TW201538930A - 振動元件、電子機器、及移動體 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種使物理量之檢測精度提高之振動元件。 振動元件1包括質量體，該質量體係於將相互正交之2個軸設為第1軸及第2軸，將與包含上述第1軸及上述第2軸之平面正交之軸設為第3軸時，包含：支持部130；以及第1移位部110及第2移位部120，其等經由樑部115、125而能夠以上述第1軸為中心旋轉地連接於支持部130，且以沿著上述第2軸之方向之方式伸出；第1移位部110及第2移位部120係設置於一側及另一側，且相互對向之自由端112、122藉由連結部140而連接。

Description

振動元件、電子機器、及移動體

本發明係關於一種振動元件、電子機器、及移動體。

自先前以來，使用振動元件之角速度感測器及加速度感測器被用於自主控制船舶、航空器、火箭等之姿勢之技術。最近，被用於車輛中之車體控制、汽車導航系統之自車位置檢測、數位相機、攝錄影機及行動電話之振動控制修正(所謂之手振修正)等。隨著移動體或電子機器之高性能化，對該等感測器亦要求提高感度。例如，亦如專利文獻1之圖4所記載般，已知有一種轉速感測器，該轉速感測器係將兩個振動裝置可動地懸吊於基本元件，並繞懸吊片傾倒。該轉速感測器係利用包含振動裝置及電極之讀取裝置檢測出電容變化，從而求出轉速，該電容變化係藉由當對振動裝置施加轉速時振動裝置繞懸吊片傾倒而產生。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特表2008-514968號公報

專利文獻1所記載之轉速感測器係使用以矽等為主成分之材料， 並藉由光微影法或蝕刻法等形成外形。若因該外形形成時之製造誤差等而導致於兩個移位部(振動裝置)產生形狀之差異，則各個移位部之固有振動頻率會不同。若於該狀態下對振動元件施加角速度或加速度，則兩個移位部之移位量不同，從而於各個移位部與固定電極之間產生之靜電電容不同，因此有角速度或加速度之檢測精度下降之虞。

本發明係為了解決上述問題之至少一部分而完成者，可作為以下形態或應用例實現。

[應用例1]本應用例之振動元件之特徵在於：包括質量體，該質量體係於將相互正交之2個軸設為第1軸及第2軸，將與包含上述第1軸及上述第2軸之平面正交之軸設為第3軸時，包含：支持部；以及第1移位部及第2移位部，其等經由樑部而能夠以上述第1軸為中心旋轉地連接於上述支持部，且以沿著上述第2軸之方向之方式伸出；上述第1移位部及上述第2移位部係設置於一側及另一側，且相互對向之自由端藉由連結部而連接。

根據本應用例，振動元件藉由檢測靜電電容而求出物理量，該靜電電容係藉由將例如角速度或加速度等物理量施加至質量體，設置於質量體之第1移位部及第2移位部之自由端以樑部為中心沿第3軸之方向移位而產生。第1移位部及第2移位部係以相互對向之一邊成為自由端之方式設置，各者之自由端藉由連結部而連接，故而即便第1移位部之固有振動頻率與第2移位部之固有振動頻率存在差異，亦可使第1移位部與第2移位部以大致相同之振動頻率沿第3軸之方向移位。藉此，於第1移位部產生之靜電電容與於第2移位部產生之靜電電容變得大致相同，故而施加至振動元件之物理量之檢測精度提高。因此，可提供一種使物理量之檢測精度提高之振動元件。

[應用例2]較佳為，上述應用例所記載之振動元件包括第1與第2 上述質量體，且上述第1質量體與上述第2質量體係藉由可沿上述第1軸之方向移位之彈性體而連接。

根據本應用例，振動元件由於具備一對質量體，故而可藉由檢測於各個質量體產生之靜電電容而求出角速度。進而，一對質量體具備可沿第1軸之方向移位之彈性體，藉由使一對質量體相互向反方向振動，可使其等容易受到因角速度產生之外力。因此，可提供一種使角速度之檢測精度提高之振動元件。

[應用例3]於上述應用例所記載之振動元件中，較佳為，上述連結部於上述第2軸之方向具有可撓性。

根據本應用例，振動元件之第1移位部與第2移位部係藉由在第2軸之方向具有可撓性之連結部而連接，故而第1移位部及第2移位部之自由端能夠以樑部為中心沿第3軸之方向移位，且可使第1移位部與第2移位部以大致相同之振動頻率移位。藉此，於第1移位部產生之靜電電容與於第2移位部產生之靜電電容變得大致相同，故而施加至振動元件之物理量之檢測精度提高。因此，可提供一種使物理量之檢測精度提高之振動元件。

[應用例4]於上述應用例所記載之振動元件中，較佳為，上述連結部於上述第1移位部及上述第2移位部中之至少一者具有複數個連接點。

根據本應用例，振動元件之第1移位部與第2移位部之自由端係藉由具備複數個連接點之連結部而連接。藉此，連結部之第1軸方向之剛性提高，可減少第1移位部及第2移位部之自由端於第1軸方向彎曲之情況，故而施加至振動元件之物理量之檢測精度提高。因此，可提供一種使物理量之檢測精度提高之振動元件。

