(57)【要約】      （修正有）【課題】振動素子の劣化を抑えつつ、不要振動を正確に検知可能な不要振動検知方法、振動素子を提供する。【解決手段】駆動用振動腕２２１、検出用振動腕、第１検出信号電極、第２検出信号電極、駆動信号電極３３１、駆動接地電極と離間して検知用電極５００Ａを配置し、駆動用振動腕２２１を振動させたときの各電極と各検知用電極との間の静電容量の変化に基づいて、理想振動方向と交わる方向に振動する不要振動の有無を検知する。【選択図】図７
2015087206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動腕と、前記振動腕に設けられた電極とを有する振動素子の、前記振動腕が理想振動方向と交わる方向に振動する不要振動を検知する不要振動検知方法であって、
前記不要振動方向に前記振動腕と対向するように、前記電極と離間して検知用電極を配置し、
前記振動腕を振動させたときの前記電極と前記検知用電極との間の静電容量の変化に基づいて、前記不要振動の有無を検知することを特徴とする不要振動検知方法。
【請求項２】
前記電極は、前記振動腕の先端部に設けられている部分を有し、
前記検知用電極は、前記振動腕の先端部に対応する部分に配置されている請求項１に記載の不要振動検知方法。
【請求項３】
前記電極と前記検知用電極との離間距離は、５μｍ以上４５μｍ以下である請求項１または２に記載の不要振動検知方法。
【請求項４】
前記振動素子は、前記振動腕を支持する基部を有し、
前記振動腕は、前記基部の異なる位置からそれぞれ延出した第１の駆動腕および第２の駆動腕と、前記基部の前記第１の駆動腕および前記第２の駆動腕と異なる位置から、前記第１の駆動腕および前記第２の駆動腕の延出方向と反対方向に延出した第１の検出腕および第２の検出腕とを有し、
前記電極は、前記第１の駆動腕に設けられ、前記第１の駆動腕を振動させる第１の駆動電極と、前記第２の駆動腕に設けられ、前記第２の駆動腕を振動させる第２の駆動電極と、前記第１の検出腕に設けられ、前記第１の検出腕の振動により発生する電荷を検出する第１の検出電極と、前記第２の検出腕に設けられ、前記第２の検出腕の振動により発生する電荷を検出する第２の検出電極とを有している請求項１ないし３のいずれか１項に記載の不要振動検知方法。
【請求項５】
前記検知用電極は、前記第１の駆動電極に対応する部分に設けられた第１の検知用電極と、前記第２の駆動電極に対応する部分に設けられた第２の検知用電極と、前記第１の検出電極に対応する部分に設けられた第３の検知用電極と、前記第２の検出電極に対応する部分に設けられた第４の検知用電極とを有している請求項４に記載の不要振動検知方法。
【請求項６】
前記不要振動が生じているとき、前記第１の駆動腕および前記第２の検出腕が同じ方向に振動し、前記第２の駆動腕と前記第１の検出腕が同じ方向に振動しており、
前記振動素子では、前記第１の駆動電極と前記第２の検出電極とは電気的に接続され、前記第２の駆動電極と前記第１の検出電極とは電気的に接続されている請求項５に記載の不要振動検知方法。
【請求項７】
基部と、
前記基部から延出した一対の駆動腕と、
前記基部から前記駆動腕と反対方向に延出した一対の検出腕と、
前記各駆動腕に設けられ、前記各駆動腕を振動させる一対の駆電極と、
前記各検出腕に設けられ、前記各検出腕の振動により発生する電荷を検出する一対の検出電極とを有し、
前記各駆動用電極のうちの一方の駆動電極と、前記各検出電極のうちの一方の検出電極とは、第１配線を介して電気的に接続され、
前記各駆動用電極のうちの他方の駆動用電極と、前記各検出電極のうちの他方の検出電極とは、第２配線を介して電気的に接続されていることを特徴とする振動素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不要振動検知方法および振動素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
振動素子としては、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、角速度、加速度等の物理量を検出するセンサーが知られている。センサーとして、例えば、角速度センサー（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）。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の振動ジャイロセンサーは、基部と、基部から延出された連結アーム（連結部）と、連結アームの先端部から延出された駆動アーム（駆動用振動腕）と、基部から延出された検出アーム（検出用振動腕）とを備える。このような振動ジャイロセンサーは、駆動アームを屈曲振動させた状態で、所定方向の角速度を受けると、駆動アームにコリオリ力が作用し、それに伴って、検出アームが屈曲振動する。このような検出アームの屈曲振動を検出することにより、角速度を検出することができる。
このような振動ジャイロセンサーの基部や駆動アームは、例えば圧電体材料により形成される。そして、フォトリソグラフィー技術やエッチング技術を用いて圧電体材料を加工することにより、基部、駆動アーム、連結アームを形成する。
【０００４】
ところが、圧電体材料のエッチング異方性や加工プロセスのバラツキ等により、駆動アームの断面形状が矩形状にならず、平行四辺形や菱形、あるいはその他の異形状になってしまうことがある。このような意図しない形状変化が生じると、駆動アームの振動方向が設計値からずれることとなり、いわゆる漏れ出力（振動漏れ）が発生する。この漏れ出力は、駆動アームの駆動モードの振動方向と直交する成分の振動であり、このような漏れ出力は、振動ジャイロセンサーの検出感度を低下させる原因となる。
【０００５】
特許文献２には、エッチングの際に、ウエハ（圧電体材料）の表面上に載置されるマスクと裏面上に載置されるマスクとのアライメントずれが、上述した形状変化の原因であることが示唆されている。その上で、特許文献２には、基部と、一対の駆動振動系（駆動用振動腕）と、一対の検出振動系（検出用振動腕）とを備える振動子であって、基部上に設けられた、駆動側信号パッド、駆動側接地パッド、検出側信号パッド、および検出側接地パッドを備える振動子が開示されている。この振動子では、基部上に設けられた駆動側信号パッドと検出側接地パッドに電圧信号を印加して駆動振動系を励振するとともに、検出側信号パッドおよび検出側接地パッドに対する各電位を出力信号として取り出す。そして、取り出した検出周波数と駆動周波数との大小関係に基づいて、漏れ出力を検出することが開示されている。
また、検出した漏れ出力に基づいて、駆動振動片の質量を調整し、不要振動を低減することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１０５６１４号公報
【特許文献２】特開２００５−３７２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、特許文献２に記載の振動子において、検出側信号パッドおよび検出側接地パッドに対する各電位を出力信号として取り出すものの、その信号は極めて微弱である。このため、漏れ出力を正確に検出することが困難であり、このため、不要振動についても十分に低減させることが困難である。
