(57)【要約】【課題】振動素子の離調周波数に近い周波数の回転振動が加わっても検出精度が低下するおそれを低減することが可能な物理量検出装置等を提供すること。【解決手段】物理量検出装置４００は、振動素子１００と検出回路４５０とを含む。検出回路４５０は、振動素子１００を駆動する駆動信号に基づいて振動素子１００の出力信号に含まれる物理量に応じた信号を検波する同期検波回路４５６と、同期検波回路４５６よりも前段に設けられたフィルター回路４５４と、を含む。フィルター回路４５４は、カットオフ周波数が、振動素子１００の駆動モードの共振周波数と検出モードの共振周波数との間にあり、通過帯域に駆動モードの共振周波数を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動素子を駆動する駆動信号に基づいて前記振動素子の出力信号に含まれる物理量に応じた信号を検波する検波部と、
前記検波部よりも前段に設けられたフィルター部と、を含み、
前記フィルター部は、
カットオフ周波数が、前記振動素子の駆動モードの共振周波数と検出モードの共振周波数との間にあり、通過帯域に前記駆動モードの共振周波数を含む、物理量検出用回路。
【請求項２】
前記駆動モードの前記共振周波数が前記検出モードの前記共振周波数よりも低く、
前記フィルター部は、
カットオフ周波数が前記検出モードの前記共振周波数よりも低いローパスフィルターである、請求項１に記載の物理量検出用回路。
【請求項３】
前記駆動モードの前記共振周波数が前記検出モードの前記共振周波数よりも高く、
前記フィルター部は、
カットオフ周波数が前記検出モードの前記共振周波数よりも高いハイパスフィルターである、請求項１に記載の物理量検出用回路。
【請求項４】
前記振動素子の出力信号を差動増幅する差動増幅部と、
前記差動増幅部と前記検波部との間に設けられている交流増幅部と、を含み、
前記フィルター部は、
前記差動増幅部と前記交流増幅部との間に設けられている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の物理量検出用回路。
【請求項５】
前記振動素子の出力信号を差動増幅する差動増幅部と、
前記差動増幅部と前記検波部との間に設けられている交流増幅部と、を含み、
前記フィルター部は、
前記交流増幅部と前記検波部との間に設けられている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の物理量検出用回路。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の物理量検出用回路と、前記振動素子と、を含む、物理量検出装置。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の物理量検出用回路、又は、請求項６に記載の物理量検出装置を含む、電子機器。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の物理量検出用回路、又は、請求項６に記載の物理量検出装置を含む、移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量検出回路、物理量検出装置、電子機器及び移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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に記載のものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２５６３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１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、実装基板の共振などに起因して振動素子の検出軸まわりに回転振動が発生し、この回転振動の周波数が振動素子の離調周波数に近いと、検出振動腕が共振してその振幅が非常に大きくなるため、検出回路の出力信号が飽和するおそれがある。そうすると、出力信号の中心電圧（０点電圧）がずれて角速度の検出精度が低下するおそれがある。
【０００７】
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、振動素子の離調周波数に近い周波数の回転振動が加わっても検出精度が低下するおそれを低減することが可能な物理量検出回路および物理量検出装置、並びに、当該物理量検出回路または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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
［適用例１］
本適用例に係る物理量検出用回路は、振動素子を駆動する駆動信号に基づいて前記振動素子の出力信号に含まれる物理量に応じた信号を検波する検波部と、前記検波部よりも前段に設けられたフィルター部と、を含み、前記フィルター部は、カットオフ周波数が、前記振動素子の駆動モードの共振周波数と検出モードの共振周波数との間にあり、通過帯域に前記駆動モードの共振周波数を含む。
【００１０】
本適用例に係る物理量検出用回路によれば、振動素子の検出軸方向に、振動素子の駆動モードの共振周波数と検出モードの共振周波数との差の絶対値として定義される離調周波数に近い周波数の回転振動が加わった場合、振動素子は検出モードの共振周波数付近の振幅の大きい不要な信号を出力するが、フィルター部によりこの不要な信号が取り除かれ（正確には、大きく減衰し）、駆動モードの共振周波数付近の検出したい信号は検波部に入力される。従って、本適用例に係る物理量検出用回路によれば、振動素子の離調周波数に近い周波数の回転振動が加わっても検出精度が低下するおそれを低減することができる。
【００１１】
また、本適用例に係る物理量検出用回路によれば、検出モードの共振周波数付近の不要な信号が検波部の前に取り除かれるので、検波部の検波により信号が飽和するおそれを低減することができる。従って、本適用例に係る物理量検出用回路によれば、検波部の後段にフィルター部を設けて回転振動に起因する不要な信号を取り除く場合よりも高い検出精度が得られやすい。
