JP6477101B2 - 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

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 Download PDF

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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、ノイズの発生を抑えることができず、検出精度が低下するという問題がある。
特開２０１３−２０５３２９号公報
本発明の目的は、ノイズの発生を抑えて、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つの振動腕と、
前記２つの振動腕に設けられ、前記基部の面内方向に同相であり、かつ、前記基部の厚さ方向に逆相である駆動振動モードで前記２つの振動腕を屈曲振動させる駆動部と、
検出軸まわりの角速度を検出する検出部と、を有し、
前記２つの振動腕を前記駆動振動モードで屈曲振動させている場合は、前記２つの検出部に逆相の信号が発生し、
前記２の振動腕を前記駆動振動モードで屈曲振動させているときに検出軸まわりの角速度が加わった場合は、前記２つの検出部に同相の信号が発生するように構成されていることを特徴とする。
これにより、駆動振動モードでは、一方の検出部から発生する信号と、他方の検出部から発生する信号とがキャンセルされる。そのため、ノイズの発生を抑えることができ、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を提供することができる。
［適用例２］
本適用例の角速度検出素子では、前記２つの振動腕は、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、振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２つの振動腕を有する第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つの振動腕と、前記第２振動系の前記２つの振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振動系側の前記振動腕と、前記第２振動系の前記第１振動系側の前記振動腕は、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、振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、前記駆動部は、前記振動腕に配置された圧電素子であることが好ましい。
これにより、駆動部の構成が簡単なものとなる。
［適用例６］
本適用例の角速度検出素子では、前記検出部は、前記振動腕に配置された圧電素子であることが好ましい。
これにより、検出部の構成が簡単なものとなる。
［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。
［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。
［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１中のＡ−Ａ線断面図である。 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。 駆動振動モード時の検出信号を示す図である。 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に示すマスクずれが生じた場合の駆動振動モード時の検出信号を示す図である。 （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。 検出振動モード時の検出信号を示す図である。 振動腕の横断面形状の変形例を示す断面図である。 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。 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１１中のＢ−Ｂ線断面図である。 図１１に示すジャイロ素子の駆動振動モードを示す図である。 （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。 （ａ）が駆動振動モード時の検出信号を示す図、（ｂ）が検出振動モード時の検出信号を示す図である。 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１６に示すジャイロ素子の駆動振動モードを示す図である。 本発明のジャイロ素子（角速度検出素子）の第５実施形態を示す断面図である。 図１８に示すジャイロ素子の駆動振動モードを示す図である。 （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。 （ａ）が駆動振動モード時の検出信号を示す図、（ｂ）が検出振動モード時の検出信号を示す図である。 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。 （ａ）が図２２中のＣ−Ｃ線断面図、（ｂ）が図２２中のＤ−Ｄ線断面図である。 （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。 （ａ）が駆動振動モード時の検出信号を示す図、（ｂ）が検出振動モード時の検出信号を示す図である。 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Ｅ−Ｅ線断面図である。 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。 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。 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。 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。 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。
