JP6477100B2 - 角速度検出素子、角速度検出デバイス、電子機器および移動体 - Google Patents
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Description
本発明は、角速度検出素子、角速度検出デバイス、電子機器および移動体に関するものである。
従来から、角速度を検出するためのジャイロ素子として、特許文献１のようなジャイロ素子が知られている。特許文献１に記載のジャイロ素子は、基部と、基部からＹ軸の一方側に延出している一対の駆動腕と、基部からＹ軸の他方側に延出している一対の検出腕と、を有している。このジャイロ素子では、一対の駆動腕をＸ軸逆相モードで駆動させた状態で、Ｙ軸まわりの角速度が加わると、一対の検出腕に検出振動モードが励振され、この振動によって発生する信号（電荷）に基づいてＹ軸まわりの角速度を検出することができる。
ここで、ジャイロ素子の外形形状は、水晶基板をフォトリソグラフィー技法とエッチング技法を用いてパターニングすることで得るのが一般的である。具体的には、水晶基板の上面および下面に外形形状に対応したマスクを形成し、このマスクを介して水晶基板をエッチングすることで、ジャイロ素子の外形形状が得られる。しかしながら、このような方法では、上下のマスクがずれてしまい、駆動腕の断面形状が設計形状からずれてしまうという問題がある。ちなみに、この問題は、マスクを形成する装置の精度上、避けることが困難である。
マスクずれが生じたジャイロ素子では、駆動振動モードでＸ軸逆相モードにＺ軸同相モードの振動が結合してしまい、このＺ軸同相モードの振動によって、検出腕がＺ軸方向に不要に振動してしまい、この不要な振動によってノイズが発生してしまう。
このように、特許文献１のジャイロ素子では、検出腕の不要振動を抑えることが難しく、検出精度が低下するとい問題がある。
本発明の目的は、不要振動を低減し、検出精度の低下を低減することのできる角速度検出素子、角速度検出デバイス、電子機器および移動体を提供することにある。
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］
本適用例の角速度検出素子は、基部と、
前記基部に接続された少なくとも２つの駆動腕と、
前記２つの駆動腕を駆動振動モードで屈曲振動させている状態で加わる角速度を検出する検出部と、を有し、
前記２つの駆動腕は、前記駆動振動モードにおいて、前記基部の面内方向に同相で屈曲振動し、かつ、前記基部の厚さ方向に逆相で屈曲振動することを特徴とする。
本適用例の角速度検出素子は、基部と、
前記基部に接続された少なくとも２つの駆動腕と、
前記２つの駆動腕を駆動振動モードで屈曲振動させている状態で加わる角速度を検出する検出部と、を有し、
前記２つの駆動腕は、前記駆動振動モードにおいて、前記基部の面内方向に同相で屈曲振動し、かつ、前記基部の厚さ方向に逆相で屈曲振動することを特徴とする。
これにより、面外振動（不要振動）を抑制することができ、検出精度の低下を低減することのできる角速度検出素子となる。
［適用例２］
本適用例の角速度検出素子では、前記２つの駆動腕は、先端側に向かうに連れて離間するように傾斜していることが好ましい。
これにより、駆動腕同士の接触を低減することができる。
本適用例の角速度検出素子では、前記２つの駆動腕は、先端側に向かうに連れて離間するように傾斜していることが好ましい。
これにより、駆動腕同士の接触を低減することができる。
［適用例３］
本適用例の角速度検出素子では、前記検出部および前記２つの駆動腕を有する第１振動系および第２振動系を有し、
前記駆動振動モードでは、前記第１振動系の前記２つの駆動腕と、前記第２振動系の前記２つの駆動腕とが前記面内方向に逆相で屈曲振動することが好ましい。
本適用例の角速度検出素子では、前記検出部および前記２つの駆動腕を有する第１振動系および第２振動系を有し、
前記駆動振動モードでは、前記第１振動系の前記２つの駆動腕と、前記第２振動系の前記２つの駆動腕とが前記面内方向に逆相で屈曲振動することが好ましい。
これにより、面内方向の振動をキャンセルすることができ、振動漏れを低減することができる。
［適用例４］
本適用例の角速度検出素子では、前記第１振動系の前記第２振動系側の前記駆動腕と、前記第２振動系の前記第１振動系側の前記駆動腕は、前記駆動振動モードにおいて前記基部の厚さ方向に逆相で屈曲振動することが好ましい。
これにより、駆動腕同士の接触を低減することができる。
本適用例の角速度検出素子では、前記第１振動系の前記第２振動系側の前記駆動腕と、前記第２振動系の前記第１振動系側の前記駆動腕は、前記駆動振動モードにおいて前記基部の厚さ方向に逆相で屈曲振動することが好ましい。
これにより、駆動腕同士の接触を低減することができる。
［適用例５］
本適用例の角速度検出素子では、前記検出部は、前記基部と前記２つの駆動腕との間に配置されていることが好ましい。
これにより、駆動腕に加わるコリオリ力を検出部に効率的に伝えることができる。
本適用例の角速度検出素子では、前記検出部は、前記基部と前記２つの駆動腕との間に配置されていることが好ましい。
これにより、駆動腕に加わるコリオリ力を検出部に効率的に伝えることができる。
［適用例６］
本適用例の角速度検出素子では、前記検出部は、前記基部に対して前記駆動腕と反対側に配置されていることが好ましい。
本適用例の角速度検出素子では、前記検出部は、前記基部に対して前記駆動腕と反対側に配置されていることが好ましい。
これにより、検出部に駆動腕の振動が伝わり難くなり、角速度の検出精度がより向上する。
［適用例７］
本適用例の角速度検出デバイスは、上記適用例の角速度検出素子と、
前記角速度検出素子を収容するパッケージと、を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い角速度検出デバイスが得られる。
本適用例の角速度検出デバイスは、上記適用例の角速度検出素子と、
前記角速度検出素子を収容するパッケージと、を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い角速度検出デバイスが得られる。
［適用例８］
本適用例の電子機器は、上記適用例の角速度検出素子を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
本適用例の電子機器は、上記適用例の角速度検出素子を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
［適用例９］
本適用例の移動体は、上記適用例の角速度検出素子を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い移動体が得られる。
