JP2007057288A - 圧電ジャイロセンサモジュール及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 一つの圧電ジャイロセンサモジュールで２軸または３軸方向の回転角速度の測定が可能な圧電ジャイロセンサモジュールを提供する。
【解決手段】 圧電ジャイロセンサモジュール１００は、回転角速度を検出する振動片１０を内蔵する少なくとも２個または３個の圧電ジャイロセンサ１，２及び３と、圧電ジャイロセンサ１，２，３の姿勢を規定する直方体からなる機枠４０と、圧電ジャイロセンサ１，２、及び３の全てと外部回路との接続を行う回路基板５０、フレキシブル基板６０、端子基板７０と、が備えられ、圧電ジャイロセンサ１，２，３のそれぞれの主面が、前記機枠４０の垂直な２面または３面それぞれに平行になるように配設されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、少なくとも２個または３個の圧電ジャイロセンサを備える圧電ジャイロセンサモジュール、及びこの圧電ジャイロセンサモジュールを搭載する電子機器に関する。

近年、デジタルカメラやビデオカメラ等の携帯型電子機器が普及してきており、これらの携帯型電子機器は、操作時における手振れを防止するためのいくつかの手振れ補正装置が提案されている。このような手振れ補正装置には、ジャイロセンサが用いられている。しかし、手振れは、一方向に限らず不特定の方向に発生するため、これら不特定方向の手振れを検出するためにジャイロセンサを複数搭載することが考えられている。

そこで、撮像時の手振れ補正機能を備えたカメラにおいて、撮像時の光軸に略平行な第１の外側面及び第２の外側面を備える筐体と、光軸に略垂直な第１の軸の周りの回転角速度を測定するための第１の角速度センサ、及び光軸に略垂直であって前記第１の軸と交差する第２の軸の周りの回転角速度を測定するための第２の角速度センサを備えており、第１の外側面上に第１の角速度センサが取付けられ、第２の外側面上に第２の角速度センサが取付けられているカメラが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、不特定方向の手振れを検出するために、振動子装置の姿勢の変化を表す信号を出力する振動子を有する二つの振動子ユニット（ジャイロセンサに相当）と、この二つの振動子ユニットを取付けるための取付基板とを有し、二つの振動子ユニットは取付基板に対して垂直であり、二つの振動子ユニットの一方及び他方は、この二つの振動子ユニット間の接続により、取付基板に対する一方の振動子ユニット、他方の振動子ユニットの姿勢をそれぞれ規定するように構成される振動子装置（ジャイロセンサモジュールに相当）が知られている（例えば、特許文献２参照）。

また、回路基板に直交した加速度センサと、回路基板の実装面に平行に設けられた加速度センサとからそれぞれリードを延在させ、二つの加速度センサをモールドパッケージして、回路基板に実装したセンサ装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。

さらに、所定面に沿って延びる平面状の振動体に枠部を設け、この枠部の内側に複数の振動子を形成し、各振動子に基部と駆動振動系と検出振動系とを設け、所定面に垂直な軸、平面方向の２軸の各軸のうち一つ以上の軸を中心とする回転角速度を測定するジャイロセンサというものも知られている（例えば、特許文献４参照）。

特開２００４−１５３５０３号公報（第４頁、図１） 特開２００５−１６９７７号公報（第５頁、図３） 特開平１０−２５３６５２号公報（第１６頁、図１３） 特開２０００−１８０１７８号公報（第５，６頁、図１）

このような特許文献１では、カメラの光軸に対して２方向の軸の回転角速度を測定する第１の角速度センサ、第２の角速度センサを備えている。従って、異なる２軸の回転角速度を測定することができるが、二つの角速度センサを離間した位置に配置するため、正確な軸の位置、相対的な角度を規定することが困難となり、各軸に対する回転角速度の精度を高めることができない。また、カメラ本体側の制御回路もその位置に対応しなければならず、制御回路も分散された形状となり、カメラ内部の設計に制約をもたらすことが考えられる。また、３軸の測定をするためには、第３の角速度センサを設けることで可能となるが、上述の課題が、増えた角速度センサ分だけ重畳されることとなる。

また、特許文献２では、振動子が収容される二つの振動子ユニットが協働して、回路基板に垂直、それぞれがＬ字形状に直交するように配設するため、直方体の振動子ユニットの６面をそれぞれ平滑にしかも接合する面が正確な垂直に形成されていないと、振動子ユニットの姿勢を正確に規定することは困難である。

このような振動子ユニットは、振動子を封止するための蓋体や、駆動信号を入力する端子や検出信号を出力するための出力端子などを設けるため、特に振動子ユニットの側面部は平面となる面積が小さく、二つの振動子ユニットが協働して正確に姿勢を規定することは困難と予測される。

また、前述した特許文献３では、回路基板に対して垂直及び水平となるように加速度センサをモールドパッケージし、リードで回路基板に接続している。従って、モールドパッケージのための容積が大きくなり、垂直に配置される加速度センサに直交する３番目の加速度センサを配設した場合にはさらに容積が必要になり、小型化が困難である。

また、加速度センサの保持や回路基板との接続にボンディングワイヤ、リードが用いられ、さらにモールド工程が必要になるため、製造工程が長くなる他、モールド装置も必要になり、コストの低減に対しても不利となる。

また、前述した特許文献４では、所定面に沿って延びる平面状の振動体に枠部を設け、この枠部の内側に複数の振動子を形成して、各軸方向の回転角速度を測定する構造であるが、一平面上に各軸方向の回転角速度をそれぞれ最適に設計することは困難である。特に所定面に垂直方向の回転（つまり所定面に平行な軸）に対しては最適化は難しいとされている。また、同じ平面に複数の振動子を形成することから、ウエハから取り出せる振動体の数が減りコスト高になることが考えられる。さらに、このような振動体は、電極数も多く、これをパッケージすれば平面サイズが大型化するという課題がある。

