JP2000002544A - ヨーレートセンサ - Google Patents

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、ヨーレートセンサを提供する。 【解決手段】ヨーレートセンサ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、各々一
対の貫通孔１０，７が同方向に向かって穿設され、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，検出部である
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上には駆動電極膜Ｋ、検
出電極膜Ｓ１ａ〜Ｓ４ａ，Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂがそれぞれ形
成されている。ヨーレートセンサ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】本発明はヨーレートセンサに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のヨーレートセンサとしては、図１
０に示す音叉型が知られている。音叉型のヨーレートセ
ンサ２１は、連結板２２の両端に一対の駆動用圧電セラ
ミックス板２３を取付けた弾性金属が、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ス板２３を取付
けた弾性金属の上端の中心上において、検出用圧電セラ
ミックス板２４を取付けた弾性金属が一体に立設され、
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
取付けた弾性金属をＸ，反Ｘ方向へ振動させる。この振
動状態で、ヨーレートセンサ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。

【０００３】Ｆｃ＝２ｍＶ×ω …（１） なお、ｍはヨーレートセンサ２１の質量、Ｖはヨーレー
トセンサ２１の振動速度、ωはヨーレートセンサ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。

【０００４】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。

【０００５】

【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、ヨーレートセンサ全体の小型化が難しい問題があっ
た。

【０００６】又、音叉型のヨーレートセンサは、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。

【０００７】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、ヨーレー
トセンサの質量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、ヨーレートセンサの質量
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を用いたヨーレートセンサの場合、
バルクのＰＺＴ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。

【０００８】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、音叉型のヨ
ーレートセンサの場合、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。

【０００９】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
ストを低減できるヨーレートセンサを提供することにあ
る。

【００１０】

【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、その弾性金属の固定端部側には、
第１側面から第３側面まで貫通する貫通孔が形成され
て、第２側面と第４側面）を含む平板部にて第１平行平
板部が形成され、前記弾性金属の自由端部側には、第１
側面から第３側面まで貫通する貫通孔が形成されて、第
２側面と第４側面を含む平板部にて第２平行平板部が形
成され、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２側面と第４側面とには、それぞれ強
誘電体膜が形成され、前記第１平行平板部の強誘電体膜
上には、電圧印加時に、第１平行平板部を固定端部から
自由端部を通過する軸上に沿って振動するための駆動電
極が設けられ、前記第２平行平板部の強誘電体膜上に
は、前記振動時に前記貫通孔が穿設された方向に沿う軸
を中心にした角速度が加わったとき、第２平行平板部の
強誘電体膜に生ずる圧電電圧を導出するための検出電極
が設けられていることを特徴とするヨーレートセンサを
その要旨とするものである。

【００１１】請求項２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２平行平板部が
形成され、両第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２側面と第４側面とには、それ
ぞれ強誘電体膜が形成され、前記各第１平行平板部の強
誘電体膜上には、電圧印加時に、各第１平行平板部を、
弾性金属の両端部を通過する軸上に沿って振動するため
の駆動電極が設けられ、前記各第２平行平板部の強誘電
体膜上には、前記振動時に前記貫通孔が穿設された方向
に沿う軸を中心にした角速度が加わったとき、第２平行
平板部の強誘電体膜に生ずる圧電電圧を導出するための
検出電極が設けられていることを特徴とするヨーレート
センサを要旨とするものである。

【００１２】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
において、前記検出電極は、前記第２平行平板部の各強
誘電体膜上において、同強誘電体膜の伸び縮み変形時に
互いに逆変形となる部分に対応して配置された第１検出
電極及び第２検出電極であるヨーレートセンサを要旨と
するものである。

【００１３】請求項４の発明は、請求項２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、その中心線がヨーレートの重心
を通るようにして配置された支持部材にて支持されるヨ
ーレートセンサ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、ヨーレートセ
ンサの駆動部となる第１平行平板部では、互いに１８０
°反対側に位置する第２側面と第４側面の電極に対し
て、第１平行平板部の第２側面と第４側面とを含む各平
板部が互いに反対方向に変形するように交番電圧を印加
する。なお、この明細書で使用する交番電圧とは、基準
電位よりも大きな電位と、基準電位よりも小さな電位を
交互に繰り返す電圧のことをいう。

【００１４】又、変形が反対方向とは、強誘電体膜が縮
み方向、又は、引張り方向に変形した際に、強誘電体膜
の変形に追従して、第１平行平板の第２側面を含む平板
部と第４側面を含む平板部が互いに平板状態から電極側
に湾曲変形したり、平板状態から貫通孔側に湾曲変形し
て膨らんだりすることをいう。なお、平板状態から電極
側への変形が、好適であるが、平板状態から貫通孔側へ
の変形の場合も、平板部の厚み、貫通孔の長手方向等の
大きさにより、好ましい場合もある。

