JP4389480B2 - 振動子の支持機構及び振動子ユニット - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体の姿勢、速度及び位置を検出するためのジャイロ振動子のような振動子を支持するための支持機構、並びに前記振動子及び前記支持機構を含む振動子ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記したジャイロ振動子は、一の方向に沿った自己の振動中に外部から加えられた回転に対応してコリオリ力が作用する駆動部、及び前記コリオリ力を検出すべく前記コリオリ力に連動して振動する検出部の両部を支持する支持部を有する。前記ジャイロ振動子は、当該支持部が前記ジャイロ振動子を載置するための基板に設けられた支持機構に支持されることにより前記基板に載置されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した支持機構は、前記ジャイロ振動子を固定的に支持していることから、前記ジャイロ振動子の前記駆動部あるいは検出部の振動が規制又は阻害されるという問題があった。加えて、前記振動の阻害を緩和することのみを企図して前記支持機構の剛性を低下させると、耐衝撃性を始めとする信頼性を低下させてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明に係る振動子ユニットは、第１の方向に沿った振動により、前記第１の方向に垂直な第２の方向を軸として与えられた回転に応じて前記第１の方向及び前記第２の方向に垂直な第３の方向にコリオリ力が作用する駆動部であって、前記第３の方向に平行に配置され、互いに平行に配置された棒状の第１の駆動アーム腕部と第２の駆動アームからなる駆動部と、前記駆動部に作用するコリオリ力の大きさの検出のために前記コリオリ力に応じて前記第１の方向に沿って振動する検出部であって、前記第１の駆動アーム及び前記第２の駆動アーム間で前記両駆動アームに平行に配置された棒状の検出アームからなる検出部と、一端が前記第１の駆動アームの中心に接続され、他端が前記第２の駆動アームの中心に接続され、中心が前記検出アームの中心に接続された、前記第１の方向に平行な棒状の腕支持部を含む振動子と、前記駆動部及び前記検出部を支持するための支持部と、前記振動子を設置するための基板と、前記振動子を前記支持部を介して支持すべく前記基板に設けられた支持機構を備えた振動子ユニットであって、一端が前記支持部に接続され、他端が前記基板に接続されたリード線を備え、前記振動子は、前記第３の方向について前記リード線により支持され、前記第１の方向については支持されないことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る振動子の支持機構及び支持ユニットの実施の形態について図面を参照して説明する。
［実施例１］
図１（Ａ）は、ジャイロ振動子が搭載された実施例１の振動子ユニットを示し、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡＡ間での断面図である。
【００２０】
実施例１の振動子ユニット１００は、電子機器及び乗り物のような物体の姿勢、速度及び位置を検出すべく前記物体に搭載されて使用される。振動子ユニット１００は、振動子であるジャイロ振動子１０と、ジャイロ振動子１０を支持するための支持機構であるリード線１５Ａ、１５Ｂ、１６Ａ及び１６Ｂと、前記リード線１５Ａ等を介して前記ジャイロ振動子１０が載置されるための基板である支持基板１７から構成されている。
【００２１】
ジャイロ振動子１０は、従来知られた駆動モード、検出モード、及びスプリアスモードという３つのモードで動作すべく、図１（Ａ）に示されるように、駆動部を構成する第１の駆動腕部及び第２の腕駆動部である第１の駆動アーム１１Ａ及び第２の駆動アーム１１Ｂと、検出部である検出アーム１２と、腕支持部であるアーム支持部１３と、支持部である支持板１４とを含む。
【００２２】
第１及び第２の駆動アーム１１Ａ、１１Ｂは、図１（Ａ）に示されるように、各々が図示のＹ方向に延在する即ち相互に平行する、所定長を有する板状の部材である。第１及び第２の駆動アーム１１Ａ、１１Ｂは、図示のＸ方向に沿った振動中に、前記した物体の姿勢の変動の一つである、図示のＺ方向を回転軸として与えられる回転に応じて、当該回転の大きさに対応するコリオリ力を生成する。
【００２３】
