JP2000002539A

JP2000002539A - 平行平板型振動ジャイロ及び平行平板型振動ジャイロ装置

Info

Publication number: JP2000002539A
Application number: JP10167104A
Authority: JP
Inventors: Toshio Fukuda; 敏男福田; Fumito Arai; 史人新井; Koichi Itoigawa; 貢一糸魚川; Hitoshi Iwata; 仁岩田
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 1998-06-15
Filing date: 1998-06-15
Publication date: 2000-01-07
Also published as: US6109104A

Abstract

(57)【要約】【課題】捻れに強く、小型化が容易であり、振動部、検
出部の特性を揃えることが容易であり、製造コストを低
減でき、平行平板型振動ジャイロ及び平行平板型振動ジ
ャイロ装置を提供する。【解決手段】振動ジャイロ１のステンレス製の基材４
は、四角柱をなし、同基材４の上下両部には、互いに直
交する貫通孔１０，７が各々一対穿設され、一対の平行
平板部３Ａ，３Ｂ，２Ａ，２Ｂが構成されている。駆動
部である平行平板部２Ａ，２Ｂ，検出部ぶる平行平板部
３Ａ，３Ｂの外側面には、チタン膜１３が形成され、チ
タン膜１３の外面全体にはＰＺＴ薄膜１４が形成され、
そのＰＺＴ薄膜１４上には第１電極膜１５〜第４電極膜
１８がそれぞれ形成されている。振動ジャイロ１は両駆
動部の平行平板部２Ａ，２Ｂ間の側面に連結固定した固
定軸２０にて支持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は平行平板型振動ジャイロ
及び高検出感度を備えた平行平板型振動ジャイロ装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の振動ジャイロスコープ（以下、振
動ジャイロという）としては、図１３に示す音叉型が知
られている。

【０００３】音叉型の振動ジャイロ２１は、図１５に示
すように連結板２２の両端に一対の駆動用圧電セラミッ
クス板２３が、互いに平行に立設され、その平面が図に
おいてＸ方向に向くように配置されている。又、駆動用
圧電セラミック板２３の上端の中心上において、検出用
圧電セラミックス板２４が一体に立設され、その平面が
図において、Ｙ方向に向くように配置されている。な
お、Ｘ方向とＹ方向とは互いに直交している。そして、
下方の駆動用圧電セラミックス板２３に交番電圧を印加
することにより、同圧電セラミックス板２３をＸ，反Ｘ
方向へ振動させる。この振動状態で、振動ジャイロ２１
にＺ軸回りの回転が加わったときに、検出用圧電セラミ
ックス２４が歪み、そのときに生ずる電圧を検出するこ
とにより、検出用圧電セラミックス２４に働いた力を検
知することが可能となる。この力は、コリオリの力Ｆｃ
といい、一般に、次式で表される（図１４参照）。

【０００４】Ｆｃ＝２ｍＶ×ω …（１）なお、ｍは振動ジャイロ２１の質量、Ｖは振動ジャイロ
２１の振動速度、ωは振動ジャイロ２１のＺ軸回りの角
速度である。そして、前記質量ｍ、振動速度Ｖが既知で
あれば、角速度ωを導出することが可能となる。

【０００５】ところで、上記の駆動用圧電セラミックス
板２３、検出用圧電セラミックス板２４には、バルクの
ＰＺＴ（ジルコン・チタン酸鉛：チタン酸鉛，ジルコン
酸鉛の固溶体からなるセラミックス）が使用されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
なバルクのＰＺＴは、バルクそのものの薄形化が難し
く、振動ジャイロ全体の小型化が難しい問題があった。

【０００７】又、音叉型の振動ジャイロは、駆動部であ
る駆動用圧電セラミックス２３に対して検出部である検
出用セラミックス２４を直交して組付ける構造とされて
いるため、その構造が複雑であり、しかも左右の素子の
特性を同等にするべくマッチングを図るのは困難である
問題があった。

【０００８】さらに、振動子が三次元構造体の場合は、
任意の場所にバルクのＰＺＴを取付けることが困難な場
合があり、取付け場所が限られる問題がある。又、コリ
オリの力Ｆｃは、上記（１）式に示すように、振動ジャ
イロの質量ｍを大きくすれば、コリオリの力が大きくな
り、この結果、検出用圧電セラミックスの歪み量が増大
して、検出電圧も大きくなる。すなわち検出感度が上が
ることになる。このため、振動ジャイロの質量は大きい
方が検出感度を得るためには好ましい。ところが、バル
クのＰＺＴを用いた振動ジャイロの場合、バルクのＰＺ
Ｔを構成する基材を大きくしないと、質量が大きくでき
ない問題があり、検出感度を上げるには限界がある。

【０００９】又、コリオリの力Ｆｃは、上記（１）式に
示すように、振動速度Ｖを大きくすれば、コリオリの力
が大きくなり、この結果、検出用圧電セラミックの歪み
量が増大して、検出電圧も大きくなって検出感度も上が
る。しかし、振動速度を大きくするために、音叉型の振
動ジャイロの場合、バルクのＰＺＴの基材を薄くする
と、剛性が低くなるため、捩じれ易くなり、正確に振動
しなかったり、検出用圧電素子の検出のための歪みもね
じれが加わった状態となって正確な検出ができない問題
が生ずる。

【００１０】本発明は上記の課題を解消するためになさ
れたものであり、捻れに強く、小型化が容易であり、振
動部、検出部の特性を揃えることが容易であり、製造コ
ストを低減できる平行平板型振動ジャイロ及び平行平板
型振動ジャイロ装置を提供することにある。

【００１１】又、本発明の他の目的は、高検出感度を備
えた平行平板型振動ジャイロ及び平行平板型振動ジャイ
ロ装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、周方向に亘って第１乃
至第４側面を有し、第１側面と第３側面、第２側面と第
４側面とは、互いに１８０度反対位置に位置する四角柱
状の弾性金属を備え、その弾性金属の中央部側には、第
１側面から第３側面まで貫通する一対の貫通孔がそれぞ
れ形成されて、第２側面と第４側面を含むそれぞれの平
板部にて一対の第１平行平板部が形成され、前記弾性金
属の両端部側には、第２側面から第４側面まで貫通する
一対の貫通孔がそれぞれ形成されて、第１側面と第３側
面を含むそれぞれの平板部にて一対の第２平行平板部が
形成され、各第１平行平板部の第２側面と第４側面、及
び両第２平行平板部の第１側面と第３側面とには、それ
ぞれ強誘電体膜が形成され、各平行平板部の強誘電体
膜）上には、電極が設けられていることを特徴とする平
行平板型振動ジャイロを要旨とするものである。

【００１３】請求項２の発明は、請求項１において、両
第１平行平板部間の第１側面、第３側面の少なくともい
ずれか一方に設けられ、その中心線が振動ジャイロの重
心を通るようにして配置された支持部材にて支持される
平行平板型振動ジャイロを要旨とするものである。

【００１４】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
において、前記第１電極及び第２電極は、弾性金属にお
ける変形時の最大応力集中箇所に対応した強誘電体薄膜
上に配置されている平行平板型振動ジャイロを要旨とす
るものである。

【００１５】請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３
のうちいずれかにおいて、前記第１平行平板部の第２側
面と第４側面、及び第２平行平板部の第１側面と第３側
面とにはチタンにて形成されたベース面が形成され、前
記強誘電体薄膜は、同ベース面上に形成されたＰＺＴ薄
膜である平行平板型振動ジャイロを要旨とするものであ
る。

