(57)【要約】【課題】  音片の振動が支持部を介して漏れることなく、精度良く姿勢の変化を検出できるジャイロ振動子を提供する。【解決手段】  ほぼ同一の平面内で相互に平行に延在する第１から第４の棒状の音片２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄと、平面内で前記４つの音片にほぼ垂直な方向に延在し、音片２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに接続される棒状の梁３と、梁３を支持する棒状の支持部４，５と、音片２ｂ、２ｃに配置された駆動部６、７と、音片２ａに配置された検出部８とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ同一の平面内で相互に平行に延在する第１、第２、第３及び第４の棒状の音片であって、前記第１の音片と前記第２の音片は最も外側に配置され、前記第３の音片と前記第４の音片は、前記第１の音片と前記第２の音片の間に配置されるとともに、前記第３の音片は前記第１の音片の近い位置に配置され、前記第４の音片は前記第２の音片に近い位置に配置された４つの音片と、
前記平面内で前記４つの音片にほぼ垂直な方向に延在し、前記４つの音片に接続される棒状の梁と、
前記梁を支持する棒状の支持部と、
前記４つの音片の内の少なくとも２つの音片に配置された駆動部と、
前記４つの音片の内の少なくとも１つの音片に配置された検出部と、
を含むジャイロ振動子であって、
前記音片を前記駆動部により駆動振動させ、前記音片が延在する方向を回転軸とする回転を、前記検出部が配置された音片の変形によって検出することを特徴とするジャイロ振動子。
【請求項２】
前記支持部は、前記梁に交差し前記音片の延在する方向に延在して形成されていることを特徴とする請求項１記載のジャイロ振動子。
【請求項３】
前記支持部は、前記梁の長さの略中央を交差して形成されていることを特徴とする請求項２記載のジャイロ振動子。
【請求項４】
前記支持部は、前記梁が前記第１の音片および前記第２の音片の外側に延在し、その端部に形成されていることを特徴とする請求項１記載のジャイロ振動子。
【請求項５】
前記支持部は、前記第１から第４の音片を外側から囲むフレーム部を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のジャイロ振動子。
【請求項６】
前記梁は、前記第１から第４の音片の延在する長さの略中央で前記音片と接続されることを特徴とする請求項１記載のジャイロ振動子。
【請求項７】
前記第１および第３の音片と、前記第２および第４の音片とは、前記梁の中心を通り音片に平行な直線について線対称な位置に設けられていることを特徴とする請求項６記載のジャイロ振動子。
【請求項８】
前記第１の音片および前記第２の音片に前記駆動部を含む、または、前記第３の音片および前記第４の音片に前記駆動部を含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項記載のジャイロ振動子。
【請求項９】
前記第１の音片および前記第２の音片に前記駆動部を設けたときには、前記駆動部は、第１の音片と前記第２の音片との振動を相互に逆相になるように駆動し、
前記第３の音片および前記第４の音片に前記駆動部を設けたときには、前記駆動部は、前記第３の音片と前記第４の音片との振動を相互に逆相になるように駆動することを特徴とする請求項８記載のジャイロ振動子。
【請求項１０】
前記検出部を少なくとも第１の音片と第２の音片、または第３の音片と第４の音片、または第１の音片と第３の音片、または第２の音片と第４の音片、に含むことを特徴とする請求項９記載のジャイロ振動子。
【請求項１１】
前記第１、第２、第３、および第４の音片に前記駆動部を含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項記載のジャイロ振動子。
【請求項１２】
前記駆動部は、前記第１の音片の振動と第２の音片の振動とが相互に同相であり、前記第３の音片の振動と第４の音片の振動とが相互に同相であり、かつ、前記第１の音片の振動と前記第３の音片の振動とが相互に逆相になるように前記第１、第２、第３、および第４の音片の振動を駆動することを特徴とする請求項１１記載のジャイロ振動子。
【請求項１３】
前記検出部を少なくとも第１の音片と第４の音片、または第２の音片と第３の音片、または第１の音片と第３の音片、または第２の音片と第４の音片、に含むことを特徴とする請求項１２記載のジャイロ振動子。
【請求項１４】
前記駆動部は、前記第１の音片の振動と第２の音片の振動とが相互に逆相であり、前記第３の音片の振動と第４の音片の振動とが相互に逆相であり、かつ、前記第１の音片の振動と前記第３の音片の振動とが相互に逆相になるように前記第１、第２、第３、および第４の音片の振動を駆動することを特徴とする請求項１１記載のジャイロ振動子。
【請求項１５】
前記検出部を少なくとも第１の音片と第２の音片、または第１の音片と第３の音片、または第２の音片と第４の音片、または第３の音片と第４の音片、に含むことを特徴とする請求項１４記載のジャイロ振動子。
【請求項１６】
請求項１記載のジャイロ振動子を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動型ジャイロスコープのようなジャイロ振動子及び当該振動子を含む電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ジャイロ振動子（以下「振動子」と呼ぶ）において、姿勢の変化を検出するために、音片は駆動用振動および、回転が発生した際にコリオリ力により生起する検出用振動を行う。前記振動子では、音片に生ずる両振動が、振動子を載置するための回路基板へ漏れ、これにより両振動の周波数がずれるというおそれがある。そこで、下記の特許文献１に記載された振動子では、両振動の周波数のずれを低減すべく、音片を浮かせた状態又は吊るした状態で支持するサスペンション機構（Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）を有している。
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５３９６１４４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の振動子はサスペンション機構を有していても、音片の振動が振動子を支持する回路基板等へ漏れることを、充分に回避できないという問題があった。
また、上記の問題の他に、検出部が、両振動の漏れに起因する梁の形状の変化を、コリオリ力に基く梁の形状の変化であると誤認するという問題もあった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的は、音片の振動が支持部を介して漏れることなく、精度良く姿勢の変化を検出できるジャイロ振動子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明に係る振動子は、ほぼ同一の平面内で相互に平行に延在する第１、第２、第３及び第４の棒状の音片であって、前記第１の音片と前記第２の音片は最も外側に配置され、前記第３の音片と前記第４の音片は、前記第１の音片と前記第２の音片の間に配置されるとともに、前記第３の音片は前記第１の音片の近い位置に配置され、前記第４の音片は前記第２の音片に近い位置に配置された４つの音片と、前記平面内で前記４つの音片にほぼ垂直な方向に延在し、前記４つの音片に接続される棒状の梁と、前記梁を支持する棒状の支持部と、前記４つの音片の内の少なくとも２つの音片に配置された駆動部と、前記４つの音片の内の少なくとも１つの音片に配置された検出部と、を含むジャイロ振動子であって、前記音片を前記駆動部により駆動振動させ、前記音片が延在する方向を回転軸とする回転を、前記検出部が配置された音片の変形によって検出することを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る振動子によれば、少なくとも２つの音片が駆動用振動を行い、回転が発生した際に、前記第１、第２、第３及び第４の音片にコリオリ力により生起する検出用振動を行う。これにより、当該音片の形状が変化する。従って、少なくとも一つの音片に設けられた検出部は、前記音片の形状の変化を検出することができ、前記回転を検出することができる。
【０００８】