図２は、駆動アームの動作を示す。駆動アーム１１Ａは、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示されるように、その中心を軸とする屈曲動作により振動し、より詳細には、その端部に近い部位ほどＸ方向に沿って大きく変位するという凹凸型に変形することにより振動する。駆動アーム１１Ｂは、駆動アーム１１Ａが変形する凹凸形状とは線対称な関係にある形状に屈曲動作により振動する。
【００２４】
図３は、駆動アームの動作とコリオリ力との関係を示す。図３に示されるように、第１の駆動アーム１１Ａが点線で示された形状から実線で示された形状へ変化しており、第２の駆動アーム１１Ｂも点線で示された形状から実線で示された形状へ変化しているとき、紙面内時計回り方向の回転が加えられると、コリオリ力は、図３の矢印１９Ａ、１９Ｂで示される方向に発生する。他方で、第１の駆動アーム１１Ａが実線で示された形状から点線で示された形状へ変化し、第２の駆動アーム１１Ｂが実線で示された形状から点線で示された形状へ変化しているとき、紙面内時計回り方向の回転が加えられると、コリオリ力は、図３の矢印１９Ａ、１９Ｂとは反対方向に発生する。
【００２５】
検出アーム１２は、第１の駆動アーム１１Ａ及び第２の駆動アーム１１Ｂと同様に、図示のＹ方向に沿って延在している、所定長を有する板部材である。即ち、第１の駆動アーム１１Ａ、第２の駆動アーム１１Ｂ、及び検出アーム１２は、相互に平行である。検出アーム１２は、第１及び第２の駆動アーム１１Ａ、１１Ｂに働く前記コリオリ力を検出すべく、第１及び第２の駆動アーム１１Ａ、１１Ｂからアーム支持部１３を経て伝播される前記コリオリ力に応答して、当該コリオリ力の大きさに対応する振動を行なう。
【００２６】
図４は、検出アームの動作を示す。検出アーム１２は、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示されるように、図３（Ａ）〜（Ｃ）で示した第１及び第２の駆動アーム１１Ａ、１１Ｂの屈曲動作と同様に、概ねＳ字状及び逆Ｓ字状に変形するという屈曲動作を行なう。検出アーム１２による前記屈曲動作回転により発生する電気信号を検出することにより前記コリオリ力の大きさを知得し、これにより、前記物品に加えれた回転の大きさを認識する。
【００２７】
図１（Ａ）に戻り、アーム支持部１３は、一端が第１の駆動アーム１１Ａの中心に接続されており、他端が第２の駆動アーム１１Ｂの中心に接続されており、検出アーム１２は、その中心がアーム支持部１３の中心と一致するように接続されている。支持板１４は、アーム支持部１３と検出アーム１２との接続点を含む所定の面積を有する板状部材である。
【００２８】
Ｘ方向に延在するリード線１５Ａ、１５Ｂ及びＹ方向に延在する１６Ａ、及び１６Ｂは、相互に同一の形状を有する帯状部材である。また、リード線１５Ａ、１５Ｂは、図１（Ｂ）に示されるように、一端が支持板１４の対応する辺の近傍に接続されており、他端が支持基板１７に接続されており、振動子１０と支持基板１７が接触しないように成型されている。リード線１６Ａ、１６Ｂもリード線１５Ａ、１５Ｂと同様に、一端が支持板１４に接続され、他端が支持基板１７に接続されており、振動子１０と支持基板１７が接触しないように成型されている。支持基板１７は、例えば、従来知られたポリイミド樹脂など絶縁体からなる基板であり、その中央には、リード線１５Ａ等の成型のための開口部１８が規定されている。
【００２９】
Ｘ方向に沿って設けられたリード線１５Ａ及び１５Ｂは、その固有共振周波数が、Ｙ方向に沿って設けられたリード線１６Ａ及び１６Ｂのそれよりも低くなるような材料を有する。即ち、リード線１５Ａ、１５ＢがＸ方向についてジャイロ振動子１０を支持する剛性は、リード線１６Ａ、１６ＢがＹ方向についてジャイロ振動子１０を支持する剛性より低くなっている。
【００３０】
上記したように、実施例１の振動子ユニットによれば、支持機構のＸ方向の固有共振周波数がＹ方向のそれより低いことから、駆動アーム１１Ａ、１１Ｂに働くコリオリ力の検出のために検出アーム１２が行なうＸ方向に沿った振動を妨げることを回避し、これにより、外部から前記物体に与えられた回転の大きさを従来に比して高精度に検出することが可能となる。
【００３１】
［実施例２］