[應用例5]於上述應用例所記載之振動元件中，較佳為，於上述第1移位部及上述第2移位部之上述自由端，朝向上述第2軸之方向設 置凹部，且上述連結部連接於上述凹部。

根據本應用例，振動元件係為了於第1移位部之自由端與第2移位部之自由端之間確保供連接連結器之空間，而自各個自由端朝向第2軸方向設置有凹部。藉由設置凹部，可使第1移位部之自由端與第2移位部之自由端之間隙變窄。換言之，可擴大第1移位部及第2移位部之總面積，故而可使藉由第1移位部及第2移位部之自由端以樑部為中心沿第3軸之方向移位而產生之靜電電容之變化量變大。因此，可提供一種使物理量之檢測精度提高之振動元件。

[應用例6]於上述應用例所記載之振動元件中，較佳為，於連接有上述樑部之上述支持部、上述第1移位部及上述第2移位部中之至少一處設置有可變部，該可變部使上述第1移位部及上述第2移位部中之至少一者之固有振動頻率可變。

根據本應用例，振動元件能夠以第1移位部之固有振動頻率與第2移位部之固有振動頻率變得大致相同之方式使頻率可變。進而，由於第1移位部之自由端與第2移位部之自由端係藉由連結部而連接，故而可使第1移位部與第2移位部以大致相同之振動頻率沿第3軸之方向移位。藉此，於第1移位部產生之靜電電容與於第2移位部產生之靜電電容變得大致相同，故而施加至振動元件之物理量之檢測精度提高。因此，可提供一種使物理量之檢測精度提高之振動元件。

[應用例7]於上述應用例所記載之振動元件中，較佳為，上述樑部於上述第1軸之方向具有旋轉軸，上述連結部之上述第3軸之方向之剛性高於上述第2軸之方向之剛性，且高於上述樑部之旋轉方向之剛性。

根據本應用例，由於連結部之第3軸方向之剛性高於第2軸方向之剛性，故而可抑制第1移位部之自由端與第2移位部之自由端欲以樑部為中心相互向反方向移位之振動，而使其等沿同一方向移位。

又，由於連結部之第3軸方向之剛性高於樑部之旋轉方向之剛性(彈簧常數)，故而第1移位部及第2移位部之固有振動頻率受樑部之旋轉方向之剛性支配，藉由使樑部之彈簧常數可變，而能夠將第1移位部之固有振動數與第2移位部之固有振動數設為大致相同之頻率。藉此，第1移位部與第2移位部以大致相同之振動頻率移位，從而於第1移位部產生之靜電電容與於第2移位部產生之靜電電容變得大致相同，故而施加至振動元件之物理量之檢測精度提高。因此，可提供一種使物理量之檢測精度提高之振動元件。

[應用例8]本應用例之電子機器之特徵在於：具備上述應用例所記載之振動元件。

根據本應用例，可提供一種具備物理量之檢測精度較高之振動元件的電子機器。

[應用例9]本應用例之移動體之特徵在於：具備上述應用例所記載之振動元件。

根據本應用例，可提供一種具備物理量之檢測精度較高之振動元件的移動體。

1‧‧‧振動元件

10‧‧‧基板

20‧‧‧固定部

30‧‧‧彈性體

40‧‧‧驅動部

41‧‧‧驅動用可動電極

42‧‧‧驅動用固定電極

100‧‧‧第1質量體

110‧‧‧第1移位部

112‧‧‧自由端

113‧‧‧凹部

114‧‧‧可變部

115‧‧‧樑部

115a‧‧‧樑部

120‧‧‧第2移位部

122‧‧‧自由端

123‧‧‧凹部

125‧‧‧樑部

125a‧‧‧樑部

130‧‧‧支持部

135‧‧‧可變部

140‧‧‧連結部

140a‧‧‧連接點

140b‧‧‧連接點

150‧‧‧第1固定電極

160‧‧‧第2固定電極

200‧‧‧第2質量體

210‧‧‧第3移位部

212‧‧‧自由端

220‧‧‧第4移位部

222‧‧‧自由端

240‧‧‧驅動部

241‧‧‧驅動用可動電極

242‧‧‧驅動用固定電極

250‧‧‧第3固定電極

260‧‧‧第4固定電極

300‧‧‧振動元件

310‧‧‧基板

500‧‧‧振動元件

1000‧‧‧顯示部

1100‧‧‧個人電腦

1102‧‧‧鍵盤

1104‧‧‧本體部

1106‧‧‧顯示單元

1200‧‧‧行動電話機

1202‧‧‧操作按鈕

1204‧‧‧接聽口

1206‧‧‧送話口

1300‧‧‧數位相機

1302‧‧‧殼體

1304‧‧‧受光單元

1306‧‧‧快門按鈕

1308‧‧‧記憶體

1312‧‧‧視訊信號之輸出端子

1314‧‧‧資料通信用之輸入輸出端子

1430‧‧‧電視監視器

1440‧‧‧個人電腦

1500‧‧‧汽車

1510‧‧‧電子控制單元

C1‧‧‧靜電電容

C2‧‧‧靜電電容

C3‧‧‧靜電電容

C4‧‧‧靜電電容

CL‧‧‧中心線

ω‧‧‧角速度

X‧‧‧第1軸

Y‧‧‧第2軸

Z‧‧‧第3軸

圖1係表示實施形態1之振動元件之概略構成的模式俯視圖。

圖2係沿圖1中之A-A線之剖視圖。

圖3係表示實施形態2之振動元件之概略構成的模式俯視圖。

圖4係沿圖3中之B-B線之剖視圖。

圖5係表示變化例之振動元件之概略構成的模式俯視圖。

圖6係表示作為具備振動元件之電子機器之行動型(或筆記型)個人電腦之構成的立體圖。

圖7係表示作為具備振動元件之電子機器之行動電話機的立體圖。

圖8係表示作為具備振動元件之電子機器之數位相機的立體圖。

圖9係表示作為具備振動元件之移動體之汽車的立體圖。

以下，參照圖式，對本發明之實施形態進行說明。再者，於以下之各圖中，為了將各層或各構件設為可識別之程度之大小，而使各層或各構件之尺寸與實際不同。

<振動元件>

(實施形態1)

本實施形態之振動元件例如可用作慣性感測器。具體而言，可用作用以求出加速度之感測器(靜電電容型加速度感測器)元件、或用以求出角速度之感測器(靜電電容型角速度感測器)元件等。於本實施形態中，將求出角速度之振動元件作為一例而進行說明。

圖1係表示實施形態1之振動元件1之概略構成的模式俯視圖。圖2係沿圖1中之A-A線之剖視圖。此處，於圖1、圖2及下述圖3至圖5中，為了便於說明，而圖示有X軸(第1軸)、Y軸(第2軸)及Z軸(第3軸)作為相互正交之3個軸，且將該圖示之箭頭之前端側設為「+側」，將基端側設為「-側」。又，以下，將平行於X軸之方向稱為「X軸方向」，將平行於Y軸之方向稱為「Y軸方向」，將平行於Z軸之方向稱為「Z軸方向」。

首先，使用圖1及圖2對實施形態1之振動元件1之概略構成進行說明。

如圖1及圖2所示，振動元件1包含基板10、固定部20、第1質量體100、驅動部40、彈性體30等。

於自+Z軸方向俯視時，在第1質量體100之X軸方向之兩側面，可向±X軸方向移位之兩對彈性體30於各個側面各連接有一對，於第1質量體100之±Y軸方向之兩側面，兩對驅動部40(驅動用可動電極41)於 各個側面各連接有一對。第1質量體100係經由彈性體30而固定於固定部20，該固定部20係豎立設置於基板10之+Z軸側之面。

第1質量體100、驅動部40、彈性體30係以矽(Si)為主材料而構成。藉由使用各種加工技術(例如乾式蝕刻等蝕刻技術)將矽基板加工成所需之外形形狀，而一體地形成上述各部。或者，於將矽基板與玻璃基板貼合後，僅將矽基板加工成所需之外形形狀，藉此亦可形成上述各部。藉由將主材料設為矽，可實現優異之振動特性，並且可發揮優異之耐久性。又，用於製作矽半導體器件之微細之加工技術之應用成為可能，從而可謀求振動元件1之小型化。

又，基板10係以矽為主材料而構成。再者，基板10並不限定於矽，亦可為例如水晶、或各種玻璃。

基板10為板狀，且於+Z軸側之面接合有固定部20。藉此，第1質量體100、驅動部40(驅動用可動電極41)、彈性體30係於基板10之+Z軸側設置間隙而被固定、支持。再者，基板10與彈性體30之接合方法並無特別限定，可使用直接接合、或陽極接合等各種接合方法而接合。固定部20並不限定於設置在基板10之+Z軸側之面，亦可設置於基板10以外之構件(例如封裝體等)。

於基板10，在+Z軸側之面設置有第1固定電極150、及第2固定電極160。

第1固定電極150係設置於在自+Z軸方向俯視基板10時與下述第1移位部110重疊之區域。

第2固定電極160係設置於在自+Z軸方向俯視基板10時與下述第2移位部120重疊之區域。

第1固定電極150及第2固定電極160係使用例如鉑(Pt)、鋁(Al)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、或以該等金屬為主成分之合金等。第1固定電極150及第2固定電極160係於矽 等基板10上將上述電極材料成膜，其後形成外形。於電極材料之成膜時使用例如濺鍍法等，於圖案化(外形形狀形成)時使用例如光微影法及蝕刻法等。

