JP3613117B2 - 振動子及びそれを用いた振動ジャイロ及びそれを用いた電子装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動子及びそれを用いた振動ジャイロ及びそれを用いた電子装置、特に、手ぶれ防止機能付きビデオカメラ、カーナビゲーションシステム、ポインティングデバイスなどに用いられる振動子及びそれを用いた振動ジャイロ及びそれを用いた電子装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１に従来の振動子の斜視図を示し、図１２に平面図及び正面図及び底面図を示す。なお、図１１、１２に示した振動子５０の基本的な考え方は、特開平１１−１２５５２６号広報に開示されている。
【０００３】
図１１において、振動子５０は、一方主面に第一の帯状電極が形成されるとともに、厚み方向に分極された第一の圧電体基板１０１と、一方主面に第二の帯状電極が形成されるとともに、厚み方向に分極された第二の圧電体基板１０２とを有している。第一の圧電体基板１０１の他方主面と第二の圧電体基板１０２の他方主面とは、中間電極１０３を介して貼り合わされている。
【０００４】
第一の帯状電極は、その長手方向に沿った分割溝Ｓ０と、ノード点Ｎ１、Ｎ２を第一の帯状電極上に垂直に投影した位置より長手方向に関して僅かに中央部側に第一の帯状電極の幅方向に沿って形成された分割溝Ｓ１、Ｓ２を有する。そのため、第一の帯状電極は、分割溝Ｓ０により電極部１０４、１０５に分割され、電極部１０４、１０５は更に、分割溝Ｓ１、Ｓ２により、電極部１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃに分割されている。そして、第二の帯状電極は、電極部１０６ａからなる。
【０００５】
振動子５０のノード点Ｎ１、Ｎ２を第一の帯状電極上に垂直に投影した位置には、リード線の機能を兼ねる支持部材１０７ａ、１０７ｂが設けられ、第二の帯状電極上に垂直に投影した位置には、リード線の機能を兼ねる支持部材５０７ｃ、５０７ｄが設けられている。そして、はんだ付け等の方法により、支持部材１０７ａは、電極部１０５ａ、１０４ｂ、１０５ｂに接続され、支持部材１０７ｂは、電極部１０４ａ、１０４ｃ、１０５ｃに接続され、支持部材５０７ｃ、１０５ｄは、電極部１０６ａに接続されている。支持部材１０７ａ、１０７ｂ、５０７ｃ、５０７ｄは、同一の材料で、同一形状に構成され、同一の剛性を有している。
【０００６】
このような構成を有する振動子５０は、支持部材１０７ａ、１０７ｂ、５０７ｃ、５０７ｄの端部を固定し、駆動電極である電極部１０６ａに支持部材５０７ｃ、５０７ｄを介して駆動信号を印可することにより、厚み方向に、最低次のモードの節がノード点Ｎ１、Ｎ２となる長手方向両端自由たわみ振動をする。そして、第一の圧電体基板１０１と第二の圧電体基板１０２とを、同一の剛性を有する支持部材１０７ａ、１０７ｂ、５０７ｃ、５０７ｄで挟んで支持されているため、ノード点Ｎ１、Ｎ２は厚み方向に関して、第一の帯状電極と第二の帯状電極との中央部付近に位置する。なお、支持部材５０７ｃ、５０７ｄが直線状であるのに対して、支持部材１０７ａ、１０７ｂは凸部を有するが、この凸部は支持部材の剛性には、ほとんど影響しない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の振動子５０は、駆動信号を印可することにより、厚み方向に、最低次のモードの節がノード点Ｎ１、Ｎ２となる長手方向両端自由たわみ振動をする。そして、このノード点Ｎ１、Ｎ２は、長手方向に関しては定まった位置に固定されている。しかし、このノード点Ｎ１、Ｎ２は、厚み方向に関しては定まった位置に固定されていない。
【０００８】
例えば、通常、振動子５０の支持部材１０７ａ、１０７ｂ、５０７ｃ、５０７ｄは、同一の材料、同一形状となるように構成されており、ノード点Ｎ１、Ｎ２は厚み方向に関して、第一の帯状電極と第二の帯状電極との中央部に位置するように設計されている。しかし、実際の製品では、個々の製品ごとに、支持部材１０７ａ、１０７ｂ、５０７ｃ、５０７ｄの剛性にばらつきがあり、ノード点Ｎ１、Ｎ２は厚み方向に関して、第一の帯状電極側又は第二の帯状電極側に偏った位置に存在する。そして、このように個々の製品毎にノード点Ｎ１、Ｎ２が、厚み方向に関してばらついていると、振動子５０の振動の様子も個々の製品毎にばらつくという問題がある。
【０００９】
また、実際の製品では、経時変化により、支持部材１０７ａ、１０７ｂ、５０７ｃ、５０７ｄと、第一の帯状電極及び第二の帯状電極との接触状態が変化する。特に、振動子５０は高速で振動するため、支持部材１０７ａ、１０７ｂ、５０７ｃ、５０７ｄと、第一の帯状電極及び第二の帯状電極とを接続しているハンダの状態が変化し、これらの接触状態の変化を生じ易い。そのため、製造時において、ノード点Ｎ１、Ｎ２が厚み方向に関して、第一の帯状電極と第二の帯状電極との中央部に位置していても、経時変化によって、ノード点Ｎ１、Ｎ２が厚み方向に関して、第一の帯状電極側又は第二の帯状電極側に偏った位置に移動する場合がある。そして、このように、経時変化によりノード点Ｎ１、Ｎ２が、厚み方向に移動すると、振動子５０の振動の様子も変化するという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、振動子のノード点の厚み方向に関するばらつきが少ないために、振動子の駆動バランスのばらつきも少なく、正確な角速度の検出ができる振動子を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、振動子のノード点が厚み方向に関して経時変化により大きく移動しないために、振動子の駆動バランスを保ちやすく、正確な角速度の検出ができる振動子を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の振動子は、一方主面に第一の帯状電極が形成されるとともに、厚み方向に分極された第一の圧電体基板の他方主面と、一方主面に第二の帯状電極が形成されるとともに、厚み方向に分極された第二の圧電体基板の他方主面とが、中間電極を介して貼り合わされてなり、長手方向に二つ以上のノード点を有するとともに、前記ノード点を前記第一の圧電体基板の一方主面上に投影した位置及び前記第二の圧電体基板上の一方主面上に投影した位置に、それぞれ前記第一及び第二の圧電体基板の幅方向に延びて形成された棒状の支持部材が設けられた振動子であって、前記ノード点のうちの少なくとも一つにおいて、前記第一の圧電体基板の一方主面上に投影した位置及び前記第二の圧電体基板上の一方主面上に投影した位置に、剛性の異なる前記支持部材がそれぞれ設けられている、ことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の振動子は、長手方向に第一のノード点と、第二のノード点とを有し、前記第一のノード点を前記第一の圧電体基板及び前記第二の圧電体基板の一方主面上に投影した位置に設けられた支持部材の剛性がそれぞれ異なり、前記第二のノード点を前記第一の圧電体基板及び前記第二の圧電体基板の一方主面上に投影した位置に設けられた支持部材の剛性がそれぞれ異なる、ことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の振動子は、前記第一のノード点を、前記第一の圧電体基板の一方主面上に投影した位置に設けられた支持部材の剛性と、前記第二のノード点を、前記第一の圧電体基板の一方主面上に投影した位置に設けられた支持部材の剛性とが同一である、ことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の振動子は、前記第一のノード点を、前記第一の圧電体基板の一方主面上に投影した位置に設けられた支持部材の剛性と、前記第二のノード点を、前記第