專利名稱：角速度傳感器、電子設(shè)備以及角速度的檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于(例如)攝像機(jī)上的震動檢測、虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備上的移動檢測以及汽車導(dǎo)航系統(tǒng)上的方向檢測的角速度傳感器、電子設(shè)備以及檢測角速度的方法。
背景技術(shù)：
振動式陀螺傳感器廣泛地用作消費(fèi)者使用的角速度傳感器。這些振動式陀螺傳感器使振動器以預(yù)定的頻率振動，并使用壓電元件等來感測振動器上產(chǎn)生的科里奧利力，從而檢測角速度。這種振動式陀螺傳感器安裝在例如攝像機(jī)、虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備以及汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的電子設(shè)備內(nèi)，分別用作用于振動檢測、移動檢測和方向檢測的傳感器。為了在使用這種陀螺傳感器的空間內(nèi)檢測姿態(tài)變化，存在一種已知的設(shè)備，其中， 陀螺傳感器設(shè)置在兩個或三個彼此正交的軸方向上。例如，專利文獻(xiàn)1公開了一設(shè)備，其中，三個陀螺儀具有安裝在柔性基板上的振動器，并且折疊該柔性基板使得這三個振動器彼此正交，從而實(shí)現(xiàn)三維角速度檢測。類似地，專利文獻(xiàn)2公開了三維角速度傳感器，該傳感器以三腳音叉振動器在三個軸方向彼此正交的這種方式設(shè)置在基底上。專利文獻(xiàn)1 日本專利申請公開號11-211481 (
段和圖1)。專利文獻(xiàn)2 日本專利申請公開號2000-283765 (WO 19]段和圖8)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題近年來，隨著電子設(shè)備的提早小型化，越來越要求在電子設(shè)備上安裝更小更薄的電子元件。在專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2所公開的兩個設(shè)置中，三個振動器中的其中一個在垂直方向(厚度方向)上縱向地設(shè)置。這就導(dǎo)致了傳感器厚度增加的問題。此外，可理解的是，通過縮短設(shè)置在垂直方向上的振動器，可減小傳感器的厚度。 然而，在這種情況下，存在另一個問題，即，很難高精度地檢測繞厚度方向上的軸的角速度?？紤]到這種情況，本發(fā)明的目的在于提供允許傳感器做得更薄的角速度傳感器、 電子設(shè)備以及檢測角速度的方法。本發(fā)明的另一個目的在于提供允許在平面內(nèi)高精度地檢測繞厚度方向上的軸的角速度的角速度傳感器、電子設(shè)備以及檢測角速度的方法。解決這些問題的手段為達(dá)到前述目的，本發(fā)明的一個實(shí)施方式中的角速度傳感器包括環(huán)形框架、驅(qū)動部、第一檢測部以及支撐部。該環(huán)形框架具有第一梁的組、第二梁的組以及多個連接部。該第一梁的組在第一方向上延伸并在與第一方向正交的第二方向上彼此相對。該第二梁的組在第二方向上延伸并在第一方向上彼此相對。該多個連接部連接第一梁和第二梁。該驅(qū)動部使該框架在第一方向和第二方向所屬的第一平面內(nèi)以當(dāng)?shù)谝涣旱慕M和第二梁的組中的一組彼此靠近時另一組彼此分開、而當(dāng)一組彼此分開時另一組彼此靠近的振動模式來振動。該第一檢測部基于以該振動模式振動的框架在第一平面內(nèi)的變形量，檢測繞與第一和第二方向正交的第三方向上的軸的角速度。該支撐部連接至連接部以支撐該框架。驅(qū)動部在第一平面內(nèi)以該振動模式激勵該框架。此時，第一和第二梁(以連接部作為支撐點(diǎn)(振動節(jié)點(diǎn))，其兩端被支撐)以梁形式振動。在這種情形下，當(dāng)繞第三方向的軸的角速度作用在框架上時，在梁上生成正交于此刻的振動方向的方向上(單方向)的科里奧利力?？评飱W利力作用在第一梁的組和第二梁的組上使得框架在第一平面內(nèi)變形為近似平行四邊形。第一檢測部感測框架在第一平面內(nèi)的應(yīng)變變形，然后基于變形量檢測作用在框架上的角速度。該支撐部連接至框架的連接部，因此可以在不抑制振動模式或應(yīng)變變形的情況下支撐框架。根據(jù)前述角速度傳感器，基于在正交于第三方向的平面內(nèi)振動的框架在該平面內(nèi)的變形量，可檢測繞第三方向上的軸的角速度。因此，振動梁的縱向不需要對準(zhǔn)要檢測的旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸方向。具體地說，如果要檢測繞垂直方向(厚度方向)上的軸的角速度，梁的縱向不需要對準(zhǔn)垂直方向(厚度方向)。這就可以高精度地檢測繞厚度方向上的軸的角速度， 而不增加傳感器的厚度，并允許傳感器做得更薄。角速度傳感器可進(jìn)一步包括第一振子部、第二振子部以及第二檢測部。第一振子部設(shè)置在連接部處，以在第一平面內(nèi)的與第一和第二方向相交的第四方向上延伸，并且與框架的振動同步地在第一平面內(nèi)振動。第二振子部設(shè)置在連接部處，以在第一平面內(nèi)的與第一、第二和第四方向相交的第五方向上延伸，并且與框架的振動同步地在第一平面內(nèi)振動。第二檢測部基于第一振子部和第二振子部在正交于第一平面的方向上的變形量， 檢測繞第一平面內(nèi)的兩個預(yù)定方向上的軸的角速度。在角速度傳感器中，第一和第二振子部與框架的振動同步地在第一平面內(nèi)振動。 在這種情形下，當(dāng)繞平行于第一平面的軸的角速度作用在第一和第二振子部時，在與此刻的振動方向正交的方向上(單方向)，在第一和第二振子部上生成科里奧利力?？评飱W利力作用在第一和第二振子部上使得在正交于第一平面的方向(第三方向)上使第一和第二振子部變形(振動)。第二檢測部感測第一和第二振子部在正交于第一平面的方向(第三方向)上的變形，并基于變形量檢測作用于第一和第二振子部的角速度。因此，根據(jù)角速度傳感器，不僅能檢測繞第三方向上的軸的角速度，并且能夠檢測繞第一平面內(nèi)的兩個預(yù)定方向上的軸的角速度。第一檢測部可設(shè)置在第一梁和第二梁中的至少一個上。當(dāng)角速度繞第三方向上的軸作用時，科里奧利力使包括第一和第二梁的整個框架在第一平面內(nèi)經(jīng)受應(yīng)變變形。因此，通過設(shè)置具有用于檢測梁的應(yīng)變變形的檢測部的至少一個梁，可檢測角速度。第一檢測部可包括用于電檢測梁的變形的壓電層。同時，角速度傳感器可進(jìn)一步包括第一振子部和第三檢測部。第一振子部設(shè)置在連接部處，以在第一平面內(nèi)的與第一和第二方向相交的第四方向上延伸。第一振子部與框架的振動同步地在第一平面內(nèi)振動。第三檢測部基于第一振子部在正交于第一平面的方向上的變形量，檢測繞第四方向上的軸的角速度。在這種情況下，角速度傳感器可進(jìn)一步包括第二振子部和第四檢測部。第二振子部設(shè)置在連接部處，以在第一平面內(nèi)的與第一、第二和第四方向相交的第五方向上延伸。第二振子部與框架的振動同步地在第一平面內(nèi)振動。第四檢測部基于第二振子部在正交于第一平面的方向上的變形量，檢測繞第五方向上的軸的角速度。同時，第三檢測部可包括設(shè)置在第一振子部上的壓電層，從而電檢測第一振子部在正交于第一平面的方向上的變形。類似地，第四檢測部可包括設(shè)置在第二振子部上的壓電層，從而電檢測第二振子部在正交于第一平面的方向上的變形。此外，第二檢測部還可包括設(shè)置在第一振子部和第二振子部上的壓電層，從而電檢測第一和第二振子部在正交于第一平面的方向上的變形。可形成多個第一和第二振子部。在這種情況下，在框架的連接部處形成第一振子部以在第四方向上彼此相對。在框架的連接部處形成第二振子部以在第五方向上彼此相對。第一和第二振子部可朝框架外側(cè)延伸或者朝框架內(nèi)側(cè)延伸。在這種情況下，多個第一和第二振子部可全都具有壓電層，或者第一和第二振子部可分別地具有至少一個壓電層。支撐部設(shè)置在連接部處，該連接部作為以該振動模式振動的框架的振動節(jié)點(diǎn)。該支撐部具有基底和耦合部?；讬C(jī)械地固定于固定部。耦合部以可變形的方式構(gòu)造以使該基底和該連接部耦合。該設(shè)置可將框架固定在固定部上，而不會抑制框架以該振動模式振動，也不會抑制科里奧利力造成的框架和振子部的應(yīng)變變形。該基底可形成為圍繞框架外部的框狀。這允許框架穩(wěn)定地固定至該固定部。該框架進(jìn)一步具有在第一和第二梁中的至少一個上形成的重錘部。這就允許容易地調(diào)整第一和第二梁的振幅、共振頻率、失諧程度等等。本發(fā)明的另一個實(shí)施方式中的角速度傳感器包括環(huán)形框架、驅(qū)動部、第一振子部、 第二振子部、檢測部和支撐部。該框架具有第一梁的組、第二梁的組和多個連接部。第一梁的組在第一方向上延伸并在與第一方向正交的第二方向上彼此相對。第二梁的組在第二方向上延伸并在第一方向上彼此相對。多個連接部連接第一梁和第二梁。該驅(qū)動部使該框架在第一和第二方向所屬的第一平面內(nèi)以當(dāng)?shù)谝涣旱慕M和第二梁的組中的一組彼此靠近時另一組彼此分開、而當(dāng)一組彼此分開時另一組彼此靠近的振動模式振動。第一振子部設(shè)置在連接部，以在第一平面內(nèi)的與第一和第二方向相交的第三方向上延伸。第一振子部與框架的振動同步地在第一平面內(nèi)振動。第二振子部設(shè)置在連接部，以在第一平面內(nèi)的與第一、第二和第三方向相交的第四方向上延伸。第二振子部與框架的振動同步地在第一平面內(nèi)振動。檢測部基于第一和第二振子部在正交于第一平面的方向上的變形量，檢測繞第一平面內(nèi)的兩個預(yù)定方向上的軸的角速度。支撐部連接至連接部以支撐框架。在角速度傳感器中，第一和第二振子部與框架的振動同步地在第一平面內(nèi)振動。支撐部支撐框架和第一和第二振子部，從而能夠以該振動模式振動并通過科里奧利力變形。在這種情形下，當(dāng)繞平行于第一平面的軸的角速度作用在第一和第二振子部上時，在正交于此刻的振動方向的方向上(單方向)，在第一和第二振子部上生成科里奧利力?？评飱W利力作用在第一和第二振子部上使得第一和第二振子部在正交于第一平面的方向上變形(振動)。檢測部檢測第一和第二振子部在正交于第一平面的方向上的變形，并基于變形量，檢測作用于第一和第二振子部的角速度。因此，根據(jù)角速度傳感器，也能檢測繞第一平面內(nèi)的兩個預(yù)定方向上的軸的角速度。本發(fā)明一個實(shí)施方式中的電子設(shè)備設(shè)置有包括環(huán)形框架、驅(qū)動部、檢測部和支撐部的角速度傳感器。環(huán)形框架具有第一梁的組、第二梁的組和多個連接部。第一梁的組在第一方向上延伸并在與第一方向正交的第二方向上彼此相對。第二梁的組在第二方向上延伸并在第一方向上彼此相對。這些連接部連接第一梁和第二梁。驅(qū)動部使得該框架在第一和第二方向所屬的第一平面內(nèi)以當(dāng)?shù)谝涣旱慕M和第二梁的組中的一組彼此靠近時另一組彼此分開、而當(dāng)一組彼此分開時另一組彼此靠近的振動模式來振動。檢測部基于以該振動模式振動的框架在第一平面內(nèi)的變形量，檢測繞正交于第一和第二方向的第三方向上的軸的角速度。支撐部連接至連接部以支撐框架。本發(fā)明實(shí)施方式中的角速度檢測方法包括通過支撐部支撐環(huán)形框架，該框架具有在第一方向上延伸并在與第一方向正交的第二方向上彼此相對的第一梁的組、在第二方向上延伸并在第一方向上彼此相對的第二梁的組以及連接第一梁和第二梁的多個連接部， 該支撐部連接至連接部。該框架在第一和第二方向所屬的第一平面內(nèi)以當(dāng)?shù)谝涣旱慕M和第二梁的組中的一組彼此靠近時另一組彼此分開、而當(dāng)一組彼此分開時另一組彼此靠近的振動模式來振動?；谝栽撜駝幽Ｊ秸駝拥目蚣茉诘谝黄矫鎯?nèi)的變形量，檢測繞正交于第一和第二方向的第三方向上的軸的角速度。發(fā)明效果根據(jù)以上描述的本發(fā)明，可允許傳感器做的更薄。此外，根據(jù)本發(fā)明，可在平面內(nèi)高精度地檢測繞厚度方向上的軸的角速度。具體地說，在本發(fā)明中，振動梁的縱向不需要與要檢測的旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸方向?qū)?zhǔn)。因此，如果要檢測繞垂直方向(厚度方向)上的軸的角速度，梁的縱向不需要與垂直方向(厚度方向)對準(zhǔn)。因此，在包括厚度方向上的旋轉(zhuǎn)檢測的關(guān)于一軸、或彼此正交的兩軸或三軸的旋轉(zhuǎn)檢測中，理論上可通過與用于關(guān)于一軸的旋轉(zhuǎn)檢測的傳感器的厚度相同的傳感器檢測三個彼此正交的軸。這就允許高精度地檢測繞厚度方向上的軸的角速度，而不增加傳感器的厚度，并允許傳感器做得更薄。