【００１５】例えば、第２側面側と第４側面側の各強誘
電体膜の分極方向が貫通孔側から電極側に向かっている
場合には、第２側面側と第４側面側の強誘電体膜に対し
て同極性の交番電圧を同期して印加することにより、平
板状態から両平板部が電極側に湾曲変形する。

【００１６】又、交番電圧の周波数は、ヨーレート自体
の共振周波数と一致するのが好ましい。この結果、第１
平行平板部は第２平行平板部と隣接した方向、例えば、
両平行平板部が上下方向に隣接していた場合、上下方向
に振動する。従って、各第１平行平板部に隣接した第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、ヨーレートセンサは、第１平行平板部の端部
にて固定するものとする。

【００１７】この振動時において、貫通孔の貫通方向に
沿った軸を中心とした角速度ωが加わったときのコリオ
リの力Ｆｃは検出部である第２平行平板部においては、
第２側面、第４側面に対して直交する方向に加わる。

【００１８】そして、このコリオリの力Ｆｃが第２平行
平板部の第２側面と第４側面に対して加わったとき、同
第２平行平板部の第２側面と第４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、検出電極において、強誘電体膜
の伸びによる圧電電圧信号、及び縮みによる圧電電圧信
号が得られる。

【００１９】請求項２に記載の発明によると、ヨーレー
トの駆動部となる一対の第１平行平板部では、互いに１
８０°反対側に位置する第２側面と第４側面の電極に対
して、各第１平行平板部の第２側面と第４側面とが互い
に反対方向に変形するように交番電圧を印加する。ここ
でいう変形が反対方向とは、請求項１の場合と同様に強
誘電体膜が縮み方向、又は、引張り方向に変形した際
に、強誘電体膜の変形に追従して、第１平行平板の第２
側面と第４側面が互いに平板状態から電極側に湾曲変形
したり、平板状態から貫通孔側に湾曲変形して膨らんだ
りすることをいう。なお、平板状態から電極側への変形
が、好適であるが、平板状態から貫通孔側への湾曲変形
の場合も、平板部の厚み、貫通孔の長手方向等の大きさ
により、好ましい場合もある。

【００２０】例えば、第２側面側と第４側面側の各強誘
電体膜の分極方向が貫通孔側から電極側に向かっている
場合には、第２側面側と第４側面側の強誘電体膜に対し
て同極性の交番電圧を同期して印加することにより、両
平板部が平板状態から電極側に湾曲変形する。

【００２１】又、交番電圧の周波数は、ヨーレート自体
の共振を生ずる周波数であればよい。この結果、両第１
平行平板部は第２平行平板部と隣接した方向、例えば、
両平行平板部が上下方向に隣接していた場合、上下方向
に振動する。従って、各第１平行平板部に隣接した第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、ヨーレートセンサは、両第１平行平板部間の
貫通孔が形成された面、例えば、第１側面、第３側面の
少なくともいずれか一方にて固定するものとする。

【００２２】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９を参照
して説明すると、図９では、ｍをヨーレートセンサの質
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。

【００２３】そして、このコリオリの力が第２平行平板
部の第２側面と第４側面に対して加わったとき、同第２
平行平板部の第２側面と第４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、第２平行平板部の各電極において、
強誘電体膜の伸びによる圧電電圧信号、及び縮みによる
圧電電圧信号が得られる。

【００２４】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。

【００２５】又、第１平行平板部及び第２平行平板部の
貫通孔の開けられた方向とは直交する方向、すなわち、
第２側面、第４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。

【００２６】請求項３の発明によれば、前記第２平行平
板部の各強誘電体膜上において、同強誘電体膜の伸び縮
み変形時に互いに逆変形となる部分に対応してそれぞれ
第１検出電極及び第２検出電極が設けられていると、そ
れぞれの検出電極において、強誘電体膜の伸びによる圧
電電圧信号、及び縮みによる圧電電圧信号が得られる。

【００２７】請求項４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、その中心線がヨーレートセンサの重心を通る
ようにして配置された支持部材にて支持されると、同支
持部材がヨーレートの固定中心となる。この結果、振動
による固定中心への反力を除去でき，ヨーレートのセン
サ特性の安定を図ることが可能となる。

【００２８】

【実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１乃至図９
を参照して説明する。図１はヨーレート１の正面図、図
２は同じく側面図を示している。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。

