(57)【要約】【課題】  干渉ノイズの発生を抑えて特性の劣化が少ない、生産性の良い、高性能、低価格の圧電振動ジャイロを提供することを課題とする。【解決手段】  圧電振動子１１、圧電振動子２１を音叉形状とし、音叉のアーム部１１ａとアーム部２１ａの形状のみが異なる複数の前記圧電振動子を、互いに直交させた軸上に配置し、実装固定方法を同一にする為に、音叉のアーム部以外の形状を同一とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定端として機能する結合部を介して同一の２本のアーム部が結合してなる圧電振動子を２以上具備する圧電振動ジャイロであって、前記各圧電振動子は、前記アーム部のみが異なる形状を有することを特徴とする圧電振動ジャイロ。
【請求項２】
前記圧電振動子が単一材料からなることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動ジャイロ。
【請求項３】
前記圧電振動子が弾性体に圧電性を有する材料を接合してなることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動ジャイロ。
【請求項４】
前記各圧電素子は、共振周波数が異なり、各々２００Ｈｚ以上の差を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の圧電振動ジャイロ。
【請求項５】
前記各圧電振動子が同一の筐体に収納してなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の圧電振動ジャイロ。
【請求項６】
前記各圧電振動子がそれぞれ異なる筐体に収納してなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の圧電振動ジャイロ。
【請求項７】
前記各圧電振動子が互いに直交するように配置されてなることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の圧電振動ジャイロ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度を検出するセンサに関し、特にカメラ一体型ＶＴＲやデジタルカメラ等に実装されて、手振れを検出するシステムに使用されるジャイロスコープに好適な、音叉形圧電振動子を用いる圧電振動ジャイロに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電振動ジャイロは、振動している物体に回転の角速度が与えられると、その振動方向と直角な方向にコリオリ力を生ずるという力学現象を利用したジャイロスコープに属する。互いに直交する二つの方向において、一方を励振部として振動可能とし、他方を検出部として出力電圧の検出を可能とした圧電振動子において、励振部を振動させた状態で、二つの振動面が交わる線と平行な軸を中心軸として圧電振動子自身を回転させると、前述のコリオリ力の作用により、励振部の振動方向に対して直角な方向に力が働き、検出部に振動が励振される。この検出部に励振される振動の大きさは、回転角速度に比例するため、前記検出部の圧電現象によって生じる出力電圧の大きさから、回転角速度の大きさを求めることができる。
【０００３】
例えば、カメラ一体型ＶＴＲやデジタルカメラ等では、手振れの大きさを検出して画面のぶれを補正するシステムが使用されている。このシステムには、互いに直交する２つの軸を中心とする回転運動の回転角速度の検出が必要となる。前記２つの軸を中心とする回転運動の方向をそれぞれヨー方向、ピッチ方向と呼ぶ。このヨー方向とピッチ方向の回転角速度は、２個の圧電振動子を用い、互いに直交するように配置することで検出を可能にしている。
【０００４】
しかし、前記２個の圧電振動子を接近させて配置する場合、互いの圧電振動子の励振振動が空気中あるいは共通の基板等を伝搬して、２個の圧電振動子間に干渉が生じ、この干渉がノイズとなり、ジャイロ特性の劣化が起きる。この干渉ノイズは、使用する２個の圧電振動子における励振振動の周波数の差により現われる。そして、この周波数の差が小さいほどノイズは大きくなる。この問題を解決するためには、使用する２個の圧電振動子の共振周波数に２００Ｈｚ以上の差を設けた、異なる共振周波数を持つ２個の圧電振動子を使用する提案がなされている。これは、手ぶれを検出した際に出力される信号の周波数帯域である約０．１〜５０Ｈｚの信号よりも、干渉波の周波数を２００Ｈｚ以上にして、この干渉ノイズをローパスフィルタで除去し干渉ノイズレベルを低減させるものである。
