(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を透過する蓋、水晶基板、及び、前記水晶基板における前記蓋に対向する側の第１表面に配置される第１励振電極、及び、前記水晶基板における前記第１表面とは逆側の第２表面に配置される第２励振電極を有する水晶振動子を駆動し、
前記水晶振動子の駆動状態において、前記蓋を介して前記第１励振電極の第１部分と前記第１部分に前記水晶基板の振動方向で隣接する前記水晶基板の部位とに光を照射し、
照射した前記光に係る反射光に基づいて、水晶振動子の振動特性を測定する、
工程を含む、水晶振動子の特性測定方法。
【請求項２】
前記第１部分は、前記第１励振電極の縁部であり、
前記第１励振電極に光を照射する工程は、前記第１励振電極の縁部と、前記縁部に前記水晶基板の振動方向で隣接する前記水晶基板の部位とを同時に照射する工程を含む、請求項１に記載の水晶振動子の特性測定方法。
【請求項３】
前記第１励振電極は、穴を有し、
前記第１部分は、前記穴まわりの縁部であり、
前記第１励振電極に光を照射する工程は、前記第１励振電極の前記穴まわりの縁部と、前記縁部に前記水晶基板の振動方向で隣接する前記水晶基板の部位とを同時に照射する工程を含む、請求項１に記載の水晶振動子の特性測定方法。
【請求項４】
前記穴は、前記水晶基板の振動方向を基準として、前記第１励振電極の縁部よりも前記第１励振電極の中心に近い位置に形成される、請求項３に記載の水晶振動子の特性測定方法。
【請求項５】
前記水晶振動子の振動特性を測定する工程は、前記反射光の光量の時間変化の周波数を解析する工程を含む、請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の水晶振動子の特性測定方法。
【請求項６】
光を透過する蓋、水晶基板、及び、前記水晶基板における前記蓋に対向する側の第１表面に配置される第１励振電極、及び、前記水晶基板における前記第１表面とは逆側の第２表面に配置される第２励振電極を有する水晶振動子を駆動し、
前記第１励振電極は、複数の第１スリットが形成され、前記第２励振電極は、前記水晶基板に対する面直視で前記第１スリットに交差する複数の第２スリットが形成され、
前記水晶振動子の駆動状態において、前記蓋を介して前記第１励振電極における前記第１スリットの形成範囲に光を照射し、
照射した前記光に係る反射光に基づいて、水晶振動子の振動特性を測定する、
工程を含む、水晶振動子の特性測定方法。
【請求項７】
前記水晶振動子の振動特性を測定する工程は、前記反射光により形成されるモアレ縞の濃さを解析する工程を含む、請求項６に記載の水晶振動子の特性測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、水晶振動子の特性測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
透明な材質のフタを有し、照明を内蔵した表面実装音叉型水晶振動子が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、偏光ビームスプリッタ等を用いてレーザ光により被測定物の振動等を実時間で測定するレーザ振動計が知られている（例えば、特許文献２参照）。このレーザ振動計では、被測定物に入射した直線偏光が被測定物の振動状態に応じて周波数変動を受けることを利用して、被測定物の振動周波数を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2004-282141号公報
【特許文献２】特開2007-285898号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、装置小型化の要求に応えるべく、部品やモジュールの小型化及び高密度実装化が進んでいる。クロック源となる水晶振動子についても例外ではなく、小型化が進んでいる。このような状況下において、水晶振動子の異常に起因して装置の機能不具合が発生したと思われる場合、実装状態のままで水晶振動子の電気的特性を測定できることは有用である。これは、高密実装が進むと、水晶振動子の取り外し時に周辺部品を破壊してしまう等の理由から、水晶振動子だけを取り出して測定することが困難であるためである。
【０００６】