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、図１中のＡ−Ａ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、駆動振動モード時の検出信号を示す図である。図５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６は、図５に示すマスクずれが生じた場合の駆動振動モード時の検出信号を示す図である。図７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、検出振動モード時の検出信号を示す図である。図９は、振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軸および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。
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、振動基板２と、振動基板２に配置された駆動部としての駆動用圧電素子（圧電素子）３１、３２、３３、３４と、検出部としての検出用圧電素子（圧電素子）６１、６２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ときに加わった角速度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。
振動基板２の構成材料としては、所望の振動特性を発揮することができるものであれば、特に限定されず、各種圧電体材料、各種非圧電体材料を用いることができる。
振動基板２を構成する圧電体材料としては、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。
一方、振動基板２を構成する非圧電体材料としては、例えば、シリコン、石英等が挙げられる。特に、振動基板２を構成する非圧電体材料としてはシリコンが好ましい。シリコンで振動基板２を構成すると、優れた振動特性を有する振動基板２を比較的安価に実現することができる。また、公知の微細加工技術を用いて、エッチングにより高い寸法精度で振動基板２を形成することができる。そのため、以下では、説明の便宜上、振動基板２をシリコンで構成した場合について説明する。
このような振動基板２は、基部２１と、基部２１の＋Ｙ軸側の端部から＋Ｙ軸側へ延出している振動腕２２、２３と、を有している。
基部２１は、振動腕２２、２３を支持している。また、基部２１は、ＸＹ平面に広がりを有し、Ｚ軸方向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。
振動腕２２、２３は、Ｘ軸方向に並んで設けられ、互いに基部２１から＋Ｙ軸側へ延出している。また、図２に示すように、これら振動腕２２、２３の横断面形状は、略平行四辺形となっている。また、振動腕２２、２３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平面に対して対称となっている。
また、振動腕２２の上面には１対の駆動用圧電素子３１、３２と、検出用圧電素子６１と、が設けられている。同様に、振動腕２３の上面には１対の駆動用圧電素子３３、３４と、検出用圧電素子６２と、が設けられている。
図１および図２に示すように、駆動用圧電素子３１、３２は、振動腕２２の幅方向に離間して配置されており、検出用圧電素子６１は、これら駆動用圧電素子３１、３２の間に配置されている。具体的には、駆動用圧電素子３１は、振動腕２２の＋Ｘ軸側の端部に位置し、駆動用圧電素子３２は、振動腕２２の−Ｘ軸側の端部に位置し、検出用圧電素子６１は、振動腕２２の幅方向中央部に位置している。
また、駆動用圧電素子３１、３２および検出用圧電素子６１は、それぞれ、Ｙ軸方向に沿って延在し、かつ、基部２１まで延長されている。駆動用圧電素子３１、３２は、通電によりＹ軸方向に伸縮するようになっており、駆動用圧電素子３１、３２の伸縮を逆相で行うことで、振動腕２２をＸ軸方向に屈曲振動させることができる。一方、検出用圧電素子６１は、振動腕２２のＺ軸方向の振動（面外振動）に応じて伸縮し、当該伸縮に応じた電荷を発生する。
同様に、駆動用圧電素子３３、３４は、振動腕２３の幅方向に離間して配置されており、検出用圧電素子６２は、これら駆動用圧電素子３３、３４の間に配置されている。具体的には、駆動用圧電素子３３は、振動腕２３の＋Ｘ軸側の端部に位置し、駆動用圧電素子３４は、振動腕２３の−Ｘ軸側の端部に位置し、検出用圧電素子６２は、振動腕２３の幅方向中央部に位置している。
また、駆動用圧電素子３３、３４および検出用圧電素子６２は、それぞれ、Ｙ軸方向に沿って延在し、かつ、基部２１まで延長されている。駆動用圧電素子３３、３４は、通電によりＹ軸方向に伸縮するようになっており、駆動用圧電素子３３、３４の伸縮を逆相で行うことで、振動腕２３をＸ軸方向に屈曲振動させることができる。一方、検出用圧電素子６２は、振動腕２３のＺ軸方向の振動（面外振動）に応じて伸縮し、当該伸縮に応じた電荷を発生する。
検出用圧電素子６１、６２は、互いに同様の構成である。具体的には、検出用圧電素子６１、６２は、図２に示すように、検出信号電極６１１、６２１と、検出信号電極６１１、６２１と対向配置されている検出接地電極６１２、６２２と、検出信号電極６１１、６２１および検出接地電極６１２、６２２の間に配置されている圧電体層６１３、６２３と、を有している。