二の圧電体基板の一方主面上に投影した位置に設けられた支持部材の剛性とが同一である、ことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の振動子は、前記支持部材が、それぞれの形状を異ならせることにより剛性を異ならせていることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の振動子は、前記支持部材が、それぞれの断面積を異ならせることにより剛性を異ならせていることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の振動子は、前記支持部材が、それぞれの材質を異ならせることにより剛性を異ならせていることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の振動子は、前記支持部材が、それぞれの支持点までの距離を異ならせることにより剛性を異ならせていることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の振動ジャイロは、前記振動子と、前記振動子を振動させるための駆動手段と、前記振動子から発生する出力を検出する検出手段とを有することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の電子装置は、前記振動ジャイロを用いたことを特徴とする。
【００２３】
このように構成することにより、本発明の振動子においては、振動子の厚み方向に関して、ノード点が第一の帯状電極側又は第二の帯状電極側に移動し、振動子のノード点の厚み方向に関するばらつきが小さくなるために、振動子の駆動バランスにばらつきが少なく、正確な角速度の検出が可能となる。
【００２４】
また、本発明の振動子においては、振動子のノード点が厚み方向に関して経時変化により移動しにくいために、振動子の駆動バランスが保たれ、正確な角速度の検出が可能となる。
【００２５】
また、本発明の振動ジャイロにおいては、振動子が外乱や経時変化による影響を受けにくいため、角速度を正確に検出することができる。
【００２６】
また、本発明の電子装置においては、角速度を正確に検出できる振動ジャイロを用いているため、精密な制御機構を構成することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の振動子の一実施例の斜視図を示し、図２に平面図及び正面図及び底面図を示す。図１、２において、図１１、１２に示した振動子５０と同一又は同等の部分には同じ記号を付し、説明を省略する。
【００２８】
図１において、振動子１０は、振動子５０における支持部材５０７ｃ、５０７ｄに代えて、それぞれ支持部材１０７ｃ、１０７ｄを有する。支持部材１０７ｃ、１０７ｄは、支持部材１０７ａ、１０７ｂより断面積が小さく、支持部材としての剛性が小さい。ここで、振動子１０のノード点Ｎ１の位置は、第一の帯状電極上に設けた支持部材１０７ａと、第二の帯状電極上に設けた支持部材１０７ｃとのうち剛性が大きい方の側に偏るので、ノード点Ｎ１の位置は、剛性が大きい支持部材１０７ａの近傍に移動する。同様に、振動子１０のノード点Ｎ２の位置は、支持部材１０７ｂの近傍に移動する。
【００２９】
このような構成を有する振動子１０は、ノード点Ｎ１、Ｎ２が支持部材１０７ａ、１０７ｂの近傍に移動するため、個々の製品毎のノード点Ｎ１、Ｎ２の位置のばらつきが小さくなり、経時変化によるノード点Ｎ１、Ｎ２の厚み方向の移動量も小さくなる。
【００３０】
また、支持部材１０７ａ、１０７ｂの剛性が、支持部材１０７ｃ、１０７ｄの剛性よりも十分に大きい場合には、ノード点Ｎ１、Ｎ２の位置は、支持部材１０７ａ、１０７ｂに固定され、個々の製品毎のノード点Ｎ１、Ｎ２の位置のばらつきがなくなり、経時変化によるノード点Ｎ１、Ｎ２の厚み方向の移動量がなくなる。
【００３１】
なお、逆に、支持部材１０７ｃ、１０７ｄの断面積を、支持部材１０７ａ、１０７ｂより大きくして、ノード点Ｎ１、Ｎ２を支持部材１０７ｃ、１０７ｄの近傍に移動させても同様の効果がある。
【００３２】
次に、図３に本発明の振動子の別の実施例の平面図及び正面図及び底面図を示す。図３において、図１、２に示した振動子１０と同一又は同等の部分には同じ記号を付し、説明を省略する。
【００３３】
図３において、振動子１１は、振動子１０における支持部材１０７ｃ、１０７ｄに代えて、支持部材１１７ｃ、１１７ｄを有する。支持部材１１７ｃ、１１７ｄと支持部材１０７ａ、１０７ｂとは、同じ断面積であるが、形状が異なる。支持部材１０７ａ、１０７ｂは、中央部が第一の帯状電極に接続し、両端部が振動子１１の幅方向に沿って直線状に伸びる形状を有しているのに対して、支持部材１１７ｃ、１１７ｄは、中央部が第二の帯状電極に接続し、両端部がＺ型に屈折する部分を介して振動子１１の幅方向に沿って伸びる形状を有している。そのため、支持部材１１７ｃ、１１７ｄの方が、支持部材１０７ａ、１０７ｂより支持部材としての剛性が小さい。したがって、図１、２に示した振動子１０の場合と同様に、振動子１１のノード点Ｎ１の位置は、剛性が大きい支持部材１０７ａの近傍に移動し、ノード点Ｎ２の位置は、支持部材１０７ｂの近傍に移動する。そして、このような構成を有する振動子１１も、図１、２に示した振動子１０と同様の作用効果を奏するものである。
【００３４】
なお、支持部材１０７ａ、１０７ｂ、１１７ｃ、１１７ｄの形状は、図３に示した形状に限定されるものではない。また、逆に、支持部材１０７ａ、１０７ｂより、支持部材１１７ｃ、１１７ｄの剛性が大きくなる形状にしてもよい。また、支持部材１１７ｃ、１１７ｄと支持部材１０７ａ、１０７ｂとの断面積を異ならせることにより、支持部材１１７ｃ、１１７ｄと支持部材１０７ａ、１０７ｂとの剛性を更に異ならせることもできる。
【００３５】
次に、図４に本発明の振動子の更に別の実施例の平面図及び正面図及び底面図を示す。図４において、図１、２に示した振動子１０と同一又は同等の部分には同じ記号を付し、説明を省略する。
【００３６】
図４において、振動子１２は、振動子１０における支持部材１０７ｃ、１０７ｄに代えて、支持部材１２７ｃ、１２７ｄを有する。支持部材１２７ｃ、１２７ｄは、支持部材１０７ａ、１０７ｂと同一断面積、同一形状であるが、材質が異なる。ここでは、支持部材１０７ａ、１０７ｂは、高弾性材料であるモリブテンからなり、支持部材１２７ｃ、１２７ｄは、低弾性材料である銅からなるとすると、支持部材１０７ａ、１０７ｂは支持部材１２７ｃ、１２７ｄより支持部材としての剛性が大きい。したがって、振動子１２のノード点Ｎ１の位置は、剛性が大きい支持部材１０７ａの近傍に移動し、ノード点Ｎ２の位置は、支持部材１０７ｂの近傍に移動する。そして、このような構成を有する振動子１２も、図１、２に示した振動子１０と同様の作用効果を奏するものである。
【００３７】
なお、支持部材１０７ａ、１０７ｂ、１２７ｃ、１２７ｄの材質は、銅とモリブテンとの組合せに限定されるものではない。また、逆に、支持部材１０７ａ、１０７ｂより、支持部材１２７ｃ、１２７ｄの剛性が大きい材質としてもよい。また、支持部材１２７ｃ、１２７ｄと支持部材１０７ａ、１０７ｂとの断面積、形状を異ならせることにより、支持部材１２７ｃ、１２７ｄと支持部材１０７ａ、１０７ｂとの剛性を更に異ならせることもできる。
【００３８】
次に、図５に本発明の振動子の更に別の実施例の斜視図を示す。図５において、図１、２に示した振動子１０と同一又は同等の部分には同じ記号を付し、説明を省略する。
【００３９】
図５において、振動子１３は、振動子１０における支持部材１０７ｃ、１０７ｄに代えて、支持部材１０７ａ、１０７ｂよりも長さが短い支持部材１３７ｃ、１３７ｄを有する。
【００４０】
