detection arm 13 so as to fit within the width of the wide portion 13 d. Accordingly, the effect of suppressing breakage on the root side of the above-described detection arm 13 is suitably exhibited.

また、本実施形態では、駆動側フレーム腕１２の駆動腕１１が励振される方向における固有振動数は、駆動腕１１の、励振される方向における固有振動数に対して、駆動腕１１の固有振動数の１／１０以上の差でずれている。また、検出側フレーム腕１４の、検出腕１３において電気信号が検出される振動の方向における固有振動数は、検出腕１３の検出される振動の方向における検出腕１３の固有振動数に対して、検出腕１３の固有振動数の１／１０以上の差でずれている。   Further, in the present embodiment, the natural frequency in the direction in which the drive arm 11 of the drive side frame arm 12 is excited is the natural vibration of the drive arm 11 with respect to the natural frequency in the direction in which the drive arm 11 is excited. It deviates by more than 1/10 of the number. Further, the natural frequency of the detection side frame arm 14 in the direction of vibration in which the electric signal is detected in the detection arm 13 is the natural frequency of the detection arm 13 in the direction of vibration in which the detection arm 13 is detected. The difference is 1/10 or more of the natural frequency of the detection arm 13.

従って、角速度センサ１０１のセンサ素子１における、駆動腕１１の励振方向の固有振動数と検出腕１３の検出方向の固有振動数との差は、駆動腕１１の励振方向の固有振動数に対して最大で１／２０程度となっているので、上記のような構成にすることで、駆動側フレーム腕１２が検出精度に及ぼす影響を低減させつつ、検出側フレーム腕１４が検出精度に及ぼす影響を低減させることが可能となる。この結果、本実施形態では、検出精度を向上させることができる。   Therefore, in the sensor element 1 of the angular velocity sensor 101, the difference between the natural frequency in the excitation direction of the drive arm 11 and the natural frequency in the detection direction of the detection arm 13 is relative to the natural frequency in the excitation direction of the drive arm 11. Since the maximum is about 1/20, the above-described configuration reduces the influence of the detection side frame arm 14 on the detection accuracy while reducing the influence of the drive side frame arm 12 on the detection accuracy. It becomes possible to reduce. As a result, in the present embodiment, detection accuracy can be improved.