上記の特許文献１に記載の構成では、水晶振動子に光源を内蔵する必要があるので、水晶振動子の構造が複雑となる。また、上記の特許文献２に記載の測定方法は、直線偏光の光軸に振動する被測定物の測定に好適であるので、実装状態のままで水晶振動子の振動特性の測定には不向きである。これは、実装状態のままで水晶振動子の振動方向に直線偏光の光軸が一致するように、直線偏光を入射させるのは困難であるためである。
【０００７】
この点、水晶振動子の実装状態においては、ハイインピーダンスのプローブ測定が可能となり得る。しかしながら、近年の小型化に伴い、ＩＣ（Integrated Circuit）に発振状態が確認可能な端子が無く、水晶振動子も裏面端子化されるなど、プロービングポイントが皆無の状態になる場合がありうる。また、高密実装が進むことで、物理的にプローブを当てる場所が無い場合もありうる。また、プロービングポイントが存在する場合でも、プローブによりほんの数pF容量が付加されただけで発振状態が変わり、正確な測定が不能となる場合がありうる。
【０００８】
開示の技術は、プローブを用いずに特性の測定が可能な水晶振動子の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の一局面によれば、光を透過する蓋、水晶基板、及び、前記水晶基板における前記蓋に対向する側の第１表面に配置される第１励振電極、及び、前記水晶基板における前記第１表面とは逆側の第２表面に配置される第２励振電極を有する水晶振動子を駆動し、
前記水晶振動子の駆動状態において、前記蓋を介して前記第１励振電極の第１部分と前記第１部分に前記水晶基板の振動方向で隣接する前記水晶基板の部位とに光を照射し、
照射した前記光に係る反射光に基づいて、水晶振動子の振動特性を測定する、
工程を含む、水晶振動子の特性測定方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の技術によれば、プローブを用いずに特性の測定が可能な水晶振動子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一例による水晶振動子１００を概略的に示す断面図である。
【図２】水晶振動子１００の特性測定方法の説明図である。
【図３】光源４０２からの光Ｌ１の照射部Ｐを模式的に示す斜視図である。
【図４】水晶振動子１００の特性測定原理の説明図である。
【図５】受光器４０４で受光される反射光Ｌ２の光量の時系列波形を示す図である。
【図６】水晶振動子１００を組み込んだ回路構成の一例を概略的に示す図である。
【図７】水晶振動子１００の実装状態の一例を示す図である。
【図８】他の例による上側励振電極２１Ａを示す斜視図である。
【図９】他の例による上側励振電極２１Ｂを示す斜視図である。
【図１０】図８及び図９に示す例において受光器４０４で受光される反射光Ｌ２の光量の時系列波形を示す図である。
【図１１】一例による上側励振電極２１Ｃ及び下側励振電極２２Ｃを示す図である。
【図１２】水晶振動子１００Ｃの特性測定方法の説明図である。
【図１３】モアレ縞の観測原理の説明図である。
【図１４】カメラ４０８で観測されるモアレ縞と水晶振動子１００Ｃの振動状態との関係の説明図である。
【図１５】カメラ４０８で観測されるモアレ縞の濃さ（光強度）に基づく水晶振動子１００Ｃの異常判定方法の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。
【００１３】
図１乃至図１０を参照して、一実施例（実施例１）による水晶振動子の特性測定方法を説明する。
【００１４】
図１は、実施例１による特性測定方法を適用するのに好適な一例による水晶振動子１００を概略的に示す図であり、（Ａ）は、上面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）におけるラインＢ−Ｂに沿った断面図である。尚、図１（Ａ）では、内部が見えるように、筐体３０の蓋の図示を省略している。以下では、水晶片１０の厚み方向（図１の上下方向）を上下方向とし、筐体３０の蓋のある方を「上側」とする。但し、水晶振動子１００の実装状態の向きは任意である。また、Ｘ方向は、図１（Ｂ）に示すように、水晶振動子１００の振動方向に対応する方向に定義する。
【００１５】
水晶振動子１００は、水晶片１０と、励振電極２０と、筐体３０と、外部電極４１乃至４４とを含む。水晶振動子１００は、図１に示すように、表面実装タイプである。
【００１６】
水晶片１０は、例えばＡＴカットされた人工水晶基板であってよい。水晶片１０は、筐体３０に片持ち構造で支持されてよい。図１に示す例では、水晶片１０は、筐体３０の土手部３１上に片持ち構造で支持される。図１に示す例では、水晶振動子１００の駆動時、水晶片１０は、Ｘ方向に振動（厚みすべり振動）するものとする。尚、水晶片１０は、Ｘ方向に垂直な方向の端部で片持ち支持されてもよい。
