振动陀螺仪的制作方法

专利名称：振动陀螺仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种振动陀螺仪(vibrating gyroscope),更具体地，涉 及一种用于诸如数字照相机和数字摄像机等图像稳定器的振动陀螺仪。
背景技术：
图18是显示已知的振动陀螺仪的实例的立体图。该振动陀螺仪l包 括音叉振动器2。该振动器2包括基部2a和从基部2a延伸形成的两个 腿2b和2b。振动器2包括彼此层压的两个音叉形压电基底3a和3b。层 压的压电基底3a和3b在沿厚度的相反方向上被极化。中间金属层4置于 压电基底3a和3b之间。此外，驱动电极5a， 5b和5c形成在压电基底3a 的主表面上。三个驱动电极5a， 5b和5c沿压电基底3a的宽度彼此分隔 开。更具体地，通过在腿2b和2b的纵向上延伸的分隔部，来使驱动电极 5a， 5b和5c彼此分隔开。此外，检测电极6a和6b形成在另一个压电基 底3b的主表面上。两个检测电极6a和6b沿压电基底3b的宽度方向在 压电基底3b的中心部分处彼此分隔开。
振动器2附接到支撑板7。支撑板7具有例如矩形板状形状，并且振 动器2的基部2a附接到支撑板7的中心部分。支撑板7在与基部2a 附接向支撑板7的末端的部分间隔开的位置处具有支撑杆8。支撑杆8形 成为从支撑板7的末端部分沿振动器2的腿2b和2b从支撑板7的末端部 分延伸。振动器2通过支撑杆8固定到壳体等。
在该振动陀螺仪1中，振动电路连接在中部的驱动电极5b和两侧的 驱动电极5a和5c之间。振动电路例如包括放大电路和相位补偿电路。检 测电极6a和6b连接到检测电路。检测电路包括微分电路，同步检测电 路，积分电路，直流放大电路等。
振动电路在垂直于极化方向的方向上给振动器2施加电场，从而使得 振动器2的腿2b和2b振动以便彼此相互靠近或相互远离地运动。在该基本振动中，两个腿2b和2b相对于偏振方向以相同方式振动，因而检测电
极6a和6b输出相同信号。因此，检测电路的微分电路无信号输出。在该 状态下，当施加绕振动陀螺仪1的中心轴线的旋转角速度时，科里奥利力 沿垂直于基本振动的方向的轴线施加到腿2b和2b。科里奥利力在相反方 向上施加到腿2b和2b，因而两个腿2b和2b在相反方向上运动。由于腿 2b和2b的移动，检测电极6a和6b输出相反相位的信号，并且微分电路 输出大的信号。
同步检测电路同步地检测微分电路的输出信号和振动电路的信号，并 且微分电路的输出信号被积分电路转换成直流信号。然后，积分电路的输 出信号被直流放大电路放大。因此，能够根据直流放大电路的输出信号的 幅度来确定旋转角速度的幅度。此外，能够根据直流放大电路的输出信号 的极性来确定旋转角速度的方向。
在该振动陀螺仪l中，当施加旋转角速度时，振动器2的两个腿2b 和2b产生扭转振动，在该扭转振动中组合有基本振动和科里奥利力导致 的、垂直于基本振动的振动。振动器2的扭转振动在支撑板7上产生两个 节点线(node lines)。更具体地，由于振动器2的扭转振动，支撑板7 产生弯曲振动，该弯曲振动在连接振动器2的连接部分处具有扭转中心。 支撑板7的弯曲振动的两个节点线出现在振动器2外部位置处。因此， 支撑杆8形成在支撑板7的弯曲振动的两个节点线上，从而当施加旋转 角速度时，支撑板7的弯曲振动不受阻碍，并且振动器2的振动也不受 阻碍。结果，能够通过振动陀螺仪l获得与旋转角速度对应的精确的信号 (参见专利文献l)。
专利文献l:日本未审査专利申请公开公报No. 2000-292171。

发明内容
本发明要解决的技术问题
在现有技术的振动陀螺仪中，支撑板被支撑杆支撑，支撑杆设置在粘 附振动器的部分的外部位置处。因此，尽管支撑板支撑在支撑板的弯曲振 动的节点线处，但是支撑板不能够自由地弯曲，并且在检测旋转角速度的 过程中不能完全地防止振动器的扭转振动受到阻碍。结果，振动器的振动频率变化，并且不同于期望的振动模式的共振变得显著，因而难以检测精 确的旋转角速度。此外，由于支撑板必须延伸到弯曲振动的两个节点线周 围的区域，因此振动陀螺仪的整个尺寸相对较大。