また、出力信号を強くするべく、駆動側信号パッドと検出側接地パッドに印加する電圧信号を大きくした場合、振動片に劣化を生じさせ、振動ジャイロセンサーの機能や性能が低下する懸念がある。
本発明の目的は、振動素子の劣化を抑えつつ、不要振動を正確に検知可能な不要振動検知方法、振動素子および振動素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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］
本発明の不要振動検知方法は、振動腕と、前記振動腕に設けられた電極とを有する振動素子の、前記振動腕が理想振動方向と交わる方向に振動する不要振動を検知する不要振動検知方法であって、
前記不要振動方向に前記振動腕と対向するように、前記電極と離間して検知用電極を配置し、
前記振動腕を振動させたときの前記電極と前記検知用電極との間の静電容量の変化に基づいて、前記不要振動の有無を検知することを特徴とする。
これにより、振動素子とは別に検知用電極を用いて不要振動の有無を検知することができるため、従来のように比較的大きい電圧信号を振動素子に印加するのを省略することができる。よって、振動素子の劣化を抑えつつ、不要振動をより正確に検出することができる。
【０００９】
［適用例２］
本発明の不要振動検知方法では、前記電極は、前記振動腕の先端部に設けられている部分を有し、
前記検知用電極は、前記振動腕の先端部に対応する部分に配置されているのが好ましい。
【００１０】
振動腕の先端部は、振動腕振動する際の変位量が大きい部分である。このため、振動腕が振動する際、電極と検知用電極との距離の変位量をできるだけ大きくすることができる。よって、静電容量の変化量をできるだけ大きくすることができ、不要振動の検出精度の向上を図ることができる。
【００１１】
［適用例３］
本発明の不要振動検知方法では、前記電極と前記検知用電極との離間距離は、５μｍ以上４５μｍ以下であるのが好ましい。
これにより、振動素子が振動する際、電極と検知用電極とが接触するのを防止することができるとともに、電極と検知用電極との間の静電容量を十分に大きくすることができる。
【００１２】
［適用例４］
本発明の不要振動検知方法では、前記振動素子は、前記振動腕を支持する基部を有し、
前記振動腕は、前記基部の異なる位置からそれぞれ延出した第１の駆動腕および第２の駆動腕と、前記基部の前記第１の駆動腕および前記第２の駆動腕と異なる位置から、前記第１の駆動腕および前記第２の駆動腕の延出方向と反対方向に延出した第１の検出腕および第２の検出腕とを有し、
前記電極は、前記第１の駆動腕に設けられ、前記第１の駆動腕を振動させる第１の駆動電極と、前記第２の駆動腕に設けられ、前記第２の駆動腕を振動させる第２の駆動電極と、前記第１の検出腕に設けられ、前記第１の検出腕の振動により発生する電荷を検出する第１の検出電極と、前記第２の検出腕に設けられ、前記第２の検出腕の振動により発生する電荷を検出する第２の検出電極とを有しているのが好ましい。
これにより、駆動腕および検出腕がそれぞれ２本ずつ設けられている分、振動素子の検出精度を高めることができる。
【００１３】
［適用例５］
本発明の不要振動検知方法では、前記検知用電極は、前記第１の駆動電極に対応する部分に設けられた第１の検知用電極と、前記第２の駆動電極に対応する部分に設けられた第２の検知用電極と、前記第１の検出電極に対応する部分に設けられた第３の検知用電極と、前記第２の検出電極に対応する部分に設けられた第４の検知用電極とを有しているのが好ましい。
これにより、検知用電極が４つ設けられている分、静電容量の変化量を多くすることができる。よって、不要振動の大きさをより正確に検出することができる。
【００１４】
［適用例６］
本発明の不要振動検知方法では、前記不要振動が生じているとき、前記第１の駆動腕および前記第２の検出腕が同じ方向に振動し、前記第２の駆動腕と前記第１の検出腕が同じ方向に振動しており、
前記振動素子では、前記第１の駆動電極と前記第２の検出電極とは電気的に接続され、前記第２の駆動電極と前記第１の検出電極とは電気的に接続されているのが好ましい。
【００１５】
これにより、第１の駆動電極と第１の検知用電極とで構成されるコンデンサーと、第２の駆動電極と第２の検知用電極とで構成されるコンデンサーとが並列に接続することができ、第１の検出電極と第３の検知用電極とで構成されるコンデンサーと、第２の検出電極と第４の検知用電極とで構成されるコンデンサーとが並列に接続することができる。よって、得られた２つの回路では、それぞれ、２つのコンデンサーが並列に接続されることとなる。その結果、各コンデンサーの静電容量を加算することで得られた静電容量は、各コンデンサーの静電容量よりも多くなる。その結果、振動素子の不要振動の検知精度を高めることができる。
【００１６】
［適用例７］
本発明の振動素子は、基部と、
前記基部から延出した一対の駆動腕と、
前記基部から前記駆動腕と反対方向に延出した一対の検出腕と、
前記各駆動腕に設けられ、前記各駆動腕を振動させる一対の駆動電極と、
前記各検出腕に設けられ、前記各検出腕の振動により発生する電荷を検出する一対の検検出電極とを有し、
前記各駆動電極のうちの一方の駆動電極と、前記各検出電極のうちの一方の検出電極とは、第１配線を介して電気的に接続され、
前記各駆動電極のうちの他方の駆動電極と、前記各検出電極のうちの他方の検出電極とは、第２配線を介して電気的に接続されていることを特徴とする。
これにより、前述したように、静電容量をできるだけ多く検知することができる。よって、不要振動検知素子の漏れ出力の検知精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の振動素子を示す平面図である。
【図２】図２は、図１に示す振動素子の電極の形状を示す平面図である。
【図３】図３は、図１に示す振動素子の電極の形状を示す透過図である。
【図４】図４は、図２中のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図５は、図２中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】図６は、図１に示す振動素子の駆動を示す平面図である。
【図７】図７は、本発明の不要振動検知方法の検知工程を示す側面図である。
【図８】図８は、図１に示す振動素子の回路図である。
【図９】図９は、図１に示す振動素子を加工した後の状態を示す平面図である。
【図１０】図１０は、図９に示す振動素子の透過図である。
【図１１】図１１は、図９および図１０に示す振動素子を備える振動子の好適な実施形態を示す図であり、（ａ）は、断面図、（ｂ）は、平面図である。
【図１２】図１２は、図９および図１０に示す振動素子を備える物理量センサーの好適な実施形態を示す図であり、（ａ）は、断面図、（ｂ）は、平面図である。
【図１３】図１３は、図１２に示す物理量センサーの平面図である。
【図１４】図１４は、図９および図１０に示す振動素子を備える物理量検出装置のブロック図である。
【図１５】図１５は、図９および図１０に示す振動素子を備える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。