さらに、特許文献２，３では、振動子装置（センサ装置）の外形形状が凹凸を有しており、これら装置の電子機器への組立て、取付け作業がやりにくいことが考えられ、特に、組立の自動化等においては、搬送装置が複雑になることが予測される。

本発明の目的は、前述した課題を解決することを要旨とし、一つのモジュールで２軸または３軸方向の回転角速度の測定を可能にしながら、小型の圧電ジャイロセンサモジュールと、この圧電ジャイロセンサモジュールを正確な位置、姿勢となるよう装着した電子機器を提供することである。

本発明の圧電ジャイロセンサモジュールは、回転角速度を検出する振動片を内蔵する少なくとも２個または３個の圧電ジャイロセンサと、前記圧電ジャイロセンサの姿勢を規定する直方体からなる機枠と、前記圧電ジャイロセンサと外部回路との接続を行う接続基板と、が備えられ、前記圧電ジャイロセンサのそれぞれの主面が、前記機枠の垂直な２面または３面それぞれに平行になるように配設されていることを特徴とする。
ここで、圧電ジャイロセンサの主面とは、例えば、最大面積を有する平面であり、この主面に垂直な軸を回転軸とし、この回転軸周りの角速度を測定することが可能である。

この発明によれば、圧電ジャイロセンサの主面を機枠のそれぞれ垂直に構成される２面または３面それぞれに平行になるように配設することで、直交する２軸または３軸の回転角速度を検出することが可能で、この圧電ジャイロセンサモジュールが搭載される被測定対象物の３軸方向の姿勢変化を一つの圧電ジャイロセンサモジュールで測定することができる。

また、圧電ジャイロセンサを直方体の機枠の面に沿って配設することにより、２個または３個の圧電ジャイロセンサの相互の配設が、それぞれ垂直になるように配設することができ、直交する２軸または３軸方向の回転角速度を正確に測定することができる。

さらに、複数の圧電ジャイロセンサと外部回路との接続を接続基板に集中配置することができるため、外部回路との接続（実装）が狭いスペースで、しかも一度の実装作業で行うことができ、スペースの有効活用と、製造工程の簡素化を可能にすることができる。

また、前記機枠が、該機枠を構成する６面のうちの１面が開口された開口部を有する箱状の直方体であり、前記圧電ジャイロセンサが、前記機枠の内側に収納されるとともに、前記圧電ジャイロセンサのそれぞれが前記機枠の垂直な２面または３面に平行に配設され、前記接続基板の外部回路との接続端子部が、前記開口部に配設されていることを特徴とする。

このようにすれば、圧電ジャイロセンサを機枠内に収容し、被測定対象物の外部回路と接続するための接続端子部のみを開口部に配設することから、圧電ジャイロセンサが機枠によって保護されるとともに、圧電ジャイロセンサモジュールは、シンプルな直方体となり、被測定対象物内に収容し易くなる。

また、前記圧電ジャイロセンサのうちの一つが、前記機枠の開口部に配設されていることが好ましい。
このようにすれば、他の圧電ジャイロセンサに対して、当該一つの圧電ジャイロセンサが、外部端子部と同じ領域に配設されるので、この圧電ジャイロセンサと接続端子部との接続距離（配線距離）を短くすることができ、構造を簡素化することができる。

また、本発明の構成では、前記圧電ジャイロセンサが３個備えられ、前記圧電ジャイロセンサのうちの一つが、他の二つの圧電ジャイロセンサの直交する主面のそれぞれに平行な方向から視認して、前記直交する主面によって形成される矩形状の平面領域に配設されていることが好ましい。
ここで、直交する主面によって形成される矩形状の平面領域に配設されている状態とは、直交する二つの主面をそれぞれに平行な方向から視認したときに、この主面を２辺として視認することができ、この２辺を矩形状の直交する２辺としてとらえたときに形成される矩形状を意味している。

従って、３個の圧電ジャイロセンサが、それぞれ他の二つの圧電ジャイロセンサの直交する面が形成する矩形状の領域に配設されるため、圧電ジャイロセンサが、直交する他の二つの圧電ジャイロセンサに形成される空間内に配設することになり、圧電ジャイロセンサを小型化することができる。

また、前記接続基板が、前記圧電ジャイロセンサのそれぞれが接続されるフレキシブル基板と、前記機枠の開口部に配設される圧電ジャイロセンサ保持する回路基板と、前記機枠の開口部を囲む面に垂直に固定される外部端子部を有する端子基板とが積層されて構成されていることが好ましい。

このようにすれば、少なくとも２個または３個の圧電ジャイロセンサそれぞれは直交して配設されるが、これらを曲げることが可能なフレキシブル基板１枚で接続することができ、開口部に配設される圧電ジャイロセンサは、端子基板で保持しているため、開口部にあっても他の圧電ジャイロセンサとの直交姿勢を保持することができる。

また、複数の圧電ジャイロセンサの多数の入出力端子を端子基板１枚に集約することができることから、被測定対象物の外部回路との接続を容易に行うことができる。

また、前記機枠の開口部に配設される以外の圧電ジャイロセンサの主面が、前記フレキシブル基板を介して、前記機枠の垂直な２面に貼着され、前記機枠の開口部に前記端子基板が固着されることによって、前記圧電ジャイロセンサと機枠とが一体化されることが好ましい。

このようにすれば、圧電ジャイロセンサの主面が、フレキシブル基板によって機枠の内面に貼着されるため、２個の圧電ジャイロセンサを直交配設することができ、また、他の一つの主面を前記機枠の開口部を囲む面に垂直に固定される前記外部端子部に固着されるので、各圧電ジャイロセンサの姿勢を正確に規定することができる。

また、本発明では、前記機枠の前記圧電ジャイロセンサが貼着される面と対向する面に、前記圧電ジャイロセンサを前記機枠の内面に貼着するための組立治具を挿入するための孔が開設されていることが好ましい。