【００１６】請求項５の発明は、前記請求項２に記載の
平行平板型振動ジャイロを備えた装置であって、所定の
周波数で発振信号を出力する発振回路と、前記発振信号
を反転し、両第１平行平板部の第２側面及び第４側面に
設けた第３電極に前記発振信号に基づく電圧信号を印加
する反転回路と、前記発振信号を反転しないで両各第１
平行平板部の第２側面及び第４側面に設けた第４電極に
対して発振信号に基づく電圧信号を印加する非反転回路
と、各第２平行平板部の第１側面の第１電極と第３側面
の第２電極からの検出信号の差を取り、両電極の検出信
号の差に係る信号を出力する一対の第１差動回路と、各
第２平行平板部の第１側面の第２電極と第３側面の第１
電極からの検出信号の差を取り、両電極の検出信号の差
に係る信号を出力する一対の第２差動回路と、一方の第
１差動回路と一方の第２差動回路からの両信号を加算
し、その加算結果を出力する第１加算回路と、他方の第
１差動回路と他方の第２差動回路からの両信号を加算
し、その加算結果を出力する第２加算回路と、前記第１
加算回路と、第２加算回路から出力された両信号を加算
し、その結果を出力する第３加算回路とを備えた平行平
板型振動ジャイロ装置を要旨とするものである。（作用）請求項１に記載の発明によると、振動ジャイロ
の駆動部となる一対の第１平行平板部では、互いに１８
０°反対側に位置する第２側面と第４側面の電極に対し
て、両第１平行平板部が互いに逆方向に振動するように
極性の異なる交番電圧を印加する。この結果、両第１平
行平板部は互いに逆方向に振動する。従って、各第１平
行平板部に隣接したそれぞれの第２平行平板部も隣接し
た第１平行平板部と同方向に振動する。なお、平行平板
型振動ジャイロは、両第１平行平板部間における第１側
面、及びは第３側面の両側面、又は、いずれかの側面に
て、支持するものとする。

【００１７】この振動時において、角速度ωが加わった
ときのコリオリの力Ｆｃは検出部である両第２平行平板
部では、互いに逆方向に加わる。このことを図１４を参
照して説明すると、図１４では、ｍを振動ジャイロの質
量とし、その金属ジャイロの軸心を中心に角速度ωが加
わったときの模式図を示している。各検出部の振動方向
が図に示すように互いに逆方向になっているとき、それ
ぞれの検出部に加わるコリオリの力Ｆｃが加わる方向は
図のように振動方向に対して直角になり、かつ、他の検
出部とは逆方向となる。

【００１８】そして、このコリオリの力が第２平行平板
部の第１側面と第３側面に対して加わったとき、同第２
平行平板部の第１側面と第３側面に伸び（歪み）又は縮
み（歪）が生じ、その上の強誘電体膜にも同様に歪が発
生する。この結果、各電極において、強誘電体膜の伸び
による圧電信号、及び縮みによる圧電信号が得られる。

【００１９】そして、第２平行平板部において、伸び
（歪み）及び縮み（歪）のそれぞれに対応して設けられ
た電極を介して得られた出力の差分を取ると、この出力
は２倍となり、高感度の出力が得られる。

【００２０】又、第１平行平板部の貫通孔の開けられた
方向、すなわち、第１側面、第３側面が向かう方向に加
速度が加わった場合、検出部である両第２平行平板部に
加わるコリオリの力Ｆｃは同方向となり、両出力の差分
は０となり、同加速度による出力をキャンセルすること
ができる。

【００２１】請求項２の発明によれば、両第１平行平板
部間の第１側面、第３側面の少なくともいずれか一方に
設けられ、その中心線が振動ジャイロの重心を通るよう
にして配置された支持部材にて支持されると、同支持部
材が振動ジャイロの固定中心となる。この結果、振動に
よる固定中心への反力を除去でき，振動ジャイロのセン
サ特性の安定を図ることが可能となる。

【００２２】請求項３の発明によれば、弾性金属におけ
る変形時の最大応力集中箇所に対応した強誘電体薄膜上
に第１電極及び第２電極が配置されると、最大応力集中
箇所では、伸びと縮みが最も大きく発生するため、得ら
れる圧電電圧も大きなものとなる。

【００２３】請求項４の発明によれば、前記第１平行平
板部の第２側面と第４側面、及び第２平行平板部の第１
側面と第３側面とにはチタンにて形成されたベース面が
形成され、前記強誘電体薄膜は、同ベース面上に形成さ
れたＰＺＴ薄膜とすることにより、請求項１乃至請求項
３のうちいずれかに記載の作用を実現する。

【００２４】又、この構成によると、水熱法にてＰＺＴ
薄膜を得ることができ、製造が容易で、かつ、各平行平
板部の特性を揃えることが容易にできる。請求項５に記
載の発明によれば、発振回路は所定の周波数で発振信号
を出力する。反転回路は、前記発振信号を反転し、両第
１平行平板部の第２側面及び第４側面に設けた第３電極
に前記発振信号に基づく電圧信号を印加する。非反転回
路は、前記発振信号を反転しないで両各第１平行平板部
の第２側面及び第４側面に設けた第４電極に対して発振
信号に基づく電圧信号を印加する。

【００２５】一対の第１差動回路は、各第２平行平板部
の第１側面の第１電極と第３側面の第２電極からの検出
信号の差を取り、両電極の検出信号の差に係る信号を出
力する。一対の第２差動回路は、各第２平行平板部の第
１側面の第２電極と第３側面の第１電極からの検出信号
の差を取り、両電極の検出信号の差に係る信号を出力す
る。第２加算回路は、一方の第１差動回路と一方の第２
差動回路からの両信号を加算し、その加算結果を出力す
る。第２加算回路は、他方の第１差動回路と他方の第２
差動回路からの両信号を加算し、その加算結果を出力す
る。第３加算回路は、前記第１加算回路と、第２加算回
路から出力された両信号を加算し、その結果を出力す
る。

【００２６】

【実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１乃至図１
２を参照して説明する。図１は振動ジャイロ１の斜視図
を示している。なお、上記図面を含む各図面に図示され
ている、チタン膜、電極膜、側板の厚みは、説明の便宜
上、実際のものより適宜拡大して図示されている。

【００２７】図１に示すように振動ジャイロ１は、四角
柱状をなし、平行平板部３Ａ，２Ａ，２Ｂ，３Ｂを上下
に備えている。前記平行平板部３Ａ，３Ｂは、本発明の
第２平行平板部に相当し、平行平板部２Ａ，２Ｂは第１
平行平板部にそれぞれに相当する。

【００２８】なお、平行平板部３Ａ，２Ａと、平行平板
部３Ｂ，２Ｂとは、振動ジャイロ１の中央部に示されて
いる後記する固定軸２０を中心とした回転対称に形成さ
れているところのみが異なり、基本的な構成は同様のた
め、上部側の平行平板部３Ａ，２Ａを中心にして説明す
る。そして、下部側の平行平板部３Ｂ，２Ｂを構成する
各部材は、上部側の平行平板部３Ａ，２Ａを構成する各
部材に付される符号と同じ符号を付してその説明を省略
する。

【００２９】図１に示すように、振動ジャイロ１の基材
４は、四角柱をなす弾性金属としてのステンレスから構
成されている。なお、本実施形態では、基材４の断面形
状は、正方形をなしている。基材４の断面形状は、正方
形で有るのが好ましいが、必ずしも正方形に限定される
ものではない。基材４は、反Ｙ方向側に向く面を第１側
面５とし、時計回り方向（周方向）にわたって第２側面
６、第３側面１０５及び第４側面１０６の順に配置され
ている（図２参照）。

