(57)【要約】      （修正有）【課題】検知軸を傾けた状態で振動子をパッケージに実装することができ、かつコストダウン可能な角速度センサを実現する。【解決手段】パッケージ３０と、第１音叉型振動子１０ａと、前記パッケージ３０上に設けられ、前記第１音叉型振動子１０ａの検知軸１が前記パッケージ３０の底面３２に対して所定角度傾くように、前記第１音叉型振動子１０ａを支持する第１支持部２０ａと、第２音叉型振動子１０ｂと、前記パッケージ３０上に設けられ、前記第２音叉型振動子１０ｂの検知軸２が前記第１音叉型振動子１０ａの検知軸１と交差するように、前記第２音叉型振動子１０ｂを支持する第２支持部２０ｂと、を具備する角速度センサ。【選択図】図３
2009186354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージと、
第１ベース部及び前記第１ベース部から伸びる複数の第１アームを有する第１音叉型振動子と、
前記パッケージ上に設けられ、前記第１音叉型振動子の検知軸が前記パッケージの底面に対して所定角度傾くように、前記第１音叉型振動子を支持する第１支持部と、を具備することを特徴とする角速度センサ。
【請求項２】
第２ベース部及び前記第２ベース部から伸びる複数の第２アームを有する第２音叉型振動子と、
前記パッケージ上に設けられ、前記第１音叉型振動子の検知軸を前記パッケージの底面へと投影した線と、前記第２音叉型振動子の検知軸を前記パッケージの底面へと投影した線とが交差するように、前記第２音叉型振動子を支持する第２支持部と、を具備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３】
前記第２音叉型振動子の上面は、前記パッケージの底面に対して傾いていることを特徴とする請求項２記載の角速度センサ。
【請求項４】
前記第１音叉型振動子の上面と、前記第２音叉型振動子の上面とは平行であることを特徴とする請求項２または３記載の角速度センサ。
【請求項５】
前記第１音叉型振動子の検知軸が前記パッケージの底面に対して傾くように、前記第１支持部の前記パッケージと接する面に第１突起部が設けられていることを特徴とする請求項１から４いずれか一項記載の角速度センサ。
【請求項６】
前記第２音叉型振動子の上面が前記パッケージの底面に対して傾くように、前記第２支持部の前記パッケージと接する面に第２突起部が設けられていることを特徴とする請求項２から５いずれか一項記載の角速度センサ。
【請求項７】
前記第１ベース部と前記第２ベース部とは同じ高さに設けられ、かつ前記第１アームと前記第２アームとは上下に重なっていることを特徴とする請求項２から６いずれか一項記載の角速度センサ。
【請求項８】
前記第１音叉型振動子の検知軸と前記第２音叉型振動子の検知軸とは、前記パッケージの底面に投影した場合、直交していることを特徴とする請求項２から７いずれか一項記載の角速度センサ。
【請求項９】
前記第２音叉型振動子の検知軸は、前記パッケージの底面に対して平行であることを特徴とする請求項２から８いずれか一項記載の角速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角速度センサに関し、特に音叉型振動子を用いた角速度センサに関する。
【０００２】
角速度センサは、回転時の角速度を検出するセンサであり、カメラの手ぶれ防止装置、カーナビゲーションシステム、自動車やロボットの姿勢制御装置等に利用されている。
【０００３】
特許文献１には、パッケージの平面内において音叉型振動子を傾ける技術が開示されている。また、特許文献２には、一つのパッケージに複数の音叉型振動子を実装した角速度センサが開示されている。
【０００４】
図１は、特許文献２に開示されている角速度センサの斜視図である。図１に示すように、第１音叉型振動子１０ａが第１支持部２０ａに支持され、第２音叉型振動子１０ｂが第２支持部２０ｂに支持されている。第１支持部２０ａ、第２支持部２０ｂ及び制御回路４２は、例えばアルミナセラミックスからなるパッケージ３０の底面３２上に実装されている。パッケージ３０はキャップ４０により気密封止される。音叉型振動子１０ａ及び１０ｂは、例えばＬｉＮｂＯ３やＬｉＴａＯ３等の圧電体で形成されている。第１音叉型振動子１０ａは、第１ベース部１３ａと、第１ベース部１３ａから伸びる第１アーム１１ａ、１２ａとからなる。同様に、第２音叉型振動子１０ｂは、第２ベース部１３ｂと第２アーム１１ｂ、１２ｂとからなる。制御回路４２は、音叉型振動子１０ａ、１０ｂに電気信号を供給する。また音叉型振動子１０ａ、１０ｂからの電気信号が制御回路４２に入力される。このとき、第１音叉型振動子１０ａの検知軸を検知軸１、第２音叉型振動子１０ｂの検知軸を検知軸２とすると、検知軸１と検知軸２とは交差している。
【特許文献１】特開２００７−７１６７２号公報