【図１６】図１６は、図９および図１０に示す振動素子を備える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１７】図１７は、図９および図１０に示す振動素子を備える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１８】図１８は、図９および図１０に示す振動素子を備える移動体を適用した自動車の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の不要振動検知方法および振動素子について、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
１．振動素子
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の振動素子を示す平面図である。図２は、図１に示す振動素子の電極の形状を示す平面図である。図３は、図１に示す振動素子の電極の形状を示す透過図である。図４は、図２中のＡ−Ａ線断面図である。図５は、図２中のＢ−Ｂ線断面図である。図６は、図１に示す振動素子の駆動を示す平面図である。図７は、本発明の不要振動検知位方法の検知工程を示す側面図である。図８は、図１に示す振動素子の回路図である。図９は、図１に示す振動素子を加工した後の状態を示す平面図である。図１０は、図９に示す振動素子の透過図である。
なお、以下では、説明の便宜上、各図において、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示しており、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」という。また、＋Ｚ軸側を「上」、−Ｚ軸側を「下」ともいう。
【００１９】
（振動素子）
まず、本発明の不要振動検知方法によって不要振動を検知される振動素子２について説明する。
図１および図２に示す振動素子２は、圧電基板２０と、圧電基板２０に形成された電極とを有している。
【００２０】
−振動基板−
圧電基板２０の構成材料としては、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が挙げられる。これらの中でも、圧電基板２０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振動素子２が得られる。なお、以下では、圧電基板２０を水晶で構成した場合について説明する。
【００２１】
図１に示すように、圧電基板２０は、水晶基板の結晶軸であるＹ軸（機械軸）およびＸ軸（電気軸）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２０は、Ｚカット水晶板で構成されている。なお、Ｚ軸は、圧電基板２０の厚さ方向と一致しているのが好ましいが、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、厚さ方向に対して若干（例えば、１５°未満程度）傾けてもよい。
【００２２】
このような圧電基板２０は、基部２１と、駆動用振動腕（第１の駆動腕）２２１および駆動用振動腕（第２の駆動腕）２２２と、検出用振動腕（第１の検出腕）２３１および検出用振動腕（第２の検出腕）２３２と、調整用振動腕２４１および調整用振動腕２４２と、支持部（枠体）２５と、４つの連結部２６１、２６２、２６３、２６４とを有している。
【００２３】
駆動用振動腕２２１および駆動用振動腕２２２は、基部２１の互いに異なる位置から−Ｙ軸方向に延出している。駆動用振動腕２２１および駆動用振動腕２２２は、−Ｘ軸方向から＋Ｘ軸方向に向ってこの順に配置されている。また、駆動用振動腕２２１の先端部には、ハンマーヘッド２２１１が設けられ、駆動用振動腕２２２の先端部には、ハンマーヘッド２２２１が設けられている。また、駆動用振動腕２２１、２２２は、振動素子２の重心Ｇと交わるＹＺ平面に関して対称的に設けられている。
【００２４】
検出用振動腕２３１および検出用振動腕２３２は、基部２１の駆動用振動腕２２１および駆動用振動腕２２２とは異なる位置から駆動用振動腕２２１および駆動用振動腕２２２の延出方向と反対方向、すなわち＋Ｙ軸方向に延出している。検出用振動腕２３１および検出用振動腕２３２は、−Ｘ軸方向から＋Ｘ軸方向に向ってこの順に配置されている。また、検出用振動腕２３１の先端部には、ハンマーヘッド２３１１が設けられ、検出用振動腕２３２の先端部には、ハンマーヘッド２３２１が設けられている。また、検出用振動腕２３１、２３２は、振動素子２の重心Ｇと交わるＹＺ平面に関して対称的に設けられている。
【００２５】
調整用振動腕２４１および調整用振動腕２４２は、基部２１から＋Ｙ軸方向に延出している。調整用振動腕２４１および調整用振動腕２４２は、検出用振動腕２３１および検出用振動腕２３２を介して、−Ｘ軸方向から＋Ｘ軸方向に向ってこの順に配置されている。また、検出用振動腕２３１の先端部には、ハンマーヘッド２４１１が設けられ、検出用振動腕２３２の先端部には、ハンマーヘッド２４２１が設けられている。
【００２６】
なお、ハンマーヘッド２２１１、２２２１、２３１１、２３２１、２４１１、２４２１は、必要に応じて設ければよく、例えば、駆動振動の周波数等によっては、省略してもよい。また、駆動用振動腕２２１、駆動用振動腕２２２、検出用振動腕２３１、検出用振動腕２３２、調整用振動腕２４１および調整用振動腕２４２の上面および下面に、その長さ方向に延在する有底の溝を形成してもよい。
【００２７】
支持部２５は、連結部２６１、２６２、２６３、２６４を介して基部２１を支持する機能を有している。この支持部２５は、長尺状をなす部分２５１、部分２５２および部分２５３に分けることができる。部分２５１は、Ｘ軸方向に沿って設けられている。部分２５２は、部分２５１の−Ｘ軸方向の端部から＋Ｙ軸方向に延出している。部分２５３は、部分２５１の＋Ｘ軸方向の端部から＋Ｙ軸方向に延出している。このように、支持部２５は、Ｚ軸方向からみたとき、＋Ｙ軸方向に開放する「コ」の字状をなしている。また、基部２１は、支持部２５の＋Ｙ軸方向に設けられている。
【００２８】
連結部２６１は、長尺状をなし、部分２５２の＋Ｙ軸方向の端部と、基部２１の−Ｘ軸方向の端部とを連結している。この連結部２６１は、長手方向の途中が屈曲した形状をなしている。
連結部２６２は、長尺状をなし、部分２５３の＋Ｙ軸方向の端部と、基部２１の＋Ｘ軸方向の端部とを連結している。この連結部２６２は、長手方向の途中が屈曲した形状をなしている。
【００２９】
連結部２６３は、長尺状をなし、部分２５１と基部２１とを連結している。この連結部２６３は、部分２５２と駆動用振動腕２２１との間に位置している。また、連結部２６３は、長手方向の途中が屈曲した形状をなしている。
連結部２６４は、長尺状をなし、部分２５１と基部２１とを連結している。この連結部２６４は、部分２５３と駆動用振動腕２２２との間に位置している。また、連結部２６４は、長手方向の途中が屈曲した形状をなしている。
このような圧電基板２０では、基部２１と、駆動用振動腕２２１、２２２と、検出用振動腕２３１、２３２と、調整用振動腕２４１、２４２と、支持部（枠体）２５と、４つの連結部２６１、２６２、２６３、２６４とは、一体的に形成されているのが好ましい。
【００３０】
−電極−
