專利名稱：振動(dòng)陀螺傳感器、控制電路和電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于檢測(cè)物體角速度的振動(dòng)陀螺傳感器、為此的控制電路、 以及裝配有振動(dòng)陀螺傳感器的電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
直到目前，所謂的振動(dòng)陀螺傳感器已經(jīng)廣泛用作用于消費(fèi)者使用的角速 度傳感器。振動(dòng)陀螺傳感器是通過(guò)允許懸梁式振動(dòng)器以預(yù)定共振頻率振動(dòng)，并通過(guò)壓電元件等^r測(cè)由于角速度的影響而產(chǎn)生的科里奧利(Coriolis)力來(lái) 檢測(cè)角速度的傳感器。振動(dòng)陀螺傳感器優(yōu)點(diǎn)在于該傳感器具有簡(jiǎn)單的機(jī)制、需要短的時(shí)間激活、 并且能以低成本制造。振動(dòng)陀螺傳感器裝配到例如如攝影機(jī)、虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備、 以及汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的電子設(shè)備,并且分別用作抖動(dòng)檢測(cè)、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、以及方 向檢測(cè)中的傳感器。近年來(lái)，由于裝配了振動(dòng)陀螺傳感器的電子設(shè)備的小型化和性能的改進(jìn)， 振動(dòng)陀螺傳感器需要被小型化并改進(jìn)性能。例如，因?yàn)殡娮釉O(shè)備的多功能化， 要求將振動(dòng)陀螺傳感器與用于其它目的的各種傳感器結(jié)合裝配到基板上，從 而降低其尺寸。用于實(shí)現(xiàn)這種尺寸上降低的通用技術(shù)稱為MEMS (微電子機(jī) 械系統(tǒng))，其包括使用硅基板以及使用薄膜工藝和在形成半導(dǎo)體中使用的光刻 技術(shù)形成結(jié)構(gòu)體。附帶地，隨同振動(dòng)陀螺傳感器的小型化，振動(dòng)系統(tǒng)變輕。然而，因?yàn)榭?里奧利力與振動(dòng)系統(tǒng)的重量成比例，所以檢測(cè)靈敏度劣化很多。此外，因?yàn)?當(dāng)電源電壓由于振動(dòng)陀螺傳感器小型化而減小時(shí)，振動(dòng)器的振幅變小，所以 檢測(cè)靈敏度也由此劣化。由于檢測(cè)靈敏度的劣化，檢測(cè)輸出信號(hào)的S/N降低。因此，為了解決上述問(wèn)題，公開(kāi)了一種技術(shù)，其中具有相同相位和振幅 并從兩個(gè)檢測(cè)電極輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)被增加到加法電路中，并且其相位已經(jīng)在 反相電路中反相的信號(hào)被輸入到兩個(gè)檢測(cè)電極(參見(jiàn)，例如，日本專利申請(qǐng) 公開(kāi)No,2000 - 205861 (第(0005 )和(0016 )段，以及圖1 ))。發(fā)明內(nèi)容然而，近來(lái)需要振動(dòng)陀螺傳感器的進(jìn)一步小型化和電壓降低。因此，需要進(jìn)一步提高傳感器檢測(cè)靈敏度，并且需要高于以前的S/N?？紤]到上述情況，需要能夠提高檢測(cè)靈敏度并且實(shí)現(xiàn)高S/N的振動(dòng)陀螺 傳感器、為此的控制電路以及裝配有振動(dòng)陀螺傳感器的電子設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種振動(dòng)陀螺傳感器，包括振動(dòng)元件、偏 壓裝置、振蕩電路、以及倒相電路。振動(dòng)元件包括壓電元件組，其具有提 供有驅(qū)動(dòng)電極和檢測(cè)電極的第一側(cè)，以及與第一側(cè)相對(duì)并提供有7>共電極的 第二側(cè)，該振動(dòng)元件通過(guò)在驅(qū)動(dòng)電極和公共電極之間輸入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)振動(dòng)， 并且能夠從檢測(cè)電極生成包含對(duì)應(yīng)于科里奧利力的檢測(cè)信號(hào)的輸出信號(hào)。偏 壓裝置將偏壓施加到檢測(cè)電極。振蕩電路基于由檢測(cè)電極生成的輸出信號(hào)， 將用于導(dǎo)致振動(dòng)元件振動(dòng)的信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出到驅(qū)動(dòng)電極。倒相電路輸 出通過(guò)反轉(zhuǎn)從振蕩電路輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位而獲得的反相信號(hào)到公共電 極。在本發(fā)明的實(shí)施例中，將偏壓施加到提供在第一側(cè)上的檢測(cè)電極，并且 在該狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)信號(hào)可在提供在第一側(cè)上的驅(qū)動(dòng)電極和提供在第二側(cè)上的公 共電極之間輸入。因此，振動(dòng)元件運(yùn)行，使得對(duì)應(yīng)于該偏壓的驅(qū)動(dòng)信號(hào)在公 共電極和檢測(cè)電極之間輸入。換句話說(shuō)，檢測(cè)電極還用作驅(qū)動(dòng)電極。結(jié)果， 能夠進(jìn)一步增強(qiáng)檢測(cè)電極的檢測(cè)靈敏度以實(shí)現(xiàn)高S/N。壓電元件組是由多個(gè)壓電元件構(gòu)成的元件。為驅(qū)動(dòng)電極和檢測(cè)電極的每 個(gè)電極提供壓電元件。通過(guò)在那些壓電元件中提供有驅(qū)動(dòng)電極的壓電元件的 驅(qū)動(dòng)，4展動(dòng)元件一展動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，檢測(cè)電極包括生成第一信號(hào)的第一檢測(cè)電極和 生成第二信號(hào)第二檢測(cè)電極，用于獲得基于第 一信號(hào)和第二信號(hào)之間差別的 檢測(cè)信號(hào)，并且振動(dòng)陀螺傳感器還包括累加從第一檢測(cè)電極獲得的第一信號(hào) 以及從第二檢測(cè)電極獲得的第二信號(hào)的加法電路。換句話說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明實(shí) 施例的振動(dòng)陀螺傳感器通過(guò)振蕩電路、使用在加法電路的累加獲得的累加信 號(hào)導(dǎo)致自激振蕩。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，振動(dòng)元件包括絕緣體，其具有用作壓電元件組的 公共電極的導(dǎo)電薄膜。換句話說(shuō)，對(duì)其已經(jīng)形成導(dǎo)電薄膜的絕緣體變?yōu)檎駝?dòng)元件的基礎(chǔ)振動(dòng)體。例如，生產(chǎn)振動(dòng)元件，使得壓電元件組裝配在絕緣體的 導(dǎo)電薄膜上，對(duì)該絕緣體已經(jīng)形成導(dǎo)電薄膜。