【特許文献２】特開２００７−２８５９７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図２は、図１の矢印７０の方向から見た、第１音叉型振動子１０ａの側面図と、第２音叉型振動子１０ｂの正面図とを並べて示した模式図である。図２に示すように、比較例に係る角速度センサにおいては、第１音叉型振動子１０ａの検知軸１が、図中に点線で示したパッケージ３０の底面３２に対して平行に設けられている。このため、例えばカーナビゲーションシステムのように、角速度センサ用いた装置を傾けて使用する場合、パッケージ３０が傾くため、第１音叉型振動子１０の検知軸１も傾いてしまう。従って、検知軸１の傾きが補正されるように、パッケージ３０を傾けて装置に固定する必要がある。また、第２音叉型振動子１０ｂは、上面６ｂが第１音叉型振動子１０ａの上面６ａと平行になるように設けられている。従って、上面６ｂは底面３２に対して平行になっている。このため、第２音叉型振動子１０ｂの傾きも補正する必要がある。そのためには、角度を調節するための基板が別途必要であり、部品点数の増加、工程の複雑化を招き、角速度センサのコストアップの原因となっている。
【０００６】
そこで本発明は、上記課題に鑑み、検知軸を傾けた状態で振動子をパッケージに実装することができ、かつコストダウン可能な角速度センサの実現を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、パッケージと、第１ベース部及び前記第１ベース部から伸びる複数の第１アームを有する第１音叉型振動子と、前記パッケージ上に設けられ、前記第１音叉型振動子の検知軸が前記パッケージの底面に対して所定角度傾くように、前記第１音叉型振動子を支持する第１支持部と、を具備することを特徴とする角速度センサである。本発明によれば、検知軸を傾けた状態で振動子をパッケージに実装でき、かつ角速度センサのコストダウンが可能となる。
【０００８】
上記構成において、第２ベース部及び前記第２ベース部から伸びる複数の第２アームを有する第２音叉型振動子と、前記パッケージ上に設けられ、前記第１音叉型振動子の検知軸を前記パッケージの底面へと投影した線と、前記第２音叉型振動子の検知軸を前記パッケージの底面へと投影した線とが交差するように、前記第２音叉型振動子を支持する第２支持部と、を具備する構成とすることができる。この構成によれば、２軸方向の角速度を検出する角速度センサにおいても、振動子を傾けた状態でパッケージに実装でき、かつコストダウンが可能となる。
【０００９】
上記構成において、前記第２音叉型振動子の上面は、前記パッケージの底面に対して傾いている構成とすることができる。この構成によれば、２軸方向の角速度を検出する角速度センサにおいても、振動子を傾けた状態でパッケージに実装でき、かつコストダウンが可能となる。
【００１０】
上記構成において、前記第１音叉型振動子の上面と、前記第２音叉型振動子の上面とは平行である構成とすることができる。この構成によれば、２軸方向の角速度を検出する角速度センサにおいても、振動子を傾けた状態でパッケージに実装でき、かつコストダウンが可能となる。
【００１１】
上記構成において、前記第１音叉型振動子の検知軸が前記パッケージの底面に対して傾くように、前記第１支持部の前記パッケージと接する面に第１突起部が設けられている構成とすることができる。この構成によれば、検知軸を傾けて第１音叉型振動子をパッケージに実装でき、かつ第１支持部とパッケージとの接合強度を強固にすることができる。従って、角速度センサの信頼性が向上する。
【００１２】
上記構成において、前記第２音叉型振動子の上面が前記パッケージの底面に対して傾くように、前記第２支持部の前記パッケージと接する面に第２突起部が設けられている構成とすることができる。この構成によれば、上面を傾けて第２音叉型振動子をパッケージに実装でき、かつ第２支持部とパッケージとの接合強度を強固にすることができる。従って、角速度センサの信頼性が向上する。
【００１３】
上記構成において、前記第１ベース部と前記第２ベース部とは同じ高さに設けられ、かつ前記第１アームと前記第２アームとは上下に重なっている構成とすることができる。この構成によれば、角速度センサを小型化することができる。
【００１４】
上記構成において、前記第１音叉型振動子の検知軸と前記第２音叉型振動子の検知軸とは、前記パッケージの底面に投影した場合、直交している構成とすることができる。
【００１５】
上記構成において、前記第２音叉型振動子の検知軸は、前記パッケージの底面に対して平行である構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、検知軸を傾けた状態で振動子をパッケージに実装することができ、かつコストダウン可能な角速度センサを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図面を用いて、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１８】