本適用例の移動体は、上記適用例の角速度検出素子を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い移動体が得られる。
以下、本発明の角速度検出素子、角速度検出デバイス、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
１．角速度検出素子
＜第１実施形態＞
図１は、本発明のジャイロ素子（角速度検出素子）の第１実施形態を示す平面図である。図２は、（ａ）が図１中のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）が図１中のＢ−Ｂ線断面図である。図３は、図１に示すジャイロ素子の駆動振動モードを示す図である。図４は、図１に示すジャイロ素子の製造時のマスクずれを説明する断面図である。図５は、（ａ）が駆動振動モードを示す模式図、（ｂ）が検出振動モードを示す模式図である。図６は、駆動腕の横断面形状の変形例を示す断面図である。なお、以下では、図１に示すように、互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸とする。また、説明の便宜上、＋Ｚ軸側を「上側」とも言い、−Ｚ軸側を「下側」とも言う。また、図３、図４および図５では、それぞれ、説明の便宜上、電極や質量調整膜の図示を省略している。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明のジャイロ素子（角速度検出素子）の第１実施形態を示す平面図である。図２は、（ａ）が図１中のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）が図１中のＢ−Ｂ線断面図である。図３は、図１に示すジャイロ素子の駆動振動モードを示す図である。図４は、図１に示すジャイロ素子の製造時のマスクずれを説明する断面図である。図５は、（ａ）が駆動振動モードを示す模式図、（ｂ）が検出振動モードを示す模式図である。図６は、駆動腕の横断面形状の変形例を示す断面図である。なお、以下では、図１に示すように、互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸とする。また、説明の便宜上、＋Ｚ軸側を「上側」とも言い、−Ｚ軸側を「下側」とも言う。また、図３、図４および図５では、それぞれ、説明の便宜上、電極や質量調整膜の図示を省略している。
図１に示すジャイロ素子（角速度検出素子）１は、Ｙ軸まわりの角速度ωｙを検出することのできるジャイロ素子である。このようなジャイロ素子１は、圧電基板２と、圧電基板２の表面に形成された各種電極３１、３２、３３、３４と、各種端子５１、５２、５３、５４と、質量調整膜４１と、を有している。
以下、ジャイロ素子１の構成について詳しく説明するが、以下では、角速度ωｙが加わっていない状態での振動モードを「駆動振動モード」とも言い、駆動振動モードで駆動している最中に加わった角速度ωｙによって励振される新たな振動モードを「検出振動モード」とも言う。
圧電基板２の構成材料としては、特に限定されず、例えば、水晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）、ランガサイト（Ｌａ３Ｇａ５ＳｉＯ１４）等の各種圧電体材料を用いることができる。ただし、これらの中でも、圧電基板２の構成材料としては、水晶を用いることが好ましい。水晶を用いることで、他の材料と比較して優れた周波数温度特性を有するジャイロ素子１が得られる。なお、以下では、圧電基板２を水晶で構成した場合について説明する。また、圧電基板２の厚さとしては、特に限定されず、例えば、５０μｍ〜２５０μｍ程度とすることができる。
図１に示すように、圧電基板２は、水晶の結晶軸であるＸ軸（電気軸）およびＹ軸（機械軸）で規定されるＸＹ平面に広がりを有し、Ｚ軸（光軸）方向に厚みを有する板状をなしている。すなわち、圧電基板２は、Ｚカット水晶板で構成されている。なお、本実施形態では、Ｚ軸が圧電基板２の厚さ方向と一致しているが、これに限定されず、常温近傍における周波数温度変化を小さくする観点から、Ｚ軸を圧電基板２の厚さ方向に対して若干（例えば、±１５°未満程度）傾けてもよい。
このような圧電基板２は、基部２１と、基部２１の＋Ｙ軸側に接続されている検出部２２と、検出部２２の＋Ｙ軸側の端部から＋Ｙ軸側へ延出している一対の駆動腕２３、２４と、を有している。
基部２１は、検出部２２および駆動腕２３、２４を支持する。また、基部２１は、ＸＹ平面に広がりを有し、Ｚ軸方向に厚さを有する平板状をなしている。そして、基部２１においてジャイロ素子１が対象物（例えば、後述するパッケージ８のベース８１）に固定される。また、基部２１の下面には駆動信号端子５１、駆動接地端子５２、検出信号端子５３および検出接地端子５４がＸ軸方向に並んで設けられている。
検出部２２は、ＸＹ平面に広がりを有し、Ｚ軸方向に厚さを有する平板状をなしている。また、検出部２２の幅（Ｘ軸方向の長さ）は、基部２１の幅（Ｘ軸方向の長さ）よりも狭くなっている。なお、検出部２２の幅は、特に限定されず、基部２１の幅と等しくてもよいし、基部２１よりも広くてもよい。また、本実施形態では、検出部２２と基部２１とを分けて説明しているが、別の言い方をすれば、「基部２１と検出部２２とをまとめて基部２１と言い、基部２１の先端部が検出部２２となっている」とも言える。
図２（ａ）に示すように、このような検出部２２の上面および下面にはそれぞれ検出信号電極３３および検出接地電極３４がＸ軸方向に並んで配置されている。上面では、検出接地電極３４が検出信号電極３３の−Ｘ軸側に位置し、下面では、検出接地電極３４が検出信号電極３３の＋Ｘ軸側に位置している。また、検出信号電極３３は、図示しない配線を介して検出信号端子５３に接続され、検出接地電極３４は、図示しない配線を介して検出接地端子５４に接続されている。なお、検出信号電極３３および検出接地電極３４は、検出部２２の上面および下面の少なくとも一方に設けられていればよい。
また、一対の駆動腕２３、２４は、Ｘ軸方向に並んで設けられ、互いに検出部２２から＋Ｙ軸側へ延出している。また、図２（ｂ）に示すように、これら駆動腕２３、２４の横断面形状は、略平行四辺形となっている。また、駆動腕２３、２４の横断面形状である平行四辺形は、互いに反対側へ傾いており、ＹＺ平面である面Ｆ１に対して対称となっている。
また、駆動腕２３、２４の先端部にはそれぞれ質量調整膜４１が設けられている。必要に応じて質量調整膜４１の一部を除去して駆動腕２３、２４の質量を変化させることで、駆動腕２３、２４の周波数を調整することができる。質量調整膜４１は、金属膜で構成され、例えば、駆動信号電極３１または駆動接地電極３２と一体的に形成することができる（ただし、図１では、便宜上、別体として図示している）。
