JP4366745B2 - 振動ジャイロ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は振動ジャイロに関し、特にたとえば、カメラの手ぶれ補正等に使用されるバイモルフ型の振動ジャイロに関する。
【０００２】
【従来の技術】
本願発明の背景となる従来の技術が特許第２７８０６４３号公報、特開平１０−３３２３７８号公報、特開平１０−３３２３７９号公報に開示されている。
図７および図８に従来の振動ジャイロの一例を示す。この振動ジャイロ１では、略Ｚ字形状の支持部材２を用いてバイモルフ型の振動子３の屈曲振動の節点を上下から挟持するとともに電気的な導通をとっている。支持部材２の一端部は振動子３の一方主面にはんだ付け等で固着され、他端部は振動子３の側方に配置された支持台４に埋設された金属ピン５の一端部にはんだ付け等で固着されている。この振動子３の主面と支持台４の主面とは同一平面上に配置され、その同一平面上に支持部材２が平面状に延びるよう配置される。そのため、この振動ジャイロ１は、図８に示すように、支持台４の振動子３側の縁部に、支持部材２と支持台４とが互いに接触してはいるが固着されていないエッジ部６が形成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような振動ジャイロ１０では、振動子３の振動に伴い支持部材２が微小な振動を起こす場合がある。この場合、エッジ部６において支持部材２と支持台４とが擦れ合い、振動子３の振動が不安定になる。その結果、図１０および図１４に示すように、温度ドリフトや長期ドリフトが不安定になる場合があった。
また、振動子３の振動が支持部材２を介して支持台４に伝わり、さらに支持部材２が一体に固着されている筐体にまで振動が漏れてしまう場合があった。この場合にも、長期ドリフトが不安定になる。
【０００４】
それゆえに、本願発明の主たる目的は、温度ドリフトや長期ドリフトの安定なバイモルフ型の振動ジャイロを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本願発明にかかる振動ジャイロは、柱状の振動子と、振動子の節点に対応する位置に固着される支持部材と、振動子の側方に離間して配置され、支持部材の端部が固着される支持台とを含む振動ジャイロにおいて、支持部材の端部は、支持台のエッジ部より内側に埋設された金属ピンと接する範囲において固着され、支持台の振動子に対向する側のエッジ部において、支持部材と支持台との間に空隙部を設けたことを特徴とする、振動ジャイロである。
この振動ジャイロにおいて、空隙部は、エッジ部において支持台を切り欠いて形成されてもよく、エッジ部において支持部材を変形させて形成されてもよい。この場合、支持部材の変形は、絞り加工によりなされることが好ましい。また、支持部材の変形は、振動子の屈曲振動の方向に略平行な方向になされることが好ましい。
【０００６】
本願発明にかかる振動ジャイロでは、支持台のエッジ部において空隙部が設けられるので、エッジ部において支持部材と支持台とが擦れることがなく、擦れによる振動の不安定化が防止される。その結果、振動ジャイロの温度ドリフトや長期ドリフトが改善される。
また、支持部材を変形させて空隙部を形成する場合には、振動の閉じ込め効果が得られるので、振動子の振動が外部に漏れることが抑制され、このことによってもドリフトの安定化が図られる。特に、振動子の屈曲振動の方向と平行な方向に支持部材を変形させれば、振動漏れをより効果的に抑制することができる。
また、絞り加工によれば支持部材を所定の形状に変形加工することが容易である。
【０００７】
本願発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、本願発明にかかる振動ジャイロの一実施形態を示す斜視図解図である。この振動ジャイロ１０は、たとえば正４角柱状の振動子１２を含む。
振動子１２は、たとえば短冊状の第１の圧電体基板１４ａおよび第２の圧電体基板１４ｂを含む。第１の圧電体基板１４ａおよび第２の圧電体基板１４ｂは、積層され接着される。また、第１の圧電体基板１４ａおよび第２の圧電体基板１４ｂは、互いに逆の厚み方向に分極される。なお、第１の圧電体基板１４ａおよび第２の圧電体基板１４ｂの分極の方向は、互いに対向する方向であってもよい。
【０００９】
第１の圧電体基板１４ａの主面には、その幅方向に間隔を隔てて２つの分割電極１６，１６が形成される。また、第２の圧電体基板１４ｂの主面には、共通電極１８が形成される。さらに、第１の圧電体基板１４ａおよび第２の圧電体基板１４ｂ間には、中間電極２０が形成される。
【００１０】
