JP2003114127A - 振動子およびそれを用いた振動ジャイロおよびそれを用いた電子装置 - Google Patents
振動子およびそれを用いた振動ジャイロおよびそれを用いた電子装置Info
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- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/5642—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using vibrating bars or beams
- G01C19/5656—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using vibrating bars or beams the devices involving a micromechanical structure
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電極形成が容易で、しかも組立工数も少なく
て済む振動子およびそれを用いた振動ジャイロおよびそ
れを用いた電子装置を提供する。 【解決手段】 圧電体からなる柱状の振動体２の表面に
設けられた平面部２ａに、その長手方向に沿って形成さ
れた駆動電極３と２つの検出電極４、５を備え、しかも
それらが歯の方向が振動体の長手方向に直交する櫛歯電
極を互いに対向させてなる交差指電極部となっている。 【効果】 振動子の低コスト化と性能の安定化を図るこ
とができる。
て済む振動子およびそれを用いた振動ジャイロおよびそ
れを用いた電子装置を提供する。 【解決手段】 圧電体からなる柱状の振動体２の表面に
設けられた平面部２ａに、その長手方向に沿って形成さ
れた駆動電極３と２つの検出電極４、５を備え、しかも
それらが歯の方向が振動体の長手方向に直交する櫛歯電
極を互いに対向させてなる交差指電極部となっている。 【効果】 振動子の低コスト化と性能の安定化を図るこ
とができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は振動子およびそれを
用いた振動ジャイロおよびそれを用いた電子装置、たと
えばビデオカメラの手ぶれ補正装置やナビゲーションシ
ステムなどに用いられる振動ジャイロ用の振動子および
それを用いた振動ジャイロおよびそれを用いた電子装置
に関する。
用いた振動ジャイロおよびそれを用いた電子装置、たと
えばビデオカメラの手ぶれ補正装置やナビゲーションシ
ステムなどに用いられる振動ジャイロ用の振動子および
それを用いた振動ジャイロおよびそれを用いた電子装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の振動ジャイロ用の振動子として
は、たとえば特開平７−１５１５５２号公報に開示され
た振動子（以下、従来例１とする）や特開平７−３３２
９８８号公報に開示された振動子（以下、従来例２とす
る）などがある。
は、たとえば特開平７−１５１５５２号公報に開示され
た振動子（以下、従来例１とする）や特開平７−３３２
９８８号公報に開示された振動子（以下、従来例２とす
る）などがある。
【０００３】従来例１においては、圧電体からなる円柱
状の振動体の表面に櫛歯電極を対向させた交差指電極を
形成し、櫛歯電極間に電圧を印加することによってその
間の圧電体に分極を施し、さらにこの分極の施された櫛
歯電極間に交流電圧を印加して振動させ、かつコリオリ
力の検出を行っている。
状の振動体の表面に櫛歯電極を対向させた交差指電極を
形成し、櫛歯電極間に電圧を印加することによってその
間の圧電体に分極を施し、さらにこの分極の施された櫛
歯電極間に交流電圧を印加して振動させ、かつコリオリ
力の検出を行っている。
【０００４】従来例２においては、互いに逆方向に分極
された２つの圧電体基板を貼り合わせて振動子を形成
し、その両面に形成された電極間に交流電圧を印加して
振動させ、かつコリオリ力の検出を行っている。
された２つの圧電体基板を貼り合わせて振動子を形成
し、その両面に形成された電極間に交流電圧を印加して
振動させ、かつコリオリ力の検出を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
１の振動子においては、曲面に交差指電極を形成する必
要があるために、電極形成に手間がかかり、コストアッ
プの原因になるという問題がある。また、交差指電極か
らのリード線の取り出しも立体的なものになるため、取
付に手間がかかったり、振動を妨げる原因になったりす
るという問題もある。
１の振動子においては、曲面に交差指電極を形成する必
要があるために、電極形成に手間がかかり、コストアッ
プの原因になるという問題がある。また、交差指電極か
らのリード線の取り出しも立体的なものになるため、取
付に手間がかかったり、振動を妨げる原因になったりす
るという問題もある。
【０００６】一方、従来例２の振動子においては、２つ
の圧電体基板を貼り合わせる必要があるために、適切な
接着条件が得られない場合には、雰囲気温度や湿度、経
時変化などによって接着層の接合状態が変化する可能性
がある。この場合には振動子の振動状態が変化し、コリ
オリ力の検出精度が変化するという問題が発生する。ま
た、支持部材がリード線を兼ねているために、振動子の
両面に支持部材を設ける必要があるが、これが組立工数
を増加させるためにコストアップの原因になるという問
題もある。
の圧電体基板を貼り合わせる必要があるために、適切な
接着条件が得られない場合には、雰囲気温度や湿度、経
時変化などによって接着層の接合状態が変化する可能性
がある。この場合には振動子の振動状態が変化し、コリ
オリ力の検出精度が変化するという問題が発生する。ま
た、支持部材がリード線を兼ねているために、振動子の
両面に支持部材を設ける必要があるが、これが組立工数
を増加させるためにコストアップの原因になるという問
題もある。
【０００７】本発明は上記の問題点を解決することを目
