(57)【要約】基台１０と、該基台に支持された振動子１２とを有し、該振動子１２は前記基台１０の実装面１１に対し傾斜している。実装面１１に対する前記振動子１２の傾斜角度は調整可能である。このために、振動子１２を保持する保持部材１８を有する。この保持部材は例えば、弾性変形可能なように形成されている。保持部材は例えば、単一の部材を折り曲げ加工したものである。
2003100350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台と、該基台に支持された振動子とを有し、該振動子は前記基台の実装面に対し傾斜していることを特徴とする角速度センサ。
【請求項２】
前記実装面に対する前記振動子の傾斜角度は調整可能であることを特徴とする請求項１記載の角速度センサ。
【請求項３】
前記角速度センサは傾斜角度が調整可能なように前記振動子を保持する保持部材を有することを特徴とする請求項１記載の角速度センサ。
【請求項４】
前記角速度センサは弾性変形可能な保持部材を有し、該保持部材は前記振動子を保持することを特徴とする請求項１記載の角速度センサ。
【請求項５】
前記保持部材は単一の部材を折り曲げ加工したものであることを特徴とする請求項４記載の角速度センサ。
【請求項６】
前記角速度センサは、前記振動子を固定する振動子支持基板と、回路基板と、前記振動子支持基板及び回路基板を保持するフレームとを有することを特徴とする請求項１記載の角速度センサ。
【請求項７】
前記角速度センサは、前記振動子を固定する振動子支持基板と、回路基板と、前記振動子支持基板及び回路基板を保持するフレームとを有し、該フレームは前記振動子支持基板を挟んで保持することを特徴とする請求項１記載の角速度センサ。
【請求項８】
前記角速度センサは、前記振動子を固定する振動子支持基板と、回路基板と、前記振動子支持基板及び回路基板を保持するフレームとを有し、該フレームは前記実装面に対する角度を調整可能とするために弾性変形可能な部材で形成されていることを特徴とする請求項１記載の角速度センサ。
【請求項９】
前記角速度センサは、前記振動子を固定する振動子支持基板と、回路基板と、前記振動子支持基板及び回路基板を保持するフレームとを有し、該フレームは前記回路基板の複数の側部に係合していることを特徴とする請求項１記載の角速度センサ。
【請求項１０】
前記角速度センサは、前記振動子を固定する振動子支持基板と、回路基板と、前記振動子支持基板及び回路基板を保持するフレームとを有し、前記回路基板は前記フレームの第１の側に位置し、前記振動子及び振動子支持基板は前記フレームの第２の側に位置することを特徴とする請求項１記載の角速度センサ。
【請求項１１】
前記振動子支持基板は凹部を有し、前記フレームは該凹部に嵌り合う保持部材を有していることを特徴とする請求項６から１０のいずれか一項記載の角速度センサ。
【請求項１２】
前記角速度センサは、前記振動子に形成された電極に接続され、かつ前記基台を貫通する外部接続端子を有することを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項記載の角速度センサ。
【請求項１３】
前記角速度センサは、前記振動子に接続される回路が形成された回路基板を有し、該回路基板の面に外部接続用のパッドが形成されていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項記載の角速度センサ。
【請求項１４】
前記角速度センサは、前記回路基板をカバーするように設けられたフレームを有し、前記回路基板に係合する前記フレームの回路基板保持部が前記パッドに接触していることを特徴とする請求項１３記載の角速度センサ。
【請求項１５】
前記角速度センサは、前記振動子を固定する振動子支持基板と、回路基板と、前記振動子支持基板及び回路基板を保持するフレームとを有し、前記振動子支持基板は多層構成であることを特徴とする請求項１記載の角速度センサ。
【請求項１６】
前記振動子は音叉型振動子であることを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項記載の角速度センサ。
【請求項１７】
前記振動子はブロック状の音片振動子であることを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項記載の角速度センサ。
【請求項１８】
前記振動子はブロック状の音片振動子であって、弾性変形可能な複数の保持部材で保持されていることを特徴とする請求項１記載の角速度センサ。
【請求項１９】
基台と、振動子と、前記基台上に前記振動子を保持する保持部材とを有し、該保持部材は弾性変形可能であり、該保持部材を弾性変形させることで前記振動子の検出軸の角度が調整可能であることを特徴とする角速度センサ。
【請求項２０】
前記保持部材は、前記振動子の検出軸が前記基台の実装面に対し傾斜しているように前記振動子を保持することを特徴とする請求項１９記載の角速度センサ。
