(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、振動子と、前記振動子の両主面におけるそれぞれのノード点付近に固定された４つの支持部材とを有する振動ジャイロであって、
前記４つの支持部材は、前記振動子の両主面から前記基板に対して平行な方向に延びる第一の部分と、前記基板に対して直交する方向に延びる第二の部分とを有し、
前記４つの支持部材のうち第一の支持部材は、前記振動子の一方主面において一方のノード点付近に固定され、
前記４つの支持部材のうち第二の支持部材は、前記振動子の他方主面において前記一方のノード点付近に固定され、
前記４つの支持部材のうち第三の支持部材は、前記振動子の一方主面において他方のノード点付近に固定され、
前記４つの支持部材のうち第四の支持部材は、前記振動子の他方主面において前記他方のノード点付近に固定され、
前記第一の支持部材は、第一の部位が前記一方のノード点から前記基板に平行にかつ前記振動子の長手方向に直交して延び、さらに前記振動子の長手方向と平行しかつ前記振動体の突端側または中央側に向かって屈曲してなり、第二の部位が基板と直交する方向に延び、
前記第二の支持部材は、第一の部位が前記一方のノード点から前記基板に平行にかつ前記振動子の長手方向に直交して延び、さらに前記振動子の長手方向と平行しかつ前記第一の支持部材の第一の部位の屈曲の向きと逆向きに屈曲してなり、第二の部位が基板と直交する方向に延び、
前記第三の支持部材は、第一の部位が前記他方のノード点から前記基板に平行にかつ前記振動子の長手方向に直交して延び、さらに前記振動子の長手方向と平行しかつ前記振動体の突端側または中央側に向かって屈曲してなり、第二の部位が基板と直交する方向に延び、
前記第四の支持部材は、第一の部位が前記他方のノード点から前記基板に平行にかつ前記振動子の長手方向に直交して延び、さらに前記振動子の長手方向と平行しかつ前記第三の支持部材の第一の部位の屈曲の向きと逆向きに屈曲してなり、第二の部位が基板と直交する方向に延び、
前記第一の支持部材の第二の部位と、前記第二の支持部材の第二の部位が、前記一方のノード点を挟んで対向するように前記基板と固定され、
前記第三の支持部材の第二の部位と、前記第四の支持部材の第二の部位が、前記他方のノード点を挟んで対向するように前記基板と固定されてなる、
振動ジャイロ。
【請求項２】
前記第二の部分は前記振動子に近設され、前記振動子が過大に変位したときは、前記第二の部分が前記振動子の過大な変位を抑制することを特徴とする、請求項１に記載の振動ジャイロ。
【請求項３】
前記第二の部分は突起部を有し、前記突起部が前記振動子に近設され、前記振動子が過大に変位したときは、前記突起部が前記振動子の過大な変位を抑制することを特徴とする、請求項１に記載の振動ジャイロ。
【請求項４】
前記第二の部分は、前記基板に対して直交する方向に折返す形状を有する屈曲部を有することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の振動ジャイロ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動ジャイロ及びこれを用いた電子装置、特に、手ぶれ防止機能付きビデオカメラ、カーナビゲーションシステム、ポインティングデバイスなどに用いられる振動ジャイロ及びこれを用いた電子装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０に従来の振動ジャイロの破砕斜視図を示す。なお、図１０に示した振動ジャイロ８０の基本的な考え方は、特開平１０−３３２３７９号広報に開示されている。
【０００３】
図１０において、振動ジャイロ８０は、振動子１００と支持部材８０４、８０５、８０６、８０７と枠体８１０とを有する。振動子１００は、一方主面に第一の検出電極１０１ａと第二の検出電極１０１ｂが形成されるとともに、厚み方向に分極された第一の圧電体基板１０１と、一方主面に図示を省略した駆動電極１０２ａが形成されるとともに、厚み方向に分極された第二の圧電体基板１０２とを有している。第一の圧電体基板１０１の他方主面と第二の圧電体基板１０２の他方主面とは、中間電極１０３を介して貼り合わされている。そして、振動子１００のノード点Ｎ１、Ｎ２を第一の圧電体基板１０１の一方主面上に投影した位置には、支持部材８０４、８０５が設けられ、ノード点Ｎ１、Ｎ２を第二の圧電体基板１０２の一方主面上に投影した位置には、支持部材８０６、８０７が設けられている。第一の検出電極１０１ａは支持部材８０４に接続され、第二の検出電極１０１ｂは支持部材８０５に接続され、駆動電極１０２ａは支持部材８０６、８０７に接続されている。そして、支持部材８０４、８０５、８０６、８０７は、同一の材料及び形状で構成され同一の剛性を有する支持部材であって、圧電体基板１０１、１０２を支持すると同時に、リード線の機能をも兼ねている。
