JP2003166827A - 振動ジャイロおよびそれを用いた電子装置 - Google Patents
振動ジャイロおよびそれを用いた電子装置Info
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Abstract
することのできる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を支持する支持部材3、4、
5、6の他端を固定する筐体11において、樹脂の内部
にインサートモールドされた金属製の剛性補強板12を
備える。剛性補強板12は、支持部材3、4、5、6と
筐体11との固定部3a、4a、5a、6aの近傍間に
連続して形成される。 【効果】 筐体11の剛性が向上することによって振動
子の振動漏れが防止でき、温度ドリフトの性能劣化の防
止を図ることができる。
Description
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
動ジャイロおよびそれを用いた電子装置に関する。
成を表す斜視図を示す。図11において、振動ジャイロ
1は、圧電体セラミックスからなる柱状の振動子2と、
振動子2に接続された金属製の支持部材3、4、5、6
と、各支持部材3、4、5、6が固定された筐体7から
構成されている。筐体7は絶縁性の樹脂を略枠状に形成
して構成されており、各支持部材3、4、5、6が振動
子2の幅方向両側に伸びてインサートモールドによって
筐体7に固定されることによって、振動子2は筐体7の
中央部近傍に保持されている。各支持部材3、4、5、
6と筐体7との固定部をそれぞれ固定部3a、4a、5
a、6aと呼ぶ。振動子2は厚み方向に両端開放の屈曲
振動するように構成されており、各支持部材3、4、
5、6はそれぞれ振動子2の2つのノード付近に固定さ
れている。
の下部側のみに支持部材が固定されているが、実際には
振動子2の上部側にも筐体7との間に支持部材が固定さ
れることになる。
部材3と4、および支持部材5と6をそれぞれ連続した
1本の部材で構成する場合もある。
いては、振動子2の上下面に所定の電極(図示せず)が
形成されており、その電極に支持部材を介して駆動信号
を印加することによって振動子2をその厚み方向に屈曲
振動させる。このように屈曲振動する振動子2に、その
長手方向を回転の軸とする角速度が加わると、コリオリ
力によって振動子2はその幅方向に屈曲振動する。この
振動子2の幅方向の屈曲振動の大きさを、振動子2に形
成されたコリオリ力検出用の電極(図示せず)とそれに
接続された支持部材を介して検出することによって、振
動ジャイロ1に加わっている角速度の大きさを検出する
ことができる。
に、振動ジャイロにも小型化の市場要求がある。しかし
ながら、振動ジャイロは運動する質点に加わるコリオリ
力を検出するという動作原理上、小型化による振動子を
保持する筐体の軽量化によって振動子の振動漏れが大き
くなり、温度ドリフトが大きくなるという問題がある。
しかも、支持部材を振動子に駆動信号を印加したり検出
信号を取り出したりするリードとしても利用するため、
筐体を金属製にして重量化を図ることもできない。
的とするもので、小型化しても温度ドリフトの性能劣化
を防止することのできる振動ジャイロおよびそれを用い
た電子装置を提供する。
に、本発明の振動ジャイロは、振動子と、該振動子のノ
ード付近に固定された複数の支持部材を介して前記振動
子を保持する筐体とを備えた振動ジャイロにおいて、前
記筐体が前記複数の支持部材を固定する複数の固定部を
有するとともに、少なくとも2つの前記固定部の近傍間
に連続して形成された金属製の剛性補強板を備えたこと
を特徴とする。
子が柱状に形成され、前記複数の支持部材が前記振動子
に固定された位置から前記振動子の幅方向両側に伸びて
前記筐体に固定されてなり、前記剛性補強板が、前記振
動子の幅方向一方側に伸びた支持部材の固定部の近傍と
前記振動子の幅方向他方側に伸びた支持部材の固定部の
近傍の間に連続して形成されてなることを特徴とする。
子が柱状に形成されてその長手方向に複数の振動のノー
ドを有し、前記複数の支持部材が各ノード毎に前記振動
子に固定された位置から前記振動子の幅方向両側に伸び
て前記筐体に固定されてなり、前記剛性補強板が、前記
振動子の幅方向一方側に伸びた複数の支持部材の固定部
の近傍間、および前記振動子の幅方向他方側に伸びた複
数の支持部材の固定部の近傍間に、それぞれ連続して形