また、図５には、図１乃至４において図示を省略した枠体２０も示す。枠体２０は、金属や樹脂などからなるフレームであって、階段状の外周端面２０１と、内周端面２０２とを有する。外周端面２０１は支持部材１０７ａ、１０７ｂの端部を搭載する部分であり、内周端面２０２は支持部材１３７ｃ、１３７ｄの端部を搭載する部分である。そして、振動子１３は、支持部材１０７ａ、１０７ｂの端部である支持点１０７ａ′、１０７ｂ′において外周端面２０１に固定され、支持部材１３７ｃ、１３７ｄの端部である支持点１３７ｃ′、１３７ｄ′において内周端面２０２に固定される。
【００４１】
このように、振動子１３においては、第一の帯状電極から支持点１０７ａ′、１０７ｂ′までの距離が、第二の帯状電極から支持点１３７ｃ′、１３７ｄ′までの距離よりも長いため、支持部材１０７ａ、１０７ｂは支持部材１３７ｃ、１３７ｄより支持部材としての剛性が小さい。したがって、振動子１３のノード点Ｎ１の位置は、剛性が大きい支持部材１３７ｃの近傍に移動する。同様に、振動子１３のノード点Ｎ２の位置は、支持部材１３７ｄの近傍に移動する。そして、このような構成を有する振動子１３も、図１、２に示した振動子１０と同様の作用効果を奏するものである。
【００４２】
なお、逆に、第一の帯状電極から支持点１０７ａ′、１０７ｂ′までの距離を、第二の帯状電極から支持点１３７ｃ′、１３７ｄ′までの距離よりも短くしてもよい。また、支持部材１３７ｃ、１３７ｄと支持部材１０７ａ、１０７ｂとの断面積、形状、材質を異ならせることにより、支持部材１３７ｃ、１３７ｄと支持部材１０７ａ、１０７ｂとの剛性を更に異ならせることもできる。
【００４３】
次に、図６に本発明の振動子の更に別の実施例の平面図及び正面図及び底面図を示す。図６において、図１、２に示した振動子１０と同一又は同等の部分には同じ記号を付し、説明を省略する。
【００４４】
図６において、振動子１４は、振動子１０における支持部材１０７ｂ、１０７ｄに代えて、支持部材１４７ｂ、１４７ｄを有する。支持部材１４７ｂ、１０７ｃと支持部材１０７ａ、１４７ｄとは、断面積が異なる。支持部材１４７ｂ、１０７ｃは、支持部材１０７ａ、１４７ｄより断面積が小さく、支持部材としての剛性が小さい。したがって、振動子１４のノード点Ｎ１の位置は、剛性が大きい支持部材１０７ａの近傍に移動する。同様に、振動子１４のノード点Ｎ２の位置は、支持部材１４７ｄの近傍に移動する。そして、このような構成を有する振動子１４も、図１、２に示した振動子１０と同様の作用効果を奏するものである。
【００４５】
このような構成を有する振動子１４は、ノード点Ｎ１、Ｎ２が支持部材１０７ａ、１４７ｄの近傍に移動し、個々の製品ごとにノード点Ｎ１、Ｎ２の位置がばらつくことや、経時変化によりノード点Ｎ１、Ｎ２が、厚み方向に移動することがない。なお、逆に、支持部材１４７ｂ、１０７ｃの断面積を、支持部材１０７ａ、１４７ｄの断面積より大きくしてもよい。また、支持部材１０７ａ、１４７ｂ、１０７ｃ、１４７ｄの断面積、形状、材質、支持点までの距離を異ならせることにより、支持部材１４７ｂ、１０７ｃと支持部材１０７ａ、１４７ｄとの剛性を更に異ならせることもできる。
【００４６】
次に、図７に本発明の振動子の更に別の実施例の平面図及び正面図及び底面図を示す。図７において、図１、２に示した振動子１０と同一又は同等の部分には同じ記号を付し、説明を省略する。
【００４７】
図７において、振動子１５は、振動子１０における支持部材１０７ｃに代えて、支持部材１５７ｅ、１５７ｆを有し、支持部材１０７ｄに代えて、支持部材１５７ｇ、１５７ｈを有する。支持部材１５７ｅ、１５７ｆ及び、支持部材１５７ｇ、１５７ｈは第二の圧電体基板１０２の幅方向に関して対称に配置され、一端が第二の帯状電極に接続され、他端が第二の圧電体基板１０２の幅方向に沿って直線状に伸びる形状を有している。
【００４８】
そして、支持部材１５７ｅ、１５７ｆ、１５７ｇ、１５７ｈと支持部材１０７ａ、１０７ｂとは、断面積が異なる。支持部材１５７ｅ、１５７ｆ、１５７ｇ、１５７ｈは、支持部材１０７ａ、１０７ｂより断面積が小さく、支持部材としての剛性が小さい。したがって、振動子１５のノード点Ｎ１の位置は、剛性が大きい支持部材１０７ａの近傍に移動する。同様に、振動子１５のノード点Ｎ２の位置は、支持部材１０７ｂの近傍に移動する。そして、このような構成を有する振動子１５も、図１、２に示した振動子１０と同様の作用効果を奏するものである。なお、第二の帯状電極の支持部材１５７ｅ、１５７ｆ、１５７ｇ、１５７ｈと同様に、第一の帯状電極を四本の支持部材で支持してもよい。
【００４９】
なお、上記各実施例においては、ノード点Ｎ１を第一の帯状電極上及び第二の帯状電極上に投影した位置に設けた支持部材の剛性をそれぞれ異ならせ、かつ、ノード点Ｎ２を第一の帯状電極上及び第二の帯状電極上に投影した位置に設けた支持部材の剛性をそれぞれ異ならせた振動子について説明したが、ノード点Ｎ１又はノード点Ｎ２の一方を第一の帯状電極上及び第二の帯状電極上に投影した位置に設けた支持部材の剛性をそれぞれ異ならせ、かつ、他方を第一の帯状電極上及び第二の帯状電極上に投影した位置に設けた支持部材の剛性をそれぞれ同一にしても構わないものである。
【００５０】
次に、図８に本発明の振動子を用いた振動ジャイロの一実施例のブロック図を示す。
【００５１】
図８において、本発明の振動ジャイロは３０は、図１に示した本発明の振動子１０と駆動手段である発振回路３０１と、検出手段である検出回路３０２とを有する。発振回路３０１は、第一のチャージアンプ３０１ａと、第二のチャージアンプ３０１ｂと、加算回路３０１ｃと、ＡＧＣ回路３０１ｄと、位相補正回路３０１ｅとを有し、検出回路３０２は、第一のチャージアンプ３０１ａと、第二のチャージアンプ３０１ｂと、差動回路３０２ａと、検波回路３０２ｂと、平滑回路３０２ｃと、増幅回路３０２ｄとを有している。
【００５２】
ここで、振動子１０の第一の検出電極である電極部１０４ａは第一のチャージアンプ３０１ａに接続され、第二の検出電極である電極部１０５ａは第二のチャージアンプ３０１ｂに接続されている。第一のチャージアンプ３０１ａ、第二のチャージアンプ３０１ｂは、加算回路３０１ｃと差動回路３０２ａとにそれぞれ接続されている。加算回路３０１ｃはＡＧＣ回路３０１ｄに接続され、ＡＧＣ回路３０１ｄは位相補正回路３０１ｅに接続され、位相補正回路３０１ｅは検波回路３０２ｂと、駆動電極である電極部１０６ａとに接続されている。そして、差動回路３０２ａは検波回路３０２ｂに接続され、検波回路３０２ｂは平滑回路３０２ｃに接続され、平滑回路３０２ｃは増幅回路３０２ｄに接続されている。
【００５３】
このように構成された本発明の振動ジャイロは３０において、第一のチャージアンプ３０１ａは第一の検出電極である電極部１０４ａの発生電荷を電圧に変換して加算回路３０１ｃと差動回路３０２ａとに出力し、第二のチャージアンプ３０１ｂは第二の検出電極である電極部１０５ａの発生電荷を電圧に変換して加算回路３０１ｃと差動回路３０２ａとに出力する。加算回路３０１ｃは、入力された信号を加算してＡＧＣ回路３０１ｄに出力し、ＡＧＣ回路３０１ｄは、入力された信号の振幅が一定となるように増幅して、位相補正回路３０１ｅに出力し、位相補正回路３０１ｅは入力された信号の位相を補正して駆動電極である電極部１０６ａに駆動信号を印可する。
【００５４】
一方、差動回路３０２ａは、入力された信号を減算して検波回路３０２ｂに出力し、検波回路３０２ｂは差動回路３０２ａから入力された信号を位相補正回路３０１ｅから入力された信号により検波して平滑回路３０２ｃに出力し、平滑回路３０２ｃは入力された信号を平滑して増幅回路３０２ｄに出力し、増幅回路３０２ｄは入力された信号を直流増幅して外部に出力する。
【００５５】