図３は実施例１に係る角速度センサの斜視図である。図３に示すように、第１音叉型振動子１０ａは、検知軸１がパッケージ３０の底面３２に対して傾くように設置されている。第２音叉型振動子１０ｂは、上面６ｂがパッケージ３０の底面３２に対して傾くように設置されている。また、第１音叉型振動子１０ａと第２音叉型振動子１０ｂとは、検知軸１をパッケージ３０の底面３２に投影した線と、検知軸２を底面３２に投影した線とが直交するような位置関係にある。
【００１９】
図４は、図３の矢印７０の方向から見た、第１音叉型振動子１０ａの側面図と、第２音叉型振動子１０ｂの正面図とを並べて示した模式図である。図４に示すように、第１音叉型振動子１０ａの検知軸１が、パッケージ３０の底面３２に対して角度θ傾いている。ここでは例えばθ＝１０°とする。また、第２音叉型振動子１０ｂの上面６ｂも、底面３２に対して１０°傾いている。すなわち、第２音叉型振動子１０ｂの上面６ｂは、第１音叉型振動子１０ａの上面６ａに対して平行である。検知軸２はパッケージ３０の底面３２に対して平行である。
【００２０】
図５（ａ）は第１音叉型振動子１０ａと第１支持部２０ａとを示した側面図、図５（ｂ）は第１支持部２０ａを示した斜視図である。図５（ａ）に示すように、第１ベース部１３ａは第１支持部２０ａの第１支持面２２ａ上に、第１支持部２０ａはパッケージ３０の底面３２上に、例えばエポキシ樹脂からなる接着剤４を用いて各々固定されている。接着剤４としては、エポキシ樹脂のほか低融点ガラス、半田等も用いることができる。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、第１支持部２０ａの第１支持面２２ａは、パッケージ３０の底面３２に対して１０°傾いた斜面となっている。これにより、第１音叉型振動子１０ａは、検知軸１がパッケージ３０の底面３２に対して１０°傾き、第１アーム１１ａ、１２ａが斜め上を向くように、第１支持部２０ａに支持される。
【００２１】
図６（ａ）は第２音叉型振動子１０ｂと第２支持部２０ｂとを示した正面図、図６（ｂ）は第２支持部２０ｂを示した斜視図である。図６（ａ）に示すように、第２ベース部１３ｂは第２支持部２０ｂの第２支持面２２ｂ上に、第２支持部２０ｂはパッケージ３０の底面３２上に、接着剤４を用いて各々固定されている。図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、第２支持部２０ｂの支持面である第２支持面２２ｂは、パッケージ３０の底面３２に対して１０°傾いた斜面となっている。これにより、第２音叉型振動子１０ｂは、上面６ｂが第１音叉型振動子の上面６ａと平行になり、かつ一方の第２アーム１２ｂが他方の第２アーム１１ｂよりも上に位置するように、第２支持部２０ｂに支持される。
【００２２】
実施例１によれば、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、第１支持部２０ａの支持面２２ａを斜面とすることで、検知軸１がパッケージ３０の底面３２に対して傾くように第１音叉型振動子１０ａを設けることができる。このため、角速度センサを用いた装置を傾ける場合でも、検知軸１の傾きを補正する必要がない。従って、角度を調節するための基板が不要となり、部品点数の削減、工程の簡略化ができるため、角速度センサのコストダウンが可能となる。
【００２３】
また、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、第２支持部２０ｂの支持面２２ｂを斜面とすることで、第２音叉型振動子１０ｂの上面６ｂが、第１音叉型振動子１０ａの上面６ａに対して平行になるように、第２音叉型振動子１０ｂを設けることができる。このため、検知軸１及び検知軸２の２軸方向の角速度を検出する角速度センサにおいても、音叉型振動子の傾きを補正する必要がなく、部品点数の削減、工程の簡略化ができ、コストダウンすることができる。
【００２４】
実施例１においては、第１音叉型振動子１０ａの上面６ａと第２音叉型振動子１０ｂの上面６ｂとが平行であるとした。しかし、上面６ａと上面６ｂとが平行でなくてもよい。また、θ＝１０°としたが、任意の角度に調節してもよい。
【００２５】
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、実施例１においては、第１音叉型振動子１０ａは、第１アーム１１ａ、１２ａが斜め上を向くように傾けられていた。しかし、上面２２ａの傾きの方向を変えることで、第１アーム１１ａ、１２ａが斜め下を向くように、第１音叉型振動子１０ａを傾けることもできる。
【００２６】
同様に、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、第２音叉型振動子１０ｂは、一方の第２アーム１２ｂが他方の第２アーム１１ｂよりも上に位置するように傾けられているが、上面２２ｂの傾きの方向を変えることで、一方の第２アーム１２ｂが他方の第２アーム１１ｂの下に位置するように、第２音叉型振動子１０ｂを傾けることもできる。
