(57)【要約】【目的】電子機器の小型化を促進する角速度検出機構を有する音叉型水晶発振器を提供する。【構成】音叉型水晶振動子を用いてなるクロック源としての音叉型水晶発振器において、前記音叉型水晶振動子は音叉振動を励起する駆動電極とコリオリの力による電荷を検出するセンサ電極とを有する角速度センサ素子とし、前記駆動電極に接続して音叉振動を励起する発振回路からクロック周波数を出力するとともに、前記センサ電極に接続する角速度検出回路はスタンバイ信号によって動作を開始して角速度信号を出力する構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音叉型水晶振動子を用いてなるクロック源としての音叉型水晶発振器において、前記音叉型水晶振動子は音叉振動を励起する駆動電極とコリオリの力による電荷を検出するセンサ電極とを有する角速度センサ素子とし、前記駆動電極に接続して音叉振動を励起する発振回路からクロック周波数を出力するとともに、前記センサ電極に接続する角速度検出回路はスタンバイ信号によって動作を開始して角速度信号を出力することを特徴とする角速度検出機構を有する音叉型水晶発振器。
【請求項２】
前記発振回路及び前記角速度検出回路はＩＣチップ内に一体的に集積化され、前記ＩＣチップと前記角速度センサ素子は表面実装容器内に収容さされ、前記表面実装容器の外底面には少なくとも前記クロック周波数の出力端子、前記スタンバイ信号の入力端子及び前記角速度信号の出力端子を有する請求項１の音叉型水晶発振器。
【請求項３】
前記クロック周波数は32.768KHz又は16.384KHzである請求項１の音叉型水晶発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は音叉型水晶振動子（以下、音叉型振動子とする）を用いたクロック源としての音叉型水晶発振器を技術分野とし、特に角速度検出機構を有する音叉型水晶発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
音叉型水晶発振器は、例えば携帯電話システムの端末において、システム統合用の基準クロック（例えばクロック周波数を32.768や16.384KHz）として使用されている。一方、携帯電話では多機能化の一環として、例えばカメラ機能の組み込みが定着しつつある。しかし、携帯型で軽量であることから、シャッター時の手振れを引き起こす問題があった。そこで、音叉型水晶振動子を用いた角速度センサによって手振れ防止を図ることが考えられた。
【０００３】
（従来技術の一例）
第４図は一従来例を説明する携帯電話の概略ブロック図である。携帯電話１は通信機構部２とカメラ機構部３からなる。通信機構部２は音叉型水晶発振器４から出力されるクロック周波数に同期して制御され、アンテナからの電波によって外部との送受信がなされる。音叉型水晶発振器４は音叉型振動子５と発振回路６からなり、音叉型振動子５に基づいて例えば32.768KHzのクロック周波数を出力する。
【０００４】
音叉型振動子５は、一対の音叉腕７（ａｂ）が音叉基部７ｃから延出し、各音叉腕７（ａｂ）には駆動電極８が形成される「第５図（ａｂ）」。各音叉腕７（ａｂ）での駆動電極８は両主面同士及び両側面同士を同電位とし、両主面と両側面間では逆電位（異符号）とする。そして、各音叉腕７（ａｂ）間では両主面（両側面）と両側面（両主面）との間では同電位として共通接続する。これらは、図示しない引き回し電極によって結線され、２端子とする。なお、図での＋及び−同士が共通接続されて２端子となる。
【０００５】
これにより、各音叉腕７（ａｂ）では両主面と両側面との間に矢印で示す互いに逆向きの電界を生じる。そして、Ｘ軸方向の互いに逆向きの合成電界ベクトルによって各音叉腕７（ａｂ）の外側ではＹ軸方向に伸張及し、内側ではＹ軸方向に縮小する。また、両主面及び両側面での±の電位が逆になれば、外側が収縮し、内側が伸張して、それぞれＸＹ屈曲振動を生ずる。したがって、一対の音叉腕７（ａｂ）は水平方向に音叉振動する。
【０００６】
発振回路６は発振用増幅器１８及び分割コンデンサ９（ａｂ）を有し（第６図）、ＩＣチップ内に集積化される。発振用増幅器１８は帰還抵抗１０を有するインバータ増幅素子として、音叉型振動子５の２端子が入出力端に接続する。分割コンデンサ９（ａｂ）はインダクタ成分としての音叉型振動子５と共振回路を形成する。そして、図示しない電源の投入後は常時クロック周波数（32.768KHz）を発生する。なお、クロック周波数は音叉型振動子５の各音叉腕７（ａｂ）の長さと幅との辺比に依存して決定される。
【０００７】
カメラ機構部３は電源とは別個のスイッチによって起動し、手振れ防止用の角速度検出機構（角速度センサ）１１を有する。角速度検出機構１１は角速度センサ素子１２、発振回路６及び検出回路１３からなる。角速度センサ素子１２は前述した音叉型振動子５（音叉型水晶片）からなり、駆動電極８及びセンサ電極１４を有する（第７図）。
