(57)【要約】【課題】従来の振動子装置は、、各基軸を中心とする回転の量を表す信号のＳＮ比（信号対雑音比）を改善することができず、また、振動子の実装面積を低減することが困難であった。【解決手段】本発明に係る振動子装置は、振動子装置の姿勢の変化を構成する、第１の基軸を中心とする第１の回転の量、及び第２の基軸を中心とする第２の回転の量を表す信号であって前記両回転の方向に対応した極性を有する前記信号をそれぞれが出力する複数の振動子の一つをそれぞれが有する複数の振動子ユニットと、前記複数の振動子から出力される前記複数の信号を演算する演算部とを含む。【選択図】  図２
2005030833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子装置の姿勢の変化を構成する、第１の基軸（Ｚ軸）を中心とする第１の回転の量、及び該第１の基軸に垂直な第２の基軸（Ｘ軸）を中心とする第２の回転の量を表す信号であって前記第１の回転及び前記第２の回転の方向に対応した極性を有する前記信号をそれぞれが出力する複数の振動子の一つをそれぞれが有する複数の振動子ユニットと、
前記複数の振動子装置から出力される前記複数の信号を演算する演算部とを含むことを特徴とする振動子装置。
【請求項２】
前記複数の振動子ユニットは、前記第１の基軸（Ｚ軸）、前記第２の基軸（Ｘ軸）、並びに前記第１の基軸（Ｚ軸）及び前記第２の基軸（Ｘ軸）の両軸に垂直な第３の基軸（Ｙ軸）の３つの基軸のうち少なくとも１つに対し所定の姿勢で設けられており、
前記演算部は、前記複数の振動子装置から出力される前記複数の信号を、前記所定の姿勢に応じて演算することを特徴とする請求項１記載の振動子装置。
【請求項３】
前記所定の姿勢は、前記第２の基軸（Ｘ軸）及び前記第３の基軸（Ｙ軸）を含む第１の仮想平面（ＸＹ平面）に対し平行及び垂直以外であることを特徴とする請求項２記載の振動子装置。
【請求項４】
前記所定の姿勢は、前記第１の基軸（Ｚ軸）及び前記第３の基軸（Ｙ軸）を含む第２の仮想平面（ＹＺ平面）について対称であることを特徴とする請求項３記載の振動子装置。
【請求項５】
前記所定の姿勢は、前記第１の仮想平面（ＸＹ平面）に対し実質的に４５度又は１３５度であることを特徴とする請求項４記載の振動子装置。
【請求項６】
前記所定の姿勢は、前記複数の振動子装置の面又は辺のうち前記第３の基軸（Ｙ軸）に平行な面又は辺が相互に接することを特徴とする請求項５記載の振動子装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６記載の振動子装置を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体の姿勢、速度及び位置を検出するためのジャイロ振動子のような振動子を含む振動子装置及び当該振動子装置を含む電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記した振動子装置は、下記の特許文献１に記載されているように、外部から加えられる力に応じた振動子装置の姿勢の変化を検出すべく、当該姿勢の変化を構成する、複数の基軸を中心とする回転の量を複数の振動子により測定する。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１８０１７８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特許文献１に記載の振動子装置では、各振動子が、一つの基軸を中心とする回転の量のみをそれぞれ測定することを目的として実装されていることから、各基軸を中心とする回転の量を表す信号のレベルを増大することができず、また、前記複数の振動子を実装するための面積を低減することが困難であった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決すべく、本発明に係る振動子装置は、振動子装置の姿勢の変化を構成する、第１の基軸（Ｚ軸）を中心とする第１の回転の量、及び該第１の基軸に垂直な第２の基軸（Ｘ軸）を中心とする第２の回転の量を表す信号であって前記第１の回転及び前記第２の回転の方向に対応した極性を有する前記信号をそれぞれが出力する複数の振動子の一つをそれぞれが有する複数の振動子ユニットと、前記複数の振動子装置から出力される前記複数の信号を演算する演算部とを含む。