彈性體30將第1質量體100與固定部20連結。各個彈性體30形成為沿Y軸方向往返並且沿X軸方向延伸之形狀。進而，彈性體30之Z軸方向之寬度較X軸方向之寬度厚。藉由將彈性體30設為此種形狀，而抑制彈性體30沿Y軸方向及Z軸方向變形，使其沿X軸方向平滑地伸縮。再者，彈性體30之形狀係只要具有特定之彈簧常數而能夠沿X軸方向彈性變形，則亦可使用其他形狀。又，將彈性體30設為於第1質量體100之兩側面各連接有一對者而進行了說明，但並不限定於此。彈性體30只要可支持第1質量體100並沿X軸方向振動，則亦可使用其他構成。

驅動部40具有使第1質量體100於X軸方向(第1軸方向)上激振之機構。驅動部40包含：驅動用可動電極41，其連接於第1質量體100之Y軸方向之側面；及驅動用固定電極42，其與驅動用可動電極41介隔特定之距離而對向配置。再者，驅動部40亦可不直接連接於第1質量體100，而具有藉由靜電力等將第1質量體100激振之機構，從而配置於第1質量體100之外側。

驅動用可動電極41係包含主幹部與複數個分支部之梳齒狀電極，該主幹部係自第1質量體100向+Y軸方向或-Y軸方向伸出，該複數個分支部係自主幹部向+X軸方向及-X軸方向伸出。

驅動用固定電極42係配置於驅動用可動電極41之外側。驅動用固定電極42係接合(固定)於基板10之+Z軸側之面。驅動用固定電極42具有與驅動用可動電極41之梳齒狀電極對應之梳齒狀電極，驅動用固定電極42與驅動用可動電極41相互對向配置。

驅動部40電性連接於未圖示之電源。若對驅動部40之驅動用可 動電極41及驅動用固定電極42施加電壓，則可於驅動用可動電極41與驅動用固定電極42之間產生靜電力。若對驅動部40施加交流電壓，則彈性體30藉由靜電力而沿著X軸方向伸縮，從而第1質量體100沿著X軸方向反覆振動。藉由使第1質量體100振動，從而振動元件1容易受到因角速度等產生之慣性力。

再者，驅動部40之構成及數量係只要可使第1質量體100激振，則無特別限定。

其次，對第1質量體100之構成進行說明。

第1質量體100包括支持部130、樑部115、125、第1移位部110、第2移位部120、連結部140等。第1質量體100於外周形成支持部130，於俯視時，第1移位部110及第2移位部120係由支持部130包圍而設置。

第1移位部110係經由樑部115而能夠以X軸(第1軸)為中心旋轉地連接於支持部130，第2移位部120係經由樑部125而能夠以X軸為中心旋轉地連接於支持部130。第1移位部110及第2移位部120係以於XY平面上相對於將第1質量體100之Y軸方向二等分且平行於X軸之中心線CL線對稱之形狀設置。

樑部115係設置於第1移位部110之X軸方向之兩側面的+Y軸側，樑部125係設置於第2移位部120之X軸方向之兩側面的-Y軸側，故而第1移位部110及第2移位部120之相互對向之一邊成為自由端112、122。藉此，於對振動元件1施加有Z軸方向之外力時，第1移位部110之自由端112及第2移位部120之自由端122能以樑部115、125為中心沿Z軸方向移位。

於第1移位部110與第1固定電極150之間構成靜電電容(可變靜電電容)C1，於第2移位部120與第2固定電極160之間構成靜電電容(可變靜電電容)C2。

第1移位部110以X軸為中心且以樑部115為支點旋轉，從而自由端112沿Z軸方向移位，藉此使第1移位部110與第1固定電極150之平均距離變化。同樣地，第2移位部120以X軸為中心且以樑部125為支點旋轉，從而自由端122沿Z方向移位，藉此使第2移位部120與第2固定電極160之平均距離變化。由於振動元件1之靜電電容C1、C2根據第1移位部110及第2移位部120之移位而變化，故而可藉由檢測該靜電電容C1、C2而求出施加至振動元件1之加速度(或角速度)。

此處，作為一例，對施加至振動元件1之角速度之檢測進行說明。若於第1質量體100沿著X軸方向振動之狀態下繞+Y軸施加角速度ω，則第1移位部110之自由端112、及第2移位部120之自由端122以樑部115、125為中心向+Z軸方向或-Z軸方向移位，其後，沿著Z軸方向振動。

若第1移位部110之自由端112、及第2移位部120之自由端122以樑部115、125為中心向-Z軸方向移位，則第1移位部110與第1固定電極150之平均距離、及第2移位部120與第2固定電極160之平均距離拉近，從而靜電電容C1、C2增加。

振動元件1可藉由以C1+C2檢測出靜電電容C1及靜電電容C2，而求出振動元件1之繞Y軸施加之角加速度ω。

其次，對將第1移位部110與第2移位部120連接之連結部140進行說明。

第1移位部110之自由端112與第2移位部120之自由端122係藉由具有可撓性之連結部140而於Y軸方向(第2軸方向)上連接。於本實施形態中，為了確保連接連結部140之空間，而於第1移位部110之自由端112及第2移位部120之自由端122之中央部，朝向Y軸方向設置有凹部113、123。第1移位部110與第2移位部120之設置於各自之自由端112、122之凹部113、123的中央經由連結部140而連接。

