(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ同一の長さでかつ同じ形状を有する２個の音片振動子を有する複合振動子であって、
前記音片振動子には、その音片振動子を励振させるための信号が印加される電極と、励振に直交する方向の屈曲の信号が出力される電極とが形成され、
互いに隣接した前記音片振動子は、それぞれ両端自由屈曲振動を行い、かつ、互いに逆方向に励振され、
２個の前記音片振動子は、その長手方向に直交する方向に整列され、２個の前記音片振動子の主面部におけるノード点同士が同一平面上に配置されてなり、
２つの前記音片振動子の主面部には、第１の支持部材が一方の音片振動子における前記主面部の第１のノード点と他方の音片振動子における第１のノード点とを同一平面上にて接続するように配置され、第２の支持部材が一方の音片振動子における前記主面部の第２のノード点と他方の音片振動子における第２のノード点とを同一平面上にて接続するように配置されことによって、前記２つの音片振動子が互いに結合されていることを特徴とする、複合振動子。
【請求項２】
２個の前記音片振動子は、励振方向の共振周波数と、励振方向に直交する共振周波数とが一致することを特徴とする、請求項１に記載の複合振動子。
【請求項３】
請求項１に記載の複合振動子を駆動させるための駆動手段と、前記複合振動子から角速度を検出する検出手段とを有することを特徴とする、振動ジャイロ。
【請求項４】
複合振動子の製造方法において、
親基板の他方主面に補助基板を接合する第一工程と、
前記親基板の一方主面側から前記親基板を完全に切断するとともに前記補助基板の一部を切断せずに残し、前記補助基板によって相互の位置を保持しつつ幅方向に整列された複数の音片振動子を形成する第二工程と、
複数の前記音片振動子の一方主面に、支持部材を接合する第三工程と、
複数の前記音片振動子の他方主面から前記補助基板を分離する第四工程とが施されることを特徴とする、複合振動子の製造方法。
【請求項５】
前記親基板は、両主面に電極が形成されていることを特徴とする、請求項４に記載された複合振動子の製造方法。
【請求項６】
前記親基板は、互いに逆向きの厚み方向に分極された二つの圧電体基板が接合されてなることを特徴とする、請求項４又は５のいずれかに記載された複合振動子の製造方法。
【請求項７】
前記親基板は、厚み方向に分極された圧電体基板に導電体基板が接合されてなることを特徴とする、請求項６に記載された複合振動子の製造方法。
【請求項８】
前記第二工程において、前記音片振動子の一方主面に、その長手方向又は幅方向に沿った溝を形成することを特徴とする、請求項４乃至７のいずれかに記載された複合振動子の製造方法。
【請求項９】
前記第三工程において、前記支持部材を前記音片振動子の両端自由屈曲振動のノード近傍に接合することを特徴とする、請求項４乃至８のいずれかに記載された複合振動子の製造方法。
【請求項１０】
前記第一工程乃至前記第四工程が施された後、
前記音片複合振動子の他方主面のノードに支持部材を接合する第五工程が施されることを特徴とする、請求項４乃至９のいずれかに記載された複合振動子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複合振動子及びそれを用いた振動ジャイロ及びそれを用いた電子装置、及び複合振動子の製造方法、例えば、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、ポインテイングデバイスなどに用いられる複合振動子及びそれを用いた振動ジャイロ及びそれを用いた電子装置、及び複合振動子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２２に従来の振動ジャイロの斜視図を示す。図２２において、振動ジャイロ６０は、音片振動子６００と、枠体６１０とを有する。音片振動子６００は、一方主面にそれぞれ等しい面積を有する第一の電極１０４ａと、第二の電極１０４ｂと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１０１と、一方主面に第三の電極１０５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１０２と、導電性を有する支持部材１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄとを有している。第一の電極１０４ａ、第二の電極１０４ｂは、音片振動子６００の長手方向に沿った電極であり、幅方向に所定の間隔をあけて配置されている。第一の圧電体１０１の他方主面と第二の圧電体１０２の他方主面とは、中間電極１０３を介して貼り合わされており、その厚み方向の長さＬ１と幅方向の長さＬ２との比Ｌ１／Ｌ２が約１にされている。そして、音片振動子６００は、厚み方向両端自由屈曲振動のノードＮ１、Ｎ２となる位置（軸）を音片振動子６００の主面に垂直に投影した位置（ノードＮ１、Ｎ２の近傍）において、支持部材１０６ａが第一の電極１０４ａに接合され、支持部材１０６ｂが第二の電極１０４ｂに接合され、支持部材１０６ｃ、１０６ｄが第三の電極１０５に接合される。枠体６１０は、樹脂材料からなり、十分に大きな質量を有する。そして、支持部材１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄの端部は、枠体６１０に固定される。