的とするもので、電極形成が容易で、しかも組立工数も
少なくて済む振動子およびそれを用いた振動ジャイロお
よびそれを用いた電子装置を提供する。
的とするもので、電極形成が容易で、しかも組立工数も
少なくて済む振動子およびそれを用いた振動ジャイロお
よびそれを用いた電子装置を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の振動子は、圧電体からなる柱状の振動体
と、該振動体の表面にその長手方向に沿って形成された
駆動電極、およびそれぞれ該駆動電極に隣接して形成さ
れた２つの検出電極とを備え、前記駆動電極と前記検出
電極は、歯の方向が前記振動体の長手方向に直交する櫛
歯電極を互いに対向させてなる交差指電極部を有するこ
とを特徴とする。
に、本発明の振動子は、圧電体からなる柱状の振動体
と、該振動体の表面にその長手方向に沿って形成された
駆動電極、およびそれぞれ該駆動電極に隣接して形成さ
れた２つの検出電極とを備え、前記駆動電極と前記検出
電極は、歯の方向が前記振動体の長手方向に直交する櫛
歯電極を互いに対向させてなる交差指電極部を有するこ
とを特徴とする。
【０００９】そして、前記振動体が、前記駆動電極と前
記検出電極の間で分極処理されてなることを特徴とす
る。あるいは、前記振動体が長手方向に分極処理されて
いるとともに、前記交差指電極部において前記駆動電極
が前記検出電極に対して前記振動体の長手方向に偏って
形成されていることを特徴とする。
記検出電極の間で分極処理されてなることを特徴とす
る。あるいは、前記振動体が長手方向に分極処理されて
いるとともに、前記交差指電極部において前記駆動電極
が前記検出電極に対して前記振動体の長手方向に偏って
形成されていることを特徴とする。
【００１０】さらに、前記振動体が長手方向に沿った平
面部を有し、該平面部に前記駆動電極および前記検出電
極が形成されていることを特徴とする。
面部を有し、該平面部に前記駆動電極および前記検出電
極が形成されていることを特徴とする。
【００１１】また、本発明の振動子は、圧電体からなる
柱状の振動体と、該振動体の表面にその長手方向に沿っ
て形成された駆動電極、該駆動電極に隣接して形成され
た基準電極、およびそれぞれ該基準電極に隣接して形成
された２つの検出電極とを備え、前記駆動電極と前記基
準電極、および前記基準電極と前記検出電極は、歯の方
向が前記振動体の長手方向に直交する櫛歯電極を互いに
対向させてなる交差指電極部を有し、前記振動体は、前
記駆動電極と前記基準電極の間、および前記基準電極と
前記検出電極の間で分極処理されてなり、さらに前記振
動体は長手方向に沿った平面部を有し、該平面部に前記
駆動電極、前記基準電極および前記検出電極が形成され
ていることを特徴とする。
柱状の振動体と、該振動体の表面にその長手方向に沿っ
て形成された駆動電極、該駆動電極に隣接して形成され
た基準電極、およびそれぞれ該基準電極に隣接して形成
された２つの検出電極とを備え、前記駆動電極と前記基
準電極、および前記基準電極と前記検出電極は、歯の方
向が前記振動体の長手方向に直交する櫛歯電極を互いに
対向させてなる交差指電極部を有し、前記振動体は、前
記駆動電極と前記基準電極の間、および前記基準電極と
前記検出電極の間で分極処理されてなり、さらに前記振
動体は長手方向に沿った平面部を有し、該平面部に前記
駆動電極、前記基準電極および前記検出電極が形成され
ていることを特徴とする。
【００１２】また、本発明の振動子は、圧電体からなる
柱状の振動体と、該振動体の表面にその長手方向に沿っ
て形成された駆動電極、該駆動電極に隣接して形成され
た基準電極、およびそれぞれ該基準電極に隣接して形成
された２つの検出電極とを備え、前記駆動電極と前記基
準電極、および前記基準電極と前記検出電極は、歯の方
向が前記振動体の長手方向に直交する櫛歯電極を互いに
対向させてなる交差指電極部を有し、前記振動体は長手
方向に分極処理されているとともに、前記交差指電極部
において前記駆動電極および前記検出電極が前記基準電
極に対して前記振動体の長手方向に偏って形成されてい
ることを特徴とする。
柱状の振動体と、該振動体の表面にその長手方向に沿っ
て形成された駆動電極、該駆動電極に隣接して形成され
た基準電極、およびそれぞれ該基準電極に隣接して形成
された２つの検出電極とを備え、前記駆動電極と前記基
準電極、および前記基準電極と前記検出電極は、歯の方
向が前記振動体の長手方向に直交する櫛歯電極を互いに
対向させてなる交差指電極部を有し、前記振動体は長手
方向に分極処理されているとともに、前記交差指電極部
において前記駆動電極および前記検出電極が前記基準電
極に対して前記振動体の長手方向に偏って形成されてい
ることを特徴とする。
【００１３】そして、前記振動体が長手方向に沿った平
面部を有し、該平面部に前記駆動電極、前記基準電極お
よび前記検出電極が形成されていることを特徴とする。
面部を有し、該平面部に前記駆動電極、前記基準電極お
よび前記検出電極が形成されていることを特徴とする。
【００１４】また、本発明の振動子は、上記の各振動子
において、前記振動体の振動のノードの近傍において、
支持部材が前記平面部に貼り付けて設けられていること
を特徴とする。
において、前記振動体の振動のノードの近傍において、
支持部材が前記平面部に貼り付けて設けられていること
を特徴とする。
【００１５】また、本発明の振動ジャイロは、上記の振
動子を用いたことを特徴とする。
動子を用いたことを特徴とする。
【００１６】また、本発明の電子装置は、上記の振動ジ
ャイロを用いたことを特徴とする。
ャイロを用いたことを特徴とする。
【００１７】このように構成することにより、本発明の
振動子においては、低コスト化と性能の安定化を図るこ
とができる。
振動子においては、低コスト化と性能の安定化を図るこ
とができる。
【００１８】また、本発明の振動ジャイロにおいては、
低コスト化と高性能化を図ることができる。
低コスト化と高性能化を図ることができる。
【００１９】また、本発明の電子装置においても、低コ
スト化と高性能化を図ることができる。
