JP4670992B2

JP4670992B2 - 振動型ジャイロスコープ

Info

Publication number: JP4670992B2
Application number: JP2010023961A
Authority: JP
Inventors: 菊池　　尊行
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2010-02-05
Filing date: 2010-02-05
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2020-01-12
Also published as: JP2010151825A

Description

本発明は、振動子、振動型ジャイロスコープおよび直線加速度計に関するものである。

最近、自動車の車体回転速度フィードバック式の車両制御方法に用いる回転速度センサ
ーに、振動型ジャイロスコープを使用することが検討されている。こうしたシステムにお
いては、操舵輪の方向自身は、ハンドルの回転角度によって検出する。これと同時に、実
際に車体が回転している回転速度を振動ジャイロスコープによって検出する。そして、操
舵輪の方向と実際の車体の回転速度を比較して差を求め、この差に基づいて車輪トルク、
操舵角に補正を加えることによって、安定した車体制御を実現する。

こうした振動型ジャイロスコープにおいては、回転軸に対して垂直な方向へと向かって
延びるように、振動子を配置することが望ましい。こうした振動型ジャイロスコープを提
供するために、本出願人は、特開平１１−２８１３７２号公報において、基部と、基部の
周縁から径方向に突出する複数の駆動振動系と、基部の周縁から径方向に突出する複数の
検出振動系とを備える平面型振動子を開示した。

特開平１１−２８１３７２号公報

本発明者は、更にこうした形式の振動子の具体的な支持構造を検討した結果、次の発見
に至った。即ち、こうした振動子に駆動電極、検出電極等を形成し、振動子の重心付近を
外部の固定用部材に対して接着して固定した後に、これらに対して外部から幅広い周波数
の外部振動（外乱）を様々な方向へと向かって印加し、振動子から発生するノイズの出力
の変化を検出した。この結果、振動子の具体的な設計や接着剤の種類にもよるが、例えば
図１０に示すように、特定の加振周波数の振動（ｚ軸方向の振動）に対して反応し、例え
ば１ｄｅｇ／ｓｅｃ以上の振動感度でノイズが発生することがあった。

本発明の課題は、所定面内に延びており、この所定面内に重心を有しており、かつ外部
の固定用部材に対して固定されるべき振動子であって、重心が位置する基部、この基部の
周縁部から突出する駆動振動系および基部の周縁部から突出する検出振動系を備えており
、外部からの加振に対する応答に伴うノイズが少ない振動子およびその支持構造を提供す
ることである。

また、本発明の課題は、こうした振動子を利用することで、外乱による回転角速度の検
出ノイズを低減できるような振動型ジャイロスコープを提供することである。

本発明は、振動子と、前記振動子の固定部が固定されるべき固定用部材と、駆動振動系内に駆動振動を励振するための励振手段と、前記振動子を所定面内で回転させたときに、前記振動子に作用するコリオリ力に応じて検出振動系内に生ずる検出振動を検出する検出手段を備え、前記振動子が、前記所定面内に前記振動子の重心が位置する基部であって、前記重心を中心として前記所定面内で四回の回転対称な略正方形状の前記基部と、前記基部の周縁部の一方の対向する辺から前記所定面内に突出し、前記所定面内において屈曲振動する駆動振動系と、前記基部の前記周縁部の他方の対向する辺から前記所定面内に突出し、前記所定面内において屈曲振動する検出振動系と、前記基部の前記周縁部の角部に連続して、前記重心に対して前記所定面内で四回の回転対称な位置に設けられた前記固定部とを備え、前記固定部と前記基部とが連続して一体に形成され、前記固定部の平面と前記固定用部材の表面が重なり合うように固定されたことを特徴とする。