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供一種振動(dòng)陀螺傳感器，包括振動(dòng)元件、偏壓裝置、振蕩電路以及倒相電路。振動(dòng)元件包括壓電元件，該振動(dòng)元件具 有提供有驅(qū)動(dòng)電極和檢測(cè)電極的第一側(cè)，以及與第一側(cè)相對(duì)并提供有公共電 極的第二側(cè)，該振動(dòng)元件通過(guò)在驅(qū)動(dòng)電極和公共電極之間輸入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)振動(dòng)，并且能夠從檢測(cè)電極生成包括對(duì)應(yīng)于科里奧利力的檢測(cè)信號(hào)的輸出信號(hào)。 偏壓裝置將偏壓施加到檢測(cè)電極。振蕩電路基于由檢測(cè)電極生成的輸出信號(hào)， 將用于導(dǎo)致振動(dòng)元件的振動(dòng)的信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出到驅(qū)動(dòng)電極。倒相電路 輸出通過(guò)反轉(zhuǎn)從振蕩電路輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位而獲得的反相信號(hào)到公共電 極。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，關(guān)于包括在振動(dòng)元件中的壓電元件，驅(qū)動(dòng)電極和 各檢測(cè)電極由相同的壓電材料形成。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，振動(dòng)元件包括壓電元件裝配到其上的振動(dòng)臂， 以及具有用于驅(qū)動(dòng)電極和檢測(cè)電極的連接并且支撐振動(dòng)臂的引線電極組的基礎(chǔ)體。因此，例如通過(guò)MEMS方法能夠在單個(gè)的基板上生產(chǎn)多個(gè)振動(dòng)元件。 根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供一種控制電路，包括偏壓裝置、振蕩 電路以及倒相電路。偏壓裝置將偏壓施加到振動(dòng)元件的4全測(cè)電極，該振動(dòng)元 件包括壓電元件組，其具有提供有驅(qū)動(dòng)電極和檢測(cè)電極的第一側(cè)以及和第一 側(cè)相對(duì)并提供有公共電極的第二側(cè)，該振動(dòng)元件通過(guò)在驅(qū)動(dòng)電極和公共電極 之間輸入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)振動(dòng)，并且能夠從檢測(cè)電極生成包括對(duì)應(yīng)于科里奧利力 的檢測(cè)信號(hào)的輸出信號(hào)。振蕩電路基于由檢測(cè)電極生成的輸出信號(hào)，將用于 導(dǎo)致振動(dòng)元件的振動(dòng)的信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出到驅(qū)動(dòng)電極。倒相電路輸出通 過(guò)反轉(zhuǎn)從振蕩電路輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位而獲得的反相信號(hào)到公共電極。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供一種控制電路，包括偏壓裝置、振蕩 電路以及倒相電路。偏壓裝置將偏壓施加到振動(dòng)元件的檢測(cè)電極，該振動(dòng)元 件包括壓電元件組，其具有提供有驅(qū)動(dòng)電極和檢測(cè)電極的第一側(cè)以及和第一 側(cè)相對(duì)并提供有公共電極的第二側(cè)，該振動(dòng)元件通過(guò)在驅(qū)動(dòng)電極和公共電極 之間輸入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)振動(dòng)，并且能夠從各檢測(cè)電極生成包括對(duì)應(yīng)于科里奧利 力的各檢測(cè)信號(hào)的各輸出信號(hào)。振蕩電路基于由檢測(cè)電極生成的輸出信號(hào)， 將用于導(dǎo)致振動(dòng)元件的振動(dòng)的信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出到驅(qū)動(dòng)電極。倒相電路輸出通過(guò)反轉(zhuǎn)從振蕩電路輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位而獲得的反相信號(hào)到公共電 極。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供一種電子設(shè)備，其包括振動(dòng)陀螺傳感器和振動(dòng)陀螺傳感器裝配到其上的體。振動(dòng)陀螺傳感器包括包括壓電元件組 的振動(dòng)元件，其具有提供有驅(qū)動(dòng)電極和檢測(cè)電極的第一側(cè)以及與第一側(cè)相對(duì) 并提供有公共電極的第二側(cè)，該振動(dòng)元件通過(guò)在驅(qū)動(dòng)電極和公共電極之間輸 入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)振動(dòng)，并且能夠從檢測(cè)電極生成包括對(duì)應(yīng)于科里奧利力的檢測(cè) 信號(hào)的輸出信號(hào)；偏壓裝置，將偏壓施加到檢測(cè)電極；振蕩電路，基于由檢 測(cè)電極生成的輸出信號(hào)，將用于導(dǎo)致振動(dòng)元件的振動(dòng)的信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸 出到驅(qū)動(dòng)電極；倒相電路輸出通過(guò)反轉(zhuǎn)從振蕩電路輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位而 獲得的反相信號(hào)到公共電極。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以提高振動(dòng)陀螺傳感器的檢測(cè)靈敏 度和實(shí)現(xiàn)高S/N。如附圖中所示，根據(jù)以下對(duì)其各最佳模式實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的 這些和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更明顯。