【００３０】なお、図２で表されている平行平板型振動
ジャイロ１は模式図であり、説明の便宜上、平行平板部
２Ａと平行平板部３Ａ、とは互いに９０°相対回転した
状態で示し、平行平板部３Ａの第２側面６と平行平板部
２Ａにおける第１側面５とはともに紙面側に向くように
示されている。又、平行平板部２Ｂと平行平板部３Ｂも
同様である。

【００３１】前記第１側面５と、第３側面１０５とは、
Ｚ軸を中心として、１８０度反対側に位置し、又、第２
側面６と、第４側面１０６とは同じくＺ軸を中心とし
て、１８０度反対側に位置している（なお、図１では第
１側面５と、第４側面１０６のみ図示されている。）。

【００３２】基材４の中央部よりの第１側面５と、第３
側面１０５は、Ｙ方向に向かう断面四角形状をなす貫通
孔７が穿設されている。この貫通孔７により、基材４の
中央部よりは、第２側面６、及び第４側面１０６をそれ
ぞれ外側面とした一対の側板８，９が形成されている。
前記側板８，９は平板部に相当する。前記側板８，９
は、板厚が数十〜数百μｍとされた薄肉部８ａ，９ａと
されている。そして、前記両側板８，９、及び貫通孔７
とにより、基材４の中央部よりは互いに平行に配置され
た平行平板構造となっており、平行平板部２Ａが構成さ
れている。

【００３３】又、基材４の上部の第２側面６と、第４側
面１０６は、Ｘ方向に向かう断面四角形状をなす貫通孔
１０が穿設されている。この貫通孔１０により、基材４
の上部は、第１側面５、及び第３側面１０５をそれぞれ
外側面とした一対の側板１１，１２が形成されている。
前記側板１１，１２は平板部に相当する。前記側板１
１，１２は、板厚が数十〜数百μｍとされた薄肉部１１
ａ，１２ａとされている。前記側板１１，１２の板厚
は、前記平行平板部２Ａの側板８，９と同一厚みとされ
ている。そして、前記両側板１１，１２、及び貫通孔１
０とにより、基材４の上部は互いに平行に配置された平
行平板構造となっており、平行平板部３Ａが構成されて
いる。そして、前記平行平板部２Ａ，３Ａは互いに直交
するように配置されている。

【００３４】前記平行平板部２Ａにおいて第２側面６と
第４側面１０６、及び平行平板部３Ａにおいて第１側面
５乃至第３側面１０５には、スパッタリング等によっ
て、チタン膜１３が形成されている（図５，図１０参
照）。同チタン膜１３により、ベース面が構成されてい
る。同チタン膜１３の表面全体には厚さ数十μｍのＰＺ
Ｔ薄膜１４（図６、図１０参照）が形成されている。Ｐ
ＺＴ薄膜１４は、強誘電体膜を構成する。

【００３５】図２に示すように、前記平行平板部３Ａに
おける第１側面５及び第３側面１０５のＰＺＴ薄膜１４
上には、アルミニウムからなる厚さ数μｍを有する互い
に同面積の第１電極膜１５、第２電極膜１６が上下方向
に一対形成されている（図１においては、第１側面５側
のみ図示）。第１側面５においては、第１電極膜１５と
第２電極膜１６とは上下に配置されている。又、第３側
面１０５においては、第１側面５とは逆に第１電極膜１
５が下側に、第２電極膜１６が上側に配置されている
（図２参照）。

【００３６】これは、例えば平行平板部３Ａが図１１に
示すように右側へ波形に変形した場合、同平行平板部３
Ａにおける第１側面５上のＰＺＴ薄膜１４の上側は伸
び、下側は縮む。一方、第３側面１０５上のＰＺＴ薄膜
１４の上側は縮み、下側は伸びる。この伸び・縮みが生
ずるそれぞれに部位に対応して第１電極膜１５、及び第
２電極膜１６とが配置されている。なお、図１１では、
ＰＺＴ薄膜１４内において、矢印はＰＺＴ薄膜１４の分
極方向を示し、右下がりのハッチング部分は伸びている
部分を示し、左下がりのハッチング部分は縮み部分を示
している。なお、同図１１では、説明の便宜上、チタン
膜１３を省略して図示している。

【００３７】前記一対の電極膜１５，１６は互いに反対
側部から下方に延出部１５ａ，１６ａが形成されてい
る。前記延出部１５ａ，１６ａは、平行平板部２Ａの第
２側面６及び第４側面１０６において側板８，９の薄肉
部８ａ，９ａ上に配置されている。又、振動ジャイロ１
の中央部において、第１側面５及び第３側面１０５に
は、同じくアルミニウムからなる厚さ数μｍを有する互
いに同面積のパッド１５ｂ，１６ｂが横方向に一対併設
されている（図１及び図７においては、第１側面５側の
み図示）。そして、各パッド１５ｂ，１６ｂは前記各延
出部１５ａ，１６ａにそれぞれ接続されている。

【００３８】又、前記平行平板部２Ａにおける第２側面
６及び第４側面１０６のＰＺＴ薄膜１４上には、アルミ
ニウムからなる厚さ数μｍを有する互いに同面積の第３
電極膜１７、第４電極膜１８が上下方向に一対形成され
ている（図１においては、第４側面１０６側のみ図
示）。第２側面６においては、第３電極膜１７と第４電
極膜１８とは上下に配置されている。又、第４側面１０
６においては、第２側面６とは逆に第３電極膜１７が下
側に、第４電極膜１８が上側に配置されている（図２参
照）。

【００３９】これは、平行平板部２ＡのＰＺＴ薄膜１４
の各電極膜１７，１８に互いに逆極性の電圧が印加され
た際に、第３電極膜１７にて印加された部分、及び第４
電極膜１８にて印加された部分がそれぞれ同一の変形
（伸び又は縮み）を生ずるようにするためのものであ
る。このようにすることにより、駆動部である平行平板
部２Ａに大きな変形を効率良く付与することができる。

【００４０】又、前記一対の電極膜１７，１８は互いに
反対側部から下方に延びる延出部１７ａ，１８ａが形成
されている。又、振動ジャイロ１の中央部側において、
第２側面６及び第４側面１０６には、同じくアルミニウ
ムからなる厚さ数μｍを有する互いに同面積のパッド１
７ｂ，１８ｂが横方向に一対併設されている（図１及び
図６においては、第４側面１０６側のみ図示）。そし
て、各パッド１７ｂ，１８ｂは前記延出部１７ａ，１８
ａに接続されている。

【００４１】そして、前記各パッド１５ｂ，１６ｂ，１
７ｂ，１８ｂには図示しないリード線がそれぞれハンダ
付けされている。前記第１電極膜１５乃至第４電極膜１
８は、それぞれ第１電極乃至第４電極に相当する。又、
前記振動ジャイロ１において、本実施形態では平行平板
部２Ａ，２Ｂは駆動部を構成し、平行平板部３Ａ，３Ｂ
は検出部を構成する。

【００４２】前記振動ジャイロ１の中央部である平行平
板部２Ａ，２Ｂの間には支持部材としての固定軸２０が
貫通固定されている。同固定軸２０は、振動ジャイロ１
の第１側面５、第３側面１０５に対して貫通され、その
中心線である軸線が振動ジャイロ１の重心を通るように
配置されている。そして、振動ジャイロ１は、同固定軸
２０を介して図示しないベース部材に対して両持ち支持
されている。

