(57)【要約】【課題】振動腕の寸法誤差が大きくても、励振振動モードと検出振動モードとの機械結合の影響が小さく、優れた特性を実現することができる振動片および角速度センサーを提供すること、また、かかる振動片を備える信頼性に優れた電子機器および移動体を提供すること。【解決手段】本発明のセンサー素子は、基部２１と、基部２１からｙ軸方向に沿って延出されていて、ｙ軸方向に直交するｘ軸方向に沿って振動する振動腕２３〜２６と、基部２１を支持していて、ｙ軸方向に沿った検出軸まわりの角速度ωに応じて振動腕２３〜２６に作用するコリオリ力に基づく偶力によって基部２１の検出軸に沿った回動中心軸ａまわりの回動に伴って変形する支持腕２２３〜２２６と、支持部２２３、２２４の変形を検出する検出部と、を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、
前記基部から第１方向に沿って延出されていて、前記第１方向に交差する第２方向に沿って振動する振動腕と、
前記基部を支持していて、前記第１方向に沿った検出軸まわりの角速度に応じて前記振動腕に作用するコリオリ力に基づく偶力によって前記基部の前記検出軸に沿った回動中心軸まわりの回動に伴って変形する支持部と、
前記支持部の変形を検出する検出部と、
を備えることを特徴とする振動片。
【請求項２】
前記振動腕の厚さが前記振動腕の幅よりも大きい請求項１に記載の振動片。
【請求項３】
前記基部の前記第１方向に沿った一方側において前記第２方向に沿って並んで配置され、同一面に沿って互いに反対方向に振動する２つの前記振動腕を備えている請求項１または２に記載の振動片。
【請求項４】
前記基部の前記第１方向に沿った他方側において前記第２方向に沿って並んで配置され、前記一方側に配置されている前記２つの振動腕と同方向で同一面に沿って互いに反対方向に振動する２つの前記振動腕を備えている請求項３に記載の振動片。
【請求項５】
前記支持部は、腕状をなしている支持腕を有し、前記支持腕に前記検出部が設けられている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の振動片。
【請求項６】
前記支持腕は、前記第１方向に沿って延びている部分を有し、当該部分に前記検出部が設けられている請求項５に記載の振動片。
【請求項７】
前記検出部は、前記支持腕の前記基部とは反対の端部側に設けられている請求項５または６に記載の振動片。
【請求項８】
前記検出部は、前記振動腕の厚さよりも厚さが薄い部分を有し、当該部分に前記検出部が設けられている請求項１ないし７のいずれか１項に記載の振動片。
【請求項９】
前記支持部は、複数の支持腕を有している請求項１ないし８のいずれか１項に記載の振動片。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の振動片を備えることを特徴とする角速度センサー。
【請求項１１】
基部と、
前記基部から第１方向に沿って延出されていて、前記第１方向に交差する第２方向に沿って振動する振動腕と、
前記基部を支持していて、前記第１方向に沿った検出軸まわりの角速度に応じて前記振動腕に作用するコリオリ力に基づく偶力によって前記基部の前記検出軸に沿った回動中心軸まわりの回動に伴って変形する支持部と、
前記支持部の変形を検出する検出部と、
を備えることを特徴とする角速度センサー。
【請求項１２】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の振動片を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１３】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の振動片を備えることを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動片、角速度センサー、電子機器および移動体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
角速度を検出する角速度センサーは、例えば、車両における車体制御、カーナビゲーションシステムの自車位置検出、デジタルカメラやビデオカメラ等の振動制御補正（いわゆる手ぶれ補正）等に用いられる。このような角速度センサーとしては、振動ジャイロセンサーが知られている（例えば、特許文献１参照）。
例えば、特許文献１に係る角速度センサーは、水晶で構成された音叉と、この音叉の２つのアームの一方のアームに設けられた励振電極と、他方のアームに設けられた検出電極と、を有する。
【０００３】
この特許文献１に係る角速度センサーでは、励振電極に電気信号を加えることにより、２つのアームを同一平面内で屈曲振動（励振振動）させる。そして、その励振振動の状態で、音叉がアームの延出方向に沿った軸線まわりの角速度を受けると、コリオリ力により、アームが前述した励振振動の平面と直交する方向に屈曲振動（検出振動）し、その屈曲振動に応じた電気信号が検出電極から検出される。したがって、検出電極からの電気信号に基づいて、角速度を検出することができる。
【０００４】
ところで、前述したような２つのアームを有する音叉は一般に基板をエッチング加工することにより形成される。その際、その基板のエッチング異方性や加工プロセスのばらつき等により、音叉の寸法を設計通りとすることが難しい。そのため、音叉の横断面形状が意図しない形状となり、アームが角速度を受けていない状態でも、アームが検出振動の方向成分をもって屈曲振動してしまい、その結果、検出精度（Ｓ／Ｎ比）が低下したり、温度特性が悪化したりするという問題があった。
