(57)【要約】【課題】アーム部を支持する基部への振動もれを抑制でき、ノイズに対して強い三音叉型の角速度センサ及び電子機器を提供する。【解決手段】本発明の角速度センサにおいては、３本のアーム部１２Ａ〜１２Ｃのうち２本の外側アーム部１２Ａ，１２Ｂは同相で励振し、中央アーム部１２Ｃは外側アーム部の振動の反作用によって外側アーム部と逆相で励振する。そして、各アーム部を圧電機能層１５Ａ〜１５Ｃの形成面と垂直な方向に励振し、アーム部の上記圧電機能層の形成面と平行な方向の振動に基づいて角速度を検出する。これにより、アーム部間に生じる回転モーメントが相互に打ち消され、基部へ伝達される振動を低減することができる。また、圧電機能層の形成面に対して垂直方向にアーム部を励振することにより、安定した励振状態を維持でき、外乱に強い角速度センサを構成することができる。【選択図】図３
2008256669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、
前記基部から一体的にほぼ同一方向へ延出された３本のアーム部と、
前記各アーム部の一表面に形成された圧電膜と、
前記３本のアーム部のうち少なくとも外側に位置する２本のアーム部の前記圧電膜上に形成された励振用の駆動電極と、
前記３本のアーム部のうち少なくとも中央に位置するアーム部の前記圧電膜上に形成された角速度検出用の検出電極とを備え、
前記３本のアーム部のうち外側に位置する２本のアーム部は同相で励振され、中央に位置するアーム部は前記外側に位置する２本のアーム部と逆相で励振されるとともに、
前記駆動電極は、前記アーム部を前記圧電膜の形成面と垂直な第１の方向に励振し、
前記検出電極は、前記アーム部の前記圧電膜の形成面と平行な第２の方向への振動を検出する
ことを特徴とする角速度センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の角速度センサであって、
前記３本のアーム部のうち中央に位置するアーム部には、振動錘部が設けられていることを特徴とする角速度センサ。
【請求項３】
請求項１に記載の角速度センサであって、
前記３本のアーム部のうち中央に位置するアーム部の形成幅は、外側に位置する２本のアーム部の形成幅よりも大きく形成されている
ことを特徴とする角速度センサ。
【請求項４】
請求項１に記載の角速度センサであって、
前記３本のアーム部の前記第１の方向における共振周波数は、それぞれ一致するように設定されているとともに、
前記３本のアーム部の前記第２の方向における共振周波数は、中央に位置するアーム部のみが前記第１の方向における共振周波数付近に設定されている
ことを特徴とする角速度センサ。
【請求項５】
請求項１に記載の角速度センサであって、
前記３本のアーム部のうち中央に位置するアーム部の前記圧電膜上には、当該アーム部の振動特性を検出する参照電極が形成されている
ことを特徴とする角速度センサ。
【請求項６】
請求項１に記載の角速度センサであって、
前記検出電極は、前記３本のアーム部のうち中央に位置するアーム部の前記圧電膜上に当該アーム部の軸心に関して対称な位置に一対形成されており、
一方側の検出電極は、前記基部を介して当該アーム部から前記一方側に位置する外側のアーム部にわたって連続的に形成されているとともに、
他方側の検出電極は、前記基部を介して当該アーム部から前記他方側に位置する外側のアーム部にわたって連続的に形成されている
ことを特徴とする角速度センサ。
【請求項７】
請求項１に記載の角速度センサであって、
前記基部には、前記各アーム部に対する信号入出力用の複数の外部接続端子が設けられており、
前記各外部接続端子は、前記基部の一表面上であって、前記３本のアーム部の間の振動が最小の位置に形成されている
ことを特徴とする角速度センサ。
【請求項８】
請求項７に記載の角速度センサであって、
前記各外部接続端子は、前記各アーム部の軸心の延長線上からずれた位置に形成されている
ことを特徴とする角速度センサ。
【請求項９】
請求項７に記載の角速度センサであって、
前記基部には、前記各アーム部の根元部位と前記外部接続端子の形成領域との間に、前記基部の形成幅より小さい幅を有する緩衝部が設けられている
ことを特徴とする角速度センサ。
【請求項１０】
第１の駆動電極を有し、圧電駆動により第１の方向に励振する第１のアーム部と、
第２の駆動電極を有し、前記第１のアーム部の長さ方向に延びるように設けられ、圧電駆動により前記第１のアーム部と同位相で前記第１の方向に励振する第２のアーム部と、
前記第１の方向及び前記長さ方向に直交する第２の方向に働くコリオリ力を検出する検出電極を有し、前記第１のアーム部及び前記第２のアーム部との間で前記長さ方向に延びるように設けられ、前記第１及び第２のアーム部の励振の反作用により前記第１及び第２のアーム部の振動とは逆位相で励振する第３のアーム部と、
前記第１、第２及び第３のアーム部を支持する基部と
を具備することを特徴とする角速度センサ。
【請求項１１】
請求項１０に記載の角速度センサであって、
前記第３のアーム部は、振動錘部を有することを特徴とする角速度センサ。
【請求項１２】
請求項１０に記載の角速度センサであって、
前記第１及び第２のアーム部は、前記第２の方向に第１の幅で形成され、
前記第３のアーム部は、前記第２の方向に前記第１の幅より大きい第２の幅で形成されている
ことを特徴とする角速度センサ。
【請求項１３】
請求項１０に記載の角速度センサであって、
前記第１、第２及び第３のアーム部は、前記第１の方向で一致する共振周波数を有し、
前記第３のアーム部は、前記第２の方向で前記第１の方向での共振周波数とは異なる共振周波数を有することを特徴とする角速度センサ。
【請求項１４】
請求項１０に記載の角速度センサであって、
前記第３のアーム部は、該第３のアーム部の振動特性を検出する参照電極を有することを特徴とする角速度センサ。
【請求項１５】
請求項１０に記載の角速度センサであって、
前記第３のアーム部は、前記検出電極として、
第１の検出電極と、
該第３のアーム部の前記第１の方向の軸心に関して、前記第１の検出電極と対称な位置に配置された第２の電極とを有し、
前記第１のアーム部は、該第１のアーム部に働くコリオリ力を検出する第３の検出電極を有し、
前記第２のアーム部は、該第２のアーム部に働くコリオリ力を検出する第４の検出電極を有し、
前記基部は、
前記第１の検出電極と前記３の検出電極を接続する第１の中継電極と、
前記第２の検出電極と前記４の検出電極を接続する第２の中継電極と
を有することを特徴とする角速度センサ。
【請求項１６】
請求項１０に記載の角速度センサであって、
前記第１、第２及び第３のアーム部から伝達される振動が最小となる前記基部上の位置にそれぞれ配置され、前記第１の駆動電極、前記第２の駆動電極及び前記検出電極をそれぞれ外部接続するための複数の外部接続端子をさらに具備することを特徴とする角速度センサ。
【請求項１７】
請求項１６に記載の角速度センサであって、
前記複数の外部接続端子は、前記第１、第２及び第３のアーム部の、前記第１の方向における軸心のそれぞれの延長線上からずれた位置に配置されていることを特徴とする角速度センサ。
【請求項１８】
請求項１０に記載の角速度センサであって、
前記基部は、
前記第１、第２及び第３のアーム部を支持する支持部と、
前記第１の駆動電極、前記第２の駆動電極及び前記検出電極を外部接続するための外部接続端子を有し、前記第２の方向に第１の幅で形成された固定部と、
前記支持部と前記固定部とを連結し、前記第２の方向に前記第１の幅より小さい第２の幅で形成された連結部と
を有することを特徴とする角速度センサ。
【請求項１９】
請求項１８に記載の角速度センサであって、
前記第１、第２、第３のアーム部及び前記支持部でなる振動系であって前記第１及び第２のアーム部の前記第１の方向の第１の振動系の共振周波数がｆｖであり、前記第１、第２、第３のアーム部、前記支持部及び前記連結部でなる振動系であって前記第１の方向の第２の振動系の共振周波数がｆ０である場合、０．２５≦（ｆ０／ｆｖ）≦１／√２であることを特徴とする角速度センサ。
【請求項２０】
請求項１０に記載の角速度センサであって、
前記第１及び前記第２のアーム部は、第１の共振周波数で励振し、
前記第３のアーム部は、前記第１の共振周波数より１ｋＨｚ〜２ｋＨｚ低い第２の共振周波数の振動系を有することを特徴とする角速度センサ。
【請求項２１】
第１の駆動電極を有し、圧電駆動により第１の方向に励振する第１のアーム部と、
第２の駆動電極を有し、前記第１のアーム部の長さ方向に延びるように設けられ、圧電駆動により前記第１のアーム部と同位相で前記第１の方向に励振する第２のアーム部と、
第３の駆動電極と、前記第１の方向及び前記長さ方向に直交する第２の方向に働くコリオリ力を検出する検出電極を有し、前記第１のアーム部及び前記第２のアーム部との間で前記長さ方向に延びるように設けられ、圧電駆動により前記第１及び第２のアーム部の振動とは逆位相で励振する第３のアーム部と、
前記第１、第２及び第３のアーム部を支持する基部と
を具備することを特徴とする角速度センサ。
【請求項２２】
請求項２１に記載の角速度センサであって、
前記第３のアーム部は、前記検出電極として、
第１の検出電極と、
該第３のアーム部の前記第１の方向の軸心に関して、前記第１の検出電極と対称な位置に配置された第２の電極とを有し、
前記第１のアーム部は、該第１のアーム部に働くコリオリ力を検出する第３の検出電極を有し、
前記第２のアーム部は、該第２のアーム部に働くコリオリ力を検出する第４の検出電極を有し、