圖1A是振動(dòng)陀螺元件的透視圖，以及圖1B是垂直于振動(dòng)陀螺元件中縱 向方向上的軸線的面的截面圖；圖2是包括圖1中所示的振動(dòng)陀螺元件的陀螺傳感器的電路框圖；圖3是示出振動(dòng)陀螺元件的阻抗特性的圖；圖4是示出圖2中所示陀螺傳感器的等效電路的圖；圖5是示出提供有倒相電路的陀螺傳感器的結(jié)構(gòu)的電路框圖；圖6是示出圖5中所示陀螺傳感器的等效電路的圖；圖7A是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的振動(dòng)陀螺傳感器的振動(dòng)元件的視圖，以及 圖7B是其截面圖；圖8是示出包括圖7中所示振動(dòng)元件的振動(dòng)陀螺傳感器的結(jié)構(gòu)的電路框圖；圖9是示出圖8中所示振動(dòng)陀螺傳感器的等效電路的圖；圖IO是示出未提供有圖9中倒相電路的振動(dòng)陀螺傳感器的框圖；圖ll是示出圖10中所示振動(dòng)陀螺傳感器的等效電路的圖；圖12是示出另 一示例性振動(dòng)陀螺傳感器的等效電路的圖； 圖13是示出圖9、 11和12中所示電路中的檢測(cè)電極的電壓波形的時(shí)間 圖的圖；圖14A是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的振動(dòng)元件的透視圖，以及圖14B 是垂直于振動(dòng)臂的縱向軸線的面的截面圖；圖15是示出包括圖14A和14B中所示的振動(dòng)元件的振動(dòng)陀螺傳感器的 結(jié)構(gòu)的框圖；圖16A是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的振動(dòng)元件的示意圖，以及圖16B 是沿著圖16A中的線A-A所取的截面圖；圖17是示出包括圖16A和16B中所示振動(dòng)元件的振動(dòng)陀螺傳感器的結(jié) 構(gòu)的框圖；圖18是示出作為裝配有振動(dòng)陀螺傳感器的電子設(shè)備的示例的數(shù)字相機(jī) 的示意透視圖；以及圖19是示出數(shù)字相機(jī)的結(jié)構(gòu)的框圖。
具體實(shí)施方式
在給出根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施例的振動(dòng)陀螺傳感器的描迷之前，首先將參照 附圖描述振動(dòng)陀螺傳感器的原理。圖1A是振動(dòng)陀螺元件的透視圖，以及圖1B是垂直于振動(dòng)陀螺元件中縱 向方向的軸線的面的截面圖。振動(dòng)陀螺元件1包括其表面是導(dǎo)電電鍍的四棱柱形的基本振動(dòng)體2、 壓電元件3a、以及壓電元件3b。形成壓電元件3a和3b以便在基本振動(dòng)體2 的第一側(cè)表面2a上對(duì)準(zhǔn)。壓電元件3a包括壓電體54a和形成在壓電體54a 表面上的電才及55a。以類似的方式，壓電元件3b包括壓電體54b和形成在壓 電體54b表面上的電極55b。導(dǎo)電鍍層(plating) 4用作壓電元件3a和3b的 公共電極。圖2是包括圖1中所示振動(dòng)陀螺元件1的陀螺傳感器的電路框圖。振蕩 電路7的輸出作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入到與基本振動(dòng)體2的第一側(cè)表面2a相對(duì)的第 二側(cè)表面2b (參見(jiàn)圖1B)。驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)基本振動(dòng)體2的公共電極(參考電 極)4,并且輸入到與公共電極4接觸的壓電元件3a和3b的側(cè)表面56a和56b。 驅(qū)動(dòng)信號(hào)在壓電元件3a和3b中在相位和振幅上是相同的。從壓電元件3a和3b的電極55a和55b輸出的信號(hào)分別輸入到電阻器5a和5b以及加法電路6。 電阻器5a和5b是用于將偏壓Vref施加到壓電元件3a和3b的輸出信號(hào)的電 阻器。加法電路6的輸出被輸入到振動(dòng)電路7。壓電元件3a和3b的輸出被輸 入到差分放大器電路9。振動(dòng)陀螺元件l、加法電路6以及振動(dòng)電路7構(gòu)成自激振蕩電路。振動(dòng) 陀螺元件1通過(guò)自激振蕩電路振蕩，并且在垂直于基本振動(dòng)體2的第一側(cè)表 面2a和第二側(cè)表面2b的方向(Y-軸方向)上彎曲和振動(dòng)。整個(gè)振動(dòng)陀螺元 件1隨著壓電元件3a和3b的彎曲振動(dòng)彎曲和振動(dòng)。當(dāng)在該狀態(tài)下的振動(dòng)陀 螺元件1以縱向方向的軸線(Z-軸)(此后，稱為縱軸)作為中心旋轉(zhuǎn)時(shí)，在 振動(dòng)陀螺元件1中產(chǎn)生科里奧利力，并且彎曲振動(dòng)的方向改變。因此，在壓 電元件3a和3b之間產(chǎn)生輸出差別，由此從差分放大器電路9獲得輸出。如 上所示，用于驅(qū)動(dòng)振動(dòng)陀螺元件1的驅(qū)動(dòng)信號(hào)是在壓電元件3a和3b中相位 和振幅相同的信號(hào)。因此，驅(qū)動(dòng)信號(hào)在差分放大器電路9中抵消掉，并且對(duì) 應(yīng)于角速度水平的信號(hào)從差分放大器電路9輸出。如上所述，壓電元件3a和3b被用作用于導(dǎo)致基本振動(dòng)體2彎曲振動(dòng)的 驅(qū)動(dòng)件，并且還用作用于獲得對(duì)應(yīng)于角速度的信號(hào)的檢測(cè)件。圖3是示出振動(dòng)陀螺元件1的阻抗特性的圖。橫坐標(biāo)軸代表共振頻率以 及縱坐標(biāo)軸分別代表壓電元件3a或3b的阻抗Z和相位6 。處于頻率fs的阻 抗變?yōu)樽钚≈礪s并且相位變?yōu)? (度)。頻率fs是一系列共振點(diǎn)。此外，處 于頻率fp的阻抗變?yōu)樽钚≈挡⑶蚁辔蛔優(yōu)? (度)。頻率fp是并行共振點(diǎn)。 通過(guò)由振動(dòng)陀螺元件1、加法電路6以及振蕩電路7構(gòu)成的自激振蕩電路， 使得圖2中所示的陀螺傳感器在該系列共振點(diǎn)處振蕩。圖4是示出圖2中所示陀螺傳感器的等效電路的圖。將參照?qǐng)D4更具體 地描述圖2中所示的陀螺傳感器的操作原理。振蕩器7a的輸出作為驅(qū)動(dòng)信號(hào) 輸入到基本振動(dòng)體2的第二側(cè)表面2b。驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)基本振動(dòng)體2的公共電 極4,并且輸入到與公共電極4接觸的壓電元件3a和3b的側(cè)表面。從壓電元 件3a和3b的電極55a和55b輸出的信號(hào)分別輸入到電阻器5a和5b，并且還 輸入到差分放大器電路9a。振動(dòng)陀螺元件1由通過(guò)振蕩器7a輸入的交流電壓信號(hào)Vd導(dǎo)致分激振蕩。 此時(shí)，振動(dòng)陀螺元件1的壓電元件3a的阻抗Zsa和壓電元件3b的阻抗Zsb 變?yōu)樽钚≈怠４送?，跨過(guò)電阻器5a的兩端的交流電壓信號(hào)Vra以及跨過(guò)電阻器5b兩端的交流電壓信號(hào)Vrb變?yōu)樽畲笾怠．?dāng)以縱軸為中心的角速度wo未賦予到振動(dòng)陀螺元件1時(shí)，阻抗Zsa和 阻抗Zsb變?yōu)橄嗤乃絑s,并且Vra和Vrb也變?yōu)橄嗤男盘?hào)。因此，差 分放大器電路9a的輸出變?yōu)?。此時(shí)跨過(guò)每個(gè)壓電元件3a和3b兩端的交流 電壓信號(hào)的振幅由Ag代表。當(dāng)以縱軸作為中心的角速度w o賦予到振動(dòng)陀螺元件1時(shí)，對(duì)應(yīng)于科里 奧利力的檢測(cè)信號(hào)出現(xiàn)在差分放大器電路9a的輸出中。當(dāng)振動(dòng)陀螺元件的質(zhì) 量由m代表時(shí)，檢測(cè)信號(hào)的幅值Vo可由表達(dá)式(1)表達(dá)為V o m* Ag* co o...... ( 1 )考慮到驅(qū)動(dòng)效率，電阻器5a和5b的電阻Rb越小越好。這是因?yàn)?，?于交流電壓信號(hào)Vd由阻抗Zs (Zsa,Zsb)和電阻Rb分割，當(dāng)電阻Rb變小時(shí) 振幅Ag增加。然而，考慮到檢測(cè)效率，電阻Rb越大越好。