CN1421676A

CN1421676A - 振动陀螺仪和使用其的电子装置

Info

Publication number: CN1421676A
Application number: CN02160242A
Authority: CN
Inventors: 石床信行
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-11-29
Filing date: 2002-11-27
Publication date: 2003-06-04
Anticipated expiration: 2022-11-27
Also published as: US6898973B2; JP2003166827A; GB0227523D0; GB2382652B; DE10255609B4; US20030101816A1; DE10255609A1; CN1257387C; JP3698094B2; GB2382652A

Abstract

提供一种即使小型化也可防止温度漂移的性能恶化的振动陀螺仪和使用其的电子装置。在固定支撑振子2的支撑部件3、4、5、6另一端的壳体11中，具备嵌模在树脂内部的金属制刚性加强板12。刚性加强板12在支撑部件3、4、5、6与壳体11的固定部3a、4a、5a、6a附近间连续形成。通过提高壳体11的刚性，可防止振子的振动漏泄，防止温度漂移的性能恶化。

Description

振动陀螺仪和使用其的电子装置

技术领域

本发明涉及一种振动陀螺仪和使用其的电子装置，涉及例如用于摄影机的手晃动补偿装置和导航系统等的振动陀螺仪和使用其的电子装置。

背景技术

图11表示现有的振动陀螺仪的示意结构的透视图。图11中，振动陀螺仪1由压电陶瓷构成的柱形振子2、连接振子2的金属制支撑部件3、4、5、6、和固定各支撑部件3、4、5、6的壳体7构成。壳体7将绝缘性树脂形成为基本框形来构成，各支撑部件3、4、5、6向振子2的宽度方向两侧延伸，并通过嵌模固定在壳体7中，振子2保持在壳体7的中央部附近。将各支撑部件3、4、5、6与壳体7的固定部分别称为固定部3a、4a、5a、6a。振子2构成为沿厚度方向两端开放地弯曲振动，各支撑部件3、4、5、6分别固定在振子2的两个节点附近。

在振动陀螺仪1中，仅在振子2的下部侧固定支撑部件，但实际上在振子2的上部侧，在与壳体7之间也固定支撑部件。

另外，有时各支撑部件3、4、5、6也由分别连接支撑部件3与4、和支撑部件5与6的一个部件构成。

在如此构成的振动陀螺仪1中，在振子2的上下面中形成规定的电极(未图示)，通过支撑部件向电极施加驱动信号，使振子2在其厚度方向上弯曲振动。从而，一旦对弯曲振动的振子2施加以其长度方向为旋转轴的角速度，则振子2由于科里奥利力而在其宽度方向上弯曲振动。由振子2中形成的科里奥利力检测用电极(未图示)和与其连接的支撑部件检测振子2在宽度方向上的弯曲振动大小，可检测出施加给振动陀螺仪1的角速度大小。

发明所解决的问题

与一般的电子部件一样，对振动陀螺仪也有小型化的市场要求。但是，在检测在振动陀螺仪运动质点上施加科里奥利力的动作原理上，振子的振动漏泄由于保持小型化振子的壳体重量轻而变大，存在温度漂移变大的问题。另外，由于将支撑部件利用来作为向振子施加驱动信号并获得检测信号的引线，所以壳体为金属制，不能实现重量化。

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种即使小型化也可防止温度漂移性能恶化的振动陀螺仪和使用其的电子装置。

解决问题的手段

为了实现上述目的，本发明的振动陀螺仪，具备振子、和通过固定在该振子节点附近的多个支撑部件保持上述振子的壳体，其特征在于：上述壳体具有固定上述多个支撑部件的多个固定部，并具备在至少两个上述固定部附近间连续形成的金属制刚性加强板。

另外，本发明的振动陀螺仪的特征在于：上述振子形成为柱形，上述多个支撑部件从固定在上述振子的位置向上述振子的宽度方向两侧延伸，并固定在上述壳体上，上述刚性加强板在向上述振子宽度方向一侧延伸的支撑部件的固定部附近与向上述振子宽度方向另一侧延伸的支撑部件的固定部附近之间连续形成。