【請求項２１】
前記保持部材は、前記振動子の検出軸が前記基台の実装面に平行なように前記振動子を保持することを特徴とする請求項１９記載の角速度センサ。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は角速度センサに関し、より詳細には圧電振動子を用いた角速度センサに関する。
背景技術
角速度センサは回転時の角速度を検知するセンサであり、カメラの手ぶれ防止やカーナビゲーションなどの位置検出システム、自動車やロボットの姿勢制御システムなどに利用されている。角速度センサの検出軸が検出基準面に対して傾くことで感度誤差や他軸感度などの問題が発生する。この場合には、正確な角速度を検出することができず、角速度センサを用いた制御システムは角度誤差に起因した様々な問題点を有するようになる。例えば、カーナビゲーションにおいては、通常角速度センサは自動車のダッシュボードに収納される。ダッシュボードに角速度センサを備えた制御システムを取り付けた場合、角速度センサの検出軸が基準面である地面に垂直であれば、精度よく角速度を検知することができる。
ところが、最近の自動車のダッシュボードは地面に対して傾いていることがある。傾斜したダッシュボードに制御システムを取り付けた場合、角速度センサの検出軸が傾き、角速度検出誤差が大きくなり、同時に他軸感度が大きくなってしまう。この様子を図１（Ａ）及び（Ｂ）に示す。図１（Ａ）の横軸はセンサ傾斜角（°）、縦軸は角速度検出誤差（％）である。また図１（Ｂ）の横軸はセンサ傾斜角（°）、縦軸は他軸感度（％）である。またセンサの感度軸を路面に対して垂直にしようとすると装置に新たに傾斜台をつけるかあるいはセンサに傾斜台を取り付けるなども必要になり、より大きなスペースが必要となる。
従って、本発明は上記従来技術の問題点を解決し、傾斜した面に取り付けても角速度の検出基準面に対し検出軸を適切に設定することができ、かつ装置の小型化にも貢献できる角速度センサを提供することを目的とする。
また、本発明の別の目的は、検出軸の方向を容易に調整することができる角速度センサを提供することを目的とする。
発明の開示
上記課題を達成するために、本発明の角速度センサは、基台と、該基台に支持された振動子とを有し、該振動子の検出軸は前記基台の実装面に対し傾斜していることを特徴とする。実装面に対し振動子の検出軸が傾斜しているので、傾斜した取り付け面に角速度センサを取り付けても、検出軸を適切な方向に設定することができ、またセンサの感度軸を構成する最小単位である該振動子の軸を傾けることにより、傾斜によって生じるデッドスペースを最小限にすることができる。上記角速度センサにおいて、前記実装面に対する前記検出軸の傾斜角度は調整可能である。また、上記角速度センサにおいて、前記実装面に対する前記検出軸の傾斜角度が調整可能なように前記振動子を保持する保持部材を有する構成とすることができる。更に、上記角速度センサにおいて、弾性変形可能な保持部材を有し、該保持部材は前記振動子を保持する構成とすることができる。更に、上記角速度センサにおいて、前記保持部材は単一の部材を折り曲げ加工した構成とすることができる。上記角速度センサは、前記振動子を固定する振動子支持基板と、回路基板と、前記振動子支持基板及び回路基板を保持するフレームとを有する構成とすることができる。このとき回路基板と平行な面内で振動子の軸を傾斜させることによりデッドスペースを最小限にすることが出来る。また、前記角速度センサは、前記振動子を固定する振動子支持基板と、回路基板と、前記振動子支持基板及び回路基板を保持するフレームとを有し、該フレームは前記振動子支持基板を挟んで保持する構成とすることもできる。更に、上記角速度センサは、前記振動子を固定する振動子支持基板と、回路基板と、前記振動子支持基板及び回路基板を保持するフレームとを有し、該フレームは前記実装面に対する角度を調整可能とするために弾性変形可能な部材で形成されている構成であってもよい。上記構成において、前記フレームは前記回路基板の複数の側部に係合するようにしてもよい。上記構成において例えば、前記回路基板は前記フレームの第１の側に位置し、前記振動子及び振動子支持基板は前記フレームの第２の側に位置する構成とすることができる。また、上記構成において、前記振動子支持基板は凹部を有し、前記フレームは該凹部に嵌り合う保持部材を有している構成とすることができる。上記角速度センサにおいて、前記振動子に形成された電極に接続され、かつ前記基台を貫通する外部接続端子を有する構成とすることができる。上記角速度センサにおいて、前記角速度センサは前記振動子に接続される回路が形成された回路基板を有し、該回路基板の面に外部接続用のパッドが形成されている。また、上記角速度センサは、前記回路基板をカバーするように設けられたフレームを有し、前記回路基板に係合する前記フレームの回路基板保持部が前記パッドに接触している構成とすることができる。また、上記角速度センサは、前記振動子を固定する振動子支持基板と、回路基板と、前記振動子支持基板及び回路基板を保持するフレームとを有し、前記振動子支持基板は多層構成とすることができる。上記構成において、前記振動子は音叉型振動子又はブロック状の音片振動子であることが好ましい。音片振動子は例えば、弾性変形可能な複数の保持部材で保持されているように構成することができる。