また、本発明に係る振動子では、支持部は、前記梁に交差し前記音片の延在する方向に延在して形成されていることが望ましい。
【０００９】
また、本発明に係る振動子では、支持部は、前記梁の長さの略中央を交差して形成されていることが望ましい。
【００１０】
また、本発明に係る振動子では、支持部は、前記梁が前記第１の音片および前記第２の音片の外側に延在し、その端部に形成されていることが望ましい。
【００１１】
また、本発明に係る振動子では、支持部は、前記第１から第４の音片を外側から囲むフレーム部を含むことが望ましい。
【００１２】
これらの構成の振動子によれば、支持部に検出部や駆動部からの配線を配置することができ、設計の自由度があがる。また、振動子収容容器に支持部を接着保持すれば、充分な接着面積を得られ、収容容器に振動子を確実に保持することができる。
【００１３】
前記本発明に係る振動子では、前記梁は、前記第１から第４の音片の延在する長さの略中央で前記音片と接続されることが望ましい。
【００１４】
前記本発明に係る振動子では、前記第１および第３の音片と、前記第２および第４の音片とは、前記梁の中心を通り音片に平行な直線について線対称な位置に設けられていることが望ましい。
【００１５】
これらの構成の振動子によれば、音片が梁の中心を通る音片に平行な直線について線対称となっているため、それぞれの音片がバランス良く振動し、音片の振動が梁に漏れることなく、特性の優れた良好な振動子が得られる。
【００１６】
前記本発明に係る振動子では、前記第１の音片および前記第２の音片に前記駆動部を含む、または、前記第３の音片および前記第４の音片に前記駆動部を含むことが望ましい。
【００１７】
前記本発明に係る振動子では、前記第１の音片および前記第２の音片に前記駆動部を設けたときには、前記駆動部は、第１の音片と前記第２の音片との振動を相互に逆相になるように駆動し、前記第３の音片および前記第４の音片に前記駆動部を設けたときには、前記駆動部は、前記第３の音片と前記第４の音片との振動を相互に逆相になるように駆動することが望ましい。
【００１８】
前記本発明に係る振動子では、前記検出部を少なくとも第１の音片と第２の音片、または第３の音片と第４の音片、または第１の音片と第３の音片、または第２の音片と第４の音片、に含むことが望ましい。
【００１９】
本発明に係る振動子によれば、２つの音片が駆動用振動を行い、回転が発生した際に、前記第１、第２、第３及び第４の音片にコリオリ力により生起する検出用振動を行う。これにより、当該音片の形状が変化する。従って、少なくとも２つの音片に設けられた検出部は、前記音片の形状の変化を検出することができ、前記回転を検出することができる。また、少なくとも２つの検出部により、前記回転にとって外乱である加速度を検出でき、加速度と回転の区別が可能となり、精度良く姿勢の変化を検出できる振動子を得ることができる。
【００２０】
前記本発明に係る振動子では、前記第１、第２、第３、および第４の音片に前記駆動部を含んでもよい。
【００２１】
前記本発明に係る振動子では、前記駆動部は、前記第１の音片の振動と第２の音片の振動とが相互に同相であり、前記第３の音片の振動と第４の音片の振動とが相互に同相であり、かつ、前記第１の音片の振動と前記第３の音片の振動とが相互に逆相になるように前記第１、第２、第３、および第４の音片の振動を駆動してもよい。
【００２２】
前記本発明に係る振動子では、前記検出部を少なくとも第１の音片と第４の音片、または第２の音片と第３の音片、または第１の音片と第３の音片、または第２の音片と第４の音片、に含んでもよい。
【００２３】
前記本発明に係る振動子では、前記駆動部は、前記第１の音片の振動と第２の音片の振動とが相互に逆相であり、前記第３の音片の振動と第４の音片の振動とが相互に逆相であり、かつ、前記第１の音片の振動と前記第３の音片の振動とが相互に逆相になるように前記第１、第２、第３、および第４の音片の振動を駆動してもよい。
【００２４】
前記本発明に係る振動子では、前記検出部を少なくとも第１の音片と第２の音片、または第１の音片と第３の音片、または第２の音片と第４の音片、または第３の音片と第４の音片、に含んでもよい。
【００２５】
本発明に係る振動子によれば、４つの音片が駆動用振動を行い、回転が発生した際に、前記第１、第２、第３及び第４の音片にコリオリ力により生起する検出用振動を行う。これにより、当該音片の形状が変化する。従って、少なくとも２つの音片に設けられた検出部は、前記音片の形状の変化を検出することができ、前記回転を検出することができる。また、少なくとも２つの検出部により、前記回転にとって外乱である加速度を検出でき、加速度と回転の区別が可能となり、精度良く姿勢の変化を検出できる振動子を得ることができる。
【００２６】
本発明に係る電子機器は、前記振動子を備えることを特徴とする。
【００２７】
本発明に係る電子機器によれば、精度良く姿勢の変化を検出できる振動子を備えており、良好な性能を発揮する電子機器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明に係る振動子の実施例について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００２９】
実施例１の振動子は、コリオリ力を励起する駆動用振動を行なう駆動モード、及びコリオリ力により生起する検出用振動を行う検出モードを有している。以下、実施例１の振動子について、構成及び駆動モードを並行して説明した後、検出モードを説明する。
【００３０】
図１は、実施例１の振動子の構成を示す正面図である。図２（Ａ）は実施例１の駆動モード中の振動子を示す斜視図であり、図２（Ｂ）は、同図（Ａ）の正面図である。
実施例１の振動子１は図１、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、４つの音片２ａ（第１の音片）、２ｂ（第３の音片）、２ｃ（第４の音片）、２ｄ（第２の音片）と、梁３と、２つの支持部４、５と、２つの駆動部６、７と、検出部８とを有する。
【００３１】
音片２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、Ｙ方向に延在し相互に平行な棒状の部材であり、断面が矩形であり材質が均一である。音片２ｂ、２ｃは、音片２ａと２ｄの間に設けられている。より詳細には、音片２ｂは、音片２ａまでの距離が音片２ｄまでの距離より短い位置に設けられており、音片２ｃは、音片２ｄまでの距離が音片２ａまでの距離より短い位置に設けられている。
【００３２】
音片２ａ及び音片２ｄは、その長さの略中心である交点２０、２３で梁３と接続されている。音片２ａ及び音片２ｄは、駆動モードにおいて、何ら振動を行なわない。
【００３３】
他方で、音片２ｂは、その長さの略中心である交点２１で梁３と交差している。駆動部６は、音片２ｂのＹＺ平面に平行な２つの面に設けられ、駆動素子６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄから構成されている。駆動素子６ａと６ｂは、音片２ｂのＹＺ平面に平行な平面に関して面対称な位置にある。また、駆動素子６ｄ、６ｃは同様な面対称な位置にある。
音片２ｃは、その長さの略中心である交点２２で梁３と交差している。駆動部７は、音片２ｃのＹＺ平面に平行な２つの面に設けられ、駆動素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄから構成されている。駆動素子７ａと７ｂは、音片２ｃのＹＺ平面に平行な平面に関して面対称な位置にある。また、駆動素子７ｄ、７ｃは同様な面対称な位置にある。
【００３４】
梁３は、Ｘ方向に延在し、棒状で断面が矩形である。そして、Ｚ方向の厚さが音片２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄのＺ方向の厚さと略同一である。梁３は、一端が音片２ａの長さの略中心である交点２０に接続され、他端が音片２ｄの長さの略中心である交点２３に接続されている。
【００３５】