【０００５】
そこで、前記異なる共振周波数を持つ２個の圧電振動子を得るために、横波の伝播速度が異なる圧電体を用いることで、同一形状で、しかも共振周波数が異なる圧電振動子が得られるという提案がなされている。これは、振動子の加工工程や治具、振動子支持部材等の共通化が行なうことができ、共振周波数の異なる圧電振動子の製造が生産性よくできるものである。このような圧電振動ジャイロは特許文献１に開示されている。
【０００６】
図１は、従来の圧電振動ジャイロの斜視図である。この圧電振動ジャイロでは、柱状の圧電振動子６１を用いて、圧電振動子６１の一方のノード点を支持部材６２と支持部材６４とで把持し、他方のノード点を支持部材６３と支持部材６５とで把持する構造になっている。ここで、支持部材６２、支持部材６３、支持部材６４、支持部材６５は、圧電振動子６１の厚みに合わせて形成され、長さに合わせて配置されている。このような構造の圧電振動ジャイロは、特許文献２に開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−２９２２２９号公報
【特許文献２】特開２００１−２２７９５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記の如く、２個の圧電振動子を接近させて配置する場合に生じる干渉ノイズを低減する為には、異なる共振周波数を持つ２個の圧電振動子を使用しなければならない。しかしながら、特許文献１に開示されている、横波の伝播速度が異なる圧電体を使用して、共振周波数の異なる、同一形状の圧電振動子を使用することは、部品の共通化が出来るという点で優れている。但し、伝播速度が異なる圧電体は電気機械結合係数や機械的な共振の尖鋭度あるいは温度特性等の物性値が異なり、各々異なる特性の圧電振動子の駆動および検出を行なうには、制御用ＩＣ等の回路構成が複雑になるという問題点がある。
【０００９】
また、特許文献２に開示されている図１に示す様な構造においては、柱状の圧電振動子６１の長さ寸法、あるいは厚み寸法を変えることにより、共振周波数を変えられる。しかしながら、長さ寸法を変えた場合は、ノード点の位置が変わり、厚み寸法を変えた場合は、支持部材の挟み込む寸法が変わるため、各々の圧電振動子に対応した支持部材や支持部材を保持する部品等が必要となり、部品の共通化ができず、その結果、部品の仕様が増え、組立てのプロセスも変えなければならないという問題点がある。
【００１０】
従って、本発明は、上記従来技術の問題点を解決することを課題とする。具体的には、干渉ノイズの発生を抑えて特性の劣化が少ない、生産性の良い、高性能、低価格の圧電振動ジャイロを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、前記課題を解決するために、以下の手段を採用した。すなわち、本発明は、圧電振動子間の干渉を低減するために、圧電振動子を音叉形状とし、音叉のアーム部の形状のみが異なる複数の前記圧電振動子を、互いに直交させた軸上に配置し、実装固定方法を同一にする為に、音叉のアーム部以外の形状、大きさを同一とすることを、その要旨とする。
【００１２】
本発明によれば、固定端として機能する結合部を介して同一の２本のアーム部が結合してなる圧電振動子を２以上具備する圧電振動ジャイロであって、前記各圧電振動子は、前記アーム部のみが異なる形状を有することを特徴とする圧電振動ジャイロが得られる。
【００１３】
本発明による圧電振動子の形状は、屈曲や撓み等の振動を励起できる構造と前記振動の中心軸に対して受けた回転力により発生するコリオリ力の作用で、前記振動方向と直交する方向に励振される振動を検出できる構造とするのが良い。従って、圧電振動子の形状には、音叉のような形状が適しており、２本のアーム部とその２本のアーム部の一端を結合する結合部を有し、結合部を固定し、片持ち梁状にする構造が適している。
