JP2016170141A - Vibration piece, gyro sensor, electronic apparatus, and mobile body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、振動片、この振動片を備えたジャイロセンサー、電子機器、および移動体に関する。 The present invention relates to a resonator element, a gyro sensor including the resonator element, an electronic device, and a moving object.
従来から、ジャイロセンサーは、船舶、航空機、ロケット等の姿勢を自律制御する技術に使用されているが、最近では、車両における車体制御、カーナビゲーションシステムの自車位置検出、デジタルカメラ、ビデオカメラ、および携帯電話の振動制御補正(いわゆる手振れ補正)等に用いられている。ジャイロセンサーは、高弾性材料としての水晶などの圧電性単結晶物からなるジャイロ素子により、物体の揺れや回転などの振動によってジャイロ素子の一部に発生する電気信号を角速度として検出し、回転角を算出することによって物体の変位を求めるものである。 Conventionally, gyro sensors have been used in technologies that autonomously control the attitude of ships, aircraft, rockets, etc., but recently, vehicle body control in vehicles, position detection of car navigation systems, digital cameras, video cameras, It is also used for vibration control correction (so-called camera shake correction) for mobile phones. The gyro sensor uses a gyro element made of a piezoelectric single crystal such as quartz as a highly elastic material to detect an electrical signal generated in a part of the gyro element as an angular velocity due to vibrations such as shaking or rotation of the object as a rotation angle. Is obtained by calculating the displacement of the object.
ジャイロセンサーに用いられるジャイロ素子としては、水晶などの圧電体材料により形成されたジャイロ素子が広く用いられている。一般的に用いられているH型構造と呼ばれるジャイロ素子は、基部と、基部の一方の端部から並行して延出する一対の駆動用振動腕と、基部の他方の端部から駆動用振動腕の延出する方向と反対方向に並行して延出する一対の検出用振動腕と、を有している。ジャイロ素子に駆動信号を印加することにより駆動用振動腕を主面に沿った方向に振動(面内振動)させているときに、駆動用振動腕の延出する方向の軸まわりに回転させると、コリオリの力により駆動用振動腕が主面と直交する方向に振動(面外振動)する。この面外振動が基部を伝わり検出用振動腕を面外振動させることで、検出用振動腕に設けられた検出用電極に電荷が発生する。発生した電荷はジャイロ素子の回転速度に比例することから角速度として検出することができる。 As a gyro element used for a gyro sensor, a gyro element formed of a piezoelectric material such as quartz is widely used. A commonly used gyro element called an H-type structure has a base, a pair of drive vibrating arms extending in parallel from one end of the base, and a drive vibration from the other end of the base. A pair of vibrating arms for detection extending in parallel to the direction in which the arms extend. When the drive vibration arm is vibrated in the direction along the main surface by applying a drive signal to the gyro element (in-plane vibration), the drive vibration arm is rotated around the axis in the extending direction. The driving vibrating arm vibrates in the direction orthogonal to the main surface (out-of-plane vibration) by the Coriolis force. This out-of-plane vibration is transmitted through the base and vibrates the detection vibrating arm out of plane, whereby charges are generated in the detection electrodes provided on the detection vibrating arm. Since the generated electric charge is proportional to the rotational speed of the gyro element, it can be detected as an angular speed.
近年のデジタルカメラ、ビデオカメラ、および携帯電話の小型化に伴い、手振れ補正等に用いられているジャイロセンサーと共にジャイロ素子も小型化が要求されている。しかし、ジャイロ素子を小型化すると等価直列抵抗R1が大きく、且つQ値が小さくなり、高い感度が得られない等の課題があった。そのため、特許文献1に記載のジャイロ素子(特許文献1では慣性センサー素子と称す)は、振動腕部に振動腕部の長さ方向に開口部長径を配する形態の貫通穴を、振動腕部の長さ方向に沿って複数個配列して形成することで、等価直列抵抗R1が小さく、且つQ値が大きくなり、高い感度を得ている。 With recent miniaturization of digital cameras, video cameras, and mobile phones, gyro elements are required to be miniaturized together with gyro sensors used for camera shake correction and the like. However, when the gyro element is downsized, there is a problem that the equivalent series resistance R1 is large and the Q value is small, so that high sensitivity cannot be obtained. Therefore, the gyro element described in Patent Document 1 (referred to as an inertial sensor element in Patent Document 1) includes a through-hole having a shape in which an opening major axis is arranged in the length direction of the vibrating arm portion in the vibrating arm portion. By arranging a plurality of these along the length direction, the equivalent series resistance R1 is small, the Q value is large, and high sensitivity is obtained.
しかしながら、特許文献1に記載のジャイロ素子は、より感度を向上させるために振動腕部に設けられた貫通穴の両側の壁厚を薄くすると、衝撃が加わった時に振動腕部が破損するという課題があった。 However, in the gyro element described in Patent Document 1, if the wall thickness on both sides of the through hole provided in the vibrating arm portion is made thin in order to further improve the sensitivity, the vibrating arm portion is damaged when an impact is applied. was there.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]本適用例に係る振動片は、基部と、前記基部から延出する一対の第1振動腕と、を有する振動片であって、それぞれの前記第1振動腕には貫通穴が形成されており、前記貫通穴は、穴幅が前記第1振動腕の延出する前記基部の端部側から前記第1振動腕の先端側に向かうに従って狭くなっている部分を有する第1貫通穴と、穴幅が前記第1振動腕の先端側から前記端部に向かうに従って狭くなっている部分を有する第2貫通穴と、を含んでいることを特徴とする。 Application Example 1 A vibrating piece according to this application example is a vibrating piece having a base portion and a pair of first vibrating arms extending from the base portion, and each of the first vibrating arms has a through hole. The through-hole has a first portion having a hole width that becomes narrower from an end portion side of the base portion where the first vibrating arm extends toward a distal end side of the first vibrating arm. It includes a through hole and a second through hole having a portion whose hole width becomes narrower from the distal end side of the first vibrating arm toward the end portion.
本適用例によれば、第1振動腕に貫通穴が設けられているので感度を向上することができる。また、第1貫通穴の穴幅が基部の端部側から第1振動腕の先端側に向かって狭くなり、逆に、第2貫通穴の穴幅が第1振動腕の先端側から基部の端部側に向かって狭くなっているため、第1貫通穴と第2貫通穴により、第1振動腕に連結部を設けることができ、穴幅方向の曲げに対する剛性が高まり、耐衝撃性の向上を図ることができる。そのため、高い感度を有し、耐衝撃性に優れた振動片を得ることができる。 According to this application example, since the through hole is provided in the first vibrating arm, the sensitivity can be improved. Further, the hole width of the first through hole becomes narrower from the end side of the base portion toward the distal end side of the first vibrating arm, and conversely, the hole width of the second through hole extends from the distal end side of the first vibrating arm to the base portion. Since it is narrowing toward the end, the first through-hole and the second through-hole can be provided with a connecting portion in the first vibrating arm, which increases the rigidity against bending in the hole width direction, and has an impact resistance. Improvements can be made. Therefore, it is possible to obtain a resonator element having high sensitivity and excellent impact resistance.