【００１７】
励振電極２０は、水晶片１０を励振させる。水晶片１０の上側表面に設けられる上側励振電極（第１励振電極の一例）２１と、水晶片１０の下側表面に設けられる下側励振電極（第２励振電極の一例）２２とを含む。水晶振動子１００の駆動時、上側励振電極２１と下側励振電極２２との間の電位差により水晶片１０が励振される。
【００１８】
励振電極２０は、光を反射する材料により形成される。励振電極２０は、例えば金、銀、アルミニウム等により形成されてよい。
【００１９】
筐体３０は、水晶片１０を収容する。筐体３０は、例えばセラミック材料により形成される。筐体３０は、蓋３４を含み、内部空間に水晶片１０を気密に封入する。例えば、筐体３０の内部空間は真空、又は、乾燥窒素で満たされ、蓋３４で密封される。
【００２０】
蓋３４は、光を透過する材料により形成される。蓋３４は、ガラス板により形成されてよいし、透光性のあるセラミックにより形成されてもよい。
【００２１】
外部電極４１乃至４４は、筐体３０に設けられる。図１に示す例では、外部電極４１乃至４４は、筐体３０の下部の外表面に設けられる。外部電極４１、４３は、それぞれ上側励振電極２１及び下側励振電極２２に電気的に接続される。図１に示す例では、外部電極４１は、筐体３０の内層に形成された導体パターン４５、及び、水晶片１０の上面に形成された導体パターン４７を介して上側励振電極２１に電気的に接続される。導体パターン４５は、両端部において筐体３０の内層から表面に露出し、一端が外部電極４１に電気的に接続され、他端が導体パターン４７に電導性接着剤４９により電気的に接続される。同様に、外部電極４３は、筐体３０の内層に形成された導体パターン４６、及び、水晶片１０の下面に形成された導体パターン４８を介して下側励振電極２２に電気的に接続される。導体パターン４６は、両端部において筐体３０の内層から表面に露出し、一端が外部電極４３に電気的に接続され、他端が導体パターン４８に電導性接着剤４９により電気的に接続される。電導性接着剤４９は、水晶片１０の縁部（片持ち支持される側の縁部）に設けられる。尚、図１に示す例において、外部電極４２，４４は省略されてもよい。
【００２２】
図２は、水晶振動子１００の特性測定方法の説明図であり、特性測定時の状態を概略的に示す部分断面図である。図３は、光源４０２からの光Ｌ１の照射部Ｐを模式的に示す斜視図である。
【００２３】
水晶振動子１００の特性測定は、実装状態のままで水晶振動子１００を駆動した状態で行うことができる。具体的には、光源４０２を蓋３４の上方に配置し、蓋３４を介して上側励振電極２１に光Ｌ１を照射する。尚、照射中、光源４０２と水晶振動子１００との位置関係は固定される。光源４０２は、任意であるが、以下ではレーザ光源であるとする。光Ｌ１は、蓋３４を通って上側励振電極２１に照射される。このとき、照射部（レーザ光のスポット）Ｐは、図３に示すように、上側励振電極２１の縁部と、該縁部にＸ方向で隣接する水晶片１０の部位とを含む。即ち、光源４０２は、上側励振電極２１の縁部と、該縁部にＸ方向で隣接する水晶片１０の部位とを同時に照射する。
【００２４】
このようにして上側励振電極２１に光Ｌ１を照射すると、上側励振電極２１は、上述の如く光を反射するので、反射光Ｌ２を生成する。他方、水晶片１０は、光を透過し、光を実質的に反射しない。従って、反射光Ｌ２は、実質的に上側励振電極２１から生成される。反射光Ｌ２は、蓋３４の上方に配置された受光器（光検出器）３０４に入射する。即ち、受光器４０４を蓋３４の上方に配置し、上側励振電極２１からの反射光Ｌ２を受光する。
【００２５】
図４は、水晶振動子１００の特性測定原理の説明図であり、（Ａ）（Ｂ）及び（Ｃ）は、上側励振電極２１の縁部境界線２１ａと照射部Ｐとの各関係を示す図である。図４では、照射部Ｐのうちの上側励振電極２１に係る部分が"なし地"によりハッチングされている。
【００２６】
