JP2013096882A - 物理量検出素子、物理量検出装置、および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の振動腕を音響結合させて、１つの発振回路でそれぞれの振動腕の振動を励起でき、物理量検出の感度向上が図れる物理量検出素子を提供する。
【解決手段】ジャイロ素子（物理量検出素子）１は、基部２からＸ軸に沿って互いに反対方向へそれぞれ延出した連結部３１と、連結部３１の付け根６からＹ軸に沿った方向またはＸ軸に対して斜め方向へ延出し駆動信号電極７を有して駆動振動をする第１駆動振動腕４１乃至第８駆動振動腕４８と、基部２からＸ軸に対して斜め方向へ延出し検出信号電極８を有する第１検出振動腕５１乃至第４検出振動腕５４と、を備え、第５駆動振動腕４５と第１駆動振動腕４１とが逆位相で振動し、第６駆動振動腕４６と第２駆動振動腕４２、第７駆動振動腕４７と第３駆動振動腕４３、および第８駆動振動腕４８と第４駆動振動腕４４、のそれぞれも逆位相で振動し、Ｓ字振動が可能である、ことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、振動片を利用して物理量を検出することが可能な素子に関する。

従来、物理量検出素子として、例えば特許文献１には、基部と、基部からＸ軸方向に沿って互いに反対方向にそれぞれ延出した支持部と、支持部の各先端において、Ｙ軸方向に沿って互いに反対方向にそれぞれ延出した駆動アーム（駆動振動腕）と、基部からＹ軸方向に沿って互いに反対方向にそれぞれ延出したＹ軸用検出振動アームと、同じく、基部からＹ軸方向に沿って互いに反対方向にそれぞれ延出したＺ軸用検出振動アームと、を備えた振動片（当該文献における振動子）が開示されている。この振動片によれば、Ｚ軸まわりの角速度に起因するＹ軸用検出振動アームの寄生振動を抑制し、角速度の測定値の誤差を減少させることが可能である。

また、例えば特許文献２に開示されているような振動片（当該文献における慣性センサー素子）もある。この振動片は、複数本の脚部を有する振動部を有し、振動部は、基部から第１の方向に沿って互いに反対方向にそれぞれ延出し、さらに、基部から第１の方向と直交する第２の方向に沿って互いに反対方向にそれぞれ延出している、簡易な構成である。第１の方向に沿う振動部は、一方に励振電極が設けられ、他方には、検出電極が設けられていて、第１の方向まわりの角速度（物理量）を検出することが可能である。同様に、第２の方向に沿う振動部は、第２の方向まわりの角速度を検出することが可能である。

特開２００７−１０８０５３号公報 特開２００６−２６７０９４号公報

しかし、特許文献１および特許文献２において、これら振動片は、駆動アームまたは励振電極を有する振動部が基部から別々に伸びている構成のため、各々の振動モードの音響結合が弱いため、２つの発振回路によって、それぞれを励起させなくてはならない、という課題があり、回路構成部の面積が大きくなってしまい、小型化が困難であった。また、これら振動片では、駆動振動と検出振動の周波数を所定値に合わせこむ微調整が煩わしい、という課題もあった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例または形態として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係る物理量検出素子は、基部と、前記基部の重心位置である原点を通るＸ軸と、前記原点を通り、前記Ｘ軸と直交するＹ軸と、前記原点を通り、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸と直交するＺ軸と、を有する座標軸を定義し、Ｘ座標とＹ座標とがともに正の値をとる領域を第１象限、Ｘ座標が負でＹ座標が正の値をとる領域を第２象限、Ｘ座標とＹ座標とがともに負の値をとる領域を第３象限、Ｘ座標が正でＹ座標が負の値をとる領域を第４象限、と定義した場合、前記基部と連結し、前記Ｘ軸に沿って、前記基部の両側に設けられている第１連結部および第２連結部と、前記第１連結部から、前記Ｙ軸に沿って互いに反対方向へそれぞれ延出している第１駆動振動腕および第２駆動振動腕と、前記第２連結部から、前記Ｙ軸に沿って互いに反対方向へそれぞれ延出している第３駆動振動腕および第４駆動振動腕と、前記第１駆動振動腕の前記第１連結部側から、前記第１象限方向かつ前記Ｘ軸に対して斜めに延出している第５駆動振動腕と、前記第２駆動振動腕の前記第１連結部側から、前記第４象限方向かつ前記Ｘ軸に対して斜めに延出している第６駆動振動腕と、前記第３駆動振動腕の前記第２連結部側から、前記第２象限方向かつ前記Ｘ軸に対して斜めに延出している第７駆動振動腕と、前記第４駆動振動腕の前記第２連結部側から、前記第３象限方向かつ前記Ｘ軸に対して斜めに延出している第８駆動振動腕と、前記基部の第１象限側から、前記第１象限方向かつ前記Ｘ軸に対して斜めに延出している第１検出振動腕と、前記基部の第４象限側から、前記第４象限方向かつ前記Ｘ軸に対して斜めに延出している第２検出振動腕と、前記基部の第２象限側から、前記第２象限方向かつ前記Ｘ軸に対して斜めに延出している第３検出振動腕と、前記基部の第３象限側から、前記第３象限方向かつ前記Ｘ軸に対して斜めに延出している第４検出振動腕と、を備え、前記第５駆動振動腕は、前記第１駆動振動腕と逆位相で駆動振動し、前記第６駆動振動腕は、前記第１駆動振動腕と逆位相で駆動振動する前記第２駆動振動腕と逆位相で駆動振動し、前記第７駆動振動腕は、前記第１駆動振動腕と逆位相で駆動振動する前記第３駆動振動腕と逆位相で駆動振動し、前記第８駆動振動腕は、前記第３駆動振動腕と逆位相で駆動振動する前記第４駆動振動腕と逆位相で駆動振動する、ことを特徴とする。

本適用例の物理量検出素子によれば、第１駆動振動腕と第５駆動振動腕とは互いの励振に寄与しあって音響結合性が高められていて、同様に、第２駆動振動腕と第６駆動振動腕、第３駆動振動腕と第７駆動振動腕、第４駆動振動腕と第８駆動振動腕、においても音響結合性が高められている。そのため、これら駆動振動腕から連結部へ振動が伝わる、いわゆる振動漏れを抑制して、物理量検出素子としてのインピーダンスを下げＱ値を高くすることが可能な構成となっている。このような構成の物理量検出素子は、駆動振動腕の音響結合性が高く、駆動振動腕それぞれの固有共振周波数を合わせて音響結合を高めるというような微調整が不要であり、１つの発振回路で２つの駆動モードを励起することが可能である。この場合、駆動振動腕の振動は、Ｘ軸およびＹ軸によって形成される平面に沿う、いわゆる駆動振動である。また、物理量検出素子は、Ｘ軸まわりに回転した場合、駆動振動をしている第５駆動振動腕乃至第８駆動振動腕にはＺ軸方向のコリオリ力が生じ、これら駆動振動腕は、このコリオリ力に応じて検出振動をする。そして、この検出振動が第１検出振動腕乃至第４検出振動腕に伝わることにより、Ｘ軸まわりの角速度等の物理量が検出される。一方、物理量検出素子がＹ軸まわりに回転した場合、第１象限の第１駆動振動腕と第５駆動振動腕とが逆位相で振動し、他象限の駆動振動腕同士も逆位相で振動していることにより、連結部および駆動振動腕がＹ軸を中心にしてＳ字状に振動することが可能である。そして、このＳ字状振動に対応して検出振動腕が検出振動をし、物理量検出素子は、Ｙ軸まわりの角速度等の物理量を検出する。ここで、物理量検出素子においては、駆動振動と検出振動との周波数の差が大きいほど、物理量の検出感度が低下する傾向にあるため、駆動振動腕における駆動振動と検出振動との周波数の差を小さくすることが好ましい、とされている。一方、本適用例の物理量検出素子では、Ｙ軸まわりの物理量の検出において、各駆動振動腕が上述した位相で振動することにより、Ｙ軸を中心にしたＳ字振動を励振することが可能である。このＳ字振動では、第１駆動振動腕乃至第４駆動振動腕における検出振動の周波数を駆動振動の周波数と大きく離反させても、Ｓ字振動の周波数には影響を与えないことが知見されており、物理量検出素子は、当該駆動振動腕の周波数調整が容易な構成となっている。また、物理量検出素子におけるＳ字振動の周波数は、連結部の長さによって調節することができ、検出感度の大きい設定にすることが容易である。このように、物理量検出素子は、物理量の検出感度、特にＹ軸まわりの物理量の検出感度を大きくすることが可能であり、Ｘ軸およびＹ軸まわりの角速度等の物理量を検出して、単体で２軸まわりの物理量の検出が可能である。

