本発明の第1の角速度センサーは、第1の� �ンバルと、前記第1のジンバルに形成された� ��対の第1のトーションバーで前記第1のジン� �ルと結合された第2のジンバルと、前記第2の ジンバルに形成された一対の第2のトーショ� �バーとを備えた第1のセンサー部と、第3のジ ンバルと、前記第3のジンバルに結合された� �対の第3のトーションバーで前記第3のジンバ ルと結合された第4のジンバルと、前記第4の� ��ンバルに形成された一対の第4のトーション バーとを備えた第2のセンサー部と、前記一� �の第2のトーションバーのうちの一方のトー� ��ョンバーと、前記一対の第4のトーションバ ーのうちの一方のトーションバーとが結合さ れた第1のフレームと、を備えた角速度セン� �ーであって、前記第2のトーションバーと前� ��第4のトーションバーは、それぞれの中心軸 が互いに異なる位置でかつ互いに平行になる ように前記第1のフレームに結合しているも� �である。このような構成によれば、角速度� �ンサーに振動または揺動が発生した際に、� �1のセンサー部及び第2のセンサー部が同相モ ードで回転することを抑えることができるの で、正常に角速度を検出することができる。

 本発明の第1の角速度センサーにおいて、 前記第1のフレームは、前記第2のトーション� ��ー及び前記第4のトーションバーが結合され た部分が弾性変形可能に形成されている構成 とすることができる。このような構成によれ ば、角速度センサーに振動または揺動が発生 した際に、第1のセンサー部及び第2のセンサ� ��部が同相モードで回転することを抑えるこ� ��ができるので、正常に角速度を検出するこ� ��ができる。

 本発明の第1の角速度センサーは、前記一 対の第2のトーションバーのうち他方のトー� �ョンバーを機器本体に固定する第1の固定部� ��、前記一対の第4のトーションバーのうち他 方のトーションバーを機器本体に固定する第 2の固定部とを備えた構成とすることができ� �。このような構成とすることで、少ない固� �部で実現することができ、角速度センサー� �小型化することができる。また、コストを� �減することができる。

 本発明の第1の角速度センサーにおいて、 前記一対の第2のトーションバーのうち他方� �トーションバーが結合した第2のフレームと� ��前記一対の第4のトーションバーのうち他方 のトーションバーが結合した第3のフレーム� �、前記第1のフレームの両端を機器本体に固� ��する第3の固定部と、前記第2のフレームの� �方の端部を機器本体に固定する第4の固定部� ��、前記第3のフレームの一方の端部を機器本 体に固定する第5の固定部とを備えたもので� �る。このような構成によれば、角速度セン� �ーに振動または揺動が発生した際に、第1の� ��ンサー部及び第2のセンサー部が同相モード で回転することを抑えることができるので、 正常に角速度を検出することができる。また 、第2のフレーム及び第3のフレームのそれぞ� ��の一方の端部が固定部に固定され、それぞ� ��の他方の端部が固定されていないため、各� ��レームの他方の端部側の長さを調整するこ� ��で、各センサー部の同相モードと逆相モー� ��の共振周波数を調整することができる。

 本発明の第2の角速度センサーは、第5の� �ンバルと、前記第5のジンバルに形成された� ��対の第5のトーションバーで前記第5のジン� �ルと結合された第6のジンバルと、前記第6の ジンバルに形成された一対の第6のトーショ� �バーとを備えた第3のセンサー部と、第7のジ ンバルと、前記第7のジンバルに結合された� �対の第7のトーションバーで前記第7のジンバ ルと結合された第8のジンバルと、前記第8の� ��ンバルに形成された一対の第8のトーション バーとを備えた第4のセンサー部と、前記一� �の第6のトーションバーのうちの一方のトー� ��ョンバーと、前記一対の第8のトーションバ ーのうちの一方のトーションバーとが結合さ れた第4のフレームと、前記一対の第6のトー� ��ョンバーのうちの他方のトーションバーと� ��前記一対の第8のトーションバーのうちの他 方のトーションバーとが結合された第5のフ� �ームと、を備えた角速度センサーであって� �前記第4のフレームと前記第5のフレームは、 弾性変形可能に形成されているものである。 このような構成によれば、角速度センサーに 振動または揺動が発生した際に、第1のセン� �ー部及び第2のセンサー部が同相モードで回� ��することを抑えることができるので、正常� ��角速度を検出することができる。また、少� ��い固定部で実現することができるため、角� ��度センサーを小型化することができるとと� ��に、コストを削減することができる。

 また、本発明の角速度センサーにおいて� ��一方の端部が前記第4のフレームに結合され た第9のトーションバーと、一方の端部が前� �第5のフレームに結合された第10のトーショ� �バーと、前記第9のトーションバーの他方の� ��部と前記第10のトーションバーの他方の端� �とを機器本体に固定する第6の固定部とを備� ��、前記第9のトーションバーと前記第10のト� ��ションバーと前記第6の固定部とは、前記第 4のフレーム及び前記第5のフレームで囲まれ� ��位置に配されている構成とすることができ� ��。このような構成によれば、角速度センサ� ��に振動または揺動が発生した際に、第1のセ ンサー部及び第2のセンサー部が同相モード� �回転することを抑えることができるので、� �常に角速度を検出することができる。また� �このような構成とすることにより、角速度� �ンサーを小型化することができる。