成されてなることを特徴とする。
性補強板が、前記振動子の厚み方向に直交する面を有す
ることを特徴とする。あるいは、前記剛性補強板が、前
記振動子の長手方向に直交する面を有することを特徴と
する。さらに、前記剛性補強板が、前記振動子の幅方向
に直交する面を有することを特徴とする。
が絶縁性の樹脂からなり、前記剛性補強板が前記筐体に
インサートモールドされていることを特徴とする。
が絶縁性の樹脂からなり、前記剛性補強板が前記筐体に
接着されていることを特徴とする。
が前記振動子および前記複数の支持部材をその中に収容
する略枠状に形成されており、前記剛性補強板が前記振
動子および前記複数の支持部材を保護するカバーとして
構成されていることを特徴とする。
補強板の熱膨張係数を前記振動子の熱膨張係数に略一致
させたことを特徴とする。
補強板が接地されていることを特徴とする。
れかに記載の振動ジャイロを用いたことを特徴とする。
振動ジャイロにおいては、振動子の振動漏れを少なく
し、温度ドリフトの性能劣化の防止を図ることができ
る。
能化を図ることができる。
一実施例の斜視図を示す。図1において、図11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。
おいては、従来の振動ジャイロ1における筐体7に代え
て同じく略枠状に形成された筐体11を備えている。各
支持部材3、4、5、6は筐体11に固定されており、
その固定部は従来例の場合と同様にそれぞれ固定部3
a、4a、5a、6aと呼ぶ。そして、筐体11の筐体
7との違いは、樹脂の内部にインサートモールドされた
金属製の剛性補強板12を備えていることである。そし
て、剛性補強板12は振動子2と略一致する熱膨張係数
を備えており、しかも図示は省略するが接地されてい
る。
表す斜視図を示す。図2は、図1と同じ位置から見た斜
視図である。
動子2の長手方向に伸びるとともに振動子2の幅方向に
直交する面を有する補強部材13および14と、振動子
2の幅方向に伸びて補強部材13および14を互いに接
続する補強部材15および16と、それぞれ補強部材1
5および16に接続されてなり、振動子2の幅方向に伸
びるとともに振動子2の長手方向に直交する面を有する
補強部材17および18からなる。そして、各補強部材
13、14、15、16、17、18は全て1枚の金属
板を折り曲げて形成されている。
10のA−A断面図を示す。これは、図1において、筐
体11の一部を振動子2の厚み方向に、支持部材4、6
の固定部4a、6aを含んで、しかも図2に示した剛性
補強板12の補強部材13をスライスするような向き
に、振動子2の長手方向に沿って切断する断面図であ
る。また、図4に同じくB−B断面図を示す。これは、
図1において、振動ジャイロ10を振動子2の厚み方向
に、支持部材5、6の固定部5a、6aを含んで、振動
子2の幅方向に沿って切断する断面図である。なお、図
3および図4においては、図が煩雑にならないように、
剛性補強板12の見えない部分のみを破線で示してい
る。
補強部材13は支持部材4の固定部4aおよび支持部材
6の固定部6aに近接して形成されている。すなわち、
剛性補強板12は固定部4aおよび6aの近傍に位置し
ている。見方を変えれば、剛性補強板12の補強部材1
3は、振動子2の幅方向一方側に伸びた2つの支持部材
4、6の固定部4a、6aの近傍間に連続して形成され
ていることがわかる。
称に形成され、しかも剛性補強板12も振動子2の幅方
向に対称に形成されていることからわかるように、剛性
補強板12の補強部材14は、振動子2の幅方向他方側
に伸びた2つの支持部材3、5の固定部3a、5aの近
傍間に連続して形成されていることがわかる。
の幅方向一方側に伸びた2つの支持部材の固定部の近傍
間、および振動子2の幅方向一方側に伸びた2つの支持
部材の固定部の近傍間に、それぞれ連続して形成されて
いるため、2つの固定部4aと6aの間、および2つの
固定部3aと5aの間の剛性が向上する。特に補強部材
13および14は振動子2の幅方向に直交する面を有す
るため、筐体11の、振動子2の厚み方向への屈曲に関
する剛性が特に向上し、振動子2の特に駆動による振動
が筐体11を介して漏れるのを防止することができる。
強部材13、14は振動子2の幅方向に伸びる補強部材
15および16を介して接続されている。これより、剛
性補強板12は、振動子2の幅方向一方側に伸びた支持
部材4、6の固定部4a、6aの近傍と振動子2の幅方
向他方側に伸びた支持部材3、5の固定部3a、5aの