本発明はまた、基台と、振動子と、前記基台上に前記振動子を保持する保持部材とを有し、該保持部材は弾性変形可能であり、該保持部材を弾性変形させることで前記振動子の検出軸の角度が調整可能であることを特徴とする角速度センサである。これにより、容易に検出軸の角度調整が可能となる。この構成において、前記保持部材は前記振動子の検出軸が前記基台の実装面に対し傾斜しているように前記振動子を保持することができる。また、上記構成において、前記保持部材は前記振動子の検出軸が前記基台の実装面に平行なように前記振動子を保持する構成とすることもできる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
（第１実施形態）
図２及び図３はそれぞれ、本発明の第１実施形態に係る角速度センサの斜視図である。図２は振動子の傾斜角が０°の場合、図３は振動子が傾斜している場合を示す。角速度センサは、基台（ステム）１０、振動子１２、振動子支持基板１４、フレーム１６、保持部材１８、回路基板２０及び複数の外部接続端子２１を有する。保持部材１８は弾性変形可能な部材で形成され、これを弾性変形させることで、図３に示すように、振動子１２の角度を任意に調整することができる。図２の構成は、基台１０が基準面となる地面に並行な面に取り付けられたとき、又は、角速度センサを有するシステムが基準面に対し傾斜している面に取り付けられたときに、振動子１２の検出軸が基準面（地面）に垂直となる場合に適している。これに対し、図３では、地面などの基準面に対し傾斜している面に振動子１２又は振動子１２を備えるシステムが取り付けられたときに、振動子１２の検出軸が地面である基準面に垂直になる。つまり、基準面に対し傾斜している面に角速度センサ又はこれを含むシステムを取り付ける場合に適した構成である。角速度センサは、基台１０の実装面１１が振動子１２を有するシステムのマザーボードに略並行となるように取り付けられる。回路基板２０は基台１０又は実装面１１に対し略垂直に設けられている。振動子１２は回路基板２０に並行な面内で傾斜している。振動子１２を取り付ける面に対する振動子１２の傾斜角度は、弾性変形可能な保持部材１８を弾性変形させることで容易に調整することができる。
このように、図２及び図３に示す角速度センサは、取り付けた状態で検出軸が基準面に並行な取り付け面に垂直となる場合は勿論、ダッシュボードのように基準面に対し取り付け面が傾斜している場合であっても、傾斜角度にかかわらず検出軸を基準面に垂直に設定することが容易に行える。予め取り付け時の傾斜角度がわかっている場合には、振動子１２をその角度に予め固定して、保持部材１８を弾性変形しない材料で形成することもできる。以下、第１実施形態に係る角速度センサの各部を詳述する。
図４は振動子１２の斜視図であり、（Ａ）は振動子１２の表面側を示し、（Ｂ）は振動子１２の裏面側を示す。振動子１２は２つのアーム２２、２４とこれらを連結するベース２６を有する音叉型振動子である。振動子１２は圧電材料で形成され、例えばＬｉＮｂＯ３やＬｉＴａＯ３などの圧電単結晶が用いられる。振動子１２の検出軸は２つのアームが延びる方向である。アーム２２と２４にはそれぞれ、検出電極と駆動電極が次の通り形成されている。アーム２２には検出電極３４、３８、３９が形成され、アーム２４には検出電極３２、３６、３７が形成されている。検出電極３８と３９は、アーム２２の上部を一周しているはちまき電極３０で接続されている。検出電極３８は、ベース２６に延びる引き出し電極４１に接続されている。検出電極３４はアーム２２の外側側面に形成され、引き出し電極４２でベース２６上に引き出されている。検出電極３６と３７は、アーム２４の上部を一周しているはちまき電極２８で接続されている。検出電極３６は、ベース２６上に形成された引き出し電極４３に接続されている。検出電極３２はアーム２４の外側側面に形成され、引き出し電極４０でベース２６まで引き出されている。表面に形成された駆動電極４４は２つのアーム２２、２４に形成されたＵ字状のパターンを持つ。駆動電極４４は引き出し電極４８でベース２６の表面に引き出されている。裏面に形成された駆動電極４６は２つのアーム２２、２４に形成されたＵ字状のパターンを持つ。駆動電極４６は引き出し電極５０でベース２６の裏面に引き出されている。
