JP2005043125A - Vibrator and electronic apparatus - Google Patents

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JP2005043125A
JP2005043125A JP2003201140A JP2003201140A JP2005043125A JP 2005043125 A JP2005043125 A JP 2005043125A JP 2003201140 A JP2003201140 A JP 2003201140A JP 2003201140 A JP2003201140 A JP 2003201140A JP 2005043125 A JP2005043125 A JP 2005043125A
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Shigeo Kanna
重男 神名
Junichiro Shinozaki
順一郎 篠▲崎▼
Makoto Eguchi
誠 江口
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate a problem in a conventional vibrator that a suspension mechanism, if any, is not enough to prevent the vibration of vibration reeds from filtering out into a circuit substrate. <P>SOLUTION: This vibrator comprises the pair of vibration reeds being vibrated to generate Coriolis force corresponding to a change in attitude of the vibrator and having a node for obstructing the propagation of the vibration, a pair of beams connected to the pair of vibration reeds, a cantilever connected to the node, a first detection part provided on the cantilever for detecting a change in the shape of the cantilever caused by the Coriolis force, and a support part for supporting the pair of beams. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動型ジャイロスコープのような振動子及び当該振動子を含む電子機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
下記の特許文献1に記載された従来の振動子では、振動子の姿勢の変化を検出すべく、音片が、当該変化に対応するコリオリ力を発生させるための振動(駆動用振動)、及び発生したコリオリ力により励起される振動(検出用振動)を行う。前記振動子は、当該振動子が載置された回路基板への前記音片の前記両振動の漏れにより生ずる前記回路基板でのストレスに起因して、前記両振動の周波数がずれることを低減すべく、前記音片を浮かせた状態又は吊るした状態で支持するサスペンション機構(suspension system)を有する。
【0003】
【特許文献1】
米国特許第5396144号
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の振動子は、前記サスペンション機構を有していても、前記回路基板への前記音片の振動の漏れを充分に回避することができないという問題があった。
【0005】
上記の問題の他に、前記音片を支持する梁上に設けられ前記コリオリ力に基く前記梁の形状の変化を検出するための検出部が、前記梁への前記音片の前記両振動の漏れに起因する前記梁の形状の変化を、前記コリオリ力に基く前記梁の形状の変化であると誤認するという問題もあった。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決すべく、本発明に係る第1の振動子は、振動子の姿勢の変化を構成する回転の中心軸となる第1の方向(Y方向)に沿って延在する相互に平行な棒状の一対の音片であって前記回転に対応するコリオリ力を発生させるための振動を行なう前記一対の音片と、前記一対の音片を含む仮想平面(XY平面)に平行でかつ前記第1の方向に垂直である第2の方向(X方向)に延在する相互に平行な棒状の一対の梁であって、それぞれの一端が前記一対の音片の一方における第1の節及び第2の節であって当該第1の節及び第2の節に接続された前記一対の梁への前記一対の音片の一方の前記振動の伝播を阻む前記第1の節及び第2の節に接続され、それぞれの他端が前記一対の音片の他方における、前記第1の節及び前記第2の節に対応する第3の節及び第4の節であって当該第3の節及び第4の節に接続された前記一対の梁への前記一対の音片の他方の前記振動の伝播を阻む前記第3の節及び前記第4の節に接続された前記一対の梁と、前記第2の方向(X方向)に延在する棒状の第1の片持ち梁であって一端が前記第1の節に接続され他端が前記第1の節を起点として前記第3の節から遠ざかる方向に延在する仮想直線上に位置する前記第1の片持ち梁と、前記第1の片持ち梁に設けられた第1の検出部であって前記コリオリ力による前記第1の片持ち梁の形状の変化を検出する前記第1の検出部と、前記一対の梁に接続された支持部であって当該一対の梁を支持する支持部とを含む。
【0007】
本発明に係る振動子は、前記第2の方向(X方向)に延在する棒状の第2の片持ち梁であって一端が前記第2の節に接続され他端が前記第2の節を起点として前記第4の節から遠ざかる方向に延在する仮想直線上に位置する前記第2の片持ち梁と、前記第2の片持ち梁に設けられた第2の検出部であって前記仮想平面(XY平面)に垂直な第3の方向(Z方向)を中心軸とする回転、及び前記第1の方向(Y方向)に沿った加速度を前記第1の検出部と協働して除去する前記第2の検出部とを更に含むことが望ましい。
【0008】
本発明に係る振動子は、前記第2の方向(X方向)に延在する棒状の第2の片持ち梁であって一端が前記第3の節に接続され他端が前記第3の節を起点として前記第1の節から遠ざかる方向に延在する仮想直線上に位置する前記第2の片持ち梁と、前記第2の片持ち梁に設けられた第2の検出部であって前記仮想平面(XY平面)に垂直な第3の方向(Z方向)を中心軸とする回転を前記第1の検出部と協働して除去する前記第2の検出部とを更に含むことが望ましい。
【0009】
本発明に係る振動子は、前記第2の方向(X方向)に延在する棒状の第2の片持ち梁であって一端が前記第4の節に接続され他端が前記第4の節を起点として前記第2の節から遠ざかる方向に延在する仮想直線上に位置する前記第2の片持ち梁と、前記第2の片持ち梁に設けられた第2の検出部であって前記第1の方向(Y方向)に沿った加速度を前記第1の検出部と協働して除去する前記第2の検出部とを更に含むことが望ましい。
【0010】
本発明に係る振動子は、前記第2の方向(X方向)に延在する棒状の第2の片持ち梁であって一端が前記第2の節に接続され他端が前記第2の節を起点として前記第4の節から遠ざかる方向に延在する仮想直線上に位置する前記第2の片持ち梁と、前記第2の方向(X方向)に延在する棒状の第3の片持ち梁であって一端が前記第3の節に接続され他端が前記第3の節を起点として前記第1の節から遠ざかる方向に延在する仮想直線上に位置する前記第3の片持ち梁と、
前記第2の方向(X方向)に延在する棒状の第4の片持ち梁であって一端が前記第4の節に接続され他端が前記第4の節を起点として前記第2の節から遠ざかる方向に延在する仮想直線上に位置する前記第4の片持ち梁とを更に含むことが望ましい。
【0011】
本発明に係る振動子は、前記第2の片持ち梁に設けられた第2の検出部であって前記仮想平面(XY平面)に垂直な第3の方向(Z方向)を中心軸とする回転、及び前記第1の方向(Y方向)に沿った加速度を前記第1の検出部と協働して除去する前記第2の検出部とを更に含むことが望ましい。
【0012】
本発明に係る振動子は、前記第3の片持ち梁に設けられた第2の検出部であって前記仮想平面(XY平面)に垂直な第3の方向(Z方向)を中心軸とする回転を前記第1の検出部と協働して除去する前記第2の検出部とを更に含むことが望ましい。
【0013】
本発明に係る振動子は、前記第4の片持ち梁に設けられた第2の検出部であって前記第1の方向(Y方向)に沿った加速度を前記第1の検出部と協働して除去する前記第2の検出部とを更に含むことが望ましい。
【0014】
本発明に係る振動子は、前記第2の片持ち梁に設けられた第2の検出部であって前記仮想平面(XY平面)に垂直な第3の方向(Z方向)を中心軸とする回転、及び前記第1の方向(Y方向)に沿った加速度を前記第1の検出部と協働して除去する前記第2の検出部と、前記第3の片持ち梁に設けられた第3の検出部であって前記仮想平面(XY平面)に垂直な第3の方向(Z方向)を中心軸とする回転を前記第1の検出部と協働して除去する前記第3の検出部と前記第4の片持ち梁に設けられた第4の検出部であって前記第1の方向(Y方向)に沿った加速度を前記第1の検出部と協働して除去する前記第4の検出部とを更に含むことが望ましい。
【0015】
本発明に係る振動子では、前記第1、第2、第3及び第4の検出部は、前記第1、第2、第3及び第4の節のうち各検出部が対応する節の近傍に設けられていることが望ましい。
【0016】
本発明に係る振動子では、前記支持部は、前記一対の梁のそれぞれの略中心を結ぶ仮想直線上に設けられていることが望ましい。
【0017】
本発明に係る電子機器は、上記した振動子を含む。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明に係る振動子の具体例について図面を参照して説明する。
[具体例1]
具体例1の振動子は、従来知られたように、振動子の姿勢の変化(例えば、振動子の姿勢の変化を構成する回転の量、速度及び加速度、並びにそれらの方向)を検出すべく、前記変化に対応するコリオリ力を発生させるための振動を行なう駆動モード、及び前記コリオリ力を検出する検出モードを有する。以下、具体例1の振動子について、構成及び駆動モードを並行して説明した後、検出モードを説明する。
【0019】