また、各々の前記固定部と前記重心の間に貫通孔が形成され、前記基部の周縁部と各々の前記固定部が、該貫通孔の外側に形成され互いに直交する方向に延在する２つの連結片によって連結されたことを特徴とする。
また、本発明は、前記駆動振動系が、前記周縁部から延びる細長い連結部と、この連結部から連結部に対して交差する方向に延びる少なくとも一片の駆動振動片とを備えており、前記駆動振動片がその連結部への付け根を中心として前記所定面内で屈曲振動し、前記振動子が前記所定面内で回転したときに前記連結部がその基部への付け根を中心として前記所定面内で屈曲振動することを特徴とする。
また、本発明は、前記検出振動系が、前記周縁部から延びる細長い検出振動片を備えており、前記振動子が前記所定面内で回転したときに、前記検出振動片が、この検出振動片の基部への付け根を中心として前記所定面内で屈曲振動することを特徴とする。
また、本発明は、前記振動子が複数の前記駆動振動系を備えており、これらの複数の駆動振動系の駆動振動の全体の重心が前記振動子の前記重心上またはその近傍に存在することを特徴とする。

また、本発明は、前記振動子、振動子の固定部を固定するための固定用部材、駆動振動
系内に駆動振動を励振するための励振手段、および駆動振動系内に駆動振動を励振し、か
つ振動子を所定面内で回転させたときに、振動子に作用するコリオリ力に応じて検出振動
系内に生ずる検出振動を検出する検出手段を備えていることを特徴とする、振動型ジャイ
ロスコープに係るものである。

本発明の一実施形態に係る振動子１Ａを示す平面図であり、四個の固定部１２Ａ−１２Ｄが設けられている。振動子１Ａの固定構造を概略的に示す斜視図である。本発明の他の実施形態に係る振動子１Ｂを示す平面図であり、検出振動片５Ｃ、５Ｄに重量部が設けられていない。図４の振動子にノイズを生じさせる回転振動を誇張して示す図である。本発明の他の実施形態に係る振動子１Ｃを示す平面図であり、各貫通孔または凹部１０Ｂが略正方形である。本発明の他の実施形態に係る振動子１Ｄを示す平面図であり、検出振動片５Ｃ、５Ｄに重量部が設けられていない。本発明の他の実施形態に係る振動子１Ｅを示す平面図であり、貫通孔ないし凹部が各固定部と重心ＧＯとの間に設けられていない。本発明の他の実施形態に係る振動子１Ｆを示す平面図であり、検出振動片５Ｃ、５Ｄに重量部が設けられていない。本発明の実施例の振動子の支持構造における、非駆動時、非回転時の、加振周波数に対する振動感度の変化を示すグラフである。比較例の振動子の支持構造における、非駆動時、非回転時の、加振周波数に対する振動感度の変化を示すグラフである。

図１−図４、図９、図１０を参照しつつ、本発明の原理について更に説明する。図１は
、本発明の一実施形態に係る振動子１Ａを示す平面図であり、図２は、振動子１Ａを固定
用部材２０に対して固定した状態を概略的に示す斜視図である。

振動子１Ａは、基部８Ａ、一対の駆動振動系２Ａ、２Ｂおよび一対の検出振動系３Ａ、
３Ｂを備えている。本例の基部８Ａは、略正方形状をしている。基部８Ａの中央部には貫
通孔１３が形成されており、貫通孔１３の内側に振動子１Ａの全体の重心ＧＯ（振動子が
振動していないときの重心）が存在する。
基部８Ａは、重心ＧＯを中心として四回対称の形状をなしている。各駆動振動系２Ａ、
２Ｂ、各検出振動系３Ａ、３Ｂは、それぞれ、基部８Ａの周縁部１８の四辺１８ａ、１８
ｃ、１８ｂ、１８ｄから突出している。

各駆動振動系２Ａ、２Ｂは、それぞれ、基部８Ａの周縁部１８の各辺１８ａ、１８ｃか
ら、径方向（重心１３から遠ざかる方向）に突出する細長い連結部７Ａ、７Ｂをそれぞれ
備えている。各連結部７Ａ、７Ｂの先端からは、連結部７Ａ、７Ｂの長手方向に直交する
方向に向かって延びる各一対の駆動振動片４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄが設けられている。９
は、各駆動振動片と各連結部との接続部分である。１４は各連結部の付け根である。