【００１２】
［適用例２］
上記適用例に係る物理量検出用回路は、前記駆動モードの前記共振周波数が前記検出モードの前記共振周波数よりも低く、前記フィルター部は、カットオフ周波数が前記検出モードの前記共振周波数よりも低いローパスフィルターであってもよい。
【００１３】
本適用例に係る物理量検出用回路によれば、フィルター部をローパスフィルターとすることで、検出モードの共振周波数付近の不要な信号が取り除かれるとともに、検出モードの共振周波数よりも低い駆動モードの共振周波数付近の検出したい信号を検波することができる。
【００１４】
［適用例３］
上記適用例に係る物理量検出用回路は、前記駆動モードの前記共振周波数が前記検出モードの前記共振周波数よりも高く、前記フィルター部は、カットオフ周波数が前記検出モードの前記共振周波数よりも高いハイパスフィルターであってもよい。
【００１５】
本適用例に係る物理量検出用回路によれば、フィルター部をハイパスフィルターとすることで、検出モードの共振周波数付近の不要な信号が取り除かれるとともに、検出モードの共振周波数よりも高い駆動モードの共振周波数付近の検出したい信号を検波することができる。
【００１６】
［適用例４］
上記適用例に係る物理量検出用回路は、前記振動素子の出力信号を差動増幅する差動増幅部と、前記差動増幅部と前記検波部との間に設けられている交流増幅部と、を含み、前記フィルター部は、前記差動増幅部と前記交流増幅部との間に設けられていてもよい。
【００１７】
本適用例に係る物理量検出用回路によれば、検出モードの共振周波数付近の不要な信号が交流増幅部の前に取り除かれるので、ＡＣ増幅部の増幅により信号が飽和するおそれを低減することができる。従って、本適用例に係る物理量検出用回路によれば、検波部の直前にフィルター部を設けて回転振動に起因する不要な信号を取り除く場合よりも高い検出精度が得られやすい。
【００１８】
［適用例５］
上記適用例に係る物理量検出用回路は、前記振動素子の出力信号を差動増幅する差動増幅部と、前記差動増幅部と前記検波部との間に設けられている交流増幅部と、を含み、前記フィルター部は、前記交流増幅部と前記検波部との間に設けられていてもよい。
【００１９】
本適用例に係る物理量検出用回路によれば、検出モードの共振周波数付近の不要な信号が検波部の前に取り除かれるので、検波部の検波により信号が飽和するおそれを低減することができる。従って、本適用例に係る物理量検出用回路によれば、検波部の後段にフィルター部を設けて回転振動に起因する不要な信号を取り除く場合よりも高い検出精度が得られやすい。
【００２０】
［適用例６］
本適用例に係る物理量検出装置は、上記のいずれかの物理量検出用回路と、前記振動素子と、を含む。
【００２１】
本適用例に係る物理量検出装置によれば、振動素子の検出軸方向に離調周波数に近い周波数の回転振動が加わった場合に発生する検出モードの共振周波数付近の振幅の大きい不要な信号がフィルター部により取り除かれ、駆動モードの共振周波数付近の検出したい信号は検波されるので、離調周波数に近い周波数の回転振動が加わった場合でも検出精度が低下するおそれを低減することができる。
【００２２】
また、本適用例に係る物理量検出用回路によれば、検出モードの共振周波数付近の不要な信号が検波部の前に取り除かれるので、検波部の検波により信号が飽和するおそれを低減することができ、検波部の後段にフィルター部を設けて回転振動に起因する不要な信号を取り除く場合よりも高い検出精度が得られやすい。
【００２３】
［適用例７］
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用回路、又は、上記の物理量検出装置を含む。
【００２４】
［適用例８］
本適用例に係る移動体は、上記のいずれかの物理量検出用回路、又は、上記の物理量検出装置を含む。
【００２５】
これらの適用例に係る電子機器及び移動体は、振動素子の離調周波数に近い周波数の回転振動が加わっても検出精度が低下するおそれを低減させた物理量検出用回路又は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。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１実施形態に係る物理量検出装置の機能ブロック図。
【図２】第１実施形態に係る振動素子を模式的に示す平面図。
【図３】第１実施形態に係る振動素子を模式的に示す平面図。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】第１実施形態に係る物理量検出装置に回転振動が加わる様子を示す図。
【図７】第１実施形態に係るフィルター回路のフィルター特性の一例を示す図。
【図８】物理量検出装置に回転振動が加わった時の信号波形の一例を示す図。
【図９】第２実施形態に係る振動素子を模式的に示す平面図。
【図１０】第２実施形態に係る振動素子を模式的に示す平面図。
【図１１】第２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。
【図１２】第２実施形態に係る物理量検出装置に回転振動が加わる様子を示す図。
【図１３】第３実施形態に係る物理量検出装置の機能ブロック図。
【図１４】第４実施形態に係るフィルター回路のフィルター特性の一例を示す図。
【図１５】本実施形態に係る電子機器を模式的に示す斜視図。
【図１６】本実施形態に係る電子機器を模式的に示す斜視図。
【図１７】本実施形態に係る電子機器を模式的に示す斜視図。
【図１８】本実施形態に係る移動体を模式的に示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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（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（物理量検出用回路の一例）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。