【０００４】
枠体８１０は、樹脂などの絶縁性の材料からなり、第一の圧電体基板１０１の一方主面と同一の平面上に上面８１０ａを有し、第二の圧電体基板１０２の一方主面と同一の平面上に下面８１０ｂを有し、枠体８１０の内側面に振動子１００の幅方向に所定の間隔を隔てて設けられた突起部８１１を有する。ここで、支持部材８０４、８０５、８０６、８０７の端部８０４ａ、８０５ａ、８０６ａ、８０７ａは、第一の圧電体基板１０１の一方主面又は第二の圧電体基板１０２の一方主面に平行な方向に延びている。そして、端部８０４ａ、８０５ａ、は枠体８１０の上面８１０ａにはんだ付け等の方法により固定され、端部８０６ａ、８０７ａは枠体８１０の下面８１０ｂにはんだ付け等の方法により固定されている。
【０００５】
ところで、一般に、振動ジャイロにおいては、振動ジャイロに過大な衝撃が加えられた場合でも振動子が支持部材から外れるなどの不具合を生じないように、支持部材を太くする必要がある。しかし、太い支持部材を用いた場合には、振動子の振動が支持部材から漏れ、振動子の振幅が小さくなるという問題があった。
【０００６】
振動ジャイロ８０は、ノード点Ｎ１を挟むように細い支持部材８０４、８０６が設けられ、ノード点Ｎ２を挟むように細い支持部材８０５、８０７が設けられ、圧電体基板１０１、１０２と同一の厚みを有する枠体８１０に固定されている。このため、細い支持部材８０４、８０５、８０６、８０７を用いて支持しているにもかかわらず、振動子１００が支持部材８０４、８０５、８０６、８０７から外れるなどの不具合が生じない。
【０００７】
このような構成を有する振動ジャイロ８０は、支持部材８０６、８０７を介して駆動電極１０２ａに駆動信号を印可することにより、振動子１００の厚み方向に、最低次のモードの節がノード点Ｎ１、Ｎ２となる長手方向両端自由たわみ振動をする。そして、振動ジャイロ８０に、振動子１００の長手方向を軸とする角速度が与えられたときは、振動子１００が幅方向に屈曲し、第一の検出電極１０１ａ及び第二の検出電極１０１ｂから出力される信号を処理することにより、振動ジャイロ８０に与えられた角速度が検知できる。
【０００８】
また、振動ジャイロ８０は、振動子１００の幅方向に所定の間隔を隔てて突起部８１１が配置されているため、振動ジャイロ８０に振動子１００の幅方向の過大な衝撃が与えられた場合でも、振動子１００が過大に変位し、支持部材８０４、８０５、８０６、８０７が塑性変形することを防ぐことができる。
【０００９】
次に、図１１に従来の振動ジャイロの別の破砕分解斜視図を示す。図１１において、図１０に示した振動ジャイロ８０と同一又は同等の部分には同じ記号を付し、説明を省略する。
【００１０】
図１１において、振動ジャイロ９０は、振動ジャイロ８０の枠体８１０に代えて、枠体８２０を有し、更に、図１０において図示を省略した基板８３０と、下蓋８４０と、下蓋８４０と同様の構成の図示を省略した上蓋とを有する。
【００１１】
枠体８２０は樹脂からなり、第一の圧電体基板１０１の一方主面より上側の平面上に上面８２０ａ、第二の圧電体基板１０２の一方主面より下側の平面上に下面８２０ｂを有し、更に、枠体８２０の内側面に設けられた凸部８１２と、枠体８２０の上面８２０ａ、下面８２０ｂに設けられた凹溝８１３とを有している。凸部８１２の上面から、支持部材８０４、８０５が枠体８２０に導入され、凸部８１２の側面から、支持部材８０６、８０７が枠体８２０に導入され、凸部８１２の側面から、支持部材８０４、８０５、８０６、８０７の端部８０５ａ、８０７ａと、図示を省略した端部８０４ａ、８０６ａが導出されている。
【００１２】
基板８３０は、表面にはランド８３１、８３２、８３３、８３４が形成され、裏面には、図示を省略した振動子１００を駆動し、又は、角速度を検出するために必要な電子部品が搭載される。そして、基板８３０は、凸部８１２の下面と枠体８２０の内側面とに係合するように枠体８２０に固定される。そして、支持部材８０４、８０５、８０６、８０７の端部８０４ａ、８０５ａ、８０６ａ、８０７ａはランド８３１、８３２、８３３、８３４に接続される。上蓋及び下蓋８４０は樹脂からなり、第三の突起部８４１を有する。そして、上蓋及び下蓋８４０は、第三の突起部８４１と枠体８２０の凹溝８１３とが係合するように枠体８２０に固定される。