図２〜図５に示すように、電極は、第１検出信号電極（第１の検出電極）３１１と、第１検出信号端子３１２と、第２検出信号電極（第２の検出電極）３１３と、第２検出信号端子３１４と、検出接地電極３２１と、検出接地端子３２２と、駆動信号電極（第１の駆動電極）３３１と、駆動信号端子３３２と、駆動接地電極（第２の駆動電極）３４１と、駆動接地端子３４２とを有している。なお、図２では、説明の便宜上、第１検出信号電極３１１および第１検出信号端子３１２、第２検出信号電極３１３および第２検出信号端子３１４、検出接地電極３２１および検出接地端子３２２、駆動信号電極３３１および駆動信号端子３３２、駆動接地電極３４１および駆動接地端子３４２を、それぞれ、異なるハッチングで図示している。また、圧電基板２０の側面に形成されている電極、配線、端子を太線で図示している。
【００３１】
第１検出信号電極３１１は、検出用振動腕２３１の上面および下面、ハンマーヘッド２３１１の外表面、調整用振動腕２４１の両側面、およびハンマーヘッド２４１１の外表面に設けられている。このような第１検出信号電極３１１は、検出用振動腕２３１および調整用振動腕２４１の検出振動が励起されたときに、該振動によって発生する電荷を検出するための電極である。
第１検出信号端子３１２は、部分２５２の＋Ｙ軸方向の端部に形成されている。第１検出信号端子３１２は、連結部２６１に形成された検出信号配線を介して、第１検出信号電極３１１と電気的に接続されている。
【００３２】
第２検出信号電極３１３は、検出用振動腕２３２の上面および下面、ハンマーヘッド２３２１の外表面、調整用振動腕２４２の両側面、およびハンマーヘッド２４２１の外表面に設けられている。このような第２検出信号電極３１３は、検出用振動腕２３２および調整用振動腕２４２の検出振動が励起されたときに、該振動によって発生する電荷を検出するための電極である。
第２検出信号端子３１４は、部分２５３の＋Ｙ軸方向の端部に形成されている。第２検出信号端子３１４は、連結部２６２に形成された検出信号配線を介して、第２検出信号電極３１３と電気的に接続されている。
【００３３】
検出接地電極３２１は、調整用振動腕２４１の上面および下面、検出用振動腕２３１の上面および下面、検出用振動腕２３２の上面および下面、調整用振動腕２４２の上面および下面に設けられている。これらの検出接地電極３２１は、第１検出信号電極３１１および第２検出信号電極に対してグランドとなる電位を有する。
また、検出用振動腕２３１の上面では、−Ｘ軸方向から検出接地電極３２１、第１検出信号電極３１１の順に配置され、検出用振動腕２３１の下面では、−Ｘ軸方向から第１検出信号電極３１１、検出接地電極３２１の順に配置されている。検出用振動腕２３２の上面では、−Ｘ軸方向から検出接地電極３２１、第２検出信号電極３１３の順に配置され、検出用振動腕２３１の下面では、−Ｘ軸方向から第２検出信号電極３１３、検出接地電極３２１の順に配置されている。
【００３４】
検出接地端子３２２は、部分２５１の互いに異なる位置にそれぞれ形成されている。各検出接地端子３２２は、連結部２６３および連結部２６４に形成された接地信号配線を介して検出接地電極３２１と電気的に接続されている。なお、接地信号配線は、基部２１の上面および下面上で、それぞれ一ヶ所ずつ欠損した欠損部３５１、３５２が形成されている。
【００３５】
このように第１検出信号電極３１１と、第１検出信号端子３１２と、第２検出信号電極３１３と、第２検出信号端子３１４と、検出接地電極３２１と、検出接地端子３２２とを配置することで、検出用振動腕２３１に生じた検出振動は、第１検出信号電極３１１と検出接地電極３２１との間の電荷として現れ、第１検出信号端子３１２と検出接地端子３２２とから信号として取り出すことができる。また、検出用振動腕２３２に生じた検出振動は、第２検出信号電極３１３と検出接地電極３２１との間の電荷として現れ、第２検出信号端子３１４と検出接地端子３２２とから信号として取り出すことができる。
【００３６】
図２〜図４に示すように、駆動信号電極３３１は、駆動用振動腕２２１の両側面、ハンマーヘッド２２１１の外表面、駆動用振動腕２２２の上面および下面に形成されている。この駆動信号電極３３１は、駆動用振動腕２２１、２２２の駆動振動を励起させるための電極である。
また、駆動信号端子３３２は、部分２５２の部分２５１との境界部に形成されている。駆動信号端子３３２は、連結部２６３の下面に形成された駆動信号配線を介して、駆動信号電極３３１と電気的に接続されている。
【００３７】
駆動接地電極３４１は、駆動用振動腕２２１の上面および下面、駆動用振動腕２２２の両側面およびハンマーヘッド２２２１の外表面に形成されている。この駆動接地電極３４１は、駆動信号電極３３１に対してグランドとなる電位を有する。
また、駆動接地端子３４２は、部分２５１の中央部よりも若干＋Ｘ軸側に形成されている。この駆動接地端子３４２は、連結部２６４に形成された駆動信号配線を介して、駆動信号電極３３１と電気的に接続されている。
【００３８】
また、図２および図３に示すように、振動素子２では、第１検出信号電極３１１と駆動接地電極３４１とが第１配線４０Ａを介して電気的に接続されており、第２検出信号電極３１３と駆動信号電極３３１とが第２配線４０Ｂを介して電気的に接続されている。本実施形態では、基部２１の上面では、欠損部３５１の間を通って第２配線４０Ｂが配置され、基部２１の下面では、欠損部３５２の間を通って第１配線４０Ａが配置されている。このことに関しては、後述する。
このように駆動信号電極３３１、駆動信号端子３３２、駆動接地電極３４１、駆動接地端子３４２を配置することで、駆動信号端子３３２と駆動接地端子３４２との間に駆動信号を印加することで、駆動信号電極３３１と駆動接地電極３４１との間に電界を生じさせ、駆動用振動腕２２１、２２２を駆動振動させることができる。
【００３９】
以上のような電極の構成としては、導電性を有していれば特に限定されないが、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）などのメタライズ層（下地層）に、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）などの各被膜を積層した金属被膜で構成することができる。
以上、振動素子２の構成について説明した。
【００４０】
次に、図２および図５を参照しつつ、振動素子２の動作について説明する。
振動素子２に角速度が加わらない状態において、駆動信号端子３３２と駆動接地端子３４２との間に電圧（交番電圧）を印加することで駆動信号電極３３１と駆動接地電極３４１との間に電界が生じると、駆動用振動腕２２１は、図５中矢印Ａ方向に示す方向に屈曲振動を行い、駆動用振動腕２２２は、図５中矢印Ｂ方向に示す方向に屈曲振動を行う（以下、この屈曲振動を「理想振動」ともいう）。このとき、駆動用振動腕２２１および駆動用振動腕２２２は、各振動腕の中心に位置する重心Ｇを通るＹＺ平面に関して面対称の振動を行っているため、基部２１、検出用振動腕２３１、２３２、調整用振動腕２４１、２４２は、ほとんど振動しない。
【００４１】
この駆動振動を行っている状態で、振動素子２にＺ軸周りの角速度ωが加わると、駆動用振動腕２２１、２２２にコリオリの力が働き、新たな振動が励起される。この新たな振動は、重心Ｇに対して周方向の振動である。また、同時に検出用振動腕２３１には、前記新たな振動に呼応して、矢印Ｃ方向の検出振動が励起され、矢印Ｄ方向の検出振動が励起される。この検出振動により、検出用振動腕２３１、２３２に発生した電荷を、第１検出信号電極３１１と検出接地電極３２１とから信号として取り出し、この信号に基づいて角速度が求められる。