また、本実施形態では、４本以上の偶数本のみの駆動腕１１が、所定の対称軸（中心線ＣＬ０）に平行に延び、中心線ＣＬ０の側方に並べられ、中心線ＣＬ０に対して線対称に配置されている。また、２本以上の偶数本のみの検出腕１３が、駆動腕１１とは反対方向に延び、駆動腕１１の並び方向（ｘ軸方向）に並べられ、中心線ＣＬ０に対して線対称に配置されている。そして、励振回路１０３は、線対称の一方側の複数の駆動腕（１１Ａ及び１１Ｂ）がｘ軸方向において互いに同一側へ共に変形するようにこれら駆動腕１１を互いに同一の位相で励振し、線対称の他方側の複数の駆動腕（１１Ｃ及び１１Ｄ）がｘ軸方向において互いに同一側へ共に変形するようにこれら駆動腕１１を互いに同一の位相で励振し、線対称の一方側の複数の駆動腕（１１Ａ及び１１Ｂ）と、線対称の他方側の複数の駆動腕（１１Ｃ及び１１Ｄ）とが、ｘ軸方向において互いに逆側に変形するように、線対称の一方側の複数の駆動腕１１と線対称の他方側の複数の駆動腕１１とを互いに逆の位相で励振する。別の観点では、センサ素子１は、偶数本の駆動腕１１間で互いに同一の位置に設けられた複数の第１励振電極５Ａと、偶数本の駆動腕１１間で互いに同一の位置に設けられ、複数の第１励振電極５Ａとの間に電圧が印加されることにより、偶数の駆動腕１１をその並び方向に励振可能な複数の第２励振電極５Ｂと、を有し、線対称の一方側の複数の駆動腕１１における複数の第１励振電極５Ａ、及び、線対称の他方側の複数の駆動腕１１における複数の第２励振電極５Ｂは互いに接続されており、線対称の一方側の複数の駆動腕１１における複数の第２励振電極５Ｂ、及び、線対称の他方側の複数の駆動腕１１における複数の第１励振電極５Ａは互いに接続されている。そして、センサ素子１においては、駆動腕１１に並ぶ駆動側フレーム腕１２が設けられている。   Further, in the present embodiment, four or more even-numbered drive arms 11 extend parallel to a predetermined symmetry axis (center line CL0) and are arranged sideways of the center line CL0, relative to the center line CL0. It is arranged in line symmetry. Also, only two or more even detection arms 13 extend in the opposite direction to the drive arms 11, are arranged in the direction in which the drive arms 11 are arranged (x-axis direction), and are arranged in line symmetry with respect to the center line CL0. It is done. Then, the excitation circuit 103 excites the drive arms 11 with the same phase so that the plurality of drive arms (11A and 11B) on one side of the line symmetry deform to the same side in the x-axis direction. The drive arms 11 are excited in the same phase so that the drive arms (11C and 11D) on the other side of the symmetry deform to the same side in the x-axis direction, and a plurality of drive on one side of the line symmetry The plurality of drive arms 11 on one side of line symmetry so that the arms (11A and 11B) and the plurality of drive arms (11C and 11D) on the other side of line symmetry deform in opposite directions in the x-axis direction. And a plurality of driving arms 11 on the other side of line symmetry are excited in opposite phases. In another aspect, the sensor element 1 is provided at the same position between the plurality of first excitation electrodes 5A provided at the same position among the even numbered drive arms 11 and between the even number of drive arms 11. A plurality of second excitation electrodes 5B capable of exciting the even-numbered drive arms 11 in the alignment direction by applying a voltage between the plurality of first excitation electrodes 5A, and one of line symmetry The plurality of first excitation electrodes 5A in the plurality of drive arms 11 on the side and the plurality of second excitation electrodes 5B in the plurality of drive arms 11 on the other side of line symmetry are connected to each other, and one side of line symmetry The plurality of second excitation electrodes 5B in the plurality of drive arms 11 and the plurality of first excitation electrodes 5A in the plurality of drive arms 11 on the other side of line symmetry are connected to one another. Further, in the sensor element 1, a drive side frame arm 12 aligned with the drive arm 11 is provided.

このような構成においては、例えば、駆動腕１１の本数を多くすることによって駆動腕１１全体としての質量を確保しているから、ｙ軸方向において小型化しつつ検出感度を向上させることができる。その一方で、例えば、対称軸（中心線ＣＬ０）の一方側（又は他方側）において隣接する駆動腕１１同士においては、一方の駆動腕１１に対して他方の駆動腕１１が駆動側フレーム腕１２のように作用するから、駆動側フレーム腕１２の総数を減じることができる。その結果、小型化がより効果的になされる。   In such a configuration, for example, the mass of the drive arm 11 as a whole is secured by increasing the number of the drive arms 11. Therefore, the detection sensitivity can be improved while reducing the size in the y-axis direction. On the other hand, for example, in the drive arms 11 adjacent to each other on one side (or the other side) of the symmetry axis (center line CL0), the other drive arm 11 with respect to one drive arm 11 is a drive side frame arm 12 Thus, the total number of drive frame arms 12 can be reduced. As a result, miniaturization is made more effective.