【０００８】
駆動電極８は一方の音叉腕７（ａｂ）に、センサ電極１４は他方の音叉腕７（ａｂ）に設けられる。一方の音叉腕７（ａｂ）に設ける駆動電極８は前述同様にそれぞれ同電位とした両主面及び両側面に設けられ、両主面と両側面との間で異符号とする。これにより、一方の音叉腕７（ａｂ）を屈曲振動して他方の音叉腕７（ａｂ）を共動させ、一対の音叉腕７（ａｂ）を音叉振動する。振動周波数は例えば概ね17KHzとする。
【０００９】
他方の音叉腕７（ａｂ）に設けるセンサ電極１４は、内側面と外側面との左右両側（図では上下領域）に２個ずつ対向して設けられる。このようなものでは、音叉振動中にＹ軸を中心とした回転角が生ずると、コリオリの力が作用し、各音叉腕７（ａｂ）間では主面に対して互いに逆方向とした垂直方向の振動（ＸＺ屈曲振動）が生じる。
【００１０】
これにより、他方の音叉腕７（ａｂ）では矢印で示したように、上下領域に互いに逆向きとしたＸ軸方向の電界を生じて±の電荷が発生する。そして、センサ電極１４によって検出される。なお、一方の音叉腕７（ａｂ）でも電界は生ずるが、センサ電極１４を設けていないので検出されない。また、両側面の駆動電極８に生じた電荷はそれぞれ相殺される。
【００１１】
発振回路６は前述同様の発振回路６とし、検出回路１３は電荷を増幅するチャージアンプや音叉振動に同期して信号処理する同期検波回路等から形成される。そして、点線枠で示すＩＣチップ１５に一体的にＩＣ化（集積化）される。これらの音叉型水晶発振器４と角速度検出機構１１とはそれぞれ別個の表面実装容器に収容されて、ディスクリート部品として製品化される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の携帯電話では、角速度検出機構１１によってカメラの手振れ防止を図れるものの、基準クロック源としての音叉型水晶発振器４及び角度検出機構１１のそれぞれに音叉型振動子５及び発振回路６を要するので、小型化を阻害する問題があった。特に、現状では、音叉型水晶発振器４と角速度センサ（角速度検出機構）１１とはディスクリート部品なので、両機能を必要とする電子機器では素子数（部品数）も増えて小型化が阻害される。
【００１３】
（発明の目的）
本発明は電子機器の小型化を促進する角速度検出機構を有する音叉型水晶発振器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、音叉型水晶振動子を用いてなるクロック源としての音叉型水晶発振器において、前記音叉型水晶振動子は音叉振動を励起する駆動電極とコリオリの力による電荷を検出するセンサ電極とを有する角速度センサ素子とし、前記駆動電極に接続して音叉振動を励起する発振回路からクロック周波数を出力するとともに、前記センサ電極に接続する角速度検出回路はスタンバイ信号によって動作を開始して角速度信号を出力する構成とする。
【発明の効果】
【００１５】
このような構成であれば、角速度センサ素子の発振回路からクロック周波数を得るので、クロック源としての音叉型水晶発振器を構成できる。したがって、従来の音叉型振動子及び発振回路を不要にする。したがって、クロック源及び角速度検出機構を必要とする電子機器の小型化を促進できる。そして、スタンバイ信号によって角速度検出回路は動作するので、例えば携帯電話に内蔵したカメラの手振れ防止を必要に応じて図れる。
【００１６】
（実施態様項：請求項２及び３）
本発明の請求項２では、前記発振回路及び前記角速度検出回路はＩＣチップ内に一体的に集積化され、前記ＩＣチップと前記角速度センサ素子は表面実装容器内に収容され、前記表面実装容器の外底面には少なくとも前記クロック周波数の出力端子、前記スタンバイ信号の入力端子及び前記角速度信号の出力端子を有する。これにより、角速度検出機構を有する音叉型水晶発振器を表面実装容器に一体的に収容するので、小型化をさらに促進（実現）できる。
【００１７】
同請求項３では、請求項１の前記クロック周波数は32.768KHz又は16.384KHzとする。これにより、歩度を刻む時計用の周波数源としても適用でき、例えば携帯電話の一般的なクロック源となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
第１図は本発明の一実施形態を説明する角速度検出機構を有する音叉型水晶発振器（以下、角速付き音叉型発振器とする）の概略ブロック図である。なお、前従来例と同一部分の説明は簡略又は省略する。
【００１９】
角速付き音叉型発振器は角速度センサ素子１２を用いてなる。角速度センサ素子１２は、前述したように音叉型振動子５の一方の音叉腕７ａに駆動電極８を、他方の音叉腕７ｂにセンサ電極１４を有する。駆動電極８には音叉振動を励起する発振回路６が接続する。そして、発振出力ｆoutを得る。ここでの発振周波数ｆoはクロック源としての32.768KHz又は16.384KHzとする。