図1は、具体例1の振動子の構成を示す正面図であり、また、図2(A)、図2(B)及び図2(C)は、駆動モード中の具体例1の振動子を示す斜視図、側面図及び平面図である。具体例1の振動子1は、振動子1の姿勢の変化を構成する、図示のY方向を中心軸とする回転を検出すべく、図1に示されるように、2つの音片2a、2bと、一対の梁3a、3bと、4つの梁4a、4b、4c、4dと、支持部5と、駆動部6、7と、検出部8とを含む。
【0020】
音片2a、2bは、Y方向に沿って延在し相互に平行な関係にある一対の棒状でかつ均質であり、断面が矩形な部材である。音片2a、2bは、上記したY方向を中心軸とする回転を検出すべく、屈曲振動を行なう。より詳細には、例えば、音片2aは、2つの梁3a、3bとの接続点である節20、21を動かない点、即ち音片2aの振動が梁3a、3bに伝播することを阻止する不動点として、駆動素子6a、6bからなる駆動部6の助勢により、図2(A)及び図2(B)に示されるように、音片2a、2bを含む仮想平面(XY平面)に垂直な方向であるZ方向に沿った屈曲を繰り返すことにより振動する。
【0021】
音片2aにおける節20、21の位置は、音片2aの長さから規定される。節20、21は、例えば、音片2aの端部を起点として音片2aの長さの20〜30%の位置に規定され、好ましくは、22〜23%の位置に規定される。
【0022】
音片2bは、音片2aと同様な屈曲振動を、駆動素子7a、7bからなる駆動部7の助勢により、また節22、23を不動点として、音片2aとは対称的に行なう。即ち、図2(A)、図2(B)及び図2(C)に示されるように、振動子1の側面方向から見て、例えば、音片2aがZ方向に逆”く”の字状に変形するとき、音片2bは、音片2aの形状とは対称的にZ方向に”く”の字状に変形する。また、音片2aがZ方向に”く”の字状に変形するとき、音片2bは、音片2aの形状とは対称的にZ方向に逆”く”の字状に変形する。
【0023】
図1に戻り、一対の梁3a、3bは、音片2a、2bを含む仮想平面(XY平面)に平行でかつY方向に垂直な方向、即ちX方向に延在する相互に平行な関係にある一対の棒状の部材であり、その断面が矩形であり、Z軸方向の長さ(厚さ)が音片2a、2bのZ軸方向の長さ(厚さ)と同一な部材である。より詳細には、一対の梁の一方3aは、一端が音片2aと接続されることにより、不動点である節20を構成し、他端が音片2bと接続されることにより、不動点であり前記節20に対応する節22を構成する。同様にして、一対の梁の他方3bは、一端が音片2aと接続されることにより、不動点である節21を構成し、他端が音片2bと接続されることにより、不動点であり節21に対応する節23を構成する。
【0024】
梁4a、4b、4c、4dは、片持ち梁であり、例えば、梁4aは、一端が音片2aの節20に接続されており、他端が音片2aの節20を起点として節22から遠ざかる方向に延びる仮想直線上に位置する。他の梁4b、4c、4dもまた、音片2a、2bの節21、22、23について、梁4a及び節20間の関係と同様な関係を有する。
【0025】
支持部5は、支持部材5aと、円板部材5bとからなる。支持部材5aは、Y軸方向に延在し、断面が矩形であり、Z軸方向の長さ(厚さ)が音片2a、2b、梁3a、3bのZ軸方向の長さ(厚さ)と同一である。円板部材5bは、支持部材5aの略中心に設けられ、Z軸方向の長さ(厚さ)が支持部材5aのZ軸方向の長さ(厚さ)と同一である。より詳細には、支持部材5aは、一端が梁3aの略中心に接続されており、これにより接続点24を構成し、他端が梁3bの略中心に接続されており、これにより接続点25を構成している。このように、支持部5の中心について音片2a、2bを左右対称な位置にするという構造を採用することにより、音片2a、2bの振動が支持部5に伝播することを低減する。円板部材5bは、その直径が支持部材5aのX軸方向の長さ(幅)より長い円板形状であって、回路基板(図示せず)上に振動子1を載置すべく、例えば、従来知られた接着剤により回路基板に振動子1を固定すべく、当該接着による固定を行なうために必要な面積を有する。
【0026】
検出部8は、後述のコリオリ力に基き梁4aに生ずる変形や変位に応じて当該変形や変位の大きさを示す電気信号を発生する従来知られたピエゾ素子(図示せず)を有する検出電極8a、8bから構成されている。より具体的には、検出電極8aは、梁4aのXZ平面(上面)上における節20の近傍に取り付けられており、検出電極8bは、検出電極8aの取付面と表裏の関係にある梁4aのXZ平面(底面)上における節20の近傍に取り付けられており、これにより、検出電極8a、8bは、梁4aについて対称な位置にある。
【0027】
次に、具体例1の振動子1の検出モードについて説明する。
図3(A)、(B)は、検出モードでの具体例1の振動子を示す斜視図及び正面図である。具体例1の振動子1は、上記したような、音片2a、2bがZ方向に屈曲状に振動する駆動モードにおいて、振動子1の姿勢の変化の一つであるY軸を中心とする回転が生じると、図3(A)に示されるように、音片2a、2bに、X方向に沿って実線の矢印で示したコリオリ力F及び点線の矢印で示したコリオリ力Fが交互に発生し、当該コリオリ力Fにより音片2a、2bは、X方向に沿って屈曲振動する。
【0028】
上記のX方向に沿った屈曲振動により、図3(A)及び図3(B)に示されるように、梁4a、4b、4c、4dに形状の変化が生じ、特に、梁4a、4b、4c、4d上における節20、21、22、23の近傍の箇所に、他の箇所と比較して大きな形状の変化が生ずる。梁4aにおける節20の近傍に設けられた検出部8は、ピエゾ素子により梁4aの形状の変化を示す電気信号を生成し、当該電気信号を演算部(図示せず)に出力する。演算部は、検出部8から前記電気信号を受けると、従来知られた方法に従って前記電気信号を処理することにより、前記した回転、即ち振動子1の姿勢の変化を算出する。
【0029】
上述したように、具体例1の振動子1によれば、節20、21、22、23が、音片2a、2bの駆動モードでのZ方向の振動中及び検出モードでのX方向の振動中に、支持部5が接続された一対の梁3a、3bに音片2a、2bの前記両振動が伝播することを妨げる機能を有することから、音片2a、2bの振動が支持部5に漏れることを、節20、21、22、23のような構成を有しない従来の振動子に比較して低減することができる。
【0030】
また、上記の具体例1の振動子1によれば、音片2a、2bが、支持部5を中心として左右対称、より正確には、支持部5を通りY軸方向に平行な仮想直線について線対称に配置されており、これにより、音片2a、2bで生じる相互に逆相関係にある振動が、音片2a及び音片2bから等距離に位置する支持部5で相殺されることから、即ち、音片2aの振動が支持部5に漏れること及び音片2bの振動が支持部5に漏れることを相殺することから、音片2a、2bの振動が支持部5に漏れることを、音片2a、2b及び支持部5の関係が上記のような線対称の関係にない従来の振動子に比して低減することが可能になる。
【0031】
また、上記の具体例1の振動子1によれば、検出部8が、前記コリオリ力Fによる音片2a、2bの振動に依拠する梁4aの形状の変化(撓み角)が他の箇所での形状の変化に比較して顕著である、節20の近傍箇所に設けられているから、前記コリオリ力、即ち振動子1の姿勢の変化を、他の箇所に設けられたであろう検出部に比較してより高い精度で検出することが可能になる。
【0032】
[具体例2]
図4(A)、図4(B)及び図4(C)は、具体例2の振動子の構成を示す正面図である。具体例2の振動子30は、図4(A)に示されるように、具体例1の振動子1の検出部8に加えて、検出電極9a、9bからなる検出部9を含む。検出部9は、上記した梁4c上で節22の近傍に設けられており、換言すれば、検出電極9a、9bは、梁4cにおいて、支持部5の中心を通りY方向に延びる仮想直線について、検出電極8a、8bと線対称な位置に設けられている。図4(A)に示されるように、梁4aにおける節20の近傍に設けられた検出部8、及び梁4cにおける節22の近傍に設けられた検出部9は、Y方向を中心軸とする回転にとって外乱である、前記仮想平面(XY平面)に垂直な方向であるZ方向を中心軸とする回転を、相互に協働して従来知られた方法により除去する。
【0033】
ここで、従来知られた除去方法として、例えば、検出部8、9が、コリオリ力について同一極性の信号を出力し、他方で、外乱について異極性の信号を出力し、上記した演算部が、前者の信号間に加算を施すことによりコリオリ力を検出すると共に、後者の信号間にも加算を施すことにより外乱を相殺する方法を用いることができる。また、前記方法に代えて、検出部8、9が、コリオリ力について異極性の信号を出力し、他方で、外乱について同一極性の信号を出力し、演算部が、前者の信号間に減算を施すことによりコリオリ力を検出すると共に、後者の信号間にも減算を施すことにより外乱を相殺する方法を用いることができる。
【0034】
具体例2の他の振動子40は、図4(B)に示されるように、具体例1の振動子1の検出部8に加えて、検出電極10a、10bからなる検出部10を含む。検出部10は、梁4d上で節23の近傍に設けられており、換言すれば、検出電極10a、10bは、梁4dにおいて、支持部5の中心について検出電極8a、8bと点対称な位置に設けられている。図4(B)に示されるように、梁4aにおける節20の近傍に設けられた検出部8、及び梁4dにおける節23の近傍に設けられた検出部10は、Y方向を中心軸とする回転にとって外乱である、Y方向に沿った加速度を、相互に協働して上記した従来知られた方法により除去する。
【0035】
具体例2の更に他の振動子50は、図4(C)に示されるように、具体例1の振動子1の検出部8に加えて、検出電極11a、11bからなる検出部11を含む。検出部11は、梁4b上で節21の近傍に設けられており、換言すれば、検出電極11a、11bは、梁4bにおいて、支持部5の中心を通りX方向に延びる仮想直線について検出電極8a、8bと線対称な位置に設けられている。図4(C)に示されるように、梁4aにおける節20の近傍に設けられた検出部8、及び梁4bにおける節21の近傍に設けられた検出部11は、Y方向を中心軸とする回転にとって外乱である、図4(A)に図示の振動子30が検出可能なZ方向を中心とする回転、及び図4(B)に図示の振動子40が検出可能なY方向に沿った加速度を、相互に協働して上記した従来知られた方法により除去する。
【0036】
上述したように、具体例2の振動子30、40、50によれば、検出部8及び追加された検出部9、10、11の一つが、相互に協働して、本来的に検出すべきY方向を中心軸とする回転にとって外乱である、Z方向を中心軸とする回転或いはY方向に沿った加速度、又は、前記回転及び前記加速度を除去することから、Y方向を中心軸とする回転を具体例1の振動子1に比してより精度高く検出することが可能になる。
【0037】
[具体例3]