圖1為本發(fā)明第一實(shí)施方式中的角速度傳感器的基本結(jié)構(gòu)的平面圖；圖2為沿著圖1的[2]_[2]線截取的截面圖3為圖1中主要元件操作的示意透視圖；圖4為示出圖1所示角速度傳感器的基本振動的示圖；圖5為用于描述具有繞Z軸生成的角速度的如圖1所示的角速度傳感器的操作的示意平面圖；圖6為本發(fā)明第一實(shí)施方式中的角速度傳感器的結(jié)構(gòu)的平面圖；圖7為示出圖6所示的角速度傳感器的驅(qū)動電路的實(shí)例的框圖；圖8為作為圖6中的配置的變形例的角速度傳感器的主要元件的截面圖；圖9為本發(fā)明第二實(shí)施方式中角速度傳感器的結(jié)構(gòu)的平面圖；圖10為用于描述具有繞X軸生成的角速度的如圖9所示的角速度傳感器的操作的示圖；圖11為用于描述具有繞Y軸生成的角速度的如圖9所示的角速度傳感器的操作的示圖；圖12為示出圖9所示的角速度傳感器的驅(qū)動電路的實(shí)例的框圖；圖13為本發(fā)明第三實(shí)施方式中角速度傳感器的結(jié)構(gòu)的平面圖；圖14為示出圖13所示的角速度傳感器的驅(qū)動電路的實(shí)例的框圖；圖15為本發(fā)明第四實(shí)施方式中角速度傳感器的結(jié)構(gòu)的平面圖；圖16為圖15所示的角速度傳感器的側(cè)視圖；圖17為圖15所示的角速度傳感器的結(jié)構(gòu)的一個變形例的平面圖；圖18為圖15所示的角速度傳感器的結(jié)構(gòu)的一個變形例的平面圖；圖19為本發(fā)明第五實(shí)施方式中角速度傳感器的結(jié)構(gòu)的平面圖；圖20為圖19所示的角速度傳感器的結(jié)構(gòu)的一個變形例的平面圖；圖21為圖19所示的角速度傳感器的結(jié)構(gòu)的一個變形例的平面圖；圖22為圖19所示的角速度傳感器的結(jié)構(gòu)的一個變形例的平面圖；圖23為本發(fā)明第六實(shí)施方式中角速度傳感器的結(jié)構(gòu)的平面圖；圖M為用于描述圖23中所示的角速度傳感器的操作的示圖；圖24A示出了繞X 軸生成的角速度，而圖24B示出了繞Y軸生成的角速度；圖25為圖23所示的角速度傳感器的驅(qū)動電路的一個實(shí)例的框圖；圖沈?yàn)楸景l(fā)明第七實(shí)施方式中角速度傳感器的結(jié)構(gòu)的平面圖；圖27為圖沈所示的角速度傳感器的元件尺寸的一個實(shí)例相比于另一個角速度傳感器的平面圖；圖觀為圖18所示的角速度傳感器的結(jié)構(gòu)的一個變形例的平面圖；圖四為圖6所示的角速度傳感器的結(jié)構(gòu)的一個變形例的平面圖；圖30為圖6所示的角速度傳感器的結(jié)構(gòu)的一個變形例的平面圖；圖31為圖6所示的角速度傳感器的結(jié)構(gòu)的一個變形例的平面圖；圖32為圖6所示的角速度傳感器的結(jié)構(gòu)的一個變形例的平面圖；圖33為圖6所示的角速度傳感器的結(jié)構(gòu)的一個變形例的平面圖；圖34為圖15所示的角速度傳感器的結(jié)構(gòu)的一個變形例的平面圖；圖35為圖15所示的角速度傳感器的結(jié)構(gòu)的一個變形例的平面圖；圖36為圖21所示的角速度傳感器的結(jié)構(gòu)的一個變形例的平面圖37為圖21所示的角速度傳感器的結(jié)構(gòu)的一個變形例的平面圖；圖38為圖13所示的角速度傳感器的結(jié)構(gòu)的一個變形例的平面圖；圖39為圖13所示的角速度傳感器的結(jié)構(gòu)的一個變形例的平面圖；圖40為示出組成圖13所示角速度傳感器的框架的梁的截面結(jié)構(gòu)的示圖；圖41為示出圖13所示的角速度傳感器的驅(qū)動頻率與繞X軸和Y軸的角速度的檢測頻率之間的關(guān)系的示圖；圖42為示出圖13所示的角速度傳感器的驅(qū)動頻率與繞X軸和Y軸的角速度的檢測頻率之間的關(guān)系的示圖；圖43為用于描述圖19所示的角速度傳感器的主要元件的變形例的示圖；圖44為圖16所示的角速度傳感器的結(jié)構(gòu)的一個變形例的截面圖；圖45為作為圖8中的結(jié)構(gòu)的變形例的角速度傳感器的主要元件的截面圖。
具體實(shí)施例方式下面將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方式。(第一實(shí)施方式)圖1為本發(fā)明一個實(shí)施方式中角速度傳感器的驅(qū)動部的基本結(jié)構(gòu)的平面圖。圖1 是角速度傳感器的框架和驅(qū)動部的結(jié)構(gòu)的實(shí)例。圖6、圖9、圖13和其他圖示出了角速度檢測部的結(jié)構(gòu)的實(shí)例。參考圖1，下面將描述角速度傳感器的驅(qū)動部的基本結(jié)構(gòu)。[框架]本實(shí)施方式的角速度傳感器1包括具有四個邊的環(huán)形框架10。框架10的寬度沿著a軸方向，長度沿著b軸方向，厚度沿著c軸方向。在圖1中，X軸方向相當(dāng)于a軸繞c軸逆時針轉(zhuǎn)動45度的軸方向，Y軸方向相當(dāng)于b軸繞c軸逆時針轉(zhuǎn)動45度的軸方向。Z軸方向相當(dāng)于平行于c軸方向的軸方向?？蚣?0的邊用作包括第一梁的組Ila和lib和第二梁的組12a和12b的振動梁。 在圖1中，第一梁的組Ila和lib由一組平行于a軸方向(第一方向)延伸并在與a軸方向正交的b軸方向(第二方向)上彼此相對的對邊構(gòu)成。第二梁的組1 和12b由另一組平行于b軸方向延伸并在a軸方向上彼此相對的對邊構(gòu)成。梁lla、llb、Ua和12b具有相同的長度、寬度和厚度?？蚣?0具有中空的正方形外觀。通過在單晶硅基板上進(jìn)行微制造工藝來形成框架10。例如，使用眾所周知的微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMQ制造技術(shù)可形成框架10?？蚣?0的大小沒有特別限制。例如，框架10 的一邊長為1000 4000 μ m,厚為10 200 μ m，梁1 la、1 lb、1 和12b的寬為50 200 μ m?？蚣?0在相對于四個角的部分具有連接第一梁的組Ila和lib和第二梁的組1 和12b的連接部13a、13b、13c和13d。第一梁的組Ila和lib和第二梁的組12a和12b在其兩端由連接部13a 13d支撐。如后文中所描述的，梁lla、llb、Ua和12b用作在其兩端由連接部13a 13d支撐的振動梁?？蚣?0的四個角不必一定要具有如附圖中所示的角形狀，而可形成為切角形或圓形。框架10還具有第一振子部21a和21b和第二振子部2 和22b。第一振子部21a 和21b分別在X軸方向彼此相對的兩個連接部13a和13c處形成，并沿著X軸方向朝著框架10的內(nèi)部延伸。第一振子部21a和21b的一側(cè)的端部分別由連接部13a和13c固定，而其另一側(cè)的端部靠近框架10的中心彼此相對。第二振子部2 和22b分別在Y軸方向彼此相對的連接部1 和13d處形成，并沿著Y軸方向朝著框架10的內(nèi)部延伸。第二振子部 22a和22b的一側(cè)的端部分別由連接部1 和13d固定，而其另一側(cè)的端部靠近框架10的中心彼此相對。振子部21a、21b、2h和22b在形狀和大小上通常相同，并且與框架10的外形的形成一起形成。振子部21a、21b、2h和22b在形狀或大小上不受特別的限制，其在形狀上也不需要絕對地相同。在此實(shí)施方式中，振子部21a、21b、2h和22b均具有自由端側(cè)處的頭部H以及用于把頭部H和連接部13a 13d連接起來的臂部L。通過后文中描述的梁11a、 lib、12a和12b的振動在XY平面內(nèi)激勵臂部L。從梁11a、lib、12a和12b的角度來看，頭部H用作振動重錘。可以不形成振子部21a、21b、2h和22b?？蚣?0不限于前述的正方形，并可具有包括矩形和平行四邊形的任何其他四邊形形狀。此外，框架10可不具有四邊形，也可具有任何其他的多邊形，例如八邊形。被四個角的連接部支撐兩端的梁可以不以直線形成，而為彎折的直線或曲線，并可朝著內(nèi)周側(cè)或外周側(cè)突出。此外，連接部13a 13d被連接至用于將框架10支撐在固定部的支撐部，但是該支撐部未在該附圖中示出。[驅(qū)動電極]角速度傳感器1具有壓電驅(qū)動層，作為用于使框架10振動的驅(qū)動部。該壓電驅(qū)動層包括分別設(shè)置在第一梁的組Ila和lib上的第一壓電驅(qū)動層31a和31b，和分別設(shè)置在第二梁的組1 和12b上的第二壓電驅(qū)動層3 和32b。壓電驅(qū)動層31a、31b、3^i和32b響應(yīng)于輸入電壓而機(jī)械地變形，并通過變形的驅(qū)動力使梁lla、llb、Ua和12b振動。變形的方向由輸入電壓的極性控制。第一壓電驅(qū)動層31a和31b和第二壓電驅(qū)動層3 和3 都具有第一壓電驅(qū)動器 301和第二壓電驅(qū)動器302。壓電驅(qū)動器301和302在梁11a、lib、1 和12b上在相對于梁的軸線對稱的位置處成直線地形成。圖1以不同的剖面線模式示出第一壓電驅(qū)動器301和第二壓電驅(qū)動器302以便容易理解。第一壓電驅(qū)動器301被設(shè)置為平行于第一梁的組Ila 和lib的內(nèi)邊緣側(cè)并平行于第二梁的組1 和12b的外邊緣側(cè)。第二壓電驅(qū)動器302被設(shè)置為平行于第一梁的組Ila和lib的外邊緣側(cè)以及第二梁的組1 和12b的內(nèi)邊緣側(cè)。第一壓電驅(qū)動器301和第二壓電驅(qū)動器302結(jié)構(gòu)相同。圖2為設(shè)置在第二梁1 上的第二壓電驅(qū)動層32a的截面圖。第一壓電驅(qū)動器301和第二壓電驅(qū)動器302均具有帶有下電極層303、壓電材料層304和上電極層305的分層結(jié)構(gòu)。壓電驅(qū)動器301和302厚度為，例如，0.5 3μπι。由單晶硅基板形成具有帶壓電驅(qū)動器的梁的框架?？蚣芫哂刑崆霸趯⒁纬蓧弘婒?qū)動器的平面上形成的隔熱膜，例如二氧化硅膜，但是在圖2中未示出這些隔熱膜。壓電材料層304設(shè)在極化方向上以響應(yīng)于下電極層303和上電極層305之間的電勢差而伸縮。因此，當(dāng)壓電驅(qū)動器301和302的各自的下電極層303連接到共同的參考電位，并且反相的交流電壓施加于壓電驅(qū)動器301和302的各自的上電極層305時，壓電驅(qū)動器301和壓電驅(qū)動器302反相伸縮。下電極層303、壓電材料層304和上電極層305的構(gòu)成材料不受特別限制。例如， 由鈦(Ti)和鉬(Pt)的層疊薄膜形成下電極層303，由鋯鈦酸鉛(PTZ)形成壓電材料層304，而由鉬形成上電極層305。這些層可使用諸如濺射、真空氣相沉積和化學(xué)氣相沉積的薄膜制造技術(shù)來形成。此外，通過使用光刻技術(shù)的蝕刻工藝可使所形成的薄膜形成圖案。