特に、特許文献１に係る角速度センサーでは、励振振動させるアームを励振振動の方向だけでなく検出振動の方向にも屈曲し得るように構成する（すなわちアームの横断面形状を正方形に近くする）必要があるため、励振振動モードと検出振動モードとの機械結合を生じやすく、前述したような問題を回避することが難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１４９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、振動腕の寸法誤差が大きくても、励振振動モードと検出振動モードとの機械結合の影響が小さく、優れた特性を実現することができる振動片および角速度センサーを提供すること、また、かかる振動片を備える信頼性に優れた電子機器および移動体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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］
本発明の振動片は、基部と、
前記基部から第１方向に沿って延出されていて、前記第１方向に交差する第２方向に沿って振動する振動腕と、
前記基部を支持していて、前記第１方向に沿った検出軸まわりの角速度に応じて前記振動腕に作用するコリオリ力に基づく偶力によって前記基部の前記検出軸に沿った回動中心軸まわりの回動に伴って変形する支持部と、
前記支持部の変形を検出する検出部と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
このような振動片によれば、振動腕を第２方向以外に屈曲させる必要がないため、振動腕の横断面形状を正方形に近くする必要がない。そのため、振動腕の横断面のアスペクト比（厚さ／幅）を大きくすることができ、その結果、振動腕の寸法誤差が大きくても、励振振動モードと検出振動モードとの機械結合の影響が小さく、優れた特性（例えばＳ／Ｎ比および温度特性）を実現することができる。
【０００９】
［適用例２］
本発明の振動片では、前記振動腕の厚さが前記振動腕の幅よりも大きいことが好ましい。
これにより、振動腕の横断面形状が矩形からずれてしまった場合（例えば平行四辺形となってしまった場合）であっても、振動腕が第１方向および第２方向の双方に対して垂直な方向成分をもって駆動振動（面外振動）してしまうのを低減することができる。そのため、振動腕に作用するコリオリ力を検出軸に沿った回動中心軸まわりの偶力に効率的に変換することができる。
【００１０】
［適用例３］
本発明の振動片では、前記基部の前記第１方向に沿った一方側において前記第２方向に沿って並んで配置され、同一面に沿って互いに反対方向に振動する２つの前記振動腕を備えていることが好ましい。
これにより、２つの振動腕の駆動振動が基部において互いに打ち消されるため、振動漏れを小さくすることができる。
【００１１】
［適用例４］
本発明の振動片では、前記基部の前記第１方向に沿った他方側において前記第２方向に沿って並んで配置され、前記一方側に配置されている前記２つの振動腕と同方向で同一面に沿って互いに反対方向に振動する２つの前記振動腕を備えていることが好ましい。
これにより、基部を回動させる偶力を大きくすることができる。
【００１２】
［適用例５］
本発明の振動片では、前記支持部は、腕状をなしている支持腕を有し、前記支持腕に前記検出部が設けられていることが好ましい。
このような支持腕は、屈曲変形しやすい。そのため、基部の回動に伴う支持腕の変形（歪み）を検出部により効率的に検出することができる。
【００１３】
［適用例６］
本発明の振動片では、前記支持腕は、前記第１方向に沿って延びている部分を有することが好ましい。
これにより、第２方向に沿った振動片の長さが大きくなるのを低減することができる。
［適用例７］
本発明の振動片では、前記検出部は、前記支持腕の前記基部とは反対の端部側に設けられていることが好ましい。
基部の回動を生じたときに支持腕に生じる変形（歪み）は、支持腕の基部側よりも基部とは反対側の方が大きい。したがって、検出部を支持腕の基部とは反対の端部側に設けることにより、支持腕の変形を効率的に検出することができる。
【００１４】
［適用例８］
本発明の振動片では、前記検出部は、前記振動腕の厚さよりも厚さが薄い部分を有し、当該部分に前記検出部が設けられていることが好ましい。
これにより、支持部の変形しやすい部分に検出部を設け、基部の回動に伴う支持部の変形（歪み）を検出部により効率的に検出することができる。
【００１５】
［適用例９］
本発明の振動片では、前記支持部は、複数の支持腕を有していることが好ましい。
これにより、基部を安定的に支持部で支持することができる。特に、支持部を４つ以上配置することにより、駆動信号のための配線と、検出信号のための配線とを別々の支持腕を通じて引き回すことができる。その結果、両配線間の寄生容量を低減でき、この寄生容量を介して駆動信号が検出信号に漏れる静電的な漏れ（静電結合）も小さくすることができる。
［適用例１０］
本発明の角速度センサーは、本発明の振動片を備えることを特徴とする。
このような角速度センサーによれば、振動腕の寸法誤差が大きくても、励振振動モードと検出振動モードとの機械結合の影響が小さく、優れた特性を実現することができる。
