JPH10332378A

JPH10332378A - 振動ジャイロ

Info

Publication number: JPH10332378A
Application number: JP9138303A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Ishitoko; 信行石床; Katsumi Fujimoto; 克己藤本; Koji Okamoto; 好司岡本; Hirobumi Tanaka; 博文田中
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-05-28
Filing date: 1997-05-28
Publication date: 1998-12-18

Abstract

(57)【要約】【課題】振動子の支持が安定し、かつ、充分な検出感
度が得られる振動ジャイロを提供する。【解決手段】振動ジャイロ１０は、略直方体型の振動
子１１と、振動子１１の振動時に発生する節点Ｎ１，Ｎ
２に対応する位置で振動子１１を支持する４つの支持部
材１２とから構成される。振動子１１は、第１の圧電体
基板１３と第２の圧電体基板１４を有する。第１の圧電
体基板１３と第２の圧電体基板１４は、電極層１５を介
して積層される。第１の圧電体基板１３および第２の圧
電体基板１４は、厚み方向において互いに逆向きに分極
されている。第１の圧電体基板１３の主面には、分割電
極１６ａ，１６ｂが形成される。第２の圧電体基板１４
の主面の全面には、共通電極１７が形成されている。４
つの支持部材１２は、それぞれ、略Ｚ型の細い金属製の
板材からなり、分割電極１６ａ，１６ｂとハンダ付けに
より固着される。そして、支持部材１２は、分割電極１
６ａ，１６ｂと接合固定される部分のみ接合面積が大き
くなる拡大部１８を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振動ジャイロに関
し、詳しくは、ビデオカメラなどに搭載される、手ぶれ
などの外的振動による回転角速度を検知し適切な制振を
行う手ぶれ防止装置に用いられる振動ジャイロに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の振動ジャイロとして、たとえば、
特開平８−２７８１４５号公報に示されたものがある。
これを図面を用いて説明する。図７に示す振動ジャイロ
１は、圧電セラミック部材からなる直方体の振動子２
と、シリコン系樹脂からなる２つの円柱状の支持部材３
とからなる。

【０００３】そして、振動子２は、振動子２の振動時に
発生する２つの節点Ｎ，Ｎに対応する箇所において、支
持部材３の一方端面と接着固定されるもので、支持部材
３の他方端面を、基板４に接着固定することにより、振
動子２は基板４に支持固定される。

【０００４】また、支持部材３の形状としては、円柱状
の他に直方体状などが用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の振動ジャイロには、次のような問題があった。

【０００６】即ち、従来例では、柱状の支持部材に振動
子を載置して固定する形状であり、支持状態の安定性を
考慮すると、柱状の支持部材を太くする必要がある。し
かし、支持部材を太くすると、振動子が振動した際に、
振動子の振動が支持部材から基板に漏れ、振動子の振動
の振幅が小さくなる。振動ジャイロの検出信号の大きさ
は、振動子の振幅に比例するため、振動子の振幅が小さ
くなると検出信号も小さくなり、その結果、感度の低い
振動ジャイロとなってしまう。

【０００７】したがって、本発明の目的は、上述の問題
点を解消するためになされたもので、振動子の支持が安
定し、かつ、充分な検出感度が得られる振動ジャイロを
提供することにある。

【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、本発明の振動ジャイロにおいては、柱状の振動子
と、振動子の振動時に発生する節点部位において振動子
に接合されて振動子を支持する支持部材とを含む振動ジ
ャイロにおいて、支持部材は振動子との接合部分に拡大
部を設けたことを特徴としている。

【０００９】また、支持部材の振動子との接合部分に貫
通孔を設けたことを特徴としている。

【００１０】また、振動子は、厚み方向に分極される第
１の圧電体基板と、第１の圧電体基板に積層され、第１
の圧電体基板の分極方向と逆方向に分極される第２の圧
電体基板と、第１の圧電体基板の主面に形成される分割
電極と、第２の圧電体基板の主面に形成される共通電極
とを備えたことを特徴としている。