 以下、本発明の実施の形態について説明� ��るが、角速度センサーにおける動き検出を� ��うための基本構成及び基本動作については� ��特許文献1に開示されているので、本明細書 において詳しい説明は省略する。

 (実施の形態1)
 図1は、実施の形態1における角速度センサ� �の構成を示す平面図である。図1に示すよう� ��、角速度センサー1は、第1のセンサー部10、 第2のセンサー部20、第1のフレーム31、トーシ ョンバー32,33,34,35、アンカー部41,42,43,44を備� �ている。

 第1のセンサー部10は、ジンバル11、ジン� �ル12、トーションバー13及び14を備えている� �ジンバル11は、弾性変形可能なトーションバ ー13及び14によって、X軸に平行な軸方向にジ� ��バル12に支持され、ジンバル12の内部空間15� ��に配されている。これにより、ジンバル11� �、X軸に平行な軸を中心に回転自在に支持さ� ��ている。また、ジンバル12は、弾性変形可� �なトーションバー32によってアンカー部43に� ��持され、弾性変形可能なトーションバー33� �よって第1のフレーム31に支持されている。� �れにより、ジンバル12は、Y軸に平行な軸を� �心に回転自在に支持されている。また、ジ� �バル11及び12は、角速度センサー1に角速度が 与えられた際に回転可能なように、所定の質 量を有している。また、ジンバル11は、回転� ��を検出可能なように電極が形成されている( 例えば特開2007-33330号公報の図3参照)。また、 トーションバー13及び14は、X軸に平行でかつ� ��ンバル11の中心を通る軸上に形成されてい� �。したがって、ジンバル11は、トーションバ ー13及び14を中心に対称的に回転動作する。� �お、本実施の形態では、第1のセンサー部10� �構成する部材全ては、一体形成されている� �

 第2のセンサー部20は、ジンバル21、ジン� �ル22、トーションバー23及び24を備えている� �ジンバル21は、弾性変形可能なトーションバ ー23及び24によって、X軸に平行な軸方向に第4 のジンバル21に支持され、第4のジンバル21の� ��部空間25内に配されている。これにより、� �ンバル21は、X軸に平行な軸を中心に回転自� �に支持されている。また、第4のジンバル21� �、弾性変形可能なトーションバー35によって アンカー部44に支持され、弾性変形可能なト� ��ションバー34によって第1のフレーム31に支� �されている。これにより、ジンバル21は、Y� �に平行な軸を中心に回転自在に支持されて� �る。また、ジンバル21及び22は、角速度セン� ��ー1に角速度が与えられた際に回転可能なよ うに、所定の質量を有している。また、ジン バル21は、回転角を検出可能なように電極が� ��成されている(例えば特開2007-33330号公報の� �3参照)。また、トーションバー23及び24は、X� ��に平行でかつジンバル21の中心を通る軸上� �形成されている。したがって、ジンバル21は 、トーションバー23及び24を中心に対称的に� �転動作する。なお、本実施の形態では、第2� ��センサー部20を構成する部材全ては、一体� �成されている。

 第1のフレーム31は、弾性変形可能でかつ� ��尺状に形成され、一方の端部がアンカー部4 1に支持され、他方の端部がアンカー部42に支 持されている。また、第1のフレーム31は、長 手方向の中間部分においてトーションバー33� ��び34に結合しているが、その結合位置は第1� ��フレーム31の長手方向に互いに変位した位� �となっている。オフセット部31aは、トーシ� �ンバー33の結合位置とトーションバー34の結� ��位置との間の部分である。

 トーションバー32及び33は、Y軸に平行で� �つジンバル12の中心を通る軸上に形成されて いる。したがって、ジンバル12は、トーショ� ��バー32及び33を軸に対称的に回転動作する。 また、トーションバー32及び33の方向と、ト� �ションバー13及び14の方向とはほぼ直交して� ��る。トーションバー34及び35は、Y軸に平行� �かつ第4のジンバル21の中心を通る軸上に形� �されている。したがって、第4のジンバル21� �、トーションバー32及び33を軸に対称的に回� ��動作する。また、トーションバー34及び35の 方向とトーションバー23及び24の方向とはほ� �直交している。なお、本実施の形態では、� �1のセンサー部10、第2のセンサー部20、第1の� ��レーム31、トーションバー32,33,34,35は、一体 形成されている。

 アンカー部41,42,43,44は、第1のフレーム31� �トーションバー32及び35を支持し、角速度セ� ��サー1の全体を支持している。また、アンカ ー部41,42,43,44は、電子機器に固定されており� ��これにより角速度センサー1を電子機器に固 定している。なお、第1のフレーム31における オフセット部31aの長手方向の長さをa1、第1の フレーム31におけるトーションバー34との結� �位置からアンカー部41までの距離をb1、トー� ��ョンバー32,33,34,35の各長さをc1とした。

 なお、ジンバル11は、第1のジンバルの一� ��である。ジンバル12は、第2のジンバルの一� ��である。ジンバル21は、第3のジンバルの一� ��である。ジンバル22は、第4のジンバルの一� ��である。トーションバー13及び14は、第1の� �ーションバーの一例である。トーションバ� �32及び33は第2のトーションバーの一例である 。トーションバー23及び24は、第3のトーショ� ��バーの一例である。トーションバー34及び35 は、第4のトーションバーの一例である。ア� �カー部41及び42は、第3の固定部の一例である 。アンカー部43は、第1の固定部の一例である 。アンカー部44は、第2の固定部の一例である 。

 以下、動作について説明する。

 角速度センサー1に対して角速度が与えら れていない場合は、ジンバル11とジンバル12� �はその主平面が互いに平行な状態となり、� �ンバル21と第4のジンバル22とはその主平面が 互いに平行な状態となっている。この状態か ら、角速度センサー1に角速度が与えられる� �、各ジンバルがコリオリ力によって回転す� �。

 図2は、駆動振動している場合の角速度セ ンサー1の状態を示す斜視図であり、明瞭に� �記するために構成の一部を略記した。図2に� ��すように、通常、第1のセンサー部10は、ト� ��ションバー32及び33を結ぶ軸を中心に回転す る。この時、第1のセンサー部10は、トーショ ンバー32及び33の捻れ反力によって、所定回� �角度範囲において周期的に回転方向が変わ� �ように回転動作する。また、第2のセンサー� ��20は、コリオリ力によってトーションバー34 及び35を結ぶ軸を中心に回転する。この時、� ��2のセンサー部20は、トーションバー34及び35 の捻れ反力によって、周期的に回転方向が変 わるように回転動作する。なお、第1のセン� �ー部10と第2のセンサー部20とは、図2に示す� �うに互いに逆相で回転駆動する。

 しかし、角速度センサー1を構成している 部材に、製造プロセス上でのバラツキによっ て第1のセンサー部10と第2のセンサー部20とが 同相の回転位相で駆動する場合がある。本実 施の形態では、図1に示すように第1のフレー� ��31におけるトーションバー33及び34の結合位� ��を、互いに寸法a1分ずらしている(オフセッ� ��部31a)。このように構成することにより、第 1のセンサー部10を矢印Mに示す方向に回転す� �ことによりトーションバー33が矢印Mに示す� �向に捻れ、その時に第1のフレーム31のオフ� �ット部31aに慣性モーメントが生じ、それに� �り第1のフレーム31はオフセット部31aを中心� �湾曲する。第1のフレーム31におけるトーシ� �ンバー34との結合位置に矢印N方向の慣性モ� �メントが加わることにより、トーションバ� �34を介して第2のセンサー部20に矢印Nに示す� �向のモーメントが加わる。これにより、第2� ��センサー部20が第1のセンサー部10と同じ方� �(例えば第1のセンサー部10が矢印M方向に回転 した場合における矢印Q方向)に回転しようと� ��ても、その回転が阻止される。すなわち、� ��1のセンサー部10が矢印Mに示す方向に回転し た時に生じる矢印N方向のモーメントに抗し� �、第2のセンサー部20を矢印Qに示す方向に回� ��させるには、そのモーメントを打ち消すエ� ��ルギーが必要であるが、第2のセンサー部20� ��はそのようなエネルギーは発生し得ないた� ��、第2のセンサー部20が第1のセンサー部10と� ��じ方向へ回転するのを阻止することができ� ��。

 一方、第1のセンサー部10を矢印Pに示す方 向に回転する時は、トーションバー33が矢印P に示す方向に捻れ、その時にオフセット部31a に生じる慣性モーメントにより、第1のフレ� �ム31はオフセット部31aを中心に湾曲する。第 1のフレーム31におけるトーションバー34との� ��合位置に矢印Q方向の慣性モーメントが加わ ることにより、第2のセンサー部20に矢印Qに� �す方向のモーメントが加わる。これにより� �第2のセンサー部20が第1のセンサー部10と同� �向に回転しようとしても、その回転が阻止� �れる。

 したがって、第1のセンサー部10と第2のセ ンサー部20とは、常に互いに逆相駆動する。

 上記のように、第1のセンサー部10と第2の センサー部20とが逆相駆動することにより、� ��速度センサー1のZ軸周りに回転角速度が加� �ると、ジンバル11とジンバル21はコリオリ力� ��より互いに逆相で回転角速度に比例した振� ��で回転(揺動)する。この時、各ジンバル11お よび21に配された電極と角速度センサー1に配 された内部電極(不図示)との間の静電容量が� ��化し、その静電容量を差動アンプで差動検� ��すれば、ノイズの低減は言うまでもなく、� ��部から加速度が加わった場合に生じる不要� ��振動もキャンセルできる。

 ところで、従来の構成のように、二つの� ��ンサー部が互いに独立して駆動する構成で� ��る場合、本質的には製造プロセスなどによ� ��共振周波数のバラツキにより二つのセンサ� ��部から得られる信号に位相差が生じること� ��、不要な信号(ノイズ)が生じてしまう。こ� �に対して本実施の形態の構成は、二つのセ� �サー部における第1のフレーム31に結合され� �トーションバー33及び34の中心軸をオフセッ� ��させたオフセット部31aを備えることで、一� ��の角速度センサーとしての逆相振動を行う� ��動モードを一意に決定できる。したがって� ��第1のセンサー部10と第2のセンサー部20との� ��に共振周波数差が生じることが無いため、� ��要なノイズが生じず、高性能なジャイロを� ��供できる。

