JP2002250630A

JP2002250630A - 振動子支持構造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

Publication number: JP2002250630A
Application number: JP2001050679A
Authority: JP
Inventors: Akira Mori; 章森; Nobuyuki Ishidoko; 信行石床
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-02-26
Filing date: 2001-02-26
Publication date: 2002-09-06
Also published as: US6722622B2; US20020125795A1

Abstract

(57)【要約】【課題】小型で「振動の閉じ込め効果」の高い振動子
支持構造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】振動子２を支持部材３、４、６、７で中
空に支持する振動子ベース５に、比重が３．０以上の材
料を用いる。【効果】振動の閉じ込め効果他が高くなって振動子ベ
ースからの振動の漏れが少なくなるために、振動子の振
動の安定性が高まり、角速度の検出精度を高めることが
できる。また、振動子ベースを大きくしたり錘を貼りつ
けたりする必要がなくなり、振動ジャイロの小型化を図
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振動子支持構造お
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】振動ジャイロなどに用いられる両端自由
屈曲振動をする音片型の振動子は、そのノード点付近を
端部が振動子ベースに固定された支持部材に固定するこ
とによって支持されることが多い。ここでいう振動子ベ
ースとは、振動子を安定に支持するための土台となるも
ののことである。このような振動子支持構造としては、
例えば特開平９−２６９２２７号公報に開示されてい
る。なお、特開平９−２６９２２７号公報においては、
枠体１７が振動子ベースに、線材８が支持部材に相当す
る。

【０００３】このような従来の振動子支持構造において
は、振動子ベースは液晶ポリマー（ＬＣＰ、比重１．
６）などのエンジニアリングプラスチックなどを射出成
形することによって構成されていた。

【０００４】そして、振動子の振動が外部に漏れないよ
うにするためには振動子ベースの質量を大きくして「振
動の閉じ込め効果」を向上させる必要があるため、振動
子ベースを大きくしたり、振動子ベースに真鍮などの錘
を貼りつけるといったことが行われていた。この、振動
子ベースに錘を貼りつける技術については、特開昭５６
−１４７１１号公報に開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】振動ジャイロの用途が
拡大する中で、振動ジャイロの小型化の要求が強くなっ
てきており、それがそのまま振動子および振動子支持構
造の小型化の要求になってきている。

【０００６】しかしながら、小型化によって振動子ベー
スの質量が小さくなると、「振動の閉じ込め効果」が低
減して振動子の振動が不安定になるという問題がある。

【０００７】一方、錘をつければ「振動の閉じ込め効
果」は改善されるが、振動子支持構造の小型化の妨げに
なるだけでなく、部品点数と組み立て工数が増えるため
にコスト低減の妨げにもなるという問題がある。

【０００８】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、小型で「振動の閉じ込め効果」の高い
振動子支持構造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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の振動子支持構造は、振動子ベースと、該振
動子ベースに固定された支持部材と、該支持部材で支持
される振動子とを有する振動子支持構造において、前記
振動子ベースに用いられる材料の比重が３．０以上であ
ることを特徴とする。

【００１０】また、本発明の振動子支持構造は、前記振
動子ベースが、金属あるいはセラミックスを配合した樹
脂材料を成形して構成されていることを特徴とする。

【００１１】また、本発明の振動ジャイロは、上記の振
動子支持構造を有することを特徴とする。

【００１２】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。

【００１３】このように構成することにより、本発明の
振動子支持構造を有する振動子においては、振動の安定
性を高め、小型化を図ることができる。

【００１４】また、本発明の振動ジャイロにおいては、
角速度の検出精度を高めることができる。

【００１５】そして、本発明の電子装置においては、手
ぶれ補正や車両位置検出などを高い精度で実現し、高い
性能を得ることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１に、本発明の振動子支持構造
を有する振動子部の斜視図を示す。また、図２に、その
分解斜視図を示す。図２において、振動子部１は、振動
子２、支持部材３、４、６、７、および振動子ベース５
から構成されている。振動子２の一方の面には支持部材
３および４が固着されている。また、枠状に形成された
振動子ベース５には支持部材６および７がインサート成
形で設けられている。そして、このような振動子ベース
５の枠内に振動子２を位置決めし、支持部材６および７
を振動子２の他方の面に固着し、さらに振動子ベース５
の一方の面に支持部材３および４を固着する。これによ
って、振動子部１は図１に示すような、振動子ベースに
保持・固着された４つの支持部材３、４、６、７で振動
子２を挟持し、中空に支持する構造となる。

【００１７】ここで、振動子ベース５は比重が３．０以
上の高比重樹脂材料からなる。これは、例えばナイロン
などの樹脂にタングステンやステンレスなどの金属、あ
るいはセラミックスの細粒を配合して形成される。な
お、比重は樹脂の種類や配合部材の組み合わせによっ
て、最高で１５程度まで自由に設定できる。

【００１８】振動子部１で用いた振動子支持構造によれ
ば、振動子ベース５の材料として比重が３．０以上の材
料を用いているため、重量を大きくすることができる。
そのため、振動子ベースの小型化、ひいては振動ジャイ
ロの小型化を図ることができる。また、金属やセラミッ
クを配合していない場合と同様に射出成形による作成が
可能なので、作成コストの上昇を防止することができ
る。

【００１９】また、従来の同じサイズの振動子ベースと
比較すると重量が大きくなるために、振動の閉じ込め効
果が高くなり、振動子の振動を安定させ、角速度の検出
精度を高めることができる。

【００２０】さらに、振動子ベースに錘を貼りつける場
合には全体の重心が錘の方に移動するために、振動子の
安定性を妨げる可能性がある。しかしながら、本発明の
ように振動子ベース自身を重くすることによって、重心
の位置と振動子の位置を一致させることができ、振動子
の振動をさらに安定させることができ、角速度の検出精
度をさらに高めることができる。

