專利名稱：振子、電子設(shè)備及振子的頻率調(diào)整方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及陀螺(gyro)振子之類的振子、具備該振子的電子設(shè)備以及振子的頻率調(diào)整方法。
背景技術(shù)：
專利文獻(xiàn)1特公平7-69180號公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開平10-160479號公報(bào)以往的振子為了檢測該振子的旋轉(zhuǎn)，如上述專利文獻(xiàn)1所述，提出了如下的振子與能產(chǎn)生與上述旋轉(zhuǎn)相對應(yīng)的振動的臂部件連接的基部，由突出設(shè)置于該基部的中央部分的支撐部件固定在基座上，并用該支撐部件檢測扭轉(zhuǎn)振動。
另外，關(guān)于振子的頻率調(diào)整方法，如專利文獻(xiàn)2所述，提出了如下的頻率調(diào)整方法通過在激勵用振動片和檢測用振動片其中之一的末端增加質(zhì)量，或者除去上述所增加的質(zhì)量，來改變各振動片的質(zhì)量，調(diào)整激勵振動頻率和檢測振動頻率。
然而，上述振子存在如下的問題上述臂部件的振動集中在設(shè)置于如上所述的上述基部的中央部分的1個部位的支撐部件上，容易泄漏到基座上而妨礙振動，很難高精度地檢測上述振子的旋轉(zhuǎn)。
另外，還存在如下的問題由于利用位于遠(yuǎn)離振動片的位置上的支撐部件來檢測角速度，所以不能高精度地檢測扭轉(zhuǎn)振動。
另外，在以往的頻率調(diào)整方法中，即使想通過調(diào)整振動片末端的質(zhì)量來將驅(qū)動振動頻率和檢測振動頻率的頻率差調(diào)整在規(guī)定的范圍內(nèi)，由于驅(qū)動振動頻率和檢測振動頻率也會相互影響，而且調(diào)整范圍小，有時不能充分地調(diào)整頻率，使成品率下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決上述課題而提出的，其目的在于提供一種能夠高精度地檢測振子的旋轉(zhuǎn)的振子，以及提供一種具備能夠高精度地檢測振子的旋轉(zhuǎn)的振子的電子設(shè)備。
另外，本發(fā)明的另一目的在于提供一種容易調(diào)整頻率并可以提高成品率的振子的頻率調(diào)整方法。
本發(fā)明的振子為了解決上述課題，其特征在于，包含音片，其是沿著成為振子的旋轉(zhuǎn)中心軸的第1方向(Y方向)延伸的棒狀音片，并進(jìn)行用于產(chǎn)生與上述旋轉(zhuǎn)相對應(yīng)的科里奧利力的第1振動；橫梁，其與包含上述音片的假想平面(XY平面)平行，并且在與上述第1方向(Y方向)垂直的第2方向(X方向)上延伸，且與上述音片連接；第1檢測部，其設(shè)置在上述橫梁上，對由上述科里奧利力引起的上述音片的第2振動導(dǎo)致的上述橫梁的形狀變化進(jìn)行檢測；基座，其用于支撐上述橫梁；第1連接部，其連接上述橫梁的一端和上述基座；以及第2連接部，其連接上述橫梁的另一端和上述基座。
根據(jù)本發(fā)明的振子，與上述音片連接的上述橫梁，由于其一端通過上述第1連接部與上述基座連接，其另一端通過上述第2連接部與上述基座連接，所以，與不具有本發(fā)明的振子結(jié)構(gòu)的以往的振子相比，可以減少由上述科里奧利力引起的上述第2振動向上述基座泄漏的情況。由此，與上述以往的振子相比，由上述第2振動引起的上述橫梁的形狀變化變大，可以高精度地檢測上述振子的旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的振子為了解決上述課題，包含一對音片，其是沿著成為振子的旋轉(zhuǎn)中心軸的第1方向(Y方向)延伸的相互平行的一對棒狀音片，并進(jìn)行用于產(chǎn)生與上述旋轉(zhuǎn)相對應(yīng)的科里奧利力的第1振動；橫梁，其與包含上述一對音片的假想平面(XY平面)平行，并且在與上述第1方向(Y方向)垂直的第2方向(X方向)上延伸，且與上述一對音片連接；第1檢測部，其設(shè)置在上述橫梁上，對由上述科里奧利力引起的上述一對音片的第2振動導(dǎo)致的上述橫梁的形狀變化進(jìn)行檢測；基座，其用于支撐上述橫梁；第1連接部，其連接上述橫梁的一端和上述基座；以及第2連接部，其連接上述橫梁的另一端和上述基座。
即，在本發(fā)明的振子中，其特征在于，上述音片是沿著成為振子的旋轉(zhuǎn)中心軸的第1方向延伸的相互平行的一對棒狀音片。
根據(jù)本發(fā)明的振子，與上述一對音片連接的上述橫梁，由于其一端通過上述第1連接部與上述基座連接，其另一端通過上述第2連接部與上述基座連接，所以，與不具有本發(fā)明的振子結(jié)構(gòu)的以往的振子相比，可以減少由上述科里奧利力引起的上述第2振動向上述基座泄漏的情況。由此，與上述以往的振子相比，由上述第2振動引起的上述橫梁的形狀變化變大，可以高精度地檢測上述振子的旋轉(zhuǎn)。
在上述本發(fā)明的振子中，優(yōu)選上述橫梁的一端與上述一對音片中的一個音片連接，另一端與上述一對音片中的另一個音片連接。
在上述本發(fā)明的振子中，優(yōu)選上述第1連接部連接上述橫梁的上述一端與上述一個音片之間的上述連接部位和上述基座；上述第2連接部連接上述橫梁的上述另一端與上述另一個音片之間的上述連接部位和上述基座。
在上述本發(fā)明的振子中，優(yōu)選的是上述橫梁的一端和另一端位于上述一對音片的外側(cè)。
在上述本發(fā)明的振子中，優(yōu)選的是將上述第1檢測部設(shè)置在上述一對音片之間。