スト化と高性能化を図ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１に、本発明の振動子の一実施
例の斜視図を示す。図１において、振動子１は、圧電体
からなる四角柱状の振動体２と、振動体２の１つの平面
部２ａに形成された駆動電極３および検出電極４、５
と、振動体２の振動のノードの近傍において、平面部２
ａに貼り付けて設けられた金属からなる導電性の支持部
材６、７、８から構成されている。
例の斜視図を示す。図１において、振動子１は、圧電体
からなる四角柱状の振動体２と、振動体２の１つの平面
部２ａに形成された駆動電極３および検出電極４、５
と、振動体２の振動のノードの近傍において、平面部２
ａに貼り付けて設けられた金属からなる導電性の支持部
材６、７、８から構成されている。
【００２１】このうち、駆動電極３は振動体２の長手方
向に沿って形成され、検出電極４、５は駆動電極３の両
側に隣接して、駆動電極３と同様に振動体２の長手方向
に沿って形成されている。そして、駆動電極３と検出電
極４、および駆動電極３と検出電極５はいずれも歯の方
向が振動体２の長手方向に直交する櫛歯電極を互いに対
向させてなる交差指電極部を有している。さらに、駆動
電極３は支持部材６の貼り付けられた位置まで延びて形
成され、支持部材６と電気的に接続されており、検出電
極４、５はそれぞれ支持部材７、８の貼り付けられた位
置まで延びて形成され、支持部材７、８と電気的に接続
されている。なお、支持部材６、７、８の端部は、振動
子１を支持する支持基板あるいはたとえば枠状の筐体な
どに固定されることになり、このため、振動体２は支持
部材６、７、８によって中空に支持されることになる。
向に沿って形成され、検出電極４、５は駆動電極３の両
側に隣接して、駆動電極３と同様に振動体２の長手方向
に沿って形成されている。そして、駆動電極３と検出電
極４、および駆動電極３と検出電極５はいずれも歯の方
向が振動体２の長手方向に直交する櫛歯電極を互いに対
向させてなる交差指電極部を有している。さらに、駆動
電極３は支持部材６の貼り付けられた位置まで延びて形
成され、支持部材６と電気的に接続されており、検出電
極４、５はそれぞれ支持部材７、８の貼り付けられた位
置まで延びて形成され、支持部材７、８と電気的に接続
されている。なお、支持部材６、７、８の端部は、振動
子１を支持する支持基板あるいはたとえば枠状の筐体な
どに固定されることになり、このため、振動体２は支持
部材６、７、８によって中空に支持されることになる。
【００２２】ここで、図２に、図１の振動子１における
駆動電極３と検出電極４、５の部分拡大図を示す。ここ
で、矢印は各電極が形成された表面およびその近傍にお
ける振動体２を構成する圧電体の分極方向を示してい
る。図２を見てわかるように、振動子１においては、検
出電極４および５から駆動電極３に向かって圧電体が分
極されている。このような圧電体の分極は、振動体２に
駆動電極３と検出電極４、５を形成した後に、駆動電極
３と検出電極４、５との間に大きな電圧を印加すること
によって実現される。
駆動電極３と検出電極４、５の部分拡大図を示す。ここ
で、矢印は各電極が形成された表面およびその近傍にお
ける振動体２を構成する圧電体の分極方向を示してい
る。図２を見てわかるように、振動子１においては、検
出電極４および５から駆動電極３に向かって圧電体が分
極されている。このような圧電体の分極は、振動体２に
駆動電極３と検出電極４、５を形成した後に、駆動電極
３と検出電極４、５との間に大きな電圧を印加すること
によって実現される。
【００２３】振動子１において、駆動電極３と検出電極
４、５との間に交流電圧を印加すると、駆動電極３と検
出電極４、５が振動体２の長手方向に関して対向してい
る部分において、その間の圧電体が長手方向に伸縮す
る。これによって、振動子１は平面部２ａの面に直交す
る方向に屈曲する両端開放屈曲振動を行う。なお、駆動
電極３と検出電極４、５は振動体２の幅方向にも対向す
る部分があるが、振動体２の長手方向に関して対向する
部分に比べて対向部分の電極の長さが短いために、実質
的に幅方向にはほとんど屈曲することはない。
４、５との間に交流電圧を印加すると、駆動電極３と検
出電極４、５が振動体２の長手方向に関して対向してい
る部分において、その間の圧電体が長手方向に伸縮す
る。これによって、振動子１は平面部２ａの面に直交す
る方向に屈曲する両端開放屈曲振動を行う。なお、駆動
電極３と検出電極４、５は振動体２の幅方向にも対向す
る部分があるが、振動体２の長手方向に関して対向する
部分に比べて対向部分の電極の長さが短いために、実質
的に幅方向にはほとんど屈曲することはない。
【００２４】このように構成された振動子１において
は、振動体２が単一の圧電体から構成されているため
に、２つの圧電体を貼り合わせる場合のような不都合は
発生しない。また、振動体２の１つの平面部２ａに電極
を形成しているために、曲面に形成する場合に比べて電
極形成が非常に容易になる。さらに、支持部材６、７、
８が振動体２の１つの平面部２ａのみに貼り付けられる
構成になっているため、支持部材の取付が非常に簡単に
なる。
は、振動体２が単一の圧電体から構成されているため
に、２つの圧電体を貼り合わせる場合のような不都合は
発生しない。また、振動体２の１つの平面部２ａに電極
を形成しているために、曲面に形成する場合に比べて電
極形成が非常に容易になる。さらに、支持部材６、７、
８が振動体２の１つの平面部２ａのみに貼り付けられる
構成になっているため、支持部材の取付が非常に簡単に
なる。
【００２５】ここで、図３に、本発明の振動ジャイロの
一実施例のブロック図を示す。ここでは、図１に示した
本発明の振動子１を用いている。なお、図３において
は、振動子１は平面図で記載している。
一実施例のブロック図を示す。ここでは、図１に示した
本発明の振動子１を用いている。なお、図３において
は、振動子１は平面図で記載している。
【００２６】図３に示した振動ジャイロ１０において、
検出電極４はリードとしての支持部材７を介して負荷抵
抗１１の一端に接続されており、負荷抵抗１１の他端は