[適用例2]上記適用例に係る振動片において、前記貫通穴は、平面視で直角三角形状又は二等辺三角形状になっていることが好ましい。 Application Example 2 In the resonator element according to the application example described above, it is preferable that the through hole has a right triangle shape or an isosceles triangle shape in plan view.
本適用例によれば、貫通穴が直角三角形状になっていることにより、貫通穴の直角部が配置された側の壁厚を略一定とすることができるので、電界効率を高めることができ、感度を向上することができる。また、貫通穴が二等辺三角形状になっていることにより、二等辺部が連結部を形成することができ、且つ基部の端部に接するように形成することができるため、穴幅方向の曲げに対する剛性をより高めることができ、耐衝撃性をより向上させることができる。 According to this application example, since the through hole has a right triangle shape, the wall thickness on the side where the right angle portion of the through hole is arranged can be made substantially constant, so that the electric field efficiency can be improved. , Sensitivity can be improved. In addition, since the through-hole has an isosceles triangle shape, the isosceles portion can form a connecting portion and can be formed so as to be in contact with the end portion of the base portion. Can be further improved in rigidity, and impact resistance can be further improved.
[適用例3]上記適用例に係る振動片において、前記第1振動腕が延出する前記基部側とは反対側の端部から延出する一対の第2振動腕を有し、前記第2振動腕は、前記第2振動腕の延出する方向に沿って、貫通穴が複数個配列し形成されていることが好ましい。 Application Example 3 In the resonator element according to the application example described above, the resonator element includes a pair of second vibrating arms extending from an end opposite to the base side from which the first vibrating arm extends. It is preferable that the vibrating arm is formed by arranging a plurality of through holes along a direction in which the second vibrating arm extends.
本適用例によれば、第1振動腕を検出用振動腕とし、第2振動腕を駆動用振動腕とするH型構造の振動片とすることで、検出用振動腕と駆動用振動腕とにそれぞれ貫通穴が設けられているため低インピーダンス、高感度のジャイロ用の振動片を得ることができる。また、第1振動腕の検出用振動腕には、第1貫通穴と第2貫通穴とにより連結部が形成されているため、耐衝撃性に優れている。 According to this application example, the detection vibrating arm, the driving vibrating arm, and the driving vibrating arm have the H-shaped structure with the first vibrating arm as the detecting vibrating arm and the second vibrating arm as the driving vibrating arm. Since the through-holes are respectively provided, a vibrating piece for a gyro with low impedance and high sensitivity can be obtained. Moreover, since the connection part is formed in the vibration arm for a detection of the 1st vibration arm by the 1st through-hole and the 2nd through-hole, it is excellent in impact resistance.
[適用例4]本適用例に係るジャイロセンサーは、上記適用例に記載の振動片と、前記振動片を駆動する回路および信号を検出する回路を含む電子部品と、前記振動片と前記電子部品とを収容するパッケージと、を備えていることを特徴とする。 Application Example 4 A gyro sensor according to this application example includes the resonator element according to the above application example, an electronic component including a circuit for driving the resonator element and a circuit for detecting a signal, the resonator element, and the electronic component. And a package for housing the device.
本適用例によれば、高い感度を有し、耐衝撃性に優れた振動片を備えたジャイロセンサーを構成できるという効果がある。 According to this application example, there is an effect that a gyro sensor including a resonator element having high sensitivity and excellent impact resistance can be configured.
[適用例5]本適用例に係る電子機器は、上記適用例に記載の振動片を備えていることを特徴とする。 Application Example 5 An electronic apparatus according to this application example includes the resonator element according to the application example.
本適用例によれば、高い感度を有し、耐衝撃性に優れた振動片を備えた電子機器を構成できるという効果がある。 According to this application example, there is an effect that it is possible to configure an electronic device including a resonator element having high sensitivity and excellent impact resistance.
[適用例6]本適用例に係る移動体は、上記適用例に記載の振動片を備えていることを特徴とする。 Application Example 6 A moving object according to this application example includes the resonator element according to the application example.
本適用例によれば、高い感度を有し、耐衝撃性に優れた振動片を備えた移動体を構成できるという効果がある。 According to this application example, there is an effect that it is possible to configure a moving body that includes a resonator element having high sensitivity and excellent impact resistance.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせている。また、図1および図4〜図8において、説明の便宜上、互いに直交する3軸として、X軸、Y軸およびZ軸を図示しており、その図示した矢印の先端側を「+側」、基端側を「−側」としている。また、以下の説明では、X軸に平行な方向を「X軸方向」と言い、Y軸に平行な方向を「Y軸方向」と言い、Z軸に平行な方向を「Z軸方向」と言う。更に、説明の便宜上、Z軸方向から見たときの平面視において、Z軸方向の面を主面として説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each layer and each member is different from the actual scale so that each layer and each member can be recognized. 1 and 4 to 8, for convenience of explanation, the X axis, the Y axis, and the Z axis are illustrated as three axes orthogonal to each other, and the tip side of the illustrated arrow is the “+ side”, The base end side is defined as “− side”. In the following description, a direction parallel to the X axis is referred to as an “X axis direction”, a direction parallel to the Y axis is referred to as a “Y axis direction”, and a direction parallel to the Z axis is referred to as a “Z axis direction”. say. Furthermore, for convenience of explanation, the surface in the Z-axis direction will be described as a main surface in a plan view when viewed from the Z-axis direction.
<第1実施形態>
[ジャイロ素子]
本発明の第1実施形態に係る振動片の一例として、H型と呼ばれる構造のジャイロ素子を挙げ、図1〜図3を参照して説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る振動片の一例としてのジャイロ素子の構造を示す概略平面図である。なお、駆動用電極や検出用電極は、説明の便宜上、省略して図示してある。
図2は、本発明の実施形態に係る振動片の一例としてのジャイロ素子の壁厚tとインピーダンスとの相関を示すグラフである。図3は、本発明の実施形態に係る振動片の一例としてのジャイロ素子の壁厚tと感度との相関を示すグラフである。
<First Embodiment>
[Gyro element]
As an example of the resonator element according to the first embodiment of the invention, a gyro element having a structure called an H-type is cited and described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic plan view showing the structure of a gyro element as an example of a resonator element according to the first embodiment of the invention. Note that the driving electrode and the detection electrode are not shown for convenience of explanation.
FIG. 2 is a graph showing the correlation between the wall thickness t and the impedance of the gyro element as an example of the resonator element according to the embodiment of the invention. FIG. 3 is a graph showing the correlation between the wall thickness t and the sensitivity of the gyro element as an example of the resonator element according to the embodiment of the invention.