【００２７】
検知軸１をパッケージ３０の底面３２に投影した線と、検知軸２を底面３２に投影した線とは直交するとした。しかし、２軸方向の角速度を検出するためには、両者が直交している必要はなく、交差していればよい。また、検知軸２はパッケージ３０の底面３２に対して平行であるとしたが、傾いていてもよい。
【００２８】
次に、実施例１の変形例について説明する。図７（ａ）及び図７（ｂ）は、実施例１の変形例における、第１支持部２０ａ及び第２支持部２０ｂを各々示した斜視図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、第１支持部２０ａに空洞部８ａを、第２支持部２０ｂに空洞部８ｂを各々設けることができる。これにより、支持部２０ａ、２０ｂの剛性が緩和され、バネ性を持たせることができ、音叉型振動子１０ａ、１０ｂからの振動がパッケージ３０に伝わり難くすることができる。このため、音叉型振動子１０ａ、１０ｂの周波数変動を抑制することができる。また、パッケージ３０を通じて、外部からのノイズが音叉型振動子１０ａ、１０ｂに伝わることも抑制できる。
【実施例２】
【００２９】
図８（ａ）は実施例２に係る支持部２０の斜視図であり、図８（ｂ）は矢印８０の方向から見た第１支持部２０ａの斜視図、図８（ｃ）は同方向から見た第２支持部２０ｂの斜視図である。
【００３０】
図８（ａ）に示すように、支持部２０は支持面２２と、実装面２４、２５とからなる。図８（ｂ）に示すように、第１支持部２０ａの実装面２４ａに第１突起部２６ａ、２７ａが、実装面２５ａに第１突起部２８ａ、２９ａが、各々設けられている。このとき、第１音叉型振動子１０ａを設置した際に、第１アーム１１ａ、１２ａに近くなる側の第１突起部２６ａ、２９ａを、第１ベース部１３ａに近くなる側の第１突起部２７ａ、２８ａよりも大きくする。このことにより、検知軸１をパッケージ３０の底面３２に対して傾けることができる。
【００３１】
図８（ｃ）に示すように、第２支持部２０ｂの実装面２４ｂに第２突起部２６ｂ、２７ｂ、実装面２５ｂに第２突起部２８ｂ、２９ｂを設けることができる。このとき、第２突起部２８ｂ及び２９ｂを、第２突起部２６ｂ及び２７ｂよりも大きくする。このことにより、第２音叉型振動子１０ｂの上面６ｂを、パッケージ３０の底面３２に対して傾けることができる。また、各突起部の大きさを調節することにより、第１音叉型振動子１０ａの上面６ａと第２音叉型振動子１０ｂの上面６ｂとを平行にすることができる。
【００３２】
実施例２によれば、支持部２０の実装面２４ａ、２５ａ、２４ｂ、２５ｂとパッケージ３０の底面３２との接合面積が増大する。このため、突起部を設けない場合よりも、強固に接合が可能となり、剥離による角速度センサの特性の劣化を防止することができる。
【実施例３】
【００３３】
図９（ａ）は実施例３に係る角速度センサの構成を示す斜視図であり、図９（ｂ）は支持部５０をパッケージ６０に実装した後の状態を示す斜視図である。
【００３４】
図９（ａ）に示すように、音叉型振動子１０が支持部５０に支持されている。パッケージ６０には、音叉型振動子１０と接続される端子６３が設けられ、またパッケージ６０の底面６２には制御回路４２が設けられている。図９（ｂ）に示すように、音叉型振動子１０の検知軸３がパッケージ６０の底面６２に対して傾くように、支持部５０はパッケージ６０に実装される。
【００３５】
図１０は実施例３に係る角速度センサの内部構造を示す斜視図である。図１０に示すように、パッケージ６０の支持部５０と接する領域６４は階段状の構造となっている。領域６４の下段６６は、パッケージ６０のうち音叉型振動子１０のベース部１３に近い側と接している。また、領域６４の上段６８は、パッケージ６０のうち音叉型振動子１０のアーム１１、１２に近い側と接している。このことにより、音叉型振動子１０の検知軸３を、パッケージ６０の底面６２に対して傾けることができる。
【００３６】
次に、実施例３の変形例について説明する。図１１は実施例３の変形例に係る支持部５２を下方から見た斜視図である。図１１に示すように、支持部５２のパッケージ６０と接する面に、突起５２ａを設けることができる。これによっても、音叉型振動子１０の検知軸３を、パッケージ６０の底面６２に対して傾けることができる。また、突起を設けない場合よりも、強固に接合が可能となり、剥離による角速度センサの特性の劣化を防止することができる。
【実施例４】
【００３７】
図１２（ａ）から図１３（ｂ）は、実施例４に係る角速度センサにおける、第１音叉型振動子１０ａと第２音叉型振動子１０ｂとの位置関係を示した斜視図である。第１支持部２０ａ及び第２支持部２０ｂは省略している。