図5は、具体例3の振動子の構成を示す正面図である。具体例3の振動子60は、図5に示されるように、具体例1の検出部8に加えて、図4に示したように、梁4c、4d、4bの節22、23、21に検出部9、10、11の3つの全てを含む。これにより、具体例2の振動子30、40、50と同様に、Y方向を中心軸とする回転にとって外乱である、Z方向を中心軸とする回転及びY方向に沿った加速度を検出することから、Y方向を中心とする回転を、当該外乱の除去により、高精度に検出することが可能になる。さらに、前記外乱のキャンセルに加えて、コリオリ力を表す4つ全ての信号の加算により、コリオリ力を表す加算後の信号のレベルを図4に図示の振動子30、40、50でのコリオリ力を表す信号のレベルに比して大きくすることができ、これにより、後段の演算部での増幅処理等の負荷を軽減することが可能になる。
【0038】
[具体例4]
図6は、具体例4の振動子の構成を示す正面図である。具体例4の振動子70は、図6に示されるように、図1に図示した具体例1の振動子1が有する片持ち梁4a、4b、4c、4dのうち片持ち梁4aのみを有し、他の構成については、具体例1の振動子1と同様である。
【0039】
具体例4の振動子70は、上記したように、一つの片持ち梁4aのみを有することから、駆動モード及び検出モードにおける音片2a、2bの振動は、具体例1の振動子1での前記両モードにおける音片2a、2bの振動に比して安定性が劣るけれども、具体例1の振動子1と同様に、節20、21、22、23が、音片2a、2bの振動が一対の梁3a、3bに伝播することを妨げ、また、支持部5を中心とする音片2a、2bの線対称な配置が、音片2a、2bの振動を支持部5の位置で相殺させることから、音片2a、2bの振動の支持部5からの漏れを、節20、21、22、23の構成又は音片2a、2bの線対称な位置関係を有しない従来の振動子に比して低減することが可能になる。
【0040】
[具体例5]
図7は、具体例5の振動子の構成を示す正面図である。具体例5の振動子80は、図7(A)に示されるように、図4(A)に図示した具体例2の振動子30が有する片持ち梁4a、4b、4c、4dのうち片持ち梁4a、4cのみを有し、他の構成については、具体例2の振動子30と同様である。
【0041】
具体例5の他の振動子90は、図7(B)に示されるように、図4(B)に図示した具体例2の振動子40が有する片持ち梁4a、4b、4c、4dのうち片持ち梁4a、4dのみを有し、
他の構成については、具体例2の振動子40と同様である。
【0042】
具体例5の更に他の振動子100は、図7(C)に示されるように、図4(C)に図示した具体例2の振動子50が有する片持ち梁4a、4b、4c、4dのうち片持ち梁4a、4bのみを有し、他の構成については、具体例2の振動子50と同様である。
【0043】
具体例5の振動子80、90、100は、上記したように、2つの片持ち梁を有することから、駆動モード及び検出モードにおける音片2a、2bの振動は、具体例2の振動子30、40、50での前記両モードにおける音片2a、2bの振動に比べて安定性に劣る。しかし、具体例2の振動子30、40、50と同様に、節20、21、22、23が、音片2a、2bの振動が一対の梁3a、3bに伝播することを妨げ、また、支持部5を中心とする音片2a、2bの線対称な配置が、音片2a、2bの振動を支持部5の位置で相殺させることから、音片2a、2bの振動が支持部5から漏れることを、節20、21、22、23の構成又は音片2a、2bの線対称な位置関係を有しない従来の振動子に比べて低減することができ、加えて、2つの検出部を有することから、本来的に検出すべきY方向を中心軸とする回転にとっての外乱を除去し、これにより、検出の精度を向上させることができる。
【0044】
[応用機器]
上記した具体例の振動子を用いた応用機器として、その姿勢の変化を検出する必要がある携帯電話、デジタルカメラ、ビデオカメラ及びナビゲーションシステムのような電子機器が挙げられる。当該電子機器では、当該電子機器に設けられた上記の具体例の振動子が、当該電子機器の姿勢の変化を振動子の姿勢の変化として検出することにより、上述した効果を享受することができる。
【0045】
【発明の効果】
本発明に係る振動子によれば、支持部が接続された一対の梁が、一対の音片の振動の伝播が阻まれる節同士間に設けられ、検出部が、一端が一方の音片上の節に接続され他端が当該節を起点として他方の音片上の節から遠ざかる方向に延びる仮想直線上にある梁に設けられる構成を有することから、前記一対の音片の振動が前記支持部に伝播することを、当該構成を有しない従来の振動子に比して低減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】具体例1の振動子の構成を示す図。
【図2】具体例1の振動子の駆動モードを示す図。
【図3】具体例1の振動子の検出モードを示す図。
【図4】具体例2の振動子の構成を示す図。
【図5】具体例3の振動子の構成を示す図。
【図6】具体例4の振動子の構成を示す図。
【図7】具体例5の振動子の構成を示す図。
【符号の説明】
1 振動子
2a、2b 音片
3a、3b 一対の梁
4a、4b、4c、4d 梁
5 支持部
6、7 駆動部
8 検出部
20、21、22、23 節
24、25 接続点
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vibrator such as a vibratory gyroscope and an electronic apparatus including the vibrator.
[0002]
[Prior art]
In the conventional vibrator described in Patent Document 1 below, in order to detect a change in the posture of the vibrator, the sound piece generates vibration (drive vibration) for generating a Coriolis force corresponding to the change, and Vibration (detection vibration) excited by the generated Coriolis force is performed. The vibrator reduces a shift in frequency of both vibrations due to stress on the circuit board caused by leakage of the both vibrations of the sound piece to the circuit board on which the vibrator is placed. Therefore, it has a suspension system that supports the sound piece in a floating state or a suspended state.
[0003]
[Patent Document 1]
US Pat. No. 5,396,144
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional vibrator has a problem that even if it has the suspension mechanism, leakage of vibration of the sound piece to the circuit board cannot be sufficiently avoided.
[0005]
In addition to the above problem, a detection unit provided on the beam supporting the sound piece for detecting a change in the shape of the beam based on the Coriolis force is configured to detect both vibrations of the sound piece on the beam. There has also been a problem that a change in the shape of the beam due to leakage is mistaken as a change in the shape of the beam based on the Coriolis force.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the first vibrators according to the present invention are mutually extending along a first direction (Y direction) which is a central axis of rotation constituting a change in the posture of the vibrator. A pair of parallel rod-shaped sound pieces that vibrate to generate a Coriolis force corresponding to the rotation, parallel to a virtual plane (XY plane) including the pair of sound pieces, and A pair of parallel rod-shaped beams extending in a second direction (X direction) perpendicular to the first direction, each end of which is a first node in one of the pair of sound pieces And the second node, the first node and the second node preventing propagation of the vibration of one of the pair of sound pieces to the pair of beams connected to the first node and the second node. The other end of each of the pair of sound pieces, the first node and the second node A third node and a fourth node corresponding to, which prevent propagation