支持部４は、棒状部４ａと円板部４ｂとからなり、同様に、支持部５は、棒状部５ａと円板部５ｂとからなる。棒状部４ａは、梁３の略中心を起点として、Ｙ方向に音片２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄより長く延在し、断面が矩形である。また、棒状部４ａのＺ方向の厚さは、音片２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ及び梁３のＺ方向の厚さと略同一である。円板部４ｂは、棒状部４ａの先端に設けられる。円板部４ｂの直径は、棒状部４ａのＸ方向の幅より大きい。従って、接着剤により回路基板等に振動子１を固定するために必要な面積を有する。また、円板部４ｂのＺ方向の厚さは、棒状部４ａのＺ方向の厚さと略同一である。
【００３６】
棒状部５ａ、円板部５ｂは、棒状部４ａ、円形部４ｂと同様な形状を有する。棒状部５ａは、梁３の長さの略中心を起点として、棒状部５ａの延在する方向とは逆向きに延在し、円形部５ｂは、棒状部５ａの先端に設けられている。
【００３７】
音片２ｂは、駆動モードのとき、駆動部６の励起によりＸ方向に屈曲振動を行なう。ここで、音片２ｂと梁３とが交差する交点２１は、音片２ｂの屈曲振動の中心となり動かない。従って、音片２ｂの振動は梁３に伝播することがない。
【００３８】
同様に、音片２ｃは、駆動モードのとき、駆動部７の励起によりＸ方向に屈曲振動を行なう。ここで、音片２ｃの振動は、音片２ｂと逆相の関係で行う。即ち、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、Ｘ方向について、音片２ｂが”＜”の形状に変形するとき、音片２ｃは、音片２ｂの形状と反対な”＞”の形状に変形する。また、上記とは反対に、Ｘ方向について、音片２ｂが”＞”の形状に変形するとき、音片２ｃは、音片２ｂの形状と反対な”＜”の形状に変形する。
音片２ｃと梁３とが交差する交点２２は、音片２ｃの屈曲振動の中心となり動かない。従って、音片２ｃの振動が梁３に伝播することがない。
【００３９】
検出部８は、検出素子８ａ、８ｂから構成されており、検出素子８ａ、８ｂは、音片２ａのＸＹ平面に平行な２つの面に対向するように設けられている。そして、検出素子８ａ、８ｂは、音片２ａの長さの略中心からやや外れた位置に取り付けられている。検出部８は、振動子１の検出モードにおける検出用振動に起因して、音片２ａに生ずる変形を検出する。
なお、振動子の材質として、恒弾性材料や圧電材料から適宜選択することができる。
エリンバ材などの恒弾性材料を用いた場合には、駆動素子及び検出素子としてピエゾ素子などの圧電素子を用いる。また、振動子が水晶やタンタル酸リチウムなどの圧電材料を用いた場合には、駆動素子及び検出素子として電極を用いればよい。
【００４０】
次に、実施例１における振動子１の検出モードについて説明する。
図３（Ａ）、図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）は、それぞれ、検出モードでの振動子を示す斜視図、側面図、平面図である。実施例１の振動子１は、音片２ｂ、２ｃがＸ方向に屈曲振動する上記の駆動モードにおいて、Ｙ方向を中心軸とする回転（以下、「Ｙ軸回転」と呼ぶ）が生じると、音片２ｂ、２ｃに、Ｚ方向に沿って実線の矢印で示したコリオリ力Ｆ及び点線の矢印で示したコリオリ力Ｆが交互に発生する。交互に発生する当該コリオリ力により、音片２ｂ、２ｃは、Ｚ方向に屈曲振動する。つまり、音片２ｂ、２ｃはＸ方向の屈曲振動をしながら、コリオリ力によるＺ方向の屈曲振動を同時にすることになる。また、音片２ａと２ｄの動きは、音片２ｂ、２ｃに働くコリオリ力Ｆによる回転モーメントを打ち消すように振動する。つまり、音片２ａと２ｂ、音片２ｃと２ｄがそれぞれ逆相になるように、Ｚ方向に屈曲振動する。
【００４１】
具体的には、図３（Ａ）、図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）に示されるように、実線の矢印で示されたコリオリ力Ｆが発生するとき、Ｚ方向について、音片２ａは、”＜”の形状に変形し、音片２ｂは、音片２ａの形状と反対な”＞”の形状に変形する。また、このとき、音片２ｄは、音片２ａの形状と反対な”＞”の形状に変形し、音片２ｃは、音片２ｄの形状と反対であって音片２ｂの形状とも反対な”＜”の形状に変形する。
上記とは反対に、点線の矢印で示されたコリオリ力Ｆが発生するとき、Ｚ方向について、音片２ａは、”＞”の形状に変形し、音片２ｂは、音片２ａの形状と反対な”＜”の形状に変形する。また、このとき、音片２ｄは、音片２ａの形状と反対な”＜”の形状に変形し、音片２ｃは、音片２ｄの形状と反対であって音片２ｂの形状とも反対な”＞”の形状に変形する。
【００４２】
上記のＺ方向に沿った音片２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの屈曲振動により、正確には、音片２ａのＺ方向の屈曲振動により、検出部８が取り付けられている位置で形状の変化が生じる。検出部８は、圧電性を有するので、形状の変化を示す電気信号を生成し、当該電気信号を演算部（図示せず）に出力する。演算部は、検出部８から前記電気信号を受けると、従来知られた方法に従って前記電気信号を処理することにより、前記したＹ軸回転、即ち振動子１の姿勢の変化を算出する。
【００４３】
上述したように、実施例１の振動子１では、音片２ｂ、２ｃのＸ方向の屈曲振動中にＹ軸回転が発生すると、音片２ｂ、２ｃにＺ方向のコリオリ力Ｆが生じ、当該コリオリ力Ｆにより音片２ｂ、２ｃがＺ方向に屈曲振動する。他方で、音片２ａ、２ｄは、音片２ｂ、２ｃの当該屈曲振動による回転モーメントを打ち消すように、Ｚ方向に屈曲振動する。その結果、音片２ａ自身の当該屈曲振動により音片２ａに形状の変化が生じる。従って、音片２ａに設けられた検出部８は、音片２ａの前記形状の変化を検出することができる。これにより、振動子１のＹ軸回転を検出することができる。
なお、実施例１の振動子１において検出部８を、音片２ｂ、または２ｃ、あるいは２ｄに設けることによっても、上記と同様に振動子１のＹ軸回転を検出することができる。検出部８を音片２ａ、または２ｄに設けた場合には、駆動モードの振動の漏れによる誤検出を回避することができる。一方、検出部８を音片２ｂ、または２ｃに設けた場合には、コリオリ力による音片の形状の変化を効率的に検出することができる。
【００４４】
実施例１の振動子１では、音片２ａと２ｄが、支持部４、５を通るＹＺ平面に関して面対称な位置にあり、音片２ａの動きは、音片２ｄの動きと逆相関係にある。さらに支持部４，５は音片２ａ、２ｄから等距離に位置すると同時に、音片２ｂ、２ｃからも等距離に位置する。これらのことから、音片２ａ、２ｂの振動、及び音片２ｃ、２ｄの振動が相殺される。すなわち、音片２ａ、２ｂの振動が支持部４、５に漏れること及び音片２ｃ、２ｄの振動が支持部４、５に漏れることを相殺することができる。
【００４５】
図７は前述の振動子１を振動子収容容器に実装した状態を示す斜視図である。
セラミックスなどで形成された収容容器１００は、一面が開放されて凹部が設けられている。また、凹部には載置台１０１が形成され、載置台１０１に振動子１の支持部４、５の円板部４ｂ、５ｂを接着剤で接着することにより、振動子１が収容容器に固定される。このとき、振動子１の音片２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは収容容器１００には接触せず、振動を阻害することはない。支持部の円板部４ｂ、５ｂに形成された配線と収容容器１００に形成された配線を接続するためにワイヤーボンディングが行われ、振動子１と収容容器１００の電気的接続がなされている。そして、収容容器１００の上面には図示しない蓋体が内部を真空雰囲気あるいは不活性ガス雰囲気に保持して固着され、パッケージされた振動子となる。
[支持部の配置における変形例]
【００４６】
図８（Ａ）、（Ｂ）は実施例１の支持部の配置における変形例を示す構成図である。
図８（Ａ）に示すように支持部８０および８１は、音片２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの長さより棒状部８０ａ、８１ａが短く延在し、その先端に円板部８０ｂ、８１ｂを形成している。そして、この円板部８０ｂ、８１ｂを収容容器に接着することにより、振動子１の固定ができる。
また、図８（Ｂ）に示すように、音片２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄと接続される梁３の長さの略中心付近に支持部８２を設けてもよい。そして、この支持部８２を収容容器に接着することにより振動子１の固定ができる。
【００４７】
また、他の変形例として、図９（Ａ）、（Ｂ）に示す実施も可能である。