在隨后的描述中，第一壓電驅(qū)動器301也可稱為“第一驅(qū)動電極301”，以及第二壓電驅(qū)動器302也可稱為“第二驅(qū)動電極302”。可以不在所有的梁lla、llb、12a和12b上形成第一驅(qū)動電極301和第二驅(qū)動電極302。例如，可在梁上形成第一驅(qū)動電極301和第二驅(qū)動電極302中的一個。此外，如果一組相對的梁中的一個梁振動，該梁的振動可通過框架的連接部傳遞到另一個梁，由此激勵另一個梁的振動。因此，驅(qū)動電極可設(shè)置在該組相對的梁中的僅僅一個梁上。[角速度傳感器的操作原理]圖3是用于描述圖1中第二梁的組12a和12b的振動模式的示意圖。反相的電壓被施加于第一驅(qū)動電極301和第二驅(qū)動電極302，使得當(dāng)一個電極伸長時，另一個電極收縮。因此，梁1 和12b在a軸方向經(jīng)受彎曲變形，而梁的兩端由連接部13a到13d支撐， 梁1 和12b在XY平面內(nèi)交替地在兩個梁彼此分開的方向和兩個梁彼此靠近的方向上振動。類似地，圖1中第一梁的組Ila和lib在b軸方向也經(jīng)受彎曲變形，而梁的兩端由連接部13a到13d支撐，梁Ila和lib在XY平面內(nèi)交替地在兩個梁彼此分開的方向和兩個梁彼此靠近的方向上振動。在第一梁的組Ila和lib和第二梁的組1 和12b上，在這兩組梁的內(nèi)邊緣側(cè)和外邊緣側(cè)的相反位置處設(shè)置第一驅(qū)動電極301和第二驅(qū)動電極302。因此，當(dāng)?shù)谝涣旱慕MIla 和lib (其相對梁的中間部分)在兩個梁彼此靠近的方向振動時，第二梁的組1 和12b (其相對梁的中間部分)在兩個梁彼此分開的方向振動。相反，當(dāng)?shù)谝涣旱慕MIla和lib在兩個梁彼此分開的方向振動時，第二梁的組1 和12b在兩個梁彼此靠近的方向振動。此時，梁 lla、llb、12a和12b的中間部分構(gòu)成振動的波腹，并且這些梁的兩端(連接部13a 13d) 構(gòu)成了振動的節(jié)點(diǎn)。這種方式的振動在后文中稱為框架10的基本振動。梁11a、lib、12a和12b由其共振頻率驅(qū)動。梁11a、lib、1 和12b的共振頻率由其形狀、長度等等來確定。隨著框架10的基本振動的共振頻率越靠近角速度檢測時的共振頻率，可更增強(qiáng)檢測輸出。如果要檢測繞Z軸的角速度，那么這兩個共振頻率幾乎不取決于框架10的厚度。因此，通過減小框架10的厚度，可增加框架10的壓電驅(qū)動的機(jī)械位移。同時，由于更薄的框架10的機(jī)械強(qiáng)度更低，所以框架10的厚度被設(shè)定成給裝置提供可靠性。此外，振動梁的操作頻率越低，振動器振幅越大，這就使角速度傳感器具有高性能。同時，振動梁尺寸越小，振動梁的操作頻率趨向于越高。在此實(shí)施方式中，梁lla、llb、 1 和12b的共振頻率設(shè)定在1 100千赫范圍內(nèi)。圖4是示出框架10的基本振動的時間變化的示意圖。在圖4中，“驅(qū)動信號1”示出了施加于第一驅(qū)動電極301的輸入電壓的時間變化，“驅(qū)動信號2”示出了施加于第二驅(qū)動電極302的輸入電壓的時間變化。如圖4所示，驅(qū)動信號1和驅(qū)動信號2具有反相變化的交替波形。因此，框架10按照(a)、(b)、(c)、(d) ,(a)...的順序變化，框架10以該振動模式振動，在該模式中，如果在第一梁的組Ila和lib和第二梁的組1 和12b中的其中一組中的梁彼此靠近，則在另一組中的梁彼此分開，而如果一組中的梁彼此分開，那么另一組中的梁彼此靠近。實(shí)際上，受壓電主體響應(yīng)時間、輸入操作頻率、框架共振頻率等等的影響，在施加輸入信號的時間和框架變化(位移)的時間之間存在某種時延。在這個實(shí)例中，假設(shè)時延非常短的情況下描述圖4中的時間變化。另外，在框架10的基本振動條件下，第一振子部21a和21b和第二振子部2 和 22b繞連接部13a 13d也在XY平面內(nèi)與框架10的振動同步地振動。振子部21a、21b、22a 和22b的振動由梁11a、lib、1 和12b的振動激勵。在這種情況下，在XY平面內(nèi)，第一振子部21a和21b和第二振子部2 和22b在從振子部的支撐點(diǎn)(即連接部13a 13d)橫向搖擺的方向上反相振動(搖擺)。如圖4所示，當(dāng)?shù)谝涣旱慕MIla和lib在彼此靠近的方向振動時，第一振子部21a 和第二振子部2 在彼此分開(狀態(tài)(b))的方向振動。相反，當(dāng)?shù)谝涣旱慕MIla和lib在彼此分開的方向振動時，第一振子部21a和第二振子部2 在彼此靠近(狀態(tài)(d))的方向振動。第一振子部21b和第二振子部22b根據(jù)第二梁的組1 和12b的振動方向，也在彼此分開的方向和彼此靠近的方向上交替振動。如上所述，第一振子部21a和21b和第二振子部2 和22b與框架10的基本振動同步地反相振動。在此實(shí)施方式中的這樣構(gòu)造的角速度傳感器1中，當(dāng)交流電壓以相反相位施加于驅(qū)動電極301和302時，框架10的梁11a、lib、12a和12b以如圖4所示的振動模式振動。 當(dāng)繞Z軸的角速度作用在繼續(xù)基本振動的框架10上時，角速度造成的科里奧利力作用在框架10的特定點(diǎn)上使得框架10如圖5所示遭受在XY平面內(nèi)的應(yīng)變變形。因此，通過感測框架10的在XY平面內(nèi)的變形量，可檢測作用在框架10上的角速度的大小和方向。圖5是繞Z軸的角速度作用在框架10上時框架10的變形的示意性平面圖。為了說明，在附圖中稍微放大框架10的形狀和變形。如果繞Z軸的順時針角速度作用于在基本振動下的框架10，那么在與Z軸正交的XY平面內(nèi)，在框架10的點(diǎn)(梁11a、lib、1 和12b， 和振子部21a、21b、2h和22b)處，在相對于此刻的點(diǎn)的移動方向(振動方向)順時針成90 度角的方向上，與角速度的大小成比例地生成科里奧利力。即，如圖5所示，科里奧利力的方向由科里奧利力此刻作用在其上的點(diǎn)的振動方向決定。因此，在XY平面內(nèi)框架10壓扁 (變形)使其形狀從正方形變成近似平行四邊形。圖5示出預(yù)定角速度繞Z軸順時針作用。如果角速度的方向相反(逆時針)，科里奧利力也在相反的方向作用在這些點(diǎn)上?？赏ㄟ^任何方式檢測作用在框架10的角速度。例如，框架10可設(shè)置有壓電檢測層。圖6是包括用于角速度檢測的壓電檢測層51的角速度傳感器(第一檢測部)的平面示圖。在圖6中，與如圖1所示的元件相對應(yīng)的元件具有與如圖1所示的參考符號相同的參考符號，省略相同部分的具體描述。[檢測電極]在形成在第一梁的組Ila和lib中的一個梁1 Ib上的電極結(jié)構(gòu)中，如圖6所示的角速度傳感器2不同于如圖1所示的角速度傳感器1。具體而言，在此實(shí)施方式中，設(shè)置壓電檢測層51代替第二驅(qū)動電極302。壓電檢測層51具有第一壓電檢測器51a和第二壓電檢測器51b。第一壓電檢測器51a和第二壓電檢測器51b設(shè)置在在軸線方向上相對于第一梁lib的中間部分的對稱位置。第一壓電檢測器51a和第二壓電檢測器51b與壓電驅(qū)動器 301和302的結(jié)構(gòu)相同，并通過層疊下電極層、壓電材料層和上電極層(圖2)來形成。第一壓電檢測器51a和第二壓電檢測器51b具有把梁lib的機(jī)械變形轉(zhuǎn)換成電信號的功能。
在下面的描述中，第一壓電檢測器51a也可稱為“第一檢測電極51a”，第二壓電檢測器51b也可稱為“第二檢測電極51b”。如圖5所示，當(dāng)繞Z軸生成角速度時，梁11a、lib、12a和12b在XY平面內(nèi)受到科里奧利力以應(yīng)變變形。該應(yīng)變變形同時發(fā)生在梁lla、llb、lh和12b上。因此，通過在一些梁上設(shè)置壓電檢測層51，可檢測作用在框架10上的角速度。另外，壓電檢測層51不僅檢測角速度導(dǎo)致的框架10的變形，而且檢測基本振動造成的梁lib的變形。此文中，角速度的產(chǎn)生造成的框架10的變形關(guān)于梁的軸線方向上的中部對稱。具體地說，梁lib的以梁lib的中部為邊界的一個區(qū)域朝著框架10的內(nèi)部變形成凸形，并且梁lib的以梁lib的中部為邊界的另一個區(qū)域朝著框架10的外部變形成凸形。 因此，梁lib的一個區(qū)域的外邊緣側(cè)收縮，而梁lib的另一個區(qū)域的外邊緣側(cè)伸長。設(shè)置在這些區(qū)域的外邊緣側(cè)上的第一檢測電極51a和第二檢測電極51b輸出相位相反的檢測信號。因此，生成這些檢測信號的差分信號就可在消除梁lib的基本振動分量的情況下高精度地檢測角速度分量。同時，如圖6所示的角速度傳感器2不同于如圖1所示的角速度傳感器1在于在第二梁的組1 和12b中的一個梁1 上形成的電極結(jié)構(gòu)。具體地說，在此實(shí)施方式中，參考電極61 (參考部)被設(shè)置為代替第一驅(qū)動電極301。參考電極61與驅(qū)動電極301和302 的構(gòu)造相同，并通過層疊下電極層、壓電檢測層和上電極層(圖2)來形成。參考電極61具有把梁12a的機(jī)械變形轉(zhuǎn)換為電信號的功能。參考電極61被設(shè)置在梁12a的外邊緣側(cè)以檢測由驅(qū)動電極302激勵的梁12a的振動。從參考電極61輸出的檢測被用來生成用于以基本振動使框架10振動的參考信號。 可生成來自第一檢測電極51a和第二檢測電極51b的輸出的和信號作為參考信號，而不形成參考電極61。[角速度傳感器的驅(qū)動電路]接下來，下面要描述這樣配置的角速度傳感器2的驅(qū)動信號。圖7是角速度傳感器2的驅(qū)動電路100A的框圖。例如，由IC芯片或封裝成一個芯片的IC元件來形成驅(qū)動電路 IOOA0驅(qū)動電路100A具有Gol端子、Go2端子、GFB端子、Gaz端子、Gbz端子和Vref端子。Gol端子連接至第一驅(qū)動電極301(圖幻的上電極層305。Go2端子連接至第二驅(qū)動電極302(圖幻的上電極層305。GFB端子連接至參考電極61。Gaz端子連接至第一檢測電極51a的上電極層，并且(Λζ端子連接至第二檢測電極51b的上電極層。Vref端子連接至第一驅(qū)動電極301和第二驅(qū)動電極302(圖2、的下電極層303以及第一檢測電極51a和第二檢測電極51b的下電極層。在驅(qū)動電路100A中，Gol端子連接至自勵振動電路101的輸出端子。自勵振動電路101生成用于驅(qū)動電極301和302的驅(qū)動信號(交流信號)。Go2端子連接到自勵振動電路101的輸出端子。反相放大器102反轉(zhuǎn)自勵振動電路101生成的驅(qū)動信號的相位。相應(yīng)地，第一驅(qū)動電極301和第二驅(qū)動電極302反相地交替伸縮。Vref端子連接至預(yù)定的參考電勢。該參考電勢可為地電勢或特定偏移電勢。驅(qū)動電路100A還具有運(yùn)算電路103A、檢測器電路l(Mz和平滑電路105z。GFB端子、Gaz端子和(ibz端子連接至運(yùn)算電路103A的輸入端子。運(yùn)算電路103A根據(jù)參考電極61的經(jīng)由Gra端子供給的輸出電壓來生成參考信號，并將該參考信號輸出至自勵振動電路 101。另外，運(yùn)算電路103A生成檢測電極51a和51b的經(jīng)由Gaz端子和(ibz端子供給的輸出電壓的差分信號，并將該差分信號輸出至檢測器電路10如。檢測器電路l(Mz與來自自勵振動電路101的驅(qū)動信號的輸出或參考信號同步地使該差分信號受到全波整流以轉(zhuǎn)換成直流。平滑電路105z平滑了檢測器電路的輸出。從平滑電路105z輸出的直流電壓信號ωζ包含繞Z軸的角速度大小和方向方面的信息。具體地說，直流電壓信號ω ζ相對于參考電勢Vref的大小構(gòu)成了有關(guān)角速度大小的信息，并且直流電壓的極性構(gòu)成了有關(guān)角速度方向的信息。