【００２９】図１に示すようにヨーレートセンサ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。

【００３０】なお、平行平板部３Ａ，２Ａと、平行平板
部３Ｂ，２Ｂとは、ヨーレートセンサ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。なお、下部側の平行平板部３Ｂにおける、検
出電極膜については、Ｓ１ａがＳ１ｂ、Ｓ２ａがＳ２
ｂ、Ｓ３ａがＳ３ｂに、Ｓ４ａがＳ４ｂに相当する。

【００３１】図１に示すように、ヨーレートセンサ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。

【００３２】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。

【００３３】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はそれぞれ平板部に相当する。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。

【００３４】又、基材４の上部の第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
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１１，１２が形成されている。
前記側板１１，１２はそれぞれ平板部に相当する。前記
側板１１，１２は、板厚が数十〜数百μｍとされた薄肉
部１１ａ，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１０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。

【００３５】前記平行平板部２Ａ及び平行平板部３Ａに
おいて第２側面６と第４側面１０６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３参
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が形成されている。ＰＺＴ薄膜１４は、強誘
電体膜を構成する。

【００３６】又、前記平行平板部３Ａ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１
検出電極膜Ｓ１ａ，Ｓ４ａ、第２検出電極膜Ｓ２ａ，Ｓ
３ａが上下方向に一対形成されている。すなわち、第２
側面６においては、第１検出電極膜Ｓ１ａが上側に、第
２検出電極膜Ｓ２ａは下側に配置されている。又、第４
側面１０６においては、第２側面６とは逆に第１検出電
極膜Ｓ４ａが下側に、第２検出電極膜Ｓ３ａが上側に配
置されている（図１参照）。

【００３７】これは、例えば平行平板部３Ａが図４に示
すように左側へ波形に変形した場合、同平行平板部３Ａ
における第２側面６上のＰＺＴ薄膜１４の上側は伸び、
下側は縮む。一方、第４側面１０６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検出電極膜Ｓ１ａ，Ｓ４
ａ及び第２検出電極膜Ｓ２ａ，Ｓ３ａとが配置されてい
る。なお、図３では、ＰＺＴ薄膜１４内において、矢印
はＰＺＴ薄膜１４の分極方向を示している。

【００３８】前記第１検出電極膜Ｓ１ａ，Ｓ４ａは、第
１検出電極を構成し、第２検出電極膜Ｓ２ａ，Ｓ３ａは
第２検出電極を構成する。又、両検出電極膜Ｓ１ａ，Ｓ
４ａ，Ｓ２ａ，Ｓ３ａは検出電極を構成する。

【００３９】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を有し、互いに同面積で、且
つ、同一高さに位置するように一対の駆動電極膜Ｋが形
成されている。前記駆動電極膜Ｋは、平行平板部２Ａに
おける平板部の中央に、駆動電極膜Ｋの中央部が一致す
るように配置されている。

【００４０】これは、平行平板部２Ａの中央部における
ＰＺＴ薄膜１４の各駆動電極膜Ｋに互いに同極性の電圧
が印加された際に、駆動電極膜Ｋ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。

【００４１】前記駆動電極膜Ｋは駆動電極を構成する。
前記各電極膜Ｓ１ａ〜Ｓ４ａ、駆動電極Ｋ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。

【００４２】前記ヨーレートセンサ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。前記ヨーレート
センサ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、ヨーレートセンサ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
ヨーレートセンサ１の重心を通るように配置されてい
る。そして、ヨーレートセンサ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、上記ヨーレートセンサ１の製造方法
を簡単に説明する。ステンレスからなり、断面正方形を
なした四角柱状の基材４の中央部を挟んだ上下両部に対
して、第１側面、及び第３側面間を貫通する貫通孔７，
１０をそれぞれ一対形成する。この各一対の貫通孔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により、基材４の中央部側には、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側板８，９が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、上下両端部の貫通孔１０により、基材
４の上下両端部には、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
２組の側板８，９が形成される。又、前記両側板８，
９、及び貫通孔１０とにより、基材４の上下両端部は側
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及び平行平
板部３Ａ，３Ｂにおいて、第２側面６と第４側面１０６
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。

【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 ・８Ｈ₂ Ｏ）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 ・８Ｈ₂ Ｏ）、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 ・８Ｈ₂ Ｏ）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 ・８Ｈ₂ Ｏ）、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。

【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
Ｓ１ａ〜Ｓ４ａ、Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂ、Ｋを形成し、ヨーレ
ートセンサ１を形成する。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、ヨーレートセンサ
１の中央部である平行平板部２Ａ，２Ｂの間に対して固
定軸２０を貫通固定する。

【００５４】次に、図６〜図８を参照して、上記ヨーレ
ートセンサ１を採用したヨーレートセンサ装置４１を説
明する。ヨーレートセンサ装置４１は、図７に示すドラ
イバ信号・検波信号発生回路４０と、検出回路５０とを
備えている。