また、駆動腕２３、２４には駆動信号電極３１および駆動接地電極３２が設けられている。駆動信号電極３１は、駆動腕２３、２４の両主面（上面および下面）に配置され、駆動接地電極３２は、駆動腕２３、２４の両側面に配置されている。また、駆動信号電極３１は、図示しない配線を介して駆動信号端子５１に接続され、駆動接地電極３２は、図示しない配線を介して駆動接地端子５２に接続されている。そのため、駆動信号端子５１および駆動接地端子５２を介して、駆動信号電極３１および駆動接地電極３２の間に所定周波数の交番電圧を印加することで、駆動腕２３、２４をＸ軸同相モードで屈曲振動させることができる。
ここで、前述したように、駆動腕２３、２４の横断面形状が平行四辺形であるため、駆動腕２３、２４のＸ軸方向の振動バランスが崩れ、駆動腕２３、２４は、駆動振動モードにおいてＺ軸方向の振動成分を含みながらＸ軸方向に振動する。また、駆動腕２３、２４の横断面形状である平行四辺形の傾きが逆であるため、駆動腕２３、２４に含まれるＺ軸方向の振動成分が互いに反対方向となる。
すなわち、駆動振動モードでは、図３に示すように、駆動腕２３、２４は、Ｘ軸同相モードでかつＺ軸逆相モードで振動する（基部２１の面内方向に同相で振動し、基部２１の厚さ方向に逆相で振動する）。このように、駆動振動モードにおいて、駆動腕２３、２４がＺ軸方向に逆相で振動することで、Ｚ軸方向の振動をキャンセル（相殺または緩和）することができ、駆動振動モード時における検出部２２のＺ軸方向への振動を低減（好ましくは防止）することができる。したがって、ノイズが低減され、高い検出精度を有するジャイロ素子１となる。
また、ジャイロ素子１によれば、図４（ａ）に示すように、製造時にＸ軸方向にマスクＭ１、Ｍ２がずれたとしても、図４（ｂ）に示すように、駆動腕２３、２４の横断面形状の平行四辺形の傾きが若干ずれるだけで、駆動振動モードにおいて駆動腕２３、２４がＺ軸逆相モードで振動する関係は維持される。したがって、ジャイロ素子１によれば、マスクずれが生じたとしても、上記の効果を発揮することができる。
ここで、マスクずれが生じたとしても、駆動腕２３、２４の横断面形状が逆の傾きの平行四辺形となるように、例えば、駆動腕２３、２４の下面と上面のＸ軸方向のずれ幅ｗを、通常動作の際に考えられる最大のマスクずれ量の１０倍以上とすることが好ましい。すなわち、マスクずれが最大で０．１μｍ発生するような機械であれば、ずれ幅ｗを１μｍ以上に設計しておけばよい。これにより、マスクずれの有無に関わらず、駆動振動モードにおいて駆動腕２３、２４をＺ軸逆相モードで振動させることができる。
なお、マスクずれによって、図４（ｂ）に示すように、駆動腕２３、２４の横断面形状の平行四辺形の傾きが互いにずれてしまうと、図４（ｃ）に示すように、駆動腕２３、２４間で、Ｚ軸方向の振幅がずれてしまう場合がある。このような場合は、駆動振動モードにおいて、Ｚ軸方向の振動成分が十分にキャンセルされず、上述した効果が低減するおそれがある。そのため、駆動腕２３、２４のＺ軸方向の振幅をほぼ等しく揃えるのが好ましい。
振幅を揃える方法としては、例えば、駆動腕２３、２４の少なくとも一方の質量を調整する方法がある。以下、図４（ｃ）に示すように、駆動腕２４のＺ軸方向の振幅が、駆動腕２３のＺ軸方向の振幅よりも大きい場合について代表して説明する。第１の方法として、駆動腕２４の先端部に設けられている質量調整膜４１の一部をレーザー照射等により除去し、駆動腕２４の質量を減らすことで、駆動腕２４のＺ軸方向の振幅を小さくする方法がある。第２の方法として、駆動腕２３の先端部に設けられている質量調整膜４１上に錘を配置し、駆動腕２３の質量を増やすことで、駆動腕２３のＺ軸方向の振幅を大きくする方法がある。このような方法によれば、比較的簡単に、駆動腕２３、２４のＺ軸方向の振幅を揃えることができる。
以上、ジャイロ素子１の構成について詳しく説明した。
以上、ジャイロ素子１の構成について詳しく説明した。
次に、ジャイロ素子１の駆動について説明する。まず、図５（ａ）に示すように、駆動腕２３、２４を駆動振動モードで振動させる。この状態では、前述したように、駆動腕２３、２４のＺ軸方向の振動がキャンセルされているため、検出部２２は、Ｚ軸方向にほとんど振動しない。そのため、検出信号電極３３および検出接地電極３４の間に電荷がほとんど発生せず、検出信号電極３３および検出接地電極３４の間から取り出される検出信号ＳＳは、ほぼ０（ゼロ）である。
このような駆動振動モードで振動している状態で、ジャイロ素子１にＹ軸まわりの角速度ωｙが加わると、コリオリの力が働いて、図５（ｂ）に示すように、検出振動モードが新たに励振され、駆動腕２３、２４がＺ軸同相モードで振動する。このような検出振動モードが励振されると、それに伴って検出部２２がＺ軸方向に振動し、この振動によって検出信号電極３３および検出接地電極３４の間に電荷が発生する。そして、検出信号電極３３および検出接地電極３４の間に発生した電荷を検出信号ＳＳとして取り出し、この検出信号の大きさに基づいて角速度ωｙが求められる。
このようなジャイロ素子１によれば、駆動振動モード時の駆動腕２３、２４のＺ軸方向の振動をキャンセルすることができるため、駆動振動モード時の検出部２２の不要振動を抑制することができる。そのため、ノイズが低減され、高い検出精度を有するジャイロ素子１となる。また、前述したように、製造時のマスクずれが起こったとしても駆動振動モードにおいて、駆動腕２３、２４をＺ軸逆相モードで振動させることができるので、上述した効果をより確実に発揮することができる。
特に、本実施形態では、検出部２２が基部２１と駆動腕２３、２４の間に位置しているため、駆動腕２３、２４のＺ軸方向の振動をより効率的に検出部２２に伝達することができる。そのため、角速度の検出精度がより向上する。
以上、第１実施形態のジャイロ素子１について説明した。なお、本実施形態では、駆動振動モードにおいて、駆動腕２３、２４をＸ軸同相かつＺ軸逆相で振動させるために、駆動腕２３、２４の横断面形状を平行四辺形としているが、駆動腕２３、２４の横断面形状としては、上記のような振動を行うことができれば、これに限定されず、例えば、図６（ａ）〜（ｃ）に示すような横断面形状であってもよい。
また、本実施形態のジャイロ素子１では、駆動腕２３、２４の先端部にハンマーヘッド（幅広の錘部）を設けていないが、駆動腕２３、２４の先端部にハンマーヘッドを設けてもよい。これにより、駆動腕２３、２４の先端の質量効果が増大し、駆動振動モードの周波数が同じであれば、ハンマーヘッドを設けていない場合と比較して、駆動腕２３、２４の全長を短くすることができる。また、駆動腕２３、２４の全長が同じであれば、駆動周波数を低くすることができる。