【０００３】
このように構成された振動ジャイロ６０は、支持部材１０６ｃ、１０６ｄを介して第三の電極１０５に励振信号が印加されると、振動ジャイロ６０の厚み方向に両端自由屈曲振動をする。このときの振動のノードは、振動ジャイロ６０の幅方向に向かう軸であるＮ１、Ｎ２となる。そして、振動ジャイロ６０は、音片振動子６００の長手方向を回転の軸とする角速度が与えられた場合には、励振に直交する方向である幅方向に両端自由屈曲振動をする。このときの振動のノードは、振動ジャイロ６０の幅方向の略中央で厚み方向に向かう軸であるＮ３、Ｎ４となる。幅方向の屈曲の信号は、第一の電極１０４ａ、第二の電極１０４ｂから出力される。
【０００４】
振動ジャイロ６０において、音片振動子６００が厚み方向及び幅方向に振動すると、その重心が移動する。そして、音片振動子６００の振動の一部は、支持部材１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄを通して外部の枠体６１０に漏れる。枠体６１０は、音片振動子６００から漏れた振動を吸収する。
【０００５】
なお、従来の振動ジャイロについては、例えば、特開平７−３３２９８８号公報に開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、振動ジャイロは、小型化が求められる。特に、音片振動子の長手方向の長さは、幅方向や厚み方向に比べて長いため、その長さを短くすることが求められる。しかし、振動ジャイロの感度は、（与えられた角速度）と（振動子の振動速度）と（振動子の質量）に比例するため、音片振動子の長さを短くすると音片振動子の質量が減少し、振動ジャイロの感度が低下するという問題がある。
【０００７】
また、音片振動子の振動が外部に漏れると、振動子の振幅が減衰し、振動ジャイロの感度が低下するという問題がある。
【０００８】
また、振動ジャイロの感度が低下すると、信号に対するノイズの割合が大きくなるという問題や、支持部材や加速度の検出に用いる回路の温度特性の影響が相対的に大きくなるため、角速度の検出値が変動しやすくなるという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、小型化した場合であっても、感度が低下しない複合振動子を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、複合振動子を容易に製造する製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、小型化した場合であっても、感度が低下しない振動ジャイロを提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、正確な角速度を検出できる振動ジャイロを用いることにより、角速度に対して精密な制御ができる電子装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の複合振動子は、それぞれ同一の長さでかつ同じ形状を有する２個の音片振動子を有する複合振動子であって、前記音片振動子には、その音片振動子を励振させるための信号が印加される電極と、励振に直交する方向の屈曲の信号が出力される電極とが形成され、互いに隣接した前記音片振動子は、それぞれ両端自由屈曲振動を行い、かつ、互いに逆方向に励振され、２個の前記音片振動子は、その長手方向に直交する方向に整列され、２個の前記音片振動子の主面部におけるノード点同士が同一平面上に配置されてなり、２つの前記音片振動子の主面部には、第１の支持部材が一方の音片振動子における前記主面部の第１のノード点と他方の音片振動子における第１のノード点とを同一平面上にて接続するように配置され、第２の支持部材が一方の音片振動子における前記主面部の第２のノード点と他方の音片振動子における第２のノード点とを同一平面上にて接続するように配置されことによって、前記２つの音片振動子が互いに結合されていることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の複合振動子は、２個の前記音片振動子は、励振方向の共振周波数と、励振方向に直交する共振周波数とが一致することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の振動ジャイロは、前記複合振動子を駆動させるための駆動手段と、前記複合振動子から角速度を検出する検出手段とを有することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の複合振動子の製造方法は、親基板の他方主面に補助基板を接合する第一工程と、前記親基板の一方主面側から前記親基板を完全に切断するとともに前記補助基板の一部を切断せずに残し、前記補助基板によって相互の位置を保持しつつ幅方向に整列された複数の音片振動子を形成する第二工程と、複数の前記音片振動子の一方主面に、支持部材を接合する第三工程と、複数の前記音片振動子の他方主面から前記補助基板を分離する第四工程とが施されることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の複合振動子の製造方法は、親基板の他方主面に補助基板を接合する第一工程と、前記親基板の一方主面側から前記親基板を完全に切断するとともに、前記補助基板によって幅方向に整列された複数の音片振動子を形成すると