【００４２】
ここで、振動素子２では、仮に、製造時のバラツキによって駆動用振動腕２２１、２２２の横断面形状等が設計通りにならなかった場合、振動素子２に物理量を加えていないにもかかわらず、駆動用振動腕２２１、２２２を通電により、理想振動方向に振動させようとしても、駆動用振動腕２２１、２２２は、理想振動方向と交わる方向にも振動する。すなわち、駆動用振動腕２２１、２２２は、図５中矢印Ｅ方向にも振動し、駆動用振動腕２２２は、図５中矢印Ｆ方向にも振動する（以下、図５中矢印Ｅ方向および図５中矢印Ｆ方向の振動を「不要振動」ともいう。）この不要振動が生じたとき、それにつられて検出用振動腕２３１、２３２は、図５中矢印Ｃ方向および図５中矢印Ｄ方向に振動する。このため、第１検出信号電極３１１および検出接地電極３２１からは電荷が生じる。
【００４３】
なお、不要振動が生じたとき、駆動用振動腕２２１と検出用振動腕２３２とは対になって振動し、駆動用振動腕２２２と検出用振動腕２３１とは対になって振動する。具体的には、駆動用振動腕２２１と検出用振動腕２３２とが同時に＋Ｚ軸方向に変位するように屈曲しているとき、駆動用振動腕２２２と検出用振動腕２３１とは−Ｚ軸方向に変位するように屈曲している。一方、駆動用振動腕２２１と検出用振動腕２３２とが同時に−Ｚ軸方向に変位するように屈曲しているとき、駆動用振動腕２２２と検出用振動腕２３１とは＋Ｚ軸方向に変位するように屈曲している。このように振動素子２の不要振動では、各振動腕２２１、２２２、２３１、２３２が前記のような屈曲を交互に繰り返している。
さて、振動素子２を製造し、パッケージ等に実装する前に不要振動を検知する必要がある。以下、本発明の不要振動検知方法について説明する前に、不要振動を検知する際に用いられる治具５０について説明する。
【００４４】
治具５０は、基板５１と、基板５１上に配置された４つの検知用電極（第１の検知用電極）５００Ａ、検知用電極（第２の検知用電極）５００Ｂ、検知用電極（第３の検知用電極）５００Ｃ、検知用電極（第４の検知用電極）５００Ｄを有している。この治具５０は、振動素子２の不要振動を検知する際に、振動素子２の一方の面側に離間して配置される部材である。
基板５１は、絶縁体で構成されているのが好ましく、例えば、セラミックス材料等で構成されている。また、必要に応じて振動素子２を固定し得る固定機構などを設けてもよい（図示せず）。
【００４５】
検知用電極５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃ、５００Ｄは、振動素子２が配置された配置状態で各ハンマーヘッド２２１１、２２２１、２３１１、２３２１にそれぞれ対応するように形成されている。配置状態では、検知用電極５００Ａはハンマーヘッド２２１１と対向し、検知用電極５００Ｂはハンマーヘッド２２２１と対向し、検知用電極５００Ｃはハンマーヘッド２３１１と対向し、検知用電極５００Ｄはハンマーヘッド２３２１と対向している。なお、図７に示すように、検知用電極５００Ａと検知用電極５００Ｄとは第３配線４０Ｃを介して電気的に接続され、検知用電極５００Ｂと検知用電極５００Ｃとは第４配線４０Ｄを介して電気的に接続されている。
各検知用電極５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃ、５００Ｄは、同様の構成であるため、以下、検知用電極５００Ａについて代表的に説明する。
【００４６】
検知用電極５００Ａは、矩形をなし、Ｚ軸方向からみたとき、ハンマーヘッド２２１１を包含している。すなわち、検知用電極５００Ａの幅（Ｘ軸方向の長さ）Ｗ１は、ハンマーヘッド２２１１の幅（Ｘ軸方向の長さ）Ｗ２よりも長く、検知用電極５００ＡのＹ軸方向の長さは、ハンマーヘッド２２１１のＹ軸方向の長さよりも長い（図５参照）。特に、検知用電極５００Ａの幅Ｗ１は、ハンマーヘッド２２１１の幅Ｗ２の１０５％以上１５０％であるのが好ましく、１１５％以上１４０％以下であるのがより好ましい。これにより、検知用電極５００Ａの幅Ｗ１を、ハンマーヘッド２２１１の幅Ｗ２よりも十分に長くすることができる。
【００４７】
また、配置状態では、検知用電極５００Ａと、ハンマーヘッド２２１１の下面に形成された駆動信号電極３３１との離間距離Ｌは、駆動用振動腕２２１が振動していない状態で、５μｍ以上４５μｍであるのが好ましく、１５μｍ以上４０μｍであるのがより好ましい（図６（ａ）参照）。
なお、検知用電極５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃ、５００Ｄを構成する材料としては特に限定されず、例えば、前記電極を構成する材料と同様の材料を用いることができる。
【００４８】
次に、このような治具５０を用いた本発明の不要振動検知方法について説明する。不要振動検知方法は、治具５０を配置する配置工程と、検知用電極５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃ、５００Ｄと振動素子２の電極３３１、３４１、３１１、３１３との間の静電容量の変化を検知する検知工程とを有している。
−配置工程−
まず、図５および図６に示すように、治具５０を、振動素子２に対して不要振動方向に対向するように、振動素子２と離間して配置する。このとき、検知用電極５００Ａは、ハンマーヘッド２２１１の駆動信号電極３３１と対向し、検知用電極５００Ｂは、ハンマーヘッド２２２１の駆動接地電極３４１と対向し、検知用電極５００Ｃは、ハンマーヘッド２３１１の第１検出信号電極３１１と対向し、検知用電極５００Ｄは、ハンマーヘッド２３２１の第２検出信号電極３１３と対向している。
【００４９】
また、前述したように、第１検出信号電極３１１と駆動接地電極３４１とが第１配線４０Ａを介して電気的に接続されており、第２検出信号電極３１３と駆動信号電極３３１とが第２配線４０Ｂを介して電気的に接続されている。さらに、検知用電極５００Ａと検知用電極５００Ｄとは第３配線４０Ｃを介して電気的に接続され、検知用電極５００Ｂと検知用電極５００Ｃとは第４配線４０Ｄを介して電気的に接続されている。
【００５０】
このような構成によれば、図７に示すように、第１配線４０Ａと第３配線４０Ｃとの間に電圧計６０Ａを設け、第２配線４０Ｂと第４配線４０Ｄとの間に電圧計６０Ｂを設けることで、回路７０Ａおよび回路７０Ｂを得ることができる。
得られた回路７０Ａでは、検知用電極５００Ｃと第１検出信号電極３１１とで第１コンデンサー８０Ａが構成され、検知用電極５００Ｂと駆動接地電極３４１とで第２コンデンサー８０Ｂが形成されている。また、回路７０Ａでは、第１コンデンサー８０Ａと第２コンデンサー８０Ｂとが並列に接続されている。
一方、回路７０Ｂでは、検知用電極５００Ｄと第２検出信号電極３１３とで第３コンデンサー８０Ｃが構成され、検知用電極５００Ａと駆動信号電極３３１とで第４コンデンサー８０Ｄが構成されている。また、回路７０Ｂでは、第３コンデンサー８０Ｃと第４コンデンサー８０Ｄとが並列に接続されている。
【００５１】
−検知工程−
