JP2002148049A - 複合振動子及びそれを用いた振動ジャイロ及びそれを用いた電子装置、及び複合振動子の製造方法 - Google Patents
複合振動子及びそれを用いた振動ジャイロ及びそれを用いた電子装置、及び複合振動子の製造方法Info
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Abstract
い複合振動子を提供する。 【解決手段】 それぞれ同一の長さを有する音片振動子
100、200と、音片振動子100、200を支持す
る支持部材104a、104b、104c、104dと
を有し、音片振動子100、200は、その長手方向に
直交する方向に整列され、それぞれの両端自由屈曲振動
のノードN1、N2、N3、N4近傍において、互いに
結合されていることを特徴とする。 【効果】 複数個の音片振動子が互いに結合されている
ため、その質量が増加する。したがって、音片振動子の
長手方向の長さが短くなっても、質量が増加した分だけ
角速度の検出感度が向上する。
Description
れを用いた振動ジャイロ及びそれを用いた電子装置、及
び複合振動子の製造方法、例えば、手ぶれ防止機能付き
ビデオカメラ、カーナビゲーションシステム、ポインテ
イングデバイスなどに用いられる複合振動子及びそれを
用いた振動ジャイロ及びそれを用いた電子装置、及び複
合振動子の製造方法に関する。
示す。図22において、振動ジャイロ60は、音片振動
子600と、枠体610とを有する。音片振動子600
は、一方主面にそれぞれ等しい面積を有する第一の電極
104aと、第二の電極104bとが形成されるととも
に厚み方向に分極された第一の圧電体101と、一方主
面に第三の電極105が形成されるとともに厚み方向に
分極された第二の圧電体102と、導電性を有する支持
部材106a、106b、106c、106dとを有し
ている。第一の電極104a、第二の電極104bは、
音片振動子600の長手方向に沿った電極であり、幅方
向に所定の間隔をあけて配置されている。第一の圧電体
101の他方主面と第二の圧電体102の他方主面と
は、中間電極103を介して貼り合わされており、その
厚み方向の長さL1と幅方向の長さL2との比L1/L
2が約1にされている。そして、音片振動子600は、
厚み方向両端自由屈曲振動のノードN1、N2となる位
置(軸)を音片振動子600の主面に垂直に投影した位
置(ノードN1、N2の近傍)において、支持部材10
6aが第一の電極104aに接合され、支持部材106
bが第二の電極104bに接合され、支持部材106
c、106dが第三の電極105に接合される。枠体6
10は、樹脂材料からなり、十分に大きな質量を有す
る。そして、支持部材106a、106b、106c、
106dの端部は、枠体610に固定される。
は、支持部材106c、106dを介して第三の電極1
05に励振信号が印加されると、振動ジャイロ60の厚
み方向に両端自由屈曲振動をする。このときの振動のノ
ードは、振動ジャイロ60の幅方向に向かう軸であるN
1、N2となる。そして、振動ジャイロ60は、音片振
動子600の長手方向を回転の軸とする角速度が与えら
れた場合には、励振に直交する方向である幅方向に両端
自由屈曲振動をする。このときの振動のノードは、振動
ジャイロ60の幅方向の略中央で厚み方向に向かう軸で
あるN3、N4となる。幅方向の屈曲の信号は、第一の
電極104a、第二の電極104bから出力される。
00が厚み方向及び幅方向に振動すると、その重心が移
動する。そして、音片振動子600の振動の一部は、支
持部材106a、106b、106c、106dを通し
て外部の枠体610に漏れる。枠体610は、音片振動
子600から漏れた振動を吸収する。
えば、特開平7−332988号公報に開示されてい
る。
は、小型化が求められる。特に、音片振動子の長手方向
の長さは、幅方向や厚み方向に比べて長いため、その長
さを短くすることが求められる。しかし、振動ジャイロ
の感度は、(与えられた角速度)と(振動子の振動速
度)と(振動子の質量)に比例するため、音片振動子の
長さを短くすると音片振動子の質量が減少し、振動ジャ
イロの感度が低下するという問題がある。
と、振動子の振幅が減衰し、振動ジャイロの感度が低下