 また、従来の構成のように互いに独立駆� ��する二つのセンサー部を備えた構成の場合� ��不要な同相モードが逆相モード直近に生じ� ��ことがあるので、駆動モード制御に注意を� ��って角速度を算出する回路を設計する必要� ��ある。これに対して本実施の形態によれば� ��各トーションバー、フレームの長さなどを� ��整することによって、不要な同相モードを� ��相モードから所望の値乖離させることが容� ��になる。

 なお、上記説明では、第1のセンサー部10� ��回転した際に第1のフレーム31に生じる慣性� ��ーメントにより、第2のセンサー部20が不要� ��ードへ移行するのを防止する動作を挙げて� ��明したが、第2のセンサー部20が回転した際� ��第1のフレーム31に生じる慣性モーメントに� ��り、第1のセンサー部10が不要モードへ移行� ��るのを防止することができることは言うま� ��もない。

 (実施の形態2)
 図3は、実施の形態2における角速度センサ� �の構成を示す平面図である。図3において、� ��1に示す角速度センサーと同様の構成要素に ついては、同一番号を付与して詳しい説明は 省略する。図3において、図1に示す角速度セ� ��サーと異なるのは、アンカー部によって支� ��されていないフレーム36を備えた点である� �フレーム36は、トーションバー33及び34と機� �的に結合しているとともに、トーションバ� �33の結合部分とトーションバー34の結合部分� ��の間の部分であるオフセット部36aと、フレ� ��ム36の長手方向両端に長さ寸法b2の端部36b及 び36cとを備えている。

 図3の示す構成において、製造プロセス上 でのバラツキによって各センサー部の共振周 波数にバラツキが生じている場合、第1のセ� �サー部10と第2のセンサー部20とが同相の回転 位相で駆動する場合がある。本実施の形態で は、図3に示すようにフレーム36におけるトー ションバー33及び34の結合位置を互いにずら� �たオフセット部36aを備えている。このよう� �構成することにより、第1のセンサー部10が� �転することによりオフセット部36aに慣性モ� �メントが生じ、第2のセンサー部20に対して� �1のセンサー部10の回転方向とは逆方向のモ� �メントが加わる。これにより、第2のセンサ� ��部20が第1のセンサー部10と同じ方向に回転� �ようとしてもその回転動作が阻止され、第1� ��センサー部10と第2のセンサー部20とを逆相� �動することができる。

 また、図3において、a1はオフセット部36a� ��長手方向の長さ、b2は端部36a及び36bの長さ� �c2はトーションバー32,33,34,35の長さである。a 1の値を大きくすることにより、同相モード� �共振周波数と逆相モードの共振周波数との� �を小さくすることができる。b2の値を大きく することにより、同相モードの共振周波数と 逆相モードの共振周波数との差を大きくする ことができる。したがって、a1及びb2の値を� �整することにより、同相モードの共振周波� �と逆相モードの共振周波数とを任意の値に� �整することができる。

 なお、上記説明では、第1のセンサー部10� ��回転した際に第1のフレーム31に生じる慣性� ��ーメントにより、第2のセンサー部20が不要� ��ードへ移行するのを防止する動作を挙げて� ��明したが、第2のセンサー部20が回転した際� ��第1のフレーム31に生じる慣性モーメントに� ��り、第1のセンサー部10が不要モードへ移行� ��るのを防止することができることは言うま� ��もない。

 (実施の形態3)
 図4は、実施の形態3における角速度センサ� �の構成を示す平面図である。図4において、� ��1に示す角速度センサーと同様の構成要素に ついては、同一番号を付与して詳しい説明は 省略する。図4において、図1に示す角速度セ� ��サーと異なるのは、トーションバー32と機� �的に結合した第2のフレーム37と、トーショ� �バー35と機械的に結合した第3のフレーム38と 、第2のフレーム37を支持するアンカー部45(第 4のアンカー部)と、第3のフレーム38を支持す� ��アンカー部46(第5のアンカー部)を備えた点� �ある。第2のフレーム37における端部37aは、� �2のフレーム37におけるトーションバー32との 結合位置から長手方向端部までの部分を指し ている。第3のフレーム38における端部38aは、 第3のフレーム38におけるトーションバー35と� ��結合位置から長手方向端部までの部分を指� ��ている。

 なお、アンカー部45は、第4の固定部の一� ��である。アンカー部46は、第5の固定部の一� ��である。

 図4に示す構成において、製造プロセス上 でのバラツキによって各センサー部の共振周 波数にバラツキが生じている場合、第1のセ� �サー部10と第2のセンサー部20とが同相の回転 位相で駆動する場合がある。本実施の形態で は、図4に示すように第1のフレーム31にオフ� �ット部31aを備えたことにより、第1のセンサ� ��部10が回転することによりオフセット部31a� �慣性モーメントが生じ、第2のセンサー部20� �対して第1のセンサー部10の回転方向とは逆� �向のモーメントが加わる。これにより、第2� ��センサー部20が第1のセンサー部10と同じ方� �に回転しようとしてもその回転動作が阻止� �れ、第1のセンサー部10と第2のセンサー部20� �を逆相駆動することができる。