of the vibration of the other of the pair of sound pieces to the pair of beams connected to the third node and the fourth node. A pair of beams connected to the third node and the fourth node, and a rod-shaped first cantilever beam extending in the second direction (X direction), one end of which is the first node A first cantilever beam connected to a node, the other end of the first cantilever beam being located on an imaginary straight line starting from the first node and extending away from the third node; and the first cantilever beam A first detection unit provided for detecting a change in shape of the first cantilever beam caused by the Coriolis force; and a support unit connected to the pair of beams. And a support portion that supports the pair of beams.
[0007]
The vibrator according to the present invention is a rod-shaped second cantilever extending in the second direction (X direction), one end of which is connected to the second node, and the other end of the second node. The second cantilever positioned on a virtual straight line extending in a direction away from the fourth node from the starting point, and a second detector provided on the second cantilever, Rotation about a third direction (Z direction) perpendicular to the virtual plane (XY plane) as a central axis, and acceleration along the first direction (Y direction) in cooperation with the first detection unit It is desirable to further include the second detection unit to be removed.
[0008]
The vibrator according to the present invention is a rod-shaped second cantilever extending in the second direction (X direction), one end connected to the third node, and the other end connected to the third node. A second cantilever beam positioned on a virtual straight line extending in a direction away from the first node from a starting point, and a second detection unit provided on the second cantilever beam, It is desirable to further include the second detection unit that removes rotation around the third direction (Z direction) perpendicular to the virtual plane (XY plane) in cooperation with the first detection unit. .
[0009]
The vibrator according to the present invention is a rod-shaped second cantilever extending in the second direction (X direction), one end of which is connected to the fourth node and the other end is the fourth node. A second cantilever beam located on a virtual straight line extending in a direction away from the second node starting from the second node, and a second detection unit provided on the second cantilever beam, It is desirable to further include the second detection unit that removes the acceleration along the first direction (Y direction) in cooperation with the first detection unit.
[0010]
The vibrator according to the present invention is a rod-shaped second cantilever extending in the second direction (X direction), one end of which is connected to the second node, and the other end of the second node. The second cantilever beam located on a virtual straight line extending in a direction away from the fourth node from the starting point, and a rod-shaped third cantilever extending in the second direction (X direction) The third cantilever which is a beam and has one end connected to the third node and the other end positioned on an imaginary straight line extending from the third node in a direction away from the first node When,
A rod-like fourth cantilever extending in the second direction (X direction), one end connected to the fourth node and the other end starting from the fourth node. It is desirable to further include the fourth cantilever beam positioned on an imaginary straight line extending in a direction away from the first straight beam.
[0011]
The vibrator according to the present invention is a second detection unit provided in the second cantilever and has a third direction (Z direction) perpendicular to the virtual plane (XY plane) as a central axis. It is desirable to further include a second detection unit that removes rotation and acceleration along the first direction (Y direction) in cooperation with the first detection unit.
[0012]
The vibrator according to the present invention is a second detection unit provided in the third cantilever and has a third direction (Z direction) perpendicular to the virtual plane (XY plane) as a central axis. It is desirable to further include the second detection unit that removes rotation in cooperation with the first detection unit.
[0013]
The vibrator according to the present invention is a second detection unit provided in the fourth cantilever, and cooperates with the first detection unit in acceleration along the first direction (Y direction). It is desirable to further include the second detection unit to be removed.