各検出振動系３Ａ、３Ｂは、それぞれ、基部８Ａの周縁部１８から径方向に（重心ＧＯ
から遠ざかる方向へと）突出して延びる細長い検出振動片５Ａ、５Ｂを備えており、各検
出振動片の先端には重量部６が設けられている。

図示しない駆動手段によって、各駆動振動片４Ａ−４Ｄを、矢印Ａのように駆動振動片
の接続部分９への付け根を中心として屈曲振動させる。この際、駆動振動片４Ａと４Ｄと
が逆位相で変位し、駆動振動片４Ｂと４Ｃとが逆位相で変位するようにする。これによっ
て、駆動振動片４Ａ−４Ｄの各駆動振動を合わせた駆動振動の全体の重心ＧＤが、振動子
の全体の重心ＧＯ上か、少なくともその近傍に位置するようにする。

この状態で振動子１Ａをｚ軸の周りに矢印ωのように回転させると、各連結部７Ａ、７
Ｂが、それぞれ、連結部の基部８Ａへの付け根１４を中心として矢印Ｂのように屈曲振動
する。この際、重心ＧＯを中心として見たときに、連結部７Ａの屈曲振動の位相と、連結
部７Ｂの屈曲振動の位相とは、互いに逆になる。言い換えると、任意の時点において、連
結部７Ａの変位の方向と、連結部７Ｂの変位の方向とは、重心ＧＯを中心としたときに反
対方向（反対の回転方向）になる。

これらの連結部７Ａ、７Ｂの重心ＧＯを中心とする屈曲振動に対応して、各検出振動片
５Ａ、５Ｂが付け根１５を中心として矢印Ｃのように屈曲振動する。この際、重心ＧＯを
中心として見たときに、検出振動片５Ａの屈曲振動の位相と、５Ｂの屈曲振動の位相とは
、互いに逆になる。言い換えると、任意の時点において、屈曲振動片５Ａの変位の方向と
、５Ｂの変位の方向とは、重心ＧＯを中心としたときに反対方向（反対の回転方向）にな
る。

本例では、基部８Ａが正方形ないし四辺形であるので、基部８Ａの四つの角部ないし隅
部に、それぞれ略正方形状の固定部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄを形成する。各固定
部は、各角部から、重心ＧＯから遠ざかる方向へと向かって突出している。各固定部１２
Ａ−１２Ｄは、図２に示すように、外部の固定用部材２０に対して接着剤層１３Ａ−１３
Ｄによって接着されている。各固定部と重心ＧＯとの間には、それぞれ凹部または貫通孔
１０Ａが形成されており、１０Ａの外側に連結片１１が輪郭付けられている。従って、基
部８Ａの周縁部と固定部１２Ａ−１２Ｄとは、それぞれ２つの連結片１１によって連結さ
れている。

図３の振動子は、図１の振動子とほぼ同様のものであるが、検出振動片５Ｃ、５Ｄの先
端に重量部が設けられていない。このため、検出振動片の質量を調節するために、検出振
動片５Ｃ、５Ｄが、図１における検出振動片５Ａ、５Ｂよりも長くなっている。

このような振動子の固定構造を採用することによって、例えば図９に示すように、振動
子に対して外部振動を加振したときの振動感度（非駆動時、非回転時）の周波数変化が、
図１０に比べてフラットになった。その上、図１０において振動感度が最大となる加振周
波数は約３８０Ｈｚ近辺にあるが、図９においては５８０Ｈｚ近辺まで上昇した。このよ
うに、振動子を様々な周波数で加振したときのノイズが全体として減少するというだけで
なく、そのピーク周波数が高周波側に変位し、かつピーク周波数におけるノイズも著しく
減少することを発見した。