図９（Ａ）は、梁３を音片２ａ、２ｄの外側に延在した先端に、支持部８３及び８４を設けている。そして、この支持部８３、８４を収容容器に接着することにより振動子１の固定ができる。
また、図９（Ｂ）は実施例１の支持部４、５に加え、梁３を音片２ａ、２ｄの外側に延在した先端にも、支持部としての円板部８５及び８６を設けている。
このように、円板部４ｂ、５ｂ、８５、８６を収容容器に接着することができるため、振動子１の接着強度を増すことができ、振動子１の耐衝撃性を向上させることができる。また、駆動部や検出部からの配線を、支持部４、５および８５、８６側に引き出せることから、配線の配置の自由度が向上する。
［検出モードの変形例］
【００４８】
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、それぞれ、実施例１の振動子の駆動モードの変形例を示す斜視図及び正面図である。振動子３０は、駆動部９、１０を音片２ａ、２ｄに設けている。駆動部９は駆動素子９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄから構成され、駆動部１０は駆動素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄから構成されている。これらの駆動素子の配置における位置関係は、実施例１で述べた音片に対しての位置関係と同様である。
さらに、振動子３０は、音片２ｂに検出部１１が設けられ、検出部１１は検出素子１１ａ、１１ｂから構成されている。検出素子１１ａ、１１ｂの位置関係は、実施例１で述べた音片に対しての位置関係と同様である。
【００４９】
上記のように構成される振動子３０は、駆動モードにおいて、音片２ａ、２ｄがＸ方向に屈曲振動し、音片２ｂ、２ｃは何ら屈曲振動を行なわない。
【００５０】
具体的には、音片２ａは、Ｘ方向に沿った屈曲振動を駆動部９の励起により行い、音片２ｄも同様に、Ｘ方向に沿った屈曲振動を駆動部１０の励起により行う。このとき、音片２ａと音片２ｄは逆相関係となる屈曲振動を行う。即ち、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示されるように、Ｘ方向について、音片２ａが”＜”の形状に変形するとき、音片２ｄは音片２ａの形状と反対な”＞”の形状に変形する。また、Ｘ方向について、音片２ａが”＞”の形状に変形するとき、音片２ｄは、音片２ａの形状と反対な”＜”の形状に変形する。
【００５１】
音片２ａと梁３との接続点である交点２０は、音片２ａの屈曲振動の中心となり動かないことから、音片２ａの振動が梁３に伝播することを制止する。同様に、音片２ｄと梁３との接続点である交点２３は、音片２ｄの屈曲振動の中心となり動かず、音片２ｄの振動が梁３に伝播することを制止する。
【００５２】
振動子３０では、駆動モードで音片２ａ、２ｄがＸ方向に屈曲振動するとき、Ｙ軸回転が生じると、振動子１の検出モードを示す図３と同様に、Ｚ方向に沿って発生するコリオリ力Ｆにより、音片２ａ、２ｄは、Ｚ方向に屈曲振動する。また、音片２ｂ、２ｃは、音片２ａ、２ｄの振動と逆相になるように、Ｚ方向に屈曲振動する。
【００５３】
このようなＺ方向に沿った音片２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの屈曲振動により、正確には、音片２ｂ自身の屈曲振動により、検出部１１が取り付けられている位置に対応する音片２ｂの部位に形状の変化が生じ、検出部１１は、音片２ｂの前記部位における形状の変化を示す電気信号を演算部に出力する。演算部は、振動子３０の姿勢の変化を算出する。
【００５４】
上述したように、変形例の振動子３０では、音片２ａ、２ｄのＸ方向の屈曲振動中に、Ｙ軸回転が発生すると、音片２ａ、２ｄにＺ方向のコリオリ力Ｆが生じ、当該コリオリ力によりＺ方向に音片２ａ、２ｄが屈曲振動し、他方で、音片２ｂ、２ｃもＺ方向に屈曲振動する。この結果、音片２ｂ自身の当該屈曲振動により音片２ｂに形状の変化が生じる。従って、音片２ｂに設けられた検出部１１は、音片２ｂの前記形状の変化を検出することができる。つまり、Ｙ軸回転を検出することができる。
なお、検出部１１を音片２ｂに配置せず、音片２ａ、または２ｃ、あるいは２ｄに設けることによっても、上記と同様に振動子３０のＹ軸回転を検出することができる。検出部１１を音片２ｂ、または２ｃに設けた場合には、駆動モードの振動の漏れによる誤検出を回避することができる。一方、検出部１１を音片２ａ、または２ｄに設けた場合には、コリオリ力による音片の形状の変化を効率的に検出することができる。
[検出部を複数配置した変形例]
【００５５】
図１０（Ａ）は検出部を複数設けた場合の変形例を示す平面構成図、図１０（Ｂ）は、同図（Ａ）の斜視図である。
駆動素子６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄから構成される駆動部６を有する音片２ｂに、検出部９２、９３が設けられている。検出部９２は、音片２ｂにおける相互に裏表の関係にあるＸＹ平面上に設けた検出素子９２ａ、９２ｂから構成されている。さらに、検出部９３は
、音片２ｂにおける相互に裏表の関係にあるＸＹ平面上に設けた検出素子９３ａ、９３ｂから構成されている。
また、同様に駆動素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄから構成される駆動部７を有する音片２ｃに、検出部９４、９５が設けられている。検出部９４は検出素子９４ａ、９４ｂから構成され、検出部９５は検出素子９５ａ、９５ｂから構成されている。なお、検出部９２、９３、９４、９５はそれぞれの音片２ｂ、２ｃの長さの略中心からやや外れた位置に取り付けられている。
【００５６】
音片２ａには、検出部９０、９１が設けられている。検出部９０は、音片２ａにおける相互に裏表の関係にあるＸＹ平面上に設けた検出素子９０ａ、９０ｂから構成されている
。さらに、検出部９１は、音片２ａにおける相互に裏表の関係にあるＸＹ平面上に設けた検出素子９１ａ、９１ｂから構成されている。
また、同様に音片２ｄには検出部９６、９７が設けられている。検出部９６は検出素子９６ａ、９６ｂから構成され、検出部９７は検出素子９７ａ、９７ｂから構成されている
。なお、検出部９０、９１は梁３と音片２ａとの交点からやや離れたＸＹ平面に平行な面に取り付けられている。検出部９６、９７は、梁３と音片２ｄの交点からやや離れたＸＹ平面に平行な平面に取り付けられている。
【００５７】
振動子１としての、駆動モードと検出モードにおける各音片２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの振動については、実施例１で説明した通りであり、説明を省略する。
複数の検出部を設けることの効果として、Ｙ軸回転にとって外乱であるＺ方向の加速度に対して検出が可能となる。Ｚ軸方向に加速度がかかった場合に、４つの音片２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄはＺ軸に沿って同じ方向に変形する。このことから、Ｙ軸回転において、Ｚ軸に沿って逆相で振動する少なくとも二つの音片に、検出部を設けることにより、加速度とＹ軸回転を区別することが可能となる。
【００５８】
上記のように、駆動部を音片２ｂ（第３の音片）、及び２ｃ（第４の音片）に設け、音片２ｂ、２ｃを相互に逆相になるように駆動した場合、Ｙ軸回転にとって外乱であるＺ方向の加速度を検出できる検出部の配置としては、少なくとも２つの音片に検出部が配置されていれば良く、次の４種類のどれかを選択することで加速度の検出が可能である。
音片２ａ（第１の音片）と音片２ｄ（第２の音片）に検出部を配置
音片２ｂ（第３の音片）と音片２ｃ（第４の音片）に検出部を配置
音片２ａ（第１の音片）と音片２ｂ（第３の音片）に検出部を配置
音片２ｃ（第４の音片）と音片２ｄ（第２の音片）に検出部を配置
また、駆動部を音片２ａ（第１の音片）、及び２ｄ（第２の音片）に設け、音片２ａ、２ｄを相互に逆相になるように駆動した場合、Ｙ軸回転にとって外乱であるＺ方向の加速度を検出できる検出部の配置としては、少なくとも２つの音片に検出部が配置されていれば良く、次の４種類のどれかを選択することで加速度の検出が可能である。
音片２ａ（第１の音片）と音片２ｄ（第２の音片）に検出部を配置
音片２ｂ（第３の音片）と音片２ｃ（第４の音片）に検出部を配置
音片２ａ（第１の音片）と音片２ｂ（第３の音片）に検出部を配置