 また、図4において、a3は第1のフレーム31� ��おけるオフセット部31aの長手方向の長さ、b 3は第1のフレーム31におけるトーションバー33 との結合位置からアンカー部42までの長さお� ��び第1のフレーム31におけるトーションバー3 4との結合位置からアンカー部41までの長さ、 c3はトーションバー32,33,34,35の長さ、d3は第2� �フレーム37における端部37aの長さおよび第3� �フレーム38における端部38aの長さである。a3� ��値を大きくすることにより、同相モードの� ��振周波数と逆相モードの共振周波数との差� ��小さくすることができる。b3またはd3の値を 大きくすることにより、同相モードの共振周 波数と逆相モードの共振周波数との差を大き くすることができる。したがって、a3,b3,d3の� ��を調整することにより、同相モードの共振� ��波数と逆相モードの共振周波数とを任意の� ��に調整することができる。

 なお、上記説明では、第1のセンサー部10� ��回転した際に第1のフレーム31に生じる慣性� ��ーメントにより、第2のセンサー部20が不要� ��ードへ移行するのを防止する動作を挙げて� ��明したが、第2のセンサー部20が回転した際� ��第1のフレーム31に生じる慣性モーメントに� ��り、第1のセンサー部10が不要モードへ移行� ��るのを防止することができることは言うま� ��もない。

 (実施の形態4)
 図5は、実施の形態4における角速度センサ� �の構成を示す平面図である。図5に示すよう� ��、角速度センサー1は、第3のセンサー部60、 第4のセンサー部70、第4のフレーム81、第5の� �レーム82、アンカー部91及び92を備えている� �

 第3のセンサー部60は、ジンバル61及び62、 トーションバー63及び64を備えている。ジン� �ル61は、弾性変形可能なトーションバー63及� ��64によって、Y軸に平行な軸方向にジンバル6 2に支持され、ジンバル62の内部空間65内に配� ��れている。これにより、ジンバル61は、Y軸� ��平行な軸を中心に回転自在に支持されてい� ��。また、ジンバル62は、一方の端部が、弾� �変形可能な薄肉部81aを含む第4のフレーム81� �よってアンカー部91に支持され、他方の端部 が、弾性変形可能な薄肉部82aを含む第5のフ� �ーム82によってアンカー部92に支持されてい� ��。これにより、ジンバル62は、X軸に平行な� ��を中心に回転自在に支持されている。ジン� ��ル61及び62は、角速度センサー1に角速度が� �えられた際に回転可能なように、所定の質� �を有している。また、トーションバー63及び 64の方向と、トーションバー81b及び82bの方向� ��はほぼ直交している。また、トーションバ� ��63及び64は、Y軸に平行でかつジンバル61の中 心を通る軸上に形成されている。したがって 、ジンバル61は、トーションバー63及び64を中 心に対称的に回転動作する。なお、本実施の 形態では、第3のセンサー部60を構成する部材 全ては、一体形成されている。

 第4のセンサー部70は、ジンバル71及び72、 トーションバー73及び74を備えている。ジン� �ル71は、弾性変形可能なトーションバー73及� ��74によって、Y軸に平行な軸方向にジンバル7 2に支持され、ジンバル72の内部空間75内に配� ��れている。これにより、ジンバル71は、Y軸� ��平行な軸を中心に回転自在に支持されてい� ��。また、ジンバル72は、一方の端部が、弾� �変形可能な薄肉部81aを含む第4のフレーム81� �よってアンカー部91に支持され、他方の端部 が、弾性変形可能な薄肉部82aを含む第5のフ� �ーム82によってアンカー部92に支持されてい� ��。これにより、ジンバル72は、X軸に平行な� ��を中心に回転自在に支持されている。ジン� ��ル71及び72は、角速度センサー1に角速度が� �えられた際に回転可能なように、所定の質� �を有している。また、トーションバー73及び 74の方向と、トーションバー81c及び82cの方向� ��はほぼ直交している。また、トーションバ� ��73及び74は、Y軸に平行でかつジンバル71の中 心を通る軸上に形成されている。したがって 、ジンバル71は、トーションバー73及び74を中 心に対称的に回転動作する。なお、本実施の 形態では、第4のセンサー部70を構成する部材 全ては、一体形成されている。

 第4のフレーム81は、略「コ」状に形成さ� ��、その一方の端部に第3のセンサー部60が一� ��的に形成され、他方の端部に第4のセンサー 部70が一体的に形成されている。また、第4の フレーム81の略中央は、アンカー部91に支持� �れている。また、第4のフレーム81には、第3� ��センサー部60と第4のセンサー部70とを結合� �る部分に薄肉部81aを備えている。薄肉部81a� �、従来の角速度センサーにおけるフレーム� �肉厚よりも薄く、弾性変形可能に形成して� �る。

 第5のフレーム82は、略「コ」状に形成さ� ��、その一方の端部に第3のセンサー部60が一� ��的に形成され、他方の端部に第4のセンサー 部70が一体的に形成されている。また、第5の フレーム82の略中央は、アンカー部92に支持� �れている。また、第5のフレーム82には、第3� ��センサー部60と第4のセンサー部70とを結合� �る部分に薄肉部82aを備えている。薄肉部82a� �、従来の角速度センサーにおけるフレーム� �肉厚よりも薄く、弾性変形可能に形成して� �る。