【００１１】これにより、振動子と支持部材との接合部
分で支持部材が拡大部を有しているため、接合面積が大
きくなり充分な接着強度が得られ、外的振動に対する耐
衝撃性は向上し、振動子の支持が安定する。また、支持
部材は振動子との接合部分で拡大部を有しており、接合
部分以外では拡大しておらず細い形状で形成されている
ため、振動子の振動に対する支持部材の影響は小さく、
よって、振動子の自由振動が妨げられることが無く、振
動子の振幅が大きくなり、振動ジャイロとして得られる
検出信号も大きくなり、充分な感度が得られる。

【００１２】また、支持部材の拡大部に貫通孔を設ける
ことにより、支持部材と振動子との接合の際に、常に一
定量のハンダを塗布することができるとともに、ハンダ
付けの位置も安定する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。図１に、本発明の第１の実
施の形態に係る振動ジャイロを示す。この振動ジャイロ
１０は、略直方体型の振動子１１と、振動子１１の振動
時に発生する２つの節点Ｎ１，Ｎ２に対応する箇所で、
振動子１１を支持する４つの支持部材１２とから構成さ
れる。

【００１４】振動子１１は、第１の圧電体基板１３と第
２の圧電体基板１４を有する。第１の圧電体基板１３と
第２の圧電体基板１４は、電極層１５を介して積層され
る。第１の圧電体基板１３および第２の圧電体基板１４
は、それぞれ図１の矢印に示すように、厚み方向におい
て互いに逆向きに分極されている。第１の圧電体基板１
３の主面、つまり、第１の圧電体基板１３における電極
層１５と対向する面には、幅方向に間隔を持って分割電
極１６ａ，１６ｂが形成される。また、分割電極１６
ａ，１６ｂはそれぞれ、振動子１１の節点Ｎ１，Ｎ２よ
り振動子１１の長手方向端部側で分割されている。ま
た、第２の圧電体基板１４の主面、つまり、第２の圧電
体基板１４における電極層１５と対向する面の全面に
は、共通電極１７が形成されている。

【００１５】４つの支持部材１２は、それぞれ、略Ｚ型
の細い金属製の板材からなり、振動体１１の振動時に発
生する２つの節点Ｎ１，Ｎ２に対応する分割電極１６
ａ，１６ｂの位置で、とハンダ付けなどの方法により固
着される。そして、支持部材１２は、分割電極１６ａ，
１６ｂと接合固定される部分のみ接合面積が大きい略長
方形状の拡大部１８を有し、拡大部１８以外は細い線状
の構造となっている。

【００１６】このように構成された振動ジャイロ１０
は、図２に示すような回路構成となっている。すなわ
ち、分割電極１６ａ，１６ｂには、駆動手段としての発
振回路２１の一方の出力端が、抵抗２２ａ，２２ｂを介
してそれぞれ接続される。さらに、共通電極１７には、
発振回路２１の他方の出力端が接続される。また、分割
電極１６ａ，１６ｂは、抵抗２３ａ，２３ｂを介して、
検出手段としての差動増幅回路２４の非反転入力端
（＋）および反転入力端（−）にそれぞれ接続され、差
動増幅回路２４の出力端と差動増幅回路２４の反転入力
端（−）間には、抵抗２５が接続される。

【００１７】そして、発振回路２１から出力される正弦
波信号などの駆動信号が、抵抗２２ａ，２２ｂを介し
て、振動子１１の分割電極１６ａ，１６ｂに印加される
と、第１の圧電体基板１３および第２の圧電体基板１４
が、それぞれの主面に直交する方向に屈曲振動する。そ
して、振動ジャイロ１０が、振動子１１の中心軸Ｏを中
心に回転すると、その回転角速度に応じたコリオリ力が
発生する。このとき発生するコリオリ力は、第１の圧電
体基板１３および第２の圧電体基板１４の主面に平行
し、かつ、振動子１１の中心軸Ｏに直交する方向に働
く。このコリオリ力により、振動子１１の屈曲振動の方
向が変わり、分割電極１６ａ，１６ｂ間に、回転角速度
に応じた信号が発生する。そして、分割電極１６ａ，１
６ｂに発生した信号は、抵抗２３ａ，２３ｂを介して、
差動増幅回路２４によって検出されるため、差動増幅回
路２４からの出力信号をもとに、回転角速度を検出する
ことができる。