在上述本發(fā)明的振子中，優(yōu)選的是還具有第3連接部，其連接上述橫梁的大致中央部位和上述基座；第2檢測部，其設(shè)置在上述橫梁上，并檢測上述橫梁的形狀變化；上述第1檢測部和上述第2檢測部協(xié)同進(jìn)行檢測，該檢測用于除去在與上述假想平面(XY平面)垂直的第3方向(Z方向)上的對上述振子的旋轉(zhuǎn)的干擾。
在上述本發(fā)明的振子中，優(yōu)選的是上述第1檢測部設(shè)置在上述一對音片中的一個音片和上述第3連接部之間；上述第2檢測部設(shè)置在上述一對音片中的另一個音片和上述第3連接部之間。
在上述本發(fā)明的振子中，優(yōu)選的是上述第1檢測部設(shè)置在上述一對音片中的一個音片和上述第3連接部之間；上述第2檢測部設(shè)置在上述一個音片和上述橫梁的上述一端與上述另一端中距離該音片較近的一端之間。
在上述本發(fā)明的振子中，優(yōu)選的是上述一對音片中的一個音片和上述第3連接部之間的距離比上述一個音片和上述第1連接部與上述第2連接部中距離上述一個音片較近的連接部之間的距離短。
在上述本發(fā)明的振子中，優(yōu)選的是上述第1檢測部設(shè)置在上述一對音片外側(cè)的上述橫梁的上述一端和上述一對音片中距離上述橫梁的上述一端較近的一個音片之間。
在上述本發(fā)明的振子中，優(yōu)選的是還具有第2檢測部，其設(shè)置在上述一對音片外側(cè)的上述橫梁的上述另一端和上述一對音片中的另一個音片之間，并檢測上述橫梁的形狀變化；上述第1檢測部和上述第2檢測部協(xié)同進(jìn)行檢測，該檢測用于除去在與上述假想平面(XY平面)垂直的第3方向(Z方向)上的對上述振子的旋轉(zhuǎn)的干擾。
在上述本發(fā)明的振子中，優(yōu)選的是上述一對音片、上述橫梁、上述第1連接部、上述第2連接部以及上述基座由石英構(gòu)成。
本發(fā)明的電子設(shè)備具備上述的本發(fā)明的振子。
本發(fā)明的振子的頻率調(diào)整方法中，該振子包含音片，其是沿著成為振子的旋轉(zhuǎn)中心軸的第1方向延伸的棒狀音片，并進(jìn)行用于產(chǎn)生與上述旋轉(zhuǎn)相對應(yīng)的科里奧利力的第1振動；橫梁，其與包含上述音片的假想平面平行，并且在與上述第1方向垂直的第2方向上延伸，且與上述音片連接；基座，其用于支撐上述橫梁；第1連接部，其連接上述橫梁的一端和上述基座；以及第2連接部，其連接上述橫梁的另一端和上述基座；該頻率調(diào)整方法的特征在于，調(diào)整上述音片的至少一個端部的質(zhì)量，對振子的頻率進(jìn)行調(diào)整。
由此，通過調(diào)整音片的端部的質(zhì)量，可以調(diào)整音片的驅(qū)動振動頻率，另外，通過調(diào)整音片另一端的質(zhì)量，可以調(diào)整以往調(diào)整困難的驅(qū)動振動頻率和檢測振動頻率的頻率差。
另外，本發(fā)明的振子的頻率調(diào)整方法的特征在于，調(diào)整從上述音片的上述橫梁開始長長地延伸的第1延伸部的末端的質(zhì)量，對驅(qū)動振動頻率和檢測振動頻率進(jìn)行調(diào)整；調(diào)整從上述音片的上述橫梁開始短短地延伸的第2延伸部的末端的質(zhì)量，對驅(qū)動振動頻率和檢測振動頻率的差進(jìn)行調(diào)整。
由此，可以用第1延伸部調(diào)整驅(qū)動振動頻率和檢測振動頻率，用第2延伸部調(diào)整驅(qū)動振動頻率和檢測振動頻率的差。因此，可以提供能確保良好特性的振子。
另外，本發(fā)明的振子的頻率調(diào)整方法的特征在于，上述第2延伸部的末端設(shè)置有形成得比其基端大的頻率調(diào)整部，調(diào)整該頻率調(diào)整部的質(zhì)量，對振子的頻率進(jìn)行調(diào)整。
這樣，通過使第2延伸部的末端形成得比其基端大，質(zhì)量的調(diào)整量變大，可以擴(kuò)大頻率的調(diào)整幅度。因此，可以充分地調(diào)整頻率，并可提高振子的成品率。


圖1表示實(shí)施例1的振子的結(jié)構(gòu)。
圖2表示實(shí)施例1的振子的驅(qū)動模式。
圖3表示實(shí)施例1的振子的檢測模式。
圖4表示實(shí)施例1的檢測部的其它位置。
圖5表示實(shí)施例2的振子的結(jié)構(gòu)。
圖6表示實(shí)施例3的振子的結(jié)構(gòu)。
圖7表示實(shí)施例3的檢測部的另一個位置。
圖8表示實(shí)施例4的振子的結(jié)構(gòu)。
圖9表示實(shí)施例4的檢測部的另一個位置。
圖10表示實(shí)施例4的檢測部的再一個位置。
圖11表示變形例的振子的結(jié)構(gòu)。
圖12表示其它變形例的振子的結(jié)構(gòu)。
圖13表示其它變形例的振子的結(jié)構(gòu)。
圖14表示其它變形例的振子的結(jié)構(gòu)。
圖15表示實(shí)施例1的被封裝的振子的結(jié)構(gòu)。
圖16表示實(shí)施例中的應(yīng)用設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
圖17表示實(shí)施例5的振子的頻率調(diào)整方法。
圖18表示實(shí)施例5的振子的頻率調(diào)整方法的頻率變化。
圖19表示變形例的振子的結(jié)構(gòu)。
符號說明10振子；1a、1b音片；1c、1d音片的下端；1e、1f音片的上端；2橫梁；3第1連接部；4第2連接部；5基座；6、7檢測部；8第3連接部；20、30、40、50、60、70、80、200振子；100應(yīng)用設(shè)備。
具體實(shí)施例方式
參照附圖，對本發(fā)明的振子的實(shí)施例進(jìn)行說明。
