JP5050448B2 - 角速度センサおよび電子機器 - Google Patents
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Description
特に、Y軸回転系とZ軸回転系の異なる振動モードが発生し、それらを角速度として検出することから、1軸の回転系と共通な駆動腕(駆動電極含む)と検出腕(検出電極含む)で、角速度センサを構成することができる。また、Z軸回転系とY軸回転系それぞれの検出感度を同じにしていることから、Z軸回転系とY軸回転系ともにバランスがとれた角速度の検出を行うことができる。
ここで、離調周波数とは、検出信号の周波数と駆動信号の周波数との差を表している。
図1〜図7は本発明の角速度センサの構造及び2軸の検出形態を示している。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。また、以下の説明で参照する図は、図示の便宜上、部材ないし部分の縦横の縮尺は実際のものとは異なる模式図である。
(実施形態)
圧電振動片10の平面形状は、水晶の結晶軸に合わせてXY平面に展開され、重心位置Gに対して180°点対称の形状である。
なお、前述の錘部43,44,53,54,63,64、及び溝45,46,55,56,65,66は、圧電振動片10を小型化するために設けられているが、本発明を特に限定するものではない。
図2は、本実施形態の圧電振動片の動作を模式的に示す説明図、図3はZ軸回転系の動作を模式的に示す説明図である。図2,3は、振動形態を分かりやすく表現するために、駆動腕40,50及び検出腕60を簡略化して線で表している。図1と同じ構成部分を同じ符号で示し、構造の説明を省略する。
図4〜図6は、Y軸回転系の検出動作を示し、図4は斜視図、図5,6は図4の上方(矢印A方向)から視認した状態を示す上側面図である。圧電振動片10は、駆動腕40,50が屈曲振動しているときにY軸回りに回転角速度ωが加えられたときに、駆動腕40,50は、図4に示すようにコリオリ力によりX方向の屈曲振動とZ軸方向の屈曲振動とを合成した振動モードで振動する。
このようにして、検出腕60は、コリオリ力Fにより図5,6に示すように捩れ振動を繰り返し、捩れ信号を検出信号として検出し、Y軸回転系の角速度を検出することができる。
なお、X軸回転系の場合にはコリオリ力が発生しないので検出腕60に検出信号が出力されない。
このグラフは、Y軸回転系の離調周波数を基準にして表示している。
例えば、前述した実施形態では、WT型の圧電振動片を例示して説明したが、H型と呼ばれる圧電振動片、音叉型振動片や他の形態にも応用できる。これらは、2軸の回転系のうち、一方をコリオリ力により検出腕を屈曲振動、他方を捩れ振動するように設計することで実現可能である。
例えば、デジタルカメラの手振れ補正用としては、デジタルカメラの焦点深度に影響する2軸の回転系の角速度検出により、シャッタースピードを調整して画像のブレを抑制することができる。
Claims (5)
- 基部と、前記基部または前記基部に接続された連結腕からY軸に平行に延出されY軸に直交するX軸方向に屈曲振動をする駆動腕と、前記駆動腕に平行な検出腕と、がXY平面に形成される圧電振動片と、
Y軸回りの回転により与えられるコリオリ力により前記検出腕に発生する捩じれ振動成分と、前記XY平面に対し垂直なZ軸回りの回転により与えられるコリオリ力により前記検出腕に発生する屈曲振動成分とを、ひとつの合成された検出信号として前記検出腕に形成された検出電極から検出する検出手段と、を備え、
前記捩れ振動成分の検出感度と前記屈曲振動成分の検出感度との感度比率が1:1となるように離調周波数が設定されることを特徴とする角速度センサ。 - 請求項1に記載の角速度センサにおいて、
前記圧電振動片が、前記基部からY軸方向およびマイナスY軸方向に延出される検出腕と、
前記基部からX軸方向に延出された第1の連結腕と、前記基部からマイナスX軸方向に延出された第2の連結腕と、
前記第1の連結腕に連結され、Y軸方向およびマイナスY軸方向に延出される駆動腕と、前記第2の連結腕に連結され、Y軸方向およびマイナスY軸方向に延出される駆動腕と、を備えて構成されていることを特徴とする角速度センサ。 - 請求項1または請求項2に記載の角速度センサにおいて、
前記駆動腕と前記検出腕のそれぞれ先端に錘部が形成され、
前記検出腕の錘部の幅Dが、前記検出腕の検出腕部の幅dに対して、5d≦D≦10dの範囲に設定されていることを特徴とする角速度センサ。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の角速度センサにおいて、
前記Z軸回転系の屈曲振動成分の検出感度と前記Y軸回転系の捩れ振動成分の検出感度との感度比率を、離調周波数にて調整することを特徴とする角速度センサ。 - 基部と、前記基部または前記基部に接続された連結腕からY軸に平行に延出されY軸に直交するX軸方向に屈曲振動をする駆動腕と、前記駆動腕に平行な検出腕と、がXY平面に形成される圧電振動片と、
Y軸回りの回転により与えられるコリオリ力により前記検出腕に発生する捩じれ振動成分と、前記XY平面に対し垂直なZ軸回りの回転により与えられるコリオリ力により前記検出腕に発生する屈曲振動成分とを、ひとつの合成された検出信号として前記検出腕に形成された検出電極から検出する検出手段と、
X軸方向を光軸に含むレンズと、を備え、
前記捩れ振動成分の検出感度と前記屈曲振動成分の検出感度との感度比率を概ね1:1とすることを特徴とする電子機器。
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