(ジャイロ素子の構造)
ジャイロ素子100は、図1に示すように、基材(主要部分を構成する材料)を加工することにより一体に形成された矩形状の基部10と、基部10の長辺方向と交わる方向(Y軸方向)の端部10a,10bのうち一方の端部10aから、+Y軸方向に沿って並行するように延出された一対の第1振動腕としての検出用振動腕12a,12bと、基部10の一方の端部10aと反対側の他方の端部10bから−Y軸方向に沿って並行するように延出された一対の第2振動腕としての駆動用振動腕14a,14bと、基部10の一方の端部10aから+Y軸方向に沿って並行するように延出された一対の調整用振動腕16a,16bと、を有して構成されている。
(Gyro element structure)
As shown in FIG. 1, the
なお、検出用振動腕12a,12bには、検出用振動腕12a,12bの延出方向に沿って第1貫通穴26a1,26b1および第2貫通穴26a2,26b2が配列し形成されている。また、駆動用振動腕14a,14bにも、駆動用振動腕14a,14bの延出方向に沿って複数個の貫通穴28a1,28a2,28b1,28b2が配列し形成されている。
The
また、基部10から延出する第1連結部20a、および第1連結部20aに連結する第1支持部22aと、基部10から第1連結部20aと反対方向に延出する第2連結部20b、および第2連結部20bに連結する第2支持部22bと、が設けられている。更に、第1支持部22aおよび第2支持部22bは、駆動用振動腕14a,14bの側で一体的に繋って、固定枠部24を構成している。そして、ジャイロ素子100は、固定枠部24の所定の位置で、図示しないパッケージ等の基板に固定される。
Moreover, the
第1振動腕としての検出用振動腕12a,12bは、基部10の一方の端部10aから+Y軸方向に沿って延出し、検出用振動腕12a,12bの腕幅(X軸方向の長さ)は、基部10と接合する一方の端部10a部分における腕幅(X軸方向の長さ)と、検出用振動腕12a,12bの+Y軸方向の先端部分における腕幅(X軸方向の長さ)と、が略同一となるように形成されている。
The
検出用振動腕12aには、検出用振動腕12aの延出方向(+Y軸方向)に沿って第1貫通穴26a1および第2貫通穴26a2が配列し連結部34aを挟んで形成されている。また、検出用振動腕12bにも、検出用振動腕12aと同様に、検出用振動腕12bの延出方向(+Y軸方向)に沿って第1貫通穴26b1および第2貫通穴26b2が配列し連結部34bを挟んで形成されている。
In the
第1貫通穴26a1,26b1は、検出用振動腕12a,12bの端部10a側に配置され、検出用振動腕12a,12bの延出する基部10の端部10a側の穴幅(X軸方向の長さ)が、基部10の端部10a側から検出用振動腕12a,12bの+Y軸方向の先端に向かうに従って狭くなっている部分を有している。第2貫通穴26a2,26b2は、検出用振動腕12a,12bの+Y軸方向の先端側に配置され、検出用振動腕12a,12bの+Y軸方向の先端側の穴幅(X軸方向の長さ)が、検出用振動腕12a,12bの+Y軸方向の先端から検出用振動腕12a,12bの端部10aに向かうに従って狭くなっている部分を有している。所謂、第1貫通穴26a1,26b1の形状は、平面視で、直角部を端部10a側とする直角三角形である。また、第2貫通穴26a2,26b2の形状は、平面視で、直角部を検出用振動腕12a,12bの先端側とする直角三角形である。
The first through holes 26a1 and 26b1 are arranged on the
検出用振動腕12aには、第1貫通穴26a1および第2貫通穴26a2を形成する連結部34aの一端が基部10の一方の端部10aに接するように設けられている。また、検出用振動腕12bには、第1貫通穴26b1および第2貫通穴26b2を形成する連結部34bの一端が基部10の一方の端部10aに接するように設けられている。従って、検出用振動腕12a,12bは、穴幅方向(X軸方向)の曲げに対する剛性を高めることができるため、耐衝撃性を向上させることができる。
The
なお、検出用振動腕12aは、検出用振動腕12aの側壁30a1,30a2と、第1貫通穴26a1および第2貫通穴26a2と、による壁厚(X軸方向の長さ)tが略一定となるように形成されている。また、検出用振動腕12bは、検出用振動腕12bの側壁30b1,30b2と、第1貫通穴26b1および第2貫通穴26b2と、による壁厚(X軸方向の長さ)tが略一定となるように形成されている。
The
そのため、検出用振動腕12a,12bの電界効率を高めることができ、感度を向上することができる。また、後述するX軸方向に振動する面内モードの屈曲振動やZ軸方向に振動する面外モードの屈曲振動において、±X軸方向又は±Z軸方向の変位量が均一となり、安定な屈曲振動を励振することができる。
Therefore, the electric field efficiency of the
なお、本実施形態では、第1貫通穴26a1,26b1および第2貫通穴26a2,26b2の形状を直角三角形としているが、これに限定することはなく、略直角を有する三角形状や検出用振動腕12a,12bの延出方向(+Y軸方向)に沿って、2つの直角部を有する台形状でも構わない。 In the present embodiment, the shapes of the first through holes 26a1, 26b1 and the second through holes 26a2, 26b2 are right-angled triangles. However, the present invention is not limited to this. A trapezoidal shape having two right angle portions along the extending direction (+ Y-axis direction) of 12a and 12b may be used.