連結部140具備連接點140a、140b，藉由複數個點將第1移位部110與第2移位部120連接。連接點140a形成為向-X軸方向往返一次且沿Y軸方向延伸之形狀，連接點140b形成為向+X軸方向往返一次且沿Y軸方向延伸之形狀。藉由將連接點140a、140b設為此種形狀，可抑制連接點140a、140b於X軸方向上之變形，且使其於Y軸方向上具有可撓性。

由於振動元件1之第1移位部110與第2移位部120藉由連結部140而連接，故而可使第1移位部110之自由端112與第2移位部120之自由端122以大致相同之振動頻率且以樑部115、125為中心沿Z軸方向移位。

又，藉由在第1移位部110之自由端112、及第2移位部120之自由端122設置凹部113、123，而使第1移位部110及第2移位部120之總面積擴大。藉此，可使於第1移位部110與第1固定電極150之間、及第2移位部120與第2固定電極160之間產生之靜電電容C1、C2之變化變大。

由於連結部140具備複數個連接點140a、140b，故而連結部140之X軸方向之剛性提高，從而可抑制第1移位部110及第2移位部120之自由端112、122於X軸方向(第1軸方向)上彎曲。

再者，關於本實施形態之支持部130，表示了包圍第1移位部110及第2移位部120之外周之形狀，但並不限定於該形狀。只要能支持第1移位部110及第2移位部120，則亦可使用其他形狀。

如以上所述，藉由本實施形態之振動元件1，可獲得以下效果。

振動元件1可藉由檢測靜電電容而求出角速度(或加速度)，該靜電電容係於對第1質量體100施加角速度(或加速度)而第1移位部110及第2移位部120以樑部115、125為中心沿Z軸方向移位時產生。

由於第1移位部110及第2移位部120之相互對向之自由端112、122由連結部140連接，故而即便第1移位部110之固有振動頻率與第2移位 部120之固有振動頻率存在差異，亦可使第1移位部110與第2移位部120以大致相同之振動頻率移位。藉此，第1移位部110與第1固定電極150之間之靜電電容C1、及第2移位部120與第2固定電極160之間之靜電電容C2變得大致相同，故而施加至振動元件1之物理量之檢測精度提高。因此，可提供一種使角速度(或加速度)之檢測精度提高之振動元件。

(實施形態2)

本實施形態之振動元件可用作例如慣性感測器。作為一例，對藉由兩個質量體求出角速度之振動元件進行說明。

圖3係表示實施形態2之振動元件300之概略構成之模式俯視圖。圖4係沿圖2中之B-B線之剖視圖。

首先，使用圖3及圖4，對實施形態2之振動元件300之概略構成進行說明。再者，對與實施形態1相同之構成部位標註相同符號，並省略重複之說明。

如圖3所示，振動元件300係將實施形態1中所說明之質量體(第1質量體100)沿著X軸方向排列兩個地設置並連接。再者，兩個質量體雖為相同之構成，但為了便於說明，而將兩個質量體稱為第1質量體100、第2質量體200，且將構成第2質量體200之兩個移位部稱為第3移位部210、第4移位部220而進行說明。

振動元件300包括基板310、固定部20、第1質量體100、第2質量體200、驅動部40、240、彈性體30等。

於自+Z軸方向俯視時，在第2質量體200之X軸方向之兩側面，可向±X軸方向移位之兩對彈性體30於各個側面各連接有一對，於第2質量體200之±Y軸方向之兩側面，兩對驅動部240(驅動用可動電極241)於各個側面各連接有一對。第1質量體100與第2質量體200係經由分別連接之彈性體30而沿著X軸方向排列地設置並連接。第1質量體100及 第2質量體200係經由彈性體30而固定於豎立設置在基板10之+Z軸側之面之固定部20。

第1質量體100、第2質量體200、驅動部40、240、彈性體30係各部一體地形成。材料及加工方法與實施形態1相同，而省略其詳細之說明。

於基板310，在+Z軸側之面設置有第1固定電極150(未圖示)、第2固定電極160(未圖示)、第3固定電極250、及第4固定電極260。

第3固定電極250係設置於在自+Z軸方向俯視基板310時與下述第3移位部210重疊之區域。

第4固定電極260係設置於在自+Z軸方向俯視基板310時與下述第4移位部220重疊之區域。

第3固定電極250及第4固定電極260之材料及形成方法與實施形態1中所說明之第1固定電極150及第2固定電極160相同，而省略其詳細之說明。

驅動部240具有使第2質量體200於X軸方向(第1軸方向)上激振之機構。驅動部240包含驅動用可動電極241、及驅動用固定電極242，其形狀與實施形態1中所說明之驅動部40相同，而省略其詳細之說明。