 なお、本実施の形態の第4のフレーム81及び8 2は、アンカー部91及び92に結合された部分の� ��寸法をe1、薄肉部81a及び82aにおける短手方� �の幅寸法をf1、薄肉部81a及び82aにおける長手 方向の幅寸法をg1とした時、
   f1<e1<g1
の関係となるように形成した。

 また、ジンバル61は、第5のジンバルの一� ��である。ジンバル62は、第6のジンバルの一� ��である。ジンバル71は、第7のジンバルの一� ��である。ジンバル72は、第8のジンバルの一� ��である。トーションバー63及び64は、第5の� �ーションバーの一例である。トーションバ� �81b及び82bは、第6のトーションバーの一例で� ��る。トーションバー73及び74は、第7のトー� �ョンバーの一例である。トーションバー81c� �び82cは、第8のトーションバーの一例である� ��

 以下、動作について説明する。

 図6A~図6Cは、駆動振動時の角速度センサ� �の状態を示す斜視図であり、明瞭に表記す� �ために構成の一部を略記した。

 第3のセンサー部60は、X軸に平行な軸を中 心に回転力が生じる。この時、第3のセンサ� �部60は、トーションバー81b及び82bの捻れ反力 によって、周期的に回転方向が変わるように 回転動作する。

 また、第4のセンサー部70は、X軸に平行な 軸を中心に回転力が生じる。この時、第4の� �ンサー部70は、トーションバー81c及び82cの捻 れ反力によって、周期的に回転方向が変わる ように回転動作する。なお、第3のセンサー� �60と第4のセンサー部70とは、図6B及び図6Cに� �すように互いに逆相で回転駆動する。

 しかし、角速度センサー1を構成している 部材に、製造プロセス上でのバラツキによっ て各センサー部の共振周波数にバラツキが生 じている場合、第3のセンサー部60と第4のセ� �サー部70とが同相の回転位相で駆動する場合 がある(同相モード)。本実施の形態では、図5 に示すように第4のフレーム81においてトーシ ョンバー81b及び81cの間に薄肉部81aを備えると ともに、第5のフレーム82においてトーション バー82b及び82cの間に薄肉部82aを備えた構成と することにより、第3のセンサー部60が図6Aに� ��す状態から矢印Rに示す方向へ回転した時、 薄肉部81a及び82aが図6Bに示すように撓む。そ� ��時、薄肉部81aの略中央部がアンカー部91に� �定され、薄肉部82aの略中央部がアンカー部92 に固定されているため、薄肉部81a及び82aに矢 印Sに示す方向の慣性モーメントが発生する� �これにより、第4のセンサー部70が第3のセン� ��ー部60と同じ方向に回転しようとしても、� �の回転動作が阻止される。すなわち、第3の� ��ンサー部60が矢印Rに示す方向に回転した時� ��生じるモーメントに抗して、第4のセンサー 部70を矢印Uに示す方向に回転させるには、そ のモーメントを打ち消すエネルギーが必要で あるが、第4のセンサー部70にはそのようなエ ネルギーは発生し得ないため、第4のセンサ� �部70が第3のセンサー部60と同じ方向へ回転す るのを阻止することができる。

 一方、第3のセンサー部60が矢印Tに示す方 向に回転する時は、薄肉部81a及び82aに生じる 慣性モーメントにより薄肉部81a及び82aが図6C� ��示すように撓む。その時、薄肉部81aの略中� ��部がアンカー部91に固定され、薄肉部82aの� �中央部がアンカー部92に固定されているため 、薄肉部81a及び82aにおける第4のセンサー部70 側に矢印Uに示す方向の慣性モーメントが発� �する。これにより、第4のセンサー部70が第3� ��センサー部60と同方向に回転しようとして� �、その回転動作が阻止される。すなわち、� �3のセンサー部60が矢印Tに示す方向に回転し� ��時に生じるモーメントに抗して、第4のセン サー部70を矢印Sに示す方向に回転させるには 、そのモーメントを打ち消すエネルギーが必 要であるが、第4のセンサー部70にはそのよう なエネルギーは発生し得ないため、第4のセ� �サー部70が第3のセンサー部60と同じ方向へ回 転するのを阻止することができる。

 したがって、第3のセンサー部60と第4のセ ンサー部70とは、常に互いに逆相駆動する。� ��際に、本実施の形態の角速度センサー1は図 6Bに示す状態と図6Cに示す状態とを交互に繰� �返すように動作する。

 上記のように、第3のセンサー部60と第4の センサー部70とが逆相駆動することにより、� ��ジンバル61と71はコリオリ力により逆相に振 動し角速度センサー1に配された内部電極(不� ��示)とによる静電容量が変化する。この静電 容量を差動アンプで差動検出すれば、ノイズ の低減は言うまでもなく、外部から加速度が 加わった場合に生じる不要な振動もキャンセ ルできる。

 ところで、従来の構成のように、二つの� ��ンサー部が互いに独立して駆動する構成で� ��る場合、本質的には製造プロセスなどによ� ��共振周波数のバラツキにより二つのセンサ� ��部から得られる信号に位相差が生じること� ��、不要な信号(ノイズ)が生じてしまう。こ� �に対して本実施の形態の構成は、二つのセ� �サー部を薄肉部81a及び82aを含む第4のフレー� ��81及び82で結合することで、一つの角速度セ ンサーとしての逆相振動を行う駆動モードを 一意に決定できる。したがって、第3のセン� �ー部60と第4のセンサー部70との間に共振周波 数差が生じることが無いため、不要なノイズ が生じず、高性能なジャイロを提供できる。