在如圖7所示的實(shí)施方式中，角速度傳感器2內(nèi)驅(qū)動電極301和302的所有下電極層303連接至參考電勢(Vref)。然而，本發(fā)明不限于該實(shí)施方式，并且輸入電壓可被施加至驅(qū)動電極301和302中的任一個的下電極層303。圖8是驅(qū)動電極301和302的主要元件的截面圖，示出了這種連接的實(shí)例。在圖8的實(shí)例中，驅(qū)動信號(Go端子)連接至第一驅(qū)動電極301的下電極層303，并且Vref端子連接至第一驅(qū)動電極301的上電極層305。在此連接實(shí)例中，第一驅(qū)動電極301和第二驅(qū)動電極302可反相地交替伸縮。此外，可不對驅(qū)動電路100A設(shè)置反相放大器102，并且Gol端子和Go2端子可配置成共同的Go端子。角速度傳感器2與驅(qū)動電路100A —起安裝在作為固定部的電路基板上(未示出)，由此構(gòu)成一個傳感器元件(封裝元件)?？赏ㄟ^倒裝芯片方法或焊線方法來實(shí)施把角速度傳感器2安裝在電路基板上。角速度傳感器2經(jīng)由在框架10的振動處形成振動節(jié)點(diǎn)的連接部13a到1 而安裝在電路基板上。這使得可支撐框架10，而不抑制框架10的振動。另外，如后文所述，連接部13a 1 可具有一些支撐部來通過該支撐部彈性支撐框架 10，由此能振動變形。也可經(jīng)由連接部13a 1 進(jìn)行電路基板和角速度傳感器2之間的電連接。根據(jù)上述的實(shí)施方式，可以基于在XY平面內(nèi)振動的框架10在XY平面內(nèi)的變形來檢測繞Z軸方向上的軸的角速度。即，在此實(shí)施方式中，振動梁的縱向不需要對準(zhǔn)要檢測的旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸的方向。具體地說，如果要檢測繞垂直方向(厚度方向)上的軸的角速度，梁的縱向不需要對準(zhǔn)垂直方向(厚度方向)。這就能高精度地檢測繞厚度方向上的軸的角速度，而不增加傳感器的厚度，允許傳感器做得更薄。此外，此實(shí)施方式的角速度傳感器可包含在諸如數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)、虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備和汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的電子設(shè)備內(nèi)，并能廣泛地用作用于震動檢測、移動檢測、方向檢測等等的傳感器元件。具體地，根據(jù)此實(shí)施方式，該傳感器尤其能做得更小更薄，從而充分滿足小型的、更薄的電子設(shè)備等等的需求。(第二實(shí)施方式)圖9示出了本發(fā)明第二實(shí)施方式中的角速度傳感器。此實(shí)施方式中的角速度傳感器被配置成能夠檢測繞平行于X軸和Y軸方向的軸的角速度。圖9是此實(shí)施方式的角速度傳感器3的構(gòu)造的平面圖。在圖9中，與圖1所示的元件相同的元件具有與圖1所示的參考符號相同的參考符號，省略這些元件的具體描述。此實(shí)施方式的角速度傳感器3配置為將用于檢測繞X軸的角速度的檢測電極71a和71b以及用于檢測繞Y軸的角速度的檢測電極7 和72b增加至圖1所示的角速度傳感器1上。如圖9所示，檢測繞X軸的角速度的檢測電極71a和71b分別設(shè)置在第一振子部21a和21b的表面上。檢測繞Y軸的角速度的檢測電極7 和72b分別設(shè)置在第二振子部 2 禾口 22b的表面上。檢測電極7la、7lb、72a和72b線性形成在振子部2la、2lb、22a和22b 的臂部L的軸芯上。檢測電極7la、7lb、7 和72b在構(gòu)造上與第一驅(qū)動電極301和第二驅(qū)動電極302 相同，均通過層疊下電極層、壓電材料層和上電極層(圖幻來構(gòu)成。檢測電極71a、71b、72a 和72b具有把臂部L的機(jī)械變形轉(zhuǎn)換成電子信號的功能。具體地，檢測電極71a、71b、7h 和72b具有檢測臂部L在Z軸方向的變形的功能。在此實(shí)施方式的角速度傳感器3中，當(dāng)交流電壓以相反的相位施加于驅(qū)動電極 301和302時，框架10的梁11a、lib、12a和12b、第一振子部21a和21b和第二振子部22a 和22b以如圖4所示的振動模式振動。圖IO(A)UO⑶和10(C)為用于描述繞X軸的角速度作用在框架10上的情況下的振子部21a和21b的振動模式的示圖圖10(A)是平面圖； 圖10⑶是從X軸方向看的截面圖；以及圖10(C)是振子部的示意透視圖。圖11 (A)、ll⑶ 和11 (C)為用于描述繞Y軸的角速度作用在框架10上的情況下的振子部2 和22b的振動模式的示圖圖Il(A)是平面圖；圖1KB)是從Y軸方向看的截面圖；以及圖Il(C)是振子部的示意透視圖。如圖10(A)所示，當(dāng)繞X軸的角速度作用在繼續(xù)基本振動的框架10上時，此刻，在與振動方向正交的方向，在第一振子部21a和21b上生成科里奧利力F1。因此，如圖10(B) 所示，第一振子部21a和21b在與XY平面正交的方向上變形。檢測電極71a和71b電檢測第一振子部21a和21b的在YL平面內(nèi)的變形量。這就能夠檢測作用在框架10上的繞X軸的角速度。此外，由于科里奧利力Fl在相反的方向作用在第一振子部21a和21b上，因此振子部21a和21b在Z軸方向上以相反的相位被激勵。因此，檢測電極71a和71b的檢測信號的相位相反。從而，通過獲得這些檢測信號的差分信號，可以生成繞X軸的角速度信號。 此外，例如，與只使用檢測電極71a和71b中的一個的情況相比，能夠提供約兩倍的檢測靈敏度。類似地，如圖Il(A)所示，當(dāng)繞Y軸的角速度作用在繼續(xù)基本振動的框架10上，此刻，在與振動方向正交的方向，在第二振子部2 和22b上生成科里奧利力F2。因此，如圖 1KB)所示，第二振子部2 和22b在與XY平面正交的方向上變形。檢測電極7 和72b 電檢測第二振子部2 和22b在TL平面內(nèi)的變形量。這就能夠檢測作用在框架10上的繞 Y軸的角速度。此外，由于科里奧利力F2在相反的方向作用在第二振子部2 和22b上，因此振子部2 和22b在Z軸方向上以相反的相位被激勵。因此，來自檢測電極7 和72b 的檢測信號的相位相反。從而，通過獲得這些檢測信號的差分信號，可以生成繞Y軸的角速度信號。接下來，下面要描述這樣配置的角速度傳感器3的驅(qū)動信號。圖12是角速度傳感器3的驅(qū)動電路100B的框圖。例如，驅(qū)動電路100B通過IC芯片或封裝成一個芯片的IC 元件來形成。如圖12所示的角速度傳感器3在梁1 上具有參考電極61，而不具有第一驅(qū)動電極301。另外，與如圖7所示的驅(qū)動電路100A的構(gòu)成元件相同的圖12中的構(gòu)成元件具有與圖7所示的參考符號相同的參考符號。驅(qū)動電路100B具有Gol端子、Go2端子、GFB端子、Gax端子、(ibx端子、Gay端子， Gby端子和Vref端子。Gol端子連接至第一驅(qū)動電極301 (圖t)的上電極層305。Go2端子連接至第二驅(qū)動電極302(圖幻的上電極層305。GFB端子連接至參考電極61。Gax端子連接至檢測電極71a的上電極層，并且(Λχ端子連接至檢測電極71b的上電極層。Gay端子連接至檢測電極72a的上電極層，并且(iby端子連接至檢測電極72b的上電極層。Vref 端子連接至驅(qū)動電極301和302(圖2、的下電極層303以及檢測電極7la、7lb、7 和72b 的下電極層。在驅(qū)動電路100B中，Gol端子連接至自勵振動電路101的輸出端子。自勵振動電路101生成用于驅(qū)動電極301和302的驅(qū)動信號(交流信號)。Go2端子經(jīng)由反相放大器 102連接到自勵振動電路101的輸出端子。反相放大器102反轉(zhuǎn)自勵振動電路101生成的驅(qū)動信號的相位。因此，第一驅(qū)動電極301和第二驅(qū)動電極302反相地交替伸縮。Vref端子連接至預(yù)定的參考電勢。該參考電勢可為接地電勢或特定偏移電勢。驅(qū)動電路100B還具有運(yùn)算電路103B、檢測器電路l(Mx和104y以及平滑電路10 和105y。GFB端子、Gax端子、Gbx端子、Gay端子和(iby端子連接至運(yùn)算電路10 的輸入端子。運(yùn)算電路1(X3B根據(jù)參考電極61經(jīng)由GFB端子供給的輸出電壓來生成參考信號，并將該參考信號輸出至自勵振動電路101。此外，運(yùn)算電路1(X3B生成檢測電極71a和71b經(jīng)由 Gax端子和(ibx端子供給的輸出電壓的差分信號，并將該差分信號輸出至檢測器電路l(Mx。 此外，運(yùn)算電路10 生成檢測電極7 和72b經(jīng)由Gay端子和(iby端子供給的輸出電壓的差分信號，并將該差分信號輸出至檢測器電路104y。檢測器電路10 和104y與自勵振動電路101的驅(qū)動信號的輸出或參考信號同步地使該差分信號受到全波整流以轉(zhuǎn)換成直流。平滑電路10 和105y平滑了檢測器電路的輸出。從平滑電路10 輸出的直流電壓信號ωχ包含繞X軸的角速度大小和方向方面的信息。從平滑電路105y輸出的直流電壓信號coy包含繞y軸的角速度大小和方向方面的信息。具體地說，直流電壓信號ωχ和coy的大小相對于參考電勢Vref構(gòu)成了有關(guān)角速度大小的信息，并且直流電壓的極性構(gòu)成了有關(guān)角速度方向的信息。根據(jù)上述的實(shí)施方式，可以基于在XY平面內(nèi)振動的框架10在XL和TL平面內(nèi)的變形來檢測繞X軸方向上和Y軸方向上的軸的角速度。這就能高精度地檢測繞X軸和Y軸方向上的兩個軸的角速度，而不增加傳感器的厚度，并允許傳感器做得更薄。另外，該實(shí)施方式的角速度傳感器可包含在諸如數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)、虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備和汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的電子設(shè)備內(nèi)，并能廣泛地用作用于震動檢測、移動檢測、方向檢測等等的傳感器元件。具體地，根據(jù)本實(shí)施方式，該傳感器能做得更小更薄，從而充分滿足小型的、更薄的電子設(shè)備等等的需求。(第三實(shí)施方式)圖13示出了本發(fā)明第三實(shí)施方式中的角速度傳感器。此實(shí)施方式中的角速度傳感器被配置成能夠檢測繞平行于X軸、Y軸和Z軸方向的軸的角速度。圖13是此實(shí)施方式的角速度傳感器4的構(gòu)造的平面圖。在圖13中，與圖6和圖 9所示的元件相同的元件具有圖6和圖9所示的參考符號相同的參考符號，省略這些元件的具體描述。此實(shí)施方式的角速度傳感器4配置為將用于檢測繞X軸的角速度的檢測電極 71a和71b以及用于檢測繞Y軸的角速度的檢測電極7 和72b增加到圖6所示的角速度傳感器2上。如圖13所示，檢測繞X軸的角速度的檢測電極71a和71b被分別設(shè)置在第一振子部21a和21b的表面上。檢測繞Y軸的角速度的檢測電極7 和72b被分別設(shè)置在第二振子部2 禾口 22b的表面上。檢測電極71a、71b、72a和72b線性形成在振子部21a、21b、22a 和22b的臂部L的軸芯上。檢測電極7la、7lb、7 和72b在構(gòu)造上與第一驅(qū)動電極301和第二驅(qū)動電極302 相同，均通過層疊下電極層、壓電材料層和上電極層(圖幻來構(gòu)成。檢測電極71a、71b、72a 和72b具有把臂部L的機(jī)械變形轉(zhuǎn)換成電子信號的功能。具體地，檢測電極71a、71b、7h 和72b具有檢測臂部L在Z軸方向上的變形的功能。