【００２１】ここで、図３に、振動子ベースの比重と振
動子のＱ（Ｑｍ）との関係を示す。図３より分かるよう
に、比重が１．６の液晶ポリマーを使ったときに約４０
０だったＱｍが、比重４の材料を用いると約８００に、
比重６の材料を用いると約９００に改善しているのが分
かる。

【００２２】また、精度の高い振動ジャイロを作る場合
にも錘を必要としなくなるために、小型化が図れ、さら
には部品点数の削減によって組み立て工数の削減を図る
こともできる。

【００２３】さらに、金属やセラミックを配合しても絶
縁性が保たれるため、インサートモールドされた支持部
材との絶縁性を保つことができ、支持部材を配線材料と
して使用する際の妨げにならない。

【００２４】次に、図４に本発明の振動ジャイロの一実
施例の分解斜視図を示す。図４において、振動ジャイロ
１０は、図１に示した本発明の振動子支持構造を有する
振動子部１と、シリコン樹脂やＥＰＤＭを成形した弾性
体からなるクッション１１、端子１２ａがあらかじめ絶
縁して設けられている金属製のステム１２、振動子を駆
動したり振動子から出力されるコリオリ信号を検出した
りするための回路部品が搭載された回路基板１３、金属
製のカバー１４から構成されている。

【００２５】ここで、振動子部１は振動子ベースの形状
に合わせてクッション１１に設けられた収納部に収納さ
れ、ステム１２上に配置される。このとき、振動子部１
は図１に示した状態とは上下が逆で支持部材の端部が上
を向くように配置される。

【００２６】ステム上１２上に配置されたクッション１
１の上には回路基板１３が載せられる。回路基板１３に
は、振動子部１の支持部材の端部に対応する位置とステ
ム１２の端子１２ａに対応する位置に貫通孔が設けられ
ており、この貫通孔に支持部材の端部と端子１２ａが挿
入されるようにする。

【００２７】回路基板１３に形成された電極に貫通孔に
挿入された支持部材の端部および端子１２ａをはんだ付
けすることによって、クッション１１に収納された振動
子部１を回路基板１３とステム１２で挟持する形で固定
する。

【００２８】最後にカバー１４をステム１２に乗せて、
抵抗溶接などによってハーメチックシールし、振動ジャ
イロ１０が構成される。その際、カバー１４はステム１
２とのみ接触し、振動子部１を含むクッション１１や回
路基板１３とは接触しないようにする。

【００２９】このように構成された振動ジャイロにおい
ては、振動子部１に比重の大きい振動子ベースを用いて
いるために、振動子部１を小型化し、振動ジャイロ１０
の小型化を図ることができる。

【００３０】また、振動子部１をクッション１１に収納
することによって、振動子部１に外部からの振動衝撃を
極力与えないようにすることができ、また、振動子部１
からわずかに漏れる振動を外部に伝えないようにするこ
とができる。

【００３１】そして、カバー１４とステム１２をハーメ
チックシールすることによって、内部の気密性を保持し
て振動子や回路基板１３の湿度による劣化を防止するこ
とができる。さらに、カバー１４とステム１２は、外部
からの電磁波が振動ジャイロ１０の動作に影響を与えな
いようにする電磁シールドの役割も果たす。

【００３２】図５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５において、ビデオ
カメラ２０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。

【００３３】このように構成されたビデオカメラ２０に
おいては、振動ジャイロ１０に用いられる振動子の振動
が安定しているために、角速度の検出感度も安定し、高
い精度の手ぶれ補正が実現でき、高い性能を得ることが
できる。また、振動ジャイロ１０が小型化することによ
って、ビデオカメラ２０自身の小型化を図ることができ
る。

【００３４】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、同じく振動ジャイロを
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、車両姿勢制御システム、
車両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。

【００３５】

【発明の効果】本発明の振動子支持構造によれば、振動
子を支持する支持部材を支持する振動子ベースに用いら
れる材料の比重を３．０以上とすることによって、同じ
形状のまま振動子ベースを重くして、振動子の振動の安
定性を高めることができる。また、同じ重さのままで振
動子ベースの小型化を図ることができる。

【００３６】また、本発明の振動ジャイロによれば、上
記の振動子支持構造を有することによって、振動の閉じ
込め効果が高くなり、振動が安定するために、角速度の
検出精度を高めることができる。

【００３７】また、本発明の電子装置においては、高い
性能を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の振動子支持構造を有する振動子部の一
実施例を示す斜視図である。

【図２】図１の振動子部の分解斜視図である。

【図３】振動子ベースの比重と振動子のＱとの関係を示
す特性図である。

【図４】本発明の振動ジャイロの一実施例を示す分解斜
視図である。

【図５】本発明の電子装置の一実施例を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１…振動子部２…振動子３、４、６、７…支持部材５…振動子ベース１０…振動ジャイロ１１…クッション１２…ステム１２ａ…端子１３…回路基板１４…カバー２０…ビデオカメラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】振動子ベースと、該振動子ベースに固定
された支持部材と、該支持部材で支持される振動子とを
有する振動子支持構造において、前記振動子ベースに用いられる材料の比重が３．０以上
であることを特徴とする振動子支持構造。
【請求項２】前記振動子ベースが、金属あるいはセラ
ミックスを配合した樹脂材料を成形して構成されている
ことを特徴とする、請求項１に記載の振動子支持構造。
【請求項３】請求項１または２に記載の振動子支持構
造を有することを特徴とする振動ジャイロ。
【請求項４】請求項３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。