水晶振動子１００の駆動時、照射部Ｐのうちの上側励振電極２１に係る部分は、図４に示すように、水晶片１０の振動に伴って面積が変化する。例えば、図４（Ｂ）に示すように、水晶片１０の振動に起因して水晶片１０が図４（Ａ）に示す状態に比べてＸ方向のＸ１側にΔ１だけ変位すると、照射部Ｐのうちの上側励振電極２１に係る部分の面積が図４（Ａ）に示す状態に比べて増加する。このとき、受光器４０４で受光される反射光Ｌ２の光量は図４（Ａ）に示す状態に比べて増加する。他方、図４（Ｃ）に示すように、水晶片１０の振動に起因して水晶片１０が図４（Ａ）に示す状態に比べてＸ方向のＸ２側にΔ２だけ変位すると、照射部Ｐのうちの上側励振電極２１に係る部分の面積が図４（Ａ）に示す状態に比べて減少する。このとき、受光器４０４で受光される反射光Ｌ２の光量は図４（Ａ）に示す状態に比べて減少する。このようにして、受光器４０４で受光される反射光Ｌ２の光量は、水晶片１０の振動に伴って変化する。従って、反射光Ｌ２の光量の時間変化の周波数は、水晶片１０の発振周波数に対応する。
【００２７】
図５は、受光器４０４で受光される反射光Ｌ２の光量の時系列波形を示す図である。図５では、受光器４０４で受光される反射光Ｌ２の光量は、受光信号の強度（信号強度）として表されている。
【００２８】
受光器４０４で受光される反射光Ｌ２の光量は、図４を参照して上述したように、水晶片１０の振動に伴って変化する。この結果、受光器４０４で受光される反射光Ｌ２の光量は、図５に示すように、水晶片１０の振動特性に応じた特性で変化する。具体的には、反射光Ｌ２の光量の時間変化の周波数は、水晶片１０の発振周波数に対応する。従って、反射光Ｌ２の光量の時間変化の周波数を解析することで、水晶振動子１００の発振周波数を測定することが可能となる。例えば、受光器４０４で受光される反射光Ｌ２に係る受光信号は、直流成分がコンデンサ等でカットされ、交流成分が増幅器にて増幅される。増幅された交流成分に基づいて、図示しない測定装置（例えば、オシロスコープ）により周波数（水晶振動子１００の発振周波数）が測定（解析）される。
【００２９】
このように、本実施例１による特性測定方法によれば、水晶振動子１００の上側励振電極２１に光を照射し、その反射光を解析することで、水晶振動子１００の発振周波数を外部から測定することが可能となる。これにより、例えば実装状態の水晶振動子１００に対しても、実装状態のままで発振周波数を測定することが可能となる。発振周波数が測定可能となることで、良品との特性の比較なども可能となる。
【００３０】
図６は、水晶振動子１００を組み込んだ回路構成の一例を概略的に示す図である。
【００３１】
図６に示す例では、水晶振動子１００は、ＩＣ２００に接続される。即ち、ＩＣ２００の入力端子２０２及び出力端子２０４に水晶振動子１００の外部電極４１、４３がそれぞれ接続される。水晶振動子１００は、ＩＣ２００で用いるクロックを生成する。ＩＣ２００は、反転増幅器２０６と、出力バッファ２０８とを含む。入力端子２０２に入力された信号は、反転増幅器２０６で反転増幅される。反転増幅された信号は、出力バッファ２０８に入力されると共に、外部電極４３を介して上側励振電極２１に供給される。尚、図６に示す例において、上側励振電極２１及び下側励振電極２２の配置は逆であってもよい。
【００３２】
水晶振動子１００には、マッチングコンデンサ３００が接続される。具体的には、第１コンデンサ３０２が水晶振動子１００の外部電極４１とグランドの間に接続され、第２コンデンサ３０４が水晶振動子１００の外部電極４３とグランドの間に接続される。尚、図６においては、ＩＣ２００に関して、端子内部の容量、実装基板の配線パターンの浮遊容量、水晶振動子１００に流れる電流を制限する抵抗等は図示が省略されている。マッチングコンデンサ３００は、水晶振動子１００からＩＣ２００の回路を含むすべての容量合計（負荷容量値）を負荷とした時に水晶振動子１００の発振周波数が所望値（設計値）になるよう調整（マッチング調整）するために設けられる。尚、図６において、点線で囲まれた範囲が発振回路を形成する。
【００３３】
ＩＣ２００は、発振回路をモニタする端子２２０，２２２を備えてもよいが、かかる端子２２０，２２２は省略されてもよい。これは、上述の如く、上側励振電極２１に光を照射し、その反射光を解析することで、水晶振動子１００の発振周波数を測定（モニタ）できるためである。従って、本実施例１による特性測定方法によれば、端子２２０，２２２を不要として、ＩＣ２００の簡素化を実現することも可能となる。
【００３４】
図７は、水晶振動子１００の実装状態の一例を示す図である。
【００３５】
水晶振動子１００は、図７に示すように、基板９０上に実装されてよい。図７に示す例では、水晶振動子１００の近傍に周辺部品９２が実装されている。
【００３６】