共に、前記補助基板の一部を切断せずに残し、その幅方向に隣接した複数の前記音片振動子の相互の位置を保持する第二工程と、複数の前記音片振動子の一方主面に、支持部材を接合する第三工程と、複数の前記音片振動子の他方主面から前記補助基板を分離する第四工程とが施されることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の複合振動子の製造方法は、前記親基板の両主面に電極が形成されていることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の複合振動子の製造方法は、前記親基板が、互いに逆向きの厚み方向に分極された二つの圧電体基板が接合されてなることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の複合振動子の製造方法は、前記親基板が、厚み方向に分極された圧電体基板に導電体基板が接合されてなることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の複合振動子の製造方法は、前記第二工程において、前記音片振動子の一方主面に、その長手方向又は幅方向に沿った溝を形成することを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の複合振動子の製造方法は、前記第三工程において、前記支持部材を前記音片振動子の両端自由屈曲振動のノード近傍に接合することを特徴とする。
【００２８】
また、本発明の複合振動子の製造方法は、前記第一工程乃至前記第四工程が施された後、前記音片複合振動子の他方主面のノードに支持部材を接合する第五工程が施されることを特徴とする。
【００２９】
このように本発明の複合振動子においては、複数個の音片振動子が互いに結合されているため、その質量が増加する。したがって、長手方向の長さが短くなっても、質量が増加した分だけ角速度の検出感度が向上する。
【００３０】
また、本発明の複合振動子においては、音片振動子が互いに逆方向に励振され、逆方向に屈曲するため、音片振動子の振動が閉じ込められ、振動が外部に漏れにくい。したがって、音片振動子の振動漏れによる損失が少なくなるため、角速度の検出感度が向上する。
【００３１】
また、本発明の振動ジャイロにおいては、検出感度のよい複合振動子を用いているため角速度の検出感度が向上する。
【００３２】
また、本発明の振動ジャイロにおいては、小型の複合振動子を用いているため振動ジャイロの小型化を図ることができる。
【００３３】
また、本発明の複合振動子の製造方法においては、第一工程において、親基板が補助基板に接合され、その接合状態を維持したまま、後の第二乃至三工程が施される。そのため、複数の音片振動子が位置ずれを生じることがなく、それぞれ同一の形状を有する音片振動子からなる複合振動子が容易に製造される。
【００３４】
そして、本発明の電子装置においては、感度よく、正確な角速度の検知ができる振動ジャイロを用いているため、精密な制御機構を構成することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
図１乃至４に本発明の複合振動子の一実施例を示す。図１はその斜視図、図２はその平面図、図３はその底面図、図４はその左側面図である。図１乃至４において、図２２に示した音片振動ジャイロ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。
【００３６】
図１乃至４において、本発明の複合振動子１０は、振動ジャイロに用いられる振動子であり、それぞれ同一の長さと断面積とを有する二つの音片振動子１００、２００と、音片振動子１００、２００を支持する支持部材１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄとを有する。音片振動子１００、２００は、図２２に示した音片振動子６００と同様の材質を有し、図４の矢印で示したようにそれぞれ同じ向きに分極されているが、その厚み方向の長さＬ１と幅方向の長さＬ２との比Ｌ１／Ｌ２が約０．８にされている点のみが音片振動子６００と異なる。音片振動子１００、２００は、その長手方向に直交する方向に整列され、それぞれの厚み方向両端自由屈曲振動のノードＮ１、Ｎ２となる位置（軸）を音片振動子１００、２００の主面に垂直に投影した位置の近傍において、支持部材１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄを介して互いに結合されている。
【００３７】
ここで、まず初めに、図５、図６を用いて本発明の複合振動子の製造方法の説明をする。本発明の複合振動子の製造方法においては、以下の第一工程乃至第五工程を施す。
【００３８】
図５（ａ）に示すように、まず、厚み方向に分極された第一の圧電体基板３１０と、第一の圧電体基板３１０とは逆向きに厚み方向に分極された第二の圧電体基板３２０とを電極３３０を介して接合して構成した親基板３００を用意する。親基板３００の一方主面には電極３１１が形成され、他方主面には電極３２１が形成されている。
【００３９】
本発明の複合振動子の製造方法の第一工程においては、図５（ｂ）に示すように、前記親基板３００の他方主面に樹脂からなる補助基板４００を接着剤で接合する。
【００４０】
