JP2007163248A - Piezoelectric vibration gyro - Google Patents

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Koichi Shuda
浩一 習田
Mitsuharu Chiba
光晴 千葉
Takeshi Mizuno
豪 水野
Akiko Oshima
亜希子 大島
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric vibration gyro having excellent productivity, high performance, low cost, and little deterioration of a characteristic by suppressing generation of an interference noise. <P>SOLUTION: A tuning fork shape is formed by a piezoelectric vibrator 11 and a piezoelectric vibrator 21, and a plurality of piezoelectric vibrators wherein only the shapes of an arm part 11a and an arm part 21a of the tuning fork are different are arranged on mutually orthogonal axes, and the shapes other than the arm parts of the tuning fork are the same so that a mounting fixing method becomes the same. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、加速度を検出するセンサに関し、特にカメラ一体型VTRやデジタルカメラ等に実装されて、手振れを検出するシステムに使用されるジャイロスコープに好適な、音叉形圧電振動子を用いる圧電振動ジャイロに関する。   The present invention relates to a sensor for detecting acceleration, and in particular, a piezoelectric vibration gyro using a tuning fork-shaped piezoelectric vibrator that is suitable for a gyroscope that is mounted on a camera-integrated VTR, a digital camera, or the like and is used in a system for detecting camera shake. About.

圧電振動ジャイロは、振動している物体に回転の角速度が与えられると、その振動方向と直角な方向にコリオリ力を生ずるという力学現象を利用したジャイロスコープに属する。互いに直交する二つの方向において、一方を励振部として振動可能とし、他方を検出部として出力電圧の検出を可能とした圧電振動子において、励振部を振動させた状態で、二つの振動面が交わる線と平行な軸を中心軸として圧電振動子自身を回転させると、前述のコリオリ力の作用により、励振部の振動方向に対して直角な方向に力が働き、検出部に振動が励振される。この検出部に励振される振動の大きさは、回転角速度に比例するため、前記検出部の圧電現象によって生じる出力電圧の大きさから、回転角速度の大きさを求めることができる。   Piezoelectric vibratory gyros belong to a gyroscope that utilizes a dynamic phenomenon in which, when an angular velocity of rotation is given to a vibrating object, a Coriolis force is generated in a direction perpendicular to the vibration direction. In two directions orthogonal to each other, in a piezoelectric vibrator that allows one to vibrate as an excitation unit and the other as a detection unit to detect an output voltage, the two vibration surfaces intersect with the excitation unit vibrated. When the piezoelectric vibrator itself is rotated about the axis parallel to the line as a central axis, the above-mentioned Coriolis force causes a force to act in a direction perpendicular to the vibration direction of the excitation unit, thereby exciting the detection unit. . Since the magnitude of the vibration excited by the detector is proportional to the rotational angular velocity, the magnitude of the rotational angular velocity can be obtained from the magnitude of the output voltage generated by the piezoelectric phenomenon of the detector.

例えば、カメラ一体型VTRやデジタルカメラ等では、手振れの大きさを検出して画面のぶれを補正するシステムが使用されている。このシステムには、互いに直交する2つの軸を中心とする回転運動の回転角速度の検出が必要となる。前記2つの軸を中心とする回転運動の方向をそれぞれヨー方向、ピッチ方向と呼ぶ。このヨー方向とピッチ方向の回転角速度は、2個の圧電振動子を用い、互いに直交するように配置することで検出を可能にしている。   For example, a camera-integrated VTR, a digital camera, or the like uses a system that detects the amount of camera shake and corrects the shake of the screen. This system requires the detection of the rotational angular velocity of rotational motion about two axes orthogonal to each other. The directions of rotational movement about the two axes are called the yaw direction and the pitch direction, respectively. The rotational angular velocities in the yaw direction and the pitch direction can be detected by using two piezoelectric vibrators and arranging them at right angles to each other.

しかし、前記2個の圧電振動子を接近させて配置する場合、互いの圧電振動子の励振振動が空気中あるいは共通の基板等を伝搬して、2個の圧電振動子間に干渉が生じ、この干渉がノイズとなり、ジャイロ特性の劣化が起きる。この干渉ノイズは、使用する2個の圧電振動子における励振振動の周波数の差により現われる。そして、この周波数の差が小さいほどノイズは大きくなる。この問題を解決するためには、使用する2個の圧電振動子の共振周波数に200Hz以上の差を設けた、異なる共振周波数を持つ2個の圧電振動子を使用する提案がなされている。これは、手ぶれを検出した際に出力される信号の周波数帯域である約0.1〜50Hzの信号よりも、干渉波の周波数を200Hz以上にして、この干渉ノイズをローパスフィルタで除去し干渉ノイズレベルを低減させるものである。   However, when the two piezoelectric vibrators are arranged close to each other, the excitation vibrations of the piezoelectric vibrators propagate through the air or a common substrate, causing interference between the two piezoelectric vibrators, This interference becomes noise and the gyro characteristics are degraded. This interference noise appears due to a difference in frequency of excitation vibration between the two piezoelectric vibrators used. The noise increases as the frequency difference decreases. In order to solve this problem, proposals have been made to use two piezoelectric vibrators having different resonance frequencies in which a difference of 200 Hz or more is provided between the resonance frequencies of the two piezoelectric vibrators to be used. This is because the frequency of the interference wave is set to 200 Hz or higher than the signal of about 0.1 to 50 Hz, which is the frequency band of the signal output when camera shake is detected, and this interference noise is removed by a low-pass filter. The level is reduced.

そこで、前記異なる共振周波数を持つ2個の圧電振動子を得るために、横波の伝播速度が異なる圧電体を用いることで、同一形状で、しかも共振周波数が異なる圧電振動子が得られるという提案がなされている。これは、振動子の加工工程や治具、振動子支持部材等の共通化が行なうことができ、共振周波数の異なる圧電振動子の製造が生産性よくできるものである。このような圧電振動ジャイロは特許文献1に開示されている。   Therefore, in order to obtain the two piezoelectric vibrators having different resonance frequencies, there is a proposal that piezoelectric vibrators having the same shape and different resonance frequencies can be obtained by using piezoelectric bodies having different propagation speeds of transverse waves. Has been made. This allows the processing steps of the vibrator, jigs, vibrator support members, etc. to be shared, and the production of piezoelectric vibrators having different resonance frequencies can be made with high productivity. Such a piezoelectric vibration gyro is disclosed in Patent Document 1.

図1は、従来の圧電振動ジャイロの斜視図である。この圧電振動ジャイロでは、柱状の圧電振動子61を用いて、圧電振動子61の一方のノード点を支持部材62と支持部材64とで把持し、他方のノード点を支持部材63と支持部材65とで把持する構造になっている。ここで、支持部材62、支持部材63、支持部材64、支持部材65は、圧電振動子61の厚みに合わせて形成され、長さに合わせて配置されている。このような構造の圧電振動ジャイロは、特許文献2に開示されている。   FIG. 1 is a perspective view of a conventional piezoelectric vibration gyro. In this piezoelectric vibrating gyroscope, a columnar piezoelectric vibrator 61 is used to hold one node point of the piezoelectric vibrator 61 with the support member 62 and the support member 64, and the other node point to the support member 63 and the support member 65. It is structured to hold with. Here, the support member 62, the support member 63, the support member 64, and the support member 65 are formed according to the thickness of the piezoelectric vibrator 61 and arranged according to the length. A piezoelectric vibration gyro having such a structure is disclosed in Patent Document 2.