このような構成の振動ジャイロ３０は、駆動電極である電極部１０６ａに駆動信号を印可することにより、振動子１０が厚み方向に、最低次のモードの節がノード点Ｎ１、Ｎ２となる長手方向両端自由たわみ振動をする。そして、振動子１０に、長手方向を軸とする角速度が与えられた場合には、コリオリ力により幅方向に屈曲変位が発生するため、第一の検出電極である電極部１０４ａ及び第二の検出電極である電極部１０５ａの信号の差から角速度を検出することができる。また、第一の検出電極である電極部１０４ａ及び第二の検出電極である電極部１０５ａの信号の和から、コリオリ力の影響を受けない、振動子１０の厚み方向の屈曲変位に相当する信号を検出できる。
【００５６】
そして、本発明の振動子１０を用いているために、振動子１０の駆動バランスが保たれ振動が安定するため、外乱や経時変化による影響が少なく、角速度を正確に検出することができる。
【００５７】
次に、図９に本発明の振動子を用いた振動ジャイロの別の実施例を示す。図９において、図８に示した振動ジャイロ３０と同一又は同等の部分には同じ記号を付し、説明を省略する。
【００５８】
図９において、本発明の振動ジャイロ３１の発振回路３１１、検出回路３１２は、図８に示した第一のチャージアンプ３０１ａ、第二のチャージアンプ３０１ｂに代えて、抵抗３１１ａ、３１１ｂと第一のバッファ回路３１１ｃと第二のバッファ回路３１１ｄとを有する点のみが、図８に示した振動ジャイロ３０の発振回路３０１、検出回路３０２と異なる。
【００５９】
このように、振動ジャイロは３１は、第一の検出電極である電極部１０４ａに抵抗３１１ａと第一のバッファ回路３１１ｃとが接続され、第二の検出電極である電極部１０５ａに抵抗３１１ｂと第二のバッファ回路３１１ｄとが接続されている。そして、第一のバッファ回路３１１ｃ、第二のバッファ回路３１１ｄは、加算回路３０１ｃと差動回路３０２ａとに接続されている。ここで、第一のバッファ回路３１１ｃは第一の検出電極である電極部１０４ａの電圧を加算回路３０１ｃと差動回路３０２ａとに出力するためのものであり、第二のバッファ回路３１１ｄは第二の検出電極である電極部１０５ａの電圧を加算回路３０１ｃと差動回路３０２ａとに出力するためのものであり、抵抗３１１ａ、３１１ｂは、第一の検出電極である電極部１０４ａ、第二の検出電極である電極部１０５ａのインピーダンスを調整するためのものである。
【００６０】
このような構成を有する振動ジャイロ３１を用いた場合も、図８に示した振動ジャイロは３０と同様の効果を奏することができる。
【００６１】
次に、図１０に本発明の振動ジャイロを用いた電子装置の一実施例を示す。図１０は本発明の電子装置であるビデオカメラに用いられる手ぶれ防止回路の一実施例を示すブロック図である。手ぶれ防止回路４０は、本発明の振動ジャイロ３０と積分回路４０１とサーボ回路４０２と電流ドライバ４０３とアクチュエータ４０４と位置検出センサ４０５とを有する。手ぶれ防止回路４０は、振動ジャイロ２０と、積分回路４０１と、サーボ回路４０２と、電流ドライバ４０３と、アクチュエータ４０４とが直列に接続され、アクチュエータ４０４の出力が位置検出センサ４０５を介してサーボ回路４０２に帰還されている。
【００６２】
このように構成された手ぶれ防止回路４０においては、ビデオカメラに与えられた手ぶれのうち、角速度信号のみが振動ジャイロ２０から積分回路４０１に入力され、積分回路４０１は角速度信号を積分してビデオカメラの振れ角に変換してサーボ回路４０２に出力し、サーボ回路４０２は、積分回路４０１と位置検出センサ４０５とから入力された振れ角の信号を用いて現在値と目標値との差を演算して電流ドライバ４０３に出力し、電流ドライバ４０３は入力された信号に応じた電流をアクチュエータ４０４に出力し、アクチュエータ４０４はビデオカメラの光学系を機械的に駆動する。そして、位置検出センサ４０５は光学系が駆動した振れ角をサーボ回路４０２に出力する。
【００６３】
このような構成を有する手ぶれ防止回路４０を有するビデオカメラは、角速度を正確に検出できる振動ジャイロ３０を用いているので、ビデオカメラに与えられる手ぶれの影響を的確に除去できる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明の振動子は、ノード点が第一の帯状電極側又は第二の帯状電極側に移動しているために、振動子のノード点が厚み方向に関して経時変化により移動しにくく、振動子の駆動バランスが保たれ、正確な角速度の検出ができる。
【００６５】
また、本発明の振動子は、ノード点を第一の帯状電極上及び第二の帯状電極上に投影した位置に、それぞれ剛性の異なる支持部材を設けているため、振動子の厚み方向に関して、ノード点が第一の帯状電極側又は第二の帯状電極側に移動する。これによって、振動子のノード点の厚み方向に関するばらつきが小さくなり、振動子の駆動バランスのばらつきが小さくなり、正確な角速度の検出ができる。
【００６６】
また、本発明の振動ジャイロは、振動子の駆動バランスが保たれ振動が安定するため、外乱や経時変化による影響を受けにくく、角速度を正確に検出することができる。
【００６７】
また、本発明の電子装置は、角速度を正確に検出できる振動ジャイロを用いているため、精密な制御機構を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の振動子の一実施例を示す斜視図である。
【図２】図１の振動子の平面図（ａ）及び正面図（ｂ）及び底面図（ｃ）である。
【図３】本発明の振動子の別の実施例を示す平面図（ａ）及び正面図（ｂ）及び底面図（ｃ）である。
【図４】本発明の振動子の更に別の実施例を示す平面図（ａ）及び正面図（ｂ）及び底面図（ｃ）である。
【図５】本発明の振動子の更に別の実施例を示す斜視図である。
【図６】本発明の振動子の更に別の実施例を示す平面図（ａ）及び正面図（ｂ）及び底面図（ｃ）である。
【図７】本発明の振動子の更に別の実施例を示す平面図（ａ）及び正面図（ｂ）及び底面図（ｃ）である。
【図８】本発明の振動ジャイロの一実施例を示すブロック図である。
【図９】本発明の振動ジャイロの別の実施例を示すブロック図である。
【図１０】本発明の電子装置に用いられる手ぶれ防止回路の一実施例を示すブロック図である。
【図１１】従来の振動子を示す斜視図である。
【図１２】図１１の振動子の平面図（ａ）及び正面図（ｂ）及び底面図（ｃ）である。
【符号の説明】
１０、１１、１２、１３、１４、１５…振動子
３０、３１…振動ジャイロ
４０…手ぶれ防止回路
Ｎ１、Ｎ２…ノード点
１０１…第一の圧電体
１０２…第二の圧電体
１０３…中間電極
１０４ａ、１０５ａ、１０６ａ、１０４ｂ、１０５ｂ、１０４ｃ、１０５ｃ…電極部
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動子及びそれを用いた振動ジャイロ及びそれを用いた電子装置、特に、手ぶれ防止機能付きビデオカメラ、カーナビゲーションシステム、ポインティングデバイスなどに用いられる振動子及びそれを用いた振動ジャイロ及びそれを用いた電子装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１に従来の振動子の斜視図を示し、図１２に平面図及び正面図及び底面図を示す。なお、図１１、１２に示した振動子５０の基本的な考え方は、特開平１１−１２５５２６号広報に開示されている。
【０００３】
図１１において、振動子５０は、一方主面に第一の帯状電極が形成されるとともに、厚み方向に分極された第一の圧電体基板１０１と、一方主面に第二の帯状電極が形成されるとともに、厚み方向に分極された第二の圧電体基板１０２とを有している。第一の圧電体基板１０１の他方主面と第二の圧電体基板１０２の他方主面とは、中間電極１０３を介して貼り合わされている。
【０００４】
第一の帯状電極は、その長手方向に沿った分割溝Ｓ０と、ノード点Ｎ１、Ｎ２を第一の帯状電極上に垂直に投影した位置より長手方向に関して僅かに中央部側に第一の帯状電極の幅方向に沿って形成された分割溝Ｓ１、Ｓ２を有する。そのため、第一の帯状電極は、分割溝Ｓ０により電極部１０４、１０５に分割され、電極部１０４、１０５は更に、分割溝Ｓ１、Ｓ２により、電極部１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃに分割されている。そして、第二の帯状電極は、電極部１０６ａからなる。
