振子、電子設備及振子的頻率調整方法
2023-05-08 11:39:31
專利名稱：振子、電子設備及振子的頻率調整方法
技術領域：
本發明涉及陀螺(gyro)振子之類的振子、具備該振子的電子設備以及振子的頻率調整方法。
背景技術：
專利文獻1特公平7-69180號公報專利文獻2特開平10-160479號公報以往的振子為了檢測該振子的旋轉，如上述專利文獻1所述，提出了如下的振子與能產生與上述旋轉相對應的振動的臂部件連接的基部，由突出設置於該基部的中央部分的支撐部件固定在基座上，並用該支撐部件檢測扭轉振動。
另外，關于振子的頻率調整方法，如專利文獻2所述，提出了如下的頻率調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量，或者除去上述所增加的質量，來改變各振動片的質量，調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置於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，容易洩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。
另外，還存在如下的問題由於利用位於遠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振動。
另外，在以往的頻率調整方法中，即使想通過調整振動片末端的質量來將驅動振動頻率和檢測振動頻率的頻率差調整在規定的範圍內，由於驅動振動頻率和檢測振動頻率也會相互影響，而且調整範圍小，有時不能充分地調整頻率，使成品率下降。
發明內容
本發明就是為了解決上述課題而提出的，其目的在於提供一種能夠高精度地檢測振子的旋轉的振子，以及提供一種具備能夠高精度地檢測振子的旋轉的振子的電子設備。
另外，本發明的另一目的在於提供一種容易調整頻率並可以提高成品率的振子的頻率調整方法。
本發明的振子為了解決上述課題，其特徵在於，包含音片，其是沿著成為振子的旋轉中心軸的第1方向(Y方向)延伸的棒狀音片，並進行用於產生與上述旋轉相對應的科裡奧利力的第1振動；橫梁，其與包含上述音片的假想平面(XY平面)平行，並且在與上述第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，其設置在上述橫梁上，對由上述科裡奧利力引起的上述音片的第2振動導致的上述橫梁的形狀變化進行檢測；基座，其用於支撐上述橫梁；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。
根據本發明的振子，與上述音片連接的上述橫梁，由於其一端通過上述第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，與不具有本發明的振子結構的以往的振子相比，可以減少由上述科裡奧利力引起的上述第2振動向上述基座洩漏的情況。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。
本發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，並進行用於產生與上述旋轉相對應的科裡奧利力的第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，並且在與上述第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，其設置在上述橫梁上，對由上述科裡奧利力引起的上述一對音片的第2振動導致的上述橫梁的形狀變化進行檢測；基座，其用於支撐上述橫梁；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，在本發明的振子中，其特徵在於，上述音片是沿著成為振子的旋轉中心軸的第1方向延伸的相互平行的一對棒狀音片。
根據本發明的振子，與上述一對音片連接的上述橫梁，由於其一端通過上述第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，與不具有本發明的振子結構的以往的振子相比，可以減少由上述科裡奧利力引起的上述第2振動向上述基座洩漏的情況。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。
在上述本發明的振子中，優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。
在上述本發明的振子中，優選上述第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。
在上述本發明的振子中，優選的是上述橫梁的一端和另一端位於上述一對音片的外側。
在上述本發明的振子中，優選的是將上述第1檢測部設置在上述一對音片之間。
在上述本發明的振子中，優選的是還具有第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，其設置在上述橫梁上，並檢測上述橫梁的形狀變化；上述第1檢測部和上述第2檢測部協同進行檢測，該檢測用於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的幹擾。
在上述本發明的振子中，優選的是上述第1檢測部設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。
在上述本發明的振子中，優選的是上述第1檢測部設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。