【００１３】
このような構成を有する振動ジャイロ９０は、振動子１００が枠体８２０に固定されると同時に、基板８３０が枠体８２０に固定され、振動子１００と枠体８２０と基板８３０とを一体化することができる。そして、更に、上蓋と下蓋８４０とを設けることにより基板８３０に搭載された電子部品を密封し、電子部品が外部と電気的に接続しないようにシールドすることができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の振動ジャイロ８０は、振動子１００のノード点Ｎ１、Ｎ２を挟むように細い支持部材８０４、８０５、８０６、８０７が設けられ、圧電体基板１０１、１０２と同一の厚みを有する枠体８１０に固定されている。このため、振動子１００の振幅が減衰するという問題がなく、また、細い支持部材を用いても振動子１００が支持部材８０４、８０５、８０６、８０７から外れるなどの不具合を生じにくい。
【００１５】
しかし、図１０に示した従来の振動ジャイロ８０においては、枠体８１０を有する分だけ、部品点数が増加するという問題がある。
【００１６】
また、支持部材８０４、８０５、８０６、８０７をハンダで枠体８１０に固定した場合、ハンダで固定した端部８０４ａ、８０５ａ、８０６ａ、８０７ａの近傍において、支持部材８０４、８０５、８０６、８０７と枠体８１０との間に摩擦が生じ、その摩擦により振動子１００の振動が乱れるという問題がある。
【００１７】
更に、図１１に示した従来の振動ジャイロ９０においては、振動子１００と基板８３０とを一体化させる際に、樹脂からなる枠体８２０を有する分だけ、振動ジャイロ全体としての体積が大きくなってしまうという問題がある。
【００１８】
特に、製品の仕様として振動ジャイロ全体の面積が定められている場合には、基板８３０の面積が制約されるため、基板８３０の表面及び裏面に振動子１００や必要な電子部品を搭載する必要が生じ、振動ジャイロ全体が高背化するという問題が生じる。また、基板８３０の裏面に電子部品を搭載する場合には、電子部品を密封するために下蓋８４０を設ける必要が生じ、更に、振動ジャイロ全体が高背化し、部品点数が増加するという問題がある。
【００１９】
また、枠体８２０と支持部材８０４、８０５、８０６、８０７とを立体的に構成する製造工程は非常に複雑であり、製造に手間がかかるという問題がある。
【００２０】
そこで、本発明は、部品点数の削減が図れる振動ジャイロを提供することを目的とする。
【００２１】
また、本発明は、小面積化と低背化とが図れる振動ジャイロを提供することを目的とする。
【００２２】
また、本発明は、振動ジャイロの部品点数の削減と小型化とにより、低コスト化と小型化とが図れる電子装置を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の振動ジャイロは、基板と、振動子と、前記振動子の両主面におけるそれぞれのノード点付近に固定された４つの支持部材とを有する振動ジャイロであって、前記４つの支持部材は、前記振動子の両主面から前記基板に対して平行な方向に延びる第一の部分と、前記基板に対して直交する方向に延びる第二の部分とを有し、前記４つの支持部材のうち第一の支持部材は、前記振動子の一方主面において一方のノード点付近に固定され、前記４つの支持部材のうち第二の支持部材は、前記振動子の他方主面において前記一方のノード点付近に固定され、前記４つの支持部材のうち第三の支持部材は、前記振動子の一方主面において他方のノード点付近に固定され、前記４つの支持部材のうち第四の支持部材は、前記振動子の他方主面において前記他方のノード点付近に固定され、前記第一の支持部材は、第一の部位が前記一方のノード点から前記基板に平行にかつ前記振動子の長手方向に直交して延び、さらに前記振動子の長手方向と平行しかつ前記振動体の突端側または中央側に向かって屈曲してなり、第二の部位が基板と直交する方向に延び、前記第二の支持部材は、第一の部位が前記一方のノード点から前記基板に平行にかつ前記振動子の長手方向に直交して延び、さらに前記振動子の長手方向と平行しかつ前記第一の支持部材の第一の部位の屈曲の向きと逆向きに屈曲してなり、第二の部位が基板と直交する方向に延び、前記第三の支持部材は、第一の部位が前記他方のノード点から前記基板に平行にかつ前記振動子の長手方向に直交して延び、さらに前記振動子の長手方向と平行しかつ前記振動体の突端側または中央側に向かって屈曲してなり、第二の部位が基板と直交する方向に延び、前記第四の支持部材は、第一の部位が前記他方のノード点から前記基板に平行にかつ前記振動子の長手方向に直交して延び、さらに前記振動子の長手方向と平行しかつ前記第三の支持部材の第一の部位の屈曲の向きと逆向きに屈曲してなり、第二の部位が基板と直交する方向に延び、前記第一の支持部材の第二の部位と、前記第二の支持部材の第二の部位が、前記一方のノード点を挟んで対向するように前記基板と固定され、前記第三の支持部材の第二の部位と、前記第四の支持部材の第二の部位が、前記他方のノード点を挟んで対向するように前記基板と固定されてなることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の振動ジャイロは、前記第二の部分が前記振動子に近設され、前記振動子が過大に変位したときは、前記第二の部分が前記振動子の過大な変位を抑制することを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の振動ジャイロは、前記第二の部分が突起部を有し、前記突起部が前記振動子に近設され、前記振動子が過大に変位したときは、前記突起部が前記振動子の過大な変位を抑制することを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の振動ジャイロは、前記第二の部分は、前記基板に対して直交する方向に折返す形状を有する屈折部を有することを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の振動ジャイロは、前記支持部材は、硬弾性材料からなることを特徴とする。
【００２８】
また、本発明の振動ジャイロは、前記振動子を振動させるための駆動手段と、前記振動子から発生する出力を検出する検出手段とを有することを特徴とする。
【００２９】
また、本発明の振動ジャイロは、前記基板が、前記振動子が搭載される面にのみ電子部品が搭載され、前記振動子と前記電子部品とを覆うようにケースが固着されることを特徴とする。
【００３０】
また、本発明の振動ジャイロは、前記基板が端部にスルーホールを有することを特徴とする。
【００３１】
また、本発明の電子装置は、前記振動ジャイロを用いたことを特徴とする。
【００３２】
このように構成することにより、本発明の振動ジャイロは、振動子の振動が支持部材から漏れにくく、かつ、過大な衝撃が加えられた場合でも圧電体基板が支持部材から外れるという具合を生じにくい。
【００３３】
また、本発明の振動ジャイロは、過大な衝撃が加えられた場合でも、支持部材が塑性変形しにくい。
【００３４】
また、本発明の振動ジャイロは、枠体を有していないため部品点数の削減を図ることができる。
【００３５】
また、本発明の振動ジャイロは、第二の部分に設けられた屈折部の長さを調節することにより支持部材の剛性を調整することができるため、振動子の上面に設けられた支持部材の剛性と、振動子の下面に設けられた支持部材の剛性とを等しくすることができ、振動子が自由に振動でき、角速度を正確に検出できる。
【００３６】
また、本発明の振動ジャイロは、ケースを基板に固定し、基板の端部にスルーホールを設けることにより、表面実装部品として用いることができる。
【００３７】
また、本発明の電子装置は、振動ジャイロの部品点数の削減と小型化とにより、低コスト化と小型化とを図ることができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の振動ジャイロの一実施例の斜視図を示し、図２に平面図及び正面図及び底面図を示す。図１、２において、図１０、１１に示した振動ジャイロ８０、９０と同一又は同等の部分には同じ記号を付し、説明を省略する。
【００３９】
図１、２において、振動ジャイロ１０は、振動子１００と図示を省略した基板と支持部材１０４、１０５、１０６、１０７とを有する。支持部材１０４、１０５、１０６、１０７はそれぞれ金属などの硬弾性材料からなり、圧電体基板１０１、１０２の一方主面が形成された平面において、圧電体基板１０１、１０２の一方主面から振動子１００の幅方向に離れた後、屈折して振動子１００に接近する第一の部分１０４ａ、１０５ａ、１０６ａ、１０７ａと、振動子１００の近傍から振動子１００の厚み方向に延びる第二の部分１０４ｂ、１０５ｂ、１０６ｂ、１０７ｂとを有する。そして、第二の部分１０４ｂ、１０５ｂ、１０６ｂ、１０７ｂの端部１０４ｃ、１０５ｃ、１０６ｃ、１０７ｃは基板に固定される。
【００４０】