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、実施例２の振動子ユニットを示す。図５（Ａ）に示されるように、実施例２のジャイロ振動子２０は、図１（Ａ）に示されたジャイロ振動子１０を構成する第１の駆動アーム１１Ａ、第２の駆動アーム１１Ｂ、検出アーム１２、アーム支持部１３、及び支持板１４の各々と同様な機能を有する、第１の駆動アーム２１Ａ、第２の駆動アーム２１Ｂ、検出アーム２２、アーム支持部２３、及び支持板２４を有する。ジャイロ振動子２０は、ジャイロ振動子１０の支持板１４を支持するリード線１５Ａ、１５Ｂ、１６Ａ、及び１６Ｂと同様に、Ｘ方向にジャイロ振動子２０を支持するリード線２５Ａ及び２５Ｂ、並びにＹ方向にジャイロ振動子２０を支持する２６Ａ及び２６Ｂにより支持されている。
【００３２】
第２の弾性機構であるリード線２５Ａ、２５Ｂの幅は、第１の弾性機構である２６Ａ、及び２６Ｂのそれより狭い。これにより、支持機構のＸ方向についての振動の固有振動周波数は、Ｙ方向についてのそれより低くなることから、駆動アーム２１Ａ及び２１Ｂに働くコリオリ力の検出のための、検出アーム２２によるＸ方向に沿った振動を妨害しない。
【００３３】
実施例２の他のジャイロ振動子３０は、図５（Ｂ）に示されるように、図１（Ａ）に示されたジャイロ振動子１０を構成する第１の駆動アーム１１Ａ、第２の駆動アーム１１Ｂ、検出アーム１２、アーム支持部１３、及び支持板１４と同様な機能を有する、第１の駆動アーム３１Ａ、第２の駆動アーム３１Ｂ、検出アーム３２、アーム支持部３３、及び支持板３４を有する。ジャイロ振動子３０は、ジャイロ振動子１０の支持板１４をＹ方向に支持するリード線１６Ａ及び１６Ｂと同様に、Ｙ方向にジャイロ振動子３０を支持する３５Ａ、３５Ｂ、３６Ａ、及び３６Ｂのみにより支持されており、Ｘ方向には支持されていない。
【００３４】
第１の弾性機構である、相互に平行なリード線３５Ａ、３５Ｂ、並びに相互に平行な３５Ａ、及び３５Ｂは、Ｙ方向のみについてジャイロ振動子３０を支持する。従って、駆動アーム３１Ａ及び３１Ｂに働くコリオリ力の検出のために検出アーム３２がＸ方向について行なう振動は、何ら妨げを受けない。
【００３５】
上記したように、実施例２の振動子ユニットによれば、ジャイロ振動子２０は、Ｙ方向については、リード線２６Ａ及び２６Ｂにより支持され、Ｘ方向については、その固有共振周波数がリード線２６Ａ及び２６Ｂのそれより低いリード線２５Ａ及び２５Ｂにより支持されることから、第１の実施例の振動子ユニット１００の検出アーム１２と同様に、検出アーム２２によるＸ方向に沿った振動を阻害せず、これにより、外部から加えられる回転を従来より精度高く検出することが可能になる。
【００３６】
また、実施例２の他の振動子ユニットによれば、ジャイロ振動子３０は、Ｙ方向についてのみリード線３５Ａ、３５Ｂ、３６Ａ、及び３６Ｂにより支持され、Ｘ方向については何ら支持されず、即ちＸ方向については動作の規制を何ら受けないことから、Ｘ方向に沿った検出アーム３２の振動を阻まず、この結果、外部から加えられた回転を従来に比して高精度に検出することが可能になる。
【００３７】
［実施例３］
図６（Ａ）〜（Ｄ）は、実施例３のジャイロ振動子を支持するリード線の構成を示す。図６（Ａ）に示されるように、実施例１のリード線１５Ａ等の機能と同様な機能を有するリード線４０は、リード線１５Ａ等より厚さ（紙面の奥行き方向の長さ）が小さい。
【００３８】
図６（Ｂ）に示されるように、実施例１のリード線１５Ａ等の機能と同様な機能を有するリード線５０は、その長手方向に沿ってくびれた部分を少なくとも１つ以上有する。換言すれば、くびれを有しない箇所の幅とくびれを有する箇所の幅とが異なっており、即ち、リード線５０の幅が不均一となっている。くびれの例としては、例えば、図示された湾曲状のくびれ、及びくさび型のくびれが挙げられる。
【００３９】
図６（Ｃ）に示されるように、実施例１のリード線１５Ａと同様な機能を有するリード線６０は、その長手方向に沿って中空である部分６１を有する。
【００４０】
図６（Ｄ）に示されるように、実施例１のリード線１５Ａ等と同様な機能を有するリード線７０は、図６（Ｃ）に図示された長手方向に沿った中空６１に代えて、その中央に菱形状の中空７１を有する。
【００４１】
上記したように、実施例３のリード線を有する振動子ユニットによれば、ジャイロ振動子は、屈曲し易い構造を有するリード線４０、５０、６０、又は７０により支持されることから、実施例１及び実施例２の振動子ユニットと同様に、検出アームによる検出のための振動を阻害せず、これにより、外部からの回転を従来に比して高精度に検出することが可能になる。
【００４２】
［実施例４］