第二工程においては、図５（ｃ）に示すように、親基板３００の一方主面側からダイサ等を用いて親基板３００を完全に切断し、幅方向に整列された音片振動子１００、２００を形成すると共に、補助基板４００の一部を切断せずに残す。これにより補助基板４００を介して幅方向に隣接された音片振動子１００、２００の相互の位置が保持される。そして、更に、音片振動子１００、２００の一方主面には、その長手方向に沿った深溝１０７、及び、幅方向に沿った浅溝１０８が形成されることによって、第一の電極１０４ａ、２０４ａ、第二の電極１０４ｂ、２０４ｂが形成される。ここで、深溝１０７は、第一の圧電体基板３１０の一部まで掘込んだ溝であり、浅溝１０８は、電極３１１だけを切断するための溝であり、例えばレーザ等により切断される。
【００４１】
第三工程においては、図６（ａ）に示すように、音片振動子１００、２００の一方主面に支持部材１０６ａ、１０６ｂを接合する。
【００４２】
第四工程においては、音片振動子１００、２００及び補助基板４００を剥離剤に浸し、図６（ｂ）に示すように、音片振動子１００、２００の他方主面から補助基板４００を分離する。そして、音片振動子１００、２００の電極３１１に幅方向に沿った浅溝１０８（図示せず）が形成され、第三の電極１０５、２０５（図示せず）が形成される。
【００４３】
第五工程においては、図６（ｃ）に示すように、音片振動子１００、２００に支持部材１０６ｃ、１０６ｄを接合する。
【００４４】
このように本発明の複合振動子の製造方法においては、第一工程において、親基板３００を補助基板４００に接合し、その接合状態を維持したまま、後の第二乃至三工程を施す。そのため、それぞれ同一の形状を有する音片振動子１００、２００に、相互の位置ずれを生じることなく支持部材１０６ａ、１０６ｂを設けることができる。
【００４５】
さらに、第五工程において、音片振動子１００、２００に支持部材１０６ａ、１０６ｂを接合した状態で、支持部材１０６ｃ、１０６ｄを接合する。そのため、音片振動子１００、２００が位置ずれを生じることがなく、複合振動子１０を容易に製造することができる。
【００４６】
なお、図７に示すように、本発明の複合振動子の製造方法の第二工程においては、親基板３００と補助基板４００の一部を接合した状態で、二つ以上の音片振動子１００、２００に分割してもよい。また、本発明の複合振動子の製造方法に用いられる親基板は、幅方向に分極された圧電体基板が接合されたものや、圧電体基板に導電体基板が接合されたものであってもよい。
【００４７】
次に、図８、９を用いて本発明の複合振動子１０の動作を説明する。ここで、図８は、複合振動子１０の振動の状態を示す平面図であり、図９は、複合振動子１０の振動の状態を示す正面図である。
【００４８】
図８、９に示した複合振動子１０においては、支持部材１０６ａに接続された第一の電極１０４ａ、第二の電極２０４ｂと、支持部材１０６ｂに接続された第一の電極２０４ａ、第二の電極１０４ｂとの間に励振信号が印加される。そして、音片振動子１００、２００は、互いに逆方向に励振され、複合振動子１０の幅方向に関して対称であり、ノードが音片振動子１００、２００の幅方向の略中央で厚み方向に向かう軸であるＮ３、Ｎ４となる幅方向の両端自由屈曲振動をする。以下、このような幅方向の屈曲振動のモードをＡモードと呼ぶ。
【００４９】
そして、複合振動子１０の長手方向を回転の軸とする角速度が与えられた場合には、音片振動子１００、２００は、互いに逆方向の屈曲、すなわち、複合振動子１０の厚み方向に関して互いに逆方向であり、ノードがＮ１、Ｎ２である厚み方向の両端自由屈曲振動をする。以下、このような厚み方向の屈曲振動のモードをＢモードと呼ぶ。厚み方向の屈曲振動に対応する信号は、第三の電極１０５、２０５から支持部材１０６ｃ、１０６ｄを介して出力される。
【００５０】
このような構成を有する本発明の複合振動子１０においては、２個の音片振動子１００、２００が互いに結合されているため、その質量が増加する。したがって、長手方向の長さが短くなっても、質量が増加した分だけ角速度の検出感度が向上し、音片振動子１００、２００の長手方向の長さを１／２にしても原理的には検出感度が落ちないことになる。
【００５１】
また、本発明の複合振動子１０においては、音片振動子１００、２００をそのノード以外で支持した場合とは異なり、音片振動子１００、２００がそのノードＮ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４又はその近傍で支持されているため、音片振動子１００、２００の両端自由屈曲振動が妨げられることがなく、角速度の検出感度が低下しにくい。
【００５２】
また、本発明の複合振動子１０においては、音片振動子１００、２００が互いに逆方向に励振され、逆方向に屈曲するため、音片振動子１００、２００の振動のエネルギーが閉じ込められ、振動が外部に漏れにくい。すなわち、複合振動子１０は、音片振動子１００、２００が相反する方向に振動するため、複合振動子１０の重心が常に音片振動子１００と２００との間に保持され、移動しないため、音片振動子１００、２００の振動が外部に漏れにくい。したがって、音片振動子１００と２００の振動漏れによる損失が少なくなるため、角速度の検出感度が向上する。特に、幅方向の振動は、励振振動であり振幅が大きいので、振動漏れが減少すると、角速度の検出感度が著しく向上する。
【００５３】