【００３０】
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（交流増幅回路）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。
【００３１】
振動素子１００の駆動振動腕２２０，２２２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。
【００３２】
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。
【００３３】
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が振動する。
【００３４】
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、フィルター回路４５４と、ＡＣ増幅回路４５５と、同期検波回路４５６と、平滑回路４５７と、可変増幅回路４５８と、フィルター回路４５９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（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。
【００３５】
チャージアンプ４５１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）が入力され、入力された第１検出信号（交流電流）を交流電圧信号に変換する。
【００３６】
チャージアンプ４５２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）が入力され、入力された第２検出信号（交流電流）を交流電圧信号に変換する。
【００３７】
なお、第１検出信号と第２検出信号とは、電気的特性が逆である。
【００３８】
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。
【００３９】
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、フィルター回路４５４に入力される。
【００４０】
フィルター回路４５４は、カットオフ周波数ｆｃが、振動素子１００の駆動モードの共振周波数（駆動振動腕２００，２２０（図２及び図３参照）の共振周波数）ｆｄｒと検出モードの共振周波数（検出振動腕２３０，２３２（図２及び図３参照）の共振周波数）ｆｄｔとの間にあり、通過帯域に駆動モードの共振周波数ｆｄｒを含むフィルター部として機能する。フィルター回路４５４は、振動素子１００がｆｄｒ＜ｆｄｔの関係にある場合はローパスフィルターとして構成され、振動素子１００がｆｄｒ＞ｆｄｔの関係にある場合はハイパスフィルターとして構成される。フィルター回路４５４の出力信号は、ＡＣ増幅回路４５５に入力される。
【００４１】
ＡＣ増幅回路４５５は、ＡＣ信号（交流信号）を増幅するＡＣ増幅部（交流増幅部）として機能し、フィルター回路４５４の出力信号を増幅した信号を出力する。ＡＣ増幅回路４５５の出力信号は同期検波回路４５６に入力される。
【００４２】
同期検波回路４５６は、振動素子１００を駆動する駆動信号に基づいて振動素子１００の出力信号に含まれる角速度に応じた信号を検波する検波部として機能する。具体的には、同期検波回路４５６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４５５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。
【００４３】
同期検波回路４５６で抽出された角速度成分の信号は、平滑回路４５７で直流電圧信号に平滑化され、可変増幅回路４５８に入力される。
【００４４】
可変増幅回路４５８は、平滑回路４５７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４５８で増幅（または減衰）された信号は、フィルター回路４５９に入力される。
【００４５】
フィルター回路４５９は、可変増幅回路４５８の出力信号からセンサー帯域外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。
【００４６】
［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。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。
【００４７】
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。
【００４８】
振動素子１００は、図２および図３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、駆動入力電極３０と、駆動出力電極３２と、検出電極４０，４２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。
【００４９】
基部１０と、駆動振動腕２２０，２２２、検出振動腕２３０，２３２、支持部２４０、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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
第１検出振動腕２３０には、貫通孔２３１が設けられている。貫通孔２３１によって、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２検出電極４２と、を導通させることができる。第２検出振動腕２３２には、貫通孔２３３が設けられている。貫通孔２３３によって、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１検出電極４０と、を導通させることができる。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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、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。