図５は振動子支持基板１４を示す図であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＶＢ−ＶＢ線断面図、（Ｃ）は底面図である。図５（Ｂ）に示すように、振動子支持基板１４は例えばアルミナで形成された基板１４１、１４２、１４３の三層構成である。基板１４１、１４２には凹部５３が形成され、ここに振動子１２のベース２６が嵌り込む。凹部５３の周囲にはパッド５２が図示するように形成され、また底面には電極５４が形成されている。電極５４は内部のビアを介してパッド５２の１つに接続されている。振動子１２が凹部５３に装着されると、引き出し電極５０（図４（Ｂ））が電極５４に接触する。導電性接着剤を凹部５３に塗布して、振動子１２を振動子支持基板１４に固定する。振動子１２の表面に形成された引き出し電極４０、４１、４２、４３、４８は、例えばボンディングワイヤや導電性ペーストを用いて、対応するパッド５２に電気的に接続される。また、振動子１２は別の凹部５６を有する。この凹部５６は凹部５３に対向する位置にあり、振動子支持基板１４の３つの層４１、１４２、１４３を貫通する。凹部５６は保持部材１８に嵌り合い、例えばシリコン系の接着剤で固定される。
図６はフレーム１６及び保持部材１８を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＶＩｃ−ＶＩｃ線断面図である。フレーム１６は例えば、コバール又はリン青銅にニッケルをメッキしたような導電性部材で形成されている。フレーム１６は断面がコの字状であって、側面には回路基板２０と係合する回路基板保持部５８を有している。図２及び図３に示すように、回路基板２０の対向する側面にはコの字状の切り欠き部６０が形成され、切り欠き部６０のコーナ部分に回路基板保持部５８が係合する。つまり、回路基板保持部５８は回路基板２０を側面から挟み込むようにして、回路基板２０を保持する。回路基板保持部５８は、接着剤やはんだなどを用いて回路基板２０に固定される。回路基板保持部５８は回路基板２０の側面に係合する構成であるが、これに代えて回路基板２０内に穴を設け、ここに差し込む構成であってもよい。勿論、その他の手段で回路基板２０を保持するものであってもよい。フレーム１６は断面がコの字状であり、回路基板２０とフレーム１６の内面との間には空隙が形成されている。この空隙により、回路基板２０上に取り付けられた電子部品がフレーム１６に接触してしまうことを防止することができる。また、フレーム１６にはアーチ状の切り欠き部６５が形成されている。振動子支持基板１４と回路基板２０との電気的接続は、この切り欠き部６５を通るワイヤなどの配線手段を用いて形成される。
振動子支持基板１４上には、保持部材１８が形成されている。図６（Ｂ）に示すように、保持部材１８は断面がコの字状の部材である。保持部材１８が形成する間隙６２内に振動子支持基板１４が嵌め込まれる。この場合、パッド５２が形成されている面を内側、つまりこの面がフレーム１６に面するように、振動子支持基板１４が保持部材１８に取り付けられる。保持部材１８は固定部６４を有する。固定部６４は、接着剤を用いてフレーム１６の底部６６に固定されている。フレーム１６の底部６６には、固定部６４に対応する凹部が形成され、固定部６４に係合する。保持部材１８もフレーム１６と同様に、例えばコバール又はリン青銅にニッケルをメッキしたような導電性部材で形成されている。このため、図６（Ａ）の矢印で示すように、保持部材１８は弾性変形可能である。保持部材１８の底面とフレーム１６の上面との間には、僅かな間隙７０が形成されている。この間隙７０は、保持部材１８の弾性変形によりフレーム１６の底部６６に対する角度を容易に調整可能とするために形成されている。保持部材１８を弾性変形させてフレーム１６の底部に対する角度を調整することで、振動子１２の検出軸の傾斜角度を調整することができる。
図７に示すように、フレーム１６と保持部材１８とを単一の部材６８で形成することもできる。図７は、この単一部材６８を展開した状態を示す図である。単一部材６８を図示するように加工し、これを折り曲げる。展開された保持部材１８を（１）で示すように折り曲げて図６（Ｂ）のコの字状とし、次に（２）で示すように固定部６４を中心に折り曲げる。勿論、この場合の固定部６４は単一部材の一部である。
図８は、角速度センサの正面図であり、図２及び図３の状態を併せて図示したものである。参照番号７２は、ＩＣや抵抗、コンデンサなどの電子部品を示している。これらの電子部品７２は回路基板２０上に実装され、回路基板２０に形成された配線パターンで接続されている。なお、回路基板２０上に形成される回路については後述する。図２、３及び８に示すフランジ１３には、図示を省略するキャップが取り付けられる。キャップは振動子１２や回路基板２０などを封止して、角速度センサ内部を保護する。