ところで、近年、装置小型化の要求に応えるべく、部品やモジュールの小型化及び高密度実装化が進んでいる。クロック源となる水晶振動子についても例外ではなく、例えば3.2×2.5mm、2.5×2.0mm、2.0×1.6mmと小型化が進んでいる。このような状況下において、水晶振動子の異常に起因して装置の機能不具合が発生したと思われる場合、実装状態のままで水晶振動子の電気的特性を測定できることは有用である。これは、高密実装が進むと、水晶振動子だけを取り出して測定することは、取り外し時に周辺部品を破壊してしまう危険を伴うためである。
【００３７】
この点、水晶振動子１００の実装状態においては、ハイインピーダンスのプローブ測定が可能となり得る。しかしながら、近年の小型化に伴い、ＩＣ２００に発振状態が確認可能な端子（図４の端子２２０，２２２参照）が無く、BGA(Ball grid array)化により端子がICパッケージ裏面に隠れる場合がある。また、マッチングコンデンサ３００もＩＣ２００内部に取り込まれ、加えて水晶振動子１００も裏面端子化されるなど、プロービングポイントが皆無の状態になる場合がある。また、高密実装が進むことで、図７に模式的に示すように、物理的にプローブ７８を当てる場所が無い場合もある。また、プロービングポイントが存在する場合でも、発振回路の設計がマージン不足である場合、プローブ７８によりほんの数pF容量が付加されただけで発振状態が変わり（発振が不発振に、又はその逆も有り）、正確な測定が不能となる場合がある。
【００３８】
この点、本実施例１による特性測定方法によれば、上述の如く、プローブ測定が不能又は困難である場合でも、水晶振動子１００の発振周波数を精度良く測定できる。
【００３９】
次に、図１に示す水晶振動子１００の上側励振電極２１に対して代替えされてよい他の例による上側励振電極を説明する。
【００４０】
図８は、他の例による上側励振電極２１Ａを示す斜視図である。図８には、水晶片１０及び上側励振電極２１Ａのみが示され、光源４０２からの光Ｌ１（図２参照）の照射部Ｐが併せて示されている。
【００４１】
図８に示す例では、上側励振電極２１Ａは、複数のスリット（穴の一例）２０１を有する。スリット２１１は、上側励振電極２１Ａを貫通する。図８に示す例では、スリット２１１は、Ｘ方向に垂直な方向に長い長穴である。但し、スリット２１１の長手方向は、Ｘ方向に垂直な方向に対して傾斜してもよいし、Ｘ方向に平行であってもよい。
【００４２】
照射部Ｐは、図８に示すように、上側励振電極２１Ａのスリット２１１まわりの縁部と、該縁部にＸ方向で隣接する水晶片１０の部位とを含む。即ち、光源４０２は、上側励振電極２１Ａのスリット２１１まわりの縁部と、該縁部にＸ方向で隣接する水晶片１０の部位とを同時に照射する。これにより、水晶片１０の振動に伴い反射光Ｌ２の光量が時間変化し（図１０参照）、水晶振動子１００の発振周波数を測定することが可能となる。
【００４３】
尚、図８に示す例では、スリット２１１は、５つ、同一形状で形成されているが、スリット２１１の数や形状は任意である。スリット２１１は、上述の如く照射部Ｐのうちの上側励振電極２１Ａに係る部分の面積を水晶片１０の振動に伴い変化させる目的で形成される。従って、複数のスリット２１１は、好ましくは、上側励振電極２１Ａのうちの、水晶片１０の振動時に照射部Ｐ内に少なくとも一時的に含まれる範囲内に、全てが収まるように形成される。
【００４４】
図９は、他の例による上側励振電極２１Ｂを示す斜視図である。図９には、水晶片１０及び上側励振電極２１Ｂのみが示され、光源４０２からの光Ｌ１（図２参照）の照射部Ｐが併せて示されている。
【００４５】
図９に示す例では、上側励振電極２１Ｂは、単一の穴２１２を有する。穴２１２は、上側励振電極２１Ｂを貫通する。
【００４６】
照射部Ｐは、図９に示すように、上側励振電極２１Ｂの穴２１２まわりの縁部と、該縁部にＸ方向で隣接する水晶片１０の部位とを含む。即ち、光源４０２は、上側励振電極２１Ｂの穴２１２まわりの縁部と、該縁部にＸ方向で隣接する水晶片１０の部位とを同時に照射する。これにより、水晶片１０の振動に伴い反射光Ｌ２の光量が時間変化し（図１０参照）、水晶振動子１００の発振周波数を測定することが可能となる。
【００４７】
図１０は、図８及び図９に示す例において受光器４０４で受光される反射光Ｌ２の光量の時系列波形を示す図である。図９では、受光器４０４で受光される反射光Ｌ２の光量は、受光信号の強度として表されている。
【００４８】