特開平9−292229号公報JP-A-9-292229 特開2001−227953号公報JP 2001-227953 A

前記の如く、2個の圧電振動子を接近させて配置する場合に生じる干渉ノイズを低減する為には、異なる共振周波数を持つ2個の圧電振動子を使用しなければならない。しかしながら、特許文献1に開示されている、横波の伝播速度が異なる圧電体を使用して、共振周波数の異なる、同一形状の圧電振動子を使用することは、部品の共通化が出来るという点で優れている。但し、伝播速度が異なる圧電体は電気機械結合係数や機械的な共振の尖鋭度あるいは温度特性等の物性値が異なり、各々異なる特性の圧電振動子の駆動および検出を行なうには、制御用IC等の回路構成が複雑になるという問題点がある。   As described above, in order to reduce interference noise generated when two piezoelectric vibrators are arranged close to each other, two piezoelectric vibrators having different resonance frequencies must be used. However, using piezoelectric bodies having different resonance frequencies and using the same shape of piezoelectric vibrators disclosed in Patent Document 1 with different propagation speeds of transverse waves allows the parts to be shared. Are better. However, piezoelectric materials with different propagation velocities have different physical properties such as electromechanical coupling coefficient, sharpness of mechanical resonance, or temperature characteristics. To drive and detect piezoelectric vibrators with different characteristics, control ICs There is a problem that the circuit configuration becomes complicated.

また、特許文献2に開示されている図1に示す様な構造においては、柱状の圧電振動子61の長さ寸法、あるいは厚み寸法を変えることにより、共振周波数を変えられる。しかしながら、長さ寸法を変えた場合は、ノード点の位置が変わり、厚み寸法を変えた場合は、支持部材の挟み込む寸法が変わるため、各々の圧電振動子に対応した支持部材や支持部材を保持する部品等が必要となり、部品の共通化ができず、その結果、部品の仕様が増え、組立てのプロセスも変えなければならないという問題点がある。   In the structure shown in FIG. 1 disclosed in Patent Document 2, the resonance frequency can be changed by changing the length dimension or thickness dimension of the columnar piezoelectric vibrator 61. However, if the length dimension is changed, the position of the node point will change, and if the thickness dimension is changed, the size of the support member will change, so the support member and support member corresponding to each piezoelectric vibrator will be held. There is a problem that the parts to be used are required and the parts cannot be shared, resulting in an increase in the specifications of the parts and a change in the assembly process.

従って、本発明は、上記従来技術の問題点を解決することを課題とする。具体的には、干渉ノイズの発生を抑えて特性の劣化が少ない、生産性の良い、高性能、低価格の圧電振動ジャイロを提供することを課題とする。   Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art. Specifically, it is an object of the present invention to provide a piezoelectric vibration gyro that suppresses the generation of interference noise and has little deterioration in characteristics, high productivity, high performance, and low cost.

本発明は、前記課題を解決するために、以下の手段を採用した。すなわち、本発明は、圧電振動子間の干渉を低減するために、圧電振動子を音叉形状とし、音叉のアーム部の形状のみが異なる複数の前記圧電振動子を、互いに直交させた軸上に配置し、実装固定方法を同一にする為に、音叉のアーム部以外の形状、大きさを同一とすることを、その要旨とする。   The present invention employs the following means in order to solve the above problems. That is, according to the present invention, in order to reduce interference between piezoelectric vibrators, the piezoelectric vibrator has a tuning fork shape, and a plurality of piezoelectric vibrators that differ only in the shape of the arm portion of the tuning fork are arranged on axes orthogonal to each other. The gist is to make the shape and size other than the arm portion of the tuning fork the same in order to arrange and mount and fix the same.

本発明によれば、固定端として機能する結合部を介して同一の2本のアーム部が結合してなる圧電振動子を2以上具備する圧電振動ジャイロであって、前記各圧電振動子は、前記アーム部のみが異なる形状を有することを特徴とする圧電振動ジャイロが得られる。   According to the present invention, there is provided a piezoelectric vibratory gyro comprising two or more piezoelectric vibrators formed by joining two identical arm portions through a joint portion functioning as a fixed end, wherein each piezoelectric vibrator comprises: A piezoelectric vibration gyro is obtained in which only the arm portion has a different shape.

本発明による圧電振動子の形状は、屈曲や撓み等の振動を励起できる構造と前記振動の中心軸に対して受けた回転力により発生するコリオリ力の作用で、前記振動方向と直交する方向に励振される振動を検出できる構造とするのが良い。従って、圧電振動子の形状には、音叉のような形状が適しており、2本のアーム部とその2本のアーム部の一端を結合する結合部を有し、結合部を固定し、片持ち梁状にする構造が適している。   The shape of the piezoelectric vibrator according to the present invention is such that a structure capable of exciting vibration such as bending and bending and a Coriolis force generated by a rotational force received with respect to the center axis of the vibration are perpendicular to the vibration direction. A structure that can detect the vibration to be excited is preferable. Therefore, a shape like a tuning fork is suitable for the shape of the piezoelectric vibrator, which has two arm portions and a joint portion for joining one end of the two arm portions, and fixing the joint portion. A structure with a cantilever shape is suitable.

また、2以上の圧電振動子を使用すると、おのおのの屈曲や撓み等の振動が干渉し合い、検出部を励振して干渉ノイズが発生する。そこで、2以上の圧電振動子を接近させて配置する場合に生じる干渉ノイズを低減する為に、異なる共振周波数を持つ2以上の圧電振動子は、各々の前記アーム部のみの形状を変えることで得られる。   In addition, when two or more piezoelectric vibrators are used, vibrations such as bending and bending interfere with each other, and the detection unit is excited to generate interference noise. Therefore, in order to reduce interference noise generated when two or more piezoelectric vibrators are arranged close to each other, two or more piezoelectric vibrators having different resonance frequencies can be obtained by changing the shape of each of the arm portions only. can get.

さらに、本発明による、圧電振動ジャイロの圧電振動子は、異なる共振周波数を持つ圧電振動子であっても、前記接合部を同一形状、大きさとすることで、接合部を固定する部品や製造装置等を異なる共振周波数を持つ圧電振動子各々に合わせる必要がなく、共通化できる利点を有する。   Furthermore, even if the piezoelectric vibrator of the piezoelectric vibration gyro according to the present invention is a piezoelectric vibrator having different resonance frequencies, the joint and the manufacturing apparatus for fixing the joint by making the joint have the same shape and size. It is not necessary to match each of the piezoelectric vibrators having different resonance frequencies, and there is an advantage that they can be shared.