近傍の間に連続して形成されてなることがわかる。その
ため、固定部4aおよび6aと固定部3aおよび5aの
間の剛性が向上する。特に、補強部材15、16が振動
子2の厚み方向に直交する面を有するため、巨体11
の、振動子2の幅方向への屈曲に関する剛性が特に向上
し、振動子2の特にコリオリ力による振動が筐体11を
介して漏れるのを防止することができる。
部材15、16に連続して形成されている補強部材1
7、18が振動子の長手方向に直交する面を有するた
め、筐体11の、振動子2の厚み方向への屈曲に関する
剛性が特に向上し、振動子2の振動が筐体11を介して
漏れるのを防止することができる。
11にインサートモールドされた剛性補強板12の熱膨
張係数を振動子2の熱膨張係数に近いものにしている。
具体的な数値を上げれば、振動子2を構成する圧電体の
熱膨張係数が1℃あたり1.1×10e−6なのに対し
て、筐体11を構成する樹脂の熱膨張係数が5〜55×
10e−6で、圧電体の熱膨張係数に比較的近いときも
あれば遙かに異なるときもあり、個体差が大きく制御で
きない。それに対して剛性補強板12の熱膨張係数は
4.5×10e−6で、圧電体の熱膨張係数に近く、し
かも安定している。そのため、振動ジャイロの温度ドリ
フトがの性能劣化を防止することができる。ここで言う
温度ドリフトとは、角速度が印加されないときの出力信
号(ヌル電圧)の温度変化のことである。
おける温度ドリフトと本発明の振動ジャイロ10におけ
る温度ドリフトをいくつかのサンプルで測定したものを
対比した特性図を示す。図5(a)が振動ジャイロ1
の、図5(b)が振動ジャイロ10の温度ドリフトをそ
れぞれ示している。なお、図5においては、温度ドリフ
トを電圧ではなく、それに対応する角速度で表記してい
る。図5より明らかなように、剛性補強板12を含む筐
体11を有する本発明の振動ジャイロ10の方がドリフ
ト量が約半分になり、従来の振動ジャイロ1に比べてよ
くなっていることがわかる。
11にインサートモールドされた剛性補強板12が接地
されている。剛性補強板12は振動子2を略取り囲むよ
うに形成されているため、振動子2に対するシールド板
の役割を果たす。これによって、角速度の測定が外部か
ら入射される電磁波によって妨害されるのを防止するこ
とができる。
11に剛性補強板12をインサートモールドして一体化
しているが、必ずしもインサートモールドに限るもので
はなく、それぞれ別体として形成された筐体と剛性補強
板を接着剤などを介して貼り付けて一体にするような構
成でも構わないもので、同様の作用効果を奏するもので
ある。
振動子の熱膨張係数と略一致していなければならないも
のではなく、剛性補強板の接地に関しても必ずしも接地
していなくても構わないものである。
補強部材13および14を2つの補強部材15および1
6を介して互いに接続しているために、中央部に穴のあ
いた略枠状となっている。これは、筐体11に振動子2
を保持した後で、振動子2を下部側からトリミング調整
する必要がある場合に備えたものだが、必ずしも枠状に
形成する必要はなく、1枚の補強部材で構成されていて
も構わず、逆に3枚以上の補強部材で構成されていても
構わないものである。さらに、2つの補強部材15、1
6は平坦な板状に形成されているが、例えば振動子2の
幅方向に伸びるリブを形成することによって折り曲げ方
向の剛性を高めたものでも構わないものである。
は、筐体11にインサートモールドされた剛性補強板1
2で、振動子2の幅方向一方側に伸びた支持部材の固定
部の近傍と振動子の幅方向他方側に伸びた支持部材の固
定部の近傍の間に連続して形成されるという構成と、振
動子2の幅方向いずれか一方側に伸びた複数の支持部材
の固定部の近傍間に連続して形成されるという構成の両
方を実現しているが、いずれか一方だけでもよい。ま
た、剛性補強板12は振動子2の長手方向に直交する面
と幅方向に直交する面と厚み方向に直交する面の全てを
備えているが、いずれか1つあるいは2つだけでもよ
く、1つもなくてもよい。
例の斜視図を示す。図6および図7において、剛性補強
板20および21は、剛性補強板12と同じく筐体11
にインサートモールドされるもので、図2と同一の部分
には同じ記号を付している。
剛性補強板12では備えていた補強部材17および18
が存在しない。それでも、補強部材13、14、15、
16を1枚の金属板を折り曲げて形成することによっ
て、振動子の幅方向一方側に伸びた支持部材の固定部の