【０００６】
本発明に係る振動子装置では、前記複数の振動子ユニットは、前記第１の基軸（Ｚ軸）、前記第２の基軸（Ｘ軸）、並びに前記第１の基軸（Ｚ軸）及び前記第２の基軸（Ｘ軸）の両軸に垂直な第３の基軸（Ｙ軸）の３つの基軸のうち少なくとも１つに対し所定の姿勢で設けられており、前記演算部は、前記複数の振動子装置から出力される前記複数の信号を、前記所定の姿勢に応じて演算することが望ましい。
【０００７】
本発明に係る振動子装置では、前記所定の姿勢は、前記第２の基軸（Ｘ軸）及び前記第３の基軸（Ｙ軸）を含む第１の仮想平面（ＸＹ平面）に対し平行及び垂直以外であることが望ましい。
【０００８】
本発明に係る振動子装置では、前記所定の姿勢は、前記第１の基軸（Ｚ軸）及び前記第３の基軸（Ｙ軸）を含む第２の仮想平面（ＹＺ平面）について対称であることが望ましい。
【０００９】
本発明に係る振動子装置では、前記所定の姿勢は、前記第１の仮想平面（ＸＹ平面）に対し実質的に４５度又は１３５度であることが望ましい。
【００１０】
本発明に係る振動子装置では、前記所定の姿勢は、前記複数の振動子装置の面又は辺のうち前記第３の基軸（Ｙ軸）に平行な面又は辺が相互に接することが望ましい。
【００１１】
本発明に係る電子機器は、上記の振動子装置を備える。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る振動子装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１３】
図１（Ａ）は、ジャイロ振動子が搭載された振動子ユニットを示し、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の振動子ユニットに搭載されたジャイロ振動子の構成を示し、図１（Ｃ）は、図１（Ｂ）のＡＡ間での断面図である。
【００１４】
図１（Ａ）に示される直方体である振動子ユニット１は、電子機器及び乗り物のような物体に、振動子ユニット１を含む図３に図示の振動子装置３として搭載されており、前記物体、即ち振動子装置３の姿勢の変化を検出すべく、図１（Ｂ）に示されるジャイロ振動子２をセラミック等で形成された容器内に収容して構成される。
【００１５】
ジャイロ振動子２は、ジャイロ振動片１０と、ジャイロ振動片１０を支持するための支持機構であるリード線１５Ａ、１５Ｂ、１６Ａ及び１６Ｂと、前記リード線１５Ａ等を介して前記ジャイロ振動片１０が載置されるための基板である支持基板１７から構成されている。
【００１６】
ジャイロ振動片１０は、従来知られた駆動モード、検出モード、及びスプリアスモードという３つのモードで動作すべく、図１（Ｂ）に示されるように、第１の駆動アーム１１Ａ及び第２の駆動アーム１１Ｂと、検出アーム１２と、アーム支持部１３と、支持板１４とを含む。
【００１７】
第１及び第２の駆動アーム１１Ａ、１１Ｂは、図１（Ｂ）に示されるように、各々が図示のＹ方向に延在する即ち相互に平行する、所定長を有する板状の部材である。第１及び第２の駆動アーム１１Ａ、１１Ｂは、図示のＸ方向に沿った振動中に、前記した物体の姿勢の変化の一つである、図示のＺ方向を基軸として与えられる回転に応じて、当該回転の大きさに対応するコリオリ力を生成する。
【００１８】
駆動アーム１１Ａは、その中心を軸とする屈曲動作により振動し、より詳細には、その端部に近い部位ほどＸ方向に沿って大きく変位するという凹凸型に変形することにより振動する。駆動アーム１１Ｂは、駆動アーム１１Ａが変形する凹凸形状とは線対称な関係にある形状に屈曲動作により振動する。
【００１９】