こうした作用効果が得られた理由は、以下のように考えられる。即ち、振子に対して外
部から振動が加わったとき、特にｚ軸方向の振動成分が加わったときに、振動子に対して
ＧＯを中心とした回転方向の振動を生じさせるような応力が発生するらしい。こうした振
動応力が発生する理由は明確ではない。
この結果として、ＧＯの近傍を支持固定した場合には、振動子が回転振動するような振
動成分が発生し、この回転方向の振動成分が検出手段に電位を発生させ、振動感度を生じ
させるものと思われる。

図４は、図３の振動子について、こうした回転方向の振動成分を誇張して図示したもの
である。振動子の全体が固定部２０に対して、図４において右まわりに回転している。こ
の際には、当然接着剤層１３Ａ−１３Ｄが変形している。

この問題を解決するためには、固定用部材２０に対して、振動子を更に強固に固定する
ことが考えられるが、この場合には振動子に対して真正の回転が加わったときの振動感度
が著しく低下するおそれがある。

また、本発明者は、振動子の外側に更に大きな枠を形成し、この枠を支持固定すること
も想到した。しかし、この場合には、振動子の全体の面積が大きくなるので、真正の回転
に対して応答する部分の面積が、振動子の全体の面積に対して小さくなる。この一方、振
動子に対してｚ軸方向の外部振動が加わった場合には、やはり振動子を重心ＧＯの周りに
回転させるような応力が作用するので、上記のノイズは消去できない。この結果、真正の
回転に対する振動子の振動感度に対して、外部振動によって振動子に発生するノイズの割
合が一層大きくなる。

これに対して、図１、図２に示すように、基部８Ａの周縁部１８から突出する突出部分
を、外部の固定用部材２０に対して固定するようにすれば、前記した振動子を全体として
回転させるようなノイズを効果的に防止できる。なぜなら、このように重心ＧＯから離れ
た位置を固定する構造は、基部８Ａを回転させるような応力に対しては、強度が高いから
である。その上、このような構造は、真正の回転に伴って発生する検出振動片５Ａ、５Ｂ
の振動のＱ値を減少させるものではないし、振動子の全体の面積を大きく増大させるもの
でもない。従って、真正の回転に対する振動感度はほとんど低下しない。

固定部を複数設けることによって、前述したノイズ防止の作用効果が一層向上する。そ
の上、好適な実施形態においては、複数の固定部を、所定面内において、振動子の重心に
対して回転対称な位置に設ける。これによって、振動子に対して重心ＧＯの周りの回転方
向の応力が加わったときに、その応力を基部の全体にわたって均等に抑制することができ
る。なぜなら、重心ＧＯの周りの特定領域のみに固定部を設けて固定した場合には、固定
部のない領域では振動子の変位が大きくなり、固定部のある領域では振動子の変位が小さ
くなる。このように振動子の変位が不均等になると、これに応じて別のノイズが発生する
可能性があるからである。

複数の固定部が振動子の重心ＧＯに対して回転対称な位置に存在するとは、複数の固定
部が、所定面内でほぼ同じ所定角度離れている状態を意味する。従って、一つの固定部を
所定面内で所定角度回転させる操作を行うと、他の固定部の位置に位置する。図１におい
ては、固定部１２Ａ−１２Ｄは互いに９０°ごと離れているので、各固定部を９０°回転
させる操作を行うと、隣接する他の固定部の位置にくる。

この際、各固定部は、３−６回対称であることが好ましく、４回対称であることが一層
好ましい。

特に好適な実施形態においては、基部が所定面内において、振動子の重心に対して回転
対称の形状を有している。このように対称性の高い基部を使用することによって、振動子
に対して外部振動が加わったときの不正規な振動の発生を一層抑制できる。この「回転対
称」は、前述したような意味である。基部の位置は、３−６回対称であることが好ましく
、４回対称であることが一層好ましい。

複数の固定部を形成し、振動子の重心ＧＯと各固定部との間にそれぞれ凹部または貫通
孔（重心が存在する中心孔以外）を形成した場合には、各凹部または貫通孔の形状は互い
にほぼ同様であることが好ましい。また、各凹部または貫通孔の形成位置は、各固定部の
位置と同様に、重心ＧＯを中心としたときに略回転対称であることが好ましい。