次に、図１０に複合振動子の振動の有限要素法による解析結果を示し、複合振動子の共振周波数について、更に詳しく説明する。複合振動子のＡモードの励振の状態の有限要素法による解析結果を図１０（ａ）に示し、複合振動子のＢモードの屈曲の状態の有限要素法による解析結果を図１０（ｂ）に示す。図１０に示した複合振動子は、長手方向に関して片側半分を示したものであり、厚み方向の長さＬ１と幅方向の長さＬ２との比が約１にされている点のみが、本発明の複合振動子１０と異なる。
【００５４】
図１０において、Ａモードで励振させたときの幅方向の屈曲振動の共振周波数が２２．７３ｋＨｚ、Ｂモードで屈曲するときの厚み方向の屈曲振動の共振周波数が２８．０５ｋＨｚとなり、厚み方向の共振周波数が、幅方向の共振周波数よりも高くなる。このように、厚み方向の共振周波数と幅方向の共振周波数とが一致しない場合には、振動の効率が悪くなり、角速度の検出感度が低下する。
【００５５】
そこで、本発明の複合振動子１０においては、厚み方向の長さを短くすることにより、厚み方向の屈曲振動の共振周波数のみを小さくしている。すなわち、本発明の複合振動子１０は、厚み方向の長さＬ１と幅方向の長さＬ２との比Ｌ１／Ｌ２が２２．７３ｋＨｚ／２８．０５ｋＨｚ≒０．８にされ、厚み方向の共振周波数が、幅方向の共振周波数と同じ値の２２．７３ｋＨｚとなっている。このように、本発明の複合振動子１０においては、厚み方向の共振周波数と幅方向の共振周波数とが一致し、振動の効率がよくなり、角速度の検出感度が向上する。
【００５６】
次に、図１１に、本発明の複合振動子１０を用いた振動ジャイロ２０の一実施例の回路ブロック図を示す。なお、以下の図１１、図１３、図１５乃至図１７において、支持部材の図示は省略する。
【００５７】
図１１において、本発明の振動ジャイロ２０は、図１に示した複合振動子１０と、駆動手段である発振回路６１０と、検出手段である検出回路６２０とを有する。発振回路６１０は、ＡＧＣ回路６１１と、ＡＧＣ回路６１１に接続された位相補正回路６１２とを有する。検出回路６２０は、第一の検出回路６２１と、第二の検出回路６２２と、第一の検出回路６２１及び第二の検出回路６２２に接続された差動回路６２３と、差動回路６２３及び位相補正回路６１２に接続された検波回路６２４と、検波回路６２４に接続された平滑回路６２５と、平滑回路６２５に接続された増幅回路６２６とを有する。
【００５８】
そして、振動ジャイロ２０の複合振動子１０は、第一の電極２０４ａと第二の電極１０４ｂが支持部材１０６ｂ（図示せず）を介してＡＧＣ回路６１１に接続され、第三の電極１０５が支持部材１０６ｃ（図示せず）を介して第一の検出回路６２１に接続され、第三の電極２０５が支持部材１０６ｄ（図示せず）を介して第二の検出回路６２２に接続されている。また、位相補正回路６１２の出力は、支持部材１０６ａ（図示せず）を介して第一の電極１０４ａと第二の電極２０４ｂに接続されている。
【００５９】
このように構成された本発明の振動ジャイロ２０において、ＡＧＣ回路６１１は、第二の電極１０４ｂ、第一の電極２０４ａから入力された信号の振幅を一定にして位相補正回路６１２に出力し、位相補正回路６１２は入力された信号の位相を補正して第一の電極１０４ａ、第二の電極２０４ｂに駆動信号を印加する。第一の検出回路６２１、第二の検出回路６２２は、第三の電極１０５、２０５の電圧を差動回路６２３に出力し、差動回路６２３は、入力された信号を減算して検波回路６２４に出力し、検波回路６２４は差動回路６２３から入力された信号を位相補正回路６１２から入力された信号で検波して平滑回路６２５に出力し、平滑回路６２５は入力された信号を平滑して増幅回路６２６に出力し、増幅回路６２６は入力された信号を直流増幅して角速度信号として外部に出力する。
【００６０】
このような構成の本発明の振動ジャイロ２０は、複合振動子１０の質量が増加した分だけ角速度の検出感度が向上する。
【００６１】
また、本発明の振動ジャイロ２０は、小型の複合振動子１０を用いているため振動ジャイロの小型化を図ることができる。
【００６２】
また、本発明の振動ジャイロ２０は、検出感度のよい複合振動子１０を用いているため角速度の検出感度が向上する。
【００６３】
また、本発明の振動ジャイロ２０は、発振回路６１０と検出回路６２０とが直接に接続されておらず、互いに独立しているため、発振回路６１０の利得と検出回路６２０の利得とを独立に設計できる。したがって、発振回路６１０の影響を受けることなく、検出回路６２０の利得を大きくすることができ、高精度な角速度の検出が可能になる。
【００６４】
また、本発明の振動ジャイロ２０は、複合振動子１０の質量が大きくなるため、第三の電極１０５、２０５から出力される信号の感度が高くなる。そのため、小さな増幅率を持つ増幅回路６２６を用いて検出回路６２０を構成することができるため、回路の低コスト化を図ることができる。
【００６５】
ところで、音片振動子１００、２００に深溝１０７を形成する際には、図１２に示したような丸み１０７ａが生じることがある。この丸みは、片面だけに応力が加わり減り方がアンバランスなダイヤモンドホイールで音片振動子１００、２００をダイシングする際に生じやすい。従来の振動ジャイロ６０においては、丸みが生じることにより、第一の電極１０４ａ、２０４ａ又は第二の電極１０４ｂ、２０４ｂの面積が小さくなり、面積が小さくなった電極とそうでない電極との間の容量や圧電性能にアンバランスが生じ、正確な角速度の検出ができなくなるという問題があった。
【００６６】