接地されている。また、検出電極５もリードとしての支
持部材８を介して負荷抵抗１２の一端に接続されてお
り、負荷抵抗１２の他端は接地されている。負荷抵抗１
１の一端と負荷抵抗１２の一端はそれぞれ加算回路１３
の２つの入力に接続され、加算回路１３の出力はＡＧＣ
回路１４と位相回路１５を順に介して、さらにリードと
しての支持部材６を介して駆動電極３に接続されてい
る。負荷抵抗１１の一端と負荷抵抗１２の一端はさらに
それぞれ差動回路１６の２つの入力にも接続されてお
り、差動回路１６の出力は同期検波回路１７に接続され
ている。同期検波回路１７にはＡＧＣ回路１４の出力も
同期信号（検波信号）を入力するために接続されてい
る。同期検波回路１７の出力は平滑回路１８と増幅回路
１９を順に介して出力端子２０に接続されている。
検出電極４はリードとしての支持部材７を介して負荷抵
抗１１の一端に接続されており、負荷抵抗１１の他端は
接地されている。また、検出電極５もリードとしての支
持部材８を介して負荷抵抗１２の一端に接続されてお
り、負荷抵抗１２の他端は接地されている。負荷抵抗１
１の一端と負荷抵抗１２の一端はそれぞれ加算回路１３
の２つの入力に接続され、加算回路１３の出力はＡＧＣ
回路１４と位相回路１５を順に介して、さらにリードと
しての支持部材６を介して駆動電極３に接続されてい
る。負荷抵抗１１の一端と負荷抵抗１２の一端はさらに
それぞれ差動回路１６の２つの入力にも接続されてお
り、差動回路１６の出力は同期検波回路１７に接続され
ている。同期検波回路１７にはＡＧＣ回路１４の出力も
同期信号（検波信号）を入力するために接続されてい
る。同期検波回路１７の出力は平滑回路１８と増幅回路
１９を順に介して出力端子２０に接続されている。
【００２７】このように構成された振動ジャイロ１０に
おいて、振動子１、加算回路１３、ＡＧＣ回路１４、位
相回路１５で構成される閉ループによって自励発振回路
が構成され、それによって振動子１は平面部２ａに垂直
な方向に屈曲振動する。屈曲振動する振動子１に対して
振動体２の長手方向を回転の軸とする角速度が印加され
ると、振動子１はコリオリ力によって幅方向（振動体２
の長手方向に直交し、かつ平面部２ａの面に平行な方
向）に振動する。この幅方向の振動によって、検出電極
４と５からは、駆動による屈曲振動に基づく同相の信号
に加えて、コリオリ力による互いに位相の反転した信号
が出力される。そして、差動回路１６でこのコリオリ力
による信号のみが取り出され、同期検波回路１７で同期
検波され、平滑回路１８で平滑され、増幅回路１９で増
幅されて、出力端子２０からコリオリ力に応じた直流電
圧として取り出される。
おいて、振動子１、加算回路１３、ＡＧＣ回路１４、位
相回路１５で構成される閉ループによって自励発振回路
が構成され、それによって振動子１は平面部２ａに垂直
な方向に屈曲振動する。屈曲振動する振動子１に対して
振動体２の長手方向を回転の軸とする角速度が印加され
ると、振動子１はコリオリ力によって幅方向（振動体２
の長手方向に直交し、かつ平面部２ａの面に平行な方
向）に振動する。この幅方向の振動によって、検出電極
４と５からは、駆動による屈曲振動に基づく同相の信号
に加えて、コリオリ力による互いに位相の反転した信号
が出力される。そして、差動回路１６でこのコリオリ力
による信号のみが取り出され、同期検波回路１７で同期
検波され、平滑回路１８で平滑され、増幅回路１９で増
幅されて、出力端子２０からコリオリ力に応じた直流電
圧として取り出される。
【００２８】このように構成された振動ジャイロ１０に
おいては、本発明の振動子１を用いているために、低コ
スト化と高性能化を図ることができる。
おいては、本発明の振動子１を用いているために、低コ
スト化と高性能化を図ることができる。
【００２９】図４に、本発明の振動子の別の実施例を示
す。図４においては、交差指電極部における駆動電極３
と検出電極４、５の部分拡大図のみを示しているが、振
動子の全体的な構成は図１に示した振動子１と同じであ
る。ここでは、これを振動子２５とする。
す。図４においては、交差指電極部における駆動電極３
と検出電極４、５の部分拡大図のみを示しているが、振
動子の全体的な構成は図１に示した振動子１と同じであ
る。ここでは、これを振動子２５とする。
【００３０】図４に示した振動子２５において、駆動電
極３の櫛歯電極は検出電極４、５の櫛歯電極に対して振
動体の長手方向に偏って形成されている。しかも、振動
子１における振動体２の場合とは異なり、少なくとも電
極の形成された面において振動体の圧電体は全て同じ方
向である振動体の長手方向に分極されている。このよう
な圧電体の分極は、振動子１の場合とは異なり、駆動電
極３や検出電極４、５を利用して分極を行うということ
はせず、電極形成の前あるいは後において何らかの手段
で振動体２の長手方向に電圧を印加することによって実
現される。
極３の櫛歯電極は検出電極４、５の櫛歯電極に対して振
動体の長手方向に偏って形成されている。しかも、振動
子１における振動体２の場合とは異なり、少なくとも電
極の形成された面において振動体の圧電体は全て同じ方
向である振動体の長手方向に分極されている。このよう
な圧電体の分極は、振動子１の場合とは異なり、駆動電
極３や検出電極４、５を利用して分極を行うということ
はせず、電極形成の前あるいは後において何らかの手段
で振動体２の長手方向に電圧を印加することによって実
現される。
【００３１】振動子２５において、駆動電極３と検出電
極４、５との間に交流電圧を印加すると、駆動電極３と
検出電極４、５の間の両者が振動体の長手方向に関して
対向している部分において、両者が近接しているところ
と離れているところでは伸縮の方向が逆になる。しかし
ながら、駆動電極３と検出電極４、５が近接していると
ころにおいては両者の間の圧電体が長手方向に強く伸縮
し、逆に、駆動電極３と検出電極４、５が離れていると
ころにおいては両者の間の圧電体が長手方向に弱く伸縮
するため、実質的に駆動電極３と検出電極４、５が近接
しているところにおける伸縮が支配的になる。これは２
