JP6399283B2 - 物理量検出装置、電子機器及び移動体 - Google Patents

Description

本発明は、物理量検出装置、電子機器及び移動体に関する。

水晶振動子（圧電振動子）やＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）振動子などの振動素子を用いて、角速度や加速度などの物理量を検出する物理量検出装置が知られている。

例えば、回転系の回転角速度を検出するための角速度検出装置として、水晶振動子などの圧電素子を用いた振動型ジャイロセンサーが各種電子機器に組み込まれており、カーナビゲーションや撮像時の手振れ検出などに利用されている。

このような振動型ジャイロセンサーとしては、例えば、特許文献１や特許文献２に記載のものが提案されている。

特開平１１−７２３３４号公報 特開２０１０−５４４０４号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載の振動型ジャイロセンサーのような従来の物理量検出装置では、振動素子に設けられた複数の検出電極の一部が接地されており、検出感度を高めるための振動素子と検出回路との最適な接続についてほとんど検討されていなかった。圧電現象による電荷（電位）の変化は結晶と電極界面近傍で生じており、従来接地していた電極からも角速度に応じた電荷を検出できる可能性がある。実験の結果、従来接地していた電極からも電荷が得られることがわかった。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、振動素子と検出回路との接続を工夫することにより、従来よりも検出感度を向上させることが可能な物理量検出装置、並びに、当該物理量検出装置を用いた電子機器及び移動体を提供することができる。

本発明は前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、以下の態様または適用例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装置は、物理量検出素子と、第１の電流・電圧変換部と、第２の電流・電圧変換部と、を含み、前記物理量検出素子は、基部と、前記基部に接続された複数の振動腕と、前記複数の振動腕のいずれかに設けられ、前記振動腕の振動に応じた第１検出信号、第２検出信号、第３検出信号及び第４検出信号をそれぞれ発生させる第１検出電極、第２検出電極、第３検出電極及び第４検出電極と、を含み、前記第１検出信号と前記第４検出信号とは電気的極性が同じであり、前記第２検出信号と前記第３検出信号とは電気的極性が同じであり、前記第１検出信号と前記第２検出信号とは電気的極性が反対であり、前記第１検出電極と前記第４検出電極とが前記第１の電流・電圧変換部に接続
され、前記第２検出電極と前記第３検出電極とが前記第２の電流・電圧変換部に接続される。

第１の電流・電圧変換部および第２の電流・電圧変換部は、電流を電圧に変換するものでもよいし、電荷を電圧に変換するものでもよい。

本適用例に係る物理量検出装置では、振動腕が振動することで屈曲すると、屈曲状態に応じて電気的極性が正となる場所と負となる場所が常に存在することに着目し、振動腕が振動した時に、同じ電気的極性となる２つの場所にそれぞれ第１電極と第４電極を設け、この２つの場所とは電気的極性が反対となる他の２つの場所にそれぞれ第２電極と第３電極を設ける。そして、第１検出電極に発生する第１検出信号と第４検出電極に発生する第４検出信号とは、第１の電流・電圧変換部により振幅が加算された電圧信号に変換され、第２検出電極に発生する第２検出信号と第３検出電極に発生する第３検出信号とは、第２の電流・電圧変換部により振幅が加算された電圧信号に変換される。

従って、本適用例に係る物理量検出装置によれば、第２検出電極と第４検出電極が接地されていた従来の物理量検出装置と比較すると、第１の電流・電圧変換部の出力電圧や第２の電流・電圧変換部の出力電圧が高くなるので、検出感度を向上させることができる。これにより、Ｓ／Ｎの高い物理量検出装置を実現することができる。

［適用例２］
上記適用例に係る物理量検出装置は、前記第１検出電極と前記第２検出電極の間に圧電部材が設けられ、前記第３検出電極と前記第４検出電極の間に圧電部材が設けられていてもよい。

本適用例に係る物理量検出装置によれば、圧電部材が伸縮すると、電気的極性が常に反対となる場所が存在するので、第１検出電極、第２検出電極、第３検出電極、第４検出電極を圧電部材の適切な場所に設けることで、第１検出信号と第４検出信号の電気的極性が同じであり、かつ、第２検出信号と第３検出信号の電気的極性が同じであり、かつ、第１検出信号と第２検出信号の電気的極性が反対であるようにすることができる。

［適用例３］
上記適用例に係る物理量検出装置において、前記物理量検出素子は、前記複数の振動腕のいずれかに設けられ、前記振動腕を振動させる信号が入力される駆動電極と、前記駆動電極と、前記第１検出電極、前記第２検出電極、前記第３検出電極及び前記第４検出電極との間に設けられ、固定された電位が入力される固定電位配線と、を含んでいてもよい。

従来は接地されていた第２検出電極及び第４検出電極が駆動電極に対するシールド効果を有していたが、本適用例に係る物理量検出装置では、第２検出電極及び第４検出電極が接地されないため、駆動電極と第１検出電極、第２検出電極、前記第３検出電極及び第４検出電極との間に固定電位配線を設けることで、駆動電極と第１検出電極、第２検出電極、前記第３検出電極及び第４検出電極との間に生じる寄生容量を介した静電的なクロストーク（静電結合）を小さくしている。従って、本適用例によれば、静電結合が小さくなることによって検出信号への駆動信号の回り込みによるノイズが低減し、Ｓ／Ｎの高い物理量検出装置を実現することができる。

［適用例４］
上記適用例に係る物理量検出装置において、前記第１検出電極および前記第２検出電極は、１つの前記振動腕に設けられ、前記第３検出電極および前記第４検出電極は、他の１つの前記振動腕に設けられていてもよい。

本適用例に係る物理量検出装置によれば、２つの振動腕が振動して伸縮すると、それぞれの振動腕において電気的極性が常に反対となる場所が存在するので、第１検出電極と第２検出電極を一方の振動腕の適切な場所に設けるとともに、第３検出電極と第４検出電極を他方の振動腕の適切な場所に設けることで、第１検出信号と第４検出信号の電気的極性が同じであり、かつ、第２検出信号と第３検出信号の電気的極性が同じであり、かつ、第１検出信号と第２検出信号の電気的極性が反対であるようにすることができる。

［適用例５］
上記適用例に係る物理量検出装置において、前記第１検出電極、前記第２検出電極、前記第３検出電極および前記第４検出電極は、１つの前記振動腕に設けられていてもよい。

本適用例に係る物理量検出装置によれば、振動腕が振動して伸縮すると電気的極性が常に反対となる場所が存在するので、第１検出電極、第２検出電極、第３検出電極、第４検出電極を振動腕の適切な場所に設けることで、第１検出信号と第４検出信号の電気的極性が同じであり、かつ、第２検出信号と第３検出信号の電気的極性が同じであり、かつ、第１検出信号と第２検出信号の電気的極性が反対であるようにすることができる。

［適用例６］
上記適用例に係る物理量検出装置において、前記物理量検出素子は、前記基部から、第１軸に沿って互いに反対方向に延出する第１連結腕および第２連結腕を含み、第１の前記振動腕である第１駆動振動腕および第２の前記振動腕である第２駆動振動腕は、前記第１連結腕から、前記第１軸と直交する第２軸に沿って互いに反対方向に延出し、第３の前記振動腕である第３駆動振動腕および第４の前記振動腕である第４駆動振動腕は、前記第２連結腕から、前記第２軸に沿って互いに反対方向に延出し、第５の前記振動腕である第１検出振動腕および第６の前記振動腕である第２検出振動腕は、前記基部から、前記第２軸に沿って互いに反対方向に延出し、前記第１検出電極および前記第２検出電極は、前記第１検出振動腕に設けられ、前記第３検出電極および前記第４検出電極は、前記第２検出振動腕に設けられていてもよい。

本適用例に係る物理量検出装置は、平面形状がダブルＴ型の振動素子を有するものであり、このような振動素子を用いても検出感度を向上させ、Ｓ／Ｎを向上させることができる。

［適用例７］
本適用例に係る物理量検出装置において、前記物理量検出素子は、第１の前記振動腕である第１駆動振動腕および第２の前記振動腕である第２駆動振動腕は、第１軸に沿って並んで配置され、前記基部から前記第１軸と直交する第２軸に沿って延出し、第３の前記振動腕である第１検出振動腕および第４の前記振動腕である第２検出振動腕は、前記第１軸に沿って並んで配置され、前記基部から前記第１駆動振動腕および前記第２駆動振動腕の延出方向と反対方向に延出し、前記第１検出電極および前記第２検出電極は、前記第１検出振動腕に設けられ、前記第３検出電極および前記第４検出電極は、前記第２検出振動腕に設けられていてもよい。

本適用例に係る物理量検出装置は、平面形状がＨ型の振動素子を有するものであり、このような振動素子を用いても検出感度を向上させ、Ｓ／Ｎを向上させることができる。

［適用例８］
本適用例に係る物理量検出装置において、前記物理量検出素子は、第１の前記振動腕である第１駆動振動腕、第２の前記振動腕である第２駆動振動腕および第３の前記振動腕で
ある検出振動腕は、第１軸に沿って並んで配置され、前記基部から前記第１軸と直交する第２軸に沿って延出し、前記第１検出電極、前記第２検出電極、前記第３検出電極および前記第４検出電極は、前記検出振動腕に設けられていてもよい。

本適用例に係る物理量検出装置は、三脚型の振動素子を有するものであり、このような振動素子を用いても検出感度を向上させ、Ｓ／Ｎを向上させることができる。

［適用例９］
本適用例に係る物理量検出装置において、前記物理量検出素子は、第１の前記振動腕である第１駆動検出振動腕および第２の前記振動腕である第２駆動検出振動腕は、第１軸に沿って並んで配置され、前記基部から前記第１軸と直交する第２軸に沿って延出し、前記第２検出電極は、前記第１駆動検出振動腕に設けられ、前記第４検出電極は、前記第２駆動検出振動腕に設けられ、前記第１検出電極と前記第２検出電極の間には圧電膜が設けられ、前記第３検出電極と前記第４検出電極の間には圧電膜が設けられていてもよい。

本適用例に係る物理量検出装置によれば、振動素子自体が圧電性を有さなくても、駆動検出振動腕の振動により圧電膜が変形することで所望の第１検出信号〜第４検出信号が得られるので、検出感度を向上させ、Ｓ／Ｎを向上させることができる。

［適用例１０］
本適用例に係る電子機器は、上記のいずれかの物理量検出装置を含む。

［適用例１１］
本適用例に係る移動体は、上記のいずれかの物理量検出装置を含む。

これらの適用例に係る電子機器及び移動体は、従来よりも検出感度を向上させた物理量検出装置を含むので、より信頼性の高い電子機器及び移動体を実現することができる。

第１実施形態に係る物理量検出装置の構成例を示す図。 第１実施形態に係る振動素子を模式的に示す平面図。 第１実施形態に係る振動素子を模式的に示す平面図。 第１実施形態に係る振動素子を模式的に示す断面図。 第１実施形態に係る振動素子の動作を説明するための平面図。 検出モードにおける信号波形の一例を示す図。 駆動振動腕の共振特性と検出振動腕の共振特性の一例を示す図。 第２実施形態に係る振動素子を模式的に示す平面図。 第２実施形態に係る振動素子を模式的に示す平面図。 第３実施形態に係る振動素子を模式的に示す平面図。 第３実施形態に係る振動素子を模式的に示す平面図。 第３実施形態に係る振動素子を模式的に示す断面図。 第３実施形態に係る振動素子の動作を説明するための斜視図。 第３実施形態の変形例１に係る振動素子を模式的に示す断面図。 第３実施形態の変形例２に係る振動素子を模式的に示す断面図。 第３実施形態の変形例３に係る振動素子を模式的に示す断面図。 第４実施形態に係る振動素子を模式的に示す平面図。 第４実施形態に係る振動素子を模式的に示す断面図。 第５実施形態に係る振動素子を模式的に示す平面図。 第５実施形態に係る振動素子を模式的に示す断面図。 本実施形態に係る電子機器を模式的に示す斜視図。 本実施形態に係る電子機器を模式的に示す斜視図。 本実施形態に係る電子機器を模式的に示す斜視図。 本実施形態に係る移動体を模式的に示す斜視図。 本実施形態の変形例に係る振動素子を模式的に示す断面図。 本実施形態の変形例に係る振動素子を模式的に示す断面図。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