接下來，下面要描述這樣構(gòu)造的角速度傳感器4的驅(qū)動信號。圖14是角速度傳感器4的驅(qū)動電路100C的框圖。例如，驅(qū)動電路100C由IC芯片或封裝為一個芯片的IC元件來形成。另外，與如圖7所示的驅(qū)動電路100A和圖12所示的驅(qū)動電路100B的構(gòu)成元件相同的圖14中的構(gòu)成元件具有與圖7和圖12所示的參考符號相同的參考符號。驅(qū)動電路100C具有Gol端子、Go2端子、GFB端子、Gax端子、(ibx端子、Gay端子、 Gby端子、Gaz端子、Gbz端子和Vref端子。Gol端子連接至第一驅(qū)動電極301 (圖幻的上電極層305。Go2端子連接至第二驅(qū)動電極302(圖幻的上電極層305。GFB端子連接至參考電極61。Gax端子連接至檢測電極71a的上電極層，并且(Λχ端子連接至檢測電極71b 的上電極層。Gay端子連接至檢測電極72a的上電極層，并且(iby端子連接至檢測電極72b 的上電極層。Gaz端子連接至檢測電極51a的上電極層，并且(Λζ端子連接至檢測電極51b 的上電極層。Vref端子連接至驅(qū)動電極301和302(圖幻的下電極層303以及檢測電極 51a、51b、71a、71b、72a 和 72b 的下電極層。在驅(qū)動電路100C中，Gol端子連接至自勵振動電路101的輸出端子。自勵振動電路101生成用于驅(qū)動電極301和302的驅(qū)動信號(交流信號)。Go2端子經(jīng)由反相放大器 102連接至自勵振動電路101的輸出端子。反相放大器102反轉(zhuǎn)自勵振動電路101生成的驅(qū)動信號的相位。因此，第一驅(qū)動電極301和第二驅(qū)動電極302反相地交替伸縮。Vref端子連接至預(yù)定的參考電勢。該參考電勢可為地電勢或特定偏移電勢。驅(qū)動電路100C還具有運(yùn)算電路103C、檢測器電路104x、104y和l(Mz以及平滑電路105x、105y和105z。GFB端子、Gax端子、Gbx端子、Gay端子、Gby端子、Gaz端子和Gbz 端子連接至運(yùn)算電路103C的輸入端子。運(yùn)算電路103C根據(jù)參考電極61經(jīng)由GFB端子供給的輸出電壓來生成參考信號，并將該參考信號輸出至自勵振動電路101。運(yùn)算電路103C 生成檢測電極71a和71b經(jīng)由Gax端子和(ibx端子供給的輸出電壓的差分信號，并將該差分信號輸出到檢測器電路10虹。此外，運(yùn)算電路103C生成檢測電極7 和72b經(jīng)由Gay端子和(iby端子供給的輸出電壓的差分信號，并將該差分信號輸出至檢測器電路104y。而且， 運(yùn)算電路103C生成檢測電極51a和51b經(jīng)由Gaz端子和(ibz端子供給的輸出電壓的差分信號，并將該差分信號輸出至檢測器電路10如。檢測器電路104x、104y和l(Mz與自勵振動電路101的驅(qū)動信號的輸出或參考信號同步地使該差分信號受到全波整流以轉(zhuǎn)換成直流。平滑電路10h、105y和105z平滑了檢測器電路的輸出。從平滑電路10 輸出的直流電壓信號ωχ包含繞X軸的角速度大小和方向方面的信息。從平滑電路105y輸出的直流電壓信號coy包含繞Y軸的角速度大小和方向方面的信息。另外，從平滑電路105z輸出的直流電壓信號ωζ包含繞Z軸的角速度大小和方向方面的信息。具體地說，直流電壓信號ωζ、ωγ和ω ζ相對于參考電勢Vref的大小構(gòu)成了有關(guān)角速度大小的信息，而直流電壓的極性構(gòu)成了有關(guān)角速度方向的信息。根據(jù)上述的實(shí)施方式，可基于在XY平面內(nèi)振動的框架10在)(Z JZ和XY平面內(nèi)的變形，來檢測繞X軸方向、Y軸方向和Z軸方向上的軸的角速度。這就能高精度地檢測繞X 軸、Y軸和Z軸方向上的三個軸的角速度，而不增加傳感器的厚度，允許傳感器做得更薄。另外，此實(shí)施方式的角速度傳感器可包含在諸如數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)、虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備和汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的電子設(shè)備內(nèi)，并能廣泛地用作震動檢測、移動檢測、方向檢測等等的傳感器元件。根據(jù)本實(shí)施方式，該傳感器尤其能做得更小更薄，從而充分滿足小型的、更薄的電子設(shè)備等等的需求。(第四實(shí)施方式)圖15和圖16示出了本發(fā)明第四實(shí)施方式的角速度傳感器?？蚣?0在構(gòu)造和電極設(shè)置上與第一和第三實(shí)施方式相同。在此實(shí)施方式中，框架10上的電極設(shè)置與如圖13 所示的電極設(shè)置相同。圖15是此實(shí)施方式的角速度傳感器5A的構(gòu)造的平面圖。圖16是安裝在電路基板150上的角速度傳感器5A的側(cè)視圖。此實(shí)施方式的角速度傳感器5A包括用于把框架10 連接至作為固定部的電路基板150的支撐部。支撐部具有基底81和耦合部82a、82b、82c 和 82d。基底81形成為圍繞框架10的外側(cè)的四邊形。基底81具有電連接至電路基板的多個電極墊152。電極墊152均具有一凸塊153。電極墊152經(jīng)由凸塊153電氣地且機(jī)械地連接至電路基板150上的多個連接盤151。即，此實(shí)施方式的角速度傳感器5A通過倒裝芯片方法被安裝在電路基板150上?；蛘撸赏ㄟ^僅以焊接，而不形成凸塊來電氣地且機(jī)械地連接電極墊和電路基板來安裝角速度傳感器5A。另外，可通過引線結(jié)合法來安裝角速度傳感器5A。在這種情況下，通過結(jié)合(粘結(jié))等方法把倒置狀態(tài)的角速度傳感器5A機(jī)械連接至電路板上(與圖16所示的實(shí)例相反)，即，使得多個電極墊朝上定位。之后，通過引線結(jié)合將電極墊電連接至電路基板。耦合部8 82d分別形成在連接部13a到13d和基底81之間。耦合部8 82d具有以曲柄模式彎曲大約90度的彎曲部，并與框架10整體地形成，從而能夠響應(yīng)于框架10的振動主要在XY平面內(nèi)變形。耦合部8 82b連接至與梁1 相對的區(qū)域內(nèi)的基底81上，并且耦合部82c和82d連接至與梁12b相對的區(qū)域內(nèi)的基底81上。此外，耦合部 82a 82d在其表面具有布線層，用于電連接驅(qū)動電極301和302和檢測電極51a、51b、71a、 71b,72a和72b的上電極層和下電極層，以及相應(yīng)的電極墊152。根據(jù)此實(shí)施方式的這樣配置的角速度傳感器5A，通過耦合部8 到82d的變形，可以吸收或減少從框架10轉(zhuǎn)移到基底81的振動成分。因此，可以把角速度傳感器5A穩(wěn)定地安裝在電路板150上，而不抑制框架10的振動，從而提供高精度角速度探測功能和可靠安裝。在前述的實(shí)例中，框架、耦合部和基底都形成有相同的厚度。因此，框架、耦合部和基底的厚度由作為制造工藝時的起始物料的單晶硅基板的厚度決定。這減少了厚度的差異，提供了角速度傳感器的穩(wěn)定特性。然而，框架、耦合部和基底不必一定要厚度相同。例如基底可比框架和耦合部厚。 這改善了在制造時角速度傳感器的處理性能。此外，當(dāng)把角速度傳感器安裝在電路基板等上時，這防止了基板變形和斷裂。用于耦合具有基底81的框架10的耦合部不限于前述實(shí)例，例如，可如圖17和圖 18所示進(jìn)行構(gòu)造。在圖17所示的角速度傳感器5B中，用于耦合框架10的連接部13a 13d 與基底81的耦合部83a 83d具有大約180度轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)彎部。在此實(shí)例中，耦合部83a 83d連接至基底81的與梁Ila相對的區(qū)域，并且耦合部8 和83c連接至基底81的與梁 lib相對的區(qū)域。此實(shí)施方式的角速度傳感器5B提供了與角速度傳感器5A的優(yōu)點(diǎn)相同的優(yōu)點(diǎn)。由于角速度傳感器5B的耦合部比角速度傳感器5A的耦合部長，角速度傳感器5B 在更不易于抑制框架10的振動方面是優(yōu)異的，但是另一方面，包括基底的角速度傳感器5B 在尺寸上變得更大。因此，在充分考慮振動特性的情況下，可在兩個實(shí)施方式之間進(jìn)行精細(xì)平衡，以決定角速度傳感器的大小。此外，角速度傳感器5A和5B都具有設(shè)置成相對于a軸和b軸線對稱的耦合部。 或者，耦合部例如可被設(shè)置成四回轉(zhuǎn)對稱。然而，很難以下述方式設(shè)置框架，即，當(dāng)框架如圖 5所示通過科里奧利力受到應(yīng)變變形，即使科里奧利力在向前和向后兩個方向作用，框架仍穩(wěn)定地對稱變形。因此，如圖15和17所示，耦合部優(yōu)選地配置成相對于a軸和b軸線對稱。同時，圖18中所示的角速度傳感器5C被配置成在框架10的內(nèi)周側(cè)上連接至電路基板150，并具有基底84以及用于將框架10的連接部13a 13d與基底84耦合的耦合部 8 84d。該實(shí)例的角速度傳感器5C提供了與角速度傳感器5A相同的優(yōu)點(diǎn)。特別地，根據(jù)此實(shí)例，可以在與框架10的區(qū)域大小相同的區(qū)域中安裝角速度傳感器5C，因而使得電路基板150上的安裝面積減小。(第五實(shí)施方式)圖19至圖22示出了本發(fā)明第五實(shí)施方式的角速度傳感器。在每個所示出的傳感器中，框架10的構(gòu)造和框架10上的電極構(gòu)造可與第一實(shí)施方式至第三實(shí)施方式的相同。在此實(shí)施方式中，框架10上的電極構(gòu)造與如圖13所示的電極構(gòu)造相同。如圖19所示的角速度傳感器6A，在框架10的梁11a、lib、Ilc和Ild上具有構(gòu)成這些梁的振動重錘的重錘部91。重錘部91形成在梁的內(nèi)中間部分。重錘部91可配置成能夠相對于梁11a、lib、12c和12d變形。通過適當(dāng)設(shè)置重錘部91的形狀、大小、重量和數(shù)量， 可容易地調(diào)節(jié)梁lla、llb、12c和12d在框架10的基本振動處的振幅、共振頻率、失諧程度寸寸?？梢圆辉谒械牧荷希莾H在一個任意的梁上形成重錘部。此外，可不在梁的內(nèi)側(cè)，而在梁的外側(cè)或者梁的內(nèi)側(cè)和外側(cè)，形成重錘部。在后一種情況下，在梁內(nèi)側(cè)和外側(cè)之間，重錘部在形狀、大小或重量上可相同或不同。此外，重錘部可同梁一體形成或形成為不同于梁的構(gòu)件。例如，圖20所示的角速度傳感器6B在梁11a、lib、12c和12d的中間部分的內(nèi)側(cè)和外側(cè)處具有重錘部9 和92b。在此實(shí)例中，重錘部9 和92b的形狀不同，并且重錘部 92b比重錘部9 更重。此外，如圖21所示的角速度傳感器6C在梁11a、lib、12c和12d的中間部分的內(nèi)側(cè)和外側(cè)具有重錘部93a和93b。在此實(shí)例中，重錘部93a和9 的大小不同，并且重錘部 93a比重錘部93b更重。