【００４３】次に、上記振動ジャイロ１の製造方法を図
２乃至図７を参照して説明する。図３は、基材４を示し
ている。ステンレスからなる基材４は、断面正方形をな
した四角柱状に形成されている。この基材４の上下両部
のそれぞれに対して、互いに直交する貫通孔７，１０を
一対形成する。この貫通孔７，１０の形成は、切削でも
よく、エッチングで行ってもよい。この貫通孔７を形成
することにより、図４に示すように基材４の中央部側
は、第２側面６、及び第４側面１０６がそれぞれ外側面
とされ、数十〜数百μｍの板厚を有する一対の側板８，
９を一組として、基材４の中央部を挟んで上下に２組形
成される。又、前記各組の両側板８，９、及び貫通孔７
とにより、基材４の中央部側は側板８，９が互いに平行
に配置された平行平板構造を有する一対の平行平板部２
Ａ，２Ｂが形成される。

【００４４】又、貫通孔１０を基材４の上下両端部に形
成することにより、図４に示すように基材４の上下両端
部は、第１側面５、及び第３側面１０５がそれぞれ外側
面とされ、数十〜数百μｍの板厚を有する一対の側板１
１，１２を一組として、基材４の中央部を挟んで２組形
成される。又、前記両側板１１，１２、及び貫通孔１０
とにより、基材４の上下両端部は側板１１，１２が互い
に平行に配置された平行平板構造を有する一対の平行平
板部３Ａ，３Ｂが形成される。

【００４５】次に、この基材４を酸等で、クリーニング
し、予め、ＰＺＴ薄膜１４を形成したい側面を除いた面
を合成樹脂、又は、スパッタリングや真空蒸着等の物理
的成膜法にてチタン以外の金属等にて、被覆してマスク
（図示しない）を形成する。

【００４６】基材４の平行平板部２Ａ，２Ｂにおいて第
２側面６と第４側面１０６、及び平行平板部３Ａ，３Ｂ
において第１側面５及び第３側面１０５にスパッタリン
グや真空蒸着等の物理的成膜法にてチタン膜１３を成膜
する（図５参照）。

【００４７】次に水熱法で、チタン膜１３上にＰＺＴ薄
膜１４を形成する。この水熱法は２つの段階からなって
いる。（第１段階）基材４、原材料としてのオキシ塩化ジルコ
ニウム（ＺｒＯＣｌ₂・８Ｈ₂Ｏ）と硝酸鉛（Ｐｂ（Ｎ
Ｏ₃）₂）の水溶液、及びＫＯＨ（８Ｎ）溶液をテフロ
ン瓶（図示しない）に投入し、攪拌する。なお、ＰＺＴ
薄膜１４の圧電性は、ＰＺＴ薄膜１４におけるチタン酸
鉛，ジルコン酸鉛の構成組成比によって決まるため、後
にできあがるＰＺＴ薄膜１４の圧電性に応じてオキシ塩
化ジルコニウムと硝酸鉛とのモル比を決めればよい。

【００４８】次に、図示しない圧力容器内において、基
材４を上方に配置し、オキシ塩化ジルコニウム（ＺｒＯ
Ｃｌ₂・８Ｈ₂Ｏ）、硝酸鉛（Ｐｂ（ＮＯ₃）₂）の水
溶液、及びＫＯＨ（８Ｎ）溶液を攪拌しながら、加熱・
加圧する。なお、ここでいう加圧とは、加熱された溶液
の蒸気圧よる加圧のことである。温度条件は１５０℃
で、４８時間この状態を継続する。なお、攪拌は、３０
０ｒｐｍで行う。

【００４９】この結果、過飽和状態で、基材４の両平行
平板部２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂのチタン膜１３表面にＰ
ＺＴの種子結晶（核）が形成される。上記時間の経過
後、基材４を圧力容器から取り出し、水洗・乾燥する。

【００５０】（第２段階）次に、種子結晶が核付けされ
た基材４、原材料としてのオキシ塩化ジルコニウム（Ｚ
ｒＯＣｌ₂・８Ｈ₂Ｏ）と硝酸鉛（Ｐｂ（ＮＯ₃）₂）
の水溶液、四塩化チタン（ＴｉＣｌ₄）及びＫＯＨ（４
Ｎ）溶液をテフロン瓶（図示しない）に投入し、攪拌す
る。なお、ＰＺＴ薄膜１４の圧電性は、ＰＺＴにおける
チタン酸鉛，ジルコン酸鉛の構成組成比によって決まる
ため、後にできあがるＰＺＴの圧電性に応じてオキシ塩
化ジルコニウムと四塩化チタンと硝酸鉛とのモル比を決
めればよい。

【００５１】次に、図示しない圧力容器内において、基
材４を上方に配置し、オキシ塩化ジルコニウム（ＺｒＯ
Ｃｌ₂・８Ｈ₂Ｏ）、硝酸鉛（Ｐｂ（ＮＯ₃）₂）の水
溶液、四塩化チタン（ＴｉＣｌ₄）及びＫＯＨ（４Ｎ）
溶液を攪拌しながら、加熱・加圧する。なお、ここでい
う加圧とは、加熱された溶液の蒸気圧よる加圧のことで
ある。温度条件は１２０℃で、４８時間この状態を継続
する。なお、攪拌は、３００ｒｐｍで行う。

【００５２】この結果、過飽和状態で、基材４の両平行
平板部２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂの両外側面にＰＺＴ薄膜
１４が所定厚み（この実施形態では数十μｍ）で形成さ
れる（図６参照）。

【００５３】上記時間の経過後、基材４を圧力容器から
取り出し、水洗・乾燥する。この後、マスクを除去す
る。そして、ＰＺＴ薄膜１４面にアルミニウムをスパッ
タリングや真空蒸着等の物理的成膜法により形成した
後、パターニングし、不必要な部分を除去して、電極膜
１５，１６，１７，１８、延出部１５ａ，１６ａ，１７
ａ，１８ａ及びパッド１５ｂ，１６ｂ，１７ｂ，１８ｂ
を形成し、振動ジャイロ１を形成する（図７参照）。そ
の後、電極膜上のパッド部分にリード線をハンダ付けす
る。又、振動ジャイロ１の中央部である平行平板部２
Ａ，２Ｂの間に対して固定軸２０を貫通固定する。

【００５４】次に、図２を参照して、上記振動ジャイロ
１を採用した振動ジャイロ装置４１を説明する。振動ジ
ャイロ装置４１は、発振回路４２を備えている。同発振
回路４２は所定周波数の電圧信号を発振し、反転増幅回
路４３及び非反転増幅回路４４に出力する。反転増幅回
路４３は、入力した電圧信号を反転増幅し、振動ジャイ
ロ１の第３電極膜１７に反転増幅した電圧信号を印加す
る。又、非反転増幅回路４４は入力した電圧信号を増幅
し、振動ジャイロ１の第４電極膜１８に増幅した電圧信
号を印加する。前記反転増幅回路４３は、反転回路を構
成する。又、非反転増幅回路４４は非反転回路を構成す
る。

【００５５】なお、振動ジャイロ１の基材４は接地され
ている。検出部である平行平板部３Ａ，３Ｂにおいて、
互いに反対側面同士に設けられた一方の第１電極膜１５
及び第２電極膜１６は、第１差動回路である差動回路４
５Ａ，４５Ｂに電気的に接続されている。同差動回路４
５Ａ，４５Ｂは、第１電極膜１５及び第２電極膜１６か
ら入力した圧電信号等を入力し、その差を取り、２倍の
圧電信号として加算回路４７に出力する。

【００５６】又、互いに反対側面同士に設けられた他方
の第１電極膜１５及び第２電極膜１６は、第２差動回路
である差動回路４６Ａ，４６Ｂに電気的に接続されてい
る。同差動回路４６Ａ，４６Ｂは、第１電極膜１５及び
第２電極膜１６から入力した圧電信号等を入力し、その
差を取り、２倍の圧電信号として加算回路４７に出力す
る。