好適な実施形態においては、駆動振動系が、基部の周縁部から延びる細長い連結部と、
この連結部から連結部に対して交差する方向に延びる少なくとも一片の駆動振動片とを備
えており、駆動振動片がその連結部への付け根を中心として所定面内で屈曲振動し、振動
子が所定面内で回転したときに連結部がその基部への付け根を中心として所定面内で屈曲
振動することを特徴とする。この実施形態は図１、図３に示した。この実施形態において
特に好ましくは、振動子が所定面内で回転したときに、複数の連結部がその基部への付け
根を中心として所定面内で屈曲振動すると共に、少なくとも二つの連結部の振動の位相（
重心ＧＯを中心として回転方向に見たとき）が、互いに逆である。

この実施形態において一層好ましくは、振動子が複数の駆動振動系を備えており、複数
の駆動振動系の駆動振動の全体の重心（非回転時）ＧＤが、振動子の重心ＧＯの近傍にあ
る。駆動振動の全体の重心ＧＤが、振動子の重心ＧＯの近傍に位置しているとは、具体的
には、実質的に重心ＧＯ上に位置していてもよいが、重心ＧＯから直径１ｍｍの円内に存
在している場合も含む。

更に好適な実施形態においては、検出振動系が、周縁部から延びる細長い検出振動片を
備えており、この検出振動片が、振動子が所定面内で回転したときに検出振動片の基部へ
の付け根を中心として所定面内で屈曲振動する。

また、更に好ましくは、固定部と基部とが連結片によって連結されている。言い換える
と、基部と重心ＧＯとの間に凹部または貫通孔が形成されており、凹部または貫通孔の外
側に連結片が形成される。これによって、検出振動のエネルギーの固定部への伝搬を一層
小さくすることができる。

好適な実施形態においては、基部が多角形、好ましくは正多角形の形状を有しており、
この基部の各角部にそれぞれ各固定部が連続している。この場合には、多角形の基部の各
片から、前記した連結部や検出振動片が突出する。
こうした形態は、前記したノイズを最小限とし、かつ検出振動の振動感度を保持する上
で最も好ましい。

好ましくは、各駆動振動系が、重心ＧＯを中心として回転対称の位置にある。例えば、
図１においては、駆動振動系２Ａと２Ｂとは、１８０°離れているので、駆動振動系２Ａ
を１８０°回転させる操作を行うと、駆動振動系２Ｂの位置にくる。この回転対称は、具
体的には２回対称、３回対称、４回対称であることが好ましい。

本発明の振動子においては、複数の振動系が所定面内に延びているが、これは厳密に幾
何学的なものではなく、製造上の偏差を含むものであって、例えば厚さにして１ｍｍ以下
の範囲内に複数の振動系が形成されている場合をも含む。

本発明において好ましくは、振動子の変位が主として所定面内で生ずる。こうした場合
に、前述した振動子を回転させるような方向の応力によるノイズが特に発生しやすく、問
題となり易い。

振動子の各部分は、別の部材によってそれぞれ形成することもできるが、一体で構成す
ることが特に好ましい。

振動子の材質は特に限定するものでないが、水晶、ＬｉＮｂＯ₃ 、ＬｉＴａＯ₃ 、ニオ
ブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体（Ｌｉ（Ｎｂ，Ｔ_a）Ｏ₃ ）単結晶、ホウ酸リ
チウム単結晶、ランガサイト単結晶等からなる圧電単結晶を使用することが好ましい。

駆動手段、検出手段は、振動型ジャイロスコープ分野において通常のいずれの手段も採
用できる。本発明の振動子を圧電性材料によって形成した場合には、この振動子に駆動手
段、検出手段として駆動電極および検出電極を設ける。圧電性材料としては、圧電単結晶
の他に、ＰＺＴ等の圧電セラミックスがある。また、振動子を恒弾性金属によって形成し
た場合には、駆動手段、検出手段として、圧電性セラミックスを振動子上に貼りつけるこ
とができる。