するという問題がある。
信号に対するノイズの割合が大きくなるという問題や、
支持部材や加速度の検出に用いる回路の温度特性の影響
が相対的に大きくなるため、角速度の検出値が変動しや
すくなるという問題がある。
ても、感度が低下しない複合振動子を提供することを目
的とする。
する製造方法を提供することを目的とする。
も、感度が低下しない振動ジャイロを提供することを目
的とする。
る振動ジャイロを用いることにより、角速度に対して精
密な制御ができる電子装置を提供することを目的とす
る。
に、本発明の複合振動子は、それぞれ同一の長さを有す
る複数個の音片振動子と、前記音片振動子を支持する支
持部材とを有する複合振動子であって、複数個の前記音
片振動子は、その長手方向に直交する方向に整列され、
それぞれの両端自由屈曲振動のノード近傍において、互
いに結合されていることを特徴とする。
記音片振動子は、その少なくとも二つの形状が互いに同
じものであることを特徴とする。
記音片振動子には、その音片振動子を励振させるための
信号が印加される電極と、励振に直交する方向の屈曲の
信号が出力される電極とが形成されていることを特徴と
する。
した前記音片振動子は、互いに逆方向に励振されること
を特徴とする。
記音片振動子は、その少なくとも一つが、励振方向の共
振周波数と、励振方向に直交する方向の共振周波数とが
一致することを特徴とする。
動子の一方主面の幅方向に所定の間隔をおいて長手方向
に沿って配置された電極が少なくとも2本形成されてい
ることを特徴とする。
振動子を駆動させるための駆動手段と、前記複合振動子
から角速度を検出する検出手段とを有することを特徴と
する。
イロを用いたことを特徴とする。
親基板の他方主面に補助基板を接合する第一工程と、前
記親基板の一方主面側から前記親基板を完全に切断する
とともに前記補助基板の一部を切断せずに残し、前記補
助基板によって相互の位置を保持しつつ幅方向に整列さ
れた複数の音片振動子を形成する第二工程と、複数の前
記音片振動子の一方主面に、支持部材を接合する第三工
程と、複数の前記音片振動子の他方主面から前記補助基
板を分離する第四工程とが施されることを特徴とする。
親基板の他方主面に補助基板を接合する第一工程と、前
記親基板の一方主面側から前記親基板を完全に切断する
とともに、前記補助基板によって幅方向に整列された複
数の音片振動子を形成すると共に、前記補助基板の一部
を切断せずに残し、その幅方向に隣接した複数の前記音
片振動子の相互の位置を保持する第二工程と、複数の前
記音片振動子の一方主面に、支持部材を接合する第三工
程と、複数の前記音片振動子の他方主面から前記補助基
板を分離する第四工程とが施されることを特徴とする。
前記親基板の両主面に電極が形成されていることを特徴
とする。
前記親基板が、互いに逆向きの厚み方向に分極された二
つの圧電体基板が接合されてなることを特徴とする。
前記親基板が、厚み方向に分極された圧電体基板に導電
体基板が接合されてなることを特徴とする。
前記第二工程において、前記音片振動子の一方主面に、
その長手方向又は幅方向に沿った溝を形成することを特
徴とする。
前記第三工程において、前記支持部材を前記音片振動子
の両端自由屈曲振動のノード近傍に接合することを特徴
とする。
前記第一工程乃至前記第四工程が施された後、前記音片
複合振動子の他方主面のノードに支持部材を接合する第
五工程が施されることを特徴とする。
は、複数個の音片振動子が互いに結合されているため、
その質量が増加する。したがって、長手方向の長さが短
くなっても、質量が増加した分だけ角速度の検出感度が
向上する。
片振動子が互いに逆方向に励振され、逆方向に屈曲する
ため、音片振動子の振動が閉じ込められ、振動が外部に
漏れにくい。したがって、音片振動子の振動漏れによる
損失が少なくなるため、角速度の検出感度が向上する。
検出感度のよい複合振動子を用いているため角速度の検
出感度が向上する。
小型の複合振動子を用いているため振動ジャイロの小型
化を図ることができる。
いては、第一工程において、親基板が補助基板に接合さ
れ、その接合状態を維持したまま、後の第二乃至三工程
が施される。そのため、複数の音片振動子が位置ずれを
生じることがなく、それぞれ同一の形状を有する音片振