このような構成の検出用圧電素子６１、６２は、検出信号電極６１１、６２１を振動腕２２、２３側に向けて配置されている。また、検出信号電極６１１、６２１は、それぞれ、図示しない配線を介して検出信号端子５３に接続されており、検出接地電極６１２、６２２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。
このように、検出用圧電素子６１、６２を用いることで、検出部の構成が簡単なものとなると共に、振動基板２が圧電性を有していない場合であっても、振動腕２２、２３のＺ軸方向の振動に応じた信号を取り出すことができる。
一方、駆動用圧電素子３１、３２、３３、３４も、互いに同様の構成である。具体的には、図２に示すように、駆動用圧電素子３１、３２、３３、３４は、駆動信号電極３１１、３２１、３３１、３４１と、駆動信号電極３１１、３２１、３３１、３４１と対向配置されている駆動接地電極３１２、３２２、３３２、３４２と、駆動信号電極３１１、３２１、３３１、３４１および駆動接地電極３１２、３２２、３３２、３４２の間に配置されている圧電体層３１３、３２３、３３３、３４３と、を有している。
また、駆動用圧電素子３１、３３は、駆動信号電極３１１、３３１を振動腕２２、２３側に向けて配置されており、駆動用圧電素子３２、３４は、駆動接地電極３２２、３４２を振動腕２２、２３側に向けて配置されている。また、駆動信号電極３１１、３２１、３３１、３４１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３１２、３２２、３３２、３４２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。
そのため、駆動信号端子５１および駆動接地端子５２を介して駆動用圧電素子３１〜３４に交番電圧を印加すると、駆動用圧電素子３１、３３が伸張すると共に駆動用圧電素子３２、３４が収縮する状態と、駆動用圧電素子３１、３３が収縮すると共に駆動用圧電素子３２、３４が伸張する状態とが交互に繰り返される。これにより、振動腕２２、２３は、Ｘ軸同相モードで振動する。
このように、駆動用圧電素子３１〜３４を用いることで、駆動部の構成が簡単なものとなると共に、本実施形態のように振動基板２が圧電性を有していない場合、あるいは振動基板２が圧電性を有していてもその分極軸や結晶軸の方向がＸ軸方向の屈曲振動に適していない場合であっても、振動腕２２、２３をそれぞれＸ軸方向に屈曲振動させることができる。
ここで、前述したように、振動腕２２、２３の横断面形状が平行四辺形であるため、振動腕２２、２３のＸ軸方向の振動のバランスが崩れ、振動腕２２、２３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軸同相モードで振動する。また、振動腕２２、２３の横断面形状である平行四辺形の傾き方向が逆であるため、振動腕２２、２３に含まれるＺ軸方向の振動成分は、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、振動腕２２、２３がＸ軸同相モードで、かつ、Ｚ軸逆相モードで振動する。
このように、振動腕２２、２３の振動にＺ軸方向の振動が結合していることから、駆動振動モードでは、図４に示すように、検出用圧電素子６１、６２から電荷（信号）Ｑ６１、Ｑ６２が取り出され、電荷Ｑ６１、Ｑ６２を足し合わせたものが検出信号ＳＳとして検出信号端子５３および検出接地端子５４間から取り出される。検出用圧電素子６１、６２から発生する電荷Ｑ６１、Ｑ６２は、互いに逆相で振幅もほぼ等しいため、これらを足し合わせた検出信号ＳＳは、ほぼ０（ゼロ）となる。したがって、ノイズ（角速度ωｙに起因しない信号）が低減され、ジャイロ素子１の検出精度の低下が低減される。そのため、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５（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５（ｂ）に示すように、振動腕２２、２３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振動腕２２、２３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、振動腕２２、２３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、振動腕２２、２３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振動腕２２、２３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５（ｂ）に示すように、振動腕２２、２３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５（ｃ）に示すように、振動腕２２、２３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、検出用圧電素子６１、６２の撓み量に差が生じるため、図６に示すように、検出用圧電素子６１、６２の電荷Ｑ６１、Ｑ６２が十分にキャンセルされず、キャンセルしきれなかった電荷が検出信号ＳＳとして取り出されてしまう。そのため、上述した効果が低減するおそれがある。このことから、振動腕２２、２３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、振動腕２２、２３の少なくとも一方の質量を調整する方法がある。以下、図５（ｃ）に示すように、振動腕２３のＺ軸方向の振幅が、振動腕２２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、振動腕２３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、振動腕２３の質量を減らすことで、振動腕２３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、振動腕２２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、振動腕２２の質量を増やすことで、振動腕２２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、振動腕２２、２３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。