音片２ｃ（第４の音片）と音片２ｄ（第２の音片）に検出部を配置
このようにすれば、Ｙ軸回転と加速度を区別することができ、加速度をキャンセルすることにより、高精度のＹ軸回転の検出ができる。
【００５９】
また、検出部はコリオリ力による変形の生ずる部分の音片に配置することができ、図１０に示すように、１つの音片に複数設けても良い。このように、２つ以上の検出部を設けることの効果として、多くの音片の変形を検出することにより、検出におけるノイズや誤差を演算部において平均化し、高精度のＹ軸回転の検出が可能となる。
【実施例２】
【００６０】
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、それぞれ、駆動モード中の実施例２の振動子を示す斜視図及び正面図である。
実施例２の振動子４０は、実施例１の振動子１と同様な形状を有し、異なる点は、４つの音片に駆動部が設けられ、その内の１つの音片にさらに検出部が設けられている。つまり、音片２ａに駆動部９（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）が設けられ、音片２ｂには駆動部６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ）が設けられ、音片２ｃには駆動部７（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）が設けられ、音片２ｄには駆動部１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）が設けられている。また、音片２ａに検出部８（８ａ、８ｂ）を有している。
以下、実施例２の振動子の駆動モード及び検出モードでの動作について説明する。
【００６１】
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示されるように、実施例２の振動子４０では駆動モードのとき、音片２ａ、２ｂは、Ｘ方向に相互に逆相関係で屈曲振動し、音片２ｃ、２ｄもＸ方向に相互に逆相関係で屈曲振動する。加えて、音片２ａの屈曲振動と、音片２ｄの屈曲振動は、相互に同相関係である。また、音片２ｂの屈曲振動と音片２ｃの屈曲振動は、相互に同相関係である。
【００６２】
具体的には、Ｘ方向について、音片２ａが”＜”の形状に変形するとき、音片２ｂは、音片２ａの形状と反対な”＞”の形状に変形する。このとき、音片２ｄは、音片２ａの形状と略同一な”＜”の形状に変形し、音片２ｃは、音片２ｄの形状と反対であって音片２ｂの形状と略同一な”＞”の形状に変形する。
また、上記とは反対に、Ｘ方向について、音片２ａが”＞”の形状に変形するとき、音片２ｂは、音片２ａの形状と反対な”＜”の形状に変形する。このとき、音片２ｄは、音片２ａの形状と略同一な”＞”の形状に変形し、音片２ｃは、音片２ｄの形状と反対であって音片２ｂの形状と略同一な”＜”の形状に変形する。
【００６３】
次に、実施例２の振動子４０の検出モードについて説明する。
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、それぞれ、検出モードでの実施例２の振動子を示す斜視図及び正面図である。実施例２の振動子４０では、検出モードのとき、即ち、上記した駆動モードでのＸ方向に沿った屈曲振動中にＹ軸回転が生じたとき、Ｚ方向に実線の矢印で示されるコリオリ力Ｆ及び点線の矢印で示されるコリオリ力Ｆが交互に発生する。このとき、音片２ａ、２ｂは、Ｚ方向に相互に逆相関係で屈曲振動し、音片２ｃ、２ｄもまた、Ｚ方向に逆相関係で屈曲振動する。他方で、音片２ａ、２ｄは、Ｚ方向に同相関係で屈曲振動し、また、音片２ｂ、２ｃもまた、Ｚ方向に同相関係で屈曲振動する。
【００６４】
より詳しくは、実線の矢印で示されたコリオリ力Ｆが発生するとき、Ｚ方向について、音片２ａは、”＜”の形状に変形し、音片２ｂは、音片２ａの形状と反対な”＞”の形状に変形する。このとき、音片２ｄは、音片２ａの形状と略同一な”＜”の形状に変形し、音片２ｃは、音片２ｄの形状と反対であって音片２ｂの形状と略同一な”＞”の形状に変形する。
また、上記とは反対に、点線の矢印で示されたコリオリ力Ｆが発生するとき、Ｚ方向について、音片２ａは、”＞”の形状に変形し、音片２ｂは、音片２ａの形状と反対な”＜”の形状に変形する。また、このとき音片２ｄは、音片２ａの形状と略同一な”＞”の形状に変形し、音片２ｃは、音片２ｄの形状と反対であって音片２ｂの形状と略同一な”＜”の形状に変形する。
【００６５】
このような、検出モードでの音片２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄのＺ方向の屈曲振動により、正確には、音片２ａ自身のＺ方向の屈曲振動により音片２ａに形状の変化が生じ、音片２ａに設けられた検出部８（８ａ、８ｂ）は、音片２ａの前記形状の変化を検出する。この結果、演算部が、振動子４０の姿勢の変化を算出することができる。
【００６６】
上述したように、実施例２の振動子４０では、Ｙ軸回転に対応して発生するＺ方向のコリオリ力Ｆにより、Ｚ方向について、音片２ａ、２ｂが、相互に逆相関係で屈曲振動し、音片２ｃ、２ｄも相互に逆相関係で屈曲振動する。加えて、音片２ａ、２ｄが相互に同相関係で屈曲振動し、音片２ｂ、２ｃも相互に同相関係で屈曲振動する。そして、音片２ａの当該屈曲振動により、音片２ａに形状の変化が生じる。音片２ａに設けられた検出部８は、音片２ａの前記形状の変化を検出することから、振動子４０のＹ軸回転を検出することができる。
なお、実施例２の振動子４０において検出部８を音片２ａに設けることに代えて、音片２ｂ又は音片２ｃ、あるいは音片２ｄに検出部８を設けることによっても、同様に振動子４０のＹ軸回転を検出することができる。
［検出モードの変形例］
【００６７】
図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）は、それぞれ、実施例２の振動子の駆動モードの変形例を示す斜視図及び平面図である。振動子４０の構成については実施例２と同様なため、図面に同符号をつけ説明を省略する。以下、実施例２の変形例の振動子の駆動モード及び検出モードでの動作について説明する。
【００６８】
図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）に示されるように、振動子４０は駆動モードのとき、音片２ａ、２ｂは、Ｘ方向に相互に逆相関係で屈曲振動し、音片２ｃ、２ｄもＸ方向に相互に逆相関係で屈曲振動する。加えて、音片２ａの屈曲振動と、音片２ｄの屈曲振動は、相互に逆相関係である。また、音片２ｂの屈曲振動と音片２ｃの屈曲振動は、相互に逆相関係である。
【００６９】
具体的には、Ｘ方向について、音片２ａが”＞”の形状に変形するとき、音片２ｂは、音片２ａの形状と反対な”＜”の形状に変形する。このとき、音片２ｃは、音片２ａの形状と略同一な”＞”の形状に変形し、音片２ｄは、音片２ｃの形状と反対であって音片２ｂの形状と略同一な”＜”の形状に変形する。
また、上記とは反対に、Ｘ方向について、音片２ａが”＜”の形状に変形するとき、音片２ｂは、音片２ａの形状と反対な”＞”の形状に変形する。このとき、音片２ｃは、音片２ａの形状と略同一な”＜”の形状に変形し、音片２ｃは、音片２ｄの形状と反対であって音片２ｂの形状と略同一な”＞”の形状に変形する。
【００７０】
次に、振動子４０の検出モードについて説明する。
図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）は、それぞれ、検出モードでの振動子を示す斜視図及び正面図である。振動子４０は、検出モードのとき、即ち、上記した駆動モードでのＸ方向に沿った屈曲振動中にＹ軸回転が生じたとき、Ｚ方向に実線の矢印で示されるコリオリ力Ｆ及び点線の矢印で示されるコリオリ力Ｆが交互に発生する。このとき、音片２ａ、２ｂは、Ｚ方向に相互に逆相関係で屈曲振動し、音片２ｃ、２ｄもまた、Ｚ方向に逆相関係で屈曲振動する。他方で、音片２ａ、２ｄは、Ｚ方向に逆相関係で屈曲振動し、また、音片２ｂ、２ｃもまた、Ｚ方向に逆相関係で屈曲振動する。
【００７１】
より詳しくは、実線の矢印で示されたコリオリ力Ｆが発生するとき、Ｚ方向について、音片２ａは、”＜”の形状に変形し、音片２ｂは、音片２ａの形状と反対な”＞”の形状に変形する。このとき、音片２ｃは、音片２ａの形状と略同一な”＜”の形状に変形し、音片２ｄは、音片２ｃの形状と反対であって音片２ｂの形状と略同一な”＞”の形状に変形する。