【０００５】
振動子５０のノード点Ｎ１、Ｎ２を第一の帯状電極上に垂直に投影した位置には、リード線の機能を兼ねる支持部材１０７ａ、１０７ｂが設けられ、第二の帯状電極上に垂直に投影した位置には、リード線の機能を兼ねる支持部材５０７ｃ、５０７ｄが設けられている。そして、はんだ付け等の方法により、支持部材１０７ａは、電極部１０５ａ、１０４ｂ、１０５ｂに接続され、支持部材１０７ｂは、電極部１０４ａ、１０４ｃ、１０５ｃに接続され、支持部材５０７ｃ、１０５ｄは、電極部１０６ａに接続されている。支持部材１０７ａ、１０７ｂ、５０７ｃ、５０７ｄは、同一の材料で、同一形状に構成され、同一の剛性を有している。
【０００６】
このような構成を有する振動子５０は、支持部材１０７ａ、１０７ｂ、５０７ｃ、５０７ｄの端部を固定し、駆動電極である電極部１０６ａに支持部材５０７ｃ、５０７ｄを介して駆動信号を印可することにより、厚み方向に、最低次のモードの節がノード点Ｎ１、Ｎ２となる長手方向両端自由たわみ振動をする。そして、第一の圧電体基板１０１と第二の圧電体基板１０２とを、同一の剛性を有する支持部材１０７ａ、１０７ｂ、５０７ｃ、５０７ｄで挟んで支持されているため、ノード点Ｎ１、Ｎ２は厚み方向に関して、第一の帯状電極と第二の帯状電極との中央部付近に位置する。なお、支持部材５０７ｃ、５０７ｄが直線状であるのに対して、支持部材１０７ａ、１０７ｂは凸部を有するが、この凸部は支持部材の剛性には、ほとんど影響しない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の振動子５０は、駆動信号を印可することにより、厚み方向に、最低次のモードの節がノード点Ｎ１、Ｎ２となる長手方向両端自由たわみ振動をする。そして、このノード点Ｎ１、Ｎ２は、長手方向に関しては定まった位置に固定されている。しかし、このノード点Ｎ１、Ｎ２は、厚み方向に関しては定まった位置に固定されていない。
【０００８】
例えば、通常、振動子５０の支持部材１０７ａ、１０７ｂ、５０７ｃ、５０７ｄは、同一の材料、同一形状となるように構成されており、ノード点Ｎ１、Ｎ２は厚み方向に関して、第一の帯状電極と第二の帯状電極との中央部に位置するように設計されている。しかし、実際の製品では、個々の製品ごとに、支持部材１０７ａ、１０７ｂ、５０７ｃ、５０７ｄの剛性にばらつきがあり、ノード点Ｎ１、Ｎ２は厚み方向に関して、第一の帯状電極側又は第二の帯状電極側に偏った位置に存在する。そして、このように個々の製品毎にノード点Ｎ１、Ｎ２が、厚み方向に関してばらついていると、振動子５０の振動の様子も個々の製品毎にばらつくという問題がある。
【０００９】
また、実際の製品では、経時変化により、支持部材１０７ａ、１０７ｂ、５０７ｃ、５０７ｄと、第一の帯状電極及び第二の帯状電極との接触状態が変化する。特に、振動子５０は高速で振動するため、支持部材１０７ａ、１０７ｂ、５０７ｃ、５０７ｄと、第一の帯状電極及び第二の帯状電極とを接続しているハンダの状態が変化し、これらの接触状態の変化を生じ易い。そのため、製造時において、ノード点Ｎ１、Ｎ２が厚み方向に関して、第一の帯状電極と第二の帯状電極との中央部に位置していても、経時変化によって、ノード点Ｎ１、Ｎ２が厚み方向に関して、第一の帯状電極側又は第二の帯状電極側に偏った位置に移動する場合がある。そして、このように、経時変化によりノード点Ｎ１、Ｎ２が、厚み方向に移動すると、振動子５０の振動の様子も変化するという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、振動子のノード点の厚み方向に関するばらつきが少ないために、振動子の駆動バランスのばらつきも少なく、正確な角速度の検出ができる振動子を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、振動子のノード点が厚み方向に関して経時変化により大きく移動しないために、振動子の駆動バランスを保ちやすく、正確な角速度の検出ができる振動子を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の振動子は、一方主面に第一の帯状電極が形成されるとともに、厚み方向に分極された第一の圧電体基板の他方主面と、一方主面に第二の帯状電極が形成されるとともに、厚み方向に分極された第二の圧電体基板の他方主面とが、中間電極を介して貼り合わされてなり、長手方向に二つ以上のノード点を有するとともに、前記ノード点を前記第一の圧電体基板の一方主面上に投影した位置及び前記第二の圧電体基板上の一方主面上に投影した位置に、それぞれ前記第一及び第二の圧電体基板の幅方向に延びて形成された棒状の支持部材が設けられた振動子であって、前記ノード点のうちの少なくとも一つにおいて、前記第一の圧電体基板の一方主面上に投影した位置及び前記第二の圧電体基板上の一方主面上に投影した位置に、剛性の異なる前記支持部材がそれぞれ設けられている、ことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の振動子は、長手方向に第一のノード点と、第二のノード点とを有し、前記第一のノード点を前記第一の圧電体基板及び前記第二の圧電体基板の一方主面上に投影した位置に設けられた支持部材の剛性がそれぞれ異なり、前記第二のノード点を前記第一の圧電体基板及び前記第二の圧電体基板の一方主面上に投影した位置に設けられた支持部材の剛性がそれぞれ異なる、ことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の振動子は、前記第一のノード点を、前記第一の圧電体基板の一方主面上に投影した位置に設けられた支持部材の剛性と、前記第二のノード点を、前記第一の圧電体基板の一方主面上に投影した位置に設けられた支持部材の剛性とが同一である、ことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の振動子は、前記第一のノード点を、前記第一の圧電体基板の一方主面上に投影した位置に設けられた支持部材の剛性と、前記第二のノード点を、前記第二の圧電体基板の一方主面上に投影した位置に設けられた支持部材の剛性とが同一である、ことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の振動子は、前記支持部材が、それぞれの形状を異ならせることにより剛性を異ならせていることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の振動子は、前記支持部材が、それぞれの断面積を異ならせることにより剛性を異ならせていることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の振動子は、前記支持部材が、それぞれの材質を異ならせることにより剛性を異ならせていることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の振動子は、前記支持部材が、それぞれの支持点までの距離を異ならせることにより剛性を異ならせていることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の振動ジャイロは、前記振動子と、前記振動子を振動させるための駆動手段と、前記振動子から発生する出力を検出する検出手段とを有することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の電子装置は、前記振動ジャイロを用いたことを特徴とする。
【００２３】