因此，本发明的主要目的是提供一种小的振动陀螺仪，该振动陀螺仪 隔离和限制振动器的扭转振动，从而使得振动器能够在检测旋转角速度的 过程中以期望的振动模式振动。
解决技术问题的技术方案
根据本发明，提供一种振动陀螺仪，包括振动器，所述振动器具有 一个和另一个主表面;支撑板，所述支撑板支撑振动器；和连接装置，所 述连接装置用于把振动器连接到支撑板。所述支撑板包括连接部分，所 述振动器通过所述连接装置连接到该连接部分；外框部分，所述外框部分 形成在与所述连接部分相同的平面上；和第一支撑部分，所述第一支撑部 分用于支撑所述连接部分，所述连接部分在外框部分包围的气隙部分中， 所述第一支撑部分的宽度小于所述连接部分的宽度。
连接部分被外框部分包围的气隙部分中的宽度小的第一支撑部分支 撑，并且振动器连接到连接部分。因此，由于振动器的振动第一支撑部分 变形，因而允许振动器在气隙部分中以接近自由振动的方式振动。因此， 振动器的振动被隔离或限制，并且振动器能够以期望的振动模式共振。
在该振动陀螺仪中，振动器可包括振动主体和形成在振动主体的主表 面上的电极，并且所述振动器可具有包括基部和两个或更多个杆形腿的音 叉形状，所述两个或更多个杆形腿相互平行地从所述基部延伸。
在包括音叉振动器的该振动陀螺仪中，如果振动器连接到具有上述结 构的支撑板，在检测旋转角速度的过程中扭转振动更少地被阻碍。因此， 能够精确地检测旋转角速度。
此外，可在所述外框部分中、对应于振动器的腿的位置处形成第一中 空部分，并且可在外框部分中形成用于支撑所述第一支撑部分的第二支撑 部分，所述第二支撑部分可形成为在与第一支撑部分交叉的方向上延伸。
当振动器振动时，不仅第一支撑部分，而且第二支撑部分也变形，从 而使得振动器更容易振动。因此，振动器能够以接近自由振动的方式振动，并且增加隔振效果。
在包括具有第二支撑部分的支撑板的振动陀螺仪中，在所述气隙部分 和所述第一中空部分的两侧形成细长形状的第二中空部分，所述第二中空 部分形成为沿振动器的腿延伸的方向延伸，并且在所述外框部分中形成用 于支撑第二支撑部分的第三支撑部分，所述第三支撑部分形成为在与第二 支撑部分交叉的方向上延伸。
当振动器振动时，不仅第一和第二支撑部分，而且第三支撑部分也变 形，从而使得振动器更容易振动。因此，振动器能够以接近自由振动的方 式振动，并且增加隔振效果。
在包括具有第三支撑部分的支撑板的振动陀螺仪中，在所述第二中空 部分的纵向方向的两端和中心部分处形成第三中空部分，所述第三中空部 分从所述第二中空部分延伸向外框部分的侧部。
由于第三中空部分形成为从所述第二中空部分延伸向外框部分的侧 部，因此外框部分容易以与第二和第三支撑部分的相位相反的相位变形。 因此，支撑板的移动量减小，并且隔振效果增加。
此外，在包括具有第三中空部分的支撑板的振动陀螺仪中，所述第三 支撑部分可具有凸起，所述凸起在所述第二中空部分的纵向方向的中心部 分处从所述第二支撑部分延伸进第三中空部分。
如果凸起形成在第三支撑部分上，第三支撑部分的变形量能够被减 小，同时允许振动器以接近自由振动的方式振动。因此，外框部分和第三 支撑部分之间的连接部分的周围区域的移动量被减小，并且振动器的隔振 效果增加。
在上述振动陀螺仪中，可用导电粘合剂作为连接装置。 可选地，可用金属焊块作为连接装置。 此外，可用金属板作为支撑板。
可选地，可用由树脂和金属组成的多层基底作为支撑板。 因此，连接装置和支撑板可由各种材料制成。
在上述振动陀螺仪中，还可包括电路板，所述电路板设置成面对所 述支撑板的主表面，所述支撑板的前述主表面与连接共振器的主表面相 对，所述电路板具有凹陷，在所述凹陷中形成线电极；和IC，所述IC设置成连接到凹陷中的线电极。所述支撑板设置成面对凹陷，并且所述电路 板和所述支撑板的相对主表面利用导电粘合剂相互附接，从而使得振动器