このような構成を有する振動ジャイロ１０は、振動子１００のノード点Ｎ１を第一の部分１０４ａ、１０６ａでサンドイッチ状に支持し、ノード点Ｎ２を第一の部分１０５ａ、１０７ａでサンドイッチ状に支持している。このように、圧電体基板１０１及び圧電体基板１０２の一方主面で、振動子１００をサンドイッチ状に支持することにより、枠体や太い支持部材を用いなくても、振動ジャイロ１０に過大な衝撃が加えられた場合でも振動子１００が支持部材１０４、１０５、１０６、１０７から外れるなどの不具合を生じにくい。
【００４１】
また、振動ジャイロ１０の第一の部分１０４ａ、１０５ａ、１０６ａ、１０７ａは、圧電体基板１０１、１０２の一方主面と平行な平面において、振動子１００の幅方向に延びた後、振動子１００の長手方向に、くの字型に屈折する形状を有し、振動子１００の幅方向の振動をダンピングすることなく振動させる柔構造となる。したがって、圧電体基板１０１、１０２の幅方向の振動が、支持部材１０４、１０５、１０６、１０７から漏れにくく、振動子１００の振幅が減衰しにくい。
【００４２】
また、振動ジャイロ１０は、第二の部分１０４ｂ、１０５ｂを振動子１００に近接させるために、第一の部分１０４ａ、１０５ａが振動子１００の幅方向に延びた後、Ｕの字型に折り返す形状を有している。そして、振動ジャイロ１０に振動子１００の幅方向の過大な衝撃が与えられた場合には、振動子１００が第二の部分１０４ｂ、１０５ｂに衝突する。したがって、振動子１００が過大に変位し、支持部材１０４、１０５、１０６、１０７が塑性変形することを防ぐことができる。
【００４３】
また、振動ジャイロ１０は、枠体を有していないため部品点数の削減を図ることができる。
【００４４】
次に、図３に本発明の振動ジャイロの支持部材の別の実施例の斜視図を示す。図３においては、図１、２に示した振動ジャイロの支持部材１０５に対応する支持部材１３５、及び、支持部材１０６に対応する支持部材１３６のみを図示する。
【００４５】
図３において、支持部材１３５の第二の部分は、振動子１００の厚み方向に折返す形状を有する屈折部１３５ｂ′、１３５ｂ′′を有し、図示を省略した支持部材１０４に対応する支持部材１３４も同様の屈折部１３４ｂ′、１３４ｂ′′を有する。また、支持部材１３６の第二の部分は、振動子１００の厚み方向に折返す形状を有する屈折部１３６ｂ′、１３６ｂ′′を有し、図示を省略した支持部材１０７に対応する支持部材１３７も同様の屈折部１３７ｂ′、１３７ｂ′′を有する。
【００４６】
一般に、支持部材を用いて振動子を基板に固定する場合、基板から振動子までの距離が長くなるほど、振動子の厚み方向に関する剛性が小さくなる。したがって、振動子の上面に設けられた支持部材の方が、振動子の下面に設けられた支持部材よりも剛性が小さくなる。このように、基板からの距離によって、支持部材の剛性が異なるときは、振動子の上面と下面とで異なった状態で支持がされることになり、振動子の厚み方向に関する自由な振動が妨げられ、角速度を正確に検出できなくなる。
【００４７】
図３に示した構成を有する振動ジャイロにおいては、振動子１００の厚み方向に関する剛性が同一になるように、屈折部１３４ｂ′、１３４ｂ′′の長さと、屈折部１３６ｂ′、１３６ｂ′′の長さとを調整することができ、屈折部１３５ｂ′、１３５ｂ′′の長さと、屈折部１３７ｂ′、１３７ｂ′′の長さとを調整することができる。したがって、屈折部を適宜調整することにより、振動子１００の上面に設けられた支持部材１３４、１３５と、振動子１００の下面に設けられた支持部材１３６、１３７とが、振動子１００の厚み方向に関して同一の剛性になる。
【００４８】
なお、振動ジャイロの支持部材１３６、１３７にのみ、屈折部を設けても同様の効果を奏する。
【００４９】
次に、図４に本発明の振動ジャイロの別の実施例の平面図及び正面図及び底面図を示す。図４において、図１、２に示した振動ジャイロ１０と同一又は同等の部分には同じ記号を付し、説明を省略する。
【００５０】
図４において、振動ジャイロ１１は、振動ジャイロ１０の支持部材１０４、１０５のに代えて、支持部材１１４、１１５を有する。支持部材１１４、１１５は、第二の部分１１４ｂ、１１５ｂに突起部１０４ｄ、１０５ｄを有する。突起部１０４ｄ、１０５ｄは、振動子１００の長手方向に対して僅かな傾斜角度を有し、振動子１００に接近している。
【００５１】
このような構成を有する振動ジャイロ１１は、突起部１０４ｄ、１０５ｄが、振動子１００に近接するように設けられ、振動子１００に過大な衝撃が与えられたときは、突起部１０４ｄ、１０５ｄが振動子１００に衝突し、振動子１００の過大な変位を抑制することができる。また、振動ジャイロ１１は、突起部１０４ｄ、１０５ｄの傾斜角度を調節することにより、振動子１００と支持部材１１４、１１５との間隔を微調整することが可能となる。なお、支持部材１１４、１１５の一方にのみ、突起部を設けても同様の効果を奏する。