[0014]
The vibrator according to the present invention is a second detection unit provided in the second cantilever and has a third direction (Z direction) perpendicular to the virtual plane (XY plane) as a central axis. The second detection unit that removes rotation and acceleration along the first direction (Y direction) in cooperation with the first detection unit; and a second detection unit provided on the third cantilever 3rd detection part which is the 3rd detection part, and removes rotation centering on the 3rd direction (Z direction) perpendicular to the virtual plane (XY plane) in cooperation with the 1st detection part And a fourth detection unit provided on the fourth cantilever to remove acceleration along the first direction (Y direction) in cooperation with the first detection unit. It is desirable to further include four detection units.
[0015]
In the vibrator according to the aspect of the invention, the first, second, third, and fourth detection units may be in the vicinity of a node corresponding to each detection unit among the first, second, third, and fourth nodes. It is desirable to be provided.
[0016]
In the vibrator according to the aspect of the invention, it is preferable that the support portion is provided on an imaginary straight line that connects approximately the centers of the pair of beams.
[0017]
An electronic apparatus according to the present invention includes the above-described vibrator.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Specific examples of the vibrator according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[Specific Example 1]
As is known in the art, the vibrator of specific example 1 should detect changes in the posture of the vibrator (for example, the amount of rotation, the speed and the acceleration that constitute the change in the posture of the vibrator, and their directions). , A drive mode for performing vibration for generating a Coriolis force corresponding to the change, and a detection mode for detecting the Coriolis force. Hereinafter, the detection mode will be described after describing the configuration and the drive mode of the vibrator of the specific example 1 in parallel.
[0019]
FIG. 1 is a front view showing the configuration of the vibrator of the first specific example. FIGS. 2A, 2B, and 2C show the vibrator of the first specific example in the drive mode. It is the perspective view, side view, and top view which show this. As shown in FIG. 1, the vibrator 1 of the first specific example includes two sound pieces 2 a and 2 b that detect a rotation around the Y direction shown in the figure, which constitutes a change in the posture of the vibrator 1. And a pair of beams 3a, 3b, four beams 4a, 4b, 4c, 4d, a support unit 5, drive units 6, 7, and a detection unit 8.
[0020]
The sound pieces 2a and 2b are a pair of rod-like members that extend along the Y direction and are parallel to each other, are homogeneous, and have a rectangular cross section. The sound pieces 2a and 2b perform flexural vibration so as to detect the rotation about the Y direction as the center axis. More specifically, for example, the sound piece 2a does not move the nodes 20 and 21 that are the connection points between the two beams 3a and 3b, that is, the vibration of the sound piece 2a is prevented from propagating to the beams 3a and 3b. As a fixed point to be performed, as shown in FIGS. 2A and 2B, the driving unit 6 including the driving elements 6a and 6b assists the virtual plane (XY plane) including the sound pieces 2a and 2b. It vibrates by repeating bending along the Z direction which is a vertical direction.
[0021]
The positions of the nodes 20 and 21 in the sound piece 2a are defined by the length of the sound piece 2a. The nodes 20 and 21 are defined, for example, at a position of 20 to 30% of the length of the sound piece 2a starting from the end of the sound piece 2a, and preferably at a position of 22 to 23%.
[0022]
The sound piece 2b performs bending vibration similar to that of the sound piece 2a symmetrically with the sound piece 2a with the assistance of the drive unit 7 including the drive elements 7a and 7b and with the nodes 22 and 23 as fixed points. That is, as shown in FIGS. 2 (A), 2 (B), and 2 (C), when viewed from the side of the vibrator 1, for example, the sound piece 2a is reversed in the Z direction. When the sound piece 2b is deformed, the sound piece 2b is deformed into a "<" shape in the Z direction symmetrical to the shape of the sound piece 2a. Further, when the sound piece 2a is deformed in a “<” shape in the Z direction, the sound piece 2 b is deformed in a “<” shape in the Z direction opposite to the shape of the sound piece 2 a.
[0023]
Returning to FIG. 1, the pair of beams 3a and 3b are parallel to each other in a direction parallel to the virtual plane (XY plane) including the sound pieces 2a and 2b and perpendicular to the Y direction, that is, extending in the X direction. A pair of rod-shaped members having a rectangular cross section, and the length (thickness) in the Z-axis direction is the same as the length (thickness) in the Z-axis direction of the sound pieces 2a and 2b. More specifically, one end 3a of the pair of beams constitutes a node 20 which is a fixed point by connecting one end to the sound piece 2a, and a fixed point by connecting the other end to the sound piece 2b. And a node 22 corresponding to the node 20 is formed. Similarly, the other 3b of the pair of beams constitutes a node 21 which is a fixed point when one end is connected to the sound piece 2a, and a fixed point by connecting the other end to the sound piece 2b. A node 23 corresponding to the existing node 21 is formed.
[0024]
The beams 4a, 4b, 4c, and 4d are cantilever beams. For example, the beam 4a has one end connected to the node 20 of the sound piece 2a and the other end connected to the node 22 from the node 20 of the sound piece 2a. It is located on a virtual straight line extending in a direction away from the center. The other beams 4b, 4c, and 4d also have the same relationship as the relationship between the beam 4a and the node 20 with respect to the nodes 21, 22, and 23 of the sound pieces 2a and 2b.
[0025]
The support part 5 includes a support member 5a and a disk member 5b. The support member 5a extends in the Y-axis direction, has a rectangular cross section, and the length (thickness) in the Z-axis direction is the length (thickness) in the Z-axis direction of the sound pieces 2a and 2b and the beams 3a and 3b. ). The disk member 5b is provided substantially at the center of the support member 5a, and the length (thickness) in the Z-axis direction is the same as the length (thickness) in the Z-axis direction of the support member 5a. More specifically, one end of the support member 5a is connected to the approximate center of the beam 3a, thereby forming the connection point 24, and the other end is connected to the approximate center of the beam 3b, whereby the connection point 25. In this way, by adopting a structure in which the sound pieces 2 a and 2 b are positioned symmetrically with respect to the center of the support portion 5, it is possible to reduce the vibration of the sound pieces 2 a and 2 b from propagating to the support portion 5. The disc member 5b has a disc shape whose diameter is longer than the length (width) of the support member 5a in the X-axis direction, and in order to place the vibrator 1 on a circuit board (not shown), for example, In order to fix the vibrator 1 to the circuit board with a conventionally known adhesive, it has an area necessary for fixing by the bonding.
[0026]
The detection unit 8 includes a conventionally known piezo element (not shown) that generates an electric signal indicating the magnitude of the deformation or displacement according to the deformation or displacement generated in the beam 4a based on the Coriolis force described later. 8a and 8b. More specifically, the detection electrode 8a is attached in the vicinity of the node 20 on the XZ plane (upper surface) of the beam 4a, and the detection electrode 8b is a beam 4a that has a relation between the attachment surface of the detection electrode 8a and the front and back. Is attached in the vicinity of the node 20 on the XZ plane (bottom surface) of the XZ plane, whereby the detection electrodes 8a and 8b are located symmetrically with respect to the beam 4a.
[0027]
Next, the detection mode of the vibrator 1 of the specific example 1 will be described.
FIGS. 3A and 3B are a perspective view and a front view showing the vibrator of the first specific example in the detection mode. In the driving mode in which the sound pieces 2a and 2b vibrate in the Z direction as described above, the vibrator 1 of the specific example 1 is centered on the Y axis, which is one of changes in the posture of the vibrator 1. When the rotation occurs, as shown in FIG. 3A, the Coriolis force F indicated by the solid arrow and the Coriolis force F indicated by the dotted arrow are alternately applied to the sound pieces 2a and 2b along the X direction. The sound pieces 2a and 2b are bent and vibrated along the X direction by the Coriolis force F.