电连接到所述ic。
在具有大的隔振效果的上述振动陀螺仪中，当电路板和IC相互集成 时，振动陀螺仪能够进行关于振动器的驱动和检测操作的信号处理。能够 通过在电路板中形成凹陷、把ic连接到凹陷中的线电极、和把连接振动 器的支撑板放置到凹陷上，来减小振动陀螺仪的厚度。
本发明的有益技术效果
根据本发明，能够增加振动器的隔振效果，并且能够输出与旋转角速 度精确对应的信号。因此，能够使用振动陀螺仪精确地检测旋转角速度。 此外，连接振动器的连接部分形成在外框部分包围的气隙部分中。因此， 没有必要设置从连接振动器的连接部分朝外大量地延伸的支撑板。因此， 能够减小振动陀螺仪的尺寸。此外，当电路板、IC、支撑板和振动器适当 地安装时，能够获得能够进行信号处理的薄振动陀螺仪。
通过下面参照


的本发明的最佳实施方式，本发明的上述和其 它目的、特征和优点将变得更加清楚。

图1是显示根据本发明的振动陀螺仪的实例的分解立体图； 图2是从一定方向观看的图1所示的振动陀螺仪中包括的振动器的立 体图3是从另一方向观看的图2所示的振动器的立体图4是显示图1所示的振动陀螺仪中包括的支撑板的实例的俯视图5是显示用图1所示的振动陀螺仪检测旋转角速度的电路的电路框
图.；
图6 (A)是显示图1所示的振动陀螺仪的基本振动的分析图；和图6 (B) 是显示当施加科里奥利力时振动陀螺仪的振动的分析图7 (A)是显示当振动器自由振动时产生的振动陀螺仪的基本振动的 分析图；和图7(B)是显示当施加科里奥利力时振动陀螺仪的振动的分析图8是根据本发明的振动陀螺仪中包括的支撑板的另一个实例的俯视
图9(A)是显示包括图8所示的支撑板的振动陀螺仪的基本振动的分 析图；和图9(B)是显示当施加科里奥利力时振动陀螺仪的振动的分析图10是根据本发明的振动陀螺仪中包括的支撑板的另一个实例的俯 视图ll(A)是显示包括图IO所示的支撑板的振动陀螺仪的基本振动的 分析图；和图ll(B)是显示当施加科里奥利力时振动陀螺仪的振动的分析 图12是根据本发明的振动陀螺仪中包括的支撑板的另一个实例的俯 视图13(A)是显示包括图12所示的支撑板的振动陀螺仪的基本振动的 分析图；和图13(B)是显示当施加科里奥利力时振动陀螺仪的振动的分析 图14是根据本发明的振动陀螺仪中包括的支撑板的另一个实例的俯 视图15(A)是显示包括图14所示的支撑板的振动陀螺仪的基本振动的 分析图；和图15(B)是显示当施加科里奥利力时振动陀螺仪的振动的分析 图16是能够进行信号处理的振动陀螺仪的分解立体图； 图17是图16所示的振动陀螺仪的剖视图；和 图18是显示公知的振动陀螺仪的实例的立体图。
参考标记
10， 80:振动陀螺仪
12:振动器
14:振动主体
20a, 20b, 20c:第一电极
22a， 22b:第二电极24:导电粘合构件 26a—26e:支撑板 28:外框部分 30:气隙部分 32:连接部分 34:第一支撑部分 60:第一中空部分 62:第二支撑部分 64:第二中空部分 66:第三支撑部分 68:第三中空部分 70:凸起 82:电路板 84:凹陷 86:线电极 88:连接电极 90: IC (集成电路) 92:图案电极 94:导电粘合剂 96:帽子
具体实施例方式
图1是显示根据本发明的振动陀螺仪的实例的分解立体图。振动陀螺 仪IO包括振动器12。图2是从一定方向观看的振动器12的立体图。图 3是从另一方向观看的振动器12的立体图。如图2和图3所示，振动器12 包括基部12a和两个四棱柱形腿12b和12c，两个四棱柱形腿12b和12c 形成为彼此平行地从基部12a延伸。因此，振动器2的整个主体具有音 叉的形状。