此外，如圖22所示的角速度傳感器6D在梁lla、llb、12c和12d的中間部分的內(nèi)側(cè)和外側(cè)具有重錘部9 和94b。在此實(shí)例中，重錘部9 和94b的形狀、大小和重量相同。(第六實(shí)施方式)圖23到圖25示出了本發(fā)明第六實(shí)施方式的角速度傳感器。下面主要就角速度傳感器不同于第一實(shí)施方式至第三實(shí)施方式的配置進(jìn)行描述，并且與前述實(shí)施方式元件相同的元件的參考符號與前述實(shí)施方式的參考符號相同，省略或簡短描述相同部分。圖23是此實(shí)施方式的角速度傳感器7的平面圖。在此實(shí)施方式中，一個角速度檢測軸(Y軸)設(shè)置在與a軸平行的軸方向上，而另一個角速度檢測軸(X軸)設(shè)置在與b軸平行的軸方向上。在該配置中，形成在振子部2la、2lb、2 和22b上的檢測電極7la、7lb、 72a和72b用作檢測部，用于檢測繞X軸的角速度和繞Y軸的角速度。交流電壓以相反的相位施加于驅(qū)動電極301和302上。因此，框架10的梁11a、 llbU2a和12b和振子部21a、21b、2h和22b以圖4所示振動模式振動(基本振動)。圖 24(A)是用于描述繞X軸的角速度作用在框架10上的情況下的振子部21a、21b、2h和22b 的振動模式的示意性透視圖。圖對 )是用于描述繞Y軸的角速度作用在框架10上的情況下的振子部2la、2lb、2 和22b的振動模式的示意性透視圖。當(dāng)繞X軸的角速度作用于在基本振動中振動的框架10上時，如圖M(A)所示，在與此刻的振動方向正交的方向上，在振子部21a、21b、2h和22b上生成科里奧利力F1。因此，一組在X軸方向彼此相鄰的振子部21a和振子部22b通過科里奧利力Fl而在Z軸正方向上變形，然后檢測電極71a和72b檢測這組振子部的變形量。此外，另一組在X軸方向彼此相鄰的振子部2 和振子部21b通過科里奧利力Fl而在Z軸負(fù)方向上變形，然后檢測電極7 和71b檢測這組振子部的變形量。相反，當(dāng)繞Y軸的角速度作用于在基本振動中振動的框架10上時，如圖24(B)所示，在與此刻的振動方向正交的方向上，在振子部21a、21b、2h和22b上生成科里奧利力 F2。相應(yīng)地，一組在Y軸方向彼此相鄰的振子部21a和振子部2 通過科里奧利力F2而在 Z軸負(fù)方向上變形，然后檢測電極71a和7 檢測這組振子部的變形量。此外，另一組在Y 軸方向彼此相鄰的振子部21b和振子部22b通過科里奧利力F2而在Z軸正方向上變形，然后檢測電極71b和72b檢測這組振子部的變形量。即使繞與X軸和Y軸傾斜地相交的軸生成角速度，根據(jù)上述同樣的原理也可以進(jìn)行角速度檢測。具體地說，振子部21a、21b、2h和22b通過根據(jù)角速度的X軸方向分量和Y 軸方向分量的科里奧利力來變形，而且通過檢測電極71a、71b、7h和72b檢測這些振子部的變形量。基于來自這些檢測電極的輸出，角速度傳感器7的驅(qū)動電路提取繞X軸的角速度和繞Y軸的角速度。因此，能夠檢測繞與XY平面平行的任意軸的角速度。圖25是角速度傳感器7的驅(qū)動電路100D的框圖。驅(qū)動電路100D具有電連接至角速度傳感器7的檢測電極的focyl端子、Gxy2端子、Gxy3端子、Gxy4端子、Gzl端子和Gz2 端子。focyl端子連接至振子部21a的檢測電極71a，并且端子連接到振子部22b的檢測電極72b。Gxy3端子連接至振子部21b的檢測電極71b，并且端子連接至振子部2 的檢測電極72a。Gzl端子連接至框架10的檢測電極51a，并且Gz2端子連接至框架10的檢測電極51b。驅(qū)動電路的運(yùn)算部103D具有用于生成繞X軸的角速度信號的第一差分電路、用于生成繞Y軸的角速度信號的第二差分電路以及用于生成繞Z軸的角速度信號的第三差分電路。假設(shè)，來自檢測電極71a的輸出標(biāo)示為xyl，來自檢測電極72b的輸出標(biāo)示為xy2， 來自檢測電極7Ib的輸出標(biāo)示為xy3，來自檢測電極72a的輸出標(biāo)示為xy4，來自檢測電極51a的輸出標(biāo)示為zl，來自檢測電極51b的輸出標(biāo)示為z2。基于該假設(shè)，第一差分電路計(jì)算(Xyl+X^(Xy3+Xy4)，并將計(jì)算出的值輸出至檢測器電路l(Mx。第二差分信號計(jì)算(Xyl+Xy4)-(Xy2+Xy3)，并將計(jì)算出的值輸出至檢測器電路104y。第三差分電路計(jì)算 (zl-z2)，并將計(jì)算出的值輸出至檢測器電路l(Mz。即，此實(shí)施方式的角速度傳感器7輸出繞平行于a軸的Y軸的角速度和繞平行于 b軸的X軸的角速度。角速度傳感器容納在用于安裝至外部電路的四邊形封裝件內(nèi)。以這種模式，角速度傳感器通常輸出繞平行于封裝件的四邊形的邊的方向上的軸的角速度。在這種情況下， 通過使用這種能夠輸出繞平行于a軸和b軸的軸的角速度的實(shí)施方式，可減小封裝的尺寸。此外，此實(shí)施方式這樣配置的角速度傳感器7允許高精度地檢測X軸方向上的角速度和Y軸方向上的角速度，這就使得通過所檢測的角速度的簡單計(jì)算，能夠輸出繞XY平面內(nèi)的任意方向上的軸的角速度。類似地，第二實(shí)施方式和第三實(shí)施方式的角速度傳感器可以高精度地檢測在ab 平面內(nèi)相對于a軸和b軸旋轉(zhuǎn)了 45度的X軸方向的角速度和Y軸方向的角速度。因此，通過這些檢測的角速度的簡單計(jì)算，能夠在ab(XY)平面內(nèi)輸出繞任意方向上的軸的角速度。(第七實(shí)施方式)圖沈是本發(fā)明第七實(shí)施方式中的角速度傳感器的平面圖。下面主要描述與第一實(shí)施方式到第四實(shí)施方式中的設(shè)置不同的設(shè)置。與前述實(shí)施方式的元件相同的元件的參考符號與前述實(shí)施方式的參考符號相同，省略或簡短描述相同部分。此實(shí)施方式的角速度傳感器7具有近似正方形的環(huán)形框架110。該框架110具有連接第一梁的組Illa和Illb和第二梁的組11 和112b的多個連接部13a 13d。這些連接部設(shè)置在對應(yīng)于正方形頂點(diǎn)的框架110的四個角上。第一梁的組Illa和Illb和第二梁的組11 和112b均具有朝著連接部13a 13d作為頂點(diǎn)的正方形S的內(nèi)側(cè)突出的突出部P (圖沈)，該突出部整個形成為拱形。梁llla、lllb、112a和11 具有突出部ρ和將突出部ρ的兩端固定至連接部 13a 13d的傾斜部ν。傾斜部ν在突出部ρ兩端形成以支撐突出部P，使得突出部ρ位于正方形S內(nèi)側(cè)。第一梁的組Illa和Illb內(nèi)的突出部ρ形成為平行于a軸方向并在b軸方向上彼此相對。第二梁的組11 和112b內(nèi)的突出部P形成為平行于b軸方向并在a軸方向上彼此相對。突出部P如前述實(shí)施方式中一樣在表面上具有驅(qū)動電極。預(yù)定梁內(nèi)的突出部具有檢測電極和參考電極。在這樣構(gòu)造的框架110內(nèi)，梁llla、lllb、lUa和11 形成為拱形。因此，即使減少了框架所占的面積，形成框架的梁仍不會變短，由此使得振動模式的共振頻率的變化很小。因此，例如，如果角速度繞c軸(Z軸)作用，如圖5所示的ab平面內(nèi)的應(yīng)變變形未受到抑制，由此能夠維持繞c軸(Z軸)的角速度的檢測靈敏度。同時，如圖沈所示，此實(shí)施方式的角速度傳感器7具有用于將框架110和固定部81耦合的耦合部86a、86b、86c和86d。耦合部86a 86d具有分別從連接部13a 13d朝 a軸方向上的相對連接部線性延伸的耦合端部wa wd。具體地，耦合部86a具有從連接部13a朝連接部13d線性延伸的耦合端部wa，并且耦合部86b具有從連接部13b朝連接部13c線性延伸的耦合端部wb。類似地，耦合部86c 具有從連接部13c朝連接部1 線性延伸的耦合端部wc，并且耦合部86d具有從連接部13d 朝連接部13a線性延伸的耦合端部wd。耦合端部wa wd不僅可在a軸方向延伸，并且可在b軸方向延伸。當(dāng)耦合端部 wa wd在a軸方向延伸或在b軸方向延伸時，角速度傳感器7的形狀相對于a軸方向或b 軸方向?qū)ΨQ，這就便于調(diào)整框架110的振動特性。自然地，除了前述的設(shè)置，在a軸方向延伸的耦合端部和在b軸方向延伸的耦合端部可共存。此外，耦合端部可相對于a軸方向或 b軸方向在傾斜方向延伸，但耦合端部如后所述沿著a軸方向或b軸方向有利地形成，以達(dá)到元件的小型化。如上所述構(gòu)造耦合部86a 86d減小了角速度傳感器7的尺寸。圖27是此實(shí)施方式的角速度傳感器7和另一實(shí)施方式的角速度傳感器8之間在大小上比較的平面圖(A) 示出了角速度傳感器7;而(B)示出了角速度傳感器8。作為比較的實(shí)例的角速度傳感器8具有一個正方形框架10和用于把框架10固定在未示出的固定部的四個耦合部87a、87b、87c和87d。例如，框架10由如第一實(shí)施方式中所示的第一和第二組線性梁11a、lib、1 和1 形成。此處，假設(shè)由對應(yīng)于角速度傳感器8的框架10的尺寸的正方形S來形成角速度傳感器7的框架110的外部形狀。在角速度傳感器8中，線性地形成梁lla、llb、12a和12b， 因此需在(例如)由L2標(biāo)出的、框架10外側(cè)的區(qū)域中形成耦合部87a到87d。另一方面， 在角速度傳感器7中，梁llla、lllb、llh和112b形成為拱形，并且如上所述線性地形成耦合部86a 86d的耦合端部wa wd，因此耦合部86a 86d可形成在(例如)如Ll所示的小于L2的區(qū)域內(nèi)。具體地說，如果框架中的梁的中間部分朝著框架內(nèi)部突出成拱形，那么拱形的凹部在梁中間部分的外側(cè)形成。把耦合部部分地設(shè)置在凹部可緊湊布置耦合部并小型化角速度傳感器。從振動模式或科里奧利力的影響不抑制框架的應(yīng)變變形這個角度來看，在一定程度上耦合部需要彈性更低，因此耦合部可具有至少一個彎曲部，優(yōu)選地為兩個或更多個彎曲部。如果耦合部的兩個彎曲部設(shè)置在框架的梁的外側(cè)的凹部處，如圖沈所示，在框架的四個連接部和基底之間的空隙中，可僅布置耦合部的一個梁而不布置耦合部的彎曲部分。這可同時獲得角速度傳感器尺寸的減小以及通過保持耦合部的彈性而提供的驅(qū)動檢測特性。根據(jù)如上所述的此實(shí)施方式，能夠減小角速度傳感器的尺寸。此外，根據(jù)此實(shí)施方式的角速度傳感器7，梁111a、111b、11 和112b和振子部21a、21b、2h和22b之間的空間可更小。因此，如果使用刻蝕技術(shù)從一個硅基板形成框架110，那么由于刻蝕區(qū)域內(nèi)的密度分布更小，所以可減小要通過刻蝕移除的區(qū)域并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定刻蝕。因此，可高精度地形成角速度傳感器。雖然前面是關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施方式的描述，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施方式。這些實(shí)施方式可基于本發(fā)明的技術(shù)思想以各種方式來變化。