［適用例２］上記適用例に記載の物理量検出素子において、前記第５駆動振動腕乃至前記第８駆動振動腕は、それぞれの腕幅がＺ軸方向の厚さよりも大きい構成であり、それぞれの先端に幅広の錘部を有している、ことが好ましい。

この構成によれば、第５駆動振動腕乃至第８駆動振動腕は、それぞれの腕の先端に腕幅より幅広の錘部を有している。この構成では、錘部を有する駆動振動腕の周波数が下がるため、腕幅を厚さより大きくして駆動周波数を上げ、駆動振動の周波数を保つことが可能である。さらに、当該駆動振動腕においては、面外振動の周波数を下げることができ、このため、面外振動の周波数は、駆動振動の周波数に対して、所定周波数だけ離れた値に容易に設定される。これにより、物理量検出素子は、当該駆動振動腕における駆動振動と面外振動との周波数の差を所定値にすると共に、当該駆動振動腕と第１駆動振動腕乃至第４駆動振動腕との周波数を離すことにより、面外振動の結合を防いで、検出振動腕へ面外振動が伝わりやすくなる。すなわち、物理量の検出感度を高めることが可能である。さらに、当該駆動振動腕は、錘部および腕形状の調整により小型化が図れ、物理量検出素子の小型化にも貢献することが可能である。

［適用例３］上記適用例に記載の物理量検出素子において、前記第１駆動振動腕乃至前記第４駆動振動腕は、それぞれの腕幅がＺ軸方向の厚さよりも大きい構成であり、それぞれの先端に幅広の錘部を備えている、ことが好ましい。

この構成によれば、第１駆動振動腕乃至第４駆動振動腕は、それぞれの腕の先端に腕幅より幅広の錘部を有している。この構成では、錘部を有する駆動振動腕の周波数が下がるため、腕幅を厚さより大きくして駆動周波数を上げ、駆動振動の周波数を保つと共に、当該駆動振動腕においては、面外振動の周波数を下げることが可能である。このため、物理量検出素子は、当該駆動振動腕と第５駆動振動腕乃至第８駆動振動腕との周波数を離すことにより、面外振動の結合を防いで検出振動腕へ面外振動が伝わりやすくなる。すなわち、物理量の検出感度を高めることが可能である。

［適用例４］上記適用例に記載の物理量検出素子において、前記第１駆動振動腕乃至前記第８駆動振動腕は、駆動信号電極を備え、前記第１検出振動腕乃至前記第４検出振動腕は、検出信号電極を備えている、ことが好ましい。

この構成によれば、駆動振動腕（第１駆動振動腕乃至第８駆動振動腕）と検出振動腕（第１検出振動腕乃至第４検出振動腕）とを個別に設定することにより、駆動振動腕には駆動用の電極のみを配線すればよく、検出振動腕には検出用の電極のみを配線すればよいため、電極のスペースを大きくとることができ、物理量の検出感度を向上させることが可能である。また、駆動振動腕と検出振動腕とが基部からそれぞれ個別に延出していることにより、駆動振動腕の駆動信号が検出振動腕の検出信号に静電的にのってしまう、いわゆる静電漏れを抑制することが可能である。

［適用例５］上記適用例に記載の物理量検出素子において、前記第５駆動振動腕および前記第６駆動振動腕は、前記第１連結部の延長線上を避けた位置から延出し、前記第７駆動振動腕および前記第８駆動振動腕は、前記第２連結部の延長線上を避けた位置から延出している、ことが好ましい。

この構成によれば、第５駆動振動腕および第６駆動振動腕は、基部から延出している第１連結部をそのまま延長した延長線上には形成されておらず、第１駆動振動腕または第２駆動振動腕から分岐して延出し、この分岐点が該延長線上を避けた位置となっている。これにより、第５駆動振動腕および第６駆動振動腕は、第１駆動振動腕または第２駆動振動腕との音響結合性を第１連結部から離れた位置で高めることが可能である。また、第７駆動振動腕および第８駆動振動腕も、同様に、第３駆動振動腕または第４駆動振動腕における該延長線上を避けた位置から延出していて、第３駆動振動腕または第４駆動振動腕との音響結合性を第２連結部から離れた位置で高めることが可能である。これにより、物理量検出素子は、第１駆動振動腕乃至第８駆動振動腕から基部方向への振動漏れを、より一層確実に抑制すると共に振動の振幅を増大することが可能である。

［適用例６］上記適用例に記載の物理量検出素子において、六方晶の結晶構造を有する圧電性材を用いている、ことが好ましい。

この構成によれば、六方晶の圧電性材は、例えば、水晶のように、機械軸、電気軸および光軸を有し、印加された駆動信号により正確に振動し、且つ、加えられた力に応じて屈曲して検出信号を発生する。物理量検出素子の形成に、このような圧電性材を用いれば、角速度等の物理量の検出を精度良く行なうことが可能である。また、物理量検出素子における好ましい一例として、第１駆動振動腕と第６駆動振動腕、第２駆動振動腕と第５駆動振動腕、第３駆動振動腕と第８駆動振動腕、および第４駆動振動腕と第７駆動振動腕、のそれぞれが１２０度の角度をなす構成が考えられる。この場合、六方晶の圧電性材は内角がそれぞれ１２０度である３本の電気軸（Ｘ軸）を有していることにより、該一例である物理量検出素子のような腕構成であっても、容易に形成することが可能である。さらに、該一例である構成例を含む物理量検出素子は、付け根における結合性が高いため、駆動振動腕の振動が励起されると、対応する駆動振動腕の励振に、より寄与しやすくなる。このような音響結合性の高い構成である物理量検出素子は、例えば、２方向の振動モードを得るのに１つの駆動回路でシステムを構成することが可能であり、小型化・低コスト化の面で、より有利である。

［適用例７］本適用例の物理量検出装置は、前記第１駆動振動腕乃至前記第８駆動振動腕へ駆動信号を供給する駆動回路と、前記第１検出振動腕乃至前記第８検出振動腕からの物理量検出信号を検出する検出回路と、を備える、ことを特徴とする。

この物理量検出装置によれば、Ｓ字振動をすること等により物理量の検出感度を高めることが可能な、物理量検出素子を有し、さらに、駆動回路および検出回路によって物理量検出素子を制御することにより、角速度等をはじめとした物理量の検出精度を、大きく向上させることが可能である。この場合、本適用例のような構成の物理量検出装置であれば、複数の腕を有していても、１つの駆動回路で振動を励起することが可能であり、装置の小型化も図れる。