振动器12包括振动主体14。振动主体14包括第一音叉形的压电基 底16a和第二音叉形的压电基底16b。压电基底16a和16b通过环氧树脂连接在一起，中间金属层18置于压电基底16a和16b之间。如图2 和3的箭头所示，压电基底16a和16b沿它们的厚度在相反方向上被极 化。第一和第二电极分别形成在振动主体14的一个和另一个主表面上。
第一电极20a， 20b和20c形成在第一压电基底16a的表面上。三 个第一电极20a， 20b和20c沿第一压电基底16a的宽度彼此间隔开， 并且形成为从基部12a延伸到腿12b和12c。第一电极20a， 20b和20c 在腿12b和12c的中心部分处沿其宽度方向彼此间隔开。只要三个第一电 极20a, 20b和20c彼此间隔开，就不需要在第一压电基底16a中形成 沟槽。然而，根据制造方法，可在第一电极20a， 20b和20c彼此间隔 开的位置处在第一压电基底16a中形成沟槽。在该情况下，沟槽形成为不 到达中间金属层18。
第二电极22a和22b形成在第二压电基底16b的表面上。两个第二 电极22a和22b沿第二压电基底16b的宽度相互间隔开，并且形成为从 基部12a延伸到腿12b和12c。第二电极22a和22b在基部12a的中心 部分处彼此间隔开。此外，在该情况中，只要第二电极22a和22b彼此 间隔开，第二压电基底16b可具有或不具有沟槽。如果形成沟槽，它形成 为不到达中间金属层18。
振动器12例如通过导电粘合构件24连接到支撑板26a，该导电粘合 构件24用作连接装置。图4是支撑板26a的俯视图。如图4所示，支撑 板26a具有外框部分28，该外框部分28具有矩形板状形状。气隙部分 30设置在外框部分28中，位于靠近外框部分28的纵向端的位置处，并 且连接部分32形成在气隙部分30的内部。连接部分32具有矩形板状形 状，并且设置在与外框部分28相同的平面上。连接部分32由第一支撑 部分34支撑，并且通过第一支撑部分34连接到外框部分28。第一支撑 部分34的宽度小于连接部分32的宽度。
振动器12的基部12a通过导电粘合构件24等连接到到支撑板26a 的连接部分32。在图1中，第一电极20a， 20b和20c通过三个导电粘 合构件24连接到连接部分32。例如，当将连接到第一电极20a， 20b和 20c的图案电极形成在支撑板26a上时，使用这种连接方法。具有这种图 案电极的支撑板26a的实例为层压板，该层压板具有三层结构，包括Cu层、聚亚胺树脂层和另一个Cu层。该层压板还可以具有两层结构，包括 Cll层和聚亚胺树脂层；或者该层压板还可以具有三层结构，包括CU层、
聚亚胺树脂层和不锈钢层。当使用具有这种结构的支撑板26a时，振动器 12的第一电极20a， 20b和20c经形成在支撑板26a上的图案电极连接 到驱动/检测电路，从而使得信号能够输入振动器12或从振动器12输出。 还可用Cu板和不锈钢板等金属板作为支撑板26a。在该情况中，用 于驱动和检测的第一电极20a， 20b和20c不能连接到支撑板26a。因 此，第二电极22a和22b连接到支撑板26a的连接部分32。第一电极 20a， 20b和20c能够利用引线等连接到驱动/检测电路。因此，将连接 到支撑板26a的振动器12的表面根据支撑板26a的材料、与驱动/检测 电路的连接方法等来选择。振动器12还可使用例如金属焊块来连接到支 撑板26a。
图5是显示用振动陀螺仪10检测旋转角速度的电路的电路框图。振 动器12例如通过自驱动方法激励。因此，在振动器12中，如图5所示， 振动电路40连接在中间的第一电极20b和两侧的第一电极20a和20c 之间。例如，振动电路40包括放大电路和相位补偿电路。两侧上的第一 电极20a和20c的输出信号的总和被放大电路放大，并用相位补偿电路进 行相位补偿，然后输入到中间的第一电极20b。