＜第２実施形態＞
図７は、本発明のジャイロ素子（角速度検出素子）の第２実施形態を示す平面図である。
図７は、本発明のジャイロ素子（角速度検出素子）の第２実施形態を示す平面図である。
以下、第２実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第２実施形態は、一対の駆動腕の延在方向が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、図７では、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。
図７に示すように、本実施形態のジャイロ素子１では、Ｚ軸方向から見た平面視で、駆動腕２３、２４が、互いの離間距離（Ｘ軸方向の離間距離）が先端側へ向けて漸増するように、Ｙ軸に対して傾斜した方向に延在している。なお、圧電基板２が水晶（六方晶）で構成されているため、Ｙ軸に対する駆動腕２３、２４の傾斜角θ１は、それぞれ、３０°程度とすることが好ましい。これにより、駆動腕２３、２４の延在方向を水晶の分極方向にほぼ一致させることができ、優れた振動特性を有するジャイロ素子１となる。また、振動時の駆動腕２３、２４同士の接触を低減することもでき、ジャイロ素子１の破損を低減することもできる。
このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
＜第３実施形態＞
図８は、本発明のジャイロ素子（角速度検出素子）の第３実施形態を示す平面図である。図９は、（ａ）が図８中のＣ−Ｃ線断面図、（ｂ）がＤ−Ｄ線断面図である。図１０は、図８に示すジャイロ素子の駆動振動モードを示す図である。図１１は、（ａ）が駆動振動モードを示す模式図、（ｂ）が検出振動モードを示す模式図である。
図８は、本発明のジャイロ素子（角速度検出素子）の第３実施形態を示す平面図である。図９は、（ａ）が図８中のＣ−Ｃ線断面図、（ｂ）がＤ−Ｄ線断面図である。図１０は、図８に示すジャイロ素子の駆動振動モードを示す図である。図１１は、（ａ）が駆動振動モードを示す模式図、（ｂ）が検出振動モードを示す模式図である。
以下、第３実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第３実施形態は、検出部および駆動腕からなる振動系が２組設けられていること以外は、前述した第１実施形態と同様である。
図８に示すように、本実施形態のジャイロ素子１の圧電基板２は、基部２１と、基部２１の＋Ｙ軸側に接続され、間に空隙（隙間）を形成するようにＸ軸方向に離間して配置された一対の検出部２２Ａ、２２Ｂと、検出部２２Ａから＋Ｙ軸側へ延出する一対の駆動腕２３Ａ、２４Ａと、検出部２２Ｂから＋Ｙ軸側へ延出する一対の駆動腕２３Ｂ、２４Ｂとを有している。このような構成では、検出部２２Ａと駆動腕２３Ａ、２４Ａとで第１振動系２０Ａを構成し、検出部２２Ｂと駆動腕２３Ｂ、２４Ｂとで第２振動系２０Ｂを構成している。
また、図９（ａ）に示すように、検出部２２Ａの上面および下面にはそれぞれ検出信号電極３３および検出接地電極３４がＸ軸方向に並んで配置されている。検出部２２Ａの上面では、検出接地電極３４が検出信号電極３３の−Ｘ軸側に位置し、下面では、検出接地電極３４が検出信号電極＋Ｘ軸側に位置している。同様に、検出部２２Ｂの上面および下面にもそれぞれ検出信号電極３３および検出接地電極３４がＸ軸方向に並んで配置されている。検出部２２Ｂの上面では、検出接地電極３４が検出信号電極３３の＋Ｘ軸側に位置し、下面では、検出接地電極３４が検出信号電極−Ｘ軸側に位置している。これら検出信号電極３３は、図示しない配線を介して検出信号端子５３に接続され、検出接地電極３４は、図示しない配線を介して検出接地端子５４に接続されている。
また、図９（ｂ）に示すように、駆動腕２３Ａ、２４Ａ、２３Ｂ、２４Ｂの横断面形状は、それぞれ、略平行四辺形となっている。また、駆動腕２３Ａ、２３Ｂの横断面形状である平行四辺形は、傾きが同じであり、駆動腕２４Ａ、２４Ｂの横断面形状である平行四辺形は、傾きが同じであり、かつ、駆動腕２３Ａ、２３Ｂとは傾きが逆である。
また、駆動腕２３Ａ、２４Ａ、２３Ｂ、２４Ｂには駆動信号電極３１および駆動接地電極３２が設けられている。駆動信号電極３１は、駆動腕２３Ａ、２４Ａの両主面および駆動腕２３Ｂ、２４Ｂの両側面に配置され、駆動接地電極３２は、駆動腕２３Ａ、２４Ａの両側面および駆動腕２３Ｂ、２４Ｂの両主面に配置されている。これら駆動信号電極３１は、図示しない配線を介して駆動信号端子５１に接続され、駆動接地電極３２は、図示しない配線を介して駆動接地端子５２に接続されている。
このような構成のジャイロ素子１は、図１０に示す駆動振動モードで振動する。具体的には、駆動腕２３Ａ、２４ＡがＸ軸同相モードで振動し、駆動腕２３Ｂ、２４ＢがＸ軸同相モードでかつ駆動腕２３Ａ、２４ＡとはＸ軸逆相モードで振動する。また、このようなＸ軸方向の振動に結合して、駆動腕２３Ａ、２４ＢがＺ軸同相モードで振動し、駆動腕２４Ａ、２３ＢがＺ軸同相モードでかつ駆動腕２３Ａ、２４ＢとはＺ軸逆相モードで振動する。
図１１（ａ）に示すように、ジャイロ素子１を駆動振動モードで駆動させている状態では、駆動腕２３Ａ、２４Ａと駆動腕２３Ｂ、２４ＢとのＸ軸方向の振動がキャンセルされるため、振動漏れが低減される。また、ジャイロ素子１を駆動振動モードで駆動させている状態では、駆動腕２３Ａ、２４ＡのＺ軸方向の振動がキャンセルされ、検出部２２ＡはＺ軸方向にほとんど振動しない。同様に、駆動腕２３Ｂ、２４ＢのＺ軸方向の振動がキャンセルされているため、検出部２２ＢもＺ軸方向にほとんど振動しない。そのため、検出信号端子５３および検出接地端子５４の間から取り出される検出信号ＳＳは、ほぼ０（ゼロ）である。
駆動振動モードの状態で、ジャイロ素子１にＹ軸まわりの角速度ωｙが加わると、コリオリの力が働いて、図１１（ｂ）に示す検出振動モードが新たに励振される。具体的には、駆動腕２３Ａ、２４ＡがＺ軸同相モードで振動し、駆動腕２３Ｂ、２４ＢがＺ軸同相モードでかつ駆動腕２３Ａ、２４ＡとはＺ軸逆相モードで振動する。また、このような駆動腕２３Ａ、２４Ａ、２３Ｂ、２４Ｂの振動に伴って、検出部２２Ａ、２２ＢがＺ軸逆相モードで振動する。そのため、検出部２２Ａ、２２Ｂから同位相の電荷が発生し、これら電荷を足し合せてなる検出信号ＳＳが検出信号端子５３と検出接地端子５４の間から取り出される。そして、この検出信号ＳＳに基づいて角速度ωｙが求められる。