【００５９】
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。駆動入力電極３０は、駆動振動腕２２０，２２２を駆動させる信号（駆動信号）が入力される電極である。
【００６０】
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。駆動出力電極３２は、駆動振動腕２２０，２２２の屈曲に基づく信号を出力するための電極である。
【００６１】
第１検出電極４０は、検出振動腕２３０，２３２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２ａ，２ｂと、第２検出振動腕２３２の主面２ａ，２ｂおよび側面３および貫通孔２３３の内面と、に設けられている。第１検出電極４０は、コリオリ力による検出振動腕２３０，２３２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。
【００６２】
第２検出電極４２は、検出振動腕２３０，２３２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の主面２ａ，２ｂおよび貫通孔２３１の内面と、第２検出振動腕２３２の主面２ａ，２ｂおよび側面３と、に設けられている。第２検出電極４２は、コリオリ力による検出振動腕２３０，２３２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。
【００６３】
なお、図示はしないが、振動腕２２０，２２２，２３０，２３２の主面２ａ，２ｂには、溝部が設けられていてもよく、電極３０，３２，４０，４２は、該溝部内に設けられていてもよい。
【００６４】
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。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。
【００６５】
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。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。
【００６６】
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。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とを接続している。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。
【００６７】
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。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とを接続している。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。
【００６８】
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、検出振動腕２３０，２３２の側面３および幅広部５にも設けられている。固定電位配線７０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は、グランド電位を有している。すなわち、固定電位配線７０は、接地されている。
【００６９】
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、配線５０，５２，６０，６２，７０を、太線で示している。
【００７０】
次に、振動素子１００の動作について説明する。図４（Ａ）および図４（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４（Ａ）および図４（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。
【００７１】
図４（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。
【００７２】
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。
【００７３】
速度ｖで動作する質量ｍの物体が、角速度Ωで回転した時に受けるコリオリ力は次式（１）で表される。
【００７４】
【数１】
2015184157.tif 000003
【００７５】
駆動モードでの駆動振動腕２２０，２２２の振動周波数をｆｄｒ、最大振幅をＡとすると、駆動振動腕２２０，２２２の速度ｖは時間変数ｔを用いて次式（２）で表される。
【００７６】
【数２】
2015184157.tif 000004
【００７７】
従って、駆動振動腕２２０，２２２の質量をｍとして、式（２）を式（１）に代入すると、駆動振動腕２２０，２２２が受けるコリオリ力は次式（３）で表される。
【００７８】
【数３】
2015184157.tif 000005
【００７９】
駆動振動腕２２０，２２２は、角速度Ωの回転が加わると、式（３）で表されるコリオリ力を受けて屈曲振動し、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。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および第２検出電極４２には、それぞれ、第１検出信号および第２検出信号が発生する。
【００８０】
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る。例えば、第１検出電極４０に正の電荷δ＋が発生する時には第２検出電極４２に負の電荷δ−が発生し、第１検出電極４０に負の電荷δ−が発生する時には第２検出電極４２に正の電荷δ＋が発生する。第１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。