図８及び図９に示す例によれば、図１０を図５と対比して分かるように、受光器４０４で受光される反射光Ｌ２の光量の時間変化の振幅を大きくできる。これは、水晶片１０は、一般的に、電荷密度が高い中心部が周辺部よりも大きくひずむ（振動する）ため、水晶片１０の振動時の変位が、Ｘ方向の中心部の方が周辺部よりも大きくなるためである。尚、この目的のため、好ましくは、スリット２１１及び穴２１２は、上側励振電極２１Ａ及び２１ＢにおけるＸ方向の中心部付近に形成される。換言すると、スリット２１１及び穴２１２は、照射部Ｐが上側励振電極２１Ａ及び２１ＢにおけるＸ方向の中心部付近に位置するように形成される。尚、スリット２１１及び穴２１２は、その存在が水晶振動子１００の振動特性に影響しないように、好ましくは、Ｘ方向に対する垂直方向では、上側励振電極２１Ａ及び２１Ｂの端に形成される。
【００４９】
次に、図１１乃至図１５を参照して、他の実施例（実施例２）による特性測定方法を説明する。
【００５０】
実施例２による特性測定方法を適用するのに好適な一例による水晶振動子１００Ｃは、図１に示した水晶振動子１００に対して、上側励振電極及び下側励振電極の構成が異なる。水晶振動子１００Ｃのうちの他の構成要素は、図１に示した水晶振動子１００の構成要素と同一であってよく、説明を省略する。
【００５１】
図１１は、一例による上側励振電極２１Ｃ及び下側励振電極２２Ｃを示す図であり、（Ａ）は、水晶片１０を上側から視た斜視図であり、（Ｂ）は、水晶片１０を下側から視た斜視図である。図１１には、水晶片１０、上側励振電極２１Ｃ及び下側励振電極２２Ｃのみが示されている。
【００５２】
上側励振電極２１Ｃは、図１１（Ａ）に示すように、第１方向に延在する複数の第１スリット２１４が形成される点だけが、図１に示した水晶振動子１００の上側励振電極２１と異なる。第１スリット２１４の長手方向（第１方向）は、Ｘ方向に対して第１角度α（＝θ＋Δθ）傾斜している。第１角度αは、好ましくは、４５度以下の角度である。各第１スリット２１４は、互いに平行に、隣接する第１スリット２１４に対して所定の間隔（ピッチ）ｄをおいて形成される。
【００５３】
下側励振電極２２Ｃは、図１１（Ｂ）に示すように、第２方向に延在する複数の第２スリット２１６が形成される点だけが、図１に示した水晶振動子１００の下側励振電極２２と異なる。第２スリット２１６の長手方向（第２方向）は、Ｘ方向に対して第２角度β（＝θ≠α）傾斜している。第２角度βは、好ましくは、４５度以下の角度である。各第２スリット２１６は、互いに平行に、隣接する第２スリット２１６に対して所定の間隔（ピッチ）ｄをおいて形成される。図１１に示す例では、複数の第２スリット２１６が形成されるピッチｄは、複数の第１スリット２１４が形成されるピッチｄと同じであるが、異なってもよい。また、図１１に示す例では、第１角度α及び第２角度βは、共に０でないが、いずれかが０であってもよい。
【００５４】
第２スリット２１６は、水晶片１０に対する面直視（水晶片１０の表面に対して垂直な方向で視たビュー）で、第１スリット２１４に交差する。第２スリット２１６及び第１スリット２１４は、好ましくは、水晶片１０に対する面直視で一の第１スリット２１４に対して２本以上の第２スリット２１６が交差する態様で形成される。
【００５５】
図１２は、水晶振動子１００Ｃの特性測定方法の説明図であり、特性測定時の状態を概略的に示す部分断面図である。図１３は、モアレ縞の観測原理の説明図であり、水晶片１０に対する面直視で下側励振電極２２Ｃの反射部位をハッチング領域９０１で示す。図１３は、第１スリット２１４及び第２スリット２１６の関係を透視図で示す。図１３では、第１スリット２１４及び第２スリット２１６の数や形状は、観測原理の説明のための都合上、図１１に示した数や形状とは異なる態様で図示されている。
【００５６】
水晶振動子１００Ｃの特性測定は、実装状態のままで水晶振動子１００Ｃを駆動した状態で行うことができる。具体的には、光源４０６を蓋３４の上方に配置し、蓋３４を介して上側励振電極２１Ｃに光Ｌ３を照射する。尚、照射中、光源４０６と水晶振動子１００Ｃとの位置関係は固定される。光源４０６は、任意であるが、以下ではＬＥＤ（Light-Emitting Diode）光源であるとする。光Ｌ３は、蓋３４を通って上側励振電極２１Ｃに照射される。このとき、照射部は、上側励振電極２１Ｃの第１スリット２１４の形成範囲を含む。照射部は、好ましくは、上側励振電極２１Ｃの第１スリット２１４の形成範囲全体を含むが、一部のみを含んでもよい。
【００５７】