［適用例８］上記適用例に記載の物理量検出装置において、前記検出回路は、前記第１検出振動腕に生じる前記検出信号と前記第２検出振動腕に生じる前記検出信号との和と、前記第３検出振動腕に生じる前記検出信号と前記第４検出振動腕に生じる前記検出信号との和と、を差動させて前記物理量検出信号を検出する、ことが好ましい。

この構成によれば、第１検出振動腕および第２検出振動腕による検出信号と、第３検出振動腕および第４検出振動腕による検出信号と、のそれぞれの和の差動をとる、いわゆる差動検出方式を用いることにより、この場合、Ｙ軸まわりの角速度等の物理量を検出することが可能である。

［適用例９］上記適用例に記載の物理量検出装置において、前記検出回路は、前記第１検出振動腕に生じる前記検出信号と前記第３検出振動腕に生じる前記検出信号との和と、前記第２検出振動腕に生じる前記検出信号と前記第４検出振動腕に生じる前記検出信号との和と、を差動させて前記物理量検出信号を検出する、ことが好ましい。

この構成によれば、第１検出振動腕および第３検出振動腕による検出信号と、第２検出振動腕および第４検出振動腕による検出信号と、のそれぞれの和の差動をとる、いわゆる差動検出方式を用いることにより、この場合、Ｘ軸まわりの角速度等の物理量を検出することが可能である。

［適用例１０］本適用例の電子機器は、上記の物理量検出素子を備えている、ことを特徴とする。

この電子機器によれば、Ｓ字振動をすること等により物理量の検出感度を高めることが可能な、物理量検出素子を備えていることにより、高精度なセンサー機能を発揮することができ、電子機器としての性能向上を図ることが可能である。

実施形態１におけるジャイロ素子の構成を示す平面図。 （ａ）（ｂ）駆動振動腕の駆動振動を示す平面図。 ジャイロ素子のＳ字振動を示す斜視図。 （ａ）ジャイロ素子におけるＸ軸まわりの角速度の検出を示す平面図、（ｂ）ジャイロ素子におけるＹ軸まわりの角速度の検出を示す平面図。 実施形態２におけるジャイロ素子の構成を示す平面図。 実施形態３におけるジャイロ素子の構成を示す平面図。 （ａ）ジャイロ素子を備えたジャイロ装置を示す平面図、（ｂ）ジャイロ素子を備えたジャイロ装置を示す断面図。 （ａ）ジャイロ素子を備えたデジタルビデオカメラを示す斜視図、（ｂ）ジャイロ素子を備えた携帯電話を示す斜視図。

以下、本発明の物理量検出素子について、添付図面を参照して説明する。ここでは、好適な一例として、振動特性の良好な圧電性材である水晶を素材として形成された、ジャイロ素子（物理量検出素子）について述べる。

最初に、ジャイロ素子の素材である水晶について説明する。物理量検出素子としてのジャイロ素子は、六角柱をなす水晶柱から切り出され、この水晶柱は、柱の長手方向に光軸であるｚ軸と、ｚ軸に垂直な電気軸であるｘ軸および機械軸であるｙ軸とを有していて、いわゆる六方晶の性質を有している。ここでx軸は、ｚ軸に垂直な六角形面であるｘ−ｙ面において、それぞれ内角が１２０度の等角度で３本あって、これらのｘ軸で形成される各面内では、エッチング方向によるエッチング速さ等が同じである、という性質を有している。このような水晶柱において、ジャイロ素子は、ｘ−ｙ平面を、ｘ軸とｙ軸との交点（座標原点）からみてｘ軸まわりに角度５度傾けた平面に沿う、水晶ｚ板から切り出されたものである。即ち、水晶柱から切り出されたジャイロ素子の座標軸は、ｘ（請求項におけるＸ軸），ｙ’（請求項におけるＹ軸），ｚ’（請求項におけるＺ軸）となる。以下では、まず、ジャイロ素子の形状に係る実施形態について説明する。
（実施形態１）

図１は、実施形態１におけるジャイロ素子の構成を示す平面図である。図１に示すように、ジャイロ素子（物理量検出素子）１は、基部２の重心（この場合基部２の中央位置）を原点とするＸ，Ｙ，Ｚ座標において、Ｘ−Ｙ平面に沿って腕等が延出する形態をなしている。なお、このＸ，Ｙ，Ｚ座標は、原点を通るＸ軸と、原点を通りＸ軸と直交するＹ軸と、原点を通りＸ軸およびＹ軸と直交するＺ軸と、を有する座標軸である。また、この座標軸において、Ｘ座標とＹ座標とがともに正の値をとる領域を第１象限、Ｘ座標が負でＹ座標が正の値をとる領域を第２象限、Ｘ座標とＹ座標とがともに負の値をとる領域を第３象限、Ｘ座標が正でＹ座標が負の値をとる領域を第４象限、と定義する。そして、ここでいうＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸は、請求項におけるＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸に該当する。

ジャイロ素子１は、座標軸の原点を中心とする四角形状の基部２と、基部２の両側に設けられている連結部３の一方であり、基部２からプラスＸ軸方向へ延出している第１連結部３１と、第１連結部３１の先端から、Ｘ軸に対して直角をなしてプラスＹ軸方向へ延出している、駆動振動腕４の１つである第１駆動振動腕４１と、第１連結部３１の先端から、Ｘ軸に対して直角をなしてマイナスＹ軸方向へ延出している第２駆動振動腕４２と、を有している。さらに、ジャイロ素子１は、基部２から、第１連結部３１と反対方向であるマイナスＸ軸方向へ、延出している第２連結部３２と、第２連結部３２の先端から、Ｘ軸に対して直角をなしてプラスＹ軸方向へ延出している第３駆動振動腕４３と、第２連結部３２の先端から、Ｘ軸に対して直角をなしてマイナスＹ軸方向へ延出している第４駆動振動腕４４と、を有している。

また、ジャイロ素子１は、駆動振動腕４として、第１駆動振動腕４１乃至第４駆動振動腕４４に加え、第１連結部３１と第１駆動振動腕４１との交点部である付け根６ａから、Ｘ軸に対して３０度の角度で、第１象限の方向へ斜めに延出している第５駆動振動腕４５と、第１連結部３１と第２駆動振動腕４２との交点部でもある付け根６ａから、Ｘ軸に対して３０度の角度で、第４象限の方向へ斜めに延出している第６駆動振動腕４６と、第２連結部３２と第３駆動振動腕４３との交点部である付け根６ｂから、Ｘ軸に対して３０度の角度で、第２象限の方向へ斜めに延出している第７駆動振動腕４７と、第２連結部３２と第４駆動振動腕４４との交点部でもある付け根６ｂから、Ｘ軸に対して３０度の角度で、第３象限の方向へ斜めに延出している第８駆動振動腕４８と、を有している。

そして、ジャイロ素子１は、四角形状をなす基部２の第１象限側の角部から、Ｘ軸に対して３０度の角度で、第１象限の方向へ斜めに延出している、検出振動腕５の１つである第１検出振動腕５１と、基部２の第４象限側の角部から、Ｘ軸に対して３０度の角度で、第４象限の方向へ斜めに延出している第２検出振動腕５２と、基部２の第２象限側の角部から、Ｘ軸に対して３０度の角度で、第２象限の方向へ斜めに延出している第３検出振動腕５３と、基部２の第３象限側の角部から、Ｘ軸に対して３０度の角度で、第３象限の方向へ斜めに延出している第４検出振動腕５４と、を有している。これらすべての各腕は、それぞれの断面が矩形状をなしている。

ここで、駆動振動腕４（第１駆動振動腕４１乃至第８駆動振動腕４８）は、各腕の駆動振動を励起するための駆動信号電極７をそれぞれ有し、検出振動腕５（第１検出振動腕５１乃至第４検出振動腕５４）は、ジャイロ素子１に加えられた回転等による角速度等（物理量）を検出するための検出信号電極８をそれぞれ有している。