【００８１】
以下では、図４（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４（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。
【００８２】
［離調周波数と実装基板の振動周波数との関係］
駆動モードの共振周波数ｆｄｒは、駆動振動腕２２０，２２２，２２４，２２６の長さ、厚み、材質等によって決まり、検出モードの共振周波数ｆｄｔは、検出振動腕２３０，２３２の長さ、厚み、材質等によって決まる。この駆動モードの共振周波数ｆｄｒと検出モードの共振周波数ｆｄｔとの差は離調周波数と呼ばれる。
【００８３】
図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、駆動振動腕２２０，２２２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５（Ａ）は、ｆｄｒ＜ｆｄｔの場合の例であり、離調周波数Δｆ＝ｆｄｔ−ｆｄｒである。一方、図５（Ｂ）は、ｆｄｒ＞ｆｄｔの場合の例であり、離調周波数Δｆ＝ｆｄｒ−ｆｄｔである。
【００８４】
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は共振周波数ｆｄｒで振動する。検出モードでも、駆動振動腕２２０，２２２は共振周波数ｆｄｒで振動し、この駆動周波数ｆｄｒ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ｆｄｒで振動する。この駆動モードの共振周波数ｆｄｒが検出モードの共振周波数ｆｄｔ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が破損しやすい等、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、離調周波数Δｆをある程度低くせざるを得ない。
【００８５】
ところで、物理量検出装置４００はプリント基板等に実装されるが、実装基板の設置環境によっては、例えば、実装基板が主面に垂直な方向に振動する場合がある。図６は、実装基板が振動する様子を模式的に示す図である。図６に示すように、実装基板３００が振動すると、物理量検出装置４００は周期的に回転方向が変わる微小な回転振動をすることになり、振動素子１００に、検出軸（Ｙ軸）の方向の角速度が加わる場合がある。
【００８６】
実装基板３００が振動素子１００の検出軸（Ｙ軸）を中心として周波数ｆ１、最大振幅Ω１で回転振動した場合、振動素子１００に加わる角速度Ωは時間変数ｔを用いて次式（４）で表される。
【００８７】
【数４】
2015184157.tif 000006
【００８８】
式（４）を式（３）に代入すると、駆動振動腕２２０，２２２が受けるコリオリ力は、次式（５）で表される。
【００８９】
【数５】
2015184157.tif 000007
【００９０】
従って、式（５）より、２つの駆動周波数ｆｄｒ＋ｆ１およびｆｄｒ−ｆ１で検出振動腕２３０，２３２の振動が励起（加振）され、第１検出信号および第２検出信号には、ｆｄｒ＋ｆ１とｆｄｒ−ｆ１の２つの周波数成分が含まれる。
【００９１】
ここで、図５から明らかなように、実装基板３００の振動周波数ｆ１が離調周波数Δｆに近く、ｆｄｒ＜ｆｄｔの場合（図５（Ａ）参照）にｆｄｒ−ｆ１によるコリオリ力は、検出振動腕２３０，２３２の共振周波数ｆｄｔから遠い周波数であるため、ｆｄｒ−ｆ１の周波数による検出振動は十分無視できるほどに微量である。同様に、ｆｄｒ＞ｆｄｔの場合（図５（Ｂ）参照）にｆｄｒ＋ｆ１によるコリオリ力も、検出振動腕２３０，２３２の共振周波数ｆｄｔから遠い周波数であるため、ｆｄｒ＋ｆ１の周波数による検出振動は十分無視できるほどに微量である。
【００９２】
一方、実装基板３００の振動周波数ｆ１が離調周波数Δｆに近いと、ｆｄｒ＜ｆｄｔの場合（図５（Ａ）参照）はｆｄｒ＋ｆ１がｆｄｔに近くなり、ｆｄｒ＞ｆｄｔの場合（図５（Ｂ）参照）はｆｄｒ−ｆ１がｆｄｔに近くなるため、検出振動腕２３０，２３２が共振周波数ｆｄｔに近い周波数で大きく振動することになる。そうすると、検出電極４０，４２に発生する電荷量が大きくなりすぎて、差動増幅回路４５３の出力信号やＡＣ増幅回路４５５の出力信号が飽和するおそれがある。また、ＡＣ増幅回路４５５の出力信号で飽和せずとも、これらの信号が同期検波回路４５６に入力され同期検波されると、検出回路４５０の出力信号が飽和するおそれがある。
【００９３】
例えば、振動素子１００に、離調周波数Δｆ付近の周波数成分をもつ１００ｄｐｓの回転振動が加わった場合、検出振動腕２３０，２３２の共振によって５００倍されるとすると、５００００ｄｐｓの検出信号が出力されてしまう。検出回路４５０の出力信号のダイナミックレンジが±３００ｄｐｓを想定して設計されている場合、５００００ｄｐｓの検出信号が入力されると検出回路４５０の出力信号が飽和する。
【００９４】
検出回路４５０の出力信号が最大出力電圧で飽和すると中心電圧（０点電圧）が低い方に変動し、検出回路４５０の出力信号が最小出力電圧で飽和すると中心電圧（０点電圧）が高い方に変動するので、いずれの場合も検出精度の低下や誤検出につながる。
【００９５】
特に、本実施形態に係る物理量検出装置４００では、振動素子１００の主面２ａ，２ｂに平行なＹ軸が検出軸であるため、主面２ａ，２ｂが実装基板３００と平行となるように実装されると、検出軸が実装基板３００の振動方向と一致しやすくなり、検出回路４５０の出力信号が飽和するおそれがある。
【００９６】
そこで、本実施形態では、ＡＣ増幅回路４５５の前段にフィルター回路４５４を設けており、フィルター回路４５４により、検出振動腕２３０，２３２の共振周波数ｆｄｔに近い周波数成分の信号を取り除く（正確には、大きく減衰させる）ようにしている。
【００９７】