【００５２】
次に、図５に、本発明の振動ジャイロの支持部材の更に別の実施例の斜視図を示す。図５においては、図１、２に示した振動ジャイロの支持部材１０４に対応する支持部材１２４のみを図示する。
【００５３】
図５において、支持部材１２４は、振動子１００に近接していない第二の部分１２４ｂに、突起部１２４ｄを有し、図示を省略した支持部材１０５に対応する支持部材１２５も同様の突起部１２５ｄを有する。突起部１２４ｄ、１２５ｄは、突起部１０４ｄ、１０５ｄと同様に、振動子１００の長手方向に対して僅かな傾斜角度を有し、振動子１００に接近している。
【００５４】
このように、支持部材１２４が、突起部１２４ｄを有するときは、第二の部分１２４ｂを振動子１００に近接させず、突起部１２４ｄのみを振動子１００に近接させてもよい。なお、支持部材１２５に突起部１２５ｄを設けた場合も、同様の効果を奏する。
【００５５】
次に、図６に本発明の振動ジャイロの更に別の実施例の斜視図を示す。図６において、図１、２に示した振動ジャイロ１０と同一又は同等の部分には同じ記号を付し、説明を省略する。
【００５６】
図６において、振動ジャイロ６０は、図１において図示を省略した基板２０と、電子部品３０と、ケース４０とを有する。基板２０は、端部にスルーホール２１を有し、表面のみに振動子１００及び電子部品３０が搭載されている。ここで、電子部品３０は、振動子１００を駆動し、又は、角速度を検出するために必要な部品である。そして、ケース４０は、振動子１００と電子部品３０とを包むように、基板２０の表面に固着される。
【００５７】
このような構成を有する振動ジャイロ６０は、上蓋と下蓋と枠体とを用いずに、支持部材１０４、１０５、１０６、１０７で振動子１００を基板２０に固定し一体化すると同時に、基板２０とケース４０とで、電子部品３０を密封し、電子部品３０が外部と電気的に接続しないようにシールドすることができる。そして、上蓋と下蓋と枠体とを有しない分だけ、振動ジャイロ６０全体としての体積を小さくし、低背化を実現し、部品点数を削減することができる。
【００５８】
特に、基板２０には表面のみに振動子１００及び電子部品３０が搭載され、基板２０の裏面は電子部品３０と電気的に接続していない。したがって、振動ジャイロ６０は、基板２０の端部にスルーホール２１を設けることにより、外部の回路パターンにそのまま実装可能な表面実装部品として用いることができる。
【００５９】
更に、振動ジャイロ６０のケース４０が金属ケースである場合には、樹脂ケースに比べて肉厚が薄いので、その分だけ振動ジャイロ６０全体としての体積を小さくすることができると同時に、外部の電磁波から電子部品３０を保護することができる。そして、ケース４０の肉厚を薄くすることにより、基板２０上におけるケースの占める面積が小さくなるため、基板２０上の部品搭載面積及びランド面積を大きくすることができる。
【００６０】
次に、図７に、本発明の振動ジャイロのブロック図を示す。図７は、図６に示した電子部品３０により構成された本発明の振動ジャイロ６０のブロック図であり、駆動手段である発振回路６０１と、検出手段である検出回路６０２とを有する。発振回路６０１は、第一のチャージアンプ６０１ａと、第二のチャージアンプ６０１ｂと、加算回路６０１ｃと、ＡＧＣ回路６０１ｄと、位相補正回路６０１ｅとを有し、検出回路６０２は、第一のチャージアンプ６０１ａと、第二のチャージアンプ６０１ｂと、差動回路６０２ａと、検波回路６０２ｂと、平滑回路６０２ｃと、増幅回路６０２ｄとを有している。
【００６１】
ここで、振動子１００の第一の検出電極１０１ａは第一のチャージアンプ６０１ａに接続され、第二の検出電極１０１ｂは第二のチャージアンプ６０１ｂに接続されている。第一のチャージアンプ６０１ａ、第二のチャージアンプ６０１ｂは、加算回路６０１ｃと差動回路６０２ａとにそれぞれ接続されている。加算回路６０１ｃはＡＧＣ回路６０１ｄに接続され、ＡＧＣ回路６０１ｄは位相補正回路６０１ｅに接続され、位相補正回路６０１ｅは検波回路６０２ｂと、駆動電極１０２ａとに接続されている。そして、差動回路６０２ａは検波回路６０２ｂに接続され、検波回路６０２ｂは平滑回路６０２ｃに接続され、平滑回路６０２ｃは増幅回路６０２ｄに接続されている。
【００６２】