ここで、駆動用振動腕14a,14bの側壁32a1,32a2,32b1,32b2と、第1貫通穴28a1,28b1の内壁および第2貫通穴28a2,28b2の内壁を壁面としている壁の厚さである壁厚tとジャイロ素子100のインピーダンスとの関係について、図2を参照し説明する。
図2は、本実施形態の駆動用振動腕14a,14bの構造で、駆動用振動腕14a,14bの壁厚tを12μmから21μmまで変化させた時の駆動用振動腕14a,14bのインピーダンスを有限要素法(FEM)で解析した結果を示したグラフであり、横軸は、駆動用振動腕14a,14bの壁厚tを示し、縦軸は、駆動用振動腕14a,14bのインピーダンスを示している。
Here, the thicknesses of the side walls 32a1, 32a2, 32b1, 32b2 of the
FIG. 2 shows the structure of the
図2より、駆動用振動腕14a,14bのインピーダンスは、壁厚tが厚くなるに従い小さくなり励振し易くなる傾向を示し、壁厚tが約20μmより大きくなると、約30kΩで略一定となる。よって、壁厚tを約20μmより薄くするとインピーダンスが増大し、駆動用振動腕14a,14bの設計に適さないことが解る。
From FIG. 2, the impedance of the
次に、図3は、本実施形態のジャイロ素子100の構造で、検出用振動腕12a,12bの壁厚tを10μmから14μmまで変化させた時のジャイロ素子100のY軸回りの角速度に対する感度を有限要素法(FEM)で解析した結果を示したグラフであり、横軸は、検出用振動腕12a,12bの壁厚tを示し、縦軸は、壁厚tを10μmとした時のジャイロ素子100の感度を基準とした感度を示している。
Next, FIG. 3 shows the structure of the
図3より、ジャイロ素子100の感度は、壁厚tが厚くなるに従い低下する傾向を示し、壁厚tが12μmで壁厚tが10μmにおける感度の約88.9%であり、壁厚tが14μmで壁厚tが10μmにおける感度の約74.7%となる。よって、壁厚tが1.4倍厚くなると感度は約75%に低下することが解る。
As shown in FIG. 3, the sensitivity of the
次に、図1に戻り、第2振動腕としての駆動用振動腕14a,14bは、検出用振動腕12a,12bが延出する基部10側とは反対側の他方の端部10bから−Y軸方向に沿って延出し、駆動用振動腕14a,14bの腕幅(X軸方向の長さ)は、−Y軸方向の先端に向かって略一定である。つまり、駆動用振動腕14a,14bの基部10と接合する他方の端部10b部分における腕幅(X軸方向の長さ)と駆動用振動腕14a,14bの先端部分における腕幅(X軸方向の長さ)とが略同一となるように形成されている。
Next, returning to FIG. 1, the
駆動用振動腕14a,14bには、駆動用振動腕14aの延出方向(−Y軸方向)に沿って2個の貫通穴28a1,28a2が配列し連結部36aを挟んで形成されている。また、駆動用振動腕14bにも、駆動用振動腕14aと同様に、駆動用振動腕14bの延出方向(−Y軸方向)に沿って2個の貫通穴28b1,28b2が配列し連結部36bを挟んで形成されている。
貫通穴28a1,28a2,28b1,28b2の形状は、平面視で、駆動用振動腕14a,14bの延出方向(Y軸方向)を長辺とする矩形状である。
Two through-holes 28a1 and 28a2 are arranged in the
The shape of the through holes 28a1, 28a2, 28b1, and 28b2 is a rectangular shape having a long side in the extending direction (Y-axis direction) of the
なお、本実施形態では、一対の駆動用振動腕14a,14bにおいて、それぞれの振動腕に貫通穴を2個ずつ形成しているが、これに限定されることはなく、振動腕の延出する方向に沿って2個以上の複数個を振動腕に形成しても構わない。振動腕に貫通穴を2個以上の複数個形成することで、振動腕に複数個の連結部を設けることができ、貫通穴によるインピーダンスの低減を図りながら、振動腕の衝撃に対する強度を高めることができる。
In the present embodiment, in each of the pair of driving vibrating
次に、検出用振動腕12a,12bの先端部には錘部42a,42bが設けられており、駆動用振動腕14a,14bの先端部には錘部44a,44bが設けられている。錘部42a,42b,44a,44bを設けることによって、共振周波数を同一で検出用振動腕12a,12bおよび駆動用振動腕14a,14bの延出する方向の長さ(Y軸方向の長さ)を短くすることができるため、ジャイロ素子100の小型化を図ることができる。また、検出用振動腕12a,12bおよび駆動用振動腕14a,14bの共振周波数を低めることができる。更に、錘部42a,42b,44a,44bは、必要に応じて複数の幅(X軸方向の長さ)を有していても良く、省略しても良い。なお、錘部42a,42b,44a,44bに金属膜等で形成された質量部(図示せず)を設け、この質量部の一部をレーザー光等で除去することにより検出用振動腕12a,12bおよび駆動用振動腕14a,14bの共振周波数を調整することができる。
Next,
本実施形態のジャイロ素子100では、基材として圧電体材料である水晶を用いた例について説明する。ジャイロ素子100をなす基材は、水晶結晶軸において直交するX軸およびY軸で規定される平面に沿って切り出されて平板状に加工され、平面と直交するZ軸方向に所定の厚みを有している。X軸を中心に0度から2度の範囲で回転して切り出したものを使用することができる。Y軸およびZ軸についても同様である。本実施形態においてジャイロ素子100は、水晶を用いたが他の圧電材料、例えば、タンタル酸リチウムやチタン酸ジルコン酸鉛等を基材として用いても良い。なお、所定の厚み(Z軸方向の長さ)は、振動周波数、外形サイズ、加工性などにより適宜設定される。
In the
更に、ジャイロ素子100には、図1に示すように、水晶の結晶X軸(電気軸)と交差する方向に検出用振動腕12a,12bと並行させて且つ検出用振動腕12a,12bを内側に挟むように、基部10の一方の端部10aから延出された一対の調整用振動腕16a,16bが設けられている。即ち、調整用振動腕16a,16bは、Y軸に沿って+Y軸方向に延出され、検出用振動腕12a,12bと所定の間隔を空けて内側に挟むように位置し、且つ並行するように設けられている。
Further, as shown in FIG. 1, the
なお、調整用振動腕16a,16bは、チューニングアームと呼ばれることもある。このような調整用振動腕16a,16bが設けられていることにより、水晶のエッチング異方性や加工プロセスのばらつきなどによって、駆動用振動腕14a,14bの断面形状が矩形状とならずに、平行四辺形や菱形となることによる駆動用振動腕14a,14bの振動方向の設計値からのずれ、所謂振動漏れによる漏れ出力を調整することが可能となる。換言すれば、駆動振動が漏れる(伝播する)、所謂振動漏れで発生する検出用振動腕12a,12bの電荷を調整用振動腕16a,16bに発生する電荷で相殺することができる。
The
また、調整用振動腕16a,16bは、検出用振動腕12a,12bおよび駆動用振動腕14a,14bよりも全長が短く形成されている。これにより、漏れ出力を調整するための調整用振動腕16a,16bの振動が、検出用振動腕12a,12bと駆動用振動腕14a,14bによるジャイロ素子100の主要な振動を阻害することがないので、ジャイロ素子100の振動特性が安定するとともに、ジャイロ素子100の小型化にも有利となる。
The
更に、調整用振動腕16a,16bの基部10と接続する一端と反対側の他端側の先端部には、調整用振動腕16a,16bより幅が広い(X軸方向の寸法が大きい)略矩形状の錘部46a,46bが設けられている。このように、調整用振動腕16a,16bの先端部に錘部46a,46bを設けることにより、調整用振動腕16a,16bにおける質量変化を顕著にさせることができ、ジャイロ素子100の高感度化に寄与する効果を更に向上させることができる。
Further, the tip of the other end side opposite to the one end connected to the
基部10の中央は、ジャイロ素子100の重心とすることができる。そして、X軸、Y軸およびZ軸は、互いに直交し、重心を通るものとする。ジャイロ素子100の外形は、重心を通るY軸方向の仮想の中心線に対して線対称とすることができる。これにより、ジャイロ素子100の外形はバランスのよいものとなり、ジャイロ素子100の特性が安定して、検出感度が向上するので好ましい。このようなジャイロ素子100の外形形状は、フォトリソグラフィー技術を用いたエッチング(ウェットエッチング又はドライエッチング)により形成することができる。なお、ジャイロ素子100は、1枚の水晶ウェハーから複数個取りすることが可能である。
The center of the base 10 can be the center of gravity of the
(ジャイロ素子の動作原理)
次に、ジャイロ素子100の動作原理について、図4を参照して説明する。