図９は基台１０を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は側面図である。外部接続端子２１はピン状であって、本実施形態では６本設けられている。これらの外部接続端子２１は基台１０を貫通している。一列配列された４本の外部接続端子２１の上部２１Ａ（図を分かり易くするために、楕円で囲んである）は、後述するようにして、回路基板２０の裏面に形成されたパッドに接触する。外部接続端子２１の下部はマザーボードなどの基板に形成された穴内に挿入され、はんだなどで固定される。残りの２本の外部接続端子２１の上部２２Ｂは回路基板２０上のパッドに接触しないので、４本の外部接続端子２１の上部よりも背が低い。これら２本の外部接続端子２１はダミー端子であってもよく、実際に外部接続端子として用いてもよい。
図１０は、角速度センサの背面図である。回路基板２０の裏面には、パッド７４、７６が形成されている。パッド７４はそれぞれ外部接続端子２１の上部２１Ａに、はんだ付けされている。また、フレーム１６の回路基板保持部５８は内側に折れ曲がっており、パッド７６にはんだ付けされている。４つの外部接続端子２１のうち２つは駆動信号を印加するための信号端子及びグランド端子であり、残りの２つは角速度検出信号を出力するための信号端子及びグランド端子である。パッド７６は回路基板２０に形成された回路のグランド端子である。複数のパッド７６を用いてフレーム１６に電気的に接続されるので、フレーム１６は極めて良好なシールドを形成する。なお、パッド７６は省略可能である。この場合には、シールドは例えば回路基板２０上でグランドとして機能する外部接続端子２１に接続されるので、シールドとして機能する。
図１１（Ａ）は回路基板２０上に形成される回路を示し、同図（Ｂ）は検出電極３２、３４、３６、３７、３８、３９の配線を示す図である。回路基板２０上には駆動信号入力端子７８、駆動回路８０、差動増幅器８２、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）８４、直流増幅器８６及び検出信号出力端子８８が形成されている。駆動信号入力端子７８と検出信号出力端子８８は、図１０に示すパッド７４に相当する。駆動回路８０は、駆動信号入力端子７８を介して外部から駆動信号を受け取り、駆動電極４４、４６に駆動電圧を印加する。駆動電圧が印加された２つのアーム２２、２４は面内振動する。この状態で検出軸を中心とする角速度が印加されると、図１１（Ｂ）の矢印で示す電界がアーム２２、２４内に発生する。差動増幅器８２は検出電極３８、３９、３２の電圧と、検出電極３６、３７、３４の電圧とを差動増幅する。なお、駆動回路８０と差動増幅器８２の動作は同期している。差動増幅器８２の出力電圧はＬＰＦ８４を介して直流増幅器８６で増幅される。直流増幅器８６が出力する直流電圧は、角速度検出信号として検出信号出力端子８８に出力される。
以上説明した第１実施形態の特徴のいくつかを纏めて列挙すると、次の通りである。角速度センサは基台１０と、基台に支持された振動子１２とを有し、振動子１２は基台１０の実装面１１に対し傾斜しているので、角速度センサを取り付ける面が地面などの基準面に対し傾斜していても、検出軸を適切な方向、つまり地面に対し垂直な方向に設定することができる。実装面１１に対する振動子１２の傾斜角度は調整可能なので、角速度センサの任意の取り付け角度に対応することができる。角速度センサは弾性変形可能な保持部材１８を有し、保持部材１８が振動子１２を保持するので、保持部材１８を弾性変形させることで振動子１２の検出軸を所望の向きに設定することができる。保持部材１８は単一の部材を折り曲げ加工したものなので、製造が容易である。角速度センサは、振動子１２を固定する振動子支持基板１４と、回路基板２０と、振動子支持基板１４及び回路基板２０を保持するフレーム１６とを有する簡単な構成であり、検出軸の角度を任意に調整できるものである。フレーム１６は振動子支持基板１４を挟んで保持する構成なので、構成が簡単である。フレーム１６と保持部材１８とが単一の部材から形成されている場合には、フレーム１６は弾性変形可能な部材で形成されている。フレーム１６は回路基板２０の複数の側部に係合しているので、容易に回路基板２０を支持することができる。回路基板２０はフレーム１６の第１の側に位置し、振動子１２及び振動子支持基板１４はフレームの第２の側に位置するので、角速度センサはコンパクトな構造である。振動子支持基板１４は凹部５３を有し、フレーム１６は凹部５３に嵌り合う保持部材を有しているので、組立が簡単でしかも確実に振動子１２を支持することができる。角速度センサは、振動子１２に形成された電極（駆動及び検出電極など）に接続され、かつ基台１０を貫通する外部接続端子２１を有するので、外部との接続が容易である。角速度センサは、振動子１２に接続される回路（図１１）が形成された回路基板２０を有し、回路基板の面に外部接続用のパッド７６が形成されているので、外部との接続の自由度が大きい。角速度センサは、回路基板２０をカバーするように設けられたフレーム１６を有し、回路基板２０に係合するフレーム１６の回路基板保持部５８がパッド７６に接触しているので、フレーム１６をシールド部材として容易に機能させることができる。また、本発明の角速度センサは基台１０と、振動子１２と、基台１０上に振動子１２を保持する保持部材１８とを有し、保持部材１８は弾性変形可能であり、保持部材を弾性変形させることで振動子１２の検出軸の角度が調整可能な構成である。これにより、角速度センサが基準面に対し傾斜して取り付けられても、検出軸を基準面に垂直に容易に設定することができる。