検出アーム１２は、第１の駆動アーム１１Ａ及び第２の駆動アーム１１Ｂと同様に、図示のＹ方向に沿って延在している、所定長を有する板部材である。即ち、第１の駆動アーム１１Ａ、第２の駆動アーム１１Ｂ、及び検出アーム１２は、相互に平行である。検出アーム１２は、第１及び第２の駆動アーム１１Ａ、１１Ｂに働く前記コリオリ力を検出すべく、第１及び第２の駆動アーム１１Ａ、１１Ｂからアーム支持部１３を経て伝播される前記コリオリ力に応答して、当該コリオリ力の大きさに対応する振動を行なう。
【００２０】
検出アーム１２は、上述した第１及び第２の駆動アーム１１Ａ、１１Ｂの屈曲動作に連動して、概ねＳ字状及び逆Ｓ字状に変形するという屈曲動作を行なう。検出アーム１２による前記屈曲動作により、振動子装置３の姿勢の変化、即ち、所定の基軸を中心とする回転の量を表す信号であって当該回転の方向をプラス又はマイナスの極性により示す前記信号を出力する。
【００２１】
アーム支持部１３は、一端が第１の駆動アーム１１Ａの中心に接続されており、他端が第２の駆動アーム１１Ｂの中心に接続されており、検出アーム１２は、その中心がアーム支持部１３の中心と一致するように接続されている。支持板１４は、アーム支持部１３と検出アーム１２との接続点を含む所定の面積を有する板状部材である。
【００２２】
Ｘ方向に延在するリード線１５Ａ、１５Ｂ及びＹ方向に延在する１６Ａ、及び１６Ｂは、相互に同一の形状を有する帯状部材である。また、リード線１５Ａ、１５Ｂは、図１（Ｃ）に示されるように、一端が支持板１４の対応する辺の近傍に接続されており、他端が支持基板１７に接続されており、ジャイロ振動片１０と支持基板１７が接触しないように成型されている。リード線１６Ａ、１６Ｂもリード線１５Ａ、１５Ｂと同様に、一端が支持板１４の対応する片の近傍に接続され、他端が支持基板１７に接続されており、ジャイロ振動片１０と支持基板１７が接触しないように成型されている。支持基板１７は、例えば、従来知られたポリイミド樹脂など絶縁体からなる基板であり、その中央には、リード線１５Ａ等の成型のための開口部１８が規定されている。
【００２３】
図２は、具体例の振動子装置の構成を示し、また、図３は、振動子ユニット及び演算回路を示す。具体例の振動子装置３は、図１に示した振動子ユニット１と同様な構成を有する振動子ユニット４ａ、４ｂと、振動子ユニット４ａ、４ｂから出力される振動子装置３の姿勢の変化を示す信号を演算処理する演算回路５と、振動子ユニット４ａ、４ｂ及び演算回路５を取り付けるための回路基板６とから構成されている。
【００２４】
振動子ユニット４ａ、４ｂは、図２に示されるように、回路基板６上に、最大面（面積が最大である面）が、Ｘ軸及びＹ軸について、より正確には、Ｘ軸及びＹ軸を含む仮想平面（ＸＹ平面）に対し、平行以外であって垂直以外に、かつ、Ｚ軸及びＹ軸を含む仮想平面（ＹＺ平面）について対称に取り付けられている。
【００２５】
詳細には、振動子ユニット４ａ、４ｂは、振動子装置３の姿勢の変化を構成する回転の基軸の一つであるＺ軸に対し４５度又は１３５度の姿勢となるように規定され、また、振動子装置３の姿勢の変化を構成する回転の基軸の他の一つであるＸ軸に対し４５度又は１３５度の姿勢となるように規定される。加えて、振動子ユニット４ａ、４ｂの面又は辺のうちＹ軸に平行な振動子ユニット４ａ、４ｂの面又は辺が相互に接している。従って、振動子ユニット４ａ、４ｂは、Ｙ軸方向から観て、概ね”ハ”の字形状を形成している。
【００２６】
振動子ユニット４ａ、４ｂは、Ｚ軸を中心とする回転について、前記回転の方向に対応して相互に「同一」な極性を有する信号Ｚであって、振動子ユニット４ａ、４ｂがＹ軸に垂直な姿勢で設けられたならば出力するであろう信号の振幅（回転の量）のｃｏｓ４５°又ｃｏｓ１３５°（１／√２）に相当する振幅を有する信号Ｚを出力する。
【００２７】
同様にして、Ｘ軸を中心とする回転について、前記回転の方向に対応して相互に「相違」する極性を有する信号Ｘであって、振動子ユニット４ａ、４がＸ軸に垂直な姿勢で設けられたならば出力するであろう信号の振幅（回転の量）のｃｏｓ４５°又ｃｏｓ１３５°（１／√２）に相当する振幅を有する信号Ｘを出力する。振動子ユニット４ａ、４ｂから出力された信号Ｚ及び信号Ｘは、演算回路５に入力される。