図4は、本発明の第1実施形態に係るジャイロ素子の動作原理を説明する概略図であり、図4(a)は駆動状態を示す概略平面図であり、図4(b)はY軸回りに回転する角速度ωが印加された検出状態を示す概略平面図である。説明の便宜上、基部10周辺のみを図示している。なお、図4(b)において、○で囲んだ黒点の記号は、+Z軸方向への変位を示し、○で囲んだ×の記号は、−Z軸方向への変位を示している。
(Gyro element operating principle)
Next, the principle of operation of the
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the operation principle of the gyro element according to the first embodiment of the present invention, FIG. 4 (a) is a schematic plan view showing a driving state, and FIG. 4 (b) is a Y-axis. It is a schematic plan view which shows the detection state to which angular velocity (omega) rotated around is applied. For convenience of explanation, only the periphery of the
駆動モードにおいて、駆動用電極に所定の交流電圧を印加すると、図4(a)に示すように、駆動用振動腕14a,14bは、XY面内方向で逆向きに即ち互いに接近離反する向きに屈曲振動(面内モード振動)する。また、調整用振動腕16a,16bは、駆動用振動腕14a,14bの屈曲振動(面内モード振動)に基部10を介して共振し、駆動用振動腕14a,14bと同様に、XY面内方向で逆向きに即ち互いに接近離反する向きに屈曲振動(面内モード振動)する。
When a predetermined AC voltage is applied to the drive electrode in the drive mode, the
この状態でジャイロ素子100が各振動腕の延出方向であるY軸回りに回転する角速度ωを印加すると、その角速度ωに応じて発生するコリオリ力の作用により、図4(b)に示すように、駆動用振動腕14a,14bは主面に垂直な面外方向即ちZ軸方向に互いに逆向きに屈曲振動(面外モード振動)する。このZ軸方向の振動に共振して、検出用振動腕12a,12bが検出モードで、同じくZ軸方向に互いに逆向きに屈曲振動(面外モード振動)する。このとき、検出用振動腕12a,12bの振動方向は、駆動用振動腕14a,14bの振動方向とは逆相になる。
In this state, when the
つまり、駆動用振動腕14aが+Z軸方向に振動すると、駆動用振動腕14bは−Z軸方向に振動する面外モード振動の屈曲振動となる。この駆動用振動腕14a,14bの面外モードの屈曲振動が基部10を介して検出用振動腕12a,12bに伝わることで、検出用振動腕12a,12bを共振させ、検出用振動腕12aが−Z軸方向に振動すると、検出用振動腕12bは+Z軸方向に振動する面外モードの屈曲振動となる。
That is, when the
この検出モードにおいて、検出用振動腕12a,12bの検出用電極(図示せず)間に発生する電荷量を取り出すことによって、ジャイロ素子100に加えられた角速度ωが求められる。
In this detection mode, the angular velocity ω applied to the
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係る振動片としてのジャイロ素子100aについて、図5を参照して説明する。
図5は、本発明の第2実施形態に係る振動片の一例としてのジャイロ素子の構造を示す概略平面図である。
以下、第2実施形態に係るジャイロ素子100aについて、前述した第1実施形態のジャイロ素子100との相違点を中心に説明する。また、同様の構成には、同一符号を付してあり、同様の事項については、その説明を省略する。
Second Embodiment
Next, a
FIG. 5 is a schematic plan view showing the structure of a gyro element as an example of a resonator element according to the second embodiment of the invention.
Hereinafter, the
第2実施形態に係るジャイロ素子100aは、検出用振動腕121a,121bの形状が異なっており、一対の検出用振動腕121a,121bのそれぞれに3個の貫通穴が設けられている。検出用振動腕121aには、検出用振動腕121aの延出方向(+Y軸方向)に沿って第1貫通穴261a1、第3貫通穴261a3、および第2貫通穴261a2が配列し連結部341a1,341a2を挟んで形成されている。また、検出用振動腕121bにも、検出用振動腕121aと同様に、検出用振動腕121bの延出方向(+Y軸方向)に沿って第1貫通穴261b1、第3貫通穴261b3、および第2貫通穴261b2が配列し連結部341b1,341b2を挟んで形成されている。
In the
第1貫通穴261a1,261b1の形状は、第1実施形態のものと同等であり、直角部を端部10a側とする直角三角形状である。第2貫通穴261a2,261b2の形状は、第1実施形態のものと同等で、直角三角形状であり、直角部が+Y軸方向の先端側で、第1貫通穴261a1,261b1の直角部の配置されている側に配置されている。第3貫通穴261a3の形状は、第1貫通穴261a1および第2貫通穴261a2を形成する連結部341a1,341a2を二等辺部とし、両底角を調整用振動腕16a側とする二等辺三角形状である。また、第3貫通穴261b3の形状は、第1貫通穴261b1および第2貫通穴261b2を形成する連結部341b1,341b2を二等辺部とし、両底角を調整用振動腕16b側とする二等辺三角形状である。
The shape of the first through holes 261a1, 261b1 is the same as that of the first embodiment, and is a right triangle having a right angle portion on the
また、検出用振動腕121aは、検出用振動腕121aの側壁301a2と第1貫通穴261a1および第2貫通穴261a2とによる壁厚(X軸方向の長さ)tと、検出用振動腕121aの側壁301a1と第3貫通穴261a3とによる壁厚(X軸方向の長さ)tと、が略一定となるように形成されている。また、検出用振動腕121bは、検出用振動腕121bの側壁301b1と第1貫通穴261b1および第2貫通穴261b2とによる壁厚(X軸方向の長さ)tと、検出用振動腕121bの側壁301b2と第3貫通穴261b3とによる壁厚(X軸方向の長さ)tと、が略一定となるように形成されている。
In addition, the
このような構成とすることで、第1実施形態における効果に加え、貫通穴を設けることで強度が低下する振動腕に連結部341a1,341a2,341b1,341b2が形成されているため、腕幅方向(X軸方向)の曲げに対する剛性がより高まり、検出用振動腕121a,121bの腕幅方向(X軸方向)に対する耐衝撃性をより向上させることができる。従って、感度が高く、耐衝撃性に優れた検出用振動腕121a,121bを備えたジャイロ素子100aを得ることができる。
With such a configuration, in addition to the effects in the first embodiment, the connecting portions 341a1, 341a2, 341b1, and 341b2 are formed on the vibrating arms whose strength is reduced by providing the through holes. The rigidity against bending in the (X-axis direction) is further increased, and the impact resistance in the arm width direction (X-axis direction) of the
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態に係る振動片としてのジャイロ素子100bについて、図6を参照して説明する。
図6は、本発明の第3実施形態に係る振動片の一例としてのジャイロ素子の構造を示す概略平面図である。
以下、第3実施形態に係るジャイロ素子100bについて、前述した第1実施形態のジャイロ素子100との相違点を中心に説明する。また、同様の構成には、同一符号を付してあり、同様の事項については、その説明を省略する。
<Third Embodiment>
Next, a
FIG. 6 is a schematic plan view showing the structure of a gyro element as an example of a resonator element according to the third embodiment of the invention.