【００１４】
また、２以上の圧電振動子を使用すると、おのおのの屈曲や撓み等の振動が干渉し合い、検出部を励振して干渉ノイズが発生する。そこで、２以上の圧電振動子を接近させて配置する場合に生じる干渉ノイズを低減する為に、異なる共振周波数を持つ２以上の圧電振動子は、各々の前記アーム部のみの形状を変えることで得られる。
【００１５】
さらに、本発明による、圧電振動ジャイロの圧電振動子は、異なる共振周波数を持つ圧電振動子であっても、前記接合部を同一形状、大きさとすることで、接合部を固定する部品や製造装置等を異なる共振周波数を持つ圧電振動子各々に合わせる必要がなく、共通化できる利点を有する。
【００１６】
本発明によれば、前記圧電振動子が単一材料からなることを特徴とする圧電振動ジャイロが得られる。本発明の圧電振動子は、圧電セラミックス、水晶、ＬｉＮｂＯ3、ＬｉＴａＯ3、ランガサイト等の圧電性を有する単一材料からエッチングや加工等で取り出した、２本のアーム部と前記結合部とが一体となった圧電振動子を使用するのが望ましい。
【００１７】
本発明によれば、前記圧電振動子が弾性体に圧電性を有する材料を接合してなることを特徴とする圧電振動ジャイロが得られる。本発明の圧電振動子は、音叉形状を有する弾性体の２本のアーム部に圧電性を有する材料を接合する構造としても良い。
【００１８】
本発明によれば、前記各圧電素子は、共振周波数が異なり、各々２００Ｈｚ以上の差を有することを特徴とする圧電振動ジャイロが得られる。本発明では、前記干渉ノイズを低減する為に、２以上の圧電振動子の共振周波数を異なる周波数とし、それぞれの共振周波数の差を２００Ｈｚ以上とすることが好ましい。干渉ノイズは、それぞれの共振周波数の合成による周波数成分を持つため、それぞれの共振周波数の差を２００Ｈｚ以上とすることで、干渉ノイズも２００Ｈｚ以上となり、本来検出すべき信号に影響を与えず、ローパスフィルタで除去可能となる。
【００１９】
本発明によれば、前記各圧電振動子が同一の筐体に収納してなることを特徴とする圧電振動ジャイロが得られる。本発明による圧電振動ジャイロは、２以上の前記圧電振動子を一つの筐体に収納することで、小型の圧電振動ジャイロとなり、且つ、１つの圧電振動ジャイロで２軸以上の回転角速度の検出が可能となる。
【００２０】
本発明によれば、前記各圧電振動子がそれぞれ異なる筐体に収納してなることを特徴とする圧電振動ジャイロが得られる。
【００２１】
本発明による前記圧電振動子１つを１つの筐体に収納して、１軸の回転角速度検出用の圧電振動ジャイロとして構成し、それを２以上使用することも出来る。この場合、検出目的とする回転軸に対応する位置へ各々の圧電振動ジャイロを実装することで、検出軸が自由に設計できる。
【００２２】
本発明によれば、前記各圧電振動子が互いに直交するように配置されてなることを特徴とする圧電振動ジャイロが得られる。
【００２３】
本発明による前記圧電振動子をその屈曲或いは撓み振動の中心軸が互いに直交するようにして、２以上の前記圧電振動子を配置することで、直交する２軸を中心とする回転角速度の検出が可能となる。従って、カメラ一体型ＶＴＲやデジタルカメラ等における手振れの大きさを検出するために、２軸を中心とする回転角速度の検出が必要な圧電振動ジャイロに適する。これは、一つの筐体に一つの前記圧電振動子を収納した本発明による圧電振動ジャイロを検出目的とする回転軸を互いに直交するように２以上配しても良く、また、検出目的とする回転軸が互いに直交するように、前記圧電振動子を同一の筐体の中に２以上収納する圧電振動ジャイロであっても良い。
【発明の効果】
【００２４】
前記のごとく、本発明により、直交する軸上に複数の圧電振動子を配置し、多軸の回転角速度を検出する圧電振動ジャイロにおいて、音叉形圧電振動子のアーム部形状を変え共振周波数を変えることで、干渉ノイズが除去可能となり、特性を劣化させず、生産性も損なわない小型の圧電振動ジャイロの提供が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明を実施するための最良の形態として、まず、ＬｉＮｂＯ3の単結晶板から音叉形状の圧電振動子を加工により切り出し、その表面に駆動電圧を印加するための駆動電極と出力信号を取り出すための検出電極を蒸着により形成する。このとき、音叉形状の圧電振動子は２つのアーム部と、この２つのアーム部の短部を結合する結合部とを有する構造とする。