つの電極が近接している方が圧電体に加わる電界が強く
なるためである。これによって、振動子２５は、振動体
の平面部の面に直交する方向に屈曲する両端開放屈曲振
動を行う。
極４、５との間に交流電圧を印加すると、駆動電極３と
検出電極４、５の間の両者が振動体の長手方向に関して
対向している部分において、両者が近接しているところ
と離れているところでは伸縮の方向が逆になる。しかし
ながら、駆動電極３と検出電極４、５が近接していると
ころにおいては両者の間の圧電体が長手方向に強く伸縮
し、逆に、駆動電極３と検出電極４、５が離れていると
ころにおいては両者の間の圧電体が長手方向に弱く伸縮
するため、実質的に駆動電極３と検出電極４、５が近接
しているところにおける伸縮が支配的になる。これは２
つの電極が近接している方が圧電体に加わる電界が強く
なるためである。これによって、振動子２５は、振動体
の平面部の面に直交する方向に屈曲する両端開放屈曲振
動を行う。
【００３２】このように構成された振動子２５において
は、構成的には振動子１とほとんど変わることがないた
め、振動子１と同様の作用効果を奏することができる。
は、構成的には振動子１とほとんど変わることがないた
め、振動子１と同様の作用効果を奏することができる。
【００３３】なお、上記の２つの実施例においては、柱
状の振動子に形成された平面部に駆動電極と検出電極を
形成していたが、必ずしもそれに限るものではなく、た
とえば円柱状の振動子の側面に各電極を形成しても構わ
ないものである。
状の振動子に形成された平面部に駆動電極と検出電極を
形成していたが、必ずしもそれに限るものではなく、た
とえば円柱状の振動子の側面に各電極を形成しても構わ
ないものである。
【００３４】図５に、本発明の振動ジャイロの別の実施
例のブロック図を示す。ここで、振動ジャイロ３０に
は、本発明の振動子のさらに別の実施例である振動子３
１が用いられている。図５においては、振動子３１は平
面図で記載している。なお、図５において、図３と同一
もしくは同等の部分には同じ記号を付し、その説明を省
略する。
例のブロック図を示す。ここで、振動ジャイロ３０に
は、本発明の振動子のさらに別の実施例である振動子３
１が用いられている。図５においては、振動子３１は平
面図で記載している。なお、図５において、図３と同一
もしくは同等の部分には同じ記号を付し、その説明を省
略する。
【００３５】図５において、振動子３１は、圧電体から
なる四角柱状の振動体３２と、振動体３２の１つの平面
部３２ａに形成された駆動電極３３、基準電極３４、お
よび検出電極３５、３６と、振動体３２の振動のノード
の近傍において、平面部３２ａに貼り付けて設けられた
金属からなる導電性の支持部材３７、３８、３９、４０
から構成されている。
なる四角柱状の振動体３２と、振動体３２の１つの平面
部３２ａに形成された駆動電極３３、基準電極３４、お
よび検出電極３５、３６と、振動体３２の振動のノード
の近傍において、平面部３２ａに貼り付けて設けられた
金属からなる導電性の支持部材３７、３８、３９、４０
から構成されている。
【００３６】ここで、図６に、図５の振動子３１におけ
る駆動電極３３と基準電極３４と検出電極３５、３６の
部分拡大図を示す。図６において、駆動電極３３と基準
電極３４、基準電極３４と検出電極３５、および基準電
極３４と検出電極３６はいずれも歯の方向が振動体３２
の長手方向に直交する櫛歯電極を互いに対向させてなる
交差指電極部となっている。そして、矢印は各電極が形
成された表面部分における振動体３２を構成する圧電体
の分極方向を示している。図６を見てわかるように、振
動体３２の少なくとも交差指電極部の形成された表面お
よびその近傍においては、駆動電極３３と検出電極３５
および３６から基準電極３４に向かって圧電体が分極さ
れている。このような圧電体の分極は、振動体３２に駆
動電極３３と基準電極３４と検出電極３５、３６を形成
した後に、駆動電極３３および検出電極３５、３６と基
準電極３４との間に大きな電圧を印加することによって
実現される。
る駆動電極３３と基準電極３４と検出電極３５、３６の
部分拡大図を示す。図６において、駆動電極３３と基準
電極３４、基準電極３４と検出電極３５、および基準電
極３４と検出電極３６はいずれも歯の方向が振動体３２
の長手方向に直交する櫛歯電極を互いに対向させてなる
交差指電極部となっている。そして、矢印は各電極が形
成された表面部分における振動体３２を構成する圧電体
の分極方向を示している。図６を見てわかるように、振
動体３２の少なくとも交差指電極部の形成された表面お
よびその近傍においては、駆動電極３３と検出電極３５
および３６から基準電極３４に向かって圧電体が分極さ
れている。このような圧電体の分極は、振動体３２に駆
動電極３３と基準電極３４と検出電極３５、３６を形成
した後に、駆動電極３３および検出電極３５、３６と基
準電極３４との間に大きな電圧を印加することによって
実現される。
【００３７】このように構成された振動子３１において
も、振動子１の場合と同様に２つの圧電体を貼り合わせ
る場合のような不都合は発生しない。また、振動体３２
の１つの平面部３２ａに電極を形成しているために、電
極形成が非常に容易になる。さらに、支持部材３７、３
８、３９、４０が振動体３２の１つの平面部３２ａに貼
り付けられる構成になっているため、支持部材の取付が
非常に簡単になる。
も、振動子１の場合と同様に２つの圧電体を貼り合わせ
る場合のような不都合は発生しない。また、振動体３２
の１つの平面部３２ａに電極を形成しているために、電
極形成が非常に容易になる。さらに、支持部材３７、３
８、３９、４０が振動体３２の１つの平面部３２ａに貼
り付けられる構成になっているため、支持部材の取付が
非常に簡単になる。
【００３８】振動子３１において、駆動電極３３と基準
電極３４との間に交流電圧を印加すると、平面部３２ａ
の両者が振動体３２の長手方向に関して対向している部
分において、間の圧電体が長手方向に伸縮する。これに
よって、振動子３１は平面部３２ａの面に直交する方向
に屈曲する両端開放屈曲振動を行う。なお、駆動電極３