次に、ジャイロ素子１の駆動について説明する。まず、図７（ａ）に示すように、振動腕２２、２３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、検出用圧電素子６１、６２で発生する電荷Ｑ６１、Ｑ６２がキャンセルされているため、検出信号ＳＳは、ほぼ０である（図４参照）。この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７（ｂ）に示すように、振動腕２２、２３にＺ軸同相モードの振動が検出振動モードとして新たに励振される。このような検出振動モードでは、図８に示すように、検出用圧電素子６１、６２から同相の電荷Ｑ６１、Ｑ６２が発生し、これら電荷Ｑ６１、Ｑ６２を足し合わせた検出信号ＳＳが取り出される。そして、この検出信号ＳＳ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、駆動振動モードでの検出信号ＳＳをほぼ０とすることができるため、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、検出振動モードでは、検出用圧電素子６１、６２から同相の電荷Ｑ６１、Ｑ６２が発生するので、強度の高い検出信号ＳＳが得られる。そのため、ジャイロ素子１は、高い検出精度を発揮することができる。また、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、振動腕２２、２３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。
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、振動腕２２、２３をＸ軸同相モードでかつＺ軸逆相モードで振動させるために、振動腕２２、２３の横断面形状を平行四辺形としているが、振動腕２２、２３の横断面形状としては、上述のような駆動振動モードが得られれば、これに限定されず、例えば、図９（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、振動腕２２、２３の先端部にハンマーヘッド（幅広の錘部）が設けられていないが、振動腕２２、２３の先端部にハンマーヘッドを設けてもよい。これにより、振動腕２２、２３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、振動腕２２、２３の全長を短くすることができる。また、振動腕２２、２３の全長が同じであれば、周波数を低くすることができる。
＜第２実施形態＞
図１０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、一対の振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１０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１０に示すように、本実施形態のジャイロ素子１では、振動腕２２、２３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。これにより、基部２１の大型化を防止しつつ、駆動時の振動腕２２、２３同士の接触を低減することができる。
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１１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１２は、図１１中のＢ−Ｂ線断面図である。図１３は、図１１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１４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１５は、（ａ）が駆動振動モード時の検出信号を示す図、（ｂ）が検出振動モード時の検出信号を示す図である。
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、振動腕の数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１１ないし図１５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１１に示すように、本実施形態のジャイロ素子１の振動基板２は、基部２１と、基部２１の＋Ｙ軸側の端部から＋Ｙ軸方向に延出する４本の振動腕２２、２３、２４、２５と、を有している。また、図１２に示すように、振動腕２２、２３、２４、２５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、振動腕２２、２４の横断面形状である平行四辺形の傾きと、振動腕２３、２５の横断面形状である平行四辺形の傾きとが逆になっている。このような構成では、振動腕２２、２３で第１振動系２０Ａを構成し、振動腕２４、２５で第２振動系２０Ｂを構成している。
また、振動腕２４の上面には１対の駆動用圧電素子３５、３６と、検出用圧電素子６３と、が設けられている。図１２に示すように、駆動用圧電素子３５、３６は、振動腕２４の幅方向に離間して配置されており、検出用圧電素子６３は、駆動用圧電素子３５、３６の間に配置されている。