【００５７】又、振動ジャイロ装置４１は複数の加算回
路４７Ａ，４７Ｂ、４８を備えている。加算回路４７Ａ
は、両差動回路４５Ａ，４６Ａから入力した２倍の圧電
信号をその極性を揃えた状態で加算し、４倍の圧電信号
として出力する。又、加算回路４７Ｂは、両差動回路４
５Ｂ，４６Ｂから入力した２倍の圧電信号をその極性を
揃えた状態で加算し、４倍の圧電信号として出力する。

【００５８】そして、加算回路４８は前記両加算回路４
７Ａ，４７Ｂから出力された各圧電信号を加算し、８倍
の圧電信号として出力する。さて、上記のように構成さ
れた振動ジャイロ装置４１を使用する場合、固定軸２０
を図示しないベース部材にて支持した状態で、平行平板
部２Ａ，２Ｂの電極膜１７，１８に対して、前記発振回
路４２、反転増幅回路４３、及び非反転増幅回路４４に
てそれぞれ反対電位の交番電圧を同期して印加する。

【００５９】すると、ＰＺＴ薄膜１４の分極方向が電極
膜１７，１８から基材４方向に向いている場合、プラス
電位側に印加された方のＰＺＴ薄膜１４は圧縮され、マ
イナス電位に印加された側のＰＺＴ薄膜１４は引き伸ば
される。そして、交番電圧による極性の変化によって、
第２側面６のＰＺＴ薄膜１４は、上下に配置された第３
電極膜１７、第４電極膜１８裏面側において、又、第４
側面１０６のＰＺＴ薄膜１４は、上下に配置された第４
電極膜１８、第３電極膜１７裏面側において、圧縮、引
き伸ばしが交互に繰り返される。

【００６０】この結果、平行平板部２Ａ，２Ｂは、図８
及び図９に示すようにＸ、反Ｘ方向に駆動され、上部に
位置する平行平板部３は同方向に振動する。なお、図８
及び図９は模式図のため、各電極膜における、延出部１
５ａ，１６ａ，１７ａ，１８ａ及びパッド１５ｂ，１６
ｂ，１７ｂ，１８ｂは省略されている。

【００６１】そして、この振動状態で、振動ジャイロ１
にＺ軸回りにおいて角速度ωの回転が加わったときに、
平行平板部３Ａ，３Ｂにおいて、コリオリの力が働く。
図８、図９はコリオリの力が働く方向を示している。図
８に示すようにＺ軸から平行平板部３ＡがＸ方向に振動
し、平行平板部３Ｂが反Ｘ方向に振動した状態のとき
は、Ｚ軸中心の角速度ωが働くと、平行平板部３Ａでは
紙面から表方向（反Ｙ方向）にコリオリの力が加わり、
平行平板部３Ｂでは、紙面から裏方向（Ｙ方向）にコリ
オリの力が加わる。

【００６２】一方、図９に示すようにＺ軸から平行平板
部３Ａが反Ｘ方向に振動し、平行平板部３ＢがＸ方向に
振動した状態のときは、Ｚ軸中心の角速度ωが働くと、
平行平板部３Ａでは紙面から裏方向（Ｙ方向）にコリオ
リの力が加わり、平行平板部３Ｂでは、紙面から表方向
（反Ｙ方向）にコリオリの力が加わる。

【００６３】この結果、平行平板部３Ａ，３Ｂでは、コ
リオリの力により、一方の側面側のＰＺＴ薄膜１４は、
圧縮（歪み）され、他方の側面側（一方の側面とは１８
０度反対側の側面）が引き伸ばされる（歪み）。

【００６４】このとき、図１１において例えば平行平板
部３Ａが右側へ波形に変形した場合、同平行平板部３Ａ
における第１側面５上のＰＺＴ薄膜１４の上側は伸び、
下側は縮む。一方、第３側面１０５上のＰＺＴ薄膜１４
の上側は縮み、下側は伸びる。この伸び・縮みが生ずる
それぞれに部位に対応して配置された第１電極膜１５、
及び第２電極膜１６がそのときにＰＺＴ薄膜１４に発生
した圧電信号等を差動回路４５Ａ及び差動回路４６Ａに
出力する。

【００６５】なお、各電極膜１５，１６から出力される
信号中には、圧電信号以外の成分として、入力信号（前
記反転増幅回路４３、非反転増幅回路４４からの電圧信
号）の漏れ分、及びノイズも含まれる。

【００６６】すなわち、例えばＰＺＴ薄膜１４の圧縮
（縮み）又は引張り（伸び）によって、第１電極膜１５
から出力される信号（検出信号）をＧ１とすると、Ｇ１＝入力信号の漏れ分Ｍ＋ノイズＮ−圧電信号Ａとなる（なお、圧電信号Ａの＋、−はＰＺＴ薄膜１４の
分極方向によって逆となる）。

【００６７】又、そのとき、第１電極膜１５とは逆に作
動するＰＺＴ薄膜１４の圧縮（縮み）又は引張り（伸
び）によって、第２電極膜１６から出力される信号（検
出信号）をＧ２とすると、Ｇ２＝入力信号の漏れ分Ｍ＋ノイズＮ＋圧電信号Ａとなる。

【００６８】差動回路４５Ａ，４６Ａでは、第１電極膜
１５からの出力信号と、第２電極膜１６からの出力信号
の差（Ｇ２−Ｇ１）が取られるため、差動回路４５Ａ，
４６Ａからの出力信号は、圧電信号Ａの２倍の圧電信号
Ａとなる。

【００６９】そして、加算回路４７Ａでは、両差動回路
４５Ａ，４６Ａからの２倍の圧電信号Ａをさらに、極性
を揃えて加算するため、圧電信号Ａの４倍の圧電信号Ａ
が得られる。

【００７０】一方、平行平板部３Ｂにおいても、平行平
板部３Ａと同様の理由により、ＰＺＴ薄膜１４に発生し
た圧電信号等を差動回路４５Ｂ及び差動回路４６Ｂに出
力する。そして、この出力された信号中には、前記平行
平板部３Ａと同じ理由から、圧電信号以外の成分とし
て、入力信号の漏れ分、及びノイズも含まれるが、差動
回路４５Ｂ，４６Ｂでは、第１電極膜１５からの出力信
号と、第２電極膜１６からの出力信号の差（Ｇ２−Ｇ
１）が取られるため、差動回路４５Ｂ，４６Ｂからの出
力信号は、圧電信号Ａの２倍の圧電信号Ａとなる。

【００７１】そして、加算回路４７Ｂでは、両差動回路
４５Ｂ，４６Ｂからの２倍の圧電信号Ａをさらに、極性
を揃えて加算するため、圧電信号Ａの４倍の圧電信号Ａ
が得られる。

【００７２】そして、加算回路４８では、両加算回路４
７Ａ，４７Ｂから出力された各圧電信号を加算し、８倍
の圧電信号Ａとして出力する。この結果、振動ジャイロ
１に働いたコリオリの力を検知することが可能となる。
又、上記（１）式に示すように、振動ジャイロ１の質量
ｍ、及び振動速度Ｖが既知であれば、角速度ωが導出で
きる。