以下では、物理量として角速度を検出する物理量検出装置を例に挙げて説明するが、角速度以外の物理量を検出する物理量検出装置も本発明に含まれる。

１．物理量検出装置
１−１．第１実施形態
［物理量検出装置の機能構成］
図１は、第１実施形態に係る物理量検出装置の機能ブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る物理量検出装置４００は、振動素子１００と、振動素子１００の駆動振動腕２２０，２２２，２２４，２２６（図２及び図３参照）を駆動振動させるための駆動回路４４０と、角速度（物理量の一例）が加わったときに振動素子１００の検出振動腕２３０，２３２に生じる検出振動を検出するための検出回路４５０とを含む。駆動回路４４０及び検出回路４５０は、１チップのＩＣで実現されていてもよいし、それぞれ別個のＩＣチップで実現されていてもよい。

駆動回路４４０は、Ｉ／Ｖ変換回路（電流電圧変換回路）４４１と、ＡＣ増幅回路４４２と、振幅調整回路４４３と、を有している。駆動回路４４０は、振動素子１００の駆動入力電極３０（図２及び図３参照）に駆動振動腕２２０，２２２，２２４，２２６を駆動させる信号を出力し、かつ振動素子１００の駆動出力電極３２（図２及び図３参照）から出力される信号が入力される回路である。以下、駆動回路４４０について、詳細に説明する。

振動素子１００の駆動振動腕２２０，２２２，２２４，２２６が振動すると、圧電効果に基づく交流電流が、駆動出力電極３２から出力され、Ｉ／Ｖ変換回路４４１に入力される。Ｉ／Ｖ変換回路４４１は、入力された交流電流を駆動振動腕２２０，２２２，２２４，２２６の振動周波数と同一の周波数の交流電圧信号に変換して出力する。

Ｉ／Ｖ変換回路４４１から出力された交流電圧信号は、ＡＣ増幅回路４４２に入力される。ＡＣ増幅回路４４２は、入力された交流電圧信号を増幅して出力する。

ＡＣ増幅回路４４２から出力された交流電圧信号は、振幅調整回路４４３に入力される。振幅調整回路４４３は、入力された交流電圧信号の振幅を一定値に保持するように利得を制御し、利得制御後の交流電圧信号を、振動素子１００の駆動入力電極３０に出力する。この駆動入力電極３０に入力される交流電圧信号（駆動信号）により駆動振動腕２２０，２２２，２２４，２２６が振動する。

検出回路４５０は、チャージアンプ４５１と、チャージアンプ４５２と、差動増幅回路４５３と、ＡＣ増幅回路４５４と、同期検波回路４５５と、平滑回路４５６と、可変増幅回路４５７と、フィルター回路４５８と、を有している。検出回路４５０は、振動素子１００の第１検出電極４０、第２検出電極４２、第３検出電極４４及び第４検出電極４６（
図２及び図３参照）からそれぞれ出力される信号に基づいて、角速度を検出する回路である。以下、検出回路４５０について、詳細に説明する。

チャージアンプ４５１（第１の電流・電圧変換部）は、演算増幅器と帰還抵抗と帰還容量を備えて構成されており、演算増幅器の反転入力端子（−端子）には、第１検出電極４０から出力された第１検出信号（交流電流）と第４検出電極４６から出力された第４検出信号（交流電流）とが入力され、この演算増幅器の非反転入力端子（＋端子）は基準電位に固定される。後述するように、この第１検出信号と第４検出信号は電気的極性が同じ信号であり、チャージアンプ４５１は、演算増幅器に入力された第１検出信号（交流電流）及び第４検出信号（交流電流）を交流電圧信号に変換する。

チャージアンプ４５２（第２の電流・電圧変換部）は、演算増幅器と帰還抵抗と帰還容量を備えて構成されており、演算増幅器の反転入力端子（−端子）には、第２検出電極４２から出力された第２検出信号（交流電流）と第３検出電極４４から出力された第３検出信号（交流電流）とが入力され、この演算増幅器の非反転入力端子（＋端子）は基準電位に固定される。後述するように、この第２検出信号と第３検出信号は電気的極性が同じ信号であり、チャージアンプ４５２は、演算増幅器に入力された第２検出信号（交流電流）及び第３検出信号（交流電流）を交流電圧信号に変換する。

なお、第１検出信号および第４検出信号と第２検出信号および第３検出信号とは、電気的特性が逆である。

チャージアンプ４５１の出力信号とチャージアンプ４５２の出力信号は、差動増幅回路４５３に入力される。

差動増幅回路４５３は、振動素子１００の出力信号を差動増幅する差動増幅部として機能し、チャージアンプ４５１の出力信号とチャージアンプ４５２の出力信号との電位差を増幅（差動増幅）した信号を出力する。差動増幅回路４５３の出力信号は、ＡＣ増幅回路４５４に入力される。

ＡＣ増幅回路４５４は、ＡＣ信号を増幅するＡＣ増幅部として機能し、差動増幅回路４５３の出力信号を増幅した信号を出力する。ＡＣ増幅回路４５４の出力信号は同期検波回路４５５に入力される。

同期検波回路４５５は、駆動回路４４０のＡＣ増幅回路４４２が出力する交流電圧信号を基に、ＡＣ増幅回路４５４の出力信号を同期検波することにより角速度成分を抽出する。

同期検波回路４５５で抽出された角速度成分の信号は、平滑回路４５６で直流電圧信号に平滑化され、可変増幅回路４５７に入力される。

可変増幅回路４５７は、平滑回路４５６の出力信号（直流電圧信号）を、設定された増幅率（または減衰率）で増幅（または減衰）して角速度感度を変化させる。可変増幅回路４５７で増幅（または減衰）された信号は、フィルター回路４５８に入力される。

フィルター回路４５８は、可変増幅回路４５７の出力信号からセンサー帯域外の高周波のノイズ成分を除去し（正確には所定レベル以下に減衰させ）、角速度の方向および大きさに応じた極性および電圧レベルの検出信号を出力する。そして、この検出信号は外部出力端子（図示せず）から外部へ出力される。

［振動素子の構成］
次に、第１実施形態に係る振動素子１００について、図面を参照しながら説明する。図２および図３は、第１実施形態に係る振動素子１００を模式的に示す平面図である。図４は、第１実施形態に係る振動素子１００を模式的に示す断面図であり、図４には、便宜上、振動素子１００とチャージアンプ４５１，４５２との接続関係も図示している。図４の上図は図２のＡ−Ａ’線断面図であり、図４の下図は図２のＢ−Ｂ’線断面図である。なお、図２，３および以下に示す図では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸（第１軸）、Ｙ軸（第２軸）、およびＺ軸（第３軸）を図示している。

なお、図２は、振動素子１００を第１主面２ａ側から見た図であって、第１主面２ａ側の構成を説明するための図である。図３は、振動素子１００を第１主面２ａ側から見た透視図であって、第２主面２ｂ側の構成を説明するための図である。

振動素子１００は、図２および図３に示すように、基部１０と、連結腕２１０，２１２と、駆動振動腕２２０，２２２，２２４，２２６と、検出振動腕２３０，２３２と、支持部２４０，２４２と、梁部２５０，２５２，２５４，２５６と、駆動入力電極３０と、駆動出力電極３２と、第１検出電極４０と、第２検出電極４２と、第３検出電極４４と、第４検出電極４６と、駆動入力配線５０と、駆動出力配線５２と、第１検出配線６０と、第２検出配線６２と、第３検出配線６４と、第４検出配線６６と、を含む。

基部１０、連結腕２１０，２１２、駆動振動腕２２０，２２２，２２４，２２６、検出振動腕２３０，２３２、支持部２４０，２４２および梁部２５０，２５２，２５４，２５６は、振動片１を構成している。振動片１の材質は、例えば、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどの圧電材料である。振動片１は、互いに反対方向を向く第１主面２ａおよび第２主面２ｂと、主面２ａ，２ｂに接続された側面３と、を有している。図示の例では、第１主面２ａは、＋Ｚ軸方向を向く面であり、第２主面２ｂは、−Ｚ軸方向を向く面であり、側面３は、垂線がＺ軸と直交する面である。主面２ａ，２ｂは、例えば、平坦な面である。振動片１の厚さ（Ｚ軸方向の大きさ）は、例えば、１００μｍ程度である。

基部１０は、中心点Ｇを有している。中心点Ｇの位置は、振動片１の重心の位置である。基部１０の平面形状は、例えば矩形（略矩形）である。

第１連結腕２１０および第２連結腕２１２は、基部１０から、Ｘ軸に沿って互いに反対方向に延出している。図示の例では、第１連結腕２１０は、基部１０から−Ｘ軸方向に延出し、第２連結腕２１２は、基部１０から＋Ｘ軸方向に延出している。

第１駆動振動腕２２０および第２駆動振動腕２２２は、第１連結腕２１０から、Ｙ軸に沿って互いに反対方向に延出している。図示の例では、第１駆動振動腕２２０は、第１連結腕２１０から＋Ｙ軸方向に延出し、第２駆動振動腕２２２は、第１連結腕２１０から−Ｙ軸方向に延出している。駆動振動腕２２０，２２２は、第１連結腕２１０を介して、基部１０に接続されている。

第３駆動振動腕２２４および第４駆動振動腕２２６は、第２連結腕２１２から、Ｙ軸に沿って互いに反対方向に延出している。図示の例では、第３駆動振動腕２２４は、第２連結腕２１２から＋Ｙ軸方向に延出し、第４駆動振動腕２２６は、第２連結腕２１２から−Ｙ軸方向に延出している。駆動振動腕２２４，２２６は、第２連結腕２１２を介して、基部１０に接続されている。

第１検出振動腕２３０および第２検出振動腕２３２は、基部１０から、Ｙ軸に沿って互
いに反対方向に延出している。図示の例では、第１検出振動腕２３０は、基部１０から＋Ｙ軸方向に延出し、第２検出振動腕２３２は、基部１０から−Ｙ軸方向に延出している。検出振動腕２３０，２３２は、基部１０に接続されている。

振動腕２２０，２２２，２２４，２２６，２３０，２３２の先端には、幅広部５が設けられている。幅広部５は、振動腕２２０，２２２，２２４，２２６，２３０，２３２の他の部分より、幅（Ｘ軸方向の大きさ）が大きい。図示はしないが、幅広部５には、錘部が設けられていてもよい。該錘部の質量を調整することによって、振動腕２２０，２２２，２２４，２２６，２３０，２３２の振動の周波数を調整することができる。