两侧上的第一电极20a和20c连接到检测电路42。检测电路42包 括微分电路44，该微分电路44输出两侧上的第一电极20a和20c的输 出信号之差。微分电路44连接到同步检测电路46，该同步检测电路46 检测微分电路44的输出信号。同步检测电路46连接到振动电路40并且 同步地检测微分电路44的输出信号和振动电路40的信号。此外，同步 检测电路46连接到积分电路48，该积分电路48把同步检测电路46的 输出信号转换成直流信号。积分电路48连接到直流放大电路50，该直流 放大电路50放大积分电路48的输出信号。检测电路42还可连接到第二 电极22a和22b，而不是第一电极20a和20c。在该情况下，振动器12 两侧上的电极连接到驱动电路和检测电路。因此，必须用引线等把电极连 接到驱动电路或检测电路。
由于振动电路40，产生振动器12的基本振动，其中两个腿12b和12c彼此靠近和彼此远离地运动。此时，腿12b和12c相对于极化的方向 在相同方向上运动，因此，第一电极20a和20c输出相同信号。因此， 微分电路44无信号输出。在该状态下，当绕振动器12的腿12b和12c 之间的中心轴线施加旋转角速度时，科里奥利力沿垂直于基本振动的方向 的轴线施加到腿12b和12c。由于腿12b和12c在基本振动中彼此靠近和 彼此远离地运动，科里奥利力在相反方向上施加到腿12b和12c。因此， 腿12b和12c沿垂直于基本振动的方向的轴线在相反方向上运动。当腿 12b和12c运动时，第一电极20a和20c的输出信号以相反的相位变化。 因此，输出信号中的对应于振动量的信号从微分电路44输出。
同步检测电路46检测微分电路44的输出信号的正或负部分，并且 同步检测振动电路40的信号。同步检测电路46的输出信号通过积分电 路48转换成直流信号，然后被直流放大电路50放大。
当施加大的旋转角速度时，就会施加大的科里奥利力，并且腿12b和 12c的移动量增加。因此，微分电路44的输出信号的电平增加，并且直 流放大电路50的输出信号的电平也增加。因此，能够基于直流放大电路 50的输出信号的电平来确定旋转角速度的幅度。此外，当旋转角速度的方 向反向时，施加的科里奥利力的方向也反向。因此，微分电路44的输出 信号的相位也被反向。因此，如果旋转角速度的方向被反向，那么直流放 大电路50的输出信号的极性也被反向。因此，能够根据直流放大电路50 的输出信号的极性来确定旋转角速度的方向。
图6显示确定图1所示的振动陀螺仪10的每个部分的运动的有限元 分析的结果。图6(A)是显示振动陀螺仪10的基本振动的分析图，图6(B) 是显示当施加科里奥利力时振动陀螺仪IO的振动的分析图。为了对比， 图7显示确定去除外框部分并且振动器12悬浮在空气中自由振动时每个 部分的运动的有限元分析的结果。图7(A)是显示当振动器12自由振动时 产生的基本振动的分析图。图7(B)是显示当施加科里奥利力时振动器12 的振动的分析图。在这些分析图中，显示了不可能的状态，其中腿12c延 伸通过支撑板26a，并且腿12b和12c彼此重叠。这是因为每个部分的运 动被夸大以便于理解。导电粘合构件24的厚度充分大足以覆盖振动器12 的振动区域，因为每个部分的实际运动小。在振动陀螺仪IO中，例如，尽管支撑板26a固定在靠近外框部分28 的四个角落的位置处，但是，振动器12的振动不会被支撑板26a阻碍。 然而，如果振动器12能够以接近图7所示的自由振动的方式振动，振动 器12的振动不会被严重阻碍，能够获得良好的特性。根据图6可以清楚 地看出，当没有施加旋转角速度时产生的基本振动接近自由振动。当给振 动器12施加旋转角速度时，第一支撑部分34扭转以便允许振动器12 以接近自由振动的方式振动。
同时，外框部分28变形，振动器12的振动可能受到阻碍，因为外 框部分28被固定。然而，与图18所示的振动器的振动直接传递到板形支 撑板的振动陀螺仪相比，由于第一支撑部分34扭转，因此能够获得更大 的隔振效果。因此，与公知的振动陀螺仪相比，在本振动陀螺仪10中， 振动器12的振动更少地受到阻碍，能够获得良好特性。