【００７３】さて、本実施形態によると、次のような作
用効果を奏する。（１）本実施形態では、振動ジャイロ１の駆動部となる
一対の平行平板部２Ａ，２Ｂにおいては、互いに１８０
°反対側に位置する第２側面６と第４側面１０６の第３
電極膜１７及び第４電極膜１８に対して、両平行平板部
２Ａ，２Ｂが互いに逆方向に振動するように極性の異な
る交番電圧を印加するようにした。この結果、両平行平
板部２Ａ，２Ｂは互いに逆方向に振動する。従って、各
平行平板部２Ａ，２Ｂに隣接したそれぞれの平行平板部
３Ａ，３Ｂも隣接した平行平板部２Ａ，２Ｂと同方向に
振動する。

【００７４】この振動時において、Ｚ軸回りの角速度ω
が加わったときのコリオリの力Ｆｃは検出部である両平
行平板部３Ａ，３Ｂでは、互いに逆方向に加わる。そし
て、。このコリオリの力が平行平板部３Ａ，３Ｂの第１
側面５と第３側面１０５に対して加わったとき、両平行
平板部３Ａ，３Ｂの第１側面５と第３側面１０５に伸び
（歪み）又は縮み（歪）が生じ、その上のＰＺＴ薄膜１
４にも同様に歪が発生する。この結果、各第１電極膜１
５、第２電極膜１６において、ＰＺＴ薄膜１４の伸びに
よる圧電信号、及び縮みによる圧電信号Ａを得ることが
できる。さらに、平行平板部３Ａ，３Ｂにおいて、伸び
（歪み）及び縮み（歪）のそれぞれに対応して設けられ
た第１電極膜１５、第２電極膜１６を介して得られた出
力の差分を取ると、この出力は２倍となり、高感度の出
力を得ることができる。

【００７５】（２）本実施形態では、平行平板部２
Ａ，２Ｂの貫通孔７の開けられた方向、すなわち、第１
側面５、第３側面１０５が向かう方向（Ｙ方向）に加速
度が加わった場合、検出部である両平行平板部３Ａ，３
Ｂに加わるコリオリの力Ｆｃは同方向となるため、両出
力の差分をとると０となって、同加速度による出力をキ
ャンセルすることができる。

【００７６】（３）本実施形態の振動ジャイロ１で
は、平行平板部３Ａ，３Ｂの各ＰＺＴ薄膜１４上におい
て、第１側面５では、第１電極膜１５と第２電極膜１６
とは上下に配置し、第３側面１０５では、第１側面５と
は逆に第１電極膜１５が下側に、第２電極膜１６が上側
に配置した（図２参照）。すなわち、例えば平行平板部
３Ａが図１１に示すように右側へ波形に変形した場合、
同平行平板部３における第１側面５上のＰＺＴ薄膜１４
の上側は伸び、下側は縮む。一方、第３側面１０５上の
ＰＺＴ薄膜１４の上側は縮み、下側は伸びる。この伸び
・縮みが生ずるそれぞれに部位に対応して第１電極膜１
５、及び第２電極膜１６とを配置した。

【００７７】この結果、それぞれの部位におけるＰＺＴ
薄膜１４の伸び・縮みに各別に対応した圧電信号を得る
ことができる。（４）本実施形態では、両平行平板部２Ａ，２Ｂ間の
第１側面５、第３側面１０５を貫通する固定軸２０が振
動ジャイロ１の重心を通るようにして配置し、同固定軸
２０にて、振動ジャイロ１を支持固定するようにし、固
定軸２０が振動ジャイロ１の固定中心となるようにし
た。

【００７８】この結果、振動による固定中心への反力を
除去でき，振動ジャイロ１のセンサ特性の安定を図るこ
とが可能となる。（５）本実施形態の振動ジャイロ１では、前記平行平
板部２Ａ，２Ｂにおける第２側面６においては、第３電
極膜１７と第４電極膜１８とは上下に配置した。そし
て、第４側面１０６においては、第２側面６とは逆に第
３電極膜１７を下側に、第４電極膜１８を上側に配置し
た（図２参照）。

【００７９】そして、平行平板部２Ａ，２ＢのＰＺＴ薄
膜１４の各電極膜１７，１８に互いに逆極性の電圧が印
加された際に、第３電極膜１７にて印加された部分で
は、例えば縮みが生ずると、第４無電極膜１８にて印加
された部分では、伸びの変形が生ずる。反対に、第３電
極膜１７にて印加された部分が伸びが生ずる場合には、
第４電極膜１８にて印加された部分は縮みが生ずる。こ
のように、互いに反対側面において、対向した部分で
は、第３電極膜１７と、第４電極膜１８とが対応して設
けられて、互いに対向した部分で一方が延び、他方が縮
むため、駆動部である平行平板部２に大きな変形を効率
良く付与することができる。

【００８０】（６）本実施形態では、基材４の両平行
平板部２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂのチタン膜１３表面に形
成されたＰＺＴ薄膜１４は、数十μｍとして薄く形成し
ているため、振動ジャイロ１を、小型化することができ
る。

【００８１】（７）本実施形態では、基材４の上下両
部を、平行平板構造としているため、捩じれに対して強
くすることができる。従って、振動駆動用の平行平板部
２Ａ，２Ｂは、正確に振動することができ、検出用の平
行平板部３Ａ，３Ｂは、正確に変位できるため、ノイズ
に強いものとなる。

【００８２】（８）本実施形態では、基材４の両平行
平板部２，３の両外側面にチタン膜１３を形成した後、
水熱法により、ＰＺＴ薄膜１４を形成し、その後、前記
ＰＺＴ薄膜１４を形成した基材４の両側面に対して、そ
れぞれ電極膜１５，１６，１７，１８を形成した。その
結果、同一工程（水熱法による工程）で得られた振動駆
動用の平行平板部２Ａ，２Ｂ、検出用の平行平板部３
Ａ，３Ｂとの組合せで構成される振動ジャイロ１は、検
出感度等の品質を一定に、すなわち、均質なものとする
ことができる。又、水熱法により、駆動用のＰＺＴ薄膜
１４と、検出用のＰＺＴ薄膜１４とが一度に形成できる
ため、別々に駆動用、検出用のＰＺＴ薄膜を形成する場
合と異なり、作製工数を低減できる。

【００８３】（９）検出用の平行平板部３Ａの側板１
１と側板１２の上部間を連結している連結部、検出用の
平行平板部３Ｂの側板１１と側板１２の下部間を連結し
ている連結部、平行平板部２Ａと平行平板部３Ａとの間
の部分の連結部、並びに平行平板部２Ｂと平行平板部３
Ｂとの間の部分の連結部は、上記（１）式のコリオリの
力Ｆｃの質量ｍとして使用できる。従って、同部分の質
量を適宜変更することにより振動ジャイロ１のｍを調整
することが可能である。そのことによって、振動ジャイ
ロ１の検出感度を上げることも可能である。

【００８４】（１０）本実施形態の振動ジャイロ装置
４１では、検出部である平行平板部３Ａ，３Ｂにおい
て、互いに反対側面同士に設けられた一方の第１電極膜
１５及び第２電極膜１６を、第１差動回路である差動回
路４５Ａ，４５Ｂに電気的に接続した。又、同差動回路
４５Ａ，４５Ｂは、第１電極膜１５及び第２電極膜１６
から入力した圧電信号等の差を取り、２倍の圧電信号と
して加算回路４７Ａ，４７Ｂにそれぞれ出力するように
した。

【００８５】又、互いに反対側面同士に設けられた他方
の第１電極膜１５及び第２電極膜１６は、第２差動回路
である差動回路４６Ａ，４６Ｂに電気的に接続し、同差
動回路４６Ａ，４６Ｂは、第１電極膜１５及び第２電極
膜１６から入力した圧電信号等の差を取り、２倍の圧電
信号として加算回路４７Ａ，４７Ｂに出力するようにし
た。