圖1(A)和圖1(B)是表示實(shí)施例1的振子的結(jié)構(gòu)的正視圖和斜視圖。實(shí)施例1的振子10進(jìn)行用于產(chǎn)生與以圖1(A)、(B)所示的Y軸為中心軸的旋轉(zhuǎn)相對應(yīng)的科里奧利力的振動(以下稱為“驅(qū)動用振動”)、以及由該科里奧利力引起的用于檢測上述旋轉(zhuǎn)的振動(以下稱為“檢測用振動”)。即，振子10在驅(qū)動模式時，進(jìn)行上述驅(qū)動用振動，另一方面，在檢測模式時，進(jìn)行上述檢測用驅(qū)動。振子10為了進(jìn)行上述兩種模式的振動，由一對音片1a、1b、橫梁2、第1連接部(連接部件)3、第2連接部(連接部件)4、基座5以及檢測部6構(gòu)成。
一對音片1a、1b沿著Y軸延伸，且相互平行，它們是由具有規(guī)定長度的石英構(gòu)成的棒狀部件。
橫梁2與包含一對音片1a、1b的假想平面(XY平面)平行，它是在與Y軸垂直的X軸方向上延伸的、由具有規(guī)定長度的石英構(gòu)成的棒狀部件。橫梁2與一對音片1a、1b相交。由此，橫梁2的一端2a和另一端2b位于一對音片1a、1b的外側(cè)，另一方面，一個音片1a的下端1c和另一個音片1b的下端1d向橫梁2的下方突出。
第1連接部3和第2連接部4是沿著Y軸方向延伸的、由具有規(guī)定長度的石英構(gòu)成的棒狀部件。第1連接部3連接橫梁2的一端2a和基座5，另一方面，第2連接部4連接橫梁2的另一端2b和基座5。
基座5是由具有橫長的長方體形狀的石英構(gòu)成的部件，通過第1連接部3和第2連接部4，對保持音片1a、1b的橫梁2進(jìn)行支撐。
檢測部6由檢測電極6a、6b構(gòu)成，該檢測電極6a、6b分別設(shè)置在橫梁2的與上述假想平面(XY平面)平行的兩個面(正面和背面)的大致中央部位，在上述檢測模式時，根據(jù)以往公知的壓電原理，對由一對音片1a、1b的檢測用振動所引起的橫梁2的形狀變化進(jìn)行檢測。
另外，一對音片1a、1b具有用于激勵驅(qū)動用振動的以往公知的驅(qū)動元件(未圖示)。
圖15(A)是表示將振子10收納在收納容器中的狀態(tài)的斜視圖，圖15(B)是該圖15(A)的a-a剖面圖。
由陶瓷等形成的收納容器25被設(shè)置成一面開放的凹部。在該凹部中，通過粘合振子10的基座5與收納容器25的載置部27，把振子10粘貼固定在收納容器25中。另外，雖然未圖示，但是，利用引線接合把形成于振子上的布線和形成于收納容器25上的布線相連接，由此將它們電連接。而且，用蓋體26來密封收納容器25的上面，以使其內(nèi)部保持真空氛圍或惰性氣體氛圍，從而形成被封裝的振子。
另外，上述的布線連接也可以不利用引線接合，而使用導(dǎo)電性粘合劑進(jìn)行連接。
而且，也可以如下實(shí)施不設(shè)置振子10的基座5，使第1連接部3和第2連接部4延伸，并將各自的終端部粘合在收納容器25的載置部27上，由此，使收容容器25的載置部27發(fā)揮振子10的基座的作用。
圖2(A)和圖2(B)是表示實(shí)施例1的振子的驅(qū)動模式的正視圖和斜視圖。在驅(qū)動模式時，一對音片1a、1b由于上述驅(qū)動元件的激勵，如圖2(A)和(B)的箭頭所示，沿著X軸方向以相互反相關(guān)系進(jìn)行彎曲振動。更詳細(xì)地來說，如圖2(A)和(B)所示，在X軸方向上，當(dāng)音片1a變形為“(”形狀時，音片1b變形為“)”形狀，與圖2(A)、(B)的圖示相反，在X軸方向上，當(dāng)音片1a變形為“)”形狀時，音片1b變形為“(”形狀。換言之，音片1a、1b以其末端相互靠近或者遠(yuǎn)離的狀態(tài)振動。
另外，音片1a的下端1c和音片1b的下端1d隨著音片1a、1b的振動稍微有些振動，但該振動幾乎不對音片1a、1b的振動產(chǎn)生影響。
圖3(A)和圖3(B)是表示實(shí)施例1的振子的檢測模式的斜視圖和側(cè)視圖。在檢測模式時，換言之，一對音片1a、1b在進(jìn)行驅(qū)動模式的驅(qū)動用振動的情況下，在振子10以Y軸為中心軸進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)時，在一對音片1a、1b上交替地產(chǎn)生了實(shí)線箭頭所示的科里奧利力F和虛線箭頭所示的科里奧利力F。由于該科里奧利力F，一對音片1a、1b沿著與上述假想平面(XY平面)垂直的Z軸方向，以相互反相的關(guān)系進(jìn)行彎曲振動。更詳細(xì)地來說，如圖3(A)和(B)所示，在Z軸方向上，當(dāng)音片1a變形為“)”形狀時，音片1b變形為“(”形狀，與圖3(A)、(B)的圖示相反，在Z軸方向上，當(dāng)音片1a變形為“(”形狀時，音片1b變形為“)”形狀。
另外，音片1a的下端1c和音片1b的下端1d隨著音片1a、1b的振動稍微有些振動，該振動反相振動，以分別與音片1a、1b的振動取得平衡。
一對音片1a、1b在進(jìn)行沿著上述Z軸方向的檢測用振動時，由于該檢測用振動，在橫梁2上產(chǎn)生了形狀變化，尤其是在橫梁2的中央部位，產(chǎn)生了比在橫梁2的兩端2a、2b的近旁的部位之類的其它部位大的形狀變化。其結(jié)果，設(shè)置于橫梁2的大致中央部位的檢測部6檢測橫梁2的上述形狀變化，并將表示該形狀變化的信號輸出給計(jì)算電路(未圖示)。計(jì)算電路根據(jù)以往公知的方法對上述信號進(jìn)行計(jì)算，由此，可以算出以Y軸為中心軸的振子10的旋轉(zhuǎn)，例如，旋轉(zhuǎn)量、速度、加速度以及方向。
如上所述，根據(jù)實(shí)施例1的振子10，保持一對音片1a、1b的橫梁2，通過把一端2a通過第1連接部3與基座5連接，把另一端2b通過第2連接部4與基座5連接，而連接在基座5上，因此，可以抑制由科里奧利力F引起的檢測用振動向基座5擴(kuò)散、即向基座5泄漏。由此，與不具有實(shí)施例1那樣的結(jié)構(gòu)的以往的振子相比，一對音片1a、1b的上述檢測用振動可以高效率地向橫梁2傳播，因此，由檢測用振動所引起的橫梁2的形狀變化比以往大，由此，與以往相比，檢測部6可以高精度地檢測振子10的旋轉(zhuǎn)。