また、駆動用圧電素子３５、３６および検出用圧電素子６３は、それぞれ、Ｙ軸方向に沿って延在し、かつ、基部２１まで延長されている。駆動用圧電素子３５、３６は、通電によりＹ軸方向に伸縮し、駆動用圧電素子３５、３６の伸縮を逆相で行うことで、振動腕２４をＸ軸方向に屈曲振動させることができる。一方、検出用圧電素子６３は、振動腕２４のＺ軸方向の振動に応じて伸縮し、当該伸縮に応じた電荷を発生する。
同様に、振動腕２５の上面には１対の駆動用圧電素子３７、３８と、検出用圧電素子６４と、が設けられている。図１２に示すように、駆動用圧電素子３７、３８は、振動腕２５の幅方向に離間して配置されており、検出用圧電素子６４は、駆動用圧電素子３７、３８の間に配置されている。
また、駆動用圧電素子３７、３８および検出用圧電素子６４は、それぞれ、Ｙ軸方向に沿って延在し、かつ、基部２１まで延長されている。駆動用圧電素子３７、３８は、通電によりＹ軸方向に伸縮し、駆動用圧電素子３７、３８の伸縮を逆相で行うことで、振動腕２５をＸ軸方向に屈曲振動させることができる。一方、検出用圧電素子６４は、振動腕２５のＺ軸方向の振動に応じて伸縮し、当該伸縮に応じた電荷を発生する。
検出用圧電素子６３、６４は、検出用圧電素子６１、６２と同様の構成である。すなわち、検出用圧電素子６３、６４は、図１２に示すように、検出信号電極６３１、６４１と、検出信号電極６３１、６４１と対向配置されている検出接地電極６３２、６４２と、検出信号電極６３１、６４１および検出接地電極６３２、６４２の間に配置されている圧電体層６３３、６４３と、を有している。
また、検出用圧電素子６３、６４は、検出接地電極６３２、６４２を振動腕２４、２５側に向けて配置されている。また、検出信号電極６３１、６４１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６３２、６４２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。
駆動用圧電素子３５、３６、３７、３８は、駆動用圧電素子３１、３２、３３、３４と同様の構成である。すなわち、駆動用圧電素子３５、３６、３７、３８は、図１２に示すように、駆動信号電極３５１、３６１、３７１、３８１と、駆動信号電極３５１、３６１、３７１、３８１と対向配置されている駆動接地電極３５２、３６２、３７２、３８２と、駆動信号電極３５１、３６１、３７１、３８１および駆動接地電極３５２、３６２、３７２、３８２の間に配置されている圧電体層３５３、３６３、３７３、３８３と、を有している。
また、駆動用圧電素子３６、３８は、駆動信号電極３６１、３８１を振動腕２４、２５側に向けて配置されており、駆動用圧電素子３５、３７は、駆動接地電極３５２、３７２を振動腕２４、２５側に向けて配置されている。また、駆動信号電極３５１、３６１、３７１、３８１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３５２、３６２、３７２、３８２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。
このような構成のジャイロ素子１は、図１３および図１４（ａ）に示す駆動振動モードで駆動する。具体的には、振動腕２２、２３がＸ軸同相モードで振動し、振動腕２４、２５がＸ軸同相モードでかつ振動腕２２、２３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、振動腕２２、２５がＺ軸同相モードで振動し、振動腕２３、２４がＺ軸同相モードでかつ振動腕２２、２５とはＺ軸逆相モードで振動する。
このような駆動振動モードでは、振動腕２２、２３と振動腕２４、２５とのＸ軸方向の振動がキャンセルされるため、基部２１を介した振動漏れが低減される。また、このような駆動振動モードでは、図１５（ａ）に示すように、検出用圧電素子６１、６３から発生する電荷Ｑ６１、Ｑ６３と検出用圧電素子６２、６４から発生する電荷Ｑ６２、Ｑ６４とが逆相であるため、これらがキャンセルされ、検出信号ＳＳがほぼ０となる。
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１４（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、振動腕２２、２３がＺ軸同相モードで振動し、振動腕２４、２５がＺ軸同相モードでかつ振動腕２２、２３とはＺ軸逆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、図１５（ｂ）に示すように、検出用圧電素子６１、６２、６３、６４から互いに同相の電荷Ｑ６１、Ｑ６２、Ｑ６３、Ｑ６４が発生し、これら電荷Ｑ６１、Ｑ６２、Ｑ６３、Ｑ６４を足し合わせた検出信号ＳＳが検出信号端子５３および検出接地端子５４間から取り出される。そして、取り出した検出信号ＳＳの大きさに基づいて角速度ωｙが求められる。
このような構成では、４つの検出用圧電素子６１、６２、６３、６４から発生した電荷Ｑ６１、Ｑ６２、Ｑ６３、Ｑ６４を足し合わせた検出信号ＳＳを用いることができるので、例えば、前述した第１実施形態と比較して検出信号ＳＳの強度を大きくすることができ、その分、検出精度を高めることができる。また、駆動振動モード時および検出振動モード時において、振動腕２２、２３、２４、２５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の振動漏れを効果的に低減でき、検出精度がさらに向上する。