驅動部240電性連接於未圖示之電源。藉由對驅動部240之驅動用可動電極241及驅動用固定電極242施加交流電壓，可於驅動用可動電極241與驅動用固定電極242之間產生靜電力。

若對連接於第1質量體100之驅動部40與連接於第2質量體200之驅動部240施加相位相差180度之交流電壓，則第1質量體100與第2質量體200會反覆沿著X軸方向相互向反方向振動。

第2質量體200包括支持部130、樑部115、125、第3移位部210、第4移位部220、及連結部140。第3移位部之自由端212以樑部115為支 點沿Z軸方向移位，第4移位部220之自由端222以樑部125為支點沿Z軸方向移位。第2質量體200之構成與實施形態1中所說明之第1質量體100相同，而省略其詳細之說明。

再者，由於第1質量體100與第2質量體200相互獨立地設置，故而第1移位部110及第2移位部120向Z軸方向之移位、與第3移位部210及第4移位部220向Z軸方向之移位互不干涉，因此可提高繞Y軸施加之角速度之檢測精度。

於第3移位部210與第3固定電極250之間構成靜電電容(可變靜電電容)C3，於第4移位部220與第4固定電極260之間構成靜電電容(可變靜電電容)C4。

靜電電容C3、C4之可變機制與實施形態1中所說明之靜電電容C1、C2相同，而省略其詳細之說明。

其次，對用以求出施加至振動元件300之角速度之靜電電容之檢測進行說明。

若於第1質量體100、第2質量體200沿著X軸方向相互向反方向振動之狀態下，朝向+Y軸方向施加沿順時針方向旋轉之角速度ω，則於第1質量體100產生-Z軸方向之力，於第2質量體產生+Z軸方向之力。

藉此，構成第1質量體100之第1移位部110之自由端112及第2移位部120之自由端122以樑部115、125為中心向-Z軸方向移位。

構成第2質量體200之第3移位部210之自由端212及第4移位部220之自由端222以樑部115、125為中心向+Z軸方向移位。

其後，第1移位部110及第2移位部120、與第3移位部210及第4移位部220沿著Z軸方向相互向反方向振動。

若第1移位部110及第2移位部120之自由端112、122向-Z軸方向移位，則第1移位部110與第1固定電極150之平均距離、及第2移位部120與第2固定電極160之平均距離拉近，從而靜電電容C1、C2增加。

若第3移位部210及第4移位部220之自由端212、222向+Z軸方向移位，則第3移位部210與第3固定電極250之平均距離、及第4移位部220與第4固定電極260之平均距離變遠，從而靜電電容C3、C4減少。

因此，振動元件300可藉由以(C1+C2)-(C3+C4)檢測出靜電電容C1至C4，而求出振動元件300之繞Y軸施加之角速度ω。

如以上所述，根據本實施形態之振動元件300，除了獲得實施形態1中之效果以外，亦可獲得以下效果。

振動元件300包括第1質量體100及第2質量體200。第1質量體100與第2質量體200係於基板310之+Z軸側之面上，藉由可沿X軸方向移位之彈性體30，而沿著X軸方向排列兩個地設置並連接。若對振動元件300繞Y軸施加角速度ω，則第1質量體100之第1移位部110及第2移位部120之自由端112、122以樑部115、125為中心向-Z軸方向移位，藉此使靜電電容C1、C2增加。第2質量體200之第3移位部210及第4移位部220之自由端212、222以樑部115、125為中心向+Z軸方向移位，藉此使靜電電容C3、C4減少。藉由以(C1+C2)-(C3+C4)檢測出該靜電電容C1至C4，可求出振動元件300之繞Y軸施加之角速度ω。又，由於第1移位部110之自由端112與第2移位部120之自由端122、及第3移位部210之自由端212與第4移位部220之自由端222係藉由各自之連結部140而連接，故而靜電電容C1與靜電電容C2大致相同，靜電電容C3與靜電電容C4大致相同，從而施加至振動元件300之角速度ω之檢測精度提高。因此，可提供一種使角速度之檢測精度提高之振動元件300。

(變化例)

再者，本發明並不限定於上述實施形態，可對上述實施形態施加各種變更或改良等。以下，對變化例進行敍述。

圖5係表示變化例之振動元件500之概略構成之模式俯視圖。

首先，使用圖5，對變化例之振動元件500之概略構成進行說明。再者，對與實施形態1相同之構成部位，標註相同符號，並省略重複之說明。

變化例之振動元件500與實施形態1之不同之處在於：於第1移位部110及支持部130設置使第1移位部110及第2移位部120之固有振動頻率可變之可變部114、135，於將支持部130與第1移位部110連接之樑部設置長度與樑部115不同之樑部115a，於將支持部130與第2移位部120連接之樑部設置有長度與樑部125不同之樑部125a。

對可變部114、135進行說明。

如圖5所示，於第1移位部110，設置有使樑部115a之長度可變之可變部114。具體而言，可變部114係以使樑部115a之X軸方向之長度實質上變長之方式對第1移位部110之+X軸方向之側面實施切口等加工而成之部位。藉由對第1移位部110實施加工，從而樑部115a之旋轉方向之剛性(彈簧常數)下降，故而可使第1移位部110之固有振動頻率變化。