另外，本发明的振动陀螺仪的特征在于：上述振子形成为柱形，并在其长度方向上具有多个振动的节点，上述多个支撑部件从每个节点固定在上述振子的位置向上述振子的宽度方向两侧延伸，固定在上述壳体上，上述刚性加强板分别在向上述振子宽度方向一侧延伸的多个支撑部件固定部的附近间和向上述振子宽度方向另一侧延伸的多个支撑部件的固定部附近间连续形成。

另外，本发明的振动陀螺仪的特征在于：上述刚性加强板具有与上述振子厚度方向垂直的面。或者，特征在于：上述刚性加强板具有与上述振子长度方向垂直的面。另外，特征在于：上述刚性加强板具有与上述振子宽度方向垂直的面。

另外，本发明的振动陀螺仪的特征在于：上述壳体由绝缘性树脂构成，上述刚性加强板嵌模在上述壳体内。

另外，本发明的振动陀螺仪的特征在于：上述壳体由绝缘性树脂构成，上述刚性加强板粘接在上述壳体上。

另外，本发明的振动陀螺仪的特征在于：上述壳体形成为在其中容纳上述振子和上述多个支撑部件的基本框形，上述刚性加强板保护上述振子和上述多个支撑部件。

另外，本发明的振动陀螺仪的特征在于：使上述刚性加强板的热膨胀系数与上述振子的热膨胀系数基本一致。

另外，本发明的振动陀螺仪的特征在于：上述刚性加强板接地。

另外，本发明的电子装置的特征在于：使用上述之一所述的振动陀螺仪。

通过如此构成，本发明的振动陀螺仪可减少振子的振动漏泄，防止温度漂移的性能恶化。

另外，本发明的电子装置可实现高性能化。

附图的简要说明

图1是表示本发明振动陀螺仪的一实施例的透视图。

图2是表示图1的振动陀螺仪壳体中包含的刚性加强板的透视图。

图3是图1的振动陀螺仪的A-A截面图。

图4是图1的振动陀螺仪的B-B截面图。

图5是表示图1的振动陀螺仪的温度漂移的特性图。

图6是表示刚性加强板的其它实施例的透视图。

图7是表示刚性加强板再一实施例的透视图。

图8是表示本发明的振动陀螺仪其它实施例的展开透视图。

图9是表示盖的其它实施例的透视图。

图10是表示本发明电子装置一实施例的透视图。

图11是表示现有的振动陀螺仪的透视图。

发明实施例

图1是表示本发明振动陀螺仪的一实施例的透视图。图1中，与图11相同或相等的部分标以相同的记号，省略说明。

图1所示本发明的振动陀螺仪10中，取代现有振动陀螺仪1中的壳体7，具备形成相同的基本框形的壳体11。各支撑部件3、4、5、6固定在壳体11中，其固定部与现有实例的情况一样，分别称为固定部3a、4a、5a、6a。另外，壳体11与壳体7的不同之处在于，具备嵌模在树脂内部的金属制刚性加强板12。另外，刚性加强板12具备与振子2基本一致的热膨胀系数，虽然图示省略，但接地。

这里，图2表示刚性加强板12的结构的透视图。图2是从与图1相同的位置观察的透视图。

如图2所示，刚性加强板12由具有沿振子2的长度方向延伸并与振子2的宽度方向垂直的面的加强部件13和14；沿振子2的宽度方向延伸并彼此连接加强部件13和14的加强部件15和16；分别连接在加强部件15和16上，具有沿振子2的宽度方向延伸并与振子2的长度方向垂直的面的加强部件17和18构成。另外，各加强部件13、14、15、16、17、18全部由弯曲一块金属板来形成。

这里，图3表示图1所示振动陀螺仪10的A-A截面图。这是在图1中，在振子2的厚度方向包含支撑部件4、6的固定部4a、6a，并在切开图2所示刚性加强板12的加强部件13的方向上，沿振子2的长度方向切断壳体11一部分的截面图。另外，图4表示B-B截面图。这是在图1中在振子2的厚度方向上包含支撑部件5、6的固定部5a、6a，沿振子2的宽度方向切断振动陀螺仪10的截面图。另外，在图3和图4中，为了不使图变烦杂，仅用虚线表示刚性加强板12不可见部分。