本発明の振動ジャイロ２０は、音片振動子１００、２００がそれぞれ同じ向きに分極されるとともに、第二の電極１０４ｂと第一の電極２０４ａとが接続され、第一の電極１０４ａと第二の電極２０４ｂとが接続されている。そのため、振動ジャイロ２０は、深溝１０７を形成する際に丸み１０７ａが生じ、第一の電極１０４ａ、２０４ａ又は第二の電極１０４ｂ、２０４ｂの面積が小さくなった場合でも、第一の電極１０４ａ、第二の電極２０４ｂと第一の電極２０４ａ、第二の電極１０４ｂとの間の容量や圧電性能にアンバランスが生じず、正確な角速度の検出ができる。
【００６７】
次に、図１３に本発明の複合振動子を用いた振動ジャイロの別の実施例の回路ブロック図を示す。
【００６８】
図１３において、本発明の振動ジャイロ２０ａは、図１１に示した振動ジャイロ２０の発振回路６１０に替えて発振回路６１０ａを有する。
【００６９】
発振回路６１０ａは、発振回路６１０の構成に加えて第一の検出回路６２１と、第二の検出回路６２２と、加算回路６１３とを有し、加算回路６１３が第一の検出回路６２１と第二の検出回路６２２とに接続されている点のみが発振回路６１０と相違する。
【００７０】
振動ジャイロ２０ａの複合振動子１０は、第一の電極２０４ａ、第二の電極１０４ｂが接地され、第一の電極１０４ａと第二の電極２０４ｂとが位相補正回路６１２に接続され、第三の電極１０５、２０５がそれぞれ第一の検出回路６２１、第二の検出回路６２２に接続されている。そして、振動ジャイロ２０の加算回路６１３は、第一の検出回路６２１、第二の検出回路６２２から出力された信号を加算してＡＧＣ回路６１１に出力する。
【００７１】
このように構成された本発明の振動ジャイロ２０ａにおいて、複合振動子１０はＡモードで励振され、角速度が印加されたときはＢモードで屈曲し、角速度に対応した信号が出力される。なお、実際の振動では、第一の電極２０４ａ、第二の電極１０４ｂが接地されているため、複合振動子１０はＡモードからずれた矢印の方向に励振され、角速度が与えられたときは励振方向と直交する方向に屈曲る。
【００７２】
このように構成された本発明の振動ジャイロ２０ａも、振動ジャイロ２０と同様の作用効果を奏するものである。
【００７３】
次に、図１４に本発明の複合振動子の別の実施例を示す平面図を示し、図１５に、図１４の複合振動子を用いた本発明の振動ジャイロの更に別の実施例の回路ブロック図を示す。
【００７４】
図１４において、本発明の複合振動子１０ａは、支持部材１０６ａに替えて、支持部材１０６ｅ、１０６ｆを有する点のみが複合振動子１０と相違する。支持部材１０６ｅは第一の電極１０４ａに接続され、支持部材１０６ｆは第二の電極２０４ｂに接続されている。そして、支持部材１０６ｅ、１０６ｆは、支持部材１０６ａと同様に音片振動子１００、２００を支持するとともに、リード線の役割を果たす。
【００７５】
そして、図１５において、本発明の振動ジャイロ２０ｂは、図１１に示した振動ジャイロ２０の複合振動子１０に替えて複合振動子１０ａを有する。そして、振動ジャイロ２０ｂの複合振動子１０ａは、第一の電極１０４ａが支持部材１０６ｅ（図示せず）を介してＡＧＣ回路６１１に接続され、第二の電極２０４ｂが支持部材１０６ｆ（図示せず）を介して位相補正回路６１２に接続され、第一の電極２０４ａ及び第二の電極１０４ｂが接地され、第三の電極１０５、２０５が第一の検出回路６２１、第二の検出回路６２２にそれぞれ接続されている。
【００７６】
このように構成された本発明の振動ジャイロ２０ｂにおいて、複合振動子１０はＡモードで励振され、角速度が印加されたときはＢモードで屈曲し、角速度に対応した信号が出力される。
【００７７】
このように構成された本発明の振動ジャイロ２０ｂも、振動ジャイロ２０と同様の作用効果を奏するものである。
【００７８】
次に、図１６に本発明の複合振動子を用いた振動ジャイロの更に別の実施例の回路ブロック図を示す。
【００７９】
図１６において、本発明の振動ジャイロ２０ｃは、図１３に示した振動ジャイロ２０ａの複合振動子１０に替えて複合振動子１０ａを有する。
【００８０】
振動ジャイロ２０ｃの複合振動子１０ａは、第一の電極１０４ａが第二の検出回路６２２に接続され、第二の電極２０４ｂが第一の検出回路６２１に接続され、第一の電極２０４ａ及び第二の電極１０４ｂが位相補正回路６１２に接続され、第三の電極１０５、２０５が接地されている。
【００８１】
このように構成された本発明の振動ジャイロ２０ｃにおいて、複合振動子１０ａはＡモードで励振され、角速度が印加されたときはＢモードで屈曲し、角速度に対応した信号が出力される。
【００８２】
このように構成された本発明の振動ジャイロ２０ｃも、振動ジャイロ２０と同様の作用効果を奏するものである。
【００８３】
なお、本発明の振動ジャイロ２０ｃは、第三の電極１０５、２０５が同じ電位であるため、第三の電極１０５、２０５が設けられた主面に、図３に示した浅溝１０８を設けず、支持部材１０６ｃ，１０６ｄが第三の電極１０５、２０５に接続されるように構成してもよい。
【００８４】
次に、図１７に本発明の複合振動子を用いた振動ジャイロの更に別の実施例の回路ブロック図を示す。
【００８５】
図１７において、本発明の振動ジャイロ２０ｄは、図１１に示した振動ジャイロ２０の複合振動子１０に替えて複合振動子１０ａを有する。
【００８６】
振動ジャイロ２０ｄの複合振動子１０ａは、第一の電極１０４ａが第二の検出回路６２２に接続され、第二の電極２０４ｂが第一の検出回路６２１に接続され、第一の電極２０４ａ及び第二の電極１０４ｂが接地され、第三の電極１０５がＡＧＣ回路６１１に接続され、第三の電極２０５が位相補正回路６１２に接続されている。