このように構成することにより、本発明の振動子においては、振動子の厚み方向に関して、ノード点が第一の帯状電極側又は第二の帯状電極側に移動し、振動子のノード点の厚み方向に関するばらつきが小さくなるために、振動子の駆動バランスにばらつきが少なく、正確な角速度の検出が可能となる。
【００２４】
また、本発明の振動子においては、振動子のノード点が厚み方向に関して経時変化により移動しにくいために、振動子の駆動バランスが保たれ、正確な角速度の検出が可能となる。
【００２５】
また、本発明の振動ジャイロにおいては、振動子が外乱や経時変化による影響を受けにくいため、角速度を正確に検出することができる。
【００２６】
また、本発明の電子装置においては、角速度を正確に検出できる振動ジャイロを用いているため、精密な制御機構を構成することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の振動子の一実施例の斜視図を示し、図２に平面図及び正面図及び底面図を示す。図１、２において、図１１、１２に示した振動子５０と同一又は同等の部分には同じ記号を付し、説明を省略する。
【００２８】
図１において、振動子１０は、振動子５０における支持部材５０７ｃ、５０７ｄに代えて、それぞれ支持部材１０７ｃ、１０７ｄを有する。支持部材１０７ｃ、１０７ｄは、支持部材１０７ａ、１０７ｂより断面積が小さく、支持部材としての剛性が小さい。ここで、振動子１０のノード点Ｎ１の位置は、第一の帯状電極上に設けた支持部材１０７ａと、第二の帯状電極上に設けた支持部材１０７ｃとのうち剛性が大きい方の側に偏るので、ノード点Ｎ１の位置は、剛性が大きい支持部材１０７ａの近傍に移動する。同様に、振動子１０のノード点Ｎ２の位置は、支持部材１０７ｂの近傍に移動する。
【００２９】
このような構成を有する振動子１０は、ノード点Ｎ１、Ｎ２が支持部材１０７ａ、１０７ｂの近傍に移動するため、個々の製品毎のノード点Ｎ１、Ｎ２の位置のばらつきが小さくなり、経時変化によるノード点Ｎ１、Ｎ２の厚み方向の移動量も小さくなる。
【００３０】
また、支持部材１０７ａ、１０７ｂの剛性が、支持部材１０７ｃ、１０７ｄの剛性よりも十分に大きい場合には、ノード点Ｎ１、Ｎ２の位置は、支持部材１０７ａ、１０７ｂに固定され、個々の製品毎のノード点Ｎ１、Ｎ２の位置のばらつきがなくなり、経時変化によるノード点Ｎ１、Ｎ２の厚み方向の移動量がなくなる。
【００３１】
なお、逆に、支持部材１０７ｃ、１０７ｄの断面積を、支持部材１０７ａ、１０７ｂより大きくして、ノード点Ｎ１、Ｎ２を支持部材１０７ｃ、１０７ｄの近傍に移動させても同様の効果がある。
【００３２】
次に、図３に本発明の振動子の別の実施例の平面図及び正面図及び底面図を示す。図３において、図１、２に示した振動子１０と同一又は同等の部分には同じ記号を付し、説明を省略する。
【００３３】
図３において、振動子１１は、振動子１０における支持部材１０７ｃ、１０７ｄに代えて、支持部材１１７ｃ、１１７ｄを有する。支持部材１１７ｃ、１１７ｄと支持部材１０７ａ、１０７ｂとは、同じ断面積であるが、形状が異なる。支持部材１０７ａ、１０７ｂは、中央部が第一の帯状電極に接続し、両端部が振動子１１の幅方向に沿って直線状に伸びる形状を有しているのに対して、支持部材１１７ｃ、１１７ｄは、中央部が第二の帯状電極に接続し、両端部がＺ型に屈折する部分を介して振動子１１の幅方向に沿って伸びる形状を有している。そのため、支持部材１１７ｃ、１１７ｄの方が、支持部材１０７ａ、１０７ｂより支持部材としての剛性が小さい。したがって、図１、２に示した振動子１０の場合と同様に、振動子１１のノード点Ｎ１の位置は、剛性が大きい支持部材１０７ａの近傍に移動し、ノード点Ｎ２の位置は、支持部材１０７ｂの近傍に移動する。そして、このような構成を有する振動子１１も、図１、２に示した振動子１０と同様の作用効果を奏するものである。
【００３４】
なお、支持部材１０７ａ、１０７ｂ、１１７ｃ、１１７ｄの形状は、図３に示した形状に限定されるものではない。また、逆に、支持部材１０７ａ、１０７ｂより、支持部材１１７ｃ、１１７ｄの剛性が大きくなる形状にしてもよい。また、支持部材１１７ｃ、１１７ｄと支持部材１０７ａ、１０７ｂとの断面積を異ならせることにより、支持部材１１７ｃ、１１７ｄと支持部材１０７ａ、１０７ｂとの剛性を更に異ならせることもできる。
【００３５】
次に、図４に本発明の振動子の更に別の実施例の平面図及び正面図及び底面図を示す。図４において、図１、２に示した振動子１０と同一又は同等の部分には同じ記号を付し、説明を省略する。
【００３６】
図４において、振動子１２は、振動子１０における支持部材１０７ｃ、１０７ｄに代えて、支持部材１２７ｃ、１２７ｄを有する。支持部材１２７ｃ、１２７ｄは、支持部材１０７ａ、１０７ｂと同一断面積、同一形状であるが、材質が異なる。ここでは、支持部材１０７ａ、１０７ｂは、高弾性材料であるモリブテンからなり、支持部材１２７ｃ、１２７ｄは、低弾性材料である銅からなるとすると、支持部材１０７ａ、１０７ｂは支持部材１２７ｃ、１２７ｄより支持部材としての剛性が大きい。したがって、振動子１２のノード点Ｎ１の位置は、剛性が大きい支持部材１０７ａの近傍に移動し、ノード点Ｎ２の位置は、支持部材１０７ｂの近傍に移動する。そして、このような構成を有する振動子１２も、図１、２に示した振動子１０と同様の作用効果を奏するものである。
【００３７】
なお、支持部材１０７ａ、１０７ｂ、１２７ｃ、１２７ｄの材質は、銅とモリブテンとの組合せに限定されるものではない。また、逆に、支持部材１０７ａ、１０７ｂより、支持部材１２７ｃ、１２７ｄの剛性が大きい材質としてもよい。また、支持部材１２７ｃ、１２７ｄと支持部材１０７ａ、１０７ｂとの断面積、形状を異ならせることにより、支持部材１２７ｃ、１２７ｄと支持部材１０７ａ、１０７ｂとの剛性を更に異ならせることもできる。
【００３８】
次に、図５に本発明の振動子の更に別の実施例の斜視図を示す。図５において、図１、２に示した振動子１０と同一又は同等の部分には同じ記号を付し、説明を省略する。
【００３９】
図５において、振動子１３は、振動子１０における支持部材１０７ｃ、１０７ｄに代えて、支持部材１０７ａ、１０７ｂよりも長さが短い支持部材１３７ｃ、１３７ｄを有する。
【００４０】
また、図５には、図１乃至４において図示を省略した枠体２０も示す。枠体２０は、金属や樹脂などからなるフレームであって、階段状の外周端面２０１と、内周端面２０２とを有する。外周端面２０１は支持部材１０７ａ、１０７ｂの端部を搭載する部分であり、内周端面２０２は支持部材１３７ｃ、１３７ｄの端部を搭載する部分である。そして、振動子１３は、支持部材１０７ａ、１０７ｂの端部である支持点１０７ａ′、１０７ｂ′において外周端面２０１に固定され、支持部材１３７ｃ、１３７ｄの端部である支持点１３７ｃ′、１３７ｄ′において内周端面２０２に固定される。
【００４１】
このように、振動子１３においては、第一の帯状電極から支持点１０７ａ′、１０７ｂ′までの距離が、第二の帯状電極から支持点１３７ｃ′、１３７ｄ′までの距離よりも長いため、支持部材１０７ａ、１０７ｂは支持部材１３７ｃ、１３７ｄより支持部材としての剛性が小さい。したがって、振動子１３のノード点Ｎ１の位置は、剛性が大きい支持部材１３７ｃの近傍に移動する。同様に、振動子１３のノード点Ｎ２の位置は、支持部材１３７ｄの近傍に移動する。そして、このような構成を有する振動子１３も、図１、２に示した振動子１０と同様の作用効果を奏するものである。
【００４２】
なお、逆に、第一の帯状電極から支持点１０７ａ′、１０７ｂ′までの距離を、第二の帯状電極から支持点１３７ｃ′、１３７ｄ′までの距離よりも短くしてもよい。また、支持部材１３７ｃ、１３７ｄと支持部材１０７ａ、１０７ｂとの断面積、形状、材質を異ならせることにより、支持部材１３７ｃ、１３７ｄと支持部材１０７ａ、１０７ｂとの剛性を更に異ならせることもできる。
【００４３】
次に、図６に本発明の振動子の更に別の実施例の平面図及び正面図及び底面図を示す。図６において、図１、２に示した振動子１０と同一又は同等の部分には同じ記号を付し、説明を省略する。