第１支持部２４０は、振動腕２２０，２２４，２３０よりも＋Ｙ軸方向側に設けられている。第２支持部２４２は、振動腕２２２，２２６，２３２よりも−Ｙ軸方向側に設けられている。支持部２４０，２４２は、振動素子１００が実装される際に、パッケージに固定される部分である。支持部２４０，２４２は、梁部２５０，２５２，２５４，２５６を介して、基部１０を支持している。

第１梁部２５０および第２梁部２５２は、基部１０と第１支持部２４０とを連結している。図示の例では、第１梁部２５０は、基部１０から、第１駆動振動腕２２０と第１検出振動腕２３０との間を通って、第１支持部２４０まで延出している。第２梁部２５２は、基部１０から、第３駆動振動腕２２４と第１検出振動腕２３０との間を通って、第１支持部２４０まで延出している。

第３梁部２５４および第４梁部２５６は、基部１０と第２支持部２４２とを連結している。図示の例では、第３梁部２５４は、基部１０から、第２駆動振動腕２２２と第２検出振動腕２３２との間を通って、第２支持部２４２まで延出している。第４梁部２５６は、基部１０から、第４駆動振動腕２２６と第２検出振動腕２３２との間を通って、第２支持部２４２まで延出している。

梁部２５０，２５２，２５４，２５６は、平面視において、略Ｓ字状の部分を有している。そのため、梁部２５０，２５２，２５４，２５６は、高い弾性を有することができる。これにより、支持部２４０，２４２は、振動腕２２０，２２２，２２４，２２６，２３０，２３２の振動を阻害することなく、梁部２５０，２５２，２５４，２５６を介して、基部１０を支持することができる。

第１実施形態に係る振動素子１００では、図２および図３に示すように、振動片１は、いわゆるダブルＴ型の振動片である。

駆動入力電極３０、駆動出力電極３２、第１検出電極４０、第２検出電極４２、第３検出電極４４、第４検出電極４６、駆動入力配線５０、駆動出力配線５２、第１検出配線６０、第２検出配線６２、第３検出配線６４、および第４検出配線６６としては、例えば、振動片１側からクロム、金の順で積層したものを用いる。

駆動入力電極３０は、駆動振動腕２２０，２２２，２２４，２２６に設けられている。図示の例では、駆動入力電極３０は、第１駆動振動腕２２０の側面３および幅広部５と、第２駆動振動腕２２２の側面３および幅広部５と、第３駆動振動腕２２４の主面（幅広部５以外の主面）２ａ，２ｂと、第４駆動振動腕２２６の主面（幅広部５以外の主面）２ａ，２ｂと、に設けられている。駆動入力電極３０は、例えば、中心点Ｇを通りＸＺ平面に平行な面に関して、面対称に配置されている。駆動入力電極３０は、駆動振動腕２２０，２２２，２２４，２２６を駆動させる信号（駆動信号）が入力される電極である。

駆動出力電極３２は、駆動振動腕２２０，２２２，２２４，２２６に設けられている。図示の例では、駆動出力電極３２は、第１駆動振動腕２２０の主面（幅広部５以外の部分の主面）２ａ，２ｂと、第２駆動振動腕２２２の主面（幅広部５以外の部分の主面）２ａ，２ｂと、第３駆動振動腕２２４の側面３および幅広部５と、第４駆動振動腕２２６の側面３および幅広部５と、に設けられている。駆動出力電極３２は、例えば、中心点Ｇを通りＸＺ平面に平行な面に関して、面対称に配置されている。駆動出力電極３２は、駆動振動腕２２０，２２２，２２４，２２６の屈曲に基づく信号を出力するための電極である。

なお、図示はしないが、駆動入力電極３０が設けられている位置に駆動出力電極３２が設けられていてもよく、駆動出力電極３２が設けられている位置に駆動入力電極３０が設けられていてもよい。

第１検出電極４０は、第１検出振動腕２３０に設けられている。図示の例では、第１検出電極４０は、第１検出振動腕２３０の主面（幅広部５以外の主面）２ａ，２ｂに設けられている。第１検出電極４０は、コリオリ力による第１検出振動腕２３０の屈曲に基づく信号（第１検出信号）を検出するための電極である。

第２検出電極４２は、第１検出振動腕２３０に設けられている。図示の例では、第２検出電極４２は、第１検出振動腕２３０の側面３および幅広部５に設けられている。第２検出電極４２は、コリオリ力による第１検出振動腕２３０の屈曲に基づく信号（第２検出信号）を検出するための電極である。

第３検出電極４４は、第２検出振動腕２３２に設けられている。図示の例では、第３検出電極４４は、第２検出振動腕２３２の主面（幅広部５以外の主面）２ａ，２ｂに設けられている。第３検出電極４４は、例えば、第１検出電極４０と、中心点Ｇを通りＸＺ平面に平行な面に関して、面対称に配置されている。第３検出電極４４は、コリオリ力による第２検出振動腕２３２の屈曲に基づく信号（第３検出信号）を検出するための電極である。

第４検出電極４６は、第２検出振動腕２３２に設けられている。図示の例では、第４検出電極４６は、第２検出振動腕２３２の側面３および幅広部５に設けられている。第４検出電極４６は、例えば、第２検出電極４２と、中心点Ｇを通りＸＺ平面に平行な面に関して、面対称に配置されている。第４検出電極４６は、コリオリ力による第２検出振動腕２３２の屈曲に基づく信号（第４検出信号）を検出するための電極である。

なお、本実施形態では、図４に示すように、振動腕２３０，２３２の主面２ａ，２ｂには、溝部が設けられており、電極４０，４４は、該溝部内に設けられている。また、図示はしないが、振動腕２２０，２２２，２２４，２２６の主面２ａ，２ｂにも、溝部が設けられていてもよく、電極３０，３２は、該溝部内に設けられていてもよい。

駆動入力配線５０は、基部１０と、連結腕２１０，２１２と、第２支持部２４２と、第３梁部２５４と、に設けられている。図示の例では、駆動入力配線５０は、基部１０の第１主面２ａおよび側面３と、第１連結腕２１０の第１主面２ａと、第２連結腕２１２の主面２ａ，２ｂおよび側面３と、第２支持部２４２の主面２ａ，２ｂおよび側面３と、第３梁部２５４の側面３と、に設けられている。駆動入力配線５０によって、振動腕２２０，２２２，２２４，２２６に設けられた駆動入力電極３０は、互いに電気的に接続されている。第２支持部２４２に設けられた駆動入力配線５０は、端子部５０ａである。図示の例では、端子部５０ａの平面形状は、矩形である。端子部５０ａは、外部部材（例えば、ボンディングワイヤー）に接続され、駆動回路４４０から出力される駆動信号は、外部部材および駆動入力配線５０を介して駆動入力電極３０に入力される。

駆動出力配線５２は、基部１０と、連結腕２１０，２１２と、第１支持部２４０と、第１梁部２５０と、に設けられている。図示の例では、駆動出力配線５２は、基部１０の第２主面２ｂと、第１連結腕２１０の主面２ａ，２ｂおよび側面３と、第２連結腕２１２の第２主面２ｂおよび側面３と、第１支持部２４０の主面２ａ，２ｂおよび側面３と、第１梁部２５０の第２主面２ｂおよび側面３と、に設けられている。駆動出力配線５２によって、振動腕２２０，２２２，２２４，２２６に設けられた駆動出力電極３２は、互いに電気的に接続されている。第１支持部２４０に設けられた駆動出力配線５２は、端子部５２ａである。図示の例では、端子部５２ａの平面形状は、矩形である。端子部５２ａは、外部部材（例えば、ボンディングワイヤー）に接続され、駆動出力電極３２から出力される信号は、駆動出力配線５２および外部部材を介して駆動回路４４０に入力される。

第１検出配線６０は、基部１０と、第１支持部２４０と、第２梁部２５２と、に設けられている。図示の例では、第１検出配線６０は、基部１０の主面２ａ，２ｂと、第１支持部２４０の主面２ａ，２ｂおよび側面３と、第２梁部２５２の第１主面２ａおよび側面３と、に設けられている。第１検出配線６０は、第１検出電極４０に接続されている。第１支持部２４０に設けられた第１検出配線６０は、端子部６０ａである。図示の例では、端子部６０ａの平面形状は、矩形である。端子部６０ａは、外部部材（例えば、ボンディングワイヤー）に接続され、第１検出電極４０から出力される第１検出信号は、第１検出配線６０および外部部材を介して検出回路４５０のチャージアンプ４５１に入力される。

第２検出配線６２は、基部１０と、第１支持部２４０と、第２梁部２５２と、に設けられている。図示の例では、第２検出配線６２は、基部１０の主面２ａ，２ｂおよび側面３と、第１支持部２４０の主面２ａ，２ｂおよび側面３と、第２梁部２５２の主面２ａ，２ｂおよび側面３と、に設けられている。第２検出配線６２は、第２検出電極４２に接続されている。第１支持部２４０に設けられた第２検出配線６２は、端子部６２ａである。図示の例では、端子部６２ａの平面形状は、矩形である。端子部６２ａは、外部部材（例えば、ボンディングワイヤー）に接続され、第２検出電極４２から出力される第２検出信号は、第２検出配線６２および外部部材を介して検出回路４５０のチャージアンプ４５２に入力される。

第３検出配線６４は、基部１０と、第２支持部２４２と、第４梁部２５６と、に設けられている。図示の例では、第３検出配線６４は、基部１０の主面２ａ，２ｂと、第２支持部２４２の主面２ａ，２ｂおよび側面３と、第４梁部２５６の第１主面２ａおよび側面３と、に設けられている。第３検出配線６４は、第３検出電極４４に接続されている。第２支持部２４２に設けられた第３検出配線６４は、端子部６４ａである。図示の例では、端子部６４ａの平面形状は、矩形である。端子部６４ａは、外部部材（例えば、ボンディングワイヤー）に接続され、第３検出電極４４から出力される第３検出信号は、第３検出配線６４および外部部材を介して検出回路４５０のチャージアンプ４５２に入力される。

第４検出配線６６は、基部１０と、第２支持部２４２と、第４梁部２５６と、に設けられている。図示の例では、第４検出配線６６は、基部１０の主面２ａ，２ｂおよび側面３と、第２支持部２４２の主面２ａ，２ｂおよび側面３と、第４梁部２５６の主面２ａ，２ｂおよび側面３と、に設けられている。第４検出配線６６は、第４検出電極４６に接続されている。第２支持部２４２に設けられた第４検出配線６６は、端子部６６ａである。図示の例では、端子部６６ａの平面形状は、矩形である。端子部６６ａは、外部部材（例えば、ボンディングワイヤー）に接続され、第４検出電極４６から出力される第４検出信号は、第４検出配線６６および外部部材を介して検出回路４５０のチャージアンプ４５１に入力される。

なお、図２，３において、振動片１の側面３に設けられている電極３０，３２，４０，４２，４４，４６、配線５０，５２，６０，６２，６４，６６を、太線で示している。

次に、振動素子１００の動作について説明する。図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、振動素子１００の動作を説明するための平面図である。なお、便宜上、図５（Ａ）および図５（Ｂ）では、基部１０、連結腕２１０，２１２、および振動腕２２０，２２２，２２４，２２６，２３０，２３２以外の部材の図示を省略している。

図５（Ａ）に示すように、振動素子１００は、角速度が加わらない状態において、駆動振動腕２２０，２２２，２２４，２２６に設けられた駆動入力電極３０に所定の交流電圧が印加されると、ＸＹ平面内において矢印Ａの方向に屈曲振動を行う。このとき、駆動振動腕２２０，２２２と、駆動振動腕２２４，２２６とは、中心点Ｇを通りＹＺ平面に平行な面に関して、面対称の振動を行う。そのため、基部１０、連結腕２１０，２１２、および検出振動腕２３０，２３２は、ほとんど振動しない。