次に、駆動信号端子３３２と駆動接地端子３４２との間に電圧を印加して、駆動用振動腕２２１、２２２をそれぞれ振動させる。このとき、前述した製造時のバラツキ等により、振動素子２は、理想振動方向に振動するとともに、不要振動が発生する場合がある。この場合には、各振動腕２２１、２２２、２３１、２３２は、Ｚ軸方向に変位するよう振動する。以下、不要振動が生じたときの振動素子２ついて説明するが、各振動腕２２１、２２２、２３１、２３２は、略同様の動作であるため、以下、駆動用振動腕２２１について代表的に説明する。
図６（ｂ）に示すように、ハンマーヘッド２２１１が＋Ｚ軸方向に変位した場合、駆動信号電極３３１と検知用電極５００Ａとの離間距離Ｌ１は、図６（ａ）に示す離間距離Ｌよりも大きくなる。これにより、第４コンデンサー８０Ｄの静電容量は小さくなる。
【００５２】
一方、図６（ｃ）に示すように、ハンマーヘッド２２１１が−Ｚ軸方向に変位した場合、駆動信号電極３３１と検知用電極５００Ａとの離間距離Ｌ２は、図６（ａ）に示す離間距離Ｌよりも小さくなる。これにより、第４コンデンサー８０Ｄの静電容量は大きくなる。
このように、第４コンデンサー８０Ｄの静電容量の変化を検知することで、振動素子２の不要振動の有無を検知することができる。このような不要振動検知方法によれば、従来のように不要振動を検知する際に振動素子に比較的大きな電圧を印加して振動素子が劣化するのを確実に防止することができる。また、第４コンデンサー８０Ｄの静電容量の変化量を検知することで、不要振動の大きさも検知することができる。
【００５３】
ここで、駆動用振動腕２２１は、図５中矢印Ａ方向にも振動しているため、Ｚ軸方向からみたとき、ハンマーヘッド２２１１（駆動信号電極３３１）が検知用電極５００Ａよりも＋Ｘ軸方向または−Ｘ軸方向にはみ出してしまうことが想定される。この場合、第４コンデンサー８０Ｄの静電容量が理想振動によって変化して、不要振動による静電容量の変化の検知精度が低下するおそれがある。しかしながら、前述したように、検知用電極５００Ａの幅Ｗ１は、ハンマーヘッド２２１１の幅Ｗ２よりも十分に大きい。これにより、ハンマーヘッド２２１１が検知用電極５００Ａよりも＋Ｘ軸方向または−Ｘ軸方向にはみ出すのを確実に防止または抑制することができる。よって、不要振動の検知に理想振動の影響を考慮するのを省略することができる。その結果、正確に不要振動の有無および大きさを検知することができる。
【００５４】
また、前述したように、駆動用振動腕２２１が振動していない状態で、検知用電極５００Ａと駆動信号電極３３１との離間距離Ｌを、５μｍ以上４５μｍとすることで、駆動用振動腕２２１が、ハンマーヘッド２２１１が−Ｚ軸方向に変位するように屈曲した場合であっても、駆動信号電極３３１が検知用電極５００Ａに接触するのを防止することができる。
なお、本実施形態では、離間距離Ｌ１および離間距離Ｌ２は、駆動信号電極３３１と検知用電極５００Ａとの離間距離の平均値とする。
【００５５】
また、不要振動が生じたとき、駆動用振動腕２２１と検出用振動腕２３２とは対になって振動し、駆動用振動腕２２２と検出用振動腕２３１とは対になって振動する（図５参照）。このため、第１コンデンサー８０Ａと第２コンデンサー８０Ｂとは、静電容量が同じタイミングで増加または減少し、第３コンデンサー８０Ｃと第４コンデンサー８０Ｄとは、静電容量が同じタイミングで減少または増加することとなる。前述したように、回路７０Ａでは、第１コンデンサー８０Ａと第２コンデンサー８０Ｂとが並列に接続され、回路７０Ｂでは、第３コンデンサー８０Ｃと第４コンデンサー８０Ｄとが並列に接続されている。このため、回路７０Ａの電圧計６０Ａからは、第１コンデンサー８０Ａの静電容量と第２コンデンサー８０Ｂの静電容量とが加算された静電容量が検知される。また、回路７０Ｂの電圧計６０Ｂからは、第３コンデンサー８０Ｃの静電容量と第４コンデンサー８０Ｄの静電容量とが加算された静電容量が検出される。その結果、回路７０Ａで得られる静電容量は、各コンデンサー８０Ａ、８０Ｂから各々検知した静電容量よりも多くなり、回路７０Ｂで得られる静電容量は、各コンデンサー８０Ｃ、８０Ｄから各々検知した静電容量よりも多くなるとなる。これにより、各コンデンサー８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃ、８０Ｄから各々検知した静電容量よりも多い静電容量に基づいて不要振動の大きさの検知を行うことができる。よって、不要振動の大きさの検知をより精度良く行うことができる。
【００５６】
以上説明したような不要振動検知方法によって不要振動が検知された場合には、例えば、レーザー照射による表面の電極の面積に調整や、蒸着等による金属材料等の錘の付加（質量調整）等により不要振動を効果的に抑制することができる。
そして、その後に、図９および図１０に示すように、第１配線４０Ａおよび第２配線４０Ｂを例えばレーザー照射等で除去することで振動素子２’を得ることができる。この振動素子２’は通常の駆動を行うことができる。このように、第１配線４０Ａおよび第２配線４０Ｂを除去するという簡単な方法で通常の駆動を行う振動素子２’を得ることができる。第１配線４０Ａおよび第２配線４０Ｂの除去する際、それらの一部を除去してもよく、全部を除去してもよい。
【００５７】
以上、本発明の不要振動検知方法によれば、振動素子と対向するように検知用電極を配置し、振動素子の電極と検知用電極との間の静電容量を検知するという簡単な方法で不要振動の有無を検知することができる。また、不要振動を検知する際に振動素子に比較的大きい電圧を印加するのを省略することができるため、振動素子の劣化を確実に防止することができる。さらに、振動素子の電極と検知用電極との間の静電容量の変化量に基づいて、不要振動の大きさも検知することもできる。
【００５８】
２．振動子
次に、振動素子２’を用いた振動子１０について説明する。
図１１は、図９および図１０に示す振動素子を備える振動子の好適な実施形態を示す図であり、（ａ）は、断面図、（ｂ）は、平面図である。
図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、振動子１０は、振動素子２’と、振動素子２’を収容するパッケージ８と、を有している。
【００５９】
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振動素子２’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。
【００６０】
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。
【００６１】
凹部８１１の底面には、接続端子８３１、８３２、８３３、８３４、８３５、８３６が形成されている。これら接続端子８３１〜８３６は、それぞれ、ベース８１に形成された図示しない貫通電極等によって、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。接続端子８３１〜８３６の構成としては、導電性を有していれば特に限定されないが、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）などのメタライズ層（下地層）に、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）などの各被膜を積層した金属被膜で構成することができる。