具体的には、ｆｄｒ＜ｆｄｔとなるように振動素子１００の構造を決めた場合は、フィルター回路４５４をローパスフィルターとして構成する。そして、フィルター回路４５４は、図７（Ａ）に示すようなフィルター特性となるように、すなわち、ｆｄrが通過帯域に含まれ、かつ、カットオフ周波数ｆｃ＜ｆｄｔとなるように構成される。このようにすれば、振動素子１００の検出信号に含まれる周波数成分ｆｄｒ＋ｆ１の信号はフィルター回路４５４により取り除かれ、同期検波回路４５６では、ｆｄｒ−ｆ１の周波数成分の信号のみが周波数ｆｄｒの信号で同期検波されるので、同期検波回路４５６の出力信号Ｓは次式（６）で表される。なお、式（６）においてαは定数である。
【００９８】
【数６】
2015184157.tif 000008
【００９９】
式（６）の右辺第１項の周波数２ｆｄｒ−ｆ１の信号は、平滑回路４５７で取り除かれるため、平滑回路４５７の出力信号には、右辺第２項の周波数ｆ１の信号のみ残る。
【０１００】
一方、ｆｄｒ＞ｆｄｔとなるように振動素子１００の構造を決めた場合は、フィルター回路４５４をハイパスフィルターとして構成する。そして、フィルター回路４５４は、図７（Ｂ）に示すようなフィルター特性となるように、すなわち、ｆｄｒが通過帯域に含まれ、かつ、カットオフ周波数ｆｃ＞ｆｄｔとなるように構成される。このようにすれば、振動素子１００の検出信号に含まれる周波数成分ｆｄｒ−ｆ１の信号はフィルター回路４５４により取り除かれ、同期検波回路４５６では、ｆｄｒ＋ｆ１の周波数成分の信号のみが周波数ｆｄｒの信号で同期検波されるので、同期検波回路４５６の出力信号Ｓは次式（７）で表される。なお、式（７）においてαは定数である。
【０１０１】
【数７】
2015184157.tif 000009
【０１０２】
式（７）の右辺第１項の周波数２ｆｄｒ＋ｆ１の信号は、平滑回路４５７で取り除かれるため、平滑回路４５７の出力信号には、右辺第２項の周波数ｆ１の信号のみ残る。
【０１０３】
なお、フィルター回路４５４をローパスフィルターとして構成した場合もハイパスフィルターとして構成した場合も、フィルター回路４５９（ローパスフィルター）のカットオフ周波数ｆｃを離調周波数Δｆよりも十分低く設定し、フィルター回路４５９により、平滑回路４５７の出力信号に残る周波数ｆ１の信号を取り除いてもよい。
【０１０４】
図８に、ｆｄｒ＜ｆｄｔであり、かつ、フィルター回路４５４がローパスフィルターとして構成されている場合に、振動素子１００に周波数ｆ１の回転振動が加わった時に観測される信号波形の一例を示す。図８に示すように、差動増幅回路４５３の出力信号は、周波数ｆｄｒの駆動信号が回転振動による周波数ｆ１の信号で振幅変調された比較的大きな信号となるが、フィルター回路４５４の出力信号は周波数がｆｄｒ−ｆ１の小さな信号となるため、同期検波回路４５６の出力信号は周波数がｆ１の小さな信号となり、検出回路４５０の出力信号が飽和しない。
【０１０５】
以上に説明したように、第１実施形態に係る物理量検出装置４００によれば、フィルター回路４５４を設けたことにより、振動素子１００の離調周波数Δｆに近い周波数の回転振動や衝撃が加わっても、検出回路４５０の出力信号が飽和するおそれを低減することができる。従って、検出回路４５０の出力信号における中心電圧（０点電圧）の変動が抑制されるため、検出精度が高く、かつ、振動や衝撃にロバストで実装位置の自由度が高い堅牢な物理量検出装置４００を実現することができる。
【０１０６】
特に、フィルター回路４５４をＡＣ増幅回路４５５の前段に設けたことにより、ＡＣ増幅回路４５５の出力信号が飽和するおそれや同期検波回路４５６の出力信号が飽和するおそれを低減することができるので、平滑回路４５７で回転振動による周波数ｆ１の信号を取り除く場合と比較しても有利である。
【０１０７】
１−２．第２実施形態
第２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実施形態と異なる。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。
【０１０８】
［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９および図１０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。
【０１０９】
なお、図９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１０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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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、Ｈ型の振動片であった。これに対し、第２実施形態に係る振動素子１００では、図９および図１０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。
【０１１２】
振動片１は、図９および図１０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、を有している。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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、例えば、第１検出信号に対して、基準となる電位を有する電極である。
【０１２９】
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２検出信号）を検出するための電極である。
【０１３０】
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２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、例えば、第２検出信号に対して、基準となる電位を有する電極である。
【０１３１】