【００３８】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、第１アーム１１ａ、１２ａが斜め上を向くように第１音叉型振動子が傾いている場合、第１アーム１１ａ、１２ａの下に、第２音叉型振動子１０ｂの第２アーム１１ｂ、１２ｂを配置することができる。このとき、パッケージ３０の底面３２から第１音叉型振動子１０ａの第１ベース部１３ａまでの高さと、底面３２から第２音叉型振動子の１０ｂの第２ベース部１３ｂまでの高さとは、共にＨ１であり、等しい。
【００３９】
また、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、第１アーム１１ａ、１２ａが斜め下を向くように第１音叉型振動子１０ａが傾いている場合、第１アーム１１ａ、１２ａの上に、第２音叉型振動子１０ｂの第２アーム１１ｂ、１２ｂを配置することができる。このとき、パッケージ３０の底面３２から第１音叉型振動子１０ａの第１ベース部１３ａまでの高さと、底面３２から第２音叉型振動子の１０ｂの第２ベース部１３ｂまでの高さとは、共にＨ２であり、等しい。
【００４０】
実施例４によれば、図１２（ａ）から図１３（ｂ）に示すように、第１ベース部１３ａと第２ベース部１３ｂとが同じ高さに設けられ、かつ第１アーム１１ａ、１２ａと第２アーム１１ｂ、１２ｂとが重なることにより、パッケージを小型化することができる。従って、角速度センサのさらなる小型化が可能となる。
【００４１】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１は、従来技術に係る角速度センサの斜視図である。
【図２】図２は、第１音叉型振動子１０ａの側面図と、第２音叉型振動子１０ｂの正面図とを並べて示した図である。
【図３】図３は実施例１に係る角速度センサの斜視図である。
【図４】図４は、第１音叉型振動子１０ａの側面図と、第２音叉型振動子１０ｂの正面図とを並べて示した図である。
【図５】図５（ａ）は第１音叉型振動子１０ａと第１支持部２０ａとを示した側面図、図５（ｂ）は第１支持部２０ａを示した斜視図である。
【図６】図６（ａ）は第２音叉型振動子１０ｂと第２支持部２０ｂとを示した正面図、図６（ｂ）は第２支持部２０ｂを示した斜視図である。
【図７】図７（ａ）及び図７（ｂ）は、実施例１の変形例における、第１支持部２０ａ及び第２支持部２０ｂを各々示した斜視図である。
【図８】図８（ａ）は実施例２に係る支持部２０の斜視図であり、図８（ｂ）は矢印８０の方向から見た第１支持部２０ａの斜視図、図８（ｃ）は同方向から見た第２支持部２０ｂの斜視図である。
【図９】図９（ａ）は実施例３に係る角速度センサの構成を示す斜視図であり、図９（ｂ）は支持部５２を実装した後の角速度センサを示す斜視図である。
【図１０】図１０は実施例３に係る角速度センサの内部構造を示す斜視図である。
【図１１】図１１は実施例３の変形例に係る支持部５２を下方から見た斜視図である
【図１２】図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、実施例４に係る角速度センサにおける、第１音叉型振動子１０ａと第２音叉型振動子１０ｂとの位置関係を示した斜視図である。
【図１３】図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、実施例４に係る角速度センサにおける、第１音叉型振動子１０ａと第２音叉型振動子１０ｂとの位置関係を示した斜視図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０                      音叉型振動子
１０ａ                    第１音叉型振動子
１０ｂ                    第２音叉型振動子
１１，１２                アーム
１３                      ベース部
２０、５０                支持部
２０ａ                    第１支持部
２０ｂ                    第２支持部
３０、６０                パッケージ
【図１】
2009186354.tif 000003
【図２】
2009186354.tif 000004
【図３】
2009186354.tif 000005
【図４】
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【図５】
2009186354.tif 000007
【図６】
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【図７】
2009186354.tif 000009
【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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