【００８６】又、加算回路４７Ａ，４７Ｂは、両差動回
路４５Ａ，４６Ａ，４５Ｂ，４６Ｂから入力した２倍の
圧電信号をその極性を揃えた状態で加算し、４倍の圧電
信号として出力するようにした。又、加算回路４８は加
算回路４７Ａ，４７Ｂかに入力した４倍の圧電信号を加
算し、８倍の圧電信号として出力するようにした。

【００８７】この結果、振動ジャイロ装置４１の圧電信
号として大きな出力を得ることができ、検出感度を上げ
ることができる。（１１）本実施形態における、ＰＺＴ薄膜１４に力Ｆ
が加わったときの発生電圧（圧電信号）Ａについて説明
する。

【００８８】図１２には、膜厚ｄ、長さＬ、幅ＷのＰＺ
Ｔ薄膜が示されている。このＰＺＴ薄膜に対して長さ方
向にＦの力が加わると、長さＬがＬ−ΔＬとなり、この
とき、ＰＺＴ薄膜の対向する上下両側面には、分極方向
に応じて＋ΔＱ、−ΔＱの電荷が発生する。従って、こ
のときの発生電圧Ａは下記の式にて与えられる。

【００８９】Ａ＝ΔＱ／Ｃ（Ｃは電気容量）このとき、Ｃ＝（Ｓ・εo ・εr ）／ｄ（εo は真空
誘電率、εr はＰＺＴ薄膜の比誘電率、Ｓ（ＰＺＴ薄膜
の面積）＝Ｗ×Ｌ）であるため、Ａ＝（ΔＱ・ｄ）／（Ｓ・εo ・εr ）となる。このことから、電極（電極膜）の面積が小さい
ほどＶは大きくできる。

【００９０】従って、本実施形態では、検出部である平
行平板部３Ａ，３Ｂにおいては、第１電極膜１５、第２
電極膜１６を分離して電極膜の面積を小さくしているた
め、圧電電圧Ａを大きくすることができる。

【００９１】（１２）本実施形態では、パッド１５ａ
〜１８ａを振動ジャイロ１の中央部にまとめて配置し、
同パッド１５ａ〜１８ａに対してリード線を接続した。
この結果、振動ジャイロ１が振動されたとき、振動ジャ
イロ１の振動による変形は、リード線の接続によっては
なんら悪影響をうけることがない。

【００９２】すなわち、仮に、パッド１５ａ〜１８ａを
電極膜上に設けた場合には、リード線接続によって、平
行平板部２Ａ，２Ｂの剛性が変化してしまい、駆動部に
おける平行平板部２Ａ，２Ｂの振動特性に影響が出る。
又、検出部である平行平板部３Ａ，３Ｂの電極膜１５，
１６にリード線を接続した場合には、平行平板部３Ａ，
３Ｂの剛性が変化してしまい、検出部における平行平板
部３Ａ，３Ｂの検出特性に影響が出る。

【００９３】本発明の実施形態は、上記実施形態以外に
次のように変更することも可能である。（１）前記実施形態では、電極膜１５、１６をＰＺＴ
薄膜１４の圧縮・縮み箇所にそれぞれ対応して設けた
が、図１３の一点鎖線で示すように基材４の最大応力が
集中する部位（最大応力集中箇所）に対応して、電極膜
１５，１６を設けてもよい。

【００９４】こうすることにより、検出部である平行平
板部３の最大応力集中箇所では、ＰＺＴ薄膜１４にも伸
びと縮みによる歪が大きく発生するため、大きな圧電電
圧を得ることができる。

【００９５】（２）前記実施形態では、電極膜１５〜
１８、延出部１５ａ〜１８ａ、パッド１５ｂ〜１８ｂを
アルミニウムで形成したが、Ａｕ（金）にて形成しても
よく、又、他の導電性金属にて形成してもよい。

【００９６】（３）前記実施形態では、電極膜１５〜
１８、ＰＺＴ薄膜１４、基材４の厚みをそれぞれ所定数
値としたが、上記数値に限定されるものではなく、必要
に応じて、上記以外の数値としてもよい。

【００９７】（４）前記実施形態では、ＰＺＴ薄膜１
４面に電極膜１５〜１８、延出部１５ａ〜１８ａ、パッ
ド１５ｂ〜１８ｂをスパッタリングや真空蒸着等の物理
的成膜法により形成した後、パターニングしたが、この
代わりに、これらを導電性ペーストをスクリーン印刷法
によって、印刷して形成してもよい。

【００９８】（５）前記実施形態では、振動ジャイロ
１を固定軸２０にて図示しないベース部材に対して固定
したが、板状の支持部材に代えてもよい。この場合、板
状の支持部材は、その中心線が振動ジャイロ１の重心を
通るように振動ジャイロ１の中央部に連結固定するもの
とする。

【００９９】（６）前記実施形態の固定軸２０にパッ
ド１５ｂ〜１８ｂに接続したリード線を挿通したり、固
定軸２０自体にアルミ配線等をスパッタリング等の手段
にて成膜し、同アルミ配線をパッドに対して電気的に接
続してもよい。

【０１００】又、上記（５）で説明した板状の支持部材
にアルミ配線を成膜形成して、パッドと電気的に接続し
てもよい。（７）前記実施形態では、基材４をステンレスとした
が、他の金属でもよく、チタンとした場合は、チタン膜
１３の形成が不要となる。この場合、基材４の表面が本
発明のベース面を構成する。

【０１０１】（８）前記実施形態では、共通の基材４
に対して、平行平板部２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂを形成し
たが、前記実施形態の半分の長さの基材に対して、各々
の基材に対して平行平板部２Ａ，３Ａと、平行平板部２
Ｂ，３Ｂを形成し、それぞれの平行平板部２Ａ，３Ａ、
２Ｂ，３Ｂにチタン膜、ＰＺＴ薄膜を形成した後、基材
同士の平行平板部２Ａ，２Ｂ側の端部を接着剤等により
一体に固定して形成してもよい。

【０１０２】ここで、特許請求の範囲に記載された技術
的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される
技術的思想をその効果とともに以下に挙げる。（１）請求項１又は請求項２において、貫通孔は断面
四角形状に形成されたものである平行平板型振動ジャイ
ロ。断面四角形状の貫通孔により、第１及び第２平行平
板部の側壁が板状に形成され、平行平板構造を得ること
ができる。

【０１０３】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１の発明に
よれば、捻れに強く、小型化が容易であり、振動部、検
出部の特性を揃えることが容易であり、製造コストを低
減できる効果を奏する。

【０１０４】又、第１平行平板部の貫通孔の開けられた
方向、すなわち、第１側面、第３側面が向かう方向に加
速度が加わった場合、検出部である両第２平行平板部に
加わるコリオリの力Ｆｃは同方向となり、両出力の差分
は０となり、同加速度による出力をキャンセルすること
ができる。

【０１０５】請求項２の発明によれば、振動ジャイロ
が、中心線が振動ジャイロの重心を通るようにして配置
された支持部材にて支持されているため、同支持部材が
振動ジャイロの固定中心となる。この結果、振動による
固定中心への反力を除去でき，振動ジャイロのセンサ特
性の安定を図ることが可能となる。

【０１０６】請求項３の発明によれば、弾性金属におけ
る変形時の最大応力集中箇所に対応した強誘電体薄膜上
に第１電極及び第２電極が配置されると、最大応力集中
箇所では、伸びと縮みが最も大きく発生するため、得ら
れる圧電電圧も大きなものにすることができる。