図７は、実施例４の振動子ユニットの構成を示す断面図である。図７に示されるように、実施例４の振動子ユニットは、実施例１の図1（Ｂ）に示されるジャイロ振動子１０、リード線１５Ａ及び１５Ｂ、並びに支持基板１７と同様な機能を有する、ジャイロ振動子７０、リード線７５Ａ及び７５Ｂ、並びに支持基板７７を有する。
【００４３】
リード線７５Ａ及び７５Ｂは、概ねＺ形状に屈曲しており、実施例１のリード線１６Ａ及び１６Ｂに相当するリード線（図示せず）も同様に屈曲している。当該屈曲は、例えば、支持基板７７に取り付けれらたリード線７５Ａ及び７５Ｂにジャイロ振動子７０を載置した後に、ジャイロ振動子７０を支持基板７７の方向に押し下げることにより得ることができる。
【００４４】
図８は、実施例４の他の振動子ユニットの構成を示す平面図である。図８に示されるように、実施例４の他のジャイロ振動子８０は、図１（Ａ）に示されたジャイロ振動子１０を構成する第１の駆動アーム１１Ａ、第２の駆動アーム１１Ｂ、検出アーム１２、アーム支持部１３、及び支持板１４の各々と同様な機能を有する、第１の駆動アーム８１Ａ、第２の駆動アーム８１Ｂ、検出アーム８２、アーム支持部８３、及び支持板８４を有する。
【００４５】
ジャイロ振動子８０は、ジャイロ振動子１０の支持板１４を支持するリード線１５Ａ、１５Ｂ、１６Ａ、及び１６Ｂと同様に、Ｘ方向にジャイロ振動子８０を支持するリード線８５Ａ及び８５Ｂ、並びにＹ方向にジャイロ振動子８０を支持する８６Ａ及び８６Ｂにより支持されている。リード線８５Ａ、８５Ｂ、８６Ａ、及び８６Ｂは、概ねＺ形状に屈曲している。即ち、リード線７５Ａ及び７５Ｂが垂直方向に沿って屈曲していることとは対照的に、リード線８５Ａ、８５Ｂ、８６Ａ、及び８６Ｂは、水平方向に沿って屈曲している。
【００４６】
上記したように、実施例４の振動子ユニット及び他の振動子ユニットによれば、リード線７５Ａ等及びリード線８５Ａ等が屈曲していることから、リード線７５Ａ等及びリード線８５Ａ等のの固有共振周波数が、屈曲形状を有しない従来のリード線のそれより低くなる。これにより、検出アームが駆動アームに働くコリオリ力の検出のために行なうＸ方向に沿った振動を妨げることが回避されることから、外部から与えられた回転の大きさを従来に比して高精度に検出することが可能となる。
【００４７】
なお、高さ方向に即ち鉛直方向にＺ字形状を有するリード線７５Ａ及び７５Ｂに代えて、水平方向にＺ字形状を有するリード線を用いることにより、上記と同様な効果を得ることが可能になる。
【００４８】
本発明に係る振動子の支持機構によれば、前記第１の方向及び前記第２の方向のうちの少なくとも一つの方向に沿った振動の固有共振周波数が、前記一つの方向以外の方向に沿った振動の固有共振周波数より低い。従って、前記支持機構は、前記振動子による前記一つの方向に沿った振動を規制又は阻害することなく、しかも、前記一つの方向で比較的高い固有共振周波数の弾性機構により耐衝撃性を始めとする信頼性を低下させることなく、前記振動子を支持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ジャイロ振動子が搭載された実施例１の振動子ユニット及び断面を示す図。
【図２】 駆動アームの動作を示す図。
【図３】 駆動アームの動作とコリオリ力との関係を示す図。
【図４】 検出アームの動作を示す図。
【図５】 実施例２の振動子ユニットを示す図。
【図６】 実施例３のジャイロ振動子を支持するリード線の構成を示す図。
【図７】 実施例４の振動子ユニットの構成を示す断面図。
【図８】 実施例４の他の振動子ユニットの構成を示す平面図。
【符号の説明】
１０ ジャイロ振動子
１１Ａ 第１の駆動アーム
１１Ｂ 第１の駆動アーム
１２ 検出アーム
１３ アーム支持部
１４ 支持板
１５Ａ、１５Ｂ 第１のリード線
１６Ａ、１６Ｂ 第２のリード線
１７ 支持基板
１８ 開口部
１００ 振動子ユニット