图8是另一个支撑板26b的俯视图，支撑板26b能够用于振动陀螺 仪10中。如图8所示，在该支撑板26b中，气隙部分30形成在外框部 分28中，位于靠近外框部分28的一个纵向端的位置处，并且连接部分32 被气隙部分30中的第一支撑部分34支撑。此外，具有矩形形状的第一 中空部分60形成在外框部分28中，位于靠近外框部分28的另一个纵向 端的位置处。由于形成了第一中空部分60，因此第二支撑部分62形成为 在垂直于第一支撑部分34的方向上延伸。第二支撑部分62的末端连接 到外框部分28的内周。第一支撑部分34从第二支撑部分62的中心部分 延伸并且支撑气隙部分30中的连接部分32。
图9显示确定包括上述支撑板26b的振动陀螺仪IO的每个部分的运 动的有限元分析的结果。图9(A)是显示包括支撑板26b的振动陀螺仪10 的基本振动的分析图。图9(B)是显示当施加科里奥利力时振动陀螺仪10 的振动的分析图。在支撑板26b中，第二支撑部分62的形状被制成第二 支撑部分62能够容易地变形。因此，第一支撑部分34扭转，并且第二 支撑部分62响应振动器12的扭转振动而变形，因而允许振动器12以更 接近自由振动的方式振动。因此，当使用支撑板26b时，能够增加振动器 12的隔振效果，并且能够获得良好的特性。
图10是另一个支撑板26c的俯视图，支撑板26c能够用于振动陀螺仪10。如图10所示，在该支撑板26c中，细长形的第二中空部分64形 成在气隙部分30和第一中空部分60的两侧上，从而沿振动器12的腿 12b和12c延伸的方向延伸。由于形成了第二中空部分64，第三支撑部分 66形成为从第二支撑部分62的两端处沿外框部分28的纵向延伸。第三 支撑部分66的末端连接到外框部分28的内周，并且第二支撑部分62 连接到第三支撑部分66的中心部分。因此，第二支撑部分62和第三支 撑部分66设置成H形。第一支撑部分34从第二支撑部分62的中心部分 延伸并且支撑连接部分32。
图11显示确定包括上述支撑板26c的振动陀螺仪10的每个部分的 运动的有限元分析的结果。图ll(A)是显示包括支撑板26c的振动陀螺仪 10的基本振动的分析图。图ll(B)是显示当施加科里奥利力时振动陀螺仪 10的振动的分析图。当使用支撑板26c时，第一支撑部分34扭转，并 且包括第二支撑部分62和第三支撑部分66的H形结构响应振动器12 的扭转振动而变形，因而允许振动器12以接近自由振动的方式振动。因 此，当使用支撑板26c时，能够进一步增加振动器12的隔振效果，把能 够获得良好的特性。第二中空部分64的纵向长度不受特别的限制，只要 能够获得隔振效果即可。
图12是另一个支撑板26d的俯视图，支撑板26d能够用于振动陀螺 仪10。如图12所示，该支撑板26d具有第一支撑部分34、第二支撑部 分62和第三支撑部分66。此外，第三中空部分68形成为从第二中空部 分64延伸向外框部分28的宽度方向上的侧部。第三中空部分68形成在 第二中空部分64的两端和中心部分。第二中空部分64的两端处的第三 中空部分68形成在与气隙部分30和第一中空部分60的末端对应的位 置处。第二中空部分64的中心部分处的第三中空部分68形成在与第二 支撑部分62和第三支撑部分66之间的连接部分对应的位置处。
图13显示确定包括上述支撑板26d的振动陀螺仪10的每个部分的 运动的有限元分析的结果。图13(A)是显示包括支撑板26d的振动陀螺仪 10的基本振动的分析图。图13(B)是显示当施加科里奥利力时振动陀螺仪 IO的振动的分析图。当使用支撑板26d时，支撑板26d的每个部分与包 括图10所示的支撑板26d的振动陀螺仪10的情况相似地变形。然而，由于第三中空部分68变形，因此外框部分28的纵向部分能够容易地以 与包括第二支撑部分62和第三支撑部分66的H形结构的相位相反的相 位运动。因此，支撑板26d的整个主体的移动量能够减小，能够增加振动 器12的隔振效果。