【００２６】
また、前記圧電振動子は２以上とし、それぞれのアーム部の形状のみを変えることで、異なる共振周波数を有する圧電振動子を製作する。具体的には、２つのアーム部を直線状とした圧電振動子、直線状にし、かつ端部近傍を部分的に広げた圧電振動子、前記直線状としたアーム部の長さが長い圧電振動子を製作し、互いの共振周波数の差が２００Ｈｚ〜１ｋＨｚとなるように加工する。このとき、２以上の前記圧電振動子の結合部の形状は全て同じ形状、大きさとする。
【００２７】
次に、前記圧電振動子を励振させるための自励発振回路と、検出した角速度信号を演算処理する検出回路とを有する駆動検出回路を、導体パターンを有する基板に実装し、前記異なる共振周波数を有する２種類の圧電振動子を、励振される振動の中心軸が直交するように同じ基板上に配置し、結合部を固定する。駆動検出回路と、圧電振動子の駆動電極及び検出電極とは、ワイヤーボンディングや、バンプを利用したフリップチップ実装により電気的に接続する。この状態の基板に蓋を被せることで、直交する２軸の角速度が検出できる圧電振動ジャイロが得られる。また、本発明によれば、検出を必要とする回転軸の数だけ圧電振動子を実装することで、他軸の角速度が検出できる圧電振動ジャイロが得られる。
【００２８】
また、前記異なる共振周波数を有する圧電振動子それぞれを別々の基板に実装し、それぞれ独立した圧電振動ジャイロとして製作し、使用する際に、それぞれの圧電振動子に励振される振動の中心軸を直交させて基板上に実装することにより、前記同様に直交する２軸や多軸の角速度が検出できる圧電振動ジャイロが得られる。
【実施例１】
【００２９】
以下、本発明による圧電振動ジャイロの実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。図２は、実施例１に係る圧電振動ジャイロの分解斜視図である。本実施例１は、圧電振動子１１と圧電振動子２１と、駆動検出回路５２とを、導体パターンを有する基板５３に実装し、基板５３に蓋５４を配置した構造とした。圧電振動子１１及び圧電振動子２１は、厚みが０．２５ｍｍのＬｉＮｂＯ3の単結晶板から切り出し、その表面に駆動および検出用の電極を蒸着して形成した。なお、電極は図示しない。
【００３０】
ここで、圧電振動子１１は長さ３ｍｍ、幅０．５ｍｍの２つのアーム部１１ａと、該２つのアーム部１１ａを結合する長さ３ｍｍ、幅１．５ｍｍの結合部１１ｂとからなる音叉形状とした。圧電振動子２１は、圧電振動子１１との共振周波数の差を２００Ｈｚとするために、２つのアーム部２１ａを、長さ３ｍｍ、幅０．５ｍｍとして、先端から１．５ｍｍ部分の幅を０．１ｍｍだけ外側に広げた構造とした。該２つのアーム部２１ａを結合する結合部２１ｂは、圧電振動子１１と同じ形状、大きさとした。圧電振動子１１の共振周波数は、２０ｋＨｚとし、圧電振動子２１の共振周波数は１９．８ｋＨｚとした。
【００３１】
本実施例１では、圧電振動子１１及び圧電振動子２１は、それぞれの結合部１１ｂ及び結合部２１ｂの一部をセラミックの基板５３に固定して、圧電振動子１１及び圧電振動子２１の前記電極と、基板５３上に実装した駆動検出回路５２とを、基板５３上の導体パターンを使い電気的に接続した。圧電振動子１１及び圧電振動子２１のセラミックの基板５３への実装固定は、ワイヤーボンディングとバンプを利用したフリップチップ実装で行なった。なお、導体パターン等は図示しない。
【００３２】
駆動検出回路５２は、圧電振動子１１及び圧電振動子２１の駆動および検出用の回路であり、前記圧電振動子１１及び圧電振動子２１がそれぞれの共振周波数で駆動できるように、２つの自励発振回路を構成した。また、駆動検出回路５２は、前記圧電振動子１１及び圧電振動子２１に角速度が加わった時にコリオリ力の作用により発生する励振方向と直角方向の振動を検出する機能として、回転角速度の大きさに比例した出力信号を処理して、それぞれの回転軸に対する角速度を出力する機能も持たせた。