駆動振動腕２２０，２２２，２２４，２２６がこのような駆動振動を行っている状態で、図５（Ｂ）に示すように、振動素子１００にＺ軸まわりの角速度ωが加わると、駆動振動腕２２０，２２２，２２４，２２６にコリオリ力が働く。これにより、駆動振動腕２２０，２２２，２２４，２２６が矢印Ｂの方向に振動する。この矢印Ｂの方向の振動は、中心点Ｇに対して周方向の振動である。そして、駆動振動腕２２０，２２２，２２４，２２６の振動によって、連結腕２１０，２１２が矢印Ｂの方向に振動する。この振動が基部１０を介して、検出振動腕２３０，２３２に伝達され、検出振動腕２３０，２３２を矢印Ｃで示すように振動させる。矢印Ｃの方向の振動は、中心点Ｇに対して矢印Ｂとは周方向に反対向きの振動である。この検出振動腕２３０，２３２の屈曲振動により、第１検出電極４０、第２検出電極４２、第３検出電極４４および第４検出電極４６には、それぞれ、第１検出信号、第２検出信号、第３検出信号および第４検出信号が発生する。

この時、第１検出信号の電気的極性と第２検出信号の電気的極性は逆であり、第３検出信号の電気的極性と第４検出信号の電気的極性は逆である。また、第１検出信号の電気的極性と第４検出信号の電気的極性は同じであり、第２検出信号の電気的極性と第３検出信号の電気的極性は同じである。例えば、第１検出電極４０と第４検出電極４６に正の電荷δ＋が発生する時には第２検出電極４２と第３検出電極４４に負の電荷δ−が発生し、第１検出電極４０と第４検出電極４６に負の電荷δ−が発生する時には第２検出電極４２と第３検出電極４４に正の電荷δ＋が発生する。第１検出信号、第２検出信号、第３検出信号および第４検出信号は、それぞれ、端子部６０ａ、端子部６２ａ、端子部６４ａおよび端子部６６ａから検出回路４５０に出力され、検出回路４５０は、これらの検出信号によってＺ軸まわりの角速度を求めることができる。

以下では、図５（Ａ）のように、角速度を未検出の状態を「駆動モード」と呼び、図５（Ｂ）のように、角速度を検出している状態を「検出モード」と呼ぶことにする。

図６（Ａ）〜図６（Ｆ）に、検出モードにおける信号波形の一例を示す。図６（Ａ）は、端子部６０ａから出力される第１検出信号の信号波形である。図６（Ｂ）は、端子部６２ａから出力される第２検出信号の信号波形である。図６（Ｃ）は、端子部６４ａから出力される第３検出信号の信号波形である。図６（Ｄ）は、端子部６６ａから出力される第４検出信号の信号波形である。図６（Ｅ）は、チャージアンプ４５１の入力信号、すなわち、第１検出信号と第４検出信号との和信号の信号波形である。図６（Ｆ）は、チャージアンプ４５２の入力信号、すなわち、第２検出信号と第３検出信号との和信号の信号波形である。

図４に示すように、本実施形態に係る物理量検出装置４００では、振動素子１００の端子部６０ａと端子部６６ａは、ともにチャージアンプ４５１に備えられている演算増幅器の反転入力端子（−端子）と接続されているため、チャージアンプ４５１の入力信号は、第１検出信号と第４検出信号とを加算した信号である。第１検出信号と第４検出信号は電気的極性が同じ（同位相の）信号であるため、チャージアンプ４５１の入力信号の振幅は、第１検出信号の振幅と第４検出信号の振幅との和にほぼ等しくなる。

同様に、振動素子１００の端子部６２ａと端子部６４ａは、ともにチャージアンプ４５２に備えられている演算増幅器の反転入力端子（−端子）と接続されているため、チャージアンプ４５２の入力信号は、第２検出信号と第３検出信号とを加算した信号である。第２検出信号と第３検出信号は電気的極性が同じ（同位相の）信号であるため、チャージアンプ４５２の入力信号の振幅は、第２検出信号の振幅と第３検出信号の振幅との和にほぼ等しくなる。

そして、第１検出信号と第４検出信号との和信号（すなわち、チャージアンプ４５１の入力信号）と第２検出信号と第３検出信号との和信号（すなわち、チャージアンプ４５２の入力信号）とは、電気的極性が反対の（逆位相の）関係にある。従って、本実施形態に係る物理量検出装置４００によれば、第２検出電極４２と第４検出電極４６とに固定電位が供給され、かつ、チャージアンプ４５１に第１検出信号のみが入力され、チャージアンプ４５２に第３検出信号のみが入力される従来の物理量検出装置と比較すると、振動素子１００の構造が同じであれば、振動素子１００が同じ角速度を検出した場合に検出回路４５０に入力される電荷量（電流量）が増加するため、振動素子１００の素子感度（角速度の検出感度）が向上する。これにより、検出回路４５０の出力信号のＳ／Ｎが改善し、低ノイズ化を達成することができる。また、素子感度が増加することで、検出回路４５０の出力信号の温度特性も相対的に小さくみえる。従って、本実施形態によれば、高精度かつ高安定な物理量検出装置４００を実現することができる。

なお、第１検出電極４０と第４検出電極４６は、チャージアンプ４５１に備えられている演算増幅器の反転入力端子（−端子）と接続されているため、この演算増幅器の非反転入力端子（＋端子）と仮想短絡され、常に基準電位となる。同様に、第２検出電極４２と第３検出電極４４は、チャージアンプ４５２に備えられている演算増幅器の反転入力端子（−端子）と接続されているため、この演算増幅器の非反転入力端子（＋端子）と仮想短絡され、常に基準電位となる。すなわち、本実施形態では、第１検出電極４０、第２検出電極４２、第３検出電極４４および第４検出電極４６は常に同電位であり、電極間には電界は発生していない。

ところで、駆動振動腕２２０，２２２，２２４，２２６は、その長さ、厚み、材質等によって決まる共振周波数ｆ_drを有し、検出振動腕２３０，２３２は、その長さ、厚み、材質等によって決まる共振周波数ｆ_dtを有する。この共振周波数ｆ_drとｆ_dtとの差は離調周波数と呼ばれる。

図７（Ａ）および図７（Ｂ）は、駆動振動腕２２０，２２２，２２４，２２６の共振特性と検出振動腕２３０，２３２の共振特性の一例を示す図である。図７（Ａ）は、ｆ_dr＜ｆ_dtの場合の例であり、離調周波数Δｆ＝ｆ_dt−ｆ_drである。一方、図７（Ｂ）は、ｆ_dr＞ｆ_dtの場合の例であり、離調周波数Δｆ＝ｆ_dr−ｆ_dtである。

駆動モードでは、駆動回路４４０が出力する駆動信号により、駆動振動腕２２０，２２２，２２４，２２６は共振周波数ｆ_drで振動する。検出モードでも、駆動振動腕２２０，２２２，２２４，２２６は共振周波数ｆ_drで振動し、この駆動周波数ｆ_drで検出振動腕２３０，２３２の振動が励起（加振）されるので、検出振動腕２３０，２３２も周波数ｆ_dr
で振動する。この駆動モードの共振周波数ｆ_drが検出モードの共振周波数ｆ_dtに近いほど、すなわち、離調周波数Δｆが低いほど、検出振動腕２３０，２３２の振幅が大きくなり、検出電極４０，４２，４４，４６に発生する電荷量が大きくなるため、素子感度が高くなる。すなわち、素子感度は、離調周波数Δｆに反比例する。しかしながら、離調周波数Δｆが低いほど、検出振動腕２３０，２３２の振幅が大きくなり検出振動腕２３０，２３２が破損しやすくなる、または角速度が入力されない状態での不要信号が大きくなりＳ／Ｎが悪化する等、様々な問題が生じやすくなるため、離調周波数Δｆはできるだけ高くしたいが、素子感度が低下すると角速度の検出感度が低下するため、従来は離調周波数Δｆをある程度低くせざるを得なかった。

これに対して、本実施形態に係る物理量検出装置４００では、第２検出電極４２および第４検出電極４６を接地していた従来の振動素子と比較すると振動素子１００の素子感度が向上するので、逆に従来の振動素子と同じ素子感度でよければ、その分だけ離調周波数Δｆを高くすることが可能となる。これにより、信頼性の高い物理量検出装置４００を実現することができる。

１−２．第２実施形態
上述した第１実施形態に係る物理量検出装置４００では、振動素子１００において、従来は接地していた第２検出電極４２及び第４検出電極４６からも電荷を検出することによって感度が増加するが、接地した電極がなくなるため、駆動入力電極３０および駆動出力電極３２と第１検出電極４０、第２検出電極４２、第３検出電極４４および第４検出電極４６との間に生じる寄生容量を介した静電的なクロストーク（静電結合）が大きくなる。そこで、第２実施形態に係る物理量検出装置４００では、振動素子１００において、駆動入力電極３０および駆動出力電極３２と第１検出電極４０、第２検出電極４２、第３検出電極４４および第４検出電極４６との間に、電位が固定される配線を設けてシールドすることで静電結合を小さく抑える。なお、第２実施形態に係る物理量検出装置の機能ブロック図は、図１と同様であるため、その図示及び説明を省略する。

［振動素子の構成］
次に、第２実施形態に係る振動素子１００について、図面を参照しながら説明する。図８および図９は、第２実施形態に係る振動素子１００を模式的に示す平面図である。なお、図８は、振動素子１００を第１主面２ａ側から見た図であって、第１主面２ａ側の構成を説明するための図である。図９は、振動素子１００を第１主面２ａ側から見た透視図であって、第２主面２ｂ側の構成を説明するための図である。

以下、第２実施形態に係る振動素子１００において、上述した第１実施形態に係る振動素子１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

第２実施形態に係る振動素子１００は、図８および図９に示すように、駆動入力電極３０と、駆動出力電極３２と、検出電極４０，４２，４４，４６と、駆動入力配線５０と、駆動出力配線５２と、検出配線６０，６２，６４，６６と、固定電位配線７０，７２と、を有している。

なお、図８，９において、振動片１の側面３に設けられている電極３０，３２，４０，４２，４４，４６、配線５０，５２，６０，６２，６４，６６，７０，７２を、太線で示している。

第１固定電位配線７０は、基部１０と、第１支持部２４０と、第１梁部２５０と、に設けられている。具体的には、第１固定電位配線７０は、基部１０の主面２ａ，２ｂの、平
面視において駆動入力配線５０と第１検出配線６０との間、および駆動入力配線５０と第２検出配線６２との間に設けられている。図示の例では、第１固定電位配線７０の＋Ｘ軸方向側に検出配線６０，６２が設けられ、第１固定電位配線７０の−Ｘ軸方向側に駆動入力配線５０が設けられている。

第１固定電位配線７０は、さらに、第１支持部２４０の主面２ａ，２ｂおよび側面３と、第１梁部２５０の主面２ａ，２ｂおよび側面３と、に設けられている。第１支持部２４０に設けられた第１固定電位配線７０は、端子部７０ａである。

第２固定電位配線７２は、基部１０と、第２支持部２４２と、第３梁部２５４と、に設けられている。具体的には、第２固定電位配線７２は、基部１０の主面２ａ，２ｂの、平面視において駆動入力配線５０と第３検出配線６４との間、および駆動入力配線５０と第４検出配線６６との間に設けられている。図示の例では、第２固定電位配線７２の＋Ｘ軸方向側に駆動入力配線５０が設けられ、第２固定電位配線７２の−Ｘ軸方向側に検出配線６４，６６が設けられている。