このように、本実施形態では、検出部２２Ａ、２２Ｂからの電荷によって検出信号ＳＳを第１実施形態と比較してほぼ倍増させることができるので、より検出精度の高いジャイロ素子１となる。また、本実施形態によれば、駆動振動モード時および検出振動モード時において、駆動腕２３Ａ、２４Ａ、２３Ｂ、２４Ｂおよび検出部２２Ａ、２２ＢのＸ軸方向およびＺ軸方向の振動をキャンセルすることができるため、ジャイロ素子１の振動漏れを低減でき、さらに、検出精度が向上する。
このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
＜第４実施形態＞
図１２は、本発明のジャイロ素子（角速度検出素子）の第４実施形態を示す断面図である。図１３は、図１２に示すジャイロ素子の駆動振動モードを示す図である。
図１２は、本発明のジャイロ素子（角速度検出素子）の第４実施形態を示す断面図である。図１３は、図１２に示すジャイロ素子の駆動振動モードを示す図である。
以下、第４実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第４実施形態は、駆動腕の断面形状が異なること以外は、前述した第３実施形態と同様である。なお、図１２および図１３では、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。
図１２に示すように、本実施形態のジャイロ素子１では、駆動腕２３Ｂ、２４Ｂの横断面形状が、第３実施形態に対して上下反転している。このような構成とすると、ジャイロ素子１は、図１３に示す駆動振動モードで振動する。具体的には、駆動腕２３Ａ、２４ＡがＸ軸同相モードで振動し、駆動腕２３Ｂ、２４ＢがＸ軸同相モードでかつ駆動腕２３Ａ、２４ＡとはＸ軸逆相モードで振動する。また、このようなＸ軸方向への振動に結合して、駆動腕２３Ａ、２３ＢがＺ軸同相モードで振動し、駆動腕２４Ａ、２４ＢがＺ軸同相モードでかつ駆動腕２３Ａ、２３ＢとはＺ軸逆相モードで振動する。このような振動によれば、駆動腕２３Ａ（第１振動系２０Ａの第２振動系２０Ｂ側の駆動腕）と駆動腕２４Ｂ（第２振動系２０Ｂの第１振動系２０Ａ側の駆動腕）同士が接近する際、これらをＺ軸方向の反対側へずらすことができる。そのため、駆動腕２３Ａ、２４Ｂが接触し難くなり、ジャイロ素子１の損傷を低減することができる。また、その分、検出部２２Ａ、２２Ｂを近づけることができるので、ジャイロ素子１の小型化を図ることができる。
このような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
＜第５実施形態＞
図１４は、本発明のジャイロ素子（角速度検出素子）の第５実施形態を示す平面図である。図１５は、（ａ）が図１４中のＥ−Ｅ線断面図、（ｂ）が図１４中のＦ−Ｆ線断面図である。図１６は、（ａ）が駆動振動モードを示す模式図、（ｂ）が検出振動モードを示す模式図である。
図１４は、本発明のジャイロ素子（角速度検出素子）の第５実施形態を示す平面図である。図１５は、（ａ）が図１４中のＥ−Ｅ線断面図、（ｂ）が図１４中のＦ−Ｆ線断面図である。図１６は、（ａ）が駆動振動モードを示す模式図、（ｂ）が検出振動モードを示す模式図である。
以下、第５実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第５実施形態は、検出部の位置が異なること以外は、前述した第３実施形態と同様である。なお、図１４ないし図１６では、それぞれ、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。
図１４に示すように、本実施形態のジャイロ素子１では、基部２１から＋Ｙ軸側に向けて駆動腕２３Ａ、２４Ａ、２３Ｂ、２４Ｂが延出し、基部２１から−Ｙ軸側に向けて腕状の検出部２２Ａ、２２Ｂが延出している。すなわち、検出部２２Ａ、２２Ｂは、基部２１に対して駆動腕２３Ａ、２４Ａ、２３Ｂ、２４Ｂと反対側に位置している。これにより、駆動腕２３Ａ、２４Ａ、２３Ｂ、２４Ｂの振動が検出部２２Ａ、２２Ｂに伝わり難くなり、角速度ωｙの検出精度が向上する。
また、検出部２２Ａは、駆動腕２３Ａ、２４Ａの間に位置し、検出部２２Ｂは、駆動腕２３Ｂ、２４Ｂの間に位置している。また、検出部２２Ａ、２２Ｂは、Ｙ軸方向に延びた長尺な腕状となっている。
図１５（ａ）に示すように、検出部２２Ａの上面および下面にはそれぞれ検出信号電極３３および検出接地電極３４がＸ軸方向に並んで配置されている。検出部２２Ａの上面では検出接地電極３４が検出信号電極３３の−Ｘ軸側に位置し、下面では検出接地電極３４が検出信号電極＋Ｘ軸側に位置している。
同様に、検出部２２Ｂの上面および下面にもそれぞれ検出信号電極３３および検出接地電極３４がＸ軸方向に並んで配置されている。検出部２２Ｂの上面では検出接地電極３４が検出信号電極３３の＋Ｘ軸側に位置し、下面では検出接地電極３４が検出信号電極−Ｘ軸側に位置している。これら検出信号電極３３は、それぞれ、図示しない配線を介して検出信号端子５３に接続され、検出接地電極３４は、それぞれ、図示しない配線を介して検出接地端子５４に接続されている。
また、図１５（ｂ）に示すように、駆動腕２３Ａ、２４Ａ、２３Ｂ、２４Ｂには駆動信号電極３１および駆動接地電極３２が設けられている。駆動信号電極３１は、駆動腕２３Ａ、２４Ａの両主面および駆動腕２３Ｂ、２４Ｂの両側面に配置され、駆動接地電極３２は、駆動腕２３Ａ、２４Ａの両側面および駆動腕２３Ｂ、２４Ｂの両主面に配置されている。これら駆動信号電極３１は、それぞれ、図示しない配線を介して駆動信号端子５１に接続されており、駆動接地電極３２は、それぞれ、図示しない配線を介して駆動接地端子５２に接続されている。
このようなジャイロ素子１は、図１６（ａ）に示す駆動振動モードで振動する。具体的には、駆動腕２３Ａ、２４ＡがＸ軸同相モードで振動し、駆動腕２３Ｂ、２４ＢがＸ軸同相モードでかつ駆動腕２３Ａ、２４ＡとＸ軸逆相モードで振動する。また、このようなＸ軸方向の振動に結合して、駆動腕２３Ａ、２４ＢがＺ軸同相モードで振動し、駆動腕２４Ａ、２３ＢがＺ軸同相モードでかつ駆動腕２３Ａ、２４ＢとはＺ軸逆相モードで振動する。
ジャイロ素子１を駆動振動モードで振動させている状態では、駆動腕２３Ａ、２４Ａ、２３Ｂ、２４ＢのＺ軸方向の振動がキャンセルされているため、検出部２２Ａ、２２Ｂは、共にＺ軸方向にほとんど振動しない。そのため、検出信号端子５３および検出接地端子５４の間から取り出される検出信号は、ほぼ０（ゼロ）である。