Hereinafter, the
第3実施形態に係るジャイロ素子100bは、検出用振動腕122a,122bの形状が異なっており、一対の検出用振動腕122a,122bのそれぞれに4個の貫通穴が設けられている。検出用振動腕122aには、検出用振動腕122aの延出方向(+Y軸方向)に沿って第1貫通穴262a1、第2貫通穴262a2、第3貫通穴262a3、および第4貫通穴262a4が配列し連結部342a1,342a2を挟んで形成されている。また、検出用振動腕122bにも、検出用振動腕122aと同様に、検出用振動腕122bの延出方向(+Y軸方向)に沿って第1貫通穴262b1、第2貫通穴262b2、第3貫通穴262b3、および第4貫通穴262b4が配列し連結部342b1,342b2を挟んで形成されている。
In the
第1貫通穴262a1の形状は、第1貫通穴262a1、第2貫通穴262a2、第3貫通穴262a3、および第4貫通穴262a4を形成する連結部342a1,342a2を二等辺部とし、両底角を一方の端部10a側とする二等辺三角形状である。第2貫通穴262a2の形状は、連結部342a1,342a2を二等辺部とし、両底角を+Y軸方向の先端側とする二等辺三角形状である。第3貫通穴262a3の形状は、連結部342a1,342a2を二等辺部とし、両底角を調整用振動腕16a側とする二等辺三角形状である。第4貫通穴262a4の形状は、連結部342a1,342a2を二等辺部とし、両底角を検出用振動腕122b側とする二等辺三角形状である。
The shape of the first through hole 262a1 is such that the connecting portions 342a1 and 342a2 forming the first through hole 262a1, the second through hole 262a2, the third through hole 262a3, and the fourth through hole 262a4 are isosceles sides, Is an isosceles triangle with one
第1貫通穴262b1の形状は、第1貫通穴262b1、第2貫通穴262b2、第3貫通穴262b3、および第4貫通穴262b4を形成する連結部342b1,342b2を二等辺部とし、両底角を一方の端部10a側とする二等辺三角形状である。第2貫通穴262b2の形状は、連結部342b1,342b2を二等辺部とし、両底角を+Y軸方向の先端側とする二等辺三角形状である。第3貫通穴262b3の形状は、連結部342b1,342b2を二等辺部とし、両底角を調整用振動腕16b側とする二等辺三角形状である。第4貫通穴262b4の形状は、連結部342b1,342b2を二等辺部とし、両底角を検出用振動腕122a側とする二等辺三角形状である。
The shape of the first through hole 262b1 is that the connecting portions 342b1 and 342b2 forming the first through hole 262b1, the second through hole 262b2, the third through hole 262b3, and the fourth through hole 262b4 are isosceles sides, Is an isosceles triangle with one
また、検出用振動腕122aは、検出用振動腕122aの側壁302a1と第3貫通穴262a3とによる壁厚(X軸方向の長さ)tと、検出用振動腕122aの側壁302a2と第4貫通穴262a4とによる壁厚(X軸方向の長さ)tと、が略一定となるように形成されている。また、検出用振動腕122bは、検出用振動腕122bの側壁302b2と第3貫通穴262b3とによる壁厚(X軸方向の長さ)tと、検出用振動腕122bの側壁302b1と第4貫通穴262b4とによる壁厚(X軸方向の長さ)tと、が略一定となるように形成されている。
The
このような構成とすることで、第1実施形態における効果に加え、連結部342a1,342a2,342b1,342b2の一端が一方の端部10aに接するように形成されているため、腕幅方向(X軸方向)の曲げに対する剛性がより高まり、検出用振動腕122a,122bの腕幅方向(X軸方向)に対する耐衝撃性をより向上させることができる。従って、インピーダンスが小さく高い感度を有し、耐衝撃性に優れた検出用振動腕122a,122bを備えたジャイロ素子100bを得ることができる。
By adopting such a configuration, in addition to the effects of the first embodiment, since one end of each of the connecting portions 342a1, 342a2, 342b1, 342b2 is in contact with one
<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態に係る振動片としてのジャイロ素子100cについて、図7を参照して説明する。
図7は、本発明の第4実施形態に係る振動片の一例としてのジャイロ素子の構造を示す概略平面図である。
以下、第4実施形態に係るジャイロ素子100cについて、前述した第1実施形態のジャイロ素子100との相違点を中心に説明する。また、同様の構成には、同一符号を付してあり、同様の事項については、その説明を省略する。
<Fourth embodiment>
Next, a
FIG. 7 is a schematic plan view showing the structure of a gyro element as an example of a resonator element according to the fourth embodiment of the invention.
Hereinafter, the
第4実施形態に係るジャイロ素子100cは、検出用振動腕123a,123bの形状が異なっており、一対の検出用振動腕123a,123bのそれぞれに3個の貫通穴が設けられている。検出用振動腕123aには、検出用振動腕123aの延出方向(+Y軸方向)に沿って第1貫通穴263a1、第2貫通穴263a2、および第5貫通穴263a3が配列し連結部343a1,343a2を挟んで形成されている。また、検出用振動腕123bにも、検出用振動腕123aと同様に、検出用振動腕123bの延出方向(+Y軸方向)に沿って第1貫通穴263b1、第2貫通穴263b2、および第5貫通穴263b3が配列し連結部343b1,343b2を挟んで形成されている。なお、第5貫通穴263a3,263b3は、連結部343a2,343b2と錘部42a,42bの間に形成されている。
In the
第1貫通穴261a1,261b1の形状は、第1実施形態のものと同等であり、直角部を端部10a側とする直角三角形状である。第2貫通穴261a2,261b2の形状は、第1実施形態のものと同等であり、直角部を+Y軸方向の先端側とする直角三角形状である。第5貫通穴263a3,263b3の形状は、平面視で、検出用振動腕123a,123bの延出方向(+Y軸方向)を長辺とする矩形状である。
The shape of the first through holes 261a1, 261b1 is the same as that of the first embodiment, and is a right triangle having a right angle portion on the
また、検出用振動腕123aは、検出用振動腕123aの側壁303a2と第1貫通穴263a1および第5貫通穴263a3とによる壁厚(X軸方向の長さ)tと、検出用振動腕123aの側壁303a1と第2貫通穴263a2および第5貫通穴263a3とによる壁厚(X軸方向の長さ)tと、が略一定となるように形成されている。また、検出用振動腕123bは、検出用振動腕123bの側壁303b1と第1貫通穴263b1および第5貫通穴263b3とによる壁厚(X軸方向の長さ)tと、検出用振動腕123bの側壁303b2と第2貫通穴263b2および第5貫通穴263b3とによる壁厚(X軸方向の長さ)tと、が略一定となるように形成されている。
In addition, the
このような構成とすることで、第1実施形態における効果に加え、連結部343a2,343b2が形成されているため、腕幅方向(X軸方向)の曲げに対する剛性がより高まり、検出用振動腕123a,123bの腕幅方向(X軸方向)に対する耐衝撃性をより向上させることができる。従って、インピーダンスが小さく高い感度を有し、耐衝撃性に優れた検出用振動腕123a,123bを備えたジャイロ素子100cを得ることができる。
By adopting such a configuration, in addition to the effects of the first embodiment, since the connecting portions 343a2 and 343b2 are formed, the rigidity against bending in the arm width direction (X-axis direction) is further increased, and the detection vibrating arm The impact resistance in the arm width direction (X-axis direction) of 123a and 123b can be further improved. Accordingly, it is possible to obtain the
なお、本実施形態では、第1貫通穴263a1,263b1および第2貫通穴263a2,263b2の形状を直角三角形としているが、これに限定することはなく、略直角を有する三角形状や検出用振動腕123a,123bの延出方向(+Y軸方向)に沿って、2つの直角部を有する台形状でも構わない。 In the present embodiment, the shapes of the first through holes 263a1, 263b1 and the second through holes 263a2, 263b2 are right-angled triangles. However, the present invention is not limited to this. A trapezoidal shape having two right-angled portions along the extending direction (+ Y-axis direction) of 123a and 123b may be used.