第２固定電位配線７２は、さらに、第２支持部２４２の主面２ａ，２ｂおよび側面３と、第３梁部２５４の主面２ａ，２ｂおよび側面３と、に設けられている。第２支持部２４２に設けられた第２固定電位配線７２は、端子部７２ａである。

固定電位配線７０，７２は、固定された電位が入力される配線である。具体的には、固定電位配線７０，７２は、グランド電位を有している。すなわち、固定電位配線７０，７２は、接地されている。

特に、固定電位配線７０は、基部１０において、図８に示すように、駆動入力電極３０と第１検出電極４０および第２検出電極４２との間に設けられ、図９に示すように、駆動出力電極３２と第１検出電極４０および前記第２検出電極４２との間に設けられている。また、固定電位配線７２は、基部１０において、図８に示すように、駆動入力電極３０と第３検出電極４４および第４検出電極４６との間に設けられ、図９に示すように、駆動出力電極３２と第３検出電極４４および第４検出電極４６との間に設けられている。

従って、第２実施形態に係る振動素子１００では、第１固定電位配線７０によって、駆動入力電極３０および駆動出力電極３２と第１検出電極４０および第２検出電極４２との間の静電結合を小さく抑えることができ、第２固定電位配線７２によって、駆動入力電極３０および駆動出力電極３２と第３検出電極４４および第４検出電極４６との間の静電結合を小さく抑えることができる。このように、本実施形態によれば、静電結合が小さくなることによって検出信号への駆動信号の回り込みによるノイズが低減するので、より高精度かつ高安定な物理量検出装置４００を実現することができる。

１−３．第３実施形態
第３実施形態に係る物理量検出装置４００は、振動素子１００の構造が第１実施形態及び第２実施形態と異なる。なお、第３実施形態に係る物理量検出装置の機能ブロック図は、図１と同様であるため、その図示及び説明を省略する。

［振動素子の構成］
次に、第３実施形態に係る振動素子１００について、図面を参照しながら説明する。図１０および図１１は、第３実施形態に係る振動素子１００を模式的に示す平面図である。図１２は、第３実施形態に係る振動素子１００を模式的に示す、図１０のＡ−Ａ’線断面図であり、図１２には、便宜上、振動素子１００とチャージアンプ４５１，４５２との接続関係も図示している。

なお、図１０は、振動素子１００を第１主面２ａ側から見た図であって、第１主面２ａ側の構成を説明するための図である。図１１は、振動素子１００を第１主面２ａ側から見た透視図であって、第２主面２ｂ側の構成を説明するための図である。

以下、第３実施形態に係る振動素子１００において、上述した第１実施形態に係る振動素子１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

上述した第１実施形態に係る振動素子１００では、図２に示すように、振動片１は、ダブルＴ型の振動片であった。これに対し、第３実施形態に係る振動素子１００では、図１０〜図１２に示すように、振動片１は、いわゆるＨ型の振動片である。

振動片１は、図１０〜図１２に示すように、基部１０と、駆動振動腕２２０，２２２と、検出振動腕２３０，２３２と、支持部２４０と、梁部２５０，２５２，２５４，２５６と、を有している。

第１駆動振動腕２２０および第２駆動振動腕２２２は、基部１０から、Ｙ軸に沿って延出している。図示の例では、駆動振動腕２２０，２２２は、基部１０から−Ｙ軸方向に延出している。駆動振動腕２２０，２２２は、Ｘ軸に沿って並んで配置されている。図示の例では、第１駆動振動腕２２０は、第２駆動振動腕２２２よりも−Ｘ軸方向側に配置されている。

第１検出振動腕２３０および第２検出振動腕２３２は、基部１０から、駆動振動腕２２０，２２２の延出方向と反対方向に延出している。図示の例では、検出振動腕２３０，２３２は、基部１０から＋Ｙ軸方向に延出している。検出振動腕２３０，２３２は、Ｘ軸に沿って並んで配置されている。図示の例では、第１検出振動腕２３０は、第２検出振動腕２３２よりも−Ｘ軸方向側に配置されている。

振動腕２２０，２２２，２３０，２３２の先端には、幅広部５が設けられている。幅広部５は、振動腕２２０，２２２，２３０，２３２の他の部分より、幅（Ｘ軸方向の大きさ）が大きい。図示はしないが、幅広部５には、錘部が設けられていてもよい。該錘部の質量を調整することによって、振動腕２２０，２２２，２３０，２３２の振動の周波数を調整することができる。

支持部２４０は、基部１０よりも−Ｙ軸方向側に設けられている。支持部２４０は、振動素子１００が実装される際に、パッケージに固定される部分である。支持部２４０は、梁部２５０，２５２，２５４，２５６を介して、基部１０を支持している。

第１梁部２５０および第２梁部２５２は、それぞれ基部１０から支持部２４０まで延出し、基部１０と支持部２４０とを連結している。

第３梁部２５４および第４梁部２５６は、それぞれ基部１０から支持部２４０まで延出し、基部１０と支持部２４０とを連結している。

これにより、支持部２４０は、振動腕２２０，２２２，２３０，２３２の振動を阻害することなく、梁部２５０，２５２，２５４，２５６を介して、基部１０を支持することができる。

振動素子１００は、図１０〜図１２に示すように、駆動入力電極３０と、駆動出力電極
３２と、検出電極４０，４２，４４，４６と、駆動入力配線５０と、駆動出力配線５２と、検出配線６０，６２と、固定電位配線７０と、を有している。

駆動入力電極３０は、駆動振動腕２２０，２２２に設けられている。図示の例では、駆動入力電極３０は、第１駆動振動腕２２０の側面３と、第２駆動振動腕２２２の主面２ａ，２ｂと、に設けられている。

駆動出力電極３２は、駆動振動腕２２０，２２２に設けられている。図示の例では、駆動出力電極３２は、第１駆動振動腕２２０の主面２ａ，２ｂと、第２駆動振動腕２２２の側面３と、に設けられている。

第１検出電極４０は、検出振動腕２３２に設けられている。図示の例では、第１検出電極４０は、第２検出振動腕２３２の主面２ａ，２ｂおよび側面３に設けられている。

第２検出電極４２は、検出振動腕２３２に設けられている。図示の例では、第２検出電極４２は、第２検出振動腕２３２の主面２ａ，２ｂおよび側面３に設けられている。

第３検出電極４４は、検出振動腕２３０に設けられている。図示の例では、第３検出電極４４は、第１検出振動腕２３０の主面２ａ，２ｂおよび側面３に設けられている。

第４検出電極４６は、検出振動腕２３０に設けられている。図示の例では、第４検出電極４６は、第１検出振動腕２３０の主面２ａ，２ｂおよび側面３に設けられている。

なお、本実施形態では、図１２に示すように、振動腕２３０，２３２の主面２ａ，２ｂには、溝部が設けられており、振動腕２３０，２３２の断面はＨ型である。そして、電極４０，４２，４４，４６は、該溝部内および側面３に設けられている。また、図示はしないが、振動腕２２０，２２２の主面２ａ，２ｂにも、溝部が設けられていてもよく、電極３０，３２は、該溝部内に設けられていてもよい。

駆動入力配線５０は、基部１０と、支持部２４０と、第３梁部２５４と、に設けられている。駆動入力配線５０は、支持部２４０に端子部５０ａを有し、端子部５０ａと駆動入力電極３０とを接続している。

駆動出力配線５２は、基部１０と、支持部２４０と、第４梁部２５６と、に設けられている。駆動出力配線５２は、支持部２４０に端子部５２ａを有し、端子部５２ａと駆動出力電極３２とを接続している。

第１検出配線６０は、基部１０と、支持部２４０と、第２梁部２５２と、に設けられている。図示の例では、第１検出配線６０は、幅広部５にも設けられている。第１検出配線６０は、支持部２４０に端子部６０ａを有し、端子部６０ａと第１検出電極４０および第４検出電極４６とを接続している。

第２検出配線６２は、基部１０と、支持部２４０と、第１梁部２５０と、に設けられている。図示の例では、第２検出配線６２は、幅広部５にも設けられている。第２検出配線６２は、支持部２４０に端子部６２ａを有し、端子部６２ａと第２検出電極４２および第３検出電極４４とを接続している。

固定電位配線７０は、基部１０と、支持部２４０と、梁部２５０，２５２，２５４，２５６と、に設けられている。図示の例では、固定電位配線７０は、幅広部５にも設けられている。

なお、図１０，１１において、振動片１の側面３に設けられている電極３０，３２，４０，４２，４４，４６、配線５０，５２，６０，６２，７０を、太線で示している。

次に、振動素子１００の動作について説明する。図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）は、振動素子１００の動作を説明するための斜視図である。なお、便宜上、図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）では、基部１０、および振動腕２２０，２２２，２３０，２３２以外の部材の図示を省略している。

図１３（Ａ）に示すように、振動素子１００は、角速度が加わらない状態において、駆動振動腕２２０，２２２に設けられた駆動入力電極３０に、所定の交流電圧が印加されると、ＸＹ平面内で互いに逆向きに屈曲運動する（駆動モード）。

駆動振動腕２２０，２２２がこのような駆動振動を行っている状態で、振動素子１００にＹ軸まわりの角速度が加わると、この角速度に応じたコリオリ力が働き、駆動振動腕２２０，２２２は、Ｚ軸方向に互いに逆向きに屈曲振動する。この屈曲振動に共振して検出振動腕２３０，２３２は、Ｚ軸方向に互いに逆向きに屈曲振動する（検出モード）。この検出振動腕２３０，２３２の振動（屈曲振動）により、第１検出電極４０、第２検出電極４２、第３検出電極４４および第４検出電極４６には、それぞれ、第１検出信号、第２検出信号、第３検出信号および第４検出信号が発生する。

この時、第１検出信号の電気的極性と第２検出信号の電気的極性は逆であり、第３検出信号の電気的極性と第４検出信号の電気的極性は逆である。また、第１検出信号の電気的極性と第４検出信号の電気的極性は同じであり、第２検出信号の電気的極性と第３検出信号の電気的極性は同じである。例えば、第１検出電極４０と第４検出電極４６に正の電荷δ＋が発生する時には第２検出電極４２と第３検出電極４４に負の電荷δ−が発生し、第１検出電極４０と第４検出電極４６に負の電荷δ−が発生する時には第２検出電極４２と第３検出電極４４に正の電荷δ＋が発生する。第１検出信号と第４検出信号は端子部６０ａから検出回路４５０に出力され、第２検出信号と第３検出信号は端子部６２ａから検出回路４５０に出力され、検出回路４５０は、これらの検出信号によってＹ軸まわりの角速度を求めることができる。

図１２に示すように、本実施形態に係る物理量検出装置４００では、振動素子１００の端子部６０ａは、チャージアンプ４５１に備えられている演算増幅器の反転入力端子（−端子）と接続されているため、チャージアンプ４５１の入力信号は、第１検出信号と第４検出信号とを加算した信号である。第１検出信号と第４検出信号は電気的極性が同じ（同位相の）信号であるため、チャージアンプ４５１の入力信号の振幅は、第１検出信号の振幅と第４検出信号の振幅との和にほぼ等しくなる。