また、上記のような構成においては、例えば、起動時間が２０ｍｓ〜５０ｍｓとなり従来と比較して短くなる。この起動時間が短くなる理由としては、例えば、以下の事項が考えられる。駆動腕１１の本数が比較的多く設けられ、ひいては、駆動腕１１同士が比較的近くに配置されることから、複数の駆動腕１１は振動に関して相互影響が比較的大きい（独立に振動し難い）。その結果、唸りが早期に収束する。また、並列に電圧印加がなされる駆動腕１１の本数が比較的多くされることから、全体としての抵抗値（共振インピーダンス、Ｒ１、ＣＩ）が低下する。起動時間は抵抗値に依存するから、抵抗値の低下によって起動時間が短くなる。また、複数の駆動腕１１は、線対称に配置され、線対称の一方側と他方側とで互いに逆方向に湾曲するように振動されるから、基部９の中央が振動の節となる。換言すれば、比較的多く設けられた駆動腕１１に対して振動の節が共通化される。その結果、複数の駆動腕１１が独立に振動することが抑制され、振動が早期に安定する。   Further, in the above-described configuration, for example, the start-up time is 20 ms to 50 ms, which is shorter than in the related art. The following may be considered, for example, as the reason why the start-up time is shortened. Since the number of drive arms 11 is relatively large and the drive arms 11 are relatively close to each other, the plurality of drive arms 11 have a relatively large influence on vibration (difficult to vibrate independently) . As a result, resentment converges early. In addition, since the number of drive arms 11 to which voltage application is performed in parallel is relatively large, the overall resistance value (resonance impedance, R1, CI) decreases. Since the start time depends on the resistance value, the decrease in the resistance value shortens the start time. Further, since the plurality of drive arms 11 are arranged in line symmetry, and are vibrated to curve in opposite directions on one side and the other side of line symmetry, the center of the base 9 becomes a node of vibration. In other words, the nodes of vibration are made common to the relatively large number of provided drive arms 11. As a result, vibration of the plurality of drive arms 11 is suppressed independently, and the vibration is stabilized early.

なお、以上の実施形態において、駆動側フレーム腕１２及び検出側フレーム腕１４はそれぞれフレーム腕の一例であり、凹溝１１ａ及び貫通溝１３ａはそれぞれ溝の一例である。   In the above embodiment, the drive side frame arm 12 and the detection side frame arm 14 are each an example of a frame arm, and the concave groove 11a and the through groove 13a are each an example of a groove.

本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。   The present invention is not limited to the above embodiments, and may be implemented in various aspects.

本発明のフレーム腕は、駆動腕及び検出腕を有するあらゆる角速度センサに適用可能である。従って、角速度センサの基本構成（例えば、駆動腕及び検出腕の本数、位置及び形状、並びに、電極の位置及び接続関係）は、実施形態に例示したものに限定されない。例えば、角速度センサは、実施形態と同様に、ｙ軸方向の互いに逆側に延びる１以上の駆動腕及び１以上の検出腕を含む圧電体を有し、実施形態とは異なり、ｘ軸又はｚ軸の回転を検出するように電極及び回路が構成されたものであってもよい。また、例えば、角速度センサは、ｙ軸方向の同一側に延びる１以上の駆動腕及び１以上の検出腕を含む圧電体を有し、ｘ軸回り、ｙ軸回り又はｚ軸回りの回転を検出するように電極及び回路が構成されたものであってもよい。駆動腕及び検出腕の一方が他方に対して傾斜するものであってもよい。駆動腕及び検出腕の本数も適宜に設定されてよい。駆動腕に実施形態の検出電極のような２側面の４領域に形成される励振電極が形成されてもよいし、検出腕に実施形態の駆動電極のような４側面に形成される検出電極が形成されてもよい。駆動腕に貫通溝が形成されたり、検出腕に凹溝が形成されたりしてもよい。   The frame arm of the present invention is applicable to any angular velocity sensor having a drive arm and a detection arm. Therefore, the basic configuration of the angular velocity sensor (for example, the number, position and shape of the drive arm and detection arm, and the position and connection relationship of the electrodes) is not limited to those exemplified in the embodiment. For example, as in the embodiment, the angular velocity sensor has a piezoelectric body including one or more drive arms and one or more detection arms extending on opposite sides in the y-axis direction, and unlike the embodiment, the x-axis or z The electrodes and circuitry may be configured to detect rotation of the shaft. Also, for example, the angular velocity sensor has a piezoelectric body including one or more drive arms and one or more detection arms extending on the same side in the y-axis direction, and detects rotation around x-axis, y-axis or z-axis The electrodes and the circuit may be configured to One of the drive arm and the detection arm may be inclined relative to the other. The number of drive arms and detection arms may be appropriately set. Excitation electrodes may be formed in four regions of two side surfaces like the detection electrode of the embodiment on the drive arm, and detection electrodes formed on four side surfaces such as the drive electrode of the embodiment on the detection arm It may be formed. A through groove may be formed in the drive arm, or a concave groove may be formed in the detection arm.