（第２実施形態）
図１２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の第２実施形態を示す正面図である。第２実施形態は前述の第１実施形態を変形させた構成を有する。図１２（Ａ）の構成は、第１実施形態の振動子１２、振動子支持基板１４、フレーム１６、保持部材１８及び回路基板２０を９０°時計回りに回転させた構成に相当する。また、図１２（Ｂ）の構成は、振動子１２、振動子支持基板１４及び保持部材１８を時計回り方向に９０°回転させた構成に相当する。図１２（Ａ）の構成では、保持部材１８は基台１０の実装面１１に平行であって検出軸は実装面１１に平行であるが、保持部材１８を反時計回り方向に回転させて、実装面１１に対し傾斜させることができる。また、図１２（Ｂ）の構成では、保持部材１８は基台１０の実装面１１に平行であって検出軸は実装面１１に平行であるが、保持部材１８を時計回り方向に回転させて、実装面１１に対し傾斜させることができる。
このような構成の角速度センサも、第１実施形態に係る角速度センサと同様の作用・効果を奏する。加えて、第１実施形態及び第２実施形態に係る角速度センサをそれぞれ１つずつ用いることによって、２軸回りの角速度を検出することができる。第１及び第２実施形態の寸法を略同一とすることが容易にできるので、異なる検出軸を持っているにもかかわらず同一サイズの加速度センサを構成でき、角速度センサの配置・実装の自由度は大きい。更に、第２実施形態の角速度センサをもう一つ追加して合計３個の角速度センサを用いることによって、３軸回りの角速度を検出することができる。
（第３実施形態）
図１３は本発明の第３実施形態に係る角速度センサの正面図である。本実施形態では、振動子としてブロック状の音片振動子９２を用いており、その長手方向の端部付近において、２つの保持部材９８Ａ、９８Ｂにより保持されている。保持部材９８Ａ、９８Ｂはフレーム９６の一部分である。つまり、フレーム９６、保持部材９８Ａ、９８Ｂは単一の部材を折り曲げて形成したものである。保持部材９８Ａはフレーム９６の上辺に位置し、反時計回り方向に傾斜している。保持部材９８Ｂはフレーム９６の下辺であって、保持部材９８Ａと対角位置にあり、反時計回り方向に保持部材９８Ａと同一角度だけ傾斜している。音片振動子９２は、これらの保持部材９８Ａと９８Ｂに保持されている。音片振動子９２の駆動電極及び検出電極は、従来から提案されている構成を用いることができる。これらの電極と回路基板２０との接続は、ワイヤなどを用いて形成される。
このように、音片振動子９２を用いた角速度センサにおいて、２つの保持部材９８Ａ、９８Ｂを弾性変形させることで、音片振動子９２の検出軸を任意に調整することができる。
以上、本発明の第１から第３実施形態を説明した。本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において他の実施形態や変形を形成することは当業者に自明である。
以上説明したように、本発明によれば、傾斜している面に取り付けても角速度の検出基準面に対し検出軸を適切に設定することができる角速度センサ、及び検出軸の方向を容易に調整することができる角速度センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
図１Ａ及び図１Ｂは、従来技術の問題点を説明するためのグラフである。
図２は、本発明の第１実施形態に係る加速度センサの斜視図である。
図３は、本発明の第１実施形態に係る加速度センサの別の斜視図である。
図４Ａ及び４Ｂはそれぞれ、本発明の第１実施形態で用いられる振動子の正面図及び背面図である。
図５Ａ、５Ｂ及び５Ｃはそれぞれ、本発明の第１実施形態で用いられる振動子支持基板の平面図、この平面図のＶＢ−ＶＢ線断面図、及び底面図である。
図６はそれぞれ、本発明の第１実施形態で用いられるフレームの平面図、側面図及びこの図のＶＩｃ−ＶＩｃ線断面図である。
図７は、本発明の第１実施形態で用いられるフレームと保持部材を形成する弾性部材を展開した図である。
図８は、本発明の第１実施形態に係る角速度センサの２つの状態を示す正面図である。
図９Ａ、図９Ｂ及び図９Ｃはそれぞれ、本発明の第１実施形態で用いられる基台の正面図、底面図及び側面図である。
図１０は本発明の第１実施形態に係る角速度センサの背面図である。
図１１Ａ及び図１１Ｂはそれぞれ、本発明の第１実施形態で用いられている回路基板上に形成される回路を示すブロック図、及び検出電極の配線を示す図である。
図１２Ａ及び図１２Ｂはそれぞれ、本発明の第２実施形態に係る角速度センサの２つの態様を示す図である。
図１３は、本発明の第３実施形態に係る角速度センサの正面図である。