このように構成された本発明の振動ジャイロ６０において、第一のチャージアンプ６０１ａは第一の検出電極１０１ａの発生電荷を電圧に変換して加算回路６０１ｃと差動回路６０２ａとに出力し、第二のチャージアンプ６０１ｂは第二の検出電極１０１ｂの発生電荷を電圧に変換して加算回路６０１ｃと差動回路６０２ａとに出力する。加算回路６０１ｃは、入力された信号を加算してＡＧＣ回路６０１ｄに出力し、ＡＧＣ回路６０１ｄは、入力された信号の振幅が一定となるように増幅して、位相補正回路６０１ｅに出力し、位相補正回路６０１ｅは入力された信号の位相を補正して駆動電極１０２ａに駆動信号を印可する。
【００６３】
一方、差動回路６０２ａは、入力された信号を減算して検波回路６０２ｂに出力し、検波回路６０２ｂは差動回路６０２ａから入力された信号を位相補正回路６０１ｅから入力された信号により検波して平滑回路６０２ｃに出力し、平滑回路６０２ｃは入力された信号を平滑して増幅回路６０２ｄに出力し、増幅回路６０２ｄは入力された信号を直流増幅して外部に出力する。
【００６４】
このような構成の振動ジャイロ６０は、駆動電極１０２ａに駆動信号を印可することにより、振動子１００が厚み方向に、最低次のモードの節がノード点Ｎ１、Ｎ２となる長手方向両端自由たわみ振動をする。そして、振動子１００に、長手方向を軸とする角速度が与えられた場合には、コリオリ力により幅方向に屈曲変位が発生するため、第一の検出電極１０１ａ及び第二の検出電極１０１ｂの信号の差から角速度を検出することができる。また、第一の検出電極１０１ａ及び第二の検出電極１０１ｂの信号の和から、コリオリ力の影響を受けない、振動子１００の厚み方向の屈曲変位に相当する信号を検出できる。
【００６５】
このように、本発明の振動ジャイロ６０は、角速度の検知に必要な発振回路６０１と検出回路６０２とを内部に備えているため、一体化された振動ジャイロユニットを構成することができる。
【００６６】
次に、図８に本発明の振動ジャイロの更に別の実施例を示す。図８において、図７に示した振動ジャイロ６０と同一又は同等の部分には同じ記号を付し、説明を省略する。
【００６７】
図８において、本発明の振動ジャイロ６１は、図７に示した振動ジャイロ６０の発振回路６０１、検出回路６０２に代えて、発振回路６１１、検出回路６１２を有する。発振回路６１１、検出回路６１２は、図８に示した第一のチャージアンプ６０１ａ、第二のチャージアンプ６０１ｂに代えて、抵抗６１１ａ、６１１ｂと第一のバッファ回路６１１ｃと第二のバッファ回路６１１ｄとを有する点のみが、発振回路６０１、検出回路６０２と異なる。
【００６８】
このように、振動ジャイロは６１は、第一の検出電極１０１ａに抵抗６１１ａと第一のバッファ回路６１１ｃとが接続され、第二の検出電極１０１ｂに抵抗６１１ｂと第二のバッファ回路６１１ｄとが接続されている。そして、第一のバッファ回路６１１ｃ、第二のバッファ回路６１１ｄは、加算回路６０１ｃと差動回路６０２ａとに接続されている。ここで、第一のバッファ回路６１１ｃは第一の検出電極１０１ａの電圧を加算回路６０１ｃと差動回路６０２ａとに出力するためのものであり、第二のバッファ回路６１１ｄは第二の検出電極１０１ｂの電圧を加算回路６０１ｃと差動回路６０２ａとに出力するためのものであり、抵抗６１１ａ、６１１ｂは、第一の検出電極１０１ａ、第二の検出電極１０１ｂのインピーダンスを調整するためのものである。
【００６９】
このような構成を有する本発明の振動ジャイロ６１も、図７に示した振動ジャイロは６０と同様の効果を奏する。
【００７０】
次に、図９に本発明の振動ジャイロを用いた電子装置の一実施例を示す。図９は本発明の電子装置であるビデオカメラに用いられる手ぶれ防止回路の一実施例を示すブロック図である。手ぶれ防止回路７０は、本発明の振動ジャイロ１０と積分回路７０１とサーボ回路７０２と電流ドライバ７０３とアクチュエータ７０４と位置検出センサ７０５とを有する。手ぶれ防止回路７０は、振動ジャイロ１０と、積分回路７０１と、サーボ回路７０２と、電流ドライバ７０３と、アクチュエータ７０４とが直列に接続され、アクチュエータ７０４の出力が位置検出センサ７０５を介してサーボ回路７０２に帰還されている。
【００７１】
このように構成された手ぶれ防止回路７０においては、ビデオカメラに与えられた手ぶれのうち、角速度信号のみが振動ジャイロ１０から積分回路７０１に入力され、積分回路７０１は角速度信号を積分してビデオカメラの振れ角に変換してサーボ回路７０２に出力し、サーボ回路７０２は、積分回路７０１と位置検出センサ７０５とから入力された振れ角の信号を用いて現在値と目標値との差を演算して電流ドライバ７０３に出力し、電流ドライバ７０３は入力された信号に応じた電流をアクチュエータ７０４に出力し、アクチュエータ７０４はビデオカメラの光学系を機械的に駆動する。そして、位置検出センサ７０５は光学系が駆動した振れ角をサーボ回路７０２に出力する。