圧電ジャイロセンサは、機枠の内面に貼着するため、狭い機枠内スペースでは貼着作業がしにくくなる。そこで、貼着される面と対向する面に孔を開設し、この孔に組立治具を挿入して、圧電ジャイロセンサの背面を押し圧することで、圧電ジャイロセンサを機枠内面に確実に貼着することができる。

また、前記端子基板の一部が、前記機枠の開口部の周縁から外側に突出され、前記端子基板と前記機枠の開口部端面とが固着されていることが望ましい。

このようにすれば、機枠の開口部端面に端子基板の平面部を固着できるので、端子基板の平面に対して機枠の開口部の周縁を囲む面が垂直となり、また、機枠の外周部でも固着することが可能となり、固着作業がし易くなり固着強度を高めることができる。
また、端子基板の突出した部分に、仮に螺子孔等を設けておけば、圧電ジャイロセンサモジュールを被測定対象物に螺子固定等の手段で容易に装着することができる。

また、前記機枠に、前記機枠の開口部から外側に突出する鍔部が設けられていることが望ましい。

このようにすれば、機枠に鍔部を設けるため、仮に、この鍔部に螺子孔等を設けておけば、圧電ジャイロセンサモジュールを被測定対象物に螺子固定等の手段でより確実に装着することができる。また、鍔部を設けることにより、機枠自身の構造的強度を高めることができるという効果もある。

また、前述の圧電ジャイロセンサモジュールの構造では、前記機枠と前記圧電ジャイロセンサとの間に生ずる空間に、緩衝部材がさらに備えられていることが望ましい。
ここで、緩衝部材としては、例えば、発泡性の膨縮性を有する樹脂等を採用でき、圧電ジャイロセンサ一つ一つに対応して設けてもよく、また、複数の圧電ジャイロセンサに対して一つの緩衝部材を設ける構造としても良い。

このように、緩衝部材を設けることにより、圧電ジャイロセンサ固定の補強ができる他、隣接する圧電ジャイロセンサの振動漏れによる干渉を低減することができるという効果がある。

また、本発明では、前記圧電ジャイロセンサモジュールの視認できる領域に、前記圧電ジャイロセンサの検出方向を示す姿勢を規定するための案内を設けることを特徴とする。
なお、姿勢を規定するための案内としては、例えば、機枠に目印を印刷、刻印等により設ける他、前述した端子基板の突出部や、機枠の鍔部等に設けられる案内孔等を目印とすることができる。

前述した本発明の圧電ジャイロセンサは、機枠内に収容されており、外観は単純な直方体である。従って、外観視では、圧電ジャイロセンサ毎の姿勢を知ることは難しい。そこで、上述したように圧電ジャイロセンサの検出方向を示す姿勢を規定するための案内を設けることにより、被測定対象物に対して、３軸の方向を測定すべき回転角速度の軸方向を識別し適切に配設することができる。

また、本発明の電子機器は、前述した構成の圧電ジャイロセンサモジュールを備え、前記圧電ジャイロセンサモジュールの装着姿勢を規定するための案内が設けられていることを特徴とする。

従って、上述した圧電ジャイロセンサモジュールの案内と電子機器の案内とを合わせて装着することで、測定すべき回転角速度の軸方向を規定することができ、２軸または３軸の所定の方向の測定を可能にする。また、前述した圧電ジャイロセンサは、小型でシンプルな直方体であるため、電子機器内部に対するスペース効率を高め、電子機器の小型化を実現する。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図６は本発明の実施形態１に係る圧電ジャイロセンサ、圧電ジャイロセンサモジュール、電子機器を示し、図７は実施形態２、図８は実施形態３、図９は実施形態４、図１０は実施形態５に係る圧電ジャイロセンサモジュールを示す。
（実施形態１）

図１は、本発明の実施形態１に係る圧電ジャイロセンサを示す斜視図である。図１において、圧電ジャイロセンサ１は、セラミックス等の絶縁性材料からなる筐体２０の内部に振動片１０を収容し、蓋体３０で真空封止されて構成されている。

振動片１０は、水晶の同一平面内から図１に示すような形状に形成されており、基部１１から延在される支持腕１２の端部に延在される駆動腕１３，１４と、基部１１から駆動腕１３，１４に平行に延在される検出腕１５，１６から構成され、図示しないリードによって筐体に形成される配線パタ−ンに接続、支持されている。

振動片１０は、駆動腕１３，１４と検出腕１５，１６とがＹ軸（機械軸）に平行に延在されている。ここで、Ｘ軸は電気軸、Ｚ軸は光軸と呼ばれ、本発明では、駆動腕１３，１４のＸ軸方向の屈曲振動に対して、Ｚ軸を中心に回転角速度ωを与えると検出腕１５，１６にコリオリ力が発生する。このコリオリ力が、圧電ジャイロセンサの姿勢の変化を表す信号として検出される。従って、本発明の圧電ジャイロセンサ１は、振動型ジャイロセンサとも呼ばれる。

振動片には、駆動腕１３，１４、検出腕１５，１６それぞれに複数の電極（図示せず）が形成されており、これらの電極は、リード（図示せず）を介して筐体２０の側面に設けられている入出力端子２１〜２４、この側面に対向する側面にも形成されている入出力端子２５〜２８（図６を参照する）に接続されている。これら入出力端子２１〜２８は筐体裏面に形成される電極ランド（図示せず）に接続されている。

入出力端子としては、グランド端子（ＧＮＤ）、駆動電力供給端子（Ｖｄｄ）、出力端子（Ｖｏｕｔ）、０点電圧調整端子（Ｖｒｅｆ）、消費電流を抑えるスリープモードを設定するためのスリープ端子（Ｓｌｅｅｐ）、及び複数のダミー端子が、入出力端子２１〜２８に選択的に配列されている。これらの入出力端子２１〜２８が、被測定対象物の外部回路に接続される。本実施形態の圧電ジャイロセンサモジュールでは、このような３個の圧電ジャイロセンサが機枠４０内（図２参照）に所定の姿勢で収容されている。