【００３３】
本実施例１による圧電振動ジャイロは、使用した圧電振動子のアーム部の形状のみを変えることで、共振周波数の差を２００Ｈｚとしたので、２個の圧電振動子間に生じる干渉ノイズの周波数が２００ｋＨとなり、ローパスフィルタで干渉ノイズが除去できる低ノイズの圧電振動ジャイロの提供が可能となる。
【００３４】
本実施例１では、ＬｉＮｂＯ3の単結晶板から圧電振動子１１及び圧電振動子２１を切り出す際に、レーザ加工を用いたが、その他にも、ウェットエッチング、ドライエッチング、サンドブラスト加工、超音波加工等の加工方法でも良い。また、使用する材料は、ＬｉＮｂＯ3の単結晶以外にも圧電セラミックス、水晶、ＬｉＴａＯ3、ランガサイト等の圧電性を有する材料であれば良い。前記電極の形成には、蒸着以外にも、印刷、メッキ、スパッタ等の方法でも良い。
【００３５】
また、本実施例１では、結合部の形状が同じ形状、大きさであれば、アーム部の形状は、圧電振動子１１と圧電振動子２１との共振周波数の差が２００Ｈｚ以上となれば良く、上記形状に限定されるものではない。
【実施例２】
【００３６】
図３は、実施例２に係る圧電振動ジャイロの分解斜視図である。本実施例２は、圧電振動子１１と圧電振動子３１と、駆動検出回路５２とを、導体パターンを有する基板５３に実装し、基板５３に蓋５４を配置した構造とした。圧電振動子１１及び圧電振動子３１は、厚みが０．２５ｍｍのＬｉＮｂＯ3の単結晶板から切り出し、その表面に駆動および検出用の電極を蒸着して形成した。なお、電極は図示しない。
【００３７】
ここで、圧電振動子１１は長さ３ｍｍ、幅０．５ｍｍの２つのアーム部１１ａと、該２つのアーム部１１ａを結合する長さ３．０ｍｍ、幅１．５ｍｍの結合部１１ｂとからなる音叉形状とした。圧電振動子３１は、圧電振動子１１との共振周波数の差を２００Ｈｚとするために、２つのアーム部３１ａを、長さ３．１ｍｍ、幅０．５ｍｍとし、該２つのアーム部２１ａを結合する結合部２１ｂは、圧電振動子１１と同じ形状とした。圧電振動子１１の共振周波数は、２０ｋＨｚとし、圧電振動子３１の共振周波数は１９．８ｋＨｚとした。
【００３８】
本実施例２では、圧電振動子１１及び圧電振動子３１は、それぞれの結合部１１ｂ及び結合部３１ｂの一部をセラミックの基板５３に固定して、圧電振動子１１及び圧電振動子３１の前記電極と、基板５３上に実装した駆動検出回路５２とを、基板５３上の導体パターンを使い電気的に接続した。圧電振動子１１及び圧電振動子３１のセラミックの基板５３への実装固定は、ワイヤーボンディングとバンプを利用したフリップチップ実装で行なった。なお、導体パターン等は図示しない。
【００３９】
駆動検出回路５２は、圧電振動子１１及び圧電振動子２１の駆動および検出用の回路であり、前記圧電振動子１１及び圧電振動子２１がそれぞれの共振周波数で駆動できるように、２つの自励発振回路を構成した。また、駆動検出回路５２は、前記圧電振動子１１及び圧電振動子２１に角速度が加わった時にコリオリ力の作用により発生する励振方向と直角方向の振動を検出する機能として、回転角速度の大きさに比例した出力信号を処理して、それぞれの回転軸に対する角速度を出力する機能も持たせた。
【００４０】
本実施例２による圧電振動ジャイロは、使用した圧電振動子のアーム部の長さのみを変えることで、共振周波数の差を２００Ｈｚとしたので、実施例１と同様に２個の圧電振動子間に生じる干渉ノイズの周波数が２００ｋＨとなり、ローパスフィルタで干渉ノイズが除去できる低ノイズの圧電振動ジャイロの提供が可能となる。
【００４１】
図３では、解りやすくするために、各々の寸法差を大きく図示しているが、実用上のばらつきを含め干渉ノイズを抑制できる周波数差を得るためには、図３に示すアーム部１１ａとアーム部３１ａの長さの差は約０．１ｍｍで良い。なお、現状の加工技術では、１０μｍ以下の加工精度が得られるので、０．１ｍｍの寸法管理は十分可能である。
【実施例３】
【００４２】
