[发明专利]角速度传感器元件、角速度传感器和电子设备

说明书

相关申请的参考

本申请包含与于2008年9月17日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2008-238344相关的主题，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及用于例如当使用摄像机时进行手抖动检测、在虚拟现实设备中进行操作检测以及在车辆导航系统中进行方向检测的角速度传感器元件和角速度传感器以及配备有角速度传感器的电子设备。

背景技术

在现有技术中，作为民用的角速度传感器，广泛使用了所谓的振动陀螺仪传感器，其通过检测使用具有以预定共振频率振动的振动器的压电元件等检测的由于角速度的影响而产生的科里奥利力，来检测角速度。振动陀螺仪传感器的优点在于其简单的结构、短的启动时间和低成本可制造性。电子设备(诸如摄像机、虚拟现实设备和车辆导航系统)均配备有振动陀螺仪传感器，其被分别用作用于例如手抖动检测、操作检测和方向检测的传感器。

随着配备有振动陀螺仪传感器的电子设备尺寸的减小以及性能的提高，需要振动陀螺仪传感器减小尺寸并提高性能。具体地，例如，为了实现多功能电子设备，需要将振动陀螺仪传感器与用于其他目的的各种传感器结合安装在单个集成基板上，以实现小型化。为了实现振动陀螺仪传感器的小型化，通常使用称为MEMS(微型机电系统)的处理技术。在MEMS中，通过使用由硅(Si)等制成的单晶基板、光刻技术和在半导体制造领域中使用的薄膜形成工艺来形成结构。

日本专利申请公开第2005-241382号(下文称为专利文献1)公开了一种悬臂式角速度传感器，其中，用于激励的驱动电极和用于角速度传感器的检测电极通过压电层形成在构成振动器的单个臂部的一个表面上。在悬臂式角速度传感器中，臂部在垂直于压电层的形成表面的方向上被激励，并且平行于压电层形成表面的振动分量被定义为角速度的检测方向。

另外，日本专利申请公开第2006-17569号(下文称为专利文献2)公开了一种音叉型角速度传感器，其中，用于激励的驱动电极和用于角速度检测的检测电极通过压电层形成在构成振动器的两个臂部中的每一个的一个表面上。在音叉型角速度传感器中，臂部在平行于压电层的形成表面的方向上被激励，并且在垂直于压电层的形成表面的方向上的振动分量被定义为角速度的检测方向。

发明内容

然而，在专利文献1所披露的角速度传感器中，驱动电极和检测电极形成在一个连续压电层上。驱动电极经受来自外部的电压施加以使压电层振动，并且检测电极经受压电层的振动以获得电压。换句话说，在单个压电层上同时产生压电效应和逆压电效应。因此，两者彼此干扰，这会非预期地影响角速度的检测精度。另外，施加给驱动电极的电压可能漏入检测电极，即，可能产生泄漏电压。具体地，在不均匀的泄漏电压漏入右检测电极和左检测电极的情况下，会劣化电源抑制比(PSRR)。应该注意，电源抑制比是指在电源电压变化时检测灵敏度的变化率。该比值越小，越不可能发生干扰影响。

另外，在专利文献2中披露的角速度传感器被形成为臂平行于压电层的形成表面被激励。因此，压电层的振动的刚性中心偏离振动器的重心。因此，如果驱动频率由于干扰信号的叠加而偏移，则处于共振状态的振动器的振动表面容易偏离。结果，在没有产生角速度的状态下检测输出发生改变，这会非预期地增大噪声。

鉴于上述情况，期望提供一种具有稳定灵敏度特性和低电源抑制比的角速度传感器。

根据本发明的一种实施方式，提供了一种角速度传感器元件，包括主体、第一检测压电层、第二检测压电层和驱动压电层。

主体具有三个振动器部，包括以第一相位振动的振动器部以及以与第一相位相反的第二相位振动的振动器部。

第一检测压电层检测以第一相位振动的振动器部的振动，并且第一检测压电层形成在以第一相位振动的振动器部上。

第二检测压电层检测以第一相位振动的振动器部的振动，并且第二检测压电层形成在以第一相位振动的振动器部上并与第一检测压电层分离设置。

驱动压电层使以第二相位振动的振动器部振动，并且驱动压电层形成在以第二相位振动的振动器部上并与第一检测压电层和第二检测压电层分离设置。

由于第一检测压电层和第二检测压电层被设置为彼此分离且与驱动压电层分离，所以不会同时产生压电效应和逆压电效应，并防止彼此干扰。另外，在驱动电极与检测电极之间不会产生泄漏电压，因此，可以降低电源抑制比(PSRR)。

三个振动器部可以由如下构造的第一振动器部、第二振动器部和第三振动器部构成。

第一振动器部和第二振动器部以第二相位振动。