於支持部130，設置有使樑部125a之長度可變之可變部135。具體而言，可變部135係以使樑部125a之X軸方向之長度實質上變長之方式對支持部130之-X軸方向之內側面實施加工而成之部位。藉由對可變部135實施加工，從而樑部125a之旋轉方向之剛性(彈簧常數)下降，故而可使第2移位部120之固有振動頻率變化。

因此，藉由在第1移位部110、第2移位部120及支持部130中之至少一處設置可變部114或可變部135，可使第1移位部110之固有振動頻率與第2移位部120之固有振動數接近。

再者，上述可變部114、135之位置、形狀、數量為一例，並不限定於此。

其次，對連結部140進行說明。

連結部140將第1移位部110之自由端112與第2移位部120之自由端122連接。由於連結部140之Z軸方向之剛性高於樑部115、125之旋轉方向之剛性(彈簧常數)，故而第1移位部110及第2移位部120之固有振動頻率受樑部之旋轉方向之剛性支配。由於在第1移位部110具備使樑部115a之旋轉方向之剛性下降之可變部114，在支持部130具備使樑部125a之旋轉方向之剛性下降之可變部135，故而可容易地使第1移位部110及第2移位部120之固有振動頻率可變。

進而，由於連結部140之Z軸方向之剛性(kz)高於Y軸方向之剛性(ky)(ky<kz)，故而可抑制第1移位部110之自由端112與第2移位部120之自由端122欲相互向反方向移位之振動，而使其等向同一方向以相同振動頻率移位。藉此，可使於第1移位部110與第1固定電極150產生之靜電電容C1、和於第2移位部120與第2固定電極160產生之靜電電容C2大致相同(參照圖2)。

如以上所述，根據本變化例之振動元件500，除了獲得實施形態1中之效果以外，亦可獲得以下效果。

於振動元件500，設置有用以使第1移位部110及第2移位部120中之至少一者之固有振動頻率可變之可變部114、135。進而，藉由連結部140將第1移位部110之自由端112與第2移位部120之自由端122連接。由於該連結部140之Y軸方向之剛性(ky)高於樑部115、125之旋轉方向之剛性(kθ)(kθ<ky)，故而第1移位部110及第2移位部120之固有振動數受樑部115、125之旋轉方向之剛性支配，從而可藉由可變部114、135之可變而容易地使各者之固有振動數接近。而且，由於連結部140之Z軸方向之剛性高於Y軸方向之剛性(ky<kz)，故而可使第1移位部110之自由端112、與第2移位部120之自由端122向同一方向移位(ky<kθ<kz)。藉此，可使第1移位部110及第2移位部120以大致相同之振動頻率向大致同一方向移位，且使藉由該移位而產生之靜電電容 C1與靜電電容C2大致相同，故而可使施加至振動元件500之物理量之檢測精度提高。因此，可提供一種使物理量之檢測精度提高之振動元件。

<電子機器>

其次，使用圖6至圖8，對具備本發明之實施形態之振動元件之電子機器進行說明。再者，於本說明中，表示使用振動元件1之例。

圖6係表示作為具備本發明之一實施形態之振動元件1之電子機器之一例的行動型(或筆記型)個人電腦1100之構成之概略的立體圖。如圖6所示，個人電腦1100包括具備鍵盤1102之本體部1104、及具備顯示部1000之顯示單元1106，顯示單元1106係經由鉸鏈構造部而相對於本體部1104可旋動地被支持。於此種個人電腦1100中，內置有具備求出加速度或角速度之功能之振動元件1。

圖7係表示作為具備本發明之一實施形態之振動元件1之電子機器之一例的行動電話機1200(亦包含PHS(Personal Handy-phone System，個人電話系統))之構成之概略的立體圖。如圖7所示，行動電話機1200包括複數個操作按鈕1202、接聽口1204及送話口1206，且於操作按鈕1202與接聽口1204之間配置有顯示部1000。於此種行動電話機1200中，內置有具備求出加速度或角速度之功能之振動元件1。

圖8係表示作為具備本發明之一實施形態之振動元件1之電子機器之一例的數位相機1300之構成之概略的立體圖。再者，於圖8中，亦對與外部機器之連接進行了簡單表示。此處，先前之膠片相機係藉由被攝體之光學影像使銀鹽照相底片感光，相對於此，數位相機1300係藉由CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合器件)等攝像元件對被攝體之光學影像進行光電轉換而產生攝像信號(圖像信號)。

構成為於數位相機1300之殼體(機體)1302之背面設置顯示部1000，基於CCD之攝像信號進行顯示，顯示部1000作為將被攝體顯示 為電子圖像之取景器發揮功能。又，於殼體1302之正面側(圖中背面側)，設置有包含光學透鏡(攝像光學系統)或CCD等之受光單元1304。