同様に、振動素子１００の端子部６２ａは、チャージアンプ４５２に備えられている演算増幅器の反転入力端子（−端子）と接続されているため、チャージアンプ４５２の入力信号は、第２検出信号と第３検出信号とを加算した信号である。第２検出信号と第３検出信号は電気的極性が同じ（同位相の）信号であるため、チャージアンプ４５２の入力信号の振幅は、第２検出信号の振幅と第３検出信号の振幅との和にほぼ等しくなる。

そして、第１検出信号と第４検出信号との和信号（すなわち、チャージアンプ４５１の入力信号）と第２検出信号と第３検出信号との和信号（すなわち、チャージアンプ４５２の入力信号）とは、電気的極性が反対の（逆位相の）関係にある。従って、本実施形態に係る物理量検出装置４００によれば、第２検出電極４２と第４検出電極４６とに固定電位が供給され、かつ、チャージアンプ４５１に第１検出信号のみが入力され、チャージアン
プ４５２に第３検出信号のみが入力される従来の物理量検出装置と比較すると、振動素子１００の構造が同じであれば、振動素子１００が同じ角速度を検出した場合に検出回路４５０に入力される電荷量（電流量）が増加するため、振動素子１００の素子感度（角速度の検出感度）が向上する。そのため、本実施形態によれば、高精度かつ高安定な物理量検出装置４００を実現することができる。逆に、振動素子１００が従来の振動素子と同じ素子感度でよければ、その分だけ離調周波数Δｆを高くすることが可能となるので、信頼性の高い物理量検出装置４００を実現することができる。

さらに、本実施形態に係る物理量検出装置４００では、第１検出配線６０により端子部６０ａと第１検出電極４０および第４検出電極４６とが接続され、第２検出配線６２により端子部６２ａと第２検出電極４２および第３検出電極４４とが接続されるので、第１実施形態や第２実施形態では第３検出電極４４と接続されていた端子部６４ａおよび第４検出電極４６と接続されていた端子部６６ａが不要である。従って、本実施形態に係る物理量検出装置４００によれば、第１実施形態や第２実施形態で必要であった、振動素子１００の端子部６４ａ，６６ａと検出回路４５０とを接続するためのボンディングワイヤーなどの外部部材（あるいは、端子部６０ａと端子部６６ａとを接続するための外部部材および端子部６２ａと端子部６４ａとを接続するための外部部材）が不要であるので、低コスト化を達成することができる。

なお、本実施形態においても、第１検出電極４０と第４検出電極４６は、チャージアンプ４５１に備えられている演算増幅器の反転入力端子（−端子）と接続されているため、この演算増幅器の非反転入力端子（＋端子）と仮想短絡され、常に基準電位となる。同様に、第２検出電極４２と第３検出電極４４は、チャージアンプ４５２に備えられている演算増幅器の反転入力端子（−端子）と接続されているため、この演算増幅器の非反転入力端子（＋端子）と仮想短絡され、常に基準電位となる。すなわち、本実施形態では、第１検出電極４０、第２検出電極４２、第３検出電極４４および第４検出電極４６は常に同電位であり、電極間には電界は発生していない。

［変形例］
第３実施形態に係る物理量検出装置４００では、振動素子１００は、第１検出振動腕２３０及び第２検出振動腕２３２の断面がＨ型であったが、他の形状であってもよい。また、第１検出振動腕２３０及び第２検出振動腕２３２に形成される電極の配置も他の配置であってもよい。

例えば、図１４に示すように、第３実施形態の変形例１に係る物理量検出装置４００が備える振動素子１００では、第２検出振動腕２３２には、＋Ｘ軸方向を向く側面３において、第１主面２ａ側に形成された第１検出電極４０と第２主面２ｂ側に形成された第２検出電極４２とが設けられ、−Ｘ軸方向を向く側面３において、第１主面２ａ側に形成された第２検出電極４２と第２主面２ｂ側に形成された第１検出電極４０とが設けられている。また、＋Ｘ軸方向を向く側面３に設けられた第１検出電極４０と−Ｘ軸方向を向く側面３に設けられた第２検出電極４２は第２検出振動腕２３２を挟む位置に対向して設けられており、＋Ｘ軸方向を向く側面３に設けられた第２検出電極４２と−Ｘ軸方向を向く側面３に設けられた第１検出電極４０は第２検出振動腕２３２を挟む位置に対向して設けられている。さらに、−Ｘ軸方向を向く側面３に設けられた第２検出電極４２と第１検出電極４０との間には断面が矩形状の突起部が設けられている。

同様に、第１検出振動腕２３０には、＋Ｘ軸方向を向く側面３において、第１主面２ａ側に形成された第３検出電極４４と第２主面２ｂ側に形成された第４検出電極４６とが設けられ、−Ｘ軸方向を向く側面３において、第１主面２ａ側に形成された第４検出電極４６と第２主面２ｂ側に形成された第３検出電極４４とが設けられている。また、＋Ｘ軸方
向を向く側面３に設けられた第３検出電極４４と−Ｘ軸方向を向く側面３に設けられた第４検出電極４６は第１検出振動腕２３０を挟む位置に対向して設けられており、＋Ｘ軸方向を向く側面３に設けられた第４検出電極４６と−Ｘ軸方向を向く側面３に設けられた第３検出電極４４は第１検出振動腕２３０を挟む位置に対向して設けられている。さらに、−Ｘ軸方向を向く側面３に設けられた第４検出電極４６と第３検出電極４４との間には断面が矩形状の突起部が設けられている。

また、例えば、図１５に示すように、第３実施形態の変形例２に係る物理量検出装置４００が備える振動素子１００では、第２検出振動腕２３２はその断面が矩形状であり、第１主面２ａにおいて、＋Ｘ軸方向を向く側面３側に形成された第１検出電極４０と−Ｘ軸方向を向く側面３側に形成された第２検出電極４２とが設けられ、第２主面２ｂにおいて、＋Ｘ軸方向を向く側面３側に形成された第２検出電極４２と−Ｘ軸方向を向く側面３側に形成された第１検出電極４０とが設けられている。また、第１主面２ａに設けられた第１検出電極４０と第２主面２ｂに設けられた第２検出電極４２は第２検出振動腕２３２を挟む位置に対向して設けられており、第１主面２ａに設けられた第２検出電極４２と第２主面２ｂに設けられた第１検出電極４０は第２検出振動腕２３２を挟む位置に対向して設けられている。

同様に、第１検出振動腕２３０はその断面が矩形状であり、第１主面２ａにおいて、＋Ｘ軸方向を向く側面３側に形成された第３検出電極４４と−Ｘ軸方向を向く側面３側に形成された第４検出電極４６とが設けられ、第２主面２ｂにおいて、＋Ｘ軸方向を向く側面３側に形成された第４検出電極４６と−Ｘ軸方向を向く側面３側に形成された第３検出電極４４とが設けられている。また、第１主面２ａに設けられた第３検出電極４４と第２主面２ｂに設けられた第４検出電極４６は第１検出振動腕２３０を挟む位置に対向して設けられており、第１主面２ａに設けられた第４検出電極４６と第２主面２ｂに設けられた第３検出電極４４は第１検出振動腕２３０を挟む位置に対向して設けられている。

また、例えば、図１６に示すように、第３実施形態の変形例３に係る物理量検出装置４００が備える振動素子１００では、第２検出振動腕２３２はその断面が矩形状であり、＋Ｘ軸方向を向く側面３において、第１主面２ａ側に形成された第１検出電極４０と第２主面２ｂ側に形成された第２検出電極４２とが設けられ、−Ｘ軸方向を向く側面３において、第１主面２ａ側に形成された第２検出電極４２と第２主面２ｂ側に形成された第１検出電極４０とが設けられている。また、＋Ｘ軸方向を向く側面３に設けられた第１検出電極４０と−Ｘ軸方向を向く側面３に設けられた第２検出電極４２は第２検出振動腕２３２を挟む位置に対向して設けられており、＋Ｘ軸方向を向く側面３に設けられた第２検出電極４２と−Ｘ軸方向を向く側面３に設けられた第１検出電極４０は第２検出振動腕２３２を挟む位置に対向して設けられている。

同様に、第１検出振動腕２３０はその断面が矩形状であり、＋Ｘ軸方向を向く側面３において、第１主面２ａ側に形成された第３検出電極４４と第２主面２ｂ側に形成された第４検出電極４６とが設けられ、−Ｘ軸方向を向く側面３において、第１主面２ａ側に形成された第４検出電極４６と第２主面２ｂ側に形成された第３検出電極４４とが設けられている。また、＋Ｘ軸方向を向く側面３に設けられた第３検出電極４４と−Ｘ軸方向を向く側面３に設けられた第４検出電極４６は第１検出振動腕２３０を挟む位置に対向して設けられており、＋Ｘ軸方向を向く側面３に設けられた第４検出電極４６と−Ｘ軸方向を向く側面３に設けられた第３検出電極４４は第１検出振動腕２３０を挟む位置に対向して設けられている。

第３実施形態の変形例１〜変形例３に係る物理量検出装置４００でも、第１検出電極４０に発生する第１検出信号の電気的極性と第２検出電極４２に発生する第２検出信号の電
気的極性は逆であり、第３検出電極４４に発生する第３検出信号の電気的極性と第４検出電極４６に発生する第４検出信号の電気的極性は逆である。また、第１検出信号の電気的極性と第４検出信号の電気的極性は同じであり、第２検出信号の電気的極性と第３検出信号の電気的極性は同じである。従って、第３実施形態の変形例１〜変形例３に係る物理量検出装置４００も、従来の物理量検出装置と比較すると、振動素子１００の構造が同じであれば、振動素子１００が同じ角速度を検出した場合に検出回路４５０に入力される電荷量（電流量）が増加するため、角速度の検出感度が向上する。

１−４．第４実施形態
第４実施形態に係る物理量検出装置４００は、振動素子１００の構造が第１実施形態〜第３実施形態と異なる。なお、第４実施形態に係る物理量検出装置の機能ブロック図は、図１と同様であるため、その図示及び説明を省略する。

次に、第４実施形態に係る振動素子１００について、図面を参照しながら説明する。図１７は、第４実施形態に係る振動素子１００を模式的に示す平面図である。図１８は、第４実施形態に係る振動素子１００を模式的に示す、図１７のＡ−Ａ’線断面図であり、図１８には、便宜上、振動素子１００とチャージアンプ４５１，４５２との接続関係も図示している。なお、図１７は、振動素子１００を第１主面２ａ側から見た図であって、振動片１に形成された配線の図示を省略している。

以下、第４実施形態に係る振動素子１００において、上述した第１実施形態に係る振動素子１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

第４実施形態に係る振動素子１００では、図１７及び図１８に示すように、振動片１は、いわゆる三脚型の振動片である。

振動片１は、図１７及び図１８に示すように、基部１０と、駆動振動腕２２０，２２２と、検出振動腕２３０と、を有している。第１駆動振動腕２２０、第２駆動振動腕２２２および検出振動腕２３０は、Ｘ軸に沿って並んで配置され、基部１０からＹ軸に沿って延出している。

図１８に示すように、第４実施形態に係る物理量検出装置４００が備える振動素子１００では、検出振動腕２３０はその断面が矩形状であり、−Ｘ軸方向を向く側面３において、第１主面２ａ側に形成された第１検出電極４０と第２主面２ｂ側に形成された第２検出電極４２とが設けられ、＋Ｘ軸方向を向く側面３において、第１主面２ａ側に形成された第３検出電極４４と第２主面２ｂ側に形成された第４検出電極４６とが設けられている。また、−Ｘ軸方向を向く側面３に設けられた第１検出電極４０と＋Ｘ軸方向を向く側面３に設けられた第３検出電極４４は検出振動腕２３０を挟む位置に対向して設けられており、−Ｘ軸方向を向く側面３に設けられた第２検出電極４２と＋Ｘ軸方向を向く側面３に設けられた第４検出電極４６は検出振動腕２３０を挟む位置に対向して設けられている。