【００５５】ドライバ信号・検波信号発生回路４０は、
図７に示すように、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、波形整形回
路４３を介して１／２分周回路４４に所定周波数の電圧
信号を出力する。１／２分周回路４４は、所定周波数を
１／２にして、次の１／２分周回路４５に信号を出力す
る。１／２分周回路４５は、１／２分周回路４４からの
信号をさらに１／２の周波数にして増幅回路４６に出力
し、増幅回路４６はドライバ信号Ｃを各駆動電極Ｋに出
力する。前記ドライバ信号Ｃは、交番電圧に相当し、ド
ライバ信号Ｃの周波数は、ヨーレートセンサ１の共振系
に合わせた周波数とされている。

【００５６】又、EXC A or B回路( 以下、排他的論理和
回路という）４７は、波形整形回路４３からの出力信号
Ａと、１／２分周回路４４からの出力信号Ｂとを排他的
論理和にて演算した結果を出力する。

【００５７】具体的には、排他的論理和回路４７が図８
に示す出力信号Ａ、出力信号Ｂを入力すると、同図に示
す検波信号Ｄを出力する。なお、図６に示すように電源
Ｖ_CCと接地線間には、一対の抵抗Ｒ１が直列に接続さ
れ、接地側の抵抗Ｒ１のプラス端子は、電圧ホロワ５１
を構成する演算増幅器の非反転入力端子に接続されてい
る。そして、電圧ホロワ５１の出力端子は、図７に示す
ようにヨーレートセンサ１の基材４に接続されている。

【００５８】すなわち、基材４側は、基準電位Ｖ_A （本
実施形態では２．５Ｖ＝Ｖ_CC／２）に設定されている
（図６参照）。前記発振回路４２、波形整形回路４３、
１／２分周回路４４，４５、増幅回路４６、排他的論理
和回路４７とにより、ドライバ信号・検波信号発生回路
４０が構成されている。

【００５９】次に検出回路５０について説明する。検出
回路５０は、センサ信号増幅回路５２、回転方向符号確
定検波回路５３、ローパスフィルタ平滑回路５４とから
構成されている。

【００６０】センサ信号増幅回路５２は、図２に示すよ
うに第１演算増幅器５５、第２演算増幅器５６、抵抗Ｒ
Ｓ、負帰還抵抗Ｒｆ、一対の抵抗Ｒ１、一対の抵抗Ｒ
２，電圧ホロワ５１からなる。

【００６１】検出部である平行平板部３Ａにおいて、互
いに反対側面同士に設けられた一方の検出電極膜Ｓ１
ａ、検出電極膜Ｓ４ａ、及び検出部である平行平板部３
Ｂにおいて、互いに反対側面同士に設けられた一方の検
出電極膜Ｓ１ｂ、検出電極膜Ｓ４ｂは、第１演算増幅器
５５の非反転入力端子に接続されている。第１演算増幅
器５５は、抵抗Ｒｓ、負帰還抵抗Ｒf で設定される増幅
度で、検出電極膜Ｓ１ａ、Ｓ４ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ４ｂから
の加算した圧電電圧信号を増幅し、抵抗Ｒｓを介して第
２演算増幅器５６の反転入力端子に出力する。

【００６２】又、検出部である平行平板部３Ａにおい
て、互いに反対側面同士に設けられた他方の検出電極膜
Ｓ２ａ、検出電極膜Ｓ３ａ、及び検出部である平行平板
部３Ｂにおいて、互いに反対側面同士に設けられた一方
の検出電極膜Ｓ２ｂ、検出電極膜Ｓ３ｂは、第２演算増
幅器５６の非反転入力端子に接続されている。第２演算
増幅器５６は、抵抗Ｒｓ、負帰還抵抗Ｒf で設定される
増幅度（増幅率）で、検出電極膜Ｓ２ａ、Ｓ３ａ，Ｓ２
ｂ，Ｓ３ｂからの加算した圧電電圧信号を増幅し、次の
回転方向符号確定検波回路５３に出力する。

【００６３】又、第２演算増幅器５６の出力端子はＶ
_out １端子に接続されている。同Ｖ_{ou t} １端子からは、
ヨーレートセンサ１に働く固定軸２０回りの角速度に応
じて図８のＶ_out １（ａ）又はＶ_out １（ｂ）に示す波
形が得られる。すなわち、図８において、Ｖ_out １
（ａ）は固定軸２０に対して図１において、反時計回り
方向の角速度が加わった場合の出力波形であり、Ｖ_out
１（ｂ）は同図において、時計回り方向の角速度が加わ
った場合の出力波形である。