なお、図示はしないが、振動腕２２０，２２２，２２４，２２６，２３０，２３２の主面２ａ，２ｂには、溝部が設けられていてもよく、電極３０，３２，４０，４４は、該溝部内に設けられていてもよい。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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には、第２検出配線６２および外部部材を介して固定された電位、具体的には、グランド電位が入力される。
【０１３６】
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２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。
【０１３７】
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には、第４検出配線６６および外部部材を介して固定された電位、具体的には、グランド電位が入力される。
【０１３８】
なお、図９，１０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。
【０１３９】
次に、振動素子１００の動作について説明する。図１１（Ａ）および図１１（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１１（Ａ）および図１１（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。
【０１４０】
図１１（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（駆動モード）。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。
【０１４１】
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１１（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（検出モード）。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および第３検出電極４４には、それぞれ、第１検出信号および第２検出信号が発生する。
【０１４２】
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る。例えば、第１検出電極４０に正の電荷δ＋が発生する時には第３検出電極４４に負の電荷δ−が発生し、第１検出電極４０に負の電荷δ−が発生する時には第３検出電極４４に正の電荷δ＋が発生する。第１検出信号は端子部６０ａから検出回路４５０に出力され、第２検出信号は端子部６４ａ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。
【０１４３】
本実施形態に係る物理量検出装置４００では、振動素子１００の主面２ａ，２ｂに垂直なＺ軸が検出軸であるため、図６に示したように、主面２ａ，２ｂが実装基板３００と平行となるように実装されても、検出軸が実装基板３００の振動方向と一致せず、検出回路４５０の出力信号が飽和するおそれはほとんどない。しかしながら、図１２に示すように、主面２ａ，２ｂが実装基板３００と垂直となるように実装される場合もあり、この場合は、検出軸が実装基板３００の振動方向と一致しやすくなり、検出回路４５０の出力信号が飽和するおそれがある。
【０１４４】
しかしながら、本実施形態に係る物理量検出装置４００でも、ＡＣ増幅回路４５５の前段に第１実施形態と同様のフィルター回路４５４が設けられているため、実装基板３００が離調周波数Δｆに近い周波数で回転振動しても、フィルター回路４５４により、ｆｄｔに近い周波数成分の信号は取り除かれる。これにより、検出回路４５０の出力信号が飽和するおそれを低減させている。従って、検出回路４５０の出力信号における中心電圧（０点電圧）の変動が抑制されるため、検出精度が高く、かつ、振動や衝撃にロバストで実装位置の自由度が高い堅牢な物理量検出装置４００を実現することができる。
【０１４５】
１−３．第３実施形態
図１３は、第３実施形態に係る物理量検出装置４００の機能ブロック図である。図１３において図１と同じ構成要素には同じ符号を付している。図１３に示すように、第３実施形態に係る物理量検出装置４００では、差動増幅回路４５３の出力信号は、ＡＣ増幅回路４５５に入力され、ＡＣ増幅回路４５５でＡＣ増幅された信号がフィルター回路４５４に入力される。
【０１４６】
フィルター回路４５４は、第１実施形態と同様に、カットオフ周波数ｆｃが、振動素子１００の駆動モードの共振周波数ｆｄｒと検出モードの共振周波数ｆｄｔとの間にあり、通過帯域に駆動モードの共振周波数ｆｄｒを含むフィルター部として機能する。フィルター回路４５４は、振動素子１００がｆｄｒ＜ｆｄｔの関係にある場合はローパスフィルターとして構成され、振動素子１００がｆｄｒ＞ｆｄｔの関係にある場合はハイパスフィルターとして構成される。フィルター回路４５４の出力信号は、同期検波回路４５６に入力される。
【０１４７】
第３実施形態に係る物理量検出装置４００のその他の構成は、第１実施形態又は第２実施形態に係る物理量検出装置４００と同じであるため、説明を省略する。
【０１４８】
この第３実施形態に係る物理量検出装置４００によれば、第１実施形態又は第２実施形態に係る物理量検出装置４００と同様に、ＡＣ増幅回路４５５の前段にフィルター回路４５４を設けたことにより、振動素子１００の離調周波数Δｆに近い周波数の回転振動が加わっても、検出回路４５０の出力信号が飽和するおそれを低減することができる。従って、検出回路４５０の出力信号における中心電圧（０点電圧）の変動が抑制されるため、検出精度が高く、かつ、振動や衝撃にロバストで実装位置の自由度が高い堅牢な物理量検出装置４００を実現することができる。
【０１４９】
特に、フィルター回路４５４を同期検波回路４５６の前段に設けたことにより、同期検波回路４５６の出力信号が飽和するおそれを低減することができるので、平滑回路４５７で回転振動による周波数ｆ１の信号を取り除く場合と比較しても有利である。
【０１５０】