图14是另一个支撑板26e的俯视图，支撑板26e能够用于振动陀螺 仪10中。如图14所示，该支撑板26e具有从第二中空部分64延伸的 第三中空部分68。此外，凸起70形成为在中心部分从第三支撑部分66 凸进第三中空部分68。凸起70形成为在对应于第二支撑部分62和第三 支撑部分66之间的连接部分的位置处从第二支撑部分62延伸。
图15显示确定包括上述支撑板26e的振动陀螺仪10的每个部分的 运动的有限元分析的结果。图15(A)是显示包括支撑板26e的振动陀螺仪 10的基本振动的分析图。图15(B)是显示当施加科里奥利力时振动陀螺仪 10的振动的分析图。当使用支撑板26e时，包括第二支撑部分62和第 三支撑部分66的H形结构的移动量减小。因此，第三支撑部分66和外 框部分28之间的连接部分周围的区域处的移动量也减小。因此，能够进 一步增加振动器12的隔振效果。
当使用支撑板26a—26e时，振动器12的振动更少地受到阻碍，并 且能够获得具有大的隔振效果的振动陀螺仪10。因此，当检测旋转角速 度时，能够获得良好的特性。
如图16和17所示，可设置振动陀螺仪80，该振动陀螺仪80包括执 行关于振动器12的驱动和检测操作的信号处理的电路。图16是能够进行 信号处理的振动陀螺仪80的分解立体图，图17是振动陀螺仪80的剖视 图。电路板82用于获得振动陀螺仪80。电路板82具有矩形板状形状， 并且在电路板82的一侧中形成矩形凹陷84。线电极86形成在凹陷84 的底表面上。此外，提供与线电极86连接的连接电极88形成在凹陷84 的外部区域中。
IC (集成电路)90放置在电路板82中形成的凹陷84中。IC90包 括振动电路40、检测电路42等。IC 90连接到线电极86。此外，例如， 支撑板26e附接到电路板82。图案电极92形成在支撑板26e上从而从 连接部分32延伸到外框部分28的四个角落。例如，图案电极92形成为从振动器12的两侧的第一电极20a和20c延伸到靠近气隙部分30的 外框部分28的末端，并且从中间处的第一电极20b延伸到靠近第一中空 部分60的外框部分28的末端。在靠近支撑板26e的四个角落的区域中， 图案电极92形成为延伸到支撑板26e的另一侧，在该侧处图案电极92 利用导电粘合剂94连接到电路板82上的连接电极88。这里，层压板具 有三层结构，包括Cu层、聚亚胺树脂层、和用作支撑板26的另一个Cu 层。此外，当然，在该振动陀螺仪80中，也可以使用上述支撑板26a— 26d。
振动器12通过支撑板26e的主表面(支撑板26e的该主表面与面对 电路板82的主表面相反)上的导电粘合构件24附接到连接部分32，支 撑板26e。因此，振动器12的第一电极20a， 20b和20c连接到图案电 极92，因而并且连接到IC 90。其中固定IC 90的凹陷84被支撑板26e 覆盖。然后，附接金属帽子96以便覆盖振动器12和支撑板26e。
在该振动陀螺仪80中，振动器12通过IC 90激励，并且当施加旋 转角速度时检测到的信号被IC90处理。IC90固定在电路板82的凹陷84 中，并且支撑板26e附接成覆盖IC 90。此外，导电粘合构件24支撑支 撑板26e上的振动器12，并且把第一电极20a， 20b和20c连接到IC90。 因此，振动陀螺仪80能够执行信号处理，并且能够获得减小的厚度。
在该振动陀螺仪80中，如果支撑板26e由单个Cu板或不锈钢板形 成，图案电极不能形成在支撑板26e的表面上。因此，第二电极22a和 22b连接到支撑板26e。在该情况下，第一电极20a， 20b和20c利用引 线等连接到电路板82上的线电极86。此外，在该结构中，能够通过在电 路板82中形成凹陷84、把IC 90固定在凹陷84中和附接支撑板26e 覆盖IC 90，来减小振动陀螺仪80的厚度。
在由此获得的厚度减小的振动陀螺仪80中，通过使用上述支撑板26a 一26e，振动器12的振动能够被隔离或限制。因此，能够精确地检测施 加到振动陀螺仪80的旋转角速度。