【００６４】なお、図８において、「共振時の変位」で
表される波形は、ヨーレートセンサ自体の変位を表して
いる。回転方向符号確定検波回路５３は、反転増幅回路
５７、バッファ回路５９，６３、インバータ６５、アナ
ログスイッチとしてのＰＭＯＳトランジスタ６１，６
２、抵抗Ｒ３〜Ｒ５を備えている。

【００６５】反転増幅回路５７の演算増幅器５８は、非
反転入力端子が電圧ホロア５１の出力端子に接続され、
反転入力端子が抵抗Ｒ３を介して前記第２演算増幅器５
６の出力端子に接続されている。そして、反転増幅回路
５７は第２演算増幅器５６からの圧電電圧信号をその位
相を反転して抵抗４，Ｒ３にて設定される増幅率で増幅
する。前記演算増幅器５８の出力端子は、ＰＭＯＳトラ
ンジスタ６２のドレイン端子に接続されている。

【００６６】又、バッファ回路５９の演算増幅器６０の
非反転入力端子は、前記第２演算増幅器５６の入力端子
が接続され、出力端子はＰＭＯＳトランジスタ６１のド
レイン端子に接続されている。

【００６７】前記ＰＭＯＳトランジスタ６１のゲート端
子は、前記排他的論理和回路４７の出力端子に対してイ
ンバータ６５を介して接続されている。又、ＰＭＯＳト
ランジスタ６１のソース端子は、バッファ回路６３の演
算増幅器６４の非反転入力端子に接続されている。

【００６８】又、ＰＭＯＳトランジスタ６１のソース端
子は、Ｖ_out ２端子に接続されている。同Ｖ_out ２端子
からは、ヨーレートセンサ１に働く固定軸２０回りの角
速度に応じて図８のＶ_out ２（ａ）又はＶ_out ２（ｂ）
に示す波形が得られる。すなわち、Ｖ_out ２（ａ）は固
定軸２０に対して図１において反時計回り方向の角速度
が加わった場合の出力波形であり、Ｖ_out ２（ｂ）は同
図において、時計回り方向の角速度が加わった場合の出
力波形である。この出力波形は、基準電位（Ｖｃｃ／
２）よりも大きいか、小さいかによって、時計回り方向
及び反時計回り方向のうちいずれの方向に角速度が加わ
ったかが判別できる。

【００６９】ＰＭＯＳトランジスタ６２のゲート端子
は、前記排他的論理和回路４７の出力端子に対して接続
されている。又、ＰＭＯＳトランジスタ６２のソース端
子は、バッファ回路６３の演算増幅器６４の非反転入力
端子に接続されている。又、バッファ回路６３の演算増
幅器６４の非反転入力端子は、抵抗Ｒ５を介して接地さ
れている。

【００７０】前記バッファ回路６３の演算増幅器６４の
出力端子は、ローパスフィルタ平滑回路５４に接続され
ている。ローパスフィルタ平滑回路５４は、抵抗Ｒ６，
Ｒ７、コンデンサＣ１，Ｃ２及び演算増幅器６６を備
え、図６に示すように結線されている。そして、演算増
幅器６６の出力端子は、Ｖ_out ３端子に接続されてい
る。

【００７１】同Ｖ_out ３端子からは、ヨーレートセンサ
１に働く固定軸２０回りの角速度に応じて図８のＶ_out
３（ａ）又はＶ_out ３（ｂ）に示す出力が得られる。す
なわち、Ｖ_out ３（ａ）は固定軸２０に対して図１にお
いて反時計回り方向の角速度が加わった場合の出力であ
り、Ｖ_out ３（ｂ）は同図において、時計回り方向の角
速度が加わった場合の出力である。この出力の大きさ
は、角速度の大きさに比例したものであり、この出力値
によって、角速度の大きさが検出できる。

【００７２】さて、上記のように構成されたヨーレート
センサ装置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，２
Ｂの駆動電極膜Ｋに対して、ドライバ信号・検波信号発
生回路４０にてそれぞれドライバ信号を同期して印加す
る。

【００７３】すると、ＰＺＴ薄膜１４の分極方向が図３
の矢印で示すように基材４から駆動電極膜Ｋ方向である
場合、基準電位（Ｖｃｃ／２）よりも大きな電位に印加
されたときのＰＺＴ薄膜１４は引き伸ばされ、基準電位
（Ｖｃｃ／２）よりも小さな電位側に印加されたときの
ＰＺＴ薄膜１４は元に戻る。そして、ドライバ信号によ
る基準電位を挟んだ電位の変化によって、各側面６，１
０６のＰＺＴ薄膜１４は、各駆動電極膜Ｋ裏面側におい
て、引き伸ばし状態及び引き伸ばし状態から元に復帰し
た状態が交互に繰り返される（図３及び図５参照）。