具體的，這是因 為由角速度co o產(chǎn)生的阻抗Zsa和阻抗Zsb之間的差別，顯現(xiàn)為跨過(guò)電阻器 5a和5b之間的兩端的電壓差。考慮到上述，當(dāng)Rb = Zs時(shí)，能夠獲得電阻器5a和5b值，檢測(cè)信號(hào)用 其變?yōu)樽畲笾?。這是因?yàn)槿缟纤荆瑝弘娫?a和3b都用作驅(qū)動(dòng)件和檢測(cè) 件。在電阻器5a和5b的值被選擇為Rb = Zs的情況下，為了關(guān)于特定角速 度co o增加檢測(cè)信號(hào)的幅值，如從表達(dá)式(1)顯而易見(jiàn)，僅需要來(lái)增加振動(dòng) 陀螺元件1的質(zhì)量m或者增加跨過(guò)壓電元件3a和3b兩端的交流電壓信號(hào)的 振幅Ag。然而，對(duì)于需要小型化的陀螺傳感器來(lái)說(shuō)增加其質(zhì)量m可能是困 難的。因此，試圖增加振幅Ag。為了增加振幅Ag,僅需要來(lái)增加由振蕩器 7a輸入的交流電壓信號(hào)Vd的振幅。然而，信號(hào)Vd的最大振幅是由陀螺傳感 器的電源電壓水平確定的，由此在需要低能量消耗的環(huán)境下可能難于增加電 源電壓。因此，如圖5中所示，提出提供有倒相電路8的陀螺傳感器。振蕩電路 7的輸出被輸入到基本振動(dòng)體2的公共電極4以及倒相電路8。倒相電路8的 輸出經(jīng)過(guò)電阻器5a和5b,以便被輸入到與基本振動(dòng)體2接觸的側(cè)表面相對(duì)的 壓電元件3a和3b的表面，也就是，電極55a和55b。圖6是示出圖5中所示陀螺傳感器的等效電路的圖。圖6的圖與圖4的 電路框圖的差別在于振蕩器8a的輸出被輸入到電阻器5a和5b。由振蕩器8a輸入的交流電壓信號(hào)-Vd是與由振蕩器7a輸入的交流電壓信號(hào)Vd相同幅值 但是具有相反的相位的信號(hào)。由振蕩器7a和8a輸入的交流電壓信號(hào)Vd和-Vd使得振動(dòng)陀螺元件1 分激振蕩。在分激振蕩時(shí)，振動(dòng)陀螺元件1的壓電元件3a的阻抗Zsa和壓電 元件3b的阻抗Zsb變?yōu)樽钚≈?。?dāng)以縱軸為中心的角速度co o未賦予到振動(dòng) 陀螺元件1時(shí)，阻抗Zsa和阻抗Zsb變?yōu)橄嗤乃絑s。跨過(guò)壓電元件3a 和3b兩端的交流電壓信號(hào)的振幅由交流電壓信號(hào)Vd和-Vd之間的差別2 * Vd確定，其為2 * Ag,該交流電壓信號(hào)Vd和-Vd由阻抗Zs和電阻Rb分 割。此外，跨過(guò)電阻器5a兩端的交流電壓信號(hào)變?yōu)?-Vra，并且跨過(guò)電阻器 5b兩端的交流電壓信號(hào)變?yōu)? * Vrb，它們?yōu)橄嗤男盘?hào)。當(dāng)以縱軸為中心的角速度co o賦予到振動(dòng)陀螺元件1時(shí)，阻抗Zsa和阻 抗Zsb在水平上改變。結(jié)果，導(dǎo)致跨過(guò)電阻器5a兩端的交流電壓信號(hào)2氺Vra 和跨過(guò)電阻器5b兩端的交流電壓信號(hào)2 * Vrb之間的差別，由此對(duì)應(yīng)于科里 奧利力的檢測(cè)信號(hào)出現(xiàn)在差分放大器電路9a的輸出中。檢測(cè)信號(hào)的幅值由表 達(dá)式(2)表達(dá)，其是由表達(dá)式(1)表達(dá)檢測(cè)信號(hào)的幅值的兩倍。2 * V o °= 2*m*Ag* co o...... (2)因此，通過(guò)提供兩個(gè)振蕩器并由差動(dòng)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)陀螺元件1,檢測(cè)信號(hào)能 夠倍增而不增加振蕩器7a和8a的交流電壓信號(hào)的振幅。圖7A示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的振動(dòng)陀螺傳感器的振動(dòng)元件，以及圖7B 是其截面圖。振動(dòng)元件包括基本振動(dòng)體22以及提供到基本振動(dòng)體22的壓電元件組 23。例如，基本振動(dòng)體22是具有已經(jīng)被導(dǎo)電電鍍的公共電極4的絕緣體或者 壓電體。鍍的方法的示例包括電鍍、無(wú)電鍍、沉積以及濺射。絕緣體的示例 包括石英、玻璃、水晶、以及陶乾，或者其它絕緣體。壓電體的示例包括鈦 酸鋇、鋯鈦酸鉛、鈮酸鋰、以及鉭酸鋰，或其它壓電體。僅僅需要類似于基 本振動(dòng)體22的情況中的壓電材料用作壓電元件組23的壓電材料?？商娲?， 基本振動(dòng)體22可是半導(dǎo)體或?qū)w。在導(dǎo)體的情況下，例如使用鎳、鐵、鉻、 鈦或其合金。作為合金，例如使用鐵鎳鉻合金或鎳-鐵合金。當(dāng)基本振動(dòng)體 22由導(dǎo)體形成時(shí)，整個(gè)基本振動(dòng)體22用作具有共同參考電勢(shì)的公共電極(參 考電極)。壓電元件組23由第一壓電元件23a、第二壓電元件23b、以及第三壓電元件23c構(gòu)成。第一壓電元件23a是用于驅(qū)動(dòng)振動(dòng)元件21的壓電元件，并具 有提供在其第一側(cè)上的驅(qū)動(dòng)電極65a。在壓電元件組23中，第一側(cè)指與基本 振動(dòng)體22的上述側(cè)相對(duì)的一側(cè)。此后，與在其上提供有基本振動(dòng)體22的側(cè) 相對(duì)的那側(cè)也將相對(duì)于第二壓電元件23b和第三壓電元件23c稱為第一側(cè)。提供第二壓電元件23b和第三壓電元件23c,以便包夾第一壓電元件23a。 第二壓電元件23b和第三壓電元件23c是用于檢測(cè)角速度的壓電元件，并且 在其第一側(cè)上分別具有檢測(cè)電極65b和65c。壓電元件組23的相對(duì)于第一側(cè)的第二側(cè)與公共電極4接觸。換句話說(shuō)， 第一壓電元件23a、第二壓電元件23b、以及第三壓電元件23c的每個(gè)的第二 側(cè)(壓電元件組23的底面66a、 66b以及66c )與公共電極4接觸。圖8是示出包括圖7中所示振動(dòng)元件21的振動(dòng)陀螺傳感器結(jié)構(gòu)的電路框 圖。振動(dòng)陀螺傳感器100包括加法電路26、振蕩電路27、倒相電路28、 差分放大器電路29、以及作為偏置裝置的電阻器25 (25a和25b)。加法電路 26、振蕩電路27、倒相電路28、差分放大器電路29、以及電阻器25構(gòu)成振 動(dòng)陀螺傳感器100的控制電路。振蕩電路27的輸出信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入到第一壓電元件23a的驅(qū)動(dòng)電 極65a和倒相電路28。倒相電路28的輸出信號(hào)輸入到公共電極4。倒相電路 28的輸出信號(hào)輸入到與公共電極4接觸的第一、第二和第三壓電元件23a、 23b以及23c的表面66a、 66b以及66c。來(lái)自第二和第三壓電元件23b和23c 的檢測(cè)電極65b和65c的輸出分別輸入到電阻器25a和25b，并且還輸入到加 法電路26。電阻器25a和25b是用于將偏壓Vref施加到輸出信號(hào)的電阻器。 此外，第二和第三壓電元件23b和23c的輸出被輸入到差分放大器電路29。 此外，加法電路26的輸出被輸入到振蕩電路27?；诎傻诙偷谌龎弘娫?3b和23c的檢測(cè)電極65b和65c生成 的檢測(cè)信號(hào)的輸出信號(hào)，振蕩電路27將用于導(dǎo)致振動(dòng)元件21的自激振蕩的 信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出到第一壓電元件23a的驅(qū)動(dòng)電極65a。