本発明によれば、前記圧電振動子が単一材料からなることを特徴とする圧電振動ジャイロが得られる。本発明の圧電振動子は、圧電セラミックス、水晶、LiNbO3、LiTaO3、ランガサイト等の圧電性を有する単一材料からエッチングや加工等で取り出した、2本のアーム部と前記結合部とが一体となった圧電振動子を使用するのが望ましい。 According to the present invention, there is obtained a piezoelectric vibration gyro characterized in that the piezoelectric vibrator is made of a single material. The piezoelectric vibrator according to the present invention includes two arm portions taken out by etching or processing from a single piezoelectric material such as piezoelectric ceramics, quartz, LiNbO 3 , LiTaO 3 , or langasite, and the coupling portion. It is desirable to use an integrated piezoelectric vibrator.

本発明によれば、前記圧電振動子が弾性体に圧電性を有する材料を接合してなることを特徴とする圧電振動ジャイロが得られる。本発明の圧電振動子は、音叉形状を有する弾性体の2本のアーム部に圧電性を有する材料を接合する構造としても良い。   According to the present invention, it is possible to obtain a piezoelectric vibration gyro characterized in that the piezoelectric vibrator is formed by bonding a material having piezoelectricity to an elastic body. The piezoelectric vibrator of the present invention may have a structure in which a piezoelectric material is joined to two arms of an elastic body having a tuning fork shape.

本発明によれば、前記各圧電素子は、共振周波数が異なり、各々200Hz以上の差を有することを特徴とする圧電振動ジャイロが得られる。本発明では、前記干渉ノイズを低減する為に、2以上の圧電振動子の共振周波数を異なる周波数とし、それぞれの共振周波数の差を200Hz以上とすることが好ましい。干渉ノイズは、それぞれの共振周波数の合成による周波数成分を持つため、それぞれの共振周波数の差を200Hz以上とすることで、干渉ノイズも200Hz以上となり、本来検出すべき信号に影響を与えず、ローパスフィルタで除去可能となる。   According to the present invention, there is obtained a piezoelectric vibration gyro characterized in that each piezoelectric element has a different resonance frequency and has a difference of 200 Hz or more. In the present invention, in order to reduce the interference noise, it is preferable that the resonance frequencies of the two or more piezoelectric vibrators are different frequencies, and the difference between the resonance frequencies is 200 Hz or more. Since the interference noise has a frequency component obtained by synthesizing the respective resonance frequencies, when the difference between the respective resonance frequencies is set to 200 Hz or more, the interference noise is also set to 200 Hz or more. It can be removed with a filter.

本発明によれば、前記各圧電振動子が同一の筐体に収納してなることを特徴とする圧電振動ジャイロが得られる。本発明による圧電振動ジャイロは、2以上の前記圧電振動子を一つの筐体に収納することで、小型の圧電振動ジャイロとなり、且つ、1つの圧電振動ジャイロで2軸以上の回転角速度の検出が可能となる。   According to the present invention, it is possible to obtain a piezoelectric vibration gyro characterized in that the piezoelectric vibrators are housed in the same casing. The piezoelectric vibration gyro according to the present invention is a small piezoelectric vibration gyro by storing two or more of the piezoelectric vibrators in one housing, and can detect a rotational angular velocity of two or more axes with one piezoelectric vibration gyro. It becomes possible.

本発明によれば、前記各圧電振動子がそれぞれ異なる筐体に収納してなることを特徴とする圧電振動ジャイロが得られる。   According to the present invention, there can be obtained a piezoelectric vibration gyro characterized in that the piezoelectric vibrators are housed in different housings.

本発明による前記圧電振動子1つを1つの筐体に収納して、1軸の回転角速度検出用の圧電振動ジャイロとして構成し、それを2以上使用することも出来る。この場合、検出目的とする回転軸に対応する位置へ各々の圧電振動ジャイロを実装することで、検出軸が自由に設計できる。   One piezoelectric vibrator according to the present invention can be housed in a single housing to constitute a single-axis rotational angular velocity detecting piezoelectric vibration gyro, and two or more of them can be used. In this case, the detection shaft can be freely designed by mounting each piezoelectric vibration gyro at a position corresponding to the rotation shaft to be detected.

本発明によれば、前記各圧電振動子が互いに直交するように配置されてなることを特徴とする圧電振動ジャイロが得られる。   According to the present invention, there is obtained a piezoelectric vibration gyro characterized in that the piezoelectric vibrators are arranged so as to be orthogonal to each other.

本発明による前記圧電振動子をその屈曲或いは撓み振動の中心軸が互いに直交するようにして、2以上の前記圧電振動子を配置することで、直交する2軸を中心とする回転角速度の検出が可能となる。従って、カメラ一体型VTRやデジタルカメラ等における手振れの大きさを検出するために、2軸を中心とする回転角速度の検出が必要な圧電振動ジャイロに適する。これは、一つの筐体に一つの前記圧電振動子を収納した本発明による圧電振動ジャイロを検出目的とする回転軸を互いに直交するように2以上配しても良く、また、検出目的とする回転軸が互いに直交するように、前記圧電振動子を同一の筐体の中に2以上収納する圧電振動ジャイロであっても良い。   In the piezoelectric vibrator according to the present invention, two or more piezoelectric vibrators are arranged so that the central axes of bending or bending vibration thereof are orthogonal to each other, so that the rotational angular velocity around the two orthogonal axes can be detected. It becomes possible. Therefore, in order to detect the magnitude of camera shake in a camera-integrated VTR, a digital camera, or the like, it is suitable for a piezoelectric vibration gyro that needs to detect a rotational angular velocity about two axes. In the piezoelectric vibration gyro according to the present invention in which one piezoelectric vibrator is accommodated in one housing, two or more rotation axes for detection purposes may be arranged so as to be orthogonal to each other. A piezoelectric vibration gyro may be used in which two or more of the piezoelectric vibrators are housed in the same casing so that the rotation axes are orthogonal to each other.

前記のごとく、本発明により、直交する軸上に複数の圧電振動子を配置し、多軸の回転角速度を検出する圧電振動ジャイロにおいて、音叉形圧電振動子のアーム部形状を変え共振周波数を変えることで、干渉ノイズが除去可能となり、特性を劣化させず、生産性も損なわない小型の圧電振動ジャイロの提供が可能となる。   As described above, according to the present invention, in a piezoelectric vibration gyro in which a plurality of piezoelectric vibrators are arranged on orthogonal axes and multi-axis rotational angular velocities are detected, the shape of the tuning fork-shaped piezoelectric vibrator is changed and the resonance frequency is changed. Thus, interference noise can be removed, and a small piezoelectric vibrating gyroscope that does not deteriorate characteristics and impair productivity can be provided.

本発明を実施するための最良の形態として、まず、LiNbO3の単結晶板から音叉形状の圧電振動子を加工により切り出し、その表面に駆動電圧を印加するための駆動電極と出力信号を取り出すための検出電極を蒸着により形成する。このとき、音叉形状の圧電振動子は2つのアーム部と、この2つのアーム部の短部を結合する結合部とを有する構造とする。 As the best mode for carrying out the present invention, first, a tuning fork-shaped piezoelectric vibrator is cut out from a single crystal plate of LiNbO 3 by machining, and a drive electrode and an output signal for applying a drive voltage to the surface are taken out. These detection electrodes are formed by vapor deposition. At this time, the tuning-fork-shaped piezoelectric vibrator has a structure having two arm portions and a coupling portion that couples the short portions of the two arm portions.