このような構成のジャイロ素子１において、駆動信号電極７に電圧が印加されると、駆動振動腕４は、屈曲して駆動振動をする。図２（ａ）（ｂ）は、駆動振動腕の駆動振動を示す平面図である。この駆動振動は、Ｘ軸およびＹ軸で形成されるＸ−Ｙ平面に沿って振動する、いわゆる面内振動である。駆動振動腕４は、図２（ａ）に示す平面視において、第１駆動振動腕４１が右回転するようにしてプラスＸ側へ屈曲すると、第５駆動振動腕４５はＸ軸から離反する側へ屈曲し、同時に、第２駆動振動腕４２が、第１駆動振動腕４１と逆位相で、プラスＸ軸側へ屈曲し、第６駆動振動腕４６がＸ軸から離反する側へ屈曲する。この時、図示していない第３駆動振動腕４３と第７駆動振動腕４７、および第４駆動振動腕４４と第８駆動振動腕４８、のそれぞれも同様な屈曲状態となっている。そして、図２（ｂ）に示すように、第１駆動振動腕４１が左回転するようにしてマイナスＸ側へ屈曲すると、第５駆動振動腕４５はＸ軸側へ屈曲し、同時に、第２駆動振動腕４２が、第１駆動振動腕４１と逆位相で、マイナスＸ軸側へ屈曲し、第６駆動振動腕４６がＸ軸側へ屈曲する。この時、図示していない第３駆動振動腕４３と第７駆動振動腕４７、および第４駆動振動腕４４と第８駆動振動腕４８、のそれぞれも同様な屈曲状態となっている。第１駆動振動腕４１乃至第８駆動振動腕４８は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示す屈曲を交互に繰り返すことによって、駆動振動をする。

これは、請求項に言う、第５駆動振動腕４５は、第１駆動振動腕４１と逆位相で駆動振動し、第６駆動振動腕４６は、第１駆動振動腕４１と逆位相で駆動振動する第２駆動振動腕４２と逆位相で駆動振動し、第７駆動振動腕４７は、第１駆動振動腕４１と逆位相で駆動振動する第３駆動振動腕４３と逆位相で駆動振動し、第８駆動振動腕４８は、第３駆動振動腕４３と逆位相で駆動振動する第４駆動振動腕４４と逆位相で駆動振動する、状態に該当する。

（ジャイロ素子の動作原理）
このような構成のジャイロ素子１において、物理量の検出に関わる動作原理について、第１面外振動および第２面外振動を含めて、説明する。図３は、Ｓ字振動を示す斜視図である。また、図４（ａ）は、ジャイロ素子におけるＸ軸まわりの角速度の検出を示す平面図、図４（ｂ）は、ジャイロ素子におけるＹ軸まわりの角速度の検出を示す平面図である。図４（ｂ）では、ジャイロ素子１が図３に示すＳ字振動をしている。

まず、図４（ａ）を参照して、ジャイロ素子１におけるＸ軸まわりの角速度（物理量）の検出について説明する。図１に示すような構成のジャイロ素子１に、Ｘ軸まわりに回転等が加えられると、駆動振動をしている第５駆動振動腕４５および第７駆動振動腕４７には、Ｚ軸方向のコリオリ力が働き、Ｚ軸方向の検出振動、即ち第１面外振動が発生する。同様に、第６駆動振動腕４６および第８駆動振動腕４８には、第５駆動振動腕４５および第７駆動振動腕４７と反対方向のＺ軸方向にコリオリ力が働き、Ｚ軸方向の第１面外振動が発生する。そして、第１検出振動腕５１は、第５駆動振動腕４５の第１面外振動に呼応して、第５駆動振動腕４５と同じようにＺ軸方向に検出振動をし、第３検出振動腕５３は、第７駆動振動腕４７の第１面外振動に呼応して、第７駆動振動腕４７と同じようにＺ軸方向に検出振動をする。また、第２検出振動腕５２は、第６駆動振動腕４６の第１面外振動に呼応して、第１検出振動腕５１と反対方向のＺ軸方向に検出振動をし、第４検出振動腕５４は、第８駆動振動腕４８の第１面外振動に呼応して、第３検出振動腕５３と反対方向のＺ軸方向に検出振動をする。

このように、ジャイロ素子１において、第１検出振動腕５１および第３検出振動腕５３と、第２検出振動腕５２および第４検出振動腕５４とは、互いに異なる位相で検出振動をすることになる。ジャイロ素子１では、第１検出振動腕５１および第３検出振動腕５３のそれぞれの検出振動に基づく検出信号の和を算出し、さらに、第２検出振動腕５２および第４検出振動腕５４のそれぞれの検出振動に基づく検出信号の和を算出し、それらの和を差動させることにより、コリオリ力の大きさを知得できる。

ここで、ジャイロ素子１では、駆動振動腕４における駆動振動の周波数と検出振動の周波数とを同じ周波数にした場合、最も高感度に物理量を検出できるが、駆動振動と検出振動との周波数に相違が生じた場合、検出感度のバラツキが大きくなってしまう、という課題があった。その対策としては、予め駆動振動と検出振動との周波数に差をつけることで、周波数の差にバラツキが生じても、検出感度のバラツキを抑制することが知られている。但し、駆動振動と検出振動とが音響結合していなければならないので、両振動が音響結合する範囲内で周波数の差を設けることが好ましい。

具体的には、ジャイロ素子１において、Ｘ軸に対して直角に延出する第１駆動振動腕４１乃至第４駆動振動腕４４と、Ｘ軸に対して斜めに延出する第５駆動振動腕４５乃至第８駆動振動腕４８と、が音響結合しやすいように、それぞれの面内振動、即ち駆動振動の差を２ｋHｚ以下としている。加えて、第１駆動振動腕４１乃至第４駆動振動腕４４と、第５駆動振動腕４５乃至第８駆動振動腕４８と、の面外振動の周波数差を、３ｋHｚ以上にしている。両面外振動の差を３ｋHｚ以上にしなければ、Ｘ軸まわりの物理量の検出において、例えば、第１駆動振動腕４１、第２駆動振動腕４２、第５駆動振動腕４５、第６駆動振動腕４６の４本のアームだけで、コリオリ力に起因する検出振動が結合して完結してしまい、第１検出振動腕５１および第２検出振動腕５２へ検出振動が伝わり難くなり、検出感度が著しく低下することになる。従って、第１駆動振動腕４１乃至第４駆動振動腕４４と、第５駆動振動腕４５乃至第８駆動振動腕４８と、の面内振動の周波数の数差を２ｋHｚ以内に保ちつつ、面外振動の周波数の差を３ｋHｚ以上にする構成とすることにより、ジャイロ素子１は、Ｘ軸まわりの物理量の検出感度を大きくすることができる。