根據(jù)實(shí)施例1的振子10，進(jìn)而，由于至少一對音片1a、1b由石英構(gòu)成，所以可以使一對音片1a、1b的驅(qū)動用振動和檢測用振動的頻率穩(wěn)定。
取代如上所述將檢測部6、即檢測電極6a、6b設(shè)置于橫梁2的大致中央部位，如圖4所示，可以將其設(shè)置于橫梁2的一對音片1a、1b的外側(cè)，更確切地說，通過將其設(shè)置于橫梁2的一端2a和一個音片1a之間，雖然檢測部6不像被設(shè)置在橫梁2的大致中央部位那樣高精度，但與以往相比，至少可以高精度地檢測振子10的旋轉(zhuǎn)。
即使取代如上所述使第1連接部3和第2連接部4沿著Y軸方向設(shè)置、即以相互平行的關(guān)系設(shè)置，而設(shè)置成不平行的關(guān)系，也能獲得與上述同樣的效果。
通過取代如上所述使一對音片1a、1b的下端1c、1d向橫梁2的下方突出，而使其不向橫梁2的下方突出，雖然一對音片1a、1b的振動的慣性稍微劣化，但也能獲得與上述同樣的效果。
另外，在上述實(shí)施例中，作為振子的材料，用壓電材料的石英進(jìn)行了說明，但也可以使用鎳鉻恒彈性合金等恒彈性材料或者鉭酸鋰(LiTaO3)、鈮酸鋰(LiNbO3)、磷酸鈣(GaPO4)等壓電材料。
圖5(A)、圖5(B)和圖5(C)是表示實(shí)施例2的振子的結(jié)構(gòu)的正視圖、斜視圖和側(cè)視圖。實(shí)施例2的振子20與實(shí)施例1的振子10同樣具有一對音片1a、1b、橫梁2、第1連接部3、第2連接部4、基座5以及檢測部6，另一方面，與實(shí)施例1的振子10不同，還具有檢測部7。檢測部7由具有與實(shí)施例1的振子10的檢測電極6a、6b相同結(jié)構(gòu)的檢測電極7a、7b構(gòu)成。
檢測部6、7設(shè)置在橫梁2的一對音片1a、1b的外側(cè)，更詳細(xì)地來說，檢測部6設(shè)置在橫梁2上的、橫梁2的一端2a和一個音片1a之間，檢測部7設(shè)置在橫梁2上的、橫梁2的另一端2b和一個音片1b之間。
在實(shí)施例2的振子20中，檢測部6、7分別與實(shí)施例1的振子10的檢測部6同樣，與以往相比，根據(jù)一對音片1a、1b的圖2所示的驅(qū)動用振動和圖3所示的檢測用振動，可以對以Y軸為中心軸的振子20的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行高精度的檢測。除了該旋轉(zhuǎn)的檢測，實(shí)施例2的振子20，如圖5(A)、(B)、(C)所示，如果對振子20施加對本來應(yīng)該檢測的以Y軸為中心軸的旋轉(zhuǎn)來說起干擾作用的、沿著Z軸方向的加速度Fa，則一對音片1a、1b沿著Z軸方向以相互同相的關(guān)系變形為“)”形狀。由于一對音片1a、1b的上述形狀變化，在橫梁2的一端2a的近旁的部位和橫梁2的另一端2b的近旁的部位產(chǎn)生了相互反相關(guān)系的形狀變化，即，產(chǎn)生檢測部6生成的信號與檢測部7生成的信號為相互極性相反關(guān)系的形狀變化。檢測部6、7輸出具有上述關(guān)系的信號，通過上述計(jì)算電路計(jì)算處理該兩個信號，由此可以除去施加在Z軸方向的加速度Fa所帶來的影響。
如上所述，根據(jù)實(shí)施例2的振子20，除了與實(shí)施例1的振子10同樣地檢測以Y軸為中心軸的振子20的旋轉(zhuǎn)之外，也可以使設(shè)置在橫梁2上的一對音片1a、1b外側(cè)的檢測部6、7協(xié)同來檢測由Z軸方向的加速度Fa引起的、在設(shè)置了檢測部6、7的橫梁2的部位上所產(chǎn)生的具有相互反相關(guān)系的形狀變化，因此，可以除去對于以Y軸為中心軸的旋轉(zhuǎn)來說為干擾的Z軸方向的加速度Fa，由此，可以更高精度地檢測以Y軸為中心軸的振子20的旋轉(zhuǎn)。
圖6(A)和圖6(B)是表示實(shí)施例3的振子的結(jié)構(gòu)的正視圖和側(cè)視圖。實(shí)施例3的振子30與實(shí)施例1的振子10同樣具有一對音片1a、1b、橫梁2、第1連接部3、第2連接部4、基座5以及檢測部6。另一方面，與實(shí)施例1的振子10不同，振子30具有第3連接部(連接部件)8。
第3連接部8是沿著Y軸方向延伸的由具有規(guī)定長度的石英構(gòu)成的棒狀部件，將橫梁2的大致中央的部位和基座5相連接。此處，把一個音片1a和第3連接部8之間的距離d1、以及另一個音片1b和第3連接部8之間的距離d2，比一個音片1a和橫梁2的一端2a之間的距離d3、以及另一個音片1b和橫梁2的另一端2b之間的距離d4設(shè)定得短。另外，檢測部6設(shè)置在橫梁2上的一個音片1a和第3連接部8之間。
在實(shí)施例3的振子30中，檢測部6通過進(jìn)行一對音片1a、1b的圖2和圖3所示的驅(qū)動用振動和檢測用振動，與實(shí)施例1的振子10同樣地檢測與以Y軸為中心軸的振子30的旋轉(zhuǎn)相對應(yīng)所產(chǎn)生的、在設(shè)置了檢測部6的橫梁2的部位上的橫梁2的形狀變化，由此，可以檢測上述旋轉(zhuǎn)。除了檢測該旋轉(zhuǎn)之外，由于上述距離d1、d2設(shè)定得比距離d3、d4短，即，與第1連接部3和第2連接部4相比，一對音片1a、1b被設(shè)置于更靠近第3連接部8的位置上，因此，一對音片1a、1b的上述檢測用振動所引起的橫梁2的形狀變化有集中到第3連接部8或其近旁的傾向，由此，可以更高精度地檢測上述旋轉(zhuǎn)。