このようにして上側励振電極２１Ｃに光Ｌ３を照射すると、上側励振電極２１Ｃは、上述の如く光を反射するので、反射光（図示せず）を生成する。他方、水晶片１０は、光を透過し、光を実質的に反射しない。また、下側励振電極２２Ｃは、上述の如く光を反射するので、第１スリット２１４を介して入射した光Ｌ３に対する反射光（図示せず）を生成する。この際、下側励振電極２２Ｃの反射部位は、第２スリット２１６が形成されていない部位である。下側励振電極２２Ｃの反射部位は、図１３に模式的に示すように、第１スリット２１４に対して略垂直方向に並ぶ。この結果、第１スリット２１４及び第２スリット２１６に起因して面直視でモアレ縞が、蓋３４の上方に配置されたカメラ（光検出器）３０８で観測可能となる。即ち、カメラ４０８を蓋３４の上方に配置し、上側励振電極２１Ｃを照明したときに形成されるモアレ縞を撮像する。
【００５８】
図１４は、カメラ４０８で観測されるモアレ縞と水晶振動子１００Ｃの振動状態との関係の説明図である。図１４において、（Ａ）は、水晶振動子１００Ｃの振動の振幅が小さいときのモアレ縞を模式的に示し、（Ｂ）は、水晶振動子１００Ｃの振動の振幅が大きいときのモアレ縞を模式的に示す。図１４（Ａ）及び（Ｂ）において、ハッチングのグレーの濃さの相違はモアレ縞の濃さの相違を表し、グレーが濃い方が濃い（光量が多い）ことを表す。また、図１４において、（Ｃ）は、モアレ縞の濃さの相違をグラフで模式的に示す。尚、図１４（Ａ）及び（Ｂ）に示す例では、モアレ縞の各縞はＸ方向に対して垂直方向が長手方向となる向きで形成されているが、モアレ縞のの長手方向は、Ｘ方向に対して傾斜してもよい。この場合、傾斜角度は、好ましくは、４５度以下の角度である。
【００５９】
カメラ４０８で観測されるモアレ縞の間隔Ｄは、以下の式にて表される。
Ｄ＝d{d/2sin(Δθ/2)}≒d/Δθ
尚、Δθは非常に小さい角度であることで近似されている。
【００６０】
カメラ４０８で観測されるモアレ縞は、図１４に示すように、水晶振動子１００Ｃの振動状態に応じて濃度が異なる。具体的には、図１４（Ａ）に示すように、水晶振動子１００Ｃの振動の振幅が相対的に小さいときは、モアレ縞のコントラストは相対的に高くなる。即ち、カメラ４０８で観測されるモアレ縞の濃さは相対的に濃くなる。他方、図１４（Ｂ）に示すように、水晶振動子１００Ｃの振動の振幅が相対的に大きいときは、モアレ縞のコントラストは相対的に低くなる。即ち、カメラ４０８で観測されるモアレ縞の濃さは相対的に薄くなる。これは、水晶振動子１００Ｃの振動に伴い上側励振電極２１ＣがＸ方向に振動すると、第１スリット２１４を通してカメラ４０８から見える下側励振電極２２Ｃの部位（図１３のハッチング領域９０１参照）がＸ方向に振動するためである。
【００６１】
図１４（Ｃ）には、水晶振動子１００Ｃの振動の振幅が相対的に小さいときの光強度が、実線にて示され、水晶振動子１００Ｃの振動の振幅が相対的に大きいときの光強度が、点線にて示されている。カメラ４０８から見える下側励振電極２２Ｃの部位がＸ方向に振動した状態では、図１４（Ｃ）に示すように、単位時間当たりカメラ４０８のある一画素で受光できる光の強度は、水晶振動子１００Ｃの振動の振幅が大きいほど小さくなる。従って、カメラ４０８で観測されるモアレ縞の濃さを解析することで、水晶振動子１００Ｃの振動状態（特に振幅）を評価（測定）できることが分かる。例えば、カメラ４０８で得られた撮像画像に基づいて、Ｘ方向の各位置における光強度（輝度値）のヒストグラム（図１４（Ｃ）参照）を生成し、ピーク位置での光強度を算出する。ピーク位置での光強度が所定閾値Ｔｈ１未満である場合は、水晶振動子１００Ｃが正常であると判定し、所定閾値Ｔｈ１以上である場合、水晶振動子１００Ｃに異常があると判定してもよい。かかる判定は、人手により実現されてもよいし、コンピューターにより実行されてもよい。所定閾値Ｔｈ１は、例えば図１５に示すように、予め試験等で導出されたモアレ縞の濃さ（光強度）と水晶振動子１００Ｃの状態との関係に基づいて設定できる。例えば、図１５には、水晶振動子１００Ｃが破壊しているとき（即ち振幅が０のとき）の光強度が点Ｐ１にて示され、水晶振動子１００Ｃが正常でないとき（例えば異物が付着しているとき）の光強度が点Ｐ２にて示されている。また、図１５には、水晶振動子１００Ｃが正常であるときの光強度が点Ｐ３にて示されている。図１５に示す例では、所定閾値Ｔｈ１は、点Ｐ３及び点Ｐ２間を判別できるように、点Ｐ３よりも大きく点Ｐ２よりも小さい値に設定される。
【００６２】
このように、本実施例２による特性測定方法によれば、水晶振動子１００Ｃの上側励振電極２１Ｃに光を照射し、その反射光を解析することで、水晶振動子１００Ｃの振動時の振幅を外部から測定することが可能となる。これにより、例えば実装状態の水晶振動子１００Ｃに対しても、実装状態のままで振動時の振幅を測定することが可能となる。振動時の振幅が測定可能となることで、良品との特性の比較なども可能となる。