【００１６】
［適用例１１］
本発明の角速度センサーは、基部と、
前記基部から第１方向に沿って延出されていて、前記第１方向に交差する第２方向に沿って振動する振動腕と、
前記基部を支持していて、前記第１方向に沿った検出軸まわりの角速度に応じて前記振動腕に作用するコリオリ力に基づく偶力によって前記基部の前記検出軸に沿った回動中心軸まわりの回動に伴って変形する支持部と、
前記支持部の変形を検出する検出部と、
を備えることを特徴とする。
このような角速度センサーによれば、振動腕の寸法誤差が大きくても、励振振動モードと検出振動モードとの機械結合の影響が小さく、優れた特性を実現することができる。
【００１７】
［適用例１２］
本発明の電子機器は、本発明の振動片を備えることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する電子機器を提供することができる。
［適用例１３］
本発明の移動体は、本発明の振動片を備えることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する移動体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る角速度センサーを示す断面図である。
【図２】図１に示す角速度センサーが備える振動片を表面側から見た平面図である。
【図３】図２に示す振動片の裏面の構成を表面側から透視して見た平面図である。
【図４】（ａ）は、図２中のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は、図２中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図２に示す振動片の動作を説明するための図である。
【図６】図２に示す振動片の動作を説明するための図であって、（ａ）は、図５中のＣ−Ｃ線断面図、（ｂ）は、図５中のＤ−Ｄ線断面図である。
【図７】振動腕のアスペクト比とｘ軸方向の変位に対するｚ軸方向の変位比との関係を示すグラフである。
【図８】本発明の第２実施形態に係る振動片を示す平面図である。
【図９】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の構成を示す斜視図である。
【図１０】本発明の電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。
【図１１】本発明の電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。
【図１２】本発明の移動体（自動車）の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の振動片、角速度センサー、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．角速度センサー
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第１実施形態に係る角速度センサーを示す断面図である。また、図２は、図１に示す角速度センサーが備える振動片を表面側から見た平面図、図３は、図２に示す振動片の裏面の構成を表面側から透視して見た平面図である。また、図４（ａ）は、図２中のＡ−Ａ線断面図、図４（ｂ）は、図２中のＢ−Ｂ線断面図である。
なお、以下では、説明の便宜上、図１〜３において、互いに直交（交差）する３つの軸として、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を図示しており、その図示した矢印の先端側を「＋（プラス）」、基端側を「−（マイナス）」とする。また、以下では、ｘ軸に平行な方向を「ｘ軸方向」と言い、ｙ軸に平行な方向を「ｙ軸方向」と言い、ｚ軸に平行な方向を「ｚ軸方向」と言い、＋ｚ側（図１中の上側）を「上」、−ｚ側（図１中の下側）を「下」と言う。
【００２１】
図１に示す角速度センサー１は、角速度を検出するジャイロセンサーである。この角速度センサー１は、例えば、撮像機器の手ぶれ補正や、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）衛星信号を用いた移動体ナビケーションシステムにおける車両などの姿勢検出、姿勢制御等に用いることができる。
角速度センサー１は、図１および図２に示すように、振動片２（センサー素子）と、ＩＣチップ３と、振動片２およびＩＣチップ３を収納するパッケージ４と、を有している。
【００２２】
以下、角速度センサー１を構成する各部を順次説明する。
［振動片］
振動片２は、１つの軸まわりの角速度を検出するジャイロセンサー素子である。
この振動片２は、図２および図３に示すように、本体２０と、本体の表面に設けられた駆動電極４１、４２、配線４３、４４、検出電極５１、５２（検出部）および端子６１〜６４と、を有している。
本体２０は、基部２１と、複数の振動腕２３〜２６と、固定部２２１と、４つの支持腕２２３、２２４、２２５、２２６（支持部）と、を有している。
【００２３】
本実施形態では、本体２０が水晶で構成されている。これにより、本体２０の振動特性（特に周波数温度特性）を優れたものとすることができる。また、エッチングにより高い寸法精度で本体２０を形成することができる。水晶は、互いに直交するＸ軸（電気軸）、Ｙ軸（機械軸）およびＺ軸（光学軸）を有する。例えば、本体２０は、水晶のＺカット板を用いて形成され、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸がそれぞれｚ軸方向、ｙ軸方向およびｚ軸方向に沿うように設定される。