[0028]
As shown in FIGS. 3A and 3B, the bending vibration along the X direction changes the shape of the beams 4a, 4b, 4c, and 4d. In particular, the beams 4a, 4b, A large change in shape occurs in the vicinity of the nodes 20, 21, 22, and 23 on 4c and 4d as compared with other positions. The detection unit 8 provided in the vicinity of the node 20 in the beam 4a generates an electric signal indicating a change in the shape of the beam 4a by a piezoelectric element, and outputs the electric signal to a calculation unit (not shown). When the arithmetic unit receives the electric signal from the detection unit 8, the arithmetic unit processes the electric signal according to a conventionally known method to calculate the rotation, that is, the change in the posture of the vibrator 1.
[0029]
As described above, according to the vibrator 1 of the first specific example, the nodes 20, 21, 22, and 23 are vibrated in the Z direction in the driving mode of the sound pieces 2a and 2b and in the X direction in the detection mode. The vibration of the sound pieces 2a and 2b is applied to the support portion 5 because it has a function of preventing the vibrations of the sound pieces 2a and 2b from propagating to the pair of beams 3a and 3b to which the support portion 5 is connected. Leakage can be reduced compared to a conventional vibrator that does not have a configuration such as nodes 20, 21, 22, and 23.
[0030]
Further, according to the vibrator 1 of the specific example 1 described above, the sound pieces 2a and 2b are symmetrical with respect to the support portion 5, more precisely, about a virtual straight line passing through the support portion 5 and parallel to the Y-axis direction. Since they are arranged symmetrically with respect to each other, the vibrations generated in the sound pieces 2a and 2b in mutually opposite phases are canceled by the support portion 5 located at an equal distance from the sound pieces 2a and 2b. That is, since the vibration of the sound piece 2 a leaks to the support portion 5 and the vibration of the sound piece 2 b leaks to the support portion 5, the vibration of the sound pieces 2 a and 2 b leaks to the support portion 5. The relationship between the sound pieces 2a and 2b and the support portion 5 can be reduced as compared with a conventional vibrator that does not have a line-symmetric relationship as described above.
[0031]
Further, according to the vibrator 1 of the specific example 1 described above, the change in the shape (deflection angle) of the beam 4a depending on the vibration of the sound pieces 2a and 2b caused by the Coriolis force F is detected in other places. Since it is provided in the vicinity of the node 20, which is remarkable compared to the change in the shape of the above, the Coriolis force, that is, the change in the posture of the vibrator 1 will be detected in other places. It becomes possible to detect with higher accuracy compared to.
[0032]
[Specific Example 2]
4A, FIG. 4B, and FIG. 4C are front views showing the configuration of the vibrator of the second specific example. As shown in FIG. 4A, the vibrator 30 of the specific example 2 includes a detection unit 9 including detection electrodes 9a and 9b in addition to the detection unit 8 of the vibrator 1 of the specific example 1. The detection unit 9 is provided in the vicinity of the node 22 on the beam 4c described above. In other words, the detection electrodes 9a and 9b are about a virtual straight line extending in the Y direction through the center of the support unit 5 in the beam 4c. The detection electrodes 8a and 8b are arranged in line-symmetric positions. As shown in FIG. 4A, the detection unit 8 provided in the vicinity of the node 20 in the beam 4a and the detection unit 9 provided in the vicinity of the node 22 in the beam 4c have the Y direction as the central axis. Rotation about the Z direction, which is a direction perpendicular to the virtual plane (XY plane), which is a disturbance to the rotation, is removed by a conventionally known method in cooperation with each other.
[0033]
Here, as a conventionally known removal method, for example, the detection units 8 and 9 output a signal having the same polarity with respect to the Coriolis force, and on the other hand, a signal having a different polarity with respect to the disturbance is output. A method of detecting the Coriolis force by adding between the former signals and canceling the disturbance by adding also between the latter signals can be used. In place of the above method, the detection units 8 and 9 output signals having different polarities with respect to the Coriolis force, and on the other hand, signals with the same polarity regarding disturbances, and the calculation unit performs subtraction between the former signals. In addition to detecting the Coriolis force by applying, a method of canceling the disturbance by subtracting the latter signal can be used.
[0034]
As shown in FIG. 4B, the other transducer 40 of the specific example 2 includes a detection unit 10 including detection electrodes 10a and 10b in addition to the detection unit 8 of the transducer 1 of the specific example 1. The detection unit 10 is provided in the vicinity of the node 23 on the beam 4d. In other words, the detection electrodes 10a and 10b are positioned symmetrically with the detection electrodes 8a and 8b at the center of the support unit 5 in the beam 4d. Is provided. As shown in FIG. 4B, the detection unit 8 provided in the vicinity of the node 20 in the beam 4a and the detection unit 10 provided in the vicinity of the node 23 in the beam 4d have the Y direction as the central axis. The acceleration along the Y direction, which is a disturbance for rotation, is removed by the above-described conventionally known method in cooperation with each other.
[0035]
Still another vibrator 50 of the specific example 2 includes a detection unit 11 including detection electrodes 11a and 11b in addition to the detection unit 8 of the vibrator 1 of the specific example 1, as illustrated in FIG. . The detection unit 11 is provided in the vicinity of the node 21 on the beam 4b. In other words, the detection electrodes 11a and 11b are detection electrodes for a virtual straight line extending in the X direction through the center of the support unit 5 in the beam 4b. It is provided at a position symmetrical with 8a and 8b. As shown in FIG. 4C, the detection unit 8 provided in the vicinity of the node 20 in the beam 4a and the detection unit 11 provided in the vicinity of the node 21 in the beam 4b have the Y direction as the central axis. Rotation around the Z direction detectable by the vibrator 30 shown in FIG. 4A, which is a disturbance for rotation, and along the Y direction detectable by the vibrator 40 shown in FIG. 4B. The acceleration is removed by the above-mentioned conventionally known method in cooperation with each other.
[0036]
As described above, according to the vibrators 30, 40, and 50 of the second specific example, one of the detection unit 8 and the added detection units 9, 10, and 11 is inherently detected in cooperation with each other. It is a disturbance for rotation with the power Y direction as the central axis, and the rotation with the Z direction as the central axis or the acceleration along the Y direction, or the rotation and the acceleration are removed, so the Y direction is the central axis. The rotation can be detected with higher accuracy than the vibrator 1 of the first specific example.
[0037]
[Specific Example 3]
FIG. 5 is a front view illustrating the configuration of the vibrator according to the third specific example. As shown in FIG. 5, the vibrator 60 of the specific example 3 is added to the nodes 22, 23, and 21 of the beams 4 c, 4 d, and 4 b as shown in FIG. 4 in addition to the detection unit 8 of the specific example 1. All three detection units 9, 10, 11 are included. As a result, like the vibrators 30, 40, and 50 of the second specific example, the rotation about the Z direction as the central axis and the acceleration along the Y direction, which are disturbances for the rotation about the Y direction as the central axis, are detected. Therefore, the rotation around the Y direction can be detected with high accuracy by removing the disturbance. Further, in addition to the cancellation of the disturbance, by adding all four signals representing the Coriolis force, the level of the signal after the addition representing the Coriolis force is changed to the Coriolis force in the vibrators 30, 40 and 50 shown in FIG. As a result, it is possible to reduce the load of amplification processing and the like in the subsequent calculation unit.