【００１８】この振動ジャイロ１０では、振動子１１と
支持部材１２との接合面積が大きいため、支持部材１２
と振動子１１との接合力が大きく、十分な耐衝撃性が得
られると共に、支持部材１２が拡大部１８以外では細い
線状構造を有しているため、振動子１１の振動が支持部
材１２を伝わって振動子１１の外部に漏れるといった、
振動のダンピング現象が起こりにくくなり、よって、振
動子１１の振幅が十分大きくなり振動ジャイロ１０の検
出感度も良好となる。

【００１９】次に、第２の実施の形態に係る振動ジャイ
ロを図３に示す。この振動ジャイロ３０は、振動体１１
の振動時に発生する２つの節点Ｎ１，Ｎ２に対応する共
通電極１７の位置に、２つの支持部材３２が接合されて
いる。この振動ジャイロ３０では、支持部材３２が振動
子１１との接合部分でのみ面積が大きくなる略円形状の
拡大部３８を有する構造となっている。なお、振動ジャ
イロ３０の他の構成は、振動ジャイロ１０と同一である
ため、同一番号を付し、その説明を省略する。

【００２０】このように構成された振動ジャイロ３０で
は、支持部材２つで振動子を支持しているため、第１の
実施の形態と比較して構造が簡略化される。

【００２１】更に、第３の実施の形態に係る振動ジャイ
ロを図４に示す。この振動ジャイロ４０は、振動体１１
の振動時に発生する２つの節点Ｎ１，Ｎ２に対応する分
割電極１６ａ，１６ｂの位置に接合された４つの支持部
材１２、および、振動体１１の振動時に発生する２つの
節点Ｎ１，Ｎ２に対応する共通電極１７の位置に接合さ
れた２つの支持部材３２により、振動体１１がサンドイ
ッチ状に挟み込んで支持されている。なお、振動ジャイ
ロ４０の他の構成は、振動ジャイロ１０と同一であるた
め、同一番号を付し、その説明を省略する。

【００２２】このように構成された振動ジャイロ４０で
は、振動子１１が、サンドイッチ状に支持されているた
め、第１の実施の形態や第２の実施の形態と比較して、
振動子１１の振動時に振動子１１が支持部材から外れて
振動子が落下するといった不具合が生じる可能性が低く
なり、振動ジャイロとしての信頼性がさらに向上する。

【００２３】更に、第４の実施の形態に係る振動ジャイ
ロを図５に示す。この振動ジャイロ５０において、振動
体１１の振動時に発生する２つの節点Ｎ１，Ｎ２に対応
する共通電極１７の位置には、２つの支持部材５２が設
けられ、支持部材５２には、振動体１１との接合部分が
大きくなるように拡大部５８が形成されていると共に、
拡大部５８の内側が刳り抜かれたように貫通孔５９が形
成される。なお、振動ジャイロ５０の他の構成は、振動
ジャイロ３０と同一であるため、同一番号を付し、その
説明を省略する。

【００２４】このように構成された振動ジャイロ５０で
は、支持部材５２と振動子１１をハンダで接合する際、
支持部材５２の貫通孔５９にハンダを盛ることができる
ため、第１の実施の形態から第３の実施の形態に示した
振動ジャイロと比較して、振動子１１と支持部材５２と
の接合箇所で、常に一定で適量のハンダ量で接合でき、
ハンダ過多やハンダ不足などが生じることがない。ま
た、貫通孔５９の形成される位置が一定であるため、ハ
ンダ付けを行う位置がずれることが無い。その結果、常
に安定した接合状態が得られる支持構造を有する振動ジ
ャイロとなる。

【００２５】次に、上記の実施の形態で示した振動ジャ
イロにおいて、第２の実施の形態で示した振動ジャイロ
３０を例にして、実装状態を図６を用いて説明する。

【００２６】振動子１１は、支持部材３２によって吊り
下げられた状態で、金属からなる枠体６１に収納され、
枠体６１の上面部と支持部材３２とが、ハンダ付けなど
の方法により接着固定される。これにより、振動体１１
が中空において支持固定される。このとき、振動子１１
の共通電極１７の面、および、枠体６１の上面は同一平
面上に配置される構造となる。