在上述本發明的振子中，優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。
在上述本發明的振子中，優選的是上述第1檢測部設置在上述一對音片外側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。
在上述本發明的振子中，優選的是還具有第2檢測部，其設置在上述一對音片外側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，並檢測上述橫梁的形狀變化；上述第1檢測部和上述第2檢測部協同進行檢測，該檢測用於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的幹擾。
在上述本發明的振子中，優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成。
本發明的電子設備具備上述的本發明的振子。
本發明的振子的頻率調整方法中，該振子包含音片，其是沿著成為振子的旋轉中心軸的第1方向延伸的棒狀音片，並進行用於產生與上述旋轉相對應的科裡奧利力的第1振動；橫梁，其與包含上述音片的假想平面平行，並且在與上述第1方向垂直的第2方向上延伸，且與上述音片連接；基座，其用於支撐上述橫梁；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；該頻率調整方法的特徵在於，調整上述音片的至少一個端部的質量，對振子的頻率進行調整。
由此，通過調整音片的端部的質量，可以調整音片的驅動振動頻率，另外，通過調整音片另一端的質量，可以調整以往調整困難的驅動振動頻率和檢測振動頻率的頻率差。
另外，本發明的振子的頻率調整方法的特徵在於，調整從上述音片的上述橫梁開始長長地延伸的第1延伸部的末端的質量，對驅動振動頻率和檢測振動頻率進行調整；調整從上述音片的上述橫梁開始短短地延伸的第2延伸部的末端的質量，對驅動振動頻率和檢測振動頻率的差進行調整。
由此，可以用第1延伸部調整驅動振動頻率和檢測振動頻率，用第2延伸部調整驅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，本發明的振子的頻率調整方法的特徵在於，上述第2延伸部的末端設置有形成得比其基端大的頻率調整部，調整該頻率調整部的質量，對振子的頻率進行調整。
這樣，通過使第2延伸部的末端形成得比其基端大，質量的調整量變大，可以擴大頻率的調整幅度。因此，可以充分地調整頻率，並可提高振子的成品率。
圖1表示實施例1的振子的結構。
圖2表示實施例1的振子的驅動模式。
圖3表示實施例1的振子的檢測模式。
圖4表示實施例1的檢測部的其它位置。
圖5表示實施例2的振子的結構。
圖6表示實施例3的振子的結構。
圖7表示實施例3的檢測部的另一個位置。
圖8表示實施例4的振子的結構。
圖9表示實施例4的檢測部的另一個位置。
圖10表示實施例4的檢測部的再一個位置。
圖11表示變形例的振子的結構。
圖12表示其它變形例的振子的結構。
圖13表示其它變形例的振子的結構。
圖14表示其它變形例的振子的結構。
圖15表示實施例1的被封裝的振子的結構。
圖16表示實施例中的應用設備的結構。
圖17表示實施例5的振子的頻率調整方法。
圖18表示實施例5的振子的頻率調整方法的頻率變化。
圖19表示變形例的振子的結構。
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應用設備。
具體實施例方式
參照附圖，對本發明的振子的實施例進行說明。
圖1(A)和圖1(B)是表示實施例1的振子的結構的正視圖和斜視圖。實施例1的振子10進行用於產生與以圖1(A)、(B)所示的Y軸為中心軸的旋轉相對應的科裡奧利力的振動(以下稱為「驅動用振動」)、以及由該科裡奧利力引起的用於檢測上述旋轉的振動(以下稱為「檢測用振動」)。即，振子10在驅動模式時，進行上述驅動用振動，另一方面，在檢測模式時，進行上述檢測用驅動。振子10為了進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，它們是由具有規定長度的石英構成的棒狀部件。
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、由具有規定長度的石英構成的棒狀部件。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位於一對音片1a、1b的外側，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、由具有規定長度的石英構成的棒狀部件。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進行支撐。
檢測部6由檢測電極6a、6b構成，該檢測電極6a、6b分別設置在橫梁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的形狀變化進行檢測。
另外，一對音片1a、1b具有用於激勵驅動用振動的以往公知的驅動元件(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於收納容器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，而使用導電性粘合劑進行連接。
而且，也可以如下實施不設置振子10的基座5，使第1連接部3和第2連接部4延伸，並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發揮振子10的基座的作用。