１…センサ素子、３…圧電体、９…基部、１１Ａ…第１駆動腕、１１Ｂ…第２駆動腕、１１Ｃ…第３駆動腕、１１Ｄ…第４駆動腕、１２Ａ…第１駆動側フレーム腕、１２Ｂ…第２駆動側フレーム腕、１２Ｃ…第３駆動側フレーム腕、１２Ｄ…第４駆動側フレーム腕、１３Ａ…第１検出腕、１３Ｂ…第２検出腕、１４Ａ…第１検出側フレーム腕、１４Ｂ…第２検出側フレーム腕、１４Ｃ…第３検出側フレーム腕、１４Ｄ…第４検出側フレーム腕、１０１…角速度センサ、１０３…励振回路、１０５…検出回路、ＣＬ０…中心線（対称軸）。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sensor element, 3 ... Piezoelectric body, 9 ... Base, 11A ... 1st drive arm, 11B ... 2nd drive arm, 11C ... 3rd drive arm, 11D ... 4th drive arm, 12A ... 1st drive side frame arm 12B: second drive side frame arm, 12C: third drive side frame arm, 12D: fourth drive side frame arm, 13A: first detection arm, 13B: second detection arm, 14A: first detection side frame arm 14B: second detection side frame arm 14 C: third detection side frame arm 14 D: fourth detection side frame arm 101: angular velocity sensor 103: excitation circuit 105: detection circuit CL0: central line (symmetrical axis ).

Claims (6)