該角速度センサは、前記第１の検出電極からの出力信号と前記第３の検出電極からの出力信号との第１の和信号と、前記第２の検出電極からの出力信号と前記第４の検出電極からの出力信号との第２の和信号とをそれぞれ算出し、前記第１の和信号と前記第２の和信号の差分信号を角速度信号として検出する制御部を更に具備することを特徴とする角速度センサ。
【請求項２３】
本体と、
第１の駆動電極を有し、圧電駆動により第１の方向に励振する第１のアーム部と、第２の駆動電極を有し、前記第１のアーム部の長さ方向に延びるように設けられ、圧電駆動により前記第１のアーム部と同位相で前記第１の方向に励振する第２のアーム部と、前記第１の方向及び前記長さ方向に直交する第２の方向に働くコリオリ力を検出する検出電極を有し、前記第１のアーム部及び前記第２のアーム部との間で前記長さ方向に延びるように設けられ、前記第１及び第２のアーム部の励振の反作用により前記第１及び第２のアーム部の振動とは逆位相で振動する第３のアーム部と、前記第１、第２及び第３のアーム部を支持する基部とを含み、前記本体内に配置された角速度センサと
を具備することを特徴とする電子機器。
【請求項２４】
本体と、
第１の駆動電極を有し、圧電駆動により第１の方向に励振する第１のアーム部と、第２の駆動電極を有し、前記第１のアーム部の長さ方向に延びるように設けられ、圧電駆動により前記第１のアーム部と同位相で前記第１の方向に励振する第２のアーム部と、第３の駆動電極と、前記第１の方向及び前記長さ方向に直交する第２の方向に働くコリオリ力を検出する検出電極を有し、前記第１のアーム部及び前記第２のアーム部との間で前記長さ方向に延びるように設けられ、圧電駆動により前記第１及び第２のアーム部の振動とは逆位相で励振する第３のアーム部と、前記第１、第２及び第３のアーム部を支持する基部とを含み、前記本体内に配置された角速度センサと
を具備することを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ビデオカメラの手振れ検知やバーチャルリアリティ装置における動作検知、カーナビゲーションシステムにおける方向検知などに用いられる角速度センサに関し、更に詳しくは、振動子アームを３本備えた三音叉型の角速度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、民生用の角速度センサとしては、振動子を所定の共振周波数で振動させておき、角速度の影響によって生じるコリオリ力を圧電素子などで検出することによって角速度を検出する、いわゆる振動型のジャイロセンサが広く用いられている。振動型ジャイロセンサは、単純な機構、短い起動時間、安価に製造可能といった利点を有しており、例えば、ビデオカメラ、バーチャルリアリティ装置、カーナビゲーションシステムなどの電子機器に搭載され、それぞれ手振れ検知、動作検知、方向検知などをする際のセンサとして活用されている。
【０００３】
振動型ジャイロセンサは、搭載される電子機器の小型化、高性能化に伴い、小型化、高性能化が要求されている。例えば、電子機器の多機能化のため、他の用途に用いられる各種センサと組み合わせて同一集合基板上に搭載し、小型化を図るといった要請がある。この小型化を行う上で、シリコン（Ｓｉ）などの単結晶基板と、半導体製造分野で用いられている薄膜形成プロセとフォトリソグラフィ技術を用いて構造体を形成する、ＭＥＭＳと呼ばれる加工技術を用いることが一般的となってきている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
下記特許文献１には、振動子を構成する単一のアーム部の一表面に、圧電膜を介して励振用の駆動電極と角速度検出用の検出電極がそれぞれ形成された片持ち梁型の角速度センサが開示されている。この角速度センサは、圧電膜の形成面に垂直な方向にアーム部を励振させ、圧電膜の形成面と平行な方向の振動成分を角速度の検出方向としたものである。
【０００５】
また、下記特許文献２には、振動子を構成する２本のアーム部の各々の一表面に、圧電膜を解して励振用の駆動電極と角速度検出用の検出電極がそれぞれ形成された音叉型の角速度センサが開示されている。この角速度センサは、圧電膜の形成面に水平な方向にアーム部を励振させ、圧電膜の形成面と垂直な方向への振動を角速度検出方向としている。なお、下記特許文献３には、振動子を構成する３本の断面三角形状のアーム部を備えた三音叉型の角速度センサが開示されており、これらアーム部の配列方向を励振方向とし、これとは直交する方向の振動を角速度検出方向とする構成である。
【特許文献１】特開２００５−２４１３８２号公報
【特許文献２】特開２００６−１７５６９号公報
【特許文献３】特開２００１−１２４５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の片持ち梁構造の角速度センサにおいては、アーム部の励振時に当該アーム部の根元部位に回転モーメントが発生し、これが原因で生じる振動がアーム部を支持する基部に伝達することで、角速度検出特性を劣化させるという問題がある。
【０００７】
また、上記特許文献２，３に記載の音叉型の角速度センサにおいては、基本モードとなる各アーム部の励振状態が圧電膜の形成面に沿った方向で振動励起される構成であるため、圧電膜による振動励起の剛心が振動子の重心からずれた位置となる。従って、外乱信号の重畳により駆動周波数にずれが生じた場合、共振状態の振動子の振動面がずれ易くなる。その結果、角速度が生じていない状態でも検出出力が変動することになり、ノイズが著しく増加するおそれがある。
【０００８】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、アーム部を支持する基部への振動もれを抑制でき、ノイズに対して強い角速度センサ及びこれを搭載した電子機器を提供することを課題とする。
【０００９】
更に本発明は、衝撃などの加速度成分を起因とするノイズの発生を回避することが可能な角速度センサ及び電子機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上の課題を解決するに当たり、本発明の角速度センサは、基部と、上記基部から一体的にほぼ同一方向へ延出された３本のアーム部と、上記各アーム部の一表面に形成された圧電膜と、上記３本のアーム部のうち少なくとも外側に位置する２本のアーム部の上記圧電膜上に形成された励振用の駆動電極と、上記３本のアーム部のうち少なくとも中央に位置するアーム部の上記圧電膜上に形成された角速度検出用の検出電極とを備え、
上記３本のアーム部のうち外側に位置する２本のアーム部は同相で励振され、中央に位置するアーム部は上記外側に位置する２本のアーム部と逆相で励振されるとともに、
上記駆動電極は、上記アーム部を上記圧電膜の形成面と垂直な第１の方向に励振し、上記検出電極は、上記アーム部の上記圧電膜の形成面と平行な第２の方向への振動を検出する。
【００１１】
上記３本のアーム部は、音叉型の振動子を構成する。これら３本のアーム部のうち外側に位置する２本のアーム部は、駆動電極に駆動周波数の交流信号が印加されさたきに発生する圧電膜の逆圧電効果により基本モードとなる振動が励起される。また、３本のアーム部のうち中央に位置するアーム部に形成された検出電極は、角速度が生じたときに発生する振動面に垂直な方向の振動成分を圧電膜の圧電効果により検出し、これを角速度信号として出力する。
【００１２】
そこで、本発明においては、外側に位置する２本のアーム部がともに同相で励振され、中央に位置するアーム部が上記２本のアーム部と逆相で励振される。この構成により、各アーム部間において振動による回転モーメントが発生する。外側に位置する一方のアーム部と中央のアーム部との間に発生する回転モーメントと、外側に位置する他方のアーム部と中央のアーム部との間に発生する回転モーメントとは、互いに逆方向となる。結果的に基部に伝達される振動を大幅に低減することが可能となる。
【００１３】
このとき、中央に位置するアーム部の形成幅を、外側に位置する２本のアーム部の形成幅よりも大きく形成することで、外側のアーム部の振動により発生する回転モーメントを、中央のアーム部の振動により発生する回転モーメントで完全に打ち消すことが可能となる。なお、中央に位置するアーム部に振動錘部を設けることによっても同様な効果を得ることができる。
【００１４】
また、本発明においては、アーム部を圧電膜の形成面と垂直な第１の方向に励振し、アーム部の圧電膜の形成面と平行な第２の方向への振動を角速度信号の検出方向としているので、圧電膜による振動励起の剛心をアーム部の重心と一致させ、アーム部の励振方向が検出方向よりも安定した振動モードを実現し、外乱による駆動周波数の変動に対して振動モードが励振方向から検出方向へ遷移しにくくなる。これにより、外乱に強い角速度センサを構成でき、高精度な出力特性を安定して得ることができるようになる。
【００１５】
このとき、３本のアーム部の上記第１の方向における共振周波数がそれぞれ一致するように設定するとともに、３本のアーム部の上記第２の方向における共振周波数については、中央に位置するアーム部のみを上記第１の方向における共振周波数付近に設定することで、当該中央に位置するアーム部上に形成された検出電極による角速度信号の検出精度を高めることができる。
【００１６】