从图3可知，接近支撑部件4的固定部4a和支撑部件6的固定部6a来形成刚性加强板12的加强部件13。即，刚性加强板12位于固定部4a和6a附近。若改变方向，则可知刚性加强板12的加强部件13连接于沿振子2宽度方向一侧延伸的两个支撑部件4、6的固定部4a、6a的附近形成。加强部件13位于固定部4a、6a的附近，一体连接形成加强部件13与固定部4a相对的部分和加强部件13与固定部6a相对的部分。

另外，在沿振子2的宽度方向另一侧延伸的两个支撑部件3、5的固定部3a、5a的附近连续形成刚性加强板12的加强部件14，以便在振子2的宽度方向上对称形成各支撑部件，在振子2的宽度方向上也对称形成刚性加强板12。

因此，因为在沿振子2的宽度方向一侧延伸的两个支撑部件的固定部附近间和沿振子2宽度方向另一侧延伸的两个支撑部件的固定部附近间分别连续形成刚性加强板12，所以提高两个固定部4a和6a之间及两个固定部3a和5a之间的刚性。尤其是因为加强部件13和14具有垂直于振子2的宽度方向的面，所以特别提高壳体11向振子2的厚度方向弯曲的刚性，并可防止振子2的尤其是驱动引起的振动通过壳体11漏泄。

在刚性加强板12中，加强部件13、14通过沿振子2的宽度方向延伸的加强部件15和16连接。由此，可知刚性加强板12在沿振子2的宽度方向一侧延伸的支撑部件4、6的固定部4a、6a附近和沿振子2的宽度方向另一侧延伸的支撑部件3、5的固定部3a、5a附近之间连续形成。如图4所示，位于支撑部件6附近的加强部件13和位于支撑部件5附近的加强部件14通过加强部件15、16一体连接形成。因此，提高固定部4a和6a与固定部3a和5a之间的刚性。尤其是，因为加强部件15、16具有与振子2的厚度方向垂直的面，所以特别提高壳体11向振子2的厚度方向弯曲的刚性，并可防止振子2的尤其是科里奥利力引起的振动通过壳体11漏泄。

并且，在刚性加强板12中，连接加强部件15、16形成的加强部件17、18具有与振子的长度方向垂直的面，所以特别提高壳体11向振子2的厚度方向弯曲的刚性，并可防止振子2引起的振动通过壳体11漏泄。

另外，在振动陀螺仪10中，嵌模在壳体11中的刚性加强板12的热膨胀系数接近振子2的热膨胀系数。若举出具体数值，则构成振子2的压电体的热膨胀系数在1℃附近为1.1×10e-6，构成壳体11的树脂的热膨胀系数为5～55×10e-6，有时比较接近压电体的热膨胀系数有时相差太远不能过大控制个体差异。相反，刚性加强板12的热膨胀系数为4.5×10e-6，接近压电体的热膨胀系数，因此稳定。因此，可防止振动陀螺仪的温度漂移的性能恶化。这里所谓的温度漂移是指不施加角速度时的输出信号(零电压)的温度变化。

这里，图5表示对比通过几个样品来测定现有的振动陀螺仪1中的温度漂移与本发明的振动陀螺仪10中的温度漂移的特性图。图5(a)、图5(b)分别表示振动陀螺仪1、振动陀螺仪10的温度漂移。另外，图5中不用电压而用与其对应的角速度来表述温度漂移。从图5可知，具有包含刚性加强板12的壳体11的本发明的振动陀螺仪10的漂移量约为一半，与现有的振动陀螺仪1好。

另外，在振动陀螺仪10中，嵌模在壳体11中的刚性加强板12接地。因为刚性加强板12形成为基本包围振子2，所以具有对振子2的屏蔽板的作用。从而，可防止从外部入射的电磁波妨碍角速度的测定。

在振动陀螺仪10中，虽然在壳体11中嵌模一体化刚性加强板12，但不必限于嵌模，也可以是通过粘接剂等粘贴分别作为个体形成的壳体和刚性加强板而成一体的结构，可达到同样的作用效果。