【００７２】
このような構成を有する手ぶれ防止回路７０を有するビデオカメラは、角速度を正確に検出できる振動ジャイロ１０を用いているので、ビデオカメラに与えられる手ぶれの影響を的確に除去できる。
【００７３】
以上、ビデオカメラを用いて本発明の電子装置を説明したが、本発明の電子装置は、このような構成のビデオカメラに限られるものではないことは言うまでもない。
【００７４】
【発明の効果】
本発明の振動ジャイロは、振動子をノード点Ｎ１、Ｎ２の上下からサンドイッチ状に支持することにより、振動子の振動が支持部材から漏れにくく、かつ、過大な衝撃が加えられた場合でも振動子が支持部材から外れるという具合を生じにくい。
【００７５】
また、本発明の振動ジャイロは、第二の部分が振動子に近接するように設けられているため、過大な衝撃が加えられた場合でも、支持部材が塑性変形しにくい。
【００７６】
また、本発明の振動ジャイロは、枠体を有していないため部品点数の削減を図ることができる。
【００７７】
また、本発明の振動ジャイロは、第二の部分に設けられた屈折部の長さを調節することにより支持部材の剛性を調整することができるため、振動子の上面に設けられた支持部材の剛性と、振動子の下面に設けられた支持部材の剛性とを等しくすることができ、振動子が自由に振動でき、角速度を正確に検出できる。
【００７８】
また、本発明の振動ジャイロは、上蓋と下蓋と枠体とを用いずに、振動子を基板に固定し一体化することができる。したがって、上蓋と下蓋と枠体とを有しない分だけ、振動ジャイロ全体として体積を小さくし、低背化を実現し、部品点数を削減することができる。
【００７９】
また、本発明の振動ジャイロは、基板の裏面が電子部品と電気的に接続していないため、ケースを基板に固定し、基板の端部にスルーホールを設けることにより、表面実装部品として用いることができる。
【００８０】
また、本発明の振動ジャイロは、金属からなるケースを有するため、体積を小さくすることができると同時に、外部の電磁波から電子部品を保護することができる。
【００８１】
また、本発明の振動ジャイロは、枠体を有していない分だけ体積が小さくなるため、基板上の部品搭載面積及びランド面積を大きくすることができる。
【００８２】
また、本発明の電子装置は、振動ジャイロの部品点数の削減と小型化とにより、低コスト化と小型化とを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の振動ジャイロの一実施例を示す斜視図である。
【図２】図１の振動ジャイロの平面図及び正面図及び底面図である。
【図３】図１の振動ジャイロの支持部材の別の実施例を示す斜視図である。
【図４】本発明の振動ジャイロの別の実施例を示す平面図及び正面図及び底面図である。
【図５】図４の振動ジャイロの支持部材の別の実施例を示す斜視図である。
【図６】本発明の振動ジャイロの更に別の実施例を示す斜視図である。
【図７】図６の振動ジャイロの実施例を示すブロック図である。
【図８】本発明の振動ジャイロの更に別の実施例を示すブロック図である。
【図９】本発明の電子装置に用いられる手ぶれ防止回路の一実施例を示すブロック図である。
【図１０】従来の振動ジャイロを示す破砕斜視図である。
【図１１】従来の別の振動ジャイロを示す破砕分解斜視図である。
【符号の説明】
１０、１１、６０、６１…振動ジャイロ
１００…振動子
７０…手ぶれ防止回路
Ｎ１、Ｎ２…ノード点
１０１…第一の圧電体
１０２…第二の圧電体
１０３…中間電極
１０４、１０５、１０６、１０７、１１４、１１５、１２４、１３５、１３６…支持部材
１０１ａ…第一の検出電極
１０１ｂ…第二の検出電極
１０２ａ…駆動電極
２０…基板
３０…電子部品
４０…ケース
【図１】
0003674440.tif 000002
【図２】
0003674440.tif 000003
【図３】
0003674440.tif 000004
【図４】
0003674440.tif 000005
【図５】
0003674440.tif 000006
【図６】
0003674440.tif 000007
【図７】
0003674440.tif 000008
【図８】
0003674440.tif 000009
【図９】
0003674440.tif 000010
【図１０】
0003674440.tif 000011
【図１１】
0003674440.tif 000012