【００４４】
図６において、振動子１４は、振動子１０における支持部材１０７ｂ、１０７ｄに代えて、支持部材１４７ｂ、１４７ｄを有する。支持部材１４７ｂ、１０７ｃと支持部材１０７ａ、１４７ｄとは、断面積が異なる。支持部材１４７ｂ、１０７ｃは、支持部材１０７ａ、１４７ｄより断面積が小さく、支持部材としての剛性が小さい。したがって、振動子１４のノード点Ｎ１の位置は、剛性が大きい支持部材１０７ａの近傍に移動する。同様に、振動子１４のノード点Ｎ２の位置は、支持部材１４７ｄの近傍に移動する。そして、このような構成を有する振動子１４も、図１、２に示した振動子１０と同様の作用効果を奏するものである。
【００４５】
このような構成を有する振動子１４は、ノード点Ｎ１、Ｎ２が支持部材１０７ａ、１４７ｄの近傍に移動し、個々の製品ごとにノード点Ｎ１、Ｎ２の位置がばらつくことや、経時変化によりノード点Ｎ１、Ｎ２が、厚み方向に移動することがない。なお、逆に、支持部材１４７ｂ、１０７ｃの断面積を、支持部材１０７ａ、１４７ｄの断面積より大きくしてもよい。また、支持部材１０７ａ、１４７ｂ、１０７ｃ、１４７ｄの断面積、形状、材質、支持点までの距離を異ならせることにより、支持部材１４７ｂ、１０７ｃと支持部材１０７ａ、１４７ｄとの剛性を更に異ならせることもできる。
【００４６】
次に、図７に本発明の振動子の更に別の実施例の平面図及び正面図及び底面図を示す。図７において、図１、２に示した振動子１０と同一又は同等の部分には同じ記号を付し、説明を省略する。
【００４７】
図７において、振動子１５は、振動子１０における支持部材１０７ｃに代えて、支持部材１５７ｅ、１５７ｆを有し、支持部材１０７ｄに代えて、支持部材１５７ｇ、１５７ｈを有する。支持部材１５７ｅ、１５７ｆ及び、支持部材１５７ｇ、１５７ｈは第二の圧電体基板１０２の幅方向に関して対称に配置され、一端が第二の帯状電極に接続され、他端が第二の圧電体基板１０２の幅方向に沿って直線状に伸びる形状を有している。
【００４８】
そして、支持部材１５７ｅ、１５７ｆ、１５７ｇ、１５７ｈと支持部材１０７ａ、１０７ｂとは、断面積が異なる。支持部材１５７ｅ、１５７ｆ、１５７ｇ、１５７ｈは、支持部材１０７ａ、１０７ｂより断面積が小さく、支持部材としての剛性が小さい。したがって、振動子１５のノード点Ｎ１の位置は、剛性が大きい支持部材１０７ａの近傍に移動する。同様に、振動子１５のノード点Ｎ２の位置は、支持部材１０７ｂの近傍に移動する。そして、このような構成を有する振動子１５も、図１、２に示した振動子１０と同様の作用効果を奏するものである。なお、第二の帯状電極の支持部材１５７ｅ、１５７ｆ、１５７ｇ、１５７ｈと同様に、第一の帯状電極を四本の支持部材で支持してもよい。
【００４９】
なお、上記各実施例においては、ノード点Ｎ１を第一の帯状電極上及び第二の帯状電極上に投影した位置に設けた支持部材の剛性をそれぞれ異ならせ、かつ、ノード点Ｎ２を第一の帯状電極上及び第二の帯状電極上に投影した位置に設けた支持部材の剛性をそれぞれ異ならせた振動子について説明したが、ノード点Ｎ１又はノード点Ｎ２の一方を第一の帯状電極上及び第二の帯状電極上に投影した位置に設けた支持部材の剛性をそれぞれ異ならせ、かつ、他方を第一の帯状電極上及び第二の帯状電極上に投影した位置に設けた支持部材の剛性をそれぞれ同一にしても構わないものである。
【００５０】
次に、図８に本発明の振動子を用いた振動ジャイロの一実施例のブロック図を示す。
【００５１】
図８において、本発明の振動ジャイロは３０は、図１に示した本発明の振動子１０と駆動手段である発振回路３０１と、検出手段である検出回路３０２とを有する。発振回路３０１は、第一のチャージアンプ３０１ａと、第二のチャージアンプ３０１ｂと、加算回路３０１ｃと、ＡＧＣ回路３０１ｄと、位相補正回路３０１ｅとを有し、検出回路３０２は、第一のチャージアンプ３０１ａと、第二のチャージアンプ３０１ｂと、差動回路３０２ａと、検波回路３０２ｂと、平滑回路３０２ｃと、増幅回路３０２ｄとを有している。
【００５２】
ここで、振動子１０の第一の検出電極である電極部１０４ａは第一のチャージアンプ３０１ａに接続され、第二の検出電極である電極部１０５ａは第二のチャージアンプ３０１ｂに接続されている。第一のチャージアンプ３０１ａ、第二のチャージアンプ３０１ｂは、加算回路３０１ｃと差動回路３０２ａとにそれぞれ接続されている。加算回路３０１ｃはＡＧＣ回路３０１ｄに接続され、ＡＧＣ回路３０１ｄは位相補正回路３０１ｅに接続され、位相補正回路３０１ｅは検波回路３０２ｂと、駆動電極である電極部１０６ａとに接続されている。そして、差動回路３０２ａは検波回路３０２ｂに接続され、検波回路３０２ｂは平滑回路３０２ｃに接続され、平滑回路３０２ｃは増幅回路３０２ｄに接続されている。
【００５３】
このように構成された本発明の振動ジャイロは３０において、第一のチャージアンプ３０１ａは第一の検出電極である電極部１０４ａの発生電荷を電圧に変換して加算回路３０１ｃと差動回路３０２ａとに出力し、第二のチャージアンプ３０１ｂは第二の検出電極である電極部１０５ａの発生電荷を電圧に変換して加算回路３０１ｃと差動回路３０２ａとに出力する。加算回路３０１ｃは、入力された信号を加算してＡＧＣ回路３０１ｄに出力し、ＡＧＣ回路３０１ｄは、入力された信号の振幅が一定となるように増幅して、位相補正回路３０１ｅに出力し、位相補正回路３０１ｅは入力された信号の位相を補正して駆動電極である電極部１０６ａに駆動信号を印可する。
【００５４】
一方、差動回路３０２ａは、入力された信号を減算して検波回路３０２ｂに出力し、検波回路３０２ｂは差動回路３０２ａから入力された信号を位相補正回路３０１ｅから入力された信号により検波して平滑回路３０２ｃに出力し、平滑回路３０２ｃは入力された信号を平滑して増幅回路３０２ｄに出力し、増幅回路３０２ｄは入力された信号を直流増幅して外部に出力する。
【００５５】
このような構成の振動ジャイロ３０は、駆動電極である電極部１０６ａに駆動信号を印可することにより、振動子１０が厚み方向に、最低次のモードの節がノード点Ｎ１、Ｎ２となる長手方向両端自由たわみ振動をする。そして、振動子１０に、長手方向を軸とする角速度が与えられた場合には、コリオリ力により幅方向に屈曲変位が発生するため、第一の検出電極である電極部１０４ａ及び第二の検出電極である電極部１０５ａの信号の差から角速度を検出することができる。また、第一の検出電極である電極部１０４ａ及び第二の検出電極である電極部１０５ａの信号の和から、コリオリ力の影響を受けない、振動子１０の厚み方向の屈曲変位に相当する信号を検出できる。
【００５６】
そして、本発明の振動子１０を用いているために、振動子１０の駆動バランスが保たれ振動が安定するため、外乱や経時変化による影響が少なく、角速度を正確に検出することができる。
【００５７】
次に、図９に本発明の振動子を用いた振動ジャイロの別の実施例を示す。図９において、図８に示した振動ジャイロ３０と同一又は同等の部分には同じ記号を付し、説明を省略する。
【００５８】
図９において、本発明の振動ジャイロ３１の発振回路３１１、検出回路３１２は、図８に示した第一のチャージアンプ３０１ａ、第二のチャージアンプ３０１ｂに代えて、抵抗３１１ａ、３１１ｂと第一のバッファ回路３１１ｃと第二のバッファ回路３１１ｄとを有する点のみが、図８に示した振動ジャイロ３０の発振回路３０１、検出回路３０２と異なる。
【００５９】