【００２７】このように振動ジャイロを実装することに
より、振動ジャイロ全体の高さ寸法が小さくなるため、
低背化が達成されると共に、低背化による設計の自由度
も向上する。また、振動子１１の共通電極１７の面と枠
体６１の上面を同一平面上に配置することから、ハンダ
付け作業において、同一平面上の複数箇所にまとめてハ
ンダを付着させることが可能となり、作業性が向上し、
組立工程に単純な構造の自動機を導入することができ
る。

【００２８】上記の本発明の実施の形態において、支持
部材は、略Ｚ型に形成されているが、特にＺ型のように
鋭角的に屈曲した形状に限定されるものではなく、曲線
状に形成してもよい。また、特に支持部材を屈曲させて
形成しなくてもよい。ただし、屈曲部を設けることによ
り、振動子を弾力的に支持することができ、振動子が振
動したときに、支持部材も屈曲部で変形するため、振動
のダンピングが起こりにくくなる。

【００２９】また、支持部材の材質も金属からなるとし
ているが、特に、金属に限定されるものではない。ただ
し、支持部材を恒弾性金属から構成することにより、支
持部材が曲がりやすくなるため、振動のダンピングがよ
り生じにくい。また、支持部材を金属から構成すること
により、支持部材がリード線を兼用できるため、別途リ
ード線を設ける必要が無くなり、工程が簡略化されると
共に、リード線による空中配線構造も生じることなく、
構造が簡略化される。

【００３０】また、支持部材の拡大部の形状は、丸形や
四角形などに限定されるものではなく、用途や振動子の
形状に応じて適宜選択できるものである。

【００３１】また、振動子構造として、２枚の圧電体基
板からなる振動体を示したが、特に、これらに限定され
るものではなく、３角柱や４角柱の金属音片からなる振
動子についても適用できる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、本発明による振動ジャイ
ロでは、振動子と支持部材との接合部分の面積が大きい
ため充分な接着強度が得られ、外的振動に対する耐衝撃
性は向上し、振動子の支持が安定する。また、接合部分
以外では、支持部材は細い形状で形成されており、振動
子にたいする支持部材の影響は小さく、よって、振動子
の自由振動が妨げられることが無く、振動子の振幅が大
きくなり、振動ジャイロとして得られる検出信号も大き
くなり、充分な感度が得られる。

【００３３】また、支持部材の振動子との接合部分に貫
通孔を設けることにより、支持部材と振動子との接合の
際に、常に一定量のハンダを塗布することができるとと
もに、ハンダ付けの位置も安定するので、常に安定した
接合状態が得られる支持構造を有する振動ジャイロとな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る振動ジャイロ
の構造を示す斜視図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る振動ジャイロの回路
構成を示す説明図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係る振動ジャイロ
の構造を示す斜視図である。

【図４】本発明の第３の実施の形態に係る振動ジャイロ
の構造を示す斜視図である。

【図５】本発明の第４の実施の形態に係る振動ジャイロ
の構造を示す斜視図である。

【図６】本発明の実施の形態に係る振動ジャイロの実装
状態を示す斜視図である。

【図７】従来の振動ジャイロを示す斜視図である。

【符号の説明】

１０，３０，４０，５０振動ジャイロ１１振動子１２，３２，５２支持部材１３第１の圧電体基板１４第２の圧電体基板１６ａ，１６ｂ分割電極１７共通電極１８，３８，５８拡大部５９貫通孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中博文京都府長岡京市天神二丁目26番10号株式会社村田製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】柱状の振動子、該振動子の振動時に発生
する節点部位において、前記振動子に接合されて前記振
動子を支持する支持部材、を含む振動ジャイロにおい
て、前記支持部材は、前記振動子との接合部分に拡大部
を設けたことを特徴とする、振動ジャイロ。
【請求項２】前記支持部材の拡大部に、貫通孔を設け
たことを特徴とする、請求項１に記載の振動ジャイロ。
【請求項３】前記振動子は、厚み方向に分極される第
１の圧電体基板と、該第１の圧電体基板に積層され、前
記第１の圧電体基板の分極方向と逆方向に分極される第
２の圧電体基板と、前記第１の圧電体基板の主面に形成
される分割電極と、前記第２の圧電体基板の主面に形成
される共通電極と、を備えたことを特徴とする請求項１
または請求項２に記載の振動ジャイロ。