３と基準電極３４は振動体３２の幅方向にも対向する部
分があるが、振動体３２の長手方向に関して対向する部
分に比べて長さが短いために、幅方向にはほとんど屈曲
することはない。
電極３４との間に交流電圧を印加すると、平面部３２ａ
の両者が振動体３２の長手方向に関して対向している部
分において、間の圧電体が長手方向に伸縮する。これに
よって、振動子３１は平面部３２ａの面に直交する方向
に屈曲する両端開放屈曲振動を行う。なお、駆動電極３
３と基準電極３４は振動体３２の幅方向にも対向する部
分があるが、振動体３２の長手方向に関して対向する部
分に比べて長さが短いために、幅方向にはほとんど屈曲
することはない。
【００３９】屈曲振動する振動子３１に、振動体３２の
長手方向を回転の軸とする角速度が印加されると、振動
子３１はコリオリ力によって幅方向にも屈曲振動する。
この幅方向の屈曲振動によって、検出電極３５と基準電
極３４の間、および検出電極３６と基準電極３４の間に
は、駆動による屈曲振動に基づく同相の信号に加えて、
コリオリ力による互いに位相の反転した信号が発生す
る。
長手方向を回転の軸とする角速度が印加されると、振動
子３１はコリオリ力によって幅方向にも屈曲振動する。
この幅方向の屈曲振動によって、検出電極３５と基準電
極３４の間、および検出電極３６と基準電極３４の間に
は、駆動による屈曲振動に基づく同相の信号に加えて、
コリオリ力による互いに位相の反転した信号が発生す
る。
【００４０】ここで、振動ジャイロ３０の説明に戻る。
図５に示した振動ジャイロ３０において、検出電極３５
はリードとしての支持部材３９を介してチャージアンプ
４１に接続されており、その出力は加算回路１３と差動
回路１６にそれぞれ接続されている。また、検出電極３
６もリードとしての支持部材４０を介してチャージアン
プ４２に接続されており、その出力は加算回路１３と差
動回路１６にそれぞれ接続されている。また、位相回路
１５の出力はリードとしての支持部材３７を介して駆動
電極３３に接続されている。そして、基準電極３４はリ
ードとしての支持部材３８を介して接地されている。
図５に示した振動ジャイロ３０において、検出電極３５
はリードとしての支持部材３９を介してチャージアンプ
４１に接続されており、その出力は加算回路１３と差動
回路１６にそれぞれ接続されている。また、検出電極３
６もリードとしての支持部材４０を介してチャージアン
プ４２に接続されており、その出力は加算回路１３と差
動回路１６にそれぞれ接続されている。また、位相回路
１５の出力はリードとしての支持部材３７を介して駆動
電極３３に接続されている。そして、基準電極３４はリ
ードとしての支持部材３８を介して接地されている。
【００４１】このように構成された振動ジャイロ３０に
おいても、振動ジャイロ１０の場合と同様に振動子３１
を自励発振によって屈曲振動させ、コリオリ力に応じた
出力を得ることができる。そして、振動ジャイロ３０に
おいては、本発明の振動子３１を用いているために、低
コスト化と高性能化を図ることができる。
おいても、振動ジャイロ１０の場合と同様に振動子３１
を自励発振によって屈曲振動させ、コリオリ力に応じた
出力を得ることができる。そして、振動ジャイロ３０に
おいては、本発明の振動子３１を用いているために、低
コスト化と高性能化を図ることができる。
【００４２】なお、振動子３１においては、振動子１の
場合と同様に電極形成の後で圧電体の分極を行う構成と
したが、振動子１に対応する振動子２５と同様に、振動
体の圧電体を、少なくとも電極の形成された面において
振動体の長手方向に分極し、それとともに基準電極の櫛
歯電極に対して駆動電極と検出電極の櫛歯電極を振動体
の長手方向に偏って形成したものであっても構わないも
ので、振動子３１の場合と同様の作用効果を奏するもの
である。
場合と同様に電極形成の後で圧電体の分極を行う構成と
したが、振動子１に対応する振動子２５と同様に、振動
体の圧電体を、少なくとも電極の形成された面において
振動体の長手方向に分極し、それとともに基準電極の櫛
歯電極に対して駆動電極と検出電極の櫛歯電極を振動体
の長手方向に偏って形成したものであっても構わないも
ので、振動子３１の場合と同様の作用効果を奏するもの
である。
【００４３】しかも、上記のように振動体の圧電体を長
手方向に分極する場合には、各電極は必ずしも振動子の
平面部に形成されなければならないものではなく、たと
えば円柱状の振動子の側面に各電極を形成しても構わな
いものである。
手方向に分極する場合には、各電極は必ずしも振動子の
平面部に形成されなければならないものではなく、たと
えば円柱状の振動子の側面に各電極を形成しても構わな
いものである。
【００４４】図７に、本発明の電子装置の一実施例であ
るビデオカメラの斜視図を示す。図７において、ビデオ
カメラ５０は、手ぶれ補正用に本発明の振動ジャイロ１
０を備えている。
るビデオカメラの斜視図を示す。図７において、ビデオ
カメラ５０は、手ぶれ補正用に本発明の振動ジャイロ１
０を備えている。
【００４５】このように構成されたビデオカメラ５０に
おいては、本発明の振動ジャイロ１０を備えているため
に低コスト化と高性能化を図ることができる。
おいては、本発明の振動ジャイロ１０を備えているため
に低コスト化と高性能化を図ることができる。
【００４６】なお、本発明の電子装置としては、ビデオ
カメラに限られるものではなく、振動ジャイロを同じく
手ぶれ補正用に用いるデジタルカメラや、位置検出に用
いるナビゲーションシステム、自動車の横転検出システ
ムなど、振動ジャイロを用いるあらゆる電子装置を含む
ものである。
カメラに限られるものではなく、振動ジャイロを同じく
手ぶれ補正用に用いるデジタルカメラや、位置検出に用
いるナビゲーションシステム、自動車の横転検出システ
ムなど、振動ジャイロを用いるあらゆる電子装置を含む
ものである。
【００４７】
【発明の効果】本発明の振動子によれば、圧電体からな
る柱状の振動体と、その表面にその長手方向に沿って形
成された駆動電極、およびそれぞれ駆動電極に隣接して
形成された２つの検出電極とを備え、また必要に応じて