このように、振動ジャイロは３１は、第一の検出電極である電極部１０４ａに抵抗３１１ａと第一のバッファ回路３１１ｃとが接続され、第二の検出電極である電極部１０５ａに抵抗３１１ｂと第二のバッファ回路３１１ｄとが接続されている。そして、第一のバッファ回路３１１ｃ、第二のバッファ回路３１１ｄは、加算回路３０１ｃと差動回路３０２ａとに接続されている。ここで、第一のバッファ回路３１１ｃは第一の検出電極である電極部１０４ａの電圧を加算回路３０１ｃと差動回路３０２ａとに出力するためのものであり、第二のバッファ回路３１１ｄは第二の検出電極である電極部１０５ａの電圧を加算回路３０１ｃと差動回路３０２ａとに出力するためのものであり、抵抗３１１ａ、３１１ｂは、第一の検出電極である電極部１０４ａ、第二の検出電極である電極部１０５ａのインピーダンスを調整するためのものである。
【００６０】
このような構成を有する振動ジャイロ３１を用いた場合も、図８に示した振動ジャイロは３０と同様の効果を奏することができる。
【００６１】
次に、図１０に本発明の振動ジャイロを用いた電子装置の一実施例を示す。図１０は本発明の電子装置であるビデオカメラに用いられる手ぶれ防止回路の一実施例を示すブロック図である。手ぶれ防止回路４０は、本発明の振動ジャイロ３０と積分回路４０１とサーボ回路４０２と電流ドライバ４０３とアクチュエータ４０４と位置検出センサ４０５とを有する。手ぶれ防止回路４０は、振動ジャイロ２０と、積分回路４０１と、サーボ回路４０２と、電流ドライバ４０３と、アクチュエータ４０４とが直列に接続され、アクチュエータ４０４の出力が位置検出センサ４０５を介してサーボ回路４０２に帰還されている。
【００６２】
このように構成された手ぶれ防止回路４０においては、ビデオカメラに与えられた手ぶれのうち、角速度信号のみが振動ジャイロ２０から積分回路４０１に入力され、積分回路４０１は角速度信号を積分してビデオカメラの振れ角に変換してサーボ回路４０２に出力し、サーボ回路４０２は、積分回路４０１と位置検出センサ４０５とから入力された振れ角の信号を用いて現在値と目標値との差を演算して電流ドライバ４０３に出力し、電流ドライバ４０３は入力された信号に応じた電流をアクチュエータ４０４に出力し、アクチュエータ４０４はビデオカメラの光学系を機械的に駆動する。そして、位置検出センサ４０５は光学系が駆動した振れ角をサーボ回路４０２に出力する。
【００６３】
このような構成を有する手ぶれ防止回路４０を有するビデオカメラは、角速度を正確に検出できる振動ジャイロ３０を用いているので、ビデオカメラに与えられる手ぶれの影響を的確に除去できる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明の振動子は、ノード点が第一の帯状電極側又は第二の帯状電極側に移動しているために、振動子のノード点が厚み方向に関して経時変化により移動しにくく、振動子の駆動バランスが保たれ、正確な角速度の検出ができる。
【００６５】
また、本発明の振動子は、ノード点を第一の帯状電極上及び第二の帯状電極上に投影した位置に、それぞれ剛性の異なる支持部材を設けているため、振動子の厚み方向に関して、ノード点が第一の帯状電極側又は第二の帯状電極側に移動する。これによって、振動子のノード点の厚み方向に関するばらつきが小さくなり、振動子の駆動バランスのばらつきが小さくなり、正確な角速度の検出ができる。
【００６６】
また、本発明の振動ジャイロは、振動子の駆動バランスが保たれ振動が安定するため、外乱や経時変化による影響を受けにくく、角速度を正確に検出することができる。
【００６７】
また、本発明の電子装置は、角速度を正確に検出できる振動ジャイロを用いているため、精密な制御機構を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の振動子の一実施例を示す斜視図である。
【図２】図１の振動子の平面図（ａ）及び正面図（ｂ）及び底面図（ｃ）である。
【図３】本発明の振動子の別の実施例を示す平面図（ａ）及び正面図（ｂ）及び底面図（ｃ）である。
【図４】本発明の振動子の更に別の実施例を示す平面図（ａ）及び正面図（ｂ）及び底面図（ｃ）である。
【図５】本発明の振動子の更に別の実施例を示す斜視図である。
【図６】本発明の振動子の更に別の実施例を示す平面図（ａ）及び正面図（ｂ）及び底面図（ｃ）である。
【図７】本発明の振動子の更に別の実施例を示す平面図（ａ）及び正面図（ｂ）及び底面図（ｃ）である。
【図８】本発明の振動ジャイロの一実施例を示すブロック図である。
【図９】本発明の振動ジャイロの別の実施例を示すブロック図である。
【図１０】本発明の電子装置に用いられる手ぶれ防止回路の一実施例を示すブロック図である。
【図１１】従来の振動子を示す斜視図である。
【図１２】図１１の振動子の平面図（ａ）及び正面図（ｂ）及び底面図（ｃ）である。
【符号の説明】
１０、１１、１２、１３、１４、１５…振動子
３０、３１…振動ジャイロ
４０…手ぶれ防止回路
Ｎ１、Ｎ２…ノード点
１０１…第一の圧電体
１０２…第二の圧電体
１０３…中間電極
１０４ａ、１０５ａ、１０６ａ、１０４ｂ、１０５ｂ、１０４ｃ、１０５ｃ…電極部
Claims (10)
- 一方主面に第一の帯状電極が形成されるとともに、厚み方向に分極された第一の圧電体基板の他方主面と、
一方主面に第二の帯状電極が形成されるとともに、厚み方向に分極された第二の圧電体基板の他方主面とが、中間電極を介して貼り合わされてなり、
長手方向に二つ以上のノード点を有するとともに、前記ノード点を前記第一の圧電体基板の一方主面上に投影した位置及び前記第二の圧電体基板上の一方主面上に投影した位置に、それぞれ前記第一及び第二の圧電体基板の幅方向に延びて形成された棒状の支持部材が設けられた振動子であって、
前記ノード点のうちの少なくとも一つにおいて、前記第一の圧電体基板の一方主面上に投影した位置及び前記第二の圧電体基板上の一方主面上に投影した位置に、剛性の異なる前記支持部材がそれぞれ設けられていることを特徴とする振動子。 - 長手方向に第一のノード点と、第二のノード点とを有し、
前記第一のノード点を前記第一の圧電体基板及び前記第二の圧電体基板の一方主面上に投影した位置に設けられた支持部材の剛性がそれぞれ異なり、
前記第二のノード点を前記第一の圧電体基板及び前記第二の圧電体基板の一方主面上に投影した位置に設けられた支持部材の剛性がそれぞれ異なることを特徴とする、請求項１に記載の振動子。 - 前記第一のノード点を、前記第一の圧電体基板の一方主面上に投影した位置に設けられた支持部材の剛性と、
前記第二のノード点を、前記第一の圧電体基板の一方主面上に投影した位置に設けられた支持部材の剛性とが同一であることを特徴とする、請求項２に記載の振動子。 - 前記第一のノード点を、前記第一の圧電体基板の一方主面上に投影した位置に設けられた支持部材の剛性と、
前記第二のノード点を、前記第二の圧電体基板の一方主面上に投影した位置に設けられた支持部材の剛性とが同一であることを特徴とする、請求項２に記載の振動子。 - 前記支持部材は、それぞれの形状を異ならせることにより剛性を異ならせていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の振動子。
- 前記支持部材は、それぞれの断面積を異ならせることにより剛性を異ならせていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の振動子。
- 前記支持部材は、それぞれの材質を異ならせることにより剛性を異ならせていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の振動子。
- 前記支持部材は、それぞれの支持点までの距離を異ならせることにより剛性を異ならせていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の振動子。
- 請求項１乃至８のいずれかに記載の振動子と、前記振動子を振動させるための駆動手段と、前記振動子から発生する出力を検出する検出手段とを有することを特徴とする振動ジャイロ。
- 請求項９に記載の振動ジャイロを用いたことを特徴とする電子装置。
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