また、前記圧電振動子は2以上とし、それぞれのアーム部の形状のみを変えることで、異なる共振周波数を有する圧電振動子を製作する。具体的には、2つのアーム部を直線状とした圧電振動子、直線状にし、かつ端部近傍を部分的に広げた圧電振動子、前記直線状としたアーム部の長さが長い圧電振動子を製作し、互いの共振周波数の差が200Hz〜1kHzとなるように加工する。このとき、2以上の前記圧電振動子の結合部の形状は全て同じ形状、大きさとする。   Further, the number of the piezoelectric vibrators is two or more, and only the shape of each arm portion is changed to manufacture piezoelectric vibrators having different resonance frequencies. Specifically, a piezoelectric vibrator in which two arm portions are linear, a piezoelectric vibrator in which the arm portions are straight and partially expanded in the vicinity of the end portion, and a piezoelectric vibration in which the length of the linear arm portion is long A child is manufactured and processed so that a difference in mutual resonance frequency is 200 Hz to 1 kHz. At this time, the shapes of the coupling portions of the two or more piezoelectric vibrators are all the same shape and size.

次に、前記圧電振動子を励振させるための自励発振回路と、検出した角速度信号を演算処理する検出回路とを有する駆動検出回路を、導体パターンを有する基板に実装し、前記異なる共振周波数を有する2種類の圧電振動子を、励振される振動の中心軸が直交するように同じ基板上に配置し、結合部を固定する。駆動検出回路と、圧電振動子の駆動電極及び検出電極とは、ワイヤーボンディングや、バンプを利用したフリップチップ実装により電気的に接続する。この状態の基板に蓋を被せることで、直交する2軸の角速度が検出できる圧電振動ジャイロが得られる。また、本発明によれば、検出を必要とする回転軸の数だけ圧電振動子を実装することで、他軸の角速度が検出できる圧電振動ジャイロが得られる。   Next, a drive detection circuit having a self-excited oscillation circuit for exciting the piezoelectric vibrator and a detection circuit for calculating the detected angular velocity signal is mounted on a substrate having a conductor pattern, and the different resonance frequencies are set. The two types of piezoelectric vibrators are arranged on the same substrate so that the central axes of the excited vibrations are orthogonal to each other, and the coupling portion is fixed. The drive detection circuit is electrically connected to the drive electrode and the detection electrode of the piezoelectric vibrator by wire bonding or flip chip mounting using bumps. By covering the substrate in this state, a piezoelectric vibration gyro capable of detecting two orthogonal angular velocities can be obtained. In addition, according to the present invention, a piezoelectric vibration gyro capable of detecting the angular velocity of the other axis can be obtained by mounting the piezoelectric vibrators by the number of rotation axes that require detection.

また、前記異なる共振周波数を有する圧電振動子それぞれを別々の基板に実装し、それぞれ独立した圧電振動ジャイロとして製作し、使用する際に、それぞれの圧電振動子に励振される振動の中心軸を直交させて基板上に実装することにより、前記同様に直交する2軸や多軸の角速度が検出できる圧電振動ジャイロが得られる。   In addition, the piezoelectric vibrators having the different resonance frequencies are mounted on different substrates and manufactured as independent piezoelectric vibration gyros, and when used, the central axes of vibrations excited by the piezoelectric vibrators are orthogonal to each other. By mounting it on the substrate, a piezoelectric vibration gyro capable of detecting two-axis or multi-axis angular velocities that are orthogonal to each other can be obtained.

以下、本発明による圧電振動ジャイロの実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。図2は、実施例1に係る圧電振動ジャイロの分解斜視図である。本実施例1は、圧電振動子11と圧電振動子21と、駆動検出回路52とを、導体パターンを有する基板53に実装し、基板53に蓋54を配置した構造とした。圧電振動子11及び圧電振動子21は、厚みが0.25mmのLiNbO3の単結晶板から切り出し、その表面に駆動および検出用の電極を蒸着して形成した。なお、電極は図示しない。 Hereinafter, embodiments of a piezoelectric vibration gyro according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2 is an exploded perspective view of the piezoelectric vibration gyro according to the first embodiment. In the first embodiment, the piezoelectric vibrator 11, the piezoelectric vibrator 21, and the drive detection circuit 52 are mounted on a substrate 53 having a conductor pattern, and a lid 54 is disposed on the substrate 53. The piezoelectric vibrator 11 and the piezoelectric vibrator 21 were formed by cutting out a LiNbO 3 single crystal plate having a thickness of 0.25 mm and depositing drive and detection electrodes on the surface thereof. The electrodes are not shown.

ここで、圧電振動子11は長さ3mm、幅0.5mmの2つのアーム部11aと、該2つのアーム部11aを結合する長さ3mm、幅1.5mmの結合部11bとからなる音叉形状とした。圧電振動子21は、圧電振動子11との共振周波数の差を200Hzとするために、2つのアーム部21aを、長さ3mm、幅0.5mmとして、先端から1.5mm部分の幅を0.1mmだけ外側に広げた構造とした。該2つのアーム部21aを結合する結合部21bは、圧電振動子11と同じ形状、大きさとした。圧電振動子11の共振周波数は、20kHzとし、圧電振動子21の共振周波数は19.8kHzとした。   Here, the piezoelectric vibrator 11 has a tuning fork shape composed of two arm portions 11a having a length of 3 mm and a width of 0.5 mm, and a connecting portion 11b having a length of 3 mm and a width of 1.5 mm for connecting the two arm portions 11a. It was. In order to set the difference in resonance frequency with the piezoelectric vibrator 11 to 200 Hz, the piezoelectric vibrator 21 has two arm portions 21a having a length of 3 mm and a width of 0.5 mm, and the width of the 1.5 mm portion from the tip is 0. .. 1 mm wide outer structure. The coupling portion 21b that couples the two arm portions 21a has the same shape and size as the piezoelectric vibrator 11. The resonance frequency of the piezoelectric vibrator 11 was 20 kHz, and the resonance frequency of the piezoelectric vibrator 21 was 19.8 kHz.

本実施例1では、圧電振動子11及び圧電振動子21は、それぞれの結合部11b及び結合部21bの一部をセラミックの基板53に固定して、圧電振動子11及び圧電振動子21の前記電極と、基板53上に実装した駆動検出回路52とを、基板53上の導体パターンを使い電気的に接続した。圧電振動子11及び圧電振動子21のセラミックの基板53への実装固定は、ワイヤーボンディングとバンプを利用したフリップチップ実装で行なった。なお、導体パターン等は図示しない。   In the first embodiment, the piezoelectric vibrator 11 and the piezoelectric vibrator 21 are fixed to a ceramic substrate 53 with a part of each coupling portion 11b and the coupling portion 21b, and the piezoelectric vibrator 11 and the piezoelectric vibrator 21 described above. The electrodes and the drive detection circuit 52 mounted on the substrate 53 were electrically connected using the conductor pattern on the substrate 53. Mounting and fixing of the piezoelectric vibrator 11 and the piezoelectric vibrator 21 to the ceramic substrate 53 were performed by wire bonding and flip-chip mounting using bumps. The conductor pattern and the like are not shown.