具體地，通過(guò)由 振動(dòng)元件21、加法電路26、振蕩電路27、以及倒相電路28構(gòu)成的自激振蕩 電路振動(dòng)元件21振蕩。因此，導(dǎo)致振動(dòng)元件21在垂直于基本振動(dòng)體22的第 一側(cè)表面22a和第二側(cè)表面22b的方向上的彎曲振動(dòng)。當(dāng)振動(dòng)元件21以縱軸(Z-軸)作為中心在該狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)時(shí)，在振動(dòng)元件 21中產(chǎn)生科里奧利力，并且彎曲振動(dòng)的方向改變。因而，在壓電元件23b和23c之間產(chǎn)生輸出差別，由此能夠從差分放大器電路29獲得輸出。在由振動(dòng) 元件21的自激振蕩驅(qū)動(dòng)時(shí)輸入到第二和第三壓電元件23b和23c的信號(hào)在相 位和幅值上是相同的。因此，輸入到第二和第三壓電元件23b和23c的信號(hào) 在差分放大器電路29中抵消。具體地，對(duì)應(yīng)于角速度co o水平的信號(hào)從差分 放大器電路29輸出。在根據(jù)該實(shí)施例的振動(dòng)陀螺傳感器100中，倒相電路28的輸出經(jīng)由公共 電極4輸入到壓電元件組23的第二側(cè)(底部表面66a、 66b以及66c )。第一 壓電元件23a用作用于導(dǎo)致基本振動(dòng)體22彎曲振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)件。因?yàn)橥ㄟ^(guò)將倒 相電路28的輸出輸入到公共電極4，通過(guò)與第二和第三壓電元件23b和23c 相關(guān)的電阻器25a和25b施加偏壓，所以第二和第三壓電元件23b和23c不 但用作檢測(cè)件，而且還用作驅(qū)動(dòng)件。圖9是圖示圖8中所示的振動(dòng)陀螺傳感器100的等效電路的圖。振蕩器 27a和28a的輸出被輸入到振動(dòng)元件21。通過(guò)將由振蕩器27a輸出的交流電 壓信號(hào)Vd輸入到第一壓電元件23a的第一側(cè)和第二側(cè)之間，導(dǎo)致基本振動(dòng)體 22在垂直于第一側(cè)表面22a和第二側(cè)表面22b的方向上的彎曲振動(dòng)。來(lái)自第 二和第三壓電元件23b和23c信號(hào)之間的輸出差別在分放大器29a中獲得。 信號(hào)差別為Vs=Va-Vb。在此，圖IO是示出未提供有圖9中倒相電路的振動(dòng)陀螺傳感器的框圖。 基本振動(dòng)體22的第二側(cè)表面22b連接到參考電勢(shì)Vref。在該示例中，第一壓 電元件23a用作用于導(dǎo)致基本振動(dòng)體22的彎曲振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)件，而第二和第三 壓電元件23b和23c用作用于獲得對(duì)應(yīng)于角速度的信號(hào)的檢測(cè)件。圖ll是示出圖10中所示的振動(dòng)陀螺傳感器的等效電路的圖?；菊駝?dòng) 體22的第二側(cè)表面22b接地。因此，與公共電極4接觸的第二和第三壓電元 件23b和23c的那側(cè)(第二側(cè))接地。振蕩器27a的輸出被輸入到提供在第 一壓電元件23a第一側(cè)上的驅(qū)動(dòng)電極65a。電阻器25a和25b是用于將偏壓0 (V)施加到信號(hào)的電阻器。通過(guò)將從振蕩器27a輸出的交流電壓信號(hào)Vd輸入到第一壓電元件23a 的第一側(cè)和第二側(cè)，導(dǎo)致基本振動(dòng)體22在垂直于基本振動(dòng)體22第一側(cè)表面 22a和第二側(cè)表面22b的方向上的彎曲振動(dòng)。該振動(dòng)傳送到第二和第三壓電元 件23b和23c以便變換成用于輸出的電信號(hào)。此時(shí)，第二壓電元件23b的阻 抗Zsbl和第二壓電元件23c的阻抗Zscl變?yōu)樽钚≈?，并且跨過(guò)電阻器25a的兩端的交流電壓信號(hào)Val以及跨過(guò)電阻器25b兩端的交流電壓信號(hào)Vbl變 為最大值。換句話說(shuō)，基本振動(dòng)體22的彎曲振動(dòng)的幅值與交流電壓信號(hào)Val 和Vbl的幅^i成比例。當(dāng)以縱軸為中心的角速度co o不賦予到振動(dòng)元件21時(shí)，阻抗Zsbl和阻 抗Zscl變?yōu)橄嗤乃絑sl,并且交流電壓信號(hào)Val和Vbl也變?yōu)橄嗤男?號(hào)。這樣，差分放大器29a的輸出變?yōu)?。此時(shí)5爭(zhēng)過(guò)電阻器25a和25b兩端的 交流電壓信號(hào)的振幅由Avl表示。當(dāng)以縱軸為中心的角速度co o賦予到振動(dòng)元件21時(shí)，基本振動(dòng)體22在 與到達(dá)該點(diǎn)不同方向上彎曲和振動(dòng)，并且阻抗Zsbl和阻抗Zscl在級(jí)別上改 變。結(jié)果，導(dǎo)致交流電壓信號(hào)Val和Vbl之間的差別，并且在差分放大器29a 的輸出中出現(xiàn)對(duì)應(yīng)于科里奧利力的檢測(cè)信號(hào)。假設(shè)振動(dòng)元件21的質(zhì)量由m 表示，檢測(cè)信號(hào)的幅值Vsl能夠由表達(dá)式(3)表達(dá)為Vsl"m傘Av"w o…… (3 )因?yàn)榈诙偷谌龎弘娫?3b和23c只用作檢測(cè)件，所以考慮到檢測(cè)效 率，電阻器25a和25b的電阻Rb越大越好。在此，本發(fā)明的發(fā)明者已經(jīng)制作了圖12中所示的振動(dòng)陀螺傳感器的電 路，并且對(duì)來(lái)自檢測(cè)電極65b和65c的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行了測(cè)量(參見(jiàn)圖7B )。 圖12中所示的電路與圖11中所示的電路差別在于圖10中的第一壓電元件 23a的電極65a接地，并且振蕩器28a連接到位于基本振動(dòng)體22的第二側(cè)表 面22b上的公共電極4。由振蕩器28a輸入的交流電壓信號(hào)-Vd是幅值上與 由圖11的振蕩器27a輸入的交流電壓信號(hào)Vd相同，但是具有相反的相位。通過(guò)將由振蕩器28a輸出的交流電壓信號(hào)-Vd輸入到第一壓電元件23a 的兩側(cè)，輸入到第二壓電元件23b和串聯(lián)的電阻器25a之間，并且還輸入到 第三壓電元件23c和串聯(lián)的電阻器25b之間，導(dǎo)致基本振動(dòng)體22在垂直于其 第一側(cè)表面22a和第二側(cè)表面22b的方向上彎曲振動(dòng)。此時(shí)，第二壓電元件 23b的阻抗Zsb2和第三壓電元件23c的阻抗Zsc2變?yōu)樽钚≈怠４送?，跨過(guò)電 阻器25a的兩端的交流電壓信號(hào)Va2以及跨過(guò)電阻器25b兩端的交流電壓信 號(hào)Vb2變?yōu)樽畲笾怠．?dāng)以縱軸為中心的角速度w o不賦予到振動(dòng)元件21時(shí)，阻抗Zsb2和阻 抗Zsc2變?yōu)橄嗤乃絑s2，并且交流電壓信號(hào)Va2和Vb2也變?yōu)橄嗤男?號(hào)。因此，差分放大器29a的輸出變?yōu)?。