【０１０７】請求項４の発明によれば、前記第１平行平
板部の第２側面と第４側面、及び第２平行平板部の第１
側面と第３側面とにはチタンにて形成されたベース面を
形成し、前記強誘電体薄膜は、同ベース面上に形成され
たＰＺＴ薄膜とすることにより、水熱法にてＰＺＴ薄膜
を得ることができ、製造が容易で、かつ、各平行平板部
の特性を揃えることが容易にできる。

【０１０８】請求項５に記載の発明によれば、振動ジャ
イロ装置は回路構成によってさらに高い検出感度にする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態の平行平板型振動ジャイロの斜視
図。

【図２】平行平板型振動ジャイロ装置の電気回路。

【図３】基材の斜視図。

【図４】貫通孔を形成した基材の斜視図。

【図５】チタン膜をパターンニングして形成した基材の
斜視図。

【図６】ＰＺＴ薄膜を形成した基材の斜視図。

【図７】電極膜を形成した基材の斜視図。

【図８】平行平板型振動ジャイロの作用の説明のための
模式図。

【図９】同じく平行平板型振動ジャイロの作用の説明の
ための模式図。

【図１０】振動ジャイロの要部断面図。

【図１１】振動ジャイロの電極膜周辺の模式図。

【図１２】発生電圧の説明のための説明図。

【図１３】他の実施形態の平行平板部の要部断面図。

【図１４】コリオリの力の作用説明図。

【図１５】従来の振動ジャイロの斜視図。

【符号の説明】

１…振動ジャイロ、２Ａ，２Ｂ…平行平板部（第１平行
平板部を構成する）、３Ａ，３Ｂ…平行平板部（第２平
行平板部を構成する）、４…基材（弾性金属）、５…第
１側面、６…第２側面、１０５…第３側面、１０６…第
４側面、７，１０…貫通孔、８，９，１１，１２…側板
（平板部を構成する）、１３…チタン膜（ベース面を構
成する。）、１４…ＰＺＴ薄膜（強誘電体膜を構成す
る。、１５…第１電極膜（第１電極を構成する。）、１
６…第２電極膜（第２電極を構成する。）、１７…第３
電極膜（第３電極を構成する。）、１８…第４電極膜
（第４電極を構成する。）、２０…固定軸（支持部材を
構成する。）４１…振動ジャイロ装置、４２…発振回
路、４３…反転増幅回路（反転回路を構成する）、４４
…非反転増幅回路（非反転回路を構成する。）、４５
Ａ，４５Ｂ…差動回路（第１差動回路を構成する。）、
４６Ａ，４６Ｂ…差動回路（第２差動回路を構成す
る。）、４７Ａ…加算回路（第１加算回路を構成す
る。），４７Ｂ…加算回路（第２加算回路を構成す
る。）４８…加算回路（第３加算回路を構成する。）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者福田敏男名古屋市東区矢田町２丁目66番地名大矢田町宿舎122号 (72)発明者新井史人名古屋市千種区青柳町６丁目５番地の１メイツ千種青柳501 (72)発明者糸魚川貢一愛知県丹羽郡大口町豊田三丁目260番地株式会社東海理化電機製作所内 (72)発明者岩田仁愛知県丹羽郡大口町豊田三丁目260番地株式会社東海理化電機製作所内Ｆターム(参考） 2F105 BB02 BB13 BB15 CC04 CC06 CC20 CD02 CD06 CD11 CD13 CD20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周方向に亘って第１乃至第４側面（５，
６，１０５，１０６）を有し、第１側面（５）と第３側
面（１０５）、第２側面（６）と第４側面（１０６）と
は、互いに１８０度反対位置に位置する四角柱状の弾性
金属（４）を備え、その弾性金属（４）の中央部側には、第１側面（５）か
ら第３側面（１０５）まで貫通する一対の貫通孔（７）
がそれぞれ形成されて、第２側面（６）と第４側面（１
０６）を含むそれぞれの平板部にて一対の第１平行平板
部（２Ａ，２Ｂ）が形成され、前記弾性金属（４）の両端部側には、第２側面（６）か
ら第４側面（１０６）まで貫通する一対の貫通孔（１
０）がそれぞれ形成されて、第１側面（５）と第３側面
（１０５）を含むそれぞれの平板部にて一対の第２平行
平板部（３Ａ，３Ｂ）が形成され、各第１平行平板部（２Ａ，２Ｂ）の第２側面（６）と第
４側面（１０６）、及び両第２平行平板部（３Ａ，３
Ｂ）の第１側面（５）と第３側面（１０５）とには、そ
れぞれ強誘電体膜（１４）が形成され、各平行平板部の強誘電体膜（１４）上には、電極が設け
られていることを特徴とする平行平板型振動ジャイロ。
【請求項２】両第１平行平板部（２Ａ，２Ｂ）間の第
１側面（５）、第３側面（１０５）の少なくともいずれ
か一方に設けられ、その中心線が振動ジャイロの重心を
通るようにして配置された支持部材（２０）にて支持さ
れることを特徴とする請求項１に記載の平行平板型振動
ジャイロ。
【請求項３】前記第１電極（１５）及び第２電極（１
６）は、弾性金属（４）における変形時の最大応力集中
箇所に対応した強誘電体薄膜（１４）上に配置されてい
ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の平行
平板型振動ジャイロ。
【請求項４】前記第１平行平板部（２Ａ，２Ｂ）の第
２側面（６）と第４側面（１０６）、及び第２平行平板
部（３Ａ，３Ｂ）の第１側面（５）と第３側面（１０
５）とにはチタンにて形成されたベース面（１３）が形
成され、前記強誘電体薄膜（１４）は、同ベース面（１
３）上に形成されたＰＺＴ薄膜である請求項１乃至請求
項３のうちいずれかに記載の平行平板型振動ジャイロ。
【請求項５】前記請求項２に記載の平行平板型振動ジ
ャイロを備えた装置であって、所定の周波数で発振信号を出力する発振回路（４２）
と、前記発振信号を反転し、両第１平行平板部（２Ａ，２
Ｂ）の第２側面（６）及び第４側面（１０６）に設けた
第３電極（１７）に前記発振信号に基づく電圧信号を印
加する反転回路（４３）と、前記発振信号を反転しないで両各第１平行平板部（２
Ａ．２Ｂ）の第２側面（６）及び第４側面（１０６）に
設けた第４電極（１８）に対して発振信号に基づく電圧
信号を印加する非反転回路（４４）と、各第２平行平板部（３Ａ，３Ｂ）の第１側面（５）の第
１電極（１５）と第３側面（１０５）の第２電極（１
６）からの検出信号の差を取り、両電極の検出信号の差
に係る信号を出力する一対の第１差動回路（４５Ａ，４
５Ｂ）と、各第２平行平板部（３Ａ，３Ｂ）の第１側面（５）の第
２電極（１６）と第３側面（１０５）の第１電極（１
５）からの検出信号の差を取り、両電極の検出信号の差
に係る信号を出力する一対の第２差動回路（４６Ａ，４
６Ｂ）と、一方の第１差動回路（４５Ａ）と一方の第２差動回路
（４６Ａ）からの両信号を加算し、その加算結果を出力
する第１加算回路（４７Ａ）と、他方の第１差動回路（４５Ｂ）と他方の第２差動回路
（４６Ｂ）からの両信号を加算し、その加算結果を出力
する第２加算回路（４７Ｂ）と、前記第１加算回路（４７Ａ）と、第２加算回路（４７
Ｂ）から出力された両信号を加算し、その結果を出力す
る第３加算回路（４８）とを備えた平行平板型振動ジャ
イロ装置。