[发明专利]振动陀螺传感器

说明书

本申请是申请日为2006年3月6日、申请号为200610079363.4、发明名称为“振动陀螺传感器”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种角速度传感器，该角速度传感器例如用于检测摄像机的运动模糊，用于检测虚拟现实装置中的运动，用于检测汽车导航系统中的方向等等。特别地，本发明涉及一种包括具有悬臂振动器的振动元件的振动陀螺传感器。

背景技术

作为消费品角速度传感器，所谓的振动陀螺传感器已经被广泛地使用，其中悬臂振动器以预定的谐振频率振动，并且通过压电元件检测在角度速的影响下产生的科里奥利(Coriolis)力，以检测该角速度。

振动陀螺传感器的优点在于机构简单，起动时间短以及制造成本低。例如，将振动陀螺传感器安装在电子装置，诸如摄像机，虚拟现实装置和汽车导航系统上，以分别用于检测运动模糊，运动和方向。

通常的振动陀螺传感器包括振动元件，该振动元件通过机械切割适当的压电材料以形成预定的形状而制造。在其上安装振动陀螺传感器的主体装置的尺寸和重量减小而功能和性能提高的情况下，振动陀螺传感器优选具有更小的尺寸和更高的性能。然而，由于加工精度的限制，难于制造具有高精度的小型振动元件。

因此，近来提出一种包括悬臂振动元件的振动陀螺传感器，该悬臂振动元件通过使用用于半导体工艺的薄膜加工技术(例如，参考日本未审专利申请公开No.7-113643)将一对电极层与在其间提供的压电膜层一起层压形成。这样一种振动陀螺传感器可以在尺寸和厚度上减小，并且通过与用于其它目的的传感器结合而实现功能的多元化或提高。

发明内容

一种用于校正摄像机等等的运动模糊(motion blurring)的机构优选适用于检测围绕至少X轴和Y轴方向的转动角，因此一般包括用于检测围绕X轴和Y轴方向的转动角的两个陀螺传感器。因此，即使减小陀螺传感器的尺寸，用于检测运动模糊的通常机构的整体尺寸的减少也会受到限制。

使用上述半导体技术(参见日本未审查专利申请公开No.7-190783)在硅晶片上形成在两个轴上具有振动器的振动元件的方法，可封装振动陀螺传感器。然而，由于较大空间被用于在硅晶片上形成两轴集成振动元件，从而产生原料效率的问题。另外，两轴集成振动元件具有随减少的尺寸而在两轴上的振动器之间存在串扰的问题。

通过解决上述问题的措施，通常振动陀螺传感器的结构是复杂的，并且尺寸和厚度减少的实现变得更困难。也就是，在两个振动器被用于校正运动模糊的机构中的两轴振动时，尺寸减少的实现变得更困难，以及包括上述两轴集成振动元件的预期小封装的实现也变得更困难。

希望提供一种振动陀螺传感器，其能够检测两轴上的振动，同时减少尺寸，提高特性，或者降低成本。

依据本发明的实施例，提供一种振动陀螺传感器，包括支撑衬底，在该支撑衬底上形成具有多个焊接区的布线图案，以及安装在该支撑衬底的表面上的振动元件，其中至少两个振动元件安装在该支撑衬底上，用于检测不同轴方向上的振动。

在上述振动陀螺传感器中，包括具有不同轴方向的相应振动器部件的两个振动元件被安装在支撑衬底上，因此，振动元件独立地检测两轴方向上的检测信号。因此，以低成本高效地生产每个振动元件，以及每个振动元件的工作是稳定的，以便提高可靠性。

在该振动陀螺传感器中，每个振动元件包括具有安装表面的基底部件，在该安装表面上形成多个连接至支撑衬底上焊接区的端子，以及振动器部件以悬臂形式从基底部件的一侧整体突出且具有与该基底部件的安装表面共面的面向基底的表面。该振动器部件具有第一电极层、压电层和第二电极层，这些依次形成在该面向基底的表面上。安装两个振动元件以使该振动器部件对轴线成90°设置。

在该振动陀螺传感器中，从驱动检测器电路部件将预定频率的AC电场施加给每个振动元件，以在振动器部件中产生固有振动。还有，在由运动模糊产生的科里奥利力引起在每个振动器部件中的位移时，由压电层检测位移并从一对检测电极输出具有相反极性的检测信号。该检测信号由驱动检测器电路部件处理，以输出作为角速度信号。

在这种情况中，振动元件的工作频率之间差为1kHz或更大，从而降低所述轴间的串扰。

在该振动陀螺传感器中，在不同轴方向上用于检测振动的至少两个振动元件被安装在支撑衬底上，从而简化结构，减少尺寸，以及允许在两轴方向上的高精度检测操作。而且，提高了每个振动元件的生产率且高精度地制造每个振动元件，从而降低成本及增加精度。

附图说明