[0038]
[Specific Example 4]
FIG. 6 is a front view illustrating the configuration of the vibrator according to the fourth specific example. As shown in FIG. 6, the vibrator 70 of the specific example 4 has only the cantilever 4a among the cantilever beams 4a, 4b, 4c, and 4d of the vibrator 1 of the specific example 1 shown in FIG. However, other configurations are the same as those of the vibrator 1 of the first specific example.
[0039]
Since the vibrator 70 of the specific example 4 has only one cantilever 4a as described above, the vibration of the sound pieces 2a and 2b in the drive mode and the detection mode is the same as that of the vibrator 1 of the specific example 1. Although the stability is inferior to the vibration of the sound pieces 2a and 2b in both modes, the nodes 20, 21, 22, and 23 have the vibrations of the sound pieces 2a and 2b as in the vibrator 1 of the first specific example. Propagation to the pair of beams 3a and 3b is prevented, and the symmetrical arrangement of the sound pieces 2a and 2b around the support portion 5 cancels the vibration of the sound pieces 2a and 2b at the position of the support portion 5. Therefore, the leakage of the vibration of the sound pieces 2a, 2b from the support portion 5 is compared with the conventional vibrator having the configuration of the nodes 20, 21, 22, 23 or the line symmetry of the sound pieces 2a, 2b. And can be reduced.
[0040]
[Specific Example 5]
FIG. 7 is a front view illustrating the configuration of the vibrator of the fifth specific example. As shown in FIG. 7A, the vibrator 80 of the fifth specific example is one of the cantilevers 4a, 4b, 4c, and 4d included in the vibrator 30 of the second specific example illustrated in FIG. Only the cantilevers 4a and 4c are provided, and the other configurations are the same as those of the vibrator 30 of the specific example 2.
[0041]
As shown in FIG. 7B, the other vibrator 90 of the specific example 5 includes the cantilever beams 4a, 4b, 4c, and 4d of the vibrator 40 of the specific example 2 illustrated in FIG. Of which only cantilevers 4a and 4d
Other configurations are the same as those of the vibrator 40 of the second specific example.
[0042]
As shown in FIG. 7C, still another vibrator 100 according to the fifth specific example includes cantilevers 4a, 4b, 4c, and 4d included in the vibrator 50 according to the second specific example illustrated in FIG. Of these, only the cantilever beams 4a and 4b are provided, and the other configurations are the same as those of the vibrator 50 of the specific example 2.
[0043]
Since the vibrators 80, 90, 100 of the specific example 5 have two cantilever beams as described above, the vibration of the sound pieces 2a, 2b in the drive mode and the detection mode is the vibrator 30 of the specific example 2. , 40 and 50, the stability is inferior to the vibration of the sound pieces 2a and 2b in both modes. However, like the vibrators 30, 40, and 50 of the specific example 2, the nodes 20, 21, 22, and 23 prevent the vibration of the sound pieces 2a and 2b from propagating to the pair of beams 3a and 3b. Since the line-symmetric arrangement of the sound pieces 2 a and 2 b around the support portion 5 cancels the vibration of the sound pieces 2 a and 2 b at the position of the support portion 5, the vibration of the sound pieces 2 a and 2 b is transmitted from the support portion 5. Leakage can be reduced as compared with a conventional vibrator that does not have the configuration of the nodes 20, 21, 22, 23 or the line pieces symmetrically of the sound pieces 2 a, 2 b, and in addition, the two detection units Therefore, disturbance for rotation with the Y axis as the central axis to be detected can be removed, and thereby the detection accuracy can be improved.
[0044]
[Applied equipment]
Application devices using the vibrators of the specific examples described above include electronic devices such as mobile phones, digital cameras, video cameras, and navigation systems that need to detect changes in posture. In the electronic device, the vibrator of the specific example provided in the electronic device can enjoy the above-described effect by detecting a change in the posture of the electronic device as a change in the posture of the vibrator. .
[0045]
【The invention's effect】
According to the vibrator according to the present invention, the pair of beams to which the support unit is connected are provided between the nodes that prevent the propagation of vibration of the pair of sound pieces, and the detection unit has one end on one sound piece. Since the other end is provided on a beam on a virtual straight line extending in a direction away from the node on the other sound piece with the other end as a starting point, the vibration of the pair of sound pieces is applied to the support portion. Propagation can be reduced as compared with a conventional vibrator that does not have the configuration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a vibrator according to a specific example 1;
FIG. 2 is a diagram illustrating a driving mode of a vibrator according to a specific example 1;
FIG. 3 is a diagram showing a detection mode of a vibrator of specific example 1;
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a vibrator according to a specific example 2;
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a vibrator according to a specific example 3;
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a vibrator of a specific example 4;
7 is a diagram showing the configuration of a vibrator of Example 5. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vibrator 2a, 2b Sound piece 3a, 3b A pair of beam 4a, 4b, 4c, 4d Beam 5 Support part 6, 7 Drive part 8 Detection part 20, 21, 22, 23 Node 24, 25 Connection point

Claims (12)

振動子の姿勢の変化を構成する回転の中心軸となる第1の方向に沿って延在する相互に平行な棒状の一対の音片であって前記回転に対応するコリオリ力を発生させるための振動を行なう前記一対の音片と、
前記一対の音片を含む仮想平面に平行でかつ前記第1の方向に垂直である第2の方向に延在する相互に平行な棒状の一対の梁であって、それぞれの一端が前記一対の音片の一方における第1の節及び第2の節であって当該第1の節及び第2の節に接続された前記一対の梁への前記一対の音片の一方の前記振動の伝播を阻む前記第1の節及び第2の節に接続され、それぞれの他端が前記一対の音片の他方における、前記第1の節及び前記第2の節に対応する第3の節及び第4の節であって当該第3の節及び第4の節に接続された前記一対の梁への前記一対の音片の他方の前記振動の伝播を阻む前記第3の節及び前記第4の節に接続された前記一対の梁と、
前記第2の方向に延在する棒状の第1の片持ち梁であって一端が前記第1の節に接続され他端が前記第1の節を起点として前記第3の節から遠ざかる方向に延在する仮想直線上に位置する前記第1の片持ち梁と、
前記第1の片持ち梁に設けられた第1の検出部であって前記コリオリ力による前記第1の片持ち梁の形状の変化を検出する前記第1の検出部と、
前記一対の梁に接続された支持部であって当該一対の梁を支持する支持部とを含むことを特徴とする振動子。
A pair of mutually parallel rod-like sound pieces extending along a first direction that constitutes a central axis of rotation that constitutes a change in the posture of the vibrator for generating a Coriolis force corresponding to the rotation A pair of sound pieces that vibrate;
A pair of mutually parallel rod-shaped beams extending in a second direction parallel to a virtual plane including the pair of sound pieces and perpendicular to the first direction, each end of the pair of beams Propagation of the vibration of one of the pair of sound pieces to the pair of beams connected to the first and second nodes of the first and second nodes of one of the sound pieces. The third node and the fourth node corresponding to the first node and the second node in the other of the pair of sound pieces, respectively connected to the first node and the second node to be blocked. The third node and the fourth node that prevent propagation of the other vibration of the pair of sound pieces to the pair of beams connected to the third node and the fourth node. A pair of beams connected to
A rod-shaped first cantilever extending in the second direction, one end of which is connected to the first node, and the other end is moved away from the third node starting from the first node. The first cantilever beam located on an extending virtual straight line;
A first detection unit provided on the first cantilever for detecting a change in shape of the first cantilever due to the Coriolis force;
A vibrator comprising: a support portion connected to the pair of beams and supporting the pair of beams.