例如，在前述的實(shí)施方式中，構(gòu)成框架10的振子部21a、21b、2h和22b分別從連接部13a 13d朝框架10的內(nèi)部突出。本發(fā)明不限于此設(shè)置，并且如圖觀所示，可形成振子部21a、21b、2h和22b以從連接部13a 13d朝框架10的外部突出。此外，框架10上的電極布置不限于前述的實(shí)例，并可進(jìn)行如下所述的更改。(1)形成位置要在框架10上形成的電極(驅(qū)動電極、檢測電極和參考電極)可以并不僅僅在框架10的表面上形成。例如，這些電極可分開設(shè)置在(例如)框架10的前表面、后表面以及側(cè)表面。(2)參考電極在如圖6所示的的實(shí)施方式和其他的實(shí)施方式中，參考電極61在梁12a的中間部分的外側(cè)?；蛘?，參考電極也可形成在第二驅(qū)動電極302的形成位置。此外，參考電極不需要在特定的梁上形成，而可在梁11a、lib、1 和12b的任一個上形成。在如圖6所示的的實(shí)施方式和其他的實(shí)施方式中，不形成第一驅(qū)動電極301，而是取而代之在驅(qū)動電極301的形成位置處形成參考電極61。或者，如圖四所示，除了第一驅(qū)動電極301和第二驅(qū)動電極302外，還可形成參考電極61。如圖30所示，參考電極61也可形成在振子部21a和21b上以跨立于梁12b。在如圖四和圖30所示的實(shí)例中，檢測電極 51a和51b不僅設(shè)置在梁lib上而且設(shè)置在梁Ila上。(3)檢測電極類似地，可以不在第一驅(qū)動電極301和第二驅(qū)動電極302中的任一個的位置處形成用于檢測繞Z軸的角速度的檢測電極51a和51b。如圖31和圖32所示，檢測電極51a和 51b可同驅(qū)動電極301和302 —起形成。圖31示出了一實(shí)例，其中第二驅(qū)動電極302夾在第一驅(qū)動電極301和該對檢測電極51a和51b之間。圖32示出了一實(shí)例，其中第二驅(qū)動電極302夾在該對檢測電極51a和51b之間。或者，如圖33所示，至少一組檢測電極51a和 51b可在振子部21a、21b、22a和22b上形成以跨立于梁lla、llb、12a和12b。在如圖15所示的實(shí)施方式和其他的實(shí)施方式中，將框架10和基底81耦合的耦合部82a 82d以可變形的方式配置在XY平面內(nèi)。因此，檢測繞Z軸的角速度的檢測電極 51a和51b可設(shè)置在耦合部上。圖34和圖35示出了這種設(shè)置的實(shí)例。圖34示出了一實(shí)例，其中檢測電極51a和51b設(shè)置在耦合部8 82d的連接部13a 13d —側(cè)的端部上。 圖35示出了一實(shí)例，其中檢測電極51a和51b設(shè)置在耦合部8 82d的基底81 —側(cè)的端部上。除了前述的設(shè)置實(shí)例，檢測電極51a和51b可設(shè)置在耦合部82a 82d兩端的中間部分。另外，可不在所有的耦合部8 到82d上形成檢測電極51a和51b。例如，檢測電極51a和51b可僅僅設(shè)置在耦合部8 和耦合部82d的組上或者耦合部82c和耦合部82d 的組上。如圖21所示的實(shí)施方式和其他的實(shí)施方式中，例如，如果相對于梁lla、llb、Ua 和12b以可變形的方式構(gòu)造重錘部9 和92b，那么用于檢測繞Z軸的角速度的檢測電極 51a和51b可設(shè)置在重錘部9 和92b的可變形區(qū)域內(nèi)。圖36示出了檢測電極51a和51b 可設(shè)置在梁Ila和lib與梁外側(cè)的重錘部93a之間的一個實(shí)例。圖37示出了檢測電極51a 和51b可設(shè)置在梁Ila和lib與梁內(nèi)側(cè)的重錘部9 之間的一個實(shí)例。除了所闡述的實(shí)例，檢測電極51a和51b還可設(shè)置在兩個重錘部9 和92b上或者可在梁的所有重錘部上形成。此外，如圖38和圖39所示，用于檢測繞Z軸的角速度的檢測電極可在連接第一和第二梁的連接部附近形成。此文中，連接部附近指“連接部”、“連接部和連接至該連接部的梁的連接部鄰近部分”或者“連接至該連接部的梁的連接部鄰近部分”。例如，圖38所示的角速度傳感器具有在連接部13a 13d附近的內(nèi)周側(cè)上形成的用于檢測繞Z軸的角速度的檢測電極51a和51b。圖39所示的角速度傳感器具有在連接部13a到13d附近的外周側(cè)上形成的檢測電極51a和51b。檢測電極51a以對角的關(guān)系形成在一組連接部13a和13c附近。檢測電極51a中的一個從連接部13a沿著梁Ila和1 在兩個方向上延伸。檢測電極51a中的另一個從連接部13c沿著梁lib和12b在兩個方向上延伸。此外，檢測電極51b以對角的關(guān)系形成在另一組連接部1 和13d附近。檢測電極51b中的一個從連接部1 沿著梁lib和1 在兩個方向上延伸。另一個電極51b從連接部13d沿著梁Ila和12b在兩個方向上延伸。從增加應(yīng)變檢測效率的角度來看，從連接部沿著梁延伸的檢測電極優(yōu)選地設(shè)置在連接部附近不超過框架的一邊的長度的1/4的范圍內(nèi)。在如圖38和圖39所示的角速度傳感器中，當(dāng)角速度繞Z軸作用時，框架10的內(nèi)角如圖5所示周期性地變化。此時，一組對角關(guān)系的連接部13a和13c和另一組對角關(guān)系的連接部Hb和13d的內(nèi)角以相反的相位變化。因此，來自連接部13a上的檢測電極51a 的輸出和來自連接部13c上的檢測電極51a的輸出大體上相同，并且來自連接部1 上的檢測電極51b的輸出和來自連接部13d上的檢測電極51b的輸出大體上相同。因此，通過計(jì)算來自兩個電極51a的輸出之和與來自兩個電極51b的輸出之和之間的差值，能夠高靈敏度地檢測作用在框架10上的繞Z軸的角速度的大小和方向?？稍贗C電路中執(zhí)行這種計(jì)算，將來自四個檢測電極51a和51b的輸出輸入到該IC 電路中?；蛘撸蓪碜詸z測電極51a和51b的輸出的兩個和輸入到IC電路，使得在IC電路內(nèi)僅計(jì)算兩個和之間的差值，因?yàn)橹欢x了一個等式用于計(jì)算繞Z軸的角速度。也可通過在框架上或在安裝有角速度傳感器的基板上分別連接兩個檢測電極51a和51b的輸出， 來實(shí)現(xiàn)輸出的和。這可減少IC的輸入端子的數(shù)量。此外，圖38和圖39所示的角速度傳感器均具有在第一梁的組Ila和lib的縱向中心線的外側(cè)上線對稱的第一驅(qū)動電極301，并具有在第二梁的組1 和12b的縱向中心線的外側(cè)上線對稱的第二驅(qū)動電極302。在此實(shí)例中，通過第一驅(qū)動電極301和第二驅(qū)動電極 302以相反的相位進(jìn)行壓電振動，框架10經(jīng)受基本振動。參考電極61在第二梁12a和12b 的縱向中心線的內(nèi)側(cè)上以線對稱形成，但是也可形成在第一梁Ila和lib上。從提高每單位電功率的驅(qū)動效率的觀點(diǎn)來看，驅(qū)動電極優(yōu)選地具有約為框架一邊長度的1/2的長度。從提高應(yīng)變變形檢測效率的觀點(diǎn)來看，類似于驅(qū)動電極，參考電極優(yōu)選地具有約為框架一邊長度的1/2的長度。電極不用必須線對稱地設(shè)置。然而，與其他設(shè)置模式的情況相比，把所有驅(qū)動電極、檢測電極和參考電極設(shè)置成線對稱，可獲得穩(wěn)定的振動模式并增加檢測精度。前述實(shí)施方式使用了這樣一個電路，在該電路中，下電極和上電極中至少一個連接到參考電勢(Vref)上，這兩個電極夾著驅(qū)動電極的壓電層。在圖38和圖39的實(shí)例中， 如圖45所示，相位相反的驅(qū)動信號連接至上電極和下電極。因此，與只有一個電極在參考電勢的情況相比，這些電極可由雙倍電壓驅(qū)動。這就能夠防止對應(yīng)于一個梁只存在一個驅(qū)動電極所造成的振幅減小。如圖23到圖39所示的配置可彼此結(jié)合或酌情合并到第一實(shí)施方式至第五實(shí)施方式。(角速度檢測頻率的調(diào)整)同時，為了在單個陀螺儀傳感器上穩(wěn)定地檢測繞X軸、Y軸和Z軸的角速度，需要針對每個軸在驅(qū)動頻率和檢測頻率之間進(jìn)行調(diào)整。通常，陀螺儀傳感器被設(shè)計(jì)成使得驅(qū)動頻率fd和檢測頻率fs基本上相同。然而，fd和fs的值不完全相同，而是調(diào)整到0.95 < (fd/ fs) < 1. 05的范圍以提供穩(wěn)定的特性。假設(shè)框架10的梁均具有如圖40和圖41的曲線圖所示的寬度Wl和厚度HI。有限元計(jì)算揭示出如果Wl Hl = 1 1，那么即使框架10或振子部21a、21b、2^i和22b在大小上變化，1. 15 < (fd/fs) < 1.25仍成立。這就意味著由于高度的失諧，不能夠提供檢測繞X軸和Y軸的角速度的滿意敏感度。此處，檢測頻率fs與振動器的厚度基本上成比例，然而驅(qū)動頻率fd不取決于振動器的厚度。因此，如果Wl和Hl設(shè)為1. 15 ^ ffl/Hl ^ 1. 25，那么fd和fs的值可調(diào)整成滿足(fd/fs) = 1，其中，框架10的驅(qū)動頻率指定為fd，而繞X軸和Y軸的角速度的檢測頻率被指定為fs。因此，為了角速度檢測的穩(wěn)定特性，W/H可設(shè)置在1. 1彡W/H彡1. 3范圍內(nèi)， 以在 0. 95 < (fd/fs) < 1. 05 范圍內(nèi)調(diào)整(fd/fs)。圖41以實(shí)線示出了 fd和fs之間的關(guān)系((fd/fs) N 1.2)，其中，W H=I 1。 通過設(shè)置1. 1彡W/H彡1. 3，能夠獲得圖41中的虛線所示的關(guān)系0. 95 < (fd/fs) < 1. 05。驅(qū)動頻率fd和檢測頻率fs的失諧度通常由I fd-fs I表示。如果假定繞X軸的角速度的檢測頻率被指定為fx，繞Y軸的角速度的檢測頻率被指定為fy，那么fx和fy被設(shè)定為與驅(qū)動頻率fd滿足關(guān)系0. 95 < (fd/fx) < 1. 05和0. 95 < (fd/fy) < 1. 05。例如， fx和fy可被設(shè)定為等于如圖42(A)所示的大小，由此獲得關(guān)系|fd-fx| = |fd-fy|。然而， 在這種情況下，繞X軸的角速度檢測的振動模式和繞Y軸的角速度檢測的振動模式可合并生成不期望的振動模式。同時，如果fx和fy被設(shè)定為滿足如圖42⑶所示的fx < fd < fy和| fd_fx | = fd-fy I，那么能夠避免繞X軸的角速度檢測時的振動模式和繞Y軸的角速度檢測時的振動
模式之間的這種結(jié)合，由此避免出現(xiàn)不必要的振動模式?；蛘撸琭x和fy也可被設(shè)定為滿足 fy < fd < fx。在包括框架10的梁處的振動重錘(重錘部)的實(shí)施方式中，頻率比fd/fs隨著重錘部的形狀和大小的變化而輕微地變化。例如，如果增加重錘部的大小和重量，那么繞X軸和Y軸的角速度的檢測頻率fx和fy變得更低。因此，可通過重錘部的形狀精確地調(diào)整頻率比fd/fs。同時，圖43㈧到43⑶是具有重錘部和參考電極的梁12a的示意性平面圖。圖 43(A)示出了一實(shí)例，其中，使重錘部95和梁1 之間的連接寬度相對較大，并且參考電極 61設(shè)置在連接寬度內(nèi)。在此實(shí)例中，由于重錘部95在使梁1 加寬方面實(shí)質(zhì)上有效，因此重錘部95抑制梁12a的振動，使得驅(qū)動電極302的振動模式可能被抑制為小振幅。因此， 使重錘部95和梁1 之間的連接寬度如圖43(B)到43(D)所示盡可能地更小。這就允許參考電極61進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼駝訖z測，而重錘部95不會抑制梁1 的振動。尤其地，考慮到重錘部的影響，優(yōu)選地使得重錘部的寬度在前端周圍較大，而在與梁基底的連接的地方較小， 如圖43(C)和43(D)所示。對于重錘部95和梁1 之間的連接寬度沒有特別的限制。例如，從防止局部破壞的角度來看，連接寬度最小可基本上等于梁12a的寬度。為了保持穩(wěn)定的振動模式，期望對一組梁中的兩個梁設(shè)置重錘部。更優(yōu)選地，對兩組梁中的所有四個梁設(shè)置重錘部。可把重錘部設(shè)置在每個梁的內(nèi)邊緣側(cè)或者外邊緣側(cè)上，或者每個梁的兩個邊緣側(cè)上。然而，就角速度傳感器的小型化而言，期望僅僅把重錘部設(shè)置在內(nèi)邊緣側(cè)上。(其他實(shí)施方式)在前述的實(shí)施方式中，框架10由單晶硅構(gòu)成，在該單晶硅上形成薄膜壓電驅(qū)動層?；蛘?，框架10可由任何其他材料(例如碳或者恒彈性鎳鉻鋼合金)形成，或者由任何其他壓電材料(例如晶體或鈮酸鋰)形成。另外，使框架10振動的壓電驅(qū)動層可僅僅形成在每組梁中的一個梁上，而非所有梁上。此外，壓電驅(qū)動層可由單個壓電驅(qū)動器構(gòu)成，而不是由第一驅(qū)動電極301和第二驅(qū)動電極302構(gòu)成。而且，用于使框架10振動的驅(qū)動源不限于壓電驅(qū)動，而可以是任何其他的驅(qū)動系統(tǒng)，例如電磁驅(qū)動和靜電驅(qū)動。在前述的實(shí)施方式中，角速度傳感器由一個硅基板形成?