次に、図４（ｂ）を参照して、ジャイロ素子１におけるＹ軸まわりの角速度（物理量）の検出について説明するが、その前に、ジャイロ素子１にＹ軸まわりの回転等が加えられた場合に生じる、第２面外振動について説明する。図３に示すように、ジャイロ素子１に、Ｙ軸まわりに回転等が加えられると、ジャイロ素子１は、Ｙ軸を中心にして、Ｓ字振動をする。このＳ字振動は、連結部３１、第５駆動振動腕４５、第６駆動振動腕４６がプラスＺ側へ屈曲し、第１駆動振動腕４１および第２駆動振動腕４２がマイナスＺ側へ屈曲すると、連結部３２、第７駆動振動腕４７、第８駆動振動腕４８がマイナスＺ側へ屈曲し、第３駆動振動腕４３および第４駆動振動腕４４がプラスＺ側へ屈曲して、Ｙ軸を中心にしてＳ字状に屈曲をする。そして、連結部３１、第５駆動振動腕４５、第６駆動振動腕４６がマイナスＺ側へ屈曲し、第１駆動振動腕４１および第２駆動振動腕４２がプラスＺ側へ屈曲すると、連結部３２、第７駆動振動腕４７、第８駆動振動腕４８がプラスＺ側へ屈曲し、第３駆動振動腕４３および第４駆動振動腕４４がマイナスＺ側へ屈曲して、Ｙ軸を中心にしてＳ字状に屈曲をする。これら屈曲を交互にすることで、ジャイロ素子１は、Ｓ字振動をすることになる。これは、既述したように、第１駆動振動腕４１と第５駆動振動腕４５とが互いに逆位相で駆動振動をし、同様に、第２駆動振動腕４２と第６駆動振動腕４６、第３駆動振動腕４３と第７駆動振動腕４７、第４駆動振動腕４４と第８駆動振動腕４８、の組合せのそれぞれが互いに逆位相で駆動振動していることによる。

この場合、連結部３１、第１駆動振動腕４１、第２駆動振動腕４２、第５駆動振動腕４５および第６駆動振動腕４６によるＺ軸方向に沿う振動と、連結部３２、第３駆動振動腕４３、第４駆動振動腕４４、第７駆動振動腕４７および第８駆動振動腕４８によるＺ軸に沿う振動と、が第２面外振動である。図４（ｂ）に戻って、第１駆動振動腕４１、第２駆動振動腕４２、第５駆動振動腕４５および第６駆動振動腕４６による第２面外振動に呼応して、第１検出振動腕５１および第２検出振動腕５２は、Y軸まわりのモーメントのバランスを取るべく、連結部３１、第５駆動振動腕４５、第６駆動振動腕４６と同じＺ軸方向へ検出振動する。また、連結部３２、第３駆動振動腕４３、第４駆動振動腕４４、第７駆動振動腕４７および第８駆動振動腕４８による第２面外振動に呼応して、第３検出振動腕５３および第４検出振動腕５４は、Y軸まわりのモーメントのバランスを取るべく、連結部３２、第７駆動振動腕４７、第８駆動振動腕４８と同じＺ軸方向、即ち第１検出振動腕５１および第２検出振動腕５２の検出振動とは異なる方向、へ検出振動する。

ジャイロ素子１では、第１検出振動腕５１および第２検出振動腕５２のそれぞれの検出振動に基づく検出信号の和を算出し、さらに、第３検出振動腕５３および第４検出振動腕５４のそれぞれの検出振動に基づく検出信号の和を算出し、それらの和を差動させる、いわゆる差動検出方式によって、ジャイロ素子１に加えられたＹ軸まわりの角速度（物理量）の大きさを認識することができる。

このようなジャイロ素子１における周波数の値は、一例として、面内振動である駆動振動の周波数が２５ｋHｚであり、第５駆動振動腕４５乃至第８駆動振動腕４８によるＸ軸まわりの角速度等の物理量を検出するための面外振動である、第１面外振動の周波数を２６ｋHｚとし、また、Ｙ軸まわりの角速度等の物理量を検出するためのＳ字振動である、第２面外振動の周波数を２４ｋHｚとしている。つまり、駆動振動の周波数に対して、第１面外振動の周波数と第２面外振動の周波数を各々１kHz離間させた値に設定されている。

ここで、Ｙ軸まわりの角速度等の物理量を検出するための振動がＳ字振動でない場合、第１駆動振動腕４１乃至第４駆動振動腕４４の面外振動が第２面外振動に該当し、この第１駆動振動腕乃至第４駆動振動腕の面外振動の周波数は、駆動振動の周波数と大きく離反させることができない。それは、ジャイロ素子において、物理量の検出感度は、駆動振動と検出振動である面外振動との周波数の差が大きいほど低下する傾向にあるためである。これに対して、Ｓ字振動をするジャイロ素子１では、第１駆動振動腕乃至第４駆動振動腕における面外振動の周波数を駆動振動の周波数と大きく離反させても、Ｓ字振動の周波数には影響を与えないため、第１駆動振動腕４１乃至第４駆動振動腕４４の周波数の設定が容易な構成となっている。さらに、物理量検出素子１では、Ｓ字振動の周波数を連結部３の長さによって調節することができるため、より検出感度の大きい設定にすること等も容易に行なえる。
（実施形態２）

次に、ジャイロ素子の他の形態について説明する。図５は、実施形態２におけるジャイロ素子の構成を示す平面図である。実施形態２におけるジャイロ素子１Ａは、駆動振動腕４Ａ（第１駆動振動腕４１ａ乃至第８駆動振動腕４８ａ）の構成が、実施形態１におけるジャイロ素子１の駆動振動腕４とは異なっている。一方、ジャイロ素子１Ａの機能は、ジャイロ素子１とほぼ同様であって、Ｘ軸およびＹ軸まわりの角速度等を検出するのに好適な素子である。

ジャイロ素子１Ａは、図５に示すように、実施形態１におけるジャイロ素子１と同様な形態の、基部２、第１連結部３１、第２連結部３２、第１検出振動腕５１、第２検出振動腕５２、第３検出振動腕５３、第４検出振動腕５４を有している。

そして、ジャイロ素子１Ａの駆動振動腕４Ａは、第１連結部３１の先端から、Ｘ軸に対して直角をなしてプラスＹ軸方向へ延出している第１駆動振動腕４１ａと、第１連結部３１の先端から、Ｘ軸に対して直角をなしてマイナスＹ軸方向へ延出している第２駆動振動腕４２ａと、第２連結部３２の先端から、Ｘ軸に対して直角をなしてプラスＹ軸方向へ延出している第３駆動振動腕４３ａと、第２連結部３２の先端から、Ｘ軸に対して直角をなしてマイナスＹ軸方向へ延出している第４駆動振動腕４４ａと、を有している。これら第１駆動振動腕４１ａ乃至第４駆動振動腕４４ａにおいて、それぞれの腕は、断面が矩形状をなしていて、Ｘ軸およびＹ軸で形成されるＸ−Ｙ平面に沿って振動する駆動振動の方向に沿う腕幅がｍであり、Ｚ軸方向の厚さがｔである。図示していないが、ジャイロ素子１Ａでは、検出振動腕５も、同一の断面形状を有している。

さらに、ジャイロ素子１Ａは、駆動振動腕４Ａとして、第１駆動振動腕４１ａ乃至第４駆動振動腕４４ａに加え、第１連結部３１と第１駆動振動腕４１ａとの交点部である付け根６ａから、Ｘ軸に対して３０度の角度で、第１象限の方向へ斜めに延出している第５駆動振動腕４５ａと、第１連結部３１と第２駆動振動腕４２との交点部でもある付け根６ａから、Ｘ軸に対して３０度の角度で、第４象限の方向へ斜めに延出している第６駆動振動腕４６ａと、第２連結部３２と第３駆動振動腕４３との交点部である付け根６ｂから、Ｘ軸に対して３０度の角度で、第２象限の方向へ斜めに延出している第７駆動振動腕４７ａと、第２連結部３２と第４駆動振動腕４４との交点部でもある付け根６ｂから、Ｘ軸に対して３０度の角度で、第３象限の方向へ斜めに延出している第８駆動振動腕４８ａと、を有している。

これら第５駆動振動腕４５ａ乃至第８駆動振動腕４８ａは、それぞれの腕の断面が矩形状をなしていて、その腕幅は、第１駆動振動腕４１ａの腕幅ｍより大きい値のｎであり、厚さは、第１駆動振動腕４１ａと同じｔである。さらに、第５駆動振動腕４５ａ乃至第８駆動振動腕４８ａは、それぞれの先端に、腕幅ｎより幅広の錘部４９ａを有し、付け根６ａまたは付け根６ｂから延出する長さは、錘部４９ａを含めても、ジャイロ素子１の第５駆動振動腕４５乃至第８駆動振動腕４８より短くなっている。