動子からなる複合振動子が容易に製造される。
度よく、正確な角速度の検知ができる振動ジャイロを用
いているため、精密な制御機構を構成することができ
る。
の一実施例を示す。図1はその斜視図、図2はその平面
図、図3はその底面図、図4はその左側面図である。図
1乃至4において、図22に示した音片振動ジャイロ6
0と同一又は同等の部分には同じ記号を付し、説明を省
略する。
10は、振動ジャイロに用いられる振動子であり、それ
ぞれ同一の長さと断面積とを有する二つの音片振動子1
00、200と、音片振動子100、200を支持する
支持部材106a、106b、106c、106dとを
有する。音片振動子100、200は、図22に示した
音片振動子600と同様の材質を有し、図4の矢印で示
したようにそれぞれ同じ向きに分極されているが、その
厚み方向の長さL1と幅方向の長さL2との比L1/L
2が約0.8にされている点のみが音片振動子600と
異なる。音片振動子100、200は、その長手方向に
直交する方向に整列され、それぞれの厚み方向両端自由
屈曲振動のノードN1、N2となる位置(軸)を音片振
動子100、200の主面に垂直に投影した位置の近傍
において、支持部材106a、106b、106c、1
06dを介して互いに結合されている。
本発明の複合振動子の製造方法の説明をする。本発明の
複合振動子の製造方法においては、以下の第一工程乃至
第五工程を施す。
に分極された第一の圧電体基板310と、第一の圧電体
基板310とは逆向きに厚み方向に分極された第二の圧
電体基板320とを電極330を介して接合して構成し
た親基板300を用意する。親基板300の一方主面に
は電極311が形成され、他方主面には電極321が形
成されている。
においては、図5(b)に示すように、前記親基板30
0の他方主面に樹脂からなる補助基板400を接着剤で
接合する。
うに、親基板300の一方主面側からダイサ等を用いて
親基板300を完全に切断し、幅方向に整列された音片
振動子100、200を形成すると共に、補助基板40
0の一部を切断せずに残す。これにより補助基板400
を介して幅方向に隣接された音片振動子100、200
の相互の位置が保持される。そして、更に、音片振動子
100、200の一方主面には、その長手方向に沿った
深溝107、及び、幅方向に沿った浅溝108が形成さ
れることによって、第一の電極104a、204a、第
二の電極104b、204bが形成される。ここで、深
溝107は、第一の圧電体基板310の一部まで掘込ん
だ溝であり、浅溝108は、電極311だけを切断する
ための溝であり、例えばレーザ等により切断される。
うに、音片振動子100、200の一方主面に支持部材
106a、106bを接合する。
200及び補助基板400を剥離剤に浸し、図6(b)
に示すように、音片振動子100、200の他方主面か
ら補助基板400を分離する。そして、音片振動子10
0、200の電極311に幅方向に沿った浅溝108
(図示せず)が形成され、第三の電極105、205
(図示せず)が形成される。
うに、音片振動子100、200に支持部材106c、
106dを接合する。
においては、第一工程において、親基板300を補助基
板400に接合し、その接合状態を維持したまま、後の
第二乃至三工程を施す。そのため、それぞれ同一の形状
を有する音片振動子100、200に、相互の位置ずれ
を生じることなく支持部材106a、106bを設ける
ことができる。
00、200に支持部材106a、106bを接合した
状態で、支持部材106c、106dを接合する。その
ため、音片振動子100、200が位置ずれを生じるこ
とがなく、複合振動子10を容易に製造することができ
る。
動子の製造方法の第二工程においては、親基板300と
補助基板400の一部を接合した状態で、二つ以上の音
片振動子100、200に分割してもよい。また、本発
明の複合振動子の製造方法に用いられる親基板は、幅方
向に分極された圧電体基板が接合されたものや、圧電体
基板に導電体基板が接合されたものであってもよい。
子10の動作を説明する。ここで、図8は、複合振動子
10の振動の状態を示す平面図であり、図9は、複合振
動子10の振動の状態を示す正面図である。
は、支持部材106aに接続された第一の電極104