本発明の他の観点に係る角速度センサは、第１の駆動電極を有し、圧電駆動により第１の方向に励振する第１のアーム部と、第２の駆動電極を有し、前記第１のアーム部の長さ方向に延びるように設けられ、圧電駆動により前記第１のアーム部と同位相で前記第１の方向に励振する第２のアーム部と、前記第１の方向及び前記長さ方向に直交する第２の方向に働くコリオリ力を検出する検出電極を有し、前記第１のアーム部及び前記第２のアーム部との間で前記長さ方向に延びるように設けられ、前記第１及び第２のアーム部の励振の反作用により前記第１及び第２のアーム部の振動とは逆位相で振動する第３のアーム部と、前記第１、第２及び第３のアーム部を支持する基部とを具備する。
【００１７】
第１及び第２の駆動電極に駆動信号である交流信号が加えられたとき、第１及び第２のアーム部が一体となって所定の基本モードの振動数で励振する。第３のアーム部は、第１及び第２のアーム部が振動するときの反作用により振動する。第３のアーム部が振動しているときに、角速度センサに外力が加えられると、検出電極によりコリオリ力が検出され、角速度が検出される。
【００１８】
本発明では、第１のアーム部及び第３のアーム部により発生する回転モーメントと、第２のアーム部及び第３のアーム部により発生する回転モーメントとは、互いに逆方向となる。したがって、第１〜第３のアーム部から基部に伝達される振動（振動漏れ）を大幅に低減することができる。
【００１９】
本発明において、前記基部は、前記第１、第２及び第３のアーム部を支持する支持部と、前記第１の駆動電極、前記第２の駆動電極及び前記検出電極を外部接続するための外部接続端子を有し、前記第２の方向に第１の幅で形成された固定部と、前記支持部と前記固定部とを連結し、前記第２の方向に前記第１の幅より小さい第２の幅で形成された連結部とを有する。
【００２０】
本発明では、連結部の幅が固定部の幅より小さいことから、連結部が緩衝材となり、第１、第２及び第３のアーム部（以下、各アーム部という場合もある。）の振動が固定部に伝達しにくくなる。この場合、典型的には、各アーム部及び基部の厚さは実質的に同じである。しかし、本発明は、各アーム部及び基部の厚さが同じでなくても、連結部の体積が固定部の体積より小さく設計されていればよい趣旨である。すなわち、固定部及び緩衝部の幅は、必ずしも上記第１及び第２の幅で特定されなくてもよい。
【００２１】
すなわち、３本のアーム部を有する音叉型の振動子である本発明に係る角速度センサは、複数の振動系を持つ。その複数の振動系のうち、振動漏れの対策として着目される振動系は２つある。その第１の振動系は、各アーム部及び支持部による振動系である。第２の振動系は、各アーム部、支持部及び連結部による振動系である。したがって、第２の振動系の共振周波数（第２の共振周波数）は、第１の振動系の共振周波数（第１の共振周波数）より小さくなる。その結果、振動漏れを抑制することができる。また、第１の共振周波数より第２の共振周波数に近い外乱による振動が角速度センサに加えられたとしても、その外乱による振動は第２の振動系に吸収されやすくなり、高精度な出力特性を安定して得ることが可能となる。
【００２２】
本発明において、前記第１、第２、第３のアーム部及び前記支持部でなる振動系であって前記第１及び第２のアーム部の前記第１の方向の第１の振動系の共振周波数がｆｖであり、前記第１、第２、第３のアーム部、前記支持部及び前記連結部でなる振動系であって前記第１の方向の第２の振動系の共振周波数がｆ０である場合、０．２５≦（ｆ０／ｆｖ）≦１／√２である。ｆ０／ｆｖが０．２５より低い場合、例えば第２の幅が小さく設計されたり、連結部の上記長さ方向（各アーム部の長さ方向）の長さが大きく設計されたりする必要がある。つまり、その場合、連結部が細い形状となり、各アーム部の振動による加振力や、角速度センサに加わる外部からの衝撃力によって、連結部が破断するおそれがある。一方、ｆ０／ｆｖが１／√２より高い場合、振動漏れ防止の機能が十分に発揮されなくなる。
【００２３】
本発明において、前記第１及び前記第２のアーム部は、第１の共振周波数で励振し、前記第３のアーム部は、前記第１の共振周波数より１ｋＨｚ〜２ｋＨｚ低い第２の共振周波数の振動系を有する。第２の共振周波数が、共振周波数に近い場合、つまり、第１及び第２の共振周波数の差が、１ｋＨｚより低い場合、その第２の共振周波数による第３のアーム部の振動がノイズとなる。その結果、検出電極による検出精度が劣化する。第１及び第２の共振周波数の差が、２ｋＨｚより高い場合、第３のアーム部の形状またはサイズ等が、所定の適正な範囲内を逸脱する。その結果、第３のアーム部の第１及び第２の方向で共振周波数のバランスが悪化し、角速度センサの温度特性の劣化を招く。
【００２４】
本発明の別の観点に係る角速度センサは、第１の駆動電極を有し、圧電駆動により第１の方向に励振する第１のアーム部と、第２の駆動電極を有し、前記第１のアーム部の長さ方向に延びるように設けられ、圧電駆動により前記第１のアーム部と同位相で前記第１の方向に励振する第２のアーム部と、第３の駆動電極と、前記第１の方向及び前記長さ方向に直交する第２の方向に働くコリオリ力を検出する検出電極を有し、前記第１のアーム部及び前記第２のアーム部との間で前記長さ方向に延びるように設けられ、圧電駆動により前記第１及び第２のアーム部の振動とは逆位相で励振する第３のアーム部と、前記第１、第２及び第３のアーム部を支持する基部とを具備する。
【００２５】
この構成によっても、第１〜第３のアーム部から基部に伝達される振動（振動漏れ）を大幅に低減することができる。
【００２６】
この角速度センサにおいて、前記第３のアーム部は、前記検出電極として、第１の検出電極と、該第３のアーム部の前記第１の方向の軸心に関して、前記第１の検出電極と対称な位置に配置された第２の電極とを有し、前記第１のアーム部は、該第１のアーム部に働くコリオリ力を検出する第３の検出電極を有し、前記第２のアーム部は、該第２のアーム部に働くコリオリ力を検出する第４の検出電極を有し、該角速度センサは、前記第１の検出電極からの出力信号と前記第３の検出電極からの出力信号との第１の和信号と、前記第２の検出電極からの出力信号と前記第４の検出電極からの出力信号との第２の和信号とをそれぞれ算出し、前記第１の和信号と前記第２の和信号の差分信号を角速度信号として検出する制御部を更に具備していてもよい。
【００２７】
これにより、第１の和信号と第２の和信号との差分信号を角速度信号として検出することで、当該角速度センサに衝撃等の加速度が加わった場合には、当該角速度信号が相殺されるため、加速度成分を起因とするノイズの発生を回避することができる。
【００２８】
本発明に係る電子機器は、筐体と、第１の駆動電極を有し、圧電駆動により第１の方向に励振する第１のアーム部と、第２の駆動電極を有し、前記第１のアーム部の長さ方向に延びるように設けられ、圧電駆動により前記第１のアーム部と同位相で前記第１の方向に励振する第２のアーム部と、前記第１の方向及び前記長さ方向に直交する第２の方向に働くコリオリ力を検出する検出電極を有し、前記第１のアーム部及び前記第２のアーム部との間で前記長さ方向に延びるように設けられ、前記第１及び第２のアーム部の励振の反作用により前記第１及び第２のアーム部の振動とは逆位相で振動する第３のアーム部と、前記第１、第２及び第３のアーム部を支持する基部とを含み、前記筐体内に配置された角速度センサとを具備する。
【００２９】
本発明の別の観点に係る電子機器は、本体と、第１の駆動電極を有し、圧電駆動により第１の方向に励振する第１のアーム部と、第２の駆動電極を有し、前記第１のアーム部の長さ方向に延びるように設けられ、圧電駆動により前記第１のアーム部と同位相で前記第１の方向に励振する第２のアーム部と、第３の駆動電極と、前記第１の方向及び前記長さ方向に直交する第２の方向に働くコリオリ力を検出する検出電極を有し、前記第１のアーム部及び前記第２のアーム部との間で前記長さ方向に延びるように設けられ、圧電駆動により前記第１及び第２のアーム部の振動とは逆位相で励振する第３のアーム部と、前記第１、第２及び第３のアーム部を支持する基部とを含み、前記本体内に配置された角速度センサとを具備する。
【発明の効果】
【００３０】
以上述べたように、本発明によれば、各アーム部の振動が基部へ伝達されることを抑制して安定した角速度検出動作を実現することができるとともに、外乱に強い角速度センサを構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の各実施形態について図面を参照して説明する。なお、本発明は以下の各実施形態に限定されることはなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００３２】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態による角速度センサ１０Ａの概略構成を示す底面図である。本実施形態の角速度センサ１０Ａは、基部１１と、この基部１１から一体的にほぼ同一方向（ｙ軸方向）へ延出された断面四角形状の３本のアーム部１２Ａ（第１のアーム部），１２Ｂ（第３のアーム部），１２Ｃ（第２のアーム部）とを備えている。ｙ軸方向が、これら３本のアーム部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの長さ方向となる。これら基部１１及びアーム部１２Ａ〜１２Ｃは、シリコンウエハなどの圧電特性を有さない単結晶基板から所定形状に切り出され、一表面に、後述する圧電機能層や各種リード配線部が形成されることによって、角速度センサ１０Ａを構成している。なお、この角速度センサ１０Ａの概ねの大きさは、ｚ軸方向の幅が約１ｍｍ、ｙ軸方向の全長が約３ｍｍ、ｚ軸方向の厚みが約０．３ｍｍである。
【００３３】