駆動電極と検出電極の間に設けられる基準電極を備え、
しかもそれらが歯の方向が振動体の長手方向に直交する
櫛歯電極を互いに対向させてなる交差指電極部となって
おり、さらに特にそれらの電極を振動体に設けられた平
面部に形成することによって、低コスト化と性能の安定
化を図ることができる。
る柱状の振動体と、その表面にその長手方向に沿って形
成された駆動電極、およびそれぞれ駆動電極に隣接して
形成された２つの検出電極とを備え、また必要に応じて
駆動電極と検出電極の間に設けられる基準電極を備え、
しかもそれらが歯の方向が振動体の長手方向に直交する
櫛歯電極を互いに対向させてなる交差指電極部となって
おり、さらに特にそれらの電極を振動体に設けられた平
面部に形成することによって、低コスト化と性能の安定
化を図ることができる。
【００４８】また、本発明の振動ジャイロによれば、本
発明の振動子を用いることによって、低コスト化と高性
能化を図ることができる。
発明の振動子を用いることによって、低コスト化と高性
能化を図ることができる。
【００４９】また、本発明の電子装置によれば、本発明
の振動ジャイロを用いることによって、低コスト化と高
性能化を図ることができる。
の振動ジャイロを用いることによって、低コスト化と高
性能化を図ることができる。
【図１】本発明の振動子の一実施例を示す斜視図であ
る。
る。
【図２】図１の振動子の電極を示す部分拡大図である。
【図３】本発明の振動ジャイロの一実施例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図４】本発明の振動子の別の実施例の電極を示す部分
拡大図である。
拡大図である。
【図５】本発明の振動ジャイロの別の実施例を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図６】図５の振動ジャイロに含まれる本発明のさらに
別の振動子の電極を示す部分拡大図である。
別の振動子の電極を示す部分拡大図である。
【図７】本発明の電子装置の一実施例を示す斜視図であ
る。
る。
１、２５、３１…振動子
２、３２…振動体
２ａ、３２ａ…平面部
３、３３…駆動電極
４、５、３５、３６…検出電極
６、７、８、３７、３８、３９、４０…支持部材
１０、３０…振動ジャイロ
１１、１２…負荷抵抗
１３…加算回路
１４…ＡＧＣ回路
１５…位相回路
１６…差動回路
１７…同期検波回路
１８…平滑回路
１９…増幅回路
２０…出力端子
４１、４２…チャージアンプ
５０…ビデオカメラ
Claims (10)
- 【請求項１】 圧電体からなる柱状の振動体と、該振動
体の表面にその長手方向に沿って形成された駆動電極、
およびそれぞれ該駆動電極に隣接して形成された２つの
検出電極とを備え、 前記駆動電極と前記検出電極は、歯の方向が前記振動体
の長手方向に直交する櫛歯電極を互いに対向させてなる
交差指電極部を有することを特徴とする振動子。 - 【請求項２】 前記振動体は、前記駆動電極と前記検出
電極の間で分極処理されてなることを特徴とする、請求
項１に記載の振動子。 - 【請求項３】 前記振動体は長手方向に分極処理されて
いるとともに、前記交差指電極部において前記駆動電極
が前記検出電極に対して前記振動体の長手方向に偏って
形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の振
動子。 - 【請求項４】 前記振動体は長手方向に沿った平面部を
有し、該平面部に前記駆動電極および前記検出電極が形
成されていることを特徴とする、請求項１ないし３のい
ずれかに記載の振動子。 - 【請求項５】 圧電体からなる柱状の振動体と、該振動
体の表面にその長手方向に沿って形成された駆動電極、
該駆動電極に隣接して形成された基準電極、およびそれ
ぞれ該基準電極に隣接して形成された２つの検出電極と
を備え、 前記駆動電極と前記基準電極、および前記基準電極と前
記検出電極は、歯の方向が前記振動体の長手方向に直交
する櫛歯電極を互いに対向させてなる交差指電極部を有
し、 前記振動体は、前記駆動電極と前記基準電極の間、およ
び前記基準電極と前記検出電極の間で分極処理されてな
り、 さらに前記振動体は長手方向に沿った平面部を有し、該
平面部に前記駆動電極、前記基準電極および前記検出電
極が形成されていることを特徴とする振動子。 - 【請求項６】 圧電体からなる柱状の振動体と、該振動
体の表面にその長手方向に沿って形成された駆動電極、
該駆動電極に隣接して形成された基準電極、およびそれ
ぞれ該基準電極に隣接して形成された２つの検出電極と
を備え、 前記駆動電極と前記基準電極、および前記基準電極と前
記検出電極は、歯の方向が前記振動体の長手方向に直交
する櫛歯電極を互いに対向させてなる交差指電極部を有
し、 前記振動体は長手方向に分極処理されているとともに、
前記交差指電極部において、前記駆動電極および前記検
出電極が前記基準電極に対して前記振動体の長手方向に
偏って形成されていることを特徴とする振動子。 - 【請求項７】 前記振動体は長手方向に沿った平面部を
有し、該平面部に前記駆動電極、前記基準電極および前
記検出電極が形成されていることを特徴とする請求項６
に記載の振動子。 - 【請求項８】 前記振動体の振動のノードの近傍におい
て、支持部材が前記平面部に貼り付けて設けられている
ことを特徴とする、請求項４、５および７のいずれかに
記載の振動子。 - 【請求項９】 請求項１ないし８のいずれかに記載の振
動子を用いたことを特徴とする振動ジャイロ。 - 【請求項１０】 請求項９に記載の振動ジャイロを用い
たことを特徴とする電子装置。
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|---|---|---|---|
| JP2001306428A JP3724403B2 (ja) | 2001-10-02 | 2001-10-02 | 振動子およびそれを用いた振動ジャイロおよびそれを用いた電子装置 |