このような錘部４９ａを有する第５駆動振動腕４５ａ乃至第８駆動振動腕４８ａは、その駆動振動の周波数が錘部４９ａのない場合に比べて下がる。しかし、駆動振動のような面内振動は、腕幅が振動数に対して大きく寄与するため、第５駆動振動腕４５ａ乃至第８駆動振動腕４８ａは、腕幅ｎを厚さｔより大きくすること，即ち第１駆動振動腕４１ａの腕幅ｍより大きくすることにより、駆動周波数を上げることができる。その結果、第５駆動振動腕４５ａ乃至第８駆動振動腕４８ａは、駆動振動の周波数を、第１駆動振動腕４１ａ乃至第４駆動振動腕４４ａに対してほぼ同等、この場合２ｋHｚ以下の差、に保つことができる。一方、第５駆動振動腕４５ａ乃至第８駆動振動腕４８ａにおける面外振動は、腕幅の影響が少ないため、その周波数が下がった状態となっている。これにより、ジャイロ素子１Ａは、第５駆動振動腕４５ａ乃至第８駆動振動腕４８ａの面外振動の周波数を、第１駆動振動腕４１ａ乃至第４駆動振動腕４４ａの面外振動の周波数に対して、例えば３kＨｚ以上離れた値に、容易に、調整することができる。つまり、ジャイロ素子１Ａにおいて、面内振動である駆動振動と、第５駆動振動腕４５ａ乃至第８駆動振動腕４８ａの面外振動と、第１駆動振動腕４１ａ乃至第４駆動振動腕４４ａの面外振動と、を所定の振動数に容易に設定することができ、且つ、Ｓ字振動もジャイロ素子１と同様にすることができ、角速度等の物理量の検出感度を高めることができる。加えて、第５駆動振動腕４５ａ乃至第８駆動振動腕４８ａは、錘部４９ａおよび腕長さの調整により小型化を図ることも可能で、ジャイロ素子１Ａの小型化にも貢献することができる。
（実施形態３）

次に、ジャイロ素子の他の形態について説明する。図６は、実施形態３におけるジャイロ素子の構成を示す平面図である。実施形態３におけるジャイロ素子１Ｂは、駆動振動腕４Ｂ（第１駆動振動腕４１ｂ乃至第８駆動振動腕４８ｂ）の構成が、実施形態１におけるジャイロ素子１の駆動振動腕４とは異なっている。一方、ジャイロ素子１Ｂの機能は、ジャイロ素子１とほぼ同様であって、Ｘ軸およびＹ軸まわりの角速度等を検出するのに好適な素子である。

ジャイロ素子１Ｂは、図６に示すように、実施形態１におけるジャイロ素子１と同様な形態の、基部２、第１連結部３１、第２連結部３２、第１検出振動腕５１、第２検出振動腕５２、第３検出振動腕５３、第４検出振動腕５４を有している。

そして、ジャイロ素子１Ｂの駆動振動腕４Ｂは、第１連結部３１の先端から、Ｘ軸に対して直角をなしてプラスＹ軸方向へ延出している第１駆動振動腕４１ｂと、第１連結部３１の先端から、Ｘ軸に対して直角をなしてマイナスＹ軸方向へ延出している第２駆動振動腕４２ｂと、第２連結部３２の先端から、Ｘ軸に対して直角をなしてプラスＹ軸方向へ延出している第３駆動振動腕４３ｂと、第２連結部３２の先端から、Ｘ軸に対して直角をなしてマイナスＹ軸方向へ延出している第４駆動振動腕４４ｂと、を有している。

これら第１駆動振動腕４１ｂ乃至第４駆動振動腕４４ｂは、それぞれの腕の断面が矩形状をなしていて、その腕幅は、実施形態２における第５駆動振動腕４５ａ乃至第８駆動振動腕４８ａと同じｎであり、厚さは、ｔである。さらに、第１駆動振動腕４１ｂ乃至第４駆動振動腕４４ｂは、それぞれの先端に、腕幅ｎより幅広の錘部４９ｂを有し、付け根６ａまたは付け根６ｂから延出する長さは、錘部４９ｂを含めても、ジャイロ素子１の第１駆動振動腕４１乃至第４駆動振動腕４４より短くなっている。

さらに、ジャイロ素子１Ｂは、駆動振動腕４Ｂとして、第１駆動振動腕４１ｂ乃至第４駆動振動腕４４ｂに加え、第５駆動振動腕４５ｂが、第１駆動振動腕４１ｂから斜めに延出している。この第５駆動振動腕４５ｂの延出位置は、付け根６ａより距離ｓだけプラスＹ軸方向へ離れた位置である。また、第５駆動振動腕４５ｂの延出方向は、実施形態１における第５駆動振動腕４５と同じで、Ｘ軸に対して３０度の角度をなし、第１象限の方向である。同様に、第６駆動振動腕４６ｂは、付け根６ａより距離ｓだけマイナスＹ軸方向へ離れた位置から斜めに延出し、その延出方向は、実施形態１における第６駆動振動腕４６と同じように第４象限の方向であり、第７駆動振動腕４７ｂは、付け根６ｂより距離ｓだけプラスＹ軸方向へ離れた位置から斜めに延出し、その延出方向は、実施形態１における第７駆動振動腕４７と同じように第２象限の方向であり、第８駆動振動腕４８ｂは、付け根６ｂより距離ｓだけマイナスＹ軸方向へ離れた位置から斜めに延出し、その延出方向は、実施形態１における第８駆動振動腕４８と同じように第３象限の方向である。これら第５駆動振動腕４５ｂ乃至第８駆動振動腕４８ｂにおいて、それぞれの腕は、断面が矩形状をなしていて、実施形態２における第１駆動振動腕４１ａと同じ腕幅ｍおよび厚さｔである。図示していないが、ジャイロ素子１Ｂでは、第５駆動振動腕４５ｂ乃至第８駆動振動腕４８ｂおよび検出振動腕５は、腕幅がｍ（図５）、厚さがｔの断面形状を有している。

このような錘部４９ｂを有する第１駆動振動腕４１ｂ乃至第４駆動振動腕４４ｂは、その駆動振動の周波数が錘部４９ｂのない場合に比べて下がる。しかし、駆動振動のような面内振動は、腕幅が振動数に対して大きく寄与するため、第１駆動振動腕４１ｂ乃至第４駆動振動腕４４ｂは、腕幅を、ジャイロ素子１Ａの第１駆動振動腕４１ａの腕幅ｍより大きいｎにすることにより、駆動周波数を上げることができる。その結果、第１駆動振動腕４１ｂ乃至第４駆動振動腕４４ｂは、駆動振動の周波数を、第５駆動振動腕４５ｂ乃至第８駆動振動腕４８ｂに対してほぼ同等に、この場合２kＨｚ以下の差に、保つことができる。一方、第１駆動振動腕４１ｂ乃至第４駆動振動腕４４ｂにおける面外振動は、腕幅の影響が少ないため、その周波数が下がった状態となっている。これにより、ジャイロ素子１Bは、第１駆動振動腕４１ａ乃至第４駆動振動腕４４ａの面外振動の周波数を、第５駆動振動腕４５ａ乃至第８駆動振動腕４８ａの面外振動の周波数に対して、例えば３kＨｚ以上離れた値に、容易に、調整することができる。つまり、ジャイロ素子１Ｂにおいて、面内振動である駆動振動と、第１駆動振動腕４１ｂ乃至第４駆動振動腕４４ｂの面外振動と、第５駆動振動腕４５ｂ乃至第８駆動振動腕４８ｂの面外振動と、を所定の振動数に容易に設定することができ、且つ、Ｓ字振動もジャイロ素子１と同様にすることができる。これにより、ジャイロ素子１Ｂは、角速度等の物理量の検出感度を高めることができる。