近傍と振動子の幅方向他方側に伸びた支持部材の固定部
の近傍の間に連続して形成されるという構成と、振動子
の幅方向いずれか一方側に伸びた複数の支持部材の固定
部の近傍間に連続して形成されるという構成の両方を実
現している。また、振動子の幅方向に直交する面と厚み
方向に直交する面を備えている。
ては、剛性補強板20からさらに補強部材15および1
6を取り去り、2枚の補強部材13および14のみから
構成されている。このように構成された剛性補強板21
においても、振動子の幅方向いずれか一方側に伸びた複
数の支持部材の固定部の近傍間に連続して形成されると
いう構成を実現している。また、振動子の幅方向に直交
する面を備えている。
例の展開斜視図を示す。図8において、図11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。
の振動ジャイロ1における筐体7に代えて同じく略枠状
に形成された筐体31を備えている。各支持部材3、
4、5、6は筐体31に固定されており、その固定部は
従来例の場合と同様にそれぞれ固定部3a、4a、5
a、6aと呼ぶ。そして、筐体31の筐体7との違い
は、筐体31の上部に、後述の支持部材32および33
を固定することによって固定部32aおよび33aとな
る凹部が形成されている点だけである。
ロ1や10においては省略した、支持部材32および3
3を備えている。支持部材32および33は、その中央
部が振動子2の上部側に固定され、両端が筐体31の上
部に形成された凹部に接着されることによって固定され
る。なお、支持部材32および33は、それぞれ1つの
材料で構成されているが、振動子の一点と筐体の一点と
の間に設けられる支持部材という見方をする場合には、
実質的にそれぞれ2つの支持部材で構成されていると見
ることができる。
31の上部に接着、固定されることによって、振動子2
および各支持部材を保護するとともに剛性補強板として
も機能する金属製のカバー34が設けられている。カバ
ー34は1枚の金属板を折り曲げ加工して構成されてお
り、振動子2と略一致する熱膨張係数を備えており、し
かも接地されている。カバー34は、振動子の幅方向に
略直交する面と振動子の厚み方向に直交する面を備えて
いる。なお、カバー34の上部に設けられた穴は、振動
子2を上部側からトリミング調整する必要がある場合に
備えたものだが、必ずしもなくても構わない。
る面を、筐体31の上部に貼り付けて固定されている。
そのため、カバー34は、筐体31の上部近傍に位置す
る固定部32aや33aの近傍に位置している。すなわ
ち、カバー34は、振動子2の幅方向一方側および他方
側に伸びた2つの支持部材32および33の固定部32
aおよび33aの近傍間にそれぞれ連続して形成されて
いることがわかる。また、カバー34は、振動子2の幅
方向一方側に伸びた支持部材32、33の固定部32
a、33aの近傍と振動子2の幅方向他方側に伸びた支
持部材32、33の固定部32a、33aの近傍の間に
連続して形成されていることがわかる。
10における剛性補強板12とほぼ同様の構成および機
能を有しており、筐体31の剛性向上に寄与しているこ
とがわかる。したがって、振動ジャイロ30において
は、振動子2の振動が筐体31を介して漏れるのを防止
することができる。また、温度ドリフトの性能劣化の防
止を図ることができる。
31に振動ジャイロ10の場合のような剛性補強板が備
わっていないが、例えば振動ジャイロ10に剛性補強板
の機能を有するカバーを設ける構成を採用しても構わな
い。たとえば、筐体に剛性補強板を備える場合にはカバ
ーによる剛性補強の機能は必ずしも必要十分なものでな
くても構わないので、このような場合のカバーとして
は、例えば図9に示すカバー35のように1枚の平坦な
板状に形成されていても構わないものである。この場合
には筐体の剛性をさらに向上させることができ、振動子
の振動漏れをさらに小さくしたり、温度ドリフトのさら
なる安定化を図ることができる。
あるビデオカメラの斜視図を示す。図10において、ビ
デオカメラ40は、手ぶれ補正用に本発明の振動ジャイ
ロ10を備えている。
おいては、本発明の振動ジャイロ10を備えているため
に高性能化を図ることができる。
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。
おいて複数の支持部材を固定する複数の固定部の中の少
なくとも2つの固定部の近傍間に連続して形成された金
属製の剛性補強板を備えることによって、筐体の剛性を