また、上記とは反対に、点線の矢印で示されたコリオリ力Ｆが発生するとき、Ｚ方向について、音片２ａは、”＞”の形状に変形し、音片２ｂは、音片２ａの形状と反対な”＜”の形状に変形する。また、このとき音片２ｃは、音片２ａの形状と略同一な”＞”の形状に変形し、音片２ｄは、音片２ｃの形状と反対であって音片２ｂの形状と略同一な”＜”の形状に変形する。
【００７２】
このような、検出モードでの音片２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄのＺ方向の屈曲振動により、正確には、音片２ａ自身のＺ方向の屈曲振動により音片２ａに形状の変化が生じ、音片２ａに設けられた検出部８（８ａ、８ｂ）は、音片２ａの前記形状の変化を検出する。この結果、演算部が、振動子４０の姿勢の変化を算出することができる。
[検出部を複数配置した変形例]
【００７３】
図２１（Ａ）は検出部を複数設けた場合の変形例を示す平面構成図、図２１（Ｂ）は、同図（Ａ）の斜視図である。
音片２ａには駆動素子９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄから構成される駆動部９と、検出素子９０ａ、９０ｂから構成される検出部９０と、検出素子９１ａ、９１ｂから構成される検出部９１を有している。
また、音片２ｂには駆動素子６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄから構成される駆動部６と、検出素子９２ａ、９２ｂから構成される検出部９２と、検出素子９３ａ、９３ｂから構成される検出部９３を有している。
そして、音片２ｃには駆動素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄから構成される駆動部７と、検出素子９４ａ、９４ｂから構成される検出部９４と、検出素子９５ａ、９５ｂから構成される検出部９５を有している。
さらに、音片２ｄには駆動素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄから構成される駆動部１０と、検出素子９６ａ、９６ｂから構成される検出部９６と、検出素子９７ａ、９７ｂから構成される検出部９７を有している。
【００７４】
駆動部６、７、９、１０はそれぞれの音片のＹＺ平面上に対向して設けられ、音片の長さの略中心からやや外れた位置に取り付けられている。
また、検出部９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７はそれぞれの音片のＸＹ平面上に対向して設けられ、音片の長さの略中心からやや外れた位置に取り付けられている。
【００７５】
振動子４０としての駆動モードと検出モードにおける各音片２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの振動については実施例２およびその変形例で説明した通りであり、説明を省略する。
複数の検出部を設けることの効果として、Ｙ軸回転にとって外乱であるＺ方向の加速度に対して検出が可能となる。Ｚ軸方向に加速度がかかった場合に、４つの音片２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄはＺ軸に沿って同じ方向に変形する。このことから、Ｙ軸回転において、Ｚ軸に沿って逆相で振動する少なくとも二つの音片に、検出部を設けることにより、加速度とＹ軸回転を区別することが可能となる。
【００７６】
つまり、音片２ａ（第１の音片）と音片２ｄ（第２の音片）の振動が同相であり、音片２ｂ（第３の音片）と音片２ｃ（第４の音片）の振動が同相であり、かつ音片２ａと音片２ｂの振動が相互に逆相になるように音片を駆動した場合、Ｙ軸回転にとって外乱であるＺ方向の加速度を検出できる検出部の配置としては、次の４種類のどれかを選択することで加速度の検出が可能である。
音片２ａ（第１の音片）と音片２ｃ（第４の音片）に検出部を配置
音片２ｂ（第３の音片）と音片２ｄ（第２の音片）に検出部を配置
音片２ａ（第１の音片）と音片２ｂ（第３の音片）に検出部を配置
音片２ｃ（第４の音片）と音片２ｄ（第２の音片）に検出部を配置
【００７７】
また、音片２ａ（第１の音片）と音片２ｄ（第２の音片）の振動が逆相であり、音片２ｂ（第３の音片）と音片２ｃ（第４の音片）の振動が逆相であり、かつ音片２ａと音片２ｂの振動が相互に逆相になるように音片を駆動した場合、Ｙ軸回転にとって外乱であるＺ方向の加速度を検出できる検出部の配置としては、次の４種類のどれかを選択することで加速度の検出が可能である。
音片２ａ（第１の音片）と音片２ｄ（第２の音片）に検出部を配置
音片２ａ（第１の音片）と音片２ｂ（第３の音片）に検出部を配置
音片２ｃ（第４の音片）と音片２ｄ（第２の音片）に検出部を配置
音片２ｂ（第３の音片）と音片２ｃ（第４の音片）に検出部を配置
【００７８】
このように、相互に逆相となる少なくとも２つの音片に、検出部を設けることにより、Ｙ軸回転と加速度を区別することができ、高精度のＹ軸回転の検出が可能となる。
また、検出部はコリオリ力による変形の生ずる部分の音片に配置することができ、図２１に示すように、１つの音片に複数設けても良い。このように、２つ以上の検出部を設けることの効果として、多くの音片の変形を検出することにより、検出におけるノイズや誤差を演算部において平均化し、高精度のＹ軸回転の検出が可能となる。
【実施例３】
【００７９】
図１１は実施例３の振動子の構成を示す正面図であり、また、図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、それぞれ、駆動モード中の実施例３の振動子を示す斜視図及び正面図である。実施例３の振動子５０はＹ軸回転を検出すべく、４つの音片２ａ（第１の音片）、２ｂ（第３の音片）、２ｃ（第４の音片）、２ｄ（第２の音片）と、梁３と、２つの支持部４、５と、フレーム部２６と、２つの駆動部６、７と、検出部８から構成されている。
【００８０】
音片２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、Ｙ方向に延在し相互に平行な棒状の部材であり、断面が矩形であり材質が均一である。音片２ｂ、２ｃは、音片２ａ、２ｄの間に設けられており、より詳細には、音片２ｂは、音片２ａまでの距離が音片２ｄまでの距離より短い位置に設けられており、音片２ｃは、音片２ｄまでの距離が音片２ａまでの距離より短い位置に設けられている。
【００８１】
音片２ａ及び音片２ｄは、その長さの略中心である交点２０、２３で梁３と接続されている。音片２ａ及び音片２ｄは、駆動モードにおいて、何ら振動を行なわない。
【００８２】
他方で、音片２ｂは、その長さの略中心である交点２１で梁３と交差している。駆動部６は音片２ｂのＹＺ平面に平行な２つの面に設けられている。駆動部６は、駆動素子６ａと６ｂ、６ｃ、６ｄからなり、駆動素子６ａと６ｂは、音片２ｂのＹＺ平面に平行な平面に関して、面対称な位置にある。また、駆動素子６ｃと６ｄは、同様な面対称な位置にある。音片２ｃは、その長さの略中心である交点２２で梁３と交差している。
駆動部７は、音片２ｃのＹＺ平面に平行な２つの面に設けられ、駆動素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄから構成されている。駆動素子７ａと７ｂは、音片２ｃのＹＺ平面に平行な平面に関して面対称な位置にある。また、駆動素子７ｄ、７ｃは同様な面対称な位置にある。
【００８３】
梁３は、Ｘ方向に延在する棒状の部材であり、断面が矩形であり、Ｚ方向の厚さが音片２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄのＺ方向の厚さと略同一である。梁３は、一端が音片２ａの略中心である交点２０に接続され、他端が音片２ｄの略中心である交点２３に接続されている。
また、梁３は音片２ａ、２ｂの略中心である交点２０、２３からＸ方向に延在し、音片２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを外側から囲むフレーム部２６と交点２４、２５で接続されている。フレーム部２６は、断面が矩形であり、Ｚ方向の厚さが音片２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄのＺ方向の厚さと略同一である。
【００８４】