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体の姿勢、速度及び位置を検出するためのジャイロ振動子のような振動子を支持するための支持機構、並びに前記振動子及び前記支持機構を含む振動子ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記したジャイロ振動子は、一の方向に沿った自己の振動中に外部から加えられた回転に対応してコリオリ力が作用する駆動部、及び前記コリオリ力を検出すべく前記コリオリ力に連動して振動する検出部の両部を支持する支持部を有する。前記ジャイロ振動子は、当該支持部が前記ジャイロ振動子を載置するための基板に設けられた支持機構に支持されることにより前記基板に載置されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した支持機構は、前記ジャイロ振動子を固定的に支持していることから、前記ジャイロ振動子の前記駆動部あるいは検出部の振動が規制又は阻害されるという問題があった。加えて、前記振動の阻害を緩和することのみを企図して前記支持機構の剛性を低下させると、耐衝撃性を始めとする信頼性を低下させてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明に係る振動子ユニットは、第１の方向に沿った振動により、前記第１の方向に垂直な第２の方向を軸として与えられた回転に応じて前記第１の方向及び前記第２の方向に垂直な第３の方向にコリオリ力が作用する駆動部であって、前記第３の方向に平行に配置され、互いに平行に配置された棒状の第１の駆動アーム腕部と第２の駆動アームからなる駆動部と、前記駆動部に作用するコリオリ力の大きさの検出のために前記コリオリ力に応じて前記第１の方向に沿って振動する検出部であって、前記第１の駆動アーム及び前記第２の駆動アーム間で前記両駆動アームに平行に配置された棒状の検出アームからなる検出部と、一端が前記第１の駆動アームの中心に接続され、他端が前記第２の駆動アームの中心に接続され、中心が前記検出アームの中心に接続された、前記第１の方向に平行な棒状の腕支持部を含む振動子と、前記駆動部及び前記検出部を支持するための支持部と、前記振動子を設置するための基板と、前記振動子を前記支持部を介して支持すべく前記基板に設けられた支持機構を備えた振動子ユニットであって、一端が前記支持部に接続され、他端が前記基板に接続されたリード線を備え、前記振動子は、前記第３の方向について前記リード線により支持され、前記第１の方向については支持されないことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る振動子の支持機構及び支持ユニットの実施の形態について図面を参照して説明する。
［実施例１］
図１（Ａ）は、ジャイロ振動子が搭載された実施例１の振動子ユニットを示し、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡＡ間での断面図である。
【００２０】
実施例１の振動子ユニット１００は、電子機器及び乗り物のような物体の姿勢、速度及び位置を検出すべく前記物体に搭載されて使用される。振動子ユニット１００は、振動子であるジャイロ振動子１０と、ジャイロ振動子１０を支持するための支持機構であるリード線１５Ａ、１５Ｂ、１６Ａ及び１６Ｂと、前記リード線１５Ａ等を介して前記ジャイロ振動子１０が載置されるための基板である支持基板１７から構成されている。
【００２１】
ジャイロ振動子１０は、従来知られた駆動モード、検出モード、及びスプリアスモードという３つのモードで動作すべく、図１（Ａ）に示されるように、駆動部を構成する第１の駆動腕部及び第２の腕駆動部である第１の駆動アーム１１Ａ及び第２の駆動アーム１１Ｂと、検出部である検出アーム１２と、腕支持部であるアーム支持部１３と、支持部である支持板１４とを含む。
【００２２】
第１及び第２の駆動アーム１１Ａ、１１Ｂは、図１（Ａ）に示されるように、各々が図示のＹ方向に延在する即ち相互に平行する、所定長を有する板状の部材である。第１及び第２の駆動アーム１１Ａ、１１Ｂは、図示のＸ方向に沿った振動中に、前記した物体の姿勢の変動の一つである、図示のＺ方向を回転軸として与えられる回転に応じて、当該回転の大きさに対応するコリオリ力を生成する。
【００２３】
図２は、駆動アームの動作を示す。駆動アーム１１Ａは、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示されるように、その中心を軸とする屈曲動作により振動し、より詳細には、その端部に近い部位ほどＸ方向に沿って大きく変位するという凹凸型に変形することにより振動する。駆動アーム１１Ｂは、駆動アーム１１Ａが変形する凹凸形状とは線対称な関係にある形状に屈曲動作により振動する。
【００２４】