アーム部１２Ａ〜１２Ｃは、角速度センサ１０Ａの振動子を構成している。本実施形態において、各アーム部１２Ａ〜１２Ｃは、例えば、それぞれ同一のアーム長、形成幅、形成厚で形成されているが、勿論これに限られない。以後の説明では、これら３本のアーム部１２Ａ〜１２Ｃのうち、外側に位置する２本のアーム部１２Ａ及びアーム部１２Ｂを外側アーム部１２Ａ，１２Ｂとそれぞれ称し、中央に位置するアーム部１２Ｃを中央アーム部と称することとする。
【００３４】
図２は図１における［２］−［２］線方向断面図であり、各アーム部１２Ａ〜１２Ｃの断面形状を示している。外側アーム部１２Ａ，１２Ｂの一表面には、圧電機能層１５Ａ，１５Ｂがそれぞれ形成されている。圧電機能層１５Ａ，１５Ｂは、外側アーム部１２Ａ，１２Ｂ上に形成された下地電極膜１７ａ，１７ｂと、この下地電極膜１７ａ，１７ｂの上に形成された圧電膜１６ａ，１６ｂと、この圧電膜１６ａ，１６ｂの上に形成された駆動電極１３ａ（第１の駆動電極），１３ｂ（第２の駆動電極）によって構成されている。
【００３５】
一方、中央アーム部１２Ｃの一表面には、圧電機能層１５Ｃが形成されている。圧電機能層１５Ｃは、中央アーム部１２Ｃ上に形成された下地電極膜１７ｃと、この下地電極膜１７ｃの上に形成された圧電膜１６ｃと、この圧電膜１６ｃの上に形成された参照電極１３ｃおよび検出電極１４ａ（第１の検出電極），１４ｂ（第２の検出電極）によって構成されている。検出電極１４ａ，１４ｂは、中央アーム部１２Ｃの軸心上に配置された参照電極１３ｃに関して対称な位置にそれぞれ形成されている。
【００３６】
ここで、下地電極膜１７ａ〜１７ｃは、Ｓｉ基板にスパッタ法で形成したＴｉ（チタン）とＰｔ（白金）の積層膜からなり、圧電機能層１５Ａ〜１５Ｃにおいて共通の電極膜としてアーム部１２Ａ〜１２Ｃ間に形成されている。圧電膜１６ａ〜１６ｃは、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）のターゲットを酸素雰囲気中でＲＦスパッタすることで形成される。駆動電極１３ａ，１３ｂ、参照電極１３ｃ、検出電極１４ａ，１４ｂは、圧電膜１６ａ〜１６ｃの上に形成したＰｔ膜を、フォトリソグラフィ技術を用いて各電極形状にパターニングすることによって形成される。電極パターンの形成後、圧電膜１６ａ〜１６ｃについても上述の電極形状に合わせてパターニングされる。
【００３７】
角速度センサ１０Ａは、ＩＣ回路素子などの制御部３１Ａによって駆動制御される。各アーム部１２Ａ〜１２Ｃの下地電極膜１７ａ〜１７ｃは、制御部３１ＡのＶｒｅｆ端子にそれぞれ接続されている。Ｖｒｅｆ端子は基準電極となるグラウンド端子を構成している。外側アーム部１２Ａ，１２Ｂ上の駆動電極１３ａ，１３ｂは、制御部３１ＡのＧ０端子にそれぞれ接続されており、自励発振回路３２で生成された駆動信号が入力される。また、中央アーム部１２Ｃの振動特性を検出する参照電極１３ｃはＧ１端子に接続され、検出電極１４ａ，１４ｂはＧａ，Ｇｂ端子にそれぞれ接続されている。Ｇａ，Ｇｂ，Ｇ１端子は演算回路３３に接続されており、演算回路３３は、参照電極１３ｃの出力を駆動用信号として自励発振回路３２へフィードバックし、検出電極１４ａ，１４ｂの差分信号を角速度信号として検波回路３６へ出力する。検波回路３６で信号処理された検出信号は、平滑回路３７へ供給された後、角速度信号として処理される。
【００３８】
なお、詳述せずとも、制御部３１Ａに対する角速度センサ１０Ａの接続は、図示しない実装基板を介して行われる。本実施形態では、制御部３１Ａを構成するＩＣ素子が実装された実装基板に対して、角速度センサ１０Ａがフリップチップ実装される。フリップチップ実装に用いられる複数のバンプは、角速度センサ１０Ａの基部１１に形成される。基部１１の実装面には、各アーム部１２Ａ〜１２Ｃの圧電機能層１５Ａ〜１５Ｃと上記複数のバンプとの間を電気的に接続するリード配線部（図示略）が形成されている。
【００３９】
図３Ａ，Ｂは、角速度センサ１０Ａの動作時における各アーム部１２Ａ〜１２Ｃの振動形態を示している。外側アーム部１２Ａ，１２Ｂ上の各々の駆動電極１３ａ，１３ｂには共通の駆動信号が入力される。これにより、圧電膜１６ａ，１６ｂの逆圧電効果により、図３Ａ，Ｂに示すように、外側アーム部１２Ａ，１２Ｂは、圧電機能層１５Ａ，１５Ｂ（圧電膜１６ａ，１６ｂ）の膜面に対して垂直な方向（ｚ軸方向）に同相で励振される。
【００４０】
中央アーム部１２Ｃは、外側アーム部１２Ａ，１２Ｂの振動の反作用を受けて、同じくｚ軸方向に外側アーム部１２Ａ，１２Ｂとは逆相で振動する。このとき、参照電極１３ｃ及び検出電極１４ａ，１４ｂは、圧電膜１６ｃの圧電効果により、アーム部１２Ｃの振動特性を電気的に検出し、参照電極１３ｃを介して検出された参照信号は、制御部３１Ａ内の自励発振回路３２にフィードバックされ、検出電極１４ａ，１４ｂを介して検出された検出信号の差分信号は、角速度信号として処理される。角速度が印加されていない場合、検出電極１４ａ，１４ｂの差分信号は原理的に０となる。
【００４１】
一方、この状態において、ｙ軸方向の周りに角速度が作用すると、各アーム部１２Ａ，１２Ｂにコリオリ力が生じて各アーム部１２Ａ〜１２Ｃを圧電機能層１５Ａ〜１５Ｃの形成面と平行な方向（ｘ軸方向）に振動する成分が生成される。この振動成分は、中央アーム部１２Ｃ上の圧電膜１６ｃの圧電効果を利用して検出電極１４ａ，１４ｂにより検出され、これの差分信号に基づいて角速度の大きさと方向が検出される。
【００４２】
本実施形態において、各アーム部１２Ａ〜１２Ｃの動作周波数、すなわち、基本モード時におけるｚ軸方向の共振周波数（以下「縦共振周波数」という。）ｆｖがそれぞれ同一の周波数に設定されている。また、角速度の検出周波数、すなわち、各アーム部１２Ａ〜１２Ｃのｘ軸方向の共振周波数（以下「横共振周波数」という。）ｆｈは、中央アーム部１２Ｃについてのみが縦共振周波数ｆｖ付近に設定されている。外側アーム部１２Ａ，１２Ｂの横共振周波数ｆｈは、縦共振周波数ｆｖから数百〜数キロＨｚ離して異なる周波数に設定されている。
【００４３】
上述のように、本実施形態の角速度センサ１０Ａにおいては、基本モードでの振動時、外側アーム部１２Ａ，１２Ｂが同相で励振され、中央アーム部１２Ｃが外側アーム部１２Ａ，１２Ｂと逆相で励振される。また、角速度検出時においても、中央アーム部１２Ｃの振動方向は、外側アーム部１２Ａ，１２Ｂの振動方向とは逆方向となる。従って、本実施形態によれば、各アーム部１２Ａ〜１２Ｃ間において振動による回転モーメントが発生する。一方の外側アーム部１２Ａと中央アーム部１２Ｃとの間に発生する回転モーメントと、他方の外側アーム部１２Ｂと中央アーム部１２Ｃとの間に発生する回転モーメントとは、互いに逆方向となる。結果的に基部１１に伝達される振動を大幅に低減することが可能となる。これにより、アーム部１２Ａ〜１２Ｃを支持する基部１１への振動漏れを抑制して、角速度検出特性の劣化を防ぐことが可能となる。
【００４４】
また、本実施形態の角速度センサ１０Ａにおいては、駆動電極１３ａ，１３ｂによる各アーム部１２Ａ〜１２Ｃの励振方向を圧電機能層１５Ａ〜１５Ｃの形成面に対して垂直な方向（ｚ軸方向）に設定しているので、その検出方向（ｘ軸方向）と異なり、本来的に安定した振動モードで振動させることができる。すなわち、圧電膜１６ａ，１６ｂによる振動励起の剛心がアーム部１２Ａ，１２Ｂの重心と一致することで、圧電機能層１５Ａ，１５Ｂの形成面に対して垂直な第１の方向（ｚ軸方向）の方が、圧電機能層１５Ａ，１５Ｂの形成面に対して平行な第２の方向（ｘ軸方向）に比べてアーム部１２Ａ，１２Ｂの励振が容易となる。このため、外乱の重畳による駆動周波数の変動に対しても上記第２の方向への振動遷移を抑制でき、安定した基本モードを維持することが可能となる。これにより、外乱に対して強い角速度センサを構成することができ、高精度な出力特性を安定して得ることが可能となる。
【００４５】
更に、本実施形態では、中央アーム部１２Ｃについてのみその横共振周波数ｆｈを縦共振周波数ｆｖ付近に設定し、外側アーム部１２Ａ，１２Ｂについての横共振周波数ｆｈを縦共振周波数ｆｖから遠ざけて設定しているので、角速度の検出精度の向上を図ることができると同時に、外側アーム部１２Ａ，１２Ｂの基本動作モード時における振動方向の安定化を図ることができる。
【００４６】
なお、外側アーム部１２Ａ，１２Ｂの横共振周波数ｆｈは、その縦共振周波数ｆｖと話して設計するほど振動方向のばらつきを抑えることができる。図４は｜ｆｖ−ｆｈ｜の値をΔｆとしたときに、Δｆ／ｆｖの大きさと励振時のアーム部の振動方向のばらつき（３σ）との関係を示している。図４からわかるように、Δｆが大きいほど、すなわち、ｆｈがｆｖから離れて設定されるほどアーム部の振動方向の安定化を図ることができる。特に本例では、Δｆ／ｆｖが０．１のとき、振動方向のばらつきをほぼゼロに抑えることができる。
【００４７】
（第２の実施形態）
図５は本発明の第２の実施形態による角速度センサ１０Ｂの構成を示している。なお、図において上述の第１の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
【００４８】
本実施形態の角速度センサ１０Ｂは、中央アーム部１２Ｃの圧電機能層１５Ｂの構成において、参照電極が形成されていない点で上述の第１の実施形態の構成と異なっている。本実施形態では、制御部４１Ｂ内の演算回路３３を加算器と差動増幅器で構成し、一対の検出電極１４ａ，１４ｂの和信号を上記加算器で演算して自励発振回路３２へフィードバックし、一対の検出電極１４ａ，１４ｂの差分信号を検波回路３６へ出力し、角速度信号として処理するようにしている。