なお、本実施形態に例示した圧電ジャイロセンサ１は、主面の平面サイズが、５．０ｍｍ×３．２ｍｍ、厚さ（高さ）１．３ｍｍのパッケージされた小型サイズを実現している。

図２（ａ）は、本実施形態に係る圧電ジャイロセンサの配置構造を模式的に示す斜視図であり、図２（ｂ）は、各圧電ジャイロセンサの測定軸の関係を示している。図２（ａ）において、機枠４０は、構成する６面のうち、低部（図２では、矢印Ｄで示す）の１面が開口した箱状の直方体であり、機枠４０の内側に３個の圧電ジャイロセンサ１，２，３が収容されている。

機枠４０の開口部４６を囲む一方の面４３には、圧電ジャイロセンサ１の主面が平行に配設され、面４３に直交する他方の面４４に圧電ジャイロセンサ２の主面が平行に配設され、開口部４６には、圧電ジャイロセンサ３の主面が圧電ジャイロセンサ１，２の主面に垂直になるように配設されている。

圧電ジャイロセンサ１，２，３は、同じ仕様規格であり、圧電ジャイロセンサの主面とは、図１に示す筐体２０の底部、蓋体３０の上面、つまり圧電ジャイロセンサの最大面積平面を示し、振動片１０のＺ軸に垂直な面を表している。

圧電ジャイロセンサ３は、他の圧電ジャイロセンサ１，２の主面に囲まれる矩形状の平面の領域に、主面を圧電ジャイロセンサ１，２の主面とは垂直となるような姿勢で配設されている。そして、接続基板の一つとしての回路基板５０に設けられている電極（図示せず）に入出力端子２１〜２８が半田等の接続手段で接続され、保持されている。
回路基板５０の下面には、フレキシブル基板６０と端子基板７０とが積層されている。回路基板５０、フレキシブル基板６０、端子基板７０とを積層した形態を接続基板と呼称している。

圧電ジャイロセンサ１，２は、フレキシブル基板６０に接続され、フレキシブル基板６０は圧電ジャイロセンサ３の下面まで延在され、端子基板７０に接続される。圧電ジャイロセンサ３は、回路基板５０に接続され、フレキシブル基板６０を介して端子基板７０に接続されている。

なお、上述した本実施形態で例示した圧電ジャイロセンサモジュール１００は、平面サイズが７．０ｍｍ×５．５ｍｍ、高さ５．０ｍｍの小型サイズを実現している。

次に、各圧電ジャイロセンサの測定軸の関係について説明する。
図２（ｂ）は、圧電ジャイロセンサ１，２，３の測定軸の関係を模式的に示す斜視図である。圧電ジャイロセンサ以外の構成部品は図示を省略している。図２（ｂ）において、各圧電ジャイロセンサの内部に収容される振動片は図１に示すように主面に対してＺ軸が垂直であり、圧電ジャイロセンサ１は回転角速度ω１、圧電ジャイロセンサ２は回転角速度ω２、圧電ジャイロセンサ３は回転角速度ω３を測定可能に配置されている。このようにして、それぞれが垂直な３軸方向の回転角速度を一つの圧電ジャイロセンサモジュール１００で測定することができる構成である。

続いて、本実施形態の圧電ジャイロセンサモジュールを搭載した被測定対象物としての電子機器について説明する。
図３は、電子機器としてデジタルカメラ２００を例示している。ここでは、デジタルカメラ２００の手振れ補正装置に用いられる角速度センサとして搭載される本発明の圧電ジャイロセンサモジュール１００について説明する。デジタルカメラ２００のレンズ方向を光軸Ｅとし、この光軸Ｅに対して垂直な軸Ｆ、軸Ｇを回転軸として図３に示す矢印方向の手振れの方向、移動量（回転の量）、回転角速度、角加速度等を検出し、カメラ本体に内蔵される手振れ補正制御システムに信号として入力する。

つまり、圧電ジャイロセンサ１では光軸（回転軸）Ｅ方向、圧電ジャイロセンサ２では軸（回転軸）Ｆ方向、圧電ジャイロセンサ３では軸（回転軸）Ｇ方向の手振れを検出することができる。従って、本実施形態による圧電ジャイロセンサモジュール１００を用いることで、デジタルカメラ２００を使用中に想定される３軸方向の手振れを検出して補正することを可能にしている。

続いて、本実施形態の圧電ジャイロセンサモジュール１００の構造についてさらに詳しく説明する。
図４は、圧電ジャイロセンサモジュール１００を図２（ａ）に表すＡ方向から視認した側面図であり、分かりやすく説明するために機枠４０の面４２を透視した状態を表している。図４において、機枠４０の開口部４６（図中、下方向）には、端子基板７０の端面が、機枠４０の内面に接着剤等で貼着固定されている。その上面にはフレキシブル基板６０の平面部６１が接続され、さらにその上面に回路基板５０が載置、接続されている。

端子基板７０には、接続端子電極７０Ａ〜７０Ｈが端子基板７０の表裏両面にわたって形成されている。端子基板７０の裏面には、接続端子電極７０Ａ〜７０Ｈに接続する図示しない外部回路との接続端子部としてのボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）が形成されている。同様に、接続端子電極７０Ａ〜７０Ｈが形成される側面と対向する側面には接続端子電極７０Ｊ〜７０Ｒが形成されている（図６、参照）。
これらの接続端子電極は、前述した圧電ジャイロセンサ１，２，３に形成されているそれぞれの入出力端子２１〜２８のうち必要とされる端子に対応して、回路基板５０の図示しない配線パターンやビアホールを介して接続されている。

フレキシブル基板６０は、平面部６１と、平面部６１から立ち上げられた接続部６２と、が形成されており、接続部６２には、圧電ジャイロセンサ１の入出力端子２１〜２４及び２５〜２８が接続されている。これら入出力端子は、フレキシブル基板６０の表面に形成されている配線パターン及びビアホール（図示せず）を介して対応する上述した接続端子電極７０Ａ〜７０Ｈ、７０Ｊ〜７０Ｒに接続されている。