図４は、実施例３に係る圧電振動ジャイロの分解斜視図である。本実施例３は、圧電振動子１１と圧電振動子４１と、駆動検出回路５２とを、導体パターンを有する基板５３に実装し、基板５３に蓋５４を配置した構造とした。圧電振動子１１は、厚みが０．２５０ｍｍのＬｉＮｂＯ３の単結晶板から切り出し、その表面に駆動および検出用の電極を蒸着して形成した。また、圧電振動子４１は、厚みが０．２５５ｍｍのＬｉＮｂＯ３の単結晶板から切り出し、その表面に駆動および検出用の電極を蒸着して形成した。なお、電極は図示しない。
【００４３】
ここで、圧電振動子１１と圧電振動子４１は長さ３ｍｍ、幅０．５ｍｍの２つのアーム部１１ａと、該２つのアーム部１１ａを結合する長さ３．０ｍｍ、幅１．５ｍｍの結合部１１ｂとからなる音叉形状とした。圧電振動子４１は、圧電振動子１１と比べ、厚さのみが違い、共振周波数は下がる。本実施例３では、圧電振動子１１の共振周波数を２０ｋＨｚとし、圧電振動子４１の共振周波数は１９．８ｋＨｚとした。
【００４４】
本実施例３では、圧電振動子１１及び圧電振動子４１は、それぞれの結合部１１ｂ及び結合部４１ｂの一部をセラミック基板５３に固定して、圧電振動子１１及び圧電振動子４１の前記電極と、基板５３上に実装した駆動検出回路５２とを、基板５３上の導体パターンを使い電気的に接続した。圧電振動子１１及び圧電振動子４１のセラミック基板５３への実装固定は、ワイヤーボンディングとバンプを利用したフリップチップ実装で行なった。なお、導体パターン等は図示しない。
【００４５】
駆動検出回路５２は、圧電振動子１１及び圧電振動子２１の駆動および検出用の回路であり、前記圧電振動子１１及び圧電振動子２１がそれぞれの共振周波数で駆動できるように、２つの自励発振回路を構成した。また、駆動検出回路５２は、前記圧電振動子１１及び圧電振動子２１に角速度が加わった時にコリオリ力の作用により発生する励振方向と直角方向の振動を検出する機能として、回転角速度の大きさに比例した出力信号を処理して、それぞれの回転軸に対する角速度を出力する機能も持たせた。
【００４６】
本実施例３による圧電振動ジャイロは、使用した圧電振動子のアーム部の長さのみを変えることで、共振周波数の差を２００Ｈｚとしたので、実施例１と同様に２個の圧電振動子間に生じる干渉ノイズの周波数が２００ｋＨとなり、ローパスフィルタで干渉ノイズが除去できる低ノイズの圧電振動ジャイロの提供が可能となる。
【００４７】
図４では、解りやすくするため各々の寸法差を大きく図示しているが、実用上のばらつきを含め干渉ノイズを抑制できる周波数差を得るためには、図４に示す圧電振動子の厚さの差は約０．００５ｍｍで良い。なお、現状の厚みの加工技術では、ラッピング加工等にて、０．５μｍ以下の加工精度が得られるので、５μｍの寸法管理は十分可能である。
【００４８】
実施例３では、厚さが異なる圧電振動子を使用したが、圧電素子の厚さ方向を把持する構成をしていない為、厚さが異なっても使用する部品や製造工程は影響を受けない。
【実施例４】
【００４９】
図５及び図６は、実施例４に係る圧電振動ジャイロの分解斜視図である。実施例４では、２つの圧電振動ジャイロを用いる。１つは、図５に示す如く、駆動検出回路１２を予め導体パターンを有する基板１３に実装し、前記実施例１で製作した圧電振動子１１のみを基板１３に実装して、蓋１４をかぶせて圧電振動ジャイロ１０を構成した。もう１つは、圧電振動ジャイロは、図６に示す如く、前記圧電振動ジャイロ１０同様に、駆動検出回路１２を予め導体パターンを有する基板１３に実装し、前記実施例１で製作した圧電振動子２１のみを基板１３に実装し、蓋１４をかぶせて圧電振動ジャイロ２０を構成した。
【００５０】
実施例４による圧電振動子１１及び圧電振動子２１は、実施例１同様に、厚みが０．２５ｍｍのＬｉＮｂＯ3の単結晶板から切り出し、その表面に駆動および検出用の電極を蒸着して形成した。圧電振動子１１は長さ３ｍｍ、幅０．５ｍｍの２つのアーム部１１ａと、該２つのアーム部１１ａを結合する長さ３ｍｍ、幅１．５ｍｍの結合部１１ｂとからなる音叉形状とした。圧電振動子２１は、圧電振動子１１との共振周波数の差を２００Ｈｚとするために、２つのアーム部２１ａを、長さ３ｍｍ、幅０．５ｍｍとして、先端から１．５ｍｍ部分の幅を０．１ｍｍだけ外側に広げた構造とした。該２つのアーム部２１ａを結合する結合部２１ｂは、圧電振動子１１と同じ形状とした。圧電振動子１１の共振周波数は、２０ｋＨｚとし、圧電振動子２１の共振周波数は１９．８ｋＨｚとした。