 また、従来の構成のように互いに独立駆� ��する二つのセンサー部を備えた構成の場合� ��不要な同相モードが逆相モード直近に生じ� ��ので、駆動モード制御に注意を払って角速� ��を算出する回路を設計する必要がある。こ� ��に対して本実施の形態によれば、各トーシ� ��ンバー、フレームの長さなどを調整するこ� ��によって、不要な同相モードを逆相モード� ��ら所望の値乖離させることが容易になる。

 (実施の形態5)
 図7は、実施の形態5における角速度センサ� �の構成を示す平面図である。図7において、� ��5に示す角速度センサーと同様の構成につい ては、同一番号を付与して詳しい説明は省略 する。図7に示す角速度センサーにおいて、� �5に示す構成と異なるのは、図5におけるアン カー部91及び92に代えて単一のアンカー部93を 備えた点と、フレーム86及び87とアンカー部93 とを機械的に結合するトーションバー88を備� ��た点である。

 トーションバー88は、角速度センサー1の� ��心を通るX軸上においてX軸に対して平行に� �されている。また、トーションバー88は、弾 性変形可能な材料で形成され、捻り性を有す る。また、トーションバー88は、フレーム86� �アンカー部93とを結合する第1のトーション� �ー部88aと、フレーム87とアンカー部93とを結� ��する第2のトーションバー部88bとから構成さ れている。また、第1のトーションバー88a及� �第2のトーションバー88bは、それぞれ3本ずつ 備えているが、この本数は一例である。

 アンカー部93は、角速度センサー1全体を� ��器に固定支持するものであり、角速度セン� ��ー1の中央に配されている。

 なお、本実施の形態において、トーション� ��ー88においてアンカー部93に結合された部分 の幅寸法をe2、薄肉部86a及び87aにおける短手� ��向の幅寸法をf2、薄肉部86a及び87aにおける� �手方向の幅寸法をg2とした時、
   f2<e2<g2
の関係となるように形成した。

 また、トーションバー88aは、第9のトーシ ョンバーの一例である。トーションバー88bは 、第10のトーションバーの一例である。アン� ��ー部93は、第6の固定部の一例である。

 図7に示す角速度センサー1の駆動振動時� �おいて第3のセンサー部60は、X軸に平行な軸� ��中心に回転力が生じる。この時、第3のセン サー部60は、結合部86b及び87bの捻れ反力によ� ��て、周期的に回転方向が変わるように回転� ��作する。

 また、第4のセンサー部70は、X軸に平行な 軸を中心に回転力が生じる。この時、第4の� �ンサー部70は、結合部86c及び87cの捻れ反力に よって、周期的に回転方向が変わるように回 転動作する。なお、第3のセンサー部60と第4� �センサー部70とは、互いに逆相で回転駆動す る。

 しかし、角速度センサー1を構成している 部材に、製造プロセス上でのバラツキによっ て各センサー部の共振周波数にバラツキが生 じている場合、第3のセンサー部60と第4のセ� �サー部70とが同相の回転位相で駆動する場合 がある(同相モード)。本実施の形態では、図7 に示すようにフレーム86において結合部86b及� ��86cの間に薄肉部86aを備え、フレーム87にお� �て結合部87b及び87cの間に薄肉部87aを備えた� �成とすることにより、第3のセンサー部60が� �転した時、薄肉部86a及び87aが撓む。その時� �薄肉部86aの略中央部が第1のトーションバー� ��88aを介してアンカー部93に固定され、薄肉� �87aの略中央部が第2のトーションバー部88bを� ��してアンカー部93に固定されているため、� �肉部86a及び87aに慣性モーメントが発生する� �これにより、第4のセンサー部70が第3のセン� ��ー部60と同じ方向に回転しようとしても、� �の回転動作が阻止される。すなわち、第3の� ��ンサー部60が一方向に回転した時に生じる� �ーメントに抗して、第4のセンサー部70を同� �方向に回転させるには、そのモーメントを� �ち消すエネルギーが必要であるが、第4のセ� ��サー部70にはそのようなエネルギーは発生� �得ないため、第4のセンサー部70が第3のセン� ��ー部60と同じ方向へ回転するのを阻止する� �とができる。また、第3のセンサー部60が上� �とは逆方向に回転した時も同様に動作する� �

 したがって、第3のセンサー部60と第4のセ ンサー部70とは、常に互いに逆相駆動する。

 上記のように、第3のセンサー部60と第4の センサー部70とが逆相駆動することにより、� ��ジンバル61と71はコリオリ力により逆相振動 を行い、角速度センサー1に配された内部電� �(不図示)との静電容量が変化する。この静電 容量を差動アンプで差動検出すれば、ノイズ の低減は言うまでもなく、外部から加速度が 加わった場合に生じる不要な振動もキャンセ ルできる。