なお、本体２０を構成する材料は、水晶に限定されず、水晶以外の圧電体材料、例えば、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ホウ酸リチウム、チタン酸バリウム等であってもよい。
【００２４】
基部２１は、４つの支持腕２２３、２２４、２２５、２２６を介して固定部２２１に支持されている。このように複数の支持腕２２３、２２４、２２５、２２６を配置することにより、基部２１を安定的に支持腕２２３、２２４、２２５、２２６で支持することができる。また、後述するように、駆動信号のための配線と、検出信号のための配線とを別々の支持腕を通じて引き回すことができる。その結果、両配線間の寄生容量を低減でき、この寄生容量を介して駆動信号が検出信号に漏れる静電的な漏れ（静電結合）も小さくすることができる。ここで、支持腕２２３、２２４、２２５、２２６および固定部２２１からなる枠部２２が「支持部」を構成するとも言える。
【００２５】
４つの支持腕２２３、２２４、２２５、２２６は、それぞれ、腕状（長尺形状）をなし、一端が基部２１に接続され、他端が固定部２２１に接続されている。
各支持腕２２３、２２４、２２５、２２６は、ｚ軸方向に屈曲変形可能である。これにより、４つの支持腕２２３、２２４、２２５、２２６は、基部２１を固定部２２１に対してｙ軸に沿った軸まわりに回動可能に支持している。
【００２６】
具体的には、各支持腕２２３、２２４、２２５、２２６は、固定部２２１からｙ軸方向（＋ｙ軸方向）に沿って延出し、基部２１に向かってｘ軸方向に沿って延出している。このような各支持腕２２３、２２４、２２５、２２６は、ｙ軸方向に沿って延びている部分を有するので、ｚ軸方向に沿った本体２０の長さが大きくなるのを低減することができる。
【００２７】
振動腕２３、２４は、それぞれ、基部２１の＋ｙ軸方向側において基部２１からｙ軸方向（＋ｙ軸方向）に延出している。また、振動腕２３、２４は、ｘ軸方向に並んで配置されている。一方、振動腕２５、２６は、それぞれ、基部２１の−ｙ軸方向側において基部２１からｙ軸方向（−ｙ軸方向）に延出している。また、振動腕２５、２６は、ｘ軸方向に並んで配置されている。
【００２８】
このような振動腕２３、２４、２５、２６の各横断面は、ｘ軸に平行な１対の辺とｚ軸に平行な１対の辺とを有する矩形をなしている。本実施形態では、振動腕２３、２４、２５、２６の各厚さｔ１が振動腕２３、２４、２５、２６の各幅ｗ１よりも大きい。
このような本体２０の振動腕２３、２４、２５、２６には、１対の駆動電極４１、４２が設けられている。
駆動電極４１（駆動信号電極）は、図４に示すように、振動腕２３の上面および下面にそれぞれ設けられた駆動電極４１ａと、振動腕２４の両側面にそれぞれ設けられた駆動電極４１ｂと、振動腕２５の上面および下面にそれぞれ設けられた駆動電極４１ｃと、振動腕２６の両側面にそれぞれ設けられた駆動電極４１ｄと、を有している。
【００２９】
また、駆動電極４２（駆動接地電極）は、振動腕２３の両側面にそれぞれ設けられた駆動電極４２ａと、振動腕２４の上面および下面にそれぞれ設けられた駆動電極４２ｂと、振動腕２５の両側面にそれぞれ設けられた駆動電極４２ｃと、振動腕２６の上面および下面にそれぞれ設けられた駆動電極４２ｄと、を有している。
このような駆動電極４１は、図３に示すように、支持腕２２６上に設けられた配線４３を介して、固定部２２１上に設けられた端子６１（駆動信号端子）に電気的に接続されている。一方、駆動電極４２は、支持腕２２５上に設けられた配線４４を介して、固定部２２１上に設けられた端子６２（駆動接地端子）に電気的に接続されている。
【００３０】
また、本体２０の支持腕２２３、２２４には、１対の検出電極５１、５２が設けられている。
検出電極５１（検出信号電極）は、図４に示すように、支持腕２２３の上面の図４中右側（＋ｘ軸方向側）および下面の図４中左側（−ｘ軸方向側）にそれぞれ設けられた検出電極５１ａと、支持腕２２４の上面の図４中左側および下面の図４中の右側にそれぞれ設けられた検出電極５１ｂと、を有している。
また、検出電極５２（検出接地電極）は、支持腕２２３の上面の図４中左側および下面の図４中右側にそれぞれ設けられた検出電極５２ａと、支持腕２２４の上面の図４中右側および下面の図４中左側にそれぞれ設けられた検出電極５２ｂと、を有している。
【００３１】
このような検出電極５１は、図３に示すように、固定部２２１上に設けられた端子６４（検出信号端子）に電気的に接続されている。一方、検出電極５２は、固定部２２１上に設けられた端子６３（検出接地端子）に電気的に接続されている。ここで、端子６４は、検出電極５１ａに電気的に接続されている端子６４ａと、検出電極５１ｂに電気的に接続されている端子６４ｂと、を有している。同様に、端子６３は、検出電極５２ａに電気的に接続されている端子６３ａと、検出電極５２ｂに電気的に接続されている端子６３ｂと、を有している。
【００３２】
以上説明したように構成されている振動片２では、以下のようにして検出軸まわりの角速度を検出することができる。
図５は、図２に示す振動片の動作を説明するための図、図６は、図２に示す振動片の動作を説明するための図であって、図６（ａ）は、図５中のＣ−Ｃ線断面図、図６（ｂ）は、図５中のＤ−Ｄ線断面図である。