振動素子１００は、角速度が加わらない状態において、駆動振動腕２２０，２２２に設けられた駆動入力電極３０（図示を省略）に、所定の交流電圧が印加されると、ＸＹ平面内で互いに逆向きに屈曲運動する（駆動モード）。

駆動振動腕２２０，２２２がこのような駆動振動を行っている状態で、振動素子１００にＹ軸まわりの角速度が加わると、この角速度に応じたコリオリ力が働き、駆動振動腕２２０，２２２は、Ｚ軸方向に互いに逆向きに屈曲振動する。この屈曲振動に共振して検出振動腕２３０はＺ軸方向に屈曲振動する（検出モード）。この検出振動腕２３０の振動（
屈曲振動）により、第１検出電極４０、第２検出電極４２、第３検出電極４４および第４検出電極４６には、それぞれ、第１検出信号、第２検出信号、第３検出信号および第４検出信号が発生する。

この時、第１検出信号の電気的極性と第２検出信号の電気的極性は逆であり、第３検出信号の電気的極性と第４検出信号の電気的極性は逆である。また、第１検出信号の電気的極性と第４検出信号の電気的極性は同じであり、第２検出信号の電気的極性と第３検出信号の電気的極性は同じである。例えば、第１検出電極４０と第４検出電極４６に正の電荷δ＋が発生する時には第２検出電極４２と第３検出電極４４に負の電荷δ−が発生し、第１検出電極４０と第４検出電極４６に負の電荷δ−が発生する時には第２検出電極４２と第３検出電極４４に正の電荷δ＋が発生する。第１検出信号と第４検出信号は端子部６０ａから検出回路４５０に出力され、第２検出信号と第３検出信号は端子部６２ａから検出回路４５０に出力され、検出回路４５０は、これらの検出信号によってＹ軸まわりの角速度を求めることができる。

図１８に示すように、本実施形態に係る物理量検出装置４００では、振動素子１００の第１検出電極４０と第４検出電極４６とが接続されている端子部６０ａは、チャージアンプ４５１に備えられている演算増幅器の反転入力端子（−端子）と接続されているため、チャージアンプ４５１の入力信号は、第１検出信号と第４検出信号とを加算した信号である。第１検出信号と第４検出信号は電気的極性が同じ（同位相の）信号であるため、チャージアンプ４５１の入力信号の振幅は、第１検出信号の振幅と第４検出信号の振幅との和にほぼ等しくなる。

同様に、振動素子１００の第２検出電極４２と第３検出電極４４とが接続されている端子部６２ａは、チャージアンプ４５２に備えられている演算増幅器の反転入力端子（−端子）と接続されているため、チャージアンプ４５２の入力信号は、第２検出信号と第３検出信号とを加算した信号である。第２検出信号と第３検出信号は電気的極性が同じ（同位相の）信号であるため、チャージアンプ４５２の入力信号の振幅は、第２検出信号の振幅と第３検出信号の振幅との和にほぼ等しくなる。

そして、第１検出信号と第４検出信号との和信号（すなわち、チャージアンプ４５１の入力信号）と第２検出信号と第３検出信号との和信号（すなわち、チャージアンプ４５２の入力信号）とは、電気的極性が反対の（逆位相の）関係にある。従って、本実施形態に係る物理量検出装置４００によれば、第２検出電極４２と第４検出電極４６とに固定電位が供給され、かつ、チャージアンプ４５１に第１検出信号のみが入力され、チャージアンプ４５２に第３検出信号のみが入力される従来の物理量検出装置と比較すると、振動素子１００の構造が同じであれば、振動素子１００が同じ角速度を検出した場合に検出回路４５０に入力される電荷量（電流量）が増加するため、振動素子１００の素子感度（角速度の検出感度）が向上する。そのため、本実施形態によれば、高精度かつ高安定な物理量検出装置４００を実現することができる。逆に、振動素子１００が従来の振動素子と同じ素子感度でよければ、その分だけ離調周波数Δｆを高くすることが可能となるので、信頼性の高い物理量検出装置４００を実現することができる。

なお、本実施形態においても、第１検出電極４０と第４検出電極４６は、チャージアンプ４５１に備えられている演算増幅器の反転入力端子（−端子）と接続されているため、この演算増幅器の非反転入力端子（＋端子）と仮想短絡され、常に基準電位となる。同様に、第２検出電極４２と第３検出電極４４は、チャージアンプ４５２に備えられている演算増幅器の反転入力端子（−端子）と接続されているため、この演算増幅器の非反転入力端子（＋端子）と仮想短絡され、常に基準電位となる。すなわち、本実施形態では、第１検出電極４０、第２検出電極４２、第３検出電極４４および第４検出電極４６は常に同電
位であり、電極間には電界は発生していない。

１−５．第５実施形態
第５実施形態に係る物理量検出装置４００は、振動素子１００の構造が第１実施形態〜第４実施形態と異なる。なお、第５実施形態に係る物理量検出装置の機能ブロック図は、図１と同様であるため、その図示及び説明を省略する。

次に、第５実施形態に係る振動素子１００について、図面を参照しながら説明する。図１９は、第５実施形態に係る振動素子１００を模式的に示す平面図である。図２０は、第５実施形態に係る振動素子１００を模式的に示す、図１９のＡ−Ａ’線断面図であり、図２０には、便宜上、振動素子１００とチャージアンプ４５１，４５２との接続関係も図示している。なお、図１９は、振動素子１００を第１主面２ａ側から見た図であって、振動片１に形成された配線の図示を省略している。

以下、第５実施形態に係る振動素子１００において、上述した第１実施形態に係る振動素子１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

第５実施形態に係る振動素子１００では、図１９及び図２０に示すように、振動片１は、いわゆる音叉型の振動片である。

振動片１は、図１９及び図２０に示すように、基部１０と、駆動検出振動腕２６０，２６２と、を有している。第１駆動検出振動腕２６０および第２駆動検出振動腕２６２は、Ｘ軸に沿って並んで配置され、基部１０からＹ軸に沿って延出している。振動片１の材質は、例えば、シリコン（Ｓｉ）あるいはシリコン半導体などである。

図２０に示すように、第５実施形態に係る物理量検出装置４００が備える振動素子１００では、第１駆動検出振動腕２６０はその断面が矩形状であり、第１主面２ａにおいて、Ｘ軸に沿って固定電位配線７０に挟まれるように第２検出電極４２が設けられている。駆動入力電極３０と固定電位配線７０との間、駆動出力電極３２と固定電位配線７０との間、第１検出電極４０と第２検出電極４２との間には、それぞれ圧電膜８０が設けられている。圧電膜８０の材質は、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等である。

同様に、第２駆動検出振動腕２６２はその断面が矩形状であり、第１主面２ａにおいて、Ｘ軸に沿って固定電位配線７０に挟まれるように第４検出電極４６が設けられている。駆動出力電極３２と固定電位配線７０との間、駆動入力電極３０と固定電位配線７０との間、第３検出電極４４と第４検出電極４６との間には、それぞれ圧電膜８０が設けられている。

振動素子１００は、角速度が加わらない状態において、駆動検出振動腕２６０，２６２に設けられた駆動入力電極３０に、所定の交流電圧が印加されると、ＸＹ平面内で互いに逆向きに屈曲運動する（駆動モード）。

駆動検出振動腕２６０，２６２がこのような駆動振動を行っている状態で、振動素子１００にＹ軸まわりの角速度が加わると、この角速度に応じたコリオリ力が働き、駆動検出振動腕２６０，２６２は、Ｚ軸方向に互いに逆向きに屈曲振動する（検出モード）。この駆動検出振動腕２６０，２６２の振動（屈曲振動）により、第１検出電極４０、第２検出電極４２、第３検出電極４４および第４検出電極４６には、それぞれ、第１検出信号、第２検出信号、第３検出信号および第４検出信号が発生する。

この時、第１検出信号の電気的極性と第２検出信号の電気的極性は逆であり、第３検出信号の電気的極性と第４検出信号の電気的極性は逆である。また、第１検出信号の電気的極性と第４検出信号の電気的極性は同じであり、第２検出信号の電気的極性と第３検出信号の電気的極性は同じである。例えば、第１検出電極４０と第４検出電極４６に正の電荷δ＋が発生する時には第２検出電極４２と第３検出電極４４に負の電荷δ−が発生し、第１検出電極４０と第４検出電極４６に負の電荷δ−が発生する時には第２検出電極４２と第３検出電極４４に正の電荷δ＋が発生する。第１検出信号と第４検出信号は端子部６０ａから検出回路４５０に出力され、第２検出信号と第３検出信号は端子部６２ａから検出回路４５０に出力され、検出回路４５０は、これらの検出信号によってＹ軸まわりの角速度を求めることができる。

図２０に示すように、本実施形態に係る物理量検出装置４００では、振動素子１００の第１検出電極４０と第４検出電極４６とが接続されている端子部６０ａは、チャージアンプ４５１に備えられている演算増幅器の反転入力端子（−端子）と接続されているため、チャージアンプ４５１の入力信号は、第１検出信号と第４検出信号とを加算した信号である。第１検出信号と第４検出信号は電気的極性が同じ（同位相の）信号であるため、チャージアンプ４５１の入力信号の振幅は、第１検出信号の振幅と第４検出信号の振幅との和にほぼ等しくなる。

同様に、振動素子１００の第２検出電極４２と第３検出電極４４とが接続されている端子部６２ａは、チャージアンプ４５２に備えられている演算増幅器の反転入力端子（−端子）と接続されているため、チャージアンプ４５２の入力信号は、第２検出信号と第３検出信号とを加算した信号である。第２検出信号と第３検出信号は電気的極性が同じ（同位相の）信号であるため、チャージアンプ４５２の入力信号の振幅は、第２検出信号の振幅と第３検出信号の振幅との和にほぼ等しくなる。

そして、第１検出信号と第４検出信号との和信号（すなわち、チャージアンプ４５１の入力信号）と第２検出信号と第３検出信号との和信号（すなわち、チャージアンプ４５２の入力信号）とは、電気的極性が反対の（逆位相の）関係にある。従って、本実施形態に係る物理量検出装置４００によれば、第２検出電極４２と第４検出電極４６とに固定電位が供給され、かつ、チャージアンプ４５１に第１検出信号のみが入力され、チャージアンプ４５２に第３検出信号のみが入力される従来の物理量検出装置と比較すると、振動素子１００の構造が同じであれば、振動素子１００が同じ角速度を検出した場合に検出回路４５０に入力される電荷量（電流量）が増加するため、振動素子１００の素子感度（角速度の検出感度）が向上する。そのため、本実施形態によれば、高精度かつ高安定な物理量検出装置４００を実現することができる。逆に、振動素子１００が従来の振動素子と同じ素子感度でよければ、その分だけ離調周波数Δｆを高くすることが可能となるので、信頼性の高い物理量検出装置４００を実現することができる。