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、フィルター回路４５４がバンドパスフィルターとして構成される点が、第１実施形態〜第３実施形態に係る物理量検出装置と異なる。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又は図１３と同様であるため、その図示及び説明を省略する。
【０１５１】
図１４は、本実施形態に係るフィルター回路４５４のフィルター特性の一例を示す図である。図１４に示すように、フィルター回路４５４は、ｆｄｒが通過帯域に含まれ、かつ、低周波数側のカットオフ周波数ｆｃ１が駆動モードの共振周波数ｆｄｒと離調周波数Δｆとの差ｆｄｒ−Δｆよりも大きく、かつ、高周波数側のカットオフ周波数ｆｃ２が駆動モードの共振周波数ｆｄｒと離調周波数Δｆとの和ｆｄｒ＋Δｆよりも小さくなるように構成される。このようにすれば、離調周波数Δｆに近い周波数ｆ１の回転振動が加わった時に振動素子１００の検出信号に含まれる周波数成分ｆｄｒ−ｆ１の信号も周波数成分ｆｄｒ＋ｆ１の信号もフィルター回路４５４により取り除かれ、同期検波回路４５６ではこれらの信号が同期検波されない。
【０１５２】
従って、第４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〜第３実施形態に係る物理量検出装置４００と比較して、同期検波回路４５６の出力信号が飽和するおそれをさらに低減することができる。
【０１５３】
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。
【０１５４】
図１５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。
【０１５５】
図１５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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
図１６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。
【０１５８】
図１６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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
図１７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１７には、外部機器との接続についても簡易的に示している。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
なお、物理量検出装置４００を備えた電子機器は、図１５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１６に示す携帯電話機、図１７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。
【０１６８】
本実施形態に係る電子機器では、検出精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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
図１８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。
【０１７１】
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１８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。
【０１７２】
本実施形態に係る移動体では、検出精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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
例えば、振動素子１００の振動片１は、Ｈ型やダブルＴ型以外にも、例えば、音叉型や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し、三脚型であってもよい。
【０１７５】
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。
【０１７６】
また、振動素子１００は、例えば、振動片１をシリコン半導体で構成し、振動片１（シリコン半導体）の表面の一部に、電極に挟まれた酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の圧電薄膜を配置した構造であってもよい。
【０１７７】
また、振動素子１００は、圧電型の振動素子以外にも、動電型、静電容量型（シリコンＭＥＭＳ等）、渦電流型、光学型、ひずみゲージ型等の振動素子であってもよい。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【符号の説明】
【０１８１】
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、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、２３１…貫通孔、２３２…第２検出振動腕、２３３…貫通孔、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、３００…実装基板、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…フィルター回路、４５５…ＡＣ増幅回路、４５６…同期検波回路、４５７…平滑回路、４５８…可変増幅回路、４５９…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
【図１】
2015184157.tif 000010
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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