【００８７】
このように構成された本発明の振動ジャイロ２０ｄにおいて、複合振動子１０ａはＢモードで励振され、角速度が印加されたときはＡモードで屈曲し、角速度に対応した信号が出力される。
【００８８】
このように構成された本発明の振動ジャイロ２０ｄでも、振動ジャイロ２０と同様の作用効果を奏するものである。
【００８９】
なお、上記各実施例において、第一の検出回路、第二の検出回路は、電流検出回路、電圧検出回路、容量検出回路などでもよく、また、バッファーや非反転増幅器や反転増幅器などでもよい。
【００９０】
次に、図１８に本発明の複合振動子の更に別の実施例の左側面図を示し、図１９、図２０に、複合振動子３０の動作を示す平面図、正面図を示す。
【００９１】
図１８乃至図２０において、本発明の複合振動子３０は、図４に示した複合振動子１０の音片振動子１００、２００に代えて音片振動子１００′、２００′を有する点が複合振動子１０と異なる。また、複合振動子３０は、第一の電極１０４ａ、２０４ａ、第二の電極１０４ｂ、２０４ｂの結線が複合振動子１０と異なる。
【００９２】
本発明の複合振動子３０の音片振動子１００′、２００′は、図１８の矢印で示したようにそれぞれ逆向きに分極されている。そして、第一の電極１０４ａ、２０４ａは支持部材１０６ａに接続され、第二の電極１０４ｂ、２０４ｂは支持部材１０６ｂに接続されている。
【００９３】
このような構成を有する本発明の複合振動子３０は、図１１に示した発振回路６１０により、支持部材１０６ａに接続された第一の電極１０４ａ、２０４ａと支持部材１０６ｂに接続された第二の電極１０４ｂ、２０４ｂとの間に励振信号が印加され、図１９に示したようなＡモードで励振される。
【００９４】
そして、複合振動子３０は、複合振動子３０の長手方向を回転の軸とする角速度が与えられた場合には、図２０に示したようなＢモードで屈曲振動し、その屈曲振動に対応する信号は、第三の電極１０５、２０５から支持部材１０６ｃ、１０６ｄを介して出力される。なお、第三の電極１０５、２０５から出力された信号は、図１１に示した検出回路６２０の差動回路６２３を和動回路に置換えた検出回路（図示せず）を用いて処理される。
【００９５】
このような構成を有する本発明の複合振動子３０は、深溝１０７を形成する際に図１２に示したような丸みが生じた場合には、容量や圧電性能にアンバランスが生じて角速度の検出精度が落ちるが、その他の項目では本発明の複合振動子１０と同様の作用効果を奏する。
【００９６】
なお、上記各実施例においては、音片振動子１００、２００や、１００′、２００′の代わりに一方主面に３つ以上の電極が形成された音片振動子を用いても構成することができ、その場合でも、複合振動子は、複合振動子１０と同様の作用効果を奏することができる。また、本発明の複合振動子は、金属片に圧電体が貼りつけられた音片振動子などを用いても構成することができ、その場合でも、複合振動子は、複合振動子１０と同様の作用効果を奏することができる。
【００９７】
また、上記各実施例においては、本発明の複合振動子は、支持部材１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄを用いて構成されているが、支持部材１０６ａ、１０６ｃの一方、及び、支持部材１０６ｂ、１０６ｄの一方のみを用いて構成しても、複合振動子１０と同様の作用効果を奏することができる。
【００９８】
なお、上記各実施例においては、２つの音片振動子を用いた複合振動子の振動モード、すなわち、Ａモードで励振され、角速度が与えられた場合はＢモードで振動する実施例、及び、Ｂモードで励振され、角速度が与えられた場合はＡモードで振動する実施例を用いて説明したが、本発明を実施するための振動のモードは上記各実施例に限らず、例えば、３つ以上の音片振動子を用いた複合振動子の振動モード等であってもよいものである。
【００９９】
次に、図２１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２１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８０は、本発明の振動ジャイロ２０と積分回路８０１とサーボ回路８０２と電流ドライバ８０３とアクチュエータ８０４と位置検出センサ８０５とを有する。手ぶれ防止回路８０は、振動ジャイロ２０と、積分回路８０１と、サーボ回路８０２と、電流ドライバ８０３と、アクチュエータ８０４とが直列に接続され、アクチュエータ８０４の出力が位置検出センサ８０５を介してサーボ回路８０２に帰還されている。
【０１００】
このように構成された手ぶれ防止回路８０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２０から積分回路８０１に入力され、積分回路８０１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８０２に出力し、サーボ回路８０２は、積分回路８０１と位置検出センサ８０５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８０３に出力し、電流ドライバ８０３は入力された信号に応じた電流をアクチュエータ８０４に出力し、アクチュエータ８０４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８０５は光学系が駆動した振れ角をサーボ回路８０２に出力する。