在實(shí)施例3的振子30中，由于具有連接橫梁2和基座5的第3連接部8，所以，比起沒有第3連接部8的實(shí)施例1的振子10，可以提高橫梁2和基座5之間布線的自由度。
實(shí)施例3的振子30除了在橫梁2上的一個音片1a和第3連接部8之間設(shè)置了檢測部6之外，優(yōu)選的是如圖7(A)所示，在橫梁2上的另一個音片1b和第3連接部8之間設(shè)置檢測部7(檢測電極7a等)，或者，如圖7(B)所示，在橫梁2上的一個音片1a和橫梁2的一端2a之間設(shè)置檢測部7(檢測電極7a等)。在設(shè)置了檢測部7的橫梁2的部位，產(chǎn)生與在設(shè)置了檢測部6的橫梁2的部位所產(chǎn)生的形狀變化為反相關(guān)系的形狀變化，因此，檢測部6、7與實(shí)施例2的振子20的檢測部6、7同樣，可以協(xié)同進(jìn)行用于除去施加在Z軸方向上的加速度Fa的檢測。
圖8(A)和圖8(B)是表示實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)的正視圖和斜視圖。實(shí)施例4的振子40具有與實(shí)施例1的振子10的一對音片1a、1b、橫梁2、第1連接部3、第2連接部4、基座5以及檢測部6相對應(yīng)的一對音片41a、41b、橫梁42、第1連接部43、第2連接部44、基座45以及檢測部46。
橫梁42的一端42a與一個音片41a連接，橫梁42的另一端42b與另一個音片41b連接，由此，一對音片41a、41b由橫梁42保持。
第1連接部43把橫梁42的一端42a與音片41a的交點(diǎn)和基座45相連接，另一方面，第2連接部44把橫梁42的另一端42b與音片41b的交點(diǎn)和基座45相連接。檢測部46設(shè)置在橫梁42的大致中央的部位。
在實(shí)施例4的振子40中，檢測部46根據(jù)一對音片41a、41b的圖2所示的驅(qū)動用振動和圖3所示的檢測用振動，可以高精度地檢測以Y軸為中心軸的振子40的旋轉(zhuǎn)。而且，與實(shí)施例1的振子10相比，一對音片41a、41b的驅(qū)動用振動和檢測用振動很難泄漏到第1連接部43和第2連接部44，換言之，上述振動很容易集中在設(shè)置了檢測部46的橫梁42上，因此，比起實(shí)施例1的振子10的旋轉(zhuǎn)，可以高精度地檢測以Y軸為中心軸的振子40的旋轉(zhuǎn)。
通過取代將檢測部46設(shè)置在橫梁42的大致中央的部位，如圖9所示，而用與實(shí)施例3說明的第3連接部8同樣的第3連接部48，將橫梁42的大致中央部位和基座45相連接，并且，將檢測部46設(shè)置在一個音片41a和第3連接部48之間，由此，可以獲得與上述同樣的效果。
另外，取代將檢測部46設(shè)置在圖9所示的橫梁42的部位，如圖10所示，將與在實(shí)施例中說明的檢測部7同樣的檢測部47設(shè)置在橫梁2上的另一個音片41b和第3連接部48之間，由此，檢測部46、47可以與圖7所示的實(shí)施例3的檢測部6、7同樣進(jìn)行協(xié)作，進(jìn)行用于取消Z軸方向的加速度的檢測。
圖11是表示變形例的振子的結(jié)構(gòu)的正視圖。變形例的振子50具有與實(shí)施例1的振子10的一對音片1a、1b、橫梁2、第1連接部3、第2連接部4、基座5以及檢測部6相對應(yīng)的一對音片51a、51b、橫梁52、第1連接部53、第2連接部54、基座55以及檢測部56(檢測電極56a等)。
橫梁52的一端52a與一個音片51a連接，由此形成交點(diǎn)，同樣，其另一端52b與另一個音片51b連接，由此形成交點(diǎn)。第1連接部53連接前者的交點(diǎn)和基座55，另外，第2連接部54連接后者的交點(diǎn)和基座55。另外，檢測部56設(shè)置在橫梁52的大致中央部位。
在振子50中，檢測部56根據(jù)一對音片51a、51b的圖2所示的驅(qū)動用振動以及圖3所示的檢測用振動，可以與實(shí)施例1的振子10的檢測部6同樣地檢測以Y軸為中心軸的振子50的旋轉(zhuǎn)。
圖12是表示其它變形例的振子的結(jié)構(gòu)的正視圖。其它變形例的振子60具有與實(shí)施例4的振子40的一對音片41a、41b、橫梁42、第1連接部43、第2連接部44、基座45以及檢測部46相對應(yīng)的一對音片61a、61b、橫梁62、第1連接部63、第2連接部64、基座65、以及檢測部66(檢測電極66a等)。
第1連接部63和第2連接部64與實(shí)施例4的振子40上的直線狀延伸的第1連接部43和第2連接部44不同，以圓和橢圓弧之類的曲線狀延伸。
在振子60中，檢測部66根據(jù)一對音片61a、61b的圖2所示的驅(qū)動用振動和圖3所示的檢測用振動，與實(shí)施例4的振子40的檢測部46同樣，可以檢測以Y軸為中心軸的振子60的旋轉(zhuǎn)。
圖13是表示其它變形例的振子的結(jié)構(gòu)圖。圖13(A)是表示振子的結(jié)構(gòu)的正視圖，圖13(B)是其斜視圖。
變形例的振子80是具有實(shí)施例1的振子10的一對音片中的一個音片的振子。
振子80具有音片1a、橫梁2、第1連接部3、第2連接部4、基座5以及檢測部6(6a、6b)。橫梁2的一端2a和另一端2b與音片1a連接，由此形成交點(diǎn)。第1連接部3和第2連接部4分別把橫梁2的一端2a和另一端2b與基座5相連接。另外，檢測部6設(shè)置在橫梁2的另一端2b和音片1a之間。
在振子80中，音片1a的驅(qū)動用振動和檢測用振動與實(shí)施例1說明的振子10的音片1a進(jìn)行同樣的振動(參照圖2、圖3)。這樣，振子80的檢測部6根據(jù)音片1a的驅(qū)動用振動和檢測用振動，可以檢測以Y軸為中心軸的振子80的旋轉(zhuǎn)。