この振動子１２では、第１の圧電体基板１４ａおよび第２の圧電体基板１４ｂが互いに逆の厚み方向に分極されているので、２つの分割電極１６，１６および共通電極１８間にたとえば正弦波信号などの駆動信号を印加すれば、第１の圧電体基板１４ａおよび第２の圧電体基板１４ｂが互いに逆に振動する。この場合、第１の圧電体基板１４ａがその主面に平行する方向に伸びているときには、第２の圧電体基板１４ｂはその主面に平行する方向に縮む。逆に、第１の圧電体基板１４ａがその主面に平行する方向に縮んでいるときには、第２の圧電体基板１４ｂはその主面に平行する方向に伸びる。そのため、第１の圧電体基板１４ａおよび第２の圧電体基板１４ｂは、その長手方向における両端部から少しだけ内側の部分をノード部分として、その主面に直交する方向に屈曲振動する。
【００１１】
振動子１２の上面および下面における節点（ノード）に対応する４か所には、支持部材２２の中央部が取り付けられて、振動子１２が上下方向から挟持される。支持部材２２は、振動子１２の分割電極および共通電極に駆動信号を与え、また分割電極および共通電極から検出信号を得るための導電線ともなる。そのため、振動子１２の上面の長手方向の一方の支持部材２２は一方の分割電極１６に電気的に接続され、長手方向の他方の支持部材２２は他方の分割電極１６に電気的に接続される。また、振動子１２の下面の支持部材２２は、共通電極１８に電気的に接続される。
【００１２】
また、この支持部材２２は、たとえばリン青銅などの恒弾性金属の板材を打ち抜くことにより形成され、その際に両端部がそれぞれ略Ｚ字形状に形成される。略Ｚ字状に形成されることにより振動子１２の振動の閉じ込め効果を得ることができる。そして、振動子１２の上面に固着された支持部材２２は、振動子１２の側方に離間して配置された支持台２４の上面に露出した金属ピン２６にはんだ付け等で固着されるとともに電気的に導通される。同様に、振動子１２の下面に固着された支持部材２２は、支持台２４の下面に露出した金属ピン２６にはんだ付け等で固着されるとともに電気的に導通される。支持台２４は、図３に示すように、合成樹脂でなる筐体２８と一体に形成されるものである。金属ピン２６は、支持台２４内に埋設され、他端部が筐体２８内に保持された他の回路に電気的に接続される。
【００１３】
そして、この振動ジャイロ１０では、支持台２４の振動子１２に対向する側のエッジ部に切り欠き部３０が形成される。切り欠き部３０を形成することにより、支持部材２２と支持台２４との間に空隙部が形成されることになる。この切り欠き部３０の形成される部分は、図２に示すように支持台２４において金属ピン２６が埋設されておらず、支持部材２２と支持台２４とが固着されない部分である。
【００１４】
この振動ジャイロ１０では、発振回路から出力されるたとえば正弦波信号などの駆動信号が、支持部材２２を介して、振動子１２の２つの分割電極１６，１６および共通電極１８間に印加される。この駆動信号によって、第１の圧電体基板１４ａおよび第２の圧電体基板１４ｂは、その主面に直交する方向に屈曲振動する。その状態で、振動ジャイロ１０が振動子１２の中心軸を中心に回転すると、その回転角速度に応じたコリオリ力が、第１の圧電体基板１４ａおよび第２の圧電体基板１４ｂの主面に平行しかつ振動子１２の中心軸に直交する方向に働く。したがって、振動子１２の屈曲振動の方向が変わる。そのため、２つの分割電極１６，１６間には、その回転角速度に応じた信号が発生する。そして、２つの分割電極１６，１６間に発生する信号は、支持部材２２を介して、差動増幅回路によって検出され、差動増幅回路の出力信号によって、回転角速度を知ることができる。
【００１５】
また、この振動ジャイロ１０では、支持台２４のエッジ部に切り欠き部３０が形成されることにより空隙部が設けられるので、該エッジ部において支持部材２２と支持台２４とが擦れることがない。そのため、擦れによる振動の不安定化が防止され、図９および図１１に示すように、振動ジャイロ１０の温度ドリフトや長期ドリフトが安定化する。
【００１６】
図４は、本願発明にかかる振動ジャイロの他の実施形態を示す正面図解図である。この振動ジャイロ１０では、支持台２４の振動子１２に対向する側のエッジ部において、切り欠き部が形成されず、支持部材２２を略Ｌ字形状に屈曲させてなる屈曲部３２が形成される点において図１ないし図３に示した振動ジャイロと異なる。図４に示す振動ジャイロ１０では、このように屈曲部３２を設けることにより、エッジ部における支持部材２２と支持台２４との間に空隙部が形成されることになる。その結果、図４に示した振動ジャイロ１０は、図１ないし図３に示した振動ジャイロと同様の効果を得ることができ、図１２に示すように長期ドリフトも安定化する。
【００１７】