基部と、前記基部から延びる駆動腕及び検出腕と、を有する圧電体と、
前記駆動腕に電圧を印加して前記駆動腕を励振する励振回路と、
前記検出腕の振動によって生じる電気信号を検出する検出回路と、
を有し、
前記圧電体は、前記検出腕及び駆動腕の少なくとも一方の腕に並んで当該一方の腕と平行に延び、先端が自由端とされたフレーム腕を更に有し、
前記励振回路は、前記駆動腕及び前記フレーム腕のうち前記駆動腕のみを励振し、
前記検出回路は、前記検出腕及び前記フレーム腕のうち前記検出腕のみについて電気信号を検出し、
前記一方の腕は、
前記基部から延びる本体部と、
前記本体部の先端に位置し、前記本体部よりも幅広な幅広部と、を有し、
前記フレーム腕は、前記本体部よりも短く、且つ、前記幅広部の幅内に収まっている
角速度センサ。 A piezoelectric body having a base, and a drive arm and a detection arm extending from the base;
An excitation circuit which excites the drive arm by applying a voltage to the drive arm;
A detection circuit that detects an electrical signal generated by the vibration of the detection arm;
Have
The piezoelectric body further includes a frame arm extending parallel to the detection arm and at least one arm of the drive arm, the tip end being a free end.
The excitation circuit excites only the drive arm among the drive arm and the frame arm,
The detection circuit detects an electric signal only for the detection arm among the detection arm and the frame arm ,
The one arm is
A body extending from the base;
And a wide portion located at the tip of the main body and wider than the main body;
The angular velocity sensor wherein the frame arm is shorter than the main body portion and is within the width of the wide portion . 基部と、前記基部から延びる駆動腕及び検出腕と、を有する圧電体と、
前記駆動腕に電圧を印加して前記駆動腕を励振する励振回路と、
前記検出腕の振動によって生じる電気信号を検出する検出回路と、
を有し、
前記圧電体は、前記検出腕及び駆動腕の少なくとも一方の腕に並んで当該一方の腕と平行に延び、先端が自由端とされたフレーム腕を更に有し、
前記励振回路は、前記駆動腕及び前記フレーム腕のうち前記駆動腕のみを励振し、
前記検出回路は、前記検出腕及び前記フレーム腕のうち前記検出腕のみについて電気信号を検出し、
４本以上の偶数本のみの前記駆動腕が、所定の対称軸に平行に延び、前記対称軸の側方に並べられ、前記対称軸に対して線対称に配置されており、
２本以上の偶数本のみの前記検出腕が、前記駆動腕とは反対方向に延び、前記駆動腕の並び方向に並べられ、前記対称軸に対して線対称に配置されており、
前記励振回路は、
線対称の一方側の複数の駆動腕が前記並び方向において互いに同一側へ共に変形するようにこれら駆動腕を互いに同一の位相で励振し、
線対称の他方側の複数の駆動腕が前記並び方向において互いに同一側へ共に変形するようにこれら駆動腕を互いに同一の位相で励振し、
線対称の前記一方側の複数の駆動腕と、線対称の前記他方側の複数の駆動腕とが、前記並び方向において互いに逆側に変形するように、線対称の前記一方側の複数の駆動腕と線対称の前記他方側の複数の駆動腕とを互いに逆の位相で励振し、
前記一方の腕は、前記駆動腕である
角速度センサ。 A piezoelectric body having a base, and a drive arm and a detection arm extending from the base;
An excitation circuit which excites the drive arm by applying a voltage to the drive arm;
A detection circuit that detects an electrical signal generated by the vibration of the detection arm;
Have
The piezoelectric body further includes a frame arm extending parallel to the detection arm and at least one arm of the drive arm, the tip end being a free end.
The excitation circuit excites only the drive arm among the drive arm and the frame arm,
The detection circuit detects an electric signal only for the detection arm among the detection arm and the frame arm,
Only four or more even number of the drive arms extend parallel to a predetermined symmetry axis, are juxtaposed to the side of the symmetry axis, and are arranged in line symmetry with respect to the symmetry axis,
Only two or more even number of the detection arms extend in a direction opposite to the drive arms, are arranged in the arrangement direction of the drive arms, and are arranged in line symmetry with respect to the symmetry axis,
The excitation circuit is
Excite the drive arms in the same phase so that the drive arms on one side of the line symmetry deform together toward the same side in the alignment direction,
Exciting the drive arms with the same phase so that the plurality of drive arms on the other side of the line symmetry deform together toward the same side in the alignment direction,
A plurality of drive of the one side of line symmetry such that the plurality of drive arms of the one side of line symmetry and a plurality of drive arms of the other side of the line symmetry are deformed to the opposite side in the arranging direction. Exciting the arm and the plurality of driving arms on the other side of the line symmetry in mutually opposite phases;
The one arm is the drive arm
Corner speed sensor. 前記一方の腕は、当該一方の腕に沿って延びる溝を有し、
前記フレーム腕は、前記一方の腕に対して前記溝の側方となる方向に並んでいる
請求項１又は２に記載の角速度センサ。 The one arm has a groove extending along the one arm,