駆動検出回路52は、圧電振動子11及び圧電振動子21の駆動および検出用の回路であり、前記圧電振動子11及び圧電振動子21がそれぞれの共振周波数で駆動できるように、2つの自励発振回路を構成した。また、駆動検出回路52は、前記圧電振動子11及び圧電振動子21に角速度が加わった時にコリオリ力の作用により発生する励振方向と直角方向の振動を検出する機能として、回転角速度の大きさに比例した出力信号を処理して、それぞれの回転軸に対する角速度を出力する機能も持たせた。   The drive detection circuit 52 is a circuit for driving and detecting the piezoelectric vibrator 11 and the piezoelectric vibrator 21, and two self-excited so that the piezoelectric vibrator 11 and the piezoelectric vibrator 21 can be driven at respective resonance frequencies. An oscillation circuit was configured. The drive detection circuit 52 has a function of detecting the vibration in the direction perpendicular to the excitation direction generated by the action of the Coriolis force when an angular velocity is applied to the piezoelectric vibrator 11 and the piezoelectric vibrator 21. The proportional output signal was processed, and the function to output the angular velocity with respect to each rotation axis was also provided.

本実施例1による圧電振動ジャイロは、使用した圧電振動子のアーム部の形状のみを変えることで、共振周波数の差を200Hzとしたので、2個の圧電振動子間に生じる干渉ノイズの周波数が200kHとなり、ローパスフィルタで干渉ノイズが除去できる低ノイズの圧電振動ジャイロの提供が可能となる。   The piezoelectric vibration gyro according to the first embodiment changes the resonance frequency difference by changing only the shape of the arm portion of the used piezoelectric vibrator, so that the frequency of interference noise generated between the two piezoelectric vibrators is reduced. Since the frequency becomes 200 kHz, it is possible to provide a low-noise piezoelectric vibration gyro that can remove interference noise with a low-pass filter.

本実施例1では、LiNbO3の単結晶板から圧電振動子11及び圧電振動子21を切り出す際に、レーザ加工を用いたが、その他にも、ウェットエッチング、ドライエッチング、サンドブラスト加工、超音波加工等の加工方法でも良い。また、使用する材料は、LiNbO3の単結晶以外にも圧電セラミックス、水晶、LiTaO3、ランガサイト等の圧電性を有する材料であれば良い。前記電極の形成には、蒸着以外にも、印刷、メッキ、スパッタ等の方法でも良い。 In the first embodiment, laser processing is used to cut out the piezoelectric vibrator 11 and the piezoelectric vibrator 21 from the single crystal plate of LiNbO 3. However, wet etching, dry etching, sand blast processing, ultrasonic processing are also used. A processing method such as In addition to the LiNbO 3 single crystal, the material to be used may be any material having piezoelectricity such as piezoelectric ceramics, quartz, LiTaO 3 , or langasite. In addition to vapor deposition, the electrode may be formed by printing, plating, sputtering, or the like.

また、本実施例1では、結合部の形状が同じ形状、大きさであれば、アーム部の形状は、圧電振動子11と圧電振動子21との共振周波数の差が200Hz以上となれば良く、上記形状に限定されるものではない。   Further, in the first embodiment, if the shape of the coupling portion is the same shape and size, the shape of the arm portion may be such that the difference in resonance frequency between the piezoelectric vibrator 11 and the piezoelectric vibrator 21 is 200 Hz or more. The shape is not limited to the above.

図3は、実施例2に係る圧電振動ジャイロの分解斜視図である。本実施例2は、圧電振動子11と圧電振動子31と、駆動検出回路52とを、導体パターンを有する基板53に実装し、基板53に蓋54を配置した構造とした。圧電振動子11及び圧電振動子31は、厚みが0.25mmのLiNbO3の単結晶板から切り出し、その表面に駆動および検出用の電極を蒸着して形成した。なお、電極は図示しない。 FIG. 3 is an exploded perspective view of the piezoelectric vibration gyro according to the second embodiment. In the second embodiment, the piezoelectric vibrator 11, the piezoelectric vibrator 31, and the drive detection circuit 52 are mounted on a substrate 53 having a conductor pattern, and a lid 54 is disposed on the substrate 53. The piezoelectric vibrator 11 and the piezoelectric vibrator 31 were formed by cutting out a LiNbO 3 single crystal plate having a thickness of 0.25 mm and depositing driving and detection electrodes on the surface thereof. The electrodes are not shown.

ここで、圧電振動子11は長さ3mm、幅0.5mmの2つのアーム部11aと、該2つのアーム部11aを結合する長さ3.0mm、幅1.5mmの結合部11bとからなる音叉形状とした。圧電振動子31は、圧電振動子11との共振周波数の差を200Hzとするために、2つのアーム部31aを、長さ3.1mm、幅0.5mmとし、該2つのアーム部21aを結合する結合部21bは、圧電振動子11と同じ形状とした。圧電振動子11の共振周波数は、20kHzとし、圧電振動子31の共振周波数は19.8kHzとした。   Here, the piezoelectric vibrator 11 includes two arm portions 11a having a length of 3 mm and a width of 0.5 mm, and a connecting portion 11b having a length of 3.0 mm and a width of 1.5 mm for connecting the two arm portions 11a. A tuning fork shape was adopted. In order to set the difference in resonance frequency with the piezoelectric vibrator 11 to 200 Hz, the piezoelectric vibrator 31 has a length of 3.1 mm and a width of 0.5 mm, and the two arm parts 21 a are coupled. The connecting portion 21b to be formed has the same shape as the piezoelectric vibrator 11. The resonance frequency of the piezoelectric vibrator 11 was 20 kHz, and the resonance frequency of the piezoelectric vibrator 31 was 19.8 kHz.

本実施例2では、圧電振動子11及び圧電振動子31は、それぞれの結合部11b及び結合部31bの一部をセラミックの基板53に固定して、圧電振動子11及び圧電振動子31の前記電極と、基板53上に実装した駆動検出回路52とを、基板53上の導体パターンを使い電気的に接続した。圧電振動子11及び圧電振動子31のセラミックの基板53への実装固定は、ワイヤーボンディングとバンプを利用したフリップチップ実装で行なった。なお、導体パターン等は図示しない。   In the second embodiment, the piezoelectric vibrator 11 and the piezoelectric vibrator 31 are fixed to a ceramic substrate 53 with a part of each coupling portion 11b and the coupling portion 31b. The electrodes and the drive detection circuit 52 mounted on the substrate 53 were electrically connected using the conductor pattern on the substrate 53. Mounting and fixing of the piezoelectric vibrator 11 and the piezoelectric vibrator 31 to the ceramic substrate 53 was performed by flip chip mounting using wire bonding and bumps. The conductor pattern and the like are not shown.