【００７４】この結果、平行平板部２Ａは、図１のＺ軸
方向において、上下に駆動される。又、平行平板部２Ｂ
も、同様に図１のＺ軸方向において、上下に駆動され
る。このとき、両平行平板部２Ａ、２Ｂの固定軸２０側
端部が固定端部となり、互いに反固定軸２０側の端部が
自由端部となるため、両平行平板部２Ａ、２ＢはＺ軸上
において互いに反対方向に振動する。

【００７５】そして、この振動状態で、ヨーレートセン
サ１に固定軸２０の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。

【００７６】図４においては、平行平板部３Ａ，３Ｂが
実線で示すように固定軸２０に向かう方向に駆動されて
いる場合（縮む方向の場合）、コリオリの力Ｆｃは、同
図において実線で示す方向に働く。反対に、平行平板部
３Ａ，３Ｂが縮んだ状態から二点鎖線で示すように固定
軸２０とは反対方向に向かう方向に駆動されている場
合、コリオリの力Ｆｃは、同図において二点鎖線で示す
方向に働く。

【００７７】この結果、平行平板部３Ａ，３Ｂでは、コ
リオリの力Ｆｃにより、一方の側面側のＰＺＴ薄膜１４
は、圧縮又は引き伸ばされ、他方の側面側（一方の側面
とは１８０度反対側の側面）が引き伸ばされ又は圧縮さ
れる。

【００７８】例えば、図４において平行平板部３Ａが左
側へ波形に変形した場合、同平行平板部３Ａにおける第
２側面６上のＰＺＴ薄膜１４の上側は伸び、下側は縮
む。一方、第４側面１０６上のＰＺＴ薄膜１４の上側は
縮み、下側は伸びる。又、平行平板部３Ｂにおいては、
このとき右側へ波形に変形し、同平行平板部３Ｂにおけ
る第２側面６上のＰＺＴ薄膜１４の上側は伸び、下側は
縮む。一方、平行平板部３Ｂの第４側面１０６上のＰＺ
Ｔ薄膜１４の上側は縮み、下側は伸びる。

【００７９】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検出電極膜Ｓ１ａ〜Ｓ４ａ、及び検
出電極膜Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂがそのときにＰＺＴ薄膜１４に
発生した圧電電圧信号をセンサ信号増幅回路５２の第１
演算増幅器５５の第２演算増幅器５６の非反転入力端子
に出力する。

【００８０】センサ信号増幅回路５２は、検出電極膜Ｓ
２ａ、Ｓ３ａ，Ｓ２ｂ，Ｓ３ｂからの加算した圧電電圧
信号を増幅し、次の回転方向符号確定検波回路５３に出
力する。そして、回転方向符号確定検波回路５３では、
センサ信号増幅回路５２から出力された信号と、検波信
号Ｄとに基づいてヨーレートセンサ１に加わった角速度
に係る回転方向を検出すべく、その回転方向符号を確定
検波する。回転方向符号確定検波回路５３から出力され
た信号は、ローパスフィルタ平滑回路５４にて所定周波
数が濾波され、かつ平滑されて、角速度の大きさを検出
する。

【００８１】この結果、ヨーレートセンサ１に働いた角
速度ωの大きさ及び回転方向を検出することが可能とな
る。さて、本実施形態によると、次のような作用効果を
奏する。

【００８２】（１）本実施形態では、ヨーレートセンサ
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の駆動電極膜Ｋに対して、両平行平板部２
Ａ，２Ｂが互いに逆方向に振動するように交番電圧を印
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２
Ａ，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。

【００８３】この振動時において、固定軸２０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２側面６と第４側面１０６に対して加わったとき、
両平行平板部３Ａ，３Ｂの第２側面６と第４側面１０６
に伸び（歪み）又は縮み（歪）が生じ、その上のＰＺＴ
薄膜１４にも同様に歪が発生する。この結果、各検出電
極膜Ｓ１ａ〜Ｓ４ａ、Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂにおいて、ＰＺＴ
薄膜１４の伸びによる圧電電圧信号、及び縮みによる圧
電電圧信号を得ることができる。

【００８４】（２） 本実施形態でのヨーレートセンサ
１は、平行平板部２Ａ，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，３Ｂ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。

【００８５】（３） 本実施形態では、両平行平板部２
Ａ，２Ｂ間の第１側面５、第３側面１０５を貫通する固
定軸２０がヨーレートセンサ１の重心を通るようにして
配置し、同固定軸２０にて、ヨーレートセンサ１を支持
固定するようにし、固定軸２０がヨーレートセンサ１の
固定中心となるようにした。