図３は、駆動アームの動作とコリオリ力との関係を示す。図３に示されるように、第１の駆動アーム１１Ａが点線で示された形状から実線で示された形状へ変化しており、第２の駆動アーム１１Ｂも点線で示された形状から実線で示された形状へ変化しているとき、紙面内時計回り方向の回転が加えられると、コリオリ力は、図３の矢印１９Ａ、１９Ｂで示される方向に発生する。他方で、第１の駆動アーム１１Ａが実線で示された形状から点線で示された形状へ変化し、第２の駆動アーム１１Ｂが実線で示された形状から点線で示された形状へ変化しているとき、紙面内時計回り方向の回転が加えられると、コリオリ力は、図３の矢印１９Ａ、１９Ｂとは反対方向に発生する。
【００２５】
検出アーム１２は、第１の駆動アーム１１Ａ及び第２の駆動アーム１１Ｂと同様に、図示のＹ方向に沿って延在している、所定長を有する板部材である。即ち、第１の駆動アーム１１Ａ、第２の駆動アーム１１Ｂ、及び検出アーム１２は、相互に平行である。検出アーム１２は、第１及び第２の駆動アーム１１Ａ、１１Ｂに働く前記コリオリ力を検出すべく、第１及び第２の駆動アーム１１Ａ、１１Ｂからアーム支持部１３を経て伝播される前記コリオリ力に応答して、当該コリオリ力の大きさに対応する振動を行なう。
【００２６】
図４は、検出アームの動作を示す。検出アーム１２は、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示されるように、図３（Ａ）〜（Ｃ）で示した第１及び第２の駆動アーム１１Ａ、１１Ｂの屈曲動作と同様に、概ねＳ字状及び逆Ｓ字状に変形するという屈曲動作を行なう。検出アーム１２による前記屈曲動作回転により発生する電気信号を検出することにより前記コリオリ力の大きさを知得し、これにより、前記物品に加えれた回転の大きさを認識する。
【００２７】
図１（Ａ）に戻り、アーム支持部１３は、一端が第１の駆動アーム１１Ａの中心に接続されており、他端が第２の駆動アーム１１Ｂの中心に接続されており、検出アーム１２は、その中心がアーム支持部１３の中心と一致するように接続されている。支持板１４は、アーム支持部１３と検出アーム１２との接続点を含む所定の面積を有する板状部材である。
【００２８】
Ｘ方向に延在するリード線１５Ａ、１５Ｂ及びＹ方向に延在する１６Ａ、及び１６Ｂは、相互に同一の形状を有する帯状部材である。また、リード線１５Ａ、１５Ｂは、図１（Ｂ）に示されるように、一端が支持板１４の対応する辺の近傍に接続されており、他端が支持基板１７に接続されており、振動子１０と支持基板１７が接触しないように成型されている。リード線１６Ａ、１６Ｂもリード線１５Ａ、１５Ｂと同様に、一端が支持板１４に接続され、他端が支持基板１７に接続されており、振動子１０と支持基板１７が接触しないように成型されている。支持基板１７は、例えば、従来知られたポリイミド樹脂など絶縁体からなる基板であり、その中央には、リード線１５Ａ等の成型のための開口部１８が規定されている。
【００２９】
Ｘ方向に沿って設けられたリード線１５Ａ及び１５Ｂは、その固有共振周波数が、Ｙ方向に沿って設けられたリード線１６Ａ及び１６Ｂのそれよりも低くなるような材料を有する。即ち、リード線１５Ａ、１５ＢがＸ方向についてジャイロ振動子１０を支持する剛性は、リード線１６Ａ、１６ＢがＹ方向についてジャイロ振動子１０を支持する剛性より低くなっている。
【００３０】
上記したように、実施例１の振動子ユニットによれば、支持機構のＸ方向の固有共振周波数がＹ方向のそれより低いことから、駆動アーム１１Ａ、１１Ｂに働くコリオリ力の検出のために検出アーム１２が行なうＸ方向に沿った振動を妨げることを回避し、これにより、外部から前記物体に与えられた回転の大きさを従来に比して高精度に検出することが可能となる。
【００３１】
［実施例２］
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、実施例２の振動子ユニットを示す。図５（Ａ）に示されるように、実施例２のジャイロ振動子２０は、図１（Ａ）に示されたジャイロ振動子１０を構成する第１の駆動アーム１１Ａ、第２の駆動アーム１１Ｂ、検出アーム１２、アーム支持部１３、及び支持板１４の各々と同様な機能を有する、第１の駆動アーム２１Ａ、第２の駆動アーム２１Ｂ、検出アーム２２、アーム支持部２３、及び支持板２４を有する。ジャイロ振動子２０は、ジャイロ振動子１０の支持板１４を支持するリード線１５Ａ、１５Ｂ、１６Ａ、及び１６Ｂと同様に、Ｘ方向にジャイロ振動子２０を支持するリード線２５Ａ及び２５Ｂ、並びにＹ方向にジャイロ振動子２０を支持する２６Ａ及び２６Ｂにより支持されている。
【００３２】