a、第二の電極204bと、支持部材106bに接続さ
れた第一の電極204a、第二の電極104bとの間に
励振信号が印加される。そして、音片振動子100、2
00は、互いに逆方向に励振され、複合振動子10の幅
方向に関して対称であり、ノードが音片振動子100、
200の幅方向の略中央で厚み方向に向かう軸であるN
3、N4となる幅方向の両端自由屈曲振動をする。以
下、このような幅方向の屈曲振動のモードをAモードと
呼ぶ。
の軸とする角速度が与えられた場合には、音片振動子1
00、200は、互いに逆方向の屈曲、すなわち、複合
振動子10の厚み方向に関して互いに逆方向であり、ノ
ードがN1、N2である厚み方向の両端自由屈曲振動を
する。以下、このような厚み方向の屈曲振動のモードを
Bモードと呼ぶ。厚み方向の屈曲振動に対応する信号
は、第三の電極105、205から支持部材106c、
106dを介して出力される。
子10においては、2個の音片振動子100、200が
互いに結合されているため、その質量が増加する。した
がって、長手方向の長さが短くなっても、質量が増加し
た分だけ角速度の検出感度が向上し、音片振動子10
0、200の長手方向の長さを1/2にしても原理的に
は検出感度が落ちないことになる。
は、音片振動子100、200をそのノード以外で支持
した場合とは異なり、音片振動子100、200がその
ノードN1、N2、N3、N4又はその近傍で支持され
ているため、音片振動子100、200の両端自由屈曲
振動が妨げられることがなく、角速度の検出感度が低下
しにくい。
は、音片振動子100、200が互いに逆方向に励振さ
れ、逆方向に屈曲するため、音片振動子100、200
の振動のエネルギーが閉じ込められ、振動が外部に漏れ
にくい。すなわち、複合振動子10は、音片振動子10
0、200が相反する方向に振動するため、複合振動子
10の重心が常に音片振動子100と200との間に保
持され、移動しないため、音片振動子100、200の
振動が外部に漏れにくい。したがって、音片振動子10
0と200の振動漏れによる損失が少なくなるため、角
速度の検出感度が向上する。特に、幅方向の振動は、励
振振動であり振幅が大きいので、振動漏れが減少する
と、角速度の検出感度が著しく向上する。
素法による解析結果を示し、複合振動子の共振周波数に
ついて、更に詳しく説明する。複合振動子のAモードの
励振の状態の有限要素法による解析結果を図10(a)
に示し、複合振動子のBモードの屈曲の状態の有限要素
法による解析結果を図10(b)に示す。図10に示し
た複合振動子は、長手方向に関して片側半分を示したも
のであり、厚み方向の長さL1と幅方向の長さL2との
比が約1にされている点のみが、本発明の複合振動子1
0と異なる。
きの幅方向の屈曲振動の共振周波数が22.73kH
z、Bモードで屈曲するときの厚み方向の屈曲振動の共
振周波数が28.05kHzとなり、厚み方向の共振周
波数が、幅方向の共振周波数よりも高くなる。このよう
に、厚み方向の共振周波数と幅方向の共振周波数とが一
致しない場合には、振動の効率が悪くなり、角速度の検
出感度が低下する。
は、厚み方向の長さを短くすることにより、厚み方向の
屈曲振動の共振周波数のみを小さくしている。すなわ
ち、本発明の複合振動子10は、厚み方向の長さL1と
幅方向の長さL2との比L1/L2が22.73kHz
/28.05kHz≒0.8にされ、厚み方向の共振周
波数が、幅方向の共振周波数と同じ値の22.73kH
zとなっている。このように、本発明の複合振動子10
においては、厚み方向の共振周波数と幅方向の共振周波
数とが一致し、振動の効率がよくなり、角速度の検出感
度が向上する。
を用いた振動ジャイロ20の一実施例の回路ブロック図
を示す。なお、以下の図11、図13、図15乃至図1
7において、支持部材の図示は省略する。
0は、図1に示した複合振動子10と、駆動手段である
発振回路610と、検出手段である検出回路620とを
有する。発振回路610は、AGC回路611と、AG
C回路611に接続された位相補正回路612とを有す
る。検出回路620は、第一の検出回路621と、第二
の検出回路622と、第一の検出回路621及び第二の
検出回路622に接続された差動回路623と、差動回