另外，圖14是表示其它變形例的振子的結(jié)構(gòu)的正視圖。
變形例的振子是具有3個音片的振子200。
振子200具有音片201a、201b、201c、橫梁202、第1連接部203、第2連接部204、基座205、以及檢測部206(206a以及與206a相對置形成的206b(未圖示))。
橫梁202把音片201a、201b、201c相連接，一端202a與音片201a連接，由此形成交點(diǎn)，同樣，另一端202b與音片201c連接，由此形成交點(diǎn)。第1連接部203把橫梁202的一端202a與基座205相連接，另外，第2連接部204把橫梁202的另一端202b與基座205相連接。另外，音片201a的下端201d、音片201b的下端201e、音片201c的下端201f向橫梁202的下方突出。另外，檢測部206設(shè)置在橫梁202的音片201b和201c之間。
音片201a、201b、201c的驅(qū)動模式的驅(qū)動用振動沿著X軸方向，各相鄰的音片以反相關(guān)系進(jìn)行彎曲振動。更詳細(xì)地來說，在X軸方向上，當(dāng)音片201a變形為“(”形狀時，音片201b變形為“)”形狀，音片201c變形為“(”形狀。即，音片201a、201b、201c以相鄰的音片的末端相互靠近或者遠(yuǎn)離的狀態(tài)進(jìn)行振動。
另外，該驅(qū)動用振動也可以使中央的音片201b不動，而分別反相地驅(qū)動音片201a和音片201c。
另外，音片201a、201b、201c的檢測模式的檢測用振動沿著與假想平面(XY平面)垂直的Z軸方向，以相互反相關(guān)系進(jìn)行彎曲振動。更詳細(xì)地來說，在Z軸方向上，當(dāng)音片201a變形為“(”形狀時，音片201b變形為“)”形狀，音片201c變形為“(”形狀。
另外，在驅(qū)動振動使中央的音片201b不動，而分別反相地驅(qū)動音片201a和音片201c的情況下，檢測振動被音片201a和音片201c激勵。即，音片201b不動，在Z軸方向上，當(dāng)音片201a變形為“(”形狀時，音片201c變形為“)”形狀。
這樣，振子200的檢測部206根據(jù)音片的驅(qū)動用振動和檢測用振動，可以檢測以Y軸為中心軸的振子200的旋轉(zhuǎn)。
另外，在上述實(shí)施例中，對音片從1個到3個的實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但即使形成4個或更多的音片也能夠?qū)嵤?，可以產(chǎn)生同樣的效果。
接著，對本發(fā)明的電子設(shè)備的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
圖16是表示電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)的概略結(jié)構(gòu)圖。電子設(shè)備100具有包含了上述實(shí)施例所述的各個振子的振子90。
作為使用了上述實(shí)施例的振子的應(yīng)用設(shè)備，可以列舉出有必要檢測其狀態(tài)變化的移動電話、數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)以及導(dǎo)航系統(tǒng)之類的電子設(shè)備。該電子設(shè)備中，設(shè)置在該電子設(shè)備中的上述實(shí)施例的振子將該電子設(shè)備的狀態(tài)變化作為振子的狀態(tài)變化來進(jìn)行檢測，由此，可以享受上述的效果。
接著，對振子的頻率調(diào)整方法的實(shí)施例進(jìn)行說明。在進(jìn)行該說明之前，對陀螺振子之類的振子的頻率調(diào)整的必要性進(jìn)行說明。
在上述那樣的陀螺振子的情況下，采用了由一對音片激勵兩個振動的結(jié)構(gòu)。一個是驅(qū)動音片的驅(qū)動用振動，另一個是由與音片的旋轉(zhuǎn)相對應(yīng)的由科里奧利力引起的檢測用振動。并且，這些振動的振動方向不同。
理論上，在該驅(qū)動用振動和檢測用振動的頻率相等時，最能提高旋轉(zhuǎn)的角速度的檢測靈敏度。然而，雖然角速度的檢測靈敏度良好，但是，振動的振幅變大，因此，在振動達(dá)到最大振度而穩(wěn)定之前需要時間，使角速度的檢測響應(yīng)性變差。另一方面，如果驅(qū)動用振動和檢測用振動的頻率差變大，則檢測響應(yīng)性良好，但是，將音片振動變換為電信號時的S/N比降低，因此，角速度的檢測靈敏度變差。
因此，作為振子，為了獲得良好的特性，必須將這些頻率差設(shè)定在規(guī)定的范圍內(nèi)。
通常，音片的驅(qū)動振動頻率(驅(qū)動振動的諧振頻率)由于制造上的原因而具有偏差，因此必須將其調(diào)整為目標(biāo)頻率，另外，驅(qū)動振動頻率(驅(qū)動振動的諧振頻率)和檢測振動頻率(檢測振動的諧振頻率)的頻率差大，因此需要調(diào)整該頻率差。
圖17是對振子的頻率調(diào)整進(jìn)行說明的結(jié)構(gòu)圖。另外，圖18是對頻率調(diào)整時驅(qū)動振動頻率和檢測振動頻率的變動狀態(tài)進(jìn)行說明的概略圖。
圖18(A)是表示調(diào)整了驅(qū)動振動頻率時的頻率變動的圖，圖18(B)是表示調(diào)整了檢測振動頻率時的頻率變動的圖。
此處，以實(shí)施例3所說明的振子30為例進(jìn)行說明。關(guān)于振子30的結(jié)構(gòu)，由于前面已經(jīng)敘述了，所以省略其說明。
