[发明专利]角速度传感器和电子装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种例如用于检测摄像机的相机抖动、虚拟现实装置(virtual reality apparatus)的移动以及汽车导航系统的方向的角速度传感器和电子装置。

背景技术

作为消费者使用的角速度传感器，振动陀螺仪被广泛使用。振动陀螺仪通过以预定频率使振动器振动并且使用压电元件等检测在振动器中所生成的科里奥利力(Coriolis force)来检测角速度。将以上陀螺仪结合在诸如摄像机、虚拟现实装置以及汽车导航系统的电子装置中，每种陀螺仪被用作用于检测相机抖动、移动、方向等的传感器。

在将这种类型的陀螺仪用于检测空间姿势的改变的情况下，存在一种沿着彼此垂直的二轴或者三轴方向设置陀螺仪的已知结构。例如，日本专利申请公开第2000-283765号(第[0019]段，图8；下文中称作专利文件1)公开了一种三个三音叉振动器(tripod-tuning-fork vibrator)被设置在基底上以在三轴方向上彼此垂直的三维角速度传感器。

发明内容

近年来，随着电子装置的小型化，要求结合在电子装置中的电子部件的小型化和薄化。然而，在专利文件1的结构中，为了检测二轴方向上的角速度，将两个振动器设置为其纵向彼此垂直。鉴于此，使得用于这些振动器的安装区域更大，这难以达到传感器的小型化。此外，为了检测在三轴方向上的角速度，将三个振动器设置为彼此垂直，这三个振动器之一的纵向被设置为指向垂直方向(厚度方向)。因此，出现传感器的厚度尺寸增大，并且难以薄化的问题。

鉴于以上所述的情况，期望提供能够实现传感器薄化或者小型化的角速度传感器和电子装置。

根据本发明的实施方式，提供了包括第一振动元件、第二振动元件以及支撑基板的角速度传感器。

第一振动元件检测围绕与第一方向平行的轴的第一角速度。

第二振动元件检测围绕与斜交于第一方向的第二方向平行的轴的第二角速度。第二振动元件是为了生成对应于围绕与垂直于第一方向的第三方向平行的轴的第三角速度的输出信号。

支撑基板支撑第一振动元件和第二振动元件。

在角速度传感器中，可以基于由第一振动元件检测的第一角速度的检测信号和由第二振动元件检测的第二角速度的检测信号使用三角函数通过简单计算来计算与第三角速度相对应的输出信号。第三方向可以是在第一方向和第二方向所属的第一平面上与第一方向垂直的方向。通过这种结构，可以减小振动元件在支撑基板上的安装区域(这对于检测在第一方向和第二方向所属的平面上彼此垂直的二轴方向上的角速度是必要的)，结果，可以实现角速度传感器的小型化。此外，在该平面与传感器的厚度方向平行的情况下，可以实现传感器的薄化。

术语“第二方向与第一方向斜交”表示第一方向和第二方向不相互垂直。具体地，当通过θ来表示通过第一方向和第二方向所形成的角时，将θ角的范围设置为0＜θ＜90度，或者90度＜θ＜180度。可以根据要求的传感器的尺寸、厚度、灵敏度等适当设置角度θ。

没有具体限制第一振动元件～第三振动元件的结构，可以是包括悬臂式音叉型振动器的振动元件或者包括具有多个节点的声音片式振动器(sound piece-type vibrator)的振动元件。此外，在声音片式振动器的情况下，也没有限制梁的数量而是可以为一个、两个、或者三个或更多。在音叉型振动器和声音片式振动器的任何情况下，梁的截面形状可以为多边形(四角柱形或者三角柱形)或者圆(圆柱形)。另外，还可将该结构应用于除音叉型振动元件和声音片式振动元件以外的振动元件。此外，在这种情况下，可以获得与以上描述等同的效果。

支撑基板可以具有与第一方向平行的第一表面，在该第一表面上，安装有第一振动元件和第二振动元件。通过该结构，可以执行以支撑基板的第一表面作为基准的安装，结果，可以提高第一振动元件的安装的可靠性。

第一表面可以在与第一平面垂直的第二平面上。通过这种结构，与振动元件的检测轴被设置在彼此垂直的轴方向上的情况相比较，可以减小厚度方向上的支撑基板的尺寸。

在这种情况下，角速度传感器可以进一步包括检测围绕与垂直于第一平面的第四方向平行的轴的第四角速度的第三振动元件。通过这种结构，可以输出与彼此垂直的三轴方向的角速度相对应的信号。

可以将第三振动元件安装在支撑基板的第一表面上。通过这种结构，可能实现其中第一振动元件、第二振动元件以及第三振动元件安装在共用基板上的角速度传感器的薄化。