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【図２】
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【図３】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年3月15日(2004.3.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台と、該基台に支持された振動子及び回路基板とを有し、該振動子は前記基台に対し、前記回路基板と平行面内で傾斜していることを特徴とする角速度センサ。
【請求項２】
前記基台に対する前記振動子の傾斜角度は調整可能であることを特徴とする請求項１記載の角速度センサ。
【請求項３】
前記基台に対する前記振動子の傾斜角度が調整可能なように前記振動子を保持する保持部材を有することを特徴とする請求項１記載の角速度センサ。
【請求項４】
前記角速度センサは弾性変形可能な保持部材を有し、該保持部材は前記振動子を保持することを特徴とする請求項１記載の角速度センサ。
【請求項５】
前記保持部材は単一の部材を折り曲げ加工したものであることを特徴とする請求項４記載の角速度センサ。
【請求項６】
前記角速度センサは、前記振動子を固定する振動子支持基板と、前記振動子支持基板及び前記回路基板を保持するフレームとを有することを特徴とする請求項１記載の角速度センサ。
【請求項７】
前記角速度センサは、前記振動子を固定する振動子支持基板と、前記振動子支持基板及び前記回路基板を保持するフレームとを有し、該フレームは前記振動子支持基板を挟んで保持することを特徴とする請求項１記載の角速度センサ。
【請求項８】
前記角速度センサは、前記振動子を固定する振動子支持基板と、前記振動子支持基板及び前記回路基板を保持するフレームとを有し、該フレームは前記基台に対する角度を調整可能とするために弾性変形可能な部材で形成されていることを特徴とする請求項１記載の角速度センサ。
【請求項９】
前記角速度センサは、前記振動子を固定する振動子支持基板と、前記振動子支持基板及び前記回路基板を保持するフレームとを有し、該フレームは前記回路基板の複数の側部に係合していることを特徴とする請求項１記載の角速度センサ。
【請求項１０】
前記角速度センサは、前記振動子を固定する振動子支持基板と、前記振動子支持基板及び前記回路基板を保持するフレームとを有し、前記回路基板は前記フレームの第１の側に位置し、前記振動子及び振動子支持基板は前記フレームの第２の側に位置することを特徴とする請求項１記載の角速度センサ。
【請求項１１】
前記振動子支持基板は凹部を有し、前記フレームは該凹部に嵌り合う保持部材を有していることを特徴とする請求項６から１０のいずれか一項記載の角速度センサ。
【請求項１２】
前記角速度センサは、前記振動子に形成された電極に接続され、かつ前記基台を貫通する外部接続端子を有することを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項記載の角速度センサ。
【請求項１３】
前記回路基板は、前記振動子に接続される回路と外部接続用のパッドとを有することを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項記載の角速度センサ。
【請求項１４】
前記角速度センサは、前記回路基板をカバーするように設けられたフレームを有し、前記回路基板に係合する前記フレームの回路基板保持部が前記パッドに接触していることを特徴とする請求項１３記載の角速度センサ。
【請求項１５】
前記角速度センサは、前記振動子を固定する振動子支持基板と、前記振動子支持基板及び前記回路基板を保持するフレームとを有し、前記振動子支持基板は多層構成であることを特徴とする請求項１記載の角速度センサ。
【請求項１６】
前記振動子は音叉型振動子であることを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項記載の角速度センサ。
【請求項１７】
前記振動子はブロック状の音片振動子であることを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項記載の角速度センサ。
【請求項１８】
前記振動子はブロック状の音片振動子であって、弾性変形可能な複数の保持部材で保持されていることを特徴とする請求項１記載の角速度センサ。
【請求項１９】
基台と、振動子と、前記基台上に前記振動子を保持する保持部材とを有し、該保持部材は弾性変形可能であり、該保持部材を弾性変形させることで前記振動子の検出軸の角度が調整可能であることを特徴とする角速度センサ。
【請求項２０】
前記保持部材は、前記振動子の検出軸が前記基台に対し傾斜しているように前記振動子を保持することを特徴とする請求項１９記載の角速度センサ。
【請求項２１】