另外，刚性加强板的热膨胀系数不一定必须与振子的热膨胀系数基本一致，就刚性加强板的接地而言，即使不接地也无妨。

在刚性加强板12中，为了通过两个加强部件15和116来彼此连接两个加强部件13和14，形成为中央部空的基本框形。虽然这在壳体11中保持振子2后必须从下部侧微调振子2的情况下所具备，但不必形成为框形，不妨由一件加强部件构成，相反，由三件以上的加强部件构成也无妨。并且，两个加强部件15、16形成为平坦的板形，但例如通过形成沿振子2的宽度方向延伸的加强筋来提高弯曲方向的刚性也无妨。

另外，在振动陀螺仪10中，通过嵌模在壳体11中的刚性加强板12，实现在沿振子2的宽度方向一侧延伸的支撑部件固定部附近和沿振子宽度方向另一侧延伸的支撑部件固定部附近之间连接形成的结构，和沿振子2的宽度方向任一侧延伸的多个支撑部件固定部附近间连接形成的结构，但仅实现一种结构也可。另外，刚性加强板12具备与振子2的长度方向垂直的面和与宽度方向垂直的面及与厚度方向垂直的面，但仅为仅一个或两个也可，也可一个都没有。

图6和图7中表示刚性加强板的其它实施例的透视图。在图6和图7中，刚性加强板20和21与刚性加强板12一样嵌模在壳体11中，与图2相同的部分标以相同记号。

图6所示刚性加强板20中，不存在刚性加强板12中具备的加强部件17和18。另外，通过弯曲一块金属板形成加强部件13、14、15、16，实现在沿振子宽度方向一侧延伸的支撑部件固定部附近和沿振子宽度方向另一侧延伸的支撑部件固定部附近之间连续形成的结构、和在沿振子宽度方向任一侧延伸的多个支撑部件固定部附近间连续形成的结构。另外，具有与振子宽度方向垂直的面和与厚度方向垂直的面。

另外，图7所示刚性加强板21中，从刚性加强板20中去掉加强部件15和16，仅由两件加强部件13和14构成。在这样构成的刚性加强板21中，实现沿振子宽度方向任一侧延伸的多个支撑部件的固定部附近间连续形成的结构。另外，具备与振子宽度方向垂直的面。

图8表示本发明的振动陀螺仪的其它实施例的展开透视图。图8中，与图11相同或相等的部分标以相同的记号，省略说明。

图8中，振动陀螺仪30取代现有振动陀螺仪1中的壳体7，具备形成相同的基本框形的壳体31。各支撑部件3、4、5、6固定在壳体31中，其固定部与现有实例的情况一样，分别称为固定部3a、4a、5a、6a。另外，壳体31与壳体7的不同之处仅在于，在壳体31的上部，通过固定后述的支撑部件32和33来形成构成固定部32a和33a的凹部。

在振动陀螺仪30中，具备振动陀螺仪1和10中省略的支撑部件32和33。支撑部件32和33通过中央部固定在振子2的上部侧，两端粘接在壳体31上部形成的凹部中来固定。支撑部件32和33分别由一种材料构成，但在振子的一点与壳体的一点之间设置的支撑部件的情况下，实质可分别由两种支撑部件构成。

在振动陀螺仪30中，还设置通过粘接、固定在壳体31上部，保护振子2和各支撑部件并可用作刚性加强板的金属制盖34。盖34弯曲加工一块金属板来构成，具备与振子2基本一致的热膨胀系数，并接地。盖34具备与振子宽度方向基本垂直的面和与振子厚度方向垂直的面。在必须从上部侧微调振子2的情况下具备设置在盖34上部的孔，但不具备孔也无妨。

将与振子厚度方向垂直的面粘贴在壳体3 1的上部来固定盖34。因此，盖34位于位于壳体31上部附近的固定部32a和33a的附近。即，盖34分别在沿振子2的宽度方向和另一侧延伸的两个支撑部件32和33的固定部32a和33a附近间连续形成。另外，盖34在沿振子2的宽度方向一侧延伸的支撑部件32、33的固定部32a、33a附近和沿振子2的宽度方向另一侧延伸的支撑部件32、33的固定部32a、33a附近之间连续形成。