路623及び位相補正回路612に接続された検波回路
624と、検波回路624に接続された平滑回路625
と、平滑回路625に接続された増幅回路626とを有
する。
0は、第一の電極204aと第二の電極104bが支持
部材106b(図示せず)を介してAGC回路611に
接続され、第三の電極105が支持部材106c(図示
せず)を介して第一の検出回路621に接続され、第三
の電極205が支持部材106d(図示せず)を介して
第二の検出回路622に接続されている。また、位相補
正回路612の出力は、支持部材106a(図示せず)
を介して第一の電極104aと第二の電極204bに接
続されている。
ロ20において、AGC回路611は、第二の電極10
4b、第一の電極204aから入力された信号の振幅を
一定にして位相補正回路612に出力し、位相補正回路
612は入力された信号の位相を補正して第一の電極1
04a、第二の電極204bに駆動信号を印加する。第
一の検出回路621、第二の検出回路622は、第三の
電極105、205の電圧を差動回路623に出力し、
差動回路623は、入力された信号を減算して検波回路
624に出力し、検波回路624は差動回路623から
入力された信号を位相補正回路612から入力された信
号で検波して平滑回路625に出力し、平滑回路625
は入力された信号を平滑して増幅回路626に出力し、
増幅回路626は入力された信号を直流増幅して角速度
信号として外部に出力する。
0は、複合振動子10の質量が増加した分だけ角速度の
検出感度が向上する。
の複合振動子10を用いているため振動ジャイロの小型
化を図ることができる。
感度のよい複合振動子10を用いているため角速度の検
出感度が向上する。
回路610と検出回路620とが直接に接続されておら
ず、互いに独立しているため、発振回路610の利得と
検出回路620の利得とを独立に設計できる。したがっ
て、発振回路610の影響を受けることなく、検出回路
620の利得を大きくすることができ、高精度な角速度
の検出が可能になる。
振動子10の質量が大きくなるため、第三の電極10
5、205から出力される信号の感度が高くなる。その
ため、小さな増幅率を持つ増幅回路626を用いて検出
回路620を構成することができるため、回路の低コス
ト化を図ることができる。
溝107を形成する際には、図12に示したような丸み
107aが生じることがある。この丸みは、片面だけに
応力が加わり減り方がアンバランスなダイヤモンドホイ
ールで音片振動子100、200をダイシングする際に
生じやすい。従来の振動ジャイロ60においては、丸み
が生じることにより、第一の電極104a、204a又
は第二の電極104b、204bの面積が小さくなり、
面積が小さくなった電極とそうでない電極との間の容量
や圧電性能にアンバランスが生じ、正確な角速度の検出
ができなくなるという問題があった。
100、200がそれぞれ同じ向きに分極されるととも
に、第二の電極104bと第一の電極204aとが接続
され、第一の電極104aと第二の電極204bとが接
続されている。そのため、振動ジャイロ20は、深溝1
07を形成する際に丸み107aが生じ、第一の電極1
04a、204a又は第二の電極104b、204bの
面積が小さくなった場合でも、第一の電極104a、第
二の電極204bと第一の電極204a、第二の電極1
04bとの間の容量や圧電性能にアンバランスが生じ
ず、正確な角速度の検出ができる。
た振動ジャイロの別の実施例の回路ブロック図を示す。
0aは、図11に示した振動ジャイロ20の発振回路6
10に替えて発振回路610aを有する。
成に加えて第一の検出回路621と、第二の検出回路6
22と、加算回路613とを有し、加算回路613が第
一の検出回路621と第二の検出回路622とに接続さ
れている点のみが発振回路610と相違する。
第一の電極204a、第二の電極104bが接地され、
第一の電極104aと第二の電極204bとが位相補正
回路612に接続され、第三の電極105、205がそ
れぞれ第一の検出回路621、第二の検出回路622に
接続されている。そして、振動ジャイロ20の加算回路
613は、第一の検出回路621、第二の検出回路62
2から出力された信号を加算してAGC回路611に出
力する。