【００８６】この結果、振動による固定中心への反力を
除去でき，ヨーレートセンサ１のセンサ特性の安定を図
ることが可能となる。 （４） 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ＰＺ
Ｔ薄膜１４は、数十μｍとして薄く形成しているため、
ヨーレートセンサ１を、小型化することができる。

【００８７】（５） 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。

【００８８】（６） 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ヨーレートセンサ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ＰＺ
Ｔ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。

【００８９】（７） 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ヨーレートセンサ１の質量
ｍを調整することが可能である。そのことによって、ヨ
ーレートセンサ１の検出感度を上げることも可能であ
る。

【００９０】（８） 本実施形態では、貫通孔７，１０
は同方向に向かって形成されているため、孔開け加工を
旋盤によって行なう場合には、ワーク加工面の位置変え
を行なう必要がないため、簡単に行なうことができる。
又、多軸の孔開け加工機で行なう場合には、貫通孔７，
１０の孔開け加工を同時に行なうことも可能である。

【００９１】（９） 本実施形態では、一対の駆動部で
ある平行平板部２Ａ，２Ｂ、一対の検出部である平行平
板部３Ａ，３Ｂを同軸（Ｚ軸）上に配置でき、しかも同
一形状で形成できるため、それぞれの検出部、駆動部の
特性を揃えることが容易にできる。

【００９２】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、検出電極膜Ｓ１ａ〜Ｓ４
ａ，Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂ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基材４の最大応力が集中す
る部位（最大応力集中箇所、図１の二点鎖線で示す（○
印で囲んだ部分））に対応して、電極膜１５，１６を設
けてもよい。

【００９３】こうすることにより、検出部である平行平
板部３Ａ，３Ｂの最大応力集中箇所では、ＰＺＴ薄膜１
４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。

【００９４】（２） 前記実施形態では、駆動電極膜
Ｋ、検出電極膜Ｓ１ａ〜Ｓ４ａ，Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂ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。

【００９５】（３） 前記実施形態では、駆動電極膜
Ｋ、検出電極膜Ｓ１ａ〜Ｓ４ａ，Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂ、ＰＺ
Ｔ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。

【００９６】（４） 前記実施形態では、ＰＺＴ薄膜１
４面に、駆動電極膜Ｋ、検出電極膜Ｓ１ａ〜Ｓ４ａ，Ｓ
１ｂ〜Ｓ４ｂ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。

【００９７】（５） 前記実施形態では、前記ＰＺＴ薄
膜１４は、水熱方によって形成したが、スパッタリン
グ、或いはゾルゲル法によって形成してもよい。 （６） 前記実施形態では、ヨーレートセンサ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、その中心線がヨーレートセンサ１の重心を通る
ようにヨーレートセンサ１の中央部に連結固定するもの
とする。

【００９８】（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。

【００９９】（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。

【０１００】（９） 又、基材４に対して、平行平板部
２Ａ，３Ａのみを形成し、平行平板部２Ａ，３Ａにチタ
ン膜、ＰＺＴ薄膜を形成し、それぞれの平行平板部２
Ａ，３Ａに対して駆動電極膜Ｋ、検出電極膜Ｓ１ａ〜Ｓ
４ａを形成したヨーレートセンサとしてもよい。

【０１０１】この場合、平行平板部２Ａ側の基材４の端
部を固定端部として使用する。そして、図６の回路構成
においては、検出電極膜Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂを省略し、又、
図７の回路構成においては、駆動電極Ｋをハーフブリッ
ジ回路にて構成することによって、ヨーレートセンサ装
置を構成できる。

【０１０２】（１０） 前記実施形態では、ヨーレート
センサ装置４１の回路構成において、アナログスイッチ
としてのＰＭＯＳトランジスタ６１，６２を使用した
が、アナログスイッチとしてＣＭＯＳトランジスタを使
用してもよい。この場合、入力動作範囲を広くすること
ができる。

【０１０３】（１１） 前記実施形態では、ＰＺＴ薄膜
１４の分極方向を貫通孔７，１０側から電極膜側に向か
う方向であったが、それとは反対の方向であってもよ
い。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。

【０１０４】（１） 請求項１乃至請求項４のうちいず
れかにおいて、貫通孔は断面四角形状に形成されたもの
であるヨーレートセンサ。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。

【０１０５】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１乃至請求
項４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。