【００３３】
振動片２では、端子６１、６２を通じて、駆動電極４１と駆動電極４２との間に駆動信号が印加されることにより、図５に示すように、振動腕２３と振動腕２４とがｘｙ平面に沿って互いに接近・離間するように屈曲振動（駆動振動）するとともに、この屈曲振動と同相で、振動腕２５と振動腕２６とがｘｙ平面に沿って互いに接近・離間するように屈曲振動（駆動振動）する。すなわち、振動腕２３〜２６が図５中矢印Ａ１の方向に屈曲する状態と、振動腕２３〜２６が図５中矢印Ａ２の方向に屈曲する状態とを交互に繰り返す。
【００３４】
このように振動腕２３〜２６を駆動振動させた状態で、振動片２にｙ軸まわりの角速度ωが加わると、振動腕２３、２４には、ｚ軸方向に沿った互いに逆方向のコリオリ力が作用し、同様に、振動腕２５、２６には、ｚ軸方向に沿った互いに逆方向のコリオリ力が作用する。すなわち、振動腕２３〜２６に図５に示す矢印Ｂ１の方向のコリオリ力が作用する状態と、振動腕２３〜２６に図５に示す矢印Ｂ２の方向のコリオリ力が作用する状態とを交互に繰り返す。このとき、振動腕２３〜２６が図５中矢印Ｂ１の方向に屈曲する状態と、振動腕２３〜２６が図５中矢印Ｂ２の方向に屈曲する状態とを繰り返すいわゆるウォークモードの振動を生じていてもよい。
ここで、振動腕２３、２５に作用するコリオリ力は、互いに同方向であり、振動腕２４、２６に作用するコリオリ力は、互いに同方向である。そのため、振動腕２３〜２６に作用するコリオリ力は、検出軸（ｙ軸）に沿った回動中心軸ａまわりの偶力となる（図５および図６参照）。
【００３５】
この偶力により、基部２１が検出軸に沿った回動中心軸ａまわりに回動（回転振動）し、それに伴って、支持腕２２３〜２２６が屈曲振動（検出振動）する。すなわち、振動腕２３〜２６からの偶力により、基部２１は、図５中矢印Ｃ１の方向に回動中心軸ａまわりに回動する状態と、それと反対方向（図５中矢印Ｃ２の方向）に回動中心軸ａまわりに回動する状態を繰り返し、それに伴って、支持腕２２３〜２２６は、図６中矢印の方向に屈曲する状態と、それと反対方向に屈曲する状態とを繰り返す。
このような支持腕２２３、２２４の変形（歪み）を検出電極５１、５２により検出することにより、すなわち、支持腕２２３、２２４の検出振動により検出電極５１と検出電極５２との間に生じた電荷を検出することにより、振動片２に加わった角速度ωを求めることができる。
【００３６】
このような振動片２によれば、振動腕２３〜２６をｘ軸方向（駆動振動する方向）以外に屈曲させる必要がないため、振動腕２３〜２６の横断面形状を正方形に近くする必要がない。そのため、振動腕２３〜２６の横断面におけるアスペクト比（厚さｔ１／幅ｗ１）を大きくすることができ、その結果、振動腕２３〜２６の寸法誤差が大きくても、励振振動モードと検出振動モードとの機械結合の影響が小さく、優れた特性（例えばＳ／Ｎ比および温度特性）を実現することができる。
【００３７】
本実施形態では、振動腕２３、２４、２５、２６の各厚さｔ１が振動腕２３、２４、２５、２６の各幅ｗ１よりも大きい。これにより、振動腕２３、２４、２５、２６のｚ軸方向での曲げ剛性が高くなり、振動腕２３〜２６の各横断面形状が矩形からずれてしまった場合（例えば平行四辺形となってしまった場合）であっても、振動腕２３〜２６がｚ軸方向成分をもって駆動振動（面外振動）してしまうのを低減することができる。そのため、振動腕２３〜２６に作用するコリオリ力を、前述したような検出軸に沿った回動中心軸まわりの偶力に効率的に変換することができる。
【００３８】
図７に示すように、振動腕２３〜２６の各横断面におけるアスペクト比（厚さｔ１／幅ｗ２）が大きくなるほど、振動腕２３〜２６のｚ軸方向成分をもった駆動振動（ｕｚ）を低減することができるため、かかるアスペクト比は、２以上であるのが好ましく、本体２０の製造時の加工性をも考慮すると、２以上５以下であるのが好ましく、２以上３以下であるのがより好ましい。かかるアスペクト比を２以下にすると、駆動振動時の振動腕２３〜２６のｚ軸方向（面外方向）成分の振動を、アスペクト１の場合に比し１／１００以下に低減することができる。そのため、本体２０の製造時に高精度な加工が不要となる。
【００３９】
また、本実施形態では、振動腕２３、２４が同一面に沿って互いに反対方向に振動するとともに、これと同方向に、振動腕２５、２６が同一面に沿って互いに反対方向に振動するため、２つの振動腕２３、２４の駆動振動が基部２１において互いに打ち消されるとともに、２つの振動腕２５、２６の駆動振動が基部２１において互いに打ち消されるため、振動漏れを小さくすることができる。また、４つの振動腕２３〜２６を用いるため、各振動片２３〜２６にコリオリ力が作用し、基部２１を回動させる偶力を大きくすることができる。その結果、検出感度を高めることができる。また、ＣＩ（クリスタルインピーダンス）値を下げることが可能であり、低消費電力化を図ることができる。
【００４０】
また、検出電極５１、５２が腕状の支持腕２２３、２２４に設けられている。腕状（長手形状）をなす支持腕２２３、２２４は、屈曲変形しやすい。そのため、基部２１の回動に伴う支持腕２２３、２２４の変形（歪み）を検出電極５１、５２により効率的に検出することができる。
しかも、検出電極５１、５２は、支持腕２２３、２２４の基部２１とは反対の端部側に設けられている。基部２１の回動を生じたときに支持腕２２３、２２４に生じる変形（歪み）は、支持腕２２３、２２４の基部２１側よりも基部２１とは反対側の方が大きい。したがって、検出電極５１、５２を支持腕２２３、２２４の基部２１とは反対の端部側に設けることにより、支持腕２２３、２２４の変形を効率的に検出することができる。