【００４９】
以上のように構成される本実施形態の角速度センサ１０Ｂにおいても上述の第１の実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
【００５０】
（第３の実施形態）
図６は本発明の第３の実施形態による角速度センサ１０Ｃの構成を示している。なお、図において上述の第１の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
【００５１】
本実施形態の角速度センサ１０Ｃは、中央アーム部１２Ｃ上に形成される一対の検出電極１４ａ，１４ｂに加えて、外側アーム部１２Ａ，１２Ｂ上にそれぞれ１本ずつ検出電極１４ｃ，１４ｄを形成した点で、上述の第１の実施形態と異なっている。なお、中央アーム部１２Ｃは上述の第２の実施形態と同様に構成されている。
【００５２】
検出電極１４ｃは、一方（図６において左側）の外側アーム１２Ａ上に形成された圧電機能層１５Ａとして、駆動電極１３ａの中央アーム部１２Ｃ寄りに形成されている。また、検出電極１４ｄは、他方（図６において右側）の外側アーム１２Ｂ上に形成された圧電機能層１５Ｂとして、駆動電極１３ｂの中央アーム部１２Ｃ寄りに形成されている。検出電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、制御部３１ＣのＧａ端子、Ｇｂ端子、Ｇｃ端子、Ｇｄ端子にそれぞれ接続されている。
【００５３】
上述のように、中央アーム部１２Ｃだけでなく外側アーム部１２Ａ，１２Ｂにも検出電極を設けることにより、角速度信号の検出精度を高めることが可能となる。この場合、制御部３１Ｃ内の演算回路３３は、（Ｇｄ＋Ｇｃ）−（Ｇｂ＋Ｇａ）なる和信号を駆動用信号として自励発振回路３２へ出力する一方、（Ｇｄ＋Ｇｂ）−（Ｇａ＋Ｇｃ）なる差分信号を角速度信号として検波回路３６へ出力するように構成されている。ここで、Ｇａ，Ｇｂ，Ｇｃ，Ｇｄはそれぞれ、検出電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの検出信号を表す。
【００５４】
（第４の実施形態）
図７Ａは本発明の第４の実施形態による角速度センサ１０Ｄの概略構成を示している。なお、図において上述の第１の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
【００５５】
本実施形態の角速度センサ１０Ｄは、図示しない実装基板に対してフリップチップ実装するための複数のバンプ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを備えている。これらのバンプ２０ａ〜２０ｄは、基部１１の裏面側に設けられており、図示せずともこの基部１１の裏面側にパターン形成されたリード配線部を介して、アーム部１２Ａ〜１２Ｃ上の対応する圧電機能層１５Ａ〜１５Ｃに電気的に接続されている。すなわち、バンプ２０ａ〜２０ｄは各アーム部１２Ａ〜１２Ｃに対する信号の入出力用の外部接続端子を構成している。なお、図７Ａに示した例では、バンプの数を４個としたが、バンプの形成数はこれに限定されない。
【００５６】
特に、本実施形態の角速度センサ１０Ｄは、各バンプ２０ａ〜２０ｄが基部１１の裏面上において、３本のアーム部１２Ａ〜１２Ｃの間の振動が最小の位置に形成されている。このように各バンプ２０ａ〜２０ｄの形成位置を規定することによって、動作時における実装基板への振動もれを抑制できるようになる。
【００５７】
図７Ｂは、基部１１の幅方向の各位置とアーム部１２Ａ〜１２Ｃからの振動のもれ量との関係を示している。図７Ｂに示すように、各アーム部１２Ａ〜１２Ｃの軸心の延長線上に対応する位置が最も振動もれ量が大きい。そこで、本実施形態では、これら３本のアーム部１２Ａ〜１２Ｃの軸心の延長線上に各バンプ１２Ａ〜１２Ｃが形成されないように、すなわち、延長線上からずれた位置に形成されている。好適には、図示するように、振動もれ量の最小位置であるアーム部間の位置にバンプ２０ａ〜２０ｄを配置する。バンプの形成位置と実装基板へ伝播される振動もれ量との関係例を図８に示す。バンプ位置によって振動もれ量が大きく変化することがわかる。
【００５８】
（第５の実施形態）
図９Ａは本発明の第５の実施形態による角速度センサ１０Ｅの概略構成を示している。なお、図において上述の第１の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
【００５９】
本実施形態の角速度センサ１０Ｅは、中央アーム部１２Ｃに振動錘部２１が設けられている点で、上述の第１の実施形態と異なっている。本実施形態において、振動錘部２１は、中央アーム部１２Ｃの先端部に一体的に形成されているが、振動錘部２１の形成位置はこれに限定されない。振動錘部２１を中央アーム部１２Ｃに設けることにより、図９Ｂに示すように、中央アーム部１２Ｃの振動力を外側１２Ａ，１２Ｂの振動力よりも大きくすることができる。従って、振動錘部２１の設計を最適化することによって、２本の外側アーム部１２Ａ，１２Ｂが発生させる振動を１本の中央アーム部１２Ｃで打ち消すことが可能となる。これにより、アーム部１２Ａ〜１２Ｃの根元部位に伝播する振動を力のつり合いによりキャンセルでき、基部１１および実装基板への振動もれを大幅に低減できるようになる。
【００６０】
なお、本実施形態の角速度センサ１０Ｅにおいては、振動錘部２１を設けることにより、中央アーム部１２Ｃの共振周波数が低くなり、従って、３本のアーム部１２Ａ〜１２Ｃの共振周波数を合わせるためには、中央アーム部１２Ｃのアーム長は外側アーム部１２Ａ，１２Ｂのアーム長よりも短くなる。また、この例では、外側アーム部１２Ａ，１２Ｂの形成幅を大きくできるため、駆動電極１３ａ，１３ｂの形成幅も大きくでき、アーム部の振動振幅を大きくして角速度検出特性の向上を図ることが可能となる。
【００６１】
（第６の実施形態）
図１０Ａは本発明の第６の実施形態による角速度センサ１０Ｆの概略構成図である。なお、図において上述の第１の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
【００６２】
本実施形態の角速度センサ１０Ｆは、中央アーム部１２Ｃの形成幅Ｗ２（第２の幅）が外側アーム部１２Ａ，１２Ｂの形成幅Ｗ１（第１の幅）よりも大きく形成されている点で、上述の第１の実施形態と異なっている。この構成により、図１０Ｂに示すように、中央アーム部１２Ｃの振動力を外側アーム部１２Ａ，１２Ｂの振動力よりも大きくすることができる。これにより、中央アーム部１２Ｃの形成幅を最適化する（例えば、Ｗ２＝２Ｗ１とする）ことによって、２本の外側アーム部１２Ａ，１２Ｂが発生させる振動を１本の中央アーム部１２Ｃで打ち消すことが可能となる。これにより、アーム部１２Ａ〜１２Ｃの根元部位に伝播する振動を力のつり合いによりキャンセルでき、基部１１および実装基板への振動もれを大幅に低減できるようになる。
【００６３】
なお、本実施形態においては、中央アーム部１２Ｃのアーム長を外側アーム部１２Ａ，１２Ｂのアーム長と同等としているが、勿論これに限られず、例えば、中央アーム部１２Ｃのアーム長を外側アーム部１２Ａ，１２ｂのアーム長よりも長くして、共振周波数の同調を図るようにしてもよい。
【００６４】
図１１は、上述の第１の実施形態において説明した角速度センサにおいて、アーム部（振動子）の根元部位に伝播する振動もれ量と実装基板への振動漏れ量との関係の一例を示している。アーム部の根元部位に伝播する振動もれ量が大きくなるほど実装基板への振動もれ量が大きくなる傾向にあることがわかる。図１２は、上述の第１、第５及び第６の各実施形態の構成におけるアーム部の根元部位に伝播する振動量を比較して示している。第１の実施形態において５０ｎｍｐｐあった振動もれ量を、第５の実施形態では１５ｎｍｐｐ、第６の実施形態では１０ｎｍｐｐまで低減できることがわかる。なお、単位中「ｐｐ」は「ピーク・トゥー・ピーク」を意味し、振動振幅の最大値と最小値との間の大きさを表している。
【００６５】
（第７の実施形態）
図１３は本発明の第７の実施形態による角速度センサ１０Ｇの概略構成図である。なお、図において上述の第１の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
【００６６】
本実施形態の角速度センサ１０Ｇは、３本のアーム部１２Ａ〜１２Ｃを支持する基部１１の構成が上述の第１の実施形態と異なっている。すなわち、本実施形態において、基部１１は、３本のアーム部１２Ａ〜１２Ｃを支持する支持部２２と、実装基板に実装される複数のバンプ（外部接続端子）２０が形成された固定部２４と、支持部２２と固定部２４との間に形成された緩衝部（連結部）２３とによって構成されている。
【００６７】
緩衝部２３は、基部１１の形成幅に対応する支持部２２および固定部２４の形成幅よりも小さい幅で構成されている。すなわち、緩衝部２３の第２の方向（ｘ軸方向）の幅（第２の幅）ｄ２は、支持部２２および固定部２４の幅（第１の幅）ｄ１よりも小さい幅で形成されている。これにより、アーム部１２Ａ〜１２Ｃの根元部位を構成する支持部２２から、バンプ２０の形成領域を構成する固定部２４への振動の伝播を緩和することが可能となる。これにより、実装基板への振動もれ量を大幅に低減して角速度検出特性の向上を図ることが可能となる。
【００６８】