以上、本発明の実施形態に係る振動片の一例としてジャイロ素子100,100a,100b,100cは、圧電材料である水晶を基材として説明したが、シリコン基板やガラス基板上に機械的に可動な構造体を半導体微細加工技術で形成したMEMS(Micro Electro Mechanical System)素子であっても構わない。MEMS素子の場合は、半導体回路を組み込んで製造することが容易であり、微細化、高機能化に対し有利である。
As described above, the
[ジャイロセンサー]
次に、前述の第1実施形態に係る振動片の一例としてのジャイロ素子100を備えるジャイロセンサー200について説明する。
図8は、本発明の実施形態に係る振動片の一例としてのジャイロ素子を備えるジャイロセンサーの構造を示す概略図であり、図8(a)は概略平面図であり、図8(b)は、図8(a)中のA−A線の概略断面図である。なお、図8(a)において、ジャイロセンサー200の内部の構成を説明する便宜上、リッド240を取り外した状態を図示している。また、説明の便宜上、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸およびZ軸を図示している。更に、説明の便宜上、Z軸方向から見たときの平面視において、+Z軸方向の面を上面、−Z軸方向の面を下面として説明する。
[Gyro sensor]
Next, the
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a structure of a gyro sensor including a gyro element as an example of a resonator element according to an embodiment of the present invention. FIG. 8A is a schematic plan view, and FIG. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view taken along line AA in FIG. In FIG. 8A, for convenience of explaining the internal configuration of the
ジャイロセンサー200は、図8に示すように、パッケージ210のキャビティー218に、ジャイロ素子100と、ジャイロ素子100を駆動する回路および電荷を検出する回路を含む電子部品250と、を収容し、パッケージ210の開口部をリッド240により密閉し、内部を気密に保持されている。パッケージ210は、図8(b)に示すように、平板状の第1基板212と、第1基板212上に、枠状の第2基板214、第3基板216、を順に積層、固着して形成され、電子部品250とジャイロ素子100とが収容されるキャビティー218が形成される。基板212,214,216は、例えばセラミックスなどにより形成される。
As shown in FIG. 8, the
第1基板212のキャビティー218側には、電子部品250が載置され固定されるダイパッド(図示せず)が設けられている。電子部品250はダイパッド上に、例えば、ろう材(ダイアタッチ材)などの接合部材260によって接着され、固定されている。
A die pad (not shown) on which the
電子部品250は、ジャイロ素子100を駆動振動させるための励振手段としての駆動回路と、角速度が加わったときにジャイロ素子100に生じる検出振動を検出する検出手段としての検出回路と、を有する。具体的には、電子部品250が有する駆動回路は、ジャイロ素子100の一対の駆動用振動腕14a,14b(図1参照)にそれぞれ形成された駆動用電極(図示せず)に駆動信号を供給する。また、電子部品250が有する検出回路は、ジャイロ素子100の一対の検出用振動腕12a,12b(図1参照)にそれぞれ形成された検出用電極(図示せず)に生じる検出信号を増幅させて増幅信号を生成し、該増幅信号に基づいてジャイロセンサー200に加わった回転角速度を検出する。
The
第2基板214は、電子部品250が収容可能な大きさの開口を有する枠状の形状に形成されている。第3基板216は、第2基板214の開口より広い開口を有する枠状の形状に形成され、第2基板214上に積層され、固着されている。そして、第2基板214に第3基板216が積層されて第3基板216の開口の内側に現れる第2基板214上には、ジャイロ素子100が第1支持部22aと第2支持部22b(図1参照)とを位置合わせして載置され、接合部材270によって接着され、固定されている。そのため、各振動腕はパッケージ210やリッド240と接触することなく、振動することができるので、高いQ値を有し安定な振動特性となるため、高い検出感度のジャイロセンサー200を得ることができる。また、第3基板216の開口の内側に現れる第2基板214上には、複数の内部端子222が形成されている。
The
第1基板212上に固定されている電子部品250のキャビティー218側には、前述した駆動回路や検出回路が設けられており、各回路と接続し第2基板214上に形成されている内部端子222やジャイロ素子100上に形成されている電極パッド(図示せず)と接続するための接続端子252,252a,252bが複数形成されている。接続端子252は、ボンディングワイヤー280を介して第2基板214上の内部端子222と電気的に接続されている。接続端子252aは、検出用の端子であり、ボンディングワイヤー280を介してジャイロ素子100上の検出信号を出力する電極パッド18a,18bと電気的に接続されている。接続端子252bは、グランド用の端子であり、ボンディングワイヤー280を介してジャイロ素子100上の電極パッド19a,19bと電気的に接続されている。
The above-described drive circuit and detection circuit are provided on the
第2基板214上に形成されている内部端子222のいずれかは、パッケージ210の内部配線(図示せず)により、第1基板212の外部底面に設けられた複数の外部接続端子220に電気的に接続されている。
Any of the
更に、第3基板216の開口の上面にリッド240が配置され、パッケージ210の開口を封止し、パッケージ210の内部が気密封止され、ジャイロセンサー200が得られる。リッド240は、例えば、42アロイ(鉄にニッケルが42%含有された合金)やコバール(鉄、ニッケルおよびコバルトの合金)等の金属、セラミックス、あるいはガラスなどを用いて形成することができる。例えば、金属によりリッド240を形成した場合には、コバール合金などを矩形環状に型抜きして形成されたシールリング等の接合部材230を介してシーム溶接することによりパッケージ210と接合される。パッケージ210およびリッド240によって形成されるキャビティー218(内部空間)は、ジャイロ素子100が動作するための空間となるため、略真空又は減圧雰囲気に気密封止することが好ましい。
Furthermore, the
[電子機器]
次に、図9〜図11を参照して、前述の第1実施形態に係るジャイロ素子100を備えた電子機器について説明する。なお、以下の説明では、ジャイロ素子100を用いた例について説明する。図9〜図11は、本実施形態に係るジャイロ素子100を備える電子機器の一例を示す斜視図である。
[Electronics]
Next, with reference to FIGS. 9 to 11, an electronic apparatus including the
図9は、本実施形態に係る電子機器として、モバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピューター1100を模式的に示す斜視図である。図9に示すように、パーソナルコンピューター1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示部1000を有する表示ユニット1106と、により構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター1100には、ジャイロ素子100が内蔵されている。
FIG. 9 is a perspective view schematically showing a mobile (or notebook)
図10は、本実施形態に係る電子機器として、携帯電話機(PHSも含む)1200を模式的に示す斜視図である。図10に示すように、携帯電話機1200は、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206を備え、操作ボタン1202と受話口1204との間には、表示部1000が配置されている。このような携帯電話機1200には、ジャイロ素子100が内蔵されている。
FIG. 10 is a perspective view schematically showing a mobile phone (including PHS) 1200 as the electronic apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 10, the
図11は、本実施形態に係る電子機器として、デジタルカメラ1300を模式的に示す斜視図である。なお、図11には、外部機器との接続についても簡易的に示している。ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、デジタルカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)などの撮像素子により光電変換して撮像信号(画像信号)を生成する。デジタルカメラ1300におけるケース(ボディー)1302の背面には、表示部1000が設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部1000は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース1302の正面側(図中裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCDなどを含む受光ユニット1304が設けられている。