振動子の固定部の外部固定用部材に対する固定方法は限定されず、接着法の他、粘着材
を使用する方法、クランプ等で機械的に固定する方法、溶接法、固相拡散法などを例示で
きる。しかし、振動子の検出感度を高く保持するという観点からは、接着法が最も好まし
い。

接着剤のｔａｎδは、使用温度範囲（通常−４０℃−＋８０℃、特に好ましくは−４０
℃−＋８５℃）の全体においてＱ値を大きくでき、かつその変動を小さくするという観点
から、０．０３以下が更に好ましい。また、ｔａｎδの下限は特になく、０．００であっ
てもよい。

使用温度範囲内における接着剤のｔａｎδの最大値と最小値との差は、０．０３以下で
あることが好ましい。

また、振動子の駆動振動のＱ値を更に一定にするという観点から、接着剤の比重は１．
１以下とすることが特に好ましい。このように接着剤の比重を１．０に近づけるためには
、接着剤中の充填剤（フィラー）の含有量を７重量％以下とすることが好ましい。

接着剤の種類は限定されず、シリコーンＲＴＶゴム、シリコーンゲル、シリコーン樹脂
、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴムなどの合成ゴム、テフロン（登録
商標）、四フッ化エチレン樹脂などのフッ素樹脂、塩化ビニール、ナイロン、ポリエチレ
ンなどがある。

接着剤の動的弾性率は１０² −１０¹⁰Ｐａが好ましく、動的損失は１０¹ −１０⁸ Ｐａ
が好ましい。接着剤の厚さは、動的粘弾性の大きさにほぼ反比例するように調整できる。

接着剤は、振動型ジャイロスコープの使用温度範囲において、動的粘弾性変化の小さい
粘弾性体であることが好ましく、使用温度範囲における動的粘弾性の変化率が３倍以内で
あることが望ましい。

接着剤部の形成方法は限定されない。例えば、未硬化の液状原料を、接着箇所に塗布、
ポッティング、スプレー塗布することで、塗布膜を形成できる。例えば、脱アルコール型
、脱アセトン型、脱オキシム型、脱酢酸型、付加反応型などの種々のシリコーン接着剤を
、ディスペンサーによって接着箇所にポッティングし、付着させることができる。液状原
料を接着箇所に塗布またはポッティングする場合には、液状原料の粘性を１００Ｐａ・ｓ
以下とすることによって、液状原料の付着面積を容易に広くでき、かつ塗布膜の厚さを均
一にできる。また、高分子材料からなるシートや平板状成形体を、接着箇所に接着、粘着
することができる。

接着剤の固化方法は限定されず、２液混合による付加反応型接着剤、加熱による付加反
応型接着剤、脱アルコール型接着剤を例示できる。

支持部材と振動子との間に介在する接着剤層の厚さは、振動子を確実に固定するという
観点からは０．０５ｍｍ以上とすることが好ましく、０．１ｍｍ以上とすることが更に好
ましい。支持部材と振動子との間に介在する接着剤部の厚さは、使用温度範囲の全体にわ
たって振動子のＱ値の変化を一層少なくし、また検出振動の感度を向上させるという観点
から、１ｍｍ以下とすることが好ましく、０．４ｍｍ以下とすることが更に好ましい。

外部の固定用部材の形状は限定されないが、突起または棒状であることが好ましい。

図５−図８は、いずれも、本発明の各実施形態に係る振動子を示す平面図である。図１
、図３に既に示した構成部分には同じ符号を付け、その説明を省略する。

図５の振動子１Ｃにおいては、各固定部１２Ｅ、１２Ｆ、１２Ｇ、１２Ｈは略正方形を
しており、その位置は図１と同様である。ただし、各固定部と重心ＧＯとの間にある凹部
または貫通孔１０Ｂは、それぞれ四辺形であり、好ましくは正方形である。各検出振動片
５Ａ、５Ｂの先端に重量部６が設けられている。