圖2(A)和圖2(B)是表示實施例1的振子的驅動模式的正視圖和斜視圖。在驅動模式時，一對音片1a、1b由於上述驅動元件的激勵，如圖2(A)和(B)的箭頭所示，沿著X軸方向以相互反相關係進行彎曲振動。更詳細地來說，如圖2(A)和(B)所示，在X軸方向上，當音片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離的狀態振動。
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的振動產生影響。
圖3(A)和圖3(B)是表示實施例1的振子的檢測模式的斜視圖和側視圖。在檢測模式時，換言之，一對音片1a、1b在進行驅動模式的驅動用振動的情況下，在振子10以Y軸為中心軸進行了旋轉時，在一對音片1a、1b上交替地產生了實線箭頭所示的科裡奧利力F和虛線箭頭所示的科裡奧利力F。由於該科裡奧利力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，以相互反相的關係進行彎曲振動。更詳細地來說，如圖3(A)和(B)所示，在Z軸方向上，當音片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在進行沿著上述Z軸方向的檢測用振動時，由於該檢測用振動，在橫梁2上產生了形狀變化，尤其是在橫梁2的中央部位，產生了比在橫梁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。其結果，設置於橫梁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，並將表示該形狀變化的信號輸出給計算電路(未圖示)。計算電路根據以往公知的方法對上述信號進行計算，由此，可以算出以Y軸為中心軸的振子10的旋轉，例如，旋轉量、速度、加速度以及方向。
如上所述，根據實施例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，可以抑制由科裡奧利力F引起的檢測用振動向基座5擴散、即向基座5洩漏。由此，與不具有實施例1那樣的結構的以往的振子相比，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。
根據實施例1的振子10，進而，由於至少一對音片1a、1b由石英構成，所以可以使一對音片1a、1b的驅動用振動和檢測用振動的頻率穩定。
取代如上所述將檢測部6、即檢測電極6a、6b設置於橫梁2的大致中央部位，如圖4所示，可以將其設置於橫梁2的一對音片1a、1b的外側，更確切地說，通過將其設置於橫梁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。
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軸方向設置、即以相互平行的關係設置，而設置成不平行的關係，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，在上述實施例中，作為振子的材料，用壓電材料的石英進行了說明，但也可以使用鎳鉻恆彈性合金等恆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)是表示實施例2的振子的結構的正視圖、斜視圖和側視圖。實施例2的振子20與實施例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由具有與實施例1的振子10的檢測電極6a、6b相同結構的檢測電極7a、7b構成。
檢測部6、7設置在橫梁2的一對音片1a、1b的外側，更詳細地來說，檢測部6設置在橫梁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。
在實施例2的振子20中，檢測部6、7分別與實施例1的振子10的檢測部6同樣，與以往相比，根據一對音片1a、1b的圖2所示的驅動用振動和圖3所示的檢測用振動，可以對以Y軸為中心軸的振子20的旋轉進行高精度的檢測。除了該旋轉的檢測，實施例2的振子20，如圖5(A)、(B)、(C)所示，如果對振子20施加對本來應該檢測的以Y軸為中心軸的旋轉來說起幹擾作用的、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係變形為「)」形狀。由於一對音片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的近旁的部位產生了相互反相關係的形狀變化，即，產生檢測部6生成的信號與檢測部7生成的信號為相互極性相反關係的形狀變化。檢測部6、7輸出具有上述關係的信號，通過上述計算電路計算處理該兩個信號，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，根據實施例2的振子20，除了與實施例1的振子10同樣地檢測以Y軸為中心軸的振子20的旋轉之外，也可以使設置在橫梁2上的一對音片1a、1b外側的檢測部6、7協同來檢測由Z軸方向的加速度Fa引起的、在設置了檢測部6、7的橫梁2的部位上所產生的具有相互反相關係的形狀變化，因此，可以除去對於以Y軸為中心軸的旋轉來說為幹擾的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。