前記第2の方向に延在する棒状の第2の片持ち梁であって一端が前記第2の節に接続され他端が前記第2の節を起点として前記第4の節から遠ざかる方向に延在する仮想直線上に位置する前記第2の片持ち梁と、
前記第2の片持ち梁に設けられた第2の検出部であって前記仮想平面に垂直な第3の方向を中心軸とする回転、及び前記第1の方向に沿った加速度を前記第1の検出部と協働して除去する前記第2の検出部とを更に含むことを特徴とする請求項1記載の振動子。
A rod-shaped second cantilever extending in the second direction, one end of which is connected to the second node, and the other end is moved away from the fourth node starting from the second node. The second cantilever beam located on an extending virtual straight line;
The second detection unit provided in the second cantilever beam, the rotation about a third direction perpendicular to the virtual plane as a central axis, and the acceleration along the first direction The vibrator according to claim 1, further comprising the second detection unit that is removed in cooperation with the detection unit.
前記第2の方向に延在する棒状の第2の片持ち梁であって一端が前記第3の節に接続され他端が前記第3の節を起点として前記第1の節から遠ざかる方向に延在する仮想直線上に位置する前記第2の片持ち梁と、
前記第2の片持ち梁に設けられた第2の検出部であって前記仮想平面に垂直な第3の方向を中心軸とする回転を前記第1の検出部と協働して除去する前記第2の検出部とを更に含むことを特徴とする請求項1記載の振動子。
A rod-shaped second cantilever extending in the second direction, one end of which is connected to the third node and the other end is away from the first node starting from the third node. The second cantilever beam located on an extending virtual straight line;
The second detection unit provided on the second cantilever, the rotation having a third axis perpendicular to the virtual plane as a central axis is removed in cooperation with the first detection unit The vibrator according to claim 1, further comprising a second detection unit.
前記第2の方向に延在する棒状の第2の片持ち梁であって一端が前記第4の節に接続され他端が前記第4の節を起点として前記第2の節から遠ざかる方向に延在する仮想直線上に位置する前記第2の片持ち梁と、
前記第2の片持ち梁に設けられた第2の検出部であって前記第1の方向に沿った加速度を前記第1の検出部と協働して除去する前記第2の検出部とを更に含むことを特徴とする請求項1記載の振動子。
A rod-shaped second cantilever extending in the second direction, one end of which is connected to the fourth node and the other end is away from the second node starting from the fourth node. The second cantilever beam located on an extending virtual straight line;
A second detection unit provided on the second cantilever, wherein the second detection unit removes acceleration along the first direction in cooperation with the first detection unit; The vibrator according to claim 1, further comprising:
前記第2の方向に延在する棒状の第2の片持ち梁であって一端が前記第2の節に接続され他端が前記第2の節を起点として前記第4の節から遠ざかる方向に延在する仮想直線上に位置する前記第2の片持ち梁と、
前記第2の方向に延在する棒状の第3の片持ち梁であって一端が前記第3の節に接続され他端が前記第3の節を起点として前記第1の節から遠ざかる方向に延在する仮想直線上に位置する前記第3の片持ち梁と、
前記第2の方向に延在する棒状の第4の片持ち梁であって一端が前記第4の節に接続され他端が前記第4の節を起点として前記第2の節から遠ざかる方向に延在する仮想直線上に位置する前記第4の片持ち梁とを更に含むことを特徴とする請求項1記載の振動子。
A rod-shaped second cantilever extending in the second direction, one end of which is connected to the second node, and the other end is moved away from the fourth node starting from the second node. The second cantilever beam located on an extending virtual straight line;
A rod-shaped third cantilever extending in the second direction, one end of which is connected to the third node and the other end is away from the first node starting from the third node. The third cantilever beam located on an extending virtual straight line;
A rod-shaped fourth cantilever extending in the second direction, one end of which is connected to the fourth node and the other end is away from the second node starting from the fourth node. The vibrator according to claim 1, further comprising: the fourth cantilever beam positioned on an extending virtual straight line.
前記第2の片持ち梁に設けられた第2の検出部であって前記仮想平面に垂直な第3の方向を中心軸とする回転、及び前記第1の方向に沿った加速度を前記第1の検出部と協働して除去する前記第2の検出部とを更に含むことを特徴とする請求項5記載の振動子。A second detection unit provided on the second cantilever beam, the rotation about a third direction perpendicular to the virtual plane as a central axis, and an acceleration along the first direction The vibrator according to claim 5, further comprising the second detection unit that is removed in cooperation with the detection unit. 前記第3の片持ち梁に設けられた第2の検出部であって前記仮想平面に垂直な第3の方向を中心軸とする回転を前記第1の検出部と協働して除去する前記第2の検出部とを更に含むことを特徴とする請求項5記載の振動子。A second detection unit provided on the third cantilever, wherein the rotation is performed in cooperation with the first detection unit, the rotation being centered in a third direction perpendicular to the virtual plane; The vibrator according to claim 5, further comprising a second detection unit. 前記第4の片持ち梁に設けられた第2の検出部であって前記第1の方向に沿った加速度を前記第1の検出部と協働して除去する前記第2の検出部とを更に含むことを特徴とする請求項5記載の振動子。A second detection unit provided on the fourth cantilever, wherein the second detection unit removes acceleration along the first direction in cooperation with the first detection unit; The vibrator according to claim 5, further comprising: 前記第2の片持ち梁に設けられた第2の検出部であって前記仮想平面に垂直な第3の方向を中心軸とする回転、及び前記第1の方向に沿った加速度を前記第1の検出部と協働して除去する前記第2の検出部と、
前記第3の片持ち梁に設けられた第3の検出部であって前記仮想平面に垂直な第3の方向を中心軸とする回転を前記第1の検出部と協働して除去する前記第3の検出部と
前記第4の片持ち梁に設けられた第4の検出部であって前記第1の方向に沿った加速度を前記第1の検出部と協働して除去する前記第4の検出部とを更に含むことを特徴とする請求項5記載の振動子。
The second detection unit provided in the second cantilever beam, the rotation about a third direction perpendicular to the virtual plane as a central axis, and the acceleration along the first direction The second detection unit to be removed in cooperation with the detection unit;
A third detection unit provided on the third cantilever, the rotation having a third axis perpendicular to the virtual plane as a central axis is removed in cooperation with the first detection unit; A fourth detection unit provided on a third detection unit and the fourth cantilever, wherein the acceleration along the first direction is removed in cooperation with the first detection unit. The vibrator according to claim 5, further comprising: 4 detection units.
前記第1、第2、第3及び第4の検出部は、前記第1、第2、第3及び第4の節のうち各検出部が対応する節の近傍に設けられていることを特徴とする請求項1乃至請求項9記載の振動子。The first, second, third, and fourth detection units are provided in the vicinity of a node corresponding to each detection unit among the first, second, third, and fourth nodes. The vibrator according to any one of claims 1 to 9. 前記支持部は、前記一対の梁のそれぞれの略中心を結ぶ仮想直線上に設けられていることを特徴とする請求項1記載の振動子。The vibrator according to claim 1, wherein the support portion is provided on an imaginary straight line connecting substantially the centers of the pair of beams. 請求項1乃至請求項11記載の振動子を含むことを特徴とする電子機器。An electronic device comprising the vibrator according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8659811B2 (en) 2007-01-10 2014-02-25 Seiko Epson Corporation Actuator, optical scanner and image forming device

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