ロ20aにおいて、複合振動子10はAモードで励振さ
れ、角速度が印加されたときはBモードで屈曲し、角速
度に対応した信号が出力される。なお、実際の振動で
は、第一の電極204a、第二の電極104bが接地さ
れているため、複合振動子10はAモードからずれた矢
印の方向に励振され、角速度が与えられたときは励振方
向と直交する方向に屈曲る。
ロ20aも、振動ジャイロ20と同様の作用効果を奏す
るものである。
実施例を示す平面図を示し、図15に、図14の複合振
動子を用いた本発明の振動ジャイロの更に別の実施例の
回路ブロック図を示す。
aは、支持部材106aに替えて、支持部材106e、
106fを有する点のみが複合振動子10と相違する。
支持部材106eは第一の電極104aに接続され、支
持部材106fは第二の電極204bに接続されてい
る。そして、支持部材106e、106fは、支持部材
106aと同様に音片振動子100、200を支持する
とともに、リード線の役割を果たす。
ャイロ20bは、図11に示した振動ジャイロ20の複
合振動子10に替えて複合振動子10aを有する。そし
て、振動ジャイロ20bの複合振動子10aは、第一の
電極104aが支持部材106e(図示せず)を介して
AGC回路611に接続され、第二の電極204bが支
持部材106f(図示せず)を介して位相補正回路61
2に接続され、第一の電極204a及び第二の電極10
4bが接地され、第三の電極105、205が第一の検
出回路621、第二の検出回路622にそれぞれ接続さ
れている。
ロ20bにおいて、複合振動子10はAモードで励振さ
れ、角速度が印加されたときはBモードで屈曲し、角速
度に対応した信号が出力される。
ロ20bも、振動ジャイロ20と同様の作用効果を奏す
るものである。
た振動ジャイロの更に別の実施例の回路ブロック図を示
す。
0cは、図13に示した振動ジャイロ20aの複合振動
子10に替えて複合振動子10aを有する。
は、第一の電極104aが第二の検出回路622に接続
され、第二の電極204bが第一の検出回路621に接
続され、第一の電極204a及び第二の電極104bが
位相補正回路612に接続され、第三の電極105、2
05が接地されている。
ロ20cにおいて、複合振動子10aはAモードで励振
され、角速度が印加されたときはBモードで屈曲し、角
速度に対応した信号が出力される。
ロ20cも、振動ジャイロ20と同様の作用効果を奏す
るものである。
三の電極105、205が同じ電位であるため、第三の
電極105、205が設けられた主面に、図3に示した
浅溝108を設けず、支持部材106c,106dが第
三の電極105、205に接続されるように構成しても
よい。
た振動ジャイロの更に別の実施例の回路ブロック図を示
す。
0dは、図11に示した振動ジャイロ20の複合振動子
10に替えて複合振動子10aを有する。
は、第一の電極104aが第二の検出回路622に接続
され、第二の電極204bが第一の検出回路621に接
続され、第一の電極204a及び第二の電極104bが
接地され、第三の電極105がAGC回路611に接続
され、第三の電極205が位相補正回路612に接続さ
れている。
ロ20dにおいて、複合振動子10aはBモードで励振
され、角速度が印加されたときはAモードで屈曲し、角
速度に対応した信号が出力される。
ロ20dでも、振動ジャイロ20と同様の作用効果を奏
するものである。
回路、第二の検出回路は、電流検出回路、電圧検出回
路、容量検出回路などでもよく、また、バッファーや非
反転増幅器や反転増幅器などでもよい。
別の実施例の左側面図を示し、図19、図20に、複合
振動子30の動作を示す平面図、正面図を示す。
振動子30は、図4に示した複合振動子10の音片振動
子100、200に代えて音片振動子100′、20
0′を有する点が複合振動子10と異なる。また、複合
振動子30は、第一の電極104a、204a、第二の
電極104b、204bの結線が複合振動子10と異な
る。
0′、200′は、図18の矢印で示したようにそれぞ
れ逆向きに分極されている。そして、第一の電極104
a、204aは支持部材106aに接続され、第二の電
極104b、204bは支持部材106bに接続されて
いる。
子30は、図11に示した発振回路610により、支持