圖6(A)和圖6(B)是表示實施例3的振子的結構的正視圖和側視圖。實施例3的振子30與實施例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定長度的石英構成的棒狀部件，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設定得短。另外，檢測部6設置在橫梁2上的一個音片1a和第3連接部8之間。
在實施例3的振子30中，檢測部6通過進行一對音片1a、1b的圖2和圖3所示的驅動用振動和檢測用振動，與實施例1的振子10同樣地檢測與以Y軸為中心軸的振子30的旋轉相對應所產生的、在設置了檢測部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。除了檢測該旋轉之外，由於上述距離d1、d2設定得比距離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被設置於更靠近第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。
在實施例3的振子30中，由於具有連接橫梁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之間設置了檢測部6之外，優選的是如圖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之間設置檢測部7(檢測電極7a等)。在設置了檢測部7的橫梁2的部位，產生與在設置了檢測部6的橫梁2的部位所產生的形狀變化為反相關係的形狀變化，因此，檢測部6、7與實施例2的振子20的檢測部6、7同樣，可以協同進行用於除去施加在Z軸方向上的加速度Fa的檢測。
圖8(A)和圖8(B)是表示實施例4的結構的正視圖和斜視圖。實施例4的振子40具有與實施例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的交點和基座45相連接。檢測部46設置在橫梁42的大致中央的部位。
在實施例4的振子40中，檢測部46根據一對音片41a、41b的圖2所示的驅動用振動和圖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。而且，與實施例1的振子10相比，一對音片41a、41b的驅動用振動和檢測用振動很難洩漏到第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置了檢測部46的橫梁42上，因此，比起實施例1的振子10的旋轉，可以高精度地檢測以Y軸為中心軸的振子40的旋轉。
通過取代將檢測部46設置在橫梁42的大致中央的部位，如圖9所示，而用與實施例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，並且，將檢測部46設置在一個音片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設置在圖9所示的橫梁42的部位，如圖10所示，將與在實施例中說明的檢測部7同樣的檢測部47設置在橫梁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所示的實施例3的檢測部6、7同樣進行協作，進行用於取消Z軸方向的加速度的檢測。
圖11是表示變形例的振子的結構的正視圖。變形例的振子50具有與實施例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，同樣，其另一端52b與另一個音片51b連接，由此形成交點。第1連接部53連接前者的交點和基座55，另外，第2連接部54連接後者的交點和基座55。另外，檢測部56設置在橫梁52的大致中央部位。
在振子50中，檢測部56根據一對音片51a、51b的圖2所示的驅動用振動以及圖3所示的檢測用振動，可以與實施例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。
圖12是表示其它變形例的振子的結構的正視圖。其它變形例的振子60具有與實施例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根據一對音片61a、61b的圖2所示的驅動用振動和圖3所示的檢測用振動，與實施例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。
圖13是表示其它變形例的振子的結構圖。圖13(A)是表示振子的結構的正視圖，圖13(B)是其斜視圖。
變形例的振子80是具有實施例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。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的驅動用振動和檢測用振動與實施例1說明的振子10的音片1a進行同樣的振動(參照圖2、圖3)。這樣，振子80的檢測部6根據音片1a的驅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。
另外，圖14是表示其它變形例的振子的結構的正視圖。
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，同樣，另一端202b與音片201c連接，由此形成交點。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設置在橫梁202的音片201b和201c之間。
音片201a、201b、201c的驅動模式的驅動用振動沿著X軸方向，各相鄰的音片以反相關係進行彎曲振動。更詳細地來說，在X軸方向上，當音片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離的狀態進行振動。