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１６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１７は、図１６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、振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１６および図１７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１６に示すように、本実施形態のジャイロ素子１では、振動腕２２、２３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。すなわち、振動腕２２、２５が同じ形状（同じ方向に傾く平行四辺形）をなしており、振動腕２３、２４が同じ形状（同じ方向に傾く平行四辺形）をなすとともに振動腕２２、２５とは反対側に傾いている。
このような構成のジャイロ素子１は、図１７に示す駆動振動モードで振動する。具体的には、振動腕２２、２３がＸ軸同相モードで振動し、振動腕２４、２５がＸ軸同相モードでかつ振動腕２２、２３とはＸ軸逆相モードで振動する。また、このようなＸ軸方向の振動と結合して、振動腕２２、２４がＺ軸同相モードで振動し、振動腕２３、２５がＺ軸同相モードでかつ振動腕２２、２４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、隣り合う振動腕２３、２４が互いに接近する際に、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、振動腕２３、２４の接触が低減され、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、振動腕２３、２４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１８は、本発明のジャイロ素子（角速度検出素子）の第５実施形態を示す断面図である。図１９は、図１８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２１は、（ａ）が駆動振動モード時の検出信号を示す図、（ｂ）が検出振動モード時の検出信号を示す図である。
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、駆動用圧電素子および検出用圧電素子の向きが異なること以外は、前述した第４実施形態と同様である。なお、図１８ないし図２１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１８に示すように、本実施形態のジャイロ素子１では、振動腕２３、２４上に設けられている駆動用圧電素子３３、３４、３５、３６および検出用圧電素子６２、６３の信号電極と接地電極の配置が前述の第４実施形態と逆になっている。
そのため、本実施形態のジャイロ素子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、振動腕２２、２４がＸ軸同相モードで振動し、振動腕２３、２５がＸ軸同相モードでかつ振動腕２２、２４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、振動腕２２、２３がＺ軸同相モードで振動し、振動腕２４、２５がＺ軸同相モードでかつ振動腕２２、２３とはＺ軸逆相モードで振動する。このような駆動振動モードでは、Ｘ軸方向の振動がキャンセルされると共に、図２１（ａ）に示すように、検出用圧電素子６１、６３から発生する電荷Ｑ６１、Ｑ６３と検出用圧電素子６２、６４から発生する電荷Ｑ６２、Ｑ６４がキャンセルされ、検出信号ＳＳがほぼ０となる。
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、振動腕２２、２４がＺ軸同相モードで振動し、振動腕２３、２５がＺ軸同相モードかつ振動腕２２、２４とはＺ軸逆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、図２１（ｂ）に示すように、検出用圧電素子６１、６２、６３、６４から互いに同相の電荷Ｑ６１、Ｑ６２、Ｑ６３、Ｑ６４が発生し、これら電荷Ｑ６１、Ｑ６２、Ｑ６３、Ｑ６４を足し合わせた検出信号ＳＳが検出信号端子５３および検出接地端子５４間から取り出される。そして、取り出した検出信号ＳＳの大きさに基づいて角速度ωｙが求められる。
このような構成では、４つの検出用圧電素子６１、６２、６３、６４から発生した電荷Ｑ６１、Ｑ６２、Ｑ６３、Ｑ６４を足し合わせた検出信号ＳＳが得られるので、例えば、前述した第１実施形態と比較して検出信号ＳＳの強度を大きくすることができ、その分、検出精度を高めることができる。また、駆動振動モードおよび検出振動モードにおいて、振動腕２２、２３、２４、２５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、検出精度がさらに向上する。
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２２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２３は、（ａ）が図２２中のＣ−Ｃ線断面図、（ｂ）が図２２中のＤ−Ｄ線断面図である。図２４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２５は、（ａ）が駆動振動モード時の検出信号を示す図、（ｂ）が検出振動モード時の検出信号を示す図である。
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、振動基板の材料が異なることと、それに伴って駆動部および検出部の構成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２２ないし図２５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。