首先，在對作為從橫梁2開始長長地延伸的第1延伸部的音片1a、1b的驅(qū)動振動頻率進(jìn)行調(diào)整時，向音片1a的上端1e或者音片1b的上端1f增加質(zhì)量，按照使頻率降低的方向進(jìn)行頻率調(diào)整。具體來說，向音片的上端1e、1f上蒸鍍Au或Ag等金屬，增加質(zhì)量。這樣，通過控制質(zhì)量，可以將驅(qū)動振動頻率調(diào)整為規(guī)定的頻率。
此時，如圖18(A)所示，隨著驅(qū)動振動頻率由于質(zhì)量增加而發(fā)生的變化，檢測振動頻率也發(fā)生幾乎同樣的變化，驅(qū)動振動頻率和檢測振動頻率的差幾乎沒有變化。這樣，在改變音片1a的上端1e或音片1b的上端1f的質(zhì)量時，驅(qū)動振動頻率和檢測振動頻率進(jìn)行相互影響的頻率的變動。
接著，為了調(diào)整驅(qū)動振動頻率和檢測振動頻率的差，向作為從橫梁2開始短短地延伸的第2延伸部的音片1a的下端1c、或者音片1b的下端1d增加質(zhì)量，按照使檢測振動頻率降低的方向進(jìn)行頻率調(diào)整。具體來說，向音片的下端1c、1d上蒸鍍Au或Ag等金屬來增加質(zhì)量。
此時頻率的變化如圖18(B)所示，檢測振動頻率隨著質(zhì)量的增加而頻率降低。與此相對，驅(qū)動振動頻率稍微降低。由此，可以將驅(qū)動振動頻率和檢測振動頻率的差調(diào)整在規(guī)定的范圍內(nèi)。這樣，在改變音片1a的下端1c或音片1b的下端1d的質(zhì)量時，主要對檢測振動頻率產(chǎn)生影響，對驅(qū)動振動頻率幾乎不產(chǎn)生影響。即，在檢測用振動中，由于音片的下端1c、1d受到音片1a、1b的慣性作用而進(jìn)行振動，因此，向該音片的下端1c、1d增加質(zhì)量后的振動對音片1a、1b的檢測用振動產(chǎn)生影響。
另外，在上述頻率調(diào)整中，在調(diào)整驅(qū)動振動頻率和檢測振動頻率的差之后，驅(qū)動振動頻率偏離了規(guī)定頻率的情況下，用激光束對在音片上端1e、1f上增加質(zhì)量的金屬進(jìn)行照射，通過除去一部分金屬，可以提高頻率，將其調(diào)整為規(guī)定的頻率。
另一方面，如果在頻率調(diào)整之前驅(qū)動振動頻率在規(guī)定的范圍內(nèi)，則只進(jìn)行檢測振動頻率的調(diào)整、即只對音片下端1c、1d的質(zhì)量進(jìn)行調(diào)整即可，另外，如果驅(qū)動振動頻率和檢測振動頻率的差在規(guī)定的范圍內(nèi)，則只進(jìn)行驅(qū)動振動頻率的調(diào)整、即只對音片上端1e、1f的質(zhì)量進(jìn)行調(diào)整即可。
接著，對使頻率調(diào)整變得更容易的振子的變形例的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
圖19是變形例的振子的結(jié)構(gòu)圖。
該變形例的振子70與實(shí)施例3的振子30同樣，具有橫梁72、作為從橫梁72開始長長地延伸的第1延伸部的一對音片71a、71b、第1連接部73、第2連接部74、第3連接部78、基座75以及檢測部76。另外，振子70與振子30不同，在音片71a、71b的下端形成了作為從橫梁72開始短短地延伸的第2延伸部的頻率調(diào)整部71c、71d。該頻率調(diào)整部71c、71d的末端具有比其基端大的面積。
對于音片71a、71b的頻率調(diào)整，與上述方法同樣，向音片71a的上端71e或者音片71b的上端71f增加質(zhì)量，對驅(qū)動振動頻率進(jìn)行調(diào)整。然后，向音片71a的下端的頻率調(diào)整部71c或者音片71b的下端的頻率調(diào)整部71d增加質(zhì)量，對檢測振動頻率進(jìn)行調(diào)整。在該振子70中，由于可以向具有大面積的頻率調(diào)整部71c、71d增加質(zhì)量，所以，與振子30相比，可以獲得更大的頻率調(diào)整幅度。
這樣，在實(shí)施例中，主要通過增加質(zhì)量來進(jìn)行頻率調(diào)整，但是，也可以事先增加質(zhì)量，然后通過除去一部分質(zhì)量而改變質(zhì)量，從而調(diào)整驅(qū)動振動頻率和檢測振動頻率。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，可以獲得如下的頻率調(diào)整方法可以容易地將驅(qū)動振動頻率和檢測振動頻率調(diào)整在規(guī)定的范圍內(nèi)，可以消除以往的不能充分調(diào)整頻率的問題，并可提高成品率。
另外，本實(shí)施方式的振子的頻率調(diào)整方法不僅可以調(diào)整陀螺振子的頻率，而且可以用于調(diào)整諧振器的頻率。
權(quán)利要求
1.一種振子，其特征在于，包含音片，其是沿著成為振子的旋轉(zhuǎn)中心軸的第1方向延伸的棒狀音片，并進(jìn)行用于產(chǎn)生與上述旋轉(zhuǎn)相對應(yīng)的科里奧利力的第1振動；橫梁，其與包含上述音片的假想平面平行，并且在與上述第1方向垂直的第2方向上延伸，且與上述音片連接；第1檢測部，其設(shè)置在上述橫梁上，對由上述科里奧利力引起的上述音片的第2振動導(dǎo)致的上述橫梁的形狀變化進(jìn)行檢測；基座，其用于支撐上述橫梁；第1連接部，其連接上述橫梁的一端和上述基座；以及第2連接部，其連接上述橫梁的另一端和上述基座。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振子，其特征在于，上述音片是沿著成為振子的旋轉(zhuǎn)中心軸的第1方向延伸的相互平行的一對棒狀音片。