フレキシブル基板６０の平面部６１の上面には、回路基板５０が載置接続されている。この回路基板５０は両面に配線パターン（図示せず）が形成されており、表面側に圧電ジャイロセンサ３が接続されている。端子基板７０は、機枠４０の面４１，４３に対して垂直に配設されているため、圧電ジャイロセンサ３も、機枠４０の面４１，４３に対して垂直となる。圧電ジャイロセンサ３に設けられている入出力端子２１〜２８（入出力端子２５〜２８は図示せず）は、回路基板５０に設けられた接続電極（図示せず）に接続され、やはり図示しないビアホールを介してフレキシブル基板６０のビアホールを経て端子基板７０の接続端子電極７０Ａ〜７０Ｈ、７０Ｊ〜７０Ｒ（接続端子電極７０Ｊ〜７０Ｒは図示せず）のうちの対応する接続端子電極に接続されている。

フレキシブル基板６０の接続部６２は、両面接着テープ８０によって機枠４０の一つの面４３に沿って貼着されている。従って、接続部６２に接続されている圧電ジャイロセンサ１の姿勢は、面４３に主面が平行となる。つまり、圧電ジャイロセンサ１は、圧電ジャイロセンサ３とは垂直な姿勢となる。

この接続部６２と面４３の内面との貼着方法としては、面４３に対向する機枠４０の他方の面４１に開設される治具挿入孔４１Ａから、棒状の組立治具９０を挿入して、圧電ジャイロセンサ１を面４３に押し圧することで行われる。

続いて、圧電ジャイロセンサ２の実装構造について説明する。
図５は、圧電ジャイロセンサモジュール１００を図２（ａ）のＢ方向から視認した側面図であり、分かりやすく説明するために機枠４０の面４１を透視した状態を表している。図５において、圧電ジャイロセンサ２は、フレキシブル基板６０の平面部６１から立ち上げられた接続部６３に、圧電ジャイロセンサ２の入出力端子２１〜２４及び２５〜２８において接続されている。これら入出力端子は、前述した圧電ジャイロセンサ１（図４、参照）と同様にフレキシブル基板６０の表面に形成されている配線パターン及びビアホール（図示せず）を介して対応する端子基板７０の接続端子電極７０Ａ〜７０Ｈ、７０Ｊ〜７０Ｒに接続されている。

フレキシブル基板６０の接続部６３は、両面接着テープ８０によって機枠４０の一つの面４４の内面に沿って貼着されている。従って、接続部６３に接続されている圧電ジャイロセンサ２の姿勢は、面４４に主面が平行となる。つまり、圧電ジャイロセンサ２は、圧電ジャイロセンサ３とは垂直な姿勢となる。そして、圧電ジャイロセンサ２は、圧電ジャイロセンサ１に対して垂直な姿勢となる。

また、この圧電ジャイロセンサ２の貼着方法としては、圧電ジャイロセンサ１と同様に、面４４に対向する機枠４０の他方の面４２に開設される治具挿入孔４２Ａから、棒状の組立治具９０を挿入して、圧電ジャイロセンサ２を面４４に押し圧することで行われる。

続いて、圧電ジャイロセンサ２の実装構造について説明する。ここでは、圧電ジャイロセンサ２のフレキシブル基板６０の接続部６３から視認したときの構造について説明する。図６は、圧電ジャイロセンサモジュール１００を図２（ａ）のＣ方向から視認した側面図であり、分かりやすく説明するために機枠４０の面４４を透視した状態を表している。圧電ジャイロセンサ１も同様な構造であるため説明を省略する。図６において、圧電ジャイロセンサ２は、フレキシブル基板６０の平面部６１から立ち上げられた接続部６３に、圧電ジャイロセンサ２の対向する２側面に設けられた入出力端子２１〜２４及び２５〜２８が接続されている。

これら入出力端子は、前述した圧電ジャイロセンサ１（図４、参照）と同様にフレキシブル基板６０の表面に形成されている配線パターン及びビアホール（図示せず）を介して対応する端子基板７０の接続端子電極７０Ｊ〜７０Ｒに接続されている。

従って、上述したように、フレキシブル基板６０は、平面部６１から、接続部６２，６３が立ち上げられた１枚構成であり、この接続部に圧電ジャイロセンサ１，２が接続されており、接続部６２，６３を機枠４０の面４３，４４に貼着されることでそれぞれが垂直な姿勢に配設されている。

次に、本実施形態の圧電ジャイロセンサモジュール１００の実装、組立て方法について図２、図４〜図６を参照して説明する。
まず、端子基板７０にフレキシブル基板６０の平面部６１を接合する。この際、平面部６１に設けられている配線パターンと端子基板７０の表面に設けられている入出力端子７０Ａ〜７０Ｈ，７０Ｊ〜７０Ｒに対応する配線パターンと電気的に接続するともに固着する。

そして、フレキシブル基板６０の平面部６１の上面に回路基板５０を接続する。回路基板５０は、圧電ジャイロセンサ３の接続端子２１〜２４，２５〜２８が電気的に接続されるとともに固着される。このようにして、端子基板７０、フレキシブル基板６０、回路基板５０とが一体に積層される。続いて、圧電ジャイロセンサ１，２，３を実装する。

まず、圧電ジャイロセンサ３を回路基板５０に接続し、続いて、圧電ジャイロセンサ１，２をフレキシブル基板６０の接続部６２，６３にそれぞれ接続する。圧電ジャイロセンサ１，２，３は、回路基板５０及びフレキシブル基板６０に電気的に接続されるとともに固着される。このような状態において、フレキシブル基板６０の背面の圧電ジャイロセンサ１，２の主面に対応する範囲に両面接着テープ８０を貼着し、機枠４０内に装着可能に接続部６２，６３を曲げて立ち上げ、機枠４０内部に挿着する。