【００６２】
振動素子２’は、導電性接着材８６１、８６２、８６３、８６４、８６５、８６６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によって、第１検出信号端子３１２と接続端子８３１とが電気的に接続され、導電性接着材８６２によって、検出接地端子３２２と接続端子８３２とが電気的に接続され、導電性接着材８６３によって、駆動信号端子３３２と接続端子８３３とが電気的に接続され、導電性接着材８６４によって、駆動接地端子３４２と接続端子８３４とが電気的に接続され、導電性接着材８６５によって、検出接地端子３２２と接続端子８３５とが電気的に接続され、導電性接着材８６６によって、第２検出信号端子３１４と接続端子８３６とが電気的に接続されている。
導電性接着材８６１〜８６６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。
【００６３】
３．物理量センサー
次に、振動素子２’を用いた物理量センサー１００について説明する。
図１２は、図９および図１０に示す振動素子を備える物理量センサーの好適な実施形態を示す図であり、（ａ）は、断面図、（ｂ）は、平面図である。図１３は、図１２に示す物理量センサーの平面図である。なお、図１２（ｂ）および図１３では、説明の便宜上、リッドおよび振動素子の図示を省略している。
【００６４】
図１２および図１３に示すように、物理量センサー１００は、振動素子２’と、振動素子２’を収容するパッケージ８と、ＩＣチップ９と、を有している。
図１２（ａ）に示すように、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振動素子２’およびＩＣチップ９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。
【００６５】
凹部８１１は、ベース８１の上面に開放する第１凹部８１１ａと、第１凹部８１１ａの底面の中央部に開放する第２凹部８１１ｂと、第２凹部８１１ｂの底面の中央部に開放する第３凹部８１１ｃと、を有している。そして、第１凹部８１１ａの底面から第２凹部８１１ｂの底面に跨って接続配線８７１、８７２、８７３、８７４、８７５、８７６が形成されている。
【００６６】
図１２（ｂ）に示すように、振動素子２’は、導電性接着材８６１、８６２、８６３、８６４、８６５、８６６によって第１凹部８１１ａの底面に固定されている。そして、導電性接着材８６１によって第１検出信号端子３１２と接続配線８７１とが電気的に接続され、導電性接着材８６２によって、一方の検出接地端子３２２と接続配線８７２とが電気的に接続され、導電性接着材８６３によって、駆動接地端子３４２と接続配線８７３とが電気的に接続され、導電性接着材８６４によって、第２検出信号端子３１４と接続配線８７４とが電気的に接続され、導電性接着材８６５によって、検出接地端子３２２と接続配線８７５とが電気的に接続され、導電性接着材８６６によって、駆動信号端子３３２と接続配線８７６とが電気的に接続されている。
【００６７】
図１３に示すように、ＩＣチップ９は、第３凹部８１１ｃ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配線８７１、８７２、８７３、８７４、８７５、８７６と電気的に接続されている。これにより、第１検出信号端子３１２、第２検出信号端子、２つの検出接地端子３２２、駆動信号端子３３２、駆動接地端子３４２の各々は、ＩＣチップ９と電気的に接続された状態となっている。ＩＣチップ９は、振動素子２’を駆動振動させるための駆動回路と、角速度が加わったときに振動素子２’に生じる検出振動を検出する検出回路と、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。
【００６８】
４．物理量検出装置
次に、振動素子２’を用いた物理量検出装置１０００について説明する。
図１４は、図９および図１０に示す振動素子を備える物理量検出装置のブロック図である。
図１４に示すように、物理量検出装置１０００は、振動素子２’と、駆動回路７１と、検出回路７２と、を有している。駆動回路７１と検出回路７２とは、例えば、前述したようなＩＣチップ９に組み込むことができる。
【００６９】
駆動回路７１は、駆動回路として機能し、Ｉ／Ｖ変換回路（電流電圧変換回路）７１１と、ＡＣ増幅回路７１２と、振幅調整回路７１３とを有している。このような駆動回路７１は、振動素子２’に形成された駆動信号電極３３１に駆動信号を供給するための回路である。
振動素子２’が振動すると、圧電効果に基づく交流電流が振動素子２に形成された駆動信号電極３３１から出力され、駆動信号端子３３２を介してＩ／Ｖ変換回路７１１に入力される。Ｉ／Ｖ変換回路７１１は、入力された交流電流を振動素子２’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。Ｉ／Ｖ変換回路７１１から出力された交流電圧信号は、ＡＣ増幅回路７１２に入力され、ＡＣ増幅回路７１２は、入力された交流電圧信号を増幅して出力する。
【００７０】
ＡＣ増幅回路７１２から出力された交流電圧信号は、振幅調整回路７１３に入力される。振幅調整回路７１３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２’に形成された駆動信号端子３３２を介して駆動信号電極３３１に出力する。この駆動信号電極３３１に入力される交流電圧信号（駆動信号）により振動素子２’が振動する。
【００７１】
検出回路７２は、検出回路として機能し、チャージアンプ回路７２１、７２２と、差動増幅回路７２３と、ＡＣ増幅回路７２４と、同期検波回路７２５と、平滑回路７２６と、可変増幅回路７２７と、フィルター回路７２８と、を有している。検出回路７２は、振動素子２’の第１検出信号電極３１１に生じる第１検出信号と、第２検出信号電極３１３に生じる第２検出信号と、を差動増幅させて差動増幅信号を生成し、該差動増幅信号に基づいて所定の物理量を検出する回路である。
【００７２】
チャージアンプ回路７２１、７２２には、振動素子２’の検出用振動腕２３１、２３２に形成された第１検出信号電極３１１、第２検出信号電極３１３により検出された互いに逆位相の検出信号（交流電流）が、第１検出信号端子３１２、第２検出信号端子３１４を介して入力される。例えば、チャージアンプ回路７２１には第１検出信号電極３１１により検出された第１検出信号が入力され、チャージアンプ回路７２２には第２検出信号電極３１３により検出された第２検出信号が入力される。そして、チャージアンプ回路７２１、７２２は、入力された検出信号（交流電流）を、基準電圧Ｖｒｅｆを中心とする交流電圧信号に変換する。
【００７３】
差動増幅回路７２３は、チャージアンプ回路７２１の出力信号と、チャージアンプ回路７２２の出力信号とを差動増幅して差動増幅信号を生成する。差動増幅回路７２３の出力信号（差動増幅信号）は、さらにＡＣ増幅回路７２４で増幅される。同期検波回路７２５は、検波回路として機能し、駆動回路７１のＡＣ増幅回路７１２が出力する交流電圧信号を基に、ＡＣ増幅回路７２４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。
【００７４】