【００４１】
また、本実施形態では、支持腕２２３、２２４の厚さｔ２が振動腕２３〜２６の厚さｔ１よりも薄くなっている。このようなｚ軸方向に変形しやすい支持腕２２３、２２４に検出電極５１、５２を設けることにより、基部２１の回動に伴う支持腕２２３、２２４の変形（歪み）を検出部により効率的に検出することができる。
支持腕２２３、２２４の各横断面におけるアスペクト比（厚さｔ２／幅ｗ２）は、１．５以下であることが好ましく、１．２以下であることがより好ましく、１以下であることがさらに好ましい。これにより、支持腕２２３、２２４をｚ軸方向に屈曲しやすくすることができる。
【００４２】
［ＩＣチップ３］
図１に示すＩＣチップ３は、前述した振動片２を駆動する機能と、振動片２からの出力（センサー出力）を検出する機能とを有する電子部品である。
このようなＩＣチップ３は、図示しないが、駆動信号を出力する駆動回路と、検出信号を検出する検出回路とを備える。
【００４３】
（パッケージ４）
図１に示すように、パッケージ４は、上面に開放する凹部を有するベース４１と、ベース４１の凹部の開口を塞ぐようにベース４１に接合されたリッド（蓋体）９２とを有している。このようなパッケージ４は、その内側に、収納空間を有しており、この収納空間内に、振動片２およびＩＣチップ３が気密的に収納、設置されている。
ベース４１には、前述した振動片２およびＩＣチップ３が設置されている。
【００４４】
ベース４１は、例えば、平板状の第１基板と、この第１基板の上面に接合された枠状の第２基板と、この第２基板の上面に接合された枠状の第３基板とで構成され、第２基板と第３基板との間に段差を有する凹部が形成されている。
ベース４１の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、酸化アルミニウム等の各種セラミックスを用いることができる。
このようなベース４１の凹部の段差の上側の面（第２基板の上面）には、複数の内部端子７１が設けられている。
【００４５】
複数の内部端子７１には、固定部材８１を介して振動片２の端子６１〜６４が固定されている。これにより、複数の内部端子７１が固定部材８１を介して端子６１〜６４に電気的に接続されている。この固定部材８１は、例えば、半田、銀ペースト、導電性接着剤（樹脂材料中に金属粒子などの導電性フィラーを分散させた接着剤）等で構成されている。
また、図示しないが、ベース４１の凹部の底面（第１基板の上面）には、ＩＣチップ３および内部端子７１に電気的に接続される複数の内部端子が設けられている。また、ベース４１の凹部の底面には、固定部材８２を介してＩＣチップ３が支持・固定されている。固定部材８２は、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等を含んで構成されている。
【００４６】
また、図示しないが、ベース４１の下面（振動片２とは反対側）には、角速度センサー１が組み込まれる機器（外部機器）に実装される際に用いられる複数の外部端子が設けられている。この複数の外部端子は、図示しない内部配線を介して、ＩＣチップ３に電気的に接続されている内部端子に電気的に接続されている。
このようなベース４１には、リッド４２が気密的に接合されている。これにより、パッケージ４内が気密封止されている。
【００４７】
このリッド４２は、例えば、ベース４１と同材料、または、コバール、４２アロイ、ステンレス鋼等の金属で構成されている。
ベース４１とリッド４２との接合方法としては、特に限定されないが、例えば、シーム溶接、レーザー溶接等の溶接方法等を用いることができる。
なお、ベース４１とリッド４２とを接合部材（シールリング）を介して接合してもよい。接合部材は、例えば、コバール、４２アロイ、ステンレス鋼等の金属で構成されている。
かかる接合は、減圧下または不活性ガス雰囲気下で行うことにより、パッケージ４内を減圧状態または不活性ガス封入状態に保持することができる。
【００４８】
以上説明したような第１実施形態に係る角速度センサー１によれば、振動腕２３〜２６をｘ軸方向以外に屈曲させる必要がないため、振動腕２３〜２６の横断面形状を正方形に近くする必要がない。そのため、振動腕２３〜２６の寸法誤差が大きくても、励振振動モードと検出振動モードとの機械結合の影響が小さく、優れた特性（例えばＳ／Ｎ比および温度特性）を実現することができる。
【００４９】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図８は、本発明の第２実施形態に係る振動片を示す平面図である。
本実施形態は、振動腕の数が２つである以外は、前述した第１実施形態と同様である。
なお、以下の説明では、第２実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図８において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
【００５０】
本実施形態に係る振動片２Ａは、前述した第１実施形態において、振動腕２５、２６を省略したものと同様である。
すなわち、振動片２Ａが有する本体２０Ａは、基部２１Ａと、基部２１Ａから延出している複数の振動腕２３、２４と、固定部２２１Ａと、固定部２２１Ａに対して基部２１Ａを支持する４つの支持腕２２３Ａ、２２４Ａ、２２５Ａ、２２６Ａと、を有している。