前記保持部材は、前記振動子の検出軸が前記基台に対し平行なように前記振動子を保持することを特徴とする請求項１９記載の角速度センサ。
【請求項２２】
前記音叉型振動子を構成する複数のアームは、前記回路基板と平行面内で並んでいることを特徴とする請求項１６記載の角速度センサ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
また、本発明の別の目的は、検出軸の方向を容易に調整することができる角速度センサを提供することを目的とする。
発明の開示
上記課題を達成するために、本発明の角速度センサは、基台と、該基台に支持された振動子及び回路基板とを有し、該振動子は前記基台に対し、前記回路基板と平行面内で傾斜していることを特徴とする。前記回路基板と平行面内で傾斜しているので、傾斜した取り付け面に角速度センサを取り付けても、検出軸を適切な方向に設定することができ、またセンサの感度軸を構成する最小単位である該振動子の軸を傾けることにより、傾斜によって生じるデッドスペースを最小限にすることができる。上記角速度センサにおいて、前記基台に対する前記振動子の傾斜角度は調整可能である。また、上記角速度センサにおいて、前記基台に対する前記振動子の傾斜角度が調整可能なように前記振動子を保持する保持部材を有する構成とすることができる。更に、上記角速度センサにおいて、弾性変形可能な保持部材を有し、該保持部材は前記振動子を保持する構成とすることができる。更に、上記角速度センサにおいて、前記保持部材は単一の部材を折り曲げ加工した構成とすることができる。上記角速度センサは、前記振動子を固定する振動子支持基板と、前記振動子支持基板及び前記回路基板を保持するフレームとを有する構成とすることができる。このとき回路基板と平行な面内で振動子の軸を傾斜させることによりデッドスペースを最小限にすることが出来る。また、前記角速度センサは、前記振動子を固定する振動子支持基板と、前記振動子支持基板及び前記回路基板を保持するフレームとを有し、該フレームは前記振動子支持基板を挟んで保持する構成とすることもできる。更に、上記角速度センサは、前記振動子を固定する振動子支持基板と、前記振動子支持基板及び前記回路基板を保持するフレームとを有し、該フレームは前記基台に対する角度を調整可能とするために弾性変形可能な部材で形成されている構成であってもよい。上記構成において、前記フレームは前記回路基板の複数の側部に係合するようにしてもよい。上記構成において例えば、前記回路基板は前記フレームの第１の側に位置し、前記振動子及び振動子支持基板は前記フレームの第２の側に位置する構成とすることがで


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
きる。また、上記構成において、前記振動子支持基板は凹部を有し、前記フレームは該凹部に嵌り合う保持部材を有している構成とすることができる。上記角速度センサにおいて、前記振動子に形成された電極に接続され、かつ前記基台を貫通する外部接続端子を有する構成とすることができる。上記角速度センサにおいて、前記回路基板は、前記振動子に接続される回路と外部接続用のパッドとを有する構成が可能である。また、上記角速度センサは、前記回路基板をカバーするように設けられたフレームを有し、前記回路基板に係合する前記フレームの回路基板保持部が前記パッドに接触している構成とすることができる。また、上記角速度センサは、前記振動子を固定する振動子支持基板と、前記振動子支持基板及び前記回路基板を保持するフレームとを有し、前記振動子支持基板は多層構成とすることができる。上記構成において、前記振動子は音叉型振動子又はブロック状の音片振動子であることが好ましい。音片振動子は例えば、弾性変形可能な複数の保持部材で保持されているように構成することができる。更に、前記音叉型振動子を構成する複数のアームは、前記回路基板と平行面内で並んでいる構成とすることもできる。
本発明はまた、基台と、振動子と、前記基台上に前記振動子を保持する保持部材とを有し、該保持部材は弾性変形可能であり、該保持部材を弾性変形させることで前記振動子の検出軸の角度が調整可能である構成の角速度センサである。これにより、容易に検出軸の角度調整が可能となる。この構成において、前記保持部材は前記振動子の検出軸が前記基台に対し傾斜しているように前記振動子を保持することができる。また、上記構成において、前記保持部材は前記振動子の検出軸が前記基台に平行となるように前記振動子を保持する構成とすることもできる。
図面の簡単な説明
図１Ａ及び図１Ｂは、従来技術の問題点を説明するためのグラフである。
図２は、本発明の第１実施形態に係る加速度センサの斜視図である。
図３は、本発明の第１実施形態に係る加速度センサの別の斜視図である。
図４Ａ及び４Ｂはそれぞれ、本発明の第１実施形態で用いられる振動子の正面




【国際調査報告】
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