部材106aに接続された第一の電極104a、204
aと支持部材106bに接続された第二の電極104
b、204bとの間に励振信号が印加され、図19に示
したようなAモードで励振される。
0の長手方向を回転の軸とする角速度が与えられた場合
には、図20に示したようなBモードで屈曲振動し、そ
の屈曲振動に対応する信号は、第三の電極105、20
5から支持部材106c、106dを介して出力され
る。なお、第三の電極105、205から出力された信
号は、図11に示した検出回路620の差動回路623
を和動回路に置換えた検出回路(図示せず)を用いて処
理される。
子30は、深溝107を形成する際に図12に示したよ
うな丸みが生じた場合には、容量や圧電性能にアンバラ
ンスが生じて角速度の検出精度が落ちるが、その他の項
目では本発明の複合振動子10と同様の作用効果を奏す
る。
子100、200や、100′、200′の代わりに一
方主面に3つ以上の電極が形成された音片振動子を用い
ても構成することができ、その場合でも、複合振動子
は、複合振動子10と同様の作用効果を奏することがで
きる。また、本発明の複合振動子は、金属片に圧電体が
貼りつけられた音片振動子などを用いても構成すること
ができ、その場合でも、複合振動子は、複合振動子10
と同様の作用効果を奏することができる。
複合振動子は、支持部材106a、106b、106
c、106dを用いて構成されているが、支持部材10
6a、106cの一方、及び、支持部材106b、10
6dの一方のみを用いて構成しても、複合振動子10と
同様の作用効果を奏することができる。
片振動子を用いた複合振動子の振動モード、すなわち、
Aモードで励振され、角速度が与えられた場合はBモー
ドで振動する実施例、及び、Bモードで励振され、角速
度が与えられた場合はAモードで振動する実施例を用い
て説明したが、本発明を実施するための振動のモードは
上記各実施例に限らず、例えば、3つ以上の音片振動子
を用いた複合振動子の振動モード等であってもよいもの
である。
いた電子装置の一実施例を示す。図21は本発明の電子
装置であるビデオカメラに用いられる手ぶれ防止回路の
一実施例を示すブロック図である。手ぶれ防止回路80
は、本発明の振動ジャイロ20と積分回路801とサー
ボ回路802と電流ドライバ803とアクチュエータ8
04と位置検出センサ805とを有する。手ぶれ防止回
路80は、振動ジャイロ20と、積分回路801と、サ
ーボ回路802と、電流ドライバ803と、アクチュエ
ータ804とが直列に接続され、アクチュエータ804
の出力が位置検出センサ805を介してサーボ回路80
2に帰還されている。
においては、ビデオカメラに与えられた手ぶれのうち、
角速度信号のみが振動ジャイロ20から積分回路801
に入力され、積分回路801は角速度信号を積分してビ
デオカメラの振れ角に変換してサーボ回路802に出力
し、サーボ回路802は、積分回路801と位置検出セ
ンサ805とから入力された振れ角の信号を用いて現在
値と目標値との差を演算して電流ドライバ803に出力
し、電流ドライバ803は入力された信号に応じた電流
をアクチュエータ804に出力し、アクチュエータ80
4はビデオカメラの光学系を機械的に駆動する。そし
て、位置検出センサ805は光学系が駆動した振れ角を
サーボ回路802に出力する。
であるビデオカメラは、感度よく、正確な角速度の検知
ができる振動ジャイロを用いているため、手ぶれの影響
を的確に除去できる。
カメラを用いて説明したが、本発明の電子装置は実施例
に示した構成のビデオカメラに限られるものではない。
動子が互いに結合されているため、音片振動子の長手方
向の長さが短くなっても、質量が増加した分だけ角速度
の検出感度が向上する。
が互いに逆方向に励振され、逆方向に屈曲するため、音
片振動子の振動が閉じ込められ、振動が外部に漏れにく
い。したがって、音片振動子の振動漏れによる損失が少
なくなるため、角速度の検出感度が向上する。
のよい複合振動子を用いているため角速度の検出感度が
向上する。
合振動子を用いているため振動ジャイロの小型化を図る
ことができる。
第一工程において、親基板を補助基板に接合し、その接
合状態を維持したまま、後の第二乃至四工程を施すた