【００５１】
このような振動片２Ａでは、振動腕２３と振動腕２４とがｘｙ平面に沿って互いに接近・離間するように屈曲振動（駆動振動）する。
このように振動腕２３、２４を駆動振動させた状態で、振動片２Ａにｙ軸まわりの角速度ωが加わると、振動腕２３、２４には、ｚ軸方向に沿った互いに逆方向のコリオリ力が作用する。
【００５２】
ここで、振動腕２３、２４に作用するコリオリ力は、互いに逆方向である。そのため、振動腕２３、２４に作用するコリオリ力は、検出軸（ｙ軸）に沿った軸まわりの偶力となる。この偶力により、基部２１Ａが検出軸に沿った軸まわりに回動（回転振動）し、それに伴って、支持腕２２３Ａ〜２２６Ａが屈曲振動（検出振動）する。
このような支持腕２２３Ａ、２２４Ａの検出振動により１対の検出電極（図示せず）の間に生じた電荷を検出することにより、振動片２Ａに加わった角速度ωを求めることができる。
以上説明したような第２実施形態によっても、励振振動と検出振動との機械結合の影響が小さく、優れたＳ／Ｎ比を実現することができる。
【００５３】
２．電子機器
以上説明したような各実施形態の角速度センサーは、各種の電子機器に組み込んで使用することができる。これにより、優れた信頼性を有する電子機器を提供することができる。
以下、本発明の角速度センサーを備える電子機器の一例について、図９〜図１１に基づき、詳細に説明する。
【００５４】
図９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１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１００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１１００には、ジャイロセンサーとして機能する前述した角速度センサー１が内蔵されている。
【００５５】
図１０は、本発明の電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳ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１００が配置されている。
このような携帯電話機１２００には、ジャイロセンサーとして機能する前述した角速度センサー１が内蔵されている。
【００５６】
図１１は、本発明の電子機器を適用したディジタルスチ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。
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、ディ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。
【００５７】
ディ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、表示部は、被写体を電子画像として表示するファインダとして機能する。
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。
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッタボタン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１３０８に転送・格納される。
【００５８】
また、このディ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、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１４３０が、デ−タ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピュータ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１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニタ１４３０や、パーソナルコンピュータ１４４０に出力される構成になっている。
このようなディジタルスチルカメラ１３００には、ジャイロセンサーとして機能する前述した角速度センサー１が内蔵されている。
【００５９】
なお、本発明の電子機器は、図９のパーソナルコンピュータ（モバイル型パーソナルコンピュータ）、図１０の携帯電話機、図１１のディジタルスチルカメラの他にも、電子デバイスの種類に応じて、例えば、車体姿勢検出装置、ポインティングデバイス、ヘッドマウントディスプレイ、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）、ラップトップ型パーソナルコンピュータ、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダ、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、ゲームコントローラー、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニタ、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）、フライトシミュミレータ等に適用することができる。
【００６０】
３．移動体