そして、端子基板７０の裏面が機枠４０の開口部端面に一致するまで押し込んでから、組立治具９０を用いて、圧電ジャイロセンサ１，２を面４３，４４に貼着し、端子基板７０を機枠４０の開口部４６に接着固定する。端子基板７０の裏面は、機枠４０の開口部端面に高さが概ね一致している。
このようにして、圧電ジャイロセンサユニットが組立てられ一体化される。

従って、前述した実施形態１によれば、圧電ジャイロセンサ１，２，３を機枠４０の垂直な２面または３面それぞれに平行になるように配設することで、直交する２軸または３軸の回転角速度を検出することが可能となり、この圧電ジャイロセンサモジュール１００が搭載される電子機器の３軸方向の姿勢変化を圧電ジャイロセンサモジュール１００一つで測定することができる。

また、圧電ジャイロセンサ１，２，３を直方体の機枠の内面に沿って配設することにより、２個または３個の圧電ジャイロセンサの相互の配設が、それぞれ垂直になるよう容易に配設することができる。

さらに、圧電ジャイロセンサ１，２，３の複数の入出力端子２１〜２８を端子基板７０に集中配置しているため、外部回路との接続（実装）が狭いスペースで、しかも一度の実装作業で行うことができ、スペースの有効活用と、製造工程の簡素化を可能にすることができる。

また、圧電ジャイロセンサ１，２，３を、機枠４０内に収容し、被測定対象物としての電子機器の外部回路と接続するための接続端子電極７０Ａ〜７０Ｈ、７０Ｊ〜７０Ｒのみを開口部４６に配設することから、圧電ジャイロセンサ１，２，３が機枠４０によって保護されるとともに、圧電ジャイロセンサモジュール１００は、シンプルな直方体となり、電子機器内に収容し易くなる。

また、３個の圧電ジャイロセンサのうちの一つの圧電ジャイロセンサ３が、機枠４０の開口部４６の接続端子電極７０Ａ〜７０Ｈ、７０Ｊ〜７０Ｒと同じ領域に配設されるので、この圧電ジャイロセンサ３と接続端子２１〜２８との接続距離（配線距離）を短くすることができ、構造を簡素化することができる。

また、３個の圧電ジャイロセンサのうちの一つが、他の二つの圧電ジャイロセンサの直交する面に囲まれた矩形状の平面領域に配設されているため、圧電ジャイロセンサモジュール１００を小型化することができる。
また、圧電ジャイロセンサ１，２，３をフレキシブル基板６０の１枚で接続することができ、部品数を増やさずに構造を簡素化することができる。

また、圧電ジャイロセンサ１，２のフレキシブル基板６０を介して、両面接着剤等の固着手段で機枠４０の垂直な面４３，４４に貼着することで、２個の圧電ジャイロセンサを容易に直交配設することができる。

さらに、本発明の圧電ジャイロセンサモジュール１００は、機枠４０の内面に貼着する構造であるため、狭い機枠４０内のスペースでは貼着作業がしにくくなるが、貼着される面と対向する面に開設される孔に、組立治具９０を挿入して、圧電ジャイロセンサの背面を押し圧することで、圧電ジャイロセンサ１，２を機枠４０の面４３，４４に確実に貼着することができる。
（実施形態２）

続いて、本発明の実施形態２に係る圧電ジャイロセンサモジュールについて図面を参照して説明する。実施形態２は、前述した実施形態１の技術思想を基本とし、端子基板と機枠との接続構造を変更したもので、他は実施形態１と同じ構造であるので、共通部分の説明を省略し、同じ符号を附して説明する。

図７は、実施形態２に係る圧電ジャイロセンサモジュール１００の構造を示す側面図である（図２（ａ）のＡ方向から視認した状態を表す）。図７において、端子基板１７０は、平面方向に機枠４０からその一部を鍔状に突出した形状に形成され、機枠４０の開口部４６の端面に固着されている。圧電ジャイロセンサ１，２，３、フレキシブル基板６０、回路基板５０の形状、構成は実施形態１と同じである。

また、端子基板１７０に設けられる接続端子電極７０Ａ〜７０Ｈ（図示しない７０Ｊ〜７０Ｒを含む）の構成、配置も実施形態１と同じであり、鍔状に突出したところのみが異なる。この端子基板１７０の鍔部には、圧電ジャイロセンサモジュール１００を被測定対象物としての電子機器（図示せず）への装着の際の案内孔（あるいは固定用螺子孔）が設けられることがより好ましい。
なお、このような構造であっても、圧電ジャイロセンサモジュール１００の総厚みは、実施形態１のそれと変わらずに構成することができる。
また、機枠４０の開口部４６の端面と端子基板１７０との接合部外周を接着剤等で補強すれば、機枠４０と端子基板１７０との接合強度をより高めることができる。

従って、上述した実施形態２によれば、機枠４０の開口部端面に端子基板１７０の平面部を固着できるので、固着作業がし易くなり固着強度を高めることができる。
また、端子基板１７０の突出した鍔部に、仮に螺子孔等を設けておけば、圧電ジャイロセンサモジュール１００を被測定対象物としての電子機器に螺子固定等の手段で容易に装着することができる。
（実施形態３）

続いて、本発明の実施形態３に係る圧電ジャイロセンサモジュール１００について図面を参照して説明する。実施形態３は、前述した実施形態１の技術思想を基本とし、機枠の形状を変更したもので、他は実施形態１または実施形態２と同じ構造であるので、共通部分の説明を省略し、同じ符号を附して説明する。

図８は、実施形態３に係る圧電ジャイロセンサモジュール１００の構造を示す側面図である（図２（ａ）のＡ方向から視認した状態を表す）。図８において、機枠１４０は、その開口部４６の端部から突出した鍔部１４１が設けられている。この鍔部１４１は、開口部全周に設けても、対向する２方向に設けてもよい。圧電ジャイロセンサ１，２，３、フレキシブル基板６０、回路基板５０、端子基板７０の形状、構成は実施形態１と同じである。