此時(shí)電阻器25a和25b的交流電壓信號(hào)的振幅由Av2表示。當(dāng)電阻器25a和25b的電阻Rb設(shè)定為下述表達(dá)式 (4)時(shí)，交流電壓信號(hào)Va2和Vb2的實(shí)際測(cè)量結(jié)果由表達(dá)式(5)至(7) 表達(dá)。與圖10中所示電路中的交流電壓信號(hào)Val和Vbl相比，交流電壓信 號(hào)Va2和Vb2在振幅上4交大，并具有相同的相位。Rb>Zs2……(4)Va2=1.8 * Val……(5)Vb2=1.8 * Vbl……(6)Va2 = Vb2……(7)此外，跨過(guò)電阻器25a和25b兩端部的交流電壓信號(hào)的振幅Av2能夠由 表達(dá)式(8 )表達(dá)。Av2=1.8 * Avl……(8)如上所述，與圖10中所示電路中的交流電壓信號(hào)Val和Vbl相比，交 流電壓信號(hào)Va2和Vb2增加1.8倍的原因是不僅第一壓電元件23a并且第二 和第三壓電元件23b和23c都用作驅(qū)動(dòng)件。換句話說(shuō)，第二和第三壓電元件 23b和23c每個(gè)都用作驅(qū)動(dòng)件和纟全測(cè)件。另一方面，當(dāng)以縱軸為中心的角速度co o賦予到振動(dòng)元件21時(shí)，基本振 動(dòng)體22由于科里奧利力的產(chǎn)生以不同于到達(dá)那點(diǎn)方向的方向彎曲和振動(dòng)，并 且阻抗Zsb2和阻抗Zsc2的級(jí)別改變。結(jié)果，導(dǎo)致交流電壓信號(hào)Va2和Vb2 之間的差別，并且在差分放大器29a中出現(xiàn)對(duì)應(yīng)于科里奧利力的檢測(cè)信號(hào)。 假設(shè)振動(dòng)元件21的質(zhì)量由m表示，檢測(cè)信號(hào)的振幅Vs2能夠由表達(dá)式(9) 表達(dá)。Vs2^m承Av2求co o = 1.8 * m*Avl*co o……(9)此時(shí)，回到根據(jù)圖8和9中所示的實(shí)施例的振動(dòng)陀螺傳感器100的描述， 將振動(dòng)陀螺傳感器100的電路構(gòu)造成象具有將圖11中所示電路和在圖12中 示出的電路集成的電路。具體地，電阻器25a的交流電壓信號(hào)Va和電阻器 25b的交流電壓信號(hào)Vb通過(guò)分別合成圖11中所示的信號(hào)Val和VM以及圖 12中所示的信號(hào)Va2和Vb2獲得。當(dāng)以縱軸為中心的角速度co o賦予到振動(dòng)元件21時(shí)，對(duì)應(yīng)于科里奧利力 的檢測(cè)信號(hào)出現(xiàn)在差分放大器29a中。假設(shè)振動(dòng)元件21的質(zhì)量由m表示， 檢測(cè)信號(hào)的幅值Vs可由表達(dá)式(10)表達(dá)。Vs = Vsl + Vs2 = 2.8 * m*Avl*w o (10)具體地，Vs是Avl的2.8倍大，由此與僅僅提供有倒相電路的電路相比， 檢測(cè)靈敏度可進(jìn)一步提高。圖13是示出圖9、 11和12中所示電路中檢測(cè)電極電壓波形的時(shí)間圖的 圖。具體地，該圖示出當(dāng)以縱軸為中心的角速度co o未賦予到振動(dòng)元件21時(shí)， 由振蕩器27a輸入的交流電壓信號(hào)Vd,由振蕩器28a輸入的交流電壓信號(hào)-Vd，以及電阻器25a和25b的交流電壓信號(hào)Val、 Vbl、 Va2、 Vb2、 Va和 Vb。如上所述，根據(jù)圖8和9中所示實(shí)施例的振動(dòng)陀螺傳感器100,在偏壓 施加到檢測(cè)電極65b和65c的狀態(tài)下，能夠?qū)Ⅱ?qū)動(dòng)信號(hào)輸入提供在第一壓電 元件23a第一側(cè)上的驅(qū)動(dòng)電極65a和提供在其第二側(cè)上的公共電極4之間。 因此，振動(dòng)元件21運(yùn)行，使得對(duì)應(yīng)于偏壓的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入到公共電極4和第 二和第三壓電元件23b和23c中的檢測(cè)電極65b和65c之間。換句話說(shuō)，作 為檢測(cè)件的第二和第三壓電元件23b和23c還用作驅(qū)動(dòng)件。結(jié)果，能夠在不 增加電源電壓的情況下進(jìn)一步提高檢測(cè)電極65b和65c的檢測(cè)靈敏度，并且 因此能夠?qū)崿F(xiàn)高的S/N。圖14A是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的振動(dòng)元件的透視圖。振動(dòng)元件31包 括基本體130和提供以便從基本體130延伸的振動(dòng)臂132。圖14B是示出了 垂直于其縱軸(Z-軸)的表面的振動(dòng)臂132的截面圖。在以下的描述中，對(duì) 類似于根據(jù)圖8和9等中所示的實(shí)施例的振動(dòng)元件21和振動(dòng)陀螺傳感器100 的構(gòu)件、功能等的描述將簡(jiǎn)化或省略，并且主要將對(duì)差別給出描述。典型地，通過(guò)MEMS能夠生產(chǎn)振動(dòng)元件31。例如，如圖14B中所示， 將成為公共電極的導(dǎo)電薄膜34d形成于硅基板133上，并且壓電薄膜33形成 在導(dǎo)電薄膜34d上。然后，具有預(yù)定長(zhǎng)且薄的形狀的驅(qū)動(dòng)電極34a、第一檢測(cè) 電極34b、以及第二檢測(cè)電極34c通過(guò)光刻技術(shù)形成在壓電薄膜33上。壓電 薄膜33、驅(qū)動(dòng)電極34a、第一檢測(cè)電極34b、以及第二檢測(cè)電極34c構(gòu)成壓電 元件。具體地，驅(qū)動(dòng)電極34a、第一檢測(cè)電極34b、以及第二檢測(cè)電極34c提 供在壓電元件的第一側(cè)上，而公共電極34d提供在與第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)上。包括引線136、電極墊(pad) 138、以及凸起(bump) 134a至134d的 引線電極形成在基本體130上。僅需要也通過(guò)光刻技術(shù)形成引線電極。凸起 134a連接到驅(qū)動(dòng)電極34a,以及凸起134b和134c分別連接到第一和第二檢 測(cè)電極34b和34c。此外，凸起134d連接到公共電極34d。經(jīng)由那些凸起134a至134d將電極外接到如IC的控制電路(控制電路包括由圖15中所示各塊構(gòu) 成的電路)。凸起134a至134d例如由金、銅或鋁形成，但不限于此。一旦形成如上所述的驅(qū)動(dòng)電極34a、第一和第二檢測(cè)電極34b和34c、引 線136等，將如圖14A中所示的振動(dòng)元件從硅片切掉。圖15是示出包括圖14A和14B中所示振動(dòng)元件31的振動(dòng)陀螺傳感器結(jié) 構(gòu)的框圖。振動(dòng)陀螺傳感器200的結(jié)構(gòu)和操作與圖8中所示的振動(dòng)陀螺傳感 器100相同。振動(dòng)陀螺傳感器200包括加法電路36、振蕩電路37、倒相電路38、 差分放大器電路39、以及電阻器35a和35b。倒相電路38的輸出被輸入到公 共電極34d,而振蕩電路37的輸出被輸入到驅(qū)動(dòng)電極34a。同樣在振動(dòng)陀螺 傳感器200中，第一和第二檢測(cè)電極34b和34c不僅用作檢測(cè)件而且用作驅(qū) 動(dòng)件。