【０１０６】請求項２の発明によれば、第２側面、第４
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。

【０１０７】請求項３の発明によれば、第２平行平板部
の各強誘電体膜上において、同強誘電体膜の伸び縮み変
形時に互いに逆変形となる部分に対応してそれぞれ第１
検出電極及び第２検出電極が設けられていると、それぞ
れの電極において、強誘電体膜の伸びによる圧電電圧信
号、及び縮みによる圧電電圧信号を個別に得ることがで
きる。

【０１０８】請求項４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、その中心線がヨーレートセンサの重心を通る
ようにして配置された支持部材にて支持されると、同支
持部材がヨーレートの固定中心となり、この結果、振動
による固定中心への反力を除去でき，ヨーレートのセン
サ特性の安定を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態のヨーレートの正面図。

【図２】同じく側面図。

【図３】同じく要部断面図。

【図４】作用を示す説明図。

【図５】同じく作用を示す拡大断面図。

【図６】検出部の電気回路図。

【図７】駆動部の電気回路図。

【図８】各回路における信号の説明図。

【図９】コリオリの力の説明図。

【図１０】従来のヨーレートセンサの斜視図。

【符号の説明】

１…ヨーレートセンサ、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。）、２０…固定軸（支持部材を構成す
る。）、４１…ヨーレートセンサ装置、Ｓ１ａ，Ｓ４
ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ４ｂ…第１検出電極膜（検出電極及び第
１検出電極を構成する。）、Ｓ２ａ，Ｓ３ａ，Ｓ２ｂ，
Ｓ３ｂ…第２検出電極膜（検出電極及び第２検出電極を
構成する。）、Ｋ…駆動電極膜（駆動電極を構成す
る。）。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【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）の固定端部側には、第１側面（５）
   から第３側面（１０５）まで貫通する貫通孔（７）が形
   成されて、第２側面（６）と第４側面（１０６）を含む
   平板部にて第１平行平板部（２）が形成され、 前記弾性金属（４）の自由端部側には、第１側面（５）
   から第３側面（１０５）まで貫通する貫通孔（１０）が
   形成されて、第２側面（６）と第４側面（１０５）を含
   む平板部にて第２平行平板部（３）が形成され、 第１平行平板部（２）の第２側面（６）と第４側面（１
   ０６）、及び第２平行平板部（３）の第２側面（６）と
   第４側面（１０６）とには、それぞれ強誘電体膜（１
   ４）が形成され、 前記第１平行平板部（２）の強誘電体膜（１４）上に
   は、電圧印加時に、第１平行平板部（２）を固定端部か
   ら自由端部を通過する軸上に沿って振動するための駆動
   電極（Ｋ）が設けられ、 前記第２平行平板部（３）の強誘電体膜（１４）上に
   は、前記振動時に前記貫通孔（７，１０）が穿設された
   方向に沿う軸を中心にした角速度が加わったとき、第２
   平行平板部の強誘電体膜（１４）に生ずる圧電電圧を導
   出するための検出電極（Ｓ１ａ〜Ｓ４ａ）が設けられて
   いることを特徴とするヨーレートセンサ。
2. 【請求項２】 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１側面（５）か
   ら第３側面（１０５）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２側面（６）と第４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、 両第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２側面（６）と第４側面（１０６）とには、そ
   れぞれ強誘電体膜（１４）が形成され、 前記各第１平行平板部（２Ａ，２Ｂ）の強誘電体膜（１
   ４）上には、電圧印加時に、各第１平行平板部（２）
   を、弾性金属（４）の両端部を通過する軸上に沿って振
   動するための駆動電極（Ｋ）が設けられ、 前記各第２平行平板部（３）の強誘電体膜（１４）上に
   は、前記振動時に前記貫通孔（７，１０）が穿設された
   方向に沿う軸を中心にした角速度が加わったとき、第２
   平行平板部の強誘電体膜（１４）に生ずる圧電電圧を導
   出するための検出電極（Ｓ１ａ〜Ｓ４ａ，Ｓ１ｂ〜Ｓ４
   ｂ）が設けられていることを特徴とするヨーレートセン
   サ。
3. 【請求項３】 前記検出電極は、 前記第２平行平板部（３Ａ，３Ｂ）の各強誘電体膜（１
   ４）上において、同強誘電体膜（１４）の伸び縮み変形
   時に互いに逆変形となる部分に対応して配置された第１
   検出電極（Ｓ１ａ，Ｓ４ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ４ｂ）及び第２
   検出電極（Ｓ２ａ，Ｓ３ａ，Ｓ２ｂ，Ｓ３ｂ）であるこ
   とを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のヨーレー
   トセンサ。
4. 【請求項４】 両第１平行平板部（２Ａ，２Ｂ）間の第
   １側面（５）、第３側面の少なくともいずれか一方に設
   けられ、その中心線がヨーレート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２に記載のヨーレートセンサ。