【００５１】
本実施例４では、図５及び図６に使用した基板１３、駆動検出回路１２、蓋１４は同じ部品を使用した。このように、圧電振動子１１と圧電振動子２１が異なる共振周波数を持つ圧電振動子であっても、圧電振動ジャイロの製作に、まったく同じ部品が使用できる。これは、アーム部形状が違うだけで、結合部１１ｂと結合部２１ｂの形状を同じにした効果である。
【００５２】
本実施例４による圧電振動ジャイロを用いて、２軸の角速度を検出するためには、図５に示した圧電振動ジャイロ１０と図６に示した圧電振動ジャイロ２０とを互いに直交配置して用いればよい。図７は、実施例４に係る圧電振動ジャイロの使用状態を示す斜視図である。角速度の検出を必要とする装置の回路基板５５上に、圧電振動ジャイロ１０と圧電振動ジャイロ２０を実装するが、圧電振動ジャイロ１０に使用した圧電振動子１１の励振振動の中心軸となるＸ軸５６と、圧電振動ジャイロ２０に使用した圧電振動子２１の励振振動の中心軸となるＹ軸５７とが直交するように配置することで、前述したヨー方向とピッチ方向となる２軸の角速度の検出が可能となる。
【００５３】
このとき、圧電振動ジャイロ１０と圧電振動ジャイロ２０に使用した実施例４による、圧電振動子１１と圧電振動子２１との共振周波数差は２００Ｈｚなので、互いの干渉による干渉ノイズは２００Ｈｚとなり、ローパスフィルタで干渉ノイズが除去できる低ノイズの圧電振動ジャイロの提供が可能となる。
【００５４】
本実施例４では、前記、実施例３で示した、圧電振動子の厚さを変えて共振周波数を異ならせた圧電振動子４１を使用してもよい。この場合でも、圧電素子を厚さ方向に把持するような構成ではないので、厚さの違いによる影響は受けず、使用する部品は別の共振周波数の圧電振動子と同じ仕様の部品が使用できる。
【００５５】
以上述べた如く、本発明によれば、圧電振動子を音叉形状とし、音叉のアーム部形状を変えることにより、前記圧電振動子の共振周波数を変え、互いに直交させた軸上に配置した場合でも、圧電振動子間の干渉を小さくし、また、音叉のアーム部以外の形状、大きさを同一にすることにより、実装固定方法は同一に出来るので、干渉ノイズの発生を抑えて特性の劣化が少ない、生産性の良い、小型で高性能、低価格の圧電振動ジャイロの提供が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明による、圧電振動ジャイロはカメラ一体型ＶＴＲやデジタルカメラ等の手振れを検出するシステムに利用できるほかに、角速度検出センサとして、振動や衝撃等の角速度検出装置、機器、或いは、ナビゲーションシステム等にも利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】従来の圧電振動ジャイロの斜視図。
【図２】実施例１に係る圧電振動ジャイロの分解斜視図。
【図３】実施例２に係る圧電振動ジャイロの分解斜視図。
【図４】実施例３に係る圧電振動ジャイロの分解斜視図。
【図５】実施例４に係る圧電振動ジャイロの分解斜視図。
【図６】実施例４に係る圧電振動ジャイロの分解斜視図。
【図７】実施例４に係る圧電振動ジャイロの使用状態を示す斜視図。
【符号の説明】
【００５８】
１０，２０    圧電振動ジャイロ
１１，２１，３１，４１    圧電振動子
１１ａ，２１ａ，３１ａ，４１ａ    アーム部
１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ，４１ｂ    結合部
１２，５２    駆動検出回路
１３，５３    基板
１４，５４    蓋
５５    回路基板
５６    Ｘ軸
５７    Ｙ軸
６１    圧電振動子
６２，６３，６４，６５    支持部材
【図１】
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【図２】
2007163248.tif 000004
【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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