この鍔部１４１には、２個の案内孔１４２が開設され、これら案内孔１４２を用いて、圧電ジャイロセンサモジュール１００を電子機器に螺合固定することを可能にしている。

なお、端子基板７０と機枠１４０との接合は、前述した実施形態１と同じ構造であるが、鍔部１４１と端子基板７０の端部とを接着固定すれば、圧電ジャイロセンサモジュール１００の補強を行うことができる。

従って、前述した実施形態３によれば、この鍔部１４１を被測定対象物としての電子機器に螺子固定等の手段でより確実に装着することができる。また、鍔部１４１を設けることにより、薄肉構造の機枠１４０自身の構造的強度を高めることができるという効果もある。
（実施形態４）

続いて、本発明の実施形態４に係る圧電ジャイロセンサモジュールについて図面を参照して説明する。実施形態４は、前述した実施形態１〜３の圧電ジャイロセンサモジュールの内部に緩衝部材を設けたところに特徴を有している。実施形態１の構造（図２（ａ）、参照）を例にあげ、共通部には同じ符号を附し説明する。
図９は、実施形態４に係る圧電ジャイロセンサモジュール１００を模式的に示す斜視図である。図９において、圧電ジャイロセンサモジュール１００の機枠４０の内部には、緩衝部材９５が収容されている。

緩衝部材９５は、発泡性の膨縮可能な樹脂材料からなり、圧電ジャイロセンサ１，２，３と機枠４０との間の空間を充填するように設けられている。つまり、圧電ジャイロセンサ１は機枠４０の面４１との間、圧電ジャイロセンサ２は機枠４０の面４２との間、圧電ジャイロセンサ３は機枠４０の上面４５との間において、緩衝部材９５によるそれぞれほぼ同じ押圧力で押圧されている。なお、この押圧力は、圧電ジャイロセンサの振動に影響を与えない範囲に管理される。
なお、緩衝部材９５は、圧電ジャイロセンサ１，２，３のそれぞれに対応して単独に設けてもよい。

このような実施形態４によれば、個々の圧電ジャイロセンサの固定補強ができる他、隣接する圧電ジャイロセンサどうしの振動漏れによる振動への干渉を低減することができるという効果がある。
（実施形態５）

次に、本発明の実施形態５に係る圧電ジャイロセンサモジュールについて図面を参照して説明する。実施形態５は、前述した実施形態１〜４の技術思想を基本に、圧電ジャイロセンサモジュール１００の視認できる領域に被測定対象物への圧電ジャイロセンサモジュール１００を装着する姿勢を規定するための案内を設けたところに特徴を有している。前述した実施形態３の構造を例にあげ説明する。
図１０は、本実施形態に係る圧電ジャイロセンサモジュールを示す平面図である。図１０において、圧電ジャイロセンサモジュール１００の機枠１４０には、鍔部１４１が設けられている。

鍔部１４１は、圧電ジャイロセンサモジュール１００の平面中心を通る直線Ｈの延長線上に開口部４６の周縁から突出して設けられ、その直線Ｈ上に取付案内としての案内孔１４２が開設されている。つまり、直線Ｈは、圧電ジャイロセンサ１の主面に対して垂直、圧電ジャイロセンサ２の主面に対しては平行、圧電ジャイロセンサ３の主面に対しては平行である。

この直線Ｈを図３に示す被測定対象物としてのデジタルカメラ２００の軸Ｆ方向に一致させることで、図３に示す圧電ジャイロセンサモジュール１００の装着方向を合わせることができる。この際、デジタルカメラ２００にも、軸Ｆ方向に沿った案内を設け、この案内と圧電ジャイロセンサモジュール１００の案内とを合わせて組立てれば、容易に軸方向を合わせることができる。このように想定する軸方向の測定すべき回転角速度に対応して、当該圧電ジャイロセンサモジュール１００の装着すべき軸方向を視認することを可能にする。

なお、このような案内としては、案内孔１４２を設ける構造に限らず、圧電ジャイロセンサモジュール１００の視認できる領域に軸方向を示す目安となるものを付加すれば何でもよい。
例えば、機枠４０の表面に刻印または印刷等で方向を示す目印を付加しても、ロゴマークや型番を軸方向に合わせて付加してもよい。
あるいは、端子基板７０，１７０に案内孔を設けてもよい。

従って、前述した実施形態５によれば、圧電ジャイロセンサモジュール１００の案内と電子機器に設けられる所定の軸方向の案内とを合わせて装着することで、測定すべき回転角速度の軸方向を規定することができ、２軸または３軸方向の測定を可能にする。また、前述した圧電ジャイロセンサは、小型でシンプルな直方体であるため、電子機器内部に対するスペース効率を高め、電子機器の小型化を実現する。

なお、前述した実施形態１〜５では、圧電ジャイロセンサは、３個備える場合について説明したが、圧電ジャイロセンサは、互いに直交した２個を備える構造についても可能であり、例えば、端子基板７０（または１７０）に対して垂直で、且つ相互に垂直な姿勢を有する圧電ジャイロセンサ１，２の組み合わせで構成することも可能で、被測定対象物の測定すべき回転角速度の軸の種類によって選択することができる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、且つ、説明しているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲に逸脱することなく、以上説明した実施形態に対し、形状、材質、組み合わせ、その他の詳細な構成、及び製造工程間の加工方法において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。

従って、上記に開示した形状、材質、製造工程などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものでないから、それらの形状、材質、組み合わせなどの限定の一部もしくは全部の限定をはずした部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

例えば、前述の実施形態では、圧電ジャイロセンサ１は、機枠４０の開口部４６側の回路基板５０に装着しているが、機枠４０の上面４５側に装着することが可能であり、また、圧電ジャイロセンサ１，２は、機枠４０の面４３，４４それぞれに装着しているが、相互に直交すれば、面４１，４２とに組み合わせて装着することもできる。