本実施形態のジャイロ素子１では、振動基板２が圧電体材料で構成されている。振動基板２を構成する圧電体材料としては、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）等の各種圧材料を用いることができる。ただし、これらの中でも、振動基板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。また、ウエットエッチングによって、高い寸法精度で振動基板２を形成することができる。そのため、以下では、説明の便宜上、振動基板２を水晶で構成した場合について説明する。
図２２に示すように、振動基板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、振動基板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軸が振動基板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軸を振動基板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。
このような振動基板２は、基部２１と、基部２１の＋Ｙ軸側の端部から＋Ｙ軸側に延出している４本の駆動腕としての振動腕２２、２３、２４、２５と、基部２１の−Ｙ軸側の端部から−Ｙ軸側に延出している４本の検出腕としての振動腕２６、２７、２８、２９と、を有している。
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。このような基部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。
図２３（ａ）に示すように、４本の振動腕２６、２７、２８、２９は、それぞれ、略矩形の横断面形状をなしている。そして、これら振動腕２６、２７、２８、２９の上下面には、それぞれ、検出部としての検出信号電極７３および検出接地電極７４が配置されている。また、これら検出信号電極７３は、図示しない配線を介して検出信号端子５３に接続されており、検出接地電極７４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、振動腕２６、２７、２８、２９の先端部には質量調整膜４１が設けられており、例えば、質量調整膜４１の一部を除去することで、振動腕２６、２７、２８、２９の周波数や振幅を調整することができる。
図２３（ｂ）に示すように、４本の振動腕２２、２３、２４、２５は、それぞれ、略平行四辺形の横断面形状をなしている。また、振動腕２２、２４の横断面形状である平行四辺形は、同じ方向に傾いており、振動腕２３、２５の横断面形状である平行四辺形は、同じ方向に、かつ、振動腕２２、２４とは反対側へ傾いている。そして、これら振動腕２２、２３、２４、２５には、それぞれ、駆動部としての駆動信号電極７１および駆動接地電極７２が設けられている。
駆動信号電極７１は、振動腕２２、２３の両主面（上面および下面）および振動腕２４、２５の両側面に配置されており、駆動接地電極７２は、振動腕２２、２３の両側面および振動腕２４、２５の両主面に配置されている。また、これら駆動信号電極７１は、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７２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７１と駆動接地電極７２の間に所定周波数の交番電圧を印加すると、ジャイロ素子１は、図２４（ａ）に示す駆動振動モードで振動する。具体的には、振動腕２２、２３がＸ軸同相モードで振動し、振動腕２４、２５がＸ軸同相モードでかつ振動腕２２、２３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、振動腕２２、２５がＺ軸同相モードで振動し、振動腕２３、２４がＺ軸同相モードでかつ振動腕２２、２５とはＺ軸逆相モードで振動する。さらに、振動腕２２、２３、２４、２５の振動につられて、振動腕２６、２７、２８、２９が振動腕２２、２３、２４、２５とは逆相でＸ軸方向およびＺ軸方向に振動する。このような駆動振動モードでは、Ｘ軸方向の振動がキャンセルされる。また、図２５（ａ）に示すように、振動腕２６、２８からの電荷Ｑ２６、Ｑ２８と、振動腕２７、２９からの電荷Ｑ２７、Ｑ２９と、が逆相で発生するため、これらの電荷Ｑ２６、Ｑ２７、Ｑ２８、Ｑ２９が相殺されて、検出信号ＳＳがほぼ０となる。
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２４（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、振動腕２２、２３がＺ軸同相モードで振動し、振動腕２４、２５がＺ軸同相モードでかつ振動腕２２、２３とはＺ軸逆相モードで振動する。また、振動腕２６、２７がＺ軸同相モードで振動し、振動腕２８、２９がＺ軸同相モードでかつ振動腕２６、２７とはＺ軸逆相モードで振動する。このような検出振動モードでは、図２５（ｂ）に示すように、振動腕２６、２７、２８、２９から互いに同位相の電荷Ｑ２６、Ｑ２７、Ｑ２８、Ｑ２９が発生するため、これらの電荷Ｑ２６、Ｑ２７、Ｑ２８、Ｑ２９が足し合された検出信号ＳＳが検出信号端子５３および検出接地端子５４間から取り出される。そして、取り出した検出信号ＳＳの大きさに基づいて角速度ωｙが求められる。
このような構成よれば、４つの振動腕２６、２７、２８、２９から発生した電荷Ｑ２６、Ｑ２７、Ｑ２８、Ｑ２９を足し合わせた検出信号ＳＳが得られるので、例えば、前述した第１実施形態と比較して検出信号ＳＳの強度を大きくすることができ、その分、検出精度を高めることができる。また、駆動振動モード時および検出振動モード時において、振動腕２２〜２５および振動腕２６〜２９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の振動漏れを効果的に低減でき、検出精度がさらに向上する。