駆動検出回路52は、圧電振動子11及び圧電振動子21の駆動および検出用の回路であり、前記圧電振動子11及び圧電振動子21がそれぞれの共振周波数で駆動できるように、2つの自励発振回路を構成した。また、駆動検出回路52は、前記圧電振動子11及び圧電振動子21に角速度が加わった時にコリオリ力の作用により発生する励振方向と直角方向の振動を検出する機能として、回転角速度の大きさに比例した出力信号を処理して、それぞれの回転軸に対する角速度を出力する機能も持たせた。   The drive detection circuit 52 is a circuit for driving and detecting the piezoelectric vibrator 11 and the piezoelectric vibrator 21, and two self-excited so that the piezoelectric vibrator 11 and the piezoelectric vibrator 21 can be driven at respective resonance frequencies. An oscillation circuit was configured. The drive detection circuit 52 has a function of detecting the vibration in the direction perpendicular to the excitation direction generated by the action of the Coriolis force when an angular velocity is applied to the piezoelectric vibrator 11 and the piezoelectric vibrator 21. The proportional output signal was processed, and the function to output the angular velocity with respect to each rotation axis was also provided.

本実施例2による圧電振動ジャイロは、使用した圧電振動子のアーム部の長さのみを変えることで、共振周波数の差を200Hzとしたので、実施例1と同様に2個の圧電振動子間に生じる干渉ノイズの周波数が200kHとなり、ローパスフィルタで干渉ノイズが除去できる低ノイズの圧電振動ジャイロの提供が可能となる。   In the piezoelectric vibration gyro according to the second embodiment, the difference in the resonance frequency is set to 200 Hz by changing only the length of the arm portion of the used piezoelectric vibrator. The frequency of the interference noise generated in the filter becomes 200 kH, and it is possible to provide a low-noise piezoelectric vibration gyro that can remove the interference noise with a low-pass filter.

図3では、解りやすくするために、各々の寸法差を大きく図示しているが、実用上のばらつきを含め干渉ノイズを抑制できる周波数差を得るためには、図3に示すアーム部11aとアーム部31aの長さの差は約0.1mmで良い。なお、現状の加工技術では、10μm以下の加工精度が得られるので、0.1mmの寸法管理は十分可能である。   In FIG. 3, the dimensional differences are greatly illustrated for easy understanding, but in order to obtain a frequency difference that can suppress interference noise including practical variations, the arm portion 11a and the arm shown in FIG. The difference in length of the portion 31a may be about 0.1 mm. In addition, since the processing accuracy of 10 μm or less can be obtained with the current processing technology, dimensional management of 0.1 mm is sufficiently possible.

図4は、実施例3に係る圧電振動ジャイロの分解斜視図である。本実施例3は、圧電振動子11と圧電振動子41と、駆動検出回路52とを、導体パターンを有する基板53に実装し、基板53に蓋54を配置した構造とした。圧電振動子11は、厚みが0.250mmのLiNbO3の単結晶板から切り出し、その表面に駆動および検出用の電極を蒸着して形成した。また、圧電振動子41は、厚みが0.255mmのLiNbO3の単結晶板から切り出し、その表面に駆動および検出用の電極を蒸着して形成した。なお、電極は図示しない。   FIG. 4 is an exploded perspective view of the piezoelectric vibration gyro according to the third embodiment. In the third embodiment, the piezoelectric vibrator 11, the piezoelectric vibrator 41, and the drive detection circuit 52 are mounted on a substrate 53 having a conductor pattern, and a lid 54 is disposed on the substrate 53. The piezoelectric vibrator 11 was formed by cutting out a LiNbO3 single crystal plate having a thickness of 0.250 mm and depositing drive and detection electrodes on the surface thereof. The piezoelectric vibrator 41 was cut out from a LiNbO3 single crystal plate having a thickness of 0.255 mm, and electrodes for driving and detection were deposited on the surface thereof. The electrodes are not shown.

ここで、圧電振動子11と圧電振動子41は長さ3mm、幅0.5mmの2つのアーム部11aと、該2つのアーム部11aを結合する長さ3.0mm、幅1.5mmの結合部11bとからなる音叉形状とした。圧電振動子41は、圧電振動子11と比べ、厚さのみが違い、共振周波数は下がる。本実施例3では、圧電振動子11の共振周波数を20kHzとし、圧電振動子41の共振周波数は19.8kHzとした。   Here, the piezoelectric vibrator 11 and the piezoelectric vibrator 41 have two arm portions 11a having a length of 3 mm and a width of 0.5 mm, and a joint having a length of 3.0 mm and a width of 1.5 mm for joining the two arm portions 11a. A tuning fork shape consisting of the portion 11b was adopted. The piezoelectric vibrator 41 is different from the piezoelectric vibrator 11 only in thickness, and the resonance frequency is lowered. In Example 3, the resonance frequency of the piezoelectric vibrator 11 was 20 kHz, and the resonance frequency of the piezoelectric vibrator 41 was 19.8 kHz.

本実施例3では、圧電振動子11及び圧電振動子41は、それぞれの結合部11b及び結合部41bの一部をセラミック基板53に固定して、圧電振動子11及び圧電振動子41の前記電極と、基板53上に実装した駆動検出回路52とを、基板53上の導体パターンを使い電気的に接続した。圧電振動子11及び圧電振動子41のセラミック基板53への実装固定は、ワイヤーボンディングとバンプを利用したフリップチップ実装で行なった。なお、導体パターン等は図示しない。   In the third embodiment, the piezoelectric vibrator 11 and the piezoelectric vibrator 41 are fixed to a ceramic substrate 53 with a part of each coupling portion 11b and the coupling portion 41b, and the electrodes of the piezoelectric vibrator 11 and the piezoelectric vibrator 41 are used. The drive detection circuit 52 mounted on the substrate 53 was electrically connected using the conductor pattern on the substrate 53. Mounting and fixing of the piezoelectric vibrator 11 and the piezoelectric vibrator 41 to the ceramic substrate 53 were performed by flip chip mounting using wire bonding and bumps. The conductor pattern and the like are not shown.

駆動検出回路52は、圧電振動子11及び圧電振動子21の駆動および検出用の回路であり、前記圧電振動子11及び圧電振動子21がそれぞれの共振周波数で駆動できるように、2つの自励発振回路を構成した。また、駆動検出回路52は、前記圧電振動子11及び圧電振動子21に角速度が加わった時にコリオリ力の作用により発生する励振方向と直角方向の振動を検出する機能として、回転角速度の大きさに比例した出力信号を処理して、それぞれの回転軸に対する角速度を出力する機能も持たせた。   The drive detection circuit 52 is a circuit for driving and detecting the piezoelectric vibrator 11 and the piezoelectric vibrator 21, and two self-excited so that the piezoelectric vibrator 11 and the piezoelectric vibrator 21 can be driven at respective resonance frequencies. An oscillation circuit was configured. The drive detection circuit 52 has a function of detecting the vibration in the direction perpendicular to the excitation direction generated by the action of the Coriolis force when an angular velocity is applied to the piezoelectric vibrator 11 and the piezoelectric vibrator 21. The proportional output signal was processed, and the function to output the angular velocity with respect to each rotation axis was also provided.

本実施例3による圧電振動ジャイロは、使用した圧電振動子のアーム部の長さのみを変えることで、共振周波数の差を200Hzとしたので、実施例1と同様に2個の圧電振動子間に生じる干渉ノイズの周波数が200kHとなり、ローパスフィルタで干渉ノイズが除去できる低ノイズの圧電振動ジャイロの提供が可能となる。   The piezoelectric vibration gyro according to the third embodiment changes the resonance frequency difference by changing only the length of the arm portion of the used piezoelectric vibrator, so that the difference between the two piezoelectric vibrators is the same as in the first embodiment. The frequency of the interference noise generated in the filter becomes 200 kH, and it is possible to provide a low-noise piezoelectric vibration gyro that can remove the interference noise with a low-pass filter.