また、本発明の圧電ジャイロセンサモジュールは、３個の圧電ジャイロセンサを機枠の面に沿って直交配設しているが、機枠４０の他の面も含め配設することができる。回転角速度としては、それぞれ直交する３軸の測定ができれば十分であるが、さらに複数の圧電ジャイロセンサを備えることで、過酷な環境下におけるバックアップをすることが可能となり、信頼性を高めることができる。

従って、前述の実施形態１〜実施形態５によれば、一つの圧電ジャイロセンサモジュールで２軸または３軸方向の回転角速度の測定を可能にしながら、小型の圧電ジャイロセンサモジュールと、この圧電ジャイロセンサモジュールを正確な位置と姿勢で搭載した電子機器を提供することができる。

本発明の実施形態１に係る圧電ジャイロセンサを示す斜視図。 （ａ）は、実施形態１に係る圧電ジャイロセンサモジュールの配置構造を模式的に示す斜視図、（ｂ）は、各圧電ジャイロセンサの測定軸の関係を示す斜視図。 本発明の実施形態１に係る圧電ジャイロセンサモジュールを搭載するデジタルカメラを示す斜視図。 本発明の実施形態１に係る圧電ジャイロセンサモジュールを図２（ａ）のＡ方向から視認した側面図。 本発明の実施形態１に係る圧電ジャイロセンサモジュールを図２（ａ）のＢ方向から視認した側面図。 本発明の実施形態１に係る圧電ジャイロセンサモジュールを図２（ａ）のＣ方向から視認した側面図。 本発明の実施形態２に係る圧電ジャイロセンサモジュールの構造を示す側面図。 本発明の実施形態３に係る圧電ジャイロセンサモジュールの構造を示す側面図。 本発明の実施形態４に係る圧電ジャイロセンサモジュールの構造を模式的に示す側面図。 本発明の実施形態５に係る圧電ジャイロセンサモジュールの構造を示す平面図。

符号の説明

１，２，３…圧電ジャイロセンサ、１０…振動片、４０…機枠、５０…回路基板、６０…フレキシブル基板、７０…端子基板。

Claims (12)

1. 回転角速度を検出する振動片を内蔵する少なくとも２個または３個の圧電ジャイロセンサと、
   前記圧電ジャイロセンサの姿勢を規定する直方体からなる機枠と、
   前記圧電ジャイロセンサと外部回路との接続を行う接続基板と、が備えられ、
   前記圧電ジャイロセンサのそれぞれの主面が、前記機枠の垂直な２面または３面それぞれに平行になるように配設されていることを特徴とする圧電ジャイロセンサモジュール。
2. 請求項１に記載の圧電ジャイロセンサモジュールにおいて、
   前記機枠が、該機枠を構成する６面のうちの１面が開口された開口部を有する箱状の直方体であり、
   前記圧電ジャイロセンサが、前記機枠の内側に収納されるとともに、前記圧電ジャイロセンサのそれぞれが前記機枠の垂直な２面または３面に平行に配設され、
   前記接続基板の外部回路との接続端子部が、前記開口部に配設されていることを特徴とする圧電ジャイロセンサモジュール。
3. 請求項１または請求項２に記載の圧電ジャイロセンサモジュールにおいて、
   前記圧電ジャイロセンサのうちの一つが、前記機枠の開口部に配設されていることを特徴とする圧電ジャイロセンサモジュール。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の圧電ジャイロセンサモジュールにおいて、
   前記圧電ジャイロセンサが３個備えられ、前記圧電ジャイロセンサのうちの一つが、他の二つの圧電ジャイロセンサの直交する主面のそれぞれに平行な方向から視認して、前記直交する主面によって形成される矩形状の平面領域に配設されていることを特徴とする圧電ジャイロセンサモジュール。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の圧電ジャイロセンサモジュールにおいて、
   前記接続基板が、前記圧電ジャイロセンサのそれぞれが接続されるフレキシブル基板と、前記機枠の開口部に配設される圧電ジャイロセンサを保持する回路基板と、前記機枠の開口部を囲む面に垂直に固定される外部端子部を有する端子基板とが積層されて構成されていることを特徴とする圧電ジャイロセンサモジュール。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の圧電ジャイロセンサモジュールにおいて、
   前記機枠の開口部に配設される以外の圧電ジャイロセンサの主面が、前記フレキシブル基板を介して、前記機枠の垂直な２面に貼着され、前記機枠の開口部に前記端子基板が固着されることによって、前記圧電ジャイロセンサと機枠とが一体化されることを特徴とする圧電ジャイロセンサモジュール。
7. 請求項６に記載の圧電ジャイロセンサモジュールにおいて、
   前記機枠の前記圧電ジャイロセンサが貼着される面と対向する面に、前記圧電ジャイロセンサを前記機枠の内面に貼着するための組立治具を挿入するための孔が開設されていることを特徴とする圧電ジャイロセンサモジュール。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の圧電ジャイロセンサモジュールにおいて、
   前記端子基板の一部が、前記機枠の開口部の周縁から外側に突出され、前記端子基板と前記機枠の開口部端面とが固着されていることを特徴とする圧電ジャイロセンサモジュール。
9. 請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の圧電ジャイロセンサモジュールにおいて、
   前記機枠に、前記機枠の開口部から外側に突出する鍔部が設けられていることを特徴とする圧電ジャイロセンサモジュール。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載の圧電ジャイロセンサモジュールにおいて、
    前記機枠と前記圧電ジャイロセンサとの間に生ずる空間に、緩衝部材がさらに備えられていることを特徴とする圧電ジャイロセンサモジュール。
11. 請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の圧電ジャイロセンサモジュールにおいて、
    前記圧電ジャイロセンサモジュールの視認できる領域に、前記圧電ジャイロセンサの検出方向を示す姿勢を規定するための案内を設けることを特徴とする圧電ジャイロセンサモジュール。
12. 請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に記載の圧電ジャイロセンサモジュールを備え、
    前記圧電ジャイロセンサモジュールの装着姿勢を規定するための案内が設けられていることを特徴とする電子機器。
    

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