支持部４は、棒状部材４ａと、円板部材４ｂとからなり、同様に、支持部５は、棒状部材５ａと、円板部材５ｂとからなる。棒状部材４ａは、梁３の長さの略中心を起点として、Ｙ方向に延在し、断面が矩形であり、Ｚ方向の厚さが、音片２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ及び梁３のＺ方向の厚さと略同一である。円板部材４ｂは、棒状部材４ａの先端に設けられる。円板部４ｂの直径は、棒状部材４ａのＸ方向の幅より大きい。従って、接着剤により回路基板等に振動子５０を固定するために必要な面積を有する。また、円板部４ｂのＺ方向の厚さは、棒状部４ａのＺ方向の厚さと略同一である。
【００８５】
棒状部材５ａ、円板部材５ｂは、棒状部材４ａ、円形部材４ｂと同様な形状を有する。棒状部材５ａは、梁３の長さの略中心を起点として、Ｙ方向に沿いつつ棒状部材４ａの延在とは逆向きに延在し、円形部材５ｂは、棒状部材５ａの先端に設けられている。
【００８６】
音片２ｂは、駆動モードのとき、駆動部６の励起により、Ｘ方向に沿って、Ｙ軸回転を検出するための屈曲振動を行なう。ここで、音片２ｂと梁３とが交差する交点２１は、音片２ｂの屈曲振動の中心となり動かないことから、音片２ｂの振動が梁３に伝播することを制止する。
【００８７】
音片２ｃは、音片２ｂと同様なＸ方向に沿った屈曲振動を、駆動部７の励起により、音片２ｂと逆相関係で行う。即ち、図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示されるように、Ｘ方向について、音片２ｂが”＜”の形状に変形するとき、音片２ｃは、音片２ｂの形状と反対な”＞”の形状に変形する。また、上記とは反対に、Ｘ方向について、音片２ｂが”＞”の形状に変形するとき、音片２ｃは、音片２ｂの形状と反対な”＜”の形状に変形する。音片２ｃと梁とが交差する交点２２は、音片２ｃの屈曲振動の中心となり動かないことから、音片２ｃの振動が梁３に伝播することを阻止する。
【００８８】
検出部８は、検出素子８ａ、８ｂから構成されており、検出素子８ａ、８ｂは、音片２ａにおける相互に表裏の関係にあるＸＹ平面上の長さの中心からやや外れた位置に取り付けられている。検出部８は、音片２ａに生ずる変形や変位の大きさを示す電気信号を出力する。
なお、振動子の材質として、恒弾性材料や圧電材料から適宜選択することができる。
エリンバ材などの恒弾性材料を用いた場合には、駆動素子及び検出素子としてピエゾ素子などの圧電素子を用いる。また、振動子が水晶やタンタル酸リチウムなどの圧電材料を用いた場合には、駆動素子及び検出素子として電極を用いればよい。
【００８９】
次に、実施例３における振動子５０の検出モードについて説明する。
図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）及び図１３（Ｃ）は、それぞれ、検出モードでの振動子５０を示す斜視図、側面図、平面図である。実施例３の振動子５０は、音片２ｂ、２ｃがＸ方向に屈曲振動する上記の駆動モードにおいて、Ｙ軸回転が生じると、音片２ｂ、２ｃに、Ｚ方向に沿って実線の矢印で示したコリオリ力Ｆ及び点線の矢印で示したコリオリ力Ｆが交互に発生する。交互に発生する当該コリオリ力により、音片２ｂ、２ｃは、Ｚ方向に沿って屈曲振動する。また、音片２ａと２ｄの動きは、音片２ｂ、２ｃに働くコリオリ力Ｆによる回転モーメントを打ち消すように、換言すれば、音片２ｂと２ｃの動きと逆相になるように、Ｚ方向に沿って屈曲振動する。
【００９０】
具体的には、図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）及び図１３（Ｃ）に示されるように、実線の矢印で示されたコリオリ力Ｆが発生するとき、Ｚ方向について、音片２ａは、”＜”の形状に変形し、音片２ｂは、音片２ａの形状と反対な”＞”の形状に変形する。また、このとき音片２ｄは、音片２ａの形状と反対な”＞”の形状に変形し、音片２ｃは、音片２ｄの形状と反対であって音片２ｂの形状とも反対な”＜”の形状に変形する。
上記とは反対に、点線の矢印で示されたコリオリ力Ｆが発生するとき、Ｚ方向について、音片２ａは、”＞”の形状に変形し、音片２ｂは、音片２ａの形状と反対な”＜”の形状に変形する。また、このとき音片２ｄは、音片２ａの形状と反対な”＜”の形状に変形し、音片２ｃは、音片２ｄの形状と反対であって音片２ｂの形状とも反対な”＞”の形状に変形する。
【００９１】
上記のＺ方向に沿った音片２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの屈曲振動により、より正確には、音片２ａ自身のＺ方向に沿った屈曲振動により、検出部８が取り付けられている位置で形状の変化が生じる。検出部８は、圧電性を有するので、形状の変化を示す電気信号を生成し、当該電気信号を演算部（図示せず）に出力する。演算部は、検出部８から前記電気信号を受けると、従来知られた方法に従って前記電気信号を処理することにより、Ｙ軸回転、即ち振動子５０の姿勢の変化を算出する。
【００９２】
上述したように、実施例３の振動子５０では、音片２ｂ、２ｃのＸ方向の屈曲振動中に、振動子５０のＹ軸回転が発生すると、音片２ｂ、２ｃにＺ方向のコリオリ力Ｆが生じ、当該コリオリ力Ｆにより音片２ｂ、２ｃがＺ方向に屈曲振動する。他方で、音片２ａ、２ｄは、音片２ｂ、２ｃの当該屈曲振動による回転モーメントを打ち消すように、Ｚ方向に沿って屈曲振動する。その結果、音片２ａ自身の当該屈曲振動により音片２ａに形状の変化が生じる。従って、音片２ａに設けられた検出部８は、音片２ａの前記形状の変化を検出し、これにより、振動子５０のＹ軸回転を検出することができる。
なお、実施例３の振動子５０において検出部８を、音片２ｂ、または音片２ｃ、あるいは音片２ｄに設けることによっても、上記と同様に振動子５０のＹ軸回転を検出することができる。検出部８を音片２ａ、または２ｄに設けた場合には、駆動モードの振動の漏れによる誤検出を回避することができる。一方、検出部８を音片２ｂ、または２ｃに設けた場合には、コリオリ力による音片の形状の変化を効率的に検出することができる。
【００９３】
実施例３の振動子５０では、音片２ａと２ｄが、支持部４、５を通るＹＺ平面に関して面対称な位置にあり、音片２ａの動きは、音片２ｄの動きと逆相関係にある。さらに支持部４，５は音片２ａ、２ｄから等距離に位置すると同時に、音片２ｂ、２ｃからも等距離に位置する。これらのことから、音片２ａ、２ｂの振動、及び音片２ｃ、２ｄの振動が相殺される。すなわち、音片２ａ、２ｂの振動が支持部４、５に漏れること及び音片２ｃ、２ｄの振動が支持部４、５に漏れることを相殺することができる。また、振動子５０のようにフレーム部２６を設けたことにより、フレーム部２６に検出部や駆動部からの配線を引き出すことができ、配線の配置の自由度が向上する。
【００９４】
図１４（Ａ）は、前述の振動子５０を振動子収容容器に実装した状態を示す正面図である。
図１４（Ｂ）は同図（Ａ）のａ−ａ断面図である。
セラミックスなどで形成された収容容器２００は、一面が開放されて凹部が設けられている。また、凹部には載置台２０１が形成され、載置台２０１に振動子５０の支持部４、５の円形部材４ｂ、５ｂ及びフレーム部２６を接着剤で接着することにより、振動子５０が収容容器２００に固定される。このとき、振動子５０の音片２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは収容容器２００には接触せず、振動を阻害することはない。支持部に形成された配線と収容容器２００に形成された配線を接続するためにワイヤーボンディングが行われ、振動子５０と収容容器２００の電気的接続がなされている。そして、収容容器２００の上面には図示しない蓋体が内部を真空雰囲気あるいは不活性ガス雰囲気に保持して固着され、パッケージされた振動子となる。
このように、収容容器２００にフレーム部２６を接着保持すれば、接着面積を大きくすることができるため接着強度が上がり、耐衝撃性を向上させることができる。さらに、フレーム部２６の外周をガイドにして、収容容器２００内に載置すれば振動子５０の位置決めをする必要がなく、組み立て性を向上させることができる。
[支持部の配置における変形例]
【００９５】
図１５（Ａ）、（Ｂ）は実施例３の支持部の配置における変形例を示す構成図である。
本変形例では、図１５（Ａ）に示すように、音片２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄと接続される梁３の長さの略中央の部分に支持部８７を設けた構成としてもよい。