なお、本実施形態においても、第１検出電極４０と第４検出電極４６は、チャージアンプ４５１に備えられている演算増幅器の反転入力端子（−端子）と接続されているため、この演算増幅器の非反転入力端子（＋端子）と仮想短絡され、常に基準電位となる。同様に、第２検出電極４２と第３検出電極４４は、チャージアンプ４５２に備えられている演算増幅器の反転入力端子（−端子）と接続されているため、この演算増幅器の非反転入力端子（＋端子）と仮想短絡され、常に基準電位となる。すなわち、本実施形態では、第１検出電極４０、第２検出電極４２、第３検出電極４４および第４検出電極４６は常に同電位であり、電極間には電界は発生していない。

２．電子機器
次に、本実施形態に係る電子機器について、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る電子機器は、本発明に係る物理量検出装置を含む。以下では、本発明に係る物理量検出装置として、物理量検出装置４００を含む電子機器について、説明する。

図２１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２１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１１０８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、物理量検出装置４００が内蔵されている。

図２２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２２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１２０８が配置されている。

このような携帯電話機１２００には、物理量検出装置４００が内蔵されている。

図２３は、本実施形態に係る電子機器として、デジタルスチルカメラ１３００を模式的に示す斜視図である。なお、図２３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、デジタルスチルカメラ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。

デジタルスチルカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部１３１０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１３１０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。

撮影者が表示部１３１０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、このデジタルスチルカメラ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１４３０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１４４０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１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になってい
る。

このようなデジタルスチルカメラ１３００には、物理量検出装置４００が内蔵されている。

なお、物理量検出装置４００を備えた電子機器は、図２１に示すパーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）、図２２に示す携帯電話機、図２３に示すデジタルスチルカメラの他にも、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、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、ヘッドマウントディスプレイ、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などに適用することができる。

本実施形態に係る電子機器では、検出感度の高い物理量検出装置４００を含む。したがって、本実施形態に係る電子機器は、良好な特性を有することができる。

３．移動体
次に、本実施形態に係る移動体について、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る移動体は、本発明に係る物理量検出装置を含む。以下では、本発明に係る物理量検出装置として、物理量検出装置４００を含む移動体について、説明する。

図２４は、本実施形態に係る移動体として、自動車１５００を模式的に示す斜視図である。

自動車１５００には、物理量検出装置４００が内蔵されている。具体的には、図２４に示すように、自動車１５００の車体１５０２には、自動車１５００の角速度を検知する振動素子１００を内蔵してエンジンの出力を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１５０４が搭載されている。また、物理量検出装置４００は、他にも、車体姿勢制御ユニット、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Ｔｉｒｅ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、に広く適用することができる。

本実施形態に係る移動体では、検出感度の高い物理量検出装置４００を含む。したがって、本実施形態に係る移動体は、良好な特性を有することができる。

本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

例えば、上記各実施形態に係る物理量検出装置４００では、１つの検出振動腕あるいは１つの駆動検出振動腕に、第１検出電極４０、第２検出電極４２、第３検出電極４４および第４検出電極４６が設けられているが、その一部のみが設けられていてもよい。例えば、第３実施形態の変形例３を例に挙げると、図２５に示すように、第２検出振動腕２３２に第１検出電極４０と第２検出電極４２とが設けられ、第１検出振動腕２３０に第３検出電極４４と第４検出電極４６とが設けられていてもよいし、図２６に示すように、第１検出振動腕２３０に第１検出電極４０と第４検出電極４６とが設けられ、第２検出振動腕２
３２に第２検出電極４２と第３検出電極４４とが設けられていてもよい。

また、例えば、振動素子１００の振動片１は、ダブルＴ型、Ｈ型、三脚型、音叉型以外にも、例えば、くし歯型であってもよいし、三角柱、四角柱、円柱状等の形状の音片型であってもよい。

また、振動片１の材料としては、水晶（ＳｉＯ₂）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）等の圧電単結晶の圧電材料に限らず、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電セラミックスなどの圧電性材料を用いてもよい。

また、振動素子１００が検出する物理量は、角速度に限らず、角加速度、加速度、速度、力などであってもよい。すなわち、検出回路４５０あるいは物理量検出装置４００は、角速度に限らず、角加速度、加速度、速度、力などの大きさに応じた信号を出力するものであってもよい。

上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。

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、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及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又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。

１…振動片、２ａ…第１主面、２ｂ…第２主面、３…側面、５…幅広部、１０…基部、３０…駆動入力電極、３２…駆動出力電極、４０…第１検出電極、４２…第２検出電極、４４…第３検出電極、４６…第４検出電極、５０…駆動入力配線、５０ａ…端子部、５２…駆動出力配線、５２ａ…端子部、６０…第１検出配線、６０ａ…端子部、６２…第２検出配線、６２ａ…端子部、６４…第３検出配線、６４ａ…端子部、６６…第４検出配線、６６ａ…端子部、７０…固定電位配線、７０ａ…端子部、７２…固定電位配線、７２ａ…端子部、８０…圧電膜、１００…振動素子、２１０…第１連結腕、２１２…第２連結腕、２２０…第１駆動振動腕、２２２…第２駆動振動腕、２２４…第３駆動振動腕、２２６…第４駆動振動腕、２３０…第１検出振動腕、２３２…第２検出振動腕、２４０…第１支持部、２４２…第２支持部、２５０…第１梁部、２５２…第２梁部、２５４…第３梁部、２５６…第４梁部、２６０…第１駆動検出振動腕、２６２…第２駆動検出振動腕、４００…物理量検出装置、４４０…駆動回路、４４１…Ｉ／Ｖ変換回路、４４２…ＡＣ増幅回路、４４３…振幅調整回路、４５０…検出回路、４５１，４５２…チャージアンプ、４５３…差動増幅回路、４５４…ＡＣ増幅回路、４５５…同期検波回路、４５６…平滑回路、４５７…可変増幅回路、４５８…フィルター回路、１１００…パーソナルコンピューター、１１０２…キーボード、１１０４…本体部、１１０６…表示ユニット、１１０８…表示部、１２００…携帯電話機、１２０２…操作ボタン、１２０４…受話口、１２０６…送話口、１２０８…表示部、１３００…デジタルスチルカメラ、１３０２…ケース、１３０４…受光ユニット、１３０６…シャッターボタン、１３０８…メモリー、１３１０…表示部、１３１２…ビデオ信号出力端子、１３１４…入出力端子、１４３０…テレビモニター、１４４０…パーソナルコンピューター、１５００…自動車、１５０２…車体

Claims (7)

1. 物理量検出素子と、
   第１の電流・電圧変換部と、
   第２の電流・電圧変換部と、を含み、
   前記物理量検出素子は、
   基部と、
   前記基部に接続された複数の振動腕と、
   前記複数の振動腕のいずれかに設けられ、前記振動腕の振動に応じた第１検出信号、第２検出信号、第３検出信号及び第４検出信号をそれぞれ発生させる第１検出電極、第２検出電極、第３検出電極及び第４検出電極と、を含み、
   前記第１検出信号と前記第４検出信号とは電気的極性が同じであり、前記第２検出信号と前記第３検出信号とは電気的極性が同じであり、前記第１検出信号と前記第２検出信号とは電気的極性が反対であり、
   前記第１検出電極と前記第４検出電極とが前記第１の電流・電圧変換部に接続され、
   前記第２検出電極と前記第３検出電極とが前記第２の電流・電圧変換部に接続され、
   前記物理量検出素子は、
   前記基部から、第１軸に沿って互いに反対方向に延出する第１連結腕および第２連結腕を含み、
   第１の前記振動腕である第１駆動振動腕および第２の前記振動腕である第２駆動振動腕は、前記第１連結腕から、前記第１軸と直交する第２軸に沿って互いに反対方向に延出し、
   第３の前記振動腕である第３駆動振動腕および第４の前記振動腕である第４駆動振動腕は、前記第２連結腕から、前記第２軸に沿って互いに反対方向に延出し、
   第５の前記振動腕である第１検出振動腕および第６の前記振動腕である第２検出振動腕は、前記基部から、前記第２軸に沿って互いに反対方向に延出し、
   前記第１検出振動腕および前記第２検出振動腕は、
   主面に溝部が設けられ、側面には溝部が設けられておらず、前記主面および前記側面を含む断面がＨ型であり、
   前記第１検出電極は、前記第１検出振動腕の前記溝部に設けられ、
   前記第２検出電極は、前記第１検出振動腕の前記側面に設けられ、
   前記第３検出電極は、前記第２検出振動腕の前記溝部に設けられ、
   前記第４検出電極は、前記第２検出振動腕の前記側面に設けられている、物理量検出装置。
2. 物理量検出素子と、
   第１の電流・電圧変換部と、
   第２の電流・電圧変換部と、を含み、
   前記物理量検出素子は、
   基部と、
   前記基部に接続された複数の振動腕と、
   前記複数の振動腕のいずれかに設けられ、前記振動腕の振動に応じた第１検出信号、第２検出信号、第３検出信号及び第４検出信号をそれぞれ発生させる第１検出電極、第２検出電極、第３検出電極及び第４検出電極と、を含み、
   前記第１検出信号と前記第４検出信号とは電気的極性が同じであり、前記第２検出信号と前記第３検出信号とは電気的極性が同じであり、前記第１検出信号と前記第２検出信号とは電気的極性が反対であり、
   前記第１検出電極と前記第４検出電極とが前記第１の電流・電圧変換部に接続され、
   前記第２検出電極と前記第３検出電極とが前記第２の電流・電圧変換部に接続され、
   前記物理量検出素子は、
   第１の前記振動腕である第１駆動振動腕および第２の前記振動腕である第２駆動振動腕は、第１軸に沿って並んで配置され、前記基部から前記第１軸と直交する第２軸に沿って延出し、
   第３の前記振動腕である第１検出振動腕および第４の前記振動腕である第２検出振動腕は、前記第１軸に沿って並んで配置され、前記基部から前記第１駆動振動腕および前記第２駆動振動腕の延出方向と反対方向に延出し、
   前記第１検出振動腕および前記第２検出振動腕は、
   主面に溝部が設けられ、側面には溝部が設けられておらず、前記主面および前記側面を含む断面がＨ型であり、
   前記第１検出電極は、前記第１検出振動腕の前記溝部および前記第１検出振動腕の前記側面に設けられ、
   前記第２検出電極は、前記第１検出振動腕の前記溝部および前記第１検出振動腕の前記側面に設けられ、
   前記第３検出電極は、前記第２検出振動腕の前記溝部および前記第２検出振動腕の前記側面に設けられ、
   前記第４検出電極は、前記第２検出振動腕の前記溝部および前記第２検出振動腕の前記側面に設けられている、物理量検出装置。
3. 請求項１又は２において、
   前記複数の振動腕は、圧電部材を含み、
   前記第１検出電極と前記第２検出電極の間に前記圧電部材が設けられ、
   前記第３検出電極と前記第４検出電極の間に前記圧電部材が設けられている、物理量検出装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項において、
   前記物理量検出素子は、
   前記複数の振動腕のいずれかに設けられ、前記振動腕を振動させる信号が入力される駆動電極と、
   前記駆動電極と前記第１検出電極との間、前記駆動電極と前記第２検出電極との間、前記駆動電極と前記第３検出電極との間、及び前記駆動電極と前記第４検出電極との間の少
   なくとも１つの位置の前記基部に設けられ、固定された電位が入力される固定電位配線と、を含む、物理量検出装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項において、
   前記第１検出電極および前記第２検出電極は、１つの前記振動腕に設けられ、
   前記第３検出電極および前記第４検出電極は、他の１つの前記振動腕に設けられている、物理量検出装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の物理量検出装置を含む、電子機器。
7. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の物理量検出装置を含む、移動体。

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