め、音片振動子が位置ずれを生じることがなく、それぞ
れ同一の形状を有する音片振動子からなる複合振動子を
容易に製造することができる。
正確な角速度の検知ができる振動ジャイロを用いている
ため、精密な制御機構を構成することができる。
ある。
する斜視図である。
する斜視図である。
詳しく説明する斜視図である。
ある。
ある。
解析結果を示す図である。
ック図である。
る。
ロック図である。
図である。
路ブロック図である。
路ブロック図である。
路ブロック図である。
である。
路の一実施例を示すブロック図である。
Claims (15)
- 【請求項1】 それぞれ同一の長さを有する複数個の音
片振動子と、前記音片振動子を支持する支持部材とを有
する複合振動子であって、 複数個の前記音片振動子は、その長手方向に直交する方
向に整列され、それぞれの両端自由屈曲振動のノード近
傍において、互いに結合されていることを特徴とする、
複合振動子。 - 【請求項2】 複数個の前記音片振動子は、その少なく
とも二つの形状が互いに同じものであることを特徴とす
る、請求項1に記載の複合振動子。 - 【請求項3】 複数個の前記音片振動子には、その音片
振動子を励振させるための信号が印加される電極と、励
振に直交する方向の屈曲の信号が出力される電極とが形
成されていることを特徴とする、請求項1又は2に記載
の複合振動子。 - 【請求項4】 互いに隣接した前記音片振動子は、互い
に逆方向に励振されることを特徴とする、請求項3に記
載の複合振動子。 - 【請求項5】 複数個の前記音片振動子は、その少なく
とも一つが、励振方向の共振周波数と、励振方向に直交
する方向の共振周波数とが一致することを特徴とする、
請求項1乃至4のいずれかに記載の複合振動子。 - 【請求項6】 前記音片振動子の一方主面には、幅方向
に所定の間隔をおいて長手方向に沿って配置された電極
が少なくとも2本形成されていることを特徴とする、請
求項3乃至5のいずれかに記載の複合振動子。 - 【請求項7】 請求項1乃至6のいずれかに記載の複合
振動子を駆動させるための駆動手段と、前記複合振動子
から角速度を検出する検出手段とを有することを特徴と
する、振動ジャイロ。 - 【請求項8】 請求項7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。 - 【請求項9】 複合振動子の製造方法において、 親基板の他方主面に補助基板を接合する第一工程と、 前記親基板の一方主面側から前記親基板を完全に切断す
るとともに前記補助基板の一部を切断せずに残し、前記
補助基板によって相互の位置を保持しつつ幅方向に整列
された複数の音片振動子を形成する第二工程と、 複数の前記音片振動子の一方主面に、支持部材を接合す
る第三工程と、 複数の前記音片振動子の他方主面から前記補助基板を分
離する第四工程とが施されることを特徴とする、複合振
動子の製造方法。 - 【請求項10】 前記親基板は、両主面に電極が形成さ
れていることを特徴とする、請求項9に記載された複合
振動子の製造方法。 - 【請求項11】 前記親基板は、互いに逆向きの厚み方
向に分極された二つの圧電体基板が接合されてなること
を特徴とする、請求項9又は10のいずれかに記載され
た複合振動子の製造方法。 - 【請求項12】 前記親基板は、厚み方向に分極された
圧電体基板に導電体基板が接合されてなることを特徴と
する、請求項9に記載された複合振動子の製造方法。 - 【請求項13】 前記第二工程において、前記音片振動
子の一方主面に、その長手方向又は幅方向に沿った溝を
形成することを特徴とする、請求項9乃至12のいずれ
かに記載された複合振動子の製造方法。 - 【請求項14】 前記第三工程において、前記支持部材
を前記音片振動子の両端自由屈曲振動のノード近傍に接
合することを特徴とする、請求項9乃至13のいずれか
に記載された複合振動子の製造方法。 - 【請求項15】 前記第一工程乃至前記第四工程が施さ
れた後、 前記音片複合振動子の他方主面のノードに支持部材を接
合する第五工程が施されることを特徴とする、請求項9
乃至14のいずれかに記載された複合振動子の製造方
法。
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