根据本发明的振动陀螺仪的振动器不局限于音叉振动器，也可使用其 它种类的振动器，例如音棒振动器和单音振动器(unimorphvibrators)等。 此外，实施例中描述的支撑部分和中空部分的形状不局限于矩形，支撑部分和中空部分还可以具有其它形状，例如椭圆形形状。上述实施例中设置
在音叉振动器12的压电基底16b的表面上的第二电极22a和22b可部 分省略或全部省略。
权利要求
1. 一种振动陀螺仪，包括振动器，所述振动器具有一个和另一个主表面；支撑板，所述支撑板支撑振动器；和连接装置，所述连接装置用于把振动器连接到支撑板，其中，所述支撑板包括连接部分，所述振动器通过所述连接装置连接到该连接部分；外框部分，所述外框部分形成在与所述连接部分相同的平面上；和第一支撑部分，所述第一支撑部分用于把所述连接部分支撑在外框部分包围的气隙部分中，所述第一支撑部分的宽度小于所述连接部分的宽度。
2. 根据权利要求1所述的振动陀螺仪，其中所述振动器包括振动主体和形成在振动主体的主表面上的电极，并且所述振动器具有包括基部和 两个或更多个杆形腿的音叉形状，所述两个或更多个杆形腿相互平行地从 所述基部延伸。
3. 根据权利要求2所述的振动陀螺仪，其中在所述外框部分中、对 应于振动器的腿的位置处形成第一中空部分，并且在外框部分中形成用于 支撑所述第一支撑部分的第二支撑部分，所述第二支撑部分形成为在与第 一支撑部分交叉的方向上延伸。
4. 根据权利要求3所述的振动陀螺仪，其中在所述气隙部分和所述 第一中空部分的两侧形成细长形状的第二中空部分，所述第二中空部分形 成为沿振动器的腿延伸的方向延伸，并且在所述外框部分中形成用于支撑 第二支撑部分的第三支撑部分，所述第三支撑部分形成为在与第二支撑部 分交叉的方向上延伸。
5. 根据权利要求4所述的振动陀螺仪，其中在所述第二中空部分的 纵向方向的两端和中心部分处形成第三中空部分，所述第三中空部分从所 述第二中空部分延伸向外框部分的侧部。
6. 根据权利要求5所述的振动陀螺仪，其中所述第三支撑部分具有 凸起，所述凸起在所述第二中空部分的纵向方向的中心部分处从所述第二 支撑部分延伸进第三中空部分。
7. 根据权利要求1一6中任一项所述的振动陀螺仪，其中用导电粘合 剂作为连接装置。
8. 根据权利要求l一6中任一项所述的振动陀螺仪，、其中用金属焊块 作为连接装置。
9. 根据权利要求1一8中任一项所述的振动陀螺仪，其中用金属板作 为支撑板。
10. 根据权利要求1一8中任一项所述的振动陀螺仪，其中用由树脂 和金属组成的多层基底作为支撑板。
11. 根据权利要求1一10中任一项所述的振动陀螺仪，还包括 电路板，所述电路板设置成面对所述支撑板的主表面，所述支撑板的前述主表面与连接共振器的主表面相对，所述电路板具有凹陷，在所述凹 陷中形成线电极；和IC，所述IC设置成连接到凹陷中的线电极，其中，所述支撑板设置成面对凹陷，并且所述电路板和所述支撑板的 相对主表面利用导电粘合剂相互附接，从而使得振动器电连接到所述IC。
全文摘要
一种小振动陀螺仪，该振动陀螺仪隔离或限制振动器的扭转振动，从而使得振动器能够在检测旋转角速度的过程中以期望的振动模式振动。振动陀螺仪(10)包括具有基部(12a)和腿(12b)的音叉振动器(12)。振动器(12)通过导电粘合构件(24)连接到支撑板(26a)。支撑板(26a)包括外框部分(28)，在外框部分(28)中，连接部分(32)形成在靠近外框部分(28)的纵向端的位置处。连接部分(32)由气隙部分(30)中的第一支撑部分(34)支撑。第一支撑部分(34)的宽度小于连接部分(32)的宽度。振动器(12)连接到支撑板(26a)的连接部分(32)。
文档编号G01C19/56GK101416027SQ20068005415
公开日2009年4月22日 申请日期2006年8月21日 优先权日2006年4月26日
发明者仓川晴好, 小栗慎也, 小池雅人, 藤本克己 申请人:株式会社村田制作所