また、ジャイロ素子１Ｂは、第５駆動振動腕４５ｂおよび第６駆動振動腕４６ｂが、基部２から延出した第１連結部３１をプラスＸ軸方向へそのまま延長した場合の延長線上には形成されておらず、つまり、付け根６ａの位置から延出していない。これにより、第５駆動振動腕４５ｂおよび第６駆動振動腕４６ｂは、第１駆動振動腕４１ｂまたは第２駆動振動腕４２ｂとの結合性を第１連結部３１から離間した状態で高めることができる。同様に、第７駆動振動腕４７ｂおよび第８駆動振動腕４８ｂも、第３駆動振動腕４３ｂまたは第４駆動振動腕４４ｂとの結合性を第２連結部３２から離間した状態で高めることができる。これにより、ジャイロ素子１Ｂは、第１駆動振動腕４１ｂ乃至第８駆動振動腕４８ｂから、第１連結部３１または第２連結部３２を介して、基部２の方向へ振動が漏れる振動漏れを、ほぼ抑制することができ、角速度等の物理量の検出感度を高めることができる。

（ジャイロ装置）
次に、ジャイロ素子１，１Ａ，１Ｂのいずれかを用いて、角速度を検出するジャイロ装置（物理量検出装置）の構成について説明する。図７（ａ）は、ジャイロ素子を備えたジャイロ装置を示す平面図である。また、図７（ｂ）は、ジャイロ素子を備えたジャイロ装置を示す断面図であり、図７（ａ）におけるＥ−Ｅ断面を示している。この場合、図７では、ジャイロ素子１を備えた場合のジャイロ装置１００を示していて、図７（ａ）では、説明のために蓋体７２を省略して示してある。

図７に示すように、ジャイロ装置１００は、ジャイロ素子１と、ジャイロ素子１をリード８０（８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄ，８０ｅ，８０ｆ）を介して支持する支持基板７８と、支持基板７８を固定する固定基板である収容体７１を有するセラミックパッケージ７０と、ＩＣ（Integrated Circuit）チップ９０と、収容体７１内を気密に封止するための蓋体７２とを備えている。セラミックパッケージ７０に収容されているＩＣチップ９０は、セラミックパッケージ７０のボンディングパッド７７に金線などの金属ワイヤー９１によって接続されている。このＩＣチップ９０には、駆動信号を供給してジャイロ素子１を励振させる駆動回路９０ａと、角速度等の物理量を検出する検出回路９０ｂと、が含まれている。この場合、ジャイロ素子１を備えたジャイロ装置１００であれば、一つの駆動回路９０ａで複数の駆動振動腕４を励起することが可能であり、装置の小型化が図れる。

また、セラミックパッケージ７０における収容体７１には棚部７４が形成され、その面に接続端子７５が形成されている。棚部７４には、支持基板７８が接着固定されていて、この接着固定には導電性接着剤７９が用いられている。そして、セラミックパッケージ７０の外周部には外部接続端子７６が形成され、外部接続端子７６と接続端子７５およびボンディングパッド７７の一部とが導通する構成となっている。また、支持基板７８にはリード８０が設けられ、各リード８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄの先端は、ジャイロ素子１の基部２に形成された、検出電極パッド８１の対応するパッドにそれぞれ接合され、リード８０ｅ，８０ｆの先端は、ジャイロ素子１の基部２に形成された駆動電極パッド８２の対応するパッドにそれぞれ接合されている。これらリード８０により、ジャイロ素子１は他部品と接触しないように空中に支持されている。なお、検出電極パッド８１は、検出振動を検出するためのものであり、駆動電極パッド８２は、駆動振動を励振させるためのものである。このような構成のセラミックパッケージ７０は、収容体７１にシームリング７３が固着され、シームリング７３に蓋体７２をシーム溶接することで、セラミックパッケージ７０内が減圧された状態で封止されている。なお、セラミックパッケージ７０内は、減圧状態ではなく、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスが封入された状態でも良い。

そして、支持基板７８の中央部は、開口となっていて、この開口には導体パターンであるリード８０が延出している。リード８０において、検出電極パッド８１または駆動電極パッド８２と反対側の先端は、セラミックパッケージ７０の接続端子７５と接続されている。このジャイロ装置１００は、例えば、以下に説明する電子機器等に搭載されて、Ｘ軸およびＹ軸まわりの角速度等を検出する、優れたジャイロ機能を発揮する。なお、ジャイロ装置としては、ジャイロ素子１を備えた構成の他、ジャイロ素子１Ａまたはジャイロ素子１Ｂを備えたものも、優れたジャイロ機能を発揮する。

（電子機器）
次に、ジャイロ素子１，１Ａ，１Ｂのいずれかを用いた構成の電子機器について説明する。図８（ａ）は、ジャイロ素子を備えたデジタルビデオカメラを示す斜視図、図８（ｂ）は、ジャイロ素子を備えた携帯電話を示す斜視図である。これらの電子機器は、一例として、ジャイロ素子１を搭載している。まず、図８（ａ）に示すように、ビデオカメラ３００は、受像部３０１と、操作部３０２と、音声入力部３０３と、表示ユニット３０４と、を備えている。このビデオカメラ３００は、ジャイロ素子１と、ジャイロ素子１を制御する駆動回路９０ａおよび検出回路９０ｂを有するＩＣチップ９０と、を備えており、Ｘ軸およびＹ軸まわりの角速度を検出して、手ぶれ補正機能を発揮することができ、鮮明な動画映像を記録することができる。この場合、ジャイロ素子１は、ジャイロ装置１００の一部として組み込まれた形態であることが好ましい。同様に、ビデオカメラ３００がジャイロ素子１Ａまたはジャイロ素子１Ｂを備えている場合も、Ｘ軸およびＹ軸まわりの角速度を検出して、手ぶれ補正機能を発揮することができる。

また、図８（ｂ）に示すように、携帯電話機４００は、複数の操作ボタン４０１と、表示ユニット４０２と、カメラ機構４０３と、シャッターボタン４０４と、を備えている。この携帯電話機４００は、ジャイロ素子１と、ジャイロ素子１を制御する駆動回路９０ａおよび検出回路９０ｂを有するＩＣチップ９０と、を備えており、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の３軸まわりの角速度を検出して、カメラ機構４０３が手ぶれ補正機能を発揮することができ、鮮明な画像を記録することができる。この場合、ジャイロ素子１は、ジャイロ装置１００の一部として組み込まれた形態であることが好ましい。同様に、携帯電話機４００がジャイロ素子１Ａまたはジャイロ素子１Ｂを備えている場合も、Ｘ軸およびＹ軸まわりの角速度を検出して、手ぶれ補正機能を発揮することができる。

なお、電子機器としては、ビデオカメラ３００や携帯電話機４００に限定されず、ナビゲーション装置、車体姿勢検出装置、ゲームコントローラー、ヘッドマウンテンディスプレイ、ポインティングデバイス、掃除ロボット等が挙げられる。

以上説明したジャイロ素子１，１Ａ，１Ｂは、各実施形態における形態に限定されるものではなく、次に挙げる変形例のような形態であっても、実施形態と同様な効果が得られる。

（変形例１）ジャイロ素子１において、第５駆動振動腕４５乃至第８駆動振動腕４８および第１検出振動腕５１乃至第４検出振動腕５４は、Ｘ軸に対して３０度の角度をなして延出しているが、３０度の角度に限定されることなく、他の角度であっても良い。この構成は、ジャイロ素子１Ａ，１Ｂにおいても可能である。