若攝影者確認顯示於顯示部1000之被攝體像而按下快門按鈕1306，則該時點時之CCD之攝像信號被傳送、儲存至記憶體1308。又，於該數位相機1300中，在殼體1302之側面設置有視訊信號之輸出端子1312、及資料通信用之輸入輸出端子1314。而且，如圖示般，視需要分別於視訊信號之輸出端子1312連接電視監視器1430，於資料通信用之輸入輸出端子1314連接個人電腦1440。進而，成為如下構成：藉由特定之操作，將儲存於記憶體1308之攝像信號輸出至電視監視器1430、或個人電腦1440。於此種數位相機1300中，內置有振動元件1作為角速度感測器等。

再者，本發明之一實施形態之振動元件1除了應用於圖6之個人電腦1100(行動型個人電腦)、圖7之行動電話機1200、圖8之數位相機1300以外，亦可應用於例如噴墨式噴出裝置(例如噴墨印表機)、膝上型個人電腦、電視、攝錄影機、錄影機、汽車導航裝置、尋呼機、電子記事本(亦包括具有通信功能)、電子詞典、計算器、電子遊戲機器、文字處理器、工作站、視訊電話、防盜用電視監視器、電子雙筒望遠鏡、POS(point-of-sale，銷售點)終端、醫療機器(例如電子體溫計、血壓計、血糖計、心電圖測量裝置、超音波診斷裝置、電子內窺鏡)、魚群探測機、各種測定機器、儀錶類(例如車輛、航空器、船舶之儀錶類)、飛行模擬器等電子機器。

<移動體>

其次，使用圖9，對具備本發明之實施形態之振動元件之移動體進行說明。再者，於本說明中，表示使用振動元件1之例。

圖9係概略性地表示作為具備本發明之一實施形態之振動元件1的移動體之一例之汽車的立體圖。

於汽車1500搭載有上述實施形態之振動元件1。如圖9所示，於作為移動體之汽車1500中，在車體搭載有內置振動元件1而控制輪胎等之電子控制單元1510。又，振動元件1此外亦可廣泛地應用於無鑰匙進入系統、引擎不發動系統、汽車導航系統、汽車空調、防抱死制動系統(ABS)、安全氣囊、輪胎壓力監測系統(TPMS：Tire Pressure Monitoring System)、引擎控制系統、油電混合汽車或電動汽車之電池監視器、車體姿勢控制系統等電子控制單元(ECU：Electronic Control Unit)。

1‧‧‧振動元件

10‧‧‧基板

20‧‧‧固定部

30‧‧‧彈性體

40‧‧‧驅動部

41‧‧‧驅動用可動電極

42‧‧‧驅動用固定電極

100‧‧‧第1質量體

110‧‧‧第1移位部

112‧‧‧自由端

113‧‧‧凹部

115‧‧‧樑部

120‧‧‧第2移位部

122‧‧‧自由端

123‧‧‧凹部

125‧‧‧樑部

130‧‧‧支持部

140‧‧‧連結部

140a‧‧‧連接點

140b‧‧‧連接點

CL‧‧‧中心線

ω‧‧‧角速度

X‧‧‧第1軸

Y‧‧‧第2軸

Z‧‧‧第3軸

Claims (9)

1. 一種振動元件，其特徵在於：包括質量體，該質量體係於將相互正交之2個軸設為第1軸及第2軸，將與包含上述第1軸及上述第2軸之平面正交之軸設為第3軸時，包含：支持部；以及第1移位部及第2移位部，其等經由樑部而能夠以上述第1軸為中心旋轉地連接於上述支持部，且沿上述第2軸之方向伸出；且上述第1移位部及上述第2移位部係設置於上述質量體之一側及另一側，且相互對向之自由端藉由連結部而連接。
2. 如請求項1之振動元件，其包括第1與第2上述質量體，且上述第1質量體與上述第2質量體係藉由可沿上述第1軸之方向移位之彈性體而連接。
3. 如請求項1或2之振動元件，其中上述連結部於上述第2軸之方向具有可撓性。
4. 如請求項1至3中任一項之振動元件，其中上述連結部於上述第1移位部及上述第2移位部中之至少一者具備複數個連接點。
5. 如請求項1至4中任一項之振動元件，其中於上述第1移位部及上述第2移位部之上述自由端，朝向上述第2軸之方向設置凹部，且上述連結部連接於上述凹部。
6. 如請求項1至5中任一項之振動元件，其中於連接有上述樑部之上述支持部、上述第1移位部及上述第2移位部中之至少一處設置有可變部，該可變部使上述第1移位部及上述第2移位部中之至少一者之固有振動頻率可變。
7. 如請求項1至6中任一項之振動元件，其中上述樑部於上述第1軸 之方向具有旋轉軸，且上述連結部之上述第3軸之方向之剛性高於上述第2軸之方向之剛性，且高於上述樑部之旋轉方向之剛性。
8. 一種電子機器，其特徵在於：具備如請求項1至7中任一項之振動元件。
9. 一種移動體，其特徵在於：具備如請求項1至7中任一項之振動元件。