【０１０１】
このような構成を有する本発明の電子装置であるビデオカメラは、感度よく、正確な角速度の検知ができる振動ジャイロを用いているため、手ぶれの影響を的確に除去できる。
【０１０２】
以上、本発明の電子装置の実施例をビデオカメラを用いて説明したが、本発明の電子装置は実施例に示した構成のビデオカメラに限られるものではない。
【０１０３】
【発明の効果】
本発明の複合振動子は、複数個の音片振動子が互いに結合されているため、音片振動子の長手方向の長さが短くなっても、質量が増加した分だけ角速度の検出感度が向上する。
【０１０４】
また、本発明の複合振動子は、音片振動子が互いに逆方向に励振され、逆方向に屈曲するため、音片振動子の振動が閉じ込められ、振動が外部に漏れにくい。したがって、音片振動子の振動漏れによる損失が少なくなるため、角速度の検出感度が向上する。
【０１０５】
また、本発明の振動ジャイロは、検出感度のよい複合振動子を用いているため角速度の検出感度が向上する。
【０１０６】
また、本発明の振動ジャイロは、小型の複合振動子を用いているため振動ジャイロの小型化を図ることができる。
【０１０７】
また、本発明の複合振動子の製造方法は、第一工程において、親基板を補助基板に接合し、その接合状態を維持したまま、後の第二乃至四工程を施すため、音片振動子が位置ずれを生じることがなく、それぞれ同一の形状を有する音片振動子からなる複合振動子を容易に製造することができる。
【０１０８】
そして、本発明の電子装置は、感度よく、正確な角速度の検知ができる振動ジャイロを用いているため、精密な制御機構を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の複合振動子の一実施例を示す斜視図である。
【図２】図１の複合振動子の平面図である。
【図３】図１の複合振動子の底面図である。
【図４】図１の複合振動子の左側面図である。
【図５】図１の複合振動子の製造方法の前半部分を説明する斜視図である。
【図６】図１の複合振動子の製造方法の後半部分を説明する斜視図である。
【図７】図１の複合振動子の製造方法の第二工程を更に詳しく説明する斜視図である。
【図８】図１の複合振動子の振動の状態を示す平面図である。
【図９】図１の複合振動子の振動の状態を示す正面図である。
【図１０】図１の複合振動子の振動の有限要素法による解析結果を示す図である。
【図１１】本発明の振動ジャイロの一実施例の回路ブロック図である。
【図１２】ダイシング時に生じる丸みを説明する図である。
【図１３】本発明の振動ジャイロの別の実施例の回路ブロック図である。
【図１４】本発明の複合振動子の別の実施例を示す平面図である。
【図１５】本発明の振動ジャイロの更に別の実施例の回路ブロック図である。
【図１６】本発明の振動ジャイロの更に別の実施例の回路ブロック図である。
【図１７】本発明の振動ジャイロの更に別の実施例の回路ブロック図である。
【図１８】本発明の複合振動子の別の実施例の左側面図である。
【図１９】複合振動子３０の動作を示す平面図である。
【図２０】複合振動子３０の動作を示す正面図である。
【図２１】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２２】従来の振動ジャイロを示す斜視図である。
【符号の説明】
１０、１０ａ、３０…複合振動子
１００、２００、１００′、２００′…音片振動子
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ…振動ジャイロ
８０…手ぶれ防止回路
１０１…第一の圧電体
１０２…第二の圧電体
１０３…中間電極
１０４ａ、２０４ａ…第一の電極
１０４ｂ、２０４ｂ…第二の電極
１０５、２０５…第三の電極
１０７…深溝
１０８…浅溝
６１０、６１０ａ…発振回路
６２０…検出回路
【図１】
0003656544.tif 000002
【図２】
0003656544.tif 000003
【図３】
0003656544.tif 000004
【図４】
0003656544.tif 000005
【図５】
0003656544.tif 000006
【図６】
0003656544.tif 000007
【図７】
0003656544.tif 000008
【図８】
0003656544.tif 000009
【図９】
0003656544.tif 000010
【図１０】
0003656544.tif 000011
【図１１】
0003656544.tif 000012
【図１２】
0003656544.tif 000013
【図１３】
0003656544.tif 000014
【図１４】
0003656544.tif 000015
【図１５】
0003656544.tif 000016
【図１６】
0003656544.tif 000017
【図１７】
0003656544.tif 000018
【図１８】
0003656544.tif 000019
【図１９】
0003656544.tif 000020
【図２０】
0003656544.tif 000021
【図２１】
0003656544.tif 000022
【図２２】
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