因此，盖34具有与振动陀螺仪10中的刚性加强板12基本相同的结构和功能，有助于提高壳体31的刚性。因此，在振动陀螺仪30中，可防止振子2的振动通过壳体31漏泄。另外，可防止温度漂移的性能恶化。

另外，在振动陀螺仪30中，在壳体31中具备振动陀螺仪10情况下的刚性加强板，但例如在振动陀螺仪10中也可采用设置具有刚性加强板功能的盖的结构。例如，在壳体中具备刚性加强板的情况下，不一定有盖的刚性加强功能，作为这种情况下的盖，例如图9中所示的盖35那样，形成为一块平坦的板形。此时，可进一步提高壳体的刚性，进一步减少振子的振动漏泄，实现温度漂移的稳定。

图10表示作为本发明电子装置一实施例的摄影机的透视图。图10中，摄影机40在手晃动补偿用上具备本发明的振动陀螺仪10。

在如此构成的摄影机40中，因为具备本发明的振动陀螺仪10，所以可实现高性能化。

作为本发明的电子装置，不限于摄影机，包含一样在手晃动补偿用中使用振动陀螺仪的数字摄像机、用于位置检测的导航系统、汽车横滚检测系统等使用振动陀螺仪的电子装置。

发明效果

根据本发明的振动陀螺仪，通过具备在壳体中固定多个支撑部件的多个固定部中至少两个固定部附近间连续形成的金属制刚性加强板，可提高壳体的刚性，防止振子的振动漏泄，防止温度漂移的性能恶化。

另外，根据本发明的电子装置，通过使用本发明的振动陀螺仪，可实现高性能化。

Claims

1、一种振动陀螺仪，具备振子、和通过固定在该振子节点附近的多个支撑部件保持上述振子的壳体，其特征在于：上述壳体具有固定上述多个支撑部件的多个固定部，并具备在至少两个上述固定部附近之间连续形成的金属制刚性加强板。

2、根据权利要求1所述的振动陀螺仪，其特征在于：上述振子形成为柱形，上述多个支撑部件从固定在上述振子的位置向上述振子的宽度方向两侧延伸，并固定在上述壳体上，

上述刚性加强板在向上述振子宽度方向一侧延伸的支撑部件的固定部附近与向上述振子宽度方向另一侧延伸的支撑部件的固定部附近之间连续形成。

3、根据权利要求1所述的振动陀螺仪，其特征在于：上述振子形成为柱形，并在其长度方向上具有多个振动的节点，上述多个支撑部件从每个节点固定在上述振子的位置向上述振子的宽度方向两伸延伸，固定在上述壳体上，

上述刚性加强板分别在向上述振子宽度方向一侧延伸的多个支撑部件固定部的附近和向上述振子宽度方向另一侧延伸的多个支撑部件的固定部附近之间连续形成。

4、根据权利要求2所述的振动陀螺仪，其特征在于：上述刚性加强板具有与上述振子厚度方向垂直的面。

5、根据权利要求2所述的振动陀螺仪，其特征在于：上述刚性加强板具有与上述振子长度方向垂直的面。

6、根据权利要求2所述的振动陀螺仪，其特征在于：上述刚性加强板具有与上述振子宽度方向垂直的面。

7、根据权利要求1所述的振动陀螺仪，其特征在于：上述壳体由绝缘性树脂构成，上述刚性加强板嵌模在上述壳体内。

8、根据权利要求1所述的振动陀螺仪，其特征在于：上述壳体由绝缘性树脂构成，上述刚性加强板粘接在上述壳体上。

9、根据权利要求1所述的振动陀螺仪，其特征在于：上述壳体形成为在其中容纳上述振子和上述多个支撑部件的基本框形，上述刚性加强板保护上述振子和上述多个支撑部件。

10、根据权利要求1所述的振动陀螺仪，其特征在于：使上述刚性加强板的热膨胀系数与上述振子的热膨胀系数基本一致。

11、根据权利要求1所述的振动陀螺仪，其特征在于：上述刚性加强板接地。

12、一种电子装置，其特征在于：使用权利要求1所述的振动陀螺仪。