図１２は、本発明の移動体（自動車）の一例を示す斜視図である。この図において、移動体１５００は、車体１５０１と、４つの車輪１５０２とを有しており、車体１５０１に設けられた図示しない動力源（エンジン）によって車輪１５０２を回転させるように構成されている。このような移動体１５００には、角速度センサー１０（角速度センサー１）が内蔵されている。
このような移動体によれば、優れた信頼性を発揮することができる。
【００６１】
以上、本発明の振動片、角速度センサー、電子機器および移動体について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。また、本発明の各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。また、本発明は、前述した各実施形態の任意の構成同士を組み合わせるようにしてもよい。
【００６２】
また、前述した実施形態では、駆動振動する振動腕の数が２つまたは４つである場合を例に説明したが、本発明は、振動腕に作用するコリオリ力に基づいて基部を検出軸に沿った軸まわりに回転振動させることができれば、これに限定されず、駆動振動する振動腕の数は、１つ、３つまたは５つ以上であってもよい。また、駆動振動する振動腕以外の振動腕（例えば周波数特性を調整するための振動腕）が設けられていてもよい。
【００６３】
また、前述した実施形態では、振動片の本体が圧電体材料で構成されている場合を例に説明したが、本発明は、これに限定されず、振動体の本体がシリコン、ガラス等の非圧電体材料で構成されていてもよい。この場合、駆動振動する振動腕や検出部に圧電体薄膜を有する圧電体素子を設ければよい。
また、前述した実施形態では、振動腕の駆動および検出部の検出に圧電効果または逆圧電効果を利用した場合を例に説明したが、本発明は、これに限定されず、例えば、静電方式、電磁方式等を用いて振動腕の駆動および検出部の検出を行ってもよい。
【００６４】
また、前述した実施形態では、支持部が腕状をなす場合を例に説明したが、本発明は、これに限定されず、支持部の形状は、基部を検出軸に沿った軸まわり回動可能に変形し得るものであれば任意であり、例えば、板状、シート状、棒状等であってもよい。
また、前述した実施形態では、支持部が基部と一体で形成されている場合を例に説明したが、本発明は、これに限定されず、支持部が基部と別体で形成されていてもよい。また、支持部は、パッケージの一部を構成するものであってもよく、パッケージと一体で形成されていてもよい。
また、前述した実施形態では、支持部を構成する支持腕の屈曲変形を検出部により検出する場合を例に説明したが、コリオリ力に基づく偶力による基部の回動に伴う支持部の変形を検出することができれば、これに限定されず、例えば、支持部の捩れ変形を検出してもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１‥‥角速度センサー  ２‥‥振動片  ２Ａ‥‥振動片  ３‥‥ＩＣチップ  ４‥‥パッケージ  １０‥‥角速度センサー  ２０‥‥本体  ２０Ａ‥‥本体  ２１‥‥基部  ２１Ａ‥‥基部  ２２‥‥枠部  ２３‥‥振動腕  ２４‥‥振動腕  ２５‥‥振動腕  ２６‥‥振動腕  ４１‥‥駆動電極  ４１‥‥ベース  ４１ａ‥‥駆動電極  ４１ｂ‥‥駆動電極  ４１ｃ‥‥駆動電極  ４１ｄ‥‥駆動電極  ４２‥‥駆動電極  ４２‥‥リッド  ４２ａ‥‥駆動電極  ４２ｂ‥‥駆動電極  ４２ｃ‥‥駆動電極  ４２ｄ‥‥駆動電極  ４３‥‥配線  ４４‥‥配線  ５１‥‥検出電極  ５１ａ‥‥検出電極  ５１ｂ‥‥検出電極  ５２‥‥検出電極  ５２ａ‥‥検出電極  ５２ｂ‥‥検出電極  ６１‥‥端子  ６２‥‥端子  ６３‥‥端子  ６３ａ‥‥端子  ６３ｂ‥‥端子  ６４‥‥端子  ６４ａ‥‥端子  ６４ｂ‥‥端子  ７１‥‥内部端子  ８１‥‥固定部材  ８２‥‥固定部材  １００‥‥表示部  ２２１‥‥固定部  ２２１Ａ‥‥固定部  ２２３‥‥支持部  ２２３‥‥支持腕  ２２３Ａ‥‥支持腕  ２２４‥‥支持腕  ２２５‥‥支持腕  ２２６‥‥支持腕  １１００‥‥パーソナルコンピュータ  １１０２‥‥キーボード  １１０４‥‥本体部  １１０６‥‥表示ユニット  １２００‥‥携帯電話機  １２０２‥‥操作ボタン  １２０４‥‥受話口  １２０６‥‥送話口  １３００‥‥ディジタルスチルカメラ  １３０２‥‥ケース  １３０４‥‥受光ユニット  １３０６‥‥シャッタボタン  １３０８‥‥メモリ  １３１２‥‥ビデオ信号出力端子  １３１４‥‥入出力端子  １４３０‥‥テレビモニタ  １４４０‥‥パーソナルコンピュータ  １５００‥‥移動体  １５０１‥‥車体  １５０２‥‥車輪  ａ‥‥回動中心軸  ｔ１‥‥厚さ  ｔ２‥‥厚さ  ｗ１‥‥幅  ｗ２‥‥幅  ω‥‥角速度
【図１】
2015087187.tif 000003
【図２】
2015087187.tif 000004
【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】
2015087187.tif 000009
【図８】
2015087187.tif 000010
【図９】
2015087187.tif 000011
【図１０】
2015087187.tif 000012
【図１１】
2015087187.tif 000013
【図１２】
2015087187.tif 000014