図６の振動子１Ｄは、図５の振動子と同様のものであるが、各検出振動片５Ｃ、５Ｄの
先端に重量部が設けられていない。

図７の振動子１Ｅにおいては、基部８Ｃの四隅にそれぞれ略正方形状の突出部分１２Ｊ
、１２Ｋ、１２Ｌ、１２Ｍが形成されており、各突出部分が外部の固定用部材に対して固
定される。本例では、重心ＧＯと各固定部１２Ｊ−１２Ｍとの間に凹部や貫通孔が形成さ
れていない。各検出振動片５Ａ、５Ｂの先端に重量部６が設けられている。

図８の振動子１Ｆは、図７の振動子と同様のものであるが、各検出振動片５Ｃ、５Ｄの
先端に重量部が設けられていない。

本発明の振動子を使用した直線加速度計によれば、振動子に駆動振動を与えたときの基
部の伸縮振動によるノイズ信号が顕著に低減されているので、このノイズ信号の温度変化
による誤差を防止することができる。

また、本発明の振動子を用いて、回転速度と直線加速度とを同時に計測するセンサーを
作製することができる。本発明の振動子では、振動子に回転速度と直線加速度が同時に加
わった場合、回転速度に対応する検出信号と、直線加速度に対応する信号とが同時に発生
する。このときの検出信号のうち、駆動信号と同じ周波数の信号成分の振幅の変化が回転
速度に比例しており、直流電圧信号成分の変化が直線加速度に比例している。

＜実施例＞（本発明例）
図３に示す振動型ジャイロスコープを作製した。具体的には、厚さ０．３ｍｍの水晶の
Ｚ板のウエハーに、スパッタ法によって、所定位置に、厚さ２００オングストロームのク
ロム膜と、厚さ５０００オングストロームの金膜とを形成した。ウエハーの両面にレジス
トをコーティングした。

このウエハーを、ヨウ素とヨウ化カリウムとの水溶液に浸漬し、余分な金膜をエッチン
グによって除去し、更に硝酸セリウムアンモニウムと過塩素酸との水溶液にウエハーを浸
漬し、余分なクロム膜をエッチングして除去した。
温度８０℃の重フッ化アンモニウムに２０時間ウエハーを浸漬し、ウエハーをエッチン
グし、振動子の外形を形成した。メタルマスクを使用して、厚さ２０００オングストロー
ムのアルミニウム膜を電極膜として形成した。

得られた振動子の基部８Ａの寸法は３．５ｍｍ×３．５ｍｍであり、各検出振動片５Ｃ
、５Ｄの寸法は、幅０．４ｍｍ×長さ４ｍｍであった。検出電極５Ａ、５Ｂの寸法は、幅
０．３ｍｍ×長さ３ｍｍであり、検出振動片の付け根から１．２−４．０ｍｍの位置に形
成されていた。各連結部７Ａ、７Ｂの長さは３．１ｍｍであり、幅は０．２５ｍｍであっ
た。各固定部１２Ａ−１２Ｄの寸法は、縦１ｍｍ×横１ｍｍであった。１０Ａは貫通孔と
した。各連結片１１の幅は０．３ｍｍであった。振動子の中央部に０．７５ｍｍ×０．７
５ｍｍの正方形の貫通孔１３を形成した。

次いで、シリコーン樹脂系接着剤をディスペンサーによって滴下し、この接着剤を図示
しない治具によって各固定部１２Ａ−１２Ｄと同じ大きさ、形状に成形した。こうして成
形された各接着剤によって各固定部１２Ａ−１２Ｄを固定用部材２０に接着した。次いで
、振動子と固定用部材とをパッケージに収容し、これを加振機に取り付け、１００−８０
０Ｈｚの周波数で加振した場合について、ロックインアンプを用いて信号強度を測定した
。加振周波数に対する、加振加速度当たりの信号強度（振動感度）の変化を求めた。この
結果を図９に示す。