駆動振動モードの状態で、ジャイロ素子１にＹ軸まわりの角速度ωｙが加わると、コリオリの力が働いて、図１６（ｂ）に示す検出振動モードが新たに励振される。具体的には、駆動腕２３Ａ、２４ＡがＺ軸同相モードで振動し、駆動腕２３Ｂ、２４ＢがＺ軸同相モードでかつ駆動腕２３Ａ、２４ＡとはＺ軸逆相モードで振動する。また、このような駆動腕２３Ａ、２４Ａ、２３Ｂ、２４Ｂの振動に伴って、検出部２２Ａ、２２ＢがＺ軸逆相モードで振動する。そのため、検出部２２Ａ、２２Ｂから同位相の電荷が発生し、これら電荷を足し合せてなる検出信号ＳＳが検出信号端子５３と検出接地端子５４の間から取り出される。そして、この検出信号ＳＳに基づいて角速度ωｙが求められる。
このように、本実施形態では、検出部２２Ａ、２２Ｂからの電荷によって検出信号ＳＳを第１実施形態と比較してほぼ倍増させることができるので、より検出精度の高いジャイロ素子１となる。また、本実施形態によれば、駆動振動モード時および検出振動モード時において、駆動腕２３Ａ、２４Ａ、２３Ｂ、２４Ｂおよび検出部２２Ａ、２２ＢのＸ軸方向およびＺ軸方向の振動をキャンセルすることができるため、ジャイロ素子１の振動漏れを低減でき、さらに、検出精度が向上する。
このような第５実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
＜第６実施形態＞
図１７は、本発明のジャイロ素子（角速度検出素子）の第６実施形態を示す平面図である。図１８は、（ａ）が図１７中のＧ−Ｇ線断面図、（ｂ）が図１７中のＨ−Ｈ線断面図である。図１９は、図１７に示すジャイロ素子の駆動振動モードを示す図である。図２０は、（ａ）が駆動振動モードを示す模式図、（ｂ）が検出振動モードを示す模式図である。
図１７は、本発明のジャイロ素子（角速度検出素子）の第６実施形態を示す平面図である。図１８は、（ａ）が図１７中のＧ−Ｇ線断面図、（ｂ）が図１７中のＨ−Ｈ線断面図である。図１９は、図１７に示すジャイロ素子の駆動振動モードを示す図である。図２０は、（ａ）が駆動振動モードを示す模式図、（ｂ）が検出振動モードを示す模式図である。
以下、第６実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第６実施形態は、検出部および駆動腕の位置が異なること以外は、前述した第３実施形態と同様である。なお、図１７ないし図２０では、それぞれ、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。
図１７に示すように、本実施形態のジャイロ素子１では、基部２１の−Ｘ軸側の端部からＹ軸方向両側に向けて駆動腕２３Ａ、２４Ａが延出しており、基部２１の＋Ｘ軸側の端部からＹ軸方向両側に向けて駆動腕２３Ｂ、２４Ｂが延出している。これらのうち、駆動腕２３Ａ、２３Ｂが＋Ｙ軸側へ延出し、駆動腕２４Ａ、２４Ｂが−Ｙ軸側に延出している。また、駆動腕２３Ａ、２４Ａと駆動腕２３Ｂ、２４Ｂは、ＹＺ平面に対して対称的に設けられており、駆動腕２３Ａ、２３Ｂと駆動腕２４Ａ、２４Ｂは、基部２１に対して対称的に設けられている。
また、検出部２２Ａは、基部２１からＹ軸方向両側に向けて延出する一対の検出腕２２１Ａ、２２２Ａを有し、検出部２２Ｂは、基部２１からＹ軸方向両側に向けて延出する一対の検出腕２２１Ｂ、２２２Ｂを有している。これらのうち、検出腕２２１Ａ、２２１Ｂが＋Ｙ軸側に延出しており、駆動腕２３Ａ、２３Ｂの間に位置している。また、検出腕２２２Ａ、２２２Ｂが−Ｙ軸側に延出しており、駆動腕２４Ａ、２４Ｂの間に位置している。また、検出部２２Ａ、２２Ｂは、ＹＺ平面に対して対称的に設けられている。
図１８に示すように、検出腕２２１Ａ、２２２Ａの上面および下面にはそれぞれ検出信号電極３３および検出接地電極３４がＸ軸方向に並んで配置されている。検出腕２２１Ａ、２２２Ａの上面では検出接地電極３４が検出信号電極３３の−Ｘ軸側に位置し、下面では検出接地電極３４が検出信号電極＋Ｘ軸側に位置している。
同様に、検出腕２２１Ｂ、２２２Ｂの上面および下面にはそれぞれ検出信号電極３３および検出接地電極３４がＸ軸方向に並んで配置されている。検出腕２２１Ｂ、２２２Ｂの上面では検出接地電極３４が検出信号電極３３の＋Ｘ軸側に位置し、下面では検出接地電極３４が検出信号電極−Ｘ軸側に位置している。
これら検出信号電極３３は、それぞれ、図示しない配線を介して検出信号端子５３に接続され、検出接地電極３４は、それぞれ、図示しない配線を介して検出接地端子５４に接続されている。
また、図１８に示すように、駆動腕２３Ａ、２４Ａ、２３Ｂ、２４Ｂには駆動信号電極３１および駆動接地電極３２が設けられている。駆動信号電極３１は、駆動腕２３Ａ、２４Ａの両主面および駆動腕２３Ｂ、２４Ｂの両側面に配置され、駆動接地電極３２は、駆動腕２３Ａ、２４Ａの両側面および駆動腕２３Ｂ、２４Ｂの両主面に配置されている。これら駆動信号電極３１は、それぞれ、図示しない配線を介して駆動信号端子５１に接続されており、駆動接地電極３２は、それぞれ、図示しない配線を介して駆動接地端子５２に接続されている。
このようなジャイロ素子１は、図１９および図２０（ａ）に示す駆動振動モードで振動する。具体的には、駆動腕２３Ａ、２４ＡがＸ軸同相モードで振動し、駆動腕２３Ｂ、２４ＢがＸ軸同相モードでかつ駆動腕２３Ａ、２４ＡとＸ軸逆相モードで振動する。また、このようなＸ軸方向の振動に結合して、駆動腕２３Ａ、２４ＢがＺ軸同相モードで振動し、駆動腕２４Ａ、２３ＢがＺ軸同相モードでかつ駆動腕２３Ａ、２４ＢとはＺ軸逆相モードで振動する。ジャイロ素子１を駆動振動モードで振動させている状態では、駆動腕２３Ａ、２４Ａ、２３Ｂ、２４ＢのＺ軸方向の振動がキャンセルされているため、検出腕２２１Ａ、２２２Ａ、２２１Ｂ、２２２Ｂは、それぞれＺ軸方向にほとんど振動しない。そのため、検出信号端子５３および検出接地端子５４の間から取り出される検出信号は、ほぼ０（ゼロ）である。
駆動振動モードの状態で、ジャイロ素子１にＹ軸まわりの角速度ωｙが加わると、コリオリの力が働いて、図２０（ｂ）に示す検出振動モードが新たに励振される。具体的には、駆動腕２３Ａ、２４ＡがＺ軸同相モードで振動し、駆動腕２３Ｂ、２４ＢがＺ軸同相モードでかつ駆動腕２３Ａ、２４ＡとはＺ軸逆相モードで振動する。また、このような駆動腕２３Ａ、２４Ａ、２３Ｂ、２４Ｂの振動に伴って、検出腕２２１Ａ、２２２ＡがＺ軸同相モードで振動し、検出腕２２１Ｂ、２２２ＢがＺ軸同相モードでかつ検出腕２２１Ａ、２２２ＡとはＺ軸逆相モードで振動する。そのため、検出腕２２１Ａ、２２２Ａ、２２１Ｂ、２２２Ｂから同位相の電荷が発生し、これら電荷を足し合せてなる検出信号ＳＳが検出信号端子５３と検出接地端子５４の間から取り出される。そして、この検出信号ＳＳに基づいて角速度ωｙが求められる。
このように、本実施形態では、検出腕２２１Ａ、２２２Ａ、２２１Ｂ、２２２Ｂからの電荷によって検出信号ＳＳを第１実施形態と比較してほぼ４倍増させることができるので、より検出精度の高いジャイロ素子１となる。また、本実施形態によれば、駆動振動モード時および検出振動モード時において、駆動腕２３Ａ、２４Ａ、２３Ｂ、２４Ｂおよび検出腕２２１Ａ、２２２Ａ、２２１Ｂ、２２２ＢのＸ軸方向およびＺ軸方向の振動をキャンセルすることができるため、ジャイロ素子１の振動漏れを低減でき、さらに、検出精度が向上する。