図５は、本願発明にかかる振動ジャイロのさらに他の実施形態を示す正面図解図である。この振動ジャイロ１０では、支持台２４の振動子１２に対向する側のエッジ部において、図１ないし図３に示した振動ジャイロと同様に切り欠き部３０が形成されるとともに、支持部材２２を略Ｌ字形状に屈曲させてなる屈曲部３２が形成される点において図１ないし図４に示した振動ジャイロと異なる。図５に示す振動ジャイロ１０では、支持台２４の切り欠き部３０と支持部材２２の屈曲部３２とで、エッジ部における支持部材２２と支持台２４との間に空隙部が形成されることになる。その結果、図５に示した振動ジャイロ１０は、図１ないし図４に示した振動ジャイロと同様の効果を得ることができ、図１３に示すように長期ドリフトも安定化する。
【００１８】
図６は、本願発明にかかる振動ジャイロの別の実施形態を示す正面図解図である。この振動ジャイロ１０では、支持台２４の振動子１２に対向する側のエッジ部において、切り欠き部が形成されず、支持部材２２を略Ｕ字形状に屈曲させてなる屈曲部３２が形成される点において図１ないし図５に示した振動ジャイロと異なる。図６に示す振動ジャイロ１０では、このように屈曲部３２を設けることにより、エッジ部における支持部材２２と支持台２４との間に空隙部が形成されることになる。その結果、図６に示した振動ジャイロ１０によっても、図１ないし図５に示した振動ジャイロと同様の効果を得ることができ、温度ドリフトおよび長期ドリフトが安定化する。
【００１９】
また、図４ないし図６に示した振動ジャイロ１０の製造工程において、それぞれの屈曲部３２は、絞り加工により形成される。その際、振動子１２の屈曲振動の方向と平行な方向、すなわち振動子１２の厚み方向と平行な方向に支持部材２２を屈曲変形させて屈曲部３２が形成される。屈曲部３２を振動子１２の振動方向と平行な方向に形成することにより、振動の閉じ込め効果を得ることができ、振動子１２の振動が外部に漏れることが抑制され、より一層の振動の安定化を図ることができ、延いては温度ドリフトおよび長期ドリフトが安定化する。
【００２０】
【発明の効果】
本願発明によれば、温度ドリフトおよび長期ドリフトの安定な振動ジャイロを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明にかかる振動ジャイロの一実施形態を示す斜視図解図である。
【図２】図１に示す振動ジャイロの正面図解図である。
【図３】図１に示す振動ジャイロの平面図解図である。
【図４】本願発明にかかる振動ジャイロの他の実施形態を示す正面図解図である。
【図５】本願発明にかかる振動ジャイロのさらに他の実施形態を示す正面図解図である。
【図６】本願発明にかかる振動ジャイロの別の実施形態を示す正面図解図である。
【図７】従来の振動ジャイロの一例を示す斜視図解図である。
【図８】図７に示す従来の振動ジャイロの正面図解図である。
【図９】図１に示す実施形態の振動ジャイロの温度ドリフトを示すグラフである。
【図１０】図７に示す従来の振動ジャイロの温度ドリフトを示すグラフである。
【図１１】図１に示す実施形態の振動ジャイロの長期ドリフトを示すグラフである。
【図１２】図４に示す実施形態の振動ジャイロの長期ドリフトを示すグラフである。
【図１３】図５に示す実施形態の振動ジャイロの長期ドリフトを示すグラフである。
【図１４】図７に示す従来の振動ジャイロの長期ドリフトを示すグラフである。
【符号の説明】
１０ 振動ジャイロ
１２ 振動子
１４ａ 第１の圧電体基板
１４ｂ 第２の圧電体基板
１６ 分割電極
１８ 共通電極
２０ 中間電極
２２ 支持部材
２４ 支持台
２６ 金属ピン
２８ 筐体
３０ 切り欠き部
３２ 屈曲部

Claims (4)

1. 柱状の振動子、
   前記振動子の節点に対応する位置に固着される支持部材、および
   前記振動子の側方に離間して配置され、前記支持部材の端部が固着される支持台を含む振動ジャイロにおいて、
   前記支持部材の端部は、前記支持台のエッジ部より内側に埋設された金属ピンと接する範囲において固着され、
   前記支持台の前記振動子に対向する側のエッジ部において、前記支持部材と前記支持台との間に空隙部を設けたことを特徴とする、振動ジャイロ。
2. 前記空隙部は、前記エッジ部において前記支持台を切り欠いて形成された、請求項１に記載の振動ジャイロ。
3. 前記空隙部は、前記エッジ部において前記支持部材を変形させて形成された、請求項１または請求項２に記載の振動ジャイロ。
4. 前記空隙部は、前記振動子の屈曲振動の方向に略平行な方向に前記支持部材を絞り加工で変形させることにより形成された、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の振動ジャイロ。

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