本実施の形態の場合、典型的には、各アーム部の１２Ａ〜１２Ｃ及び基部１１の厚さ（ｚ軸方向の厚さ）は実質的に同じである。しかし、本実施形態は、各アーム部１２Ａ〜１２Ｃ及び基部の厚さが同じでなくても、緩衝部２３の体積が固定部２４の体積より小さく設計されていればよい趣旨である。すなわち、固定部２４の幅及び緩衝部２３の幅は、必ずしもｄ１、ｄ２で特定されなくてもよい。
【００６９】
具体的に、緩衝部２３は、３本のアーム部１２Ａ〜１２Ｃ、支持部２２および当該緩衝部２３を含む振動系の共振周波数ｆ０が、アーム部１２Ａ〜１２Ｃの縦共振周波数（励振周波数）ｆｖの１／√２倍以下となるように、その形成幅、形成長、形成厚み等が設定される。図１４は、周波数比（ｆ０／ｆｖ）と固定部２４に伝播する振動量との関係を示している。周波数比が小さくなるほど（ｆ０がｆｖに比べて低くなるほど）、固定部２４へ伝播する振動量が低減されることがわかる。また、図１５に本実施形態の角速度センサ１０Ｇの周波数特性の一例を示す。図示の例では、ｆｖ<ｆｈの例を示している。
【００７０】
図１３に示した角速度センサ１０Ｇのｆ０とｆｖについてさらに詳しく説明する。３本のアーム部を有する３音叉型の振動子である本実施の形態に係る角速度センサは、複数の振動系を持つ。その複数の振動系のうち、振動漏れの対策として着目される振動系は２つある。つまり、第１の振動系は、各アーム部１２Ａ〜１２Ｃ及び支持部２２による振動系であり、その共振周波数（第１の共振周波数）が上記ｆｖである。第２の振動系は、各アーム部１２Ａ〜１２Ｃ、支持部２２及び緩衝部２３による振動系であり、その共振周波数（第２の共振周波数）は、上記ｆ０である。このｆ０は、図１５で示したように、各アーム部が同じ方向に振動する振動系の共振周波数である。
【００７１】
このように、緩衝部２３が設けられることにより、各アーム部１２Ａ〜１２Ｃから固定部２４への振動漏れを抑制することができる。また、ｆｖよりｆ０に近い外乱による振動が角速度センサに加えられたとしても、その外乱による振動は第２の振動系に吸収されやすくなり、高精度な出力特性を安定して得ることが可能となる。
【００７２】
図２１に、図１３に示した角速度センサ１０Ｇの典型的なサイズを示す。支持部２２及び緩衝部２３のｙ軸方向の長さをＬ（μｍ）とする。この場合の固定部２４のサイズは限定されず、適宜設定可能である。
【００７３】
図２２は、各アーム部１２Ａ〜１２Ｃの長さが１９００μｍの場合における、Ｌと周波数比（ｆ０／ｆｖ）との関係、及び、Ｌと固定部２４に伝播する振動量との関係を示すグラフである。ここで、支持部２２の長さＬ１と、緩衝部２３の長Ｌ２との比は、５：２で実質的に一定とされているが、必ずしも一定でなくてもよい。
【００７４】
図２２のグラフから分かるように、Ｌが長くなるほど、周波数比（ｆ０／ｆｖ）は低くなる。また、Ｌが長くなるほど、固定部２４の振動量も低くなる。固定部２４の振動量が約３０ｎｍｐ−ｐを超えると、この振動が、制御部３１Ａ（図１参照）によりノイズとして検出され、角速度の検出精度が悪化する。したがって固定部２４の振動量は、約３０ｎｍｐ−ｐ以下としたい。
【００７５】
固定部２４の振動量が３０ｎｍｐ−ｐのポイントに対応する、周波数比（ｆ０／ｆｖ）は、０．７５程度である。したがって、周波数比（ｆ０／ｆｖ）は０．７５より小さくしたい。典型的には、０．２５≦（ｆ０／ｆｖ）≦１／√２であればよい。ｆ０／ｆｖが０．２５より低い場合、例えば幅ｄ２が小さく設計されたり、Ｌ２が長く設計されたりする必要がある。その場合、緩衝部２３が細い形状となり、各アーム部１２Ａ〜１２Ｃの振動による加振力や、角速度センサに加わる外部からの衝撃力によって、連結部が破断するおそれがある。一方、ｆ０／ｆｖが１／√２より高い場合、上述のように固定部２４の振動量が３０ｎｍｐ−ｐを超え、振動漏れ防止の機能が十分に発揮されなくなる。
【００７６】
（第８の実施形態）
図１６は本発明の第８の実施形態による角速度センサ１０Ｈの概略構成図である。なお、図において上述の第１の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
【００７７】
本実施形態の角速度センサ１０Ｈは、中央アーム部１２Ｃ上の一対の検出電極１４ａ，１４ｂが、基部１１を介して、中央アーム部１２Ｃから一方側の外側アーム部１２Ａおよび他方側の外側アーム部１２Ｂにわたってそれぞれ連続的に略Ｕ字状に形成されている点で、上述の第１の実施形態と異なっている。
【００７８】
図１６に示すように、中央アーム部１２Ｃ上に形成された一対の検出電極１４ａ，１４ｂのうち、一方（図中左方）の検出電極１４ａは、基部１１のアーム部根元部位上に形成された中継電極１９ａ（第１の中継電極）を介して、当該一方側に位置する外側アーム部１２Ａ上の検出電極１４ｃ（第３の検出電極）に接続されている。他方（図中右方）の検出電極１４ｂは、基部１１のアーム部根元部位に形成された中継電極１９ｂ（第２の中継電極）を介して、当該他方側に位置する外側アーム部１２Ｂ上の検出電極１４ｄ（第４の検出電極）に接続されている。検出電極１４ｃは、駆動電極１３ａに隣接して、外側アーム部１２Ａの軸心より中央アーム部１２Ｃ側に位置しており、検出電極１４ｄは、駆動電極１３ｂに隣接して、外側アーム部１２Ｂの軸心より中央アーム部１２Ｃ側に位置している。
【００７９】
中継電極１９ａ，１９ｂは、基部１１のアーム部根元部位であって、中央アーム部１２Ｃと外側アーム部１２Ａとの間および中央アーム部１２Ｃと外側アーム部１２Ｂとの間にそれぞれ形成された圧電膜１８ａ，１８ｂの上に、それぞれ形成されている。圧電膜１８ａ，１８ｂは、各アーム部１２Ａ〜１２Ｃ上の圧電機能層１５Ａ〜１５Ｃを構成する圧電膜１６ａ〜１６ｃの形成工程と同時かつ同一の材料で形成されるものである。なお、圧電膜１８ａ，１８ｂの形成は任意であり、省略しても構わない。
【００８０】
中継電極１９ａ，１９ｂは、制御部３１ＨのＧａ端子およびＧｂ端子にそれぞれ接続される。そして、演算回路３３において、これら中継電極１９ａ，１９ｂの検出信号の差分をとり角速度信号としている。以下、図１７Ａ，Ｂを参照して角速度センサ１０Ｈの作用について説明する。
【００８１】
図１７Ａは、励振動作中のアーム部１２Ａ〜１２Ｃの要部正面図であって、任意の瞬間において、外側アーム部１２Ａ，１２Ｂが図中下方向に振動し、中央アーム部１２Ｃが図中上方向に振動している様子を示している。角速度が加わっていない場合、中央アーム部１２Ｃ上の検出電極１４ａ，１４ｂと外側アーム部１２Ａ，１２Ｂ上の検出電極１４ｃ，１４ｄとは、アーム部の振動が逆相であることから、互いに異符号の信号を生成する。しかし、検出電極１４ａと１４ｃ、検出電極１４ｂと１４ｄは、相互に電気的に接続されているため、生成された信号はそれぞれにおいてキャンセルされる。従って、これらの差分信号（Ｇａ−Ｇｂ）もゼロとなり、角速度信号は生成されない。
【００８２】
一方、図１７Ａの状態において、アーム部１２Ａ〜１２Ｃの軸心のまわりに角速度が加わると、例えば図１７Ｂに示すように、各アーム部１２Ａ〜１２Ｃには水平方向の振動が誘発される。この場合、外側の２本のアーム部１２Ａ，１２Ｂは同相で振動し、中央アーム部１２Ｃはこれら外側アーム部１２Ａ，１２Ｂと逆相で振動する。図１７Ｂの状態においては、中央アーム部１２Ｃ上の検出電極１４ａ，１４ｂは、入力された角速度の大きさに対応して互いに逆相の信号を生成し、その差分信号が角速度信号として処理される。なお、このとき、外側アーム部１２Ａの検出電極１４ｃは検出電極１４ａと同相の信号を生成し、外側アーム部１２Ｂの検出電極１４ｄは検出電極１４ｂと同相の信号を生成する。
【００８３】
次に、角速度センサ１０Ｈに対して、図１８に示すように、アーム部１２Ａ〜１２Ｃの配列方向（ｘ軸方向）に加速度が加わった場合を考える。この場合、図１７Ｃに示すように、図中左方向に加速度が加わった場合、各アーム部１２Ａ〜１２Ｃに対して同時に左方向に慣性力が作用することで、検出電極１４ａと検出電極１４ｂは互いに逆相（異符号）の信号が生成される。従って、例えば図１９に示したように、検出電極が中央アーム部１２Ｃにのみ設けられている場合、これら検出電極１４ａ，１４ｂの差分信号がセンサ出力にのり、角速度信号として処理されてしまう。つまり、角速度が生じていないにもかかわらず、角速度信号が生成されるという不具合が発生することになる。
【００８４】
これに対して、本実施形態の角速度センサ１０Ｈにおいては、外側アーム部１２Ａ，１２Ｂ上に、検出電極１４ａ，１４ｂと電気的に接続された検出電極１４ｃ，１４ｄがそれぞれ形成されているので、図１７Ｃに示したように、外側アーム部１２Ａ，１２Ｂに作用した加速度に相当する信号が各々のアーム部上の検出電極１４ｃ，１４ｄにそれぞれ生成されるとともに、これらの信号が検出電極１４ａ，１４ｂで生じた信号と同一の大きさでかつ逆相であるために、各々信号は互いにキャンセルされ、結果的に検出信号Ｇａ，Ｇｂはゼロになる。これにより、検出信号の差分信号もゼロとなり、加速度で生じた信号がセンサ出力にのることを防止できる。なお、図中左方向に加速度が加わった場合にも同様の効果を得ることができる。
【００８５】
一方、角速度センサ１０Ｈに対して、アーム部１２Ａ〜１２Ｃの励振方向（ｚ軸方向）に加速度が加わった場合を考える。例えば図１７Ｄに示すように、図中上方向に加速度が加わった場合、各アーム部１２Ａ〜１２Ｃに対して同時に上方向に慣性力が作用することで、各検出電極１４ａ〜１４ｄにはいずれも同相かつ同一の大きさの信号が生成される。しかし、検出信号の差分信号はゼロとなるため、センサ出力に影響を与えることはない。このことは、図１９に示した角速度センサの構成においても同様である。なお、図中下方向に加速度が加わった場合も同様である。