このような第６実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
２．角速度検出デバイス
次に、ジャイロ素子１を用いた角速度検出デバイスについて説明する。
次に、ジャイロ素子１を用いた角速度検出デバイスについて説明する。
図２１は、本発明の角速度検出デバイスの好適な実施形態を示す図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）中のＩ−Ｉ線断面図である。
図２１に示すように、角速度検出デバイス１０は、ジャイロ素子１と、ジャイロ素子１を収容するパッケージ８と、を有している。
パッケージ８は、凹部８１１を有する箱状のベース８１と、凹部８１１の開口を塞いでベース８１に接合された板状のリッド８２とを有している。そして、凹部８１１がリッド８２によって塞がれることにより形成された収容空間にジャイロ素子１が収納されている。収容空間は、減圧（真空）状態となっていてもよいし、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入されていてもよい。
ベース８１の構成材料としては、特に限定されないが、酸化アルミニウム等の各種セラミックスや、各種ガラス材料を用いることができる。また、リッド８２の構成材料としては、特に限定されないが、ベース８１の構成材料と線膨張係数が近似する部材であると良い。例えば、ベース８１の構成材料を前述のようなセラミックスとした場合には、コバール等の合金とするのが好ましい。なお、ベース８１とリッド８２の接合方法は、特に限定されず、例えば、接着材やろう材を介して接合することができる。
また、凹部８１１の底面には、接続端子８３１、８３２、８３３、８３４が形成されている。これら接続端子８３１〜８３４は、それぞれ、ベース８１に形成された図示しない貫通電極（ビア）等によって、ベース８１の下面（パッケージ８の外周面）に引き出されている。
ジャイロ素子１は、基部２１が導電性接着材８６１、８６２、８６３、８６４によって凹部８１１の底面に固定されている。また、導電性接着材８６１を介して駆動信号端子５１と接続端子８３１とが電気的に接続され、導電性接着材８６２を介して駆動接地端子５２と接続端子８３２とが電気的に接続され、導電性接着材８６３を介して検出信号端子５３と接続端子８３３とが電気的に接続され、導電性接着材８６４を介して検出接地端子５４と接続端子８３４とが電気的に接続されている。導電性接着材８６１〜８６４としては、導電性および接着性を有していれば特に限定されず、例えば、シリコーン系、エポキシ系、アクリル系、ポリイミド系、ビスマレイミド系等の接着材に銀粒子等の導電性フィラーを分散させたものを用いることができる。
３．ジャイロセンサー
次に、ジャイロ素子１を備えるジャイロセンサーについて説明する。
次に、ジャイロ素子１を備えるジャイロセンサーについて説明する。
図２２は、ジャイロセンサーの好適な実施形態を示す断面図である。
図２２に示すように、ジャイロセンサー１００は、角速度検出デバイス１０と、ＩＣチップ９とを有している。ＩＣチップ９は、凹部８１１の底面にろう材等によって固定されている。ＩＣチップ９は、導電性ワイヤーによって各接続端子８３１〜８３４と電気的に接続されている（だだし、図２２では、接続端子８３１のみを図示している）。このようなＩＣチップ９は、ジャイロ素子１を駆動振動させるための駆動回路や、角速度が加わったときにジャイロ素子１に生じる検出振動を検出する検出回路等を有する。なお、本実施形態では、ＩＣチップ９がパッケージ８の内部に設けられているが、ＩＣチップ９は、パッケージ８の外部に設けられていてもよい。
図２２に示すように、ジャイロセンサー１００は、角速度検出デバイス１０と、ＩＣチップ９とを有している。ＩＣチップ９は、凹部８１１の底面にろう材等によって固定されている。ＩＣチップ９は、導電性ワイヤーによって各接続端子８３１〜８３４と電気的に接続されている（だだし、図２２では、接続端子８３１のみを図示している）。このようなＩＣチップ９は、ジャイロ素子１を駆動振動させるための駆動回路や、角速度が加わったときにジャイロ素子１に生じる検出振動を検出する検出回路等を有する。なお、本実施形態では、ＩＣチップ９がパッケージ８の内部に設けられているが、ＩＣチップ９は、パッケージ８の外部に設けられていてもよい。
４．電子機器
次いで、ジャイロ素子１を備える電子機器について、図２３〜図２５に基づき、詳細に説明する。
次いで、ジャイロ素子１を備える電子機器について、図２３〜図２５に基づき、詳細に説明する。
図２３は、本発明の電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。
この図において、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を備えた表示ユニット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、角速度検知手段（ジャイロセンサー）として機能するジャイロ素子１が内蔵されている。
図２４は、本発明の電子機器を適用した携帯電話機（スマートフォン、ＰＨＳ等も含む）の構成を示す斜視図である。
この図において、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、角速度検知手段（ジャイロセンサー）として機能するジャイロ素子１が内蔵されている。
図２５は、本発明の電子機器を適用したデジタルスチールカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。
デジタルスチールカメラ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。デジタルスチールカメラ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、このデジタルスチールカメラ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、図示されるように、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ールカメラ１３００には、角速度検知手段（ジャイロセンサー）として機能するジャイロ素子１が内蔵されている。
以上のような電子機器は、ジャイロ素子１を備えているため、高い信頼性を発揮することができる。