同期検波回路７２５で抽出された角速度成分の信号は、平滑回路７２６で直流電圧信号に平滑化され、可変増幅回路７２７に入力される。可変増幅回路７２７は、平滑回路７２６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７２７で増幅（または減衰）された信号は、フィルター回路７２８に入力される。
フィルター回路７２８は、可変増幅回路７２７の出力信号から高周波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生成する。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。
【００７５】
５．電子機器
次いで、振動素子２’を適用した電子機器について、図１５〜図１７に基づき、詳細に説明する。
図１５は、図９および図１０に示す振動素子を備える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。
【００７６】
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）として機能する振動素子２’が内蔵されている。
【００７７】
図１６は、図９および図１０に示す振動素子を備える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）として機能する振動素子２’が内蔵されている。
【００７８】
図１７は、図９および図１０に示す振動素子を備える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。
【００７９】
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。
【００８０】
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にはテレビモニター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。
このようなディジタルスチルカメラ１３００には、角速度検知手段（ジャイロセンサー）として機能する振動素子２’が内蔵されている。
【００８１】
なお、図９および図１０に示す振動素子を備える電子機器は、図１５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１６の携帯電話機、図１７のディ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、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。
【００８２】
６．移動体
次いで、図１に示す振動素子を適用した移動体について、図１７に基づき、詳細に説明する。
図１７は、図９および図１０に示す振動素子を備える移動体を適用した自動車の構成を示す斜視図である。
【００８３】
自動車１５００には、角速度検知手段（ジャイロセンサー）として機能する振動素子２が内蔵されており、振動素子２によって車体１５０１の姿勢を検出することができる。振動素子２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、振動素子２が組み込まれる。
【００８４】
以上、本発明の不要振動検知方法および振動素子について、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、本発明の振動素子では、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、本発明の不要振動検知方法では、任意の工程を追加することができる。
【００８５】
また、振動素子の形態は、いわゆるＨ型音叉の形態に限定されず、例えば、ダブルＴ型、二脚音叉、三脚音叉、くし歯型、直交型、角柱型等の種々の形態であってもよい。
また、駆動用振動腕、検出用振動腕および調整用振動腕の数は、それぞれ、１つまたは３つ以上であってもよい。また、駆動用振動腕は、検出用振動腕を兼ねていてもよい。
また、駆動用電極の数、位置、形状、大きさ等は、駆動用振動腕を通電により振動させることができるものであれば、前述した実施形態に限定されるものではない。
また、検知用電極の数、位置、形状、大きさ等は、物理量が加えられることによる駆動用振動腕の振動を電気的に検出することができるものであれば、前述した実施形態に限定されるものではない。
なお、治具は、振動素子の＋Ｚ軸側に配置してもよく、−Ｚ軸側に配置してもよい。
【符号の説明】
【００８６】
２……振動素子  ２’……振動素子  ２１……基部  ２２１……駆動用振動腕  ２２１１……ハンマーヘッド  ２２２……駆動用振動腕  ２２２１……ハンマーヘッド  ２３１……検出用振動腕  ２３１１……ハンマーヘッド  ２３２……検出用振動腕  ２３２１……ハンマーヘッド  ２４１……調整用振動腕  ２４１１……ハンマーヘッド  ２４２……調整用振動腕  ２４２１……ハンマーヘッド  ２５……支持部  ２５１……部分  ２５２……部分  ２５３……部分  ２６１、２６２、２６３、２６４……連結部  ３……ＩＣチップ  ３１１……第１検出信号電極  ３１２……第１検出信号端子  ３１３……第２検出信号電極  ３１４……第２検出信号端子  ３２１……検出接地電極  ３２２……検出接地端子  ３３１……駆動信号電極  ３３２……駆動信号端子  ３４１……駆動接地電極  ３４２……駆動接地端子  ３５１……欠損部  ３５２……欠損部  ４０Ａ……第１配線  ４０Ｂ……第２配線  ４０Ｃ……第３配線  ４０Ｄ……第４配線  ５０……治具  ５１……基板  ５００Ａ……不要振動検知用電極  ５００Ｂ……不要振動検知用電極  ５００Ｃ……不要振動検知用電極  ５００Ｄ……不要振動検知用電極  ６０Ａ……電圧計  ６０Ｂ……電圧計  ７０Ａ……回路  ７０Ｂ……回路  ７１……駆動回路  ７１１……Ｉ／Ｖ変換回路  ７１２……ＡＣ増幅回路  ７１３……振幅調整回路  ７２……検出回路  ７２１……チャージアンプ回路  ７２２……チャージアンプ回路  ７２３……差動増幅回路  ７２４……ＡＣ増幅回路  ７２５……同期検波回路  ７２６……平滑回路  ７２７……可変増幅回路  ７２８……フィルター回路  ８……パッケージ  ８０Ａ……第１コンデンサー  ８０Ｂ……第２コンデンサー  ８０Ｃ……第３コンデンサー  ８０Ｄ……第４コンデンサー  ８１……ベース  ８２……リッド  ８１１……凹部  ８１１ａ……第１凹部  ８１１ｂ……第２凹部  ８１１ｃ……第３凹部  ８３１〜８３６……接続端子  ８６１〜８６６……導電性接着材  ８７１〜８７６……接続配線  １０……振動子  １００……物理量センサー  １０００……物理量検出装置  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  Ｇ……中心点  Ｗ１……長さ  Ｗ２……長さ  Ｌ……離間距離  Ｌ１……離間距離  Ｌ２……離間距離
【図１】
2015087206.tif 000003
【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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