【００８６】
以上のように、本実施形態の角速度センサ１０Ｈによれば、加速度による影響を排除して、高精度な角速度検出を安定して行うことが可能となる。図２０は、図１８および図１９に示したそれぞれの角速度センサについて各図に示すようにｘ軸方向に加速度を加えたときのセンサ出力の変化の一例を示している。なお、横軸の加速度の単位はｇ（＝９．８ｍ／ｓ2）である。図２０の結果から明らかなように、図１８に示した本実施形態の角速度センサ１０Ｈの方が加速度による影響が少なく、安定した出力特性を得ることができる。
【００８７】
（第９の実施形態）
図２３は、第９の実施形態に係る角速度センサのサイズを示す図である。本実施形態に係る角速度センサ１０Ｊは、図１４、図２１に示した角速度センサと同様に、緩衝部２３を備えるタイプの角速度センサである。
【００８８】
角速度センサ１０Ｊの、外側アーム部１２Ａ、１２Ｂは励振方向に共振周波数ｆｖ（第１の共振周波数）を有する。中央アーム部１２Ｃは、励振方向の振動系でもなく幅方向での振動系でもない第３の振動系（共振周波数ｆｃ（第２の共振周波数））を有する。
【００８９】
ｆｖとｆｃとの差は、１ｋＨｚ〜２ｋＨｚに設定される。この値を実現するために、典型的には中央アーム部１２Ｃの幅は１０３μｍとされており、外側アーム部１２Ａ、１２Ｂの幅は１００μｍとされている。この場合、各アーム部１２Ａ〜１２Ｃの厚さは実質的に同じである。あるいは、中央アーム部１２Ｃの厚さが１０３μｍであり、外側アーム部１２Ａ、１２Ｂの厚さは１００μｍであってもよい。
【００９０】
あるいは、中央アーム部１２Ｃの幅（または厚さ）は、外側アーム部１２Ａ、１２Ｂの幅（または厚さ）より小さく形成されていてもよい。
【００９１】
ｆｖとｆｃとの差、つまり｜ｆｖ−ｆｃ｜が１ｋＨｚより低い場合、上記共振周波数ｆｃによる第３のアーム部の振動がノイズとなる。その結果、角速度の検出精度が劣化する。｜ｆｖ−ｆｃ｜が、２ｋＨｚより高い場合、中央アーム部１２Ｃの形状またはサイズ等が、所定の適正な範囲内を逸脱する。その結果、中央アーム部１２Ｃの励振方向及び幅方向で共振周波数（ｆｖ、ｆｈ）のバランスが悪化し、角速度センサの温度特性の劣化を招く。
【００９２】
図２４は、上記各実施形態に係る角速度センサ１０Ａ〜１０Ｊを搭載した電子機器の例として、デジタルカメラを示す概略斜視図である。図２５は、そのデジタルカメラの構成を示すブロック図である。
【００９３】
デジタルカメラ２６０は、角速度センサ１０Ａ〜１０Ｊを搭載する機器本体２６１を備えている。機器本体２６１は、例えば、金属製、樹脂製などのフレームまたは筐体である。実際には、角速度センサ１０Ａ〜１０Ｊは、例えば数ｍｍ角の大きさでパッケージングされて構成されている。パッケージングされたジャイロ装置には、少なくとも２軸の回りの回転角速度を検出するために、少なくとも２つの角速度センサ１０Ａ〜１０Ｊが搭載されている。
【００９４】
図２５に示すように、デジタルカメラ２６０は、角速度センサ１０Ａ〜１０Ｊと、制御部５１０と、レンズ等を備える光学系５２０と、ＣＣＤ５３０、光学系５２０に手振れ補正を実行する手振れ補正機構５４０とを有する。
【００９５】
角速度センサ１０Ａ〜１０Ｊによって、２軸のコリオリ力が検出される。制御部５１０は、この検出されたコリオリ力に基づき手振れ補正機構５４０を使って光学系５２０で手振れの補正を行う。
【００９６】
角速度センサ１０Ａ〜１０Ｊを搭載する電子機器としては、上記したデジタルカメラに限られない。例えば、電子機器としては、ラップトップ型のコンピュータ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）、電子辞書、オーディオ／ビジュアル機器、プロジェクタ、携帯電話、ゲーム機器、カーナビゲーション機器、ロボット機器、その他の電化製品等が挙げられる。
【００９７】
図２６は、図２１に示した角速度センサ１０Ｇ、または、図２３に示した角速度センサ１０Ｊの現実的な典型例を示す平面図である。この角速度センサでは、外部接続端子２０は、外側アーム部１２Ａ、１２Ｂより外側に位置している。駆動電極１３ａ、１３ｂ、検出電極１４ａ、１４ｂ、参照電極１３ｃは、リード線２９を介して各外部接続端子２０にそれぞれ接続されている。
【００９８】
（第１０の実施形態）  
図２７は、本発明の第１０の実施形態に係る角速度センサを概略的に示した図である。なお、同図において、上記第８実施形態（図１６）に示した角速度センサ１０Ｈと同様の構成である部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００９９】
同図に示すように、本実施形態に係る角速度センサ１０Ｋは、上述した第８実施形態で示した角速度センサ１０Ｈと同様に、中央アーム部１２Ｃ上の検出電極１４ａと、同図左方の外側アーム部１２Ａ上の検出電極１４ｃと接続されている。また、中央アーム部１２Ｃ上の検出電極１２ｂは、同図右方の外側アーム部１２Ｂ上の検出電極１４ｄと接続されている。ただし、本実施形態に係る角速度センサ１０Ｋは、中央アーム部１２Ｃ上に、参照電極１３ｃに代わって、駆動電極１３ｄ（第３の駆動電極）が形成されている点において、上記第８実施形態における角速度センサ１０Ｈとは異なっている。
【０１００】
上記検出電極１４ａと検出電極１４ｃ、及び検出電極１４ｂと検出電極１４ｄは、上記図１６で示した角速度センサ１０Ｈと同様に、それぞれ中継電極を介して接続されていてもよいし、中継電極ではなく、リード線等によって接続されていてもよい。各検出電極１４ａ〜１４ｄの幅Ｗ３及び長さＬ３は同一とされ、かつ、各アーム部の長手方向における中心から、各検出電極１４ａ〜１４ｄまでの各距離ｄａも同一とされる。
【０１０１】
ここで、中央アーム部１２Ｃ上の左右の検出電極１４ａ及び１４ｂと、外側アーム部１２Ａ上及び１２Ｂ上の各検出電極１４ｃ及び１４ｄの各検出値をそれぞれａ、ｂ、ｃ及びｄとした場合、制御部３１Ｋ（図示せず）は、上記第８実施形態と同様に、和信号ａ＋ｃ（第１の和信号）と、和信号ｂ＋ｄ（第２の和信号）との差分である、（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）の差分信号を、角速度信号として検出する。なお、この場合、駆動電極１３ｄには、駆動電極１３ａ及び１３ｂと同様に、制御部３１Ｋの自励発振回路３２で生成された駆動信号が入力されるが、制御部３１Ｋは、例えば、当該自励発振回路３２に当該和信号ａ＋ｃと和信号ｂ＋ｄの和信号（ａ＋ｃ）＋（ｂ＋ｄ）を参照信号としてフィードバックしてもよい。
【０１０２】
図２８は、本実施形態の角速度センサ１０Ｋと、ａ−ｂを角速度信号として検出する角速度センサとにそれぞれ衝撃（加速度）を印加した場合の、出力結果を示したグラフである。同図（ａ）は、コリオリ力の非印加時の結果を示しており、同図（ｂ）は、コリオリ力の印加時の結果を示している。
【０１０３】
同図に示すように、衝撃等の加速度が加わった場合、ａとｂとの差分信号を検出する場合には、減衰するノイズが発生していたが、本実施形態のように、（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）の差分信号を検出することで、上記第８実施形態で説明したのと同様の理由により、加速度によるノイズの発生を抑制できることが分かる。
【０１０４】
また、同図（ｂ）に示すように、コリオリ力印加時においても、衝撃によるノイズ発生は回避され、また外側アーム部１２Ａ及び１２Ｂからの検出値の出力が増加するため、コリオリ力に対応した出力も高くなり、角速度検出効率も改善された。
【０１０５】
なお、本実施形態に係る角速度センサ１０Ｋにおいては、中央アーム部１２Ｃ上の駆動電極１３ｄの幅Ｗ１と、外側アーム部１２Ａ及び１２Ｂ上の各駆動電極１３ａ及び１３ｂの各幅Ｗ２とが等しく形成され、また駆動電極１３ｄの長さＬ１は、各駆動電極１３ａ及び１３ｂの各長さＬ２の２倍となるよう形成されている。ここで、中央アーム部１２Ｃ上の駆動電極１３ｄによる実質的な駆動面積をＳ１とし、外側アーム部１２Ａ上の駆動電極１３ａと、外側アーム部１２Ｂ上の駆動電極１３ｂによる実質的な各駆動面積をそれぞれＳ２、Ｓ３とした場合には、Ｓ１：Ｓ２（＝Ｓ３）＝２：１となる。
【０１０６】
これにより、外側アーム部１２Ａ及び１２Ｂの各駆動量が、中央アーム部１２Ｃの駆動量の半分の振幅となる。したがって、各アーム部の駆動により発生する動作モーメントが打ち消されることとなるため、アーム部１２Ａ〜１２Ｃの根元部位に伝播する振動を力のつり合いによりキャンセルでき、基部２２及び実装基板への振動もれを大幅に低減できるようになる。
【０１０７】
また、本実施形態の角速度センサ１０Ｋにおいて、検出電極１４ａと検出電極１４ｃ、検出電極１４ｂと検出電極１４ｄとをそれぞれ結線するのではなく、上記第３の実施形態で示した角速度センサ１０Ｃ（図６）と同様に、制御部３１Ｋが、上記ａ，ｂ，ｃ及びｄを個別に入力するようにしても構わない。この場合、制御部３１Ｋが、入力されたａ，ｂ，ｃ及びｄの各信号を基に、上記（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）の差分信号を角速度信号として検出することで、同様に加速度によるノイズの発生を回避することが可能となる。この場合、上記自励発振回路３２には、ａ＋ｃとｂ＋ｄの和信号ではなく、ａ＋ｂのみをフィードバックして駆動信号を発生させるようにするのが好ましい。上記ａ，ｂ，ｃ及びｄの和信号をフィードバックする場合、上記ａとｃ、ｂとｄはそれぞれ逆位相の信号となっており、コリオリ力の発生により位相が変化した際に、ａ＋ｃ、ｂ＋ｄの各信号の増減変化率が大きくなることで、各アーム部の振動量が変化しやすくなり、コリオリ力印加時の各アーム部の動作が不安定になる。そして、各アーム部の動作が安定しない場合、各アーム部の振動量が変化する結果、角速度の検出に誤差が発生するおそれがあり、結果的に、コリオリ力に対する角速度検出の信号リニアリティが低下する結果、信号検出のダイナミックレンジが小さくなるからである。そこで、ａ＋ｂのみをフィードバックすることで、コリオリ力発生時に、フィードバックされた信号が、コリオリ力の影響で変動する程度を軽減でき、安定した駆動状態を実現することができる。