 ところで、従来の構成のように、二つの� ��ンサー部が互いに独立して駆動する構成で� ��る場合、本質的には製造プロセスなどによ� ��共振周波数のバラツキにより二つのセンサ� ��部から得られる信号に位相差が生じること� ��、不要な信号(ノイズ)が生じてしまう。こ� �に対して本実施の形態の構成は、二つのセ� �サー部を薄肉部86a及び87aを含むフレーム86及 び87で結合することで、一つの角速度センサ� ��としての逆相振動を行う駆動モードを一意� ��決定できる。したがって、共振周波数差が� ��じることが無いため、不要なノイズが生じ� ��、高性能なジャイロを提供できる。

 また、従来の構成のように互いに独立駆� ��する二つのセンサー部を備えた構成の場合� ��不要な同相モードが逆相モード直近に生じ� ��ので、駆動モード制御に注意を払って角速� ��を算出する回路を設計する必要がある。こ� ��に対して本実施の形態によれば、各トーシ� ��ンバー、フレームの長さなどを調整するこ� ��によって、不要な同相モードを逆相モード� ��ら所望の値乖離させることが容易になる。

 本実施の形態の角速度センサーによれば� ��アンカー部を角速度センサー内に配置する� ��成であるため、角速度センサーを小型化す� ��ことができる。

 (実施の形態6)
 実施の形態1~5に示す角速度センサーは、振� ��や揺動などを検出することが必要な様々な� ��子機器に搭載することができる。そのよう� ��電子機器としては、デジタルカメラに搭載� ��れる手振れ補正システム(例えば特開2007-1994 69号公報に開示)や、自動車などの車両の姿勢 を検出するシステム(例えば特開平6-87348号公� ��、特開2006-35930号公報に開示)などがある。� �下、電子機器の一例として、デジタルカメ� �に搭載される手振れ補正システムを挙げて� �明する。

 近年のデジタルカメラは、使用者が手で� ��持して撮影を行っている時に使用者の手が� ��れることによって生じる画像の揺れを補正� ��ることが可能な手振れ補正システムが搭載� ��れている。手振れ補正システムは、大きく� ��けてデジタルカメラの揺れを検出する揺れ� ��出手段と、揺れ検出手段で検出された揺れ� ��情報に基づき画像の揺れを補正する揺れ補� ��手段とから構成されている。

 図8は、手振れ補正システムが搭載された デジタルカメラの構成を示す斜視図である。 図8において、デジタルカメラは、カメラ本� �200と、レンズ本体300とから構成されている� �カメラ本体200には、撮影を行う際に使用者� �よって押圧操作されるレリーズボタン201や� �レンズ本体300を介して入射する光学的画像� �電気信号に変換して出力する撮像素子(不図� ��)などを備えている。また、レンズ本体300は 、フォーカスレンズ、ズームレンズの他、ア クチュエータV1,V2,S1,S2によって光軸に直交す� ��方向に変位可能な補正レンズ301、2個の揺れ 検出センサーAV1及びAV2を備えている。揺れ検 出センサーAV1及びAV2は、一般的に角速度セン サーで構成され、本実施の形態におけるデジ タルカメラでは本発明の角速度センサーで構 成した。なお、揺れ検出センサーAV1は、デジ タルカメラのX軸回り(ピッチング方向)の揺れ を検出することができ、揺れ検出センサーAV2 は、デジタルカメラのY軸回り(ヨーイング方� ��)の揺れを検出することができる。また、本 実施の形態では、光学式の手振れ補正システ ムを一例として説明するが、撮像素子で取り 込んだ電気的画像を補正することにより揺れ を補正する電子式手振れ補正システムにも適 用できる。

 デジタルカメラにおいて手振れが発生し� ��場合は、まず、その時のデジタルカメラの� ��れを揺れ検出センサーAV1及びAV2で検出する� ��揺れ検出センサーAV1及びAV2における検出結� ��は、別途設けられている信号処理マイコン� ��送られる。信号処理マイコンは、揺れ検出� ��ンサーAV1及びAV2から送られる検出結果に基� ��き、デジタルカメラの揺れの方向及び量を� ��出し、それを無くすための制御信号を生成� ��る。信号処理マイコンは、生成した制御信� ��をアクチュエータV1,V2,S1,S2へ送る。アクチ� �エータV1,V2,S1,S2は、信号処理マイコンから送 られる制御に基づき、補正レンズ301を光軸に 直交する所定方向へ所定量移動させる。具体 的には、デジタルカメラの揺れによって生じ た光軸のずれを無くす方向に、そのずれ量に 相当する量を移動させる。

 以上のように本実施の形態によれば、電� ��機器に搭載される揺れ検出センサーに、実� ��の形態1~5に示す構成の角速度センサーを採� ��することで、角速度センサーにおいて不要� ��ードが発生しにくいため、正確に電子機器� ��揺れを検出することができる。

 なお、詳しい説明は省略するが、本発明� ��角速度センサーは上記のようなデジタルカ� ��ラの手振れ補正システム以外に、自動車な� ��の車両における姿勢検出システムにも採用� ��ることができる。例えば、特開平6-87348号公 報に開示された構成におけるジャイロ6、特� �2006-35930号公報に開示された構成におけるヨ� ��レートセンサー8に、実施の形態1~5に示す角 速度センサーを採用することで、本発明の効 果と同様の効果を得ることができる。

 なお、本実施の形態では、電子機器の一� ��としてデジタルカメラ、車両を挙げて説明� ��たが、実施の形態1~5に示す角速度センサー� ��搭載可能な機器であれば、もちろんこれら� ��限定されるものではない。