FIG. 11 is a perspective view schematically showing a
撮影者が表示部1000に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、メモリー1308に転送・格納される。また、このデジタルカメラ1300においては、ケース1302の側面に、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。そして、ビデオ信号出力端子1312には、テレビモニター1330が、データ通信用の入出力端子1314には、パーソナルコンピューター1340が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー1308に格納された撮像信号が、テレビモニター1330や、パーソナルコンピューター1340に出力される構成になっている。このようなデジタルカメラ1300には、ジャイロ素子100が内蔵されている。
When the photographer confirms the subject image displayed on the
なお、上記ジャイロ素子100を備えた電子機器は、図9に示すパーソナルコンピューター1100(モバイル型パーソナルコンピューター)、図10に示す携帯電話機1200、図11に示すデジタルカメラ1300の他にも、例えば、インクジェット式吐出装置(例えばインクジェットプリンター)、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ヘッドマウントディスプレイ、ビデオテープレコーダー、各種ナビゲーション装置、ページャー、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、POS端末、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、ロケット、船舶の計器類)、ロボットや人体などの姿勢制御、フライトシミュレーター等を挙げることができる。
The electronic device provided with the
[移動体]
次いで、前述の第1実施形態に係るジャイロ素子100を備える移動体について、図12を参照して説明する。
図12は、本実施形態に係る移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図である。自動車1400には、本実施形態に係るジャイロ素子100を備えるジャイロセンサー200が搭載されている。例えば、同図に示すように、移動体としての自動車1400の車体1401には、ジャイロセンサー200を内蔵してタイヤ1403などを制御する電子制御ユニット1402が搭載されている。また、ジャイロセンサー200は、他にもナビゲーション装置、姿勢制御装置等の姿勢検出センサーとして用いられている。更に、上記自動車1400に限らず、自走式ロボット、自走式搬送機器、列車、船舶、飛行機、人工衛星等を含む移動体の姿勢検出センサー等として好適に用いることができる。
[Moving object]
Next, a moving body including the
FIG. 12 is a perspective view schematically showing an automobile as an example of a moving body according to the present embodiment. An
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。 The present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations that have the same functions, methods, and results, or configurations that have the same objects and effects). In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the invention includes a configuration that achieves the same effect as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. Further, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.
10…基部、10a,10b…端部、12a,12b…第1振動腕としての検出用振動腕、14a,14b…第2振動腕としての駆動用振動腕、16a,16b…調整用振動腕、18a,18b,19a,19b…電極パッド、20a…第1連結部、20b…第2連結部、22a…第1支持部、22b…第2支持部、24…固定枠部、26a1,26b1…第1貫通穴、26a2,26b2…第2貫通穴、28a1,28a2,28b1,28b2…貫通穴、30a1,30a2,30b1,30b2,32a1,32a2,32b1,32b2…側壁、34a,34b,36a,36b…連結部、42a,42b,44a,44b,46a,46b…錘部、100…振動片としてのジャイロ素子、200…ジャイロセンサー、210…パッケージ、212…第1基板、214…第2基板、216…第3基板、218…キャビティー、220…外部接続端子、222…内部端子、230…接合部材、240…リッド、250…電子部品、252,252a,252b…接続端子、260,270…接合部材、280…ボンディングワイヤー、1000…表示部、1100…電子機器としてのパーソナルコンピューター、1200…電子機器としての携帯電話機、1300…電子機器としてのデジタルカメラ、1400…移動体としての自動車。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記基部から延出する一対の第1振動腕と、を有する振動片であって、
それぞれの前記第1振動腕には貫通穴が形成されており、
前記貫通穴は、穴幅が前記第1振動腕の延出する前記基部の端部側から前記第1振動腕の先端側に向かうに従って狭くなっている部分を有する第1貫通穴と、
穴幅が前記第1振動腕の先端側から前記端部に向かうに従って狭くなっている部分を有する第2貫通穴と、を含んでいることを特徴とする振動片。 The base,
A vibration piece having a pair of first vibrating arms extending from the base portion,
A through hole is formed in each of the first vibrating arms,
The through hole has a first through hole that has a portion whose hole width becomes narrower from the end side of the base portion where the first vibrating arm extends toward the distal end side of the first vibrating arm;
A resonator element, comprising: a second through hole having a portion whose hole width becomes narrower from the distal end side of the first vibrating arm toward the end portion.
前記貫通穴は、平面視で直角三角形状又は二等辺三角形状になっていることを特徴とする振動片。 The resonator element according to claim 1,
The resonator element according to claim 1, wherein the through hole has a right triangle shape or an isosceles triangle shape in plan view.
前記第1振動腕が延出する前記基部側とは反対側の端部から延出する一対の第2振動腕を有し、
前記第2振動腕は、前記第2振動腕の延出する方向に沿って、貫通穴が複数個配列し形成されていることを特徴とする振動片。 In the resonator element according to claim 1 or 2,
A pair of second vibrating arms extending from an end opposite to the base side from which the first vibrating arms extend;
The vibrating piece, wherein the second vibrating arm is formed by arranging a plurality of through holes along a direction in which the second vibrating arm extends.
前記振動片を駆動する回路および信号を検出する回路を含む電子部品と、前記振動片と前記電子部品とを収容するパッケージと、を備えていることを特徴とするジャイロセンサー。 The resonator element according to any one of claims 1 to 3,
A gyro sensor comprising: an electronic component including a circuit for driving the vibration piece and a circuit for detecting a signal; and a package for housing the vibration piece and the electronic component.
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