| US10/263,444 US6666096B2 (en) | 2001-10-02 | 2002-10-02 | Vibrator, vibration gyro using the vibrator, and electronic device using the vibration gyro |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001306428A JP3724403B2 (ja) | 2001-10-02 | 2001-10-02 | 振動子およびそれを用いた振動ジャイロおよびそれを用いた電子装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=19126068
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102192735A (zh) * | 2010-03-19 | 2011-09-21 | 精工爱普生株式会社 | 振动型陀螺元件、传感器及其物理量检测方法和电子设备 |
| JP2011191091A (ja) * | 2010-03-12 | 2011-09-29 | Seiko Epson Corp | 音叉型振動片、振動子およびセンサー装置 |
| JP2011196822A (ja) * | 2010-03-19 | 2011-10-06 | Seiko Epson Corp | 振動型ジャイロ素子、振動型ジャイロセンサー、振動型ジャイロセンサーによる角速度の検出方法および電子機器 |
| JP2012002766A (ja) * | 2010-06-21 | 2012-01-05 | Seiko Epson Corp | 振動型ジャイロ素子、振動型ジャイロセンサーおよび振動型ジャイロセンサーによる角速度の検出方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| WO2006093899A2 (en) * | 2005-02-28 | 2006-09-08 | Electric Power Research Institute, Inc. | Method for inspection and repair |
| US20060238078A1 (en) * | 2005-04-21 | 2006-10-26 | Honeywell International, Inc. | Wireless and passive acoustic wave rotation rate sensor |
| US20110221312A1 (en) * | 2010-03-12 | 2011-09-15 | Seiko Epson Corporation | Vibrator element, vibrator, sensor, and electronic apparatus |
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|---|---|---|---|---|
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| USRE33957E (en) * | 1982-07-26 | 1992-06-09 | Toyo Communication Equipment Co., Ltd. | High frequency narrow-band multi-mode filter |
| JPH07151552A (ja) | 1993-11-30 | 1995-06-16 | Tokin Corp | 圧電振動ジャイロ用振動子 |
| JP2780643B2 (ja) | 1994-06-03 | 1998-07-30 | 株式会社村田製作所 | 振動ジャイロ |
| US5948981A (en) * | 1996-05-21 | 1999-09-07 | Alliedsignal Inc. | Vibrating beam accelerometer |
| US6253612B1 (en) * | 1998-06-05 | 2001-07-03 | Integrated Micro Instruments, Inc. | Generation of mechanical oscillation applicable to vibratory rate gyroscopes |
| JP2000244275A (ja) * | 1999-02-19 | 2000-09-08 | Murata Mfg Co Ltd | Ｓａｗ共振子フィルタ |
| US6257059B1 (en) * | 1999-09-24 | 2001-07-10 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Microfabricated tuning fork gyroscope and associated three-axis inertial measurement system to sense out-of-plane rotation |
| WO2001069266A1 (en) * | 2000-03-13 | 2001-09-20 | Microsensors, Inc. | Method of driving mems sensor with balanced four-phase comb drive |
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2001
- 2001-10-02 JP JP2001306428A patent/JP3724403B2/ja not_active Expired - Fee Related
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2002
- 2002-10-02 US US10/263,444 patent/US6666096B2/en not_active Expired - Fee Related
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