因此，與僅提供有倒相電路的電路相比，在不增加電源電壓的情況下， 可進(jìn)一步提高檢測(cè)靈敏度，并且因此能夠?qū)崿F(xiàn)高的S/N。圖16A是圖示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的振動(dòng)元件的示意圖。圖16B是 沿著圖16A中的線A-A所取的截面圖。振動(dòng)元件41包括基本體140和被提供以便從基本體140延伸的三個(gè)振 動(dòng)臂141至143。例如，通過(guò)MEMS也能夠生產(chǎn)4^動(dòng)元件41。如圖16B中所 示，三個(gè)振動(dòng)臂141至143分別包括由硅制成的基臂147a至147c。在中間的振動(dòng)臂141的基臂147a上形成壓電薄膜148a,并且將第一驅(qū) 動(dòng)電極145a以及第一和第二檢測(cè)電極146a和146b提供在壓電薄膜148a的 第一側(cè)上。此外，公共電極144a提供在與第一側(cè)相對(duì)的壓電薄膜148a的第 二側(cè)上。壓電薄膜148b形成在振動(dòng)臂142的基臂147b上，并且公共電極144b 提供在壓電薄膜148b的第一側(cè)上。此外，第二驅(qū)動(dòng)電極145b提供在壓電薄 膜148b的第二側(cè)上。類似地，壓電薄膜148c形成在振動(dòng)臂143的基臂147c 上，并且公共電極144c提供在壓電薄膜148c的第一側(cè)上。此外，第三驅(qū)動(dòng) 電極145c提供在壓電薄膜148c的第二側(cè)上。如圖14中所示的實(shí)施例，基本體140提供有引線電極(未示出)。 圖17是示出包括圖16A和16B中所示振動(dòng)元件41的振動(dòng)陀螺傳感器結(jié) 構(gòu)的框圖。振蕩電路47的輸出被輸入到第一、第二和第三驅(qū)動(dòng)電極145a、145b 和145c。倒相電路48的輸出被輸入到公共電極144a、 144b和144c。第一和第二檢測(cè)電極146a和146b分別與電阻器45a和45b連接，用于將偏壓Vref (公共電勢(shì))施加到輸出信號(hào)。驅(qū)動(dòng)如上所述結(jié)構(gòu)的振動(dòng)陀螺傳感器300,使得在兩側(cè)上的振動(dòng)臂142 和143以相同的相位振動(dòng)，并且在中間的振動(dòng)臂141以反相振動(dòng)，并且具有 在兩側(cè)上振動(dòng)臂142和143振幅的兩倍。關(guān)注中間的振動(dòng)臂141,因?yàn)檎駝?dòng) 臂141具有類似于圖8和14中所示實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，所以在不增加電源電壓的 情況下，能夠進(jìn)一步提高第一和第二檢測(cè)電極146a和146b的檢測(cè)靈敏度， 并且因此能夠?qū)崿F(xiàn)高的S/N。注意第二和第三驅(qū)動(dòng)電極145b和145c不總是必須輸入有驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在 此情況下，在兩側(cè)上的振動(dòng)臂142和143通過(guò)在中間的振動(dòng)臂141的振動(dòng)導(dǎo) 致的回彈而振動(dòng)。圖18是作為裝配有振動(dòng)陀螺傳感器100、 200或300的電子設(shè)備示例的 數(shù)字相機(jī)的示意性透視圖。圖19是示出數(shù)字相機(jī)結(jié)構(gòu)的框圖。數(shù)字相機(jī)260具有振動(dòng)陀螺傳感器100 (200、 300)裝配到其上的主體 261。主體261是例如由金屬或樹(shù)脂制成的框架或外殼。將振動(dòng)陀螺傳感器 100 (200、 300)封裝成幾平方毫米的尺寸。為了檢測(cè)圍繞至少兩條軸的角速 度，單個(gè)振動(dòng)陀螺傳感器IOO (200、 300 )裝配有至少兩個(gè)振動(dòng)元件21 (31、 41 )(參見(jiàn)圖8、 14和17)。如圖19中所示，數(shù)字相機(jī)260包括振動(dòng)陀螺傳感器100 (200、 300)、 控制部分510、裝配有透鏡等的光學(xué)系統(tǒng)520、 CCD 530、以及用于執(zhí)行關(guān)于 光學(xué)系統(tǒng)520的抖動(dòng)校正的抖動(dòng)校正機(jī)制540。由振動(dòng)陀螺傳感器100 (200、 300)檢測(cè)兩個(gè)軸的科里奧利力?？刂撇?分510利用抖動(dòng)校正機(jī)制540、基于檢測(cè)的科里奧利力在光學(xué)系統(tǒng)520中執(zhí) 行抖動(dòng)校正。本發(fā)明的實(shí)施例并不限于上述的那些，并且還可采用各種其它實(shí)施例。 構(gòu)成振動(dòng)元件21、 31和41的基板、線以及臂部分的形狀、尺寸和材料等能夠適當(dāng)?shù)馗淖?。裝配有根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的振動(dòng)陀螺傳感器100 (200、 300 )的電子設(shè)備不限于數(shù)字相機(jī)。電子設(shè)備的示例包括膝上型計(jì)算機(jī)、PDA(個(gè)人數(shù)字助理)、電子辭典、音頻/視頻設(shè)備、投影儀、蜂窩電話、游戲機(jī)、汽車導(dǎo)航設(shè)備、遙控設(shè)備以及其它電氣設(shè)備。相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本發(fā)明包含涉及于2007年1月9日向日本專利局提交的日本專利申請(qǐng)JP 2007-001031的主題，在此通過(guò)引用合并其全部?jī)?nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種振動(dòng)陀螺傳感器，包括包括壓電元件組的振動(dòng)元件，該壓電元件組具有提供有驅(qū)動(dòng)電極和檢測(cè)電極的第一側(cè)，以及與第一側(cè)相對(duì)并提供有公共電極的第二側(cè)，該振動(dòng)元件通過(guò)在驅(qū)動(dòng)電極和公共電極之間輸入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)振動(dòng)，并且從檢測(cè)電極生成包括對(duì)應(yīng)于科里奧利力的檢測(cè)信號(hào)的輸出信號(hào)；將偏壓施加到檢測(cè)電極的偏壓裝置；振蕩電路，其基于由檢測(cè)電極生成的輸出信號(hào)，將用于導(dǎo)致振動(dòng)元件的振動(dòng)的信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出到驅(qū)動(dòng)電極；以及倒相電路，其輸出通過(guò)反轉(zhuǎn)從振蕩電路輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位而獲得的反相信號(hào)到公共電極。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動(dòng)陀螺傳感器，其中檢測(cè)電極包括生成第 一信號(hào)的第 一檢測(cè)電極以及生成第二信號(hào)的第 二檢測(cè)電極，用于基于第一信號(hào)和第二信號(hào)之間的差別獲得檢測(cè)信號(hào)，并且 該振動(dòng)陀螺傳感器還包括累加從第 一檢測(cè)電極獲得的第 一信號(hào)和從第二檢測(cè)電極獲得的第二信號(hào) 的加法電路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動(dòng)陀螺傳感器，其中振動(dòng)元件包括絕緣體，該絕緣體具有用作壓電元件組的公共電極的 導(dǎo)電薄膜。