【００６３】
以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。
【００６４】
なお、以上の実施例に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
光を透過する蓋、水晶基板、及び、前記水晶基板における前記蓋に対向する側の第１表面に配置される第１励振電極、及び、前記水晶基板における前記第１表面とは逆側の第２表面に配置される第２励振電極を有する水晶振動子を駆動し、
前記水晶振動子の駆動状態において、前記蓋を介して前記第１励振電極に光を照射し、
照射した前記光に係る反射光に基づいて、水晶振動子の振動特性を測定する、
工程を含む、水晶振動子の特性測定方法。
（付記２）
前記第１励振電極に光を照射する工程は、前記第１励振電極の縁部と、前記縁部に前記水晶基板の振動方向で隣接する前記水晶基板の部位とを同時に照射する工程を含む、付記１に記載の水晶振動子の特性測定方法。
（付記３）
前記第１励振電極は、穴を有し、
前記第１励振電極に光を照射する工程は、前記第１励振電極の前記穴まわりの縁部と、前記縁部に前記水晶基板の振動方向で隣接する前記水晶基板の部位とを同時に照射する工程を含む、付記１に記載の水晶振動子の特性測定方法。
（付記４）
前記穴は、前記水晶基板の振動方向を基準として、前記第１励振電極の縁部よりも前記第１励振電極の中心に近い位置に形成される、付記３に記載の水晶振動子の特性測定方法。
（付記５）
前記穴は、複数のスリット又は単一の穴である、付記３に記載の水晶振動子の特性測定方法。
（付記６）
前記水晶振動子の振動特性を測定する工程は、前記反射光の光量の時間変化の周波数を解析する工程を含む、付記２〜５のうちのいずれか１項に記載の水晶振動子の特性測定方法。
（付記７）
前記第１励振電極は、複数の第１スリットが形成され、前記第２励振電極は、前記水晶基板に対する面直視で前記第１スリットに交差する複数の第２スリットが形成され、
前記第１励振電極に光を照射する工程は、前記第１励振電極における前記第１スリットの形成範囲を照射する工程を含む、付記１に記載の水晶振動子の特性測定方法。
（付記８）
前記水晶振動子の振動特性を測定する工程は、前記反射光により形成されるモアレ縞の濃さを解析する工程を含む、付記７に記載の水晶振動子の特性測定方法。
（付記９）
前記モアレ縞の濃さを解析する工程は、前記モアレ縞の濃さを表す値が所定閾値以上であるか否かを判定する工程を含む、付記８に記載の水晶振動子の特性測定方法。
（付記１０）
前記モアレ縞の濃さを解析する工程は、前記モアレ縞の濃さを表す値が所定閾値以上であるか否かを判定し、前記モアレ縞の濃さを表す値が所定閾値以上である場合に、前記水晶振動子に異常があると判定する工程を含む、付記８に記載の水晶振動子の特性測定方法。
（付記１１）
光を透過する蓋と、
水晶基板と、
前記水晶基板における前記蓋に対向する側の第１表面に配置され、穴を有する第１励振電極と、
前記水晶基板における前記第１表面とは逆側の第２表面に配置される第２励振電極とを備える、水晶振動子。
（付記１２）
光を透過する蓋と、
水晶基板と、
前記水晶基板における前記蓋に対向する側の第１表面に配置され、複数の第１スリットが形成される第１励振電極と、
前記水晶基板における前記第１表面とは逆側の第２表面に配置され、前記水晶基板に対する面直視で前記第１スリットに交差する複数の第２スリットが形成される第２励振電極とを備える、水晶振動子。
【符号の説明】
【００６５】
１０    水晶片
２０    励振電極
２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ    上側励振電極
２２，２２Ｃ    下側励振電極
３０    筐体
３２    シール部
３４    蓋
４１乃至４４    外部電極
１００，１００Ｃ    水晶振動子
２１１    スリット
２１２    穴
２１４    第１スリット
２１６    第２スリット
【図１】
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【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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