【００２８】
演算回路５は、振動子ユニット４ａ、４ｂから入力された信号Ｚ、Ｘに、振動子ユニット４ａ、４ｂの姿勢に応じて加算及び減算のような演算を施すべく、従来知られた構成を有する。演算回路５は、より具体的には、Ｚ方向を基軸とする回転の量及び方向を算出すべく、振動子ユニット４ａ、４ｂからの信号Ｚに加算を施す。これにより、演算回路５は、１つの振動子ユニットがＺ軸に垂直に設けられたならば出力するであろう信号の振幅の√２倍の大きさの振幅を有する信号を生成する。
【００２９】
同様にして、演算回路５は、Ｘ方向を基軸とする回転の量及び方向を算出すべく、振動子ユニット４ａ、４ｂからの信号Ｘに減算を施す。これにより、演算回路５は、１つの振動子ユニットがＸ軸に垂直に設けられたならば出力するであろう信号の振幅の√２倍の大きさの振幅を有する信号を生成する。演算回路５は、前記両回転について生成した前記信号を振動子装置３の外部へ出力する。
【００３０】
上述したように、具体例の振動子装置３によれば、振動子ユニット４ａ、４ｂが、振動子装置３の姿勢の変化であるＺ軸を基軸とする回転の量及び方向を示し、当該方向に対応する、両振動子ユニット４ａ、４ｂ間で「同一」な極性の信号Ｚ、及び振動子装置３の姿勢の変化であるＸ軸を基軸とする回転の量及び方向を示し、当該方向に対応する、両振動子ユニット４ａ、４ｂ間で「相違」する極性の信号Ｘを出力し、さらに、演算回路５が、前記信号Ｚ及び信号Ｘに加算及び減算をそれぞれ施すことから、Ｚ軸の回転及びＸ軸の回転という二軸の回転について、従来に比較してレベル、即ち振幅が大きい信号を得ることが可能になる。
【００３１】
また、上記の具体例の振動子装置３によれば、振動子ユニット４ａ、４ｂが、仮想平面（ＸＹ平面）に対し４５度又は１３５度の姿勢で規定され、かつＹ軸に平行な面又は辺が相互に接することにより概ね”ハ”の字形状を形成することから、振動子ユニットを前記仮想平面に平行に載置していた従来の振動子装置に比して、その実装面積を狭小にすることが可能になる。
【００３２】
さらに、上記具体例の振動子装置３によれば、振動子ユニット４ａ、４ｂが同一の構成、形状、作用を有することから、量産での歩留まりが向上し、これにより、生産コストを削減することができる。
【００３３】
具体例の振動子装置３は、上記したＺ軸又はＸ軸に対する４５°又は１３５°の姿勢に代えて、例えば、３０°及び６０°のような姿勢を用いることにより、上記の効果と同様な効果を得ることが可能である。
【００３４】
具体例の振動子装置３は、上記した”ハ”の字形状に代えて、逆”ハ”の字形状を構成することによっても、上記と同様な効果を得ることができる。
【００３５】
［応用機器］
上記した具体例の振動子装置３を用いた応用機器として、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。当該電子機器では、当該電子機器に設けられた上記の具体例の振動子が、当該電子機器の姿勢の変化を振動子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。
【００３６】
【発明の効果】
本発明に係る振動子装置によれば、前記複数の振動子ユニットのそれぞれが有する振動子が、前記第１の回転の量及び前記第２の回転量を表し前記第１の回転及び前記第２の回転の方向に対応した極性を有する信号を出力し、前記演算部が、前記複数の振動子から出力される前記複数の信号を演算することから、前記信号のレベルを増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】具体例の振動子ユニット及びジャイロ振動子の構成を示す図。
【図２】具体例の振動子装置の構成を示す図。
【図３】具体例の振動子ユニット及び演算回路の回路図。
【符号の説明】
３  振動子装置
４ａ、４ｂ  振動子ユニット
５  演算回路
６  回路基板
【図１】
2005030833.tif 000003
【図２】
2005030833.tif 000004
【図３】
2005030833.tif 000005