第２の弾性機構であるリード線２５Ａ、２５Ｂの幅は、第１の弾性機構である２６Ａ、及び２６Ｂのそれより狭い。これにより、支持機構のＸ方向についての振動の固有振動周波数は、Ｙ方向についてのそれより低くなることから、駆動アーム２１Ａ及び２１Ｂに働くコリオリ力の検出のための、検出アーム２２によるＸ方向に沿った振動を妨害しない。
【００３３】
実施例２の他のジャイロ振動子３０は、図５（Ｂ）に示されるように、図１（Ａ）に示されたジャイロ振動子１０を構成する第１の駆動アーム１１Ａ、第２の駆動アーム１１Ｂ、検出アーム１２、アーム支持部１３、及び支持板１４と同様な機能を有する、第１の駆動アーム３１Ａ、第２の駆動アーム３１Ｂ、検出アーム３２、アーム支持部３３、及び支持板３４を有する。ジャイロ振動子３０は、ジャイロ振動子１０の支持板１４をＹ方向に支持するリード線１６Ａ及び１６Ｂと同様に、Ｙ方向にジャイロ振動子３０を支持する３５Ａ、３５Ｂ、３６Ａ、及び３６Ｂのみにより支持されており、Ｘ方向には支持されていない。
【００３４】
第１の弾性機構である、相互に平行なリード線３５Ａ、３５Ｂ、並びに相互に平行な３５Ａ、及び３５Ｂは、Ｙ方向のみについてジャイロ振動子３０を支持する。従って、駆動アーム３１Ａ及び３１Ｂに働くコリオリ力の検出のために検出アーム３２がＸ方向について行なう振動は、何ら妨げを受けない。
【００３５】
上記したように、実施例２の振動子ユニットによれば、ジャイロ振動子２０は、Ｙ方向については、リード線２６Ａ及び２６Ｂにより支持され、Ｘ方向については、その固有共振周波数がリード線２６Ａ及び２６Ｂのそれより低いリード線２５Ａ及び２５Ｂにより支持されることから、第１の実施例の振動子ユニット１００の検出アーム１２と同様に、検出アーム２２によるＸ方向に沿った振動を阻害せず、これにより、外部から加えられる回転を従来より精度高く検出することが可能になる。
【００３６】
また、実施例２の他の振動子ユニットによれば、ジャイロ振動子３０は、Ｙ方向についてのみリード線３５Ａ、３５Ｂ、３６Ａ、及び３６Ｂにより支持され、Ｘ方向については何ら支持されず、即ちＸ方向については動作の規制を何ら受けないことから、Ｘ方向に沿った検出アーム３２の振動を阻まず、この結果、外部から加えられた回転を従来に比して高精度に検出することが可能になる。
【００３７】
［実施例３］
図６（Ａ）〜（Ｄ）は、実施例３のジャイロ振動子を支持するリード線の構成を示す。図６（Ａ）に示されるように、実施例１のリード線１５Ａ等の機能と同様な機能を有するリード線４０は、リード線１５Ａ等より厚さ（紙面の奥行き方向の長さ）が小さい。
【００３８】
図６（Ｂ）に示されるように、実施例１のリード線１５Ａ等の機能と同様な機能を有するリード線５０は、その長手方向に沿ってくびれた部分を少なくとも１つ以上有する。換言すれば、くびれを有しない箇所の幅とくびれを有する箇所の幅とが異なっており、即ち、リード線５０の幅が不均一となっている。くびれの例としては、例えば、図示された湾曲状のくびれ、及びくさび型のくびれが挙げられる。
【００３９】
図６（Ｃ）に示されるように、実施例１のリード線１５Ａと同様な機能を有するリード線６０は、その長手方向に沿って中空である部分６１を有する。
【００４０】
図６（Ｄ）に示されるように、実施例１のリード線１５Ａ等と同様な機能を有するリード線７０は、図６（Ｃ）に図示された長手方向に沿った中空６１に代えて、その中央に菱形状の中空７１を有する。
【００４１】
上記したように、実施例３のリード線を有する振動子ユニットによれば、ジャイロ振動子は、屈曲し易い構造を有するリード線４０、５０、６０、又は７０により支持されることから、実施例１及び実施例２の振動子ユニットと同様に、検出アームによる検出のための振動を阻害せず、これにより、外部からの回転を従来に比して高精度に検出することが可能になる。
【００４２】
［実施例４］
図７は、実施例４の振動子ユニットの構成を示す断面図である。図７に示されるように、実施例４の振動子ユニットは、実施例１の図1（Ｂ）に示されるジャイロ振動子１０、リード線１５Ａ及び１５Ｂ、並びに支持基板１７と同様な機能を有する、ジャイロ振動子７０、リード線７５Ａ及び７５Ｂ、並びに支持基板７７を有する。
【００４３】
リード線７５Ａ及び７５Ｂは、概ねＺ形状に屈曲しており、実施例１のリード線１６Ａ及び１６Ｂに相当するリード線（図示せず）も同様に屈曲している。当該屈曲は、例えば、支持基板７７に取り付けれらたリード線７５Ａ及び７５Ｂにジャイロ振動子７０を載置した後に、ジャイロ振動子７０を支持基板７７の方向に押し下げることにより得ることができる。
【００４４】