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。
図２６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）のＥ−Ｅ線断面図である。
図２６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を用いたジャイロセンサーについて説明する。
図２７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２７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２６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している。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を適用した電子機器について、図２８〜図３０に基づき、詳細に説明する。
図２８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２９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３０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２８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２９の携帯電話機、図３０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を適用した移動体について、図３１に基づき、詳細に説明する。
図３１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。
ユニット３３００に表示される。
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。
１……ジャイロ素子
１０……角速度検出デバイス
１００……ジャイロセンサー
２……振動基板
２０Ａ……第１振動系
２０Ｂ……第２振動系
２１……基部
２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９……振動腕
３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８……駆動用圧電素子
３１１、３２１、３３１、３４１、３５１、３６１、３７１、３８１……駆動信号電極
３１２、３２２、３３２、３４２、３５２、３６２、３７２、３８２……駆動接地電極
３１３、３２３、３３３、３４３、３５３、３６３、３７３、３８３……圧電体層
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
６１、６２、６３、６４……検出用圧電素子
６１１、６２１、６３１、６４１……検出信号電極
６１２、６２２、６３２、６４２……検出接地電極
６１３、６２３、６３３、６４３……圧電体層
７１……駆動信号電極
７２……駆動接地電極
７３……検出信号電極
７４……検出接地電極
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
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
Ｑ２６、Ｑ２７、Ｑ２８、Ｑ２９、Ｑ６１、Ｑ６２、Ｑ６３、Ｑ６４……電荷
ＳＳ……検出信号
ｗ……ずれ幅
ωｙ……角速度

Claims (9)

  1. 基部と、
    前記基部に接続された少なくとも２つの振動腕と、
    前記２つの振動腕に設けられ、前記基部の面内方向に同相であり、かつ、前記基部の厚さ方向に逆相である駆動振動モードで前記２つの振動腕を屈曲振動させる駆動部と、
    検出軸まわりの角速度を検出する検出部と、を有し、
    前記２つの振動腕を前記駆動振動モードで屈曲振動させている場合は、前記２つの検出部に逆相の信号が発生し、
    前記２つの振動腕を前記駆動振動モードで屈曲振動させているときに検出軸まわりの角速度が加わった場合は、前記２つの検出部に同相の信号が発生するように構成されていることを特徴とする角速度検出素子。
  2. 前記２つの振動腕は、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。
  3. 前記２つの振動腕を有する第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つの振動腕と、前記第２振動系の前記２つの振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。
  4. 前記第１振動系の前記第２振動系側の前記振動腕と、前記第２振動系の前記第１振動系側の前記振動腕は、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。
  5. 前記駆動部は、前記振動腕に配置された圧電素子である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の角速度検出素子。
  6. 前記検出部は、前記振動腕に配置された圧電素子である請求項１ないし５のいずれか１項に記載の角速度検出素子。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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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