4. 一種振動(dòng)陀螺傳感器，包括包括壓電元件的振動(dòng)元件，該壓電元件具有提供有驅(qū)動(dòng)電極和各檢測(cè)電 極的第一側(cè)，以及與第一側(cè)相對(duì)并提供有公共電極的第二側(cè)，該振動(dòng)元件通 過(guò)在驅(qū)動(dòng)電極和公共電極之間輸入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)振動(dòng)，并且從各檢測(cè)電極生成 包括對(duì)應(yīng)于科里奧利力的各檢測(cè)信號(hào)的各輸出信號(hào)；將偏壓施加到檢測(cè)電極的偏壓裝置；振蕩電路，其基于由各檢測(cè)電極生成的各輸出信號(hào)，將用于導(dǎo)致振動(dòng)元 件的振動(dòng)的信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出到驅(qū)動(dòng)電極；以及倒相電路，其輸出通過(guò)反轉(zhuǎn)從振蕩電路輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位而獲得的 反相信號(hào)到公共電極。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的振動(dòng)陀螺傳感器，其中振動(dòng)元件包括壓電元件裝配到其上的振動(dòng)臂，以及具有用于驅(qū)動(dòng)電 極和檢測(cè)電極的外部連接的引線電極組的基本體，并且該基本體支撐振動(dòng)臂。
6. —種控制電路，包括將偏壓施加到振動(dòng)元件的一企測(cè)電極的偏壓裝置，該振動(dòng)元件包括壓電元 件組，該壓電元件組具有提供有驅(qū)動(dòng)電極和檢測(cè)電極的第一側(cè)，以及與第一 側(cè)相對(duì)并纟是供有公共電極的第二側(cè)，該振動(dòng)元件通過(guò)在驅(qū)動(dòng)電極和公共電極 之間輸入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)振動(dòng)，并且從檢測(cè)電極生成包括對(duì)應(yīng)于科里奧利力的檢 測(cè)信號(hào)的輸出信號(hào)；振蕩電路，其基于由檢測(cè)電極生成的輸出信號(hào)，將用于導(dǎo)致振動(dòng)元件的 振動(dòng)的信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出到驅(qū)動(dòng)電極；以及倒相電路，其輸出通過(guò)反轉(zhuǎn)從振蕩電路輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位而獲得的 反相信號(hào)到公共電極。
7. —種控制電路，包括將偏壓施加到振動(dòng)元件的檢測(cè)電極的偏壓裝置，該振動(dòng)元件包括壓電元 件組，該壓電元件組具有提供有驅(qū)動(dòng)電極和各檢測(cè)電極的第一側(cè)，以及與第 一側(cè)相對(duì)并提供有公共電極的第二側(cè)，該振動(dòng)元件通過(guò)在驅(qū)動(dòng)電極和公共電 極之間輸入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)振動(dòng)，并且從各檢測(cè)電極生成包括對(duì)應(yīng)于科里奧利力 的各檢測(cè)信號(hào)的各輸出信號(hào)；振蕩電路，其基于由各檢測(cè)電極生成的各輸出信號(hào)，將用于導(dǎo)致振動(dòng)元 件的振動(dòng)的信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出到驅(qū)動(dòng)電極；以及倒相電路，其輸出通過(guò)反轉(zhuǎn)從振蕩電路輸出到公共電極的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相 位而獲得的反相信號(hào)。
8. —種電子設(shè)備，包括 振動(dòng)陀螺傳感器，包括包括壓電元件組的振動(dòng)元件，該壓電元件組具有提供有驅(qū)動(dòng)電極和 檢測(cè)電極的第一側(cè)，以及與第一側(cè)相對(duì)并提供有公共電極的第二側(cè)，該振動(dòng) 元件通過(guò)在驅(qū)動(dòng)電極和公共電極之間輸入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)振動(dòng)，并且從檢測(cè)電極 生成包括對(duì)應(yīng)于科里奧利力的檢測(cè)信號(hào)的輸出信號(hào)，將偏壓施加到檢測(cè)電極的偏壓裝置，振蕩電路，其基于由檢測(cè)電極生成的輸出信號(hào)，將用于導(dǎo)致振動(dòng)元件的振動(dòng)的信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出到驅(qū)動(dòng)電極，倒相電路，其輸出通過(guò)反轉(zhuǎn)從振蕩電路輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位而獲 得的反相信號(hào)到公共電極；以及振動(dòng)陀螺傳感器裝配到其上的主體。
全文摘要
提供一種振動(dòng)陀螺傳感器，包括包括壓電元件組的振動(dòng)元件，其具有提供有驅(qū)動(dòng)電極和檢測(cè)電極的第一側(cè)，以及與第一側(cè)相對(duì)并提供有公共電極的第二側(cè)，該振動(dòng)元件通過(guò)在驅(qū)動(dòng)電極和公共電極之間輸入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)振動(dòng)，并且從檢測(cè)電極生成包括對(duì)應(yīng)于科里奧利力的檢測(cè)信號(hào)的輸出信號(hào)；將偏壓施加到檢測(cè)電極的偏壓裝置；振蕩電路，其基于由檢測(cè)電極生成的輸出信號(hào)，將用于導(dǎo)致振動(dòng)元件的振動(dòng)的信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出到驅(qū)動(dòng)電極；以及倒相電路，其輸出通過(guò)反轉(zhuǎn)從振蕩電路輸出到公共電極的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位而獲得的反相信號(hào)。
文檔編號(hào)G01C19/56GK101236082SQ200810085638
公開(kāi)日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2008年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月9日
發(fā)明者栗原一夫 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社