【００２０】
センサ電極１４には前述したように検出回路１３が接続し、角速度信号Soutを出力する。ここでは、検出回路１３は外部からのスタンバイ信号STによって動作する。すなわち、音叉振動による発振回路６からのクロック周波数ｆoは常時出力されても、角速度信号はスタンバイ信号STが入力されたときのみ発生する。発振回路６及び検出回路１３は点線枠で示すＩＣチップ１５に一体的に集積化される。
【００２１】
これらの音叉型振動子５とＩＣチップとは、第２図に示したように、表面実装容器１６に一体的に収容される。表面実装容器１６は例えば積層セラミックからなる凹状とした容器本体１６ａからなり、内底面にＩＣチップ１５を、内壁段部に音叉型振動子５の音叉基部７ｃを固着する。そして、カバー１６ｂを被せて密閉封入される。
【００２２】
但し、容器本体１６ａの外底面には図示しないセット基板と接続する外部端子１７を有する。外部端子１７は、少なくとも発振周波数（クロック周波数）ｆoの周波数出力端子、スタンバイ信号STの入力端子、及び角速度信号Ｓoutの出力端子を有する。勿論、これ以外に、音叉型水晶発振器４の必要とする電源及びアース端子等を有する。
【００２３】
このような構成であれば、発明の効果の欄でも記載したように、角速付き音叉型発振器は、角速度センサ素子１２の音叉振動を駆動する発振回路６の発振周波数ｆoをクロック源とする。したがって、従来の音叉型振動子５を除去できるので、角速度検出機構１１を必要とする電子機器の小型化を促進できる。そして、ここでは、一つの表面実装素子として構成されるので、小型化をさらに促進できる。
【００２４】
例えばカメラ内蔵の携帯電話１に適用した場合は、第３図になる。すなわち、通信機構部２及びカメラ機構部３に対して、本実施例での角速付き音叉型発振器４のみを配置する。そして、通信機構部２には角速付き音叉型発振器からの発振周波数ｆoをクロック周波数として供給する。また、カメラ機構部３には角速付き音叉型発振器からの角速度信号Ｓoutをスタンバイ信号STに応じて供給する。
【００２５】
（他の事項）
上記実施形態では角速度センサ素子１２は一方の音叉腕７ａに駆動電極８を他方の音叉腕７ｂにセンサ電極１４を配置して説明したが、これ以外の電極配置であっても、さらに他の電極があったとしてもよい。要は、音叉振動を励起する駆動電極８及びコリオリの力による角速度を検出するセンサ電極１４があればよい。そして、携帯電話以外の電子機器に適用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施例の一実施形態を説明する角速付き音叉型発振器の概略ブロック図である。
【図２】本実施例の一実施形態を説明する角速付き音叉型発振器の構造断面図である。
【図３】本実施例の適用例を示す携帯電話の概略ブロック図である。
【図４】従来例を説明する携帯電話の概略ブロック図である。
【図５】従来例を説明する音叉型振動子の図で、同図（ａ）は音叉型状水晶片の外観図、同図（ｂ）は電極配置を示す上面図である。
【図６】従来例を説明する発振回路図である。
【図７】従来例を説明する角速度センサ素子の上面図を含む角速度検出機構の概略ブロック図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  携帯電話、２  通信機構部、３  カメラ機構部、４  音叉型水晶発振器、５  音叉型振動子、６  発振回路、７（ａｂ）  音叉腕、７ｃ  音叉基部、８  駆動電極、９（ａｂ）  分割コンデンサ、１０  帰還抵抗、１１  角速度検出機構（角速度センサ）、１２  角速度センサ素子、１３  検出回路、１４  センサ電極、１５  ＩＣチップ、１６  表面実装容器、１７  外部端子、１８  発振用増幅器。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成17年8月25日(2005.8.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
例えばカメラ内蔵の携帯電話１に適用した場合は、第３図になる。すなわち、通信機構部２及びカメラ機構部３に対して、本実施例での角速付き音叉型発振器１１Ａのみを配置する。そして、通信機構部２には角速付き音叉型発振器からの発振周波数ｆoをクロック周波数として供給する。また、カメラ機構部３には角速付き音叉型発振器からの角速度信号Ｓoutをスタンバイ信号STに応じて供給する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2007057272.tif 000010
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
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