なお、本発明の電子機器は、図２３の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２４の携帯電話機、図２５のデジタルスチールカメラの他にも、例えば、スマートフォン、タブレット端末、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、カーナビゲーション装置、ページャ、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、船舶の計器類）、フライトシュミレーター等に適用することができる。
５．移動体
次いで、図１に示すジャイロ素子１を備える移動体について、図２６に基づき、詳細に
説明する。
図２６は、本発明の移動体を適用した自動車の構成を示す斜視図である。
次いで、図１に示すジャイロ素子１を備える移動体について、図２６に基づき、詳細に
説明する。
図２６は、本発明の移動体を適用した自動車の構成を示す斜視図である。
自動車１５００には、角速度検知手段（ジャイロセンサー）として機能するジャイロ素子１が内蔵されており、ジャイロ素子１によって車体１５０１の姿勢を検出することができる。ジャイロ素子１の検出信号は、車体姿勢制御装置１５０２に供給され、車体姿勢制御装置１５０２は、その信号に基づいて車体１５０１の姿勢を検出し、検出結果に応じてサスペンションの硬軟を制御したり、個々の車輪１５０３のブレーキを制御したりすることができる。その他、このような姿勢制御は、二足歩行ロボットやラジコンヘリコプターで利用することができる。以上のように、各種移動体の姿勢制御の実現にあたって、ジャイロ素子１が組み込まれる。
以上、本発明の角速度検出素子、角速度検出デバイス、電子機器および移動体を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
また、前述した角速度検出素子では、圧電基板を用いているが、圧電基板に限定されず、例えば、シリコン基板等の半導体基板を用いてもよい。この場合、シリコン基板上にピエゾ圧電素子等を形成し、ピエゾ圧電素子の伸縮によって駆動腕を振動させることができる。
１……ジャイロ素子
２……圧電基板
２０Ａ……第１振動系
２０Ｂ……第２振動系
２１……基部
２２、２２Ａ、２２Ｂ……検出部
２２１Ａ、２２１Ｂ、２２２Ａ、２２２Ｂ……検出腕
２３、２３Ａ、２３Ｂ、２４、２４Ａ、２４Ｂ……駆動腕
３１……駆動信号電極
３２……駆動接地電極
３３……検出信号電極
３４……検出接地電極
４１……質量調整膜
５１……駆動信号端子
５２……駆動接地端子
５３……検出信号端子
５４……検出接地端子
８……パッケージ
８１……ベース
８１１……凹部
８２……リッド
８３１、８３２、８３３、８３４……接続端子
８６１、８６２、８６３、８６４……導電性接着材
９……ＩＣチップ
１０……角速度検出デバイス
１００……ジャイロセンサー
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……デジタルスチールカメラ
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
１５０１……車体
１５０２……車体姿勢制御装置
１５０３……車輪
Ｍ１、Ｍ２……マスク
ｗ……ずれ幅
θ１……傾斜角
ωｙ……角速度
２……圧電基板
２０Ａ……第１振動系
２０Ｂ……第２振動系
２１……基部
２２、２２Ａ、２２Ｂ……検出部
２２１Ａ、２２１Ｂ、２２２Ａ、２２２Ｂ……検出腕
２３、２３Ａ、２３Ｂ、２４、２４Ａ、２４Ｂ……駆動腕
３１……駆動信号電極
３２……駆動接地電極
３３……検出信号電極
３４……検出接地電極
４１……質量調整膜
５１……駆動信号端子
５２……駆動接地端子
５３……検出信号端子
５４……検出接地端子
８……パッケージ
８１……ベース
８１１……凹部
８２……リッド
８３１、８３２、８３３、８３４……接続端子
８６１、８６２、８６３、８６４……導電性接着材
９……ＩＣチップ
１０……角速度検出デバイス
１００……ジャイロセンサー
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……デジタルスチールカメラ
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
１５０１……車体
１５０２……車体姿勢制御装置
１５０３……車輪
Ｍ１、Ｍ２……マスク
ｗ……ずれ幅
θ１……傾斜角
ωｙ……角速度
Claims (9)
- 基部と、
前記基部に接続された少なくとも２つの駆動腕と、
前記２つの駆動腕を駆動振動モードで屈曲振動させている状態で加わる角速度を検出する検出部と、を有し、
前記２つの駆動腕は、前記駆動振動モードにおいて、前記基部の面内方向に同相で屈曲振動し、かつ、前記基部の厚さ方向に逆相で屈曲振動することを特徴とする角速度検出素子。 - 前記２つの駆動腕は、先端側に向かうに連れて離間するように傾斜している請求項１に記載の角速度検出素子。
- 前記検出部および前記２つの駆動腕を有する第１振動系および第２振動系を有し、
前記駆動振動モードでは、前記第１振動系の前記２つの駆動腕と、前記第２振動系の前記２つの駆動腕とが前記面内方向に逆相で屈曲振動する請求項１または２に記載の角速度検出素子。 - 前記第１振動系の前記第２振動系側の前記駆動腕と、前記第２振動系の前記第１振動系側の前記駆動腕は、前記駆動振動モードにおいて前記基部の厚さ方向に逆相で屈曲振動する請求項３に記載の角速度検出素子。
- 前記検出部は、前記基部と前記２つの駆動腕との間に配置されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の角速度検出素子。
- 前記検出部は、前記基部に対して前記駆動腕と反対側に配置されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の角速度検出素子。
- 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の角速度検出素子と、
前記角速度検出素子を収容するパッケージと、を備えることを特徴とする角速度検出デバイス。 - 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の角速度検出素子を備えることを特徴とする電子機器。
- 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の角速度検出素子を備えることを特徴とする移動体。
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