図８は、実施例４の他の振動子ユニットの構成を示す平面図である。図８に示されるように、実施例４の他のジャイロ振動子８０は、図１（Ａ）に示されたジャイロ振動子１０を構成する第１の駆動アーム１１Ａ、第２の駆動アーム１１Ｂ、検出アーム１２、アーム支持部１３、及び支持板１４の各々と同様な機能を有する、第１の駆動アーム８１Ａ、第２の駆動アーム８１Ｂ、検出アーム８２、アーム支持部８３、及び支持板８４を有する。
【００４５】
ジャイロ振動子８０は、ジャイロ振動子１０の支持板１４を支持するリード線１５Ａ、１５Ｂ、１６Ａ、及び１６Ｂと同様に、Ｘ方向にジャイロ振動子８０を支持するリード線８５Ａ及び８５Ｂ、並びにＹ方向にジャイロ振動子８０を支持する８６Ａ及び８６Ｂにより支持されている。リード線８５Ａ、８５Ｂ、８６Ａ、及び８６Ｂは、概ねＺ形状に屈曲している。即ち、リード線７５Ａ及び７５Ｂが垂直方向に沿って屈曲していることとは対照的に、リード線８５Ａ、８５Ｂ、８６Ａ、及び８６Ｂは、水平方向に沿って屈曲している。
【００４６】
上記したように、実施例４の振動子ユニット及び他の振動子ユニットによれば、リード線７５Ａ等及びリード線８５Ａ等が屈曲していることから、リード線７５Ａ等及びリード線８５Ａ等のの固有共振周波数が、屈曲形状を有しない従来のリード線のそれより低くなる。これにより、検出アームが駆動アームに働くコリオリ力の検出のために行なうＸ方向に沿った振動を妨げることが回避されることから、外部から与えられた回転の大きさを従来に比して高精度に検出することが可能となる。
【００４７】
なお、高さ方向に即ち鉛直方向にＺ字形状を有するリード線７５Ａ及び７５Ｂに代えて、水平方向にＺ字形状を有するリード線を用いることにより、上記と同様な効果を得ることが可能になる。
【００４８】
本発明に係る振動子の支持機構によれば、前記第１の方向及び前記第２の方向のうちの少なくとも一つの方向に沿った振動の固有共振周波数が、前記一つの方向以外の方向に沿った振動の固有共振周波数より低い。従って、前記支持機構は、前記振動子による前記一つの方向に沿った振動を規制又は阻害することなく、しかも、前記一つの方向で比較的高い固有共振周波数の弾性機構により耐衝撃性を始めとする信頼性を低下させることなく、前記振動子を支持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ジャイロ振動子が搭載された実施例１の振動子ユニット及び断面を示す図。
【図２】 駆動アームの動作を示す図。
【図３】 駆動アームの動作とコリオリ力との関係を示す図。
【図４】 検出アームの動作を示す図。
【図５】 実施例２の振動子ユニットを示す図。
【図６】 実施例３のジャイロ振動子を支持するリード線の構成を示す図。
【図７】 実施例４の振動子ユニットの構成を示す断面図。
【図８】 実施例４の他の振動子ユニットの構成を示す平面図。
【符号の説明】
１０ ジャイロ振動子
１１Ａ 第１の駆動アーム
１１Ｂ 第１の駆動アーム
１２ 検出アーム
１３ アーム支持部
１４ 支持板
１５Ａ、１５Ｂ 第１のリード線
１６Ａ、１６Ｂ 第２のリード線
１７ 支持基板
１８ 開口部
１００ 振動子ユニット
Claims (1)
- 第１の方向に沿った振動により、前記第１の方向に垂直な第２の方向を軸として与えられた回転に応じて前記第１の方向及び前記第２の方向に垂直な第３の方向にコリオリ力が作用する駆動部であって、前記第３の方向に平行に配置され、互いに平行に配置された棒状の第１の駆動アーム腕部と第２の駆動アームからなる駆動部と、
前記駆動部に作用するコリオリ力の大きさの検出のために前記コリオリ力に応じて前記第１の方向に沿って振動する検出部であって、前記第１の駆動アーム及び前記第２の駆動アーム間で前記両駆動アームに平行に配置された棒状の検出アームからなる検出部と、
一端が前記第１の駆動アームの中心に接続され、他端が前記第２の駆動アームの中心に接続され、中心が前記検出アームの中心に接続された、前記第１の方向に平行な棒状の腕支持部を含む振動子と、
前記駆動部及び前記検出部を支持するための支持部と、
前記振動子を設置するための基板と、
前記振動子を前記支持部を介して支持すべく前記基板に設けられた支持機構を備えた振動子ユニットであって、
一端が前記支持部に接続され、他端が前記基板に接続されたリード線を備え、
前記振動子は、前記第３の方向について前記リード線により支持され、前記第１の方向については支持されないことを特徴とする振動子ユニット。
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