另外，該驅動用振動也可以使中央的音片201b不動，而分別反相地驅動音片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，以相互反相關係進行彎曲振動。更詳細地來說，在Z軸方向上，當音片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，在驅動振動使中央的音片201b不動，而分別反相地驅動音片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根據音片的驅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。
另外，在上述實施例中，對音片從1個到3個的實施方式進行了說明，但即使形成4個或更多的音片也能夠實施，可以產生同樣的效果。
接著，對本發明的電子設備的實施方式進行說明。
圖16是表示電子設備的結構的概略結構圖。電子設備100具有包含了上述實施例所述的各個振子的振子90。
作為使用了上述實施例的振子的應用設備，可以列舉出有必要檢測其狀態變化的行動電話、數位相機、攝像機以及導航系統之類的電子設備。該電子設備中，設置在該電子設備中的上述實施例的振子將該電子設備的狀態變化作為振子的狀態變化來進行檢測，由此，可以享受上述的效果。
接著，對振子的頻率調整方法的實施例進行說明。在進行該說明之前，對陀螺振子之類的振子的頻率調整的必要性進行說明。
在上述那樣的陀螺振子的情況下，採用了由一對音片激勵兩個振動的結構。一個是驅動音片的驅動用振動，另一個是由與音片的旋轉相對應的由科裡奧利力引起的檢測用振動。並且，這些振動的振動方向不同。
理論上，在該驅動用振動和檢測用振動的頻率相等時，最能提高旋轉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，在振動達到最大振度而穩定之前需要時間，使角速度的檢測響應性變差。另一方面，如果驅動用振動和檢測用振動的頻率差變大，則檢測響應性良好，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定在規定的範圍內。
通常，音片的驅動振動頻率(驅動振動的諧振頻率)由於製造上的原因而具有偏差，因此必須將其調整為目標頻率，另外，驅動振動頻率(驅動振動的諧振頻率)和檢測振動頻率(檢測振動的諧振頻率)的頻率差大，因此需要調整該頻率差。
圖17是對振子的頻率調整進行說明的結構圖。另外，圖18是對頻率調整時驅動振動頻率和檢測振動頻率的變動狀態進行說明的概略圖。
圖18(A)是表示調整了驅動振動頻率時的頻率變動的圖，圖18(B)是表示調整了檢測振動頻率時的頻率變動的圖。
此處，以實施例3所說明的振子30為例進行說明。關于振子30的結構，由於前面已經敘述了，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的驅動振動頻率進行調整時，向音片1a的上端1e或者音片1b的上端1f增加質量，按照使頻率降低的方向進行頻率調整。具體來說，向音片的上端1e、1f上蒸鍍Au或Ag等金屬，增加質量。這樣，通過控制質量，可以將驅動振動頻率調整為規定的頻率。
此時，如圖18(A)所示，隨著驅動振動頻率由於質量增加而發生的變化，檢測振動頻率也發生幾乎同樣的變化，驅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的質量時，驅動振動頻率和檢測振動頻率進行相互影響的頻率的變動。
接著，為了調整驅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增加質量，按照使檢測振動頻率降低的方向進行頻率調整。具體來說，向音片的下端1c、1d上蒸鍍Au或Ag等金屬來增加質量。
此時頻率的變化如圖18(B)所示，檢測振動頻率隨著質量的增加而頻率降低。與此相對，驅動振動頻率稍微降低。由此，可以將驅動振動頻率和檢測振動頻率的差調整在規定的範圍內。這樣，在改變音片1a的下端1c或音片1b的下端1d的質量時，主要對檢測振動頻率產生影響，對驅動振動頻率幾乎不產生影響。即，在檢測用振動中，由於音片的下端1c、1d受到音片1a、1b的慣性作用而進行振動，因此，向該音片的下端1c、1d增加質量後的振動對音片1a、1b的檢測用振動產生影響。
另外，在上述頻率調整中，在調整驅動振動頻率和檢測振動頻率的差之後，驅動振動頻率偏離了規定頻率的情況下，用雷射束對在音片上端1e、1f上增加質量的金屬進行照射，通過除去一部分金屬，可以提高頻率，將其調整為規定的頻率。
另一方面，如果在頻率調整之前驅動振動頻率在規定的範圍內，則只進行檢測振動頻率的調整、即只對音片下端1c、1d的質量進行調整即可，另外，如果驅動振動頻率和檢測振動頻率的差在規定的範圍內，則只進行驅動振動頻率的調整、即只對音片上端1e、1f的質量進行調整即可。
接著，對使頻率調整變得更容易的振子的變形例的結構進行說明。
圖19是變形例的振子的結構圖。
該變形例的振子70與實施例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延伸部的頻率調整部71c、71d。該頻率調整部71c、71d的末端具有比其基端大的面積。
對於音片71a、71b的頻率調整，與上述方法同樣，向音片71a的上端71e或者音片71b的上端71f增加質量，對驅動振動頻率進行調整。然後，向音片71a的下端的頻率調整部71c或者音片71b的下端的頻率調整部71d增加質量，對檢測振動頻率進行調整。在該振子70中，由於可以向具有大面積的頻率調整部71c、71d增加質量，所以，與振子30相比，可以獲得更大的頻率調整幅度。