【０１０８】
（第１１の実施形態）  
図２９は、本発明の第１１の実施形態に係る角速度センサを概略的に示した図である。なお、同図において、上記第１０の実施形態（図２８）に示した角速度センサ１０Ｋと同様の構成または機能となる部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１０９】
同図に示すように、本実施形態に係る角速度センサ１０Ｌにおいては、上記第１０の実施形態における角速度センサ１０Ｋと比較して、外側アーム部１２Ａ及び１２Ｂの各検出電極１４ａ及び１４ｂを設ける位置が異なっている。すなわち、上記第１０の実施形態においては、各検出電極１４ａ及び１４ｂは、それぞれ、外側アーム部１２Ａ及び１２Ｂの、中央アーム部１２Ｃ側に設けられていたが、本実施形態に係る角速度センサ１０Ｌにおいては、各検出電極１４ａ及び１４ｂは、外側アーム部１２Ａ及び１２Ｂの、中央アーム部１２Ｃとは反対側に設けられている。この構成によっても、上記第３、第８及び第１０の実施形態と同様に、加速度によるノイズの発生を回避することができる。
【０１１０】
（第１２の実施形態）  
図３０は、本発明の第１２の実施形態に係る角速度センサを概略的に示した図である。なお、同図において、上記第１０及び第１１の実施形態（図２７及び図２９）に示した各角速度センサ１０Ｋ及び１０Ｌと同様の構成または機能となる部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１１１】
本実施形態に係る角速度センサ１０Ｍは、２つの外側アーム部１２Ａ及び１２Ｂのうち、一方のアーム部（例えば、外側アーム部１２Ａ）に２つの検出電極１４ｃ及び１４ｄが設けられ、他方のアーム部（例えば、外側アーム部１２Ｂ）には、検出電極が設けられていない点で、上記第１０及び第１１の実施形態の各角速度センサ１０Ｋ及び１０Ｌと異なっている。この構成によっても、上記第３、第８、第１０及び第１１の実施形態と同様に、加速度によるノイズの発生を回避することができる。
【０１１２】
なお、上記第１〜９の実施形態においては、外側アーム部１２Ａ及び１２Ｂのみに駆動電極１３を設けた例を示し、第１０〜第１２の実施形態においては、中央アーム部１２Ｃと、外側アーム部１２Ａ及び１２Ｂの全てに駆動電極１３を設けた例を示した。しかし、上記いずれの実施形態においても、例えば、中央アーム部１２Ｃにのみ駆動電極１３を設けても構わない。この場合、外側アーム部１２Ａ及び１２Ｂは、中央アーム部１２Ｃの励振の反作用により、中央アーム部１２Ｃの振動とは逆位相で振動する。
【０１１３】
（第１３の実施形態）  
図３０は、本発明の第１２の実施形態に係る角速度センサを概略的に示した図である。なお、同図において、上記第１０及び第１１の実施形態（図２７及び図２９）に示した各角速度センサ１０Ｋ及び１０Ｌと同様の構成または機能となる部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１１４】
本実施形態に係る角速度センサ１０Ｎは、アーム部の数が３本ではなく５本（アーム部１２Ａ〜１２Ｅ）である点で上記第１０〜第１２の実施形態（図２７、図２９及び図３０）に示した各角速度センサ１０Ｋ、１０Ｌ及び１０Ｍと異なっている。すなわち、上記第１０〜第１２の実施形態における各外側アーム部１２Ａ及び１２Ｂの更に外側にそれぞれアーム部１２Ｄ及び１２Ｅが設けられている。アーム部の数はもちろん５本に限られるものではない。この構成によっても、上記第３、第８、第１０〜第１２の実施形態と同様に、加速度によるノイズの発生を回避することができる。
【０１１５】
なお、以上の第１０〜第１３の各実施形態で示した各角速度センサ１０Ｋ〜１０Ｎも、上記図２４及び図２５に示したデジタルカメラ２６０等の各種電子機器に搭載することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明の第１の実施形態による角速度センサの概略構成図である。
【図２】図１における［２］−［２］線方向の要部断面図である。
【図３】図１の角速度センサの作用を説明するアーム部の要部正面図である。
【図４】図１の角速度センサにおいて、外側アーム部の周波数比と振動方向のばらつきとの関係を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による角速度センサの概略構成図である。
【図６】本発明の第３の実施形態による角速度センサの概略構成図である。
【図７】本発明の第４の実施形態による角速度センサの概略構成図である。
【図８】図７の角速度センサにおけるバンプ位置と振動もれ量との関係を示す図である。
【図９】本発明の第５の実施形態による角速度センサの概略構成図である。
【図１０】本発明の第６の実施形態による角速度センサの概略構成図である。
【図１１】第１の実施形態の角速度センサにおいて、アーム部（振動子）の根元部位に伝播する振動もれ量と実装基板への振動漏れ量との関係を示す図である。
【図１２】第１、第５および第６の各実施形態の角速度センサにおいて、アーム部根元部位の振動もれ量を比較して示す図である。
【図１３】本発明の第７の実施形態による角速度センサの概略構成図である。
【図１４】図１３の角速度センサにおいて、アーム部を含む振動系の共振周波数と固定部へ伝播する振動量との関係を示す図である。
【図１５】図１３の角速度センサの周波数特性の一例を示す図である。
【図１６】本発明の第８の実施形態による角速度センサの概略構成図である。
【図１７】図１６の角速度センサの作用を説明するアーム部の要部正面図である。
【図１８】図１６の角速度センサに作用する加速度の方向を説明する図である。
【図１９】図１６の角速度センサに対する比較例として説明する他の角速度センサの概略構成図である。
【図２０】図１８の角速度センサと図１９の角速度センサの加速度印加時の出力特性を比較して示す図である。
【図２１】図１３に示した角速度センサ１０Ｇの典型的なサイズを示す図である。
【図２２】各アーム部の長さが１９００μｍの場合における、Ｌと周波数比（ｆ０／ｆｖ）との関係、及び、Ｌと固定部に伝播する振動量との関係を示すグラフである。
【図２３】本発明の第９の実施形態による角速度センサのサイズを示す図である。
【図２４】上記角速度センサを搭載した電子機器の例として、デジタルカメラを示す概略斜視図である。
【図２５】そのデジタルカメラの構成を示すブロック図である。
【図２６】図２１または図２３に示した角速度センサの現実的な典型例を示す平面図である。
【図２７】本発明の第１０の実施形態に係る角速度センサの概略構成図である。
【図２８】本発明の第１０の実施形態における角速度センサと、ａ−ｂを角速度信号として検出する角速度センサとにそれぞれ加速度を印加した場合の、出力結果を示したグラフである。
【図２９】本発明の第１１の実施形態に係る角速度センサの概略構成図である。
【図３０】本発明の第１２の実施形態に係る角速度センサの概略構成図である。
【図３１】本発明の第１３の実施形態に係る角速度センサの概略構成図である。
【符号の説明】
【０１１７】
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈ，１０Ｊ，１０Ｋ，１０Ｌ，１０Ｍ，１０Ｎ…角速度センサ、１１…基部、１２Ａ，１２Ｂ…外側アーム部、１２Ｃ…中央アーム部、１３ａ，１３ｂ，１３ｄ…駆動電極、１３ｃ…参照電極、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ…検出電極、１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ…圧電機能層、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…圧電膜、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ…下地電極膜、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ…バンプ（外部接続端子）、２１…振動錘部、２２…支持部、２３…緩衝部、２４…固定部、３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｈ…制御部、３２…自励発振回路、３３…演算回路、２６０…デジタルカメラ、２６１…本体
【図１】
2008256669.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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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