（比較例）
図３において、各固定部１２Ａ−１２Ｄを設けなかった。また、貫通孔１３に直径０．
６ｍｍの金属ピンを挿入し、金属ピンと振動子とを上記の接着剤によって接着した。この
振動子について、加振周波数に対する、加振加速度当たりの信号強度（振動感度）の変化
を求めた。この結果を図１０に示す。

＜発明の効果＞
以上述べたように、本発明によれば、外部からの加振に対する応答に伴うノイズないし
振動感度（非回転時、非駆動時）が少ない振動子およびその支持構造を提供できる。

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ振動子２Ａ、２Ｂ駆動振動系
３Ａ、３Ｂ検出振動系４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ駆動振動片５Ａ、
５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ検出振動片６重量部７Ａ、７Ｂ連結部
８Ａ、８Ｂ、８Ｃ基部１０Ａ、１０Ｂ各固定部と重心との間に存在する凹部
または貫通孔１１連結片１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅ、
１２Ｆ、１２Ｇ、１２Ｈ、１２Ｊ、１２Ｋ、１２Ｌ、１２Ｍ固定部１４連結
部７Ａ、７Ｂの基部への付け根１５検出振動片の基部への付け根１８
基部の周縁部１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ多角形の基部の各片Ａ
駆動振動Ｂ回転時の各連結部７Ａ、７Ｂの屈曲振動Ｃ回転時に検出振動片に
励振される屈曲振動ＧＤ駆動振動系の全体の重心ＧＯ振動子の重心

Claims

振動子を備えた振動型ジャイロスコープであって、
前記振動子と、前記振動子の固定部が固定されるべき固定用部材と、
駆動振動系内に駆動振動を励振するための励振手段と、
前記振動子を所定面内で回転させたときに、前記振動子に作用するコリオリ力に応じて検出振動系内に生ずる検出振動を検出する検出手段を備え、
前記振動子が、
前記所定面内に前記振動子の重心が位置する基部であって、前記重心を中心として前記所定面内で四回の回転対称な略正方形状の前記基部と、
前記基部の周縁部の一方の対向する辺から前記所定面内に突出し、前記所定面内において屈曲振動する駆動振動系と、
前記基部の前記周縁部の他方の対向する辺から前記所定面内に突出し、前記所定面内において屈曲振動する検出振動系と、
前記基部の前記周縁部の角部に連続して、前記重心に対して前記所定面内で四回の回転対称な位置に設けられた前記固定部とを備え、
前記固定部と前記基部とが連続して一体に形成され、
前記固定部の平面と前記固定用部材の表面が重なり合うように固定されたことを特徴とする振動型ジャイロスコープ。
各々の前記固定部と前記重心の間に貫通孔が形成され、
前記基部の周縁部と各々の前記固定部が、該貫通孔の外側に形成され互いに直交する方向に延在する２つの連結片によって連結されたことを特徴とする請求項１に記載の振動型ジャイロスコープ。
前記駆動振動系が、前記周縁部から延びる細長い連結部と、この連結部から連結部に対して交差する方向に延びる少なくとも一片の駆動振動片とを備えており、前記駆動振動片がその連結部への付け根を中心として前記所定面内で屈曲振動し、前記振動子が前記所定面内で回転したときに前記連結部がその基部への付け根を中心として前記所定面内で屈曲振動することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の振動型ジャイロスコープ。
前記検出振動系が、前記周縁部から延びる細長い検出振動片を備えており、前記振動子が前記所定面内で回転したときに、前記検出振動片が、この検出振動片の基部への付け根を中心として前記所定面内で屈曲振動することを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか一つの請求項に記載の振動型ジャイロスコープ。
前記振動子が複数の前記駆動振動系を備えており、これらの複数の駆動振動系の駆動振動の全体の重心が前記振動子の前記重心上またはその近傍に存在することを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか一つの請求項に記載の振動型ジャイロスコープ。