The frame arms, the angular velocity sensor according to claim 1 or 2 are arranged in a direction in which the side of the groove with respect to the arm of the one. 前記フレーム腕は、先端に前記一方の腕側に突出する突部を有する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の角速度センサ。 The angular velocity sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the frame arm has a protrusion at a tip end that protrudes to the one arm side. 前記フレーム腕の前記駆動腕が励振される方向における固有振動数は、前記駆動腕の、前記励振される方向における固有振動数に対して、当該駆動腕の固有振動数の１／１０以上の差でずれており、
前記フレーム腕の、前記検出腕において電気信号が検出される振動の方向における固有振動数は、前記検出腕の前記検出される振動の方向における検出腕の固有振動数に対して、当該検出腕の固有振動数の１／１０以上の差でずれている
請求項１〜４のいずれか１項に記載の角速度センサ。 The natural frequency in the direction in which the drive arm of the frame arm is excited is a difference of 1/10 or more of the natural frequency of the drive arm with respect to the natural frequency in the direction in which the drive arm is excited. In the
The natural frequency of the frame arm in the direction of vibration in which the electric signal is detected in the detection arm is the natural frequency of the detection arm in the direction of the detected vibration of the detection arm. The angular velocity sensor according to any one of claims 1 to 4, which is deviated by a difference of 1/10 or more of the natural frequency. 基部を含む支持部と、前記基部から延びる駆動腕及び検出腕と、を有する圧電体と、
前記駆動腕の表面に設けられた励振電極と、
前記検出腕の表面に設けられた検出電極と、
前記励振電極及び前記検出電極に接続された複数のパッドと、
を有し、
前記圧電体は、前記検出腕及び駆動腕の少なくとも一方の腕に並んで当該一方の腕と平行に延びるフレーム腕を更に有し、
前記励振電極は、前記駆動腕及び前記フレーム腕のうち前記駆動腕にのみ設けられ、
前記検出電極は、前記検出腕及び前記フレーム腕のうち前記検出腕にのみ設けられ、
前記複数のパッドは、前記支持部及び前記フレーム腕のうち前記支持部にのみ設けられており、
４本以上の偶数本のみの前記駆動腕が、所定の対称軸に平行に延び、前記対称軸の側方に並べられ、前記対称軸に対して線対称に配置されており、
２本以上の偶数本のみの前記検出腕が、前記駆動腕とは反対方向に延び、前記駆動腕の並び方向に並べられ、前記対称軸に対して線対称に配置されており、
前記励振電極として、
前記偶数本の駆動腕間で互いに同一の位置に設けられた複数の第１励振電極と、
前記偶数本の駆動腕間で互いに同一の位置に設けられ、前記複数の第１励振電極との間に電圧が印加されることにより、前記偶数の駆動腕を前記並び方向に励振可能な複数の第２励振電極と、が設けられており、
線対称の一方側の複数の駆動腕における複数の第１励振電極、及び、線対称の他方側の複数の駆動腕における複数の第２励振電極は互いに接続されており、
線対称の前記一方側の複数の駆動腕における複数の第２励振電極、及び、線対称の前記他方側の複数の駆動腕における複数の第１励振電極は互いに接続されており、
前記一方の腕は、前記駆動腕である
センサ素子。 A piezoelectric body having a support including a base, and a drive arm and a detection arm extending from the base;
An excitation electrode provided on the surface of the drive arm;
A detection electrode provided on the surface of the detection arm;
A plurality of pads connected to the excitation electrode and the detection electrode;
Have
The piezoelectric body further includes a frame arm extending parallel to the at least one arm of the detection arm and the drive arm.
The excitation electrode is provided only on the drive arm among the drive arm and the frame arm,
The detection electrode is provided only on the detection arm among the detection arm and the frame arm,
The plurality of pads are provided only on the support portion among the support portion and the frame arm ,
Only four or more even number of the drive arms extend parallel to a predetermined symmetry axis, are juxtaposed to the side of the symmetry axis, and are arranged in line symmetry with respect to the symmetry axis,
Only two or more even number of the detection arms extend in a direction opposite to the drive arms, are arranged in the arrangement direction of the drive arms, and are arranged in line symmetry with respect to the symmetry axis,
As said excitation electrode,
A plurality of first excitation electrodes provided at the same position among the even number of drive arms;
The plurality of drive arms can be excited in the array direction by providing voltages between the even drive arms and at the same position between the even drive arms and applying a voltage between the plurality of drive arms. A second excitation electrode is provided,
The plurality of first excitation electrodes in the plurality of drive arms on one side of the line symmetry and the plurality of second excitation electrodes in the plurality of drive arms on the other side of the line symmetry are connected to each other.
The plurality of second excitation electrodes in the plurality of drive arms on the one side of the line symmetry and the plurality of first excitation electrodes in the plurality of drive arms on the other side of the line symmetry are connected to each other
The one arm is the drive arm
Sensor element.
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