図4では、解りやすくするため各々の寸法差を大きく図示しているが、実用上のばらつきを含め干渉ノイズを抑制できる周波数差を得るためには、図4に示す圧電振動子の厚さの差は約0.005mmで良い。なお、現状の厚みの加工技術では、ラッピング加工等にて、0.5μm以下の加工精度が得られるので、5μmの寸法管理は十分可能である。   In FIG. 4, the dimensional differences are greatly illustrated for easy understanding, but in order to obtain a frequency difference that can suppress interference noise including practical variations, the thickness of the piezoelectric vibrator shown in FIG. The difference may be about 0.005 mm. Note that with the current thickness processing technology, a processing accuracy of 0.5 μm or less can be obtained by lapping processing or the like, and therefore 5 μm dimension management is sufficiently possible.

実施例3では、厚さが異なる圧電振動子を使用したが、圧電素子の厚さ方向を把持する構成をしていない為、厚さが異なっても使用する部品や製造工程は影響を受けない。   In Example 3, piezoelectric vibrators having different thicknesses were used. However, since the structure is not configured to grip the thickness direction of the piezoelectric elements, the parts and manufacturing process used are not affected even if the thicknesses are different. .

図5及び図6は、実施例4に係る圧電振動ジャイロの分解斜視図である。実施例4では、2つの圧電振動ジャイロを用いる。1つは、図5に示す如く、駆動検出回路12を予め導体パターンを有する基板13に実装し、前記実施例1で製作した圧電振動子11のみを基板13に実装して、蓋14をかぶせて圧電振動ジャイロ10を構成した。もう1つは、圧電振動ジャイロは、図6に示す如く、前記圧電振動ジャイロ10同様に、駆動検出回路12を予め導体パターンを有する基板13に実装し、前記実施例1で製作した圧電振動子21のみを基板13に実装し、蓋14をかぶせて圧電振動ジャイロ20を構成した。   5 and 6 are exploded perspective views of the piezoelectric vibration gyro according to the fourth embodiment. In Example 4, two piezoelectric vibration gyros are used. First, as shown in FIG. 5, the drive detection circuit 12 is mounted on a substrate 13 having a conductor pattern in advance, only the piezoelectric vibrator 11 manufactured in the first embodiment is mounted on the substrate 13, and the lid 14 is covered. Thus, the piezoelectric vibrating gyroscope 10 was configured. The other is a piezoelectric vibrating gyroscope as shown in FIG. 6, like the piezoelectric vibrating gyroscope 10, in which the drive detection circuit 12 is mounted in advance on a substrate 13 having a conductor pattern, and the piezoelectric vibrator manufactured in the first embodiment. The piezoelectric vibration gyro 20 was configured by mounting only 21 on the substrate 13 and covering the lid 14.

実施例4による圧電振動子11及び圧電振動子21は、実施例1同様に、厚みが0.25mmのLiNbO3の単結晶板から切り出し、その表面に駆動および検出用の電極を蒸着して形成した。圧電振動子11は長さ3mm、幅0.5mmの2つのアーム部11aと、該2つのアーム部11aを結合する長さ3mm、幅1.5mmの結合部11bとからなる音叉形状とした。圧電振動子21は、圧電振動子11との共振周波数の差を200Hzとするために、2つのアーム部21aを、長さ3mm、幅0.5mmとして、先端から1.5mm部分の幅を0.1mmだけ外側に広げた構造とした。該2つのアーム部21aを結合する結合部21bは、圧電振動子11と同じ形状とした。圧電振動子11の共振周波数は、20kHzとし、圧電振動子21の共振周波数は19.8kHzとした。 The piezoelectric vibrator 11 and the piezoelectric vibrator 21 according to the fourth embodiment are cut from a LiNbO 3 single crystal plate having a thickness of 0.25 mm and formed by depositing drive and detection electrodes on the surface thereof, as in the first embodiment. did. The piezoelectric vibrator 11 has a tuning fork shape composed of two arm portions 11a having a length of 3 mm and a width of 0.5 mm, and a connecting portion 11b having a length of 3 mm and a width of 1.5 mm for connecting the two arm portions 11a. In order to set the difference in resonance frequency with the piezoelectric vibrator 11 to 200 Hz, the piezoelectric vibrator 21 has two arm portions 21a having a length of 3 mm and a width of 0.5 mm, and the width of the 1.5 mm portion from the tip is 0. .. 1 mm wide outer structure. A coupling portion 21 b that couples the two arm portions 21 a has the same shape as the piezoelectric vibrator 11. The resonance frequency of the piezoelectric vibrator 11 was 20 kHz, and the resonance frequency of the piezoelectric vibrator 21 was 19.8 kHz.

本実施例4では、図5及び図6に使用した基板13、駆動検出回路12、蓋14は同じ部品を使用した。このように、圧電振動子11と圧電振動子21が異なる共振周波数を持つ圧電振動子であっても、圧電振動ジャイロの製作に、まったく同じ部品が使用できる。これは、アーム部形状が違うだけで、結合部11bと結合部21bの形状を同じにした効果である。   In the fourth embodiment, the same components are used for the substrate 13, the drive detection circuit 12, and the lid 14 used in FIGS. 5 and 6. Thus, even if the piezoelectric vibrator 11 and the piezoelectric vibrator 21 are piezoelectric vibrators having different resonance frequencies, the same parts can be used for manufacturing the piezoelectric vibration gyro. This is an effect in which the shapes of the coupling portion 11b and the coupling portion 21b are made the same only in the shape of the arm portion.

本実施例4による圧電振動ジャイロを用いて、2軸の角速度を検出するためには、図5に示した圧電振動ジャイロ10と図6に示した圧電振動ジャイロ20とを互いに直交配置して用いればよい。図7は、実施例4に係る圧電振動ジャイロの使用状態を示す斜視図である。角速度の検出を必要とする装置の回路基板55上に、圧電振動ジャイロ10と圧電振動ジャイロ20を実装するが、圧電振動ジャイロ10に使用した圧電振動子11の励振振動の中心軸となるX軸56と、圧電振動ジャイロ20に使用した圧電振動子21の励振振動の中心軸となるY軸57とが直交するように配置することで、前述したヨー方向とピッチ方向となる2軸の角速度の検出が可能となる。   In order to detect the biaxial angular velocity using the piezoelectric vibrating gyroscope according to the fourth embodiment, the piezoelectric vibrating gyroscope 10 shown in FIG. 5 and the piezoelectric vibrating gyroscope 20 shown in FIG. That's fine. FIG. 7 is a perspective view illustrating a usage state of the piezoelectric vibration gyro according to the fourth embodiment. The piezoelectric vibration gyro 10 and the piezoelectric vibration gyro 20 are mounted on the circuit board 55 of a device that requires detection of the angular velocity, and the X axis that is the central axis of the excitation vibration of the piezoelectric vibrator 11 used in the piezoelectric vibration gyro 10 56 and the Y axis 57 that is the central axis of the excitation vibration of the piezoelectric vibrator 21 used in the piezoelectric vibration gyro 20 are arranged so as to be orthogonal to each other so that the yaw direction and the pitch direction of the biaxial angular velocity can be obtained. Detection is possible.