；蛘?，角速度傳感器可由層壓板形成，例如具有多個層壓基板的SOI基板。圖44㈧到圖44⑶示出了由第一硅基板Sl和第二硅基板S2的層壓板構(gòu)成的角速度傳感器9。第一硅基板Sl具有框架10、基底81和用于耦合框架和基底的耦合部。第二硅基板S2通過二氧化硅薄膜附著至第一硅基板Sl上，并且具有開口 90a。開口 90a構(gòu)成框架10的振動空間?？蚣?0和耦合部與第一硅基板Sl的厚度相同，因此不受制作方法的影響。因此，框架10和耦合部的厚度幾乎沒有差異，這就提供了框架振動的穩(wěn)定特性。此外，耦合部能夠穩(wěn)定地支撐框架，而不抑制由于振動模式或科里奧利力引起的框架的應(yīng)變變形。第二硅基板S2層積在基底81上，以增強(qiáng)基底81的機(jī)械強(qiáng)度。這改善了產(chǎn)品在制造時的處理性能?；自O(shè)有多個電極墊以用于與電路基板150電氣地和機(jī)械地連接。如圖44(A)所示，當(dāng)角速度傳感器用倒裝芯片的方法安裝時，第二硅基板施加補(bǔ)強(qiáng)效應(yīng)以防止基底的變形和損傷。此外，在基板上設(shè)置一蓋子來保護(hù)角速度傳感器9免受機(jī)械損傷和環(huán)境光影響。 由于基底形成為盒狀，并且比框架厚硅基板S2的厚度，所以基底和蓋子之間的間隙可比通常更小，例如0. 2毫米或者更小。因此，包括蓋子的角速度傳感器可做得很薄，該蓋子不影響框架的操作。如圖44(B)所示，可通過引線結(jié)合的方法，而非前述的方法，來安裝角速度傳感器。在這種情況下，相對于電路基板150，角速度傳感器9與圖44(A)所示的實(shí)例相比被倒置，即，角速度傳感器9以粘合等方式機(jī)械連接至電路基板150上，使得多個電極墊位于上面。隨后，通過焊線巧4進(jìn)行焊接以電連接電路基板150上的角速度傳感器外側(cè)的連接盤 151和角速度傳感器的基底上的電極墊。在這種情況下，由于第二硅基板的補(bǔ)強(qiáng)效果，可以防止基底在粘結(jié)和引線接合時的損害。符號描述1 4、5A 5C、6A 6D、7 9 角速度傳感器10 框架
lla、llb、12a、12b、llla、lllb、112a和 112b 梁13a、13b、13c、13d 連接部21a、21b、22a、22b 振子部3 la、3 lb 壓電驅(qū)動層51 壓電驅(qū)動層51a、51b檢測電極(用于檢測繞Z軸的角速度)61 參考電極71a、71b檢測電極(用于檢測繞X軸的角速度)72a、72b檢測電極(用于檢測繞Y軸的角速度)81、84 基底82a 82d、83a 83d、84a 84d 耦合部91、92a、92b、93a、93b、94a、94b、95 重錘部100A 100D 驅(qū)動電路150 電路基板301、302 驅(qū)動電極303下電極層304壓電材料層305上電極層
權(quán)利要求
1.一種角速度傳感器，包括環(huán)形框架，具有在第一方向上延伸并在與所述第一方向正交的第二方向上彼此相對的第一梁的組、在所述第二方向上延伸并在所述第一方向上彼此相對的第二梁的組以及連接所述第一梁和所述第二梁的多個連接部；驅(qū)動部，使所述框架在所述第一方向和所述第二方向所屬的第一平面內(nèi)以當(dāng)所述第一梁的組和所述第二梁的組中的一組彼此靠近時另一組彼此分開、而當(dāng)一組彼此分開時另一組彼此靠近的振動模式來振動；第一檢測部，基于以所述振動模式振動的所述框架在所述第一平面內(nèi)的變形量，檢測繞與所述第一方向和所述第二方向正交的第三方向上的軸的角速度；以及支撐部，連接至所述連接部以支撐所述框架。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角速度傳感器，進(jìn)一步包括第一振子部，設(shè)置在所述連接部處，以在所述第一平面內(nèi)的與所述第一方向和所述第二方向相交的第四方向上延伸，并且與所述框架的振動同步地在所述第一平面內(nèi)振動；第二振子部，設(shè)置在所述連接部處，以在所述第一平面內(nèi)的與所述第一方向、所述第二方向和所述第四方向相交的第五方向上延伸，并且與所述框架的振動同步地在所述第一平面內(nèi)振動；以及第二檢測部，基于所述第一振子部和所述第二振子部在正交于所述第一平面的方向上的變形量，檢測繞所述第一平面內(nèi)的兩個預(yù)定方向上的軸的角速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的角速度傳感器，其中，所述第二檢測部檢測繞所述第一方向和所述第二方向上的軸的角速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的角速度傳感器，其中，所述第二檢測部包括設(shè)置于第一振子和第二振子上以電檢測所述第一振子部和所述第二振子部在正交于所述第一平面的方向上的變形的壓電層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角速度傳感器，其中，所述驅(qū)動部包括設(shè)置在所述第一梁和所述第二梁上的壓電驅(qū)動層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角速度傳感器，進(jìn)一步包括參考部，設(shè)置在所述第一梁和所述第二梁中的至少一個上，并包括用于檢測由于以所述振動模式振動而引起的梁的變形的壓電層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角速度傳感器，其中， 所述支撐部具有基底，機(jī)械地固定于固定部，和耦合部，連接所述基底和所述連接部，并且能夠變形。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的角速度傳感器，其中， 所述基底形成為圍繞所述框架外側(cè)的框狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的角速度傳感器，其中， 所述基底具有電連接至所述固定部的電極墊。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角速度傳感器，其中，所述框架進(jìn)一步具有形成在所述第一梁和所述第二梁中的至少一個上的重錘部。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角速度傳感器，進(jìn)一步包括第一振子部，設(shè)置在所述連接部處，以在所述第一平面內(nèi)的與所述第一方向和所述第二方向相交的第四方向上延伸，并且與所述框架的振動同步地在所述第一平面內(nèi)振動；以及第三檢測部，基于所述第一振子部在正交于所述第一平面的方向上的變形量，檢測繞所述第四方向上的軸的角速度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的角速度傳感器，進(jìn)一步包括第二振子部，設(shè)置在所述連接部處，以在所述第一平面內(nèi)的與所述第一方向、所述第二方向和所述第四方向相交的第五方向上延伸，并且與所述框架的振動同步地在所述第一平面內(nèi)振動；以及第四檢測部，基于所述第二振子部在正交于所述第一平面的方向上的變形量，檢測繞所述第五方向上的軸的角速度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的角速度傳感器，其中，所述第三檢測部包括設(shè)置在所述第一振子部上、用于電檢測所述第一振子部在正交于所述第一平面的方向上的變形的壓電層；所述第四檢測部包括設(shè)置在所述第二振子部上、用于電檢測所述第二振子部在正交于所述第一平面的方向上的變形的壓電層。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角速度傳感器，其中，所述第一檢測部被設(shè)置在所述第一梁和所述第二梁中的至少一個上，并包括用于電檢測梁的變形的壓電層。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角速度傳感器，其中，所述第一梁和所述第二梁具有朝框架內(nèi)側(cè)突出的突出部。
16.一種角速度傳感器，包括環(huán)形框架，具有在第一方向上延伸并在與所述第一方向正交的第二方向上彼此相對的第一梁的組、在所述第二方向上延伸并在所述第一方向上彼此相對的第二梁的組以及連接所述第一梁和所述第二梁的多個連接部；驅(qū)動部，使所述框架在所述第一方向和所述第二方向所屬的第一平面內(nèi)以當(dāng)所述第一梁的組和所述第二梁的組中的一組彼此靠近時另一組彼此分開、而當(dāng)一組彼此分開時另一組彼此靠近的振動模式來振動；第一振子部，設(shè)置在所述連接部處，以在所述第一平面內(nèi)的與所述第一方向和所述第二方向相交的第三方向上延伸，并且與所述框架的振動同步地在所述第一平面內(nèi)振動；第二振子部，設(shè)置在所述連接部處，以在所述第一平面內(nèi)的與所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向相交的第四方向上延伸，并且與所述框架的振動同步地在所述第一平面內(nèi)振動；檢測部，基于所述第一振子部和所述第二振子部在正交于所述第一平面的方向上的變形量，檢測繞所述第一平面內(nèi)的兩個預(yù)定方向上的軸的角速度；以及支撐部，連接至所述連接部以支撐所述框架。
17.一種安裝有角速度傳感器的電子設(shè)備，其中，所述角速度傳感器包括環(huán)形框架，具有在第一方向上延伸并在與所述第一方向正交的第二方向上彼此相對的第一梁的組、在所述第二方向上延伸并在所述第一方向上彼此相對的第二梁的組以及連接所述第一梁和所述第二梁的多個連接部；驅(qū)動部，使所述框架在所述第一方向和所述第二方向所屬的第一平面內(nèi)以當(dāng)所述第一梁的組和所述第二梁的組中的一組彼此靠近時另一組彼此分開、而當(dāng)一組彼此分開時另一組彼此靠近的振動模式來振動；檢測部，基于以所述振動模式振動的所述框架在所述平面內(nèi)的變形量，檢測繞正交于所述第一方向和所述第二方向的第三方向上的軸的角速度；以及支撐部，連接至所述連接部以支撐所述框架。
18. 一種角速度檢測方法，包括通過支撐部支撐環(huán)形框架，所述環(huán)形框架具有在第一方向上延伸并在與所述第一方向正交的第二方向上彼此相對的第一梁的組、在所述第二方向上延伸并在所述第一方向上彼此相對的第二梁的組以及連接所述第一梁和所述第二梁的多個連接部，所述支撐部連接至所述連接部；使所述框架在所述第一方向和所述第二方向所屬的第一平面內(nèi)以當(dāng)所述第一梁的組和所述第二梁的組中的一組彼此靠近時另一組彼此分開、而當(dāng)一組彼此分開時另一組彼此靠近的振動模式來振動；以及基于以所述振動模式振動的所述框架在所述第一平面內(nèi)的變形量，檢測繞正交于所述第一方向和所述第二方向的第三方向上的軸的角速度。
全文摘要
公開了一種角速度傳感器、電子設(shè)備以及角速度的檢測方法，其允許在平面內(nèi)高精度地檢測繞厚度方向上的軸的角速度。具體公開了一種角速度傳感器，包括環(huán)形框架(10)、驅(qū)動部以及檢測部。該框架包括第一梁的組(11a，11b)和第二梁的組(12a，12b)。第一梁的組在a軸方向上延伸并在與a軸方向正交的b軸方向上彼此相對。第二梁的組在b軸方向上延伸并在a軸方向上彼此相對。該驅(qū)動部使該框架在a軸和b軸所屬的XY平面內(nèi)以當(dāng)?shù)谝缓偷诙旱慕M中的一組彼此靠近時另一組彼此分開的振動模式振動。該檢測部基于以振動模式振動的框架在XY平面內(nèi)的變形量，檢測繞正交于XY平面的Z軸方向上的軸的角速度。
文檔編號H01L41/24GK102334008SQ20108000970
公開日2012年1月25日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月12日
發(fā)明者本多順一, 高橋和夫 申請人:索尼公司