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的振子，其特征在于，上述橫梁的一端與上述一對音片中的一個音片連接，另一端與上述一對音片中的另一個音片連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的振子，其特征在于，上述第1連接部連接上述橫梁的上述一端與上述一個音片之間的上述連接部位和上述基座；上述第2連接部連接上述橫梁的上述另一端與上述另一個音片之間的上述連接部位和上述基座。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的振子，其特征在于，上述橫梁的一端和另一端位于上述一對音片的外側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的振子，其特征在于，上述第1檢測部設(shè)置在上述一對音片之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的振子，其特征在于，還具有第3連接部，其連接上述橫梁的大致中央部位和上述基座；以及第2檢測部，其設(shè)置在上述橫梁上，并檢測上述橫梁的形狀變化；上述第1檢測部和上述第2檢測部協(xié)同進(jìn)行檢測，該檢測用于除去在與上述假想平面垂直的第3方向上對上述振子的旋轉(zhuǎn)的干擾。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的振子，其特征在于，上述第1檢測部設(shè)置在上述一對音片中的一個音片和上述第3連接部之間；上述第2檢測部設(shè)置在上述一對音片中的另一個音片和上述第3連接部之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的振子，其特征在于，上述第1檢測部設(shè)置在上述一對音片中的一個音片和上述第3連接部之間；上述第2檢測部設(shè)置在上述一個音片、和上述橫梁的上述一端與上述另一端中距離該音片較近的一端之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的振子，其特征在于，上述一對音片中的一個音片和上述第3連接部之間的距離比上述一個音片和上述第1連接部與上述第2連接部中距離上述一個音片較近的連接部之間的距離短。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的振子，其特征在于，上述第1檢測部設(shè)置在上述一對音片外側(cè)的上述橫梁的上述一端和上述一對音片中的距離上述橫梁的上述一端較近的一個音片之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的振子，其特征在于，還具有第2檢測部，其設(shè)置在上述一對音片外側(cè)的上述橫梁的上述另一端和上述一對音片中的另一個音片之間，并檢測上述橫梁的形狀變化，上述第1檢測部和上述第2檢測部協(xié)同進(jìn)行檢測，該檢測用于除去在與上述假想平面垂直的第3方向上的對上述振子的旋轉(zhuǎn)的干擾。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的振子，其特征在于，上述一對音片、上述橫梁、上述第1連接部、上述第2連接部以及上述基座由石英構(gòu)成。
14.一種電子設(shè)備，其特征在于，具備權(quán)利要求1所述的振子。
15.一種振子的頻率調(diào)整方法，該振子包含音片，其是沿著成為振子的旋轉(zhuǎn)中心軸的第1方向延伸的棒狀音片，并進(jìn)行用于產(chǎn)生與上述旋轉(zhuǎn)相對應(yīng)的科里奧利力的第1振動；橫梁，其與包含上述音片的假想平面平行，并且在與上述第1方向垂直的第2方向上延伸，且與上述音片連接；基座，其用于支撐上述橫梁；第1連接部，其連接上述橫梁的一端和上述基座；以及第2連接部，其連接上述橫梁的另一端和上述基座；該頻率調(diào)整方法的特征在于，調(diào)整上述音片的至少一個端部的質(zhì)量，對振子的頻率進(jìn)行調(diào)整。
16.權(quán)利要求15所述的振子的頻率調(diào)整方法，其特征在于，調(diào)整上述音片的從上述橫梁開始長長地延伸的第1延伸部的末端的質(zhì)量，對驅(qū)動振動頻率和檢測振動頻率進(jìn)行調(diào)整；調(diào)整上述音片的從上述橫梁開始短短地延伸的第2延伸部的末端的質(zhì)量，對驅(qū)動振動頻率和檢測振動頻率的差進(jìn)行調(diào)整。
17.權(quán)利要求16所述的振子的頻率調(diào)整方法，其特征在于，上述第2延伸部的末端設(shè)置有形成得比其基端大的頻率調(diào)整部，調(diào)整該頻率調(diào)整部的質(zhì)量，對振子的頻率進(jìn)行調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可以高精度地檢測振子的旋轉(zhuǎn)的振子、電子設(shè)備及振子的頻率調(diào)整方法。振子(10)包含一對音片(1a、1b)，其在Y方向上延伸，進(jìn)行用于產(chǎn)生與振子(10)的旋轉(zhuǎn)相對應(yīng)的科里奧利力的第1振動；橫梁(2)，其在X方向上延伸，與一對音片(1a、1b)連接；第1檢測部(6)，其設(shè)置在橫梁(2)上，對由科里奧利力引起的一對音片(1a、1b)的第2振動導(dǎo)致的橫梁(2)的形狀變化進(jìn)行檢測；基座(5)，其用于支撐橫梁(2)；第1連接部(3)，其連接橫梁(2)的一端和基座(5)；以及第2連接部(4)，其連接橫梁(2)的另一端和上述基座(5)。
文檔編號G01P21/00GK1590960SQ20041007418
公開日2005年3月9日 申請日期2004年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月1日
發(fā)明者江口誠, 神名重男 申請人:精工愛普生株式會社