このとき、圧電振動ジャイロ10と圧電振動ジャイロ20に使用した実施例4による、圧電振動子11と圧電振動子21との共振周波数差は200Hzなので、互いの干渉による干渉ノイズは200Hzとなり、ローパスフィルタで干渉ノイズが除去できる低ノイズの圧電振動ジャイロの提供が可能となる。   At this time, since the resonance frequency difference between the piezoelectric vibrator 11 and the piezoelectric vibrator 21 according to the fourth embodiment used for the piezoelectric vibration gyro 10 and the piezoelectric vibration gyro 20 is 200 Hz, the interference noise due to mutual interference becomes 200 Hz. Thus, it is possible to provide a low-noise piezoelectric vibration gyro that can remove interference noise.

本実施例4では、前記、実施例3で示した、圧電振動子の厚さを変えて共振周波数を異ならせた圧電振動子41を使用してもよい。この場合でも、圧電素子を厚さ方向に把持するような構成ではないので、厚さの違いによる影響は受けず、使用する部品は別の共振周波数の圧電振動子と同じ仕様の部品が使用できる。   In the fourth embodiment, the piezoelectric vibrator 41 having a different resonance frequency by changing the thickness of the piezoelectric vibrator shown in the third embodiment may be used. Even in this case, since the piezoelectric element is not configured to be gripped in the thickness direction, it is not affected by the difference in thickness, and a component having the same specification as that of a piezoelectric vibrator having another resonance frequency can be used. .

以上述べた如く、本発明によれば、圧電振動子を音叉形状とし、音叉のアーム部形状を変えることにより、前記圧電振動子の共振周波数を変え、互いに直交させた軸上に配置した場合でも、圧電振動子間の干渉を小さくし、また、音叉のアーム部以外の形状、大きさを同一にすることにより、実装固定方法は同一に出来るので、干渉ノイズの発生を抑えて特性の劣化が少ない、生産性の良い、小型で高性能、低価格の圧電振動ジャイロの提供が可能となる。   As described above, according to the present invention, even when the piezoelectric vibrator has a tuning fork shape and the arm portion shape of the tuning fork is changed, the resonance frequency of the piezoelectric vibrator is changed and arranged on axes orthogonal to each other. The mounting and fixing method can be made the same by reducing the interference between the piezoelectric vibrators and making the shape and size other than the tuning fork arm part the same. It is possible to provide a small, high-performance, low-cost piezoelectric vibration gyro with low productivity.

本発明による、圧電振動ジャイロはカメラ一体型VTRやデジタルカメラ等の手振れを検出するシステムに利用できるほかに、角速度検出センサとして、振動や衝撃等の角速度検出装置、機器、或いは、ナビゲーションシステム等にも利用できる。   The piezoelectric vibration gyro according to the present invention can be used in a system for detecting camera shake such as a camera-integrated VTR or a digital camera. In addition, as an angular velocity detection sensor, the piezoelectric vibration gyro can be used in an angular velocity detection device such as vibration or impact, a device, or a navigation system. Can also be used.

従来の圧電振動ジャイロの斜視図。The perspective view of the conventional piezoelectric vibration gyro. 実施例1に係る圧電振動ジャイロの分解斜視図。1 is an exploded perspective view of a piezoelectric vibration gyro according to Embodiment 1. FIG. 実施例2に係る圧電振動ジャイロの分解斜視図。FIG. 4 is an exploded perspective view of a piezoelectric vibration gyro according to a second embodiment. 実施例3に係る圧電振動ジャイロの分解斜視図。FIG. 6 is an exploded perspective view of a piezoelectric vibration gyro according to a third embodiment. 実施例4に係る圧電振動ジャイロの分解斜視図。FIG. 9 is an exploded perspective view of a piezoelectric vibration gyro according to a fourth embodiment. 実施例4に係る圧電振動ジャイロの分解斜視図。FIG. 9 is an exploded perspective view of a piezoelectric vibration gyro according to a fourth embodiment. 実施例4に係る圧電振動ジャイロの使用状態を示す斜視図。FIG. 6 is a perspective view showing a usage state of a piezoelectric vibration gyro according to a fourth embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10,20 圧電振動ジャイロ
11,21,31,41 圧電振動子
11a,21a,31a,41a アーム部
11b,21b,31b,41b 結合部
12,52 駆動検出回路
13,53 基板
14,54 蓋
55 回路基板
56 X軸
57 Y軸
61 圧電振動子
62,63,64,65 支持部材
10, 20 Piezoelectric vibratory gyros 11, 21, 31, 41 Piezoelectric vibrators 11a, 21a, 31a, 41a Arm parts 11b, 21b, 31b, 41b Coupling parts 12, 52 Drive detection circuit 13, 53 Substrate 14, 54 Lid 55 Circuit Substrate 56 X-axis 57 Y-axis 61 Piezoelectric vibrator 62, 63, 64, 65 Support member

Claims (7)

固定端として機能する結合部を介して同一の2本のアーム部が結合してなる圧電振動子を2以上具備する圧電振動ジャイロであって、前記各圧電振動子は、前記アーム部のみが異なる形状を有することを特徴とする圧電振動ジャイロ。   A piezoelectric vibration gyro comprising two or more piezoelectric vibrators formed by joining two identical arm parts via a joint functioning as a fixed end, wherein each piezoelectric vibrator differs only in the arm part. A piezoelectric vibration gyro characterized by having a shape. 前記圧電振動子が単一材料からなることを特徴とする請求項1に記載の圧電振動ジャイロ。   The piezoelectric vibration gyro according to claim 1, wherein the piezoelectric vibrator is made of a single material. 前記圧電振動子が弾性体に圧電性を有する材料を接合してなることを特徴とする請求項1に記載の圧電振動ジャイロ。   The piezoelectric vibration gyro according to claim 1, wherein the piezoelectric vibrator is formed by bonding a material having piezoelectricity to an elastic body. 前記各圧電素子は、共振周波数が異なり、各々200Hz以上の差を有することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の圧電振動ジャイロ。   4. The piezoelectric vibration gyro according to claim 1, wherein the piezoelectric elements have different resonance frequencies and have a difference of 200 Hz or more. 5. 前記各圧電振動子が同一の筐体に収納してなることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の圧電振動ジャイロ。   5. The piezoelectric vibration gyro according to claim 1, wherein the piezoelectric vibrators are housed in the same housing. 前記各圧電振動子がそれぞれ異なる筐体に収納してなることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の圧電振動ジャイロ。   The piezoelectric vibration gyro according to any one of claims 1 to 4, wherein each of the piezoelectric vibrators is housed in a different housing. 前記各圧電振動子が互いに直交するように配置されてなることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の圧電振動ジャイロ。   The piezoelectric vibration gyro according to any one of claims 1 to 6, wherein the piezoelectric vibrators are arranged so as to be orthogonal to each other.
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