（変形例２）ジャイロ素子１Ａにおいて、第５駆動振動腕４５ａ乃至第８駆動振動腕４８ａは、付け根６ａまたは付け根６ｂから延出しているが、付け根６ａ，６ｂから離反した位置から延出する構成であっても良い。また、ジャイロ素子１Ｂにおいて、第５駆動振動腕４５ｂ乃至第８駆動振動腕４８ｂは、付け根６ａまたは付け根６ｂから距離ｓだけ離反した位置から延出しているが、付け根６ａ，６ｂの位置から延出する構成であっても良い。

（変形例３）ジャイロ素子１Ａの第５駆動振動腕４５ａ乃至第８駆動振動腕４８ａ、およびジャイロ素子１Ｂの第１駆動振動腕４１ｂ乃至第４駆動振動腕４４ｂは、錘部４９ａまたは錘部４９ｂを有しているが、錘部４９ａ，４９ｂを設ける代わりに、腕の長さを短くするか、あるいは長くしても良い。腕を短くした場合は、駆動振動の周波数が上がるため、腕幅を小さくし、腕を長くした場合は、駆動振動の周波数が下がるため、腕幅を大きくして、同じ周波数を保つ構成とする。

（変形例４）ジャイロ素子１，１Ａ，１Ｂは、圧電性材である水晶から形成されているが、水晶に限定されることなく、水晶以外のニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）、チタン酸ジルコン鉛（ＰＺＴ）等を用いても良い。更に、ジャイロ素子１，１Ａ，１Ｂは、圧電性材に限定されるものではなく、シリコンやゲルマニウムなどの非圧電性材料であっても良く、この場合、駆動信号電極には圧電性材を組み合わせて振動可能な構成にしておく。これにより、ジャイロ素子１，１Ａ，１Ｂにおいて、要求特性や用途等に応じて、適切な材料を選ぶことができ選択肢が拡大する。

１…物理量検出素子としてのジャイロ素子、２…基部、３…連結部、４…駆動振動腕、５…検出振動腕、７…駆動信号電極、８…検出信号電極、４９…錘部、９０…ＩＣチップ、９０ａ…駆動回路、９０ｂ…検出回路、１００…物理量検出装置としてのジャイロ装置、３００…電子機器としてのビデオカメラ、４００…電子機器としての携帯電話。

Claims (10)

1. 基部と、
   前記基部の重心位置である原点を通るＸ軸と、前記原点を通り、前記Ｘ軸と直交するＹ軸と、前記原点を通り、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸と直交するＺ軸と、を有する座標軸を定義し、Ｘ座標とＹ座標とがともに正の値をとる領域を第１象限、Ｘ座標が負でＹ座標が正の値をとる領域を第２象限、Ｘ座標とＹ座標とがともに負の値をとる領域を第３象限、Ｘ座標が正でＹ座標が負の値をとる領域を第４象限、と定義した場合、
   前記基部と連結し、前記Ｘ軸に沿って、前記基部の両側に設けられている第１連結部および第２連結部と、
   前記第１連結部から、前記Ｙ軸に沿って互いに反対方向へそれぞれ延出している第１駆動振動腕および第２駆動振動腕と、
   前記第２連結部から、前記Ｙ軸に沿って互いに反対方向へそれぞれ延出している第３駆動振動腕および第４駆動振動腕と、
   前記第１駆動振動腕の前記第１連結部側から、前記第１象限方向かつ前記Ｘ軸に対して斜めに延出している第５駆動振動腕と、
   前記第２駆動振動腕の前記第１連結部側から、前記第４象限方向かつ前記Ｘ軸に対して斜めに延出している第６駆動振動腕と、
   前記第３駆動振動腕の前記第２連結部側から、前記第２象限方向かつ前記Ｘ軸に対して斜めに延出している第７駆動振動腕と、
   前記第４駆動振動腕の前記第２連結部側から、前記第３象限方向かつ前記Ｘ軸に対して斜めに延出している第８駆動振動腕と、
   前記基部の第１象限側から、前記第１象限方向かつ前記Ｘ軸に対して斜めに延出している第１検出振動腕と、
   前記基部の第４象限側から、前記第４象限方向かつ前記Ｘ軸に対して斜めに延出している第２検出振動腕と、
   前記基部の第２象限側から、前記第２象限方向かつ前記Ｘ軸に対して斜めに延出している第３検出振動腕と、
   前記基部の第３象限側から、前記第３象限方向かつ前記Ｘ軸に対して斜めに延出している第４検出振動腕と、を備え、
   前記第５駆動振動腕は、前記第１駆動振動腕と逆位相で駆動振動し、前記第６駆動振動腕は、前記第１駆動振動腕と逆位相で駆動振動する前記第２駆動振動腕と逆位相で駆動振動し、前記第７駆動振動腕は、前記第１駆動振動腕と逆位相で駆動振動する前記第３駆動振動腕と逆位相で駆動振動し、前記第８駆動振動腕は、前記第３駆動振動腕と逆位相で駆動振動する前記第４駆動振動腕と逆位相で駆動振動する、ことを特徴とする物理量検出素子。
2. 請求項１に記載の物理量検出素子において、
   前記第５駆動振動腕乃至前記第８駆動振動腕は、それぞれの腕幅がＺ軸方向の厚さよりも大きい構成であり、それぞれの先端に幅広の錘部を有している、ことを特徴とする物理量検出素子。
3. 請求項１に記載の物理量検出素子において、
   前記第１駆動振動腕乃至前記第４駆動振動腕は、それぞれの腕幅がＺ軸方向の厚さよりも大きい構成であり、それぞれの先端に幅広の錘部を備えている、ことを特徴とする物理量検出素子。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の物理量検出素子において、
   前記第１駆動振動腕乃至前記第８駆動振動腕は、駆動信号電極を備え、
   前記第１検出振動腕乃至前記第４検出振動腕は、検出信号電極を備えている、ことを特徴とする物理量検出素子。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の物理量検出素子において、
   前記第５駆動振動腕および前記第６駆動振動腕は、前記第１連結部の延長線上を避けた位置から延出し、
   前記第７駆動振動腕および前記第８駆動振動腕は、前記第２連結部の延長線上を避けた位置から延出している、ことを特徴とする物理量検出素子。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の物理量検出素子において、
   六方晶の結晶構造を有する圧電性材を用いている、ことを特徴とする物理量検出素子。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の物理量検出素子と、
   前記第１駆動振動腕乃至前記第８駆動振動腕へ駆動信号を供給する駆動回路と、
   前記第１検出振動腕乃至前記第４検出振動腕からの物理量検出信号を検出する検出回路と、を備える、ことを特徴とする物理量検出装置。
8. 請求項７に記載の物理量検出装置において、
   前記検出回路は、前記第１検出振動腕に生じる前記検出信号と前記第２検出振動腕に生じる前記検出信号との和と、前記第３検出振動腕に生じる前記検出信号と前記第４検出振動腕に生じる前記検出信号との和と、を差動させて前記物理量検出信号を検出する、ことを特徴とする物理量検出装置。
9. 請求項７に記載の物理量検出装置において、
   前記検出回路は、前記第１検出振動腕に生じる前記検出信号と前記第３検出振動腕に生じる前記検出信号との和と、前記第２検出振動腕に生じる前記検出信号と前記第４検出振動腕に生じる前記検出信号との和と、を差動させて前記物理量検出信号を検出する、ことを特徴とする物理量検出装置。
10. 請求項１から６のいずれか一項に記載の物理量検出素子を備えている、ことを特徴とする電子機器。

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