このようにすれば、支持部８７およびフレーム部２６を接着保持することができることから、接着面積を大きくでき、耐衝撃性の向上した振動子を得ることができる。
また、図１５（Ｂ）に示すように、棒状部材４ａ、５ａをＹ方向に延在させフレーム部２６と接続させた構成としてもよい。
このようにすれば、フレーム部２６を補強することができ、振動子の組み立てにおける振動子の破損を防止できる。
【００９６】
また、他の変形例として、図１６に示す実施も可能である。
図１６は、実施例３における音片２ｂと２ｃの間に設けた支持部４、５を削除し、フレーム部２６に支持部としての機能を合わせ持たせた構成である。
このようにすれば、音片２ｂと２ｃの間に設けた支持部４、５を設けないことから、振動子５０の小型化を図ることが可能となる。
[検出部を複数配置した変形例]
【００９７】
図１７（Ａ）は検出部を複数設けた場合の変形例を示す平面構成図、図１７（Ｂ）は、同図（Ａ）の斜視図である。
駆動素子６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄから構成される駆動部６を有する音片２ｂに、検出部９２、９３が設けられている。検出部９２は、音片２ｂにおける相互に裏表の関係にあるＸＹ平面上に設けた検出素子９２ａ、９２ｂから構成されている。さらに、検出部９３は音片２ｂにおける相互に裏表の関係にあるＸＹ平面上に設けた検出素子９３ａ、９３ｂから構成されている。
また、同様に駆動素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄから構成される駆動部７を有する音片２ｃに、検出部９４、９５が設けられている。検出部９４は検出素子９４ａ、９４ｂから構成され、検出部９５は検出素子９５ａ、９５ｂから構成されている。なお、検出部９２、９３、９４、９５はそれぞれの音片２ｂ、２ｃのＸＹ平面上の中心からやや外れた位置に取り付けられている。
【００９８】
音片２ａには、検出部９０、９１が設けられている。検出部９０は、音片２ａにおける相互に裏表の関係にある、ＸＹ平面上に設けた検出素子９０ａ、９０ｂから構成されている。さらに、検出部９１は、音片２ａにおける相互に裏表の関係にあるＸＹ平面上に設けた検出素子９１ａ、９１ｂから構成されている。
また、同様に音片２ｄには検出部９６、９７が設けられている。検出部９６は、検出素子９６ａ、９６ｂから構成され、検出部９７は検出素子９７ａ、９７ｂから構成されている。なお、検出部９０、９１、９６、９７はそれぞれの音片２ａ、２ｄのＸＹ平面上の中心からやや外れた位置に取り付けられている。
【００９９】
振動子５０としての、駆動モードと検出モードにおける各音片２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの振動については、実施例３で説明した通りであり、説明を省略する。
複数の検出部を設けることの効果として、Ｙ軸回転にとって外乱であるＺ方向の加速度に対して検出が可能となり、その加速度による影響を除去することができる。Ｚ軸方向に加速度がかかった場合には、４つの音片２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄはＺ軸に沿って同じ方向に変形する。このことから、Ｙ軸回転において、Ｚ軸に沿って逆相で振動する少なくとも二つの音片に、検出部を設けることにより、加速度とＹ軸回転を区別することが可能となる。一例としては、図１７の振動子５０において、音片２ａと２ｄの検出部９１と９７を配置することにより、加速度とＹ軸回転を区別することが可能となる。
また、検出部はコリオリ力による変形の生ずる部分の音片に配置することができ、図１７に示すように、１つの音片に複数設けても良い。また、さらに複数の検出部を設けることの効果として、多くの音片の変形を検出することにより、検出におけるノイズや誤差を演算部において平均化し、高精度のＹ軸回転の検出が可能となる。
［応用機器］
【０１００】
上記した実施例１、２、３の振動子１、３０、４０、５０を用いた応用機器として、その姿勢の変化を検出する必要がある携帯電話、デジタルカメラ、ビデオカメラ及びナビゲーションシステムのような電子機器が挙げられる。
図１８は電子機器の構成図である。例えば、デジタルカメラなどの電子機器３００に実施例１における振動子１が内蔵され、デジタルカメラの姿勢を検出しシャッターを押した時の手ぶれの補正を可能としている。なお、振動子としては本実施例で説明した振動子３０、４０、５０を用いてもよい。
このように、当該電子機器では、当該電子機器に設けられた上記の実施例の振動子１、３０、４０、５０が、当該電子機器の姿勢の変化を振動子１、３０、４０、５０の姿勢の変化として検出することにより、上述した効果を享受することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】実施例１の振動子の構成を示す図。
【図２】実施例１の振動子の駆動モードを示す図であり、同図（Ａ）は斜視図、同図（Ｂ）は正面図。
【図３】実施例１の振動子の検出モードを示す図であり、同図（Ａ）は斜視図、同図（Ｂ）は斜視図、同図（Ｂ）は側面図、同図（Ｃ）は平面図。
【図４】実施例１の変形例の振動子の駆動モードを示す図であり、同図（Ａ）は斜視図、同図（Ｂ）は正面図。
【図５】実施例２の振動子の駆動モードを示す図であり、同図（Ａ）は斜視図、同図（Ｂ）は正面図。
【図６】実施例２の振動子の検出モードを示す図であり、同図（Ａ）は斜視図、同図（Ｂ）は正面図。
【図７】実施例１の振動子を振動子収容容器に実装した状態を示す斜視図。
【図８】実施例１の支持部の配置における変形例を示す構成図であり、同図（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれの変形例を示す構成図。
【図９】実施例１の支持部の配置における変形例を示す構成図であり、同図（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれの変形例を示す構成図。
【図１０】実施例１における検出部を複数設けた場合の変形例を示す構成図であり、同図（Ａ）は斜視図、同図（Ｂ）は平面図。
【図１１】実施例３の振動子の構成を示す図。
【図１２】実施例３の振動子の駆動モードを示す図であり、同図（Ａ）は斜視図、同図（Ｂ）は平面図。
【図１３】実施例３の振動子の検出モードを示す図であり、同図（Ａ）は斜視図、同図（Ｂ）は側面図、同図（Ｃ）は平面図。
【図１４】実施例３の振動子を振動子収容容器に実装した状態を示す図であり、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）は断面図。
【図１５】実施例３の支持部の配置における変形例を示す構成図であり、同図（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれの変形例を示す構成図。
【図１６】実施例３の支持部の配置における変形例を示す構成図。
【図１７】実施例３における検出部を複数設けた場合の変形例を示す構成図であり、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）は斜視図。
【図１８】本実施例の振動子を応用機器に内蔵した構成図。
【図１９】実施例２の振動子の他の駆動モードを示す図であり、同図（Ａ）は斜視図、同図（Ｂ）は正面図。
【図２０】実施例２の振動子の他の検出モードを示す図であり、同図（Ａ）は斜視図、同図（Ｂ）は正面図。
【図２１】実施例２における検出部を複数設けた場合の変形例を示す構成図であり、同図（Ａ）は斜視図、同図（Ｂ）は平面図。
【符号の説明】
【０１０２】
１…振動子、２ａ…第１の音片、２ｂ…第３の音片、２ｃ…第４の音片、２ｄ…第２の音片、３…梁、４、５…支持部、４ａ、５ａ…棒状部、４ｂ、５ｂ…円板部、６、７…駆動部、６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂ…駆動素子、８…検出部、８ａ、８ｂ…検出素子、２０、２１、２２、２３…交点、２６…フレーム部、３０…振動子、４０…振動子、５０…振動子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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