這樣，在實施例中，主要通過增加質量來進行頻率調整，但是，也可以事先增加質量，然後通過除去一部分質量而改變質量，從而調整驅動振動頻率和檢測振動頻率。
如上所述，根據本實施例，可以獲得如下的頻率調整方法可以容易地將驅動振動頻率和檢測振動頻率調整在規定的範圍內，可以消除以往的不能充分調整頻率的問題，並可提高成品率。
另外，本實施方式的振子的頻率調整方法不僅可以調整陀螺振子的頻率，而且可以用於調整諧振器的頻率。
權利要求
1.一種振子，其特徵在於，包含音片，其是沿著成為振子的旋轉中心軸的第1方向延伸的棒狀音片，並進行用於產生與上述旋轉相對應的科裡奧利力的第1振動；橫梁，其與包含上述音片的假想平面平行，並且在與上述第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，其設置在上述橫梁上，對由上述科裡奧利力引起的上述音片的第2振動導致的上述橫梁的形狀變化進行檢測；基座，其用於支撐上述橫梁；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.根據權利要求1所述的振子，其特徵在於，上述音片是沿著成為振子的旋轉中心軸的第1方向延伸的相互平行的一對棒狀音片。
3.根據權利要求2所述的振子，其特徵在於，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.根據權利要求3所述的振子，其特徵在於，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.根據權利要求2所述的振子，其特徵在於，上述橫梁的一端和另一端位於上述一對音片的外側。
6.根據權利要求2所述的振子，其特徵在於，上述第1檢測部設置在上述一對音片之間。
7.根據權利要求6所述的振子，其特徵在於，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，其設置在上述橫梁上，並檢測上述橫梁的形狀變化；上述第1檢測部和上述第2檢測部協同進行檢測，該檢測用於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的幹擾。
8.根據權利要求7所述的振子，其特徵在於，上述第1檢測部設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.根據權利要求7所述的振子，其特徵在於，上述第1檢測部設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.根據權利要求7所述的振子，其特徵在於，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.根據權利要求2所述的振子，其特徵在於，上述第1檢測部設置在上述一對音片外側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.根據權利要求11所述的振子，其特徵在於，還具有第2檢測部，其設置在上述一對音片外側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，並檢測上述橫梁的形狀變化，上述第1檢測部和上述第2檢測部協同進行檢測，該檢測用於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的幹擾。
13.根據權利要求2所述的振子，其特徵在於，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成。
14.一種電子設備，其特徵在於，具備權利要求1所述的振子。
15.一種振子的頻率調整方法，該振子包含音片，其是沿著成為振子的旋轉中心軸的第1方向延伸的棒狀音片，並進行用於產生與上述旋轉相對應的科裡奧利力的第1振動；橫梁，其與包含上述音片的假想平面平行，並且在與上述第1方向垂直的第2方向上延伸，且與上述音片連接；基座，其用於支撐上述橫梁；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；該頻率調整方法的特徵在於，調整上述音片的至少一個端部的質量，對振子的頻率進行調整。
16.權利要求15所述的振子的頻率調整方法，其特徵在於，調整上述音片的從上述橫梁開始長長地延伸的第1延伸部的末端的質量，對驅動振動頻率和檢測振動頻率進行調整；調整上述音片的從上述橫梁開始短短地延伸的第2延伸部的末端的質量，對驅動振動頻率和檢測振動頻率的差進行調整。
17.權利要求16所述的振子的頻率調整方法，其特徵在於，上述第2延伸部的末端設置有形成得比其基端大的頻率調整部，調整該頻率調整部的質量，對振子的頻率進行調整。
全文摘要
本發明提供一種可以高精度地檢測振子的旋轉的振子、電子設備及振子的頻率調整方法。振子(10)包含一對音片(1a、1b)，其在Y方向上延伸，進行用於產生與振子(10)的旋轉相對應的科裡奧利力的第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)，其設置在橫梁(2)上，對由科裡奧利力引起的一對音片(1a、1b)的第2振動導致的橫梁(2)的形狀變化進行檢測；基座(5)，其用於支撐橫梁(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 優先權日2003年9月1日
發明者江口誠, 神名重男 申請人:精工愛普生株式會社