向上させ、振動子の振動のもれを防止し、温度ドリフト
の性能劣化の防止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、高性能化を図る
ことができる。
である。
板を示す斜視図である。
図である。
ある。
斜視図である。
ある。
Claims (12)
- 【請求項1】 振動子と、該振動子のノード付近に固定
された複数の支持部材を介して前記振動子を保持する筐
体とを備えた振動ジャイロにおいて、 前記筐体は前記複数の支持部材を固定する複数の固定部
を有するとともに、少なくとも2つの前記固定部の近傍
間に連続して形成された金属製の剛性補強板を備えたこ
とを特徴とする振動ジャイロ。 - 【請求項2】 前記振動子は柱状に形成され、前記複数
の支持部材は前記振動子に固定された位置から前記振動
子の幅方向両側に伸びて前記筐体に固定されてなり、 前記剛性補強板は、前記振動子の幅方向一方側に伸びた
支持部材の固定部の近傍と前記振動子の幅方向他方側に
伸びた支持部材の固定部の近傍の間に連続して形成され
てなることを特徴とする、請求項1に記載の振動ジャイ
ロ。 - 【請求項3】 前記振動子は柱状に形成されてその長手
方向に複数の振動のノードを有し、前記複数の支持部材
は各ノード毎に前記振動子に固定された位置から前記振
動子の幅方向両側に伸びて前記筐体に固定されてなり、 前記剛性補強板は、前記振動子の幅方向一方側に伸びた
複数の支持部材の固定部の近傍間、および前記振動子の
幅方向他方側に伸びた複数の支持部材の固定部の近傍間
に、それぞれ連続して形成されてなることを特徴とす
る、請求項1または2に記載の振動ジャイロ。 - 【請求項4】 前記剛性補強板は、前記振動子の厚み方
向に直交する面を有することを特徴とする、請求項2ま
たは3に記載の振動ジャイロ。 - 【請求項5】 前記剛性補強板は、前記振動子の長手方
向に直交する面を有することを特徴とする、請求項2な
いし4のいずれかに記載の振動ジャイロ。 - 【請求項6】 前記剛性補強板は、前記振動子の幅方向
に直交する面を有することを特徴とする、請求項2ない
し5のいずれかに記載の振動ジャイロ。 - 【請求項7】 前記筐体が絶縁性の樹脂からなり、前記
剛性補強板が前記筐体にインサートモールドされている
ことを特徴とする、請求項1ないし6のいずれかに記載
の振動ジャイロ。 - 【請求項8】 前記筐体が絶縁性の樹脂からなり、前記
剛性補強板が前記筐体に接着されていることを特徴とす
る、請求項1ないし6のいずれかに記載の振動ジャイ
ロ。 - 【請求項9】 前記筐体が前記振動子および前記複数の
支持部材をその中に収容する略枠状に形成されており、
前記剛性補強板が前記振動子および前記複数の支持部材
を保護するカバーとして構成されていることを特徴とす
る、請求項1ないし6のいずれかに記載の振動ジャイ
ロ。 - 【請求項10】 前記剛性補強板の熱膨張係数を前記振
動子の熱膨張係数に略一致させたことを特徴とする、請
求項1ないし9のいずれかに記載の振動ジャイロ。 - 【請求項11】 前記剛性補強板が接地されていること
を特徴とする、請求項1ないし10のいずれかに記載の
振動ジャイロ。 - 【請求項12】 請求項1ないし11のいずれかに記載
の振動ジャイロを用いたことを特徴とする電子装置。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001364273A JP3698094B2 (ja) | 2001-11-29 | 2001-11-29 | 振動ジャイロおよびそれを用いた電子装置 |
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CNB021602425A CN1257387C (zh) | 2001-11-29 | 2002-11-27 | 振动陀螺仪和使用其的电子装置 |
US10/305,913 US6898973B2 (en) | 2001-11-29 | 2002-11-27 | Vibrating gyroscope and electronic device including same |
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Applications Claiming Priority (1)
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